(57)【要約】      （修正有）【課題】構成が簡単でかつシールドコイルの各環状導体を一体化して、位置決めおよび固定が容易となる誘導加熱式蒸気発生装置のシールドコイルを提供する。【解決手段】誘導加熱式蒸気発生装置の加熱コイルの外側に配置されるシールドコイルを、内部に流体流通路を有する導体を螺旋状に所要段数巻回して構成し、各段の導体と次段の導体との重なり合う部分を電気、機械的に結合して電気的に閉じた環状コイルを形成し、前記シールドコイルの導体の巻き始め端と巻き終わり端から流体流通路への前記蒸気の出し入れを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱コイルと、この加熱コイルにより加熱されて内部の水を加熱して蒸気を発生する加熱容器と、前記誘導加熱コイルの上下端部および外周部に電気的に閉じられた環状コイルを所要段数積み重ねて構成したシールドコイルとを備え、このシールドコイルの各環状コイルの内部に流体流通路を形成し、この流体流通路に、前記加熱容器で発生された蒸気を通流してシールドコイルにより加熱して過熱蒸気を発生するようにした誘導加熱式蒸気発生装置において、前記シールドコイルが、内部に流体流通路を有する導体を螺旋状に所要段数巻回して構成され、各段の導体と次段への渡り部の導体との重なり合う部分を電気、機械的に結合して電気的に閉じた環状コイルを形成したことを特徴とする誘導加熱式蒸気発生装置。
【請求項２】
誘導加熱コイルと、この加熱コイルにより加熱されて内部の水を加熱して蒸気を発生する加熱容器と、前記誘導加熱コイルの上下端部および外周部に電気的に閉じられた環状コイルを所要段数積み重ねて構成したシールドコイルとを備え、このシールドコイルの各環状コイルの内部に流体流通路を形成し、この流体流通路に、前記加熱容器で発生された蒸気を通流してシールドコイルにより加熱して過熱蒸気を発生するようにした誘導加熱式蒸気発生装置において、前記シールドコイルが、内部に流体流通路を有する導体を、両端部が上下に重なり合ように１回巻きし、重なり合う部分を電気、機械的に結合して形成した、電気的に閉じられた環状コイルを備え、この環状コイルを所要段数積み重ね、各段の環状コイルの導体を内部に流体流通路を有する接続体により順次次段の環状コイルの導体に結合して流体流通路の連通された１つの螺旋状コイルを形成したことを特徴とする誘導加熱式蒸気発生装置。
【請求項３】
誘導加熱コイルと、この加熱コイルにより加熱されて内部の水を加熱して蒸気を発生する加熱容器と、前記誘導加熱コイルの上下端部および外周部に電気的に閉じられた環状コイルを所要段数積み重ねて構成したシールドコイルとを備え、このシールドコイルの各環状コイルの内部に流体流通路を形成し、この流体流通路に、前記加熱容器で発生された蒸気を通流してシールドコイルにより加熱して過熱蒸気を発生するようにした誘導加熱式蒸気発生装置において、前記シールドコイルが、内部に流体流通路有する導体を、両端部が上下に重なり合ように１回巻きし、重なり合う部分を電気、機械的に結合して形成された電気的に閉じられた環状コイルからなる上端部コイルおよび下端部コイルと、内部に流体流通路を有する導体を螺旋状に所要段数巻回して構成され、各段の導体と次段への渡り部の導体との重なり合う部分を電気、機械的に結合して電気的に閉じた環状コイルを形成する中間部コイルと備え、前記上、下端部コイルおよび中間部コイルの導体にそれぞれ内部に流体流通路を有する接続金具により相互に結合して流体流通路の連通された１つの螺旋状コイルを形成したことを特徴とする誘導加熱式蒸気発生装置。
【請求項４】
前記シールドコイルの外周に支持ボルトを設け、この支持ボルトを固定部材に固定して前記シールドコイルを位置決めすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の誘導加熱式蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘導加熱により水を加熱して蒸気、特に過熱蒸気を発生するようにした誘導加熱式蒸気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような誘導加熱式蒸気発生装置は、特許文献１等により良く知られている。
【０００３】
図９にこの特許文献１に開示された誘導加熱式蒸気発生装置の構成を示す。この図において、加熱容器１は、上下の蒸気および水のヘッダ部を構成する非磁性の例えばステンレス鋼などの金属で形成した蓋体１６、１７と、それぞれ内部に磁性の金属小片で構成された発熱体１３を多数充填されたセラミック等の非磁性の耐火材の細管で構成されたの複数の加熱管１５とにより構成されている。複数の加熱管１５は上下両端をステンレス鋼等の非磁性金属で形成されたフランジ１８、１９に気密的に結合されて支持されている。蓋体１６、１７はフランジ１８、１９に気密的に接合され、加熱容器１の全体が気密に構成される。
さらに、必要ならば、加熱管１５全体の外周に非導電性の耐熱材で構成した断熱容器１０を設け、容器内の加熱管相互間の空所および加熱管と断熱容器の間の空所には非磁性で非導電性の断熱材１０ａを充填するようにしてもよい。
【０００４】
断熱体容器１０の外周にはこれを取り囲んでコイル導体をスパイラル状に巻回して構成した誘導加熱コイル２が設けられる。この加熱コイル２を構成するコイル導体２１は、銅パイプ等の中空導体で構成され、その中空路を流体流通路２２とする。
【０００５】
加熱コイル２の上下端部および中間の外周部に、加熱コイル２で発生された磁束の漏洩を防ぐため、それぞれ電気的に閉じられた複数の環状導体３１〜３４で構成されたシールドコイル３が設置される。このシールドコイル３の各導体は、図１０に示すように電気的に閉じられた環状の導体３ａと内部に流体流通路を有するパイプ導体３ｂを接合して構成されている。このパイプ導体３ｂは環状の導体３ａをほぼ１周し、その両端に冷却水の入口管３ｃと出口管３ｄが結合されている。そして、図９には図示されないが、環状導体３１〜３４の流体流通路の出口管と入口管とを電気的に絶縁した接続管によって順次接続し、全部の流体流通路を連通させ、１本の直列の流通路とする。
給水管４１は、加熱コイル２の最下段のコイル導体２１の冷却水通路２２の入口２５に接続し、最上段のコイル導体２１の流体流通路２２の出口２６を接続管４２により下部の給水ヘッダ部を構成する蓋体１７に接続する。上部の蒸気ヘッダ部を構成する蓋体１６から引出した蒸気取出管１４を加熱容器１の外側に設置された気水ドラム５に接続する。
この気水ドラム５から給水管５１を引出し下部蓋体１７に接続し、ドラム５から加熱容器１の給水ヘッダ部へ給水する。さらに気水ドラム５から引出された蒸気管５２をシールドコイル３の最下段の環状導体３４の冷却水通路の入口管３ｃに接続し、最上段の環状導体３１の冷却水通路の出口管３ｄに過熱蒸気供給管６２を接続する。この過熱蒸気供給管６２は、蒸気を必要とする負荷の設置場所まで延長され、負荷へ過熱蒸気Ｓ´を供給する。
【０００６】
蒸気発生のために、図示しない高周波交流電源装置から加熱コイル２に３０ｋＨｚ程度の高周波交流電力を供給する。そして、給水管４１を介して貯水槽などの水源から加熱コイル２の導体２１の内部に形成された流体流通路２２の入口２５に水Ｗを供給する。この水は、加熱コイル２の流体流通路２２を貫流して出口２６から接続管４２介して加熱容器１下部の給水ヘッダ部へに注入される。
【０００７】
加熱コイル２に高周波電力が供給されると、コイル導体２１に流れる電流と抵抗によりジュール熱が発生し、また誘導加熱コイル２によって発生される高周波磁界によって加熱容器１内の各加熱管１５に充填された磁性金属の小片からなる発熱体１３にそれぞれ渦電流が生じ、この電流によるジュール熱が発生する。加熱容器１へ供給される水Ｗは、加熱コイル２内の流体流通路を貫流する過程で、コイル導体２１を冷却することによって予備加熱され、温水となって加熱容器１の給水ヘッダ部へ供給される。ここから加熱管１５に供給された水は、各加熱管においてその中に充填された多数の磁性金属小片からなる発熱体１３と接触し、この発熱体の発生する熱によって加熱されて蒸気Ｓとなって加熱管内を上昇して加熱容器１の上部の蓋体１６によって形成された蒸気ヘッダ部に集まる。
【０００８】
加熱容器１の上部の蒸気ヘッダ部内の蒸気は、蒸気取出管１４を通して気水ドラム５に送られる。気水ドラム５へ送られた蒸気は水分を含んだ湿り蒸気であるので、この気水ドラム５において蒸気と水分とに分離されてこのドラム５内に貯えられる。そして水分の除かれた蒸気は、蒸気管５２を通してシールドコイルの上端の環状導体３１の冷却水通路の入口管３ｃへ導かれ、４個の環状導体（３１〜３４）の冷却水通路を貫流して下端の環状導体３４の出口管３ｄに接続された過熱蒸気供給管６２へ流れる。
【０００９】
シールドコイル３は、その各環状導体に加熱コイル２で発生される磁束により発生する循環電流によって発生された磁束により、加熱コイル２の外部へ漏れる磁束を打ち消し、磁束の外部への漏洩を抑制する働きをする。各環状導体に流れる循環電流は当然のことながら導体自身の抵抗によってジュール熱（損失熱）を発生するが、この熱によってシールドコイル３内の流体流通路３ｂを流れる過程で蒸気Ｓが加熱され、乾燥した過熱蒸気Ｓ´となる。このようにして発生された過熱蒸気Ｓ´は、過熱蒸気供給管６２によって蒸気を使用する負荷の設置場所まで運ばれる。
【特許文献１】特開２００６−０６４３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような従来の誘導加熱式蒸気発生装置においては、蒸気を加熱するために使用するシールドコイル３が、環状導体３ａと流体流通路を形成するためのパイプ導体３ｂを結合して構成されているので、部品点数および加工工数が多くなり、また、個々の環状コイルが分離して構成されているのでシールドコイルの位置決めおよび固定が面倒になる等の問題がある。
【００１１】
この発明は、このような問題を解消するために、シールドコイルを構成する複数の環状コイルの構成を簡単にし、かつ一体化して、シールドコイルの位置決めおよび固定が容易となる誘導加熱式蒸気発生装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を解決するため、この発明の請求項１の発明は、誘導加熱コイルと、この加熱コイルにより加熱されて内部の水を加熱して蒸気を発生する加熱容器と、前記誘導加熱コイルの上下端部および外周部に電気的に閉じられた環状コイルを所要段数積み重ねて構成したシールドコイルとを備え、このシールドコイルの各環状コイルの内部に流体流通路を形成し、この流体流通路に、前記加熱容器で発生された蒸気を通流してシールドコイルにより加熱して過熱蒸気を発生するようにした誘導加熱式蒸気発生装置において、前記シールドコイルが、内部に流体流通路を有する導体を螺旋状に所要段数巻回して構成され、各段の導体と次段への渡り部の導体との重なり合う部分を電気、機械的に結合して電気的に閉じた環状コイルを形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、誘導加熱コイルと、この加熱コイルにより加熱されて内部の水を加熱して蒸気を発生する加熱容器と、前記誘導加熱コイルの上下端部および外周部に電気的に閉じられた環状コイルを所要段数積み重ねて構成したシールドコイルとを備え、このシールドコイルの各環状コイルの内部に流体流通路を形成し、この流体流通路に、前記加熱容器で発生された蒸気を通流してシールドコイルにより加熱して過熱蒸気を発生するようにした誘導加熱式蒸気発生装置において、前記シールドコイルが、内部に流体流通路を有する導体を、両端部が上下に重なり合ように１回巻きし、重なり合う部分を電気、機械的に結合して形成した、電気的に閉じられた環状コイルを備え、この環状コイルを所要段数積み重ね、各段の環状コイルの導体を内部に流体流通路を有する接続金具により順次次段の環状コイルの導体に結合して流体流通路の連通された１つの螺旋状コイルを形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３の発明は、誘導加熱コイルと、この加熱コイルにより加熱されて内部の水を加熱して蒸気を発生する加熱容器と、前記誘導加熱コイルの上下端部および外周部に電気的に閉じられた環状コイルを所要段数積み重ねて構成したシールドコイルとを備え、このシールドコイルの各環状コイルの内部に流体流通路を形成し、この流体流通路に、前記加熱容器で発生された蒸気を通流してシールドコイルにより加熱して過熱蒸気を発生するようにした誘導加熱式蒸気発生装置において、前記シールドコイルが、内部に流体流通路有する導体を、両端部が上下に重なり合ように１回巻きし、重なり合う部分を電気、機械的に結合して形成された電気的に閉じられた環状コイルからなる上端部コイルおよび下端部コイルと、内部に流体流通路を有する導体を螺旋状に所要段数巻回して構成され、各段の導体と次段への渡り部の導体との重なり合う部分を電気、機械的に結合して電気的に閉じた環状コイルを形成する中間部コイルと備え、前記上、下端部コイルおよび中間部コイルの導体にそれぞれ内部に流体流通路を有する接続金具により相互に結合して流体流通路の連通された１つの螺旋状コイルを形成したことを特徴とするものである。
【００１５】
上記各発明において、前記シールドコイルの外周に支持ボルトを設け、この支持ボルトを固定部材に固定して前記シールドコイルを位置決めするとよい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、誘導加熱式蒸気発生装置おけるシールドコイルが、内部に流体流通路を有する１本のパイプ導体で構成され、あるいは複数のパイプ導体で構成された環状コイルを、パイプ接続体により連結することにより一体に構成するようにしているので、コイルの構成が簡単になるとともに、シールドコイル全体が一体化されることにより位置決めおよび固定が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。
【実施例１】
【００１８】
この発明の実施例１を図１および図２に示す。これらの図において、８は内部に流体流通路となる中空部８０ｂを有する１本のパイプ導体８０ａで構成されたシールドコイルである。このシールドコイル８は、図９に示す誘導加熱式蒸気発生装置の誘導加熱コイル２の外側に配置される。
【００１９】
シールドコイル８は、図１に示すように１本のパイプ導体８０ａを、螺旋状に所定段数巻回して構成する。１段目のコイル８１は、導体の巻始め端８０ｓから図２に示すように円形に１回巻回し、巻き始め端部と重なり合うところで渡り部８１ａを設けながら、この１段目のコイルと間隔をあけて、次の２段目のコイルへと巻回を続ける。
【００２０】
２段目のコイル８２も１回巻回して導体が重なり合うところで、１段目のコイルと同様に、渡り部８２を設けながら、間隔をあけて円形に１回巻回して、３段目のコイル８３を形成する。以下同様に各段間に渡り部を設けながら巻き回していくことにより、所要段数の螺旋状コイルを形成する。
【００２１】
このようにして形成されたコイルの各段の１回巻きのコイルは、たとえばコイル８１の導体とここから次の段のコイル８２へわたる渡り部８１ａの導体の重なり合った部分に溶接またはろう付け等により部分的に電気および機械的な結合部８１ｂを形成する。同様に、２段目のコイル８２以降のコイルにも、渡り部と重なり合う部分に結合部８２ｂ〜８６ｂを形成し、最下段のコイル８７には、巻き終わり端８０ｅへ続く渡り部８７ａとの重なり合う部分に、結合部８７ｂを形成する。
【００２２】
このように結合部を形成すると各段のコイルは、個々に１回巻きのコイルが電気的に閉じられた環状コイルを形成するとともに、相互に機械的に連結されて位置が固定されるようになる。導体の巻始め端８０ｓと巻終わり端８０ｅには、蒸気発生装置からの蒸気配管等に接続するための接続具８ｔが取付けられる。
【００２３】
このように構成されたシールドコイル８は、図９に示す従来の誘導加熱式蒸気発生装置にシールドコイル３とまったく同様に誘導加熱コイル２の外側に装着固定される。これにより、上端と下端の環状コイル８１および８７は、誘導加熱コイル２の上端および下端から漏れる磁束を打ち消す磁束を発生する循環電流を生成し、そのほかの中間部の外周部の環状コイル８２〜８６は、それぞれ、誘導加熱コイルの外周部から漏洩する磁束を打ち消す磁束を発生するように循環電流を生成する。
【００２４】
この発明のシールドコイルは、はじめから内部に流体流通路を備えたパイプ導体により構成されるので、環状導体が不要となり、構成を簡単にすることができる。また、このシールドコイル８を構成するパイプ導体８０ａの材料は、発生する過熱蒸気の温度や、過熱蒸気の利用の仕方などによって、低抵抗の銅パイプや、比較的高抵抗のステンレス鋼パイプなどを選択して使用することができる。
【実施例２】
【００２５】
次に図３および図４に示すこの発明の実施例２について説明する。
【００２６】
実施例２は、実施例１においては、複数段の環状コイルを１本のパイプ導体により連続的に形成していたのを、各段のコイルごとに分割して形成するようにしたものである。
【００２７】
各段ごとに内部に流体流通路を有するパイプ導体を両端部が上下に重なり合ように１回巻きし、導体の重なり合う部分を、溶接またはろう付け等により部分的に電気、機械的に結合することにより、電気的に閉じた環状コイルを形成する。このような環状コイル８１〜８７を所要段数積み重ね、各段コイルの渡り部の導体をパイプ接続具８ｃにより順次次段の環状コイルの導体に連結して一体的に螺旋状に巻回されたシールドコイル８を構成する。
パイプ接続金具８ｃは、図４に示すように、内部に流体流通路８ｄを備えている。
【００２８】
これにより、実施例１の場合と同様に、各段の環状コイルの導体内の流体流通路が、直列に連通され１本の流通路となるとともに、複数段の環状コイルが機械的に一体に連結されるので、各段のコイルの位置が固定され、誘導加熱式蒸気発生装置への位置決め、取付け固定が容易となる。
【００２９】
この実施例２の場合は、各段の環状コイルが分割して構成されるため、上下端のコイルと中間部のコイルとを異なる材料のパイプ導体で構成することができるので、たとえば、中間部のコイルを比較的抵抗の高いステンレス鋼パイプ導体で構成することにより、この部分での加熱温度を高めることができ、過熱蒸気の温度を高くすることができる。
【実施例３】
【００３０】
この発明の実施例３を図５ないし図８に示すので、これについて説明する。
【００３１】
実施例３は、１つのシールドコイルを上端部コイル、下端部コイルおよび中間部コイルの３つに分割して構成するものである。図５は、この実施例３によるシールドコイルの平面図、図６は同縦断面図、図７は下面図、そして図８は、図５におけるＱ位置で切断して展開して示す展開図である。
【００３２】
これらの図において、８ｕおよび８ｄは、加熱コイル２（図９参照）の上、下端部から漏洩する磁束をシールドする上端部シールドコイルおよび下端部シールドコイル、８ｍは、加熱コイル２の中間部の外周方向へ漏洩する磁束をシールドする中間部シールドコイルである。
【００３３】
上、下端部シールドコイル８ｕ、８ｄは、それぞれパイプ導体を円形に１回巻きして構成され、その巻始め端（８ｕｓ、８ｄｓ）と巻終わり端（８ｕｅ、８ｄｅ）の重なり部分に溶接またはろう付けにより部分的な電気、機械的な結合部８ｕｂ、８ｄｂを設け、電気的に閉じられた１段の循環コイルを形成する。
【００３４】
中間部シールドコイル８ｍは、実施例１におけるシールドコイルと同じ手段でパイプ導体を所定段数、例えば８段、螺旋状に巻回して構成され、各段の導体と渡り部とが重なり合う部分に溶接またはろう付けにより部分的な電気、機械的な結合部８ｍｂを形成することにより、８段構成の１回巻の閉じられた環状コイルが所定間隔おいて一体的に連結されたコイル体を形成する。図６の縦断面図では、全段のコイルの結合部８ｕｂ、８ｍｂ８ｄｂの全部は表示されないので、全段のコイルの結合部８ｍｂを示すために、図８に図５におけるＱ位置でシールドコイル８を切断して展開した展開図を示す。この８図から明らかように、各段のコイルの接合部は円周方向に少しずつ位置をずらして設けられている。
【００３５】
上端部シールドコイル８ｕの巻始め端８ｕｓおよび下端部シールドコイル８ｄの巻終わり端８ｄｅには、それぞれ蒸気発生装置からの蒸気配管等と接続するための接続具８ｔが取付けられている。また、上端部シールドコイル８ｕの巻終わり端８ｕｅおよび下端部シールドコイル８ｄの巻始め端８ｄｓが、パイプ接続金具８ｃを介してそれぞれ中間部シールドコイルの巻始め端８ｍｓおよび巻終わり端８ｍｅに結合され、３つ分割されたのシールドコイル８ｕ、８ｍおよび８ｄが連結された一体構成される、そしてパイプ導体の中空部により構成された各部のシールドコイルの流体流通路が直列に接続され１本の流体流通路となる。
【００３６】
また、各段のコイル導体の外周には、適宜の間隔で固定用の支持ボルト８ｋが設けられ、この支持ボルトを図示しない固定板に締め付け固定することによりシールドコイル８の各段のコイル導体の間隔を所定値に保ちながら、固定部材に支持固定することができる。
【００３７】
なお、上、下端部シールドコイル８ｕ、８ｄは、中間部シールドコイル８ｍより直径が小さく構成されるが、図８の展開図においては、横位置がシールドコイルの円周方向の回転角の位置（Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒ）で示されるので、上、下端部シールドコイル８ｕ、８ｄと、中間部シールドコイル８ｍとは同じ長さで示されている。
【００３８】
この実施例３によれば、シールドコイルの直径の異なる部分ごとに分割構成し、各部分をパイプ結合金具により連結するようににしているので、実施例２の場合よりも、連結個数が少なくなり、シールドコイルの製造が容易となる効果が得られる。
【００３９】
なお、実施例１，２においても、各段のコイル導体の外周には、適宜の間隔で固定用の支持ボルト８ｋを設け、この支持ボルトを固定板に締め付け固定することにより、シールドコイルの各段のコイル導体の間隔を所定値に保ちながら、固定部材に支持固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施例１によるシールドコイルの構成を示す、部分的な断面を含む立面図。
【図２】この発明の実施例１によるシールドコイルの構成を示す平面図。
【図３】この発明の実施例２によるシールドコールの構成を示す立面図。
【図４】この発明の実施例２において使用するパイプ接続金具を示す立面図。
【図５】この発明の実施例３によるシールドコイルの構成を示す平面図。
【図６】この発明の実施例３によるシールドコイルの構成を示す縦断面図。
【図７】この発明の実施例３によるシールドコイルの構成を示す下面図。
【図８】この発明の実施例３によるシールドコイルの構成を示す展開図。
【図９】従来の誘導加熱式蒸気発生装置の構成を示す縦断面図。
【図１０】従来のシールドコイルを示す平面図。
【符号の説明】
【００４１】
８：シールドコイル
８１〜８７：各段の環状コイル
８１ａ〜８６ａ：渡り部
８０ｓ：巻き始め端
８０ｅ：巻き終わり端
８ｔ：接続具
【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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