JPH07270356A - 高温腐食監視装置 - Google Patents
高温腐食監視装置Info
- Publication number
- JPH07270356A JPH07270356A JP6135794A JP6135794A JPH07270356A JP H07270356 A JPH07270356 A JP H07270356A JP 6135794 A JP6135794 A JP 6135794A JP 6135794 A JP6135794 A JP 6135794A JP H07270356 A JPH07270356 A JP H07270356A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- melting point
- low melting
- temperature corrosion
- point compound
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- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ボイラ運転中にボイラ機器表面に堆積した燃
焼灰中の低融点化合物の堆積の有無およびその融点を測
定できる高温腐食監視装置を提供する。 【構成】 燃焼灰中の低融点化合物に起因する高温腐食
が発生し易いボイラ機器部材表面またはその近傍に、所
定間隔に配置された複数の電極２と、電極の冷却手段
７、８と、複数の電極間に直流電圧を付加して電極間の
電流値を計測することにより電極間に堆積した低融点化
合物の有無および／または堆積した低融点化合物の融点
を検出する手段とを設ける。
焼灰中の低融点化合物の堆積の有無およびその融点を測
定できる高温腐食監視装置を提供する。 【構成】 燃焼灰中の低融点化合物に起因する高温腐食
が発生し易いボイラ機器部材表面またはその近傍に、所
定間隔に配置された複数の電極２と、電極の冷却手段
７、８と、複数の電極間に直流電圧を付加して電極間の
電流値を計測することにより電極間に堆積した低融点化
合物の有無および／または堆積した低融点化合物の融点
を検出する手段とを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温腐食監視装置に係
り、特にボイラの伝熱管などの機器部材面における燃焼
灰の付着により生成する腐食性の低融点化合物の生成を
検出するのに好適な高温腐食監視装置に関する。
り、特にボイラの伝熱管などの機器部材面における燃焼
灰の付着により生成する腐食性の低融点化合物の生成を
検出するのに好適な高温腐食監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】重油・石炭等の化石燃料を使用するボイ
ラでは、伝熱管表面のメタル温度が５００℃を超えるよ
うな領域において、伝熱管表面に付着した燃焼灰により
伝熱管が侵食される現象、すなわち高温腐食が生じるこ
とがよく知られている。この腐食現象は付着灰の組成、
メタル温度およびガス温度等の影響を受けるが、はなは
だしい場合は年間の減肉量が１mm以上になる例もあり、
ボイラの保守管理上の重要な問題となっている。
ラでは、伝熱管表面のメタル温度が５００℃を超えるよ
うな領域において、伝熱管表面に付着した燃焼灰により
伝熱管が侵食される現象、すなわち高温腐食が生じるこ
とがよく知られている。この腐食現象は付着灰の組成、
メタル温度およびガス温度等の影響を受けるが、はなは
だしい場合は年間の減肉量が１mm以上になる例もあり、
ボイラの保守管理上の重要な問題となっている。
【０００３】図５に高温腐食により減肉した伝熱管２０
の断面を示すが、減肉が生じている位置は燃焼灰が付着
している位置と一致している。また、付着灰は通常、腐
食性の強い内層２２と腐食性の弱い外層２１に分けら
れ、減肉は内層２２の下部で発生し、この内層２２から
は伝熱管のメタル温度よりも融点の低い物質、例えばア
ルカリ鉄硫酸錯塩（（Ｎａ，Ｋ）3 Ｆｅ（ＳＯ4 ）3 ；
融点５５０℃）が多量に検出されている。このことか
ら、高温腐食による伝熱管の減肉は伝熱管表面に付着し
た灰中の低融点化合物と密接な関係があることが明らか
である。
の断面を示すが、減肉が生じている位置は燃焼灰が付着
している位置と一致している。また、付着灰は通常、腐
食性の強い内層２２と腐食性の弱い外層２１に分けら
れ、減肉は内層２２の下部で発生し、この内層２２から
は伝熱管のメタル温度よりも融点の低い物質、例えばア
ルカリ鉄硫酸錯塩（（Ｎａ，Ｋ）3 Ｆｅ（ＳＯ4 ）3 ；
融点５５０℃）が多量に検出されている。このことか
ら、高温腐食による伝熱管の減肉は伝熱管表面に付着し
た灰中の低融点化合物と密接な関係があることが明らか
である。
【０００４】付着灰中の低融点化合物の生成は使用燃料
の性状に依存し、硫黄（Ｓ）、バナジウム（Ｖ）含有量
の多い重油やＳ（硫黄）およびＮａ（ナトリウム）、Ｋ
（カリウム）のアルカリ成分の多い石炭を使用するボイ
ラでは低融点化合物が多量に生成する可能性があり、高
温腐食による伝熱管の減肉を厳密に管理する必要があ
る。通常の管理方法としては、ボイラの定期点検時に高
温腐食の発生する部位、例えば２次過熱器出口コイル等
の伝熱管の肉厚または外径を測定し、伝熱管の取り替え
や水洗による付着物の除去を行う方法を採用している。
しかしながら、肉厚または外径測定を行うには付着灰の
除去作業やこの作業のための足場確保で多大な時間を要
している。したがって、定期検査期間中に実施する肉厚
測定や付着灰の除去位置を必要最小限にするためには、
運転中に高温腐食の発生の可能性、すなわち伝熱管に付
着した灰中で溶融塩が生成するかどうかを監視しておく
ことが重要となる。
の性状に依存し、硫黄（Ｓ）、バナジウム（Ｖ）含有量
の多い重油やＳ（硫黄）およびＮａ（ナトリウム）、Ｋ
（カリウム）のアルカリ成分の多い石炭を使用するボイ
ラでは低融点化合物が多量に生成する可能性があり、高
温腐食による伝熱管の減肉を厳密に管理する必要があ
る。通常の管理方法としては、ボイラの定期点検時に高
温腐食の発生する部位、例えば２次過熱器出口コイル等
の伝熱管の肉厚または外径を測定し、伝熱管の取り替え
や水洗による付着物の除去を行う方法を採用している。
しかしながら、肉厚または外径測定を行うには付着灰の
除去作業やこの作業のための足場確保で多大な時間を要
している。したがって、定期検査期間中に実施する肉厚
測定や付着灰の除去位置を必要最小限にするためには、
運転中に高温腐食の発生の可能性、すなわち伝熱管に付
着した灰中で溶融塩が生成するかどうかを監視しておく
ことが重要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そうした監視装置とし
ては、例えば特公平５−５８１３３号公報「高温腐食監
視装置」が提案されている。これは、低融点化合物の溶
融または凝固に伴う吸熱反応または発熱反応に着目し、
装置の起動時または停止時に燃焼灰が付着した部分の温
度と高温雰囲気下で安定な標準サンプル体との温度差に
基づいて低融点化合物を検出できるようにしたものであ
る。
ては、例えば特公平５−５８１３３号公報「高温腐食監
視装置」が提案されている。これは、低融点化合物の溶
融または凝固に伴う吸熱反応または発熱反応に着目し、
装置の起動時または停止時に燃焼灰が付着した部分の温
度と高温雰囲気下で安定な標準サンプル体との温度差に
基づいて低融点化合物を検出できるようにしたものであ
る。
【０００６】しかしながら、上記従来技術は装置の起動
または停止時のみの測定であり、運転中の監視はできな
いという問題がある。本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解決し、運転中に燃焼灰中の低融点化合物の生
成の有無およびその融点を測定できる高温腐食監視装置
を提供することにある。
または停止時のみの測定であり、運転中の監視はできな
いという問題がある。本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解決し、運転中に燃焼灰中の低融点化合物の生
成の有無およびその融点を測定できる高温腐食監視装置
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ため
本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）燃焼灰中の低融点化合物に起因する高温腐食が発
生し易いボイラ機器部材表面またはその付近に、所定間
隔を隔てて設けられた複数の電極と、該電極を冷却して
所定温度に制御する手段と、前記複数の電極間に所定の
直流電圧を負荷して電極間の電流を計測することにより
電極間に堆積した灰中の低融点化合物の生成の有無およ
び／または前記低融点化合物の融点を検出する手段とを
設けたことを特徴とする高温腐食監視装置。
本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）燃焼灰中の低融点化合物に起因する高温腐食が発
生し易いボイラ機器部材表面またはその付近に、所定間
隔を隔てて設けられた複数の電極と、該電極を冷却して
所定温度に制御する手段と、前記複数の電極間に所定の
直流電圧を負荷して電極間の電流を計測することにより
電極間に堆積した灰中の低融点化合物の生成の有無およ
び／または前記低融点化合物の融点を検出する手段とを
設けたことを特徴とする高温腐食監視装置。
【０００８】（２）燃焼灰中の低融点化合物に起因する
高温腐食が問題となるボイラ機器部材表面またはその付
近に設けた絶縁膜状体と、該絶縁膜状体上に所定間隔を
隔てて設けられた複数の電極と、該電極を所定温度に制
御する手段と、電極間に所定の電圧を負荷して電極間の
電流を計測して電極間に堆積した灰中の低融点化合物の
生成の有無を検知する手段と、該検知手段により低融点
化合物の生成が検知されたときにボイラ機器表面を清掃
するスートブロアを作動させる手段とを設けたことを特
徴とする高温腐食監視装置。
高温腐食が問題となるボイラ機器部材表面またはその付
近に設けた絶縁膜状体と、該絶縁膜状体上に所定間隔を
隔てて設けられた複数の電極と、該電極を所定温度に制
御する手段と、電極間に所定の電圧を負荷して電極間の
電流を計測して電極間に堆積した灰中の低融点化合物の
生成の有無を検知する手段と、該検知手段により低融点
化合物の生成が検知されたときにボイラ機器表面を清掃
するスートブロアを作動させる手段とを設けたことを特
徴とする高温腐食監視装置。
【０００９】
【作用】燃焼灰の主成分は、例えば石炭の場合はシリカ
（ＳｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ 2 Ｏ3 ）、酸化鉄（Ｆｅ
2 Ｏ3 ）、硫酸ナトリウム（Ｎａ2 ＳＯ4 ）、硫酸カリ
ウム（Ｋ2 ＳＯ4 ）で、これらの化合物の融点はいずれ
も７００℃以上であり、伝熱管のメタル温度では溶融し
ない。しかし、これらの化合物はボイラの運転中に化学
反応を起こし、アルカリ鉄硫酸錯塩（（Ｎａ，Ｋ）3 Ｆ
ｅ（ＳＯ4 ）3 ）が生成すると、融点が６００℃以下と
なり、伝熱管のメタル温度以下で溶融状態となる。
（ＳｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ 2 Ｏ3 ）、酸化鉄（Ｆｅ
2 Ｏ3 ）、硫酸ナトリウム（Ｎａ2 ＳＯ4 ）、硫酸カリ
ウム（Ｋ2 ＳＯ4 ）で、これらの化合物の融点はいずれ
も７００℃以上であり、伝熱管のメタル温度では溶融し
ない。しかし、これらの化合物はボイラの運転中に化学
反応を起こし、アルカリ鉄硫酸錯塩（（Ｎａ，Ｋ）3 Ｆ
ｅ（ＳＯ4 ）3 ）が生成すると、融点が６００℃以下と
なり、伝熱管のメタル温度以下で溶融状態となる。
【００１０】すなわち、アルカリ鉄硫酸錯塩等の低融点
化合物が生成しない場合には燃焼灰はドライであり、燃
焼灰と接する電極間に電圧を負荷しても電流が流れるこ
とはない。しかし、電極と接した燃焼灰が溶融すると電
極は溶融塩の中に浸漬された状態となるので、電極間に
電圧を負荷すると電流が流れるようになる。したがっ
て、炉内に一定電圧を負荷した電極をさらし、その電極
間に流れる電流を測定することによって、電極に付着し
た燃焼灰で溶融塩が形成されたかどうかを判定すること
ができる。この際、電極の温度は監視しようとする伝熱
管温度と同じになるように冷却空気で制御する必要があ
る。
化合物が生成しない場合には燃焼灰はドライであり、燃
焼灰と接する電極間に電圧を負荷しても電流が流れるこ
とはない。しかし、電極と接した燃焼灰が溶融すると電
極は溶融塩の中に浸漬された状態となるので、電極間に
電圧を負荷すると電流が流れるようになる。したがっ
て、炉内に一定電圧を負荷した電極をさらし、その電極
間に流れる電流を測定することによって、電極に付着し
た燃焼灰で溶融塩が形成されたかどうかを判定すること
ができる。この際、電極の温度は監視しようとする伝熱
管温度と同じになるように冷却空気で制御する必要があ
る。
【００１１】また、溶融塩の生成が認められた場合に
は、電極の温度を低下させていくと、ある温度で溶融塩
は凝固しドライとなり、電流が流れなくなるので燃焼灰
中で生成した溶融塩の融点も測定することができる。
は、電極の温度を低下させていくと、ある温度で溶融塩
は凝固しドライとなり、電流が流れなくなるので燃焼灰
中で生成した溶融塩の融点も測定することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明になる高温腐食監視装置の一実施
例の構成・原理を示すものである。図１において、監視
装置の先端が炉壁５を貫通して炉内へ露出する構造とな
っている。監視装置の外管４には温度測定用熱電対３と
電流測定用の２個の電極２が設置されており、外管４の
内部は冷却用空気配管７から供給される冷却空気で常時
冷却されている。熱電対３の信号は冷却空気の流量調節
弁８とコンピュータ１２を介して接続されており、常に
電極の温度が一定になるように制御されている。電流測
定用の２個の電極２は直流の定電圧装置９および電流計
１１と接続されており、これらの信号（電圧値、電流
値）はコンピュータ１２に収録されるようになってい
る。
明する。図１は本発明になる高温腐食監視装置の一実施
例の構成・原理を示すものである。図１において、監視
装置の先端が炉壁５を貫通して炉内へ露出する構造とな
っている。監視装置の外管４には温度測定用熱電対３と
電流測定用の２個の電極２が設置されており、外管４の
内部は冷却用空気配管７から供給される冷却空気で常時
冷却されている。熱電対３の信号は冷却空気の流量調節
弁８とコンピュータ１２を介して接続されており、常に
電極の温度が一定になるように制御されている。電流測
定用の２個の電極２は直流の定電圧装置９および電流計
１１と接続されており、これらの信号（電圧値、電流
値）はコンピュータ１２に収録されるようになってい
る。
【００１３】電極は堆積した燃焼灰の溶融による電流変
化を測定するために使用するものであるが、電極材料と
しては（１）耐食・耐熱性に優れること、（２）電気伝
導性が優れること、（３）経年変化が小さいことが必要
となる。こうした条件を満足する材料としては銀や白金
がよい。本実施例では電極を２個にしているが、電流を
検出する電極と電圧を負荷する電極を別にした構成とし
てもよい。
化を測定するために使用するものであるが、電極材料と
しては（１）耐食・耐熱性に優れること、（２）電気伝
導性が優れること、（３）経年変化が小さいことが必要
となる。こうした条件を満足する材料としては銀や白金
がよい。本実施例では電極を２個にしているが、電流を
検出する電極と電圧を負荷する電極を別にした構成とし
てもよい。
【００１４】溶融塩が形成されない場合に電極２間は絶
縁状態にある必要があるので、外管４表面には絶縁物皮
膜１が形成されている。絶縁皮膜１に要求される性能と
しては溶融塩に対して侵食されないことが重要であるの
で、アルミナ、ジルコニア、シリカ等の酸化物が好適で
ある。絶縁膜の形成方法としては、酸化物を塗布や溶射
により外管の端面に形成する方法があるが、特にその形
成方法を限定するものではない。
縁状態にある必要があるので、外管４表面には絶縁物皮
膜１が形成されている。絶縁皮膜１に要求される性能と
しては溶融塩に対して侵食されないことが重要であるの
で、アルミナ、ジルコニア、シリカ等の酸化物が好適で
ある。絶縁膜の形成方法としては、酸化物を塗布や溶射
により外管の端面に形成する方法があるが、特にその形
成方法を限定するものではない。
【００１５】図２は、実際のボイラ運転中の記録例であ
る。図２中、Ａで示す線は温度測定用熱電対３による電
極の温度記録であり、Ｂで示す線（破線）およびＣで示
す線（点線）が電極２間の電流値記録である。Ｂで示す
線（破線）では灰が溶融しないので電極間は絶縁状態で
ありほとんど電流は検出されない。Ｃで示す線（点線）
では、時間ｔ以降において電極間に電流が検出されてお
り、この場合溶融塩が形成されたと判断される。
る。図２中、Ａで示す線は温度測定用熱電対３による電
極の温度記録であり、Ｂで示す線（破線）およびＣで示
す線（点線）が電極２間の電流値記録である。Ｂで示す
線（破線）では灰が溶融しないので電極間は絶縁状態で
ありほとんど電流は検出されない。Ｃで示す線（点線）
では、時間ｔ以降において電極間に電流が検出されてお
り、この場合溶融塩が形成されたと判断される。
【００１６】図３は、電極の温度Ａを徐々に低下させた
場合の記録例で、本例の場合には温度がＴ℃以下で電流
が流れなくなっている。このことから、灰の融点はＴ℃
と判断される。図４はボイラにおける本発明になる高温
腐食監視装置１９の設置位置例を示したものでは、本実
施例では２次過熱器出口コイル１３の前後および再熱器
出口コイル１４の後部の３カ所に設置しているが、特に
設置位置や個数を限定するものではない。
場合の記録例で、本例の場合には温度がＴ℃以下で電流
が流れなくなっている。このことから、灰の融点はＴ℃
と判断される。図４はボイラにおける本発明になる高温
腐食監視装置１９の設置位置例を示したものでは、本実
施例では２次過熱器出口コイル１３の前後および再熱器
出口コイル１４の後部の３カ所に設置しているが、特に
設置位置や個数を限定するものではない。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、ボイラ伝熱管群などの
機器部材に付着した燃焼灰中の低融点化合物の存在を的
確に測定監視することによって、高温腐食による機器部
材の損傷範囲を運転中に把握することができる。したが
って、本発明の装置によるデータをもとにして定期検査
時の伝熱管等肉厚測定範囲、水洗による付着物の除去の
必要性の有無をボイラを停止する前に容易に決定できる
ので検査期間の短縮、保守管理が容易となる。
機器部材に付着した燃焼灰中の低融点化合物の存在を的
確に測定監視することによって、高温腐食による機器部
材の損傷範囲を運転中に把握することができる。したが
って、本発明の装置によるデータをもとにして定期検査
時の伝熱管等肉厚測定範囲、水洗による付着物の除去の
必要性の有無をボイラを停止する前に容易に決定できる
ので検査期間の短縮、保守管理が容易となる。
【００１８】さらに、本発明の装置からのデータをもと
に電流が流れ出したときにボイラに設置されているスー
トブロアを作動させ、燃焼灰を除去し、電流が流れなく
なったときにスートブロアの作動を停止することによっ
て、運転中の高温腐食の進行を抑制することが可能とな
る。
に電流が流れ出したときにボイラに設置されているスー
トブロアを作動させ、燃焼灰を除去し、電流が流れなく
なったときにスートブロアの作動を停止することによっ
て、運転中の高温腐食の進行を抑制することが可能とな
る。
【図１】本発明になる高温腐食監視装置の一実施例の構
成を示す断面図。
成を示す断面図。
【図２】本発明になる実施例によるボイラ運転中の測定
結果を示す図。
結果を示す図。
【図３】本発明になる実施例による灰の融点測定結果を
示す図。
示す図。
【図４】本発明になる実施例のボイラへの取付け位置を
示す図。
示す図。
【図５】高温腐食を生じた伝熱管断面を示す模式図。
１…絶縁膜、２…電極、３…熱電対、４…外管、５…炉
壁管、６…内管、７…冷却用空気配管、８…冷却用空気
流量調節器、９…直流定電圧電源、１０…電流計、１１
…温度記録計、１２…コンピュータ、１３…２次過熱器
コイル、１４…再熱器コイル、１５…１次過熱器コイ
ル、１６…節炭器、１７…バーナ、１８…火炉、１９…
高温腐食監視装置、２０…伝熱管、２１…付着灰外層、
２２…付着灰内層。
壁管、６…内管、７…冷却用空気配管、８…冷却用空気
流量調節器、９…直流定電圧電源、１０…電流計、１１
…温度記録計、１２…コンピュータ、１３…２次過熱器
コイル、１４…再熱器コイル、１５…１次過熱器コイ
ル、１６…節炭器、１７…バーナ、１８…火炉、１９…
高温腐食監視装置、２０…伝熱管、２１…付着灰外層、
２２…付着灰内層。
Claims (2)
- 【請求項１】 燃焼灰中の低融点化合物に起因する高温
腐食が発生し易いボイラ機器部材表面またはその付近
に、所定間隔を隔てて設けられた複数の電極と、該電極
を冷却して所定温度に制御する手段と、前記複数の電極
間に所定の直流電圧を負荷して電極間の電流を計測する
ことにより電極間に堆積した灰中の低融点化合物の生成
の有無および／または前記低融点化合物の融点を検出す
る手段とを設けたことを特徴とする高温腐食監視装置。 - 【請求項２】 燃焼灰中の低融点化合物に起因する高温
腐食が発生し易いボイラ機器部材表面またはその付近に
設けた絶縁膜状体と、該絶縁膜状体上に所定間隔を隔て
て設けられた複数の電極と、該電極を所定温度に制御す
る手段と、電極間に所定の電圧を負荷して電極間の電流
を計測して電極間に堆積した灰中の低融点化合物の生成
の有無を検知する手段と、該検知手段により低融点化合
物の生成が検知されたときにボイラ機器表面を清掃する
スートブロアを作動させる手段とを設けたことを特徴と
する高温腐食監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6135794A JPH07270356A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 高温腐食監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6135794A JPH07270356A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 高温腐食監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270356A true JPH07270356A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13168835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6135794A Pending JPH07270356A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 高温腐食監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07270356A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261747A (ja) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ボイラのモニタ装置 |
| JP2010122075A (ja) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 腐食速度推定方法 |
| WO2012070434A1 (ja) * | 2010-11-26 | 2012-05-31 | 住友重機械工業株式会社 | 溶融塩検出装置、流動床ボイラ及びストーカ炉 |
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| CN105043967A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-11 | 西安热工研究院有限公司 | 烟气—煤灰协同腐蚀试验装置 |
| CN110375872A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-10-25 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种锅炉受热面腐蚀深度在线监测传感器 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP6135794A patent/JPH07270356A/ja active Pending
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