(57)【要約】【課題】緊急時において原子炉建物の最上階に滞留した水素ガスを安全に外部に放出することを実現した排気装置を提供する。【解決手段】原子炉を内部に収容する原子炉建物の屋上に設けられ、原子炉内で発生したガスを外部に放出する放出ダクト１２と、放出ダクト１２内に設置され、平常時に放出ダクト１２を封止して原子炉建物からのガスの移動を規制する蓋体２０と、蓋体２０に連結されるワイヤ１４とを備える排気装置１であって、蓋体２０は、放出ダクト１２の内部を覆う金属板２１と、金属板２１の板面に形成された環状の切欠部２１ａと、金属板２１における切欠部２１ａの近傍でかつ切欠部２１ａの内側領域に設けられ、ワイヤ１４に連結される連結部２４とを有し、切欠部２１ａは、ワイヤ１４が所定の力で引っ張られた場合に破断される。これにより、作業員がワイヤ１４を引っ張ることにより、金属板２１に穴が形成され、放出ダクト１２が開放される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉が内部に収容される原子炉建物の屋上に設けられ、原子炉内で発生したガスを外部に放出する放出ダクトと、
前記放出ダクトに設置され、平常時に前記放出ダクトを封止して前記原子炉建物からのガスの移動を規制する蓋体と、
当該蓋体に連結されるワイヤとを備え、
前記蓋体は、前記放出ダクトを塞ぐ板状部材と、当該板状部材における前記放出ダクトとの境界近傍に形成された環状の切欠部と、前記板状部材における前記切欠部の近傍でかつ前記切欠部の内側領域に設けられ、前記ワイヤに連結される連結部とを有し、
前記連結部は、一端部が前記板状部材に固定され、他端部が前記ワイヤに連結されるタブ部材からなり、
前記切欠部は、前記ワイヤが所定の力で引っ張られた場合に破断されることを特徴とする排気装置。
【請求項２】
前記連結部は、前記内側領域内における上部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の排気装置。
【請求項３】
前記蓋体は、前記放出ダクト内に複数枚所定の間隔を空けて設置されており、
隣り合う前記蓋体の間の空間には、当該空間内が大気圧以上になるように気体が封止されていることを特徴とする請求項１又は２記載の排気装置。
【請求項４】
前記蓋体は、前記放出ダクト内に複数枚所定の間隔を空けて設置されており、前記板状部材における前記内側領域の大きさは、前記放出ダクト内のガスの移動方向に対して上流側の方が下流側よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の排気装置。
【請求項５】
前記ワイヤは、前記放出ダクトの内部の上方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉建物の最上階に滞留した水素ガスを外部に放出するための排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震や津波等の自然災害によって、原子炉の安全性が損なわれるおそれが生じた場合には、原子炉の運転を速やかに停止する必要がある。しかし、原子炉冷却用補機が故障して原子炉冷却ができなくなった場合には、炉心溶融が発生するおそれがあり、仮に、炉心溶融が発生するとそれに伴って水素ガスが発生する。水素ガスは空気よりも軽いために、原子炉建物の最上階に滞留する。原子炉建物内に滞留した水素ガスを放置すると、何らかの原因で引火して爆発するおそれがあるため、水素ガスを原子炉建物内から放出する必要がある。
【０００３】
また、従来、この種の技術としては、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１によれば、原子力発電施設の建物内の水素濃度を水素検知器により監視して、水素を検知した際には不活性気体噴出装置により建物内に不活性気体を噴出させ、建物内に水素／空気／不活性気体の混合気体を充満せしめるとともに、混合気体における水素濃度を爆発限界以下の安全濃度に保持するように制御しつつ混合気体を排気管により大気中に放出する、いう技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２５８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術においては、電気機器を使用しているため、地震や津波等の自然災害が発生して停電になった場合に作動しないおそれがある。ここで、原子炉建物の最上階に排気を行うことを可能にする開閉装置を設け、作業員がその開閉装置を開放することが考えられる。しかし、この場合、作業員が、階上に移動し、開閉装置を開けてから避難することになるため、時間的な余裕がなくなるおそれがある。また、開閉装置を手動の他に電動式で開放できるようにすることが考えられる。しかし、電動式にすると、火花が発生して水素ガスに引火する可能性が否定できない。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決し、緊急時において原子炉建物の最上階に滞留した水素ガスを安全に外部に放出することを実現した排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。
【０００８】
（１）  原子炉が内部に収容される原子炉建物の屋上に設けられ、原子炉内で発生したガスを外部に放出する放出ダクトと、前記放出ダクトに設置され、平常時に前記放出ダクトを封止して前記原子炉建物からのガスの移動を規制する蓋体と、当該蓋体に連結されるワイヤとを備え、前記蓋体は、前記放出ダクトを塞ぐ板状部材と、当該板状部材における前記放出ダクトとの境界近傍に形成された環状の切欠部と、前記板状部材における前記切欠部の近傍でかつ前記切欠部の内側領域に設けられ、前記ワイヤに連結される連結部とを有し、前記連結部は、一端部が前記板状部材に固定され、他端部が前記ワイヤに連結されるタブ部材からなり、前記切欠部は、前記ワイヤが所定の力で引っ張られた場合に破断されることを特徴とする排気装置。
【０００９】
（１）によれば、平常時には放出ダクトが蓋体によって封止されており、緊急時には、地上から作業員がワイヤを引っ張ることによって板状部材の切欠部が破断される。これにより、蓋体の内側領域が分離され、蓋体の中央部が開放される。このように、地上の作業員による遠隔操作によって放出ダクトを開放することが可能になり、緊急時において原子炉建物の最上階に滞留した水素ガスを安全に外部に放出することが可能になる。
【００１０】
（２）  （１）において、前記連結部は、前記内側領域内における上部に配置されていることを特徴とする排気装置。
【００１１】
（２）によれば、地上から作業員がワイヤを引っ張った場合に、切欠部の内側領域の部分が、板状部材の上方から剥がれ落ちるように分離される。これにより、ワイヤの引っ張りに応じて切欠部を確実に破断させることが可能になり、放出ダクトを確実に開放することが可能になる。
【００１２】
（３）  （１）、（２）において、前記蓋体は、前記放出ダクト内に複数枚所定の間隔を空けて設置されており、隣り合う前記蓋体の間の空間には、当該空間内が大気圧以上になるように気体が封止されていることを特徴とする排気装置。
【００１３】
（３）によれば、平常時２個以上の蓋の間でより確実に封止することが可能になる。
【００１４】
（４）  （１）〜（３）において、前記蓋体は、前記放出ダクト内に複数枚所定の間隔を空けて設置されており、前記板状部材における前記内側領域の大きさは、前記放出ダクト内のガスの移動方向に対して上流側の方が下流側よりも小さいことを特徴とする排気装置。
【００１５】
（４）によれば、ワイヤを引っ張ることによって、板状部材における内側領域の部分が外れることによって蓋体に穴が形成される。この穴は、下流側の蓋体であるほど大きくなる。このため、上流側の蓋体の板状部材から外れた内側領域の部分が、下流側の板状部材に形成された穴を通って外部に向かって移動することが可能になる。
【００１６】
（５）  （１）〜（４）において、前記ワイヤは、前記放出ダクトの内部の上方に配置されていることを特徴とする排気装置。
【００１７】
（５）によれば、例えば、雨天時において雨滴がワイヤに付着しにくくなり、ワイヤの環境劣化を防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、緊急時において原子炉建物の最上階に滞留した水素ガスを安全に外部に放出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態における排気装置１の配置を示す平面図である。
【図２】原子炉建物５０の正面図である。
【図３】本発明の一実施形態における排気装置の構成を示す一部断面を含む側面図である。
【図４】蓋体２０、３０の構成を示す側面の断面図である。
【図５】蓋体２０を外側から視認した正面図である。
【図６】ワイヤ１４を引っ張った場合の蓋体２０、３０の構成を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態における排気装置の他構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における排気装置１の配置を示す平面図、図２は、本発明の一実施形態における排気装置１の配置を示す原子炉建物５０の正面図である。図１に示すように、原子力発電所の敷地内には、原子炉建物５０、タービン建物５２、廃棄物処理建物５４、制御室建物５６及びサービス建物５８等が建てられている。
【００２１】
原子炉建物５０は、原子炉や使用済燃料プール等を収容している。タービン建物５２は、原子炉によって加熱され、蒸気化した水によって回転するタービン、及びタービンの回転によって発電を行う発電機等を収容している。廃棄物処理建物５４は、原子炉建物５０、タービン建物５２で発生した廃棄物を処理する設備を収容している。例えば、建物の換気をした空気から塵埃を除去するフィルタや、排水をろ過するろ過装置等が廃棄物処理建物５４に収容されている。制御室建物５６は、原子力発電所の運転監視を行う中央制御装置を収納している。サービス建物５８は、作業員が、放射線管理区域、例えば、原子炉建物５０、タービン建物５２、廃棄物処理建物５４等の放射線管理区域に出入りするための装備に着替える設備、放射線管理区域から戻った際に装備を回収する設備等を収容している。
【００２２】
また、原子炉建物５０は排気筒６０を備えており、放射性物質が含まれている可能性がある気体は、フィルタ等によって放射性物質が除去された後に、この排気筒６０から外部に排出される。排気筒６０は、原子炉建物５０の最上階フロアの側方でかつ最上階の一つ下の階の屋上に立設されている。また、原子炉建物５０の最上階の屋上には図１及び図２に示すように、排気装置１が設置されている。排気装置１は、原子炉建物５０の最上階フロアに滞留した水素ガスを外部に放出させるものである。
【００２３】
排気装置１は、例えば、原子炉建物５０の最上階フロアに滞留した水素ガスを外部に放出させるものであり、図２に示すように、放出部１０と、放出ダクト１２と、ワイヤ１４とを備えている。
【００２４】
放出部１０は、原子炉建物５０の最上階の屋上に設置された箱形の部材である。この放出部１０は、内部が原子炉建物５０に連通しており、放出部１０の側面には放出口１０ａが形成されている。
【００２５】
放出ダクト１２は、直径約１ｍの円筒形部材であり、基端部が放出部１０において放出口１０ａを覆うように固定されており、放出部１０から水平方向に延びている。このため、原子炉建物５０の最上階フロアに滞留した水素ガスは、放出部１０、放出ダクト１２を通って放出ダクト１２の先端部から外部に放出される。
【００２６】
図３は、排気装置１及び放出ダクト１２の内部構成を示す説明図である。排気装置１は、蓋体２０、３０と、フィルタ４０と、ワイヤ１６とを更に備えており、蓋体２０、３０と、フィルタ４０とは、放出ダクト１２内に設置されている。放出ダクト１２内には、放出口１０ａ側（基端側）から開口端側（先端側）に向かって、フィルタ４０、蓋体３０、蓋体２０の順に部材が配置されている。
【００２７】
蓋体２０、３０は、平常時に放出ダクト１２を封止して原子炉建物５０からのガスが外部に移動することを規制するものである。この蓋体２０、３０の封止状態は、例えば、原子炉建物５０内に水素ガスが充満しており、爆発の危険性があるといった緊急時において解除される。
【００２８】
また、蓋体２０、３０は、放出ダクト１２の内部において所定の間隔を空けて設置されており、隣り合う蓋体２０と蓋体３０の間に密閉空間が形成される。この密閉空間内には、大気圧以上になるように気体、例えば窒素ガスが封止されている。
【００２９】
フィルタ４０は、原子炉建物５０から放出口１０ａを通過してきた気体から放射性物質を捕集・吸着するものである。フィルタ４０としては、ゼオライトが適用可能である。
【００３０】
また、図３に示すように、ワイヤ１４が、蓋体２０の上部に連結されており、蓋体２０と蓋体３０との上部がワイヤ１６によって連結されている。ここで、ワイヤ１６は、張設された状態であることが望ましい。これにより、ワイヤ１４を引っ張ることによって、蓋体２０及び蓋体３０が動作して放出ダクト１２が開放される。なお、本実施形態においては、ワイヤ１４の先端を蓋体２０に連結し、蓋体２０と蓋体３０とをワイヤ１６で連結しているが、それに限らず、蓋体２０及び蓋体３０が１本のワイヤ１４に固定されてもよい。
【００３１】
図４は、蓋体２０、３０の構成を示す側面の断面図、図５（ａ）は、蓋体２０を外側から視認した正面図、図５（ｂ）は、蓋体３０を外側から視認した正面図である。
【００３２】
図４に示すように、蓋体２０は、金属板２１と、固定リング２２と、支持リング２３と、連結部２４とを備えている。金属板２１は、例えば、圧延銅板製の円形の薄板からなる。また、金属板２１の表面における外周部には、切欠部２１ａが形成されている。この切欠部２１ａは、金属板２１の外周と同心の円形に形成されており、この切欠部２１ａの部分は、他の部分よりも薄く形成されている。
【００３３】
固定リング２２は、外径が放出ダクト１２の内径に略等しく、内径が金属板２１よりも小さくかつ切欠部２１ａの径よりも大きい平板状のリング部材からなる。支持リング２３は、外径が金属板２１よりも若干大きく、内径が固定リング２２の内径に略等しい平板状のリング部材からなる。固定リング２２の表面にはねじ穴が形成されており、金属板２１の外周部及び支持リング２３の表面には貫通孔が形成されている。
【００３４】
連結部２４は、略楕円形の長手方向一端側を細く他端側を太く形成してなる形状の略平板状の金属部材であり、金属板２１よりも剛性が高く変形しにくいように形成されており、連結部２４における長手方向他端側には孔部が形成されている。
【００３５】
そして、固定リング２２のねじ穴と金属板２１の貫通孔とが一致するように固定リング２２上に金属板２１を載置し、更に、金属板２１上にシリコンゴム製のリング状のパッキンを載置し、このパッキン上に、金属板２１の貫通孔と支持リング２３の貫通孔とが一致するように支持リング２３を載置し、貫通孔にボルトを通してねじ止めする。これにより、金属板２１が固定リング２２と支持リング２３とによって挟持される。この時、切欠部２１ａは、固定リング２２及び支持リング２３の内面近傍に配置される。
【００３６】
更に、金属板２１における切欠部２１ａが形成されている側の板面に連結部２４が固定される。すなわち、連結部２４の長手方向一端側が、金属板２１における切欠部２１ａの近傍でかつ切欠部２１ａの内側領域に固定されており、連結部２４の長手方向他端側が金属板２１の中心側に向けられている。
【００３７】
蓋体３０は、金属板３１と、固定リング３２と、支持リング３３と、連結部３４とを備えている。金属板３１は、金属板２１における切欠部２１ａよりも若干径が小さい切欠部３１ａを有しており、それ以外は、金属板２１と同じ構成である。また、固定リング３２、支持リング３３及び連結部３４は、蓋体２０の固定リング２２、支持リング２３及び連結部２４と同じ構成である。このため、金属板３１が固定リング３２と支持リング３３とによって挟持された場合に、切欠部３１ａは、固定リング３２及び支持リング３３の内面側に配置される。この時、切欠部３１ａから固定リング２２及び支持リング２３の内面までの長さは、切欠部２１ａから固定リング２２及び支持リング２３の内面までの長さよりも大きくなる。
【００３８】
なお、蓋体２０及び蓋体３０の外面には、火花、静電気防止用として静電樹脂コーティングが施されている。ここで、少なくとも、金属板２１における連結部２４が固定された面の反対面、及び金属板３１における連結部３４が固定された面に静電樹脂コーティングが施されることが望ましい。
【００３９】
ワイヤ１４は、蓋体２０の連結部２４の孔部に先端が通され、溶接あるいは結ぶことによって連結部２４に連結される。また、ワイヤ１６の一端部は、金属板２１の反対面における連結部２４の孔部に対向する部位に溶接等によって連結され、ワイヤ１６の他端部は、蓋体３０の連結部３４の孔部に通され、溶接あるいは結ぶことによって連結部３４に連結される。なお、ワイヤ１４及びワイヤ１６は、蓋体２０及び蓋体３０と同様に、静電樹脂コーティングが施されている。
【００４０】
蓋体２０及び蓋体３０は、放出ダクト１２内の所定位置に固定される。放出ダクト１２が放出部１０に固定された場合に、連結部２４、３４が、切欠部２１ａ及び切欠部３１ａの内側領域の最上部位に配置されるように、蓋体２０及び蓋体３０の配置を調整する。更に、放出ダクト１２内にフィルタ４０を配置することによって、放出ダクト１２が完成する。
【００４１】
このように構成された放出ダクト１２が、放出部１０に固定される。この時、連結部２４、３４が金属板２１、３１の最上の部位に配置され、ワイヤ１４、１６が放出ダクト１２内の上部に配置される。放出ダクト１２の内側近傍に切欠部２１ａ、３１ａが配置される。
【００４２】
これにより、放出ダクト１２が蓋体２０、３０によって封止され、原子炉建物からの気体の移動が規制される。
【００４３】
次に、蓋体２０、３０の動作について説明する。平常においては、原子炉建物５０内の気体は、清浄化処理が施された後に排気筒６０を介して外部に放出される。
【００４４】
また、地震や津波のような大きな自然災害が発生して、原子炉の安全性を損なうおそれのある状態となって場合、あるいは原子炉建物上部の水素ガス濃度が基準値よりも高くなった場合に、作業員は、地上からワイヤ１４を引っ張る。これにより、図６（ａ）に示すように、蓋体２０において、連結部２４が金属板２１との固定部分を軸として回転するように、連結部２４の端部が持ち上げられる。これにより、連結部２４における金属板２１との固定部分が支点、連結部２４の切欠部２１ａの端部が力点、連結部２４の金属板２１中心側の端部が作用点となる、所謂、てこの原理によって、金属板２１の上部の切欠部２１ａが押圧されて破断する。これにより、金属板２１の上部が開放される。更に、作業員が、ワイヤ１４を引っ張ることにより、図６（ｂ）に示すように、切欠部２１ａが下方に向かって破断され、切欠部２１ａの内側領域の部分が金属板２１から、所謂、プルタブ式の缶詰の蓋のように分離される。
【００４５】
また、切欠部２１ａの内側領域の部分が金属板２１から分離されると、ワイヤ１４による引っ張る力が、ワイヤ１６を介して蓋体３０に作用する。これにより、図６（ｂ）に示すように、金属板３１も、金属板２１と同様に、切欠部３１ａの内側領域の部分が金属板３１から分離される。
【００４６】
このように、作業員が地上からワイヤ１４を引っ張ることによって蓋体２０、３０の中央部に穴が形成され、放出ダクト１２が開放される。放出ダクト１２が開放されると、原子炉建物５０内の気体、特に原子炉建物５０の最上階に滞留する水素ガスが、放出ダクト１２を通り、フィルタ４０によって放射性物質が除去された後に外部に放出される。これにより、原子炉建物５０内において水素ガスによる爆発が発生する危険性を未然に回避することが可能になる。
【００４７】
以上、説明したように構成された本実施形態によれば、平常時には放出ダクト１２が蓋体２０、３０によって封止されており、緊急時には、地上から作業員がワイヤ１４を引っ張ることによって金属板２１の切欠部２１ａが破断される。これにより、蓋体２０、３０の内側領域が分離され、蓋体２０、３０の中央部が開放される。このように、地上の作業員による遠隔操作によって放出ダクト１２を開放するため、作業員の安全が確保され、更に、放出ダクト１２の開放に電気的な手段を用いる必要がないため、短絡等によって発生した火花が水素ガスに引火するといった事態が発生しない。よって、緊急時において原子炉建物５０の最上階に滞留した水素ガスを安全に外部に放出することが可能になる。
【００４８】
また本実施形態によれば、連結部２４が、金属板２１の内側領域内における鉛直上部に配置されているため、地上から作業員がワイヤ１４を引っ張った場合に、切欠部２１ａの内側領域の部分が、板状部材の上方から剥がれ落ちるように分離される。これにより、ワイヤ１４の引っ張りに応じて切欠部２１ａを確実に破断させることが可能になり、放出ダクト１２を確実に開放することが可能になる。
【００４９】
また本実施形態によれば、２枚の蓋体２０、３０が、放出ダクト１２内に所定の間隔を空けて設置されており、隣り合う蓋体２０、３０の間の空間には、空間内が大気圧以上になるように気体が封止されている。これにより、平常時２個以上の蓋の間でより確実に放出ダクト１２を封止することが可能になる。特に、本実施形態によれば、窒素ガスが封入されており、ワイヤ１４を引っ張って金属板２１を破断させた際に金属同士が接触して火花が発生したとしても、窒素ガスは不燃性であるため、原子炉建物５０の最上階に滞留する水素ガスに引火するとはない。
【００５０】
また本実施形態によれば、２枚の蓋体２０、３０が、放出ダクト１２内に所定の間隔を空けて設置されており、金属板２１、３１における内側領域の大きさが、放出ダクト１２内のガスの移動方向に対して上流側の方が下流側よりも小さい。これにより、ワイヤ１４を引っ張ることによって、金属板２１、３１おける内側領域の部分が外れることによって蓋体２０、３０に穴が形成される。この穴は、下流側の蓋体２０の方が上流側の蓋体３０よりも大きくなる。このため、上流側の蓋体３０の金属板３１から外れた内側領域の部分が、下流側の蓋体３０の金属板３１に形成された穴を通って外部に向かって移動することが可能になる。
【００５１】
また本実施形態によれば、ワイヤ１４が、放出ダクト１２の内部の上方に配置されているため、例えば、雨天時に雨滴がワイヤ１４に付着しにくくなり、ワイヤ１４の環境劣化を防止することが可能になる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上述したものに限るものではない。例えば、上述した実施形態によれば、２枚の蓋体が放出ダクト１２に設けられているが、蓋体の数は、３枚以上であってもあるいは１枚であってもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態によれば、蓋体２０、３０が、金属板２１、３１と、固定リング２２、３２と、支持リング２３、３３との３部材を備えているが、金属板２１、３１の外周部に放出ダクト１２との固定部を設けた１部材として、固定リング２２、３２と、支持リング２３、３３を省略してもよい。
【００５４】
また、上述した実施形態によれば、金属板２１、３１における内側領域の部分の大きさが、放出ダクト１２内のガスの移動方向に対して上流側の方が下流側よりも小さく設定されているが、それに限るものではなく、図７に示すように構成してもよい。すなわち、放出ダクト１２が、ガスの移動方向に対して下流側から上流側に向かって広がっていくように構成され、金属板２１、３１における切欠部２１ａ、３１ａの内側領域の大きさが、放出ダクト１２内のガスの移動方向に対して下流側より上流側の方が大きくなるように構成してもよい。
【００５５】
また、平常時において、ワイヤ１４の他端部を接地アース棒に接続しておき、この接地アース棒を地面に差し込んでおいてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  排気装置
１０  放出部
１０ａ  放出口
１２  放出ダクト
１４、１６  ワイヤ
２０、３０  蓋体
２１、３１  金属板
２１ａ、３１ａ  切欠部
２２、３２  固定リング
２３、３３  支持リング
２４、３４  連結部
４０  フィルタ
５０  原子炉建物
【図１】
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【図２】
2015059728.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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