JPH1150945A - 風力発電装置の発電量制御方法 - Google Patents
風力発電装置の発電量制御方法Info
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- JPH1150945A JPH1150945A JP9221937A JP22193797A JPH1150945A JP H1150945 A JPH1150945 A JP H1150945A JP 9221937 A JP9221937 A JP 9221937A JP 22193797 A JP22193797 A JP 22193797A JP H1150945 A JPH1150945 A JP H1150945A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Wind Motors (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、電力の需給バランスが供給過多に
おちいった場合でも、ピッチ角P1 を効率良く制御する
ことにより、ヒータ等の電力を放出する回路を用いるこ
となく需給バランスを行なうことが出来る風力発電装置
の提供。 【解決手段】 本発明は、風16の変動等による出力変
動を極小に抑えるためにDCリンクの発電方式を採用し
た場合、系統電力需要W2 が非常に小さく風力発電装置
の出力W1 より下回るケースがあると系統への出力W1
が過多になり電圧Vが上昇することを防止するための機
能として、蓄電池9に一時的に電力を蓄電させるととも
に、該蓄電池9の電圧Vが更に上昇した場合に、蓄電池
電圧13を風速信号Fとともにピッチ角制御信号として
用いてブレード17のピッチ角P1を調整させることに
よって発電量を減少させ発電機の出力W1 を自動調整す
るものである。
おちいった場合でも、ピッチ角P1 を効率良く制御する
ことにより、ヒータ等の電力を放出する回路を用いるこ
となく需給バランスを行なうことが出来る風力発電装置
の提供。 【解決手段】 本発明は、風16の変動等による出力変
動を極小に抑えるためにDCリンクの発電方式を採用し
た場合、系統電力需要W2 が非常に小さく風力発電装置
の出力W1 より下回るケースがあると系統への出力W1
が過多になり電圧Vが上昇することを防止するための機
能として、蓄電池9に一時的に電力を蓄電させるととも
に、該蓄電池9の電圧Vが更に上昇した場合に、蓄電池
電圧13を風速信号Fとともにピッチ角制御信号として
用いてブレード17のピッチ角P1を調整させることに
よって発電量を減少させ発電機の出力W1 を自動調整す
るものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電装置に係
り、特に風速に応じて風力発電機に取り付けられたブレ
ードのピッチ角を調節することにより発電量を制御する
風力発電装置の発電量制御方法に関する。
り、特に風速に応じて風力発電機に取り付けられたブレ
ードのピッチ角を調節することにより発電量を制御する
風力発電装置の発電量制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のAC(交流)リンク方式による風
力発電装置の概要を図4に基づいて説明するに、風16
を受けて風力発電機18に取り付けられたブレード17
が回転し、該ブレード17の回転軸に連結された発電機
18によって発電された電力はトランス19を経由して
電力供給系統へ出力されるように構成されている。
力発電装置の概要を図4に基づいて説明するに、風16
を受けて風力発電機18に取り付けられたブレード17
が回転し、該ブレード17の回転軸に連結された発電機
18によって発電された電力はトランス19を経由して
電力供給系統へ出力されるように構成されている。
【0003】次に従来のDC(直流)リンク方式による
風力発電装置の概要を図3に基づいて説明するに、DC
リンク方式は、ACリンク方式の欠点である風16の変
動等が直接系統への出力の変動となることを抑制するこ
とを目的に、コンバータ4とインバータ11からなるD
Cリンク機構25内に蓄電池9を設け、該DCリンク機
構25によって発電機18によって発電されたAC電力
を前記コンバータ4によってDC変換した後、更にイン
バータ11によりDCからACに変換して電力系統に供
給するが、その発電機18によって発電された電力が過
多の場合は一旦蓄電池9に貯蔵し、その後交流に変換し
て電力系統に供給するように構成されている。
風力発電装置の概要を図3に基づいて説明するに、DC
リンク方式は、ACリンク方式の欠点である風16の変
動等が直接系統への出力の変動となることを抑制するこ
とを目的に、コンバータ4とインバータ11からなるD
Cリンク機構25内に蓄電池9を設け、該DCリンク機
構25によって発電機18によって発電されたAC電力
を前記コンバータ4によってDC変換した後、更にイン
バータ11によりDCからACに変換して電力系統に供
給するが、その発電機18によって発電された電力が過
多の場合は一旦蓄電池9に貯蔵し、その後交流に変換し
て電力系統に供給するように構成されている。
【0004】図2にかかるDCリンク方式の従来の制御
技術を示す。風力発電機側に設けられた風速計1からの
風速信号Fをもとにピッチ角制御器14がピッチ角信号
ピッチ角(P1 )を出す。
技術を示す。風力発電機側に設けられた風速計1からの
風速信号Fをもとにピッチ角制御器14がピッチ角信号
ピッチ角(P1 )を出す。
【0005】ピッチ角制御器14によるピッチ角制御方
法を図5に基づいて説明するに、図5(A)のグラフの
実線では、定格風速に達するまでは、あらかじめ最大能
力を出す様ピッチ角P1 を一定αに設定し、又、定格風
速を越えた場合は、ピッチ角P1 を徐々に−90°側に
振ることにより、定格以上の発電機出力を防止する様に
設定されている。図5(B)はブレード17とピッチ角
P1の関係を説明する図で、ピッチ角P1が−90°では
ブレード17と風向きが平行となってブレード17は回
転せず、一方ピッチ角P1:αで最大能力を出すピッチ
角P1となる。
法を図5に基づいて説明するに、図5(A)のグラフの
実線では、定格風速に達するまでは、あらかじめ最大能
力を出す様ピッチ角P1 を一定αに設定し、又、定格風
速を越えた場合は、ピッチ角P1 を徐々に−90°側に
振ることにより、定格以上の発電機出力を防止する様に
設定されている。図5(B)はブレード17とピッチ角
P1の関係を説明する図で、ピッチ角P1が−90°では
ブレード17と風向きが平行となってブレード17は回
転せず、一方ピッチ角P1:αで最大能力を出すピッチ
角P1となる。
【0006】図2に戻り、風速計1からの風速信号Fは
ピッチ角制御器14とともに、発電機18の出力指令制
御器2に入力され、該出力指令制御器2でトルク制御信
号Trを出し、トルク制御器3がコンバータ4に対し一
定トルクを保つようにすべり信号等S1 を使って駆動周
波数を制御する。すなわち駆動トルクが大きすぎる場合
に駆動周波数を上昇させ、大きくなっているすべり信号
等S1 をトルク制御信号Trに追従させ、発電機18側
のブレード17の回転数を上げる等の制御により、出力
制御器2では予定のトルク信号等Trが得られない場合
に適宜修正制御を行なう。
ピッチ角制御器14とともに、発電機18の出力指令制
御器2に入力され、該出力指令制御器2でトルク制御信
号Trを出し、トルク制御器3がコンバータ4に対し一
定トルクを保つようにすべり信号等S1 を使って駆動周
波数を制御する。すなわち駆動トルクが大きすぎる場合
に駆動周波数を上昇させ、大きくなっているすべり信号
等S1 をトルク制御信号Trに追従させ、発電機18側
のブレード17の回転数を上げる等の制御により、出力
制御器2では予定のトルク信号等Trが得られない場合
に適宜修正制御を行なう。
【0007】一方インバータ11は電圧制御器10によ
って制御され、系統への出力電圧12が一定になるよう
に運用される。また一時的に蓄電池9に電力を蓄えるこ
とによって、風16等の変動による系統への出力変動は
少なくなるように制御している。
って制御され、系統への出力電圧12が一定になるよう
に運用される。また一時的に蓄電池9に電力を蓄えるこ
とによって、風16等の変動による系統への出力変動は
少なくなるように制御している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】かかる図2に示す従来
のDCリンク方式の制御技術では、図6に示すように、
電力需要W2が風力発電装置の出力W1より小さくなる領
域wでは供給過多となり、その供給過多中蓄電池9への
充電を行うために、その供給過多が長期化すると、蓄電
池9の容量を超える不具合があり、この為従来は図2に
示すように、コンバータのAC出力側にヒータ27への
放電する等の蓄電した電力を放出する回路が必要とな
り、コスト的なデメリットが大きい。
のDCリンク方式の制御技術では、図6に示すように、
電力需要W2が風力発電装置の出力W1より小さくなる領
域wでは供給過多となり、その供給過多中蓄電池9への
充電を行うために、その供給過多が長期化すると、蓄電
池9の容量を超える不具合があり、この為従来は図2に
示すように、コンバータのAC出力側にヒータ27への
放電する等の蓄電した電力を放出する回路が必要とな
り、コスト的なデメリットが大きい。
【0009】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、電
力の需給バランスが供給過多に陥った場合でも、ピッチ
角P1 を効率良く制御することにより、ヒータ等の電力
を放出する回路を用いることなく需給バランスを行なう
ことが出来、極めてコスト的に有利となる風力発電装置
の発電量制御方法を提案することを目的とする。
力の需給バランスが供給過多に陥った場合でも、ピッチ
角P1 を効率良く制御することにより、ヒータ等の電力
を放出する回路を用いることなく需給バランスを行なう
ことが出来、極めてコスト的に有利となる風力発電装置
の発電量制御方法を提案することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、ヒータ27等
を使った電力放出回路を廃止する手段として、前記風力
発電機側のブレード17のピッチ角P1 を調節すること
により余分な電力を発生させない方法を提案するもので
ある。即ち本発明は、風力発電機出力を直流に変換した
のち、必要に応じ蓄電池に貯蔵しながら、交流に変換し
て電力系統に供給する風力発電装置において、前記電力
系統への出力が過多になり、発電機出力を一時的に蓄電
する蓄電池9の電圧Vが所定圧以上に上昇した場合に、
該蓄電池電圧Vに基づいて前記風力発電機側のブレード
17のピッチ角P1 を調節することにより発電量を減少
させ発電機の出力を自動調整することを特徴とする。
を使った電力放出回路を廃止する手段として、前記風力
発電機側のブレード17のピッチ角P1 を調節すること
により余分な電力を発生させない方法を提案するもので
ある。即ち本発明は、風力発電機出力を直流に変換した
のち、必要に応じ蓄電池に貯蔵しながら、交流に変換し
て電力系統に供給する風力発電装置において、前記電力
系統への出力が過多になり、発電機出力を一時的に蓄電
する蓄電池9の電圧Vが所定圧以上に上昇した場合に、
該蓄電池電圧Vに基づいて前記風力発電機側のブレード
17のピッチ角P1 を調節することにより発電量を減少
させ発電機の出力を自動調整することを特徴とする。
【0011】本発明は、図1に示すように、風16の変
動等による出力変動を極小におさえるためにDCリンク
の発電方式を採用した場合、系統電力需要W2 が非常に
小さく風力発電装置の出力W1 より下回るケースがある
と、系統への出力W1 が過多になり電圧Vが上昇するこ
とを防止するための機能として、蓄電池9に一時的に電
力を蓄電させるとともに、該蓄電池9の電圧Vが更に上
昇した場合に、蓄電池電圧Vを風速信号Fとともにピッ
チ角制御信号として用いてブレード17のピッチ角P1
を調整させることによって発電量を減少させ発電機の出
力W1 を自動調整するものである。
動等による出力変動を極小におさえるためにDCリンク
の発電方式を採用した場合、系統電力需要W2 が非常に
小さく風力発電装置の出力W1 より下回るケースがある
と、系統への出力W1 が過多になり電圧Vが上昇するこ
とを防止するための機能として、蓄電池9に一時的に電
力を蓄電させるとともに、該蓄電池9の電圧Vが更に上
昇した場合に、蓄電池電圧Vを風速信号Fとともにピッ
チ角制御信号として用いてブレード17のピッチ角P1
を調整させることによって発電量を減少させ発電機の出
力W1 を自動調整するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。図1に図2に対応する本発明の実施形
態に係るDCリンク方式の制御工程図を示す。図1にお
いて、風力発電機側に設けられた風速計1からの風速信
号Fをもとにピッチ角制御器14がピッチ角P1 信号を
出し、前記した風速信号Fに基づくブレード17のピッ
チ角制御を行なうとともに、該風速信号Fはピッチ角制
御器14とともに、発電機18の出力指令制御器2に入
力され、該出力指令制御器2でトルク制御信号Trを出
し、トルク制御器3がコンバータ4に対し一定トルクを
保つようにすべり信号等S1 を使って駆動周波数を制御
する。
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。図1に図2に対応する本発明の実施形
態に係るDCリンク方式の制御工程図を示す。図1にお
いて、風力発電機側に設けられた風速計1からの風速信
号Fをもとにピッチ角制御器14がピッチ角P1 信号を
出し、前記した風速信号Fに基づくブレード17のピッ
チ角制御を行なうとともに、該風速信号Fはピッチ角制
御器14とともに、発電機18の出力指令制御器2に入
力され、該出力指令制御器2でトルク制御信号Trを出
し、トルク制御器3がコンバータ4に対し一定トルクを
保つようにすべり信号等S1 を使って駆動周波数を制御
する。
【0013】すなわち駆動トルクが大きすぎる場合に駆
動周波数を上昇させ、大きくなっているすべり信号等S
1 をトルク制御信号Trに追従させ、発電機18側のブ
レード17の回転数を上げる等の制御により、出力制御
器2では予定のトルク信号等S1 が得られない場合に適
宜修正制御を行なう。こうして得られたコンバータ出力
は系統の出力電圧12を一定に保つよう電圧制御器10
によって制御されるインバータ11によって系統へ供給
される。一方、余った電力は、蓄電池9に充電される。
動周波数を上昇させ、大きくなっているすべり信号等S
1 をトルク制御信号Trに追従させ、発電機18側のブ
レード17の回転数を上げる等の制御により、出力制御
器2では予定のトルク信号等S1 が得られない場合に適
宜修正制御を行なう。こうして得られたコンバータ出力
は系統の出力電圧12を一定に保つよう電圧制御器10
によって制御されるインバータ11によって系統へ供給
される。一方、余った電力は、蓄電池9に充電される。
【0014】そして、蓄電池9の電圧信号Vはピッチ角
制御器14に入力され、該制御器14内で蓄電池9の電
圧信号Vによって電力余剰が検出されると、該ピッチ角
制御器14では図5の矢印(電圧大)に示すように実線
P1 から破線(P1−P2)側にピッチ角指令を(P2 )
だけ下げ、ブレード17のピッチ角(P1−P2)を小さ
くする(−90°側に(P2 )角度振れさせる)ことに
より余剰電力が発生しないように風力発電装置の能力を
制限する。
制御器14に入力され、該制御器14内で蓄電池9の電
圧信号Vによって電力余剰が検出されると、該ピッチ角
制御器14では図5の矢印(電圧大)に示すように実線
P1 から破線(P1−P2)側にピッチ角指令を(P2 )
だけ下げ、ブレード17のピッチ角(P1−P2)を小さ
くする(−90°側に(P2 )角度振れさせる)ことに
より余剰電力が発生しないように風力発電装置の能力を
制限する。
【0015】即ち、ピッチ角制御器14の動作を具体的
に説明するに、風速計1からの風速信号Fによってピッ
チ角制御器14がブレード17のピッチ角P1 を下記
1)式のように制御する。 P1 :α(風速が定格風速以下の場合) :α−χ1 (風速が定格風速以上の場合、 χ1 =風速に比例する変数) …1)
に説明するに、風速計1からの風速信号Fによってピッ
チ角制御器14がブレード17のピッチ角P1 を下記
1)式のように制御する。 P1 :α(風速が定格風速以下の場合) :α−χ1 (風速が定格風速以上の場合、 χ1 =風速に比例する変数) …1)
【0016】そして系統側の電力需要量が多く蓄電池9
に充電がなされず、ピッチ角制御器14に蓄電池電圧信
号Vが入力されていない場合は、又蓄電池9に充電がな
されてもその充電電圧Vが僅かな場合は、前記ピッチ角
P1 をそのままピッチ作動量21として出力する。
に充電がなされず、ピッチ角制御器14に蓄電池電圧信
号Vが入力されていない場合は、又蓄電池9に充電がな
されてもその充電電圧Vが僅かな場合は、前記ピッチ角
P1 をそのままピッチ作動量21として出力する。
【0017】一方系統側の電力需要量が低下し、発電機
出力が供給過多になった場合、その過多分蓄電池に充電
され、蓄電池電圧信号Vが所定電圧以上になった場合、
下記2)式に示すように前記ピッチ角P1 を修正したピ
ッチ角(P1−P2)を修正ピッチ作動量として出力す
る。すなわち蓄電池電圧Vは電力の需給バランスによっ
て供給側が過多な場合に昇圧するので、ピッチ角P1 を
(P1−P2)と小さくすることによって発電量を減らし
需給をバランスさせる。 P2 :β(修正係数P2 が定数の場合) :χ2 (修正係数P2 が定数の場合 χ2 =蓄電池電圧Vの上昇に比例して増加する変数) …2)
出力が供給過多になった場合、その過多分蓄電池に充電
され、蓄電池電圧信号Vが所定電圧以上になった場合、
下記2)式に示すように前記ピッチ角P1 を修正したピ
ッチ角(P1−P2)を修正ピッチ作動量として出力す
る。すなわち蓄電池電圧Vは電力の需給バランスによっ
て供給側が過多な場合に昇圧するので、ピッチ角P1 を
(P1−P2)と小さくすることによって発電量を減らし
需給をバランスさせる。 P2 :β(修正係数P2 が定数の場合) :χ2 (修正係数P2 が定数の場合 χ2 =蓄電池電圧Vの上昇に比例して増加する変数) …2)
【0018】尚、前記2)式に示すように、修正係数P
2 は蓄電池電圧信号Vが所定電圧以上の場合に定数βと
して設定しても良く、修正係数P2 を蓄電池電圧Vの上
昇に比例して増加する変数χ2 として設定しても良い。
2 は蓄電池電圧信号Vが所定電圧以上の場合に定数βと
して設定しても良く、修正係数P2 を蓄電池電圧Vの上
昇に比例して増加する変数χ2 として設定しても良い。
【0019】かかる実施形態によれば、図6に示すよう
に電力需要W2 に対し風力発電装置の出力W1 が逆転し
た領域wが発生すると、蓄電池9の充電電圧Vが増加し
てくる。これをピッチ角制御器14で図5に示すよう
に、前記風速信号Fに基づくピッチ角P1を修正係数P2
で減角させた修正したピッチ角(P1−P2)を修正ピッ
チ角作動量としてブレード17のピッチ角を制御する
と、発電機出力が減少するので、蓄電池9の上昇を防止
することができ、結果的に需要に合わせ発電することが
可能となる。
に電力需要W2 に対し風力発電装置の出力W1 が逆転し
た領域wが発生すると、蓄電池9の充電電圧Vが増加し
てくる。これをピッチ角制御器14で図5に示すよう
に、前記風速信号Fに基づくピッチ角P1を修正係数P2
で減角させた修正したピッチ角(P1−P2)を修正ピッ
チ角作動量としてブレード17のピッチ角を制御する
と、発電機出力が減少するので、蓄電池9の上昇を防止
することができ、結果的に需要に合わせ発電することが
可能となる。
【0020】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、風力
計1からの風速信号Fによってピッチ角制御器14を作
動させるだけではなく蓄電池電圧信号Vによっても作動
量を制御することによって、電力の需給バランスが供給
過多に陥った場合でも、ピッチ角を使って出力制限が可
能となり、この結果ヒータ27等の需給をバランスさせ
るための機器が不要となり極めてコスト的に有利とな
る。
計1からの風速信号Fによってピッチ角制御器14を作
動させるだけではなく蓄電池電圧信号Vによっても作動
量を制御することによって、電力の需給バランスが供給
過多に陥った場合でも、ピッチ角を使って出力制限が可
能となり、この結果ヒータ27等の需給をバランスさせ
るための機器が不要となり極めてコスト的に有利とな
る。
【図1】本発明の実施形態に係るDCリンク方式の制御
工程図を示す。
工程図を示す。
【図2】図1に対応する従来技術に係るDCリンク方式
の制御工程図を示す。
の制御工程図を示す。
【図3】DCリンク方式の風力発電装置の説明図であ
る。
る。
【図4】ACリンク方式のの風力発電装置の説明図であ
る。
る。
【図5】(A)は制御ピッチ角と風速との関係を示すグ
ラフ図、(B)はピッチ角とブレードとの関係を示す説
明図である。
ラフ図、(B)はピッチ角とブレードとの関係を示す説
明図である。
【図6】電力需要と供給との関係を示す説明図である。
1 風力計 2 出力指令制御器 3 トルク制御器 4 コンバータ 9 蓄電池 10 電圧制御器 11 インバータ 14 ピッチ角制御器 16 風 17 ブレード 18 発電機 19 トランス 25 DCリンク 27 ヒータ
Claims (1)
- 【請求項1】 風力発電機出力を直流に変換したのち、
必要に応じ蓄電池に貯蔵しながら、交流に変換して電力
系統に供給する風力発電装置において、 前記電力系統への出力が過多になり、発電機出力を一時
的に蓄電する蓄電池の電圧が所定圧以上に上昇した場合
に、該蓄電池電圧に基づいて前記風力発電機側のブレー
ドのピッチ角を調節することにより発電量を減少させ発
電機の出力を自動調整することを特徴とする風力発電装
置の発電量制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9221937A JPH1150945A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 風力発電装置の発電量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9221937A JPH1150945A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 風力発電装置の発電量制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1150945A true JPH1150945A (ja) | 1999-02-23 |
Family
ID=16774504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9221937A Withdrawn JPH1150945A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 風力発電装置の発電量制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1150945A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2008182859A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-07 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 風力発電装置と蓄電装置のハイブリッドシステム,風力発電システム,電力制御装置 |
US7514808B2 (en) | 2004-09-24 | 2009-04-07 | Aloys Wobben | Regenerative energy system |
JP2010071159A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Univ Of Ryukyus | 風車と蓄電池による風力発電電力平滑化装置 |
JP2010270758A (ja) * | 2007-09-27 | 2010-12-02 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | 再生可能エネルギー利用発電システムの制御方法 |
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