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センサーを徹底解説！

センサーとは？

センサーとは、機械が取り扱うことのできる信号に置き換える装置のことです。
人間の場合、視覚、聴覚、嗅覚、味覚、触覚の５感によって得た情報を基に行動しています。機械も同様にセンサーから得た情報を基に制御や処理を行っています。センサーが情報を収集し、その情報を置き換える信号には温度、光、色、圧力、速度、加速度などさまざまなものがあります。
食品製造現場ではさまざまな工程で相当な数のセンサーが使用されています。センサーの種類、使用用途を理解しなければ設備の制御が正しく行われずトラブルに繋がることもあります。
センサーの種類、導入時のポイント、センサー起因によるトラブル事例を紹介、解説します。

センサーの種類、原理、使用用途について

・光電センサーの原理、使用用途
光電センサーは投光部と受光部があります。投光部から赤外線などの「光」を発射し、検出物体によって遮光されて変化した光を受光部で検出して出力信号とします。用途としてガラス、金属、液体を含めたほとんどが被検査体として検出可能です。
製品の有無、色の違い、長距離検出も可能です。透過型（受光部と投光部が別々）反射型（受光部と投光部が一体型）回帰反射型（投光部とリフレクター（反射板））などの種類があります。一番安定するのは透過型ですが、設置スペースを選ばず設置できるのは、反射型になります。

・ファイバーセンサー
ファイバーセンサーは狭い場所でも自由に設置、検出が可能になったセンサーです。
光電センサーの光源に光ファイバーを連結したセンサーです。用途としてセンサー設置スペースが狭い場所、微小製品の検出が可能です。
透過型（受光部と投光部が別々）反射型（受光部と投光部が一体型）回帰反射型（投光部とリフレクター（反射板））などの種類があります。一番安定するのは透過型ですが、設置スペースを選ばず設置できるのは、反射型になります。

・レーザーセンサー
レーザーセンサーは直進性のあるレーザーを採用したセンサーです。
レーザーのスポットが見えるため、光軸合わせやどこを検出しているかの特定が容易です。また、レーザーは光が拡がらないため光の回り込みを気にせずに設置が可能です。用途として、狭い隙間や斜め方向から見た製品の有無検出が可能です。
透過型（受光部と投光部が別々）反射型（受光部と投光部が一体型）回帰反射型（投光部とリフレクター（反射板））などの種類があります。一番安定するのは透過型ですが、設置スペースを選ばず設置できるのは、反射型になります。

・カラーセンサー
カラーセンサーは光電センサーの一種で、投光部から光を発射し被検査体によって反射する光を受光部で検出します。
カラーセンサーは赤、青、緑のそれぞれの色の受光量を検出することができるため、製品の色を判別することが可能です。
用途として、生産品種によっての色判別、容器や包材などの位置決め、レジマークの検出が可能です。

・近接センサー
近接センサーは非接触で検出体が近づいたことを検出するセンサーです。機械式スイッチであるリミットスイッチやマイクロスイッチに
代わるもので非接触であることから機械式スイッチよりも耐久性のあるセンサーです。用途として金属の検出が可能です。

・画像判別センサー
画像判別センサーはカメラ撮影した画像から製品の有無や違いを判別するセンサーです。カメラ、照明、操作コントローラーが一体になっており、構成や操作がシンプルです。１度に多点検出や、色形の違いを同時に判別でき自由度の高いセンサーです。判別する製品の向きが一定でなくても画像として捉える原理のため検出が可能です。用途として製品の有無検出、形状判別が可能です。
センサー価格について

センターの価格は非常に幅が広く、使用用途、スペックで大きく異なります。
センサー本体価格は１万円台からあります。光電管センサーで約３万円前後、ファイバーセンサーも２～３万円前後からあります。
上記にもある通り、センサーは取得した情報を信号に置き換える装置であるためセンサー単体で使用できるものではありません。
目的を明確にして、製品情報を整理して最適なセンサー選定を行うことが重要です。
センサー選定ポイント、導入時の確認ポイントについて

センサーと一口に言っても、上記種類のように多種多様なセンサーが存在します。
ここでは例として画像判別センサーを具体例として説明します。
画像判別センサーの選定ポイント
①視野の広さ
　画像センサーで検出しなければならないワークの大きさによって視野を考慮する必要があります。
　視野の広さ、大きさは一般的に画素数の大きさによって決まります。できれば一度の撮像でワーク全体を撮像できることが理想です。
　視野の狭いカメラの画像センサーを使うか、一度の撮像でワーク全体が収まらない場合もあります。
　その場合はワークやカメラを動かすことで複数回撮像をすることになりますが、タクトタイムも増加してしまうため注意する必要があります。実際の　　　ワークサイズを考慮して、適した視野数を有したセンサーを選択する必要があります。

②精度
　高精度な検査を行いたい場合、画素数の大きな画像センサーを選択する必要があります。
　半導体などの精密部品を検出したい場合、高い検出精度が必要になります。対象ワークによってどれくらいの検出精度が要求されるかを考慮して選定することが重要です。

③処理速度
　視野の広さや検出精度を求めて画素数の高い画像センサーを選択すると、処理速度は下がる傾向にあります。
　面積当たりの情報量が増えることに加え、視野も広くなることで情報の総量が多くなります。
　検査ラインのタクトバランスを考慮して、適切な処理速度のセンサーを選定することが重要です。

④設定・保守の簡易性
　画像センサーはワークを撮像するだけではなく、データの吐出しや判定も行います。
　どのような基準で、データ判定や処理を行うのか設定作業（ティーチング）が必要になります。
　一度は設定が完了していたとしても、ワークの状態変化や品種の変更などによる再設定も必要になります。
　このような設定を行う上で、特定の保全担当者のみしか作業を行えないような複雑だった場合、製造現場にとっては扱いづらい装置になります。設定や調整の簡易性も考慮した機種を選定すべきといえます。最近では、閾値を自動で調整してくれるセンサーアンプも登場しています。

⑤メーカー互換性
　画像センサーを取り扱っているメーカーで、その他のFA機器も取り扱っていることも多くあります。
　その場合はメーカーをある程度統一するなどデータ保守性の観点から取り扱いがしやすい場合があります。
　製造現場での設定や調整を行う場合もメーカーを統一していることで調整ミスなども低減されます。
センサー導入後のトラブル事例と事前対策ポイントについて

トラブル事例
製品有無検出のセンサーで製品がセンサーの前にない状態でも検出ONの状態になっている。

原因①
製品を有りと判定する数値（しきい値）が適切な差異になっていない。
原因②
稼働している中でセンサーヘッド部（製品検出部）にほこりや汚れがたまって製品と誤検知している。

対策①
センサーしきい値の再設定を行う。製品有り状態と無し状態での差異を確認し、適正値を算定する。
対策②
調整やセンサー故障との判断をする前に、まずはセンサーヘッドの掃除を行いアンプでのしきい値確認を行う。

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IN-SIGHT 2800 ビジョンシステム

ビジョンをもっと簡単に In-Sight 2800ビジョンシステムは、人工知能（AI）と従来のルールベースのビジョンツールを組み合わせて、幅広いアプリケーションにソリューションを提供します。簡単な有無検査から仕分けや文字読み取りまで、In-Sight 2800はエラーを防ぐソリューションを簡単に展開できます。ファクトリオートメーション向けに設計されたIn-Sight 2800は、あらゆる規模の製造業において以下を可能にします。製品品質の向上 – 最適化されたエラー検出機能により、微細な欠陥を検出します。運用効率の最大化 – 迅速かつ直感的なジョブ設定によりラインの安定稼働を実現します。システム構成の簡素化–内蔵照明とレンズのモジュール式ソリューションが、光学オプションの煩雑さをなくし、数回のボタンクリックで、最適な構成を決定できます。 In-Sight 2800 仕様 In-Sight 2800 In-Sight 2801 In-Sight 2802 画像センサ 1 /2.8" CMOS モノクロ/カラー画像センサのプロパティ対角 6.17 mm; 2.8 µm 正方格子画像解像度オプション SVGA1 (720x540) 1.6 MP (1440x1080) 2 MP (1920x1080) 電子シャッター速度最小露出: 29 μs 最大露出: 最大 10 ms (内部照明) / 最大 200 ms (外部照明) 画像取り込み最大 45 Hz レンズオプションマルチトーチ: 8 mm, 12 mm、16 mm (高速リキッドレンズ、手動フォーカスレンズ) ミニ: 6.2 mm または 16 mm 高速リキッドレンズマルチトーチ：12 mm、16 mm（ハイスピードリキッドレンズ、手動フォーカスレンズ）ディスクリート入力 2 光絶縁型ディスクリート出力 2 光絶縁型別のI/Oポイント 2 (入力または出力をユーザーが指定) ステータス出力 5つのステータスLED、ビープ音照明マルチトーチ: 高出力マルチカラー 4 LED リングライト (赤、緑、青、白) ミニ: 4 LED スモールフォームファクタライト、6.2mm レンズ (赤、青、白、IR オプション) ミニ HPIL: 4 LED スモールフォームファクタ高出力ライト、16 mm レンズ (赤、白オプション) マルチトーチ：高出力マルチカラーLEDリングライト4個（赤、緑、青、白）通信イーサネットインターフェースプロトコル TCP/IP、PROFINET、EtherNet/IP™、SLMP、OPC/UA、FTP 電源 24V +/- 10% 消費電力 ≤7.5W 材料 ABS、Acrylic、アルミニウム合金、NBR、PC、PET、PMMA、シリコン、シリコンゴム、ステンレス鋼、TVP、亜鉛合金重さ 6.2 mm: 141 g; 16 mm: 169 g; マルチトーチ: 290 g; 直角の場合は 50 g 追加動作温度 0-40 °C (32-104 °F) 保管温度 -10–60 °C (14–140 °F) 動作および保管湿度 <95% non-condensing 保護等級 IP67 RoHS 認証可認可 EU CE, US FCC, TUV CB NRTL IEC 61010 ソフトウェア In-Sight Vision Suite

解決できる課題

人手不足解決
品質向上
自動化

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トラックアンドトレースシステム　DWS Dynamic

利点・対象物の識別、寸法測定(奥行 x 幅 x 高さ)、重量測定を瞬時に実行・極めて高い読取り速度・モジュール式のシステムコンセプトにより、アップグレードとレトロフィットが柔軟に可能・顧客ニーズに合わせて用意されたシステムバリエーション（DWS Dynamic Flex、DWS Dynamic Eco、DWS Dynamic Compact、DWS Dynamic Smalls）概要 DWS Dynamicトラックアンドトレースシステム (寸法/重量/スキャンシステム) は対象物を瞬時に識別、寸法測定、重量測定します。システムはスタンドアロンソリューションとして機能しますが、既存のコンベアシステムへの統合も容易です。適用分野 -小売・配送センターける商品入出庫 -仕分け・積載プロセス制御 -保管・搬送技術におけるロジスティクス業務技術仕様概要コンベアスピード：0.4 m/s ... 3.4 m/s 最小対象物寸法：50 mm x 50 mm x 20 mm コードタイプ：1D、2D、PDF417、Aztec、4-state、Maxi-Code、RFID すべての技術データについては、各製品資料をご覧ください。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
SDGS対策
品質向上

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距離センサー　Dx35、Dx50、UM30

アプリケーション製品加工中にフィラーのプロセス工程を保証するため貯蔵コンテナのレベルモニタリングをします。ミッドレンジ距離センサーDx35、Dx50または超音波センサーUM30は、充填物から安全な距離をとって取付けてレベルをリアルタイムに測定します。技術データ詳細は、各製品資料をご覧ください。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
SDGS対策
品質向上

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アンプ内蔵光電センサ標準タイプ Z4シリーズ

IO-Link対応業界標準センサ｜業界標準サイズのアンプ内蔵光電センサ｜IO-Link対応：IO-Linkマスタとの接続により、フィールドネットワークに接続可能｜外乱光（太陽光、白熱ランプ）への耐性向上 CE認証取得 UL認証取得＜製品の特長＞ ■IO-Link対応 IO-Linkマスタとの接続により、フィールドネットワークに接続可能。受光量や出力状態のモニタリングデータをIO-Linkマスタを介して、PLCなどの上位と通信が可能となります。また、感度や出力モード、タイマの設定などがネットワーク経由で行えます。 ■外乱光に対する耐性向上従来機種に比べて使用周囲照度(太陽光)が約５倍、向上し誤検知の原因となる外乱光の影響を受けにくくなりました。従来機種太陽光：10,000lx以下　白熱ランプ：3,000lx以下 Z4シリーズ太陽光：50,000lx以下　白熱ランプ：5,000lx以下 ■ハイパワーLEDによる安定検出 Z4シリーズは、透過型でクラス最長の検出距離25mを達成。受光量の余裕度が大幅にアップし、ホコリや粉塵などの影響に強くなりました。

解決できる課題

品質向上
自動化
IoT、DXの活用
制御機器更新

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InspectorP(with Deep Learning)

Deep Learning画像処理カメラ InspectorP62x 電動フォーカス調整機能と頑強な筐体を備えたオールインワンビジョンセンサ Deep Learningオプションが利用可能な使いやすくコンパクト、汎用性の高い産業用オールインワン画像処理カメラです。ティーチオートフォーカスレンズと柔軟にカスタマイズできる照明を搭載、高品質な画像を提供します。アクセスしやすい直感的なユーザインタフェースで2Dビジョンセンサを素早く設定することができます。メリット・コンパクトな筐体で狭い設置場所に最適・産業用通信プロトコルならびにデジタルI/Oに対応・Quality Inspectionツールセットを用いて簡単に使用可能・Deep Learningオプションが利用可能特徴・M12コネクタユニット付きのコンパクトで頑強なIP65筐体・パワフルなLED、高品質レンズおよびティーチオートフォーカス・多数の通信インタフェース・SICK AppStudioでプログラミング可能

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カラーセンサー　CSS High Resolution

長距離検知レンジと自動検出範囲制御機能を備えたCSS High Resolutionは対象物との間隔と対象物のサイズが変化する用途に適しています。・最大500 mmの検出範囲検出範囲が広いため、機械とプロセスの設計での柔軟性が高まります。・対象物との間隔は関係なし CSS High Resolutionは対象物との間隔に左右されることなく色を高精度で検出します。・色評価の自動調整色評価は間隔に自動的に合わせて行われ、機械的な焦点調整は必要ありません。適用分野 -カラーマーキング、ラベル、接着箇所 (接合部) の検出 -対象物の色ごとに仕分けすべての技術データについては、各製品資料をご覧ください。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
SDGS対策
品質向上

…

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ファイバユニット NFシリーズスクリーン/アレイタイプ

【スクリーン/アレイ】タイプ帯状の光で検出するファイバユニット｜ワークの通過位置が一定しない場合や、複雑な形のワーク検出に適しています。 ■スクリーンファイバ透過型をリニューアル新製品の40mm幅タイプに加え、32mm幅タイプと11mm幅タイプを型式も新たにリニューアルしました。ワークの形状や通過位置が一定しない場合や複雑な形状のワーク検出に、5機種のラインナップで最適なソリューションを提供します。 ●ヘッドON反射型反射型のNF-DZ01は、スポットサイズ2×15mmでのエリア検出が可能（距離15mmにて）。リードフレーム等の穴あきワークや複雑形状のワークの検出に最適です。 ●レーザ光のような近平行光独自の光学設計によりレーザ光のような近平行光を実現。入り組んだ個所に取り付けても光の回りこみが少ないので、抜群の検出安定性が得られます。 ■スクリーンファイバとアレイファイバの違い［スクリーンファイバ］レンズで光を帯状に広げているのがスクリーンファイバです。近並行光を実現しているため、透過型ではアレイファイバより微妙な光量の差を検出することができます。［アレイファイバ］ファイバ芯線を一列に並べ光を帯状にしているのがアレイファイバです。光が広がっているため、特に透過型では光軸調整が簡単に行えます。また反射型を使用し、近距離で微小物体を検出する場合、スクリーンファイバと比較して受光量が多くなるので、安定した検出が可能になります。

解決できる課題

品質向上
自動化
IoT、DXの活用
制御機器更新

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食品産業向け IO-Linkマスタ

保護構造 IP69Kに対応したIO-Linkマスタ食品用途向けの特殊な素材で出来ており、食品生産ラインで求められる耐薬品性と保護構造 IP69Kに対応。過酷な環境下でIO-Linkシステムの構築が可能です。設定用ソフトウェアmoneo|configure との使用で、工場全体のネットワーク構成を作成できます。また、接続中のすべてのIO-Linkデバイスを検出し各パラメータを表示できるため、リモートでの一括管理・設定が実現します。＜製品の特長＞特長① 保護構造 IP67/IP69K 特長② アクチュエータ出力電流は最大 2.0 A 特長③ 各ポートの電流制限、電源モニター機能特長④ 設定用ソフトウェアmoneo|configure からIO-LinkマスタとIO-Linkデバイスの　　　設定とモニタリング特長⑤ IO-Linkマスタ 4及び8ポート、IO-Link Class Bポート対応

解決できる課題

品質向上
IoT、DXの活用
生産効率改善
見える化

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有機EL搭載C-MOSレーザ変位センサ CD2Hシリーズ　

クラス最高※性能のオールインワン変位センサ｜クラス最高※の繰返精度：0.1μm（CD2H-30□）｜クラス最速※のサンプリング周期：133.3μs ｜最長1,200mmの長距離測定を実現｜受光波形も表示可能な有機ELディスプレイ機種追加60～200mmを測定可能なCD2H-130 ※繰返精度1μmクラスのレーザ変位センサにおいて。2021年11月当社調べ。 CE認証取得独自開発の超高感度C-MOSにより、クラス最高※の繰返精度とサンプリング周期を達成。幅広い現場で、品質向上と製造ラインの高速化に貢献します。 CD2Hシリーズは、クラス最高※の繰返精度0.1μmとサンプリング周期133.3μsを実現した有機EL搭載C-MOSレーザ変位センサです。最長1,200mmまで測定可能なロングレンジタイプをラインアップし、原反の巻径や積載量測定といった長距離測定の用途まで幅広く対応します。表示部には有機ELを採用し、IO-Linkにも対応。高精度判別ニーズに対応するコストパフォーマンスの高い変位センサです。 ※繰返精度1μmクラスのレーザ変位センサにおいて。 2021年11月当社調べ。クラス最高性能の理由 ■ATMOS搭載最上位機種・CDXシリーズ用に開発した超高感度イメージセンサ・ATMOSを搭載したことにより、クラス最高の性能を実現しました。 ATMOS: Auto Tuning cMOS ［業界唯一]フィードバックレスの高速シャッター業界唯一のアルゴリズムによりフィードバック制御不要で測定することが可能。一瞬の測定不能や応答の遅れがないので、リアルタイム測定を実現しています。 ■クラス最高の分解能※ 1μmの段差も確実に検知できます。 ■クラス最速のサンプリング周期※ ■クラス最高のリニアリティ※ 長距離の測定や測定範囲が長い時には特に有効長距離700mmタイプ：±0.1% of F.S.(200～700mm) ／±0.3% of F.S.(700～1200mm) ※繰返精度1μmクラスのレーザ変位センサにおいて。 2021年11月当社調べ。ディスプレイに多彩な情報を「見える化」 ■見やすい有機ELディスプレイを搭載［視認性UP］［操作性UP]日本語をはじめ7か国語に対応。測定値表示は、相対値、アナログ値、バーグラフの3つから使いやすいものをお選びいただけます。またセンサの内部温度や総動作時間も表示できるため、予知保全にお役立ちできます。 ■受光波形を表示可能［業界初※］受光波形をモニタすることにより、受光量や取付角度の確認ができます。また不要な外乱光があっても、その部分をマスクしてその影響を受けずに測定することも可能です。 ■広い測定範囲変位センサは比較的測定範囲が短いため、測定ワークの品種が多く段取り替えをする際にセンサの高さを変更する必要がありました。もっとも長距離測定が可能なCD2H-700なら、700±500mmと測定範囲が広いので段取り替え時の手間を省くことができます。 ■IO-Link対応 IO-Linkはセンサやアクチュエータをデジタル信号で上位（ネットワーク）に接続する、スマート工場化を推進させる技術のひとつです。オプテックス・エフエーは、IO-Linkに対応した製品を拡充してスマート工場化に貢献していきます。

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マルチカメラ画像センサ<パターンマッチング>　MVS-PM-Rシリーズ　

画像処理エンジンをカメラユニットに搭載！マルチカメラ接続タッチパネル＆テンキーで簡単操作リニューアルCCDイメージセンサの感度が2.4倍に！・独自開発CPU オールインワン画像センサCVSシリーズからの伝統である低発熱・低消費電力の設計思想をMVSシリーズでも継承。新たにMVSシリーズのためだけに開発された画像処理エンジンOPTimum CPU Ver.5により、カメラユニットにCPUを搭載することに成功しました。これにより高感度CCDで撮影した画像を、高速・高精度に演算・処理することを実現しました。・マルチカメラ接続＆ 3ch独立トリガー機能搭載コントローラ1台にカメラユニットを3台まで接続可能。コントローラのコストはカメラユニット3台使用なら1台あたり1/3になり、ローコスト化に貢献します。しかもMVSシリーズでは、カメラユニットに画像処理エンジンを搭載しているので、3台接続しても処理速度が遅くなるようなことはないうえ、パターンマッチング用のMVS-PM-Rだけでなく、文字認識カメラのMVS-OCR2といった別機種のカメラユニットを混在させて接続することも可能です。また、各カメラユニットに同期信号を個別に入力できる3ch独立トリガー機能を搭載。それぞれ異なるタイミングで撮影することも、一斉に撮影することも可能です。・ローコスト化コントローラにタッチパネル、モニタ、テンキーがビルトインされているだけでなく、照明用の電源も内蔵 ※ （特許取得済）。配線や取付の問題を解消しただけでなく、ローコスト化にも大きく貢献します。※照明も3台まで接続可能。消費電力が合計24Wを超える照明を　接続する場合は、別途照明用電源が必要となります。・タッチパネル＆テンキー操作画像をタッチして切り換えたり表示画像を変更したり、ウインドウの位置やサイズをタッチパネルで直接指定できます。またテンキー部には、テンキーモード、設定値アップダウン、ウインドウ位置の微調整など、機能に応じて必要なボタンのみが点灯するパイロットLED機能を内蔵しているので、押すべきボタンを迷うことはありません。・検査ウィンドウ 1つの画像の中に最大16個の検査ウィンドウを設定可能。ウィンドウごとに6つの検査モードを設定できるのはもちろん、ウィンドウごとのOK/NG判定を出力することも可能です。・32chのバンク機能コントローラの操作やRS-232Cによる通信、さらにPLC等からの外部信号でも設定を切換（呼出）できるバンク機能を32ch装備。品種が変わるたびに設定をし直す必要がないので、多品種ラインの段取り換え時の時間のムダを省きます。・LED照明用電源をコントローラに内蔵汎用画像センサで初めて、外部照明用電源を内蔵しました(3出力、12V出力、合計24W)。コストメリットはもちろん、ワンタッチ接続で配線ミスや点灯制御信号に煩わされることもありません。・照明の輝度や出力を設定値で切換バンクごとに使用する照明を切り換えたり、輝度を調整することができます。輝度は256階調、デジタル設定で数値管理が可能になりました。照明点灯制御も3系統個別に制御が可能です。・Ethernet接続が可能なコントローラ 1.複数台のカメラの遠隔操作が可能 Ethernet接続により、画像センサMVS-Rの判定結果を離れた場所からモニタすることが可能。現場まで足を運ばなくても、集中管理室や事務所から検査状況を確認でき、設定値の読出や書込、NG画面の保存等の遠隔操作を行えます。

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