(57)【要約】【課題】  主保護リレー装置が障害や休止の場合でも、後備保護ＤＺリレー装置により、相手至近端の２０％の範囲も高速遮断となる様にし、主保護ＰＣＭリレー装置と同等の動作時間を実現し、保護の高速動作および信頼度を維持する【解決手段】  通信回線を利用する保護方式および方向距離保護方式を具備した送電線保護リレー装置において、方向距離第1段動作条件を他回線保護リレー装置に受け渡す回路と、他回線保護リレー装置より相手端子方向距離第1段動作条件を受ける回路と、前記相手端子方向距離第1段動作条件が入力されたことを条件に遮断指令を出力するか、または方向距離第2段遮断出力時間を切り替える回路を具備する。【選択図】  図２
2008220051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線を利用する保護方式および方向距離保護方式を具備した送電線保護リレー装置において、方向距離第1段動作条件を他回線保護リレー装置に受け渡す回路と、他回線保護リレー装置より相手端子方向距離第1段動作条件を受ける回路と、前記相手端子方向距離第1段動作条件が入力されたことを条件に遮断指令を出力する回路と、を具備することを特徴とする送電線保護リレー装置。
【請求項２】
通信回線を利用する保護方式および方向距離保護方式を具備した送電線保護リレー装置において、方向距離第1段動作条件を他回線保護リレー装置に受け渡す回路と、他回線保護リレー装置より相手端子方向距離第1段動作条件を受ける回路と、前記相手端子方向距離第1段動作条件が入力されたことを条件に方向距離第2段遮断出力時間を切り替える回路と、を具備することを特徴とする送電線保護リレー装置。
【請求項３】
通信回線を利用する保護方式および方向距離保護方式を具備した送電線保護リレー装置において、方向距離要素動作条件を他回線保護リレー装置に受け渡す回路と、他回線保護リレー装置より相手端子方向距離要素動作条件を受ける回路と、前記相手端子方向距離要素動作条件が入力されたことを条件に方向距離第2段または方向距離要素遮断出力時間を切り替える回路と、を具備することを特徴とする送電線保護リレー装置。
【請求項４】
主保護リレー装置に通信回線を利用する保護方式を用い、後備保護リレー装置に方向距離保護方式を用いた送電線保護リレー装置において、後備保護方向距離第1段動作条件を他回線主保護リレー装置に受け渡す回路と、他回線主保護リレー装置より相手端子方向距離第1段動作条件を受ける回路と、前記相手端子方向距離第1段動作条件が入力されたことを条件に遮断指令を出力する回路と、を後備保護リレー装置に具備することを特徴とする送電線保護リレー装置。
【請求項５】
主保護リレー装置に通信回線を利用する保護方式を用い、後備保護リレー装置に方向距離保護方式を用いた送電線保護リレー装置において、後備保護方向距離第1段動作条件を他回線主保護リレー装置に受け渡す回路と、他回線主保護リレー装置より相手端子方向距離第1段動作条件を受ける回路と、前記相手端子方向距離第1段動作条件が入力されたことを条件に方向距離第2段遮断出力時間を切り替える回路と、を後備保護リレー装置に具備することを特徴とする送電線保護リレー装置。
【請求項６】
主保護リレー装置に通信回線を利用する保護方式を用い、後備保護リレー装置に方向距離保護方式を用いた送電線保護リレー装置において、方向距離要素動作条件を他回線主保護リレー装置に受け渡す回路と、他回線主保護リレー装置より相手端子方向距離要素動作条件を受ける回路と、前記相手端子方向距離要素動作条件が入力されたことを条件に方向距離第2段または方向距離要素遮断出力時間を切り替える回路と、を後備保護リレー装置に具備することを特徴とする送電線保護リレー装置。
【請求項７】
自回線伝送不良を検出していることを遮断指令出力の条件に加えた（AND）ことを特徴とする、請求項１または請求項４記載の送電線保護リレー装置。
【請求項８】
自回線伝送不良を検出していることを切り替え条件に加えた（AND）ことを特徴とする、請求項２、請求項３、請求項５、請求項６に記載の送電線保護リレー装置。
【請求項９】
自回線伝送不良を検出していることまたは自回線４３Cロック（主保護ロックまたはキャリヤロック）条件を遮断指令出力の条件に加えた（AND）ことを特徴とする、請求項１または請求項４記載の送電線保護リレー装置。
【請求項１０】
自回線伝送不良を検出していることまたは自回線４３Cロック（主保護ロックまたはキャリヤロック）条件を切り替え条件に加えた（AND）ことを特徴とする、請求項２、請求項３、請求項５、請求項６に記載の送電線保護リレー装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の送電線保護リレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように保護リレー装置は、電力の安定供給という重い社会的責任を果たすため、誤動作や誤不動作は皆無でなければならないという使命を持つ。しかしながら、電力系統においては従来の２回線２端子から３〜４端子の多端子系統の様に、ますます重負荷送電線が増加している。この様な電力系統において保護リレー装置は系統の安定化のため、より高感度の事故検出あるいは高感度の事故点算出、事故相判定などが要求される。これらの要求を満たすものとして、ディジタル電流差動保護リレー装置（以後ＰＣＭリレー装置と称す）が適用される場合が多い。非特許文献１および非特許文献２に示すように、ＰＣＭリレー装置は主保護として使用され、重要系統では通常２系列化され、装置が１系列不良あるいは休止の場合でも、運用系列の装置により保護を継続できるため、高信頼度が要求される、超高圧系統など重要系統に主に適用されている。
【０００３】
一方、主保護方式と異なる保護理論を用いることにより、保護としての信頼度向上を図るために後備保護が用いられる。なお、後備保護方式としては、自端の電流、電圧を用いて事故点の方向、事故点までの距離を測距する方向距離リレー装置（以後ＤＺリレー装置と称す）を採用する場合が多い。  
図８は従来の保護リレー装置が、並行２回線送電線に適用されている図であり、これを用いて従来技術を説明する。なお図８は電力系統を単純化し、自端と相手端の２端子構成で表現する。夫々の端子は、母線１Ａ、１Ｂから送電線２回線の１Ｌ、２Ｌが接続され、送電線１Ｌには遮断器４Ａ、４Ｂが、送電線２Ｌには遮断器４１Ａ、４１Ｂが接続されている。また、送電線１Ｌには計器用変流器（ＣＴ）３ＡからＡ系列ＰＣＭリレー装置５ＡＡに入力、計器用変流器（ＣＴ）２ＡはＢ系列ＰＣＭリレー装置５ＡＢと後備保護のＤＺリレー装置６Ａに接続され、主保護２系列、後備保護１系列で運用されている。送電線２Ｌも同様に、計器用変流器（ＣＴ）３１ＡからＡ系列ＰＣＭリレー装置５１ＡＡに入力、計器用変流器（ＣＴ）２１ＡはＢ系列ＰＣＭリレー装置５１ＡＢと後備保護のＤＺリレー装置６１Ａに接続され、主保護２系列、後備保護１系列で運用されている。相手Ｂ端子も自端と同様に接続され、自端と相手Ｂ端子は伝送手段７Ａ、７Ｂ又は７１Ａ、７１Ｂでデータあるいは信号の送受信が行われる。
【０００４】
図８において、送電線１Ｌを保護するＡ系列用ＰＣＭリレー装置５ＡＡ、５ＢＡの通信回線７Ａに障害があり、Ａ系列用ＰＣＭリレー装置５ＡＡ、５ＢＢが使用不能となっても、Ｂ系列用ＰＣＭリレー５ＡＢ、５ＢＢにより保護が継続できる。この様に主保護は２系列とし、２系列とも電流差動保護リレー方式が用いられ、片系列装置が不良や休止となっても運用系列の装置で保護が継続できる。
【０００５】
しかし、保護区間内事故時に後備保護のＤＺリレー装置も主保護のＰＣＭリレー装置と同等の動作時間が実現できれば、必ずしも主保護を２系列とする必要も無く、Ａ系列をＰＣＭリレー装置、Ｂ系列をＤＺリレー装置とするシステム構成が実現でき、自端、相手端との通信回線も１系列分で済むメリットがあるが、ＤＺリレー装置は、自端の電流、電圧を用いて事故点の方向や事故点までの距離を測距する方式であり、区間内事故と相手端母線事故の区別が判定できない。このため、高速に遮断できる方向距離第１段（ＤＺ１段）は、リレー設置点から保護対象送電線全長（保護区間）の８０％程度を保護範囲とし、相手端至近端の約２０％程度以内の事故時は方向距離第２段（ＤＺ２段）の保護範囲とする。ＤＺ２段は相手端至近事故を確実に検出するように、保護区間の１２０％から１５０％程度を保護範囲に設定する。相手母線事故や次の区間も保護範囲に入ってくるため、ＤＺ２段は時限遮断とせざるを得ない。このため従来は主保護を２系列化し、一方が伝送不良や休止時でも、主保護機能を失わない様にしている。また、DZリレー装置において、相手端至近端事故でも動作時間を早める方法として、通信回線を用いた方法が、特許文献１、特許文献２で提案されている。
【非特許文献１】保護リレーシステムの開発・保守運用効率化  電気協同研究第59巻第1号ｐ−36
【非特許文献２】保護リレーシステム基本技術体系  電気学会技術報告第641号ｐ−76
【特許文献１】特開平９−９３７８７号公報
【特許文献２】特開平６−２７６６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したとおり電力系統への適用においては、信頼度を向上させるため、保護リレー装置の障害や装置ロック等の不測の事態に備え、主保護にはＰＣＭリレー装置の２系列化、後備保護にはＤＺリレー装置を採用する場合が多い。そのため、主保護装置を２系列化のための通信設備を含めた設備投資が必要になるなど、経済的な負担が大きいと言う課題があった。また重要系統においては、主保護装置を2系列化していても、1系列に不良が発生すると、万一に備えて負荷電流を他の回線に振り返るなど系統運用を制限する場合があり、運転員への負担の増大と供給ルートの負荷配分見直しによる経済損失の発生などを引き起こしていた。そのため、後備保護DZリレー装置の主保護並の動作時間高速化などによる主保護リレー装置の代替が求められるが、特許文献１の方法では別に後備保護DZリレー装置の動作時間を早めるために必要な通信回線が主保護通信回線と共用のため、主保護通信回線不良では役に立たない。特許文献２の方法も専用の通信回線が必要になり、経済的に不利となる。
【０００７】
そこで、本発明は主保護リレー装置が障害や休止の場合でも、後備保護ＤＺリレー装置により、相手至近端の２０％の範囲も高速遮断となる様にし、主保護ＰＣＭリレー装置と同等の動作時間を実現し、保護の高速動作および信頼度を維持するにあたり、新たな通信回線追加敷設など不要で、容易に実現できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では、通信回線を利用する保護方式および方向距離保護方式を具備した送電線保護リレー装置において、方向距離第1段動作条件を他回線保護リレー装置に受け渡す回路と、他回線保護リレー装置より相手端子方向距離第1段動作条件を受ける回路と、前記相手端子方向距離第1段動作条件が入力されたことを条件に遮断指令を出力するか、または方向距離第2段遮断出力時間を切り替える回路を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、相手端子至近の事故では、相手端子のDZリレー第1段が動作し、自端子DZリレーは第2段動作領域となるが、他回線（一般には並行2回線が多いため、隣回線）の主保護リレーを経由して、相手端DZ第1段動作条件が入力され、高速遮断または第2段動作時限を切り替えて、高速遮断することが可能となる。このため、新たな伝送路追加や、主保護リレー2系列化をしなくても、主保護機能相当の保護区間内事故の高速遮断が可能な後備保護リレーを具備し、主保護2系列化と同等の信頼度を有する送電線保護リレー装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
代表例として、主保護リレーにPCMリレーを用いた場合で示す。なお、伝送路を用いる方式であれば、PCMリレーに限らないことは言うまでもない。
【００１２】
図１〜図２は本発明の実施例１に係る並行２回線送電線系統に適用の、ＰＣＭリレー装置とＤＺリレー装置の構成図である。
【００１３】
図１は、従来の図８の主保護ＰＣＭリレー装置を１系列とした図で、送電線１Ｌの保護装置として、Ａ系列をＰＣＭリレー装置５Ａ、５Ｂ、Ｂ系列をＤＺリレー装置６Ａ、６Ｂ、送電線２Ｌの保護装置として、Ａ系列をＰＣＭリレー装置５１Ａ、５１Ｂ、Ｂ系列をＤＺリレー装置６１Ａ、６１Ｂを設置した構成を示している。今、送電線１ＬのＡ系列ＰＣＭリレー装置５Ａ、５Ｂの通信回線７に障害が発生している状態で、送電線１ＬＢ端子の２０％以内の至近端に内部事故Ｆが発生した時の、Ａ端子Ｂ系列用ＤＺリレー装置６Ａの応動について説明する。図１の通信回線７に障害が発生しているため、Ａ端子のＰＣＭリレー装置５Ａは伝送不良ＣＦＡを検出し、Ｂ系列のＤＺリレー装置６Ａに伝送不良情報ＣＦＡを出力する。一方、Ｂ端子のＢ系列ＤＺリレー６Ｂは至近端内部事故Ｆで、距離第１段要素Ｂ-Ｚ１が動作する（B端DZ１段動作）。この距離第１段要素Ｂ-Ｚ１条件を隣回線のＡ系列ＰＣＭリレー装置５１Ｂに出力し、ＰＣＭリレー装置５１Ｂから通信回線７１にて、Ａ端子Ａ系列のＰＣＭリレー装置５１Ａに伝送する。Ａ端子Ａ系列ＰＣＭリレー装置５１Ａから、送電線１Ｌ保護用のＢ系列ＤＺリレー装置６ＡにＢ-Ｚ１条件を出力するように構成したものである。図２は夫々の装置応動を具体的に示したもので、破線以外の部分は図１のＡ端子ＤＺリレー装置６Ａの回路図を示す。図２において、Ａ端子送電線１ＬのＢ系列ＤＺリレー装置６Ａの距離第２段要素ＤＺ２段動作条件がタイマ６ＡＴにより、予め設定された時限でＯＲ回路６ＡＯＲを通り、補助リレー５２ＴＸを励磁する。一方、Ｂ端送電線１ＬのＢ系列ＤＺリレー装置６Ｂの距離第１段動作条件Ｂ-Ｚ１は、隣回線の通信回線７１をとおり、Ａ端送電線２ＬのＡ系列ＰＣＭリレー装置５１ＡのＮＡＮＤ回路５１ＡＮＡＮＤに入力される。Ａ端送電線２ＬＰＣＭリレー装置の切換スイッチ４３Ｃが使用で、伝送不良が発生していない条件が、ＮＡＮＤ回路５１ＡＮＡＮＤに入力され、上記、Ｂ端送電線１ＬのＢ系列ＤＺリレー装置６Ｂの距離第１段動作条件Ｂ-Ｚ１条件とのＡＮＤ条件が、ＡＮＤ回路６ＡＡＮＤに入力される。Ａ端送電線１ＬのＡ系列ＰＣＭリレー装置５Ａの伝送不良条件ＣＦＡがＡＮＤ回路６ＡＡＮＤに入力される構成となっている。ＡＮＤ回路６ＡＡＮＤの出力はＯＲ回路６ＡＯＲに入力され、補助リレー５２ＴＸを励磁する構成となっている。
【００１４】
送電線１ＬのＰＣＭリレー装置５Ａ、５Ｂは通信回線７不良のため正常な判定ができない状態である。この様な状態で、送電線１ＬのＢ端子至近端で内部事故Ｆが発生すると、Ｂ端子Ｂ系列の距離第１段Ｂ-Ｚ１が動作し、隣回線のＡ系列ＰＣＭリレー装置５１Ｂ、５１Ａの通信回線７１を介し、Ａ端送電線２ＬのＡ系列５１Ａを経由、Ａ端のＢ系列ＤＺリレー装置６Ａに入力される。
【００１５】
Ａ端送電線１ＬＢ系列のＤＺリレー装置６Ａは、Ａ系列ＰＣＭリレー装置５Ａが伝送不良を検出していることを条件に、送電線２ＬのＡ系列ＰＣＭリレー装置５１Ａより、伝送不良ではないことと切換スイッチ４３Ｃが使用になっていることが成立すれば、上記Ｂ端子１ＬＤＺリレー装置６Ｂの第１段動作条件Ｂ-Ｚ１動作により、ＤＺ２段動作条件のタイマ６ＡＴの時限を待たずとも、ＯＲ回路６ＡＯＲによりバイパスし、５２ＴＸを励磁し瞬時遮断（６Ａトリップ指令）を可能にしたものである。これにより、Ｂ端子至近端１ＬのＦ点事故においても、Ａ端子１ＬのＤＺリレー６Ａにおいて、Ａ端子１Ｌの遮断器を高速に遮断することができる。
【実施例２】
【００１６】
図３は本発明の第２の実施例を示したものである。第１の実施例と同じ回路については、説明を省略する。図３は第１の実施例である図２において、ＯＲ回路６ＡＯＲの入力条件として、ＡＮＤ回路６ＡＡＮＤ２を追加したものである。６ＡＴ１は方向距離第２段（ＤＺ２段）動作の時限（タイマー）を短縮するためのタイマーである。６ＡＴ１は設定０とするかまたは省略しても良い。また、ここではＤＺ２段動作と６ＡＡＮＤ２の間に６ＡＴ１を設けたが、６ＡＡＮＤ２と６ＡＯＲの間に設けても良い。
【００１７】
６ＡＴ１＜６ＡＴと設定しておくことにより、Ｂ端子１Ｌ近傍の事故Ｆが発生すると、Ｂ端子１ＬＤＺリレー装置６Ｂの距離第１段動作条件Ｂ-Ｚ１により、Ａ端子１ＬＤＺリレー装置６Ａは、ＤＺ２段動作の時限を短縮した６ＡＴ１後に５２ＴＸを励磁し、遮断出力を出すことができる。また、自端子ＤＺリレーのＤＺ２段動作を条件としているため、確実に事故検出しているときの遮断とできるため、Ｂ−Ｚ１動作の誤信号を受信した場合であっても、誤動作を防止し、信頼度を高めることができる。
【実施例３】
【００１８】
図４は第3の実施例を示す図であり、図３のＡＮＤ回路６ＡＡＮＤ２の入力条件として、ＯＲ回路６ＡＯＲ２を追加し、入力条件として方向距離要素のＳＵ要素（あるいはモー要素ともいう。）を追加したものである。距離要素第２段（ＤＺ２段）動作条件と方向距離要素（ＳＵ）動作条件のいずれかが成立した場合に補助リレー５２ＴＸを励磁し遮断指令を与える様にしたので、より確実に高速遮断指令条件を出力することができる。
【実施例４】
【００１９】
図５は、図２に対し、Ａ端子Ａ系列ＰＣＭリレー装置５Ａの伝送不良条件ＣＦＡに、切換スイッチ４３Ｃロック条件をＯＲ回路５ＡＯＲに追加したものである。図６は図３に対し、Ａ端子Ａ系列ＰＣＭリレー装置５Ａの伝送不良条件ＣＦＡに、切換スイッチ４３Ｃロック条件をＯＲ回路５ＡＯＲに追加したものである。図７は図４に対し、Ａ端子Ａ系列ＰＣＭリレー装置５Ａの伝送不良条件ＣＦＡに、切換スイッチ４３Ｃロック条件をＯＲ回路５ＡＯＲに追加したものである。
【００２０】
送電線１ＬのＰＣＭリレー装置５Ａ、５Ｂは通信回線７不良のため正常な判定ができない状態である。この様な状態で、送電線１ＬのＢ端子至近端で内部事故Ｆが発生すると、Ｂ端子Ｂ系列の距離第１段Ｂ-Ｚ１が動作し、隣回線のＡ系列ＰＣＭリレー装置５１Ｂ、５１Ａの通信回線７１を介し、Ａ端送電線２ＬのＡ系列５１Ａを経由、Ａ端のＢ系列ＤＺリレー装置６Ａに入力される。図５において、Ａ端送電線１ＬＢ系列のＤＺリレー装置６Ａは、Ａ系列ＰＣＭリレー装置５Ａが伝送不良ＣＦＡを検出していること、または切換スイッチ４３Ｃロックを条件に、送電線２ＬのＡ系列ＰＣＭリレー装置５１Ａより、伝送不良ではないことと切換スイッチ４３Ｃが使用になっていることが成立すれば、上記Ｂ端子１ＬＤＺリレー装置６Ｂの第１段動作条件Ｂ-Ｚ１動作により、ＤＺ２段動作条件のタイマ６ＡＴの時限を待たずとも、ＯＲ回路６ＡＯＲによりバイパスし、５２ＴＸを励磁し瞬時遮断を可能にしたものである。
【００２１】
本実施例によれば、並行２回線送電線の保護装置を、主保護ＰＣＭリレーと後備保護ＤＺリレーの２系列で構成した場合において、主保護ＰＣＭリレーが障害や休止で使用不能となった場合や装置運用状態切換スイッチがロックの場合でも、距離第１段要素動作条件を、隣回線の通信回線を介して後備保護ＤＺリレー装置に伝送することにより、主保護ＰＣＭリレー装置の動作時間と同等な高速遮断ができる。図６、図７も同様に、主保護ＰＣＭリレーが障害や休止で使用不能となった場合や装置運用状態切換スイッチがロックの場合でも、距離第１段要素動作条件または方向要素動作条件を、隣回線の通信回線を介して後備保護ＤＺリレー装置に伝送することにより、６ＡＴ１時間による高速遮断が実現できる。
【００２２】
以上において自回線１Ｌ主保護リレーの伝送不良ＣＦＡ条件および隣回線２Ｌにおいて伝送不良が発生しておらずかつ４３Ｃ「使用」条件をＡＮＤで条件に加えているが、これらの条件は、運用の考え方により省略できることは言うまでもない。また、説明では送電線１Ｌを主体に説明したが、送電線２Ｌを主体にした場合でも、上記と全く同様な応動をとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例のシステム構成を示す図
【図２】本発明の第1の実施例を示すブロック図
【図３】本発明の第2の実施例を示すブロック図
【図４】本発明の第3の実施例を示すブロック図
【図５】本発明の第４の実施例を示すブロック図
【図６】本発明の第４の実施例を示すブロック図
【図７】本発明の第４の実施例を示すブロック図
【図８】従来技術の形態を示すシステム構成図。
【符号の説明】
【００２４】
１Ａ    Ａ端子母線
１Ｂ    Ｂ端子母線
２Ａ    Ａ端子１Ｌ後備保護用計器用変流器（ＣＴ）
３Ａ    Ａ端子１Ｌ主保護用計器用変流器（ＣＴ）
２Ｂ    Ｂ端子１Ｌ後備保護用計器用変流器（ＣＴ）
３Ｂ    Ｂ端子１Ｌ主保護用計器用変流器（ＣＴ）
２１Ａ、３１Ａ、２１Ｂ、３１Ｂ    ２Ｌ用計器用変流器(ＣＴ)
４Ａ、４Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ    遮断器
１Ｌ、２Ｌ    送電線
５Ａ、５Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ    主保護（ＰＣＭ）リレー装置
６Ａ、６Ｂ、６１Ａ、６１Ｂ    後備保護（ＤＺ）リレー装置
ＣＦＡ    伝送不良条件
６ＡＴ、６ＡＴ１    タイマ
６ＡＡＮＤ    ＡＮＤ回路
５ＡＯＲ、６ＡＯＲ    ＯＲ回路
５１ＡＮＡＮＤ    ＮＡＮＤ回路
５２ＴＸ    補助リレー
７、７１    伝送路（通信回線） 
【図１】
2008220051.tif 000003
【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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