(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間に設置したジェットポンプとライザ管との間に設置される上板および下板を有する片側開口の筐体と、この筐体内に設けられるレーザヘッドと、このレーザヘッドの下部に接したレーザ光学系ケースと、この光学系ケースのレーザ照射側に設けられたノズルと、前記レーザ光学系ケースを載置するリニアガイドと、このリニアガイドを載置する上下一対のプレートと、この上下一対のプレート間に挿着された側面に歯車を有する半リングと、この半リングの歯車と噛合する回転駆動機構と、前記上下一対のプレートを上下動させる上下動駆動機構とを具備したことを特徴とするジェットポンプの保全装置。
【請求項２】
前記ノズルの先端部には前記ライザ管の外面と気密に接するフードシール材を設けてなることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプの保全装置。
【請求項３】
前記上板の上面にロッドを介して折り畳み自在のハンドルを取付けてなることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプの保全装置。
【請求項４】
前記回転駆動機構は前記上下一対のプレートに駆動モータを取付け、この駆動モータの回転軸に第１のギヤを取付け、この第１のギヤに噛合する第２のギヤを取付けた第１の回転軸に第１のプーリを取付け、この第１のプーリにベルトを介して回転する第２のプーリを有する第２の回転軸を前記上下一対のプレートに設け、前記第２の回転軸に第３のギヤを設けたものからなることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプの保全装置。
【請求項５】
前記上下動駆動機構は前記下板に下部軸受を設け、この下部軸受にスクリューを回転自在に取付け、前記スクリューの上端部を上部軸受を介して前記一対のプレートの下面に回転自在に取付け、前記スクリューの下端部に回転歯車を取付け、この回転歯車を回転させる上下動用駆動モータを設けてなることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプの保全装置。
【請求項６】
前記レーザ光学系ケース内にレンズおよびミラーを設けるとともに前記レーザ光学系ケースの近傍に水中カメラと水中照明具を設けてなることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプの保全装置。
【請求項７】
前記レーザヘッドの近傍に超音波探傷試験装置またはみがき装置の少なくとも１種を設けてなることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプの保全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は沸騰水型原子炉において原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間に設置されているジェットポンプのライザ管の溶接部等を予防補修するためのジェットポンプの保全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽水炉としての沸騰水型原子炉は、図５に示すように原子炉圧力容器１内には炉心２が収容され、この炉心２が炉水、つまり冷却材３で浸漬されている。炉心２は円筒状の炉心シュラウド４内に多数体の燃料集合体および制御棒（何れも図示せず）等を配設して構成される。
【０００３】
原子炉圧力容器１内の冷却材３は、炉心下部プレナム９から炉心２内を上方に向かって流通する。冷却材３は炉心２内を上昇する際に核反応熱を受けて昇温昇圧され、水と蒸気の二相流状態になる。気液二相流となった冷却材３は、炉心２の上方に設置された気水分離器５に流入し、この気水分離器５で水と蒸気とに分離される。
【０００４】
気液分離された蒸気は、気水分離器５の上方に設置された蒸気乾燥器６に導入されて、ここで乾燥され、乾き蒸気となる。この乾き蒸気は主蒸気となって原子炉圧力容器１に接続された主蒸気管７を通して蒸気タービン（図示せず）に送られて発電に供される。
【０００５】
一方、気液分離された水は、炉心シュラウド４と原子炉圧力容器１との間のトーラス状、またはスリーブ状に形成されるダウンカマ部８に案内され、このダウンカマ部８を下降して炉心下部プレナム９に案内される。また、このダウンカマ部８で炉心シュラウド４の外周には、複数のジェットポンプ10が等間隔で設置されている。
【０００６】
他方、炉心２の下方の炉心下部プレナム９には制御棒案内管11が設置されており、この制御棒案内管11の下方に、制御棒駆動機構が設置される。制御棒駆動機構は制御棒案内管11を通して制御棒（図示せず）を炉心２内へ挿入または引抜き操作して原子炉の出力制御を行っている。
【０００７】
原子炉圧力容器１の外部には、原子炉再循環ポンプ（図示せず）を備えた原子炉再循環系が２系統設置されており、この原子炉再循環系の再循環ポンプ作動により、原子炉圧力容器１内の炉水は冷却機再循環水出口ノズル12から原子炉再循環系（図示せず）を通って原子炉圧力容器１内に戻され、再循環水入口ノズル13を経てジェットポンプ10に導かれる。
【０００８】
このジェットポンプ10では周囲の炉水を巻き込んで炉心下部プレナム９に送り込むようになっている。すなわち、原子炉再循環ポンプからジェットポンプ10に供給された駆動水により、ジェットポンプ10は冷却材３を炉心下部プレナム９を経て炉心２内に強制循環させるようになっている。
【０００９】
一方、原子炉圧力容器１内には原子炉の非常用冷却系を構成する炉心スプレイ系15が設けられている。原子炉再循環ポンプとジェットポンプ10およびこれら両者間を接続する原子炉再循環配管で、原子炉再循環系を構成している。すなわち、原子炉再循環ポンプによりジェットポンプ10に供給された駆動水により、ジェットポンプ10は冷却材３を炉心２内に強制循環させる。
【００１０】
ジェットポンプ10は、図６および図７に示すように、中央にライザ管12を備えて、このライザ管12は原子炉圧力容器１に原子炉再循環ポンプから供給される冷却材３を、再循環入口ノズル13を介して導入する。
【００１１】
ライザ管12の上部には、トランジションピース14を介して左右一対のエルボ15ａ，15ｂが接続されて、これらエルボ15ａ，15ｂのそれぞれには混合ノズル16ａ，16ｂを介してインレットスロート17ａ，17ｂが接続されている。これらのインレットスロート17ａ，17ｂの下部には、ディフューザ18ａ，18ｂがそれぞれ接続されている。
【００１２】
上部の混合ノズル16ａ，16ｂから冷却材３が噴射されると、周囲から炉水を巻き込むようになっている。この噴射された冷却材３および巻き込まれた炉水は、インレットスロート17ａ，17ｂ内で混合され、その後ディフューザ18ａ，18ｂで静水頭の回復が行われる。
【００１３】
ジェットポンプ10においては、原子炉再循環ポンプから送り込まれる冷却材３の流れにより、流体振動が発生するので、これに対処するためにライザ管12は、下端を再循環入口ノズル13に溶接されており、また上端はライザブレース19を介して原子炉圧力容器１に固定されている。
【００１４】
なお、ジェットポンプ10における上端部のエルボ15ａ，15ｂには、ライザ管12を通して供給される駆動水の流入水圧が作用する。この流入水圧はエルボ15ａ，15ｂの他端に接続する図示しないノズルから、インレットスロート17ａ，17ｂおよびディフューザ18ａ，18ｂ内に向かって駆動水が噴出されるので、この駆動水の噴出水圧等の反力が上向きに作用する。
【００１５】
インレットスロート17ａ，17ｂは、上端が混合ノズル16ａ，16ｂおよびエルボ15ａ，15ｂを介してトランジションピース14に機械的に接続されるとともに、下端がディフューザ18ａ，18ｂの上端に挿入している。また、ディフューザ18ａ，18ｂの下端は、原子炉圧力容器１に溶接されたシュラウドサポート20に固定されており、さらに、図６および図８に示すように、ライザ管12の下端はライザエルボ21に溶接されている。
【００１６】
なお、ライザエルボ21はサーマルスリーブ22と溶接されていて、サーマルスリーブ22は原子炉圧力容器１に固定された再循環入口ノズル13に接続されている。インレットスロート17ａ，17ｂは、ライザ管12に固着されたライザブラケット23に取付けられている。これにより、ライザ管12およびインレットスロート17ａ，17ｂが振動することを防止している。
【００１７】
ライザブレース19部は、図８に示すように、原子炉圧力容器１の内壁にはパッド24が形成されており、このパッド24に４枚の薄板製ライザブラケット23が溶接されている。この４枚の薄板製ライザブラケット23は、その板厚が10mm前後となっている。
【００１８】
この４枚の薄板製ライザブラケット23の先端ではブロックの内側に溶接されている。したがって、ライザブレース19は、ライザ管12に発生する原子炉運転中の流体振動を抑制する。
【００１９】
なお、ライザブレース19は炭素鋼である原子炉圧力容器１と、オーステナイト系ステンレス鋼製であるライザ管12との熱膨張差を吸収するものである。このため原子炉運転中には、前記熱膨張差を吸収した状態として変形状態にある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ジェットポンプ10は、再循環入口ノズル13から冷却材をライザ管12内に流入するとともに、ライザ管12の周囲の冷却材を吸い込んで、冷却材を加圧し、この加圧した冷却材を炉心２内に循環させるために、他の炉内機器に比較して過酷な状況下で運転される。したがって、ジェットポンプ10の各構成部材には大きな負荷が作用し、大きな応力が加わることになる。
【００２１】
例えば原子炉再循環配管等の外部配管が破断する等によりジェットポンプ10に過大な荷重が作用したり、または何等かの原因によりライザ管12の内面に錆が発生すると、これがクラック等に発展する場合がある。
【００２２】
ライザ管12の材料としては、主にオーステナイト系ステンレス鋼管を使用しているので、応力，腐食環境，材料（クロム欠乏層の生成）の３つの条件が成立すると、応力腐食割れ（Stress Corrosion Cracking ）が発生してライザ管12が損傷することが想定される。応力腐食割れ現象は、前記３つの条件のうち、１つでも欠落すれば発生しないので、この応力腐食割れを防止するためには、種々の対策を講じる必要がある。
【００２３】
また、ジェットポンプ10の表面に何等かの原因により錆やクラックが発生した場合、これらを放置しておくとクラックが進行してジェットポンプ10に亀裂が生じたりすることがある。したがって、原子炉の出力を制御するジェットポンプ10がそのような状態になることは、他の構造物にも悪影響を与えることも考えられて、好ましくない課題がある。
【００２４】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、原子炉圧力容器内に設置されたジェットポンプのライザ管外周面の所定位置に設置でき、ジェットポンプの表面改質，レーザ脱鋭敏化処理を水中遠隔で行うことができるジェットポンプの保全装置を提供することにある。
【００２５】
また、本発明はレーザ光による予防補修，予防保全を効率よく有効に行って、ジェットポンプ等の炉心内配管部の健全性，信頼性を大幅に向上させることができるジェットポンプの保全装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間に設置したジェットポンプとライザ管との間に設置される上板および下板を有する片側開口の筐体と、この筐体内に設けられるレーザヘッドと、このレーザヘッドの下部に接したレーザ光学系ケースと、この光学系ケースのレーザ照射側に設けられたノズルと、前記レーザ光学系ケースを載置するリニアガイドと、このリニアガイドを載置する上下一対のプレートと、この上下一対のプレート間に挿着された側面に歯車を有する半リングと、この半リングの歯車と噛合する回転駆動機構と、前記上下一対のプレートを上下動させる上下動駆動機構とを具備したことを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、原子炉の定期点検時に、ジェットポンプのトランジションピース部にレーザヘッドのレーザ光学系ケースを水中下で装着し、回転および上下動駆動装置を操作してジェットポンプ外周面に対してレーザヘッドからレーザ照射し、レーザ脱鋭敏化処理することができる。
【００２８】
請求項２の発明は、前記ノズルの先端部には前記ライザ管の外面と気密に接するフードシール材を設けてなることを特徴とする。
この発明によれば、レーザ光学系ケース内にパージガスを送り込んでフードシールを膨張させ、ライザ管とレーザ光学系ケースとの間を水密にシールすることができ、補修作業が容易となる。
【００２９】
請求項３の発明は、前記上板の上面にロッドを介して折り畳み自在のハンドルを取付けてなることを特徴とする。この発明によれば、ハンドルを吊り下げライザ管上部のトランジションピース開口部に上板を着座させ、シール部材により前記開口部をシールすることができる。
【００３０】
請求項４の発明は、前記回転駆動機構は前記上下一対のプレートに駆動モータを取付け、この駆動モータの回転軸に第１のギヤを取付け、この第１のギヤに噛合する第２のギヤを取付けた第１の回転軸に第１のプーリを取付け、この第１のプーリにベルトを介して回転する第２のプーリを有する第２の回転軸を前記上下一対のプレートに設け、前記第２の回転軸に第３のギヤを設けたものからなることを特徴とする。この発明によれば、請求項１の発明におけるレーザヘッドとレーザ光学系ケースを容易に回転することができる。
【００３１】
請求項５の発明は、前記上下動駆動機構は前記下板に下部軸受を設け、この下部軸受にスクリューを回転自在に取付け、前記スクリューの上端部を上部軸受を介して前記一対のプレートの下面に回転自在に取付け、前記スクリューの下端部に回転歯車を取付け、この回転歯車を回転させる上下動用駆動モータを設けてなることを特徴とする。この発明によれば、請求項１の発明におけるレーザヘッドとレーザ光学系ケースを容易に上下動することができる。
【００３２】
請求項６の発明は、前記レーザ光学系ケース内にレンズおよびミラーを設けるとともに前記レーザ光学系ケースの近傍に水中カメラと水中照明具を設けてなることを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、レーザ光をレンズを通過させた後にミラーでレーザ光路を折り曲げて照射させることにより、レーザヘッドとレーザ光学系ケースの全長を短縮でき、狭隘部に対してもレーザ照射することができる。また、水中カメラと水中照明具により、レーザ照射部近傍の点検と監視が容易となる。
【００３４】
請求項７の発明は、前記レーザヘッドの近傍に超音波探傷試験装置またはみがき装置の少なくとも１種を設けてなることを特徴とする。この発明によれば、レーザ脱鋭敏化処理と併せてジェットポンプの外面を全周に亘り超音波探傷試験または研磨を同時に行うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１から図４により本発明に係るジェットポンプの保全装置の第１の実施の形態を説明する。
なお、本実施の形態に係るジェットポンプの保全装置は図６に示した原子炉圧力容器１と炉心シュラウド４との間に設置されているジェットポンプ10のトランジションピース14部を対象にして、その溶接部の金属組織の表面改質，溶接部の予防補修，予防保全作業を行うための装置である。
【００３６】
すなわち、本実施の形態に係るジェットポンプの保全装置25は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器１と炉心シュラウド４との間に設置されているジェットポンプ10のライザ管12に取付けたトランジションピース14を補修する装置で、図１にその適用例を示し、図２に図１の保全装置25を拡大して示し、図３に図１の装置を90°方向回転させた状態を示し、図４に図１の上方から見た平面図を示している。なお、原子炉圧力容器１の全体的構造は図５ないし図６ですでに説明したとおりなので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態に係るジェットポンプの保全装置25は図１に示したように原子炉圧力容器１内の保全対象箇所またはその近傍に据付けられ、固定される。保全対象箇所はジェットポンプ10のライザ管12とトランジションピース14との溶接部49等であり、本実施の形態に係る保全装置25は原子炉圧力容器１内のジェットポンプ10のインレットスロート17ａ，17ｂを取外した後に、ライザ管12とトランジションピース14との間に取付けられる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態に係る保全装置25は図１から図４に示したように片側が開口しコ字状の上板26とコ字状の下板27とが連結体で一体的に連結して構成されたコ字状筐体28を主体とし、このコ字状筐体28の上板26がトランジションピース14の上部開口面に着座している。上板26の下面にはシール部材29が組込まれ、トランジションピース14の開口部をシールしている。
【００３９】
上板26の上方には左右に折り畳み自在のハンドル部30が設けられ、上板26とハンドル部30との間には回転自在なロッド31で連結されている。ハンドル部30の下方にはハンドル用プレート32が組込まれ、プレート32は図３に示すようにトランジションピース14の溝部14ａに係合し、固定可能となっている。
【００４０】
ハンドル部30はオペレーションフロア上の燃料交換機のワイヤから吊り下げられる。吊り下げ，吊り上げ時にはハンドル部30は垂直方向になっており、それ以下には任意に横倒し状態となっている。
【００４１】
上板26と下板27との中間には上下動自在の二重板からなるプレート33，33ａが組込まれ、プレート33，33ａは下部プレート33ａに取付けたスクリュー34を下板27に取付けた第１の駆動モータ35を回転させることにより上下動が可能となる。なお、上板26のコ字状部はトランジションピース14の上部外側面を挿脱する大きさの開口を有し、下板27のコ字状部はライザ管12の外側面を挿脱する大きさの開口を有している。
【００４２】
スクリュー34の上端部は上部軸受53を介してプレート33ａの下面に回転自在に取付けられ、また下端部は下部軸受54を介して締付けナット55にねじ込まれている。締付けナット55には回転歯車56が取付けられ、回転歯車56は上下動用駆動モータ35に取付けた歯車（図示せず）に噛み合い、回転によりスクリュー34が回転しながら上下動し、プレート33，33ａが上下動する。
【００４３】
プレート33，33ａ間に縦断面コ字状の半リング36がキー57を介して設けられている。半リング36は回転用駆動モータ37の回転軸37ａに取付けた第１のギヤ38と、この第１のギヤ38に噛合する第２のギヤ39を介して回転自在となっている。第２のギヤ39を取付ける回転軸50には第１のプーリ51が取付けられている。回転用駆動モータ37はプレート33ａに取付けられ、その回転軸37ａはプレート33を突出している。
【００４４】
プレート33上にはリニアガイド41が設けられ、リニアガイド41上にレーザヘッド40が組込まれている。レーザヘッド40の下側にはリニアガイド41が組込まれ、レーザヘッド40とライザ管12との隙間を常に一定となるよう調整されている。レーザヘッド40の下部に設けたレーザ光学系ケース40ａ内の垂直方向にレンズ45とミラー46が配置され、水平方向の先端部にノズル47が取付けられている。
【００４５】
半リング36の回転は第２の駆動モータ37によって回転された第１のギヤ38が第２のギヤ39に伝達され、ベルト42によって第３のギヤ43が回転し、半リング36に加工された歯車44に伝達されて、半リング36が回転可能となっている。
【００４６】
第３のギヤ43は図４に示したように炉心シュラウド４の近傍にまで延長したプレート33，33ａ間に回転軸58を介して設けられている。回転軸58の下部には第２のプーリ52が取付けられ、第２のプーリ52と第１のプーリ51間にベルト42が張られている。
【００４７】
レーザヘッド40にはレーザ発振機（図示せず）から光ファイバケーブルで送られたレーザ光をレンズ45を通過させて光径を絞ってミラー46部で折り曲げてノズル47から照射させる構造となっている。ノズル47部の外周にはフードシール48が組込まれ、レーザ光学系ケース40ａ内にパージガスを送り込んでフードシール48を膨張させることにより、外部からの炉水が入ってくるのを防止することができる。
【００４８】
次に、ジェットポンプの保全装置25の作用について説明する。
ジェットポンプの保全装置25は燃料交換機（図示せず）等から作業員が操作して原子炉圧力容器１内に吊り込まれ、原子炉圧力容器１と炉心シュラウド４との間のダウンカマ部８上方に吊り降ろされる。ダウンカマ部８に吊り降ろされたジェットポンプの保全装置25はジェットポンプ10のトランジションピース14の上部に着座して固定される。この状態でレーザヘッド40のレーザ照射部位の高さ調整を第１の駆動モータ35を駆動して行う。次にレーザヘッド40部を第２の駆動モータ37を駆動させてレーザ脱鋭敏化処理を行う。
【００４９】
鋭敏化とはオーステナイト系ステンレス鋼中の炭素（Ｃ）が粒界近傍のクロム（Ｃｒ）と炭化物を形成するため、粒界近傍にＣｒ量が少なくなり、耐食性の低下した部分のことである。レーザ脱鋭敏化処理とはレーザのエネルギーにより鋭敏化した材料を溶解し、再びＣｒ量を均一化することである。
【００５０】
フードシール48の内側に圧力流体、例えばパージ用ヘリウムガスを送り込んでフードシール48を膨張させ水密なシールを行うことができ、気中環境を形成することができ、遠隔操作によりレーザ脱鋭敏化処理部の保全作業が行われる。このレーザ脱鋭敏化処理により、ジェットポンプ溶接部の表面改質を行って、ジェットポンプの予防補修，予防保全が行われ、ジェットポンプの健全性，信頼性を向上させることができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態において、レーザ光学系ケース40ａの近傍に水中カメラと水中照明具を設けることもできる。また、レーザヘッド40の近傍に超音波探傷試験装置またはみがき装置を設けることもできる。みがき装置はブラシを内蔵した研磨装置で光沢を出させるものである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ脱鋭敏化処理手段を原子炉内のジェットポンプまたはライザ管外周面の所定位置に設置でき、レーザ脱鋭敏化処理手段からのレーザ光をジェットポンプ外面全周に亘って照射し、ジェットポンプの表面改質，レーザ脱鋭敏化処理を行うことができ、レーザ光による予防補修，予防保全を効率よく有効に行うことができる。したがって、ジェットポンプ等の炉心内配管部の健全性，信頼性を大幅に向上させることができる。
【００５３】
また、レーザ脱鋭敏化処理手段による表面改質，レーザ脱鋭敏化処理は、遠隔操作により水中で行うことができるので、簡便な保全作業とすることができ、作業員の放射線被曝の可能性を大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るジェットポンプの保全装置の第１の実施の形態を説明するための一部断面で示す立面図。
【図２】図１の要部を拡大して一部断面で示す立面図。
【図３】図１を90°回転させた方向から見た一部断面で示す立面図。
【図４】図１において一部横断面で示す平面図。
【図５】沸騰水型原子炉を説明するための一部側面で示す縦断面図。
【図６】図５におけるジェットポンプを説明するための一部断面で示す斜視図。
【図７】図６におけるジェットポンプの一部切り欠き正面図。
【図８】図６におけるジェットポンプの要部を一部断面で示す斜視図。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器、２…炉心、３…冷却材、４…炉心シュラウド、５…気水分離器、６…蒸気乾燥器、７…主蒸気管、８…ダウンカマ部、９…下部プレナム、10…ジェットポンプ、11…制御棒案内管、12…ライザ管、13…再循環入口ノズル、14…トランジションピース、15ａ，15ｂ…エルボ、16ａ，16ｂ…混合ノズル、17ａ，17ｂ…インレットスロート、18ａ，18ｂ…ディフューザ、19…ライザブレース、20…シュラウドサポート、21…ライザエルボ、22…サーマルスリーブ、23…ライザブラケット、24…パッド、25…ジェットポンプの保全装置、26…上板、27…下板、28…筐体、29…シール部材、30…ハンドル部、31…ロッド、32…ハンドル用プレート、33，33ａ…プレート、34…スクリュー、35…上下動用駆動モータ、36…半リング、37…回転用駆動モータ、37ａ…回転軸、38…第１のギヤ、39…第２のギヤ、40…レーザヘッド、40ａ…レーザ光学系ケース、41…リニアガイド、42…ベルト、43…ギヤ、44…歯車、45…レンズ、46…ミラー、47…ノズル、48…フードシール、49…溶接部、50…第１の回転軸、51…第１のプーリ、52…第２のプーリ、53…上部軸受、54…下部軸受、55…締付けナット、56…回転歯車、57…キー、58…第２の回転軸。
【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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