(57)【要約】【課題】    作業用無人飛行機と、給電用無人飛行機を電気ケーブルで連繋することにより、当該作業用無人飛行機の作業用電気や作業時間を確保することが可能な複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機を提供する。【解決手段】  電動回転翼を有する作業用無人飛行機３と、当該作業用無人飛行機３に電気ケーブル４を介して電気を供給する給電用バッテリー２ａを搭載した電動回転翼を有する給電用無人飛行機２とで構成され、互いに電気ケーブル４で連繋された状態で飛行する遠隔操縦の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動回転翼を有する作業用無人飛行機と、当該作業用無人飛行機に電気ケーブルを介して電気を供給する給電用バッテリーを搭載した電動回転翼を有する給電用無人飛行機とで構成され、互いに電気ケーブルで連繋された状態で飛行する遠隔操縦の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機であることを特徴とする複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機。
【請求項２】
請求項１記載の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機にあって、前記電動回転翼を有する給電用無人飛行機は、当該給電用無人飛行機が飛行するための飛行用電気と、前記作業用無人飛行機が飛行するための飛行用電気と、当該作業用無人飛行機が作業をするための電気とを蓄えたバッテリーを搭載した電動回転翼式の給電用無人飛行機であって、前記電動回転翼を有する作業用無人飛行機は、電源としてのバッテリーを搭載することなく、作業用の器材や薬剤等を搭載した複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機を構成する無人飛行機であって、前記給電用無人飛行機と電気ケーブルで連繋されていることを特徴とする請求項１記載の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機。
【請求項３】
請求項１記載の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機にあって、電気ケーブルで連繋された電動回転翼を有する作業用無人飛行機と電動回転翼を有する給電用無人飛行機が、一台の無線制御器で同時に制御される構成であって、前記作業用無人飛行機は、当該無線制御器と直接交信する無線送受信機と、前記電気ケーブルを介して給電用無人飛行機との交信を中継する中継器とを搭載していることを特徴とする請求項１記載の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作業用無人飛行機と給電用無人飛行機を電気ケーブルで連繋した遠隔操縦の複数機連繋の電動回転翼式無人飛行機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マルチコプターとも呼ばれる複数の電動回転翼を有する遠隔操縦の無人飛行機が様々な分野で利用されるようになっている。
この無人飛行機は、小型コンピュータや加速度計及び３軸ジャイロ、高度計等を備え、専用の無線操縦器だけでなくスマートフォンやタブレット等により使用者が比較的容易に遠隔操縦できることから急速に普及している。その利用方法としては、撮影用カメラを搭載し、上空からの空撮や高所や狭隘部等の人が容易に近づけない所の撮影に便利に使用される他、薬液を入れたタンクとスプレーノズルを搭載して農地への薬剤散布にも使用されている。その他、蜂駆除、測量、点検、運搬等、幅広い用途への技術開発が進められている。
【０００３】
特許文献１（特表２０１６-５０５４４１号公報）「蓄電システムのための空中動力補給装置及びその装置を備える航空機」には、充電側航空機と電気推進式航空機を一時的かつ電気的に接続する手段と、前記電気推進式航空機内に充電制御装置とを備え、当該電気推進式航空機のバッテリーを再充電するシステムが開示されている。
【０００４】
特許文献２（特許５８７４９４０号公報）「飛行体、及びバッテリユニット収納システム」には、従来に比べて１回の飛行における飛行時間を長くすることが可能な飛行体、及びバッテリユニット収納システムが開示されている。
【０００５】
特許文献３（特開２０１４−３１１１８号公報）「飛行体及び飛行体システム」には、植物工場における植物又は作業者を撮像する飛行体のバッテリの交換に際して、駐機場に着陸した飛行体に搭載されているバッテリの切り離しと、充電済みのバッテリの装着とが自動で行われるバッテリ交換方式を備えた飛行体システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１６-５０５４４１号公報
【特許文献２】特許５８７４９４０号公報
【特許文献３】特開２０１４−３１１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数の電動回転翼を備えた遠隔操縦の無人飛行機は、電源としてリチウムイオンバッテリーを搭載している機体が一般的である。その飛行可能時間は搭載するバッテリーの電気容量によって制約され、通常は長くても３０分程度であることから広い農地への薬剤散布や大型のインフラ設備の点検等のような時間を要する作業の場合、一回のフライトでは作業時間を十分に確保できないという問題があった。
当該無人飛行機の飛行可能時間を長くするためには、電気容量のより大きなバッテリーや搭載するバッテリーを数多くすることで一応の解決は可能である。しかし、電気容量の大きなバッテリーは重量が増大するため、無人飛行機の重量増加を招き、飛行にはより大きな揚力が必要となり、消費電力の増加を招く。そのため、バッテリー容量の増加がそのまま飛行時間の増加に比例しないという悩みがあった。また、バッテリーによる無人飛行機の機体重量の増加は、作業に必要な器材や薬剤等の搭載制限を招くという問題もあった。
電動回転翼を有する無人飛行機の飛行時間が十分ではないという問題点を解消するために、有線給電型無人飛行機やバッテリー自動交換システム等の開発が進められているが、前者は無人飛行機に繋がる給電線が樹木や電線、建造物等に絡まる恐れがあり、障害物の無い平地等での使用に制限され、後者は複雑な制御システムと新たな設備が必要となる等の問題があった。
上記の問題を解決するための電動回転翼式の無人飛行機に関する従来技術は見当たらない。
【０００８】
特許文献１「蓄電システムのための空中動力補給装置及びその装置を備える航空機」は、飛行中の電気推進式航空機と充電側航空機が電気ケーブルで接続され、当該電気推進式航空機に搭載されたバッテリーが充電されるシステムに関するものであり、作業用無人飛行機と給電用無人飛行機を連繋させて飛行させ、作業用無人飛行機の作業時間を確保するシステムに関するものではない。
【０００９】
特許文献２「飛行体、及びバッテリユニット収納システム」は、バッテリセルを複数搭載したバッテリユニットを複数マルチロータヘリコプタに保持させ、充電残量が基準値を下回ったバッテリユニットを順次落下場所に落下させることで、機体重量を軽減し、１回の飛行における飛行時間を延長するシステムに関するものであるが、作業用無人飛行機と給電用無人飛行機を連繋させて飛行させ、作業用無人飛行機の作業時間を確保するシステムに関するものではない。
【００１０】
特許文献３「飛行体及び飛行体システム」は、飛行体の駐機場にバッテリの切り離しと装着を自動で行うバッテリ自動交換設備を設置するシステムに関するものであり、飛行体の１回の飛行における作業時間を延長するシステムに関するものではない。
【００１１】
この発明の目的は、前述のような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、
作業用無人飛行機と、給電用無人飛行機を電気ケーブルで連繋することにより、当該作業用無人飛行機の作業用電気や作業時間を確保することが可能な複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明に係る複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機は、電動回転翼を有する作業用無人飛行機と、当該作業用無人飛行機に電気ケーブルを介して電気を供給する給電用バッテリーを搭載した電動回転翼を有する給電用無人飛行機とで構成され、互いに電気ケーブルで連繋された状態で飛行する遠隔操縦の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明に係る複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機は、請求項１記載の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機にあって、前記電動回転翼を有する給電用無人飛行機は、当該給電用無人飛行機が飛行するための飛行用電気と、前記作業用無人飛行機が飛行するための飛行用電気と、当該作業用無人飛行機が作業をするための電気とを蓄えたバッテリーを搭載した電動回転翼式の給電用無人飛行機であって、前記電動回転翼を有する作業用無人飛行機は、電源としてのバッテリーを搭載することなく、作業用の器材や薬剤等を搭載した複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機を構成する無人飛行機であって、前記給電用無人飛行機と電気ケーブルで連繋されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明に係る複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機は、請求項１記載の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機にあって、電気ケーブルで連繋された電動回転翼を有する作業用無人飛行機と電動回転翼を有する給電用無人飛行機が、一台の無線制御器で同時に制御される構成であって、前記作業用無人飛行機は、当該無線制御器と直接交信する無線送受信機と、前記電気ケーブルを介して給電用無人飛行機との交信を中継する中継器とを搭載していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明に係る複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機は、電動回転翼を有する作業用無人飛行機と、当該作業用無人飛行機に電気ケーブルを介して電気を供給する給電用バッテリーを搭載した電動回転翼を有する給電用無人飛行機とで構成され、互いに電気ケーブルで連繋された状態で飛行する遠隔操縦の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機であるので、
一つの機体に作業に必要な器材や薬剤と、飛行し作業するために必要な電気を蓄えたバッテリーとを搭載した電動回転翼を有する無人飛行機の場合と比較して、作業に必要な器材や薬剤等を搭載した作業用無人飛行機と、飛行し作業するために必要な電気を蓄えたバッテリーを搭載した給電用無人飛行機とに分割し、電気ケーブルで連繋した複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機は、一機当たりの搭載重量を抑制できるため、各々の無人飛行機を飛行させるために必要な揚力を小さくすることができ、ひいては飛行に必要な電力を抑制することが可能となる。
すなわち、電動回転翼を有する無人飛行機を複数機で構成し、作業用器材や薬剤等を搭載する作業用無人飛行機とバッテリーを搭載する給電用無人飛行機とに役割を分割することにより、飛行時間及び作業時間の確保を容易にすることが可能になる。
【００１６】
請求項２の発明に係る複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機は、請求項１記載の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機にあって、前記電動回転翼を有する給電用無人飛行機は、当該給電用無人飛行機が飛行するための飛行用電気と、前記作業用無人飛行機が飛行するための飛行用電気と、当該作業用無人飛行機が作業をするための電気とを蓄えたバッテリーを搭載した電動回転翼式の給電用無人飛行機であって、前記電動回転翼を有する作業用無人飛行機は、電源としてのバッテリーを搭載することなく、作業用の器材や薬剤等を搭載した複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機を構成する無人飛行機であって、前記給電用無人飛行機と電気ケーブルで連繋されているので、
当該作業用無人飛行機は、飛行用電気及び薬剤散布や設備点検等の作業を行うための作業用電気を前記給電用無人飛行機から給電されることにより飛行及び作業を行うことができ、重いバッテリーを搭載しないので、一つの機体に作業に必要な器材や薬剤と、飛行し作業するために必要な重いバッテリーとを搭載した電動回転翼を有する無人飛行機の場合と比較して、作業に必要な作業用器材や薬剤の搭載量や作業時間が厳しく制約されることも少なくなる。
また、前記給電用無人飛行機は、前記作業用無人飛行機と電気ケーブルで連繋された複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機を構成する無人飛行機であるので、作業に必要な作業用器材や薬剤を搭載する必要が無く、電気容量の大きいバッテリー又は複数のバッテリーを搭載する余裕ができ、電気ケーブルで複数機が連繋された電動回転翼式無人飛行機の編隊飛行時間や作業時間の確保が容易になる。
【００１７】
請求項３の発明に係る複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機は、請求項１記載の複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機にあって、電気ケーブルで連繋された電動回転翼を有する作業用無人飛行機と電動回転翼を有する給電用無人飛行機が、一台の無線制御器で同時に制御される構成であって、前記作業用無人飛行機は、当該無線制御器と直接交信する無線送受信機と、前記電気ケーブルを介して給電用無人飛行機との交信を中継する中継器とを搭載していることを特徴とする複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機であるので、
一台の無線制御器で作業用無人飛行機と交信し、さらに当該作業用無人飛行機の中継器を介して給電用無人飛行機と交信することにより、複数の制御盤を使用することなく、一台の無線制御器で容易に複数の機体の制御を行うことが可能となる。
給電用無人飛行機と作業用無人飛行機相互を信号ケーブルを兼ねた電気ケーブルで連繋して制御信号を交信することにより、互いの飛行状況に合わせて、常に連繋した状態で安定に飛行させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る作業用無人飛行機３と給電用無人飛行機２を電気ケーブル４で連繋して構成した複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１の事例を示す概略図である。
【図２】無線制御器１０で複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１を制御する構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機の実施形態例について図１から図２を参照しながら説明する。本発明は下記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記の構成要素の省略または付加、構成要素の形状等の実施形態の変更を加えることが出来るのはもちろんである。なお、図は概略を示すもので、一部のみを描き詳細構造は省略した。
【００２０】
図１は、本発明に係る複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１であって、当該複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１は、電気ケーブル４で連繋された遠隔操縦の複数の無人飛行機であって、作業用無人飛行機３と、給電用バッテリー２ａを搭載し、前記電気ケーブル４を介して前記作業用無人飛行機３に給電する給電用無人飛行機２とで構成されている。
なお、図１は、１機の作業用無人飛行機３に２機の給電用無人飛行機２を連繋した事例を示す。前記給電用無人飛行機２は、少なくとも一機以上で構成するものとする。
【００２１】
図１の給電用無人飛行機２及び作業用無人飛行機３は、４軸の回転翼２ｂ（３ｂ）が略同一平面内に配置され、各々の回転翼２ｂ（３ｂ）が回転翼ガード２ｃ（３ｃ）を有した機体の事例を示している。
給電用無人飛行機２は、機体の中央部に、バッテリー２ａを搭載した構造とし、当該バッテリー２ａから飛行用電気を回転翼のモーターに供給して、当該回転翼を回転させて飛行する。
作業用無人飛行機３は、電力源となるバッテリーは搭載せず、４軸の回転翼３ｂと、飛行用モーターと、作業用モーターと、作業用器材や薬剤等を搭載した構造とし、飛行用電気及び作業用電気を給電用無人飛行機２のバッテリー２ａから電気ケーブル４を介して供給され、飛行や作業を行う。
電気ケーブル４は、その両端部をそれぞれ給電用無人飛行機２及び作業用無人飛行機３に配置されたコネクタ（図示せず）に接続する。
また、電気ケーブル４は、給電用の電力ケーブル４ａと、制御用の信号ケーブル４ｂとで構成され、当該電力ケーブル４ａと信号ケーブル４ｂを同一被覆内に内包した一本のケーブルとした形態、または電力ケーブル４ａと信号ケーブル４ｂを分けて二本のケーブルに分離した形態の何れでも良い。図１は、電気ケーブル４を一本のケーブルとした事例を示している。
また、図１は、電気ケーブル４が、作業用無人飛行機３のプロペラ３ｂに巻き込まれないように、作業用無人飛行機３の機体下部に電気ケーブル４のコネクタ（図示せず）を配置した事例を示している。
【００２２】
前記複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１を使用することにより、以下の効果が得られる。
一つの機体に作業に必要な器材や薬剤と、飛行し作業するために必要な電気を蓄えたバッテリーとを搭載した電動回転翼を有する無人飛行機の場合と比較して、作業に必要な器材や薬剤等を搭載した作業用無人飛行機３と、飛行し作業するために必要な電気を蓄えたバッテリー２ａを搭載した給電用無人飛行機２とに分割し、電気ケーブル４で連繋した複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１は、一機当たりの搭載重量を抑制できるため、各々の無人飛行機を飛行させるために必要な揚力を小さくすることができ、ひいては飛行に必要な電力を抑制することが可能となる。
すなわち、電動回転翼を有する無人飛行機を複数機で構成し、作業用器材や薬剤等を搭載する作業用無人飛行機３とバッテリー２ａを搭載する給電用無人飛行機２とに役割を分割することにより、飛行時間及び作業時間の確保を容易にすることが可能になる。
【００２３】
図１の作業用無人飛行機３は、スズメバチ等の攻撃性が強く、人が接近して退治することが難しい虫を駆除するために使用する作業用無人飛行機３の事例を示し、作業用器材として虫を駆除するための薬剤等の駆除剤を貯留したタンク５と、貯留された駆除剤を噴射する噴射筒６と、前記タンク５を作業用無人飛行機３に固定するためのタンク固定具（図示せず）とを備えた構造を示している。また図１は、タンク５に筐体８が固定され、当該筐体８に噴射筒６を上下方向に回動可能とする開口９が設置された構造の事例を示している。
【００２４】
複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１の使用者は、無線制御器１０によって、当該複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１を遠隔操縦し、当該無線制御器１０からの指示に従って、前記給電用無人飛行機２及び作業用無人飛行機３が電気ケーブル４で連繋された状態で飛行し、作業用無人飛行機３で虫駆除等の作業を行う。無線制御器１０については、図２の説明で詳述する。
なお、作業用無人飛行機３をスズメバチの駆除に使用する場合は、作業用無人飛行機３に搭載されたカメラ（図示せず）で撮影された画像を無線制御器１０のモニター画面で確認しながら、当該作業用無人飛行機３をスズメバチ或いはその巣近傍まで接近させ、無線制御器１０で噴射筒６を上下方向に回動してその方向を調節し、スズメバチ或いはその巣穴に向けて薬剤を噴射して駆除する。
【００２５】
当該作業用無人飛行機３は、飛行用電気及び薬剤散布や設備点検等の作業を行うための作業用電気を前記給電用無人飛行機２から給電されることにより飛行及び作業を行うことができ、重いバッテリーを搭載しないので、一つの機体に作業に必要な器材や薬剤と、飛行し作業するために必要な重いバッテリーとを搭載した電動回転翼を有する無人飛行機の場合と比較して、作業に必要な作業用器材や薬剤の搭載量や作業時間が厳しく制約されることも少なくなる。また、前記給電用無人飛行機２は、前記作業用無人飛行機３と電気ケーブル４で連繋された複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１を構成する無人飛行機であるので、作業に必要な作業用器材や薬剤を搭載する必要が無く、電気容量の大きいバッテリー又は複数のバッテリーを搭載する余裕ができ、電気ケーブル４で複数機が連繋された電動回転翼式無人飛行機１の編隊飛行時間や作業時間の確保が容易になる。
【００２６】
図２は、無線制御器１０で複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１を制御する構成を模式的に示した図である。
複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１は、一台の無線制御器１０で使用者が遠隔操縦する。
作業用無人飛行機３は、無線送受信機３ｆと制御器３ｅとを備え、当該無線送受信機３ｆと無線制御器１０との間で、飛行位置、高度、速度等の制御信号１１が直接交信された後、無線送受信機３ｆと制御器３ｅとの間で制御信号１１が交信され、当該制御器３ｅにより、作業用無人飛行機３の飛行及び作業が制御される。
また、前記作業用無人飛行機３は、障害物等を検知する各種センサー３ｄを備えた構成とし、当該センサー３ｄと制御器３ｅとの間で制御信号１１を交信し、当該制御器３ｅにより、障害物等の環境に合わせて当該作業用無人飛行機３の飛行や作業を制御するように構成しても良い。
【００２７】
給電用無人飛行機２は、制御器２ｅを備え、当該制御器２ｅは、作業用無人飛行機３の制御器３ｅに接続された中継器３ｇと信号ケーブル４ｂを介して飛行位置、高度、速度等の制御信号１１を交信し、無線制御器１０と間接的に交信して飛行を制御する。
また、当該給電用無人飛行機２は、バッテリー２ａの残量や障害物等を検知する各種センサー２ｄを備えた構成とし、当該センサー２ｄと制御器２ｅとの間で制御信号１１を交信し、当該制御器２ｅにより、バッテリー２ａの残量や障害物等の環境に合わせて当該給電用無人飛行機２の飛行を制御するように構成しても良い。
【００２８】
作業用無人飛行機３は、電力供給切替器３ａを備えた構造とし、内部の電力供給回路（図示せず）のスイッチをＯＮ、ＯＦＦすることにより、給電用無人飛行機２から作業用無人飛行機３への給電７を制御することが可能である。
電力供給切替器３ａの制御信号１１は、無線制御器１０から無線送受信機３ｆを経て、作業用無人飛行機３の制御器３ｅに送信された後、当該制御器３ｅから電力供給切替器３ａに送信される。
例えば、作業用無人飛行機３が作業を開始する際に、電力供給切替器３ａのスイッチをＯＮにして複数機の給電用無人飛行機２から作業用無人飛行機３に給電７したり、ある給電用無人飛行機２のバッテリー２ａの残量が所定量を下回った場合に、電力供給切替器３ａのスイッチをＯＦＦにして、その給電用無人飛行機２からの給電７を止めるといった調節を行うことも可能である。
【００２９】
前記のように一台の無線制御器１０で複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機１を制御することにより、以下の効果が得られる。
一台の無線制御器１０で作業用無人飛行機３と交信し、さらに当該作業用無人飛行機３の中継器３ｇを介して給電用無人飛行機２と交信することにより、複数の制御盤を使用することなく、一台の無線制御器１０で容易に複数の機体の制御を行うことが可能となる。
給電用無人飛行機２と作業用無人飛行機３相互を信号ケーブル４ｂを兼ねた電気ケーブル４で連繋して制御信号１１を交信することにより、互いの飛行状況に合わせて、常に連繋した状態で安定に飛行させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の構成変更が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 複数機連繋方式の電動回転翼式無人飛行機        
２ 給電用無人飛行機      
２ａ （給電用無人飛行機２の）バッテリー
２ｂ （給電用無人飛行機２の）回転翼
２ｃ （給電用無人飛行機２の）回転翼ガード
２ｄ （給電用無人飛行機２の）センサー
２ｅ （給電用無人飛行機２の）制御器
３ 作業用無人飛行機      
３ａ （作業用無人飛行機３の）電力供給切替器
３ｂ （作業用無人飛行機３の）回転翼
３ｃ （作業用無人飛行機３の）回転翼ガード
３ｄ （作業用無人飛行機３の）センサー
３ｅ （作業用無人飛行機３の）制御器
３ｆ （作業用無人飛行機３の）無線送受信機
３ｇ （作業用無人飛行機３の）中継器
４ 電気ケーブル
４ａ 電力ケーブル
４ｂ 信号ケーブル
５ タンク
６ 噴射筒
７ 給電
８ 筐体
９ 開口
１０ 無線制御器
１１ 制御信号
【図１】
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【図２】
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