(57)【要約】【課題】  分散型電源設備の単独運転状態を識別するための搬送信号の回り込みが発生したとしても分散型電源設備の単独運転を防止できる分散型電源設備の単独運転防止装置を提供することである。【解決手段】  搬送信号生成部２５は監視制御装置２４で作成された故障情報を含む搬送信号を作成する。搬送信号注入装置１４は、搬送信号生成部２５で生成された搬送信号を変電所１１の母線に注入して配電線１３ａ、１３ｂに搬送信号を重畳させ、搬送信号受信装置１７は、搬送信号注入装置１４により配電線１３ａ、１３ｂに注入された搬送信号の有無または搬送信号に含まれる故障情報に基づき該当の分散型電源設備１６を配電線１３ａ、１３ｂから切り離す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の変電所における変圧器から引き出された配電線に遮断器を介して分散型電源設備を接続し、前記分散型電源設備が前記配電線からなる配電系統に連系しない単独運転となることを防止する分散型電源設備の単独運転防止装置において、前記配電系統に故障が発生したときその故障情報を作成する監視制御装置と、前記監視制御装置で作成された故障情報を含む搬送信号を作成する搬送信号生成部と、前記搬送信号生成部で生成された搬送信号を前記変電所の母線に注入して配電線に搬送信号を重畳させる搬送信号注入装置と、前記搬送信号注入装置により配電線に注入された搬送信号の有無または搬送信号に含まれる故障情報に基づき該当の分散型電源設備を配電線から切り離す搬送信号受信装置とを備えたことを特徴とする分散型電源設備の単独運転防止装置。
【請求項２】
前記監視制御装置は、前記配電系統に故障が発生したとき、配電線の自動復旧操作を行い、順次故障区間を絞り込んだ故障情報を作成することを特徴とする請求項１記載の分散型電源設備の単独運転防止装置。
【請求項３】
前記監視制御装置は、前記配電系統に故障が発生したとき、配電線の自動復旧操作を行い、順次故障区間を絞り込んだ故障情報と分散型電源装置の連系許可情報を作成することを特徴とする請求項１記載の分散型電源設備の単独運転防止装置。
【請求項４】
電力系統の変電所における変圧器から引き出された配電線に遮断器を介して分散型電源設備を接続し、前記分散型電源設備が前記配電線からなる配電系統に連系しない単独運転となることを防止する分散型電源設備の単独運転防止装置において、前記配電系統の遮断器の開閉状態を監視して配電系統の停電区間を特定する監視制御装置と、前記監視制御装置で特定された停電区間情報を含む搬送信号を作成する搬送信号生成部と、前記搬送信号生成部で生成された搬送信号を前記変電所の母線に注入して配電線に搬送信号を重畳させる搬送信号注入装置と、前記搬送信号注入装置により配電線に注入された搬送信号の有無または搬送信号に含まれる停電区間情報に基づき停電区間に該当する分散型電源設備を配電線から切り離す搬送信号受信装置とを備えたことを特徴とする分散型電源設備の単独運転防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に連系されて運転される分散型電源設備の単独運転防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力系統には電力会社の事業用発電所で発電された電力が供給され、需要家に電力が供給される。近年においては、分散型電源設備からの電力も電力系統に供給され、また、電力会社においても分散型電源設備に相当する小型の電源設備を電力系統に接続し電力を供給することもある。一方、小型の電源設備から特定の専用負荷に電力を供給する場合もある。分散型電源設備や小型の電源設備を総称して、以下分散型電源設備と呼ぶことにする。
【０００３】
このような分散型電源設備の電力系統への連系運転に関する問題の一つとして、系統故障や停電時における分散型電源設備の単独運転の継続が上げられる。単独運転を防止する方策として、搬送信号を用いた制御方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６は搬送信号を用いて分散型電源設備の単独運転を防止する単独運転防止装置の構成図である。
【０００４】
電力系統の送り出し変電所１１から遮断器１２を介して配電線１３に電力が供給されている。この電力系統の送り出し変電所１１側に搬送信号注入装置１４を設け、バンドパスフィルタ１５を通して常時搬送信号を系統線路に重畳させる。一方、分散型電源設備１６側に搬送信号受信装置１７を設け、配電線１３に重畳される搬送信号をバンドパスフィルタ１８を通して受信し搬送信号の有無を判定する。そして、搬送信号受信装置１７は、搬送信号を受信しなくなったときは、遮断器１２が開放されている状態であると判断されるので、遮断器１９を開放し分散型電源設備１６を系統から分離する。これにより、分散型電源設備１６の単独運転を防止するようにしている。
【０００５】
また、遮断器本体に遮断器の接点が開放されているか否かを表示できるようにし、分散型電源設備が系統から分離されていることを確実に確認できるようにしたものもある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７６７１号公報
【特許文献２】特許第３３８１５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のものでは、当該配電線１３の遮断器１２が開いても高周波信号である搬送信号が回り込み、搬送信号受信装置１７が搬送信号の受信を継続して、分散型電源設備１６の単独運転の継続が発生する可能性がある。
【０００７】
この搬送信号の回り込みは２通り考えられる。１つは、配電自動化において配電線と配電線とを結ぶ連系開閉器箇所での回り込みである。図７は配電自動化における配電線を結ぶ連系開閉器箇所の構成図である。連系開閉器２０は常時は解放しており、配電線１３ａ、１３ｂのいずれかの故障が発生し自動復旧させる際には、連系開閉器を閉じて配電線１３ａ、１３ｂ間で電力供給を融通するが、この連系開閉器２０の箇所で搬送信号の回り込みが発生する。
【０００８】
すなわち、連系開閉器２０は遠方制御器２１からの指令に基づき開閉されるが、遠方制御器は高圧結合器２２ａ、２２ｂにより配電線１３ａ、１３ｂに重畳された制御信号を受信して連系開閉器２０に開閉指令を出力する。現行の配電自動化に使用される高圧結合器２２ａ、２２ｂはバンドパスフィルタの特性であり、搬送信号の周波数領域では片側からの信号はある程度減衰するもののもう片方に回り込むことになる。これにより、配電線の遮断器が開放していても搬送信号が搬送信号受信装置１７に送信されてしまうことになる。
【０００９】
一方、搬送信号のもう一つの回り込みは、架空配電線の２回線の併架箇所における誘導による回り込みである。当該配電線や他併架配電線の併架亘長、線路定数、インピーダンス、併架部分の線間距離などの系統状況にもよるが、搬送信号電流による電磁誘導は零にはならず、搬送信号電圧による静電誘導は、遮蔽されたケーブルを採用しない限り理論的に回り込みは零にはならないので、配電線の遮断器が開放していても搬送信号が搬送信号受信装置１７に送信されてしまうことがある。
【００１０】
本発明の目的は、分散型電源設備の単独運転状態を識別するための搬送信号の回り込みが発生したとしても分散型電源設備の単独運転を防止できる分散型電源設備の単独運転防止装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明に係わる分散型電源設備の単独運転防止装置は、電力系統の変電所における変圧器から引き出された配電線に遮断器を介して分散型電源設備を接続し、前記分散型電源設備が前記配電線からなる配電系統に連系しない単独運転となることを防止する分散型電源設備の単独運転防止装置において、前記配電系統に故障が発生したときその故障情報を作成する監視制御装置と、前記監視制御装置で作成された故障情報を含む搬送信号を作成する搬送信号生成部と、前記搬送信号生成部で生成された搬送信号を前記変電所の母線に注入して配電線に搬送信号を重畳させる搬送信号注入装置と、前記搬送信号注入装置により配電線に注入された搬送信号の有無または搬送信号に含まれる故障情報に基づき該当の分散型電源設備を配電線から切り離す搬送信号受信装置とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明に係わる分散型電源設備の単独運転防止装置は、請求項１の発明において、前記監視制御装置は、前記配電系統に故障が発生したとき、配電線の自動復旧操作を行い、順次故障区間を絞り込んだ故障情報を作成することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明に係わる分散型電源設備の単独運転防止装置は、請求項１の発明において、前記監視制御装置は、前記配電系統に故障が発生したとき、配電線の自動復旧操作を行い、順次故障区間を絞り込んだ故障情報と分散型電源装置の連系許可情報を作成することを作成することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明に係わる分散型電源設備の単独運転防止装置は、電力系統の変電所における変圧器から引き出された配電線に遮断器を介して分散型電源設備を接続し、前記分散型電源設備が前記配電線からなる配電系統に連系しない単独運転となることを防止する分散型電源設備の単独運転防止装置において、前記配電系統の遮断器の開閉状態を監視して配電系統の停電区間を特定する監視制御装置と、前記監視制御装置で特定された停電区間情報を含む搬送信号を作成する搬送信号生成部と、前記搬送信号生成部で生成された搬送信号を前記変電所の母線に注入して配電線に搬送信号を重畳させる搬送信号注入装置と、前記搬送信号注入装置により配電線に注入された搬送信号の有無または搬送信号に含まれる停電区間情報に基づき停電区間に該当する分散型電源設備を配電線から切り離す搬送信号受信装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、搬送信号に配電系統に故障情報または停電区間情報を含ませて送信するので、搬送信号に回り込みが発生しても、搬送信号に含まれる故障情報または停電区間情報に基づき該当の分散型電源設備を配電線から切り離すことができる。従って、分散型電源設備の単独運転を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる分散型電源設備の単独運転防止装置を配電系統に適用した場合の系統図である。電力系統の送り出し変電所１１からは複数の配電線が引き出される。図１では、遮断器１２ａ、１２ｂを介して２本の配電線１３ａ、１３ｂが変圧器２３ａ、２３ｂから引き出されている場合を示している。配電線１３ａ、１３ｂは複数個の区分開閉器２７ａ１〜２７ａ２、２７ｂ１〜２７ｂ２で複数個の区間に分割されており、配電線１３ａ、１３ｂに故障が発生した場合に、故障の発生した区間だけを配電系統から分離し、健全な区間を復旧できるようにしている。また、配電系統１３ａには、遮断器１９ａ１、１９ａ２を介して分散型電源設備１６ａ１、１６ａ２が接続され、同様に、配電系統１３ｂにも遮断器１９ｂ１、１９ｂ２を介して分散型電源設備１６ｂ１、１６ｂ２が接続され、配電系統と連系運転をして配電系統に電力を供給している。
【００１７】
分散型電源設備１６ａ１、１６ａ２には、後述の配電線に重畳される搬送信号を受信するための搬送信号受信装置１７ａ１、１７ａ２がフィルタ１８ａ１、１８ａ２を介して接続されている。同様に、分散型電源設備１６ｂ１、１６ｂ２には、配電線に重畳される搬送信号を受信するための搬送信号受信装置１７ｂ１、１７ｂ２がフィルタ１９ｂ１、１９ｂ２を介して接続されている。
【００１８】
配電線１３ａ、１３ｂには併架箇所２６があり、また、配電線１３ａ、１３ｂの間には連系開閉器２０が設置され、必要に応じて連系開閉器２０を閉じて互いに電力を融通できるようになっている。連系開閉器２０は通常時は開いており、通常時においては配電線１３ａ、１３ｂはそれぞれ独立して運用される。そして、例えば、事故が発生し復旧を行う際に連系開閉器２０を閉じ、一方の健全な区間に他方の配電系統から電力を供給し停電区間を最小限にしている。
【００１９】
送り出し変電所１１には、監視制御装置２４、搬送信号生成部２５および搬送信号注入装置１４が設けられている。監視制御装置２４は配電自動化を構成するテレコンユニットであり、上位装置からの指令Ａに基いて自己が監視制御する配電系統の区分開閉器に開閉指令Ｂを出力しその開閉操作を行う。また、監視制御装置２４は配電系統に故障が発生したときに故障情報を作成し、その故障情報を搬送信号生成部２５に出力する。搬送信号生成部２５は監視制御装置２４で作成された故障情報を含んだ搬送信号を作成し搬送信号注入装置１４に出力する。
【００２０】
図２は搬送信号生成部２５で生成される搬送信号の説明図であり、図２（ａ）は搬送信号の全体構成図、図２（ｂ）はデータ部の構成図である。搬送信号は、ビット同期、フレーム同期およびデータ部から構成され、データ部には、変電所、バンク（変圧器）、配電線、区間の各項目についての故障情報がそれぞれ記録される。なお、図２では搬送信号のワード構成として、ビット同期、フレーム同期にデータ部の組合せとしたが、伝送速度や信号の信頼性に応じて、データ部の反転連送やパリティコードの付加などとしてもよい。
【００２１】
図３は、搬送信号のデータ部に記録される故障情報の説明図である。配電系統が健全であるときは、変電所、バンク、配電線、区間は、いずれも正常であるので、すべて「０」が記録される（通常時Ｐ１）。次に、変電所故障であることが特定されたときは、その故障となった変電所の番号がデータ部に記録され、その変電所の下位に位置するバンク、配電線、区間は、いずれも異常であるので、すべて「１」が記録される（変電所故障Ｐ２）。また、バンク故障が特定されたときは、その故障したバンク番号およびその上位の変電所番号がデータ部に記録され、そのバンクの下位に位置する配電線、区間はいずれも異常であるので、すべて「１」が記録される（バンク故障Ｐ３）。同様に、配電線故障が特定されたときは、その故障した配電線番号、その上位のバンク番号および変電所番号がデータ部に記録される（配電線故障Ｐ４）。さらに、区間故障が特定されたときは、その故障した区間番号、その上位の配電線番号、バンク番号および変電所番号がデータ部に記録される（区間故障Ｐ５）。このように、搬送信号のデータ部は系統の故障状態に対応するような構成とし、各種故障の情報を配電自動化から取得し搬送信号に反映させる。
【００２２】
搬送信号注入装置１４は、搬送信号生成部２５で生成されたこのような故障情報を含む搬送信号をバンドバスフィルタ１５を介して変電所１１の母線に注入する。注入された搬送信号は配電線１３ａ、１３ｂの電力に重畳されて伝送される。
【００２３】
図４は、配電系統に伝送される搬送信号の一例の説明図である。図４では配電系統が正常の状態から故障状態となり正常復帰した場合を示している。配電系統が正常状態であるときは、搬送信号のデータ部の内容は、図３の通常時Ｐ１の内容となる。すなわち、変電所、バンク、配電線、区間が、いずれも「０」であるデータが送信されている。
【００２４】
この状態で、いま、時点ｔ１で配電線のいずれかに故障が発生したとすると、その故障が発生した配電線の遮断器が開く。従って、遮断器が開いたことにより故障発生の配電線を特定できるので、その配電線番号、その上位のバンク番号および変電所番号を特定する。この故障状態では、搬送信号のデータ部の内容は、図３の配電線故障Ｐ４の内容となる。
【００２５】
次に、配電線の自動復旧操作を行い、順次故障区間を絞り込み、故障区間以外の健全区間の復旧を行う。例えば、時点ｔ２で、事故発生の配電線の遮断器を所定時限で順次再投入していき、再事故が発生すると再事故となった区分開閉器と再事故とならなかった区分開閉器とを識別し故障区間を絞り込み、時点ｔ３で、さらに、故障区間の１つ電源側区間まで所定時限で順次再投入していき、故障区間より負荷側の健全区間は、別の経路で連系開閉器を順次投入していき、最終的に時点ｔ４で故障区間以外の健全区間の復旧を行う。故障区間以外の復旧を行うまでは、搬送信号のデータ部の内容は、図３の配電線故障Ｐ４の内容となる。そして、故障区間以外の健全区間が復旧されると、搬送信号のデータ部の内容は、図３の区間故障Ｐ５の内容となる。すなわち、変電所番号、バンク番号、配電線番号、区間番号がすべて特定された故障情報となる。
【００２６】
さらに、時点ｔ５で故障区間の故障が復旧し全送電となると、搬送信号のデータ部の内容は、図３の通常時Ｐ１の内容となる。
【００２７】
このように、図４の一例では配電自動化からの配電線事故情報を基に、データ部を「配電線故障Ｐ４」の信号とし、自動復旧による故障区間以外の健全区間の復旧まで送信する。配電線の故障区間以外の健全区間の復旧後はデータ部を「故障区間Ｐ５」の信号とし、全送電となるまで送信し、復旧後はデータ部を「通常時Ｐ１」として送信する。このように搬送信号のデータ部の内容は自動復旧操作により時々刻々変化している。
【００２８】
次に、各々の分散型電源設備１６ａ１、１６ａ２、１６ｂ１、１６ｂ２に設けられた搬送信号受信装置１７ａ１、１７ａ２、１７ｂ１、１７ｂ２は、このような搬送信号の有無を判定するとともに、搬送信号に含まれる故障情報を判断する。搬送信号を受信しなくなったとき、または、搬送信号に含まれる故障情報が自己の分散型発電設備１６が接続される区間に関連するものであるときには、自己の分散型電源設備１６を配電系統から解列する。これにより、分散型電源設備１６の単独運転を防止する。
【００２９】
図５は、各々の搬送信号受信装置１７ａ１、１７ａ２、１７ｂ１、１７ｂ２の演算処理内容を示すフローチャートである。搬送信号受信装置１７は、図５に示す処理内容を繰り返し行い、搬送信号の受信があるか否かを常時監視する。すなわち、搬送信号の受信があるか否かを判定し（Ｓ１）、搬送信号が所定時間以上継続して受信できないときは、自己の分散型電源設備１６を配電系統から解列する。これは、搬送信号を受信できないのは配電線が遮断器により開かれていると判断できるからである。
【００３０】
一方、搬送信号を受信したときは、本来的には遮断器により配電線が切り離された状態ではないから分散型電源設備１６を連系運転できる状態である。しかし、前述したように、配電線と配電線とを結ぶ連系開閉器箇所や２回線の併架箇所において、高周波信号である搬送信号が回り込むことがあるので、搬送信号を受信したとしても配電線が遮断器により切り離されている場合がある。そこで、本発明の実施の形態では、搬送信号を受信したときは搬送信号のデータ部を判断する。
【００３１】
まず、搬送信号のデータ部のうちの変電所に番号が有るか否かを判定する（Ｓ３）。すなわち、図３の通常時Ｐ１であるか否かを判定する。変電所番号が特定されていないときは通常時Ｐ１であるので、その変電所の下位に接続される分散型電源設備１６の接続状態を許可する（Ｓ４）。例えば、分散型電源設備１６が配電系統に接続された状態であるときは接続を維持し、配電系統から切り離されている状態であるときは配電系統に接続する。
【００３２】
一方、ステップＳ３の判定で変電所番号有りと判定されたときは、搬送信号のデータ部のバンク、配電線、区間のすべてが「１」か否かを判定する（Ｓ５）。搬送信号のデータ部のバンク、配電線、区間のすべてが「１」であるときは、図３の変電所故障Ｐ２であるので分散型電源設備１６の解列信号を出力し、その解列信号が所定回数以上となったときに、分散型電源設備１６を配電系統から解列する（Ｓ２）。これにより、その変電所の下位に接続される分散型電源設備１６はすべて配電系統から解列されることになる。
【００３３】
ステップＳ５の判定で、搬送信号のデータ部のバンク、配電線、区間のすべてが「１」ではないときは、バンクに番号が有るか否かを判定する（Ｓ６）。バンク番号が特定されていないときは、図３の変電所故障Ｐ２ではないので、その変電所の下位に接続される分散型電源設備１６の接続状態を許可する（Ｓ４）。
【００３４】
ステップＳ６の判定でバンク番号有りと判定されたときは、搬送信号のデータ部の配電線、区間のすべてが「１」か否かを判定する（Ｓ７）。搬送信号のデータ部の配電線、区間のすべてが「１」であるときは、図３のバンク故障Ｐ３であるので分散型電源設備１６の解列信号を出力し、その解列信号が所定回数以上となったときに、分散型電源設備１６を配電系統から解列する（Ｓ２）。これにより、そのバンクの下位に接続される分散型電源設備１６はすべて配電系統から解列されることになる。
【００３５】
ステップＳ７の判定で、搬送信号のデータ部の配電線、区間のすべてが「１」ではないときは、配電線に番号が有るか否かを判定する（Ｓ８）。配電線番号が特定されていないときは、図３のバンク故障Ｐ３ではないので、そのバンクの下位に接続される分散型電源設備１６の接続状態を許可する（Ｓ４）。
【００３６】
ステップＳ８の判定で配電線番号有りと判定されたときは、搬送信号のデータ部の区間のすべてが「１」か否かを判定する（Ｓ９）。搬送信号のデータ部の区間のすべてが「１」であるときは、図３の配電線故障Ｐ４であるので分散型電源設備１６の解列信号を出力し、その解列信号が所定回数以上となったときに、分散型電源設備１６を配電系統から解列する（Ｓ２）。これにより、その配電線に接続される分散型電源設備１６はすべて配電系統から解列されることになる。
【００３７】
ステップＳ９の判定で、搬送信号のデータ部の区間のすべてが「１」ではないときは、区間に番号が有るか否かを判定する（Ｓ１０）。区間番号が特定されていないときは、図３の配電線故障Ｐ３ではないので、その配線線に接続される分散型電源設備１６の接続状態を許可する（Ｓ４）。
【００３８】
ステップＳ１０の判定で区間番号有りと判定されたときは、図３の区間故障Ｐ５であるので分散型電源設備１６の解列信号を出力し、その解列信号が所定回数以上となったときに、分散型電源設備１６を配電系統から解列する（Ｓ２）。これにより、故障区間に接続される分散型電源設備１６はすべて配電系統から解列されることになる。
【００３９】
このように、搬送信号受信装置１７は、搬送信号を受信しなくなったときは自己の分散型電源設備１６を配電系統から解列し、搬送信号を受信している状態であっても、搬送信号に含まれる故障情報に基づいて、その故障情報が自己の分散型発電設備１６が接続される区間に関連するものであるときには、自己の分散型電源設備１６を配電系統から解列する。自己の分散型発電設備１６が接続される区間が配電系統から分離されている状態であるときには、その分散型発電設備１６はその区間から解列されるので、分散型発電設備１６の単独運転を防止できる。
【００４０】
以上の説明では、配電系統に故障が発生した場合について説明したが、故障ではなく配電工事の際に発生する停電区間の場合にも同様に適用できる。すなわち、故障情報に代えて停電区間を搬送信号に含めて送信する。これにより、配電工事の対象区間に接続される分散型電源設備の単独運転を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係わる分散型電源設備の単独運転防止装置を配電系統に適用した場合の系統図。
【図２】本発明の実施の形態における搬送信号生成部で生成される搬送信号の説明図。
【図３】本発明の実施の形態における搬送信号のデータ部に記録される故障情報の説明図。
【図４】本発明の実施の形態で配電系統に伝送される搬送信号の一例の説明図。
【図５】本発明の実施の形態における搬送信号受信装置の演算処理内容を示すフローチャート。
【図６】搬送信号を用いて分散型電源設備の単独運転を防止する従来の単独運転防止装置の構成図。
【図７】配電自動化における配電線を結ぶ従来の連系開閉器箇所の構成図。
【符号の説明】
【００４２】
１１…変電所、１２…遮断器、１３…配電線、１４…搬送信号注入装置、１５…バンドパスフィルタ、１６…分散型電源設備、１７…搬送信号受信装置、
１８…バンドパスフィルタ、１９…遮断器、２０…連系開閉器、２１…遠方制御器、２２…高圧結合器、２３…変圧器、２４…監視制御装置、２５…搬送信号生成部、２６…併架箇所、２７…区分開閉器
【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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