(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室炉式コークス炉の窯口から炭化室内に詰まったコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置であって、
前記コークス詰まり除去装置は、炉団長方向に走行する走行台車と、走行台車の上に設けられた上フレームを昇降する昇降機構と、前記上フレーム上に配置され複数のアームを回転可能な回転軸で接続したアーム機構とを有し、前記アーム機構の先端にはコークス掻出しツールを有し、
前記上フレームのコークス炉側には複数の炉側伸縮フレームを有し、上フレームの反コークス炉側には複数の反炉側伸縮フレームを有し、前記昇降機構で前記上フレームを上昇させたとき、前記炉側伸縮フレームを伸張してコークス炉側固定物に押しつけ、反炉側伸縮フレームを伸張して反コークス炉側固定物に押しつけることができることを特徴とするコークス詰まり除去装置。
【請求項２】
前記コークス炉側固定物はガイド車が走行するコークス炉側軌条架構であり、前記反コークス炉側固定物はガイド車と付随する集塵フードが走行する軌条架構であることを特徴とする請求項１に記載のコークス詰まり除去装置。
【請求項３】
室炉式コークス炉の窯口から炭化室内に詰まったコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置であって、
前記コークス詰まり除去装置は、炉団長方向に走行する走行台車と、走行台車の上に設けられた上フレームを昇降する昇降機構と、前記上フレーム上に配置され複数のアームを回転可能な回転軸で接続したアーム機構とを有し、前記アーム機構の先端にはコークス掻出しツールを有し、
前記上フレームのコークス炉側には上フレーム上で回転又は伸縮する複数の支持フレームを有し、支持フレームのコークス炉側先端には把持装置又は電磁石を有し、前記昇降機構で前記上フレームを上昇させたとき、前記支持フレームを回転又は伸張して支持フレームのコークス炉側先端を前記把持装置又は電磁石によってバックステーに連結することができることを特徴とするコークス詰まり除去装置。
【請求項４】
前記アーム機構は、前記上フレーム上に設けられたコークス詰まり除去用専用のアーム機構であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のコークス詰まり除去装置。
【請求項５】
前記アーム機構は、前記上フレーム上に載置した汎用建設機械が有するアーム機構であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のコークス詰まり除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉炭化室の中に詰まった押し詰まりコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
室炉式コークス炉は、多数の炭化室と燃焼室が交互に連接して構成され、炭化室に石炭を装入し、炉壁を介して燃焼室より炭化室に９００℃〜１１００℃の高熱を約２０時間連続して加え、石炭を乾留し、一窯当たり１５〜３０トンのコークスを製造する。この乾留が完了すると、コークスを排出し、そして石炭を装入してまた加熱を開始する。炭化室は、高さが約６ｍ、幅が０．４５ｍ、長さが約１６ｍであり、非常に幅が狭く奥行きが深い（長さが長い）炉空間を形成している。炭化室の炉底及び炉壁は耐火煉瓦で構成されている。
【０００３】
炭化室内での石炭乾留が完了してコークスが形成されると、炭化室の押出機側から押出機の押出ラムを挿入して反対のガイド車側からコークスを押し出す。このとき、炭化室内にコークスが押し詰まり、押出機の押出力ではコークスが押し出されない状況が発生することがある。炭化室炉壁にカーボンが過剰に付着したり、コークス炉の長期稼働によって炉壁が損耗してコークスが炉壁損耗部分に拘束され、それによって押し詰まり現象が生じるものと考えられる。
【０００４】
コークスの押し詰まりが発生した場合には、内部の赤熱コークスを押出機以外の手段で排出する必要がある。従来、特許文献１に記載のように、押出機の押出ラムの前面下部にスコップを装着した上で、この押出ラムの進退により炉内の詰まりコークスを掻き出す技術が提案されている。しかしこの方法では、スコップを装着した部分のコークスが掻き出されるのみで、炭化室高さ方向のその他の部分のコークスを掻き出すためには、その都度スコップ装着位置を付け替えて装着高さを変更する必要がある。また、押出機の押出ビームや押出ラムは非水冷であるため、詰まりコークス掻き出しのために長時間押出機を炭化室内に挿入すると、ラム等の損耗が急速に進行し、通常の耐用年数よりも短い期間で寿命を迎えることになり、好ましくない。
【０００５】
特許文献２には、自走台車の先端に多関節アームを備え、多関節アームの先端に破砕機を備えたコークス詰まり除去装置が開示されている。特許文献３には、特許文献２の破砕機に替えて鍬アームを用いたものが開示されている。
【０００６】
特許文献４には、炉団長方向に走行する台車上にブームとアームとアーム先端にバケットを連結して設け、ブーム、アーム、バケットはそれぞれ水平軸まわりに回動自在であるものが開示されている。押し詰まりを起こした炭化室内において、ブーム、アームを操作し、バケットを回転操作することにより、コークスを掻き崩し落下させるものである。
【０００７】
特許文献５には、押出機を搭載する押出機台車とは別にコークス排出装置を設け、コークス排出装置は押出機が床面との間に形成する空間部を通過可能であり、コークスを掻き出すためのラムは昇降・旋回が可能である装置が開示されている。走行時はラムを炉団長方向に向けることによって押出機の下の空間を通過可能とし、コークス排出時はラムを旋回して炉長方向に向けて炭化室内に挿入し、詰まりコークスを掻き出す。ラムの先端にはスコップが取り付けられ、スコップを炭化室内で前進させることによって詰まりコークスを排除するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実公平０５−４３０８３号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２７４７８号公報
【特許文献３】特開２０１５−７１６７７号公報
【特許文献４】特開平７−３１６５６０号公報
【特許文献５】特開２０１４−１１８４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２〜４に記載のコークス詰まり除去装置においては、炉団長方向に走行する台車上に設けた多関節アームなどのアーム機構の先端にコークスを掻き出すための装置を備え、詰まりコークスを除去すべき炭化室の位置に走行し、押出機側又はガイド車側の窯口からアーム機構を炭化室内に挿入し、詰まりコークスの掻出しを行っている。コークス詰まり除去装置の走行台車について、例えばガイド車側に設置するのであれば、消火車レールの上を走行する台車とすることができる。
【００１０】
コークス掻出しのためのアーム機構を載せるフレームを上フレームとし、昇降機構によって上フレームの昇降を可能とすれば、コークス掻出し時には上フレームを上昇させて炭化室内にアーム機構を挿入し、収納時にはアーム機構を折りたたんだ上で上フレームを下降させることとすれば、収納時にコークス詰まり除去装置をコンパクトな形状とできるので、例えばコークス詰まり除去装置をガイド車側の消火車レール上を走行させる場合、ガイド車の下の空間をくぐり抜けて炉団長方向に移動できるので好ましい。
【００１１】
炭化室は炉団長方向の幅が０．４２ｍ程度と狭く、炭化室内に挿入するアーム機構のアームと炭化室炉壁との間隔はきわめて狭いものとなる。従って、アームと炉壁との接触を防止するためには、アーム機構を支える土台が傾いたり変形したりしないことが肝要である。また、細長い炭化室内にアーム機構を挿入するため、アーム機構と炭化室との平行を十分に保持する必要がある。
【００１２】
一方、コークス詰まり除去装置のアーム機構先端に設けたコークス掻出しツールを用いて詰まりコークスを除去する作業において、コークスからの反力を受けるので、装置はその反力に対して傾きや変形を最小に抑える必要がある。ところが、走行台車を消火車レール上で走行させる場合、消火車レールのレール間隔は狭いため、コークス掻出しツールがコークスから受ける反力によって台車が傾く恐れがある。また、上フレームを昇降させる昇降機構を有する場合、昇降機構の剛性はさほど高くないので、コークス掻出しツールがコークスから受ける反力によって構造が変形を受けることとなる。
【００１３】
本発明は、レール上を走行する走行台車と、走行台車上で昇降する上フレームを有するコークス詰まり除去装置において、装置の傾きや変形を抑えるとともに、炭化室内に挿入するアーム機構と炭化室の間の平行を確保することのできる、コークス炉のコークス詰まり除去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】
【００１４】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）室炉式コークス炉の窯口から炭化室内に詰まったコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置であって、
前記コークス詰まり除去装置は、炉団長方向に走行する走行台車と、走行台車の上に設けられた上フレームを昇降する昇降機構と、前記上フレーム上に配置され複数のアームを回転可能な回転軸で接続したアーム機構とを有し、前記アーム機構の先端にはコークス掻出しツールを有し、
前記上フレームのコークス炉側には複数の炉側伸縮フレームを有し、上フレームの反コークス炉側には複数の反炉側伸縮フレームを有し、前記昇降機構で前記上フレームを上昇させたとき、前記炉側伸縮フレームを伸張してコークス炉側固定物に押しつけ、反炉側伸縮フレームを伸張して反コークス炉側固定物に押しつけることができることを特徴とするコークス詰まり除去装置。
（２）前記コークス炉側固定物はガイド車が走行するコークス炉側軌条架構であり、前記反コークス炉側固定物はガイド車と付随する集塵フードが走行する軌条架構であることを特徴とする上記（１）に記載のコークス詰まり除去装置。
（３）室炉式コークス炉の窯口から炭化室内に詰まったコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置であって、
前記コークス詰まり除去装置は、炉団長方向に走行する走行台車と、走行台車の上に設けられた上フレームを昇降する昇降機構と、前記上フレーム上に配置され複数のアームを回転可能な回転軸で接続したアーム機構とを有し、前記アーム機構の先端にはコークス掻出しツールを有し、
前記上フレームのコークス炉側には上フレーム上で回転又は伸縮する複数の支持フレームを有し、支持フレームのコークス炉側先端には把持装置又は電磁石を有し、前記昇降機構で前記上フレームを上昇させたとき、前記支持フレームを回転又は伸張して支持フレームのコークス炉側先端を前記把持装置又は電磁石によってバックステーに連結することができることを特徴とするコークス詰まり除去装置。
（４）前記アーム機構は、前記上フレーム上に設けられたコークス詰まり除去用専用のアーム機構であることを特徴とする上記（１）から（３）までのいずれか１つに記載のコークス詰まり除去装置。
（５）前記アーム機構は、前記上フレーム上に載置した汎用建設機械が有するアーム機構であることを特徴とする上記（１）から（３）までのいずれか１つに記載のコークス詰まり除去装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、室炉式コークス炉の窯口から炭化室内に詰まったコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置において、上フレームのコークス炉側に配置した複数の炉側伸縮フレームを伸張してコークス炉側固定物に押しつけ、反コークス炉側に配置した複数の反炉側伸縮フレームを伸張して反コークス炉側固定物に押しつけることにより、昇降機構で上フレームを上昇位置として詰まりコークス除去を行うに際し、装置の傾きや変形を抑えるとともに、炭化室内に挿入するアーム機構と炭化室の間の平行を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のコークス詰まり除去装置の一例を示す側面図である。
【図２】本発明のコークス詰まり除去装置の一例を示す平面図である。
【図３】本発明のコークス詰まり除去装置の一例を示すずであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図４】本発明のコークス詰まり除去装置の一例を示す側面図である。
【図５】本発明のコークス詰まり除去装置の一例を示す平面図である。
【図６】本発明のコークス詰まり除去装置の一例を示す側面図である。
【図７】本発明のコークス詰まり除去装置の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図７に基づいて本発明の詰まりコークス除去装置の説明を行う。図２は図１の平面図、図５は図４の平面図である。
【００１８】
本発明は、室炉式コークス炉の窯口から炭化室内に詰まったコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置１８であって、炭化室１の押出機側、あるいはガイド車側のいずれかの窯口２からコークス３を除去する。本発明のコークス詰まり除去装置１８をガイド車側に設けたときに特に優れた効果を発揮することができる。以下、コークス詰まり除去装置をガイド車側に設けた場合を例にとって説明を行う。
【００１９】
コークス詰まり除去装置１８は、炉団長方向５１に走行する走行台車１７を有する。ガイド車側に設ける場合、既設の消火車レール１１の上を走行する走行台車１７とすると好ましい。押出機側に設ける場合には、押出機レールの上を走行する走行台車とすると好ましい。
【００２０】
コークス詰まり除去装置１８は、走行台車１７の上に設けられた上フレーム２１を昇降する昇降機構２０を有する。また、上フレーム２１上に配置され複数のアーム１９を回転可能な回転軸１２で接続したアーム機構２２を有する。コークス除去作業中は上フレーム２１を上昇した位置とし、アーム機構２２を動作させてアーム機構２２のアーム１９を炭化室１内に挿入することができる。アーム機構２２の先端にはコークス掻出しツール２３を有し、アーム機構２２のアーム１９を動作させることによって炭化室内に詰まったコークスを除去することができる。コークス除去作業を行わないときは、アーム機構２２のアーム１９を収納した上で、上フレーム２１を下降させてコンパクトな形状とし、走行台車１７での炉団長方向５１の走行を容易とする。
【００２１】
図１〜６に示す例では、アーム機構２２は第１アーム１９ａ、第２アーム１９ｂ、第３アーム１９ｃの３つのアーム１９を有し、第１アーム１９ａは回転軸１２ａにおいて上フレーム２１に回転可能に設けられ、第１アーム１９ａと第２アーム１９ｂとは回転軸１２ｂにおいて相互に回転可能に設けられる。第２アーム１９ｂと第３アーム１９ｃとは回転軸１２ｃにおいて相互に回転可能に設けられ、第３アーム１９ｃの先端にはコークス掻出しツール２３が設けられる。図１、２はアーム機構２２が掻出し位置にある状態を示しており、上フレーム２１は昇降機構２０によって上昇しており、第１アーム１９ａ、第２アーム１９ｂ、第３アーム１９ｃはそれぞれの回転駆動装置によって回転させ、第３アーム先端に設けられたコークス掻出しツール２３を炭化室内のコークス詰まりが発生している所定の場所に到達させている。図１、２に示す例では、水冷ホイール方式のコークス掻出しツール２３を用い、ホイールを回転させながら第２アーム１９ｂを上方から下方に回転させている。これにより、ホイールが回転しながらコークスに接触しつつ下降するので、接触された詰まりコークス３が切り崩され、炭化室外へ排出可能な状態となる。図１において、アーム１９ｂ、アーム１９ｃを実線で示した位置ではコークス掻出しツール２３が炭化室１の上方にあり、アーム１９ｂ、アーム１９ｃを２点鎖線で示した位置ではコークス掻出しツール２３が炭化室１の下方にある。
【００２２】
アーム機構２２とコークス掻出しツール２３で炭化室１の中のコークス３を掻出す際に、コークス掻出しツール２３と炭化室１の中のコークス３が触れることで、コークス掻出しツール２３およびアーム機構２２全体が反力および振動を受けて上フレーム２１の位置がずれたり振動したりして安定した作業ができなくなる。上フレーム２１は昇降機構２０で昇降するため総じて不安定であるが、この方式は装置全体の軽量化、コンパクト化にとって有効である。
【００２３】
前述のように、走行台車１７を消火車レール１１上で走行させる場合、消火車レール１１のレール間隔は狭いため、コークス掻出しツール２３がコークス３から受ける反力によって台車が傾く恐れがある。また、上フレーム２１を昇降させる昇降機構２０を有し、昇降機構２０の剛性はさほど高くないので、コークス掻出しツール２３がコークス３から受ける反力によって構造が変形を受けることとなる。コークス掻出しツール２３およびアーム機構２２全体が炭化室１の幅方向に振れて、炭化室１を構成する煉瓦壁４に接触して破損する懸念がある。また、細長い炭化室内にアーム機構２２を挿入するため、アーム機構２２と炭化室１との平行を十分に保持する必要がある。
【００２４】
本発明は、以下に説明する第１の態様と第２の態様により、上記課題を解決することができる。以下、第１の態様と第２の態様を順次具体的に説明する。
【００２５】
《第１の態様》
本発明の第１の態様において、上フレーム２１のコークス炉側５２には複数の炉側伸縮フレーム４０を有し、上フレーム２１の反コークス炉側５３には複数の反炉側伸縮フレーム４１を有する。炉側伸縮フレーム４０は炉側伸縮フレームシリンダー４２で、反炉側伸縮フレーム４１は反炉側伸縮フレームシリンダー４３でそれぞれ個別に伸縮させることができる。昇降機構２０で上フレーム２１を上昇させたとき、炉側伸縮フレーム４０を伸張してコークス炉側固定物７に押しつける。また、反炉側伸縮フレーム４１を伸張して反コークス炉側固定物８に押しつけることができる。コークス詰まり除去装置１８の設置位置がガイド車側であり、消火車レール１１上を走行する形態であれば、コークス炉側固定物７としてはガイド車が走行するコークス炉側軌条架構７ａ（第２軌条架構）を好適に用いることができる。また、反コークス炉側固定物８としてガイド車と付随する集塵フードが走行する反コークス炉側軌条架構８ａ（第３軌条架構）を用いることができる。どちらも、固定する相手として十分な剛性を有している。炉側伸縮フレーム４０と反炉側伸縮フレーム４１をそれぞれ２基ずつ設けている場合、合計４基の伸縮フレームによって炉側と反炉側の固定物に押しつけるので、上フレーム２１が堅固に固定されることとなる。これにより上フレーム２１を安定させることができる。コークス詰まり除去装置のアーム機構先端に設けたコークス掻出しツールを用いて詰まりコークスを除去する作業において、コークスからの反力を受ける場合においても、装置が傾いたり変形することなく、コークス掻出し作業を安定して行うことができる。
【００２６】
また、炉側伸縮フレーム４０は炉側伸縮フレームシリンダー４２で、反炉側伸縮フレーム４１は反炉側伸縮フレームシリンダー４３でそれぞれ個別に動作させ、伸縮量を調整することができる。４基の伸縮フレームは独立に位置を調整することができるので、地上面と平行な水平面内の位置及び方位の微調整を行うことができる。即ち、各伸縮フレームの伸張量の個別の調整により、アーム機構の軸方向と炭化室の軸方向の平行の調整が可能である。
【００２７】
図１、図２に示す例において、炉側伸縮フレーム４０と反炉側伸縮フレーム４１はいずれも、それぞれが３つのシリンダーを有している。このうち、真ん中のシリンダーが炉側伸縮フレームシリンダー４２、反炉側伸縮フレームシリンダー４３であり、油圧などの動作でシリンダーの伸縮を行う。それぞれの両側のシリンダーは、先端のフレームをサポートするためのシリンダーである。
【００２８】
コークス詰まり除去作業が完了したら、炉側伸縮フレーム４０と反炉側伸縮フレーム４１を縮めて固定を開放し、アーム機構２２を収納し、上フレーム２１を下降する（図３参照）。
【００２９】
《第２の態様》
本発明の第２の態様において、図４〜図６に示すように、上フレーム２１のコークス炉側５２には上フレーム２１上で回転又は伸縮する複数の支持フレーム２５を有する。図４〜図６はいずれも支持フレーム２５を回転させる形態を示している。支持フレーム２５を回転させる場合、支持フレーム傾動シリンダー３１を用いて、上フレーム２１の上の支持フレーム２５を、フレーム回転軸２９を中心に回転させ、炭化室１側に回転させる。支持フレーム２５を伸縮させる場合、図示しない支持フレーム伸縮シリンダーによって伸縮させることができる。支持フレーム２５のコークス炉側先端には把持装置３２又は電磁石３３を有する。図４、５は把持装置３２を有する例であり、図６は電磁石３３を有する例である。把持装置３２は把持装置シリンダー３０で、電磁石３３は電磁石シリンダー３４で、炭化室１方向への位置調整ができる。把持装置３２は、Ｈ形鋼で作られたバックステー５のフランジ面６側からフランジ面６をつかむことにより、バックステー５の端面を把持する機能を有する。電磁石３３は、フランジ面６に電磁石３３を押し当てて電磁石３３に通電することにより、バックステー５の端面に磁力で固着することができる。
【００３０】
昇降機構２０で上フレーム２１を上昇させたとき、支持フレーム２５を回転又は伸張して支持フレーム２５のコークス炉側先端を把持装置３２又は電磁石３３によってバックステー５に連結する。２基の支持フレーム２５を有する場合、それぞれの支持フレーム２５をバックステー５に連結することにより、上フレーム２１を安定化させ、詰まりコークス除去時に装置がコークス３から受ける反力に対しても位置ずれや振動を起こさずに詰まり除去を行うことができる。また、それぞれの支持フレーム２５をバックステー５に連結した上で、把持装置シリンダー３０又は電磁石シリンダー３４の伸縮量を調整することにより、アーム機構２２の軸方向と炭化室１の軸方向の平行の調整が可能である。
【００３１】
コークス詰まり除去作業が完了したら、把持装置３２又は電磁石３３によるバックステー５への固定を解除し、アーム機構２２及び支持フレーム２５を収納し、上フレーム２１を下降する。
【００３２】
支持フレーム２５の上フレーム２１上の位置は、炉団長方向５１で両端に個別に設置することが上フレーム２１を安定させるとともに地上面と平行な水平面内の位置の微調整を行う上で望ましい。
【００３３】
《共通の態様》
上記第１の態様と第２の態様に共通の態様について、以下説明する。
【００３４】
以上説明した図１〜図６に示す例において、アーム機構２２のアーム１９は上フレーム２１の上に回転軸１２ａを経由して設置されている。即ち、アーム機構２２は、上フレーム２１上に設けられたコークス詰まり除去用専用のアーム機構９である。このように、専用のアーム機構９を設けることとすれば、最適なアーム機構を設計することができるので好ましい。
【００３５】
一方、上記のように専用のアーム機構９を設けるのではなく、図７に示すように、上フレーム２１上に載置した汎用建設機械１０が有するアーム機構２２を用いることとしても良い。この場合、炉団長方向５１に走行する走行台車１７の上に設けられた上フレーム２１が昇降機構２０によって昇降し、上フレーム２１上に汎用建設機械１０を載置する。汎用建設機械１０は、複数のアーム１９を回転可能な回転軸で接続したアーム機構２２を有するものである。汎用建設機械１０のアーム機構２２の先端にはコークス掻出しツール２３を有し、支持フレーム２５に挟み込まれた空間でアーム機構２２のアーム１９を動作させることによって炭化室内に詰まったコークスを除去することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  炭化室
２  窯口
３  コークス
４  煉瓦壁
５  バックステー
６  バックステーフランジ面
７  コークス炉側固定物
７ａ  コークス炉側軌条架構
８  反コークス炉側固定物
８ａ  反コークス炉側軌条架構
９  専用のアーム機構
１０  汎用建設機械
１１  消火車レール
１２  回転軸
１７  走行台車
１８  コークス詰まり除去装置
１９  アーム
２０  昇降機構
２１  上フレーム
２２  アーム機構
２３  コークス掻出しツール
２５  支持フレーム
２６  伸縮ストッパー
２９  フレーム回転軸
３０  把持装置シリンダー
３１  支持フレーム傾動シリンダー
３２  把持装置
３３  電磁石
３４  電磁石シリンダー
４０  炉側伸縮フレーム
４１  反炉側伸縮フレーム
４２  炉側伸縮フレームシリンダー
４３  反炉側伸縮フレームシリンダー
５１  炉団長方向
５２  コークス炉側
５３  反コークス炉側
【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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