JPH07322501A - 力率調整装置 - Google Patents

力率調整装置

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JPH07322501A
JPH07322501A JP6110701A JP11070194A JPH07322501A JP H07322501 A JPH07322501 A JP H07322501A JP 6110701 A JP6110701 A JP 6110701A JP 11070194 A JP11070194 A JP 11070194A JP H07322501 A JPH07322501 A JP H07322501A
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capacitor circuit
protective relay
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Yoshihiro Onchi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高調波を検出して遮断動作した保護継電器の自
動リセットが可能で、コンデンサ回路の自動的再投入が
可能な、力率調整機能の稼働率低下を抑止し得る力率自
動調整装置を提供することを目的とする。 【構成】コンデンサ回路7と、コンデンサ回路7の系統
1に対する接続を調整する力率調整手段5と、系統1か
ら高調波電流が流入して過負荷を検出した場合には、コ
ンデンサ回路7及び力率調整手段5を系統1から遮断す
る保護継電器3と、保護継電器3の遮断動作から所定時
間T(1) 後に、コンデンサ回路7を記憶手段13に記憶
された開閉状態で系統1に再接続するよう保護継電器3
を制御する制御手段9と、保護継電器3の遮断動作時に
おける力率調節手段5によるコンデンサ回路7の開閉状
態を記憶する記憶手段13とを有して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は保護継電器を備えた力率
調整装置に係り、特に、高調波を検出して遮断動作した
保護継電器の自動リセットができ、コンデンサ回路の自
動的な再投入を行うことができ、力率調整機能の稼働率
低下を抑止できる力率自動調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ビルや工場内外の半導体応用機器
より発生する高調波が、電力設備の各機器に様々な障害
を与える事例が急増しており、受変電設備の保護を目的
とした高調波対策が重要視されている。
【0003】系統の力率調整を行うための高圧コンデン
サ回路に於いても例外ではなく、現在のところ、力率調
整装置に高調波保護継電器を具備することにより、高調
波電流流入時のコンデンサ回路の自動遮断による保護が
実用に供されている。
【0004】実用の高調波保護継電器は、系統から流入
する高調波による過負荷を検出し、遮断器の遮断を行う
ものである。また該遮断器の遮断動作の後には、電力設
備の管理者が現場に出向き、高調波保護継電器のリセッ
ト操作が行われるまでの間、遮断器の投入を禁止するも
のである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の力率
調整装置における高調波保護対策は、電器設備の管理者
が電気室内に常駐している場合、或いは、遮断器の遮断
時に管理室に対してその旨が通報される場合には実用上
十分であった。
【0006】しかしながら、管理者が不在である場合
や、管理者が現場に急行できない場合、並びに、管理者
が継電器の遮断動作に気付かない場合等においては、コ
ンデンサ回路が長時間にわたって解放されることとな
り、その間は、本来コンデンサ回路が行うべき力率調整
機能が作用しないという欠点があった。つまり、力率調
整により使用電気料金の割り引きを期待するというコン
デンサ回路の目的において、この欠点は、常時、電力の
きめ細かな力率調整を行う上で大きな障害となる。
【0007】その結果として、高調波電流流入時のコン
デンサ回路の自動遮断による保護を行った後に、高調波
電流が低下して電力の力率調整の必要が生じているにも
係わらず、コンデンサ回路が機能しない等の問題があっ
た。
【0008】本発明は、上記問題点を解決するもので、
その目的は、高調波を検出して遮断動作した保護継電器
の自動リセットが可能で、コンデンサ回路の自動的再投
入が可能な、力率調整機能の稼働率低下を抑止し得る力
率自動調整装置を提供することである。
【0009】また本発明の他の目的は、回路の開閉回数
の均一化を図り、高調波電流の流入が継続して発生する
場合に再遮断・再投入による回路の頻繁な開閉動作を抑
止でき、コンデンサ回路再投入時のコンデンサの一斉投
入を防止し得る力率自動調整装置を提供することであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第1の特徴の力率調整装置は、図1に示す
如く、コンデンサ回路7と、前記コンデンサ回路7の系
統1に対する接続を調整する力率調整手段5と、前記系
統1から高調波電流が流入して過負荷を検出した場合に
は、前記コンデンサ回路7及び前記力率調整手段5を該
系統1から遮断する保護継電器3と、前記保護継電器3
の遮断動作から所定時間(T(1) )後に、前記コンデン
サ回路7を前記系統1に再接続するよう前記保護継電器
3を制御する制御手段9とを有して構成する。
【0011】また、本発明の第2の特徴の力率調整装置
は、請求項1に記載の力率調整装置において、前記力率
調整装置5は、前記保護継電器3の遮断動作時における
前記力率調節手段5による前記コンデンサ回路7の開閉
状態を記憶する記憶手段13を有して構成し、前記制御
手段9は、前記保護継電器3の遮断動作から所定時間
(T(1) )後に、前記コンデンサ回路7を前記記憶手段
13に記憶された開閉状態で、前記系統1に再接続する
よう前記保護継電器3及び力率調整手段5を制御する。
【0012】また、本発明の第3の特徴の力率調整装置
は、請求項1または2に記載の力率調整装置において、
前記コンデンサ回路7の再接続から一定時間(α)内に
前記保護継電器3が再び遮断動作した場合には、前記制
御手段9は、前記保護継電器3の遮断動作から第2の所
定時間(T(2) )後に、前記コンデンサ回路7を前記系
統1に再接続するよう前記保護継電器3及びまたは前記
力率調整手段5を制御し、該第2の所定時間(T(2) )
は前記所定時間(T(1) )より長い。
【0013】更に、本発明の第4の特徴の力率調整装置
は、請求項1、2、または3に記載の力率調整装置にお
いて、前記力率調整手段5は、前記コンデンサ回路7の
再接続をコンデンサC1〜C6毎に異なるタイミング
(τ(1) 〜τ(6) )で行う。
【0014】
【作用】本発明の第1の特徴の力率調整装置では、図1
に示す如く、コンデンサ回路7の系統1に対する接続を
力率調整手段5により自動調整して電力の力率調整を行
うが、保護継電器3において、系統1から高調波電流が
流入して過負荷を検出した場合には、コンデンサ回路7
及び力率調整手段5を系統1から遮断すると共に、制御
手段9に対して遮断動作を行った旨を信号(動作信号)
BDにより通知する。
【0015】制御手段9は動作信号BDの通知により、
例えばタイマ11の計時動作をスタートさせ、所定時間
T(1) 経過後、リセット信号RSにより保護継電器3を
リセットして、コンデンサ回路7を系統1に再接続させ
る。
【0016】このように、高調波電流流入時の過負荷に
より一旦は遮断状態に至った保護継電器3を、所定時間
T(1) 経過後に自動的にリセットすることとしたので、
コンデンサ回路7を系統1に対して自動的に再投入する
ことができ、従来のように管理者が逐一リセット動作し
なくとも、コンデンサ回路7を自動的に再投入して力率
調整機能の稼働率低下を抑止することができる。
【0017】また、本発明の第2の特徴の力率調整装置
では、制御手段9は、保護継電器3から動作信号BDの
通知を受け取ると、例えばタイマ11の計時動作をスタ
ートさせると共に、現時点で力率調節手段5によって接
続調整されているコンデンサ回路7の開閉状態を記憶手
段13に記憶する。更に所定時間T(1) 経過後、リセッ
ト信号RSにより保護継電器3をリセットすると共に、
力率調整手段5を制御して、コンデンサ回路7を記憶手
段13に記憶された開閉状態で系統1に再接続させる。
【0018】このように、再起動に際して遮断動作直前
のコンデンサ回路7の状態に復帰するように再投入する
ので、コンデンサの開閉頻度の均一化を図ることができ
る。
【0019】また、本発明の第3の特徴の力率調整装置
では、コンデンサ回路7の再接続から一定時間α内に保
護継電器3が再び遮断動作した場合には、制御手段9
は、保護継電器3の遮断動作から前記所定時間T(1) よ
り長い第2の所定時間T(2) 経過後に、コンデンサ回路
7を系統1に再接続するよう保護継電器3及びまたは力
率調整手段5を制御する。
【0020】これにより、高歪状態が連続発生している
場合に、高調波保護継電器3の自動リセットによるコン
デンサ回路7の頻繁な開閉動作を抑制することができ
る。
【0021】更に、本発明の第4の特徴の力率調整装置
では、制御手段9は、保護継電器3の遮断動作から所定
時間T(1) 経過後に、力率調整手段5を制御して、コン
デンサ回路7を系統1に再接続させる際に、コンデンサ
C1〜C6毎に異なるタイミングτ(1) 〜τ(6) で再接
続する。
【0022】これにより、コンデンサ回路7の再投入に
おいて、一斉投入によって系統1に異常電流が流れるこ
とを防止することができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。
【0024】図1に本発明の一実施例に係る力率調整装
置の構成図を示す。
【0025】同図において、本実施例の力率調整装置は
系統1に接続されて、力率調整用のコンデンサ回路7、
コンデンサ回路7の系統1に対する接続を調整する力率
調整手段5、系統1から高調波電流が流入して過負荷を
検出した場合には、コンデンサ回路7及び力率調整手段
5を系統1から遮断する保護継電器3、保護継電器3の
遮断動作から所定時間後に、コンデンサ回路7を系統1
に再接続するよう保護継電器3を制御する制御手段9、
タイマ11、及び、保護継電器3の遮断動作時における
力率調節手段5によるコンデンサ回路7の開閉状態を記
憶する記憶手段13を備えた構成である。
【0026】尚、高調波用の保護継電器3としては、例
えば指月製作所製のSHS形高調波センサ付きのものが
使用され、遮断動作時には動作信号BDを出力し、元の
接続状態にリセットするためのリセット信号端子を備え
ている。
【0027】また力率調整手段5としては、例えばMI
CAM−VAR3が使用され、当該手段の動作を停止す
る場合には端子CS+と端子S−間,及び端子TS+と
端子S−間をクローズすることにより行われる。
【0028】更に、制御手段9はプログラマブルコント
ローラで実現され、またタイマ11はハードウェアタイ
マ、或いはプログラマブルコントローラ内のソフトウェ
アタイマで実現される。
【0029】次に、図2に示すタイミングチャートを参
照して、本実施例の力率調整装置の基本的動作を説明す
る。図2は、高調波電流による第1回目の過負荷の検出
から、コンデンサ回路7の投入禁止、そして投入可とな
るまで期間のタイミングチャートを表している。
【0030】本実施例の力率調整装置は、コンデンサ回
路7の系統1に対する接続を力率調整手段5により自動
調整して電力の力率調整を行うが、高調波電流が過負荷
領域に入る(図2(a)参照)と、保護継電器3は独自
の動作特性により、動作時間tを以て当該装置を系統1
から遮断する(図2(b)参照)と共に、制御手段7に
対して遮断動作を行った旨を動作信号BDにより通知す
る。
【0031】制御手段9は動作信号BDの通知によりコ
ンデンサ回路7の投入ができない状態であると認識し
(図2(c)参照)、タイマ11の計時動作(図2
(d)参照)をスタートさせ、所定時間T(1) 経過後、
リセット信号RS(図2(e)参照)により保護継電器
3を自動的にリセットして、コンデンサ回路7を系統1
に再接続させる。
【0032】尚、遮断動作から自動リセットまでの所定
時間T(1) はコンデンサC1〜C6の放電時間より長く
とる必要がある。コンデンサC1〜C6の放電時間は長
いもので5分間程度であるが、本実施例の場合、コンデ
ンサ回路7の開閉回数を抑制する観点から、所定時間T
(1) は1時間程度を見込んであり、ほぼ問題はない。
【0033】このように、本実施例の力率調整装置では
その基本動作として高調波保護継電器3の自動リセット
を実現できるので、保護継電器3が動作した時に管理者
が逐次リセット動作しなくとも、コンデンサ回路7を自
動的に再投入することができ、当該装置の力率調整機能
の稼働率が低下するのを抑止できる。また管理者にとっ
ても、電気室に出向く必要がなくなるため、日常の管理
業務を軽減する効果がある。
【0034】また、上記基本動作を行う本実施例の力率
調整装置の第1変形例として、次のような機能の付加が
可能である。
【0035】つまり、制御手段(プログラマブルコント
ローラ)9において、その制御シーケンスにより、保護
継電器3の遮断動作時に、力率調節手段5によって接続
調整されているコンデンサ回路7の開閉状態を記憶手段
13に記憶しておき、所定時間T(1) 経過後、リセット
信号RSにより保護継電器3をリセットすると共に、力
率調整手段5を制御して、コンデンサ回路7を記憶手段
13に記憶された開閉状態で系統1に再接続させるよう
にする。
【0036】図3はコンデンサ回路7の各コンデンサC
1〜C6の接続制御動作を説明する説明図であり、図
中、黒丸”●”はコンデンサの投入を、白丸”○”はコ
ンデンサの開放をそれぞれ示している。
【0037】従来、管理者が再起動時に保護継電器3を
リセットした場合には、力率自動調整装置もリセットさ
れるため、図3(a)に示すように、コンデンサ回路7
の1番目のコンデンサC1から順次投入されることとな
り、必然的に投入順序の早いコンデンサの投入頻度が極
端に増加する傾向があった。
【0038】これに対して、コンデンサ回路7の再投入
時には、遮断動作直前のコンデンサ回路7の状態に復帰
させればコンデンサ回路7のコンデンサ開閉頻度を均一
化することができる。図3(b)では、遮断動作直前に
コンデンサC3及びC4が投入されており、再起動時に
も同じくコンデンサC3及びC4が投入される。
【0039】以上のように、第1変形例の力率調整装置
では、再起動に際して遮断動作直前のコンデンサ回路7
の状態に復帰するように再投入するので、コンデンサの
開閉頻度の均一化を図ることができる。
【0040】また本実施例の力率調整装置の第2変形例
として、次のような機能の付加が可能である。
【0041】つまり、コンデンサ回路7の再接続から一
定時間α内に保護継電器3が再び遮断動作した場合に、
制御手段9において、保護継電器3の遮断動作から第2
の所定時間T(2) 後に、コンデンサ回路7を系統1に再
接続するよう保護継電器3及びまたは力率調整手段5を
制御する。ここで、第2の所定時間T(2) は所定時間T
(1) より長く設定される。
【0042】第2変形例の力率調整装置の具体的な動作
を、図4に示すタイミングチャート及び図5に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。
【0043】図4は、高調波電流による過負荷検出が継
続して頻繁に発生している場合であり、第1回目及び第
2回目の過負荷検出に対するタイミングチャートを表し
ている。また、図5は制御手段(プログラマブルコント
ローラ)9の制御シーケンスを説明するフローチャート
である。
【0044】図5において、第1回目の過負荷検出に対
しては、上述した基本動作を行う。この時のタイマ11
のセット時間はT(1) である。
【0045】第1回目の自動リセットの後、時限α内に
第2回目の過負荷状態が検出(図4(a)参照)された
場合には、保護継電器3は遮断動作(図4(b)参照)
を行い、動作信号BDが制御手段9に出力される(ステ
ップS1)。
【0046】制御手段9は、動作信号BDの通知により
コンデンサ回路7の投入ができない状態であると認識す
ると(図4(c)参照)、ステップS2において、力率
調節手段5によって接続調整されているコンデンサ回路
7の開閉状態を記憶手段13に記憶する。同時にステッ
プS3において、タイマ11に第2の所定時間T(2)を
セットしてタイマ11の計時動作(図4(d)参照)を
スタートさせる。この時、第2の所定時間T(2) >時間
T(1) である。
【0047】次に第2の所定時間T(2) が経過した後、
ステップS4において、リセット信号RS(図4(e)
参照)により保護継電器3を自動的にリセットする。ま
たステップS5で、力率調整手段5を制御して、コンデ
ンサ回路7を記憶手段13に記憶された開閉状態で系統
1に再接続させる。
【0048】このように本変形例では、第2回目の再投
入までの所定時間T(2) を前回の再投入までの時間T
(1) より長くとることにより、コンデンサ回路7の頻繁
な開閉動作を抑制している。
【0049】更に高調波電流による過負荷検出が継続し
て頻繁に発生する場合には、同様に、時間T(2) ,T
(3) ,…,T(i) ,…による自動リセット後、更に、過
負荷状態により保護継電器が、時限α内で再動作した場
合には、T(1) <T(2) <T(3) <…<T(i-1) <T
(i) の時間を以て保護継電器3の自動リセットを試み
る。
【0050】仮にT(i-1) とT(i) の時間差を1時間と
すれば、高歪状態が連続して24時間継続した場合で
も、原理的に1日に6回の開閉動作に抑えられ、1日の
開閉回数を10回以下に抑制することができる。また、
1秒でも時限αを超えたタイミングで、保護継電器3が
再動作する場合を考慮すると、コンデンサ回路を24時
間稼働させる場合には、2時間24分≦α+T(1) とす
ることにより、1日の開閉回数は10回以下に抑制され
る。
【0051】以上のように本変形例によれば、高歪状態
が連続発生している場合に、高調波保護継電器3の自動
リセットによるコンデンサ回路7の頻繁な開閉動作を抑
制することができる。
【0052】更に、本実施例の力率調整装置の第3変形
例として、次のような機能の付加が可能である。
【0053】力率調整手段5において、コンデンサ回路
7の再接続をコンデンサC1〜C6毎に異なるタイミン
グ(τ(1) 〜τ(6) )で行う。つまり、コンデンサ回路
7の再投入時において、コンデンサ回路7の一斉投入に
より、系統1に異常な電流が流れることを防止するもの
である。
【0054】図6はコンデンサ回路7の時間差投入を説
明するタイミングチャートである。各コンデンサC1〜
C6はそれぞれ所定のタイミングτ(1) 〜τ(6) で投入
することとし、同時に投入することの無いようにしてい
る。ここで、それぞれの時間には5秒程度の時差を持た
せており、τ(6) >τ(5) >τ(4) >τ(3) >τ(2)>
τ(1) である。
【0055】本変形例の手法は、受配電設備の自動復電
制御等に一般的に行われている方法を活用したものであ
り、配電制御機器の投入時間を意図的にずらすことによ
り、配電制御機器の投入時に配電系統に流入する突入電
流のピークをずらし、配電系統に異常な高電流が流入す
ることを防止する効果がある。
【0056】以上を総括すれば、本実施例の力率調整装
置では、高調波電流の検出により遮断動作した高調波保
護継電器3を、過去の保護継電器3の動作履歴に対応し
た時間経過後に自動リセットでき、またコンデンサ回路
7を遮断動作前の状態に自動復旧でき、受配電設備等の
管理者の手を煩わせることなく復旧作業が行えるため、
受配電設備等の管理業務を軽減できるという利点があ
る。
【0057】また、コンデンサ回路7の再投入時におい
て、保護継電器3の遮断動作前の状態にコンデンサを順
次投入することと相まって、安全でしかも信頼性の高い
コンデンサ回路7の運用が図れる。
【0058】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、保護継電
器において系統から高調波電流が流入して過負荷を検出
した場合には、コンデンサ回路及び力率調整手段を系統
から遮断すると共に、制御手段に対して遮断動作を行っ
た旨を通知し、制御手段により、所定時間経過後、保護
継電器をリセットして、コンデンサ回路を系統に再接続
させる、高調波電流流入時の過負荷により一旦は遮断状
態に至った保護継電器を、所定時間経過後に自動的にリ
セットすることとしたので、コンデンサ回路を系統に対
して自動的に再投入することができ、従来のように管理
者が逐一リセット動作しなくとも、コンデンサ回路を自
動的に再投入して力率調整機能の稼働率低下を抑止可能
な力率調整装置を提供することができる。
【0059】また、本発明によれば、制御手段は、遮断
動作時に力率調節手段によって接続調整されているコン
デンサ回路の開閉状態を記憶手段に記憶し、所定時間経
過後、保護継電器をリセットすると共に、力率調整手段
を制御して、コンデンサ回路を記憶手段に記憶された開
閉状態で系統に再接続させ、再起動に際して遮断動作直
前のコンデンサ回路の状態に復帰するように再投入する
こととしたので、コンデンサの開閉頻度を均一化し得る
力率調整装置を提供することができる。
【0060】また、本発明によれば、コンデンサ回路の
再接続から一定時間(α)内に保護継電器が再び遮断動
作した場合には、制御手段は、保護継電器の遮断動作か
ら所定時間(T(1) )より長い第2の所定時間(T(2)
)経過後に、コンデンサ回路を系統に再接続すること
としたので、高歪状態が連続発生している場合に、高調
波保護継電器の自動リセットによるコンデンサ回路の頻
繁な開閉動作を抑制可能な力率調整装置を提供すること
ができる。
【0061】更に、本発明によれば、制御手段は、保護
継電器の遮断動作から所定時間経過後に、力率調整手段
を制御してコンデンサ回路を系統に再接続させる際に、
コンデンサ毎に異なるタイミングで再投入することとし
たので、一斉投入によって系統に異常電流が流れること
を防止し得る力率調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る力率調整装置の構成図
である。
【図2】本実施例の力率調整装置の基本的動作を説明す
るタイミングチャートである。
【図3】コンデンサ回路の接続制御動作を説明する説明
図であり、図3(a)は従来の接続制御、図3(b)は
第1変形例の接続制御の説明図である。
【図4】第2変形例の力率調整装置において高調波電流
による過負荷検出が継続して頻繁に発生している場合の
動作を説明するタイミングチャートである。
【図5】第2変形例の力率調整装置における制御手段
(プログラマブルコントローラ)9の制御シーケンスを
説明するフローチャートである。
【図6】第3変形例の力率調整装置におけるコンデンサ
回路の時間差投入を説明するタイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
1 系統 3 (高調波)保護継電器 5 力率調整手段 7 (力率調整用)コンデンサ回路 9 制御手段(プログラマブルコントローラ) 11 タイマ 13 記憶手段 C1〜C6 コンデンサ t 保護継電器の動作時間 T(1) (第1回目の遮断動作から自動リセットまで
の)所定時間 T(2) (第2回目の遮断動作から自動リセットまで
の)第2の所定時間 α 保護継電器再動作までの許容最短時間 ● コンデンサの投入状態 ○ コンデンサの開放状態 τ(1) 〜τ(6) 自動リセットからコンデンサ投入可能
状態までの時間

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンデンサ回路と、 前記コンデンサ回路の系統に対する接続を調整する力率
    調整手段と、 前記系統から高調波電流が流入して過負荷を検出した場
    合には、前記コンデンサ回路及び前記力率調整手段を該
    系統から遮断する保護継電器と、 前記保護継電器の遮断動作から所定時間後に、前記コン
    デンサ回路を前記系統に再接続するよう前記保護継電器
    を制御する制御手段と、を有することを特徴とする力率
    調整装置。
  2. 【請求項2】 前記力率調整装置は、前記保護継電器の
    遮断動作時における前記力率調節手段による前記コンデ
    ンサ回路の開閉状態を記憶する記憶手段を有し、 前記制御手段は、前記保護継電器の遮断動作から所定時
    間後に、前記コンデンサ回路を前記記憶手段に記憶され
    た開閉状態で、前記系統に再接続するよう前記保護継電
    器及び力率調整手段を制御することを特徴とする請求項
    1に記載の力率調整装置。
  3. 【請求項3】 前記コンデンサ回路の再接続から一定時
    間内に前記保護継電器が再び遮断動作した場合には、前
    記制御手段は、前記保護継電器の遮断動作から第2の所
    定時間後に、前記コンデンサ回路を前記系統に再接続す
    るよう前記保護継電器及びまたは前記力率調整手段を制
    御し、該第2の所定時間は前記所定時間より長いことを
    特徴とする請求項1または2に記載の力率調整装置。
  4. 【請求項4】 前記力率調整手段は、前記コンデンサ回
    路の再接続をコンデンサ毎に異なるタイミングで行うこ
    とを特徴とする請求項1、2、または3に記載の力率調
    整装置。
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