(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体または液体の状態における化学媒質をパルプ懸濁液と混合するための装置であって、混合室（４）を画定する壁部（２）を有するハウジングと、パルプ懸濁液を混合室へ供給する第１のフィーダ（６）と、混合室内に延びるロータシャフト（８、１０４、２０４、３００、４０６、５０２）と、ロータシャフトの回転のための駆動装置と、流れ抑制ディスク（４００、５００）の上流側にロータシャフト（８、１０４、２０４、３００、４０６、５０２）から延びる多数のロータピン（２０２、４０８、５０６、５０６’）を有するロータ本体（１０、２００、４０７、５０４）とを備え、前記ロータ本体は、ロータシャフトに結合され、且つ混合室内における乱流ゾーン（１２）に乱れが生起されるように、駆動装置の回転の間に、パルプ懸濁液の流れに運動エネルギを供給するように構成され、前記装置がさらに、混合室へ化学媒質を供給する第２のフィーダ（１３）と、混合室から化学媒質とパルプ懸濁液との混合物を排出する出口とを備え、
前記装置が、パルプ懸濁液が流れ抑制ディスクを通るときに、パルプ懸濁液の流速を、一時的に増大させるように、１つ以上の流路（４０２、５１０）を有する、ロータ本体の下流側でロータピンに固定された流れ抑制ディスク（４００、５００）を備えることと、第２のフィーダ（１３）が、少なくとも１つの固定フィードパイプ（１４、１０２）を備え、該固定フィードパイプ（１４、１０２）が、ハウジングの壁部（２）から混合室（４）内に延び、前記乱流ゾーン（１２）内に化学媒質の出口（１６、１００）を有することとを特徴とする、装置。
【請求項２】
フィードパイプ（１４）は、混合室（４）内におけるロータシャフト（８、２０４、３００、４０６、５０２）まで実質的に半径方向に延びることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
フィードパイプ（１４、１０２）は、混合室（４）内におけるロータシャフト（８、１０４、２０４、３００、４０６、５０２）に実質的に平行に延びることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ロータシャフト（１０４、２０４、３００、４０６、５０２）は、フィードパイプ（１０２）を通って延び、それによって化学媒質のための環状出口（１００）が、ロータシャフトとフィードパイプによって画定されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
フィードパイプ（１０２）は、ロータシャフト（１０４、２０４、３００、４０６、５０２）に対して同軸的にまたは偏心的に延びることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
第２のフィーダ（１３）は、多数の固定フィードパイプ（１４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
フィードパイプ（１４）の各々の出口（１６）は、非回転対称的な設計からなり、且つ少なくとも１つの出口（１６）は、ロータシャフトの中心（８）に対して、他の出口の対応する回転の方位（Ｖ２）とは異なる回転の方位（Ｖ１）に設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
各ロータピン（２０２、４０８、５０６、５０６’）は、ロータ本体（１０、２００、４０７、５０４）の回転方向においてみられるように、ロータシャフト（８、１０４、２０４、３００、４０６、５０２）に向かう方向におけるロータ本体の少なくとも一部に沿って増大する、幅（ｂ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
ロータシャフト（８、２０４、３００、４０６、５０２）には、軸流生成要素（３０２）が設けられていることを特徴とする、請求項１から３または請求項６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
軸流生成要素（３０２）は、ロータシャフト（８、２０４、３００、４０６、５０２）に対し相対的に斜めに取り付けられている、多数のブレード（３０４）を備えることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
軸流生成要素（３０２）は、ロータシャフト（８、２０４、３００、４０６、５０２）に沿って延びる、ネジ山またはバンドスレッド（３０６）を備えることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
各流路（４０２、５１０）は、ディスクの上流側からディスクの中心シャフト（Ｃ）に対して斜めに延びることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
ディスク（４００、５００）は、ロータシャフト（８、１０４、２０４、３００、４０６、５０２）と同軸である、多数の同心的リング（４０４、５０８）と、リングを互いに相対的に固定させ且つハウジングの壁部に取り付けられる、少なくとも１つの半径方向バー（４１０）とを備え、それにより、流路（４０２、５１０）が、リングとバーによって画定されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
ロータ本体（１０、２００、４０７、５０４）は、ディスクの下流側におけるロータシャフト（８、１０４、２０４、３００、４０６、５０２）から延びる、付加的な多数のピン（２０２、４０８、５０６、５０６’）を備え、それによってディスク（４００、５００）は、前記付加的なピン（２０２、４０８、５０６、５０６’）にも固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
スペーサ要素（５１１）が、ディスク（４００、５００）とロータピン（２０２、４０８、５０６、５０６’）との間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体または液体の状態のガスにおける化学媒質を、パルプ懸濁液と混合するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルプ懸濁液の処理においては、処理のために、例えば加熱または漂白の目的のために、異なる媒質の混合の必要がある。それゆえ、パイプを通してのパルプ懸濁液の同時搬送の間に、パルプ懸濁液における媒質を分散させることが望ましい。欧州特許第６６４１５０号明細書は、この機能のための装置を開示している。パルプ懸濁液の加熱のために、蒸気が添加され、蒸気は、パルプ懸濁液を濃縮し且つそれに加えてパルプ懸濁液にそのエネルギ要素を放出する。漂白剤は、漂白において添加され、パルプ懸濁液と反応するようにする。再生繊維パルプの処理に関連して、印刷インクは、疎水性インク、すなわち印刷インクが、上昇気泡に付着し得るように、空気が予めパルプ懸濁液内に分散されるようにすることを意味する、浮遊性によって分離される。この点について、処理のための媒質、例えば空気は、好ましくは、パルプ懸濁液に接する大きな面積を達成すべく、小さな泡によって、パルプ懸濁液内に一様に且つ均一に分布されることが望ましい。
【０００３】
全ての場合において、比例的に低いエネルギの印加で、物質の流れにおける媒質の一様な混合を達成することは難しい。パルプパイプへの蒸気の供給によってパルプ懸濁液を加熱するとき、小さな凝縮面を伴う非分散ガスの結果としての、パイプの内側に形成される大きな蒸気泡による問題がしばしば発生する。これらの大きな蒸気泡が急速に内破するとき、パイプ内におよび後続の設備に振動を生じさせる凝縮衝撃が発生する。この現象は、システムに添加され得る蒸気の量、したがって所望される温度の上昇を制限する。大きな蒸気泡が存在するとき、パルプ懸濁液内に全体として一様な温度プロファイルを達成することは困難である。これらの問題を軽減するために、多量のエネルギが、パルプ懸濁液に蒸気を入念に混ぜるべく供給されても良い。他の変形は、パルプ懸濁液に既に供給されている蒸気を分散させることである。パルプ懸濁液における漂白剤の混合においては、かなり大量のエネルギが、漂白剤が一様に分布され且つパルプ懸濁液における全ての繊維に運ばれることを、もたらすように使用される。エネルギ要求は、どの漂白剤が供給されるかによって（拡散率および反応速度）、そしてまた漂白媒質の相状態（液体または気体）によっても制御される。蒸気相状態における漂白剤の供給における幾何学形態は、混合の直後における所望されない分離を回避するために重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、効果的な方法でパルプ懸濁液へ化学媒質を供給および混合するための、そして上述された問題を少なくとも部分的に除去する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、本発明に従って気体または液体の状態における化学媒質を、パルプ懸濁液と混合するための装置によって達成される。装置は、混合室を画定する壁部を有するハウジングと、パルプ懸濁液を混合室へ供給するための第１のフィーダとを備える。さらに、装置は、混合室内に延びるロータシャフトと、ロータシャフトの回転のための駆動装置と、ロータシャフトに結合されているロータ本体とを備える。ロータ本体は、混合室内における乱流ゾーンに乱れが生起されるように、駆動装置の回転によるロータシャフトの回転の間に、パルプ懸濁液の流れに運動エネルギを供給すべく構成されている。装置は、また、混合室への化学媒質の供給のための第２のフィーダと、混合室から化学媒質とパルプ懸濁液との混合物を排出するための出口をも備える。装置は、第２のフィーダが、ハウジングの壁部から混合室内に延び且つ上記乱流ゾーン内にまたはそれに近接して化学媒質のための出口を有する、少なくとも１つの固定フィードパイプを備えることを特徴とする。
【０００６】
その点において、本発明によれば、パルプ懸濁液における化学媒質の一様で且つ効果的な混合が提供される。
【０００７】
本発明に従った装置の実施形態によるさらなる特徴および利点は、特許請求の範囲および以下における説明から明らかである。
【０００８】
本発明は、実施形態について、添付図面を参照して、本発明の解釈をそれに制限することなしに、より詳細に説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１には、本発明の一実施形態に従った装置が示されている。装置は、混合室４を画定する壁部２を有するハウジングと、パルプ懸濁液の混合室への供給のための第１のフィーダ６とを備える。さらに、装置は、混合室４内に延びるロータシャフト８と、ロータシャフトの回転のための駆動装置（図示せず）と、ロータシャフト８に結合されているロータ本体１０とを備える。ロータ本体は、混合室内における乱流ゾーン１２に乱れが生起されるように、駆動装置の回転によるロータシャフトの回転の間に、パルプ懸濁液の流れに運動エネルギを供給すべく構成されている。装置は、また、混合室への化学媒質の供給のための第２のフィーダ１３と、混合室４から化学媒質とパルプ懸濁液との混合物を排出するための出口（図示せず）をも備える。第２のフィーダ１３は、ハウジングの壁部２から混合室４内へ延び且つ上記乱流ゾーン１２内にまたはそれに非常に近接して化学媒質のための出口１６を有する、少なくとも１つの固定フィードパイプ１４を備える。第２のフィーダ１３は、図１から明らかなように、混合室内にロータシャフト８と実質的に平行に延びる、多数の固定フィードパイプ１４を備えていても良い。さらに、図示されていない実施形態によれば、フィードパイプ１４は、それぞれ、混合室内においてロータシャフト８に対して実質的に放射状に延びていても良い。
【００１０】
フィードパイプ１４が、回転シャフトに平行に延びる場合においては、回転シャフト８は、フィードパイプ１４を通って延びても良く、それによって化学媒質のための環状出口はロータシャフト８とフィードパイプ１４とによって画定される。その点で、フィードパイプ１０２は、ロータシャフト１０４に対して、図２Ａに示されるように同軸的に、または図２Ｂに示されるように偏心的に延びることが可能であり、それによって化学媒質のための環状出口１００は、ロータシャフト１０４とフィードパイプ１０２とによって画定される。
【００１１】
フィードパイプの出口１６、１００は、図３Ａに示されるような円形形状のように、回転対称的な設計からなるのに適している。フィードパイプの出口は、他の非回転対称的な設計、例えば図３Ｂから図３Ｃに従って楕円形、図３Ｄに従って三角形の形状、または図３Ｅに示されるように長方形の形状、からなっていても良い。
【００１２】
第２のフィーダが、多数の固定フィードパイプ１４を備える場合には、フィードパイプ１４の出口１６は、図４Ａに示されるように、ロータシャフト８から等しい距離Ｒで対称的に、または図４Ｂに示されるように、ロータシャフト８から、それぞれ異なる距離Ｒ１およびＲ２を有してロータシャフト８の周りに非対称的に、配置され得る。フィードパイプの出口１６が、それぞれ非回転対称設計されている場合には、図４Ｃから明らかなように、出口１６の少なくとも１つが、ロータシャフトの中心に対して、他の出口の対応する回転の方位Ｖ２とは異なる回転の方位Ｖ１で設けられる。
【００１３】
図５Ａから図５Ｃは、本発明に従ったロータ本体２００が、ロータシャフト２０４からその半径方向に延びる、多数のロータピン２０２を備えていても良いことを図解している。各ロータピンは、ロータシャフトから前方に（図５Ａ）または後方に（図５Ｂ）、ロータ本体の回転方向（図５Ａから図５Ｃの矢印を参照）に対して相対的に、湾曲されていても良く、両実施形態は、混合物の半径方向移送を提供することを目的としている。図５Ｃに示される代替的な実施形態によれば、各ロータピンは、ロータ本体の回転方向に見られるように、ロータシャフト２０４に近付く方向にロータ本体の少なくとも一部に沿って増大する、幅ｂを有していても良い。図５Ｃに従った実施形態では、開口された面積が減少し、それによって軸流速度が増大する。ロータピン２０２は、図６Ａから図６Ｄに図解されているように変化する断面として設けられ得る。各ロータピンは、図６Ａに示されるように、円形の断面に設計されても良く、それは製造の観点から見て簡単であり、そしてコスト効率の高い設計である。ロータピン２０２は、図６Ｂから図６Ｃに従って、三角形または正方形の断面で設けられても良く、その幾何学的形態は、ロータシャフトの回転における断熱空気層を作り出す。さらに一実施形態によれば、ロータピンは、図６Ｄに従ったシャベル形状の断面を有して設けられても良く、それは結果としてロータシャフトの回転におけるスリング効果を生じる。それに加えて、図６Ｃから明らかなように、各ロータピンは、ロータピンの軸方向について、適切には正方形断面を有して、らせん形状に設計されても良い。ロータピン２０２の断面の種々の設計のどの１つが最も好ましいかは、現用の粘性に依存している。
【００１４】
図７Ａから図７Ｃは、１つ以上の軸流生成要素３０２が設けられたロータシャフト３００の代替的な実施形態を示している。図７Ａにそのまま示されているように、軸流生成要素は、ロータシャフトに対し相対的に斜めに取り付けられた、多数のブレード３０４を備えていても良い。ロータシャフトの回転は軸流を生じさせる。もしも要素が、図７Ａに示されるように、ロータシャフトに沿って種々の回転における方位からなるならば、なお異なる方向の流れも得られる。加えて、軸流生成要素は、図７Ｂから図７Ｃに示される代替的な実施形態に従って、ロータシャフト３００に沿って延び、ロータシャフトのハブに最も近い流体を何らかの方向に向けて押し進めることを目的とする、ネジ山またはバンドスレッド３０６を備えていても良い。給送のために、バンドの高さは、好適には、約５ｍｍから３５ｍｍであっても良い。代替的な実施形態によれば、軸流生成要素は、シャフトの表面上約３ｍｍから６ｍｍ、好ましくは約３．８ｍｍから５．９ｍｍ、の比較的薄い立ち上がりを備えていても良い。この長さの尺度は、それが現用プロセス条件におけるクラフトパルプのための繊維フロックの特性サイズに対応するときに好ましい。したがって、これは、プロセスにおいて変動可能であるはずである。フロックのサイズは、繊維懸濁液に加えられる総仕事量に反比例すると考えられている。ネジ山またはバンドスレッドは、もしもバンドの高さが相対的に短いならば、図２Ａから図２Ｂにおける実施形態に示されるように、ロータシャフトがフィードパイプを通して延びるときにも使用されて良い。
【００１５】
好ましくは、装置は、パルプ懸濁液がその流れ抑制ディスクを通るときに、パルプ懸濁液の流速を一時的に増大させるべく設けられた、一定の軸方向面積を有する、１つ以上の流路を伴う流れ抑制ディスク４００を備える。ディスクの目的は、制御された圧力の低下を生成することである。エネルギは、静的混合のために用いられ、ディスクは、所望されるエネルギレベルに依存する変動圧力の回復のために設計される。図８Ａから図８Ｄは、流れ抑制ディスク４００の軸方向における流路４０２の異なる代替の実施形態を示している。各流路の流れエリアＡは、流れの方向に増大または減小し、それは、図８Ａから図８Ｂに詳細に示されている。図８Ａは、発散性の開口、すなわち開口面積が軸方向に拡大するものを示している。図８Ｂは、集束性の開口、すなわち開口面積が軸方向に減小するものを示している。図８Ｃから図８Ｄに示されるように、各流路は、ディスクの上流側から、ディスクの中心軸Ｃに対して斜めに延びていても良い。
【００１６】
流れ抑制ディスク４００は、好ましくは、図９Ａから図９Ｃに示されるように、複数の流路４０２が設けられており、流路は、流れ抑制ディスク上に放射状に広がった、多数の代替的な配置パターンに従って配設されても良い。ディスクは、好ましくは、円形であるかまたはロータシャフトと同軸である。流れ抑制ディスクの流路は、例えば、非対称のジェット流を呈するデカルト座標パターン（図９Ａ）、または極座標パターン（図９Ｂ）を形成しても良い。図９Ｃは、軸方向における流れ抑制ディスク４００の流路４０２が、ロータシャフト４０６と同軸の同軸リング４０４と、ディスク４００から離れ且つその前方に配設されており、１つ以上のロータピン４０８を備えていてもよいそのロータ本体４０７と、から形成されている代替的な実施形態を示している。流れ抑制ディスクは、好ましくは、ハウジング内に固定されて配設され、且つディスクは、ロータシャフト４０６と同軸の多数の同軸リング４０４と、リング４０４を互いに相対的に固定させ且つハウジングの壁部に取り付けられる少なくとも１つの半径方向バー４１０と、を備えていても良く、それによって、流路４０２は、リングおよびバーによって画定される。
【００１７】
しかしながら、流れ抑制ディスク５００は、ロータシャフト５０２と一体化されていても良い。図１０Ａから図１０Ｄは、ロータシャフト５０２に一体化された流れ抑制ディスク５００の代替的な実施形態を図解している。ロータ本体５０４は、好ましくは、ロータシャフト５０２から延びる多数のロータピン５０６を備え、それによってディスクは、図１０Ａに示されるようにロータ本体の下流側で、または図１０Ｂに示されるようにその上流側で、ロータピン５０６に固定される。図１０Ｃに示されるように、ロータ本体は、ディスクの下流側においてロータシャフトから延びる付加的な多数のピン５０６’を備えていても良く、それによってディスク５００も、上記付加的なピン５０６’に固定される。好ましくは、ディスクは、ロータシャフトと同軸である多数の同軸リング５０８を備え、そしてロータピン５０６、５０６’は、リング５０８を相互に対して固定させ、それによって流路５１０は、ピンとリングとによって画定される。図１０Ｄは、ロータピン５０６と、同軸リング５００とを示している。さらに、スペーサ要素５１１は、ロータピン５０６と、同軸リング５００との間に配設される。スペーサ要素は、乱流ゾーンを移動させるために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に従った装置の断面図である。
【図２Ａ】ロータシャフトと同軸的に配設されたフィードパイプを通って延びるロータシャフトの断面図である。
【図２Ｂ】ロータシャフトと偏心的に配設されたフィードパイプを通って延びるロータシャフトの断面図である。
【図３Ａ】フィードパイプの出口の異なる代替の断面図である。
【図３Ｂ】フィードパイプの出口の異なる代替の断面図である。
【図３Ｃ】フィードパイプの出口の異なる代替の断面図である。
【図３Ｄ】フィードパイプの出口の異なる代替の断面図である。
【図３Ｅ】フィードパイプの出口の異なる代替の断面図である。
【図４Ａ】ロータシャフトの周りのフィードパイプの出口の対称的な配置を示す図である。
【図４Ｂ】ロータシャフトの周りのフィードパイプの出口の非対称的な配置を示す図である。
【図４Ｃ】ロータシャフトの周りのフィードパイプの非回転対称的な出口を示す図である。
【図５Ａ】ロータシャフトの断面におけるロータピンの異なる代替の実施形態を図解している。
【図５Ｂ】ロータシャフトの断面におけるロータピンの異なる代替の実施形態を図解している。
【図５Ｃ】ロータシャフトの断面におけるロータピンの異なる代替の実施形態を図解している。
【図６Ａ】ロータピンの異なる代替の断面を図解している。
【図６Ｂ】ロータピンの異なる代替の断面を図解している。
【図６Ｃ】ロータピンの異なる代替の断面を図解している。
【図６Ｄ】ロータピンの異なる代替の断面を図解している。
【図７Ａ】軸流生成要素が設けられたロータシャフトの代替実施形態を概略的に示す図である。
【図７Ｂ】軸流生成要素が設けられたロータシャフトの代替実施形態を概略的に示す図である。
【図７Ｃ】軸流生成要素が設けられたロータシャフトの代替実施形態を概略的に示す図である。
【図８Ａ】流れ抑制ディスクの軸方向における流路の代替実施形態を概略的に示す図である。
【図８Ｂ】流れ抑制ディスクの軸方向における流路の代替実施形態を概略的に示す図である。
【図８Ｃ】流れ抑制ディスクの軸方向における流路の代替実施形態を概略的に示す図である。
【図８Ｄ】流れ抑制ディスクの軸方向における流路の代替実施形態を概略的に示す図である。
【図９Ａ】流れ抑制ディスクのための流路の代替配置パターンを示す図である。
【図９Ｂ】流れ抑制ディスクのための流路の代替配置パターンを示す図である。
【図９Ｃ】ロータシャフトと同軸である同軸的リングを軸方向に備える流れ抑制ディスクを一実施形態において示す図である。
【図１０Ａ】ロータシャフトと一体化された流れ抑制ディスクの代替実施形態を図解している。
【図１０Ｂ】ロータシャフトと一体化された流れ抑制ディスクの代替実施形態を図解している。
【図１０Ｃ】ロータシャフトと一体化された流れ抑制ディスクの代替実施形態を図解している。
【図１０Ｄ】ロータシャフトと一体化された流れ抑制ディスクの代替実施形態を図解している。
【図１】
0004519655.tif 000002
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0004519655.tif 000004
【図３Ａ】
0004519655.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
0004519655.tif 000007
【図３Ｄ】
0004519655.tif 000008
【図３Ｅ】
0004519655.tif 000009
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
0004519655.tif 000014
【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
0004519655.tif 000026
【図９Ａ】
0004519655.tif 000027
【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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