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2008年10月31日 (金)

電線のたるみ

◆電力「電線のたるみに関する問題」

電線のたるみを0.8倍にするには、電線の水平張力を何倍にすればよいか。
ただし、電線及び径間の条件は不変とし、電線の伸びは無視する。

解答

1.25倍

解説

電線のたるみDは、水平張力Tが増加すれば少なくなる。
つまり、DはTに反比例するから、Dを0.8倍にするには、
Tを1/0.8=1.25(倍)
にすればよい。

D=WS^2/(8T)
W:重量
S:径間長

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2008年10月30日 (木)

位相角

◆理論「位相角に関する問題」

ある負荷に100(v)の交流電圧を加えたとき、5(A)の電流が流れ、
消費電力は433(W)であった。
この場合、電圧と電流の間の位相角は何度か。

解答

θ=30(°)

解説

交流の場合の消費電力Pは、
P=VICOSθ
より、
COSθ=P/VI
=433/(100×5)=0.866=√3/2
よって、
θ=30(°)

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2008年10月29日 (水)

小勢力回路

◆法規「小勢力回路に関する問題」

次の文中の空白に適合する答えを記入しなさい。

小勢力回路とは、電磁開閉器の操作回路又は呼鈴、警報ベル等に接続する
電路であって、最大使用電圧が(1)「   」(v)以下のもので、
かつ、対地電圧が(2)「   」(v)以下の強電流電気の伝送に使用する
電路と変圧器で結合されるものの内、最大使用電流が規定値以下のものをいう。

解答

(1)60
(2)300

解説

小勢力回路の最大使用電流の規定は、
「最大使用電圧が15v以下のものにあっては5A以下、
最大使用電圧が15vを超え30v以下のものにあっては
3A以下、最大使用電圧が30vを超えるものにあっては
1.5A以下のものに限る。」
となっている。

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2008年10月27日 (月)

電動機

◆機械「電動機に関する問題」

次の文章の空白に適合する答えを記入しなさい。

直流電動機は、(1)「   」方式と呼ばれる(2)「   」制御により、
回転速度を広範囲に変えることができるが、その構造上、出力と回転速度の
限界が低く保守に手間がかかるので、これを克服する方法として、
(3)「   」を(4)「   」電動機として用いることが実用化
されている。

解答

(1)レオナード
(2)電圧
(3)かご形誘導電動機
(4)可変速

解説

直流電動機は速度制御に優れた特性をもっているが、整流子やブラシなどが
あり構造が複雑となり、また高速運転においては整流不良の問題も生じて
くるため、出力と回転速度に制限を生じる。
従来、かご形誘導電動機は定速度運転に用いられていたが、近年、半導体素子の
進歩により可変電圧可変周波数装置が実用化され、この装置を用いることにより、
可変速電動機として用いることができるようになった。
かご形誘導電動機は、直流電動機のように整流の問題がなく、また構造も
簡単であるため、可変速範囲が広くとれ保守も容易になるなど特徴がある。

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2008年10月26日 (日)

変圧器

◆電力「変圧器に関する問題」

次の文中の空白に適合する答えを記入しなさい。

最近、変圧器の電力損失の低減を図るため鉄心としてけい素鋼板の代わりに
(1)「   」合金を採用することが1つの方策として検討されている。
この合金を使用した変圧器は(2)「   」が小さく鉄心が大型に
なり、素材の厚さが薄く組み立てにくいが、鉄損が従来の(3)「   」
分の1程度になると見込まれている。

解答

(1)アモルファス
(2)飽和磁束密度
(3)3~4

解説

従来の変圧器に比べてアモルファス変圧器の特徴は次のとおりである。

1.鉄損は1/3~1/4である。
2.励磁電流は1/3である。
3.飽和磁束密度が小さい。
4.加工がしにくく厚さが薄いため鉄心が大きくなる。
5.加工ひずみに敏感である。
6.磁気ひずみが大きく騒音が大きい。

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2008年10月25日 (土)

コンデンサ

◆電力「コンデンサに関する問題」

線間電圧が200(v)で周波数が60(Hz)の平衡三相配電線に
一相のインピーダンスがZ(Ω)の平衡三相負荷が星形に接続されており、
20(KW)の有効電力が消費され、その力率は0.8(遅れ)であった。
インピーダンスZ(Ω)と並列にコンデンサXc=4(Ω)が
3個デルタに結線され接続されている。
コンデンサXc(Ω)に流れる電流Icを求めよ。

解答

86.6(A)

解説

Ic=√3(V/Xc)=√3×(200/4)
=86.6(A)

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2008年10月23日 (木)

絶縁耐力試験

◆法規「絶縁耐力試験に関する問題」

公称電圧が交流6600(v)の電路に使用する電力ケーブルの
絶縁耐力試験を直流電圧で行う場合、その試験電圧値(v)は
いくらになるか。

解答

20700(v)

解説

公称電圧電圧が交流6600(v)の最大使用電圧Emは、
Em=6600×(1.15/1.1)=6900(v)

したがって、使用最大電圧が7000(v)以下であるので、
試験電圧はその1.5倍、
また、直流電圧で絶縁耐力試験を行うので、その2倍となる。
Et=1.5×6900×2
=20700(v)

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2008年10月22日 (水)

交流電動機

◆機械「交流電動機に関する問題」

次の文章の空白に適合する答えを記入しなさい。

(1)「   」電動機、(2)「   」電動機に代表される交流電動機には
周波数できまる(2)「   」速度がある。
(1)「   」電動機では電圧を下げたり、二次側に外部抵抗を挿入して
回転速度を変えられるが、滑りが増加するために二次回路の損失の割合が増加し、
(3)「   」が低下する。
これを改善して回転速度を変えるためには周波数を変えるとともに、
交流電動機の誘導起電力やインピーダンス変化に合わせて電圧も変える
必要がある。
このために、(4)「   」により商用電源を直流に変換し、
さらにトランジスタなどのオフ機能を持つ(5)「   」形半導体素子を
用いた逆変換装置により、直流から可変電圧・可変周波数の交流に
変換する方式が使われている。

解答

(1)誘導
(2)同期
(3)効率
(4)順変換装置
(5)自己消弧

解説

半導体素子のオン-オフ時間の比率を連続的に変えるPWM制御では
出力波形を正弦波に近づけ、高調波による交流電動機の損失の増加を
極力抑えている。
加減速が頻繁なエレベータなどでは、減速時に電動機を発電機として
動作させて運動エネルギーを商用電源に返還するため、
順変換装置にも逆返還装置と同じ構成が使用されている。
商用電源電流の高調波が少なくなり、さらに、力率が1に
なるように無効電力が0に制御されるので、皮相電力が低減され、
省エネルギーとともに電源設備容量の低減を図ることができる。

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2008年10月21日 (火)

電力損失

◆電力「電力損失に関する問題」

工場の配電設備は通常、地中電線路、架空電線路及び変圧器で構成されて
いるが、つぎの電力の発生源に関する問いに答えなさい。

1.地中電線路の絶縁体における電力損失はなんと呼ばれるか。
2.架空電線路のがいしと絶縁電線の被服における電力損失はなんと
呼ばれるか。
3.架空電線路の導体における電力損失はなんと呼ばれるか。
4.変圧器の鉄心における電力損失は渦電流損の他に何があるか。
5.変圧器の巻線における電力損失は抵抗損の他に何があるか。

解答

1.誘電体損
2.漏れ電流損
3.抵抗損
4.ヒステリシス損
5.浮遊負荷損

解説

電気設備および電気機器にはかならず損失が伴う。
この損失には、電圧に起因するものと電流に起因するものとがある。
電圧に起因するものとしては、誘電体損や鉄損があり、
負荷の大きさに関係なく常に一定の値を示す。

また、電流に起因するものとしては、
抵抗損や浮遊負荷損があり、負荷の二乗に比例する性質をもっている。

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2008年10月20日 (月)

皮相電力

◆理論「皮相電力に関する問題」

線間電圧が200(v)で周波数が60(Hz)の平衡三相配電線に
一相のインピーダンスがZ(Ω)の平衡三相負荷が接続されており、
20(KW)の有効電力が消費され、その力率は0.8(遅れ)であった。
負荷回路全体の消費する皮相電力Q(kva)を求めよ。

解答

25(kva)

解説

S=P/cosθ=P・√(P^2+Q^2)
=√(20^2+15^2)
=25(kva)

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2008年10月19日 (日)

省エネ

◆法規「省エネに関する問題」

次の工場又は、事業場の受配電設備の省エネルギーの方法として
不適当なのはどれか。

1.進相コンデンサによる力率の改善
2.高効率の変圧器を用いる。
3.配電線こう長の短縮化
4.配電線の太線化
5.配電電圧の格上げ

解答

5.
(コストがかかり過ぎる)

解説

その他に、
1.受配電設備を負荷の中心部に配置する。
2.変圧器の台数制御を行う。
3.デマンド監視制御による最大電力の抑制。

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2008年10月18日 (土)

直流分巻電動機

◆機械「直流分巻電動機に関する問題」

ある直流分巻電動機が、端子電圧200(v)で負荷トルク130(N・m)
の負荷を負って運転しているとき、回転速度1470(r/min)であった。
運転時の出力を求めよ。

解答

20.0(kw)

解説

出力Pは、トルクをT(N・m)、回転角速度をω(rad/s)とすると、
P=2ωT×10^-3(kw)
で表される。
ゆえに、
P=2π(1470/60)×130×10^-3
=20.0(kw)

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2008年10月17日 (金)

変圧器

◆電力「変圧器の損失に関する問題」

変圧比6.6(kv)/200(v)で定格容量50(kva)の単相変圧器
3台をデルタ結線にして、100(kva)の三相平衡負荷に電力を
供給している。
ただし、変圧器1台あたりの定格負荷時の銅損を500(w)、
鉄損を150(w)とし、各変圧器は120(%)まで過負荷運転が
可能であるものとする。
全変圧器の銅損、鉄損及び総損失電力はそれぞれ何(w)になるか。

解答

全変圧器の銅損:667(w)
全変圧器の鉄損:450(w)
総損失電力  :1117(w)

解説

デルタ結線の場合、1台あたりの変圧器の分担負荷PΔは、
PΔ=100/3(kva)

となる。
よって変圧器1台の定格容量Pn=50(kva)、

定格負荷時の銅損 Pcn=500(w)

であるから、全変圧器の銅損PcΔは、
PcΔ=3Pcn(PΔ/Pn)^2=3×500×{(100/3)/50}^2
=667(w)

また、全変圧器の鉄損PiΔは、
PiΔ=3×150=450(w)

したがって、全変圧器の総損失電力PlΔは、
PlΔ=PcΔ+PiΔ=667+450=1117(w)

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2008年10月16日 (木)

無効電力

◆理論「無効電力に関する問題」

線間電圧が200(v)で周波数が60(Hz)の平衡三相配電線に
一相のインピーダンスがZ(Ω)の平衡三相負荷が接続されており、
20(KW)の有効電力が消費され、その力率は0.8(遅れ)であった。
負荷回路全体の消費する無効電力Q(kvar)を求めよ。

解答

15(kvar)

解説

Q=P・tanQ=P・√{1-(cosθ)^2}/cosθ
=20×√(1-0.8^2)/0.8
=15(kvar)

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2008年10月15日 (水)

CVケーブル

◆法規「CVケーブルの断面積に関する問題」

周囲温度45(℃)、電流容量240(A)の三相負荷に架空ケーブル
方式で電気を供給する場合に必要な3cのCVケーブルの断面積は
いくらか。

解答

100sq以上

解説

周囲温度45(℃)の場合の電流補正係数kは、
k=√{(90-45)/(90-40)}≒0.95

これにより、電線の許容電流Iは、
I>(240/0.95)≒253(A)

3c-100sqの高圧CVケーブル1条の許容電流は空中布設で265(A)
なので100sq以上となる。

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2008年10月14日 (火)

同期電動機

◆機械「同期電動機に関する問題」

内部相差角(負荷角)45(deg)で、1000(kw)の出力で
運転している同期電動機がある。
内部相差角が60(deg)になるときの出力は何kwか。
端子電圧及び界磁電流は変わらないものとする。

解答

1220(kw)

解説

P=VE・sin(σ/Xs)より
出力Pと内部相差角の正弦は比例する。
P/1000=sin60 /sin45
P=1000×(sin60 /sin45)
=1220(kw)

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2008年10月13日 (月)

水力発電所

◆電力「水力発電所に関する問題」

有効落差80(m)、最大出力5000(kw)の水力発電所がある。
水位の変化により有効落差が75(m)に低下したときの最大出力は
何kwになるか。
ただし、ガイドベーンの開度及び水車、発電機の総合効率は一定とする。

解答

4539(kw)

解説

有効落差が変化すると、流量も変化する。
この関係は、Q=k√Hで表される。
また、発電所出力Pは、P=9.8QHμで表される。

有効落差をHで表すと、発電所出力の式、P=9.8QHμは、
流量の式、Q=k√Hより、つぎのようになる。

P=9.8k(√H)Hμ

有効落差80(m)のときの最大出力5000(kw)より、
5000=9.8k(√80)80μ

したがって、kμ=5000/(19.8×80√80)(定数)

有効落差が75(m)に低下したときの
発電所出力P(kw)は、
P=9.8×(75√75)×{5000/(9.8×80√80)}
=5000×(75√75/80√80)
=4539(kw)

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2008年10月12日 (日)

自己インダクタンス

◆理論「自己インダクタンスに関する問題」

あるコイルに流れる電流が0.02秒間に2(A)だけ変化したとき、
5(V)の誘導電圧が生じたとすれば、このコイルの自己インダクタンスは
いくらか。

解答

50(mH)

解説

e=L(di/dt)
5=L(2/0.02)
L=0.05 =50(mH)

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2008年10月11日 (土)

雷害防止

◆法規「雷害防止に関する問題」

つぎにあげる雷害防止に関する記述で誤っているのはどれか。

1.避雷器を設置する。
2.構内高圧架空線には、グランドワイヤを設ける。
3.高い樹木付近には、電気設備を設けない。
4.避雷器の接地極・接地導線は、他の接地極・接地導線より極力、
離隔距離をとる。
5.鉄骨建物の接地抵抗が5Ω以下の場合は連接すると良い。

解答

5.

解説

5.鉄骨建物の接地抵抗が2Ω以下の場合は連接すると良い。

雷は大気中に発生する現象としては必ずしも大きな大気の撹乱を
伴わないため、詳細な予報は困難であり天気予報などにおいても
予測の範囲内で注意を呼びかける(雷注意報)などにとどまっている。
電力会社各社は、独自に雷雲や落雷の観測システムを持っている。

避雷針
雷サージ対策
雷ストリーマによる誘雷
レーザー誘雷
ロケットによる誘雷、消雷

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2008年10月 9日 (木)

直流分巻電動機

◆機械「直流分巻電動機に関する問題」

電機子抵抗0.4(Ω)、界磁抵抗55(Ω)の直流分巻電動機がある。
これに定格電圧110(V)を加えたとき、始動電流はいくらになるか。
また、始動電流を定格電流の1.5倍に制限するには、電機子回路に
いくらの始動抵抗を入れればよいか。
ただし、定格状態で運転しているときの逆電力は100(V)とする。

解答

始動電流277(A)
始動抵抗2.46(A)

解説

(1)端子電圧をV(V)、電機子抵抗をra(Ω)、界磁抵抗をrf(Ω)
とすると、始動電流Is(A)は、
Is=(V/ra)+(V/rf)=(110/0.4)+(110/55)
=275+2=277(A)

(2)定格状態における逆起電力をE(V)とすれば、定格電流I(A)は、
I=(V-E)/ra +(V/rf)
=(110-100)/0.4 +2=27(A)

始動電流を定格電流の1.5倍としたときの電機子電流I'a(A)は、
I’a=27×1.5-2=38.5(A)

したがって、始動抵抗をR(Ω)とすれば、
V=I’a・ra+I’a・R

ゆえに、
R=(V-I’a・ra)/I’a=(110-38.5×0.4)/38.5
=94.6/38.5≒2.46(Ω)

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2008年10月 8日 (水)

汽力発電所

◆電力「汽力発電所に関する問題」

発電機最大出力500(MW)、所内最大電力15(MW)の設備により、
いずれも負荷率78(%)で1ヶ月(30日)連続運転している汽力発電所
がある。
この発電所から送電できる電力量はいくらか。

解答

272.376×10^6  (kwh)

解説

発電機最大出力PG=500×10^3
所内最大電力Ph=15×10^3
負荷率Lf=0.78
運転時間T=24×30=720(h)

発電端電力量WG=PG×Lf×T
=500×10^3×0.78×720
=280.8×10^6

所内電力量Wh
Wh=Ph×Lf×T
=15×10^3×0.78×720
=8.424×10^6(kwh)

この発電所から送電できる電力量はWhは、
WL=WG-Wh
=280.8×10^6-8.424×10^6
=272.376×10^6(kwh)

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2008年10月 7日 (火)

誘導起電力

◆理論「誘導起電力に関する問題」

巻数500回のコイルを貫いている磁束が0.2秒間に0.1(wb)から
0.4(wb)に増加したとき、コイルに誘導される起電力の大きさを
求めよ。

解答

750(V)

解説

e=N(δφ/δt)=500×(0.4-0.1)/0.2
=500×1.5=750(V)

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2008年10月 6日 (月)

水トリー劣化

◆法規「水トリー劣化に関する問題」

次の水トリー劣化に関する記述で文中の空白に適合する語句を
記入しなさい。

水トリー劣化とは、(1)[   ]のような(2)[   ]が、
水がある状態で長時間に渡り、課電し続けると、発生するもので、
(3)[   ]やすきまなど、電界が(4)[   ]になったところが、
発生基点となって、水が木の枝(トリー)のように(5)[   ]内部に
入り込んで劣化が進行することから、水トリー劣化と呼ばれる。

解答

(1)ポリエチレン
(2)絶縁材料
(3)突起
(4)不整
(5)絶縁物

解説

水トリーの発生防止策としては、
1.ケーブルの保管時や敷設時の浸水を防止
2.ケーブルシースの破損による浸水を防止するためにシースを傷つけないこと
3.ケーブルの端末部からの浸水を防止

などの配慮が必要。
それにも増して大切なことは、定期的なケーブルの絶縁劣化診断を行い、
常にケーブルの劣化状態をチェックしてことである。

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2008年10月 5日 (日)

照明

◆機械「照明に関する問題」

次の照明に関する各値の単位を記入しなさい。

(1)光度
(2)光束
(3)照度
(4)光束発散度
(5)輝度

解答

(1)光度 カンデラ(cd)
(2)光束 ルーメン(lm)
(3)照度 ルクス(lx)
(4)光束発散度 ラドルクス(rlx)
(5)輝度 ニト(nt)

解説

(1)光度 I=F/ω
(2)光束 F=Iω
(3)照度 E=δF/δS
(4)光束発散度 R=F/S
(5)輝度 B=Iθ/Sθ

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2008年10月 4日 (土)

揚水発電所

◆電力「揚水発電所に関する問題」

上部池と下部池の総落差125(m)の純揚水発電所がある。
ポンプ・電動機の総合効率を86(%)、水車、・発電機の総合効率を
87(%)とした場合、この揚水発電所の総合効率を求めよ。
ただし、水路の損失落差および損失揚程は総落差の4(%)とする。

解答

69.1(%)

解説

揚水発電所の総合効率ηは、次の式で表される。
η=Wg/Wm
={(H0-Hlt)/(H0+Hlp)}×ηp×ηm×ηt×ηg

総落差H0=125(m)

損失落差Hltと損失揚程Hlpは等しく、
Hlt=Hlp=125×4/100=5(m)

となる。したがって、有効落差Htと有効揚程Hpは、
Ht=H0-Hlt=125-5=120(m)
Hp=H0+Hlp=125+5=130(m)

また、
ηp×ηm=0.86、ηt×ηg=0.87

揚水発電所の総合効率は、
η=(120/130)×0.86×0.87×100=60.1(%)

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2008年10月 3日 (金)

RC直列回路

◆理論「RC直列回路に関する問題」

300(μF)のコンデンサと10(Ω)の抵抗とが直列に接続されている
回路に100(V)、60(Hz)の起電力を加えた。
流れる電流とインピーダンスの位相角を求めよ。

解答

7.49(A)
41.5(度)

解説

Z=R-j(1/ωC)=10-j{1/(2π60×300×10^-6)}
=10-j8.84

|Z|=√(10^2+8.84^2)=13.5(Ω)

I=E/Z=100/13.35=7.49(A)

θ=ATN(-8.84/10)=-41.5(°)

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2008年10月 2日 (木)

高圧用の機械器具

◆法規「高圧用の機械器具に関する問題」

発電所又は変電所、開閉所若しくはこれらに準ずる場所以外に、高圧用の
機械器具を施設できる場合として、誤っているのは次の内どれか。

1.付属する電線にケーブルを使用する機械器具を市街地において
地表上4.5(m)以上の高さに施設し、かつ、人が触れるおそれがない
ように施設する場合。

2.機械器具を大地から絶縁した金属製の箱に収め、かつ、充電部分が
露出しないようにして施設する場合。

3.機械器具をコンクリート製の箱に収め、かつ、充電部分が露出しない
ようにして施設する場合。

4.工場等の構内において、機械器具の周囲に人が触れるおそれがないように
適当なさくを設けて施設する場合。

5.機械器具を屋内の取扱者以外の者が出入りできないように設備した
場所に施設する場合。

解答

2.

解説

電技では、
「・・・・・又はD種接地工事を施した金属製の箱に収め、かつ、充電部分が
露出しないように施設する場合。」
とあるので、

したがって、大地から絶縁した金属製の箱ではなく、D種接地工事を施した
金属製の箱に収めなければならない。

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2008年10月 1日 (水)

デジタル/アナログ

◆機械「デジタル/アナログに関する問題」

デジタル制御方式の方がアナログ制御方式より優れている点として、
誤っているのは次の内どれか。

1.種々の複雑な制御方式を実現できる。
2.制御装置としてドリフトを生じない。
3.サンプリング時間に制御特性が依存しない。
4.ノイズ除去や制御性の改善が容易である。
5.大規模なプラントを制御するのに適している。

解答

3.

解説

サンプルによって、連続信号をパルス波に変えることをサンプリングという。
サンプリングの時間の波長によって、連続信号の情報が左右される。

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