自動ファイバーアライメントコントローラーK-Cube® NanoTrak®

- Maintain Long-Term Optical System and Fiber Alignment
- Two Outputs for Driving Piezo Actuators
- Visible (320 to 1000 nm) or IR (900 to 1700 nm) Detector
KNA-VIS
320 nm - 1000 nm
(Power Supply Sold Separately)
Table Mounting Plate (Included with K-Cube)
Kinesis® Software GUI Screen
Software Included with All K-Cube® NanoTrak® Controllers

Please Wait
NanoTrak® Active Auto-Alignment Controllers | |||||
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K-Cube® 2-Channel Controllers | |||||
Benchtop 2-Channel Controller | |||||
Modular 2-Channel Rack System Module | |||||
K-Cube® Motion Control Modules | |||||
Brushed DC Servo Motor Controller | |||||
Brushless DC Servo Motor Controller | |||||
Single- and Four-Channel Piezo Inertia Actuator Controller | |||||
PSD Auto Aligner | |||||
Single-Channel Piezo Controller and Strain Gauge Reader | |||||
Solenoid Controller | |||||
Stepper Motor Controller | |||||
Voice Coil Motor Controller |
用途
- ファイバ同士のアクティブアライメント
- ファイバ光学系と自由空間光学系のアクティブアライメント
- 光学装置のアライメント
- 導波路の接続
- ファイバの特性評価
- アクティブ・パッシブデバイスのファイバ取り付け
- 光学系全体の高スループット維持

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Figure 1.2 K-Cube NanoTrak®コントローラの背面(詳細は「ピン配列」タブをご覧ください)

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Figure 1.1 K-Cube NanoTrak®コントローラの上面
特長
- コンパクトサイズ:121 mm x 60 mm x 47 mm
- 2つのピエゾコントローラ出力閉ループフィードバック
- ディテクタは2種類ご用意
- 320 nm~1000 nm用Siディテクタ
- 900 nm~1700 nm用InGaAsディテクタ
- 上面パネルまたはUSB接続によるPCソフトウェア制御
- 光入力部はFC/PCコネクタ
- トラッキングモードによる最適な光透過効率の維持
- ラッチモードによる安定した位置の維持
- Kinesis®制御用ソフトウェア一式が付属
- 磁石と固定用クリップの付いた光学テーブル取付用アダプタが付属
- シングルならびにマルチチャンネルの電源を別途ご用意
自動ファイバーアライメントコントローラK-Cube® NanoTrak®は、当社の新しいKinesis®シリーズのコンパクトな高性能モーションコントローラです。自動ファイバーアライメントコントローラは、ファイバ同士または光ファイバ光学系と自由空間光学系の結合効率が最大限に得られるような制御システム用に設計されています。ピエゾステージによりファイバ先端を円形の走査パターンに動かすと、コントローラはピーク出力方向を決定するために勾配探索を実施し、最大のスループットを得られる位置にファイバを配置させます。2つの高電圧出力チャンネルによりピエゾアクチュエータに電圧信号が供給されるため、ピエゾドライバを外部追加する必要はありません。当社の3軸NanoMaxや6軸Nanomaxステージをはじめとするピエゾ駆動の多軸ステージと組み合わせることにより、小型の自動アライメントシステムとなります(詳細は「用途」タブをご覧ください)。
小さなサイズ(121 mm x 60 mm x 47 mm)と、簡単に脱着可能な取付けプレートにより光学テーブルのK-Cubeを制御するシステムのすぐ近くにしっかり固定することができます。各コントローラにはディテクタが予め取り付けられています。KNA-VISには可視スペクトル(320 nm~1000 nm)用に最適化されたSiディテクタ、KNA-IRには赤外域(900 nm~1700 nm)用InGaAsディテクタが内蔵されています。ユニットの前面には電源スイッチが付いており、電源をオフにするとユーザ設定を保存します。上面パネルにより独立した動作が可能で、読みやすいデジタル表示によりアライメントのモニタが可能です。
USB接続によるプラグアンドプレイに対応しており、容易にPCによる操作が可能になります。また各K-Cube NanoTrakコントローラにはそのための適切なケーブル(USB 3.0 type A - USB type Micro-B)が付属しています。Kinesisソフトウェアパッケージは、新しい.NETコントロールが特長で、C、C#、LabVIEW™などの.NET互換言語を使用するサードパーティの開発者がカスタムプログラムを作成することが可能です。詳細については「Kinesisソフトウェア」と「Kinesisチュートリアル」タブをご覧ください。
光学テーブル取付用プレート
各ユニットには、モジュールのベース部分をクリップで固定できる取付プレートが付属します。プレートには2つの磁石が付いており、光学テーブルに一時的に設置する際にご使用いただけます。また、恒久的な取り付けに使用できるM6キャップスクリュ用ザグリ穴も2つ付いています。光学テーブル取付プレートの図面は「仕様」タブ、取付方法については「取付け例」タブをご覧ください。
電源の選択
必要な電源(マルチチャンネルあるいはハブベース)は、その用途とお客様が対応可能な電源をお持ちかどうかによります。そのような理由と当社の環境イニシアティブの方針により、当社では電源を別売りとしています。
電源ユニットTPS002は、電流リミット値が超えないよう1台のKNA-VISまたはKNA-IRのみの電源供給にご使用ください。 USBコントローラーハブKCH301またはKCH601(下記参照)は、複数のK-CubeまたはT-Cubeを使用する用途に適しています。KCH301には3つ、KCH601には6つのコントローラ取付ベイがあります。こちらのK-Cube NanoTrakコントローラは2つの取付ベイを使用するため、複数のK-Cube NanoTrakコントローラの電源供給にはKCH601をご使用ください。対応する電源については下記をご覧ください。
Item # | KNA-VIS | KNA-IR |
---|---|---|
Optical Power Measurement | ||
Photodiode Type | Si | InGaAs |
Optical Input Connector | FC/PC | |
Detector Photocurrent | 5 nA to 2.5 mA | |
Saturation Power | 4 mW | 1.5 mW |
Wavelength | 320 to 1000 nm | 900 to 1700 nm |
Optical Power Monitor (SMA) | Multiple Ranges | |
Signal Phase Compensation | -180° to 180° | |
Power Gradient Search | ||
Circle Scanning Frequency | 4.4 to 87.5 Hz | |
Circle Position Range | < 1% to >99% Max Piezo Extension | |
Circle Diameter Adjustment Modes | Automatic or Manual | |
Piezoelectric Input/Output | ||
HV OUT Connectors (SMC Male) | Voltage Output: 0 to 150 VDC/Channel Current Output: 7.5 mA/Channel | |
MONITOR Outputs (SMA) | 0 to 10 VDC | |
EXT IN Analog Inputs (SMA) | 0 to 10 VDC | |
Other Input/Output | ||
I/O 1 Auxiliary Input/Output | Trigger I/O: 0 to 5 V, External Input: 0 to 2 V | |
I/O 2 Auxiliary Input/Output | Trigger I/O: 0 to 5 V, External Output: 0 to 2 V | |
Input Power Requirements | ||
Voltage | +5 V (160 mA), +15 V (380 mA), -15 V (60 mA), | |
Power | < 3 W | |
General | ||
USB Connector Type | USB 3.0 | |
USB Connection Speed | USB 1.1 Full Speed (12 Mbps) | |
Housing Dimensionsa | 121 mm x 60 mm x 47 mm (4.8" x 2.4" x 1.8") | |
Weight | 0.45 kg (0.99 lb) |

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Figure 2.1 K-Cube® NanoTrak®ファイバーアライメントコントローラの図面
PC接続用コネクタ*
*このUSBポートはUSB3.0対応ですが、USB2.0でもご使用いただけます。USB 2.0 を使用する際は、Micro-Bタイプコネクタを上図の網掛け部分に接続します。K-Cube NanoTrak®コントローラにはAタイプ-Micro-BタイプのUSB 3.0ケーブルが1本付属します。
I/O 1SMAメス型 | I/O 2SMAメス型 |
![]() | ![]() |
+5 V TTL | +5 V TTL |
これらのポートは2つの目的で使用されます。トリガ入力と出力の両方で使用可能です(0~5 V)。I/O 1は、外部入力(0~2 V)に使用し、入力信号を増幅させ、背面パネルのHV OUTコネクタでの駆動信号とすることもできます。I/O 2も、外部出力(0~2 V)に使用し、PINフォトダイオードのアナログモニタOUTとして使用することができます。I/O 2をI/O 1に接続し、2台のNanoTrak®セットアップ用にも使用可能です。 |
電源コネクタ
ミニDINメス型
Pin | Description | Pin | Description |
---|---|---|---|
1 | +5 V | 6 | Common Ground |
2 | +5 V | 7 | Common Ground |
3 | -15 V | 8 | Common Ground |
4 | +15 V | Shield | Common Ground |
5 | +5 V |
MONITOR 1SMAメス型 | MONITOR 2SMAメス型 | HV OUT 1SMCオス型 | HV OUT 2SMCオス型 | EXT IN 1SMAメス型 | EXT IN 2SMAメス型 |
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
これらの低電圧出力(0~+10 V)は、関連するHV OUT高電圧出力の信号のモニタ用に使用することができます。通常オシロスコープに直接接続し、波形や高電圧出力での電圧レベルのモニタに使用します。 | これらの出力(0~150 V、0~7.5 mA)が関連するピエゾアクチュエータに駆動信号として送られます。最大電圧(75 Vまたは150 V)は前面パネルまたはソフトウェアで設定します。 | ピエゾコントローラ&歪ゲージリーダKPC101などのソースからピエゾフィードバック信号を受信します。入力電圧範囲は0~+10 Vで、入力インピーダンスは10 kΩです。 |
K-Cube®取付け例
K-Cubeコントローラの光学テーブルへの固定方法を2種類ご用意しております。1つは光学テーブル取付けプレートで、すべてのK-Cubeに付属しており、1台のコントローラを光学テーブルに取り付けることができます。もう1つは、3ポートあるいは6ポートのUSBコントローラーハブ(別売り)で、当社のK-Cubeコントローラを取り付け、それらに電力を供給することができます。詳細は下記をご覧ください。
光学テーブル取付けプレート
各ユニットには、コントローラのベース部分をクリップで固定できる取付けプレートが付属します(Video 4.1参照)。プレートには2つの磁石が付いており、光学テーブルに一時的に設置する際にご使用いただけます。また、2つのM6キャップスクリュ用ザグリ穴は、恒久的に取り付ける際にご使用ください。光学テーブル取付けプレートの図面は「仕様」タブでご覧いただけます。
USBコントローラーハブKCH301やKCH601を用いると、複数のユニットを取り付けて、それらを1台のPCに接続することができます。 コントローラーハブは、3台(KCH301)もしくは6台(KCH601)のK-CubeやT-Cubeをサポートするハブ部分と、壁コンセントに接続して電力を供給する電源部分から構成されています。K-Cubeはユニットについているクリップで簡単にハブに取り付けられますが、T-Cube(現製品および旧製品)の取り付けには、Video 4.2のようにアダプタープレートKAP101が必要です。複数のコントローラをお使いになるときには、ハブをご使用になるとUSB用と電源用のケーブル本数を大幅に削減することができます。
K-Cube用光学テーブル取付けプレート
Kinesis USBコントローラーハブ
Video 4.2 3ポートまたは6ポートのUSBコントローラーハブを用いると、多軸の操作をする際に複数のコントローラを1台のPCに接続することができます。K-Cubeはハブに直接取り付けられますが、T-Cubeの取り付けにはアダプタープレートKAP101が必要です。
ソフトウェア
Kinesisバージョン1.14.52
このKinesisソフトウェアパッケージには、当社のKinesisシステムコントローラを制御するためのGUIが含まれています。
下記もご用意しております。
- 通信プロトコル

Figure 58A KinesisソフトウェアのGUI画面
当社のKinesisソフトウェアパッケージを用いて、当社の様々なモーションコントローラを駆動することができます。このソフトウェアは小型で低出力のシングルチャンネルドライバ(K-Cube®など)から、高出力でマルチチャンネルのベンチトップ型ユニットやモジュール型の19インチラックナノポジショニングシステム(ラックシステムMMR60x)まで、当社Kinesisシリーズの様々なモーションコントローラの制御用にご使用いただけます。
Kinesisソフトウェアでは.NETコントロールを使用できるため、最新のC#、Visual Basic、LabVIEW™、あるいはその他の.NET対応言語を使用してカスタムプログラムを作成することができます。.NETフレームワークの使用を想定していないアプリケーションのために、ローレベルのDLLライブラリも含まれています。中央シーケンスマネージャ(Central Sequence Manager)は、当社のすべてのモーションコントロール用ハードウェアの統合と同期の機能をサポートしています。
この共通のソフトウェアプラットフォームにより、ユーザは単一のソフトウェアツールを習得するだけで、あらゆるモーションコントロールデバイスを1つのアプリケーション内で組み合わせて使用することができます。このように1軸システム用から多軸システム用までのあらゆるコントローラを組み合わせ、それら全てを1台のPCの統合されたソフトウェアインターフェイスから制御できます。
このソフトウェアパッケージには2つの使い方があります。1つはGUI(グラフィカルユーザーインターフェイス)ユーティリティを用いる方法で、コントローラの到着後すぐに直接的な操作と制御を行なうことができます。もう1つは一連のプログラミングインターフェイスを用いる方法で、ご希望の開発言語によりカスタム仕様の位置決めやアライメント用のプログラムを簡単に作成することができます。
Kinesisソフトウェアでは新しい.NETコントロールが使用でき、最新の最新のC#, Visual Basic, LabVIEW™、ほかの.NET対応言語を使用する開発者がカスタムにプログラムを作成することもできます。
C#
このプログラミング言語はマルチプログラミングパラダイムやマルチプログラミング言語が使用可能となるよう設計されているため、複雑な問題が簡単かつ効率的に解決できます。型付け、命令型、宣言型、関数型、ジェネリック、オブジェクト指向、そしてコンポーネント指向が含まれます。 この共通のソフトウェアプラットフォームにより、1セットのソフトウェアツールを習得するだけで、あらゆるKinesisコントローラを簡単に組み合わせることができます。このようにして1軸システムのコントローラから多軸システムのコントローラまで、様々なコントローラを組み合わせ、全てを1台のPCのソフトウェアインターフェイスから制御することが可能となりました。
Kinesisシステムソフトウェアを使用するには2つの手段があります。コントローラを直接つないで制御を行なう付属のGUI(グラフィカルユーザーインターフェイス)ユーティリティ、またはご希望の開発言語でカスタム仕様の位置決めやアライメントを簡単にプログラムできる一連のプログラミングインターフェイスです。
Kinesisモーションコントロールライブラリの構築の参考となる実行可能なプロジェクト機能拡張例については下のリンクをクリックしてください。なお、Quick Startのプロジェクト例の実行には別の統合開発環境(IDE)(Microsoft Visual Studioなど)が必要です。C#のプロジェクト例はKinesisソフトウェアパッケージに付属する.NETコントロールで実行可能です(詳細は「Kinesisソフトウェア」タブをご覧ください)。
![]() | Click Here for the Kinesis with C# Quick Start Guide Click Here for C# Example Projects Click Here for Quick Start Device Control Examples | ![]() |
LabVIEW
LabVIEWは、.Netコントロールを介してKinesisベースのコントローラとの通信に使用できます。LabVIEWでは、ツールとオブジェクトでフロントパネルとして知られるユーザーインターフェイスを構築した後、グラフィカル表記の関数を使ってコードを追加し、フロントパネルのオブジェクトを制御します。下記のLabVIEWチュートリアルでは.Netコントロールを使用してLabVIEW内Kinesis駆動デバイス用の制御GUIを作成するための情報をご提供しています。 LabVIEWでコントローラを制御する基本的な方法や、LabVIEW GUIを用いてデバイスを操作する前に行うべき設定の手順についても解説しています。
![]() | Click Here to View the LabVIEW Guide Click Here to View the Kinesis with LabVIEW Overview Page | ![]() |
自動ファイバーアライメントコントローラK-Cube™ NanoTrak®の用途
自動ファイバーアライメントコントローラK-Cube™ NanoTrak®は、NanoMaxフレクシャーステージを組み合わせることにより、連続したアクティブファイバーアライメントシステムが構築できます。K-Cubeの光源からの光は、ステージ可動部のファイバ接続端に取り付けられた入力ファイバから送られます。出力ファイバはステージの固定部分に設置されており、2本目のファイバを通った光がNanoTrakコントローラのパワーセンサに送られます。
NanoTrakコントローラは、ピーク出力方向を決定するために出力信号の勾配を探索します。これは、ステージを円軌道に沿って走査することで得られます。入力ファイバが円状に動作することにより、2本のファイバ間の結合パワーが変動します。NanoTrakは円周の複数の点でパワー値をサンプリングし、その後、最大の出力信号となった位置にステージを動かすようピエゾに指令を出します。このプロセスは、円の中心が最大のパワー値となり、円上のすべての点においてパワー値が等しくなるまで続けられます。
アライメントを維持するために連続的にアクティブなアライメントを続けることもでき(トラッキングモード)、また、次の組み立て作業や実験手順を実行するために勾配探索を停止することもできます(ラッチモード)。下のセットアップは、ファイバの特性評価や検査にご使用いただけます。出力ファイバの代わりにファイバーカプラの1つを接続した場合、セットアップは、ファイバーベースのセットアップ全体でパワーの高スループットを維持するためにご使用いただけます。

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ファイバ-ファイバの自動アライメントのセットアップ。K-Cube NanoTrak®を使用してNanoMaxステージを制御
Suggested Components | ||
---|---|---|
Laser Source | KLS635 K-Cube Laser Source | KLS1550 K-Cube Laser Source |
Fiber Patch Cablesa | Two Fiber Patch Cables Are Required | |
Fiber Alignment Controller | KNA-VIS | KNA-IR |
NanoMax Flexure Stage (Choose One) | MAX312D(/M) 3-Axis Stage, Open-Loop Piezos MAX311D(/M) 3-Axis Stage, Closed-Loop Piezos MAX381(/M) 3-Axis Stage, Closed-Loop Piezosb | |
Extension Platform | AMA009(/M) Fixed Platform Bracket | |
Fiber Holder (Two Required) | HFB001B SMA Fiber Holder for Multi-Axis Stages HFB004W Wide Key FC/PC Fiber Holder for Multi-Axis Stages HFB004N Narrow Key FC/PC Fiber Holder for Multi-Axis Stages HFB005W Wide Key FC/APC Fiber Holder for Multi-Axis Stages HFB005N Narrow Key FC/APC Fiber Holder for Multi-Axis Stages |
Posted Comments: | |
Eric Cauchon
 (posted 2024-12-16 13:31:48.03) Question:
How do I use your Kinesis NanoTrack to actively align and test a PIN photodiode? Since the PIN generates a photocurrent, how do I use this photocurrent as feedback to the NanoTrack module (typically, your module uses light feedback to do the tracking, if I am not mistaken)?
Is there an app note or instruction covering that on your website?
Thanks. dnewnham
 (posted 2025-01-13 08:54:39.0) Thank you for your inquiry, if you are referring to the external input on the IO PINs you can find more information in section 3.4 of the KNA-VIS manual as well as some additional information under the applications tab on the website for the KNA. I will reach out to you directly to discuss your specific application Leonel Stenkhoff
 (posted 2024-10-01 12:40:46.773) Hello Thorlabs,
I'd like to build a setup with two MAX311D/M stages for fiber applications and optimize the position of each in all 3 axes. Would I be able to achievethat with 3 KNA devices connected on a KCH601 HUB? I would like to feed the optical signal only to one of the KNA devices.
Best,
Leonel dnewnham
 (posted 2024-10-07 10:52:43.0) Thank you for your inquiry I will reach out to you directly to discuss your application. Kevin Heylman
 (posted 2024-07-25 09:11:50.97) Please ignore previous comment - Thorlabs has documented this feature in the Kinesis manual for the Nanotrak. It can accept a 0-2V analog electrical single on I/O 1, e.g. from a PM100 power meter. Kevin Heylman
 (posted 2024-07-23 17:45:34.437) Hi Thorlabs, Is it possible to use the Nanotrak with an electrical feedback signal? I have a photonic testing setup with a fiber launch and freespace detection and was planning to use a freespace detector (DET10C). I would prefer to take the output of the DET10 (after converting to voltage in a logarithmic amp) into the Nanotrak instead of needing to align my signal into a fiber. Thanks, Kevin do'neill
 (posted 2024-07-29 08:00:58.0) Thank you for reaching out. It is possible to control the nanotrack with an electrical input using the EXT IN ports. I will reach out to you directly to discuss this and the specific input requirements. Vicky Su
 (posted 2024-03-29 13:07:54.04) What's the rate in unit of step/s mean? what's the length of step. I don't find a tab to change the unit to mm/s spolineni
 (posted 2024-04-05 07:23:05.0) Thank you for reaching out to us. I will personally contact you to provide the assistance needed in this matter. Kok-Wei Bong
 (posted 2023-07-28 13:19:00.443) Can you send me a manual for the nanotrak and the strain gauge reader? fguzman
 (posted 2023-07-31 10:42:14.0) Thanks for your enquiry. You can download the manuals from our website. For example https://www.thorlabs.com/drawings/6827c73412cd56db-B272FF13-9A89-AAD9-B8AF67C89426E359/KNA-IR-KinesisManual.pdf If you have any more questions please contact your local tech team techsupport.uk@thorlabs.com David De Vocht
 (posted 2023-07-27 17:09:55.577) I want to order 2 nanomax stages with closed feedback controller. Can you please confirm if the following is what I need?
2x MAX311D/M NanoMax Stage
2x KNA-IR - K-Cube NanoTrak
1x TPS002
Not sure if the numbers are correct. fguzman
 (posted 2023-07-28 11:36:58.0) Thanks for your enquiry. These items and quantities are correct. For connection please check Figs. 5.8 and 5.9 of the manual. Please note that the KNA-IR is only for 2 axes per each stage, and will only work in open loop. For closed loop you need the BPC303 or the BNT001/IR but this latter is only for two axes. We will contact you directly to check your application. Andrew Barrette
 (posted 2020-09-01 11:22:30.513) This is a great system for aligning our pulsed laser into an optical fiber but, on it's own, the NanoTrak alignment algorithm doesn't work with our pulsed laser. We solved the problem by using a lock-in detector to convert the pulsed signal from the alignment photodiode to a CW signal.
It would be nice if you could build this functionality into the NanoTrak controller. I'm imagining a "Sync" BNC port on the controller that takes a sync signal from the laser. cwright
 (posted 2020-09-03 08:19:44.0) Response from Charles at Thorlabs: Hello Andrew and thank you for your feedback! We understand there is increasing interest in using our alignment devices with pulsed sources and your suggestion is something I will present on our internal engineering forums for future design considerations. klee
 (posted 2009-09-14 12:40:46.0) A response from Ken at Thorlabs to emsicustomer: "apt" stands for "Advanced Positioning Technology". emsicustomer
 (posted 2009-09-14 11:45:22.0) What does "apt" stand for? |

自動ファイバーアライメントコントローラK-Cube® NanoTrak®は、光学系(ファイバ光学系、自由空間光学系)のアライメントを行う際、結合パワーをモニタし最適化します。 コントローラは2種類ご用意しております。KNA-VISは320 nm~1000 nm用Siディテクタ、KNA-IRは900 nm~1700 nm用InGaAsディテクタをあらかじめ取り付けて発送いたします。
K-Cube用の電源(別売)につきましては下記をご参照ください。

- ±15 V/5 V電源
- TPS002: 最大2台までのMini-DIN入力端子付きK-Cube®またはT-Cube™用*
- USBコントローラーハブによって電源供給と通信が可能
- KCH301: 3台までのK-CubeまたはT-Cube用
- KCH601: 6台までのK-CubeまたはT-Cube用
TPS002では最大2台までのK-Cube*やT-Cubeに電源を供給できます。K-CubeやT-CubeをPCへ接続するには、個別のUSBケーブルが必要です。
USBコントローラKCH301は3台、KCH601は6台までのK-CubeやT-Cubeをサポートするハブ部分と、壁コンセントに差し込むだけでハブとハブに接続された全てのCubeに電力を供給する電源部分から構成されています。ハブが供給できる最大電流は10 Aですので、お使いになるCubeの合計電流が10 A以上にならないことをご確認ください。こちらのハブをご使用いただくことで、1つのUSB接続によって、複数のK-CubeやT-CubeとのUSB接続が実現します。
接続用USBコントローラーハブについての詳細は、こちらからご覧いただけます。
*電源ユニットTPS002は1台のコントローラ(KNA-VISまたはKNA-IR)、または1台のドライバKLD101にしか電力を供給できません。ユニットを追加すると電流リミット値を超える可能性があるので、そのようなご使用は避けてください。