(57)【要約】      （修正有）【課題】雷などのサージから種々の機器を守るサージ検出装置を提供する。【解決手段】発光放電管（発光手段）は、サージ電流が侵入してくると発光し、この発光は受光素子３１で受光されカウント回路３８でカウントされ、累積のカウンタ値は表示装置４０に表示され、電力消費機器を保護した回数がわかる。発光放電管と受光素子３１とは電気的に接続されていないので、カウント回路３８、表示装置４０までサージ電流が流れず保護される。発光放電管にバリスタが直列に接続されているので、サージ電流は電力消費機器に流れず、発光放電管の方に流れる。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給する電気配線に電気的に一端を接続され、アースの電気配線に他端を電気的に接続され、  この電気配線を通じて侵入してくるサージ電流を流して消費させて発光する発光手段と、
この発光手段に近接して設けられ、当該発光手段には電気的に接続されない、当該発光手段で発光される光を検出する検出手段と、
この検出手段で光が検出されたとき、カウントするカウント手段とを備えたことを特徴とするサージ検出装置。
【請求項２】
上記発光手段は、上記電気配線とアース電線とに対して並列に接続され、  上記発光手段には、バリスタが直列に接続されることを特徴とする請求項１記載のサージ検出装置。
【請求項３】
上記発光手段は、放電管であり、上記サージ電流を少なくとも２つの電極の間で放電させて発光させ、これら２つの電極は透光性の板状の素材で覆われていることを特徴とする請求項２記載のサージ検出装置。
【請求項４】
上記発光手段の劣化を検出し、報知する劣化検出手段をさらに備えていることを特徴とする請求項３記載のサージ検出装置。
【請求項５】
上記発光手段は抵抗が数万メガオーム乃至数百キロオームであり、上記サージ電流は数十万アンペア乃至数十アンペアであり、上記サージ電流のサージ電圧は数十ボルト乃至数十万ボルトであり、当該サージ電圧の印加時間は数百秒乃至十分の数秒であることを特徴とする請求項４記載のサージ検出装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、サージ検出装置に関し、特に雷などのサージから、種々の機器を守り、このサージを検出して当該サージの回数をカウントする装置／方法／プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなサージ検出装置は、雷などのサージ電流／電圧が非常に大きく、サージの回数を何回かカウントする間に、サージ検出装置や機器などが破壊されてしまうこともあった。
【０００３】
【特許文献１】実開平０６−０８２５７８号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５１０５１２号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本考案は、上述した課題を解決するためになされたものであり、本考案の目的は、特に雷などのサージから、種々の機器を確実に守り、サージ検出装置も守り、サージの回数を正確にカウントすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本考案は、  電力を供給する電気配線に電気的に一端を接続され、アースの電気配線に他端を電気的に接続され、  この電気配線を通じて侵入してくるサージ電流を流して消費させて発光する発光手段と、  この発光手段に近接して設けられ、当該発光手段には電気的に接続されない、当該発光手段で発光される光を検出する検出手段と、  この検出手段で光が検出されたとき、カウントするカウント手段とを備えた。
【考案の効果】
【０００６】
これにより、サージ電流を流して消費させて発光する発光手段に、検出手段を近接して設け、この検出手段は当該発光手段には電気的に接続されず、当該検出手段で光が検出されたとき、カウント手段でカウントするので、  サージ電流が直接カウント手段に流入せず、カウント手段をサージ電流から守ることができる。
【０００７】
特に、サージ電圧／サージ電流は非常に大きなものがあるが、比較的小さいものもある。サージ電圧／サージ電流が大きな場合に耐えうる状態でサージ検出装置の回路や機構を設計すると、サージ電圧／サージ電流が比較的小さい場合には、回路や機構が正確に応答しなかったり、応答速度が低下したりするという問題もあった。
【０００８】
これに対して、本考案では、発光手段と、この発光手段に近接して設けられ、当該発光手段には電気的に接続されない、当該発光手段で発光される光を検出する検出手段とで構成しているので、サージ電圧／サージ電流が大きい場合には、サージ検出装置や機器が破壊されないほか、サージ電圧／サージ電流が小さい場合にも、回路や機構が正確に応答し、応答速度が低下しない。
【０００９】
本考案では、発光手段と、この発光手段に近接して設けられ、当該発光手段には電気的に接続されない、当該発光手段で発光される光を検出する検出手段とで構成しているので、想定されるサージ電圧／サージ電流が変更された場合には、この発光手段を取り換えればよく、回路の発光手段以外の他の素子の交換はしなくて済む。
【００１０】
なお、ここでいう、上記電気的に接続されないとは、非常に大きなサージ電流／電圧が加えられるときのみ電気的に接続されなければよく、通常の商用電圧／電流においては、電気的に接続されていてもよい。このような機能は、バリスタ、その他の電気素子などを接続することによって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】サージ検出装置１の電気配線２、３、４への電気的な接続状態を示す。
【図２】サージ検出装置１内の全体回路のサージ発光の回路部分を示す。
【図３】サージ検出装置１の全体回路のサージ検出／カウントの回路部分を示す。
【符号の説明】
【００１２】
１…サージ検出装置  ２…電機配線（第一相Ｒ）
３…電機配線（第二相Ｓ）  ４…電機配線（第三相Ｔ）
５…電機配線（アースＥ）  ７、８、９…バリスタ  
１１、１２、１３…発光放電管（発光手段）
１７、１８、１９…バリスタ  
１４、１５、１６…発光放電管（発光手段）
２１、２２…抵抗  ２４、２５…ダイオード
２７、２８…発光ダイオード（劣化検出手段）
３１…受光素子（検出手段）
３２…抵抗  ３３…コンデンサ  
３４、３５…ダイオード  ３６…抵抗
３８…カウント回路（カウント手段）
３９…ドライバ回路  ４０…表示装置
【考案を実施するための形態】
【００１３】
（１）接続状態
図１は、サージ検出装置１の電気配線２、３、４への電気的な接続状態を示す。この電気配線は電力を供給する三相三線のものであり、この三相三線のそれぞれを第一相Ｒ、第二相Ｓ、第三相Ｔと呼ぶ。また、アースＥの電気配線５も配線されている。
【００１４】
これら４つの電気配線２、３、４、５は、施設、工場または家庭など、屋内または屋外の電力を消費する機器につながって電気的に接続される。これら、三相三線及びアースの電気配線２、３、４、５それぞれに、本サージ検出装置が並列に電気的に接続される。サージ検出装置の接続端子には、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｅの記号が振られて、接続を間違えないようになっている。
【００１５】
図示しないが、上記図１の電機配線２、３、４、５が、交流単相三線及びアース線の場合でも、図１と同じ接続で同様の動作を発揮できる。この場合交流単相三線のうちの任意の二線とアース線が電力を消費する機器に接続される。
【００１６】
この場合、電力を消費する機器が３つ接続され、この３つの電力を消費する機器には、同じアース線が接続され、上記交流単相三線のうちの二線は、順番に切り換えられ、交流単相三線の各線は３つの電力を消費する機器に２つずつ接続される。これにより、電力バランスが保たれる。
【００１７】
（２）サージ検出装置１の全体回路のサージ発光の回路部分
図２は、上記サージ検出装置１内の全体回路のサージ発光の回路部分を示す。上記三相三線の第一相Ｒの電気配線２とアースの電気配線５との間には、互いに直列の発光放電管１１及びバリスタ７が並列に接続されている。同じく三相三線の第二相Ｓの電気配線３とアースの電気配線５との間には、互いに直列の発光放電管１２及びバリスタ８が並列に接続されている。同じく三相三線の第三相Ｔの電気配線４とアースの電気配線５との間には、互いに直列の発光放電管１３及びバリスタ９が並列に接続されている。
【００１８】
上記電機配線２、３、４、５を通じて、雷サージ等のサージ電流が侵入してくると、当該サージ電流は上記発光放電管１１、１２、１３に流れて消費されサージが吸収され発光される。よって、発光放電管１１、１２、１３は、サージを吸収し（サージアブソーバ）、しかも後述するサージカウントの二役を発揮する。
【００１９】
上記バリスタ７、８、９は、低い電圧に対しては抵抗が大きく、高い電圧に対しては抵抗が小さくなり、双方向性で極性はなく、順方向の電圧−電流特性と逆方向の電圧−電流特性とは同じとなる。このバリスタ７、８、９は、給電電圧以上で放電を終わらせるものでもあり、サージ終了後の低電圧状態になっても、電流が流れ続ける「続流現象」を押さえる作用も有している。
【００２０】
よって、電圧の非常に高いサージ電流のほとんどは、バリスタ７、８、９及び発光放電管１１、１２、１３に流れ、上記電力を消費する機器にはほとんど流れず、保護できる。また、サージのない正常時には、電流は電力を消費する機器に流れ、この機器を正常に動作できる。
【００２１】
上記発光放電管１１、１２、１３は、透明で透光性の板状ガラスなどの管または容器の中にある間隔を持って配列された２つの電極が内蔵され、上記サージ電流がこの２つの電極の間で放電されて発光される。これら２つの電極は透明で透光性の板状の素材で覆われているので、この発光された光は外部に放射される。この発光放電管１１、１２、１３は、双方向性で極性はなく、順方向の電圧−電流特性と逆方向の電圧−電流特性とは同じとなる。
【００２２】
上記三相三線の第一相Ｒ、第二相Ｓ、第三相Ｔの３つの電気配線２、３、４のそれぞれの間には、直列の発光放電管１４（発光手段）及びバリスタ１７、互いに直列の発光放電管１５（発光手段）及びバリスタ１８、互いに直列の発光放電管１６（発光手段）及びバリスタ１９が並列に接続されている。
【００２３】
これら発光放電管１４、１５、１６は、上記発光放電管１１、１２、１３と同じものであり、バリスタ１７、１８、１９は、上記バリスタ７、８、９と同じものである。これにより、上記電力を供給する三相三線の各間で、サージが生じても、電力を消費する機器にはほとんど流れず、保護できる。
【００２４】
上記発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６が、上記電機配線２、３、４、５に対して、上記電力を消費する機器と並列に接続されても、上記バリスタ７、８、９、１７、１８、１９も、当該電機配線２、３、４、５に対して、上記電力を消費する機器と並列に接続されるので、サージ電流のほとんどは発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６に流れて消費され、上記電力を消費する機器にはほとんど流れず保護できる。
【００２５】
上記三相三線の第一相Ｒと第二相Ｓとの間の直列の発光放電管１４及びバリスタ１７には、互いに直列の抵抗２１及びダイオード２４が並列に接続されている。ダイオード２４のアノードは抵抗２１に接続され、ダイオード２４のカソードは第二相Ｓに接続されている。
【００２６】
上記三相三線の第二相Ｓと第三相Ｔの間の直列の発光放電管１５及びバリスタ１８には、互いに直列の抵抗２２及びダイオード２５が並列に接続されている。ダイオード２５のアノードは抵抗２２に接続され、ダイオード２５のカソードは第三相Ｔに接続されている。上記ダイオード２４には発光ダイオード２７（劣化検出手段）が逆向きに並列に接続され、上記ダイオード２５には発光ダイオード２８（劣化検出手段）が逆向きに並列に接続されている。
【００２７】
すなわち、上記発光ダイオード２７のカソードは抵抗２１とダイオード２４との間に接続され、発光ダイオード２７のアノードは第二相Ｓに接続されている。上記発光ダイオード２８のカソードは抵抗２２とダイオード２５との間に接続され、発光ダイオード２８のアノードは第二相Ｓに接続されている。
【００２８】
上記抵抗２１、２２は印加電圧を小さく分圧するためのものであり、ダイオード２４、２５は三相の各相の間の交流電圧を一方向のみに絞るためのものである。上記発光ダイオード２７、２８（劣化検出手段）は、上記電機配線２、３、４の電力が供給されて通電していると点灯する。
【００２９】
上記発光放電管１４、１５、１６の１つ、２つまたは３つが極端なサージ、またはサージの繰り返しなどで劣化して抵抗が変われば、例えば放電の繰り返しなどで放電ギャップが大きくなって抵抗が大きくなって放電しなくなれば、（またはその逆になれば）、発光ダイオード２７または／及び２８が消灯して報知される。これにより、サージ検出装置１の交換が必要なことが報知される。
【００３０】
上記発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６の抵抗は、数万メガオーム乃至数百キロオームであり、上記サージ電流は数十万アンペア乃至数十アンペアであり、上記サージ電流のサージ電圧は数十ボルト乃至数十万ボルトであり、当該サージ電圧の印加時間は数百秒乃至十分の数秒である。
【００３１】
上記発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６の放電開始の導通電圧は、数十Ｖ〜数万Ｖまたは３００Ｖ〜７５００Ｖまで広い範囲にわたっており、対象とするサージの電圧／電流の大きさに応じて、最適なものが選ばれる。しかし、図２、図３の回路の他の素子は変更しなくても、正確に作動し、応答速度も遅くならない。
【００３２】
このように想定されるサージ電圧／サージ電流が変更された場合には、この発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６を、放電開始の導通電圧が異なるものに取り換えればよく、バリスタ７、８、９、１７、１８、１９、抵抗２１、２２、ダイオード２４、２５、発光ダイオード２７、２８、受光素子３１、抵抗３２、コンデンサ３３、ダイオード３４、３５、抵抗３６、カウント回路３８、ドライバ回路３９、表示装置４０は、数値の異なるものに変更しなくてもよく、サージ電圧値／サージ電流値の変更に対して同一の回路（図２、図３）で広く対応できる。
【００３３】
（３）サージ検出装置１の全体回路のサージ検出／カウントの回路部分
図３は、サージ検出装置１の全体回路のサージ検出／カウントの回路部分を示す。受光素子３１は、上記発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６（発光手段）から等距離に近接して配置され、発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６からの光を受光して検出し導通する。
【００３４】
並列の抵抗３２及びコンデンサ３３からなる平滑回路は、受光素子３１に直列に接続され、受光素子３１からの受光信号が平滑化される。直列のダイオード３４、３５、抵抗３６が、この平滑回路に並列に接続され、直流分のみが取り出され分圧・電圧調整されパルス波形に波形成形される。このダイオード３４、３５と抵抗３６との間のパルス信号は、カウント回路３８に入力されカウントされる。
【００３５】
これにより、上記サージ電流の入力回数、つまりサージ回数が累積カウントされる。これは、言いかえると上記電力を消費する機器を、サージから保護した累積の回数を示す。カウント回路３８のカウントデータは、ドライバ回路３９で表示用データに変換され、表示装置４０に数値などで表示される。これにより、上記電力を消費する機器をサージから保護した回数を容易に知ることができる。
【００３６】
上記受光素子３１は、発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６とは電気的に接続されていない。これにより、上記サージ電流の衝撃から、カウント回路３８、ドライバ回路３９、表示装置４０等を保護できる。上記表示装置４０は、「日」型の７セグメント表示装置のほか、液晶表示装置、プラズマディスプレイ等なんでもよい。
【００３７】
上述の回路には、電源スイッチ、電源スイッチ回路、電源回路、定電源回路、ヒューズ、安全回路、通電時／作動時に点灯する発光ダイオードなどもあるが、説明を簡単にするため省略する。また、上記ダイオード３４または／及び３５は省略されてもよい。
（４）他の実施の形態
本考案は、上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。例えば、本サージ検出装置１は、複数の場所、複数の国、国内外に分散して設けられた装置、プログラムによって、実行されてもよく、この場合各分散システムはインターネット回線、その他の通信回線を通じて接続され情報・データが送受される。これに応じて、上記図１の回路及び図２の回路とは、複数に分割、分離されて、複数個所に分散起動されてもよい。
【００３８】
上記発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６（発光手段）、受光素子３１は、通常の可視光を発光／受光できるフォトカプラであったが、可視光のほか、単色光、複色光、赤外線、紫外線、遠赤外線、近赤外線、中赤外線、真空紫外線、遠紫外線、近紫外線、中紫外線、レーザー光、電磁波、マイクロ波、Ｘ線の発光手段及び検出手段（受光手段）であってもよい。
【００３９】
この発光手段は、発光放電管のほか、光発信機、レーザー発信機、発光ダイオード、光電変換素子などでもよい。受光素子３１も、これらの媒体を受光検出できるものとされる。発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６は、２つ以上の電極が内蔵されていてもよいし、陽極と陰極の区別があってもよい。
【００４０】
電気的に接続されないのは、発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６（発光手段）と受光素子３１（検出手段）及びカウント回路３８（カウント手段）との間であり、電源関係の回路部分、その他の回路部分では電気的に接続されてもよい。
【００４１】
上記発光ダイオード２７、２８、抵抗２１、２２、ダイオード２４、２５は省略されてもよい。逆に第一相Ｒと第三相Ｔの間にも、さらには、第一相Ｒとアース、第二相Ｓとアース、第三相Ｔとアースとの間にも、これらと同じ動作をする発光ダイオード、抵抗、ダイオードが付加されてもよい。
【００４２】
このような劣化検出手段は、音による報知、表示装置への警告表示、携帯電話への情報送信など、報知できれば何でもよいし、発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６の劣化／抵抗上昇（抵抗低下）を検出できれば、どのような回路素子でもよいし、報知は発光ダイオード２７、２８の消灯ではなく、逆の点灯になる回路構成であってもよい。
【００４３】
本サージ検出装置１は、工場または家庭など、屋内または屋外の電力を消費する機器に取り付けられるほか、自動車、船舶、航空機、ドローンなどの有人または無人の移動体、防犯カメラ、街頭カメラ、飲食店、店舗、入浴施設、駅・空港・港・など乗り物の待合室・サービスエリアなどの交通施設、工場などの生産施設・加工施設、公園・遊園地・動物園・水族館などの屋外施設、音楽・音響施設、映画・映像施設、保育園・学校・講堂などの教育施設、演芸施設、演劇施設、文化施設、芸能施設、パチンコホール・ゲームセンター・カラオケルームなどの娯楽施設、介護施設、高齢者施設、医療施設、健康施設、野球・競馬などのスポーツ施設、宿泊施設、結婚式場または葬儀式場などの冠婚葬祭施設、イベントホール・図書館・博物館・美術館・科学館などの公共施設、各種施設の座席など、電気を使用する施設・場所に設置できる。
【００４４】
本サージ検出装置１を接続する電気配線は、電力を供給する配線のほか、電話線、その他の通信線、屋外空中の送電線、地中の送電線、水中の送電線、発電整備、変電設備、配電設備、通信中継所、送電鉄塔、通信鉄塔、太陽光発電施設、中継局、その他の電気通信施設に設置できる。
【００４５】
本サージ検出装置１で保護する対象の雷などのサージには、直撃雷サージのほか、誘導雷サージ、その他の誘導性のサージ、開閉器の開閉サージ、静電気放電によるサージ、ロードダンプサージ、ノイズによるサージ、電気回路の共振現象によるサージ、コンデンサの放電サージ、蓄電池の放電サージ、送電線の地絡サージ、送電線の線間短絡サージなど、種々のサージのなんでもよい。
【００４６】
図１、図２、図３の回路は三相におけるものであるが、単相にも使用できる。この場合、図３の回路に変更はなく、図２の回路は、三相のうち、いずれか一相分の素子のみが使われる。すなわち、発光放電管１１、１２、１３及びバリスタ７、８、９のうち、いずれか一相分のみが使用される。他の素子は使用されない。また、本サージ検出装置１は、三相交流以外に、二層交流、単層交流、その他の交流、直流でも使用できる。
【００４７】
上記電機配線２、３、４、５、発光放電管１１、１２、１３（発光手段）、バリスタ７、８、９、発光放電管１４、１５、１６（発光手段）、バリスタ１７、１８、１９、抵抗２１、２２、ダイオード２４、２５、発光ダイオード２７、２８、受光素子３１、抵抗３２、コンデンサ３３、ダイオード３４、３５、抵抗３６、カウント回路３８、ドライバ回路３９、表示装置４０は、単数でも複数でも３つ以上でもよいし、これらそれぞれの構成、動作、作用、工程または機能の一部または全体は省略されてもよいし、分割分離されてその数が増えても減ってもよいし、その形状は任意に変更可能であり、同等の電気動作・電気作用をするものに置き換えられてもよいし、その他の均等の他の物に置き換えられてもよいし、これらの２つまたは３つ以上が合体または一体化されて兼用されてもよいし、接続状態は図示のもののほか、上記回路の各素子が、９０度、０度乃至１８０度、上下、左右、前後、手前、奥に傾斜／向きを変えて／反転されて使用されてもよく、それぞれの寸法の相対的大小は切り換えられてもよいし同じでもよく、これらの材質は金属製または樹脂製のほか、木製、集成材製、合成材製、合板製、表面に化粧紙が接着されたもの、竹製、樹脂製、金属製、ガラス製、綿製、布製、糸製、繊維製、ゴム製、紙製、コンクリート製、セラミック製、カーボン製、硬質ウレタン製、これらの合成物製／混合物製／多層積層物製／複合材料などなんでもよい。
【００４８】
（５）他の考案の効果
［１］電力を供給する電気配線に電気的に一端を接続され、アースの電気配線に他端を電気的に接続され、  この電気配線を通じて侵入してくるサージ電流を流して消費させて発光する発光手段と、  この発光手段に近接して設けられ、当該発光手段には電気的に接続されない、当該発光手段で発光される光を検出する検出手段と、  この検出手段で光が検出されたとき、カウントするカウント手段とを備えたことを特徴とするサージ検出装置。
【００４９】
［２］上記発光手段は、上記電気配線とアース電線とに対して並列に接続され、  上記発光手段には、バリスタが直列に接続されることを特徴とする請求項１記載のサージ検出装置。  これにより、電力を供給する電気配線に対して並列に本サージ検出装置を接続でき、電力を消費する機器への電力供給を遮断しなくても本サージ検出装置を接続できる。
【００５０】
［３］上記発光手段は、放電管であり、上記サージ電流を少なくとも２つの電極の間で放電させて発光させ、これら２つの電極は透光性の板状の素材で覆われていることを特徴とする請求項２記載のサージ検出装置。  これにより、サージ電流を光に変換して正確にカウントでき、サージ電流が巨大すぎてもサージ電流がカウント手段に流入せず、カウント手段をサージ電流から守ることができる。
【００５１】
［４］  上記発光手段の劣化を検出し、報知する劣化検出手段をさらに備えていることを特徴とする請求項３記載のサージ検出装置。  これにより、発光手段の劣化を知ることができ、発光手段の交換をして、サージ電流から機器を守り続けることができる。
【００５２】
［５］上記発光手段は抵抗が数万メガオーム乃至数百キロオームであり、上記サージ電流は数十万アンペア乃至数十アンペアであり、上記サージ電流のサージ電圧は数十ボルト乃至数十万ボルトであり、当該サージ電圧の印加時間は数百秒乃至十分の数秒であることを特徴とする請求項４記載のサージ検出装置。  これにより、大きな衝撃のサージ電流に対して本サージ検出装置が耐えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
サージ検出装置をサージから守り長期使用に耐える。発光放電管１１、１２、１３、１４、１５、１６（発光手段）は、サージ電流が侵入してくると発光し、この発光は受光素子３１で受光されカウント回路３８でカウントされ、累積のカウンタ値は表示装置４０に表示され、電力消費機器を保護した回数がわかる。
【００５４】
発光放電管１１…と受光素子３１とは電気的に接続されていないので、カウント回路３８、表示装置４０までサージ電流が流れず保護される。発光放電管１１…にバリスタ７、８、９、１７、１８、１９が直列に接続されているので、サージ電流は電力消費機器に流れず、発光放電管１１…の方に流れる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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