(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上層及び下層が積層され、上層と下層との間が接合されて板状に形成された熱処理炉の棚板において、
前記上層と前記下層は、夫々、複数個の片を棚板の平面方向に並置して組み立てられ、
上層の隣接する片の相互間の境界は、下層の隣接する片の相互間の境界と、平面視で一致しないように配置され、
これらの隣接する片の相互間の境界は、接合されていないことを特徴とする熱処理炉の棚板。
【請求項２】
上層、中層及び下層が積層され、上層と、中層と、下層との相互間が接合されて板状に形成された熱処理炉の棚板において、
前記上層、前記中層及び前記下層は、夫々、複数個の片を棚板の平面方向に並置して組み立てられ、
上層の隣接する片の相互間の境界は、中層の隣接する片の相互間の境界と、平面視で一致しないように配置されると共に、中層の隣接する片の相互間の境界は、下層の隣接する片の相互間の境界と、平面視で一致しないように配置され、
これらの隣接する片の相互間の境界は、接合されていないことを特徴とする熱処理炉の棚板。
【請求項３】
前記中層は、その少なくとも一部の片の相互間が離隔しており、これにより、前記上層と前記下層との間に、空間が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理炉の棚板。
【請求項４】
前記上層と前記下層との間の接合界面は、波形状又は三角波形状に凹凸をなしており、相互に凹凸形状を嵌め合わせることにより、上層及び下層の全体が板状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理炉の棚板。
【請求項５】
前記上層と前記中層との間の接合界面は、波形状又は三角波形状に凹凸をなしており、相互に凹凸形状を嵌め合わせることにより、上層及び中層の全体が板状をなしており、
前記中層と前記下層との間の接合界面は、波形状又は三角波形状に凹凸をなしており、相互に凹凸形状を嵌め合わせることにより、中層及び下層の全体が板状をなしていることを特徴とする請求項２又は３に記載の熱処理炉の棚板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気，電子，窯業、化学工業及び環境関連等の分野において使用される工業炉等に使用される熱処理炉の棚板に関し、更に詳述すれば、焼成、加熱等の際に処理品を保持するために使用される熱処理炉の棚板に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業炉において、半導体部品が焼成されるが、この半導体部品等の製品を熱処理するために使用する棚組には、棚板・支柱方式がある（特許文献１）。この方式においては、図９に示すように、台板２の上に、支柱３を介して棚板１を積載し、更に、複数個の棚板１を相互間に支柱３を介して積載して組み立てされている。そして、これらの棚板１上に、熱処理しようとする製品を載置し、製品が棚板１と共に加熱処理される。この方式においては、支柱３の高さを変えることにより、任意の大きさの製品に合わせた焼成が可能となる。
【０００３】
また、匣枠方式においては、図１０に示すように、台板２上に支柱３を介して棚板１が積載されており、最下段の棚板１の上に、棚板１を間に挟んで複数個の匣枠４が積載されている。この匣枠４は角筒状をなしており、熱処理せんとする製品はこの匣枠４内に配置される。匣枠４及び棚板１は、その形状、大きさ及び厚さを任意に設定できるので、種々の製品に合わせた焼成が可能となる。特に、高さが異なる匣枠４を用意しておけば、焼成すべき製品の高さが異なっても、容易に対応することができる。この匣枠方式は、焼成雰囲気が製品に影響がある場合、又は焼成時に成分の蒸発がある場合等に、外界と匣枠４内とが遮断されるため、有益である。
【０００４】
更に、匣鉢方式においては、図１１に示すように、台板２上に支柱３を介して複数個の匣鉢５が載置されており、最上段の匣鉢５上に棚板１が載置されている。この匣鉢５は有底角筒状をなしている。この匣鉢方式においては、焼成すべき製品が、ボールのような形状又は粉状の場合に、棚組からこぼれてしまうことがないため、有効である。また、製品からの揮発成分が炉内を汚染する有害物質である場合、又は焼成雰囲気が製品に影響を与えるような場合、製品と、炉内環境とを遮断する必要があるが、この匣鉢方式の場合は、製品が匣鉢５内に格納されているので、製品を炉内雰囲気から遮断することができる。なお、匣鉢５における機密性を向上させるために、上面の他の匣鉢５又は棚板１との接触面を研磨加工したり、匣鉢５の中に磁器質の匣鉢を入れて、二重匣鉢にする場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６２２４６４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このように構成される棚板には、特許文献１に記載されているように、焼成炉における加熱時及び冷却時に、割れが発生しやすいという問題点がある。焼成炉で例えば１６００乃至１８００℃に加熱して熱処理した後、炉内の焼成製品と棚組の全体を冷却する際に、棚板１は、先ず、周辺部の温度が低下していく。棚板１の中央部は、冷却が周辺部よりも遅れると共に、中央部には、高温に加熱処理された製品が載置されているため、周辺部よりも温度が高い。このため、降温する棚板周辺部には縮もうとして引張応力が印加され、亀裂が発生する。これにより、冷却割れといわれる亀裂が生じる。
【０００７】
また、昇温時には、棚板１の上に低温の製品が載置されていると共に、炉内の熱は先ず棚板１の周辺部に移り、その後棚板１の中央部に伝達されるが、棚板１の熱伝達効率は低いため、棚板１の中央部の昇温は、周辺部よりも遅れる。よって、棚板１の周辺部は膨張しようとして、棚板１の中央部を広げるように作用するため、棚板１の中央部に引張応力が作用する。これにより、棚板１の中央部に昇温割れといわれる亀裂が発生する。
【０００８】
更に、近時、焼成しようとする製品の大型化に伴い、棚板１が大型化しているが、この大型化により棚板１の重量が大きくなり、棚板構築の作業性が劣化している。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、焼成炉等の工業用炉において、熱処理しようとする製品を載置する棚板の亀裂又は割れの発生を防止することができる熱処理炉の棚板を提供し、更に、軽量化が可能な棚板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】
【００１０】
本願第１発明に係る熱処理炉の棚板は、
上層及び下層が積層され、上層と下層との間が接合されて板状に形成された熱処理炉の棚板において、
前記上層と前記下層は、夫々、複数個の片を棚板の平面方向に並置して組み立てられ、
上層の隣接する片の相互間の境界は、下層の隣接する片の相互間の境界と、平面視で一致しないように配置され、
これらの隣接する片の相互間の境界は、接合されていないことを特徴とする。
【００１１】
本願第２発明に係る熱処理炉の棚板は、
上層、中層及び下層が積層され、上層と、中層と、下層との相互間が接合されて板状に形成された熱処理炉の棚板において、
前記上層、前記中層及び前記下層は、夫々、複数個の片を棚板の平面方向に並置して組み立てられ、
上層の隣接する片の相互間の境界は、中層の隣接する片の相互間の境界と、平面視で一致しないように配置されると共に、中層の隣接する片の相互間の境界は、下層の隣接する片の相互間の境界と、平面視で一致しないように配置され、
これらの隣接する片の相互間の境界は、接合されていないことを特徴とする。
【００１２】
この熱処理炉の棚板において、
前記中層は、その少なくとも一部の片の相互間が離隔しており、これにより、前記上層と前記下層との間に、空間が形成されていることが好ましい。
【００１３】
本願第１発明において、
前記上層と前記下層との間の接合界面は、波形状又は三角波形状に凹凸をなしており、相互に凹凸形状を嵌め合わせることにより、上層及び下層の全体が板状をなしていることが好ましい。
【００１４】
本願第２発明において、
前記上層と前記中層との間の接合界面は、波形状又は三角波形状に凹凸をなしており、相互に凹凸形状を嵌め合わせることにより、上層及び中層の全体が板状をなしており、
前記中層と前記下層との間の接合界面は、波形状又は三角波形状に凹凸をなしており、相互に凹凸形状を嵌め合わせることにより、中層及び下層の全体が板状をなしていることが好ましい。
【００１５】
更に、熱処理炉の棚板としては、
上面と下面とを有する板状に形成された熱処理炉の棚板において、
その内部に空間を有し、上面と下面との間に形成された柱部が、島状に配置されて、前記柱部間に前記空間が形成されていることを特徴とするものがある。
【００１６】
この熱処理炉の棚板において、
前記柱部の断面形状は、円形であるか、又は長楕円形にすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、焼成炉等の熱処理炉において、棚板に昇温時又は高温時に熱負荷が印加されても、熱応力に起因する割れ又は亀裂が発生することを防止することができる。
【００１８】
また、本願発明においては、内部に空間が形成されている場合は、棚板は、十分な強度を持ちつつ、軽量化することができ、棚組の構築時の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る棚板の一部の平面図(ａ)と、そのＢ−Ｂ線による断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る棚板の一部の平面図(ａ)と、そのＢ−Ｂ線による断面図（ｂ）である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る棚板の一部の平面図(ａ)と、そのＢ−Ｂ線による断面図（ｂ）である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る棚板の一部の平面図(ａ)と、そのＢ−Ｂ線による断面図（ｂ）である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る棚板の一部の平面図(ａ)と、そのＢ−Ｂ線による断面図（ｂ）である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る棚板の一部の平面図(ａ)と、そのＢ−Ｂ線による断面図（ｂ）である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る棚板の一部の平面図(ａ)と、そのＢ−Ｂ線による断面図（ｂ）である。
【図８】本発明の第８実施形態に係る棚板の一部の平面図(ａ)と、そのＢ−Ｂ線による断面図（ｂ）である。
【図９】棚板１を使用した焼成炉の棚板・支柱方式の組み付け図である。
【図１０】棚板１及び匣枠４を使用した焼成炉の棚板・匣枠方式の組み付け図である。
【図１１】棚板１及び匣鉢５を使用した焼成炉の棚板・匣鉢方式の組み付け図である。
【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、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る熱処理炉の棚板１０を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。この棚板１０は２層構造をなす。上層１１は、複数個の片１１ａ，１１ｂ，１１ｃからなり、各片１１ａ、１１ｂ、１１ｃは夫々一方向に複数個連続して配置されており、複数個の片１１ａと、複数個の片１１ｂと、複数個の片１１ｃとは、前記一方向に垂直の方向に並んで配置されている。下層１２も、複数個の片１２ａ、１２ｂ、１２ｃからなり、上層１１と同様にしてこれらの片１２ａ、１２ｂ、１ｃが配置されている。そして、上層１１の下面は、前記一方向に垂直の方向に波形をなすように、凹凸を有しており、下層１２の上面も、前記一方向に垂直の方向に波形をなすように、凹凸を有している。この上層１１の下面の凹凸と、下層１２の上面の凹凸とを嵌めあわせるように、上層１１と下層１２とを積層する。この際、上層１１の下面と下層１２の上面とを接着剤又は適宜の接合剤により接合する。しかし、上層１１の各片１１ａ、１１ｂ、１１ｃの相互間は、接合していない。また、下層１２の各片１２ａ、１２ｂ、１２ｃの相互間も、接合していない。そして、上層１１における各片１１ａ、１１ｂ、１１ｃの相互間の境界と、下層１２における各片１２ａ、１２ｂ、１２ｃの相互間の境界とは、平面視で異なる位置に設けられている。
【００２１】
このように構成された棚板１０は、上層１１と下層１２とは接合されているが、上層１１の各片間と、下層１２の各片間とは接合されていない。しかし、上層１１における片間の境界と、下層１２における片間の境界は、平面視で同一の位置には設けられていないので、各片がばらばらになることなく、全体で板状をなすように一体的に組み立てられている。このため、本実施形態の棚板１０は、工業炉内で製品を焼成するために、製品を保持するために十分な強度を有している。一方、焼成炉の昇温時及び降温時に、棚板１０が不均一に加熱され、又は不均一に冷却されたときに、棚板１０における温度の不均一に基づいて、熱応力が発生しようとしても、片１１ａ、１１ｂ、１１ｃの相互間と、片１２ａ、１２ｂ、１２ｃの相互間は、接合されておらず、分離されているので、各片の形状変化が隣接する片に影響することはなく、この片相互間の境界で熱応力の伝搬が遮断される。このため、熱応力により、棚板１０に亀裂が生じることが防止される。
【００２２】
棚板１０は、その上面及び下面は面一であるが、上層１１の下面と下層１２の上面とは必ずしも波形である必要はない。しかし、本実施形態のように、波形にして、それらの凹凸を嵌め合わせることにより、上層１１と下層１２との接合面積を増大させ、接合強度を高めることができる。また、上層１１の下面及び下層１２の上面を凹凸にすることにより、上層１１と下層１２とが棚板１０の平面方向へずれてしまう力に抗することができる。
【００２３】
図２は本発明の第２実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。本実施形態の棚板１０は、３層構造をなす。上層１１、中層１３及び下層１２は、第１実施形態と同様に、その相互間の面が波形をなし、その凹凸が相互に嵌め合わされて重ねられ、相互に接合されている。上層１１，中層１３及び下層１２は、夫々、片１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、片１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、片１３ａ、１３ｂとを有し、各片の相互間は接合されていない。また、上層１１と下層１２とは、片１１ａ、１１ｂ、１１ｃの相互間の位置と、片１２ａ、１２ｂ、１２ｃの相互間の位置とは、平面視で整合するように設けられていても良いし、異なるように設けられていても良い。しかし、中層１３の片１３ａ、１３ｂの相互間の位置は、上層１１及び下層１２の片１１ａ、１１ｂ、１１ｃの相互間の位置及び片１２ａ、１２ｂ、１２ｃの相互間の位置とは異なるように設けられている。
【００２４】
このように構成された熱処理炉の棚板においては、焼成炉内で、昇温時及び降温時に、棚板１０に熱応力が発生しても、その熱応力は、片の相互間の境界で伝達が阻止され、大きな熱応力が発生することはない。よって、本実施形態においても、焼成炉の昇温及び降温時に棚板１０に亀裂が発生することが防止される。
【００２５】
図３は本発明の第３実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。本実施形態も３層構造の棚板１０に関するものである。つまり、上層１１は複数個の片１１ａ、１１ｂから構成され、下層１２は複数個の片１２ａ、１２ｂから構成され、中層１３は複数個の片１３ａ、１３ｂ、１３ｃから構成されている。片１３ａと片１３ｂとの間、片１３ｂと片１３ｃとの間は、離隔していて、空洞１４ａ、１４ｂとなっている。また、上層１１の片１１ａ、１１ｂの境界と、下層１２の片１２ａ、１２ｂの境界は、図示例では一致しているが、一致していなくても良い。一方、この上層１１の片１１ａ、１１ｂの境界及び下層１２の片１２ａ、１２ｂの境界は、平面視で、中層１３の片１３ａ、１３ｂ、１３ｃの輪郭の位置とは一致しない。本実施形態においては、上層１１の片１１ａ、１１ｂの境界及び下層１２の片１２ａ、１２ｂの境界の位置に、中間層１３の片１３ｂが配置されている。本実施形態においても、上層１１，中層１３，及び下層１２はそれらの相互間の波面が接合されているが、上層１１，中層１３，及び下層１２の各片間は、接合されていない。しかし、前述の如く、上層１１及び下層１２の片間の境界には、中層１３の片１３ｂが接合されているので、これらの片がバラバラになることはない。
【００２６】
このように構成された熱処理炉の棚板においては、中層１３に、空洞１４ａ、１４ｂが設けられている。このため、この空洞１４ａ、１４ｂが通気孔となり、焼成炉内の空気が棚板１０の内部を通流し、棚板１０の熱分布を均一化する。このように、棚板１０の熱分布が均一化することにより、棚板１０に発生する熱応力が低減し、棚板１０における亀裂の発生が抑制される。よって、本実施形態においては、片間の境界を接合していないと共に、棚板１０の内部に空気が通流する空洞１４ａ、１４ｂが設けられているので、棚板１０における大きな熱応力の発生を防止することができ、亀裂の発生をより確実に防止することができる。
【００２７】
図４は本発明の第４実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。本実施形態は、図１に示す実施形態と同様に、棚板１０は２層構造であり、複数個の片１１ａ、１１ｂ、１１ｃと片１２ａ、１２ｂ、１２ｃとから構成されている。各片間の境界は、平面視で同一位置には存在せず、この境界で隣接する片同士は接合されていない。本実施形態が図１に示す実施形態と異なる点は、上層１１の下面と下層１２の上面とに形成された凹凸が、波形ではなく、三角波形であることである。
【００２８】
このように、上層１１と下層１２との境界面を三角波形にすることにより、凹凸の深さをより深くすることができ、上層１１と下層１２とを接合したときの強度を向上させることができる。このため、棚板１０の強度及び剛性を向上させることができる。その他の効果は図１の実施形態と同様である。
【００２９】
図５は本発明の第５実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。本実施形態は、図２に示す実施形態と同様に、３層構造をなす棚板１０についてのものである。本実施形態も、上層１１と中層１３との間、及び中層１３と下層１２との間は、三角波形状をなしており、深い凹凸で接合されている。
【００３０】
図６は本発明の第６実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。本実施形態は、図３に示す実施形態と同様に、３層構造をなし、空洞１４ａ、１４ｂを有する棚板１０についてのものである。本実施形態も、上層１１と中層１３との間、及び中層１３と下層１２との間は、三角波形状をなしており、深い凹凸で接合されている。
【００３１】
図７は本発明の第７実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。本実施形態の棚板２０は、一体成形されている。この棚板２０の構造は、棚板２０の素材はその表面側と裏面側とが、複数個の長円形状の柱部２１で連絡されているが、この柱部２１以外領域は、空間２２となっている。本実施形態においては、柱部２１は、水平断面が長楕円形状になっている。
【００３２】
棚板２０の材質は、製品の材質及び形状精度等の要求仕様にもよるが、通常、純アルミナ系、純ムライト系、アルミナ・ムライト系等の耐火物素材である。これらの材質の骨材を、粗粒、中粒、微粒及び超微粒の４種類の粒径で分けて、適切な粒径の骨材を使用する。これらの骨材を、アルミナボンド又はムライトボンド等の結合剤を使用して焼成する。焼成温度は、例えば、１８００℃、１７００℃又は１６００℃である。また、板状に成形するためには、油圧プレス、又は振動プレス等のプレス成形機を使用する。
【００３３】
本実施形態においては、空間２２となっている部分に、高温時に焼却されてしまう材料を配置し、柱部２１となる部分に、上記アルミナ系等の耐火物素材を配置して、板状に成形する。即ち、耐火物素材で板状に成形し、この板の内部に高温時に焼却される材料（例えば、発泡スチロール等の可燃物）を埋め込む。そして、この棚板２０を、焼成炉に装入して加熱すると、この加熱の昇温過程の途中で、可燃物が焼却されて飛散してしまい、この部分が空間２２となる。そして、所定の焼成温度で耐火物素材が焼成されて、柱部２１を含む棚板２０が得られる。これにより、柱部２１を有する棚板２０が一体的に製造される。
【００３４】
このように構成された棚板２０においては、棚板１０内に大きな空間２２が形成されており、製品の焼成時には、この焼成炉内の空気が空間２２を通流して、棚板２０の温度分布が均一化している。このため、棚板２０における温度分布の不均一に起因する熱応力が低減され、この熱応力による亀裂の発生が防止される。また、本実施形態においては、棚板２０の大きな領域に空間２２が広がっており、この空間２２が占めている分、棚板２０の重量が軽減されている。これにより、軽量で作業性が向上すると共に、昇温割れ及び降温割れが防止された棚板２０が得られる。
【００３５】
図８は本発明の第８実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。本実施形態の棚板２０は、図７に示す実施形態と同様に、棚板２０の内部に空間２２を有するものであるが、柱部２１は水平断面が円形状をなしている。
【００３６】
このように構成された本実施形態の棚板２０においては、図７に示す実施形態と同様の効果を奏すると共に、円形断面の柱部は、長楕円形状の柱部に比べて空間２２を通流する空気の通気抵抗が低くなり、棚板２０における更に一層の温度分布の均一化を図ることができる。
【００３７】
上述の第１乃至第６実施形態（図１乃至図６）は、棚板を厚さ方向に分割し、上面と下面との間で接合し、プレス成形することにより製造されている。そして、複数個の片を平面方向に接合せずに配置して、棚板の上層、中層又は下層を構成している。このようにして、棚板の熱応力による割れを防止し、各層の貼り合わせによる棚板の強度向上により、その薄肉化と軽量化を図っている。一方、第７乃至第８実施形態（図７及び図８）は、鋳込成形により製造されており、棚板内部に通気孔となる空間を設けることにより、棚板内部と表面部との間の温度差を小さくする。これにより、棚板に印加される熱応力を軽減し、割れの発生を防止すると共に、棚板の軽量化を図っている。このようにして、本発明により、棚板の割れ又は亀裂の発生を防止し、棚板の軽量化を図ることができる。なお、棚板の軽量化により、棚組を構築する際の作業性を著しく向上させることができることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１，１０，２０：棚板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ：片
１４ａ、１４ｂ：空洞
２１；柱部
２２；空間
【要約】
【課題】焼成炉等の工業溶炉において、熱処理しようとする製品を載置する棚板の亀裂又は割れの発生を防止することができる熱処理炉の棚板を提供し、更に、軽量化が可能な棚板を提供する。
【解決手段】棚板１０は、上層１１及び下層１２が積層され、上層１１と下層１２との間が接合されて板状に形成されている。上層１１と下層１２は、夫々、複数個の片１１ａ，１２ａ等を棚板１０の平面方向に並置して組み立てられ、上層１１の隣接する片１１ａ等の相互間の境界は、下層１２の隣接する片１２ａ等の相互間の境界と、平面視で一致しないように配置されていて、これらの隣接する片の相互間の境界は、接合されていない。
【選択図】図１【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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