(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線回線を介して管理装置とデータ通信を行う無線通信部を有し、ガス供給源から圧力調整器やガスホースなどの流路を介して供給されるガスの供給状態を示すガス供給情報を前記無線通信部により前記管理装置へ通知する無線端末であって、
前記流路から外部へ透過した透過ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、
前記ガスセンサで検出されたガス濃度に基づき前記無線通信部でのデータ通信動作を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記ガス濃度が予め設定されているしきい値を下回る場合、前記無線通信部でのデータ通信を停止し、前記ガス濃度が前記しきい値以上の場合、前記無線通信部でのデータ通信を許可することを特徴とする無線端末。
【請求項２】
請求項１に記載の無線端末において、
前記流路の外周部に取り付けられて、前記透過ガスが透過する前記流路の透過部と近接させて前記ガスセンサを支持する支持部を備えることを特徴とする無線端末。
【請求項３】
請求項２に記載の無線端末において、
前記支持部は、前記透過部と対向して前記透過ガスを溜める閉空間を形成するとともに前記閉空間内に前記ガスセンサを支持する凹部を有することを特徴とする無線端末。
【請求項４】
請求項３に記載の無線端末において、
前記支持部は、前記透過ガスを前記閉空間から外部へ流出させることにより前記閉空間内の圧力を調整する調整部を備えることを特徴とする無線端末。
【請求項５】
請求項２に記載の無線端末において、
前記支持部は、前記無線通信部および前記制御部を前記流路の外周部に支持することを特徴とする無線端末。
【請求項６】
請求項２に記載の無線端末において、
前記支持部は、前記流路をなすガスホースの外周部に嵌着するリング部材からなることを特徴とする無線端末。
【請求項７】
請求項１に記載の無線端末において、
前記ガスセンサの温度と外気温との温度差を用いて発電する熱電発電素子と、
前記熱電発電素子の出力を前記無線通信部、前記ガスセンサ、および前記制御部に供給する動作電源の一部として用いる電源部と
をさらに備えることを特徴とする無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス集中管理技術に関し、特に供給するガスに関する情報を無線データ通信により管理装置へ通知する無線端末技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ガスやＬＰガスなどのガス供給設備では、ガス集中管理システムを利用して、ガス供給状態やガス流量などの供給するガスに関する情報すなわちガス供給情報を遠隔地で収集している。ＬＰガスボンベや都市ガス配管から供給されたガスは、圧力調整器により減圧された後、ガス流量を計測するガスメータを介して利用者の建物内部の各種ガス器具へ供給される。ガス集中管理システムは、各利用者のガスメータに通信端末を接続し、ガス供給状態やガス流量などのガス供給情報を通信端末から管理センタの管理装置へ通知している。
【０００３】
このようなガス集中管理システムで用いられる通信端末には、電話網などの有線ネットワークを介した有線データ通信を用いてガス供給情報を通知する有線端末と、ＰＨＳ通信網などの無線ネットワークを介した無線データ通信を用いてガス供給情報を通知する無線端末がある。
このうち無線端末については、様々な無線ネットワークが利用可能となるとともに、通信端末技術の発展により端末自身の小型化おび低消費電力化が進められており、有線ネットワークからの回線への接続も不要なこともあって設置作業負担も少ない。したがって、設置・固定が容易な小型の無線端末の開発が進められている。
【０００４】
【非特許文献１】www.ntt-tc.co.jp/lpgas/index.html,エヌ・ティ・ティ  テレコン株式会社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来技術では、無線端末が小型化されて設置や固定が容易になればなるほど、無線端末が第三者に取り外されて、ガスメータ以外の通信用途に不正使用されるという問題点があった。また、窃盗を阻止するため大掛かりな設置や固定を適用した場合は、無線端末の小型化による設置・固定の容易性を失うという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、大掛かりな設置や固定を必要とすることなく盗難を予防できる無線端末を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明にかかる無線端末は、無線回線を介して管理装置とデータ通信を行う無線通信部を有し、ガス供給源から圧力調整器やガスホースなどの流路を介して供給されるガスの供給状態を示すガス供給情報を無線通信部により管理装置へ通知する無線端末であって、流路から外部へ透過した透過ガスのガス濃度を検出するガスセンサと、ガスセンサで検出されたガス濃度に基づき無線通信部でのデータ通信動作を制御する制御部とを備え、この制御部で、ガス濃度が予め設定されているしきい値を下回る場合、無線通信部でのデータ通信を停止し、ガス濃度がしきい値以上の場合、無線通信部でのデータ通信を許可するようにしたものである。
【０００７】
この際、流路の外周部に取り付けられて、透過ガスが透過する流路の透過部と近接させてガスセンサを支持する支持部をさらに備えてもよい。
【０００８】
また、支持部に、透過部と対向して透過ガスを溜める閉空間を形成するとともに閉空間内にガスセンサを支持する凹部を設けてもよい。
【０００９】
また、支持部に、透過ガスを閉空間から外部へ流出させることにより閉空間内の圧力を調整する調整部を設けてもよい。
【００１０】
また、支持部で、無線通信部および制御部を流路の外周部に支持するようにしてもよい。
【００１１】
また、支持部を、流路をなすガスホースの外周部に嵌着するリング部材から構成してもよい。
【００１２】
また、ガスセンサの温度と外気温との温度差を用いて発電する熱電発電素子と、熱電発電素子の出力を無線通信部、ガスセンサ、および制御部に供給する動作電源の一部として用いる電源部とをさらに設けてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガスセンサにより、流路から外部へ透過した透過ガスのガス濃度が検出されて、そのガス濃度に基づき無線通信部によるデータ通信の可否が制御部により制御されるため、透過ガスのガス濃度が適正値である場合は、無線通信部によるデータ通信を許可し、透過ガスのガス濃度が低い場合には、無線通信部によるデータ通信を停止することができる。
【００１４】
したがって、第三者が無線端末を取り外し、ガスメータ以外の通信用途に不正使用しようとしても、流路からの取り外しにより透過ガスのガス濃度が低下して、無線通信部によるデータ通信が停止されるため、不正使用することができない。これにより、大掛かりな設置や固定を必要とすることなく盗難を予防することができ、ガス集中管理システムでのみ利用できる通信端末を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末の構成を示すブロック図である。
この無線端末は、ガス集中管理システムで利用されて、都市ガスやＬＰガスなどのガス供給設備で、ガス供給状態やガス流量などの供給するガスに関する情報すなわちガス供給情報を収集して管理センタの管理装置へ通知する通信端末である。
【００１６】
本実施の形態は、ガス供給設備ではガスホースや圧力調整器などのガス流路から外側に透過してくる透過ガスが必ず存在することに着目し、無線端末に上記透過ガスのガス濃度を検出するガスセンサを設け、このガスセンサにより計測されたガス濃度に基づき無線通信部によるデータ通信の可否を制御部で制御するようにしたものである。
【００１７】
［無線端末］
次に、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末について詳細に説明する。ここでは、ＬＰガスのガス供給設備に無線端末を適用した場合を例として説明する。
ＬＰガスのガス供給設備では、ガスボンベ３１に充填されているガスは、圧力調整器３２およびガスホース３３からなる流路を介してガスメータ３４へ供給され、ガスメータ３４から各種ガス器具３５へ供給される。この際、圧力調整器３２は、ガスボンベ３１内に高圧で充填されているガスを減圧する。ガスメータ３４は、ガス器具３５へ供給されるガスのガス流量３４Ａを計測して電気信号により無線端末１へ出力する。
【００１８】
無線端末１は、ガス供給設備の流路、例えばガスホース３３や圧力調整器３２に設置される小型の通信端末であり、ガスセンサ１０と制御ユニット２０から構成されている。
ガスセンサ１０は、ガス供給設備の流路内部から外側へ透過してくる透過ガス３３Ａの濃度を検出する機能と、そのガス濃度を示す電気信号や抵抗などの電気特性変化を制御ユニット２０へ出力する機能とを有している。例えば、ガスホース３３は、ゴムなどの高分子材料で形成されているため、ガスホース３３の内部の圧力と外気の圧力（大気圧）との差によって、わずかではあるがガスの透過現象が生じる。また、圧力調整器３２では、圧力調整用のダイヤフラムでも上記と同様の透過現象が生じる。
【００１９】
ガスセンサ１０の具体例としては、ＬＰガスや都市ガスの濃度を計測するセンサとして、酸化スズや酸化亜鉛上での可燃性ガスの吸着による抵抗変化を原理とする金属酸化物半導体方式のセンサを用いればよい。このほか、温度変化によって電気抵抗が大きく変化するサーミスタ素子の可燃性ガス中での抵抗変化を原理とする熱伝導度方式、固体電解質を用いる酸素濃度電池の可燃性ガスによる非ネルンスト電流を検知する固体電解質方式、可燃性ガスに特異的に反応する検知部を備えた電界効果トランジスタ(FET)方式などのセンサを用いてもよい。
【００２０】
制御ユニット２０は、印刷回路基板に実装された集積回路や回路素子からなる回路部であり、無線通信部２１、制御部２２、および電源部２３が設けられている。
制御部２２は、専用の制御・判断回路あるいはマイコンからなり、ガスセンサ１０から透過ガス３３Ａのガス濃度１０Ａを示す電気信号や電気特性変化を取り込む機能と、そのガス濃度１０Ａに基づきデータ通信の可否を示す制御信号２２Ａを無線通信部２１へ出力する機能とを有している。
【００２１】
無線通信部２１は、専用の無線通信回路からなり、ガスメータ３４からガス流量３４Ａを示す電気信号を取り込む機能と、そのガス流量３４Ａを含むガス供給情報を、無線回線を介して管理装置とデータ通信を行うことにより通知する機能と、制御部２２からの制御信号２２Ａがデータ通信可を示す場合にのみ上記データ通信を行い、データ通信不可を示す場合には上記データ通信を停止する機能とを有している。
【００２２】
電源部２３は、ボタン電池などの小型電源からなり、ガスセンサ１０、無線通信部２１、および制御部２２に対して動作電源を供給する機能を有している。なお、電源部２３は、制御ユニット２０の印刷回路基板上に実装せず別個に設けてもよく、無線端末１の外部に設けてもよい。
【００２３】
図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末の外観図である。図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末の断面図である。ここでは、無線端末１をガスホース３３に取り付ける場合が例として示されている。
無線端末１は、ゴムやプラスチックなどの樹脂を用いて形成したリング部材１Ａからなる支持部を有し、ガスホース３３の外周部に嵌着するよう取り付けられる。取付の際、ガスホース３３の一端をリング部材１Ａの穴へ差し込んで固定するだけでよく、設置が極めて容易で取り外しにくくすることができる。ガスホース３３の一端には、配管継ぎ手４０が接続されており、ガスボンベ３１の交換などの作業のためガスホース３３が取り外し可能となっている。
【００２４】
リング部材１Ａには、ガスホース３３内側から透過ガス３３Ａが透過する透過部３３Ｂと対向する位置に凹部１Ｂが設けられており、この凹部１Ｂにより透過ガス３３Ａを溜める閉空間１Ｃが形成されている。またガスセンサ１０が、閉空間１Ｃ内、例えば透過部３３Ｂと対向する閉空間１Ｃ内壁に支持されている。これにより、透過ガス３３Ａの濃度を高めて安定させることができ、透過ガス３３Ａの濃度をより正確に検出できる。
【００２５】
なお、閉空間１Ｃとリング部材１Ａ外周部とを連通させる穴からなる調整部１Ｅを設け、閉空間１Ｃ内の透過ガス３３Ａをリング部材１Ａの外側へ流出させてガス濃度を調整するようにしてもよい。これにより、閉空間１Ｃの密閉度が高い場合でも、閉空間１Ｃ内に透過ガス３３Ａが充満することはなくなり、透過ガス３３Ａのガス濃度１０Ａを正確に計測できる。この際、完全に大気開放すると閉空間１Ｃ内の透過ガス３３Ａの濃度が低下するため、透過部３３Ｂよりもガス透過しやすい程度の微細な穴やポーラス材料により調整部１Ｅを形成してもよい。あるいは、調整部１Ｅとして閉空間１Ｃとリング部材１Ａ外周部との間に逆止弁を設け、閉空間１Ｃ内の気圧を大気圧より一定圧だけ高く保ち、透過ガス３３Ａにより閉空間１Ｃ内の気圧が上昇した分だけ閉空間１Ｃ内の透過ガス３３Ａをリング部材１Ａの外側へ流出させてガス濃度を調整するようにしてもよい。
【００２６】
制御ユニット２０は、リング部材１Ａの内側に埋設された状態で支持されており、配線１Ｄによりガスセンサ１０と接続されている。図３の例では、制御ユニット２０は、ガスホース３３を挟んでガスセンサ１０と反対側の位置に埋設されており、ガスセンサ１０の加熱の影響を抑制することができる。ガスセンサ１０のガス濃度検出方式によっては、その化学反応のため、例えば400℃程度の高温状態に加熱する必要がある。この場合、ガスセンサ１０の加熱には電気ヒータが用いられ、電源部２３により駆動される。
【００２７】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図４を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末の動作について詳細に説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末での通信可否判定処理を示すフローチャートである。
無線端末１の制御部２２は、常時、図４の通信可否判定処理を実行している。この通信可否判定処理において、制御部２２は、まず、ガスセンサ１０により透過ガス３３Ａのガス濃度１０Ａを計測し（ステップ１００）、予め設定されているしきい値と比較し、その比較結果に基づき無線通信部２１でのデータ通信の可否を判断する（ステップ１０１）。
【００２８】
ここで、例えばガス濃度１０Ａがしきい値0.001%を下回る場合は（ステップ１０１：ＹＥＳ）、無線端末１がガスホース３３から取り外されていると判断できるため、無線通信部２１に対してデータ通信不可の制御信号２２Ａを出力し（ステップ１０２）、ステップ１００へ戻る。これにより、無線通信部２１は、データ通信を停止する。
一方、ガス濃度１０Ａがしきい値0.001%以上の場合（ステップ１０１：ＮＯ）、無線端末１がガスホース３３に取り付けられていると判断できるため、無線通信部２１に対してデータ通信可を示す制御信号を出力し（ステップ１０３）、ステップ１００へ戻る。これにより、無線通信部２１は、データ通信を実行する。
【００２９】
このように、本実施の形態は、ガスセンサ１０により、流路から外部へ透過した透過ガス３３Ａのガス濃度１０Ａが検出されて、そのガス濃度１０Ａに基づき無線通信部２１によるデータ通信の可否が制御部２２により制御されるため、透過ガス３３Ａのガス濃度１０Ａが適正値である場合は、無線通信部２１によるデータ通信を許可し、透過ガス３３Ａのガス濃度１０Ａが低い場合には、無線通信部２１によるデータ通信を停止することができる。
【００３０】
したがって、第三者が無線端末１を取り外して盗み、ガスメータ以外の通信用途に不正使用しようとしても、流路からの取り外しにより透過ガス３３Ａのガス濃度１０Ａが低下して、無線通信部２１によるデータ通信が停止されるため、不正使用することができない。これにより、大掛かりな設置や固定を必要とすることなく盗難を予防することができ、ガス集中管理システムでのみ利用できる通信端末を提供できる。
【００３１】
また、支持部により、ガスホース３３などの流路の外周部に取り付けられて、透過ガス３３Ａが透過する流路の透過部３３Ｂと近接させてガスセンサ１０を支持するようにしたので、ガスセンサ１０により効率よく透過ガスのガス濃度を検出できる。
また、支持部に調整部１Ｅを設け、透過ガス３３Ａを閉空間１Ｃから外部へ流出させることにより閉空間１Ｃ内のガス濃度を調整するようにしたので、閉空間１Ｃの密閉度が高い場合でも、閉空間１Ｃ内に透過ガス３３Ａが充満することはなくなり、透過ガス３３Ａのガス濃度１０Ａを正確に計測できる。
【００３２】
また、支持部により、無線通信部２１および制御部２２を流路の外周部に支持するようにしたので、ガスセンサ１０、制御部２２、無線通信部２１を接続する配線１Ｄを短くでき、設置が容易となる。
この際、ガスセンサ１０の裏側面すなわちガスホース３３側の検出面と反対側の面に、制御ユニット２０を設けて一体に形成してもよい。これにより、ガスセンサ１０と制御ユニット２０を接続する配線１Ｄが不要となる。
【００３３】
また、支持部として、流路をなすガスホース３３の外周部に嵌着するリング部材１Ａを用いるようにしたので、取付の際、ガスホース３３の一端をリング部材１Ａの穴へ差し込んで固定するだけでよく、設置が極めて容易で盗まれにくくすることができる。
また、リング部材１Ａに凹部１Ｂを設けて、透過部３３Ｂと対向して透過ガス３３Ａを溜める閉空間１Ｃを形成するとともに閉空間１Ｃ内にガスセンサ１０を支持するようにしたので、透過ガス３３Ａの濃度を高めて安定させることができ、透過ガス３３Ａの濃度をより正確に検出できる。
【００３４】
なお、上記しきい値0.001%は一例であって、この値に限定されるものではなく、透過ガス３３Ａの透過量やガスセンサ１０の感度に応じて設定すればよい。また、上記通信可否判定用のしきい値より高い濃度のガス漏れ検出用のしきい値、例えばしきい値0.1%を設け、ガス濃度１０Ａがこのしきい値を超えた場合、ガス漏れ発生と判断して制御信号２２Ａにより無線通信部２１へ通知し、無線通信部２１から管理装置へガス漏れ発生を通知するようにしてもよい。これにより、ガス漏れ発生を迅速に通知でき、事故を回避できる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる無線端末について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる無線端末を示す断面図である。
第１の実施の形態では、ガスセンサ１０をリング部材１Ａに形成された閉空間１Ｃ内に支持する場合について説明したが、ガスセンサ１０の感度が高い場合には、閉空間１Ｃを設けずに、図５に示すように、ガスセンサ１０をガスホース３３の外周部に支持してもよい。
【００３６】
この場合、ガスホース３３の外周面であって、かつ透過ガス３３Ａが透過してくる透過部３３Ｂに接する位置に、ガスセンサ１０をリング部材１Ａで拘束する。これにより、第１の実施の形態と比較して、リング部材１Ａに凹部１Ｂを形成する必要がなく、リング部材１Ａを容易に形成できコストダウンできる。また、取付時にリング部材１Ａの向きが制限されなくなり、取付作業を簡略化できる。
また、制御ユニット２０については、第１の実施の形態と同様にリンク部材１Ａ内部に埋設しもよいが、図５に示すように、ガスセンサ１０の裏側面すなわちガスホース３３側の検出面と反対側の面に、制御ユニット２０を設けて一体に形成してもよい。これにより、ガスセンサ１０と制御ユニット２０を接続する配線１Ｄが不要となる。
【００３７】
［第３の実施の形態］
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる無線端末について説明する。図６は、本発明の第３の実施の形態にかかる無線端末を示す断面図である。
第１の実施の形態において、ガスセンサ１０として、その化学反応のために電気ヒータで高温状態に加熱する必要があるものもある。このようなガスセンサ１０を使用する場合は、図６に示すように、ガスセンサ１０の裏側面すなわちガスホース３３側の検出面と反対側の面に、熱電発電素子１１を設けてもよい。
【００３８】
熱電発電素子１１としては、例えば、半導体などの熱電材料内の電子や正孔が熱の流れによって低温側に拡散することにより起電力が発生する、いわゆるゼーベック効果を利用したものを用いればよい。
これにより、ガスセンサ１０と外気温との温度差に応じた起電力を熱電発電素子１１で得ることができ、この起電力を電源部２３により、無線通信部２１、ガスセンサ１０、および制御部２２に供給する動作電源の一部として用いることにより、より具体的には電源部２３を構成する電池を起電力で充電することにより、無線端末１での電力消費を軽減できる。
【００３９】
［実施の形態の拡張］
以上の各実施の形態では、無線端末１をガスホース３３に取り付けた場合を例として説明したが、取付位置については、ガスホース３３に限定されるものではなく、ガスボンベ３１や都市ガス配管などのガス供給源からガス器具３５へ供給されるガスの流路上で透過ガス３３Ａが発生している箇所であれば、いずれの箇所に取り付けてもよい。例えば、圧力調整器３２に設けられたガス圧調整用のダイヤフラムからも透過ガス３３Ａが発生するため、このダイヤフラムに無線端末１あるいはガスセンサ１０を取り付けてもよい。また、ガスホース３３は、圧力調整器３２とガスメータ３４の間でのみ使用されるものに限定されるものではなく、例えばガスメータ３４とガス器具３５の間で使用されるガスホースに無線端末１やガスセンサ１０を取り付けてもよい。
【００４０】
また、以上の各実施の形態では、制御ユニット２０がガスセンサ１０とともにリング部材１Ａにより流路に取り付けられる場合を例として説明したが、ガスセンサ１０のみをリング部材１Ａにより流路に取り付け、制御ユニット２０は、リング部材１Ａとは別個の支持部により、流路あるいは流路付近の設備や装置に取り付けてもよい。
【００４１】
また、以上の各実施の形態において、無線端末１の無線通信部２１で用いる無線通信方式としては、数１０ｍという比較的短距離で通信を行う特定省電力方式やブルーツゥース（登録商標）方式を用いてもよく、数十ｋｍにわたる長距離通信が可能な携帯無線通信やＰＨＳ方式を用いてもよい。
【００４２】
また、以上の各実施の形態では、無線通信部２１でのデータ通信動作を制御する際、制御部２２から無線通信部２１へ制御信号２２Ａを出力することによりデータ通信の可否を制御する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、他の方法でデータ通信動作を制御してもよい。例えば、電源部２３から無線通信部２１に対して供給している動作電源を制御部２２で制御することにより、無線通信部２１全体の動作を制御してもよく、従来の無線通信部２１の構成を変更することなく極めて簡素な構成で無線通信部２１でのデータ通信動作を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末の外観図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかる無線端末での通信可否判定処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる無線端末を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる無線端末を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…無線端末、１Ａ…リング部材、１Ｂ…凹部、１Ｃ…閉空間、１Ｄ…配線、１Ｅ…調整部、１０…ガスセンサ、１０Ａ…ガス濃度、１１…熱電発電素子、２０…制御ユニット、２１…無線通信部、２２…制御部、２２Ａ…制御信号、２３…電源部、３１…ガスボンベ、３２…圧力調整器、３３…ガスホース、３３Ａ…透過ガス、３３Ｂ…透過部、３４…ガスメータ、３４Ａ…ガス流量、３５…ガス器具。
【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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