(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの供給口を有するケーシングと、前記ケーシング内に設置されて前記排ガスが内部に導かれるライナと、前記ケーシングに取り付けられて前記ライナ内に挿入されたバーナーとを備え、
前記ライナが陣笠部及び絞り部を内部に有し、
前記陣笠部が第１押え部材によって摺動可能に挟まれて前記ライナの筒状体内面に保持され、
前記絞り部が第２押え部材によって摺動可能に挟まれて前記ライナの筒状体内面に保持され、
前記第１押え部材は対向する一対の第３押え部材であり、この一対の第３押え部材によって摺動可能に挟まれる前記陣笠部の熱変形を吸収する第１の空間が前記第３押え部材間に形成され、
前記第２押え部材は対向する一対の第４押え部材であり、この一対の第４押え部材によって摺動可能に挟まれる前記絞り部の熱変形を吸収する第２の空間が前記第４押え部材間に形成されることを特徴とする排ガス浄化装置の燃焼器。
【請求項２】
排ガスの供給口を有するケーシングと、前記ケーシング内に設置されて前記排ガスが内部に導かれるライナと、前記ケーシングに取り付けられて前記ライナ内に挿入されたバーナーとを備え、
前記ライナが陣笠部及び絞り部を内部に有し、
前記ライナの筒状体の内側に突出させて設けられた第１ピンで、前記陣笠部を保持し、
前記ライナの筒状体の内側に突出させて設けられた第２ピンで、前記絞り部を保持することを特徴とする排ガス浄化装置の燃焼器。
【請求項３】
凹部を有する第１ガイド部材が前記陣笠部に取り付けられ、前記第１ピンが前記第１ガイド部材の凹部に嵌め込まれて前記陣笠部が保持され、
凹部を有する第２ガイド部材が前記絞り部に取り付けられ、前記第２ピンが前記第２ガイド部材の凹部に嵌め込まれて前記絞り部が保持される請求項２記載の排ガス浄化装置の燃焼器。
【請求項４】
筒状体と、前記筒状体内に配置された陣笠部及び絞り部とを備え、
前記陣笠部が第１押え部材によって摺動可能に挟まれて前記筒状体内面に保持され、
前記絞り部が第２押え部材によって摺動可能に挟まれて前記筒状体内面に保持されたことを特徴とするライナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス浄化装置の燃焼器に係り、特に、陣傘部，絞り部を有するライナを備えた、排ガス浄化装置の燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼却処理システムは、燃焼炉，冷却器，集塵機及び排ガス浄化装置を備える。排ガス浄化装置は、改質器，燃焼器，高温煙道及び減温器を有する。排ガス浄化装置は、有害物を除去する。ごみは焼却炉で焼却される。燃焼炉より排出された排ガスは、冷却器，集塵機及び熱交換器を通った後、燃焼器で加熱されて排ガスに含まれた有害物（ダイオキシン等）が除去され、高温煙道を通って減温器により減温されて煙突より外部に排出される。排ガスに含まれたダイオキシンは、７００℃以上の高温にて１秒以上燃焼させることで分解される（特開平９−３１７４０８号に記載）。
【０００３】
燃焼器は、内部にライナを備えている。熱交換器から排出された排ガスは、ライナ内でバーナーにより燃焼される。従来のライナの構造を図７を用いて説明する。ライナ２０Ｃの円筒体２１には、排ガスをライナ２０Ｃの内部に導入するための開口２５，２６及び２７が数箇所に設けられている。ライナ２０Ｃは、安定した火炎を得るために円筒体２１に陣笠部２２Ａ及び絞り部２８Ｂを設けている。環状の陣笠部２２Ａ及び絞り部２８Ｂが、円筒体２１の内面に全周溶接により取り付けられている（図７（ｂ），（ｃ））。絞り部２８Ｂにも開口２９が設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
陣笠部２２Ａ及び絞り部２８Ｂでは、火炎に曝される、ライナ２０Ｃの軸心側に面している面の温度は、火炎が消失する際（失火時）に急激に低下し、火炎が発生する際（着火時）に急激に上昇する。これに対し、陣傘部２２Ａ及び絞り部２８Ｂの、火炎に曝されない面（円筒体２１の内面に面する面）は、火炎に曝される面ほど、失火時と着火時で大きな温度変化がない。陣笠部２２Ａ及び絞り部２８Ｂにおいては、火炎に曝される場所と曝されない場所で最高で４００℃位の温度差が生じる。この温度差により、陣笠部２２Ａ及び絞り部２８Ｂには熱変形が生じ、この熱変形が失火時，着火時に繰返される。
【０００５】
陣笠部２２Ａ及び絞り部２８Ｂの円筒体２１への溶接は、内側からできず外側からしかできない。このため、図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、陣笠部２２Ａ及び絞り部２８Ｂの内側部分に、未溶着部が生じる。この未溶着部には応力が集中し、失火，着火による熱変形の繰返しにより、未溶着部からき裂が発生して進展し、最終的には溶接部が疲労破断する可能性があった。
【０００６】
本発明の目的は、ライナの陣笠部及び絞り部における応力集中を緩和できる排ガス浄化装置の燃焼器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、ライナが陣笠部及び絞り部を内部に有し、陣笠部が第１押え部材によって摺動可能に挟まれてライナの筒状体内面に保持され、絞り部が第２押え部材によって摺動可能に挟まれてライナの筒状体内面に保持されることにある。
【０００８】
陣笠部が第１押え部材によって摺動可能に挟まれて保持され、しかも絞り部が第２押え部材によって摺動可能に挟まれて保持されるので、陣笠部及び絞り部に熱変形が生じても陣笠部及び絞り部が拘束されず、その熱変形を吸収することができる。このため、陣笠部及び絞り部における応力集中を緩和することができる。
【０００９】
上記目的を達成する他の発明の特徴は、ライナが陣笠部及び絞り部を内部に有し、ライナの筒状体の内側に突出させて設けられた第１ピンで、陣笠部を保持し、ライナの筒状体の内側に突出させて設けられた第２ピンで、絞り部を保持することにある。
【００１０】
陣笠部が第１ピンで保持され、絞り部が第２ピンで保持されているので、熱変形を生じた陣笠部及び絞り部が拘束されない。このため、陣笠部及び絞り部における応力集中を緩和することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例である排ガス浄化装置の燃焼器を説明する前に、その実施例が適用される、ごみの焼却処理システムの概略構成を、図４を用いて説明する。焼却処理システムは、燃焼炉１，冷却器２，集塵機３，熱交換器４，排ガス浄化装置５及び煙突１０を備える。冷却器２は燃焼炉１に接続され、集塵機３は冷却器に接続される。排ガス浄化装置５は、改質器６，燃焼器７，高温煙道８及び減温器９を有する。熱交換器４内に設けられた伝熱管１１は、集塵機３及び燃焼機７に連絡される。改質器６は燃焼器７に接続され、燃焼器７は高温煙道８のシェル側に接続される。減温器９は、高温煙道８のシェル側、及び煙突１０に連絡される。水が供給される伝熱管１２が、熱交換器４内に配置され、蒸気管１３に接続される。この蒸気管１３は、改質器６に接続される。
【００１２】
家庭等から排出されたごみは、燃焼炉１内で焼却される。燃焼炉１から排出された排ガスは、冷却器２によって冷却される。排ガスに含まれている粉塵は、集塵機３で取除かれる。集塵機３から排出された排ガスは、熱交換器４の伝熱管１１内を流れている間に、高温煙道８から熱交換器４のシェル側に供給される高温の排ガスによって加熱される。加熱されて伝熱管１１から排出された排ガスは、燃焼器７内に導かれる。
【００１３】
改質器６内の燃料は、蒸気管１３によって供給される水蒸気によって改質される。その水蒸気は、伝熱管１２内に供給された水が、熱交換器４のシェル側に供給される高温の排ガスによって加熱されることにより、生成される。改質された燃料は燃焼器７内で燃焼され、燃焼器７内に供給された排ガスも燃焼され、その温度は７００℃以上に達する。燃焼器７内の排ガスは、高温煙道８内に排出される。排ガスは、高温煙道８内で７００℃以上で１秒以上対流される。このため、排ガスに含まれているダイオキシンは、規制値以下の濃度に低減される。ダイオキシン濃度が低減された排ガスは、減温器９を介して煙突１０より外部に排出される。
【００１４】
本発明の好適な一実施例である排ガス浄化装置の燃焼器を、図２を用いて以下に説明する。燃焼器７は、上部燃焼器１４及び下部燃焼器４０を備える。上部燃焼器１４は、下部燃焼器４０より上方に位置する。上部燃焼器１４は複数の排ガス入口１６が設けられた上部ケーシング１５を有し、上部ケーシング１５の上端には蓋１８が取り付けられる。これらの排ガス入口１６は、伝熱管１１に連絡される。フロースリーブ１７が上部ケーシング１５内に設けられる。ライナ２０がフロースリーブ１７内に取り付けられる。蓋１８に取り付けられたバーナー１９が後述の開口４５よりライナ２０内に挿入される。ライナ２０の上端部はフロースリーブ１７によって支持され、ライナ２０の下端部は下部燃焼器４０の下部ケーシング４１の上端に設置された中間蓋４２によって支持される。上部ケーシング１５は中間蓋４２に取り付けられる。
【００１５】
フロースリーブ４３が下部ケーシング４１内に配置されて下部ケーシング４１に取り付けられる。ライナ４４はフロースリーブ４３内に配置される。ライナ４４の上端はフロースリーブ４３によって支持され、ライナ４４の下端は下部ケーシング４１内に設けられた筒状体４６によって支持される。筒状体４６内の空間は高温煙道８に連絡される。
【００１６】
ライナ２０の構成を、図１及び図３に基づいて詳細に説明する。ライナ２０は、円筒体２１、及び円筒体２１の一端を塞ぐプレート４５を備える。プレート４５は、バーナー１９が挿入される開口２４を有する。円筒体２１は、開口２５，２６及び２７を円筒体２１の円周方向にそれぞれ複数個形成する。ライナ２０は、内部に、円錐状の陣笠部２２及び絞り部２８を有する。開口２５，２６及び２７は、この順に、プレート４５側から排ガスの吐出側に向かって設けられる。陣笠部２２はプレート４５付近に設けられる。この陣笠部２２は、一端がフリーで、他端が一対の押え部材２３Ａ及び２３Ｂに挟まれて支持される。
【００１７】
陣笠部２２を保持する押え部材２３Ａは、支持部５０、及び支持部５０から円筒体２１の内側に伸びる傾斜部５１を有する。押え部材２３Ｂは、支持部５２、及び支持部５２から円筒体２１の内側に伸びる傾斜部５３を有する。支持部５０及び５２は、円筒体２１の内面と同じ曲率で曲げられている。一対の押え部材２３Ａ及び２３Ｂは、図３（ａ）に示すように、円筒体２１の円周方向において複数箇所に配置される。押え部材２３Ａの支持部５０は溶接部３１（図３(ｂ)）で円筒体２１の内面に取り付けられる。押え部材２３Ｂの支持部５２は溶接部３２（図３（ｂ））で円筒体２１の内面に取り付けられる。傾斜部５１及び５３は、陣笠部２２の傾斜角度に合せて傾斜している。傾斜部５１は、陣笠部２２のプレート４５側の傾斜面と接触する。傾斜部５１は、陣笠部２２の絞り部２８側の傾斜面と接触する。すなわち、陣笠部２２の端面５４側は、傾斜部５１と傾斜部５３とによって挟まれている。傾斜部５１と傾斜部５３によって挟まれた陣笠部２２の端面５４は、円筒体２１の内面と接触していなく、傾斜部５１と傾斜部５３との間でかつその端面５４と円筒体２１との間には空間５４が形成される。空間５４の形成は、燃焼時において陣笠部２２が高温になって陣笠部２２の傾斜方向に熱膨張しても、端面５４が円筒体２１の内面と接触することを防止できる。
【００１８】
絞り部２８は、リング状をしており、円筒体２１の半径方向において円筒体２１の内面に対して垂直になっている垂直部５６、及び円筒体２１の内面に対して傾斜している傾斜部５７を有する。垂直部５６及び傾斜部５７は共にリング状をしている。垂直部５６と傾斜部５７はつながっており、傾斜部５７には排ガスが通過する複数の開口２９が形成されている。絞り部２８は、陣笠部２２よりも下流側（排ガスの出口側）で、開口２６に開口２９が対向するように配置される。絞り部２８の内径（垂直部５６が傾斜部５７につながっている部分での内径）は、円筒体２１の内径よりも小さい。
【００１９】
一対の押え部材３０Ａ及び３０Ｂが、絞り部２８の傾斜部５７を挟んでいる。押え部材３０Ａは、支持部５８、及び支持部５８から円筒体２１の内側に伸びる傾斜部５９を有する。支持部５８及び押え部材３０Ｂの、円筒体２１の内面に対向する面は、円筒体２１の内面の曲率と同じ曲率を有する。傾斜部５９、及び押え部材３０Ｂの傾斜部５７と対向する面は、傾斜部の５７の傾斜角度に合せて傾斜している。一対の押え部材３０Ａ及び３０Ｂは、図３（ａ）に示すように、円筒体２１の円周方向において複数箇所に配置される。押え部材３０Ａの支持部５８は溶接部３３（図３（ｃ））で円筒体２１の内面に取り付けられる。押え部材３０Ｂは溶接部３４（図３（ｃ））で円筒体２１の内面に取り付けられる。傾斜部５７は、傾斜部５９と押え部材３０Ｂとによって挟まれている。傾斜部５９と押え部材３０Ｂとの間でかつ傾斜部５７の端面６０と円筒体２１との間に、空間６１が形成される。
【００２０】
一対の押え部材３０Ｃ及び３０Ｄが、絞り部２８の垂直部５６を挟んでいる。押え部材３０Ｃは、支持部６２、及び支持部６２から円筒体２１の内側に伸びる垂直部６３を有する。押え部材３０Ｄは、支持部６４、及び支持部６４から円筒体２１の内側に伸びる垂直部６５を有する。垂直部６３及び６５は、円筒体２１の半径方向において円筒体２１と垂直になっている。支持部６４の、円筒体２１の内面に対向する面は、円筒体２１の内面の曲率と同じ曲率を有する。一対の押え部材３０Ｃ及び３０Ｄは、図３（ａ）に示すように、円筒体２１の円周方向において複数箇所に配置される。押え部材３０Ｄの支持部６４は溶接部３６（図３（ｃ））で円筒体２１の内面に取り付けられる。押え部材３０Ｃの支持部６２は溶接部３５（図３（ｃ））で支持部６４の上に取り付けられる。垂直部５６は、垂直部６３と垂直部６５とによって挟まれている。垂直部６３と垂直部６５との間でかつ垂直部５６の端面６６と支持部６４の表面との間に、空間６７が形成される。
【００２１】
絞り部２８は、押え部材３０Ａと押え部材３０Ｂとによって傾斜部５７が保持されることによって、更に、押え部材３０Ｃと押え部材３０Ｄとによって垂直部５６が保持されることによって、円筒体２１に保持される。
【００２２】
前述の伝熱管１１から排出された排ガスは、排ガス入口１６から上部ケーシング１５内に導かれ、更に、開口２５，２６及び２７を通してライナ２０内に導かれる。開口２６を通過した排ガスは、開口２９を通ってライナ２０内に流入する。改質器６で改質された燃料は、バーナー１９に供給されてバーナー１９からライナ２０内に噴射される。噴射された燃料は、ライナ２０内で燃焼され、ライナ２０内で火炎４７を生成する。その燃焼に際して、ライナ２０内に燃焼空気が別途供給される。ライナ２０内に供給された排ガスは、発生した火炎４７によって燃焼され、約１１００℃になる。ライナ２０内の排ガスは、下部燃焼器４０のライナ４４内に達する。ライナ４４内には空気が供給されるため、ライナ２０内からの排ガスはその空気と混合されてダイオキシンが分解可能な温度である８００℃になる。この排ガスは、ライナ４４から排出され、筒状体４６を介して高温煙道８内に供給される。この排ガスは前述したように、高温煙道８内で７００℃以上で１秒以上対流されるため、排ガスに含まれるダイオキシンの濃度を低減できる。本実施例では、空気が上部燃焼器１４及び下部燃焼器４０に別々に供給されるので、燃焼器７をコンパクトにできる。上部燃焼器及び下部燃焼器が設けられていない燃焼器で排ガスを燃焼させて本実施例と同じ８００℃の排ガスを得ようとすると、本実施例において上部燃焼器１４及び下部燃焼器４０に供給される空気量を１つの燃焼器内に供給する必要がある。この場合には、排ガスを安定に燃焼させるためには、本実施例よりも大きな燃焼器が必要になる。
本実施例では、ライナ２０が絞り部２８を備えているため、発生する火炎４７の安定性が向上する。
【００２３】
陣笠部２２及び絞り部２８では、火炎４７に曝される、ライナ２０の軸心側に面している面の温度は、火炎４７が消失する際（失火時）に急激に低下し、火炎４７が発生する際（着火時）に急激に上昇する。これに対し、陣傘部２２及び絞り部２８の、火炎４７に曝されない面（円筒体２１の内面に面する面）は、火炎４７に曝される面ほど、失火時と着火時で大きな温度変化がない。陣笠部２２及び絞り部２８では、火炎４７に曝される場所と曝されない場所で最高で４００℃位の温度差が生じる。
【００２４】
上記の温度差により、陣傘部２２には熱変形が生じる。本実施例では、陣笠部２２の端面５４が円筒体２１に溶接されず、陣笠部２２が押え部材２３Ａと押え部材２３Ｂとによって挟まれて保持される。このため、ライナ２０内で燃料を燃焼させたときでも、熱変形した陣笠部２２が傾斜部５１と傾斜部５３の間で滑るので、陣笠部２２の熱変形を吸収することができ、陣笠部２２での応力集中を著しく緩和することができる。特に、空間５５が形成されているために、陣笠部２２が熱変形したときにおいても、端面５４が円筒体２１の内面に接触することを防止でき、陣笠部２２に発生する応力が増加しない。
【００２５】
火炎４７の影響に起因した上記の温度差による熱変形は、絞り部２８にも生じる。本実施例では、絞り部２８が、端面６０及び６６が共に円筒体２１に溶接されず、前述のように、押え部材３０Ａと押え部材３０Ｂとによって挟まれ、しかも押え部材３０Ｃと押え部材３０Ｄとによって挟まれて保持される。このため、ライナ２０内で燃料を燃焼させたときにおける絞り部２８の傾斜部５７及び垂直部５６の熱変形は、傾斜部５７が傾斜部５９と押え部材３０Ｂとの間で滑り、垂直部５６が垂直部６３と垂直部６５との間で滑る構造となっているので、吸収することができる。従って、絞り部２８での応力集中を著しく緩和できる。また、空間６１及び６７が形成されているために、絞り部２８が熱変形したときにおいても、端面６０が円筒体２１の内面に接触すること、及び端面６６が支持部６４に接触することを防止でき、絞り部２８に発生する応力が増加しない。
【００２６】
円筒体２１における上記の構成、すなわち、陣笠部２２が押え部材２３Ａと押え部材２３Ｂとによって保持され、絞り部２８が押え部材３０Ａと押え部材30Ｂとによって挟まれ、しかも押え部材３０Ｃと押え部材３０Ｄとによって挟まれて保持されるため、燃焼器７内での燃焼の開始，停止の繰返しによっても、陣笠部２２及び絞り部２８、更には円筒体２１にき裂が生じることを防止できる。
【００２７】
矩形状をしている支持部５０，５２，５８，６２及び６４は三辺が円筒体２１に溶接されているので、押え部材２３Ａ，２３Ｂ，３０Ａ，３０Ｂ及び３０Ｄの円筒体２１への取り付けが強化される。矩形状の押え部材３０Ｃも、三辺が溶接によって押え部材３０Ｄに取り付けられているので、押え部材３０Ｃの押え部材３０Ｄへの取り付けが強化される。
【００２８】
傾斜部５１及び５３が陣笠部２２に接触して陣笠部２２を挟んでいるため、燃焼による振動が生じても陣笠部２２をしっかりと保持することができる。この効果は、絞り部２８においても生じる。すなわち、傾斜部５９及び押え部材３０Ｂが傾斜部５７に接触して傾斜部５７を挟み、垂直部６３及び６５が垂直部５６に接触して垂直部５６を挟んでいるので、燃焼振動が生じても絞り部２８をしっかりと保持できる。
【００２９】
上部燃焼器内に設けられるライナの他の実施例を図５に基づいて説明する。本実施例のライナ２０Ａは、円筒体２１の円周方向において同一レベルで数本のピン３７を円筒体２１の内面に取り付けている。陣笠部２２は、一端が、図５(ｂ)に示すように、ピン３７の上に乗せられて保持される。絞り部２８も、上記のピン３７とは別のレベルで円筒体２１の円周方向において円筒体２１の内面に取り付けられた数本のピン３７に乗せられて保持される（図５（ｃ））。このような構成においても、陣笠部２２及び絞り部２８は自由に収縮することができ、熱変形に起因する陣笠部２２及び絞り部２８の応力集中を低減することができる。円筒体２１の半径方向に熱変形が生じても、陣笠部２２及び絞り部２８が拘束されないように、陣笠部２２及び絞り部２８と円筒体２１の内面との間には隙間δを設けている。この隙間δにより陣笠部２２及び絞り部２８の半径方向における熱変形を吸収できる。
【００３０】
上部燃焼器内に設けられるライナの他の実施例を図６に基づいて説明する。本実施例のライナ２０Ｂも、図５に示す実施例と同様に、ピン３７により陣笠部２２及び絞り部２８を保持している。本実施例は、陣笠部２２及び絞り部２の下面に複数のガイド３８を取り付けている。各々のガイド３８に設けられた凹部７０内に、該当するピン３７がそれぞれ挿入される。ピン３７がガイド３８の凹部７０内に嵌め込まれているので、陣笠部２２及び絞り部２８が燃焼振動等により円周方向に回転することを阻止できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ライナの陣笠部及び絞り部における応力集中を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２の燃焼器に用いられたライナの構成を示し、（ａ）はライナの斜視図、（ｂ）は（ａ）のIII部の拡大縦断面図、(ｃ）は（ａ）のIV部の拡大縦断面図である。
【図２】本発明の好適な一実施例である排ガス浄化装置の燃焼器の縦断面図である。
【図３】図２のライナにおける押え部材の取り付け状態を示し、（ａ）は押え部材の配置を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のVII部における押え部材の溶接部の拡大図、(ｃ）は（ａ）のVIII部における押え部材の溶接部の拡大図である。
【図４】図２の燃焼器が適用された焼却処理システムの構成図である。
【図５】ライナの他の実施例の構成を示し、（ａ）はそのライナの横断面図、（ｂ）は陣笠部の支持部付近の拡大縦断面図、（ｃ）は絞り部の支持部付近の拡大縦断面図である。
【図６】ライナの他の実施例の構成を示し、（ａ）はそのライナの斜視図、（ｂ）は（ａ）のXIII部における陣笠部及び絞り部の支持部付近の拡大図である。
【図７】従来のライナの構成を示し、（ａ）はそのライナの斜視図、（ｂ）は（ａ）のXV部の拡大縦断面図、（ｃ）は（ａ）のXVI部の拡大縦断面図である。
【図８】図７における溶接部を示し、（ａ）は陣笠部における溶接部の拡大縦断面図、（ｂ）は絞り部における溶接部の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１…燃焼炉、３…集塵機、４…熱交換器、５…排ガス浄化装置、６…改質器、７…燃焼器、８…高温煙道、１４…上部燃焼器、１５…上部ケーシング、１７，４３…フロースリーブ、１９…バーナー、２０，４４…ライナ、２１…円筒体、２２…陣笠部、２３Ａ，２３Ｂ，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ…押え部材、３７…ピン、３８…ガイド、７０…凹部。
【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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