JPS6359026B2 - - Google Patents
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- JPS6359026B2 JPS6359026B2 JP56110446A JP11044681A JPS6359026B2 JP S6359026 B2 JPS6359026 B2 JP S6359026B2 JP 56110446 A JP56110446 A JP 56110446A JP 11044681 A JP11044681 A JP 11044681A JP S6359026 B2 JPS6359026 B2 JP S6359026B2
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- JP
- Japan
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- rotating machine
- air supply
- runner
- supply pipe
- hydraulic rotating
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
- F03B11/002—Injecting air or other fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
- F03B11/04—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator for diminishing cavitation or vibration, e.g. balancing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/02—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side of rotors, e.g. Francis turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水力回転機械に係り、特にランナーが
直結された主軸が電気回転機械（発電機、電動
機、発電電動機など）の主軸に直結された部分負
荷運動に好適な水車、ポンプ水車、ポンプなどの
水力回転機械に関するものである。
直結された主軸が電気回転機械（発電機、電動
機、発電電動機など）の主軸に直結された部分負
荷運動に好適な水車、ポンプ水車、ポンプなどの
水力回転機械に関するものである。
従来、固定羽根ランナーを有する普通水車の場
合、流入水量調節手段、すなわち、ガイドベーン
の開度が比較的大きい定格出力附近で最高効率を
示すように設計されるのが一般的である。この最
高効率点における運転中には、ランナーを出た水
に旋回成分の運転量が発生しないよう、すなわ
ち、ドラフト側へ流れ去る水が旋回エネルギーを
持つたまま流出しないように設計されている。
合、流入水量調節手段、すなわち、ガイドベーン
の開度が比較的大きい定格出力附近で最高効率を
示すように設計されるのが一般的である。この最
高効率点における運転中には、ランナーを出た水
に旋回成分の運転量が発生しないよう、すなわ
ち、ドラフト側へ流れ去る水が旋回エネルギーを
持つたまま流出しないように設計されている。
しかし、水車やポンプ水車の場合、発電機負荷
が小さくなつて、これに合せて水車出力を絞り込
むと、必然的に旋回流が現れる。このことは、固
定羽根水車の宿命として広く知られている。この
ようにしてドラフト側に旋回流が現れると、これ
にともなつてホワールと称する真空部分がランナ
ーの先端またはその下方に現れる。このホワール
は非常に不安定で、消滅、再発生を繰り返した
り、あるいは、増大、収縮を繰り返す。これにと
もない、この部分の圧力動揺がはげしくなり、当
然ながらランナー内の流れも変動し、出力が動揺
するとともに効率低下を助長する。
が小さくなつて、これに合せて水車出力を絞り込
むと、必然的に旋回流が現れる。このことは、固
定羽根水車の宿命として広く知られている。この
ようにしてドラフト側に旋回流が現れると、これ
にともなつてホワールと称する真空部分がランナ
ーの先端またはその下方に現れる。このホワール
は非常に不安定で、消滅、再発生を繰り返した
り、あるいは、増大、収縮を繰り返す。これにと
もない、この部分の圧力動揺がはげしくなり、当
然ながらランナー内の流れも変動し、出力が動揺
するとともに効率低下を助長する。
そこで、従来よりこのホワール部分に空気を供
給して真空度を低下させ、上記圧力動揺現象を抑
制する方法が提案されてきた。この中には大気か
ら自然に吸気させる方法と、強制的に圧縮空気を
供給する方法とがある。ところで、後者にはコン
プレツサなどが必要となり、高価なものとなるば
かりでなく電力を消費するので、発電プラントと
して総合電力効率が低下するという問題があり、
この点から前者の自然給気が好しい。しかし、水
車中心の標高（EL）に対する下池水位の標高の
高さ、すなわち、吸出高さ（HS）が深くなると、
自然給気が困難になつてくる。
給して真空度を低下させ、上記圧力動揺現象を抑
制する方法が提案されてきた。この中には大気か
ら自然に吸気させる方法と、強制的に圧縮空気を
供給する方法とがある。ところで、後者にはコン
プレツサなどが必要となり、高価なものとなるば
かりでなく電力を消費するので、発電プラントと
して総合電力効率が低下するという問題があり、
この点から前者の自然給気が好しい。しかし、水
車中心の標高（EL）に対する下池水位の標高の
高さ、すなわち、吸出高さ（HS）が深くなると、
自然給気が困難になつてくる。
従来よりよく使われている自然給気方法には、
第１図と第２図に示すものとがある。第１図、第
２図において、１はランナー、２は水車軸、３は
上カバー、４はボトムリング、５はドラフトチユ
ーブで、第１図においては、ドラフトチユーブ５
の側壁から給気パイプ１０１を突出させ、この給
気パイプ１０１の分岐部１０２の孔から直接ホワ
ール部分に給気するようにしてある。しかし、第
１図によれば、給気パイプ１０１を流路を横切つ
て配設しなければならないので、給気パイプ１０
１の寿命に問題がある。
第１図と第２図に示すものとがある。第１図、第
２図において、１はランナー、２は水車軸、３は
上カバー、４はボトムリング、５はドラフトチユ
ーブで、第１図においては、ドラフトチユーブ５
の側壁から給気パイプ１０１を突出させ、この給
気パイプ１０１の分岐部１０２の孔から直接ホワ
ール部分に給気するようにしてある。しかし、第
１図によれば、給気パイプ１０１を流路を横切つ
て配設しなければならないので、給気パイプ１０
１の寿命に問題がある。
また、第２図においては、給気パイプ１０３、
水車軸２に設けた給気穴１０４を介してランナー
先端から給気するようにしてある。しかし、第２
図によれば、ホワールがランナー先端から離れた
下方に発生した場合は効果が少ないという問題を
生ずる。
水車軸２に設けた給気穴１０４を介してランナー
先端から給気するようにしてある。しかし、第２
図によれば、ホワールがランナー先端から離れた
下方に発生した場合は効果が少ないという問題を
生ずる。
さらに、第１図、第２図ともに給気位置が固定
となるが、実際にはガイドベーン開度に応じて最
適給気点が動くので、常に効果的な自然給気が期
待できないという欠点がある。
となるが、実際にはガイドベーン開度に応じて最
適給気点が動くので、常に効果的な自然給気が期
待できないという欠点がある。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、ホワール部分への自然給気と
ランナー内水流の整流とを同時に行うことができ
る水力回転機械を提供することにある。
的とするところは、ホワール部分への自然給気と
ランナー内水流の整流とを同時に行うことができ
る水力回転機械を提供することにある。
本発明の特徴は、ランナーが直結された主軸と
この主軸が直結された電気回転機械の主軸とを貫
通し、水力回転機械のランナー先端より突出する
形で装備される給気パイプを備え、この給気パイ
プの上記ランナー先端より突出寸法を上記水力回
転機械の運転条件に応じて可変にした構成とした
点にある。
この主軸が直結された電気回転機械の主軸とを貫
通し、水力回転機械のランナー先端より突出する
形で装備される給気パイプを備え、この給気パイ
プの上記ランナー先端より突出寸法を上記水力回
転機械の運転条件に応じて可変にした構成とした
点にある。
以下本発明を第３図、第４図、第６図に示した
実施例および第５図を用いて詳細に説明する。
実施例および第５図を用いて詳細に説明する。
第３図は本発明の水力回転機械の一実施例を示
す構造説明図である。第３図において、１はラン
ナー、２は水車軸、３は上カバー、４はボトムリ
ング、５はドラフトチユーブ、６はガイドベー
ン、７はステーベーン、８はケーシング、９は主
軸封水装置、１０は主軸軸受で、ランナー１は主
軸２に直結されていて、主軸２は発電機１１の主
軸１２に直結されている。１３はドラフトチユー
ブ５からの水を排水する下池である。
す構造説明図である。第３図において、１はラン
ナー、２は水車軸、３は上カバー、４はボトムリ
ング、５はドラフトチユーブ、６はガイドベー
ン、７はステーベーン、８はケーシング、９は主
軸封水装置、１０は主軸軸受で、ランナー１は主
軸２に直結されていて、主軸２は発電機１１の主
軸１２に直結されている。１３はドラフトチユー
ブ５からの水を排水する下池である。
ところで、本発明の実施例においては、主軸
２、主軸１２を貫通するように給気パイプ１０５
を設けてあり、給気パイプ１０５の下部先端１０
５ａは、ランナー１のコーン先端からランナー室
１４に突出させてあり、給気パイプ１０５の上部
先端１０５ｂは、下池１３の最大水位HSよりも
高くしてある。１０６は給気パイプ突出寸法調整
装置である。
２、主軸１２を貫通するように給気パイプ１０５
を設けてあり、給気パイプ１０５の下部先端１０
５ａは、ランナー１のコーン先端からランナー室
１４に突出させてあり、給気パイプ１０５の上部
先端１０５ｂは、下池１３の最大水位HSよりも
高くしてある。１０６は給気パイプ突出寸法調整
装置である。
第４図は第３図の給気パイプ突出寸法調整装置
１０６の縦断面図である。第４図において、ウオ
ーム１０７を図示しないモータあるいは手動ハン
ドルによつて回転すると、これとギヤー結合され
たウオームホイール１０８が回転し、ウオームホ
イール１０８と一体となつている調整ネジ棒１０
９が回転する。調整ネジ棒１０９が回転すると、
ネジ棒１０９とネジ結合されている可調整ピース
１１０は、他方の端部をガイドロツド１１１で回
転が拘束されていて、かつ、ガイドロツド１１１
の軸方向に移動自在となつているので、調整ネジ
棒１０９の回転方向に応じて上下に移動する。可
調整ピース１１０には、ボールベアリング１１２
を介して給気パイプ１０５が結合されているの
で、可調整ピース１１０の上下移動にともなつ
て、給気パイプ１０５が上下移動し、給気パイプ
１０５の下部先端１０５ａ（第３図参照）のラン
ナー室１４内への突出寸法が調整される。なお、
ボールベアリング１１２を設けてあるのは、主軸
２，１２の回転にともない給気パイプ１０５が回
転することがあるので、それを妨げないようにす
るためである。なお、１１３はベース、１１４，
１１５は押え板、１１６は押え金具である。
１０６の縦断面図である。第４図において、ウオ
ーム１０７を図示しないモータあるいは手動ハン
ドルによつて回転すると、これとギヤー結合され
たウオームホイール１０８が回転し、ウオームホ
イール１０８と一体となつている調整ネジ棒１０
９が回転する。調整ネジ棒１０９が回転すると、
ネジ棒１０９とネジ結合されている可調整ピース
１１０は、他方の端部をガイドロツド１１１で回
転が拘束されていて、かつ、ガイドロツド１１１
の軸方向に移動自在となつているので、調整ネジ
棒１０９の回転方向に応じて上下に移動する。可
調整ピース１１０には、ボールベアリング１１２
を介して給気パイプ１０５が結合されているの
で、可調整ピース１１０の上下移動にともなつ
て、給気パイプ１０５が上下移動し、給気パイプ
１０５の下部先端１０５ａ（第３図参照）のラン
ナー室１４内への突出寸法が調整される。なお、
ボールベアリング１１２を設けてあるのは、主軸
２，１２の回転にともない給気パイプ１０５が回
転することがあるので、それを妨げないようにす
るためである。なお、１１３はベース、１１４，
１１５は押え板、１１６は押え金具である。
第４図においては、ウオーム１０７をモータま
たは手動ハンドルによつて回転すると説明した
が、実際には、第３図のガイドベーン６などの流
入流出水量調整手段の開度に応じた信号にもとづ
いてウオーム１０７の回転を制御するようにす
る。
たは手動ハンドルによつて回転すると説明した
が、実際には、第３図のガイドベーン６などの流
入流出水量調整手段の開度に応じた信号にもとづ
いてウオーム１０７の回転を制御するようにす
る。
上記した本発明の実施例によれば、給気パイプ
１０５を大口径の直管の給気パイプとすることが
可能であるから、大量の自然給気が可能になる。
また、給気パイプ突出寸法調整装置１０６が設け
てあるから、ランナー室１４内における給気パイ
プ１０５の下部先端１０５ａの位置を適切に選択
することができる。また、給気パイプ１０５の上
部先端１０５ｂは下池１３の最大水位位置よりも
高くしてあるから、上部先端１０５ｂより溢水す
ることがなく、かつ、常に給気可能の状態になつ
ている。また、給気パイプ突出寸法調整装置１０
６がガイドベーン６の開度に応じて動作するよう
にでき、ガイドベーン開度に応じた最適の給気点
とすることができ、ホワール部分に効果的に給気
することができる。また、コンプレツサが不要で
あるから、電力消費の問題がない。
１０５を大口径の直管の給気パイプとすることが
可能であるから、大量の自然給気が可能になる。
また、給気パイプ突出寸法調整装置１０６が設け
てあるから、ランナー室１４内における給気パイ
プ１０５の下部先端１０５ａの位置を適切に選択
することができる。また、給気パイプ１０５の上
部先端１０５ｂは下池１３の最大水位位置よりも
高くしてあるから、上部先端１０５ｂより溢水す
ることがなく、かつ、常に給気可能の状態になつ
ている。また、給気パイプ突出寸法調整装置１０
６がガイドベーン６の開度に応じて動作するよう
にでき、ガイドベーン開度に応じた最適の給気点
とすることができ、ホワール部分に効果的に給気
することができる。また、コンプレツサが不要で
あるから、電力消費の問題がない。
さらに、ランナー内の整流作用を行わせること
もできる。第５図は整流作用の説明図で、給気パ
イプ１０５の下部先端１０５ａがランナー室１４
内に突出していないときは、ランナー室内流路は
l1となつているが、下部先端１０５ａが図示のよ
うにランナー室１４内に突出しているときは、そ
れがl2となつて、図に斜線が引いてある部分だけ
流路が縮少する。これにより、軽負荷時にランナ
ー出口における流速が低下し過ぎて、大きな旋回
流が発生することがないようにすることができ
る。なお、この整流作用を積極的に行わせるた
め、給気パイプ１０５の下部先端１０５ａの部分
をそれに好適な構造にするか、または、適当な構
造の整流部材を取り付けるようにしてもよいこと
はいうまでもない。
もできる。第５図は整流作用の説明図で、給気パ
イプ１０５の下部先端１０５ａがランナー室１４
内に突出していないときは、ランナー室内流路は
l1となつているが、下部先端１０５ａが図示のよ
うにランナー室１４内に突出しているときは、そ
れがl2となつて、図に斜線が引いてある部分だけ
流路が縮少する。これにより、軽負荷時にランナ
ー出口における流速が低下し過ぎて、大きな旋回
流が発生することがないようにすることができ
る。なお、この整流作用を積極的に行わせるた
め、給気パイプ１０５の下部先端１０５ａの部分
をそれに好適な構造にするか、または、適当な構
造の整流部材を取り付けるようにしてもよいこと
はいうまでもない。
これらが綜合されて、水車の軽負荷時の効率を
上げることができる。
上げることができる。
第６図は本発明の他の実施例を示す構造説明図
で、第３図と同一部分は同じ符号で示してある。
第６図においては、給気パイプ１０５の上部先端
にチエツクバルブ１１７を設けて、吸出高さHS
（第３図参照）が深い場合に水が逆流するのを防
ぐようにしてある。このようにすると、給気パイ
プ１０５の上部先端１０５ｂの高さをHSに見合
つて高くする必要がなくなる。
で、第３図と同一部分は同じ符号で示してある。
第６図においては、給気パイプ１０５の上部先端
にチエツクバルブ１１７を設けて、吸出高さHS
（第３図参照）が深い場合に水が逆流するのを防
ぐようにしてある。このようにすると、給気パイ
プ１０５の上部先端１０５ｂの高さをHSに見合
つて高くする必要がなくなる。
なお、上記した実施例においては、水車を例に
とつて説明したが、本発明は水車に限らず、ポン
プ水車、ポンプ等にも応用可能である。また、自
然給気でなく、強制給気とすることも可能である
ことはいうまでもない。
とつて説明したが、本発明は水車に限らず、ポン
プ水車、ポンプ等にも応用可能である。また、自
然給気でなく、強制給気とすることも可能である
ことはいうまでもない。
以上説明したように、本発明によれば、ホワー
ル発生部分への自然給気とランナー内水流の整流
とを同時に行うことができ、水車においては、軽
負荷時の効率を向上できるという効果がある。
ル発生部分への自然給気とランナー内水流の整流
とを同時に行うことができ、水車においては、軽
負荷時の効率を向上できるという効果がある。
第１図、第２図は従来技術を説明するための水
車の部分断面図、第３図は本発明の水力回転機械
（水車）の一実施例を示す構造説明図、第４図は
第１図の給気パイプ突出寸法調整装置の一実施例
を示す縦断面図、第５図は第３図による場合の整
流作用の説明図、第６図は本発明の他の実施例を
示す構造説明図である。 １……ランナー、２……水車主軸、６……ガイ
ドベーン、１１……発電機、１２……発電機主
軸、１３……下池、１４……ランナー室、１０５
……給気パイプ、１０６……給気パイプ突出寸法
調整装置、１０７……ウオーム、１０８……ウオ
ームホイール、１０９……調整ネジ棒、１１０…
…可調整ピース、１１１……ガイドロツド。
車の部分断面図、第３図は本発明の水力回転機械
（水車）の一実施例を示す構造説明図、第４図は
第１図の給気パイプ突出寸法調整装置の一実施例
を示す縦断面図、第５図は第３図による場合の整
流作用の説明図、第６図は本発明の他の実施例を
示す構造説明図である。 １……ランナー、２……水車主軸、６……ガイ
ドベーン、１１……発電機、１２……発電機主
軸、１３……下池、１４……ランナー室、１０５
……給気パイプ、１０６……給気パイプ突出寸法
調整装置、１０７……ウオーム、１０８……ウオ
ームホイール、１０９……調整ネジ棒、１１０…
…可調整ピース、１１１……ガイドロツド。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ランナーが直結された主軸が電気回転機械の
主軸に直結されている水力回転機械において、前
記両主軸を貫通し、前記水力回転機械のランナー
先端より突出する形で装備される給気パイプを備
え、該給気パイプの前記ランナー先端よりの突出
寸法を前記水力回転機械の運転条件に応じて可変
にした構成としてあることを特徴とする水力回転
機械。 ２ 前記給気パイプは、前記ランナーが下、前記
電気回転機械が上に配置された立形水力回転機械
においては、前記給気パイプの上端を下池最高水
位より十分高く設定してある特許請求の範囲第１
項記載の水力回転機械。 ３ 前記給気パイプのランナー先端よりの突出寸
法を調整する手段を前記電気回転機械端に設けて
ある特許請求の範囲第１項記載の水力回転機械。 ４ 前記水力回転機械の流量調節手段の開度が小
さくなるにつれて前記給気パイプのランナー端突
出寸法を大きくするようにした特許請求の範囲第
１項記載の水力回転機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56110446A JPS5813171A (ja) | 1981-07-14 | 1981-07-14 | 水力回転機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56110446A JPS5813171A (ja) | 1981-07-14 | 1981-07-14 | 水力回転機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5813171A JPS5813171A (ja) | 1983-01-25 |
| JPS6359026B2 true JPS6359026B2 (ja) | 1988-11-17 |
Family
ID=14535915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56110446A Granted JPS5813171A (ja) | 1981-07-14 | 1981-07-14 | 水力回転機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5813171A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5956885B2 (ja) | 2012-09-19 | 2016-07-27 | 株式会社東芝 | 水力機械およびその運転方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4736733U (ja) * | 1971-05-07 | 1972-12-23 |
-
1981
- 1981-07-14 JP JP56110446A patent/JPS5813171A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4736733U (ja) * | 1971-05-07 | 1972-12-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5813171A (ja) | 1983-01-25 |
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