JPH0665390B2 - 高体積低圧空気噴霧スプレーガン - Google Patents

高体積低圧空気噴霧スプレーガン

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JPH0665390B2
JPH0665390B2 JP4051228A JP5122892A JPH0665390B2 JP H0665390 B2 JPH0665390 B2 JP H0665390B2 JP 4051228 A JP4051228 A JP 4051228A JP 5122892 A JP5122892 A JP 5122892A JP H0665390 B2 JPH0665390 B2 JP H0665390B2
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pressure
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pressure air
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、塗装用のスプレーガン
に関し、特に高圧空気源を使用する、改良型の高体積低
圧（ＨＶＬＰ）空気噴霧スプレーガンに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に塗装機器産業において、被加工
物に所望の塗装目的に合った塗料を噴霧する多くの異な
る方法がある。一般的にある種のスプレーガンでは、塗
料を噴霧するために圧搾空気が使用される。５．６から
６．３ｋｇ／ｃｍ2 （８０から９０ｐｓｉｇ）、或いは
それ以上の高圧の空気が使用されるが、通常最もよく使
用される空気噴霧スプレーガンは、１．７５から３．５
ｋｇ／ｃｍ2 （２５から５０ｐｓｉｇ）の空気で噴霧可
能である。これらのスプレーガンは塗料を噴霧するため
に、時として亜音速から超音速に達する高速の空気流を
使用する。然しながら、こうした高速の空気流は、噴霧
された塗料を高速化し、噴霧された塗料の液滴が塗装面
からはね返る「バウンス バック」を引き起こし、従っ
て理想的な移送効率より小さくなる。被加工物に移送さ
れなかった噴霧塗料は、周囲に飛散し、汚染問題を引き
起こしたり、被加工物の塗装コストを増加させる。
【０００３】ＨＶＬＰは、手持式、或いは固定式の塗料
スプレーガン噴霧器に利用される噴霧方法である。この
方法においても、一般的に周知となっている高圧空気を
使用して噴霧するスプレーガンと、同様の方法により噴
霧される。主たる相違点は、ＨＶＬＰでは空気ノズルの
上流において０．７ｋｇ／ｃｍ2 （１０ｐｓｉｇ）より
も高い動圧で操作されない点である。ＨＶＬＰ機器のた
めの０．７ｋｇ／ｃｍ2 （１０ｐｓｉｇ）の制限は、例
えばアリフォルニア州等のある区域の法令で定められて
いる。ＨＶＬＰスプレーガンを使用して良好な噴霧が得
られる。と言うのは、空気ノズル内の空気ジェットの相
対的な大きさが従来のスプレーガンと比較して非常に大
きく成っており、同じ０．７ｋｇ／ｃｍ2 （１０ｐｓｉ
ｇ）において従来のスプレーガンよりも大きな体積流量
が得られるためである。この高体積空気は、上流の低圧
空気を補償し、そしてそのために噴霧点において利用可
能なエネルギをほぼ２倍にする。大きな空気ジェットだ
けでなく、空気ノズルの上流の空気圧が低いために、噴
霧の相互作用する点における相対的な空気の流速は、従
来のスプレーガンを使用した場合よりも著しく低くな
る。この低い空気流速は、総合的な「よりやわらかな」
噴霧を形成し、そしてそれにより噴霧面からの噴霧塗料
のはね返りが少なくなる。従って移送効率が増加し、そ
して環境問題も小さくなる。
【０００４】最も一般的なＨＶＬＰスプレーガンにおい
て、高体積、低圧空気は、典型的にタービンコンプレッ
サーと呼ばれる電気的に駆動されるベーン型のコンプレ
ッサーにより作られる。空気は高体積、低圧状態で太い
直径のホースによりスプレーガンに供給される。多量の
空気を供給するために、これらのホースは、典型的に少
なくとも内径２ｃｍ（３／４ｉｎｃｈ）、外形２．５か
ら４ｃｍ（１から３／２ｉｎｃｈ）を有している。ター
ビンコンプレッサーの空気に対する仕事により供給され
る空気は通常高温となる。空気は、スプレーガンを通過
して、そして通常スプレーガンの前縁端部に、そして空
気／液体ノズルの直前の手動操作されるプロポーショニ
ングバルブを通過するように方向付けられる。プロポー
ショニングバルブの目的は、空気ノズル内でファンエア
と噴霧空気ジェットを分離して、異なるジェットに供給
される相対的な空気流量を制御することである。バルブ
は、典型的に一定の空気流量を維持するようにデザイン
されており、噴霧空気流量が増加すると、それに対応し
てファンエア流量が減少するようになっている。タービ
ンコンプレッサーは、圧力補償式のコンプレッサーでは
なく、容積式のコンプレッサーであり、圧力逃がし装置
は具備されていない。従ってファンエアと噴霧空気を注
意深く調和させることは、コンプレッサーとスプレーガ
ンとの間の背圧の背圧の増加を防止するために重要であ
る。と言うのは、この背圧により空気温度が上昇し、そ
の結果コンプレッサーの寿命が短縮されるためである。
従ってファンエアと噴霧空気は、塗料が放出されるか、
否かによらず常に一定に流れなければならない。上述の
システムの主たる欠点は、比較的大きく、扱い難い空気
ホースにより、操作者が疲労し、そしてスプレーガンの
操作性が制限されることである。更に、ファンエアと噴
霧空気の調節が、コンプレッサー上のブリードバルブ
と、スプレーガン上のプロポーショニングバルブとの微
妙なバランスにより達成されることである。
【０００５】多くの設備では、約５．６ｋｇ／ｃｍ2
（８０ｐｓｉｇ）の「プラントエア」が利用可能であ
る。プラントエアが利用できない場合には、従来のコン
プレッサーが利用できる。上述したＨＶＬＰ塗料スプレ
ーガンの１つの変形実施例として、上述したタービンコ
ンプレッサーを、他の２．８から６．３ｋｇ／ｃｍ2
（４０から９０ｐｓｉｇ）の空気源に置換可能である。
手動調節する自己制御式の圧力逃がし装置が、相対的に
低体積の高圧空気を高体積の低圧空気とするために使用
され、そしてこうしたＨＶＬＰ空気は、大きな直径を有
するホースを介してスプレーガンに供給される。自己制
御するようにデザインされた調圧装置を具備しており、
コンプレッサーを保護するための一定の空気抜きは、も
はや必要ではない。また空気プロポーショニングバルブ
も必要ではなくなる。然しながら、ＨＶＬＰシステムを
動作させるタービンコンプレッサーと共に使用された扱
い難い空気ホースは、必要とされる流量の低圧空気を供
給するために、前記調整弁と、スプレーガンとの間でや
はり使用される。更に、適正な噴霧を達成し、そして望
ましいファンパターンを達成するためにの調節は、やは
りスプレーガンと調整弁との２ヵ所で実施しなければな
らない。
【０００６】高圧空気源からの空気を使用する改良され
たＨＶＬＰスプレーガンは、小径の空気ホースにより高
圧空気をスプレーガンに供給し、そしてこの供給された
空気を予め校正された固定式のオリフィス、或いはニー
ドル弁形式の調節可能なオリフィスを通過させる。その
結果オリフィスを通過する際圧力降下し、所望の低圧で
体積の膨張した空気となる。調節可能なオリフィスが使
用される場合には、弁座は、最大開口位置にて最大空気
圧が、０．７ｋｇ／ｃｍ2 （１０ｐｓｉｇ）を超過しな
いような大きさとする。この形式のスプレーガンの利点
は、低圧空気を供給するために大きな直径のホースに比
較して、小さな直径、典型的には１ｃｍ（３／８ｉｎｃ
ｈ）を越えない直径のホースを使用できる点である。反
対に欠点は、ニードル弁は小片により閉塞されること
と、この形式の弁は、自己補償機能を備えていないため
に供給空気圧が変化した場合に消極的に作用する点であ
る。そのために供給空気圧が僅かに降下すると、それに
対応して空気ノズルにおいて噴霧空気、及びファンエア
の空気圧が降下してしまう。ニードル弁、或いは固定式
のオリフィスがが圧力補償されていないので、所定のＨ
ＶＬＰスプレーガン用の種々の空気ノズルに基づいて、
オリフィスの寸法を決定しなければならない。例えば、
オリフィスの寸法を大きなファンエアノズルに基づいて
決定した後、次いで狭い（流量の小さな）ファンエアノ
ズルに交換した場合に、背圧が増加して０．７ｋｇ／ｃ
ｍ2 （１０ｐｓｉｇ）の制限を超過することとなる。そ
のために最小流量の場合に、背圧が０．７ｋｇ／ｃｍ2
（１０ｐｓｉｇ）の制限を超過しないようにオリフィス
の寸法が決定されるが、その場合には広いファンエアノ
ズルにより、高流量で使用する最大作動圧力を達成する
ことが危うくなる。その結果、大きなファンエアノズル
を使用する場合には、小さなファンエアノズルを使用す
る場合よりも、噴霧状態が悪化することとなる。従っ
て、操作性を高めるために、小さな直径の高圧空気用ホ
ースにより必要な空気の供給を受けることの可能な、そ
して高圧空気を０．７ｋｇ／ｃｍ2 （１０ｐｓｉｇ）を
超過しない、所定の低圧高流量空気に変換可能なＨＶＬ
Ｐスプレーガンが望ましい。更に、上述した外乱、例え
ば空気経路内の小片や、供給空気圧の変動、或いは所定
空気圧に対して空気流量の異なるファンエアノズル等に
影響されないスプレーガンが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の問題点に鑑み高圧空気源からの空気を直接使用して操
作可能な、改良されたＨＶＬＰスプレーガンを提供する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明では、少なくとも２．８ｋｇ／ｃｍ2 の圧力
を有した高圧空気源により操作可能な、高体積低圧空気
噴霧スプレーガンであって、前記空気源は、前記高圧空
気を供給するためのホースを備えており、前記スプレー
ガンは、液体供給源より液体を受承し、前記スプレーガ
ンは、前記空気ホースを取着するための空気入口取り付
け具を有したハウングと、前記液体を噴霧するために、
前記ハウングに取着された空気と液体のノズル手段と、
前記ハウング内で前記空気入口を前記ノズル手段に連通
するための経路と、前記経路内に配置され、前記高圧空
気を０．７ｋｇ／ｃｍ2 以下の所定の低圧に減圧するた
めの圧力補償型の制御弁とを具備して成り、前記制御弁
は、前記高圧空気の圧力、及び前記ノズルを通過する空
気流量が変化した場合でも、上述の所定圧力に一定に保
持する高体積低圧空気噴霧スプレーガンが提供される。
【０００９】
【作用】高圧空気が、相対的に小さな直径の空気ホース
によりスプレーガンに供給される。スプレーガン内の圧
力補償型の制御弁により、高圧空気をＨＶＬＰスプレー
ガンに使用される膨張した低圧空気に減圧する。前記制
御弁は、高体積流量の空気に適合するようにデザインさ
れ、そして空気経路内の小片により閉塞する危険性が非
常に低くなっている。ＨＶＬＰスプレーガン内に前記圧
力補償型の制御弁を配置することにより、空気ノズルが
変更され、或いは液体／空気ノズルの背後に配置された
ファンエア調節弁により、噴霧空気、及びファンエアの
総流量を変化させても、空気ノズルにおける空気圧が、
所望の最大空気圧０．７ｋｇ／ｃｍ2 （１０ｐｓｉｇ）
レベル、或いはそれより低い所定圧力に維持されるよう
になっている。
【００１０】
【実施例】図１に本発明による改良されたＨＶＬＰスプ
レーガン１０を図示する。前記スプレーガン１０は、バ
レル１２と、ハンドル１３とから成るハウジング１１を
具備する。前記ハンドル１３とは反対側の前記バレル１
２の端部に、液体／空気ノズル１４が、前記バレル１２
に取り外し可能に取着されている。前記ノズル１４は、
中心オリフィス（図示せず）を備えており、該オリフィ
スから液体が放出され、低圧の高流量空気により噴霧さ
れる、そして該ノズル１４は、その直径に対して反対側
に対置され、ファンエアオリフィス（図示せす）を有す
る２つの突起部１５を備えており、前記ファンエアオリ
フィスから流量調節可能なファンエアが、噴霧された塗
料の包絡面に放出され、該包絡面を平坦形状に、或いは
ファン形状にする。前記バレル１２の前記ノズル１４の
近傍にリング１６か回転自在に取着されている。従来技
術により前記リング１６を回転させて、ファンエアバル
ブ（図示せず）を調節し、ファンエアを最大流量と最小
流量の間で調節する。前記バレル１２には、塗料カップ
１７が取り付けられており、噴霧される液体を前記バレ
ル１２を通して前記ノズル１４供給するようになってい
る。前記ハンドル１３の下部端部１９には標準ホース取
り付け具１８が取着されており、高圧空気ホース２０を
取り付けるようになっている。空気の圧力が、少なくと
も２．８ｋｇ／ｃｍ2 （４０ｐｓｉｇ）以上の高圧とな
っているために、前記ホース２０の内径は、１２ｍｍ
（１／２ｉｎｃｈ）より大きくすることは出来ず、好ま
しくは、１ｃｍ（３／８ｉｎｃｈ）と成っている。前記
空気ホース２０は、前記ハンドル１３を貫通して前記バ
レル１２へ延設されている内部空気経路１２に連結され
る。前記バレル１２を貫通して第２内部空気経路２２
（部分的に図示する）が延設されている。
【００１１】圧力補償された制御弁２３が、前記ハウジ
ング１１の前記経路２１と２２の間に配置されている。
前記制御弁２３は、制御された可変オリフィスを具備
し、該オリフィスは、前記空気ホース２０からの高圧空
気を０．７ｋｇ／ｃｍ2 （１０ｐｓｉｇ）より低く減圧
し、前記経路２２を介して前記ノズル１４に供給するよ
うになっている。前記制御弁２３上の調節ネジ２４によ
り、前記ノズル１４に供給される空気の圧力を０ｋｇ／
ｃｍ2 から０．７ｋｇ／ｃｍ2 （１０ｐｓｉｇ）の範囲
で調節可能と成っている。前記調節ネジ２４を調節した
後、回り止めナット２５を締めつけ、セット圧が偶発的
に変化することを防止する。必要に応じて前記調節ネジ
２４に目盛りを付して、調節された空気圧を指示するこ
とも可能である。前記ホース２０からの空気圧が変化し
たり、或いは前記ファン空気の流量を増加、或いは減少
するために、前記リング１６を回転させた場合や、噴霧
空気流量を変更するために、ノズルのの部品を変更した
場合でも、前記制御弁２３は、前記ノズル１４に供給す
る空気の圧力を一定に保持する。
【００１２】図２は、前記圧力補償制御弁２３の詳細を
示す部分拡大図である。前記制御弁２３は、弁箱２６を
有しており、該弁箱２６は、前記ハウング１１の内ネジ
を備えた開口部２８に係合する外ネジを備えている。２
つのＯリング２９が、前記ハウング１１と前記弁箱２６
との間の気密シールを形成している。テーパーの付いた
弁座３０が、前記弁箱２６の下面３１に形成されてい
る。前記弁座３０は、前記ハンドル部の空気経路２１の
方向に開放されるようにテーパーが付けられている。図
２には、ニードル３２が示されており、該ニードル３２
の円錐部３３は前記弁座３０に着座している。前記ニー
ドル３２は、端部３４を有しており、該端部３４は、前
記弁座３０を通過して前記弁箱２６の弁室３５内に突出
している。前記弁室３５は、前記弁箱２６を貫通して前
記バレル部の空気経路２２に連通している。前記ニード
ル３２の前記突出した端部３４とは反対側の端部にはヘ
ッド３６が形成されている。前記ヘッド３６と前記ハウ
ング１１の面３８との間で、ニードル付勢バネ３７備え
られている。前記付勢バネ３７と、前記経路２１内の空
気の圧力により前記ニードル３２は、前記弁座３０に付
勢され、以て前記制御弁２３を閉塞するように成ってい
る。
【００１３】前記弁箱２６は、内ネジを備えた開口部３
９を有している。前記弁箱の開口部３９に、外ネジを備
えたキャップ４０が螺合され、弁室を形成するように成
っている。前記キャップ４０には、ベント４２が備えら
れており、前記弁室を周囲の圧力に保持するように成っ
ている。前記調節ネジ２４は前記キャップ４０を貫通し
て、前記弁室４１内にネジ込まれており、そしてヘッド
４３にて成端されている。弾性のダイアフラム４４が、
前記キャップ４０と、前記弁箱２６との間に鋏持されて
おり、前記弁室４１と３５を分離前記ダイアフラム４４
の中心部に、ダイアフラム保持器４５が前記弁室３５内
に配置されている。前記弁室４１内に配置されたボルト
４６が、前記ダイアフラム４４を貫通して延設され、前
記ダイアフラム保持器４５に係合し、以て同ダイアフラ
ム保持器４５を前記ダイアフラム４４に固定している。
前記ダイアフラム保持器４５は、中心に突起部４７を有
しており、該突起部４７は、前記ニードル端部３４に当
接している。前記弁室４１内に配置された調圧バネ４８
が、前記調節ネジ２４の前記ヘッド４３と、前記ダイア
フラム４４との間に備えられ、前記突起部４７を前記ニ
ードル端部３４に付勢するように成っている。
【００１４】操作に際して前記調圧バネ４８は、前記ニ
ードル３２に対して、前記付勢バネ３７と、前記経路２
１の空気圧による付勢力よりも大きな付勢力を作用す
る。従って前記ニードル３２は、前記弁座３０より離隔
して、相対的に大きな環状のオリフィスを形成すること
となる。空気は前記経路２１からこの開口オリフィスを
通過して、前記弁室３５内に流入する。前記弁室３５内
に流入した空気は、前記経路２２を介して前記ノズル１
４に供給される。従って空気圧は、前記弁室３５と、前
記ノズル１４とにおいて形成されることとなる。前記弁
室３５内に圧力が形成されたとき、該圧力は、前記ダイ
アフラム４４に作用することとなる。前記ダイアフラム
４４に作用する圧力が充分な場合には、前記ダイアフラ
ム４４は移動し、それに従って前記ニードル３２は、前
記付勢バネ３７により前記環状のオリフィスの寸法を減
少するように移動する。従って前記ニードル３２は、前
記弁室３５内の圧力を一定に保持するように自動調節さ
れ、それにより、前記ノズル１４においても一定の圧力
に保持されることとなる。前記環状のオリフィスの寸法
が狭くなっているために圧力損失を生じ、その圧力降下
に従って体積が増加した空気が前記弁室３５内に流入す
ることとなる。前記ノズル１４において要求される空気
流量が変化したり、或いは供給圧が変化した場合には、
前記ニードル３２の位置が、前記ダイアフラム４４によ
り変化して前記ノズル１４における圧力が一定に保持さ
れる。前記調節ネジ２４は、バネ４８により前記ダイア
フラム４４に作用する付勢力を変化させ、以て前記弁室
３５内の圧力を調節する。前記バネ４８は前記弁室３５
内の最大圧力が、前記調節ネジ２４が、図２に示される
位置にあるとき０．７ｋｇ／ｃｍ2 （１０ｐｓｉｇ）と
なるように選定せれ、前記調節ネジ２４が、図２におい
て破線により示される位置にあるとき最小圧力０ｋｇ／
ｃｍ2 となるように選定される。
【００１５】
【発明の効果】前記ニードルの円錐部３３と、前記テー
パーの付された弁座３０は、前記ニードル３２が前記弁
座３０から移動したとき、比較的大きな直径を有した環
状のオリフィスを提供するようにデザインされている。
この構造は、以下の２つの利点を有している。第１に前
記環状のオリフィスは、前記空気経路２０内の何如なる
破片によっても閉塞されにくい。第２に、より大きな直
径によって、より多量の空気を前記制御弁を通過させる
ことが可能となり、ＨＶＬＰスプレーガンのノズル内
の、比較的大きな噴霧空気オリフィス、及びファンエア
オリフィスに、高体積の空気を供給することが可能とな
る。前記制御弁２３の前記スプレーガン１１内の配置
は、絶対的なものではないことを注意する。前記制御弁
２３は、前記ノズル１４との間に配置する、或いは前記
ハンドル１３の空気取り付け具１８と、トリガにより作
動される空気弁との間に配置することもできる。本発明
の特許請求の範囲を逸脱することなく、上述したＨＶＬ
Ｐスプレーガンを改良、変更することができることを明
記しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による改良されたＨＶＬＰスプレーガン
の立面図である。
【図２】図１に示したスプレーガンのハウングの部分断
面図であり、圧力補償型の制御弁と共に示してある。
【符号の説明】
１０…ＨＶＬＰスプレーガン １１…ハウング １２…バレル １３…ハンドル １４…ノズル １８…ホース取り付け具 ２４…調節ネジ ３２…ニードル ３５…低圧弁室 ４１…周囲空気の画室 ４４…ダイアフラム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２．８ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を
    有した高圧空気源により操作可能な、高体積低圧空気噴
    霧スプレーガンであって、前記空気源は、前記高圧空気
    を供給するためのホースを備えており、前記スプレーガ
    ンは、液体供給源より液体を受承し、前記スプレーガン
    は、前記空気ホースを取着するための空気入口取り付け
    具を有したハウングと、前記液体を噴霧するために、前
    記ハウングに取着された空気と液体のノズル手段と、前
    記ハウング内で前記空気入口を前記ノズル手段に連通す
    るための経路と、前記経路内に配置され、前記高圧空気
    を０．７ｋｇ／ｃｍ2 以下の所定の低圧に減圧するため
    の圧力補償型の制御弁とを具備して成り、前記制御弁
    は、前記高圧空気の圧力、及び前記ノズルを通過する空
    気流量が変化した場合でも、上述の所定圧力に一定に保
    持する高体積低圧空気噴霧スプレーガン。
  2. 【請求項２】 前記スプレーガンは、前記ノズル手段
    と、前記制御弁との間に、前記ノズル手段へのファンエ
    ア流れを制御するための、ファンエア調節弁手段を具備
    している請求項１に記載の高体積低圧空気噴霧スプレー
    ガン。
  3. 【請求項３】 前記制御弁は、０から０．７ｋｇ／ｃｍ
    2 の間で前記所定の低圧をセットするための手段を具備
    している請求項１に記載の高体積低圧空気噴霧スプレー
    ガン。
  4. 【請求項４】 前記制御弁は、高圧空気の弁室と、低圧
    空気の弁室との間に配置されたテーパの付された弁座
    と、前記高圧空気の弁室内に配置され、前記弁座を貫通
    して前記低圧空気の弁室内に延設された端部を有するニ
    ードルと、前記高圧空気の弁室内に配置されたニードル
    付勢バネとを具備して成り、前記ニードルは、前記付勢
    バネと、高圧空気により前記弁座に付勢され、更に前記
    制御弁は、前記低圧空気の弁室を周囲空気の弁室から分
    離するためのダイアフラムと、前記ダイアフラムに取着
    され、前記低圧空気の弁室内で前記ニードル端部に当接
    するプランジャーと、前記周囲空気の弁室内に取り付け
    られ、そして前記ダイアフラム、及び前記プランジャー
    を付勢することによって前記ニードルを前記弁座から離
    隔し、空気が前記ニードルと前記弁座との間を通過し
    て、前記高圧空気の弁室から前記低圧空気の弁室内に流
    入可能とし、以て空気が、前記ノズル手段に流入可能と
    するための圧力制御バネとを具備して成り、前記高圧空
    気の圧力は、前記ニードルと前記弁座を通過する際減圧
    され、そして、該制御弁において前記所定の低圧は、前
    記ダイアフラムに作用して、本制御弁を通過する空気の
    流れを変化させて、前記ノズル手段における前記所定の
    低圧を維持するようになっている請求項３に記載の高体
    積低圧空気噴霧スプレーガン。
  5. 【請求項５】 前記所定の低圧を０から０．７ｇｋ／ｃ
    ｍ2 の間でセットするための手段は、前記ダイアフラム
    の圧力制御バネにより付勢される圧力を調節する手段を
    具備している請求項４に記載の高体積低圧空気噴霧スプ
    レーガン。
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