(57)【要約】  分割され得る外側金属シェルを有する円形炉の耐火炉床及び／又は耐火側壁に圧縮力を加える締結システムが記載される。１つの好適な締結システムは、炉の炉床及び／又は側壁の周りに延びる１つ又は複数のセグメントを有するテンションバンドを備え、このバンドの両端間には弾性接続部が設けられ、バンドが分割される場合、弾性接続部は隣接するセグメントの端間にも設けられる。別の好適な締結システムは、炉の円周の周りに設けられる複数の枢動部材を備える。各枢動部材は、力発生部材の作用を受け、力発生部材は、枢動部材に制御された量の力を加えて炉床に圧縮力を加えさせる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端及び上端を有する円形炉であって、
（ａ）耐火材料から構成され、該円形炉の前記下端に位置付けられる炉床と、
（ｂ）前記路床から該円形炉の前記上端まで延び、耐火材料から構成されるほぼ円筒形の側壁と、
（ｃ）前記路床及び前記側壁を囲み、該円形炉に半径方向内向きの圧縮力を加えるように張力を受けるほぼ円筒形の金属シェルと、
（ｄ）前記シェルに関連し、該シェルにおける張力を維持すると共に該円形炉に半径方向圧縮力を加える１つ又は複数のテンション部材と
を備え、前記テンション部材はそれぞれ、細長いバンドを備え、該細長いバンドは第１の端及び第２の端を有すると共に前記側壁の周りに延びるのに十分な長さを有し、該バンドの両端間に弾性接続部が設けられる、下端及び上端を有する円形炉。
【請求項２】
前記弾性接続部は、前記バンドの第１の端に接続される第１のブラケット、該バンドの第２の端に接続される第２のブラケット、及び前記第１の端と前記第２の端との間に延びる少なくとも１つの締結部材によって形成され、該締結部材はそれぞれ、前記第１のブラケット及び前記第２のブラケットの少なくとも一方に弾性接続される、請求項１に記載の下端及び上端を有する円形炉。
【請求項３】
前記締結部材はそれぞれ、ばねによって前記第１のブラケットに弾性接続される棒を含む、請求項２に記載の下端及び上端を有する円形炉。
【請求項４】
前記締結部材はそれぞれ、前記ばねの張力を調整する調整手段をさらに備え、該調整手段は、圧縮ナット及び流体加圧装置を備える群より選択される、請求項３に記載の下端及び上端を有する円形炉。
【請求項５】
前記流体加圧装置は、油圧シリンダを含む、請求項４に記載の下端及び上端を有する円形炉。
【請求項６】
前記テンション部材のうちの少なくとも１つは、端同士が接合された２つ以上のセグメントを含み、隣接するセグメントの前記端間にも弾性接続部が設けられる、請求項１に記載の下端及び上端を有する円形炉。
【請求項７】
前記セグメントの前記端間の前記弾性接続部はそれぞれ、第１のセグメントの第１の端に接続される第１のブラケット、第２のセグメントの第２の端に接続される第２のブラケット、及び前記第１のブラケットと前記第２のブラケットとの間に延びる少なくとも１つの締結部材によって形成され、該締結部材はそれぞれ、前記第１のブラケット及び前記第２のブラケットの少なくとも一方に弾性接続される、請求項６に記載の下端及び上端を有する円形炉。
【請求項８】
前記締結部材はそれぞれ、ばねによって前記第１のブラケットに弾性接続される棒を含む、請求項７に記載の下端及び上端を有する円形炉。
【請求項９】
前記締結部材はそれぞれ、前記ばねの張力を調整する調整手段をさらに備え、該調整手段は、圧縮ナット及び流体加圧装置から成る群より選択される、請求項８に記載の下端及び上端を有する円形炉。
【請求項１０】
前記流体加圧装置は、油圧シリンダを含む、請求項９に記載の下端及び上端を有する円形炉。
【請求項１１】
円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システムであって、前記路床の周りで互いに離間している複数の半径方向締結要素を備え、該半径方向締結要素はそれぞれ、
（ａ）第１の端、第２の端、及び枢動点を有する枢動部材であって、該枢動部材の前記第１の端は、前記路床に半径方向内向きの圧縮力を加え、前記枢動点を軸に該枢動部材を枢動させると、該枢動部材が前記路床に加える圧縮力が変化する、枢動部材と、
（ｂ）前記枢動部材に力を加える力発生部材であって、該枢動部材に加えられる力は、前記枢動点を軸に該枢動部材を枢動させると共に、該枢動部材の前記第１の端を半径方向内方に付勢して前記路床と圧縮接触させるように向けられる、力発生部材と
を備える、円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システム。
【請求項１２】
前記枢動部材はそれぞれ、前記枢動点の近くで前記炉床の下の支持部材に固定される、請求項１１に記載の円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システム。
【請求項１３】
前記支持部材は、前記炉床の下で該炉床を少なくとも部分的に支持するビームを含む、請求項１１に記載の円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システム。
【請求項１４】
前記支持部材は、前記炉床を少なくとも部分的に支持するリングビームを含み、該リングビームは、前記炉床の円周領域の下にある、請求項１１に記載の円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システム。
【請求項１５】
前記力発生部材は、ばね組及び流体加圧シリンダから成る群より選択される、請求項１１に記載の円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システム。
【請求項１６】
前記力発生部材と保持部材との間に延びるテンション部材をさらに備え、該テンション部材は棒を含む、請求項１５に記載の円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システム。
【請求項１７】
前記枢動点は、前記枢動部材の前記第２の端の近く又は中央の近くにある、請求項１１に記載の円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システム。
【請求項１８】
前記力発生部材は、前記枢動部材の前記第２の端の近く又は中央の近くにある、請求項１１に記載の円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システム。
【請求項１９】
前記枢動部材の前記第２の端は、前記第１の端の下に位置付けられる、請求項１１に記載の円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火材料から構成される壁を有する円形炉の改良に関する。より詳細には、本発明は、円形炉の耐火炉床及び／又は耐火側壁に圧縮力を加えるための締結システム、及び当該締結システムを組み込んだ円形炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石及び非鉄鉱石並びに精鉱の精錬及び転換に用いられる炉は、一般に、耐火煉瓦から構成される下壁（炉床）及び鉛直壁（側壁）と、これらの耐火性の炉床及び側壁を囲む構造金属シェルと、天井又はオフガスフードとを有する。炉壁、及び特に炉床の十分な圧縮が、炉のキャンペーン寿命を最大にすると共に高費用で破局的な可能性のある炉の故障を防止するのに重要である。
【０００３】
炉を動作温度まで加熱している間、炉床及び壁耐火物を構成する個々の煉瓦が膨張する結果、炉が外方に膨張する。反対に、炉を冷却すると、個々の煉瓦が収縮して炉の全体が縮む。炉床又は壁に対する圧縮力が不十分である場合、炉の動作における冷却段階中に煉瓦間に隙間が形成され得る。これらの隙間に溶融金属又は他の材料が浸入することで、炉は、加熱及び冷却を繰り返すにつれて永久的に漸次成長し得る。炉のこの漸次膨張は、ラチェットとして知られており、鋼シェルを最終的に破断するまで曲げる（yielding）こと及び／又は溶融した炉内容物を煉瓦間の膨張及び浸潤した目地を通して逃がすことによって、炉のキャンペーン寿命を縮め得る。
【０００４】
矩形炉用締結システムが既知であり、これは一般に、バックステーとして知られる等間隔に離間している鉛直ビームを備え、バックステーは、炉の側壁にわたって延びる弾性の水平タイ部材によって上部及び下部がつなぎ合わせられる。この締結構成は、炉の熱膨張又は熱収縮とは無関係に炉壁及び炉床耐火物にほぼ一定の荷重を与えることで、煉瓦の目地の熱ラチェット及び浸潤を防止することができる。しかしながら、このような締結システムは、円形炉での使用には直接適合可能ではない。
【０００５】
円形炉では、炉床及び炉壁の耐火物が各熱サイクル又は熱ラチェットで半径方向により大きく膨張すると構造金属シェルが大きな張力を受けるため、十分な圧縮の必要性は円形炉で特に重要である。この問題は、溶融した炉内容物が浸潤した煉瓦目地を通って逃げることによって、又は炉シェルが破断点まで伸びることによって、炉の寿命の短縮又は炉の故障をもたらす可能性があり、いまだ満足に対処されていない。１つのタイプの円形炉用締結システムは、１９９９年２月２日に発行された米国特許第５，８６７，５２３号（Wasmund他）に記載されている。Wasmund他が記載しているシステムは、円形炉の構造金属シェルのセグメントを弾性接続する複数のテンション締結具（tensioning bindings）を備える。これらの締結具は、炉の側壁に圧縮力を加える。Wasmund特許の全文を参照により本明細書に援用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
円形炉用の改良型炉締結システムと、特に炉床の領域で煉瓦目地の熱ラチェット及び浸潤を防止するのに十分な圧縮力を煉瓦積に与えながら外側金属シェルの張力が許容限度内に維持され得る円形炉とが、依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、円形炉の耐火炉床及び／又は耐火側壁に圧縮力を加える締結システムを提供すること及び当該締結システムを組み込んだ円形炉を提供することによって、従来技術の上述の問題を克服する。好ましくは、本発明の締結システムは、炉床の領域に圧縮力を加える。
【０００８】
本発明による１つの締結システムは、炉の外面に沿って離間している複数の枢動部材を介して炉に半径方向の圧縮を加え、各枢動部材は、炉床に内向きの圧縮力を加える。
【０００９】
本発明による別の半径方向締結システムは、炉シェルを囲んで炉に対する半径方向圧縮力を維持する１つ又は複数のバンドを備え、バンドはそれぞれ、１つ又は複数のセグメントを含み、セグメント（複数可）の端間に弾性接続部が設けられる。
【００１０】
一態様では、本発明は、下端及び上端を有する円形炉を提供する。当該円形炉は、（ａ）耐火材料から構成され、円形炉の下端に位置付けられる炉床と、（ｂ）路床から円形炉の上端まで延び、耐火材料から構成されるほぼ円筒形の側壁と、（ｃ）路床及び側壁を囲み、円形炉に半径方向内向きの圧縮力を加えるように張力を受けるほぼ円筒形の金属シェルと、（ｄ）シェルに関連し、シェルにおける張力を維持すると共に円形炉に半径方向圧縮力を加える１つ又は複数のテンション部材とを備え、テンション部材はそれぞれ、細長いバンドを備え、当該細長いバンドは第１の端及び第２の端を有すると共に側壁の周りに延びるのに十分な長さを有し、バンドの両端間に弾性接続部が設けられる。
【００１１】
別の態様では、本発明は、円形炉の耐火路床に対する半径方向圧縮を維持する締結システムを提供する。当該システムは路床の周りで互いに離間している複数の半径方向締結要素を備える。半径方向締結要素はそれぞれ、（ａ）第１の端、第２の端、及び枢動点を有する枢動部材であって、枢動部材の第１の端は、路床に半径方向内向きの圧縮力を加え、枢動点を軸に枢動部材を枢動させると、枢動部材が路床に加える圧縮力が変化する、枢動部材と、（ｂ）枢動部材に力を加える力発生部材であって、枢動部材に加えられる力は、枢動点を軸に枢動部材を枢動させて、枢動部材の第１の端を半径方向内方に付勢して路床と圧縮接触させるように向けられる、力発生部材とを備える。
【００１２】
次に、添付図面を参照して、本発明をごく一例として説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明による好適な円形炉１０を示す。図面を簡略化して、炉１０のうち本発明の理解に不要な細部を削除してあることを理解されたい。
【００１４】
炉１０は、下端１４にある炉床１２と、炉床１２から炉１０の上端１８まで延びるほぼ円筒形の側壁１６とを有する。炉床１２及び側壁１６はいずれも、耐火煉瓦等の耐火材料又はキャスタブル耐火材料から従来のように構成される。炉床１２及び側壁１６は、本明細書では「炉耐火物」と呼ばれる場合もある。側壁１６は、Wasmund他の上記特許におけるように、水冷要素及び耐火材料の複合構造とすることができる。炉耐火物の構造上の細部は、図面から省いてある。
【００１５】
炉１０には、側壁１６を囲んで炉１０の下端１４と上端１８との間に延びるほぼ円筒形の構造金属シェル２０も設けられることが好ましい。シェル２０には、冷却装置を受け入れる開口が設けられ得ることも好ましく、炉から材料を取り出すことができる出銑口も設けられ得る。これらの特徴は、図面には示されていない。
【００１６】
図面に示すように、炉１０は、鉄筋コンクリート又は他の適切な材料のベース２２上に支持され得ることが好ましい。しかしながら、そうではなく炉１０を傾斜可能なように取り付けてもよいことを理解されたい。
【００１７】
図面に示す炉１０は、「分割シェル」円形炉であり、これは、炉１０の円筒形の金属シェル２０が２つ以上の弧状のシェル板２４で構成されていることを意味する。図面に示す好適な実施形態において、シェル２０は３枚のシェル板２４で構成されている。しかしながら、シェル板の数は本発明にとって重要ではなく、図面に示されているシェル板２４の数より多くても少なくてもよいことを理解されたい。例えば、炉１０は単体のシェルを有していてもよい。さらに、炉床１２付近の炉１０の下側部分に設けられるシェル板の数が、炉１０の上側部分よりも多くてもよい。
【００１８】
理解されるように、外側金属シェル２０のシェル板２４間には、複数の円周方向に離間している目地２６が形成される。目地２６には小さな隙間があり、これは摺動カバー板（図示せず）によってシールされ得ることが好ましい。図示の実施形態では、シェル板２４間の目地２６は覆われていない。
【００１９】
外側金属シェル２０は、炉耐火物１２、１６に半径方向内向きの圧縮力を加えるように張力を受け続ける。分割シェル炉１０では、隣接するシェル板２４は、上述のWasmund他の特許に記載されているもの等の弾性テンション部材（図示せず）によって接続され得ることが好ましい。これらのテンション部材は、炉の側壁１６に半径方向の圧縮力を加える。
【００２０】
本発明の第１の好適な実施形態では、炉１０には、炉１０の下端１４の近くでシェル２０の周りに延びるテンションバンド２８が設けられる。テンションバンド２８は、炉１０の下端１４において、炉床１２の半径方向膨張に抵抗するのに十分な圧縮力を与える。
【００２１】
テンションバンド２８は、両端が互いに弾性接続される単一の一続きの金属バンドであり得る。代替的に、図面に示すように、テンションバンド２８は、２つ以上のセグメント３０を含み、隣接するセグメント３０の端同士が互いに弾性接続されてもよい。１つのテンションバンド２８のみが図面に示されているが、炉１０に２つ以上のテンションバンド２８を設けてもよいことも理解されたい。
【００２２】
テンションバンド２８の弾性接続部は、弾性テンション部材３２によって設けられる。テンション部材３２は、テンションバンド２８のセグメント３０の端に配置され、１つのセグメント３０の端に取り付けられる第１のブラケット３４、及び隣接するセグメント３０の端に取り付けられる第２のブラケット３６を備える。少なくとも１つの締結部材３８が、隣接するセグメント３０間の隙間４０に跨って延びる。好ましくは、各締結部材３８は、細長いねじ棒を含む。
【００２３】
各締結部材３８は、炉の膨張及び収縮に応じて外側シェル２０を膨張及び収縮させるように、ブラケット３４、３６の少なくとも一方に弾性接続される。図３に示すように、各締結部材３８の一端は、締結部材３８をブラケット３４に弾性接続するばね４２を通って延びる。ばね４２は、一対の押さえ板（retainer plate）４４と４６との間に圧縮状態で維持される。第１の押さえ板４４は、ナット４８及び座金５０の組立体によって締結部材３８の端に取り付けられる。第２の押さえ板４６は、ブラケット３４の一部として形成され、隙間４０に沿ってセグメント３０の端に位置付けられる。押さえ板４４、４６は、締結部材３８を受け入れる開口を有する。
【００２４】
締結部材３８の反対端は、ブラケット３６の押さえ板５２を通って延び、押さえ板５２に向けて締結部材３８に螺合させたナット５４によって所定位置に保持される。
【００２５】
ばね４２の張力は、その長さを変えることによって調整される。理解されるように、ばねの長さを短くすると、ばね４２の張力が増加することにより、セグメント３０、したがってシェル２０の張力が増加して炉耐火物１２、１６の圧縮が高まる。反対に、ばねの長さを長くすると、ばね４２の張力が低下することにより、シェル２０の張力が低下して炉耐火物１２、１６の圧縮が低下する。ばねの長さの調整は、ナット５４を手で回すことによって行われ得ることが好ましい。代替的に、図４に示す好適なテンション部材３２’では、ばね張力を調整するために、ナット５４と押さえ板５２との間に中空の油圧シリンダ５６を設けてもよい。
【００２６】
次に、円形炉１０の炉床１２に対する半径方向圧縮を維持するための別の好適な半径方向締結システム１００を、以下で説明する。この好適な実施形態は、図５及び図６に示される。締結システム１００は、炉１０の円周の周りに互いに離間関係で配置される複数の半径方向締結要素１１４を備える。各半径方向締結要素１１４は、外面１１８、炉１０と密接な関係にある内面１２０、上端１２２、及び下端１２４を有するほぼ鉛直方向のビーム１１６の形態であることが好ましい、枢動部材を備える。各ビーム１１６は、図面に示す好適な実施形態ではその下端の近くに位置付けられる枢動点を軸に枢動可能であり、この枢動点でビーム１１６は支持部材に取り付けられる。枢動点は、ビーム１１６の下端１２４を貫通する開口１２５に位置付けられ、この開口１２５を通して、ビーム１１６は、炉の側壁１６に対して接線方向にある軸を中心に枢動するように支持部材に固定される。
【００２７】
ビーム１１６の上端１２２は、炉１０の外側金属シェル２０と直接接触しており、炉床１２に半径方向内向きの圧縮力を加える。好ましくは、図８に示すように、ビーム１１６の内面１２０には、丸突起１２６が設けられて炉シェル２０上のカップ形部材１２８に受け入れられ、これらを介して圧縮力が加えられる。
【００２８】
各半径方向締結要素１１４は、ビーム１１６に力を加える力発生部材をさらに備える。本発明の好適な実施形態の力発生部材は、ビーム１１６の上端１２２と下端１２４との間で好ましくは下端１２４よりも上端１２２の近くに位置付けられる炉床締結ばね組１３０を備えることが好ましい。炉床締結ばね組１３０は、２つの押さえ板（retaining plate）１３４と１３６との間で圧縮される１つ又は複数のばね１３２を備えることが好ましく、上述のばね組組立体４２と同様の構造であり得ることが好ましい。炉１０に対する圧縮力は、ばね１３２の圧縮を高めることによって高められる。代替的に、力発生部材は、流体加圧シリンダ、好ましくは上述のシリンダ５６と同様の油圧シリンダを備えていてもよい。
【００２９】
押さえ板１３４及び１３６は、細長いねじ棒を含むことが好ましい締結部材１３８を受け入れる開口を有する。締結部材１３８の一端は、図６に示すように炉床締結ばね組１３０によって弾性保持される。締結部材１３８の反対端は、移動しないように炉床１２の下に位置する支持部材に固定される。好ましくは、支持部材は、炉床支持下部構造１４２の一部を形成するリングビーム１４０を含み、炉床支持下部構造１４２は、複数の半径方向に延びるビーム１４４及びコンクリート又は他の材料から形成されるベース１４６も含むことができる。炉床支持下部構造１４２の構成は、図面に概略的にしか示されておらず、本発明の一部を形成するものではないことを理解されたい。
【００３０】
ばね１３２は、ビーム１１６に半径方向内向きの力を加えることで、枢動点を軸にビームを枢動させるとともに、ビーム１１６の上端を半径方向内向きに付勢して炉床１２と圧縮接触させることを理解されたい。
【００３１】
図７は、本発明による第３の好適な半径方向締結システム１５０の半径方向締結要素１５２の拡大図である。締結システム１５０は、上述のシステム１００と同様であり、次に以下で詳細に説明する。
【００３２】
システム１５０の各半径方向締結要素１５２は、外面１５６、炉１０に近接した内面１５８、上端１６０、及び下端１６２を有するほぼ鉛直方向のビーム１５４であることが好ましい、枢動部材を備える。ビーム１５４は、ビーム１５４の中央又は中央付近に位置付けられる枢動点を軸に枢動可能であり、この枢動点でビーム１５４は支持部材に取り付けられる。枢動点は、ビーム１５４を貫通する開口１６４に位置付けられ、この開口１２５を通して、ビーム１５４は、炉の側壁１６に対して接線方向にある軸を軸に枢動するように支持部材に固定される。
【００３３】
ビーム１５４の上端１６０は、炉１０の外側金属シェル２０と直接接触しており、炉床１２に半径方向内向きの圧縮力を加える。上述の実施形態のように、ビーム１５４の内面１５８には、丸突起１６６が設けられて炉シェル上のカップ形部材１２８に受け入れられる。
【００３４】
各半径方向締結要素１５２は、ビーム１５４に力を加える力発生部材をさらに備える。第３の好適な実施形態の力発生部材は、ビーム１５４の下端１６２に位置付けられる炉床締結ばね組１６８を備える。代替的に、力発生部材は、流体加圧シリンダ、好ましくは上述のシリンダ５６と同様の油圧シリンダを備え得る。炉床締結ばね組１６８は、２つの押さえ板１７２と１７４との間で圧縮される１つ又は複数のばね１７０を備えることが好ましいが、その代わりに第２の好適な締結システム１００に関して述べた油圧シリンダを備えていてもよい。押さえ板１７２、１７４は、細長いねじ棒を含むことが好ましい締結部材１７６を受け入れる開口を有する。締結部材１７６の一端は、炉床締結ばね組１６８の押さえ板１７４に対してナット１７５によって弾性保持され、締結部材１７６の反対端は、移動しないようにナット１７７によって炉床１２の下に位置する支持部材に固定される。第２の好適な実施形態のように、支持部材は、炉床支持下部構造１４２の一部を形成するリングビーム１４０である。図７の実施形態では、リングビーム１４０は、炉の側壁１６の外方に位置付けられる。炉１０に対する圧縮力は、ばね１７０の圧縮を高めることによって高められる。この好適な実施形態では、ばね圧縮は、板１７４を貫通する締結部材１７６の端に螺合させたナット１７５を回すことによって調整される。
【００３５】
本発明は、特定の好適な実施形態に関して説明してきたが、これらに限定されない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲内に入り得る全ての実施形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の好適な半径方向締結システムを含む、本発明による好適な円形炉を示す斜視図である。
【図２】図１の炉の部分平面図である。
【図３】図１及び図２に示す半径方向締結具のうちの１つの拡大図である。
【図４】本発明の第１の好適な実施形態による、代替的な好適な形態の半径方向締結具の拡大図である。
【図５】第２の好適な実施形態による、半径方向締結システムを組み込んだ円形炉の断面図である。
【図６】図５に示すシステムの半径方向締結要素のうちの１つの拡大図である。
【図７】本発明の第３の好適な実施形態による締結システムの半径方向締結要素の拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【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】
2008531968.tif 000009
【国際調査報告】
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2008531968.tif 000011
2008531968.tif 000012