JP6810733B2 - 接触ユニット及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、接触ユニット、特に架線を経由して車両に電力を供給する接触ユニット、及び、接触ユニット上の電気アークを案内する方法に関し、接触ユニットは、すり板サポート及びその上に配置されたすり板を有する滑り接触装置を備える。更に、本発明は、接触ユニット上の電気アークを案内又は消弧する磁石の使用に関する。
すり板及びすり板サポートを備える滑り接触装置を有する接触ユニットが、レールに束縛された車両に、及びレールに束縛されないが電気モータで駆動される車両にも、電力を供給するために使用される。前記滑り接触装置は、パンタグラフ又はリンク機構のような、接触ユニットの押し付け装置又は位置決め装置によって、引張り電流線又は架線に対して押し付けられ、接触押し付け力が生成される。このように滑り接触が形成され、これによって、車両の移動中又は停止中に車両に電力が供給されることが可能になる。
すり板と架線との間の滑り接触が、この種の車両の動的な運転の間でさえも、できる限り連続して確実に維持されるということが、重要な側面である。しかし、すり板と架線との間の絶え間ない接触を常に確保することはできない。特に、霜、氷又は他の付着物が架線に発生すると、すり板と架線との間の短時間の離線は避けることができない。これらの離線の場合があるため、とりわけ、架線とすり板サポートとの間、又は架線と位置決め装置との間にさえ、フラッシュオーバー又は電気アークの形成が周期的に観測され得る。これは、滑り接触装置又は位置決め装置の構成要素に損傷を与えるという結果になり得る。電気アークは、すり板が架線に接触するだけでもすぐに形成され得る。滑り接触装置と架線との間の領域における湿度の増加も、電気アークの形成に寄与する。特にすり板サポートは、典型的には金属でできているのであるが、電気アークによって激しく損傷し得る。このため、検査及び交換の周期を短くすることが必要になる。
すり板サポートは、金属が含浸されたカーボン材、硬質炭、グラファイト、又は合金でできたすり板のためのU字形の座面を有するアルミニウムプロファイルによって、通常、形成される。すり板は、アルミニウムプロファイルに接着、又は、U字形の座面の脚部を曲げる若しくは脚部にフランジ付けをすることによってU字形の座面にぴったり合うように固定され得る。すり板サポートは、いわゆる補助サポートでもあり得、これはパンタグラフ又はリンク機構のロッカーに組み付けられる。電気アークが架線とすり板サポートとの間に形成されると、すり板サポート及びすり板に熱が発生し、これは、すり板サポートの材料が溶解する、蒸発する又は剥がれる原因となり得る。したがって、もし電気アークが繰り返し形成されると、すり板サポートは所々消耗し得るので、すり板サポートを弱くし又は破壊さえする原因となる。
EP 2 746 091 B1は、すり板サポートと架線との間の電気アークの形成を防止することになっている滑り接触装置を開示する。特に、すり板サポートに流路が形成され、前記流路が、電気アークがすり板サポートからすり板へ偏向するように、車両の移動中の空気流の目標とする案内を可能にする。しかし、不都合なことに、車両が停止中又は低速であるときにさえ、空気流がないため、電気アークは、依然として架線とすり板サポートとの間でフラッシュオーバーする。このような状況において、確立された空気流によってそのようなフラッシュオーバーを確実に防止することは、もはや不可能である。更に、接触ユニットの位置決め装置が電気アークのフラッシュオーバーから保護されることも望まれる。
したがって、本発明の目的は、接触ユニット、及び、電気アークを放電させる方法であって、それによって電気アークによる接触ユニットへの損傷をよりよく防止することができる、電気アークを放電させる方法を、提案することである。
前記目的は、請求項1の特徴を有する接触ユニットによって、請求項16の特徴を有する方法によって、及び、請求項17の特徴を有する使用方法によって、達成される。
本発明による接触ユニットは、特に架線を経由して車両に電力を供給するための接触ユニットであって、前記接触ユニットは、滑り接触装置を備え、前記滑り接触装置は、すり板サポートと、前記すり板サポートの上に配置されたすり板とを有し、前記接触ユニットは、前記接触ユニットに又は前記接触ユニットに隣接して配置された、電気アークのための案内装置を有し、前記案内装置には磁石が設けられている。
この種の接触ユニットは、炭素材料、グラファイト又は合金でできている、パンタグラフ又はリンク機構上に配置された、すり板によって構成され得る。案内装置によって、接触ユニットと架線との間でフラッシュオーバーする電気アークが、すり板へ導かれ、すり板サポートに近づかないように、特に案内される。すり板に当たる(striking)電気アークは、すり板を加熱するのみであり、すり板を保持し典型的には金属でできているすり板サポートの支持プロファイルは加熱しない。よって、電気アークが当たることによって導入される熱のために前記金属が破壊され又は溶解することが避けられ得る。更に、電気アークは消弧さえされ得るので、まず第一に、電気アークは架線から滑り接触装置へジャンプしない。磁石は、設計又はすり板サポート上への配置がいかなる所与の方法でされてもよく、磁石検出オペランド設計及び配置が、電気アークが支持プロファイルにフラッシュオーバーすることを防止し、電気アークをすり板に向け直すということが、唯一の重要な側面である。したがって、電気アークのための案内装置は、電気アークに抗して実質的に損耗のない保護を提供する。このように、車両の停止中又は移動中において、及び架線と滑り接触装置との間の単なる接触の場合にさえ、電気アークによる支持プロファイルの材料の過度の加熱又は消耗が効果的に防止され得る。これによって、滑り接触装置及び位置決め装置の耐用期間が延長される。
電気アークが、前記磁石の磁界によって偏向させられ又は消弧するのは、特に有利である。磁石の磁界が特にすり板サポートの支持プロファイルの領域において形成され又は配置されるように、磁石が構成され、配置される。理解されたように、磁界は電気アークを偏向又は消弧させることができ、電気アークが支持プロファイルに当たるのを防止する。
前記案内装置には複数の磁石が設けられ得る。これによって、すり板サポートの支持プロファイルが、架線が典型的にすり板に垂直に動く範囲に沿って当たる電気アークから保護されることが可能になる。
したがって、前記磁石が、すり板サポートの長手に沿って一定の間隔で配置されることが考えられ得る。重要な側面は、磁石間の隙間が磁界によって埋められるように磁石の磁界が構成されることである。例えば、近隣の磁石の磁界は、互いにオーバーラップし得る。このように、電気アークが2つの磁石間で支持プロファイルに当たることが防止され得る。
前記磁石は、永久磁石又は電磁石であり得る。永久磁石によって、電気アークは連続して偏向又は消弧され得る。電磁石を使用すると、電気アークがたいてい当たるようにする気象条件のときのように、磁界が必要に応じて確立され得る。電気的に駆動される車両の場合、電流は架線経由で利用可能なので、電磁石には容易に電流が供給され得る。
更なる特に簡単な実施形態において、前記磁石は、棒磁石であり得る。棒磁石は、すり板サポートの長手に沿って配置され得る。棒磁石は、容易かつ経済的に、大量に使用可能である。
前記磁石は、前記すり板サポートの支持プロファイル上に配置され得る。前記磁石によって、電気アークが、前記支持プロファイルから偏向させられて前記すり板に向けられ又は消弧し得る。磁石は、電気アークが支持プロファイルに当たるのを防止し得る偏向磁石の様式で構成される。磁石の磁界は、特に強いものである必要すらない。実際、低強度の磁界であっても、電気アークに偏向力を与える。支持プロファイルは、例えば、アルミニウム又は他の適切な金属で作られ得る。もし支持プロファイル自身が磁気を帯びず又は磁化され得なければ、特に有利である。
前記磁石は、前記支持プロファイルの中及び/又は外側に配置され得る。支持プロファイルの中に配置されることにより、磁石は環境の影響から保護される。また、支持プロファイルの外形が変化しないので、滑り接触装置の空力特性も変化しない。しかし、磁石を支持プロファイルの外面に配置すること、又は磁石をそこに取り付けることも可能である。原則として、これによって従来技術による滑り接触装置に磁石を後付けすることも可能になる。
前記磁石は、移動方向とは異なる方向に向けられた前記支持プロファイルの長手方向の側面、及び/又は移動方向に向けられた前記支持プロファイルの長手方向の側面に配置され得る。車両の移動中に滑り接触装置上に形成される空気流も電気アークのフラッシュオーバー及びその経路に影響するので、磁石は、移動方向とは異なる方向に向けられた長手方向の側面に少なくとも配置され得る。もし対向する面のそれぞれに配置されるなら、車両の停止中に架線と接触するときにどのような場合でも電気アークが支持プロファイルに当たるのを防止することが、更に確実になり得る。例えば、磁石の列が、支持プロファイルの中又は外側において長手方向の各側面に配置され得る。磁界の性質及び強さによっては、他の磁石又は複数の磁石が支持プロファイル内の中央に配置され得る。支持プロファイルの外形が十分に強い磁界によって依然として常に覆われているということが、重要な側面である。
前記磁石の磁界の対称軸が、前記長手方向の側面又は前記すり板を通って伸び得る。これは、棒状の磁石の磁界が、すり板の方向に、又はそれに垂直に、配置されることが原則として可能であるということを、意味する。同様に、磁石を架線と実質的に平行に配置することが可能であり、これは、磁界の対称軸が長手方向の側面を通って伸びることを意味する。
前記案内装置は、前記すり板サポートの支持プロファイルに沿って伸び前記磁石が配置又は取り付けられる保持プロファイルを有し得る。前記保持プロファイルは、前記支持プロファイルに取り外し可能に取り付けられ得る。電気アークが、前記磁石によって、前記支持プロファイルから偏向させられて前記すり板に向けられ又は消弧し得る。案内装置のこの実施形態において、磁石は支持プロファイルに直接取り付けられる必要はない。例えば、保持プロファイルは、磁石が組み付けられて、次に例えば支持プロファイルに取り付けられる。これは、従来技術からの現存する滑り接触装置に案内装置を後付けするのを簡単にする。
もし前記磁石が、前記支持プロファイルの上端に隣接して配置されるなら、特に有利である。磁石は、支持プロファイルとすり板との間の外側境界において、架線から比較的短い距離のところに設置され、これは、電気アークが支持プロファイルと接触するためには、最初に磁石の磁界を突き抜ける必要があるということを意味する。電気アークをすり板へ偏向させることが、支持プロファイルの上端に配置された磁石で容易になる。
代替として、前記案内装置は、前記すり板サポートの支持プロファイルに平行に延び前記磁石が配置される保持プロファイルを有し得る。前記保持プロファイルは、前記支持プロファイルに対して離れたところで前記すり板サポート上に配置され得る。電気アークが、前記磁石によって、前記支持プロファイルから偏向させられて前記すり板に向けられ又は消弧し得る。磁石の磁界は、もし、すり板サポートの支持プロファイル及び他の構成要素が磁化され得る材料で作られているなら、特に影響を受け得る。したがって、磁石が、支持プロファイルに隣接して、前記構成要素から適切な距離、離れたところに配置されるなら、有利である。保持プロファイルは、支持プロファイルの断面を超えて側面において突出するのに十分広くもあり得る。
更に、前記接触ユニットは、前記滑り接触装置を架線に対して保持及び位置決めするための位置決め装置を備え得る。前記位置決め装置は、前記案内装置を有し得る。前記磁石は、前記位置決め装置の部分の上に配置され得る。前記位置決め装置が、前記すり板が前記架線と接触する接触位置にあるときに、前記部分は、前記架線に最も近い前記位置決め装置の部分である。電気アークが、前記磁石によって、前記部分から偏向させられて前記すり板に向けられ又は消弧し得る。したがって、案内装置は、位置決め装置にも配置され得、電気アークがフラッシュオーバーして位置決め装置に当たるのを防止し得る。位置決め装置は、パンタグラフ、又はリンク機構等であり得る。位置決め装置に当たる電気アークは、特に重大な損傷を位置決め装置に引き起こし得る。特に、トップチューブのような、位置決め装置の架線に近づく部分は、特別な危険にさらされる。
接触ユニットをより安全にするために、前記滑り接触装置及び位置決め装置は、それぞれ案内装置を有し得る。
接触ユニット、特に架線を経由して車両に電力を供給するための接触ユニット上の電気アークを案内する本発明による方法において、すり板サポートであって、前記すり板サポートに配置された、前記接触ユニットの滑り接触装置のすり板を有するすり板サポートが、前記接触ユニットの位置決め装置によって架線と接触させられ、電気アークが前記架線と前記すり板との間に形成され、磁石が設けられた、前記接触ユニットの案内装置によって、前記電気アークが、消弧させられ又は前記すり板に向けられて前記すり板と接触する。電気アークの消弧は、電気アークが、まず第一に生じない、又はフラッシュオーバー中に少なくともある程度弱くなるということを意味する。位置決め装置は、滑り接触装置を保持及び位置決めする役割を果たし、これは、すり板を架線に向かって動かし、すり板と架線との間の接触を確立するために、位置決め装置が使用され得るということを意味する。すり板と架線との間の電気アークは、前記接触の前又は前記接触中に、形成され得る。車両は、運転ルート上で、移動又は静止していることがあり得る。重要な側面は、電気アークが生じるなら、電気アークは架線とすり板との間にのみ形成されるということである。案内装置又は案内装置を構成する磁石は、電気アークが滑り接触装置又は位置決め装置の他のいかなる構成要素にも到達しない、すなわち、それらに当たらない、ということを確実にする。本発明による方法の他の有利な点に関しては、本発明による接触ユニットの有利な点の説明が参照される。
本方法の他の有利な実施形態は、装置の請求項1に従属する請求項の特徴の説明から明らかである。
接触ユニット、特に架線を経由して車両に電力を供給するための接触ユニット上の電気アークを案内又は消弧する、本発明による磁石の使用方法に関して、前記接触ユニットは、すり板サポートと前記すり板サポート上に配置されたすり板とを有する滑り接触装置と、前記滑り接触装置を保持及び位置決めするための位置決め装置と、電気アークのための案内装置を構成し、前記接触ユニット上に配置された前記磁石とを備える。本発明による磁石の使用方法の有利な点に関しては、本発明による装置及び本発明による方法の有利な点の説明が参照される。
使用方法の他の変形例は、装置の請求項1に従属する請求項の特徴の説明から明らかである。
以下に、添付の図面を参照して、本発明がより詳細に論じられる。
図1は、従来技術による滑り接触装置を示す断面図である。 図2は、滑り接触装置の第1実施形態を示す断面図である。 図3は、滑り接触装置の第2実施形態を示す断面図である。 図4は、滑り接触装置の第3実施形態を示す断面図である。 図5は、滑り接触装置の第4実施形態を示す断面図である。 図6は、滑り接触装置の第5実施形態を示す断面図である。 図7は、滑り接触装置の第6実施形態を示す断面図である。
図1は、すり板サポート11の支持プロファイル(support profile)13に配置され取り付けられたすり板サポート11及びすり板(contact strip)12を備える、従来技術による接触ユニット(図示せず)の滑り接触装置10の断面図を示す。線14によって示されているように、滑り接触装置10の長手方向の側面16で渦巻く空気流15が、車両(図示せず)の移動中に滑り接触装置10の周りを流れる。滑り接触装置10に対して垂直に伸びて滑り接触装置10と接触する架線17と、支持プロファイル13との間に、電気アーク18が生じる。支持プロファイル13上の電気アーク18は、支持プロファイル13の材質に、剥がれ及び温度上昇を所々で引き起こす。
図2は、滑り接触装置19を架線20に対して位置決めする位置決め装置(図示せず)の上に配置され、位置決め装置とともに接触装置を形成する、滑り接触装置19の実施形態を示す。滑り接触装置19は、すり板サポート21と、その上に配置されたすり板22とを備える。すり板サポート21は、支持プロファイル23によって形成され、電気アーク25を偏向させ又は消弧するための案内装置(steering device)24を備える。すり板22は、グラファイトで作られており、アルミニウム支持プロファイル23の台形溝26に挿入されている。すり板22は、また、例えば溝26内の粘着性の材料(図示せず)によって、支持プロファイル23に接続され得る。支持プロファイル23は、中央中空室27と、2つの外側中空室28とを有する。外側中空室28は、支持プロファイル23の長手方向の側面29に隣接している。1つの中空室28には、長手方向の側面29において磁石30が挿入され、磁石は、電気アーク25のための案内装置24を構成する。特に、磁石30の磁界32は、長手方向の側面29の外形33が磁界32内に実質的に配置されるように、構成されている。磁界32は、電気アーク25をすり板22に向けて偏向させることによって、電気アーク25が支持プロファイル23に当たらないようにする。磁界32の対称軸34が、すり板22を通って伸びている。
図3は、2つの磁石30を有する案内装置36を有する点で図2の滑り接触装置とは異なる滑り接触装置35の実施形態を示し、各磁石は、外側中空室28のうちの1つの中において長手方向の側面29に配置されている。よって前記案内装置36により、支持プロファイル23の長手方向の側面29の両方において電気アーク25を偏向させることが可能になる。
図4は、案内装置38であってその磁石39が支持プロファイル23の外側面40で長手方向の側面29において配置された案内装置38、を有する点で、図2の滑り接触装置とは異なる滑り接触装置37の実施形態を示す。磁石39の磁界41は、支持プロファイル23の上端42のより近くに移動され得る。
図5は、磁石39の磁界32の対称軸34が、長手方向の側面29を通るように中空室28に配置されるという点で、図2の滑り接触装置とは異なる滑り接触装置43の実施形態を示す。また、磁界32は支持プロファイル23の上端42をカバーする。
図6は、粘着性の材料(図示せず)によって支持プロファイル46又はその表面47に取り付けられたすり板45を有する滑り接触装置44の実施形態を示す。滑り接触装置44は2つの磁石49を有する案内装置48を備え、磁石49は案内装置48の保持プロファイル50に取り付けられている。保持プロファイル50はU字形であり、磁石49はU字形の保持プロファイル50のレッグ52の内側51に取り付けられている。保持プロファイル50自身はネジ接続(図示せず)によって支持プロファイル46に恒久的に接続されている。保持プロファイル50の助けにより、電気アーク25が支持プロファイル46の外縁53の領域に当たるのを大部分防ぐのに十分なほど外縁53の近くに、磁石49は配置され得る。
図7は、すり板55及び支持プロファイル56を備える滑り接触装置54の実施形態を示す。支持プロファイル56は、中央中空室57と、2つの外側中空室58とを有する。滑り接触装置54の案内装置59は、中央中空室57に挿入された磁石60によって形成されている。磁石60のサイズは比較的大きく、これにより磁石60の磁界61が支持プロファイル56の上端62を両側においてカバーすることを可能にする。

Claims (16)

  1. 線(20)を経由して車両に電力を供給するための接触ユニットであって、前記接触ユニットは、滑り接触装置(19,35,37,43,44,54)を備え、前記滑り接触装置は、すり板サポート(21)と、前記すり板サポートの上に配置されたすり板(22,45,55)とを有し、
    前記接触ユニットは、前記接触ユニットに配置された、電気アーク(25)のための案内装置(24,36,38,48,59)を有し、前記案内装置には磁石(30,39,49,60)が設けられていて、
    前記磁石(30,39,49,60)は、前記すり板サポート(21)の支持プロファイル(23,46,56)上に配置され、
    電気アーク(25)が、前記支持プロファイルから偏向させられて前記すり板(22,45,55)に向けられ又は消弧し得る
    ことを特徴とする接触ユニット。
  2. 電気アーク(25)が、前記磁石(30,39,49,60)の磁界(32,41,61)によって偏向させられ又は消弧する
    ことを特徴とする請求項1の接触ユニット。
  3. 前記案内装置(24,36,38,48,59)には複数の磁石(30,39,49,60)が設けられている
    ことを特徴とする請求項1又は2の接触ユニット。
  4. 前記磁石(30,39,49,60)は、すり板サポート(21)の長手に沿って一定の間隔で配置されている
    ことを特徴とする請求項3の接触ユニット。
  5. 前記磁石(30,39,49,60)は、永久磁石又は電磁石である
    ことを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1項の接触ユニット。
  6. 前記磁石(30,39,49,60)は、棒磁石である
    ことを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1項の接触ユニット。
  7. 前記磁石(30,39,49,60)は、前記支持プロファイル(23,46,56)の中及び/又は外側に配置されている
    ことを特徴とする請求項の接触ユニット。
  8. 前記磁石(30,39,49,60)は、移動方向とは異なる方向に向けられた前記支持プロファイル(23,46,56)の長手方向の側面(29)、及び/又は移動方向に向けられた前記支持プロファイル(23,46,56)の長手方向の側面(29)に配置されている
    ことを特徴とする請求項1又は7の接触ユニット。
  9. 前記磁石(30,39,49,60)の磁界(32,41,61)の対称軸(34)が、前記長手方向の側面(29)又は前記すり板(22,45,55)を通って伸びている
    ことを特徴とする請求項の接触ユニット。
  10. 前記案内装置(48)は、前記すり板サポートの支持プロファイル(46)に沿って伸び前記磁石(49)が配置される保持プロファイル(50)を有し、
    前記保持プロファイルは、前記支持プロファイルに取り外し可能に取り付けられ、
    電気アーク(25)が、前記磁石によって、前記支持プロファイル及び前記保持プロファイルから偏向させられて前記すり板(45)に向けられ又は消弧し得る
    ことを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1項の接触ユニット。
  11. 前記磁石(30,39,49,60)は、前記支持プロファイル(23,46,56)の上端(42,62)に隣接して配置される
    ことを特徴とする請求項1及び7〜10のうちのいずれか1項の接触ユニット。
  12. 前記案内装置は、前記すり板サポート(21)の支持プロファイル(23,46,56)に平行に延び前記磁石(30,39,49,60)が配置される保持プロファイルを有し、
    前記保持プロファイルは、前記支持プロファイルに関して前記すり板の反対側で前記すり板サポートに配置され、
    電気アーク(25)が、前記磁石によって、前記支持プロファイルから偏向させられて前記すり板(22,45,55)に向けられ又は消弧し得る
    ことを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1項の接触ユニット。
  13. 前記接触ユニットは、前記滑り接触装置(19,35,37,43,44,54)を架線(20)に対して保持及び位置決めするための位置決め装置を備え、
    前記位置決め装置は、前記案内装置(24,36,38,48,59)を有し、
    前記磁石(30,39,49,60)は、前記位置決め装置の部分の上に配置され、
    前記位置決め装置が、前記すり板が前記架線(20)と接触する接触位置にあるときに、前記部分は、前記架線に最も近い前記位置決め装置の部分であり、
    電気アーク(25)が、前記磁石によって、前記部分から偏向させられて前記すり板に向けられ又は消弧し得る
    ことを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1項の接触ユニット。
  14. 前記滑り接触装置(19,35,37,43,44,54)及び位置決め装置は、それぞれ案内装置(24,36,38,48,59)を有する
    ことを特徴とする請求項12又は13の接触ユニット。
  15. 線(20)を経由して車両に電力を供給するための接触ユニット上の電気アーク(25)を案内する方法であって、
    すり板サポート(21)であって、前記すり板サポート(21)の上に配置された、前記接触ユニットの滑り接触装置(19,35,37,43,44,54)のすり板(22,45,55)を有する、すり板サポート(21)が、前記接触ユニットの位置決め装置によって架線と接触させられ、電気アークが前記架線と前記すり板との間に形成され、
    磁石(30,39,49,60)が設けられた、前記接触ユニットの案内装置(24,36,38,48,59)によって、前記電気アークが、消弧させられ又は前記すり板に向けられて前記すり板に達し、
    前記磁石(30,39,49,60)は、前記すり板サポート(21)の支持プロファイル(23,46,56)上に配置され、
    電気アーク(25)が、前記支持プロファイルから偏向させられて前記すり板(22,45,55)に向けられ又は消弧し得る
    ことを特徴とする方法。
  16. 線(20)を経由して車両に電力を供給するための接触ユニット上の電気アーク(25)を案内又は消弧する磁石(30,39,49,60)の使用方法であって、
    前記接触ユニットは、
    すり板サポート(21)と前記すり板サポート上に配置されたすり板(22,45,55)とを有する滑り接触装置(19,35,37,43,44,54)と、
    前記滑り接触装置を保持及び位置決めするための位置決め装置と、
    電気アークのための案内装置(24,36,38,48,59)を構成し、前記接触ユニットに配置された前記磁石とを備え、
    前記磁石(30,39,49,60)は、前記すり板サポート(21)の支持プロファイル(23,46,56)上に配置され、
    電気アーク(25)が、前記支持プロファイルから偏向させられて前記すり板(22,45,55)に向けられ又は消弧し得る
    使用方法。
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