(57)【要約】  センサ装置は、被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループ（１３）と、第１センサグループ（１３）に含まれる複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部（２２０）と、複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と複数の第１の振動センサが並ぶ面に平行な第２方向の振動加速度とを、第１位相差及び複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部（２３０）と、を有する。
2014051030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループと、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部と、
を有するセンサ装置。
【請求項２】
前記第１方向は、前記被検知体に生じる振動の伝播方向に垂直な方向であり、
前記第２方向は、前記伝播方向に平行な方向である、
請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有し、
前記位相差算出部は、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号に基づいて、前記複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を更に算出し、
前記加速度算出部は、
前記第２位相差及び前記複数の第２信号に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向の振動加速度を更に算出する、
請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記面を垂直方向から見た場合に、前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と、前記第２の振動センサが並ぶ方向とが互いに直交する、
請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記振動センサは圧電式振動センサである、
請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記被検知体は水道配管である、
請求項１から５のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと、情報処理装置とを備え、
前記センサユニットは、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を送信する送信部を有し、
前記情報処理装置は、
前記複数の第１信号を受信する受信部と、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部と、
を有する振動検知システム。
【請求項８】
前記第１方向は、前記被検知体に生じる振動の伝播方向に垂直な方向であり、
前記第２方向は、前記伝播方向に平行な方向である、
請求項７に記載の振動検知システム。
【請求項９】
前記センサユニットは、
前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有し、
前記送信部は、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号を更に送信し、
前記受信部は、
前記複数の第２信号を更に受信し、
前記位相差算出部は、
前記複数の第２信号に基づいて、前記複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を更に算出し、
前記加速度算出部は、
前記第２位相差及び前記複数の第２信号に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向の振動加速度を更に算出する、
請求項７又は８に記載の振動検知システム。
【請求項１０】
前記面を垂直方向から見た場合に、前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と、前記第２の振動センサが並ぶ方向とが互いに直交する、
請求項９に記載の振動検知システム。
【請求項１１】
前記振動センサは圧電式振動センサである、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の振動検知システム。
【請求項１２】
前記被検知体は水道配管である、
請求項７から１１のいずれか１項に記載の振動検知システム。
【請求項１３】
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループと、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を外部に送信する送信部と、
を有するセンサユニット。
【請求項１４】
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと通信する情報処理装置であって、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を受信する受信部と、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部と、
を有する情報処理装置。
【請求項１５】
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサ装置が、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出し、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する、
ことを含む振動検知方法。
【請求項１６】
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと、情報処理装置とにより実現される振動検知方法であって、
前記センサユニットが、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を送信し、
前記情報処理装置が、
前記複数の第１信号を受信し、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出し、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する、
ことを含む振動検知方法。
【請求項１７】
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサ装置に、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出機能と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出機能と、
を実現させるプログラム。
【請求項１８】
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと通信する情報処理装置を動作させるプログラムであって、
前記情報処理装置に、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を受信する受信機能と、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出機能と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出機能と、
を実現させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知体からの振動を検知する、センサ装置、振動検知システム、センサユニット、情報処理装置、振動検知方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、老朽化した建物や、経年劣化した機械及び電子機器等の故障が多くみられている。これらの劣化故障の多くは長期間の使用による機械的な磨耗やひび割れ等から生じる。そして、この磨耗劣化やひび割れは不要な振動を生じさせる。そのため、劣化や故障による大きな事故を事前に予知・予防するために、磨耗劣化やひび割れ等から生じる振動を検知するセンサが多く使用されている。【０００３】
水道配管等の振動源となる被検知体から生じる振動には、被検知体の表面に垂直な方向だけでなく、様々な方向に対する振動が含まれている。そのため、劣化を予知・予防するためには様々な方向の振動を検知する必要がある。例えば、３軸方向の振動加速度を検知するための技術として、特許文献１のように圧電式加速度センサを用いるものや、特許文献２のように、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いた加速度センサが用いるものがある。【０００４】
また、特許文献３には、１軸方向の振動加速度を検知する３つの振動センサによってそれぞれ検知される、位相の互いに異なった検知出力に基づいて、検知方向（Ｚ軸）に直交するＸ軸及びＹ軸方向の外力を検知する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９８１３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５６７０４号公報
【特許文献３】特開平０９−１５２３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１または特許文献２のような、３軸方向の加速度センサは一般的に高価であり、センサユニットの製造コストが増加してしまう。すると、センサユニットを利用するシステム全体のコストが増加してしまう。また、特許文献３では、安価な１軸方向の振動センサを用いているが、振動センサは最低３つ必要となる。この点において、特許文献３については、コストを削減する余地がある。【０００７】
本発明の目的は、複数軸方向の振動を安価に検知し得るセンサ装置、振動検知システム、センサユニット、情報処理装置、振動検知方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループと、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部と、
を有するセンサ装置が提供される。【０００９】
本発明によれば、
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと、情報処理装置を備え、
前記センサユニットは、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を送信する送信部を有し、
前記情報処理装置は、
前記複数の第１信号を受信する受信部と、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部と、
を有する振動検知システムが提供される。【００１０】
本発明によれば、
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループと、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を外部に送信する送信部と、
を有するセンサユニットが提供される。【００１１】
本発明によれば、
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと通信する情報処理装置であって、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を受信する受信部と、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部と、
を有する情報処理装置が提供される。【００１２】
本発明によれば、
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサ装置が、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出し、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する、
ことを含む振動検知方法が提供される。【００１３】
本発明によれば、
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと、情報処理装置とにより実現される振動検知方法であって、
前記センサユニットが、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を送信し、
前記情報処理装置が、
前記複数の第１信号を受信し、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出し、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する、
ことを含む振動検知方法が提供される。【００１４】
本発明によれば、
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサ装置に、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出機能と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出機能と、
を実現させるプログラムが提供される。【００１５】
本発明によれば、
被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと通信する情報処理装置を動作させるプログラムであって、
前記情報処理装置に、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を受信する受信機能と、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出機能と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出機能と、
を実現させるプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数軸方向の振動を安価に検知し得るセンサ装置、振動検知システム、センサユニット、情報処理装置、振動検知方法、及びプログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１８】
【図１】第１実施形態に係る振動検知システムの構成例を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るセンサユニットの装置構成例を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る振動検知システムの処理の流れを示すシーケンス図である。
【図４】センサユニットが振動を検知する流れを説明する図である。
【図５】第１の振動センサにより検知された振動加速度の一例を示す図である。
【図６】第１位相差と第１信号群に含まれる各信号とに基づいて、第１方向の振動加速度と第２方向の振動加速度とを算出する例を示す図である。
【図７】図５に示す各信号に基づいて得られた、第１方向及び第２方向の振動加速度の加速度スペクトル分布を示す図である。
【図８】第１実施形態に係るセンサユニットの別の構成例を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る振動検知システムの構成例を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係るセンサユニットの装置構成例を示す図である。
【図１１】本発明のセンサユニット及び情報処理装置を用いた漏水検知システムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る振動検知システム１の構成例を示す図である。振動検知システム１は、センサユニット１００と情報処理装置２００とを備える。
【００２１】
センサユニット１００は、第１センサグループ１３に含まれる複数の第１の振動センサ１２と、送信部１１０を有する。第１センサグループ１３に含まれる複数の第１の振動センサ１２は、センサユニットが設置された被検知体から発生される、ある１つの方向（検知方向）に関する振動の振動加速度を検知して電気信号に変換する。送信部１１０は、第１センサグループ１３に含まれる第１の振動センサ１２毎に生成された各信号（第１信号）を取得し、無線通信又は有線通信により、情報処理装置２００へ送信する。
【００２２】
図２は、第１実施形態に係るセンサユニット１００の装置構成例を示す図である。図２（ａ）は、センサユニット１００の斜視図であり、図２（ｂ）は、センサユニット１００のＡ−Ａ'面での断面図である。センサユニット１００は、ユニット筐体１１、及び第１の振動センサ１２ａ、１２ｂを有する。第１の振動センサ１２ａ、１２ｂは、第１センサグループ１３として、向きが揃えられ、並列に配置されている。なお、本実施形態の第１センサグループ１３は、２つの第１の振動センサ１２を有しているが、３つ以上の第１の振動センサ１２を有していてもよい。この場合も、各々の第１の振動センサ１２は、向きが揃えられ、並列に配置される。
【００２３】
本実施形態において、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂは、ユニット筐体１１の垂直方向の振動を検知する。第１の振動センサ１２ａ、１２ｂとしては、特には限定しないが、例えば、圧電セラミックスの屈曲による分極変化を利用した圧電式振動センサを採用することができる。このような圧電式振動センサにおいて、圧電セラミックスの一端は支持体に固定されていて、他端は開放端となっている。そして、圧電セラミックスの開放端側が振動することにより電圧が生じ、振動加速度を示す信号が生成される。また、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂの構造は、特に限定しないが、金属シム材の片面に圧電セラミックスが接着されたユニモルフ型であっても、金属シム材の両面に圧電セラミックスが接着されたバイモルフ型であってもよいし、振動を拡大するために、金属シム材と外周固定リングとの間を高分子フィルムで挟み込んだ構造であってもよい。また、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂは、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂのそれぞれにおいて生成される信号の差分を大きくするために、できるだけ間隔をあけて配置されることが好ましい。
【００２４】
センサユニット１００は、例えば水道配管等の、振動源である被検知体に設置される。センサユニット１００の設置方法としては、センサユニット１００の底面に取り付けた磁石（不図示）によって被検知体の金属部分に設置する方法があるが、これに限定されない。センサユニット１００の設置方法は、被検知体からの振動を抑制しない方法であれば、例えば高分子接着材等を用いて接着する方法等であってもよい。
【００２５】
情報処理装置２００は、受信部２１０、位相差算出部２２０、及び加速度算出部２３０を有する。受信部２１０は、センサユニット１００の送信部１１０から送信された、複数の第１信号を受信する。位相差算出部２２０は、複数の第１信号の差分に基づいて、その複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する。また、第１センサグループ１３に、３つ以上の第１の振動センサ１２が含まれる場合、位相差算出部２２０は、例えば、隣り合う第１の振動センサ１２で検出された各第１信号の位相差をそれぞれ求め、それらの平均値や中間値を求める等して、第１位相差を算出する。加速度算出部２３０は、第１方向の振動加速度と第２方向の振動加速度とを、第１位相差、及び複数の第１信号に基づいて算出する。ここで、第１方向とは、複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な方向である。そして、センサユニット１００は、例えば、第１方向が被検知体における振動の伝播方向に垂直な方向になるように、被検知体に設置される。また、第２方向とは、複数の第１の振動センサ１２が並ぶ面に平行な方向である。そして、センサユニット１００は、例えば、第２方向が被検知体における振動の伝播方向に平行な方向になるように、被検知体に設置される。
【００２６】
なお、各図に示されるセンサユニット１００及び情報処理装置２００の各構成要素は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。センサユニット１００及び情報処理装置２００の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
【００２７】
図３は、第１実施形態に係る振動検知システム１の処理の流れを示すシーケンス図である。
【００２８】
センサユニット１００は、第１センサグループに含まれる第１の振動センサ１２ａ、１２ｂのそれぞれが検出した振動の振動加速度を示す、第１信号をそれぞれ生成する（Ｓ１０２）。
【００２９】
ここで、センサユニット１００が振動を検知する流れを、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、センサユニット１００の断面図である。図４（ｂ）は、被検知体に振動が生じた場合のセンサユニット１００の断面図である。
【００３０】
被検知体に振動が生じた場合、センサユニット１００の底面の剛性は非常に高いため、センサユニット１００全体は図４（ｂ）に示すユニット筐体１１のように回転を伴う。この場合、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂは、図４（ｂ）の矢印の方向に対する振動をそれぞれ検知する。また、水道配管等の被検知体に伝播する振動は、ユニット筐体１１の垂直方向の振動加速度以外に、ユニット筐体１１の水平方向の振動加速度を含んでいるため、内部の第１の振動センサ１２ａ、１２ｂで生成される信号には時間的なずれが生じる。図５は、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂにより検知された振動加速度の一例を示す図である。図５の例では、実線で示される波形が、第１の振動センサ１２ａで検知された振動加速度を示す第１信号５０１を表し、点線で示される波形が、第１の振動センサ１２ａで検知された振動加速度を示す第１信号５０２を表している。
【００３１】
センサユニット１００は、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂにより生成された各第１信号を、図示しない信号増幅回路により増幅して、情報処理装置２００へ送信する（Ｓ１０４）。ここで、各第１信号は位相差を算出する前に増幅されればよく、情報処理装置２００が信号増幅回路を有し、各第１信号を増幅させてもよい。
【００３２】
情報処理装置２００は、受信した各第１信号に基づいて、各第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する（Ｓ１０６）。具体的には、情報処理装置２００は、第１の振動センサ１２ａ、及び第１の振動センサ１２ｂにより生成される信号により、被検知体に対する振動の伝搬速度ｖを求めることができる。そして、情報処理装置２００は、振動の伝搬速度ｖ、及び第１の振動センサ１２ａにより生成された第１信号と、第１の振動センサ１２ｂにより生成された第１信号との時間差△ｔに基づいて、時間差△ｔ間に水平方向に伝搬する波の距離Ｌを求めることができる。そして、情報処理装置２００は、距離Ｌ、及び図６に示すような第１の振動センサ１２ａと第１の振動センサ１２ａ、１２ｂとの距離ｄに基づいて、位相差（第１位相差）を算出する。また、時間差△ｔは、例えば、図５に示すように、それぞれの信号が最大値を取る時間の差により求めることができる。また、位相差は下記の式１に基づいて算出される。
【数１】
2014051030.tif 000003
【００３３】
情報処理装置２００は、Ｓ１０６で算出された第１位相差と、各第１信号とに基づいて、第１方向の振動加速度と、第２方向の振動加速度とを算出する（Ｓ１０８）。図６は、第１位相差と第１信号とに基づいて、第１方向の振動加速度と第２方向の振動加速度とを算出する例を示す図である。図６では、被検知体からの振動によりユニット筐体１１が傾いた状態を示しているが、これは、振動が伝播しているセンサユニット１００の状態を瞬間的に表した図である。そのため、図６において、第１方向は紙面上で垂直方向であるＺ方向となり、第２方向は紙面上で水平方向であるＸ方向となる。また図６において、ユニット筐体１１が傾いた際の、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂが振動を検知する方向はＺ'として示される。
【００３４】
図６において、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂで検知される振動加速度は、矢印αで示される。ここで、振動加速度αと、この振動加速度αから分離される、第１方向の振動加速度β及び第２方向の振動加速度γとの関係は、以下の式２及び式３で表される。ここで、θはＳ１０６で算出された第１位相差を示す。
【数２】
2014051030.tif 000004
【００３５】
式２及び式３の関係を用いて分離された第１方向の振動加速度β及び第２方向の振動加速度γからは、図７に示すような第１方向の加速度スペクトル５０３及び、第２方向の加速度スペクトル５０４を得ることができる。この第１方向の加速度スペクトル５０３、及び第２方向の加速度スペクトル５０４は、第１方向の振動加速度β及び第２方向の振動加速度γが示す時間波形を、それぞれ各周波数にフーリエ変換することにより、求めることができる。
【００３６】
以上、本実施形態では、共に同一の方向の振動を検知するように向きが揃えられ、並列に配置される２つの第１の振動センサ１２ａ、１２ｂが被検知体から検出した振動加速度を示す第１信号がそれぞれ生成される。そして、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂにより生成された各第１信号が、情報処理装置２００へ送信される。そして、情報処理装置２００で受信された各第１信号の差分に基づいて、位相差（第１位相差）が算出される。そして、その第１位相差と、各第１信号とに基づいて、第１方向の振動加速度と、第２方向の振動加速度が算出される。これにより、安価な１軸方向の振動センサを用いて、２軸方向の振動を検知することが可能となり、被検知体の劣化を振動により検知するセンサユニットのコストを低減させることができる。その結果として、振動検知システムのコストを削減することができる。
【００３７】
また、図２に示すように圧電式振動センサを配置することにより、特許文献３のように縦長に振動センサを配置するよりもユニット筐体１１の高さを抑えることができ、センサユニット１００をより小さく製造することができる。
【００３８】
また、本実施形態において、振動検知システム１は、センサユニット１００と情報処理装置２００とを別々の装置として備える例を述べたが、図１に示す各処理部を有する１つの装置（センサ装置）を備える構成としてもよい。この場合においても、上述した振動検知システム１と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、本実施形態において、例えば図８に示すように、センサユニット１００が、情報処理装置２００の各処理部を有していてもよい。このようにすることで、送信部１０２を介して情報処理装置２００に複数の第１信号を送信しなくとも、センサユニット１００のみで、上述した振動検知システム１と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本実施形態は、以下の点を除いて、第１実施形態と同様である。
【００４１】
図９は、第２実施形態に係る振動検知システム１の構成例を示す図である。本実施形態のセンサユニット１００は、第２センサグループ２２に含まれる複数の第２の振動センサ２１を更に有する。送信部１１０は、第２センサグループに含まれる複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号を更に取得し、情報処理装置２００へ送信する。
【００４２】
受信部２１０は、第２センサグループ２２に含まれる第２の振動センサ２１毎に生成された、複数の第２信号を更に受信する。位相差算出部２２０は、複数の第２信号に基づいて、その複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を算出する。加速度算出部２３０は、第１方向の振動加速度と、第１方向および第２方向と異なる第３方向の振動加速度とを、第２位相差、及び各第２信号に基づいて算出する。
【００４３】
図１０は、第２実施形態に係るセンサユニット１００の装置構成例を示す図である。図１０（ａ）は、センサユニット１００の斜視図であり、図１０（ｂ）は、センサユニット１００のＡ−Ａ'面での断面図である。本実施形態におけるセンサユニット１００は、第１実施形態に加えて、第２の振動センサ２１ａ、２１ｂを、第２センサグループ２２として有する。第２の振動センサ２１ａ、２１ｂは、第１センサグループ１３に含まれる第１の振動センサ１２ａ、１２ｂと同じ向きとなるように、向きが揃えられている。また、第２の振動センサ２１ａ、２１ｂは、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂが並ぶ面を垂直方向から見た場合において、当該第１の振動センサ１２ａ、１２ｂが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている。これにより、加速度算出部２３０は、第１センサグループ１３の場合と同様にして、第３方向の振動加速度を算出できる。なお、本実施形態の第２センサグループ２２は、２つの第２の振動センサ２１を有しているが、３つ以上の第２の振動センサ２１を有していてもよい。この場合も、各々の第２の振動センサ２１は、向きが揃えられ、並列に配置される。なお、図１０では、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂと、第２の振動センサ２１ａ、２１ｂとを重ねて配置する例が示されているが、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂと、第２の振動センサ２１ａ、２１ｂとの位置関係はこれに限定されない。例えば、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂ及び第２の振動センサ２１ａ、２１ｂは、同一の平面上に配置されていてもよい。
【００４４】
本実施形態おいて、第２センサグループ２２は、第１センサグループ１３の向きを変えて配置されたものであり、第２センサグループ２２に係る処理の流れは第１実施形態と同様となるため、その説明は省略する。本実施形態では、情報処理装置２００は、第２センサグループ２２に含まれる第２の振動センサ２１ａ、２１ｂにより検出された振動加速度を示す、複数の第２信号を受信する。そして、情報処理装置２００は、各第２信号の差分に基づいて、位相差（第２位相差）を算出する。そして、算出された第２位相差を、上記の式２のθに代入することで、第３方向の振動加速度を更に算出することができる。また、図１０の例において、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂが並ぶ面を垂直方向から見て、第１の振動センサ１２ａ、１２ｂが並ぶ方向と、第２の振動センサ２１ａ、２１ｂとが並ぶ方向が直交する場合、算出される第１方向、第２方向、及び第３方向は、それぞれ互いに直交する。
【００４５】
以上より、本実施形態では、第１方向及び第２方向の振動加速度に加え、第３方向の振動加速度が更に算出される。これにより、高価な３軸センサを使用しなくとも、安価な１軸方向の振動センサによって、３軸方向の振動を検知することができる、振動検知システムを構築することができる。
【００４６】
また、図１０に示すように圧電式振動センサを配置することにより、特許文献３のように縦長に振動センサを配置するよりもユニット筐体１１の高さを抑えることができ、センサユニット１００をより小さく製造することができる。
【００４７】
また、本実施形態において、第１実施形態で説明したように、センサユニット１００と情報処理装置２００とを併せ持つ、１つのセンサ装置としても、上述した効果を得ることができる。また、第１実施形態で説明したように、センサユニット１００が情報処理装置２００の各処理部を有している場合は、センサユニット１００のみで上述した効果を得ることができる。
【００４８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば、説明の便宜上、各実施形態において、センサユニット１００や情報処理装置２００が１つである構成を例に挙げたが、センサユニット１００または情報処理装置２００が複数である構成であってもよい。
【００４９】
また、上述した各実施形態におけるセンサユニット１００は、例えば、図１１に示すように、水道配管に設置して使用することができる。図１１は、本発明のセンサユニット１００及び情報処理装置２００を用いた漏水検知システムの例を示す図である。この場合、センサユニット１００は、水道配管からの振動を検知して、その振動の振動加速度を示す各信号を情報処理装置２００へ送信する。情報処理装置２００は、センサユニット１００で検知された振動を示す第１信号及び第２信号に基づいて、各方向の振動加速度を算出する。そして、情報処理装置２００で算出された、各方向の振動加速度に基づいて、水道配管に生じている振動が、漏水によるものか否かを判定する。
【００５０】
また、上述の説明で用いたシーケンス図では、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施形態では、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。
【００５１】
以下、参考形態の例を付記する。
１．  被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループと、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部と、
を有するセンサ装置。
２．  前記第１方向は、前記被検知体に生じる振動の伝播方向に垂直な方向であり、
前記第２方向は、前記伝播方向に平行な方向である、
１．に記載のセンサ装置。
３．  前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有し、
前記位相差算出部は、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号に基づいて、前記複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を更に算出し、
前記加速度算出部は、
前記第２位相差及び前記複数の第２信号に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向の振動加速度を更に算出する、
１．又は２．に記載のセンサ装置。
４．  前記面を垂直方向から見た場合に、前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と、前記第２の振動センサが並ぶ方向とが互いに直交する、
３．に記載のセンサ装置。
５．  前記振動センサは圧電式振動センサである、
１．から４．のいずれか１つに記載のセンサ装置。
６．  前記被検知体は水道配管である、
１．から５．のいずれか１つに記載のセンサ装置。
７．  被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと、情報処理装置とを備え、
前記センサユニットは、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を送信する送信部を有し、
前記情報処理装置は、
前記複数の第１信号を受信する受信部と、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部と、
を有する振動検知システム。
８．  前記第１方向は、前記被検知体に生じる振動の伝播方向に垂直な方向であり、
前記第２方向は、前記伝播方向に平行な方向である、
７．に記載の振動検知システム。
９．  前記センサユニットは、
前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有し、
前記送信部は、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号を更に送信し、
前記受信部は、
前記複数の第２信号を更に受信し、
前記位相差算出部は、
前記複数の第２信号に基づいて、前記複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を更に算出し、
前記加速度算出部は、
前記第２位相差及び前記複数の第２信号に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向の振動加速度を更に算出する、
７．又は８．に記載の振動検知システム。
１０．  前記面を垂直方向から見た場合に、前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と、前記第２の振動センサが並ぶ方向とが互いに直交する、
９．に記載の振動検知システム。
１１．  前記振動センサは圧電式振動センサである、
７．から１０．のいずれか１つに記載の振動検知システム。
１２．  前記被検知体は水道配管である、
７．から１１．のいずれか１つに記載の振動検知システム。
１３．  被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループと、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を外部に送信する送信部と、
を有するセンサユニット。
１４．  前記センサユニットは、
前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記複数の第１の振動センサが並ぶ面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有し、
前記送信部は、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号を更に送信する、
１３．に記載のセンサユニット。
１５．  前記面を垂直方向から見た場合に、前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と、前記第２の振動センサが並ぶ方向とが互いに直交する、
１４．に記載のセンサユニット。
１６．  前記振動センサは圧電式振動センサである、
１３．から１５．のいずれか１つに記載のセンサユニット。
１７．  前記被検知体は水道配管である、
１３．から１６．のいずれか１つに記載のセンサユニット。
１８．  被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと通信する情報処理装置であって、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を受信する受信部と、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出部と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出部と、
を有する情報処理装置。
１９．  前記センサユニットは、
前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有し、
前記受信部は、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号を更に受信し、
前記位相差算出部は、
前記複数の第２信号に基づいて、前記複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を更に算出し、
前記加速度算出部は、
前記第２位相差及び前記複数の第２信号に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向の振動加速度を更に算出する、
１８．に記載の情報処理装置。
２０．  被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサ装置が、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出し、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する、
ことを含む振動検知方法。
２１．  前記第１方向は、前記被検知体に生じる振動の伝播方向に垂直な方向であり、
前記第２方向は、前記伝播方向に平行な方向である、
２０．に記載の振動検知方法。
２２．  前記センサ装置は、
前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有し、
前記センサ装置が、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号に基づいて、前記複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を更に算出し、
前記加速度算出部は、
前記第２位相差及び前記複数の第２信号に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向の振動加速度を更に算出する、
ことを含む２０．又は２１．に記載の振動検知方法。
２３．  前記面を垂直方向から見た場合に、前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と、前記第２の振動センサが並ぶ方向とが互いに直交する、
２２．に記載の振動検知方法。
２４．  前記振動センサは圧電式振動センサである、
２０．から２３．のいずれか１項に振動検知方法。
２５．  前記被検知体は水道配管である、
２０．から２４．のいずれか１項に記載の振動検知方法。
２６．  被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと、情報処理装置とにより実現される振動検知方法であって、
前記センサユニットが、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を送信し、
前記情報処理装置が、
前記複数の第１信号を受信し、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出し、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する、
ことを含む振動検知方法。
２７．  前記第１方向は、前記被検知体に生じる振動の伝播方向に垂直な方向であり、
前記第２方向は、前記伝播方向に平行な方向である、
２６．に記載の振動検知方法。
２８．  前記センサユニットは、
前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有し、
前記センサユニットが、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号を更に送信し、
前記情報処理装置が、
前記複数の第２信号を更に受信し、
前記複数の第２信号に基づいて、前記複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を更に算出し、
前記第２位相差及び前記複数の第２信号に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向の振動加速度を更に算出する、
ことを含む２６．又は２７．に記載の振動検知方法。
２９．  前記面を垂直方向から見た場合に、前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と、前記第２の振動センサが並ぶ方向とが互いに直交する、
２８．に記載の振動検知方法。
３０．  前記振動センサは圧電式振動センサである、
ことを含む２６．から２９．のいずれか１つに記載の振動検知方法。
３１．  前記被検知体は水道配管である、
ことを含む２６．から３０．のいずれか１つに記載の振動検知方法。
３２．  被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサ装置に、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出機能と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出機能と、
を実現させるプログラム。
３３．  前記センサ装置は、
前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有し、
前記センサ装置に、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号に基づいて、前記複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を更に算出する機能と、
前記第２位相差及び前記複数の第２信号に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向の振動加速度を更に算出する機能と、
を実現させる３２．に記載のプログラム。
３４．  被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第１の振動センサが、向きを揃えて配置されている第１センサグループを有するセンサユニットと通信する情報処理装置を動作させるプログラムであって、
前記情報処理装置に、
前記第１センサグループに含まれる前記複数の第１の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第１信号を受信する受信機能と、
前記複数の第１信号に基づいて、前記複数の第１信号の位相差を示す第１位相差を算出する位相差算出機能と、
前記複数の第１の振動センサが並ぶ面に垂直な第１方向の振動加速度と、前記面に平行な第２方向の振動加速度とを、前記第１位相差及び前記複数の第１信号を用いて算出する加速度算出機能と、
を実現させるプログラム。
３５．  前記センサユニットは、
前記被検知体に対する１つの方向の振動加速度を検知する複数の第２の振動センサが、前記面を垂直方向から見た場合に前記複数の第１の振動センサが並ぶ方向と異なる方向に並んで配置されている第２センサグループを更に有しており、
前記情報処理装置に、
前記第２センサグループに含まれる前記複数の第２の振動センサのそれぞれが検出した振動加速度を示す、複数の第２信号を更に受信する機能と、
前記複数の第２信号に基づいて、前記複数の第２信号の位相差を示す第２位相差を更に算出する機能と、
前記第２位相差及び前記複数の第２信号に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向の振動加速度を更に算出する機能と、
を実現させる３４．に記載のプログラム。
【００５２】
この出願は、２０１２年９月２８日に出願された日本出願特願２０１２−２１７５１２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
2014051030.tif 000005
【図２】
2014051030.tif 000006
【図３】
2014051030.tif 000007
【図４】
2014051030.tif 000008
【図５】
2014051030.tif 000009
【図６】
2014051030.tif 000010
【図７】
2014051030.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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