JP4223556B2 - 2枚のガラスの間に真空を形成し窓ガラスを絶縁する方法 - Google Patents
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Description
本発明の方法は、絶縁窓ガラスの製造に限定されないが、この用途を参照して以下にさらに詳細に記載される。
熱及び/又は音の絶縁を得るため、比較的厚い空気の隙間によって相互に分離された2枚のガラスを含む絶縁窓ガラスを製造することは普通のことである。このような窓ガラスは一定の場合には不十分であると考えられる熱の絶縁をもたらす。これを改善するため、3枚のガラスを含み空気の間隙の一方がガス、例えばクリプトンに置換えられる窓ガラスを製造することが知られている。この窓ガラスは熱絶縁を著しく向上させるが、これを何時も容易に用いるには厚すぎるものである。
さらにまた、使用者の現在の要求は中実の壁の熱絶縁に匹敵する窓ガラスの熱絶縁に向けられている。絶縁窓ガラスは、詳細には真空が形成された空間によって相互に分離された2枚のガラスからなるWO特許91/02878号において、すでに提案されている。
この窓ガラスは真空により非常に良好な絶縁を達成するが製造するのが非常に困難である。一方において、10分の2,3mmの厚さの2枚のガラスの間の僅かの厚さは2枚のガラスが向き合っている全領域にわたって一定でなければならない。
さらに、完全に漏れのないシールが2枚のガラスの間に形成されなければならない。
WO特許91/02878号は10分の2,3mmの厚さの支柱を2枚のガラスの一方の上に置き、これらの支柱が全表面にわたって配置され同時に2枚のガラスをシールすることのできる接合部が形成されることからなる技術を記載している。これらの支柱とこのシールとはガラスを構成する組成物である同一材料で製造される。この窓ガラスは複雑な作用を必要とするその同時の作用のため製造が困難であることが明らかである。
またさらに、シール用接合部は密封性と審美感とを損なうことになる多数の泡を有している。
この特許はまた2枚のガラスの間に真空を形成する方法を記載している。これは特にシールする前に2枚のガラスの間にチューブを挿入しこのチューブに空気をポンプで排除するため連結部が形成されることを提案している。もう1つの実施態様は2枚のガラスの一方に孔をあけこのオリフィスを通って空気を送り出すことからなっている。
第1の場合は、操作を困難にするチューブを2枚のガラスと同時に密封状にシールすることが必要である。さらに、真空が形成された後チューブの端部をシールしついでこの端部を破れないように保護することが必要である。
第2の場合は、真空が孔の周りに予めシールされたチューブにより形成される。次に、真空が形成された後、このチューブが溶融されてその端部をシールする。これらの実施態様の欠点は得られた絶縁窓ガラスがその周縁又は一方の表面上に弱い個所を有していることである。第2の場合、チューブの一部が窓ガラスの外側に残り、このため損傷の危険を増大する。
本発明の目的は2枚のガラスの間につくり出すのが簡単な真空を形成し、製造された窓ガラスが有利には弱い部分を有しないようにする方法にある。
上記の目的は本発明によれば、2枚のガラスの間に真空を形成する方法であって、特に絶縁窓ガラスを構成することができ、2枚のガラスの一方がガラスの厚さを貫通する孔を含み、2枚のガラスの間にスペーサが配置された後、2枚のガラスの周縁にシール接合部を形成し、真空を形成し前記孔を閉鎖し、前記スペーサは1枚のガラスの上にこのガラスの少なくとも結合領域を被覆する無機質の組成物による結合によって固定され、他方のガラスがスペーサと周縁のシール接合部との上に配置され、無機質の組成物との結合が周縁のシールと同時に行われることからなる、2枚のガラスの間に真空を形成する方法によって、達成される。
第1の実施態様によれば、無機質の組成物は水溶液の硅酸ソーダである。これは有利にスペーサを被覆しまたスペーサが一方のガラスの上に置かれる前に乾燥される。この乾燥は前記スペーサの取扱いを容易にする。スペーサのガラスへの結合は次に無機質の組成物を再度湿らせついで乾燥することによって達成される。
他の実施態様によれば、無機組成物はエナメルである。
特に、本発明のこの第2の実施態様は、一方において第2のガラスが第1のガラスと一体のスペーサの上に簡単に載ることができるため、簡単化される。これは公知の技術ほど厳格でない第2のガラスの精密な配置を可能にし、この配置は例えば摺動により僅かに矯正することができる。さらに、本発明の方法のこの段階で、エナメルは未だ焼成されておらず、通常のエナメルペーストが十分な粘性を呈しスペーサを所定位置に、さらに詳細にはエナメルが乾燥された後ガラスを所定位置に置き位置決めする段階の間保持する。さらにまた、シール接合部に変更が可能であり有利には第2のガラスの後で所定位置に置き依然としてその位置きめを容易にすることができる。
またさらに、本発明の方法はシールと結合エナメルの焼成とを同時に行うことができるようにし、これによりこの方法の段階の数を制限する。好ましくは、結合エナメルはシール接合部と同一とし、あるいは焼成温度は有利には同じとなるように選択される。
本発明の第1の変形実施態様によれば、スペーサの結合は、例えばスクリーン印刷による無機結合組成物の点の配置と続いての前記スペーサより小さく前記得られた点と同じピッチの孔が設けられた吸引工具によるスペーサの配置との連続の配置によって行われる。
無機結合組成物の点は当業者にとって公知の任意の型の手段によって配置することができ、0.5mmのオーダーの直径と20〜30ミクロンの厚さの点を形成しこれらの点を非常に精密に規則正しいピッチで配列することができる。このようなピッチは特に有利には平方メートル当り600と1500個の間、好ましくは平方メートル当り1000個に等しい多数の点が得られるようにする。
好ましくは、吸引工具はスペーサをプレートの上に配置する前に摘み上げ移送しそしてこれらスペーサを吸引を停止しできれば吹き出しによって無機組成物の点の上に置く。
本発明のスペーサは有利には平行の向き合う2截頭の球形状を有している。このような形状は全てのスペーサを1つのプレート上に例えばこのプレートを振動させることにより同一位置に置くことができるようにするが、これはスペーサのふくらみ部分がスペーサを平行の面の一方の上に持って来る傾向を有するからである。さらに前記した吸引工具と関連する形状はスペーサの良好な把持とスペーサの精密な配置とを可能にし、平坦な面の一方は良好な安定性を保証し、焼成前に結合エナメルを含んでいる。このようなスペーサは有利には0.1と0.3ミリメートルの間の平行な面の間の距離と、ふくらみ部分の領域に0.5ミリメートルより小さい直径とを有している。
本発明の方法の第2の変形実施態様によれば、スペーサの結合は前記スペーサを1枚のガラスの表面上に置くことによって行われ、前記スペーサは前もってガラスと接触するようになる領域にわたって無機質の結合組成物で被覆される。
好ましくは、これらスペーサは移送中スペーサの関連領域を無機質の結合組成物の合成物で湿らし、ついでスペーサがすでに前記無機結合組成物により所望の領域が被覆されているガラス上に置かれる。
スペーサの結合が同時に行われるシール段階に関し、本発明の方法は有利には2枚のガラスの間に圧力を加えるようにする。この圧力はシール接合部がスペーサと同じ高さとなるのを保証する。これはシール接合部が最初にスペーサの厚さより大きな厚で置かれそれにより圧搾により所望の厚さに戻されるからである。
真空を形成するためにガラスの一方の厚さに設けられた孔の閉鎖に関し、本発明は孔に密接して保持され空気を通過させ、またガラスに半田づけすることのできるストッパーを提供する。このようなストッパーはガラス又は金属から作るのが有利である。ストッパーとガラスのシートとの間の連結は好ましくは溶融点がガラスとストッパーとの溶融点より低いエナメル又は焼結ガラスのような無機物の溶接によって得られる。好適な実施態様によれば、真空形成段階の前に銀基剤のエナメルのリングが孔の周りに置かれ焼成後に前記リングが錫メッキされ最後に錫メッキされた無機物のディスクに部分的に溶接される。銀エナメルの焼成は有利には結合エナメルの焼成と同時に又はこの段階が行われた場合熱強化段階の間に行われる。
このような実施態様は孔の近くに孔を閉鎖するようにしたディスクを配置し、孔を開いたままとしまた例えば孔の周りに配設されたらっぱ状ハウジングを用いて真空を形成させることができるようにする。
この構造によれば、真空形成段階の過程で、錫が溶融するまで温度が孔の周りで局部的に上昇される。このようにしてディスクはガラスのシートに半田づけされ孔が閉鎖され、真空が2枚のガラスの間に形成される。
間に真空が形成された2枚のガラスの組立ては実施するのが簡単である。さらに、真空を形成するための孔の閉鎖は割れやすい個所をつくらず比較的目立たず、孔の領域に得られた過剰の厚さは1mm以下にすることができる。
本発明の変形例によれば、錫メッキされた金属リングが銀基剤のエナメルに代わる半田づけガラスによってガラスに締結される。この変形例は僅かに大きな過剰厚さをもたらす。
ここに記載された孔の閉鎖の技術はこれより前に記載されたガラスのシートを組立てる技術、さらに詳細にはスペーサの選択及び取付けとともに周縁のシールに全く適合しているが、しかし本発明は、孔を閉鎖し他の型の組立て体により真空を形成する技術と組合わせる可能性を排除するものではない。
本発明はまた、特に前に記載した方法によって製造することのできる絶縁真空窓ガラスを提案する。
本発明によれば、この絶縁真空窓ガラスはスペーサと周縁シール接合部とによって相互に離間して保持される2枚のガラスからなり、前記スペーサはセラミックで作られた平行の向き合う2截頭の球体である。シートは有利にはその機械的特性を強化するため強化処理を受けている。好ましくは、これは比較的大きな厚さにわたって圧縮応力を生じる熱処理強化法である。スペーサは例えば無水硅酸のガラス相の中のジルコンの結晶相から作られる。
本発明の好適な実施態様によれば、平行の向き合う2截頭球体は、注入することができかつ続いて例えば熱及び/又は化学的及び/又は機械的作用によりスペーサから容易に分離することができる材料で被覆されたボールから得られる。このような材料は例えば錫、金属合金、有機結合剤、プラスターのような結合剤などである。ボールは前記材料で被覆され単一の層を形成し、前記層はその2つの面上で腐食される。使用されるボールは例えばサンドブラストによりガラス成形型を清掃するのに通常用いられるボールである。
さらに好ましくは、シール接合部は焼成温度が450℃より低いエナメルである。到達した温度は特に強化によって得られた応力を緩和させてはならない。
本発明の窓ガラスはまたその外表面にガラスに半田づけされた無機ディスク又はペレットを含んでいる。前に記載されたように、このようなディスクは真空を形成するよう作用した孔を閉鎖するのに用いられる。このディスクは好ましくは目立たないようにするためまた特に取付け装置によって隠されるように窓ガラスの縁に置かれる。
ディスクの半田づけは有利には錫を用いて行われまたガラスとの接触は銀基剤のエナメルの層を介して生じる。
他の有利な実施態様によれば、本発明は1つ又は複数の機能的な層で被覆され少なくとも1枚のガラスをその面の少なくとも一方に用いることができるようにする。このような層は例えばフランス特許第2,701,474号に記載されているような低い放射性の層である。この型の層が窓ガラスの内側の面、すなわち後で真空と接触する面に形成される場合は、本発明は好ましくは前記層がシール接合部によって被覆される領域に対応する表面の周縁領域にわたって取除かれるようにすることができ、この層の除去は前記接合部のより良好な接着ができるようにする。
本発明の他の有利な特徴と詳細は図面を参照して与えられる本発明の実施態様の記載から以下に明らかである。
図1は本発明の絶縁窓ガラスの概略頂面図である。
図2は図1の窓ガラスの側面図である。
図3は本発明のスペーサの側面図である。
図4a,b,cは本発明のスペーサの配置の連続段階を示す概略図である。
図5は真空を形成し孔を閉鎖する本発明の装置の概略側面図である。
これらの図はその理解を簡単にするため共通の尺度では示されていない。
図1は絶縁真空窓ガラス1の概略頂面図である。これは図1に透視で見ることのできるスペーサ4により相互に一定距離をおいて保持された2枚のガラス2,3からなっている。これらガラスのシートは4mmの厚さでその機械的特性を強化するため前もって強化熱処理を受けそれによりこれらガラスのシートが真空が形成された時に加わる応力に耐えるようにしている。
図1において、これらのスペーサは窓ガラスの全表面にわたって規則的に分布されていることが明らかである。スペーサは相互に30ミリメートル離間されている。スペーサ4のこの分布は2枚のガラス2,3の間に空間を保持することができるようにする。スペーサの数、寸法及び分布は、窓ガラスの高い強度を保証し2枚のガラス2と3の間の接触の危険をなくし熱架橋作用が大きすぎないようにまた光の伝達を妨げないように決定される。
さらに、スペーサ4はジルコンで作られる。スペーサ4はしたがってその用途に必要な様々な特性、またさらに詳細には2枚のガラス2,3の間に生じる熱架橋作用をなくすことができるようにする低い熱伝導性を有している。スペーサはまた圧縮に対する良好な抵抗と窓ガラスが真空形成中とその使用中に良好に作用するのを保証する高い靱性とを有する。図2と3において、スペーサ4は平行の向き合う2截頭球体の形状を呈している。このようなスペーサをつくり出す方法とこの形状が前記スペーサの取扱いと取付けに与える利点とは後述される。2枚のガラス2,3の間に空間を保持するようなその機能に関し、ガラスに接触する平らな表面がボールにおけるような点接触をなくし位置決めされるとより大きな安定性をもたらすことは明らかである。
窓ガラス1に真空を形成するよう作用した孔を閉鎖するディスク5がまた図1と2に見られる。このディスクは銅で作られる。ディスクは窓ガラスのどこにでも位置させることができ、好ましくは目立たないよう一方の縁上に配置する。好ましくは、さらにまた、ディスクは図1に示されるように窓ガラスの一方の長い方の縁の中に置かれるが、これは真空が形成される時有利でありこのような位置は特に与えられた吸引のための吸い出し時間をできるだけ減少することができるようにする。
シール接合部6はまた図2と3に見られる。これは焼成温度が有機成分を排除するため450℃のオーダーであるエナメルペーストで形成される。この温度は特に高い温度においてのみ現われる強化応力の緩和をなくすことができるようにする。窓ガラスの製造の間、シール接合部は3mmと4mmの間の幅にわたって約1.5mmの厚さで置かれる。この厚さはこの2枚のガラスの間で0.2mmに戻され、それにより焼成段階の間押圧によってスペーサ4の厚さと同じになるようにする。接合部の幅はそれにより少なくとも10mmとなる。
スペーサ4に関し、またさらに詳細にはスペーサを得る方法に関し、図3はボール又は球から平行な向き合う2截頭の球形状への経過を示す。この変換を行うため、ボールが対称的に腐食され2つの平行な面を形成し、領域7と8の材料が取除かれる。この変換は非常に精密でなければならないが、その理由は用いられるボールが0.4mmの直径を有しまたスペーサ4の高さがこの場合は0.18mmであるからである。発明者は、簡単で正確で一方のスペーサから他方のスペーサまでの寸法が一定不変となるこれらスペーサ4をつくり出す技術を開発することができた。この技術は0.4mmの直径のボールを例えばポリエステル樹脂のような有機樹脂で被覆することからなっている。これら用いられるボールは酸化ジルコニウムからなり、これらボールは通常サンドブラストによりガラス成形型を清掃するのに用いられるものである。この樹脂はそれからボールが単一の層に配置された後に例えばボールを2枚のガラスの間で圧搾することにより重合される。
こうして得られた樹脂層は次に研摩によりその2つの面が侵食され領域7と8に対応する最初の直径に対し各側でボールから0.11mmの材料を取除く。当業者にとって公知の他のいかなる機械的、熱的又は化学的技術も用いることができる。侵食が完了すると、この層の有機質部分が取除かれこうして形成されたスペーサ4がフィルターに回復することができる。
図4a,b及びcは特にスペーサ4を移送し位置させることについてのスペーサの形状に関する利点を示している。図4aにおいて、スペーサ4は振動運動を受けるプレート9上にばらばらに配置されている。スペーサ4の形状と組合わされたプレート9の振動はこれらスペーサをそれ自身で所定位置につかせ、平らな面の一方がプレート9の水平の平面に接触した状態となるが、これはスペーサ4を振動中小さな円筒と同様なものとする平行の向き合う2截頭の球形状がスペーサ4を安定平衡の位置に、したがって一方の平らな面の上に持って来る“ぐらつき作用”型の効果をもたらすからである。吸引工具10がこのプレートの上方に持って来られる。この工具はプレート9上に配設されたスペーサ4と接触して置かれまた矢示11によって象徴的に示される吸引によりスペーサ4をこれと共に運ぶ。これを行うため、工具10にはその下側表面上に30mmのピッチで均一に分布されたオリフィス12が設けられる。これらオリフィス12の寸法はスペーサが通過しないような寸法であり、したがって0.4mmより小さい直径を有し、スペーサ4はその平らな面の一方により吸い上げられる。
図4bは次に工具10がその移動後に結合エナメル13の点がすでに置かれているガラスのシート3の上方に到達したところを示す。これらの点13は例えばシルクスクリーンで印刷するスクリーンによって置かれている。これらの点13はこうしてオリフィス12にとっての工具10のピッチに一致する30mmのピッチで精密に配列される。
図4cにおいて、スペーサ4は点13の上に配置され、この配置は吸引を停止することにより達成され、スペーサは、もし適当であれば矢示14により象徴的に示される僅かの吹出しにより点13に接触する。工具10を動かすこの作用は有利には自動化されスペーサ4と点13との重ね合わせを保証する。結合エナメル点13は特にガラスの第2のシート2が置かれた時スペーサ4を所定位置に保持するため最適の粘性を有している。スペーサがガラスのシート2に接着されないという事実はスペーサの取付けを非常に容易にする。さらに、この接着がないことは2枚のガラスが正確に同一の膨張を受けなかった場合に窓ガラス1の使用中破壊する危険をなくする。
スペーサの配置の間、点13は数10ミクロンの厚さを有する。この厚さはシール接合部を構成するエナメルの焼成と同時に行われる結合エナメルの点13の焼成との間に加えられる圧力により20ミクロンに戻される。点13とスペーサ4との和に相当する厚さは0.2mmである。
点13の圧搾により、エナメルの小さなビードをスペーサ4の基部の周りに形成することができる。スペーサ4の形状はしたがってそのふくらんだ部分による利点をもたらすが、これは形成されたビードがスペーサに沿う毛細管作用によって僅かに上昇しこの場合0.4mmのふくらみ部分の最大直径により隠されたままとなるからである。このように作用し、点13は実際には窓ガラス1を通って透視することはできず、スペーサ4に対応する目に見える点は全て同一の直径であり、そのためこの窓ガラス1を通して見た時の視覚上の妨害がなくなる。
周縁のシール用エナメル6と結合用エナメル13とが同時に焼成される焼成作用の後に、そのために設けられた孔15を介する抽気作用を行い次にこの孔15をディスク5を用いて閉鎖することができる。孔15は図面には示されていない面取りでつくり出されこの領域の強化作用を増進させるようにする。
図5はこの段階を示す。真空を形成するためのらっぱ状のハウジング16のような工具が密封状に孔15の周りに窓ガラス1に当接される。矢示21は10-3トルと10-6トルの間、好ましくは10-4トルのオーダーの窓ガラス1の中の真空を得るために行われる吸引を象徴的に示している。この値に達した時、孔15を密封状に閉鎖することが必要である。これを行うため、銀基剤のエナメル17が孔15の周りに置かれる。このエナメルは有利には周縁のシール接合部6と結合用の点13とを形成するエナメルの焼成と同時に焼成される。焼成後、リング17が錫メッキされまたそのため錫19の第2の層により一方の縁が銅のディスク5に半田づけされた錫18の層を含んでいる。所望の値の真空に達した時、この吸引は維持され、温度がらっぱ状ハウジング16に取付けられた電気器具20を用いて孔15の近くで約230℃に上昇される。この温度の上昇は錫18と19の層の溶融と孔15を被覆するディスク5の落下とを可能にする。この温度が再び下がった時、ディスク15は窓ガラス1にエナメル17と錫のリングにより半田づけされる。このようにして図1と2に示される窓ガラス1が得られる。こうして得られたこの窓ガラスを製造する方法は実施するのが比較的簡単でありそして満足すべき耐用寿命を有する完全に密封状の真空窓ガラスをもたらす。
さらに、このような絶縁窓ガラスの有効性は、低い放射性の層で被覆された少なくとも1枚のガラスを使用することによりさらに高められる。このような層は例えば第2,701,474号として発行されたフランス特許に記載されており、これらの層はこの用途においては建物の内部から外部への放射によるエネルギーの損失を減少させることができる。これらの層はまた特にこれがドアの外に置かれた時霜の形成をなくする。
本発明はまた、ある用途においてはスペーサの結合作用を例えば装飾作用と組合わせる可能性をもたらす。このような場合、エナメルの点13は形成されず、エナメルの点はエナメルの線の形状又は他の形状とすることができる。しかし、このパターンの一部は常にスペーサがこのパターンと同じであるとき完全に隠されるスペーサを固定するのに用いられる。
Claims (17)
- 絶縁窓ガラスを構成することができる2枚のガラスの間に真空を形成する方法であって、2枚のガラスの一方がその厚さを貫通する孔を有し、2枚のガラスの間にスペーサが置かれた後に2枚のガラスの周縁にシール接合部を形成し、真空を形成し前記孔を閉鎖し、スペーサが1枚のガラスの上にこのガラスの少なくとも結合領域を被覆する無機組成物との結合によって固定される2枚のガラスの間に真空を形成する方法において、前記スペーサは前記無機組成物とは別体であり、前記スペーサの固定は、前記無機組成物の点を前記1枚のガラス上に連続して配置し、前記点上に前記スペーサを配置することにより成され、前記無機組成物は前記1枚のガラス上の所定位置に前記スペーサを保持するのに適した粘性を有し、2枚目のガラスは前記スペーサ上に結合されることなく配置され、前記2枚目のガラスが周縁の前記シール接合部上に置かれ、周縁のシールと、前記無機組成物との結合とが、温度の上昇により同時に行われることを特徴とする、2枚のガラスの間に真空を形成する方法。
- 前記無機組成物が水溶液の硅酸ソーダであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記無機組成物がエナメルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記スペーサの結合が、エナメルの点と、前記スペーサより小さく得られたエナメルの点と同じピッチの孔があけられた吸引工具によるスペーサとの、連続した配置によって行われることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 吸引工具がプレート上に予め配置された前記スペーサを摘み上げ移送し、前記吸引工具が前記スペーサを、吸引を停止することにより前記エナメルの点の上に置くことを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記エナメルの点の配置がスクリーン印刷により成されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 周縁のシールのための温度上昇の間において前記2枚のガラスは互いに押圧される請求項1から6のうちの1項に記載の方法。
- 真空形成段階の間ストッパーが孔の近くに保持され空気が通過するようにし前記ストッパーがガラスに半田づけされることを特徴とする請求項1から7のうちの1項に記載の方法。
- 真空形成段階の前に銀基剤のエナメルのリングが孔の周りに形成され、焼成後に前記リングが錫メッキされ、前記リングが錫メッキされた無機ディスクに部分的に半田づけされることを特徴とする請求項1から7のうちの1項に記載の方法。
- 真空形成段階の過程で、錫が溶融するまで温度が孔の周りで局部的に上昇されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記スペーサがセラミックで作られた平行の向き合う2截頭球体であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 平行の向き合う2截頭球体が、単一の層の上に分布され、注入することができかつスペーサから直後に熱的及び/又は化学的及び/又は機械的作用により分離することができる材料で被覆されたボールから得られ、前記層はその2つの面が腐食されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- シール接合部が、焼成温度が450℃より低いエナメルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 外側表面上にガラスに半田づけされた無機質のペレット又はディスクを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 半田づけが錫半田でありガラスとの接触が銀基剤のエナメル層により形成されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 少なくとも1枚のガラスが強化工程を受けていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1枚のガラスが、その面の少なくとも一方が1つ又は複数の機能的な層で被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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