JP6809992B2 - キャスク用架台、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法 - Google Patents

キャスク用架台、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法 Download PDF

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Description

本発明は、キャスク用架台、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法に関する。
本技術分野の技術背景として、特開2012−47547号公報(特許文献1)がある。この公報には、「使用済燃料貯蔵キャスク(以下キャスクと称す)は、中間貯蔵施設において架台に取り付いた状態で移送及び貯蔵を行う。キャスクは、移送時には架台を移送装置により持ち上げ運搬し、貯蔵時には架台を床にボルトで固縛している。」と記載され、さらに「図1(a)において、架台平面部2は長方形形状であり、架台脚部3は、架台平面部2の下面端部に設けられている。」と記載されている。
特開2012−47547号公報
ところで、キャスクに収容される使用済燃料は、原子力発電の稼動期間中に発生し続ける。このため電力需要の増加にともない、使用済燃料の発生がさらに増大することが予測される。したがって、限られた貯蔵エリア内に、より多くの使用済燃料を効率よく保管することが望まれている。またキャスクの保管状態については、地震発生時のキャスク同士の衝突を防止して放射性物質の閉じ込め性能および放射線の遮へい性能を維持する必要性から、キャスク間の配置間隔が耐震設計として決められている。
しかしながら、上述したキャスク用の架台は架台平面部が長方形形状であるため、上述した耐震設計を満たしつつキャスクの貯蔵状態の稠密化を図ることは困難であった。
そこで本発明は、耐震設計を満たしつつもキャスクの稠密貯蔵を進めることが可能なキャスク貯蔵架台、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、略円柱形のキャスクが立設した状態で載置される載置板と、前記載置板の下部に取り付けられた脚部材とを備えたキャスク用架台において、前記載置板は、対向する二辺が平行な略六角形または略八角形の平面形状を有し、前記脚部材は、前記載置板の平面形状の角部に対応して設けられたキャスク用架台である。
以上のような本発明によれば、耐震設計を満たしつつもキャスクの稠密貯蔵を進めることが可能なキャスク貯蔵架台、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法を提供することが可能である。
上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第1実施形態に係るキャスク用架台およびキャスクの斜視図である。 第1実施形態に係るキャスク用架台およびキャスクの側面図である。 第1実施形態に係るキャスク用架台およびキャスクの上面図である。 第1実施形態に係るキャスク貯蔵構造を示す上面図である。 第1実施形態の比較例としてのキャスク貯蔵構造を示す上面図である。 第1実施形態に係るキャスク貯蔵方法を説明するための上面図である。 第1実施形態に係るキャスク貯蔵構造の変形例を示す上面図である。 第2実施形態に係るキャスク用架台、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法を示す上面図である。
以下、本発明のキャスク用架台、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法に関する実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各実施の形態において同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
≪第1実施形態≫
<第1実施形態のキャスク用架台>
図1は、第1実施形態に係るキャスク用架台およびキャスクの斜視図である。図2は、第1実施形態に係るキャスク用架台およびキャスクの側面図である。また図3は、第1実施形態に係るキャスク用架台およびキャスクの上面図である。ここでキャスクCaは、原子炉での反応を終えた燃料棒を集合させた使用済燃料を内部に収納した金属の容器であって、被ばく防止のため放射性物質の閉じ込め性能および放射線の遮へい性能を有する。このようなキャスクCaは、略円柱形の外形形状を有している。
これらの図に示すキャスク用架台1は、使用済燃料が収容されたキャスクCaを移送し、またキャスクCaを貯蔵エリアに定置して貯蔵するための荷台として用いられるパレットである。このようなキャスク用架台1は、以下のような載置板10および脚部材11を備えている。
[載置板10]
載置板10は、平板状の部材であって、一主面側がキャスクCaの載置面10aとして用いられる。このような載置板10は、対向する二辺が平行な略六角形で、キャスクCaの底面よりも一回り大きな略六角形の平面形状を有する。そして、略六角形の載置面10aの中央に、略円柱形のキャスクCaが立設した状態で載置される。
また載置板10は、略六角形の平面形状において平行な二辺間の距離[L]が、キャスクCaの底面の直径[2r]よりも大きく、載置面10aの略中央に立設させて固定したキャスクCaの転倒を防止できる程度の大きさを有していることが好ましい。載置板10は、キャスクCaの転倒を防止するためには、載置面10aが大きいことが好ましい。ただし、載置板10の平面形状の大きさは、次に説明するキャスク貯蔵構造におけるキャスクCa間の耐震設計上の間隔を間隔[d]とした場合、キャスクCa間の間隔を耐震設計上の間隔[d]に保つことができる大きさであることとする。なお、耐震設計上の間隔[d]は、地震発生時のキャスク同士の衝突を防止するために隣接するキャスクCa間に設定される最低限の間隔である。
また載置板10は、以上のような大きさで対向する二辺が平行な略六角形の平面形状を有していればよい。このため、載置板10の平面形状の略六角形は、六角形の角部が丸みを帯びていていてもよい。また載置板10の平面形状の略六角形は、六角形の内角が完全に一定でなくてもよく、また六角形の辺の長さが完全に一定でなくてもよい。したがって、上述した3組の平行な二辺間の距離[L]は、3組で同一でなくてもよい。
例えば、載置板10は、二辺間の距離[L]が同一の正方形の板材10の4つの角を切り取った六角形であってもよい。これにより、正方形の板材20を載置板として用いた場合と比較して載置板10およびキャスク用架台1の軽量化を図ることができる。
また載置面10aの略中央に立設させて固定したキャスクCaの転倒を、全方向において効果的に防止しつつ、キャスクCa間の間隔を耐震設計上の間隔[d]に保ってキャスクCaを稠密貯蔵するためには、載置板10は正六角形に近い平面形状であるほうが好ましい。また載置板10が略正六角形であれば、キャスクCa間の間隔を耐震設計上の間隔[d]に保ってキャスクCaを稠密貯蔵する場合に、複数のキャスク用架台1の配置間隔を一定にすることができる。
[脚部材11]
脚部材11は、載置板10の載置面10aとは逆側の面であって、載置板10の下部に取り付けられた柱状の部材である。この脚部材11は、略六角形の載置板10の角部に対応した6箇所に固定されており、これにより、脚部材11によって、キャスクCaが載置されたキャスク用架台1を安定的に支持する。なお、これらの脚部材11は、載置板10の平面形状の範囲内においてはみ出すことなく、載置板10に固定されていることとする。
また脚部材11は、載置板10の下部に空間1aを形成する。この空間1aは、キャスクCaが載置されたキャスク用架台1を移送する際に、移送装置としてのフォークリフトの爪が挿入される部分となる。またこの空間1aは、キャスクCaおよびキャスク用架台1を貯蔵エリアに固定した際に、キャスクCaを冷却する空気の循環経路となる。
以上説明したキャスク用架台1は、載置板10および脚部材11の他に、さらに他の部材を備えたものであってもよい。例えば、ここでの図示は省略したが、以上のような載置板10および脚部材11には、キャスクCaを載置板10に対して固定するための部材、またはキャスクCaおよびキャスク用架台1を貯蔵エリアの床面に対して固定するための部材が設けられていてもよい。またキャスク用架台1は、さらに載置板10とほぼ同一形状の底板を有し、底板と載置板10との間に脚部材11を挟持する構成であってもよい。ただし、これらの追加される部材は、載置板10の平面形状の範囲内に配置されることとする。
[キャスク用架台1の効果]
以上説明した構成のキャスク用架台1は、略六角形の平面形状の載置板10を有する。これにより次に説明するキャスク貯蔵構造で示すように、複数のキャスク用架台1を配列する場合に、載置板の平面形状が四角形のものと比較して、上部に固定したキャスクCa間の間隔を耐震設計上の間隔[d]に保ちつつも、キャスクCaを高集積化した状態で稠密に配列することが可能となる。
<第1実施形態のキャスク貯蔵構造>
図4は、第1実施形態に係るキャスク貯蔵構造を示す上面図である。この図に示すキャスク貯蔵構造は、図1〜図3を用いて説明したキャスク用架台1を用いて、原子力発電所の敷地内または敷地外の貯蔵エリアAsに、キャスクCaを貯蔵する構造である。以下、図4を参照してキャスクCaの貯蔵構造を説明する。
図4に示すように、貯蔵エリアAs内には、複数のキャスクCaが、キャスク用架台1に載置された状態で貯蔵される。この状態において、キャスクCaが固定されたキャスク用架台1は、例えばボルトを用いて貯蔵エリアAsの床面に対して固定された状態となっている。
貯蔵エリアAs内において、略六角形の平面形状を有するキャスク用架台1は、隣接して配置された周囲のキャスク用架台1と向きを揃え、また隣接して配置された周囲のキャスク用架台1との間に、隙間[D]を保って貯蔵される。この状態において、略六角形の平面形状を有するキャスク用架台1は、千鳥構造、特に好ましくは60°千鳥構造で配列された状態となっている。すなわち貯蔵エリアAs内におけるキャスク用架台1の貯蔵構造は、行列方向にマトリックス配列されたキャスク用架台1の配置に対し、列方向の配置ピッチの半分の位置で、かつ行方向の配置ピッチの半分の位置に相当する各位置にもキャスク用架台1が配置された構成となる。そして、配列されたキャスク用架台1の中心を結んだ図形が略正三角形を構成することとする。
また略六角形の平面形状を有するキャスク用架台1は、以上のように配列された状態において、ハニカム構造を構成する。このハニカム構造は、キャスクCa間の耐震設計上の間隔[d]を含んだ構成であって、キャスク用架台1間には隙間[D]が設けられる。この隙間[D]は、キャスク用架台1の載置板10における略六角形の平面形状の平行な二辺間の距離[L]によって決まる値である。
このようなキャスク用架台1間の隙間[D]は、キャスクCa間が耐震設計上の間隔[d]に保たれ、またキャスクCaを搬送する上での問題がなければ、隙間[D]=0であってもよい。この場合、複数のキャスク用架台1は、隙間無く配列されたハニカム構造を構成する。
以上のようにキャスク用架台1が配列された状態において、キャスク用架台1上に固定されたキャスクCaは、周囲のキャスクCaとの間に耐震設計上の間隔[d]を保って60°千鳥構造で配列された状態となっている。なお、キャスクCa間の間隔は、耐震設計上の間隔[d]以上に保たれればよいが、キャスクCaの貯蔵状態を高集積化できるため耐震設計上の間隔[d]とすることが好ましい。
[キャスク貯蔵構造の効果]
以上説明したキャスク貯蔵構造は、略六角形の平面形状の載置板10を有するキャスク用架台1上に載置したキャスクCaを、耐震設計上の間隔[d]を保って60°千鳥構造で配列した構成である。これにより、ある程度の大きさを有するキャスク用架台1によって安定的に支持した状態のキャスクCaを、耐震性を保って稠密に配置することが可能であり、キャスクCaの稠密貯蔵が可能となる。この結果、貯蔵エリアAsの省スペース化およびキャスクCa貯蔵の高集積化を図ることができ、キャスクCaの収納効率を向上させることが可能である。
図5は、第1実施形態の比較例としてのキャスク貯蔵構造を示す上面図であり、平面形状が正方形の載置板20を有するキャスク用架台100を用いた貯蔵構造を示す図である。キャスク用架台100の載置板20は、図3に示した正方形の板材20であって、二辺間の距離[L]のものである。この場合、キャスク用架台100同志の緩衝により、キャスクCa同志を耐震設計上の間隔[d]を保って60°千鳥構造で配列することが困難であり、載置板を縮小する必要が生じる場合もある。こため、キャスク用架台によるキャスクCaの支持が不安定となるのである。
これに対し、略六角形の平面形状の載置板10を有するキャスク用架台1を用いることにより、上述したようにキャスク用架台1によって安定的に支持した状態のキャスクCaを、耐震性を保って稠密に配置することが可能となる。
また、キャスクCaの配列が千鳥構造であるため、キャスクCaを碁盤目状に配列した場合と比較して、外部から導入される冷却空気(自然対流を含む)に対する各キャスクCaの接触面が増大する。これにより、キャスクCaの冷却効率の向上も期待できる。
<第1実施形態のキャスク貯蔵方法>
図6は、第1実施形態に係るキャスク貯蔵方法を説明するための上面図である。この図に示すキャスク貯蔵方法は、図1〜図3を用いて説明したキャスク用架台1を用いてキャスクCaを貯蔵エリアSaに保管するための方法である。以下、図6を参照してキャスクCaの貯蔵方法を説明する。
まず、作業者は、キャスク用架台1の載置面10a上の中央に、円柱形のキャスクCaを立設させた状態で載置して固定する。次いで、フォークリフトのような搬送装置を用いてキャスクCaが固定されたキャスク用架台1を貯蔵エリアAs内に搬送する。この際、作業者は、載置板10の下方の脚部材11間の空間1aにフォークリフトの爪200を挿入することにより、キャスクCaが固定されたキャスク用架台1を持ち上げて移動させる。
次に作業者は、貯蔵エリアAs内に搬入されたキャスク用架台1を、隣接するキャスク用架台1に対して向きを揃え、また隣接する周囲のキャスク用架台1との間に隙間[D]を保って配置する。これにより、略六角形の平面形状を有するキャスク用架台1を、60°千鳥構造に配列し、キャスク用架台1によってハニカム構造を構成する。このハニカム構造は、キャスクCa間における耐震設計上の間隔[d]を含んだ構成であって、キャスク用架台1間には隙間[D]が設けられることは上述したとおりである。この際、キャスク用架台1間の隙間[D]は、キャスクCa間が耐震設計上の間隔[d]となるように設定され、隙間[D]=0であってもよいことも、上述したとおりである。
このように、貯蔵エリアAs内に搬入したキャスク用架台1を、略六角形の平面形状の向きを揃えて隙間[D]を保って配置することにより、キャスク用架台1上に固定されたキャスクCaは、耐震設計上の間隔[d]を保って60°千鳥構造で配列された状態となる。
以上の後、作業者は、上述した位置に配置されたキャスク用架台1を、例えばボルトを用いて貯蔵エリアAsの床面に対して順次固定する。
[キャスク貯蔵方法の効果]
以上説明した手順のキャスク貯蔵方法により、貯蔵エリアAsの省スペース化およびキャスクCa貯蔵の高集積化を図ることが可能なキャスク貯蔵構造とすることができる。またこのキャスク貯蔵方法は、略六角形の平面形状の載置板10を有するキャスク用架台1を、載置板10の平面形状の方向を同一方向に向けて一定の隙間[D]を保って配列することにより、キャスクCaが60°千鳥構造で配列される。このため、キャスクCaを稠密配列する貯蔵構造を容易に形成することが可能である。
≪第1実施形態の変形例≫
図7は、第1実施形態に係るキャスク貯蔵構造の変形例を示す上面図である。この図に示す変形例のキャスク貯蔵構造は、キャスク用架台1の隙間[D]を、60°千鳥構造の配列間からキャスク用架台1を引き出すことができる程度の大きさとした構造である。このため、キャスクCa間の間隔は、図示したように耐震設計上の間隔[d]よりも広い間隔[d’]となってもよい。
すなわち、貯蔵エリアAs内において、略六角形の平面形状を有するキャスク用架台1は、60°千鳥構造で配列した状態となっているが、キャスク用架台1の隙間[D]は、60°千鳥構造の配列間からキャスク用架台1を引き出すことができる程度の大きさとなっている。これにより、キャスクCa間は、図示したように耐震設計上の間隔[d]よりも広い間隔[d’]となる場合もある。ただし、キャスクCa間の間隔は、キャスクCaの貯蔵状態を高集積化できるため耐震設計上の間隔[d]とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、キャスクCaの収納効率の向上を図りつつも、貯蔵エリアAsに配列されたキャスクCaが固定されたキャスク用架台1のうち、任意のキャスク用架台1を貯蔵エリアAsから運び出すことが容易になる。またキャスクCaを貯蔵する際にも、キャスクCaを固定したキャスク用架台1の移動の自由度の向上を図ることができる。
≪第2実施形態≫
図8は、第2実施形態に係るキャスク用架台、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法を示す上面図である。以下、図8に基づいて第2実施形態に係るキャスク用架台、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法を順に説明する。
<第2実施形態のキャスク用架台>
図8に示す第2実施形態のキャスク用架台1’が、第1実施形態のキャスク用架台1と異なるところは、載置板10’が略八角形の平面形状となっているところにある。このような載置板10’は、対向する二辺が平行な略八角形で、キャスクCaの底面よりも一回り大きな略八角形の平面形状を有する。そして、略八角形の載置面10a’の中央に、略円柱形のキャスクCaが立設した状態で載置される。
この載置板10’は、略八角形の平面形状において平行な二辺間の距離[L]が、キャスクCaの底面の直径[2r]よりも大きく、キャスクCa間の間隔を耐震設計上の間隔[d]に保つことができる大きさであることは、上述した第1実施形態のものと同様である。
また載置板10’は、以上のような大きさで対向する二辺が平行な略八角形の平面形状を有していればよい。このため、載置板10’の平面形状の略八角形は、八角形の角部が丸みを帯びていていてもよい。また載置板10’の平面形状の略八角形は、正八角形の内角が完全に一定でなくてもよく、また八角形の辺の長さが完全に一定でなくてもよい。したがって、上述した4組の平行な二辺間の距離[L]は、4組で同一でなくてもよい。
例えば、載置板10’は、二辺間の距離[L]が同一の正方形の板材20の4つの角を切り取った八角形であってもよい。これにより、正方形の板材20を載置板として用いた場合と比較して載置板10’およびキャスク用架台1’の軽量化を図ることができる。
また載置面10a’の略中央に立設させて固定したキャスクCaの転倒を、全方向において効果的に防止しつつ、キャスクCa間の間隔を耐震設計上の間隔[d]に保ってキャスクCaを稠密貯蔵するためには、載置板10’は正八角形に近い平面形状であるほうが好ましい。
<第2実施形態のキャスク貯蔵構造>
このようなキャスク用架台1’を用いたキャスクCaの貯蔵構造も、第1実施形態で説明した貯蔵構造と同様である。すなわち、貯蔵エリアAs内において、略八角形の平面形状を有するキャスク用架台1’は、隣接して配置された周囲のキャスク用架台1’と向きを揃えて配置される。またキャスク用架台1’は、隣接して配置された周囲のキャスク用架台1’との間に、隙間[D]および間隔[D’]を保って貯蔵される。これらの隙間[D]および間隔[D’]は、載置板10’の平面形状が略正八角形である場合、配置方向によって異なる値となる。この状態において、略八角形の平面形状を有するキャスク用架台1’は、60°千鳥構造で配列される。キャスク用架台1’間の隙間[D]および間隔[D’]は、キャスクCa間が耐震設計上の間隔[d]に保たれ、またキャスクCaを搬送する上での問題がなければ、隙間[D]および間隔[D’]のうちの狭い方の隙間[D’]=0であってもよい。
以上のようにキャスク用架台1’が配列された状態において、キャスク用架台1’上に固定されたキャスクCaは、周囲のキャスクCaとの間に耐震設計上の間隔[d]を保って60°千鳥構造で配列された状態となっている。
<第2実施形態のキャスク貯蔵方法>
上述したキャスク用架台1’を用いてキャスクCaを貯蔵エリアSaに保管するための方法は、第1実施形態で説明した方法と同様である。すなわち作業者は、キャスクCaが固定されたキャスク用架台1’を、貯蔵エリアAs内に搬入し、隣接するキャスク用架台1に対して向きを揃え、また隣接する周囲のキャスク用架台1との間に隙間[D]および間隔[D’]を保って配置する。これにより、略八角形の平面形状を有するキャスク用架台1’を60°千鳥構造に配列し、またキャスク用架台1’上に固定されたキャスクCaを、耐震設計上の間隔[d]を保って60°千鳥構造で配列する。この際、キャスク用架台1’間の隙間[D]および間隔[D’]は、キャスクCa間が耐震設計上の間隔[d]となるように設定され、隙間[D’]=0であってもよいことも、上述したとおりである。
この状態において、作業者は、上述した位置に配置されたキャスク用架台1’を、例えばボルトを用いて貯蔵エリアAsの床面に対して順次固定する。
以上のような第2実施形態のキャスク用架台1’、キャスク貯蔵構造、およびキャスク貯蔵方法であっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上のような第2実施形態の変形例として、キャスク用架台1’の載置板10’が略円形の平面形状のものが例示される。この載置板10’は、例えば二辺間の距離[L]が同一の正方形の板材20に内接する略正円形であってよい。このように載置板10’が略円形の平面形状を有するキャスク用架台1’であっても、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。また本第2実施形態およびその変形例の貯蔵構造についても、図7を用いて説明した第1実施形態の変形例と組み合わせが可能である
なお、本発明は上記した実施形態および変形例に限定されるものではなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
1,1’…キャスク用架台
10,10’…載置板
10a,10a’…載置面
11…脚部材
Ca…キャスク
[d]…耐震設計上の間隔(所定間隔)

Claims (10)

  1. 略円柱形のキャスクが立設した状態で載置される載置板と、前記載置板の下部に取り付けられた脚部材とを備えたキャスク用架台において、
    前記載置板は、対向する二辺が平行な略六角形または略八角形の平面形状を有し、
    前記脚部材は、前記載置板の平面形状の角部に対応して設けられた
    キャスク用架台。
  2. 前記載置板の平面形状は、略正六角形または略正八角形である
    請求項1に記載のキャスク用架台。
  3. 前記載置板の平面形状は、正方形の角部を切り取った形状である
    請求項1に記載のキャスク用架台。
  4. 略円柱形のキャスクが立設されたキャスク用架台を所定状態で配列したキャスク貯蔵構造において、
    前記キャスク用架台は、対向する二辺が平行な略六角形または略八角形の平面形状を有する載置板と、前記載置板の下部に取り付けられ、前記載置板の平面形状の角部に対応して設けられた脚部材とを備え、
    前記キャスク用架台上に立設させた前記キャスクが、所定間隔を保って千鳥構造で配列された
    キャスク貯蔵構造。
  5. 前記キャスクは、60°千鳥構造で配列された
    請求項4に記載のキャスク貯蔵構造。
  6. 前記キャスク用架台は、略六角形または略八角形の平面形状を有する載置板を同一方向に向けて配列されている
    請求項4または5に記載のキャスク貯蔵構造。
  7. 前記キャスク用架台の間隔は、両側に隣接する2つのキャスク用架台間から1つのキャスク用架台を水平方向に引き出すことが可能な所定間隔に保たれている
    請求項4〜6の何れか1項に記載のキャスク貯蔵構造。
  8. 略円柱形のキャスクが立設されたキャスク用架台を所定状態で配列するキャスク貯蔵方法において、
    対向する二辺が平行な略六角形または略八角形の平面形状を有する載置板の下部に前記載置板の平面形状の角部に対応して脚部材を取り付けたキャスク用架台の上部にキャスクを立設させた状態で固定し、
    前記キャスクが固定されたキャスク用架台を移動させることにより、前記キャスクを千鳥構造で所定間隔を保って配列する
    キャスク貯蔵方法。
  9. 前記キャスクを、60°千鳥構造で配列する
    請求項8に記載のキャスク貯蔵方法。
  10. 前記キャスク用架台の載置板は略六角形または略八角形の平面形状を有し、
    前記キャスクを配列する際には、前記載置板を同一方向に向ける
    請求項8または9に記載のキャスク貯蔵方法。
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