(57)【要約】【課題】振動の低減および溶接部での応力集中の低減を実現する原子炉用蒸気乾燥器を提供する。【解決手段】蒸気乾燥器は、原子炉圧力容器内の気水分離器８の外側および上方を覆うように配置される。そして、気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンク１０と、気水分離器の周囲を囲み下方が開放された筒状のスカート１と、ドライヤバンクで分離された水分をスカートの外側に導くドレンパイプ５と、スカートの下端から下方に突出してそのスカートに取り付けられた下部リング３と、を有する。下部リングの下端部は気水分離器で分離された水分の出口よりも下方にあって、下部リングの下端部内側開口が下方に向かって次第に広がるように構成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、
前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、
前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、
前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、
前記スカートの下端に接続された下部リングと、
を有し、
前記下部リングの下端部は前記気水分離器で分離された前記水分の出口よりも下方に位置し、前記下部リングの内面の径が下端に向かって大きくなるように構成されていること、
を特徴とする沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器。
【請求項２】
原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、
前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、
前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、
前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、
を有し、
前記スカートは、そのオーバル振動の節となる位置に該スカートを貫通する排水孔を有すること、
を特徴とする沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器。
【請求項３】
原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、
前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、
前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、
前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、
前記スカートの下端に接続された下部リングと、
を有し、
前記下部リングは、前記スカートのオーバル振動の節となる位置に該下部リングの内側と外側とをつなぐ溝が形成されていること、
を特徴とする沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器。
【請求項４】
原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、
前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、
前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、
前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、
前記スカートの外面の該スカートのオーバル振動の節となる位置に配置され、前記ドレン手段によって前記スカートの外部に導かれた水分を下方へ導くドレンチャンネルとを有すること、
を特徴とする沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器。
【請求項５】
原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、
前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、
前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、
前記スカートの上端に接続された上部リングと、
前記スカートの下端に接続された下部リングと、
前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、
前記スカートの外面の該スカートのオーバル振動の節となる位置に配置され、前記ドレン手段によって前記スカートの外部に導かれた水分を下方へ導くドレンチャンネルと、
前記ドレンチャンネルは、前記スカートの外面に沿って前記上部リングと下部リングの間に配置される複数のリング連結はりと、
前記スカートの外面から間隔をあけてそのスカートの外側に配置され、前記上部リングおよび前記リング連結はりに固定された側板と、を有すること、
を特徴とする沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器。
【請求項６】
原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、
前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、
前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、
前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、
折り曲げ線に沿って折り曲げられた側板を有し、この側板の両側端部が前記スカートの外面に接合され、前記ドレン手段によって前記スカートの外側に導かれた水分を下方へ導くドレンチャンネルと、を有すること、
を特徴とする沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉に用いられる蒸気乾燥器に関し、特に、気水分離器からの戻り水の流れによる振動が生じにくい蒸気乾燥器に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉において用いられる通常の蒸気乾燥器の外観を図１０に示す。蒸気乾燥器は上部のドライヤバンク１０とこれを支える上部リング４と、炉心からの蒸気流れと蒸気乾燥器を出た蒸気流れを隔てるためのスカート１と、これを支える下部リング３とから構成されている。また、スカート１の外面にはドライヤバンクからのドレン水を排出するためにドレンチャンネル２が設けられている。蒸気乾燥器は原子炉圧力容器内で、気水分離器の上方および周囲を囲むように配置されている。
【０００３】
蒸気乾燥器のスカート１内での流体の流れの様子を図１１に示す。炉心で沸騰の後に液体と気体の混合物となった水を気水分離器８で蒸気流れ７と戻り水流れ６に分離した後に、さらに液滴を含む蒸気から湿分を分離するために、分離後の蒸気流れ７をドライヤバンク１０へ導いている。ドライヤバンク１０では、多孔板や液滴衝突波板などによって湿分を分離し、これをドレン水として蒸気乾燥器から炉水へ排出している。具体的には、蒸気乾燥器のスカート１の内側にあるドレンパイプ５からスカート１の内側または外側にあるドレンチャンネル２にドレン水を導き、このドレンチャンネル２を通してスカート１の外部に排出される。
【０００４】
図１２に、ドレンチャンネル２の近傍の拡大図を示す。ドレンチャンネル２は円筒型のスカート１に対して、スカート１の厚みよりも比較的薄い金属板からなり、その両側端を曲率をもって９０度方向に曲げ、その両側端をスカート１の外面に、また上端５をスカート１の上部に位置する上部リング４に溶接することによって構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器のドレンチャンネル２は、蒸気乾燥器のスカート１の内側と外側の圧力変動によって振動し、溶接箇所近傍においては振動応力が発生する。従来の蒸気乾燥器においては、この振動応力によってドレンチャンネル２の溶接部近傍に疲労亀裂が生じる例が報告されている。（例えば、通商産業省原子力発電管理室平成元年９月１８日付け報道発表：「東京電力（株）福島第一原子力発電所１号機の定期検査中に発見されたトラブルについて」、同平成５年１１月２２日付け報道発表：「東京電力（株）福島第二原子力発電所１号機の定期検査中に発見されたトラブルの原因と対策について」。）
図１１に示すように、気水分離器８からの戻り水の流れ６は、スカート１の下端とこれより下に位置する下部リング３に衝突してスカート１の外へ流れ出る。これが、スカート１内外の圧力差を変動させる原因となっている。
【０００６】
一方で、図１３（ａ）に示したスカート１の断面からわかるように、スカート１の外周にはドレンチャンネル２が溶接されているため、スカート１がスカート１内外の圧力差の変動を受けると図１３（ｂ）や図１３（ｃ）のようにスカート１がオーバル振動を起こし、これに誘起される形で、ドレンチャンネル２も振動する。このような振動は図１４に示したようなドレンチャンネル２とスカート１との溶接部で応力集中による最大の応力振幅となる。
【０００７】
このため、溶接金属１５とドレンチャンネル２およびスカート１との接続部は、図１４（ａ）〜（ｃ）のように滑らかになるように溶接し、応力集中を低減する必要がある。しかしながら、図１２からわかるようにドレンチャンネル２の下端と下部リング３の上端の空間は狭い。そのためドレンチャンネル２の下端をスカート１に溶接する際に、このような滑らかな形状に溶接することは熟練を要する。例えば図１５（ａ）のようにスカート１と溶接金属１５の間で滑らかにならなかったり、図１５（ｂ）のようにドレンチャンネル２と溶接金属１５の間で滑らかにならなかったりする可能性がある。このような形状は応力集中の増加につながるため疲労蓄積を助長する要因となる。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、振動の低減および溶接部での応力集中の低減を実現する沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的に沿うものであって、請求項１に記載の発明は、原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、前記スカートの下端に接続された下部リングと、を有し、前記下部リングの下端部は前記気水分離器で分離された前記水分の出口よりも下方に位置し、前記下部リングの内面の径が下端に向かって大きくなるように構成されていること、を特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、を有し、前記スカートは、そのオーバル振動の節となる位置に該スカートを貫通する排水孔を有すること、を特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、前記スカートの下端に接続された下部リングと、を有し、前記下部リングは、前記スカートのオーバル振動の節となる位置に該下部リングの内側と外側とをつなぐ溝が形成されていること、を特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、前記スカートの外面の該スカートのオーバル振動の節となる位置に配置され、前記ドレン手段によって前記スカートの外部に導かれた水分を下方へ導くドレンチャンネルとを有すること、を特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、前記スカートの上端に接続された上部リングと、前記スカートの下端に接続された下部リングと、前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、前記スカートの外面の該スカートのオーバル振動の節となる位置に配置され、前記ドレン手段によって前記スカートの外部に導かれた水分を下方へ導くドレンチャンネルと、前記ドレンチャンネルは、前記スカートの外面に沿って前記上部リングと下部リングの間に配置される複数のリング連結はりと、前記スカートの外面から間隔をあけてそのスカートの外側に配置され、前記上部リングおよび前記リング連結はりに固定された側板と、を有すること、を特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、原子炉圧力容器内の気水分離器を覆うように配置される沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器であって、前記気水分離器の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンクと、前記ドライヤバンクに接続され下方が開放された筒状のスカートと、前記ドライヤバンクで分離された水分を前記スカートの外部に導くドレン手段と、折り曲げ線に沿って折り曲げられた側板を有し、この側板の両側端部が前記スカートの外面に接合され、前記ドレン手段によって前記スカートの外側に導かれた水分を下方へ導くドレンチャンネルと、を有すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、振動の低減および溶接部での応力集中の低減を実現する蒸気乾燥器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、従来技術と共通もしくは類似の部分、および、相互に共通もしくは類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
まず、図１と図２を参照して第１の実施の形態を説明する。本実施の形態で、蒸気乾燥器は、原子炉圧力容器内の気水分離器８の外側および上方を覆うように配置される。そして、蒸気乾燥器は、気水分離器８の上方に配置されて蒸気中の水分を分離するドライヤバンク１０と、気水分離器の周囲を囲み下方が開放された筒状のスカート１とを有する。
【００１８】
さらに、ドライヤバンク１０で分離された水分をスカートの外部に導くドレンパイプ（ドレン手段）５と、スカート１の下端から下方に突出してそのスカートに取り付けられた下部リング３が設けられている。下部リング３の下端部は気水分離器８で分離された戻り水の出口よりも下方にある。スカート１の外側には図１０〜図１４に示した従来技術と同様なドレンチャンネル２が配置されている。
【００１９】
下部リング３の下端部内側開口は下方に向かって次第に広がるように構成されている。すなわち、下部リング３の下端面の内面から外面に向かって図１（ｂ）のように斜め下向きの切欠き面を形成するか、もしくは図１（ｃ）のように内側から外側に向かって任意の曲率をもった曲面を形成する。すなわち、下部リング３の内面の径が下端に向かって大きくなるように構成されている。
【００２０】
このような蒸気乾燥器を用いると、図２に示すように気水分離器８からの戻り水流れ６の流路を広く確保できるため、下部リング３との干渉が抑えられてスムーズに流れるため、スカート１への変動荷重が低減される。
【００２１】
［第２の実施の形態］
図３を参照して第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、図３（ａ）、（ｂ）に示すようなスカート１のオーバル振動の節４０となる位置に、図３（ｃ）に示したように貫通する排水孔１２を設けるとともに、下部リング３には内側と外側とをつなぐ排水溝１３を設けたものである。このような蒸気乾燥器にすると戻り水流れをオーバル振動の節４０に集めることができるため、変動荷重もオーバル振動の節４０に集中し、結果としてスカート１への変動荷重が低減される。  
なお、図３には、排水孔１２と排水溝１３の両方を設けた例を示しているが、どちらか一方でも効果があることはいうまでもない。
【００２２】
［第３の実施の形態］
図４を参照して第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、オーバル振動の節４０となる位置に、上部リング４と下部リング３の間に配置されるリング連結はり１４を平行に複数本（例えば２本）設ける。そして、上部リング４と一対のリング連結はり１４に平板状の側板３０を溶接することにより、ドレンチャンネル２を形成する。側板３０の下端は、下部リング３の上方に位置している。  
このような蒸気乾燥器を用いると、オーバル振動の節４０の位置で、リング連結はり１４がスカート１の振動から絶縁されるため、ドレンチャンネル２の振動が低減される。
【００２３】
［第４の実施の形態］
図５を参照して第４の実施の形態を説明する。本実施の形態は、金属の平板の例えば中央部を折り曲げ、その両側端部をスカート１に溶接などにより接合し、さらにこの板の上端を上部リング４に溶接してドレンチャンネル２を構成したものである。
【００２４】
このような構成にするとドレンチャンネル２の高さ方向の曲げ剛性が増加するため、ドレンチャンネル２の振動が低減される。また、ドレンチャンネル２の幅を従来のものより小さくできる。
【００２５】
［第５の実施の形態］
図６と図７を参照して第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は、図６に示すように、図１２に示した従来技術のドレンチャンネル２の下端を、ドレンチャンネル２の両側端部から内側に向かって斜めに直線的に切り落とした形状にしたものである。
【００２６】
このような沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器においては、下部リング３の上端とドレンチャンネル２の間の開口が広くなるため、ドレンチャンネル２とスカート１との溶接が容易になる。また、図７に示すようにドレンチャンネル２と溶接金属１５との間も角度が大きくなるため、滑らかな形状に溶接することが容易になり、溶接部の応力集中が低減される。
【００２７】
［第６の実施の形態］
図８を参照して第６の実施の形態を説明する。本実施の形態は第５の実施の形態の変形例であって、ドレンチャンネル２の下端を、ドレンチャンネル２の両側端部から内側に向かって斜めに曲率をもって切り落とした形状にしたものである。
【００２８】
このような沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器おいては、下部リング３の上端とドレンチャンネル２の間の開口が広くなるため、ドレンチャンネル２とスカート１との溶接が容易になる。また、ドレンチャンネル２と溶接金属１５との間も角度が大きくなるため、滑らかな形状に溶接することが容易になり、溶接部の応力集中が低減される。
【００２９】
［第７の実施の形態］
図９を参照して第７の実施の形態を説明する。本実施の形態は、第４の実施の形態（図５）の特徴と第５の実施の形態（図６、図７）の特徴を取り入れたものである。すなわち、金属の平板の中央部を折り曲げ、かつ中央部から両側端部に向かって斜めに切り落とした形状のドレンチャンネル２をスカート１に溶接したものである。
【００３０】
このような沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器においては、ドレンチャンネル２の高さ方向の曲げ剛性が増加し、ドレンチャンネル２の振動が低減される。また、下部リング３の上端とドレンチャンネル２の間の開口が広くなるため、ドレンチャンネル２とスカート１との溶接が容易になる。また、ドレンチャンネル２と溶接金属１５との間も角度が大きくなるため、滑らかな形状に溶接することが容易になり、溶接部の応力集中が低減される。なお、この実施の形態の変形例として、第６の実施の形態と同様に、ドレンチャンネル２の下端を両側端部から内側へ向かって曲率をもって切り落とした形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器の第１の実施の形態を示す図であって、（ａ）はドレンチャンネル付近を下方から見た要部斜視図、（ｂ）は（ａ）の下部リング付近の部分立断面図、（ｃ）は（ｂ）と異なる例を示す（ａ）の下部リング付近の部分立断面図。
【図２】図１の蒸気乾燥器の作用を示す部分縦断面図。
【図３】本発明に係る沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器の第２の実施の形態を示す図であって、（ａ）はスカートのオーバル振動を説明するためのスカート全体の模式的水平断面図、（ｂ）は（ａ）と異なる瞬間におけるスカート全体の模式的水平断面図、（ｃ）はスカートを下方から見た要部斜視図。
【図４】本発明に係る沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器の第３の実施の形態のドレンチャンネル付近を下方から見た要部斜視図。
【図５】本発明に係る沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器の第４の実施の形態を示す図であって、（ａ）はのドレンチャンネル付近を下方から見た要部斜視図、（ｂ）はドレンチャンネル付近の縦断面図。
【図６】本発明に係る沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器の第５の実施の形態を示す図であって、（ａ）はのドレンチャンネル付近を下方から見た要部斜視図、（ｂ）はドレンチャンネル付近の縦断面図。
【図７】本発明に係る沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器の第６の実施の形態を示す図であって、（ａ）はのドレンチャンネルの一方の側端の下端部付近を下方から見た要部斜視図、（ｂ）はドレンチャンネルの一方の側端の下端部付近の立断面図。
【図８】本発明に係る沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器の第７の実施の形態を示す図であって、（ａ）はのドレンチャンネル付近を下方から見た要部斜視図、（ｂ）はドレンチャンネル付近の縦断面図。
【図９】本発明に係る沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器の第８の実施の形態を示す図であって、（ａ）はのドレンチャンネル付近を下方から見た要部斜視図、（ｂ）はドレンチャンネル付近の縦断面図。
【図１０】従来の沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器を示す斜視図。
【図１１】図１０の蒸気乾燥器の作用を示す部分縦断面図。
【図１２】従来の沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器を示す図であって、（ａ）はドレンチャンネル付近を下方から見た要部斜視図、（ｂ）はドレンチャンネル付近の縦断面図。
【図１３】従来の沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器のスカートのオーバル振動を説明するためのスカート全体の模式的水平断面図であって、（ａ）は非振動時のスカートを示す図、（ｂ）オーバル振動時のスカートを示す模式図、（ｃ）は（ｂ）と異なる瞬間におけるスカートを示す模式図。
【図１４】図１２の沸騰水型原子炉用蒸気乾燥器のドレンチャンネルの一方の側端部の下端付近を示す図であって、（ａ）は下方から見た部分斜視図、（ｂ）は平断面図、（ｃ）は縦断面図。
【図１５】（ａ）および（ｂ）それぞれが、図１４（ｃ）に対応するドレンチャンネル一方の側端部の下端付近の他の例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１…スカート、２…ドレンチャンネル、３…下部リング、４…上部リング、５…ドレンパイプ（ドレン手段）、６…戻り水流れ、７…蒸気流れ、８…気水分離器、９…シュラウドヘッド、１０…ドライヤバンク、１１…非振動時のスカート、１２…排水孔、１３…排水溝、１４…リング連結はり、１５…溶接金属、３０…側板、４０…スカートのオーバル振動の節。
【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】
2005233866.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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