(57)【要約】【課題】簡単な構成により、流体の吸い込み渦の発生を防止することができる流体の吸い込み渦の発生防止方法およびその装置を提供する。【解決手段】流出すべき流体物４の上部にその流体物４の取り出し時に混入を阻止すべき浮遊流体物５が浮上した流体溜め部１と、この流体溜め部１の底部に形成され、流出流路の内周面のテーパ角０°〜８５°を有する円筒形または漏斗形の流出流路２と、この流出流路２の形状に対応した径を有するとともに、流出流路方向に長さを有し、流出流路２に装着される案内羽根３とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流出すべき流体物の上部に該流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体を入れた流体溜め部の、前記流出すべき流体物の流出流路と前記流体溜め部との境界部に、該流出流路方向に長さを有する案内羽根を配置し、流体の吸い込み渦の発生を防止し、前記浮遊流体物が流出流路へ流出することを防止することを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止方法。
【請求項２】
流出すべき流体物の上部に該流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体を入れた流体溜め部の、前記流出すべき流体物の流出流路中に、該流出流路方向に長さを有する案内羽根を配置し、流体の吸い込み渦の発生を防止し、前記浮遊流体物が流出流路へ流出することを防止することを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止方法。
【請求項３】
請求項２記載の流体の吸い込み渦の発生防止方法において、前記流出流路は、該流出流路の内周面がテーパ角０°〜８５°を有する円筒形または漏斗形の流出流路であり、前記案内羽根は前記流出流路の形状に対応した径を有することを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止方法。
【請求項４】
請求項２記載の流体の吸い込み渦の発生防止方法において、前記案内羽根の上下位置を調整可能にすることを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止方法。
【請求項５】
（ａ）流出させるべき流体物の上部に前記流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体溜め部と、
（ｂ）該流体溜め部の底部に形成される流出流路と、
（ｃ）該流出流路と前記流体溜め部との境界部に前記流出流路方向に長さを有する案内羽根とを具備することを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止装置。
【請求項６】
請求項５記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記流出流路に段部を設け、該段部に前記案内羽根を保持することを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止装置。
【請求項７】
（ａ）流出させるべき流体物の上部に前記流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体溜め部と、
（ｂ）該流体溜め部の底部に形成され、内周面がテーパ角０°〜８５°を有する円筒形または漏斗形の流出流路と、
（ｃ）該流出流路の形状に対応した径を有するとともに、この流出流路方向に長さを有し、前記流出流路に装着される案内羽根とを具備することを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止装置。
【請求項８】
（ａ）流出すべき流体物の上部に前記流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体溜め部と、
（ｂ）該流体溜め部の底部に形成され、内周面がテーパ角０°〜８５°を有する円筒形または漏斗形の流出流路と、
（ｃ）該流出流路の形状に対応した径を有するとともに、この流出流路方向に長さを有し、前記流出流路に装着される案内羽根と、
（ｄ）該案内羽根の固定具とを具備することを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止装置。
【請求項９】
請求項５から８の何れか１項記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記案内羽根の羽根の数が２〜８枚であることを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止装置。
【請求項１０】
請求項７、８又は９記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記案内羽根の上端の回転径と下端回転径と間の差と前記流出流路の中心線とのなす角が０°〜８５°であることを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止装置。
【請求項１１】
請求項７から１０の何れか１項記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記固定装置は前記案内羽根の上下方向の位置調整手段を具備することを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止装置。
【請求項１２】
請求項５から１１の何れか１項記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記流体溜め部が円筒形状又は角筒形状であることを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記流出流路を前記円筒形状又は角筒形状の流体溜め部の中心部から偏芯させた位置に配置することを特徴とする流体の吸い込み渦の発生防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の吸い込み渦の発生防止方法およびその装置に係り、特に、溶鋼と一緒にスラグが流出するのを防止する方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば、風呂の水を抜く際に流体渦の発生により水面の回転中心部分が凹んで空気を巻き込んでしまう現象が見られる。つまり、流体の吸い込み渦が発生する。これは水に限った現象ではなく、製鋼プロセスの溶鋼流出時にも同じ現象が起きる。
【０００３】
図１５は従来の製鋼プロセスの転炉の模式図である。この図に示すように、炉体１０１の底部の出鋼孔１０２から溶鋼１０３を流出させる際、流体の吸い込み渦１０４の発生により溶鋼１０３と共に非金属生成物であるスラグ１０５も吸い込まれて流出してしまう。
【０００４】
製鋼プロセスにおけるスラグカットは良質の鋼製品を製造するためには、重要な問題である。そのため、従来より、製鋼プロセスの精錬終了後に溶鋼を流出させる際の、容器内のスラグと溶鋼との効率良い分離が要望されている。
【特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、溶鋼１０３の流出時に流体の吸い込み渦１０４の発生により溶鋼１０３と共にスラグ１０５も吸い込まれてしまうことがないようにするために、図１６に示すように、出鋼孔１０２にボール状の浮体１０６を浮かせたり、図１７に示すように、出鋼孔１０２にダーツ状の浮体１０７を浮かせたり、図１８に示すように、石灰１０８を添加することでスラグ１０５を固化させるなどの試みがある。
【０００６】
また、図１９に示すように、出鋼孔１０２の下方にスライディングノズル１０９を設け、その開閉を制御するようにしたり、図２０に示すように、出鋼孔１０２の下方からエアージェット１１０によりスラグ１０５を吹き上げるようにしたり、図２１に示すように、出鋼孔１０２の下方に配置されるストッパー式のエアージェット１１１によりスラグ１０５を吹き上げるようにしたものが提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記のような方法では、有効なスラグのカットにはならず、大きな改善はできなかった。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、簡単な構成により、流体の吸い込み渦の発生を防止することができる流体の吸い込み渦の発生防止方法およびその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】
【０００９】
〔１〕流体の吸い込み渦の発生防止方法において、流出すべき流体物の上部に該流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体を入れた流体溜め部の、前記流出すべき流体物の流出流路と前記流体溜め部との境界部に、この流出流路方向に長さを有する案内羽根を配置し、流体の吸い込み渦の発生を防止し、前記浮遊流体物が流出流路へ流出することを防止することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕流出すべき流体物の上部に該流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体を入れた流体溜め部の、前記流出すべき流体物の流出流路中に、この流出流路方向に長さを有する案内羽根を配置し、流体の吸い込み渦の発生を防止し、前記浮遊流体物が流出流路へ流出することを防止することを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔２〕記載の流体の吸い込み渦の発生防止方法において、前記流出流路は、該流出流路の内周面がテーパ角０°〜８５°を有する円筒形または漏斗形の流出流路であり、前記案内羽根は前記流出流路の形状に対応した径を有することを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔２〕記載の流体の吸い込み渦の発生防止方法において、前記案内羽根の上下位置を調整可能にすることを特徴とする。
【００１３】
〔５〕流体の吸い込み渦の発生防止装置において、流出させるべき流体物の上部に前記流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体溜め部と、この流体溜め部の底部に形成される流出流路と、この流出流路と前記流体溜め部との境界部に前記流出流路方向に長さを有する案内羽根とを具備することを特徴とする。
【００１４】
〔６〕上記〔５〕記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記流出流路に段部を設け、この段部に前記案内羽根を保持することを特徴とする。
【００１５】
〔７〕流体の吸い込み渦の発生防止装置において、流出させるべき流体物の上部に前記流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体溜め部と、この流体溜め部の底部に形成され、内周面がテーパ角０°〜８５°を有する円筒形または漏斗形の流出流路と、この流出流路の形状に対応した径を有するとともに、この流出流路方向に長さを有し、前記流出流路に装着される案内羽根とを具備することを特徴とする。
【００１６】
〔８〕流体の吸い込み渦の発生防止装置において、流出すべき流体物の上部に前記流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体溜め部と、この流体溜め部の底部に形成され、内周面がテーパ角０°〜８５°を有する円筒形または漏斗形の流出流路と、この流出流路の形状に対応した径を有するとともに、この流出流路方向に長さを有し、前記流出流路に装着される案内羽根と、この案内羽根の固定具とを具備することを特徴とする。
【００１７】
〔９〕上記〔５〕から〔８〕の何れか１項記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記案内羽根の羽根の数が２〜８枚であることを特徴とする。
【００１８】
〔１０〕上記〔７〕、〔８〕又は〔９〕記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記案内羽根の上端の回転径と下端回転径と間の差と前記流出流路の中心線とのなす角が０°〜８５°であることを特徴とする。
【００１９】
〔１１〕上記〔７〕から〔１０〕の何れか１項記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記固定装置は前記案内羽根の上下方向の位置調整手段を具備することを特徴とする。
【００２０】
〔１２〕上記〔５〕から〔１１〕の何れか１項記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記流体溜め部が円筒形状又は角筒形状であることを特徴とする。
【００２１】
〔１３〕上記〔１２〕記載の流体の吸い込み渦の発生防止装置において、前記流出流路を前記円筒形状又は角筒形状の流体溜め部の中心部から偏芯させた位置に配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡単な構成により、流出流路断面積を狭めることなく、流体の吸い込み渦の発生を防止し、流出すべき液体物の流出時に浮遊流体物の混入を阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
流出すべき流体物の上部に前記流体物の流出時に混入を阻止すべき浮遊流体物が浮上した流体溜め部の流出流路中にこの流出流路方向に長さを有する案内羽根を配置し、流出流路断面積を狭めることなく、流体の吸い込み渦の発生を防止し、前記浮遊流体物の流出流路への流出を防止する。
【実施例】
【００２４】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施例を示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図、図２はその流出流路の形状を示す断面図、図３はその案内羽根の斜視図、図４はその案内羽根の構成図であり、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は側面図である。
【００２６】
これらの図において、１は流体溜め部、２は流出流路、３は流出流路２に配置される案内羽根、４は流出すべき流体物、５は流出すべき流体物４の上部に浮かぶ浮遊流体物、６は流体の供給口である。
【００２７】
これらの図に示すように、本発明では、流体溜め部１の流出流路２中にその流出流路２の方向に長さを有する案内羽根３を配置し、流体の吸い込み渦の発生を防止して、流出すべき流体物４の流出時に浮遊流体物５が流出流路２へ一緒に流出するのを防止する。
【００２８】
流出流路２は、図２に示すように、流出流路２の中心線７（これと平行な平行線７′）に対して、その内周面８が角度θ＝０°〜８５°を有する。つまり、上部が広く、下部が狭いテーパ角θを有する漏斗状の流出流路２となる。ただし、角度θが０°の場合は、後述する図８に示すように、円筒形状の流出流路となる。
【００２９】
一方、案内羽根３は、図３〜図４に示すように、流出流路２の形状と対応した形状を有する。つまり、図２〜図３に示すように、流出流路２の内周面８のテーパ角がθである場合には、案内羽根３の外周部の上下方向のテーパ角もθとする。ここでは、案内羽根３は４枚の羽根からなり、流出すべき流体物４の整流を安定して生成させることができ、好適である。ただし、状況によっては、案内羽根の数を２枚〜８枚と変更することもできる。このように、例えば、２枚〜８枚と偶数の枚数であると安定な整流が生成され、流出流路断面積を狭めることなく、流体の吸い込み渦の発生を防止することができる。
【００３０】
そして、案内羽根３および流出流路２の傾斜角を角度θに設定することにより、流出流路２の内周面８に案内羽根３の外側面が係合することになり、流体物４の流下とあいまって、案内羽根３を流出流路２に簡便に固定することができる。
【００３１】
図５および図６は上記した案内羽根３の一部を変更したものであり、案内羽根１１の上端に係合突起１２を設けるようにして、この係合突起１２のみが流出流路２の内周面８に係止されている。その場合、案内羽根１１を比重の大きい金属で作製することにより、重力により安定的に固定することができる。
【００３２】
このように構成したことにより、案内羽根１１を流出流路２に極めて簡単に固定することができる。
【００３３】
また、案内羽根３，１１を直に流出流路２に装着する場合には、案内羽根３（または案内羽根１１の係合突起１２）の大きさを流出流路２の案内羽根３を装着したい場所の直径に合わせて取り替えることによって案内羽根３の上下方向の調整位置の調整を行うようにしてもよい。
【００３４】
かかる装置には、例えば、流出すべき流体物４としての果樹液（液体）が供給口６から供給されるが、その果樹液には浮遊流体物５（泡状の浮遊物）が浮いている。そのような場合に案内羽根３の装着により流体の吸い込み渦の発生を防止できるので、下澄みの果樹液のみを流出流路２から流出させることができる。
【００３５】
図７は本発明の他の実施例を示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図、図８は図７の変形例を示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図である。
【００３６】
これらの図において、２１は流体溜め部、２２は流出流路、２３は流出流路２２に配置される案内羽根、２４は支持棒、２５は固定具、２６は流出すべき流体物、２７は流出すべき流体物２６の上部に浮かぶ浮遊流体物である。
【００３７】
流体溜め部２１の流出流路２２中にその流出流路２２方向に長さを有する案内羽根２３を配置し、流体の吸い込み渦の発生を防止して、流出すべき流体物２６の流出時に浮遊流体物２７が流出流路２２へ一緒に流出するのを防止する。
【００３８】
流出流路２２は、図７に示すように、上部が広く、下部が狭いテーパ角θ（θ＝０〜８５°）を有する漏斗状の流出流路２２となる。また、案内羽根２３の外周部の上下方向のテーパ角もθとする。ただし、角度θが０°の場合は、図８に示すように、円筒形状の流出流路３１及びそれと合致する形状で、テーパ角が０の円筒形状の案内羽根３２となる。
【００３９】
このような案内羽根２３は当然流出流路２２にそのまま装着してもよいが、図７に示すように、支持棒２４を介して固定具２５に固定するようにしてもよい。このように配置すると、流出すべき流体物２６の動きに関係なく案内羽根２３が固定具２５で固定されるので、安定な整流板の機能を果たすことができる。
【００４０】
また、案内羽根２３の上下方向の調整を、支持棒２４と固定具２５との間の螺子の調整により行うことができる。
【００４１】
図９は本発明の更なる他の実施例を示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図、図１０は図９に示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の案内羽根の斜視図である。
【００４２】
これらの図に示すように、流体溜め部４１と流出流路４２との境界部に流出流路方向に長さを有する案内羽根４３を配置する。したがって、流出すべき流体物４４は案内羽根４３によって整流された状態で流出流路４２へと導かれるので、流体の吸い込み渦の発生は防止され、流出すべき流体物４４の上部に浮かぶ浮遊流体物４５が巻き込まれることがない。
【００４３】
この実施例では、流体溜め部４１と流出流路４２との境界部に流出流路方向に長さを有する案内羽根４３を配置するだけの極めて簡便な構成で済み、コストを低減することができる。
【００４４】
図１１は図９の変形例を示す図、図１２はその変形例の案内羽根の上面図である。
【００４５】
この実施例では、流体溜め部５１の底部５３に段部５４を有する流出流路５２が設けられており、その段部５４に案内羽根５５が保持されるように構成されている。因みに、各部の寸法を示すと、例えば、流体溜め部５１の直径は３２０ｍｍ、底部５３からの高さは２３２．５ｍｍ、底部５３の段部５４の直径は１６０ｍｍ、流出流路５２の直径は２０ｍｍ、羽根５５の直径は１６０ｍｍ、高さは４０ｍｍ、流出すべき流体物の底部５３からの高さは２００ｍｍである。
【００４６】
この実施例でも、流体溜め部５１と流出流路５２との境界部（底部５３の段部５４）に流出流路方向に長さを有する案内羽根５５を保持するだけの極めて簡便な構成で済み、コストを低減することができる。特に、この実施例によれば、羽根５５は底部５３の段部５４に安定に保持することができる。
【００４７】
図１３は本発明の流体溜め部の中心位置から偏芯させた位置に配置する流出流路を有する流体の吸い込み渦の発生防止装置の上面図であり、図１４はその模式図である。
【００４８】
円筒形状の流体溜め部６１の底部６２の中心部から偏芯した位置に段部６３を有する流出流路６４が形成され、その段部６３に案内羽根６５が保持されるように構成されている。ここで、円筒形状の流体溜め部６１の直径φは、例えば約１０００ｍｍであり、その中心点６８からＬ（３００ｍｍ）偏芯した位置に中心点６９がくるように流出流路６４が形成されている。
【００４９】
このように構成することで、流出すべき流体物６６は偏芯した位置にある流出流路６４から流出するので、流出すべき流体物６６の上部に浮かぶ浮遊流体物６７の渦流化はより防止され、浮遊流体物６７の巻き込みが阻止されるという利点がある。
【００５０】
かかる装置を、製鋼プロセスに適用する場合においては、流出すべき流体物は溶鋼であり、浮遊流体物はスラグである。
【００５１】
その場合には、流体溜め部における溶鋼の流れは案内羽根によって整流されて取り出されるため、流体の吸い込み渦は発生することがない。したがって、溶鋼上のスラグが下方へ巻き込まれることはなくなり、流体溜め部の溶鋼の上層部に安定して保持されることになる。
【００５２】
よって、案内羽根を配置するだけの簡単な構成により、流出流路断面積を狭めることなく、流体の吸い込み渦は発生することがなくなり、取り出されるべきでない浮遊流体物が溶鋼とともに流出流路から流出するのを防止することができる。更に、製鋼プロセスにおける転炉の場合、湯面変動も低位で安定した。
【００５３】
なお、製鋼プロセスにおいては、転炉に限らず、取りなべ、タンディッシュ間で溶鋼を移す際にも適用できることは言うまでもない。
【００５４】
また、精錬分野を始め化学薬品等の分野にも本発明は応用可能である。
【００５５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の流体の吸い込み渦の発生防止方法およびその装置は、流出させるべきでない浮遊流体物の流出を有効に阻止することができ、製鋼プロセスのスラグカット装置としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例を示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図である。
【図２】本発明の実施例を示す流出流路の形状を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例を示す案内羽根の斜視図である。
【図４】本発明の実施例を示す案内羽根の構成図である。
【図５】本発明の実施例を示す案内羽根を変形した流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図である。
【図６】図５における案内羽根の斜視図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図である。
【図８】図７の変形例を示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図である。
【図９】本発明の更なる他の実施例を示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図である。
【図１０】図９に示す流体の吸い込み渦の発生防止装置の案内羽根の斜視図である。
【図１１】図９の変形例を示す図である。
【図１２】図１１の案内羽根の上面図である。
【図１３】本発明の流体溜め部の中心位置から偏芯させた位置に配置する流出流路を有する流体の吸い込み渦の発生防止装置の上面図である。
【図１４】図１３は流体の吸い込み渦の発生防止装置の模式図である。
【図１５】従来の鉄鋼プロセスの転炉の模式図である。
【図１６】従来の流体の吸い込み渦の発生防止方法（その１）を示す図である。
【図１７】従来の流体の吸い込み渦の発生防止方法（その２）を示す図である。
【図１８】従来の流体の吸い込み渦の発生防止方法（その３）を示す図である。
【図１９】従来の流体の吸い込み渦の発生防止方法（その４）を示す図である。
【図２０】従来の流体の吸い込み渦の発生防止方法（その５）を示す図である。
【図２１】従来の流体の吸い込み渦の発生防止方法（その６）を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，２１，４１，５１    流体溜め部
２，２２，４２，５２，６４    流出流路
３，１１，２３，４３，５５，６５    案内羽根
４，２６，４４，６６    流出すべき流体物
５，２７，４５，６７    浮遊流体物
６    流体の供給口
７    流出流路の中心線
７′  流出流路の中心線と平行な平行線
８    流出流路の内周面
１２    係合突起
２４    支持棒
２５    固定具
３１    円筒形状の流出流路
３２    円筒形状の案内羽根
５３，６２    流体溜め部の底部
５４，６３    段部
６１    円筒形状の流体溜め部
６８    流体溜め部の中心点
６９    円筒形状の流出流路の中心点
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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