(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を乾留してコークスを製造するコークス炉のコークス炉炉蓋であって、
断熱ボックスの炉内側に炉高方向に複数個取り付けられるプラグには、上面部及び下面部に炉内側から該プラグの内部方向へ上向きの斜面が形成され、
上記プラグは、炉高方向に隣接するプラグの斜面が重なりを持ちながら隙間を有するとともに、Ｕ字状をなし、上記断熱ボックスの側面位置にボルトで取り付けられることを特徴とするコークス炉炉蓋。
【請求項２】
上記プラグは、炉内ガスを取込む炉内側から該プラグの内部方向へ上向きの斜面からなるスリット部を有することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉炉蓋。
【請求項３】
上記プラグの先端部には、上記ボルトの頭が埋め込まれるザグリ部が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス炉炉蓋。
【請求項４】
石炭を乾留してコークスを製造するコークス炉のコークス炉炉蓋のプラグであって、
断熱ボックスの炉内側に炉高方向に複数個取り付けられ、上面部及び下面部に炉内側から当該プラグの内部方向へ上向きの斜面が形成され、炉高方向に隣接するプラグの斜面が重なりを持ちながら隙間を有するとともに、Ｕ字状をなし、上記断熱ボックスの側面位置にボルトで取り付けられることを特徴とするコークス炉炉蓋のプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭を乾留してコークスを製造するコークス炉に取り付けられるコークス炉炉蓋及びコークス炉炉蓋のプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉は、石炭を乾留してコークスを製造する設備であって、例えば、石炭を装入して乾留する炭化室と、石炭の乾留に要する熱エネルギーを発生する燃焼室を有し、炉団長方向に炭化室と燃焼室が炉壁を介し交互に配置されている。更に、炭化室は、コークス炉の上面部に石炭を装入する装入口が形成され、炉団長方向と直交する炉長方向の端部にそれぞれ開口部が形成され、これらの開口部にそれぞれ炉蓋が取り付けられている。
【０００３】
このようなコークス炉は、炉蓋によって端部の開口部が閉塞された状態で装入口から炭化室に石炭が装入された後に、燃焼室によって間接的に加熱して炭化室内の石炭を乾留することでコークスを製造する。そして、コークス炉は、両側の炉蓋を開けて、押出機等によって炭化室内のコークスを一方の開口部から他方の開口部に向けて押し出すことで、コークスを炭化室から外部に取り出す。以上のようにして、コークス炉は、コークスを製造する。
【０００４】
また、図１１に示すように、コークス炉に用いられる炉蓋１１０は、例えば、長尺な板状の蓋本体１１１と、この蓋本体１１１の炉内側に取り付けられる長尺な筒状の断熱ボックス１１２と、この断熱ボックス１１２の炉内側の主面に炉高方向に複数個取り付けられるプラグ１１３とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
蓋本体１１１は、図示しない開閉駆動機構によって駆動されてコークス炉の端部の開口部を開閉する。断熱ボックス１１２は、内部に断熱材等を収容することで、炭化室内の熱が外部に放出することを低減する。プラグ１１３は、内側に折り曲げられた先端の取付片１１３ａが断熱ボックス１１２の炉内側の主面にボルト１１５で固定されることで、断熱ボックス１１２に取り付けられている。更に、プラグ１１３は、炉高方向に隣接するプラグ１１３，１１３間に通気隙間Ｇ２が形成されるように、断熱ボックス１１２に取り付けられている。
【０００６】
このような構成を有する炉蓋１１０は、コークス炉内で発生した炉内ガスが開口部から外部に漏れることを防止することに加え、プラグ１１３，１１３間の通気隙間Ｇ２を介して、コークス炉内で発生した炉内ガスをプラグ１１３内に取り込む。これにより、コークス炉は、炉蓋１１０に作用するガス圧力を低減させることができる。更に、炉蓋１１０は、例えば、プラグ１１３内に取り込んだ炉内ガスを外気（空気）と混合させて燃焼することで、炭化室に熱を与える。これにより、炭化室は、炉蓋１１０付近であっても充分な乾留温度が得られ、良好なコークスを製造することができる。
【０００７】
しかしながら、炉蓋１１０のプラグ１１３は、通気隙間Ｇ２を有するように断熱ボックス１１２に取り付けられているので、例えば、炭化室の装入口から石炭が装入される際に、通気隙間Ｇ２からプラグ１１３内に石炭が入り込み、炉蓋１１０の下部に堆積してしまう。すると、炉蓋１１０は、堆積した石炭によって、プラグ１１３内に取り込んだ炉内ガスと外気（空気）との反応が妨げられて、プラグ１１３内での炉内ガスの燃焼効率が低下する虞がある。
【０００８】
特許文献１の炉蓋１１０では、石炭によって通気隙間Ｇ２が閉塞しないように、プラグ１１３の上面を傾斜形状に形成して通気隙間Ｇ２を拡張している。しかしながら、特許文献１の炉蓋１１０では、プラグ１１３の上面を傾斜形状に形成して通気隙間Ｇ２を拡張しているので、石炭によって通気隙間Ｇ２が閉塞しないが、プラグ１１３内に石炭がより侵入し易くなり、炉蓋１１０の下部に堆積し易くなっている。また、現在国内のコークス炉で多く用いられている調湿炭は、石炭からコークスになるまでに必要なエネルギーを抑制するために、予め水分量が少なくなっており、流動性が大きくなっているため、プラグ１１３内に石炭がより侵入し易く、炉蓋１１０の下部に堆積し易くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２８４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、プラグ内への石炭の侵入を防止して、プラグ内での炉内ガスの燃焼効率の向上を図ることが可能なコークス炉炉蓋及びコークス炉炉蓋のプラグ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】
【００１１】
本発明に係るコークス炉炉蓋は、石炭を乾留してコークスを製造するコークス炉のコークス炉炉蓋であって、断熱ボックスの炉内側に炉高方向に複数個取り付けられるプラグには、上面部及び下面部に炉内側から該プラグの内部方向へ上向きの斜面が形成され、上記プラグは、炉高方向に隣接するプラグの斜面が重なりを持ちながら隙間を有するとともに、Ｕ字状をなし、上記断熱ボックスの側面位置にボルトで取り付けられることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るコークス炉炉蓋のプラグは、石炭を乾留してコークスを製造するコークス炉のコークス炉炉蓋のプラグであって、断熱ボックスの炉内側に炉高方向に複数個取り付けられ、上面部及び下面部に炉内側から当該プラグの内部方向へ上向きの斜面が形成され、炉高方向に隣接するプラグの斜面が重なりを持ちながら隙間を有するとともに、Ｕ字状をなし、上記断熱ボックスの側面位置にボルトで取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、プラグの上面部及び下面部に炉内側からプラグの内部方向へ上向きの斜面が形成され、このようなプラグが、炉高方向に隣接するプラグの斜面が所定の重なりを持ちながら所定の隙間を有するとともに、Ｕ字状をなし、断熱ボックスの炉内側の側面位置に、ボルトで炉高方向に複数個取り付けられている。したがって、本発明によれば、コークス炉内で発生した炉内ガスをプラグ内に取り込みつつも、プラグ内への石炭の侵入を防止することができ、プラグ内での炉内ガスの燃焼効率の向上を図ることができる。また、プラグ内での炉内ガスの燃焼効率が向上してプラグへの熱負荷が増し、プラグがより熱変形し易くなっても、ボルトの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】コークス炉を示した要部側面断面図である。
【図２】コークス炉を示した要部平面断面図である。
【図３】コークス炉炉蓋を示した斜視図である。
【図４】プラグを示した上方斜視図である。
【図５】プラグを示した下方斜視図である。
【図６】プラグを示した側面断面図である。
【図７】プラグを示した背面断面図である。
【図８】コークス炉炉蓋を示した側面断面図である。
【図９】コークス炉炉蓋のプラグ間を示した要部拡大側面断面図である。
【図１０】プラグの変形例を示した側面図である。
【図１１】従来のコークス炉炉蓋を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用したコークス炉炉蓋及びコークス炉炉蓋のプラグについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
【００１６】
先ず、本発明を適用したコークス炉炉蓋が用いられるコークス炉について説明する。なお、以下、コークス炉炉蓋について、単に、炉蓋とも言う。
【００１７】
図１及び図２に示すように、コークス炉１は、石炭を乾留してコークスを製造する設備であって、例えば、石炭を装入して乾留する炭化室２と、石炭の乾留に要する熱エネルギーを発生する燃焼室（不図示）とを有し、炉団長方向に炭化室２と燃焼室とが炉壁を介し交互に配置されている。更に、炭化室２は、上面部２ａに石炭を装入する装入口２ｂが形成され、炉団長方向と直交する炉長方向の端部にそれぞれ開口部２ｃが形成され、これらの開口部２ｃにそれぞれ炉蓋１０が取り付けられている。
【００１８】
このようなコークス炉１は、炉蓋１０によって端部の開口部２ｃが閉塞された状態で装入口２ｂから炭化室２に石炭が装入された後に、燃焼室によって間接的に加熱して炭化室２内の石炭を乾留することでコークスを製造する。そして、コークス炉１は、両側の炉蓋１０を開けて、押出機等によって炭化室２内のコークスを一方の開口部２ｃから他方の開口部２ｃに向けて押し出すことで、コークスを炭化室２から外部に取り出す。以上のようにして、コークス炉１は、コークスを製造する。
【００１９】
炉蓋１０は、図２及び図３に示すように、例えば、長尺な板状の蓋本体１１と、蓋本体１１の炉内側に取り付けられた長尺な筒状の断熱ボックス１２と、断熱ボックス１２の炉内側に炉高方向に複数個取り付けられた平面視略Ｕ字状のプラグ１３とを備えている。この炉蓋１０は、断熱ボックス１２とプラグ１３との間に中空構造を有し、中空構造のプラグ１３内にコークス炉１内で発生した炉内ガスを取り込み、プラグ１３内に取り込んだ炉内ガスと外気（空気）と混合させて燃焼させることが可能な中空燃焼式の炉蓋である。
【００２０】
蓋本体１１は、図２及び図３に示すように、例えば、コークス炉１の開口部２ｃと略同じ形状でやや大きな長尺な板部材で構成されている。更に、蓋本体１１は、シール部材２１（図３参照）を介して開口部２ｃを閉塞することで、炭化室２内で発生した炉内ガス等が開口部２ｃから外部に漏れることを防止する。更に、蓋本体１１は、図示しない開閉駆動機構によって駆動されて、コークス炉１の開口部２ｃを開閉する。
【００２１】
断熱ボックス１２は、図２及び図３に示すように、長尺な筒部材で構成されている。更に、断熱ボックス１２は、蓋本体１１の炉内側の主面に炉高方向に向けて直線状に並べて複数個取り付けられている。更に、断熱ボックス１２は、内部にグラスウール等の断熱材（不図示）を収容することで、炭化室２内の熱が外部に放出することを低減する。
【００２２】
また、断熱ボックス１２の側面部には、図２及び図３に示すように、プラグ１３が取り付けられる凹状の取付凹部１４が形成されている。この取付凹部１４は、プラグ１３が側面部に取り付けられた際に断熱ボックス１２の側面部とプラグ１３とが面一となるように設けられている。更に、取付凹部１４には、プラグ１３を断熱ボックス１２に固定するためのボルト１５が螺合されるネジ孔１６が形成されている。
【００２３】
一例として、断熱ボックス１２は、蓋本体１１の炉内側の主面に炉高方向に向けて直線状に並べて７個取り付けられている。更に、断熱ボックス１２の側面部には、平面視略Ｕ字状のプラグ１３がそれぞれ炉高方向に７個ずつ取り付けられている。なお、上述した断熱ボックス１２の個数、隙間の大きさ及び１つの断熱ボックス１２に取り付けられるプラグ１３の個数等は一例であって、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。更に、長さが異なる断熱ボックス１２を蓋本体１１に取り付けるようにしても良い。
【００２４】
プラグ１３は、図４に示すように、平面視略Ｕ字状の板部材で構成されており、一対の取付片１３ａ，１３ａとこれらの一対の取付片１３ａ，１３ａを連結する連結部１３ｂとを有している。更に、プラグ１３は、例えば耐熱鋳鋼製の金物で製作されている。
【００２５】
また、プラグ１３の上面には、図４、図６及び図７に示すように、第１の斜面部１７が形成されている。この第１の斜面部１７は、プラグ１３の上面の石炭等と接する炉内側（外面側）に形成されている。更に、第１の斜面部１７は、炉外側の面（内面）となす角が鋭角となるように形成されている。また、図５〜図７に示すように、プラグ１３の下面には、第２の斜面部１８が形成されている。この第２の斜面部１８は、プラグ１３の下面の炉外側（内面側）に形成されている。更に、第２の斜面部１８は、炉内側の面（外面）となす角が鋭角となるように形成されている。更に、第２の斜面部１８は、第１の斜面部１７と略平行となるように形成されている。
【００２６】
一例として、第１の斜面部１７及び第２の斜面部１８は、鋳物で製作可能であって、現在国内のコークス炉で多く用いられている水分量が２％〜６％の石炭が堆積せずに落ちる安息角以上の２０度〜５０度程度傾斜するように形成されている。なお、上述した角度は、一例であってこれに限定されるものではなく、コークス炉１の操業条件等に応じて適宜変更可能である。
【００２７】
また、図２〜図４に示すように、プラグ１３の取付片１３ａの先端近傍の外面部には、ザグリ部１９が形成されている。このザグリ部１９には、プラグ１３を断熱ボックス１２に固定するボルト１５が挿入されると共にボルト１５の頭がプラグ１３から突出しないように埋め込まれる。一例として、ザグリ部１９は、１つの取付片１３ａにそれぞれ２個形成されている。なお、上述したザグリ部１９の個数は、一例であってこれに限定されるものではなく、プラグ１３の大きさ等によって適宜変更可能である。
【００２８】
また、図４及び図６に示すように、プラグ１３の取付片１３ａには、スリット部２０が形成されている。このスリット部２０は、例えば、長孔形状の貫通口である。更に、スリット部２０は、図６及び図７に示すように、プラグ１３の外面から内面に向かうに連れてプラグ１３の上面に近接するように、外面（内面）の垂直（面直）方向に対してプラグ１３の上面側に傾斜して形成されている。更に、スリット部２０は、側面視した際に外部からプラグ１３内が見えないように、プラグ１３の上面側の傾斜面と下面側の傾斜面とが重なり代を有するように形成されている。このようなスリット部２０は、図２に示すように、プラグ１３が断熱ボックス１２と共に炭化室２の炉壁２ｄと近接させて形成されているので、コークス炉１内で発生した炉内ガスだけをプラグ１３内に取り込むことができる。また、スリット部２０は、傾斜して形成されているので、スリット部２０からプラグ１３内に石炭が侵入することを防止できる。なお、スリット部２０は、長孔形状に限定されるものではなく、コークス炉１内で発生した炉内ガスをプラグ１３内に取り込むことができれば良く、矩形状又は多角形状等、如何なる形状であっても良い。更に、スリット部２０は、コークス炉１内で発生した炉内ガスをプラグ１３内に取り込むことができれば良く、プラグ１３の上面側の傾斜面と下面側の傾斜面とが重ならないように形成されるようにしても良く、外面（内面）の垂直（面直）方向に対して平行に形成されるようにしても良い。
【００２９】
このようなプラグ１３は、図３及び図８に示すように、断熱ボックス１２の炉内側に炉高方向に向けて複数個取り付けられている。この際、プラグ１３は、図２に示すように、取付片１３ａが断熱ボックス１２の側面部の取付凹部１４に収納されてこの取付凹部１４に外側からボルトで固定されることで、断熱ボックス１２に取り付けられている。更に、プラグ１３は、図９に示すように、炉高方向に隣接するプラグ１３，１３の第１の斜面部１７と第２の斜面部１８とが所定の重なり代Ｌを持ちながら所定の通気隙間Ｇ１を有するように、断熱ボックス１２に取り付けられている。すなわち、プラグ１３は、第１の斜面部１７と第２の斜面部１８とが重なっているので、正面視又は側面視した際に、外部からプラグ１３内が見えないように設けられている。
【００３０】
一例として、通気隙間Ｇ１は、３ｍｍ〜１０ｍｍ度程に設けられる。通気隙間Ｇ１が３ｍｍ未満の場合には、石炭がプラグ１３内に侵入し難くなるが、燃焼に必要な炉内ガスも同時に侵入し難くなる。その一方で、通気隙間Ｇ１が１０ｍｍを超えた場合には、石炭と炉内ガス共にプラグ１３内に侵入し易くなる。なお、上述した隙間の大きさは、一例であってこれに限定されるものではなく、コークス炉１の操業条件等に応じて適宜変更可能である。
【００３１】
以上のように、炉蓋１０は、図９に示すように、上面部に第１の斜面部１７が形成されて下面部に第２の斜面部１８が形成されたプラグ１３が、炉高方向に隣接するプラグ１３，１３の第１の斜面部１７と第２の斜面部１８とが所定の重なり代Ｌを持ちながら通気隙間Ｇ１を有するように、断熱ボックス１２に取り付けられている。したがって、炉蓋１０は、石炭やコークス炉１内で発生した炉内ガス等が開口部２ｃから外部に漏れることを防止できることに加え、例えば炭化室２の装入口２ｂから石炭が装入される際などに、プラグ１３内に石炭が入り込み、石炭が炉蓋１０の下部に堆積することを防止できる。更に、炉蓋１０は、プラグ１３の第１の斜面部１７と第２の斜面部１８との間の通気隙間Ｇ１を介して、コークス炉１内で発生した炉内ガスをプラグ１３内に取り込み、炉蓋１０に作用するガス圧力を低減させることができる。
【００３２】
また、炉蓋１０は、プラグ１３の第１の斜面部１７と第２の斜面部１８との間の通気隙間Ｇ１を介して、コークス炉１内で発生した炉内ガスをプラグ１３内に取り込むことができるので、プラグ１３内に取り込んだ炉内ガスを外気（空気）と混合させて燃焼することで、炭化室２の幅方向（炉蓋１０側）からも炭化室２に熱を与えることができる。したがって、炭化室２は、炉蓋１０付近であっても充分な乾留温度が得られる。よって、コークス炉１は、均一且つ良好なコークスを製造することができる。
【００３３】
また、炉蓋１０は、プラグ１３内の石炭の侵入を防止することができるので、炉蓋１０の下部に堆積した石炭が燃焼して、プラグ１３内に取り込んだ炉内ガスと外気（空気）との燃焼の妨げとなり、プラグ１３内での炉内ガスの燃焼効率が低下することを防止することができ、プラグ１３内での炉内ガスの燃焼効率の向上を図ることができる。更に、炉蓋１０は、プラグ１３内に石炭が入り込み、石炭が炉蓋１０の下部に堆積することを防止することができるので、プラグ１３内に取り込んだ炉内ガスと外気（空気）との炉高方向の燃焼をより均一化することができ、コークスの品質を向上させることができる。
【００３４】
また、図１１に示すように、従来の炉蓋１１０では、内側に折り曲げられた先端の取付片１１３ａが断熱ボックス１１２の炉内側の主面にボルト１１５で固定されてプラグ１１３が断面ボックス１１２に取り付けられているので、プラグ１１３が熱膨張して図１１中の矢印Ｗ２のようにプラグ１１３の先端が外側に開いた場合、ボルト１１５にせん断力が作用する。これに対して、炉蓋１０では、図２に示すように、Ｕ字状のプラグ１３が断熱ボックスの側面位置に外側からボルトで取り付けられているので、プラグ１３が熱膨張して図２中の矢印Ｗ１のようにプラグ１３の取付片１３ａが外側に開いた場合、ボルト１５に引張力が作用する。一般的にボルトは、せん断力よりも引張力に強い。したがって、炉蓋１０は、プラグ１３内の石炭の侵入を防止することでプラグ１３内での炉内ガスの燃焼効率が向上してプラグ１３への熱負荷が増してプラグ１３がより熱変形し易くなっても、ボルト１５の破損を防止することができる。更に、炉蓋１０は、図１１に示すように、従来のプラグ１１３のようにボルト１１５がプラグ１１３内に配置されるのではなく、図２に示すように、プラグ１３外に配置されるので、燃焼時にボルト１５が火炎にさらされることがなく、ボルト１５の破損を防止することができる。
【００３５】
また、炉蓋１０は、図２に示すように、プラグ１３にボルト１５の頭を埋め込むザグリ部１９が形成され、ボルト１５の頭がプラグ１３から突出せずにザグリ部１９内に埋め込まれるので、Ｕ字状のプラグ１３を断熱ボックス１２の側面位置に外側からボルト１５で取り付けても、ボルト１５と炉壁２ｄとの干渉を防止することができ、デッドゾーンを少なくすることができる。
【００３６】
更に、炉蓋１０は、ボルト１５の頭がザグリ部１９内に埋め込まれるので、プラグ１３を断熱ボックス１２の側面位置に外側からボルト１５で取り付けるものであっても、断熱ボックス１２及びプラグ１３を炉壁２ｄに近接させて設けることができる。一例として、断熱ボックス１２及びプラグ１３は、炉壁２ｄとの間に２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の隙間を有するように、近接させて設けることができる。したがって、炉蓋１０は、石炭装入時にプラグ１３と炉壁２ｄの間に流れ込む石炭量を低減することができ、炉蓋開時にコークスが崩れることを防ぐことができる。
【００３７】
また、炉蓋１０は、図２に示すように、断熱ボックス１２の側面部に取付凹部１４が形成され、断熱ボックス１２の側面部とプラグ１３とが面一となるように設けられているので、単にプラグ１３を断熱ボックス１２の側面位置に取り付けるものよりも、断熱ボックス１２及びプラグ１３をより炉壁２ｄに近接させて設けることができる。したがって、炉蓋１０は、石炭装入時にプラグ１３と炉壁２ｄの間に流れ込む石炭量を低減することができ、炉蓋開時にコークスが崩れることを防ぐことができる。
【００３８】
なお、炉蓋１０は、１つのザグリ部１９に１つのボルト１５が埋め込まれることに限定されるものではなく、図１０に示すように、例えば、複数個のボルト１５がまとめて埋め込まれるようにしても良く、少なくとも１つのボルト１５が埋め込み可能なザグリ部１９を、１つの取付片１３ａに少なくとも１つ形成するようにする。一例としては、２つのボルト１５が埋め込み可能なザグリ部１９を、１つの取付片１３ａに１つ形成する。
【００３９】
また、炉蓋１０は、図１０に示すように、プラグ１３の取付片１３ａにスリット部２０を形成しないようにしても良い。これにより、炉蓋１０は、プラグ１３内の石炭の侵入をより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  コークス炉、２  炭化室、２ａ  上面部、２ｂ  装入口、２ｃ  開口部、２ｄ  炉壁、１０  炉蓋、１１  蓋本体、１２  断熱ボックス、１３  プラグ、１３ａ  取付片、１３ｂ  連結部、１４  取付凹部、１５  ボルト、１６  ネジ孔、１７  第１の斜面部、１８  第２の斜面部、１９  ザグリ部、２０  スリット部、２１  シール部材、１１０  炉蓋、１１１  蓋本体、１１２  断熱ボックス、１１３  プラグ、１１３ａ  取付片、１１５  ボルト
【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】
0006335078.tif 000008
【図８】
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【図９】
0006335078.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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