JPH09137879A - 真空圧制御用スロー排気バルブ - Google Patents

真空圧制御用スロー排気バルブ

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JPH09137879A
JPH09137879A JP7319501A JP31950195A JPH09137879A JP H09137879 A JPH09137879 A JP H09137879A JP 7319501 A JP7319501 A JP 7319501A JP 31950195 A JP31950195 A JP 31950195A JP H09137879 A JPH09137879 A JP H09137879A
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main valve
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垣 恒 雄 石
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空チャンバを緩速排気するための機能を備
えたスロー排気バルブの軸方向長さを短縮し、該バルブ
を小形化する。 【解決手段】 排気前半にチャンバポート5とポンプポ
ート6とを結ぶ流路を制限的に開放して排気速度を制限
する副弁機構8と、排気後半に上記流路を全開放する主
弁機構7とを備えたスロー排気バルブにおいて、上記副
弁機構8の副弁座30及び副弁体31を主弁機構7の主
弁体11内に組み込むと共に、副弁体駆動部材32及び
副圧力作用室46を主弁機構7の主弁体駆動部材12の
内部に組み込み、且つ副弁体31と副弁体駆動部材32
とを結ぶ副軸33を主軸13内に設けることにより、主
弁体駆動部材12と副弁体駆動部材32とを異なる位置
に直列的に配設した場合に比べ、バルブ軸線方向長さを
短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空チャンバと真
空ポンプとの間に接続して該チャンバ内を真空圧に減圧
する場合に使用される真空圧制御用のバルブに関するも
のであり、更に詳しくは、チャンバ内の気体を徐々に排
気する緩速排気機能を備えたスロー排気バルブに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、真空チャンバの内圧を真空ポン
プで真空圧に下げる場合、高圧(大気圧か又は大気圧近
く)の状態にあるチャンバ内の気体を急激に排気する
と、一時に大量の気体が流動するため真空チャンバ内で
気体の乱流が生じ、チャンバ内壁等に付着した塵埃が巻
き上げられて爾後の作業に支障を来し易く、また、真空
ポンプが過負荷になり易いという問題もあった。このた
め、真空チャンバと真空ポンプとの間に接続する真空圧
制御用のバルブを、例えば特願平6−332585号に
記載されているように、開度の大きい主弁機構と開度の
小さい副弁機構とを有していて、排気初期には副弁機構
により真空チャンバと真空ポンプとの間の流路を制限的
に開放して緩速状態での排気を行い、真空チャンバ内が
十分低い圧力に到達すると主弁機構により流路を大きく
開放して残りの排気を行うことができる、スロー排気バ
ルブとして構成することが提案されている。ところが、
この種のスロー排気バルブは、上記主弁機構を開閉駆動
するピストン等の主弁駆動部材と、副弁機構を開閉駆動
する同様の副弁駆動部材とが、バルブボディ内の軸方向
異なる位置に直列的に組み込まれ、それぞれが別個のス
トローク範囲をもっているため、その分だけバルブの軸
方向長さが長くなり、小形化することができなかった。
また、上記主弁駆動部材と副弁駆動部材とを同時に組み
込むことができる専用構造を持ったバルブボディが必要
で、副弁機構を備えたものと備えないものとで異なる構
造のバルブボディを用意しなければならなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる課題
は、上述したような主弁機構と副弁機構とを備えたスロ
ー排気バルブの軸方向長さを短縮し、該バルブを小形化
することにある。本発明の他の課題は、副弁機構を備え
ているにも拘らず、該副弁機構を備えないものと共通の
バルブボディを使用できるスロー排気バルブを提供する
ことにある。本発明の更に他の課題は、副弁機構の開度
を外部から調節することができる簡単な調節機構を備え
たスロー排気バルブを提供することにある。本発明の更
に他の課題は、副弁機構を主弁機構内に組み込んだ、構
造及び組立が簡単で安定した動作が得られるスロー排気
バルブを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、真空チャンバに接続するための
チャンバポートと、真空ポンプに接続するためのポンプ
ポートと、両ポートを結ぶ流路を全開閉する主弁機構
と、両ポートを結ぶ流路を制限的に開閉する副弁機構と
を有し、上記主弁機構が、両ポートを結ぶ流路中に位置
する主弁座と、該主弁座を開閉する主弁体と、流体圧に
より作動して該主弁体を駆動する主弁体駆動部材と、上
記主弁体及び主弁体駆動部材を連結する主軸とを有し、
上記副弁機構が、上記主弁座より開口面積の小さい副弁
座と、該副弁座を開閉する副弁体と、流体圧により作動
して該副弁体を駆動する副弁体駆動部材と、上記副弁体
と副弁体駆動部材とを連結する副軸とを有し、上記副弁
座及び副弁体が主弁体に組み込まれると共に、副弁体駆
動部材及び該副弁体駆動部材に流体圧を作用させるため
の副圧力作用室が上記主弁体駆動部材の内部に組み込ま
れ、且つ副軸が主軸内を挿通していることを特徴とする
真空圧制御用スロー排気バルブが提供される。
【0005】このように、副弁体駆動部材及び副圧力作
用室を主弁体駆動部材の内部に配設したことにより、そ
れらが異なる位置に直列的に配設されて作動する従来品
に比べ、バルブボディの軸線方向長さを短縮することが
でき、これによってバルブの小形化を図ることができ
る。また、副弁機構を主弁機構の内部に組み込んだこと
により、該主弁機構をバルブボディに組み付けるだけで
同時に副弁機構をも組み付けることができ、しかもバル
ブボディには副弁機構を組み付けるための加工を一切施
す必要がないから、バルブの構造及び組み立てが非常に
簡単で、組み立て精度も良いため安定した動作を得るこ
とができ、且つ、副弁機構を持たないスロー排気バルブ
と共通のバルブボディを使用することもできる。
【0006】本発明の具体的な構成態様によれば、上記
副圧力作用室と、バルブボディに開口する副操作ポート
とが、該バルブボディから主軸の内部を通って副圧力作
用室に開口する通孔により相互に連通している。上記副
弁体は、ニードル弁であることが望ましい。本発明にお
いては、上記スロー排気バルブが、副弁機構の開度を外
部から調節可能な開度調節機構を備えている。本発明の
好ましい構成態様によれば、上記開度調節機構が、副弁
体駆動部材の開口ストローク端を規定する調整ねじと、
該調整ねじの位置を調整する操作部材とを有し、上記調
整ねじは、主弁体駆動部材に螺回により進退自在なるよ
うに取り付けられ、上記操作部材は、上記バルブボディ
に外部から回動操作可能に取り付けられると共に、上記
調整ねじに、回転方向には相互に係止関係にあるが軸方
向には相対的に移動自在なるように嵌め付けられてい
る。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るスロー排気バ
ルブの一実施例を示すもので、この実施例のバルブは、
第1ボディ部材2及び第2ボディ部材3からなるバルブ
ボディ1を有しており、これらのボディ部材2,3は、
第2ボディ部材3の隔壁部3aで相互に内部を区画され
た状態でバルブの軸線方向に配設され、ボルト等の結合
手段によって相互に結合されている。上記第1ボディ部
材2には、真空チャンバに接続するためのチャンバポー
ト5と、真空ポンプに接続するためのポンプポート6と
が設けられ、バルブボディ1の内部には、上記両ポート
5,6を結ぶ流路を全開閉する主弁機構7と、両ポート
5,6を結ぶ流路を制限的に開閉する副弁機構8とが設
けられている。
【0008】上記主弁機構7は、両ポート5,6を結ぶ
流路中の主弁座10を開閉する主弁体11と、流体圧の
作用により作動して該主弁体11を駆動する主弁体駆動
部材12と、上記主弁体11及び主弁体駆動部材12を
相互に連結する主軸13とを有している。上記主弁体1
1は、主弁座10を閉鎖するための合成ゴム等からなる
シール部材15を下面外周部に有していて、上記主軸1
3の下端部に若干の自由度を持って取り付けられてお
り、この自由度によって上記主弁座10を確実にシール
できるようになっている。
【0009】上記主軸13の上端部は、第2ボディ部材
3の隔壁部3aを気密に且つ摺動自在に貫通して該第2
ボディ部材3の内部の主駆動室16内に突出し、該主駆
動室16内に配設された上記主弁体駆動部材12に気密
に連結されている。17a,17bは該主軸13と隔壁
部3aとの間の気密を保つシール部材、18は該主軸1
3と主弁体駆動部材12との間の気密を保つシール部材
である。
【0010】上記主弁体駆動部材12は、主駆動室16
内を摺動自在のピストンにより構成され、その外周には
該主駆動室16の内壁に気密に摺接するシール部材19
を有しており、該主弁体駆動部材12と上記隔壁部3a
との間に区画形成された主圧力作用室20に、第2ボデ
ィ部材3の側面に開口する主操作ポート21から圧縮空
気等の圧力流体が供給されると、図3に示すように該主
弁体駆動部材12が上動し、上記主弁体11が主弁座1
0を開放するようになっている。
【0011】また、上記第1ボディ部材2の内部には、
主弁体11と隔壁部3aとの間に、該主弁体11を閉鎖
方向に付勢する復帰ばね23が縮設されると共に、両ボ
ディ部材2,3の間に挟着されたプレート24と主弁体
11との間に、主軸13及び復帰ばね23を内包するベ
ローズ25が設けられている。
【0012】一方、上記副弁機構8は、主弁座10より
開口面積の小さい副弁座30と、該副弁座30を開閉す
る副弁体31と、流体圧の作用により作動して該副弁体
31を駆動する副弁体駆動部材32と、上記副弁体31
と副弁体駆動部材32とを連結する副軸33とを有し、
これらが上記主弁機構7内に完全に内蔵された形で組み
込まれている。
【0013】即ち、上記主弁体11には、中央部に通気
穴を備えた副弁座体30aが着脱自在に取り付けられ、
該副弁座体30aの通気穴の回りにシール部材からなる
上記副弁座30が形成されると共に、該副弁座30をチ
ャンバポート5に連通させるための流路35が形成さ
れ、また、主軸13の下端部には弁室36が形成されて
いて、該弁室36内に、ニードル弁として構成された上
記副弁体31がシール部材37を介して気密に摺動自在
なるように配設されると共に、該副弁体31を閉弁方向
に付勢する復帰ばね38が縮設されている。図中39
は、上記復帰ばね38が配設された副弁体31の背室を
外部に連通させるための呼吸孔である。
【0014】また、上記副軸33の上端部は、主軸13
の内部を気密且つ摺動自在に貫通して主弁体駆動部材1
2の内部の副駆動室41内に突出し、該副駆動室41内
に配設された上記副弁体駆動部材32に気密に連結され
ている。図中42は、該副軸33と主軸13との間の気
密を保つシール部材、43は、該副軸33と副弁体駆動
部材32との間の気密を保つシール部材である。
【0015】上記副弁体駆動部材32は、副駆動室41
の内部を摺動自在のピストンにより構成され、その外周
には該副駆動室41の内壁に気密に摺接するシール部材
44を有しており、該副弁体駆動部材32と主弁体駆動
部材12との間には副圧力作用室46が区画形成され、
該副圧力作用室46と第2ボディ部材3の側面に開口す
る副操作ポート47とが、通孔48によって相互に連通
している。この通孔48は、第2ボディ部材3を貫通す
る孔部分48aと、上記シール部材17a,17b間に
おいて第2ボディ部材3と主軸13外面との間に形成さ
れた隙間部分48bと、主軸13に設けられた孔部分4
8cと、主軸13と副軸33との間の隙間部分48dと
からなっている。
【0016】そして上記副弁機構8は、上記通孔48を
通じて副圧力作用室46に圧縮空気等の圧力流体が供給
されると、図2に示すように、上記副弁体駆動部材32
が副圧力作用室46の上端部に固定された調整ねじ54
に当接する位置まで上動し、それによって上記副弁体3
1が副弁座30を開放するようになっている。
【0017】かくして副弁体駆動部材32及び副圧力作
用室46を主弁体駆動部材12の内部に組み込んだこと
により、主弁体駆動部材12と副弁体駆動部材32とが
軸方向の異なる位置に直列的に配設されて作動する従来
品に比べ、バルブボディ1の軸線方向長さを短縮するこ
とができ、これによってバルブの小形化を図ることがで
きる。
【0018】また、副弁機構8が主弁機構7の内部に完
全に組み込まれているため、該主弁機構7をバルブボデ
ィ1に組み付けるだけで同時に副弁機構8も組み付ける
ことができ、バルブの構造及び組み立てが非常に簡単
で、組み立て精度を出すのも容易で安定した動作を得る
ことができる。しかも、バルブボディ1には副弁機構8
を組み付けるための加工を一切施す必要がないから、そ
の加工が簡単であると共に、副弁機構8を持たないスロ
ー排気バルブと共通のバルブボディ1を使用することが
できる。
【0019】更に、上記主弁機構7と副弁機構8との相
対的な位置関係が常に一定で、副弁体31の開閉ストロ
ークが主弁機構7の位置による影響を全く受けないた
め、例えば、シール部材15の圧縮量が変化して主弁体
11の位置が上下に若干変化しても、副弁体31は副弁
座30に対して常に一定の位置関係及び一定の開閉スト
ロークを保つことができ、誤動作するおそれがない。ま
た、上記副軸33に作用する力は、副弁体駆動部材32
の変移を副弁体31に伝える軸線方向の力のみであっ
て、それ以外の余分な力は作用しないため、該副軸33
を細くすることが可能であり、この点からもバルブの小
形化を図ることができる。
【0020】上記バルブにはまた、副弁機構8の開度を
外部から調節可能な開度調節機構52が設けられてい
る。この開度調節機構52は、副弁体駆動部材32の開
放ストローク端を規定する調整ねじ54と、該調整ねじ
54の位置を調整する操作部材55とからなるもので、
上記調整ねじ54は、上記ストッパ50に螺回により進
退(上下動)自在なるようにねじ付けられ、一方、操作
部材55は、バルブボディ1のボンネット4に上下動自
在且つ回動自在に取り付けられた筒部57と、該筒部5
7の上端部に一体的に結合され、ボンネット4の外部に
おいて回転操作可能な摘み部58と、該操作部材55を
摘み部58がボンネット4の外部に突出する方向に弾力
的に付勢するばね部材59とからなっており、上記筒部
57内に調整ねじ54が、回転方向には相互に係止関係
にあるが軸方向には相対的に移動自在であるように挿入
されている。
【0021】操作部材55の筒部57と調整ねじ54と
を上記のような関係に結合する方法としては、例えば、
調整ねじ54と筒部57とを角軸と角穴に形成したり、
側面の一部を平面化した丸軸と丸穴に形成したり、回転
方向にのみ相互に係合し合う溝と突起とを備えた適宜断
面形状の軸と穴とに形成するなどの方法があるが、その
他の適当な結合機構を用いることもできる。上記筒部5
7の下端には、フランジ状の拡径部57aが形成され、
これに対してボンネット4の下面には、上記拡径部57
aが嵌合する凹部4aが形成され、これらの拡径部57
aと凹部4aとの間に、開度調節を行うとき以外は操作
部材55が不必要に回転しないようにするための回り止
め機構が付設されている。
【0022】上記回り止め機構の構成は任意であるが、
例えば、拡径部57aと凹部4aとの当接面の摩擦係数
を高める方法や、拡径部57aの外周と凹部4aの内周
とに相互に係合し合う複数の溝と突起とを設ける方法等
が好適に使用される。なお、溝と突起とを設ける場合
は、それらの数が多いほど小刻みに開度調節を行うこと
ができる。上記開度調節機構52においては、操作部材
55をばね部材59の付勢力に抗して凹部4aから離脱
する位置まで押し下げて回り止めを解除し、その状態で
該操作部材55を回転させることにより調整ねじ54を
副弁体駆動部材32に対して進退させ、該副弁体駆動部
材32の開放ストローク端の位置を変えることにより、
副弁体31の開度調節を行うことができる。
【0023】なお、上記調整ねじ54は、主弁体駆動部
材12の変移と共に操作部材55内を上下に摺動する
が、操作部材55との寸法関係を、上記主弁体駆動部材
12が開口ストローク端まで上動した場合でも調整ねじ
54の先端が該操作部材55から外部に突出しないよう
に設定しておくことにより、他の何らかの部材がバルブ
に近接する位置にあったとしても、バルブを安全且つ確
実に動作させることができる。
【0024】次に、上記構成を有するスロー排気バルブ
の作用を説明する。図1は真空チャンバを排気する前の
状態を示すもので、主弁機構7及び及び副弁機構8が共
に流路を閉鎖しており、この状態で真空ポンプを運転し
てもチャンバポート5からポンプポート6へと気体は排
出されない。
【0025】いま、副操作ポート47から流路48を通
じて副圧力作用室46内に圧力流体が供給されると、図
2に示すように、副弁体駆動部材32が調整ねじ54に
当接する位置まで上動し、副軸33及び副弁体31を復
帰ばね38の付勢力に抗して引き上げるため、副弁座3
0が開放する。従って、チャンバポート5からの気体は
制限的に開口する上記副弁座30を通ってポンプポート
6へと徐々に流れ、チャンバは緩速で排気される。この
ため、上記チャンバ内で急速排気を行う場合のような気
体の乱流が発生せず、乱流に伴う塵埃の巻き上げも生じ
ない。また、真空ポンプが一時的に大量の空気を吸引す
ることにより過負荷になることもない。
【0026】チャンバ内の圧力が十分に低下し、塵埃を
巻き上げるほどの空気の乱流が生じない程度の圧力に達
すると、図3に示すように、主操作ポート21から主圧
力作用室20内に圧力流体が供給され、主弁体駆動部材
12がボンネット4に当接する位置まで上動することに
より、主軸13及び主弁体11を引き上げる。このた
め、主弁座10が全開し、残りの排気が行われる。この
ときの空気の密度は低いため、それがある程度の速度で
吸引されても乱流は発生せず、塵埃の巻き上げは起こら
ない。もちろん真空ポンプの過負荷も生じない。
【0027】上記真空チャンバが所要の真空度になる
と、主圧力作用室20及び副圧力作用室46内の圧力流
体が主操作ポート21及び副操作ポート47から排出さ
れ、主弁体駆動部材12及び副弁体駆動部材32がそれ
ぞれ復帰ばね23及び38の付勢力で下動位置に復帰す
るため、主弁体11及び副弁体31によりそれぞれ主弁
座10及び副弁座30が閉鎖される。なお、上記主弁体
11が開放した時点で副圧力作用室46内の圧力流体を
排出して副弁体31を閉じるようにしても良い。
【0028】上記主操作ポート21及び副操作ポート4
7を通じて主圧力作用室20及び副圧力作用室46内に
圧力流体を給排する操作は、図示しない制御手段によっ
て自動的に行われる。上記実施例では、主弁体駆動部材
12及び副弁体駆動部材32をいずれも、駆動室内を摺
動するピストンとして構成しているが、いずれか一方又
は両方を、ダイヤフラムで変移自在に支持されたダイヤ
フラム式のものとして構成とすることができる。
【0029】また、上記ベローズ25を設ける代わり
に、主軸13と隔壁部3aとの間をシールするシール部
材17bにチャンバポート5からの真空圧をシールする
機能を具備させることにより、上記ベローズ25を省略
することができる。この場合、第1ボディ部材2と第2
ボディ部材3との結合部にも真空圧用のシールが施され
ることは勿論である。更に、上記実施例では、副弁体3
1と主軸13との間をOリングからなるシール部材37
でシールしているが、図4に示すように、上記シール部
材37の代わりに、上記副弁体31と主軸13との間に
ベローズ61を取り付け、このベローズ61でチャンバ
ポート5からの真空圧をシールさせるように構成するこ
ともできる。この場合、上述したように主弁体11側の
ベローズ25を省略した構成にしても良いことは当然で
ある。
【0030】
【発明の効果】本発明のスロー排気バルブによれば、副
弁機構を主弁機構の内部に組み込んだので、主弁体駆動
部材と副弁体駆動部材とが軸方向の異なる位置に直列的
に配設されて作動する従来品に比べて、バルブボディの
軸線方向長さを短縮することができ、これによってバル
ブの小形化を図ることができる。また、主弁機構をバル
ブボディに組み付けるだけで同時に副弁機構も組み付け
ることができるため、バルブの構造及び組み立てが非常
に簡単であるばかりでなく、組み立て精度にも優れて安
定した動作を得ることができ、しかも、バルブボディに
副弁機構を組み付けるための加工を一切施す必要がない
から、バルブボディの加工が簡単で、副弁機構を持たな
いスロー排気バルブと共通のバルブボディを使用するこ
とができる。更に、主弁機構と副弁機構との相対的な位
置関係が常に一定で、副弁機構の開閉動作が主弁機構の
位置による影響を全く受けないため、副弁体は副弁座に
対して常に一定の位置関係及び一定の開閉ストロークを
保つことができ、誤動作することがない。また、副弁機
構の開度は、外部から操作部材を回すことによって簡単
に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスロー排気バルブの一実施例を示す縦
断面図で、主弁機構及び副弁機構が共に閉鎖状態にある
場合を示すものである。
【図2】図1のスロー排気バルブにおいて副弁機構が開
放した状態を示す縦断面図である。
【図3】図1のスロー排気バルブにおいて主弁機構及び
副弁機構が共に開放した状態を示す縦断面図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
1 バルブボディ 5 チャンバポー
ト 6 ポンプポート 7 主弁機構 8 副弁機構 10 主弁座 11 主弁体 12 主弁体駆動
部材 13 主軸 30 副弁座 31 副弁体 32 副弁体駆動
部材 33 副軸 46 副圧力作用
室 47 副操作ポート 48 通孔 52 開度調節機構 54 調整ねじ 55 操作部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空チャンバに接続するためのチャンバポ
    ートと、真空ポンプに接続するためのポンプポートと、
    両ポートを結ぶ流路を全開閉する主弁機構と、両ポート
    を結ぶ流路を制限的に開閉する副弁機構とを有し、 上記主弁機構が、両ポートを結ぶ流路中に位置する主弁
    座と、該主弁座を開閉する主弁体と、流体圧により作動
    して該主弁体を駆動する主弁体駆動部材と、上記主弁体
    及び主弁体駆動部材を連結する主軸とを有し、 上記副弁機構が、上記主弁座より開口面積の小さい副弁
    座と、該副弁座を開閉する副弁体と、流体圧により作動
    して該副弁体を駆動する副弁体駆動部材と、上記副弁体
    と副弁体駆動部材とを連結する副軸とを有し、 上記副弁座及び副弁体が主弁体に組み込まれると共に、
    副弁体駆動部材及び該副弁体駆動部材に流体圧を作用さ
    せるための副圧力作用室が上記主弁体駆動部材の内部に
    組み込まれ、且つ副軸が主軸内を挿通している、ことを
    特徴とする真空圧制御用スロー排気バルブ。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のスロー排気バルブにおい
    て、上記副圧力作用室と、バルブボディに開口する副操
    作ポートとが、該バルブボディから主軸の内部を通って
    副圧力作用室に開口する通孔により相互に連通している
    もの。
  3. 【請求項3】請求項1又は2に記載のスロー排気バルブ
    において、上記副弁体がニードル弁であるもの。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3のいずれかに記載のスロー
    排気バルブにおいて、副弁機構の開度を外部から調節可
    能な開度調節機構を有するもの。
  5. 【請求項5】請求項4に記載のスロー排気バルブにおい
    て、上記開度調節機構が、副弁体駆動部材の開口ストロ
    ーク端を規定する調整ねじと、該調整ねじを位置調整す
    る操作部材とを有し、上記調整ねじは、主弁体駆動部材
    に螺回により進退自在なるように取り付けられ、上記操
    作部材は、上記バルブボディに外部から回動操作可能に
    取り付けられると共に、上記調整ねじに、回転方向には
    相互に係止関係にあるが軸方向には相対的に移動自在な
    るように嵌め付けられているもの。
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