JPH1132437A - 三相4線式低圧配電システム - Google Patents

三相4線式低圧配電システム

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JPH1132437A
JPH1132437A JP9196360A JP19636097A JPH1132437A JP H1132437 A JPH1132437 A JP H1132437A JP 9196360 A JP9196360 A JP 9196360A JP 19636097 A JP19636097 A JP 19636097A JP H1132437 A JPH1132437 A JP H1132437A
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JP
Japan
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phase
coil
wire
shunt
series
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JP9196360A
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English (en)
Inventor
Yozo Iida
陽三 飯田
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AIN CORP Ltd
AIN KK
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AIN CORP Ltd
AIN KK
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

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  • Regulation Of General Use Transformers (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中性線と外側線との間に配している不平衡な
負荷によって生じる不平衡電流が流れても、電圧を平衡
に保つことができる三相4線式低圧配電システムを提供
する。 【解決手段】 R相、S相及びT相からの電力出力を利
用した三相4線式低圧配電回路において、キュービク
ル、三相4線、直列コイル及び分路コイルで構成されて
いる分電変圧器、並びに複数個の負荷から成り、U相、
V相及びW相の3つの異なった相を有する3つの長辺部
から構成している鉄心部材を設けて、該鉄心部材の各相
の長辺部に、ともにコイル捲数が等しく、且つ捲線方向
が異なる直列コイルを巻き付けており、また、ともにコ
イル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる分路コイルを
巻き付けて構成し、該直列コイルの一方の端子には該三
相4線の入力部を、他方の端子には該三相4線の出力部
を夫々接続し、該分路コイルの一方の端子には1つ前の
相の該直列コイルの他端の端子を、他方の端子には該三
相4線の中性線を夫々接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送信機等の比較的
電力の大きい機器及び電灯等の比較的電力の小さい機器
に併用して用いられる三相4線式低圧配電システムの改
良に関し、特に分電盤周辺の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】送信機等の比較的電力の大きい機器及び
電灯等の比較的電力の小さい機器に併用して用いられる
三相4線式低圧配電システムは、送信機等の比較的電力
の大きい機器を負荷とした場合には外側線を3線使用
し、また、電灯等の比較的電力の小さい機器を負荷とし
た場合には夫々の外側線と中性線間に負荷を配して使用
する。この方式により、2種類の電圧が得られるという
特長がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の三相4線式低圧
配電システムでは、電灯等の比較的電力の小さい機器を
負荷とした場合、3回路使用することができるが、この
とき負荷の不平衡によって、不平衡電流が流れ、その結
果、外側線と中性線間の夫々の電圧に不平衡が生じ、こ
れにより、一方の電圧が極端に降下するという問題点を
有する。このため、需要家には必要な電圧値よりも相当
高い電圧が供給され、需要家側では負荷において余計な
電力を無駄に消費するという傾向を生じるという課題が
あった。
【0004】また、負荷が平衡であっても、何らかの原
因で中性線が切断して中性線に電流が流れなくなると、
外側線と中性線との間の夫々の負荷の端子電圧が、非常
な不平衡を生じ、ときには致命的な損害を与える。ま
た、このことから、中性線には配線用遮断器や、ヒュー
ズ等を入れることができないという問題点があり、上記
の課題を解決することは困難である。
【0005】そこで、上記の課題を解決するための手段
として、分電変圧器が発明された。この分電変圧器は、
互いに対向し、U相、V相及びW相の3つの異なった相
を有する3つの長辺部から構成している鉄心部材を設け
て、該鉄心部材の各相の長辺部に、捲線方向が同じであ
る直列コイルと分路コイルを巻き付けて直列に接続し、
直列コイルの他端側と同じ相である分電側の外側線とを
接続し、さらに、分路コイルの端部で三相4線の中性線
と接続できるようにした。
【0006】しかし、上記分電変圧器はコイルの電流値
が不平衡であると、磁気バランスが悪く、負荷の不平衡
による夫々の電圧の不平衡は改善されない。これによっ
て、無駄に電力を消費してしまい、かかる問題点が解決
したとは言えない。
【0007】本発明は、上記の問題点や課題を解決する
ために、中性線と外側線との間に配している不平衡な負
荷によって生じる不平衡電流が流れても、電圧を平衡に
保つことができる三相4線式低圧配電システムを提供す
ることが目的である。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、R相、S相及びT相からの電力出力を利用した三相
4線式低圧配電回路において、キュービクル、三相4
線、直列コイル及び分路コイルで構成されている分電変
圧器、並びに複数個の負荷から成り、U相、V相及びW
相の3つの異なった相を有する3つの長辺部から構成し
ている鉄心部材を設けて、該鉄心部材の各相の長辺部
に、ともにコイル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる
直列コイルを巻き付けており、また、ともにコイル捲数
が等しく、且つ捲線方向が異なる分路コイルを巻き付け
て構成し、該直列コイルの一方の端子には該三相4線の
入力部を、他方の端子には該三相4線の出力部を夫々接
続し、該分路コイルの一方の端子には一つ前の相の該直
列コイルの他端の端子を、他方の端子には該三相4線の
中性線を夫々接続していることを特徴とする。
【0009】上記分電変圧器において、一端側から第一
直列コイル、第二直列コイル、第一分路コイル、第二分
路コイルの順に配し、該第一直列コイルの一端側と該第
一直列コイルの次の相の該第二直列コイルの一端側とを
接続し、該第二直列コイルの他端側と同相である出力部
の外側線とを接続して構成し、該第一分路コイルの一端
側と該第一分路コイルの次の相の該第二分路コイルの一
端側とを接続し、さらに該第二直列コイルの他端側と該
第二直列コイルの次の相の該第一分路コイルの他端側と
を夫々接続し、さらに第二分路コイルの他端側と上記三
相4線の中性線と接続して構成しているとよい。
【0010】また、上記分電変圧器において、上記鉄心
部材が互いに対向する2つの長辺部を有し、大きさが等
しい環状の内鉄形鉄心部材を2つ設けるとともに、該内
鉄形鉄心部材の夫々の長辺部を衝合させ、衝合させた2
つの該内鉄形鉄心部材の外周と略等しい内周を有した外
側鉄心部材を設け、これらを衝合させることによりU
相、V相及びW相から成るように構成しているとよい。
さらに、上記単相3線式低圧配電回路において、分電盤
を配しているとよい。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明三相4線式低圧配
電システムにおける直列コイル及び分路コイルの一実施
例である。互いに対向し、U相17及びV相18から成
り、互いに対向する2つの長辺部12A,12Bを有
し、大きさが等しい環状の内鉄形鉄心部材11と、V相
18及びW相19から成り、互いに対向する2つの長辺
部14A,14Bを有し、大きさが等しい環状の内鉄形
鉄心部材13を設ける。さらに、互いに対向し、U相1
7及びW相19から成り、互いに対向する2つの長辺部
16A,16Bを有し、内鉄形鉄心部材11,13の夫
々の長辺部12B,14Aを衝合させ、衝合させた2つ
の内鉄形鉄心部材11,13の外周と略等しい内周を有
した外鉄形鉄心部材15を設け、衝合させた内鉄形鉄心
部材11,13を外鉄形鉄心部材15に嵌め込む。
【0012】次に上記の鉄心部材11,13,15にコ
イルを以下のように巻き付ける。U相17、V相18及
びW相19の一端にコイル捲数が等しく、且つ捲線方向
が異なる第一直列コイル21A,21B,21C及び第
二直列コイル22A,22B,22Cを巻き付ける。U
相17の第一直列コイル21Aの一端側とV相18の第
二直列コイル22Bの一端側と、V相18の第一直列コ
イル21Bの一端側とW相19の第二直列コイル22C
の一端側と、W相19の第一直列コイル21Cの一端側
とU相17の第二直列コイル22Aの一端側とを夫々接
続して、直列コイル20を形成する。U相17の第二直
列コイル22Aの他端側と分電部のU相の外側線37
と、V相18の第二直列コイル22Bの他端側と分電部
のV相の外側線38と、W相19の第二直列コイル22
Cの他端側と分電部のW相の外側線39と夫々接続す
る。
【0013】また、U相17、V相18及びW相19の
一端にコイル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる第一
分路コイル24A,24B,24C及び第二分路コイル
25A,25B,25Cを巻き付ける。U相17の第一
分路コイル24Aの一端側とV相18の第二分路コイル
25Bの一端側と、V相18の第一分路コイル24Bの
一端側とW相19の第二分路コイル25Cの一端側と、
W相19の第一分路コイル24Cの一端側とU相17の
第二分路コイル25Aの一端側とを夫々接続して、分路
コイル23を形成する。さらに、U相17の第二直列コ
イル22Aの他端側とV相18の第一分路コイル24B
の他端側と、V相18の第二直列コイル22Bの他端側
とW相19の第一分路コイル24Cの他端側と、W相1
9の第二直列コイル22Cの他端側とV相18の第一分
路コイル24Aの他端側とを夫々接続する。さらに、第
二分路コイル25A,25B,25Cの他端側と中性線
26とを接続して構成している。
【0014】以上のような構成にして、R相31,S相
32及びT相33から電流を流す。R相31から流れた
電流はU相17の第一直列コイル21Aへ、S相32か
ら流れた電流はV相18の第一直列コイル21Bへ、T
相33から流れた電流はW相19の第一直列コイル21
Cへ夫々流れる。さらに、U相17の第一直列コイル2
1AからV相18の第二直列コイル22Bへ、V相18
の第一直列コイル21BからW相19の第二直列コイル
22Cへ、W相19の第一直列コイル21CからU相1
7の第二直列コイル22Aへ夫々流れる。分電変圧器は
三相から成っていることから、この場合120°移相し
たことになる。
【0015】さらに、U相17の第二直列コイル22A
からはU相の外側線37とV相18の第一分路コイル2
4Bへ、V相18の第二直列コイル22BからはV相の
外側線38とW相19の第一分路コイル24Cへ、W相
19の第二直列コイル22CからはW相の外側線39と
U相17の第一分路コイル24Aへ夫々流れる。分電変
圧器は三相から成っていることから、この場合120°
移相し、合計で240°移相したことになる。さらに、
U相17の第一分路コイル24AからV相18の第二分
路コイル25Bへ、V相18の第一分路コイル24Bか
らW相19の第二分路コイル25Cへ、W相19の第一
分路コイル24CからU相17の第二分路コイル25A
へ夫々流れる。分電変圧器は三相から成っていることか
ら、この場合120°移相し、合計で360°移相した
ことになる。
【0016】即ち、第一直列コイル21A,21B,2
1Cと第二分路コイル25A,25B,25Cとは同じ
相になるとともに、ある相に流れた電流は三相全てに流
れる。また、第一直列コイル21A,21B,21Cと
第二直列コイル22A,22B,22Cとがコイル捲数
が等しく、且つ捲線方向が異なるように巻き付けてある
とともに、第一分路コイル24A,24B,24Cと第
二分路コイル25A,25B,25Cともコイル捲数が
等しく、且つ捲線方向が異なるように巻き付けてある。
その結果磁束は夫々打ち消し合うことで、電流平衡作用
が働く。尚、本実施例では2つの内鉄形鉄心部材11,
13と、1つの外鉄形鉄心部材15からなる鉄心部材を
使用したが、これは磁気バランスをより良くするためで
あり、長辺部を3つ有した鉄心部材であってもよい。
【0017】図2は異なった電流値の電流が流れる3つ
の負荷を配した本発明三相4線式低圧配電システムの実
施の一形態を示した回路図である。本実施例三相4線式
低圧配電システムは、直列コイル20及び分路コイル2
3A,23B,23Cで構成されている分電変圧器1
0、入力部30及び出力部35から成る三相4線、キュ
ービクル40、分電盤50、及び直列に接続された不平
衡な負荷A,B,Cから構成されている。
【0018】分電変圧器10に構成されている分路コイ
ル23A,23B,23Cは主としてバランサの役割を
行う。また、三相4線の入力部30は夫々の内部抵抗r
である中性線34、R相の外側線31、S相の外側線3
2及びT相の外側線33から構成されており、R相の外
側線31は分電変圧器10のU相17と、S相の外側線
32は分電変圧器10のV相18と、T相の外側線33
は分電変圧器10のW相19と夫々接続する。また、出
力部35は中性線36、U相の外側線37、V相の外側
線38及びW相の外側線39から成り、中性線36とU
相の外側線37との間に負荷Aを、中性線36とV相の
外側線38との間に負荷Bを、中性線36とW相の外側
線39との間に負荷Cを夫々接続するとともに、U相の
外側線37は分電変圧器10のU相17と、V相の外側
線38は分電変圧器10のV相18と、W相の外側線3
9は分電変圧器10のW相19と夫々接続し、U相の分
路コイル23Aと負荷Aとが、V相の分路コイル23B
と負荷Bとが、W相の分路コイル23Cと負荷Cとが夫
々並列になるようにする。
【0019】キュービクル40は配電変圧器(図示しな
い)を備えており、配電変圧器の高圧側で高電圧が供給
され、配電変圧器の低圧側は三相4線になっているの
で、配電変圧器の低圧側で、三相4線の入力部30の夫
々の外側線31,32,33間の単相2線で電灯等で使
用する比較的小さい電力を、外側線31,32,33間
の三相3線で送信機等で使用する比較的大きい電力を取
り出すことができる。
【0020】入力部30の外側線31,32間の電圧を
1 、外側線32,33間の電圧をV2 、外側線31,
33間の電圧をV3 とし、また、R相の外側線31を流
れる電流値をIR (>0)、S相の外側線32を流れる
電流値をIS (>0)、T相の外側線33を流れる電流
値をIT (>0)とするとともに、負荷A間の電圧をV
U 、負荷B間の電圧VV 、負荷C間の電圧をVW とし、
また、U相の外側線37を流れる電流値をIU (>
0)、V相の外側線38を流れる電流値をIV (>
0)、W相の外側線39を流れる電流値をIW (>0)
とする。さらに、出力部35の中性線36を流れる電流
値をI0 (>0)、入力部30の中性線34を流れる電
流値をIN (>0)と夫々定義する。
【0021】従来の三相4線式低圧配電システムにおい
て、入力部30の夫々の外側線31,32,33間に於
ける電圧を、V1 =196.4V,V2 =198.5
V,V3 =195.5Vに、入力部30の夫々の外側線
31,32,33に於ける電流値をIR =79.8A,
T =50.3A,IS =51.4Aに夫々設定する
と、出力部35の外側線37,38,39の電流値は、
U =99.8A,IV =40.1A,IW =43.8
Aとなり、夫々の負荷A,B,C間の電圧は、VU=1
00.0V,VV =104.5V,VW =103.6V
となる。さらに、出力部35の中性線36を流れる電流
値がI0 =46.6Aになるのに対し、入力部30の中
性線34を流れる電流値はIN =9.3Aとなる。
【0022】これに対して本発明三相4線式低圧配電シ
ステムにおいて、入力部30の夫々の外側線31,3
2,33間に於ける電圧を、V1 =198.8V,V2
=196.5V,V3 =196.5Vに、入力部30の
夫々の外側線31,32,33に於ける電流値をIR
77.4A,IT =54.0A,IS =50.6Aに夫
々設定すると、出力部35の外側線37,38,39の
電流値は、IU =100.9A,IV =44.0A,I
W =40.0Aとなり、夫々の負荷A,B,C間の電圧
は、VU =102.0V,VV =103.4V,VW
103.0Vとなる。さらに、出力部35の中性線36
を流れる電流値がI0 =55.0Aになるのに対し、入
力部30の中性線34を流れる電流値はIN =0.6A
となる。
【0023】これより、従来の三相4線式低圧配電シス
テムでは単相入力電圧の不均衡が1.5%であり、単相
出力電圧の不均衡が4.3%である。これに対して本発
明三相4線式低圧配電システムでは単相入力電圧の不均
衡が1.2%であり、単相出力電圧の不均衡が1.4%
である。即ち、従来の三相4線式低圧配電システムでは
出力電圧の不均衡は入力電圧の不均衡の約3倍にあるの
に対し、本発明三相4線式低圧配電システムでは出力電
圧の不均衡と余り変わらないことがわかる。さらに、従
来の三相4線式低圧配電システムにおいて、中性線を流
れる電流値はI0 =46.6AからIN =9.3Aにな
るのに対して、本発明三相4線式低圧配電システムにお
いては、中性線を流れる電流値はI0 =55.0Aから
N =0.6Aになることから、本発明三相4線式低圧
配電システムでは電流値IN が著しく少ないことが明ら
かであり、このことから、本発明三相4線式低圧配電シ
ステムによるバランス作用が有効に作動することがいえ
る。
【0024】
【発明の効果】本発明三相4線式低圧配電システムは、
以上の構成により、以下の効果を有する。キュービク
ル、三相4線、直列コイル及び分路コイルで構成されて
いる分電変圧器、並びに複数個の負荷から成り、U相、
V相及びW相の3つの異なった相を有する3つの長辺部
から構成している鉄心部材を設けて、該鉄心部材の各相
の長辺部に、ともにコイル捲数が等しく、且つ捲線方向
が異なる直列コイルを巻き付けており、また、ともにコ
イル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる分路コイルを
巻き付けて構成し、該直列コイルの一方の端子には該三
相4線の入力部を、他方の端子には該三相4線の出力部
を夫々接続し、該分路コイルの一方の端子には一つ前の
相の該直列コイルの他端の端子を、他方の端子には該三
相4線の中性線を夫々接続していることより、同じ相の
異なる直列コイル及び分路コイルにおいて、電流の大き
さ及び磁束の強さが略同じであるのに対して、電流の方
向及び磁束の方向が正反対であるので、磁束が互いに打
ち消し合って、各相の磁束の帰路を共有することができ
るので、分電変圧器を小型にすることができるという効
果を有する。
【0025】また、分電変圧器において、一端側から第
一直列コイル、第二直列コイル、第一分路コイル、第二
分路コイルの順に配し、該第一直列コイルの一端側と該
第一直列コイルの次の相の該第二直列コイルの一端側と
を接続し、該第二直列コイルの他端側と同相である出力
部の外側線とを接続して構成し、該第一分路コイルの一
端側と該第一分路コイルの次の相の該第二分路コイルの
一端側とを接続し、さらに該第二直列コイルの他端側と
該第二直列コイルの次の相の該第一分路コイルの他端側
とを夫々接続し、さらに第二分路コイルの他端側と上記
三相4線の中性線と接続して構成していることから、第
一直列コイルから第二分路コイルにまで流れる電流は各
相に電流が流れるので、各相の電流不平衡を改善し、負
荷設備が有効に利用できるという効果を有するととも
に、電流の平衡作用により、各相の電圧が略均一になる
という効果を有する。さらに、出力部の中性線の電流値
が著しく小さいことから、バランス作用が有効に作動す
るという効果を有する。
【0026】さらに、分電変圧器において、鉄心部材が
互いに対向する2つの長辺部を有し、大きさが等しい環
状の内鉄形鉄心部材を2つ設けるとともに、該内鉄形鉄
心部材の夫々の長辺部を衝合させ、衝合させた2つの該
内鉄形鉄心部材の外周と略等しい内周を有した外側鉄心
部材を設け、これらを衝合させることによりU相、V相
及びW相から成るように構成していることから、夫々の
鉄心部材において、磁束の方向が一定しているととも
に、夫々鉄心部材とは磁束方向が相反する方向になるの
で、磁気バランスが良く、電圧変動率特性がよいという
効果を有する。その結果本発明三相4線式低圧配電シス
テムによるバランス作用と電圧調整を行うことにより、
電力を節約することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明三相4線式低圧配電システムに配する直
列コイル及び分路コイルの実施例を示した図である。
【図2】本発明三相4線式低圧配電システムの実施の一
形態を示した回路図である。
【符号の説明】
11 内鉄形鉄心部材 12A,12B 長辺部 13 内鉄形鉄心部材 14A,14B 長辺部 15 外鉄形鉄心部材 16A,16B 長辺部 17 U相 18 V相 19 W相 20 直列コイル 21A,21B,21C 第一直列コイル 22A,22B,22C 第二直列コイル 23 分路コイル 24A,24B,24C 第一分路コイル 25A,25B,25C 第二分路コイル 26 中性線 30 入力部 31 R相の外側線 32 S相の外側線 33 T相の外側線 34 中性線 35 出力部 36 中性線 37 U相の外側線 38 V相の外側線 39 W相の外側線 40 キュービクル 50 分電盤 A,B,C 負荷

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 R相、S相及びT相からの電力出力を利
    用した三相4線式低圧配電回路において、キュービク
    ル、三相4線、直列コイル及び分路コイルで構成されて
    いる分電変圧器、並びに複数個の負荷から成り、U相、
    V相及びW相の3つの異なった相を有する3つの長辺部
    から構成している鉄心部材を設けて、該鉄心部材の各相
    の長辺部に、ともにコイル捲数が等しく、且つ捲線方向
    が異なる直列コイルを巻き付けており、また、ともにコ
    イル捲数が等しく、且つ捲線方向が異なる分路コイルを
    巻き付けて構成し、該直列コイルの一方の端子には該三
    相4線の入力部を、他方の端子には該三相4線の出力部
    を夫々接続し、該分路コイルの一方の端子には一つ前の
    相の該直列コイルの他端の端子を、他方の端子には該三
    相4線の中性線を夫々接続していることを特徴とする三
    相4線式低圧配電システム。
  2. 【請求項2】 上記分電変圧器において、一端側から第
    一直列コイル、第二直列コイル、第一分路コイル、第二
    分路コイルの順に配し、該第一直列コイルの一端側と該
    第一直列コイルの次の相の該第二直列コイルの一端側と
    を接続し、該第二直列コイルの他端側と同相である出力
    部の外側線とを接続して構成し、該第一分路コイルの一
    端側と該第一分路コイルの次の相の該第二分路コイルの
    一端側とを接続し、さらに該第二直列コイルの他端側と
    該第二直列コイルの次の相の該第一分路コイルの他端側
    とを夫々接続し、さらに第二分路コイルの他端側と上記
    三相4線の中性線と接続して構成している請求項1記載
    の三相4線式低圧配電システム。
  3. 【請求項3】 上記分電変圧器において、上記鉄心部材
    が互いに対向する2つの長辺部を有し、大きさが等しい
    環状の内鉄形鉄心部材を2つ設けるとともに、該内鉄形
    鉄心部材の夫々の長辺部を衝合させ、衝合させた2つの
    該内鉄形鉄心部材の外周と略等しい内周を有した外側鉄
    心部材を設け、これらを衝合させることによりU相、V
    相及びW相から成るように構成している請求項1又は2
    記載の三相4線式低圧配電システム。
  4. 【請求項4】 上記単相3線式低圧配電回路において、
    分電盤を配している請求項1乃至3のいずれかに記載の
    三相4線式低圧配電システム。
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