(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、排水設備及び汚水処理設備などの排水処理設備における電力料金の削減に関するものである。電力料金は、昼間が高く夜間は安価である。流入量は、昼間に多く、夜間の流入は少ない。ポンプ及びブロアー等の運転は、流入量に応じて運転されるため、維持管理面から見ると高価な処理費用となっていた。【解決手段】排水処理設備の運転を昼間時間帯から電力料金の安い夜間帯に移行させて処理するものである。２４時間ＴＭ３を収納した任意時刻制御回路ユニット１により、既設のフロートスイッチ回路の起動用フロートスイッチ回路に起動信号を擬似的に送信することにより任意の時刻にポンプを運転させる。ＴＭを夜間時刻に設定することにより、夜間処理に移行させることができる。また、ピーク時間帯の運転を避けて排水処理を行い、電力使用量の分散・平滑化を図ると共に電力料金を削減する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水設備又は汚水処理設備などの排水処理設備において、ポンプ（用途により・排水・原水・汚水・流入・調整・計量・放流ポンプなどと呼ぶ）を任意時刻に運転するフロート任意時刻制御回路ユニットに関するものである。２４時間ＴＭを収納した任意時刻制御回路ユニットにより、既設の例えば、調整ポンプのフロートスイッチ回路の起動用フロートスイッチ回路に起動信号を擬似的に送信することにより任意の時刻にポンプ運転させる。ポンプ起動水位に達していなくても、ポンプ起動の擬似回路を構成しポンプを運転させ、その時点に水槽に溜まっていた汚水を汲み上げ、槽内の停止水位まで下げて停止する。ＴＭの設定を夜間時刻に設定し、電力料金の安い夜間時間帯に排水処理を移行させ、電力料金を削減させる。また、ピーク時間帯の運転を避けるため、その時間帯に入る前に運転させることにより、排水処理を昼間時間帯に行い、電力使用量の分散・平滑化を図ると共に電力料金の削減をする。
【請求項２】
調整ポンプ等の運転信号を取り込み、攪拌ブロアー・曝気ブロアー及び他の機器を連動させ、電力料金の安い時間帯に排水処理を行い、電力料金の削減をする。
【請求項３】
２４時間ＴＭを収納したポンプのフロート任意時刻起動回路及び曝気ブロアーや他の機器を連動させる回路は、簡易ユニットに収納したもので、既設の設備に容易に接続できる構造とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、排水設備又は汚水処理設備などの排水処理設備における電力料金の削減法に関する。
【従来の背景技術】
【０００２】  従来、排水処理設備の運転は、電力料金の高い時間帯、安い時間帯に関り無く流入量に応じて運転していた。排水処理設備などにおいて、人間の活動に伴う設備の流入量は、昼間に集中し、夜間の流入は少ない。電力料金単価を考慮した運転がなされていなかった。
【０００３】  図１には、一般的な排水設備のフローシートを、図２には、一般的な汚水処理設備のフローシートを示した。図３には、排水処理設備の水槽内のポンプ及びフロートスイッチを示した。図より、ポンプは、フロートスイッチにより運転され、押流れ方式の場合、最初のポンプの運転により、順次後工程のポンプも運転されることが分る。
【０００４】  電力料金（単価  円／Ｋｗｈ）は、電力会社との契約により、季節別時間帯別にピーク時間・夏季昼間・その他季昼間・夜間料金などがあり、大きく異なっている。表１には、一般的な業務用季節別時間帯別電力料金を示した。
【表１】
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表１より、電力料金は、季節別時間帯別に、夜間が１０．８１円／Ｋｗｈ、夏季昼間が、１８．３２円／Ｋｗｈ、その他季昼間が１７．３１円／Ｋｗｈ、ピーク時間が１９．７９円／Ｋｈｗとなっており、日中の電力料金が高く、夜間は安く設定されている。
【０００５】  図４は、業務用季節別時間帯別電力料金と時間帯別汚水流入量を示した。この流入量は、図２の原水ポンプの合計値である。調整ポンプによる曝気槽への流入は、およそ１〜２Ｈｒ後になるため図４において、電力料金の高い時間帯と流入量のピークがほぼ一致する。また、料金の安い時間帯の流入が少ない。排水処理設備のポンプ運転時間は、電力料金の高い時間帯が非常に長く、安い時間帯では、短いことが分る。
【０００６】  また、汚水処理設備では、曝気槽の流入量に合わせて、曝気ブロアーがタイマー（ＴＭ）によって運転されている。従って、日中の消費電力量が多くなるため、電力料金が高く、ランニングコストを考慮した運転管理ではなかった。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一般的な排水設備のフローシート
【図２】一般的な汚水処理設備のフローシート
【図３】排水設備のポンプ及びフロートスイッチの設定例
【図４】業務用季節別時間帯別電力料金と時間帯別汚水流入量
【発明の概要】
【発明の解決しようとする課題】
【０００８】  上述の如く、従来の排水設備及び汚水処理設備などの排水処理設備の運転では、次のような不具合があった。人間の活動及び生産活動に伴う排水処理設備の流入量は、日中にピークがあり、夜間は、少ない。フロートスイッチによるポンプの運転は、ピーク時間帯、昼間時間帯の流入が多いため、電力料金の高い時間帯で長時間運転している。また、電力料金の安い夜間時間帯では、流入が少なく、ポンプや他の機器の運転も少ない。ポンプや他の機器等の運転が、昼間時間帯に運転が集中するため、高価な電力料金で排水処理をしている。本発明は、電力料金の安い夜間時間帯にポンプを運転し、電力料金の削減をすることを特徴とする。
【０００９】  付随する設備の曝気ブロアーなどの機器は、曝気槽への流入量の予測に基づきＴＭ設定されており、昼間料金の高い時間帯で長時間運転している。本発明は、付随する設備の曝気ブロアーなどの機器も電力料金の安い夜間時間帯に運転し、電力料金の削減をすることを特徴とする。
【０００１０】  既設設備の電気回路を変更する場合は、盤内改造が必要であり、改造に手間と労力を要した。本発明は、タイマーを収納してユニット化することにより盤内改造を容易にすることを特徴とする。
【００１１】  本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、このため、昼間時間帯の流入を夜間時間帯に移行して処理する。また、ブロアー等の機器も、曝気槽への流入ポンプと連動させて、夜間時間帯に運転し、電力料金の削減をするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  上述の目的を達成する本発明は、排水設備及び汚水処理設備などの排水処理設備の処理時刻を夜間時刻に移行して処理を行うものである。図５には、ポンプを起動させる、フロート任意時刻制御回路ユニットの構成と外観図を示した。図５のユニットには、２４時間タイマー（ＴＭ）とポンプ・ブロアー及び、その他機器の制御・モニター用リレー（Ｒ１）が収納されている。図６には、フロート任意時刻制御回路ユニットの電気回路を示した。ＴＭの設定により、任意の時刻にフロートスイッチ回路に信号を出力し、ポンプを起動させることができる構造となっている。図７には、既設フロートスイッチ回路の結線図を示した。フロート任意時刻制御回路ユニットより、ＴＭのａ接点  線番▲１▼と▲２▼を既設のフロートスイッチ回路の自己保持回路の線番▲５▼と▲６▼に結線する。２４時間タイマーにより、任意時刻に線番▲５▼と▲６▼を短絡させ、ポンプ起動水位に達していなくても、ポンプ起動の擬似回路を構成しポンプを運転させ、その時点に水槽に溜まっていた汚水を汲み上げ、槽内の停止水位まで下げて停止する。図８には、汚水の時間帯別汚水流入量・電力料金と２４ＴＭの設定例を示した。図８より、タイマーの設定時刻を例えば、１回目を夜間時刻に入った直後２２：００、２回目、３回目は夜間時間帯、０２：００、０７：００に設定し夜間処理を行うことがでる。また、ピーク時間帯の運転を少なくするため、４回目を１２：００に設定し、ピーク時間帯に入る前に水槽の水位を下げ、電力使用量の分散・平滑化ができる。図３、において原水槽・調整槽の起動用フロートスイッチＦＳ２を現行より高いレベルに設定し貯水量を多くすると効果が大きくできる。
【００１３】  ポンプ（用途により排水・原水・汚水・流入・調整・計量・放流ポンプなどと呼ぶ）と攪拌ブロアー・曝気ブロアー及び他の機器とＲ１リレーを介して連動させ、夜間処理に移行させて電力料金を削減する。例えば、図３のフローシートのような押流れ方式では、流入により後工程のろ過ポンプ・放流ポンプなどの単位装置も夜間運転に移行し電力料金の削減が見込まれる。汚水処理設備の場合、曝気ブロアーの消費電力量は、最も多く、夜間に移行させることより、節電の効果を大きくできる。
【００１４】  フロート任意時刻制御回路ユニットは、簡易ユニットに収納されて、盤内に設置し、既設のフロートスイッチ回路に容易に結線が可能な構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図５】フロート任意時刻制御回路ユニットの構成と外観図
【図６】フロート任意時刻制御回路ユニットの電気回路
【図７】既設フロートスイッチ回路の結線図
【図８】時間帯別汚水流入量・電力料金と２４ＴＭの設定例
【発明の効果】
【通常運転時の運転状況の調査】
【００１６】  既設設備において、通常運転における時間帯別の消費電力量を測定した。消費電力量の測定は、主動力回路にクランプ電力量メーターを設置し測定した。表２は、通常運転時における時間帯別の消費電力量を示し、夜間／昼間の電力量比率を求めた。
【００１７】  表２より、２日間の夜間時間帯の消費電力量の合計は、１２５．３Ｋｗｈである。また、昼間時間帯の合計は、３０２．９Ｋｗｈ、総合計４２８．２Ｋｗｈである。この結果より、夜間と昼間時間帯の消費電力量の比率は、夜間が約２９％、昼間が約７１％であることが判る。
【００１８】  図９には、通常運転時の夜間時間帯／昼間時間帯の消費電力量を示した。図９より、昼間の使用量が多く、夜間が少なく、視覚的にも確認できる。
【夜間処理に移行後の運転状況の調査】
【００１９】  夜間時間帯の処理を主に移行するため、フロート任意時刻制御ユニットを既設フロートスイッチ回路に結線し、ＴＭの設定を１回から３回目を、２２：００、０２：００、０７：００に設定し夜間処理を行う。また、ピーク時間帯の運転を少なくする為、４回目を１２：００に設定した。フロートスイッチのレベル変更を行い、貯水量を増加させ運転状況の調査をした。表３には、夜間処理実施後の電力使用量を測定し、夜間／昼間の比率を計算した。
【表２】
2018187612.tif 000004
【表３】
2018187612.tif 000005
【００２０】  表３より、２日間の夜間時間帯の消費電力量の合計は、１７５．２Ｋｗｈである。また、昼間時間帯の合計は、９８．８Ｋｗｈ、総合計２７４．０Ｋｗｈである。この結果より、夜間と昼間時間帯の消費電力量の比率は、夜間が約６４％、昼間が約３６％であることが判る。図１０には、夜間処理実施後の電力使用量を示した。図１０より、夜間処理に移行していることが確認できる。フロート任意時刻制御回路ユニットの効果を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図９】通常運転時の夜間／昼間の電力使用量の比較
【図１０】夜間処理実施後の夜間／昼間の電力使用量の比較
【効果の確認】
【００２２】  夜間処理実施後の電力単価を推測し、通常運転時と比較しその効果を確認した。
表４には、通常運転時及び夜間処理移行後の、消費電力量の夜間／昼間比率と時間帯別電力料金より日平均電力単価を推定し示した。
【表４】
2018187612.tif 000006
【００２３】  表４より、電力料金の日平均電力単価（円／Ｋｗｈ）を夜間／昼間比から推定すると、通常転時の処理では、１５．４２５円／Ｋｗｈとなる。また、夜間処理移行後は、１３．１５０円／Ｋｗｈとなる。消費電力量１Ｋｗｈ当りの電力料金の節約は、２．２７５円／Ｋｗｈとなった。夜間処理移行後の電力料金の削減は、約１５％を達成した。
【図１】
2018187612.tif 000007
【図２】
2018187612.tif 000008
【図３】
2018187612.tif 000009
【図４】
2018187612.tif 000010
【図５】
2018187612.tif 000011
【図６】
2018187612.tif 000012
【図７】
2018187612.tif 000013
【図８】
2018187612.tif 000014
【図９】
2018187612.tif 000015
【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年7月11日(2017.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、排水設備又は汚水処理設備などの排水処理設備における電力料金の削減法に関する。
【従来の背景技術】
【０００２】  従来、排水処理設備の運転は、電力料金の高い時間帯、安い時間帯に関り無く流入量に応じて運転していた。排水処理設備などにおいて、人間の活動に伴う設備の流入量は、昼間に集中し、夜間の流入は少ない。電力料金単価を考慮した運転がなされていなかった。
【０００３】  図１には、一般的な排水設備のフローシートを、図２には、一般的な汚水処理設備のフローシートを示した。図３には、排水処理設備の水槽内のポンプ及びフロートスイッチを示した。図より、ポンプは、フロートスイッチにより運転され、押流れ方式の場合、最初のポンプの運転により、順次後工程のポンプも運転されることが分る。
【０００４】  電力料金（単価  円／Ｋｗｈ）は、電力会社との契約により、季節別時間帯別にピーク時間・夏季昼間・その他季昼間・夜間料金などがあり、大きく異なっている。表１には、一般的な業務用季節別時間帯別電力料金を示した。
表１より、電力料金は、季節別時間帯別に、夜間が１０．８１円／Ｋｗｈ、夏季昼間が、１８．３２円／Ｋｗｈ、その他季昼間が１７．３１円／Ｋｗｈ、ピーク時間が１９．７９円／Ｋｈｗとなっており、日中の電力料金が高く、夜間は安く設定されている。
【０００５】  図４は、業務用季節別時間帯別電力料金と時間帯別汚水流入量を示した。この流入量は、図２の原水ポンプの合計値である。調整ポンプによる曝気槽への流入は、およそ１〜２Ｈｒ後になるため図４において、電力料金の高い時間帯と流入量のピークがほぼ一致する。また、料金の安い時間帯の流入が少ない。排水処理設備のポンプ運転時間は、電力料金の高い時間帯が非常に長く、安い時間帯では、短いことが分る。
【０００６】  また、汚水処理設備では、曝気槽の流入量に合わせて、曝気ブロアーがタイマー（ＴＭ）によって運転されている。従って、日中の消費電力量が多くなるため、電力料金が高く、ランニングコストを考慮した運転管理ではなかった。
【表１】
2018187612.tif 000017
【発明の概要】
【発明の解決しようとする課題】
【０００７】  上述の如く、従来の排水設備及び汚水処理設備などの排水処理設備の運転では、次のような不具合があった。人間の活動及び生産活動に伴う排水処理設備の流入量は、日中にピークがあり、夜間は、少ない。フロートスイッチによるポンプの運転は、ピーク時間帯、昼間時間帯の流入が多いため、電力料金の高い時間帯で長時間運転している。また、電力料金の安い夜間時間帯では、流入が少なく、ポンプや他の機器の運転も少ない。ポンプや他の機器等の運転が、昼間時間帯に運転が集中するため、高価な電力料金で排水処理をしている。本発明は、電力料金の安い夜間時間帯にポンプを運転し、電力料金の削減をすることを特徴とする。
【０００８】  付随する設備の曝気ブロアーなどの機器は、曝気槽への流入量の予測に基づきＴＭ設定されており、昼間料金の高い時間帯で長時間運転している。本発明は、付随する設備の曝気ブロアーなどの機器も電力料金の安い夜間時間帯に運転し、電力料金の削減をすることを特徴とする。
【０００９】  既設設備の電気回路を変更する場合は、盤内改造が必要であり、改造に手間と労力を要した。本発明は、タイマーを収納してユニット化することにより盤内改造を容易にすることを特徴とする。
【００１０】  本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、このため、昼間時間帯の流入を夜間時間帯に移行して処理する。また、ブロアー等の機器も、曝気槽への流入ポンプと連動させて、夜間時間帯に運転し、電力料金の削減をするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  上述の目的を達成する本発明は、排水設備及び汚水処理設備などの排水処理設備の処理時刻を夜間時刻に移行して処理を行うものである。図５には、ポンプを任意時刻起動させる、フロート任意時刻制御回路ユニットの構成と外観図を示した。図５のユニットには、３Ｄの２４時間タイマー（ＴＭ）と４Ｄのポンプ・ブロアー及び、その他機器の制御・モニター用リレー（Ｒ１）が収納されている。
【００１２】  図６には、フロート任意時刻制御回路ユニットの電気回路を示した。１ＥのＴＭの設定により、任意の時刻にフロートスイッチ回路に信号を出力し、ポンプを起動させることができる構造となっている。
【００１３】  図７には、既設フロートスイッチ回路の結線図を示した。フロート任意時刻制御回路ユニットより、１ＥのＴＭのａ接点線番Ｔ１とＴ２を既設のフロートスイッチ回路の自己保持回路の線番８Ｆと９Ｆに並列に結線する。２４時間タイマーにより、任意時刻に線番８Ｆと９Ｆを短絡させ、ポンプ起動水位に達していなくても、ポンプ起動の擬似回路を構成しポンプを運転させ、その時点に水槽に溜まっていた汚水を汲み上げ、槽内の停止水位まで下げて停止する。
【００１４】  図８には、汚水の時間帯別汚水流入量・電力料金と２４ＴＭの設定例を示した。
図８より、タイマーの設定時刻を例えば、１回目を夜間時刻に入った直後２２：００、２回目、３回目は夜間時間帯、０２：００、０７：００に設定し夜間処理を行うことがでる。また、ピーク時間帯の運転を少なくするため、４回目を１２：００に設定し、ピーク時間帯に入る前に水槽の水位を下げ、電力使用量の分散・平滑化ができる。図３、において原水槽・調整槽の起動用フロートスイッチ２ＣのＦＳ２を現行より高いレベル２２Ｃに設定し貯水量を多くすると効果が大きくできる。
【００１５】  ポンプ（用途により排水・原水・汚水・流入・調整・計量・放流ポンプなどと呼ぶ）と攪拌ブロアー・曝気ブロアー及び他の機器とＲ１リレーを介して連動させ、夜間処理に移行させて電力料金を削減する。例えば、図３のフローシートのような押流れ方式では、流入により後工程のろ過ポンプ・放流ポンプなどの単位装置も夜間運転に移行し電力料金の削減が見込まれる。汚水処理設備の場合、曝気ブロアーの消費電力量は、最も多く、夜間に移行させることより、節電の効果を大きくできる。
【００１６】  フロート任意時刻制御回路ユニットは、簡易ユニットに収納されて、盤内に設置し、既設のフロートスイッチ回路に容易に結線が可能な構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  本発明に関連する一般的な排水設備のフローシートを表す図である。
【図２】  本発明に関連する一般的な汚水処理設備のフローシートを表す図である。
【図３】  本発明に関連する排水設備のポンプ及びフロートスイッチの設定例を表す図である。
【図４】  本発明に関連する業務用季節別時間帯別電力料金と時間帯別汚水流入量の測定結果である。
【図５】  本発明に関連するフロート任意時刻制御回路ユニットの構成と外観図である。
【図６】  本発明に関連するフロート任意時刻制御回路ユニットの電気回路である。
【図７】  本発明に関連する既設フロートスイッチ回路の結線図である。
【図８】  本発明に関連する時間帯別汚水流入量・電力料金と２４ＴＭの設定例である。
【図９】  本発明に関連する通常運転時の夜間／昼間の電力使用量の比較である。
【図１０】  本発明に関連する夜間処理実施後の夜間／昼間の電力使用量の比較である。
【発明の効果】
【通常運転時の運転状況の調査】
【００１８】  既設設備において、通常運転における時間帯別の消費電力量を測定した。消費電力量の測定は、主動力回路にクランプ電力量メーターを設置し測定した。表２は、通常運転時における時間帯別の消費電力量を示し、夜間／昼間の電力量比率を求めた。
【００１９】  表２より、２日間の夜間時間帯の消費電力量の合計は、１２５．３Ｋｗｈである。また、昼間時間帯の合計は、３０２．９Ｋｗｈ、総合計４２８．２Ｋｗｈである。この結果より、夜間と昼間時間帯の消費電力量の比率は、夜間が約２９％、昼間が約７１％であることが判る。
【００２０】  図９には、通常運転時の夜間時間帯／昼間時間帯の消費電力量を示した。図９より、昼間の使用量が多く、夜間が少なく、視覚的にも確認できる。
【夜間処理に移行後の運転状況の調査】
【００２１】  夜間時間帯の処理を主に移行するため、フロート任意時刻制御ユニットを既設フロートスイッチ回路に結線し、ＴＭの設定を１回から３回目を、２２：００、０２：００、０７：００に設定し夜間処理を行う。また、ピーク時間帯の運転を少なくする為、４回目を１２：００に設定した。フロートスイッチのレベル変更を行い、貯水量を増加させ運転状況の調査をした。表３には、夜間処理実施後の電力使用量を測定し、夜間／昼間の比率を計算した。
【表２】
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【００２２】  表３より、２日間の夜間時間帯の消費電力量の合計は、１７５．２Ｋｗｈである。また、昼間時間帯の合計は、９８．８Ｋｗｈ、総合計２７４．０Ｋｗｈである。この結果より、夜間と昼間時間帯の消費電力量の比率は、夜間が約６４％、昼間が約３６％であることが判る。図１０には、夜間処理実施後の電力使用量を示した。図１０より、夜間処理に移行してい
ることが確認できる。フロート任意時刻制御回路ユニットの効果を確認することができた。
【効果の確認】
【００２３】
【表３】
2018187612.tif 000019
夜間処理実施後の電力単価を推測し、通常運転時と比較しその効果を確認した。
表４には、通常運転時及び夜間処理移行後の、消費電力量の夜間／昼間比率と時間帯別電力料金より日平均電力単価を推定し示した。
【表４】
2018187612.tif 000020
【００２４】  表４より、電力料金の日平均電力単価（円／Ｋｗｈ）を夜間／昼間比から推定すると、通常転時の処理では、１５．４２５円／Ｋｗｈとなる。また、夜間処理移行後は、１３．１５０円／Ｋｗｈとなる。消費電力量１Ｋｗｈ当りの電力料金の節約は、２．２７５円／Ｋｗｈとなった。夜間処理移行後の電力料金の削減は、約１５％を達成した。
【産業上の利用の可能性】
【００２５】  本発明の産業上の利用の可能性は、中継槽を含む排水設備、揚水設備及び浄化槽設、汚水処理設備等、液体の移送に関する設備に利用が可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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