(57)【要約】【課題】清掃が容易で、製造コストも低く、効率の高い照明カバーおよび照明装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、照明装置は、光源３と、光源に対向して配置され、発光面となる照明カバー２と、を備えている。照明カバーは、光源に対向する内面２ａと、外側を向いた外表面２ｂと、外表面に形成された複数のプリズム１０と、を有している。プリズムは、内面に対して傾斜した少なくとも１つの傾斜面を有し、プリズムの傾斜面の傾斜角は、平均で少なくとも１２〜４２度であり、照明カバー２の法線方向となす角度をθとするとき、θ＝０度の方向の光度に対してθ＝６０〜９０度の方向の光度の比が２０％以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源に対向する内面と、外側を向いた外表面と、前記外表面に形成された複数のプリズムと、を備え、
前記プリズムは、前記内面に対して傾斜した少なくとも１つの傾斜面を有し、
前記プリズムの傾斜面の傾斜角は、平均で少なくとも１２〜４２度であり、
前記内面照明カバーの法線方向となす角度をθとするとき、θ＝０度の方向の光度に対してθ＝６０〜９０度の方向の光度の比が２０％以下である照明カバー。
【請求項２】
前記プリズムの傾斜面の傾斜角は、平均で１２〜２７度である請求項１に記載の照明カバー。
【請求項３】
θ＝０〜４５度の方向の光度比の最小値が５０％以上、２００％以下である請求項１又は２に記載の照明カバー。
【請求項４】
前記照明カバーの外表面の全面積に対する、前記複数のプリズムが形成されているプリズム領域の面積の比率が、５０％以上である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明カバー。
【請求項５】
前記プリズムの傾斜面は、前記光源の長手方向に対して傾斜し、前記長手方向と直交する方向に延びる１次元配列のプリズムである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明カバー。
【請求項６】
前記複数のプリズムは、前記照明カバーの個々の領域で傾斜面の傾斜角が異なるようにうねって形成されている請求項５に記載の照明カバー。
【請求項７】
前記複数のプリズムは、２次元配列のプリズムである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明カバー。
【請求項８】
前記２次元配列のプリズムは、構成する多角形格子の各辺が全て傾斜しており、各辺の最大傾斜角の差が、傾斜していない場合の同最大傾斜角差より小さくなっている請求項７に記載の照明カバー。
【請求項９】
光源と、
前記光源に対向して配置され、発光面を構成する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の照明カバーと、を備える照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、照明カバー、およびこれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置は、人間が快適に作業できるように適切な照度で住空間を照明するものであるが、一方で照明装置自体が眩しく感じないようにする必要がある。
【０００３】
このような眩しく感じる現象を以後グレアと称する。グレアはＪＩＳ、Ｚ９１１０−２０１０、ＪＣＩＥ−００２屋内作業場の照明基準設計ガイド、（社）日本照明器具工業会  ＵＧＲガイド  ガイド１３１等で定義や推奨環境が規定されている。
【０００４】
このグレアを対策するには、視野に入り易い斜めから見たときの照明装置の輝度を下げることが必要である。具体的には、天井の法線方向からなす角度で６０〜９０度の範囲で輝度を下げる必要があり、この角度範囲は、照明装置が本来照射すべき床や机の範囲から外れることと、前述した通りに容易に水平視野に入ることによる。従って、何らかの手段により、照明装置の直下方向は照度を維持しつつ、６０〜９０度の範囲から見たときの照明装置の輝度を低減する必要がある。
【０００５】
一般的な従来技術としては、照明装置の発光開口側に天井法線方向に平行な複数の反射板、例えば、ルーバー、バッフル、ガラリと呼ばれる反射板を並べる技術がある。これは、複数の反射板が天井法線方向と平行に並ぶことで照明装置の直下方向への光は遮光しないが、斜めから見ると反射板の板腹で光源が遮光されるようになり、上述した角度６０〜９０度の範囲では複数の反射板で完全に光源が遮光されるようにするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０４−８７２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような反射板は形状が複雑であるため、清掃に手間がかかるとともに、製造コストも高い。更に、反射板による光の吸収で、照明装置の効率低下を招く。
【０００８】
この発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、その課題は、清掃が容易で、製造コストも低く、効率の高い照明カバーおよび照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、照明装置の照明カバーは、光源に対向する内面と、外側を向いた外表面と、前記外表面に形成された複数のプリズムと、を備えている。プリズムは、前記内面に対して傾斜した少なくとも１つの傾斜面を有し、プリズムの傾斜面の傾斜角は、平均で少なくとも１２〜４２度であり、前記内面の法線方向となす角度をθとするとき、θ＝０度の方向の光度に対してθ＝６０〜９０度の方向の光度の比が２０％以下である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る照明装置とその使用環境を示す図。
【図２】図２は、前記照明装置を示す斜視図。
【図３】図３は、前記照明装置の縦断面図。
【図４】図３は、前記照明装置の横断面図。
【図５】図５は、前記照明装置の長手方向での配光分布を示す図。
【図６】図６は、前記照明装置の照明カバーの機能を説明する図。
【図７】図７は、前記照明カバーの機能を説明する図。
【図８】図８は、前記照明カバーの最適範囲を示す図。
【図９】図９は、前記照明カバーの最適範囲を示す図。
【図１０】図１０は、前記照明カバーの最適範囲を示す図。
【図１１】図１１は、前記照明カバーの最適範囲を示す図。
【図１２】図１２は、前記照明カバーの外表面の面積とプリズムが形成されたプリズム領域の面積との比と、光度比および効率との関係を示す図。
【図１３】図１３は、第１変形例に係る照明装置の照明カバーを模式的に示す斜視図。
【図１４】図１４は、第２変形例に係る照明装置の照明カバーを模式的に示す斜視図。
【図１５】図１５は、第３変形例に係る照明装置の照明カバーを模式的に示す斜視図。
【図１６】図１６は、第４変形例に係る照明装置の照明カバーを模式的に示す斜視図。
【図１７】図１７は、第５変形例に係る照明装置の照明カバーを模式的に示す斜視図。
【図１８】図１８は、第６変形例に係る照明装置の照明カバーを模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る照明装置について詳細に説明する。
【００１２】
なお、実施形態は照明装置であるが、一般には遮光を目的とする照明カバーは照明装置とは別に付属部品として販売されることもある。本発明の対象は照明カバー単体も含むが、実施形態では同照明カバーを組み込んだ照明装置についてのみ説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る照明装置およびその使用環境を概略的に示す図、図２、図３、図４は、照明装置の斜視図、縦断面図、横断面図である。
【００１４】
図１ないし図４に示すように、照明装置１は、例えば、蛍光灯からなる線状の光源３と、光源３を囲うほぼ矩形箱状の筐体４と、筐体４の下部開口に設けられ発光面となる照明カバー２と、光源３を駆動する駆動回路（図示せず）とを備えている。照明装置１は、天井１２に埋め込まれる形でオフィスなどの天井に複数台設置される。
【００１５】
筐体４は、矩形状の下部開口４ａを有し、光源３は、筐体４内に取付けられ、筐体の長手方向に沿って延びているとともに、下部開口４ａに対向している。また、光源３は、筐体４の幅方向のほぼ中央に設けられ、更に、水平に、ここでは、天井１２と平行に、延びている。
【００１６】
照明カバー２は、矩形板状に形成され、筐体４の下部開口４ａ内に配置され、下部開口を塞いでいるとともに光源３に対向している。照明カバー２は、光源３に対向する平坦な内面２ａと、外側に向いた矩形状の外表面２ｂとを有している。内面２ａは、ほぼ水平に、ここでは、天井１２と平行に位置している。照明カバー２の外表面２ｂは、光源３の長手方向に直交する方向に山谷が延びたジグザグ形状、凹凸形状を成している。
【００１７】
照明カバー２は、例えば、透明なポリカーボネート樹脂で成形された厚さ約２ｍｍの板状であり、外表面２ｂに長手方向に対してピッチＰ＝８ｍｍ、リップルＴ＝１．５ｍｍの傾斜角２０．６度のジグザグ形状の複数のプリズム１０を有している。各プリズム１０は、照明カバー２の幅方向に、すなわち、光源３の長手方向と直交する方向に、それぞれ延びているとともに、複数のプリズム１０は、照明カバーの長手方向に並んで形成されている。本実施形態において、複数のプリズム１０は、外表面２ｂの全域に亘って設けられている。
【００１８】
図５は、長手方向での照明装置１の配光分布を示しており、レーダーチャートの角度は照明装置１が照射する向きを、縦軸はその向きでの光度を示している。  
照明装置１の長手方向の配光分布は、天井法線方向（照明カバー２の法線方向）となす角をθとした場合、照明カバー２のプリズム１０の作用により、θが６０〜９０度の範囲ではθが０度の光度（１００％）に対する光度比が１０％以下となるように遮光されている。また、照明装置１による照射が不可欠な範囲であるθが０〜４５度の範囲では、光度比が６０〜１００％とほぼ斉一な分布となっている。  
照明装置１の幅方向の配光分布は、図４に示すように、光源３から出射された光の一部が筐体４の側壁で遮光される設計とすることで、図５に示す配光分布とほぼ同様のθが６０〜９０度で光度比が１０％以下、θが０〜４５度で光度比が６０〜１００％の配光分布を実現することができる。
【００１９】
図６は、照明カバー２による長手方向の配光分布制御作用を示している。すなわち、図６は、照明カバー２のプリズム１０部分を拡大して模式的に示す図である。図６において、左下側から照明カバー２に入射した光線（矢印）のうち、プリズム１０の左半面から出射する光は、出射界面の全反射作用により、プリズム１０の出射面の傾斜角αよりも水平に近い光線が出ないことで遮光機能を発揮する。全反射した光は、光源３側へ反射される。また、左下側から入射した光線のうち、プリズム１０の右半面から出射する光は、入射面と出射面のなす傾斜角α分のプリズム屈折作用で所定角度だけ垂直方向（法線方向）に起こされて出射する。
【００２０】
図７は、プリズム１０の右半面から出射する光の最大角度と傾斜角αとの関係を示している。ポリカーボネートで形成された照明カバー２の場合、出射する光の最大角度βを６０度以下にするには、プリズム１０の傾斜角αは１０度あればよいことがわかる。
【００２１】
ポリカーボネート以外の材料でも、一般的な透明樹脂やガラスであればプリズム屈折作用で出射する光の最大角度βを６０度以下とするプリズムの傾斜角αは２０度を超えることはない。単純には、上述した全反射作用を考慮し、傾斜角αを３０度以上とすればよいとなる。しかし、実際には、全反射した光が照明カバー２の内部を多重反射して再度放出されるモードがあり、プリズム１０の傾斜角αが大きくなるほど急激に全反射する光量が増える。そのため、傾斜角αは、３０度以上が良いとはならない。
【００２２】
次に、上記の影響を踏まえた照明カバー２として使用できるプリズム１０の角度範囲について説明する。  
図８は、横軸に照明カバー２のプリズム傾斜角αを、左縦軸に所定の角度における光度を法線方向光度で規格化した光度比を、右縦軸に照明カバー２の有無による照明装置１の全放出光量の比率を効率として示している。光度比６０、７０、８０度は、作業環境照度に関連が薄く、主にグレアを感じてしまう不要な角度であり、低いことが望ましい。光度比４５度は、照明装置１が照射すべき有効な照度範囲の縁であり、１００％に近いことが斉一照射の観点より望ましく、少なくとも５０％以上、大きくても２００％以下、すなわち有効照射範囲であるθ：−４５〜＋４５度の範疇では光度ムラは１：２を超えないこと、が必要である。効率は高い方が望ましい。グラフ周囲には各傾斜角での配光分布を付記している。また、図９、図１０、図１１は、これより代表的な３つの傾斜角αでの光線軌道と配光分布を示したものである。
【００２３】
図８および図９に示すように、プリズム１０の傾斜角αが０度、すなわち、ただの透明平板では、上述した遮光作用は起こらないため、照明カバー２にθ６０〜９０度で入射した光は同じ角度で出射し、光度比６０度は４０％にも達してグレアを感じる。
【００２４】
図８および図１０に示すように、本実施形態（傾斜角α＝２０．６度）では、図６で説明したプリズム１０の作用により、光度比６０〜９０度が低減しつつ、かつ、傾斜角も小さいため全反射光量が少なく後述する全反射光線による弊害もほとんど起こらない。また、有効照射範囲の縁である光度比４５度も光度比６０％が維持された理想的な配光分布となっている。
【００２５】
図８および図１１に示すように、傾斜角αが４５度と大きくなると、２つの弊害が生じる。１つは、全反射光線の再出射である。これはプリズム１０の出射面で全反射した光線が照明カバー２内部を多重反射してプリズム右半面で再度出射するもので、傾斜角αが３５度を超えるあたりから視認され、傾斜角４２度を超えると光度比６０〜９０度が２０％を超えてしまう。もう１つは、過度の集光である。傾斜角αが２０〜２５度を超えると、図７に示したように、プリズム屈折作用で出射光の最大角度βが５０度を下回る。この結果、傾斜角２７度以上では、本来照射すべき照射範囲が過度に狭まって、スポットライトのような集光された照明範囲になってしまう。これらは、図１１に示す配光分布において、θ６０〜９０度範囲の突出した光度ピークと、θ０〜４５度範囲の光度分布の過度の集光に現れている。
【００２６】
以上のことから、グレアを半減以下（光度比６０〜９０度で２０％以下）に抑制するには、プリズム１０の傾斜角αを平均で約１２〜４２度とする照明カバー２が望ましい。また、グレア緩和とともに照射領域の大きさと斉一さを維持（光度比４５度で５０％以上）するには、プリズムの傾斜角αを平均で約１２〜２７度とする照明カバー２が望ましい。
【００２７】
図１２は、照明カバー２の外表面２ｂの全面積に対する、プリズム１０が設けられているプリズム領域の面積の比率と、光度比および効率との関係を示している。すなわち、図１２は、プリズム領域の面積比率を、１００％（外表面２ｂの全面に複数のプリズム１０を形成した場合）、９０％〜０％とした場合の照明装置１の効率の変化、および光度比６０度、７０度、８０度の変化をそれぞれ示し、更に、各面積比率での照明装置１の配光分布を示している。
【００２８】
図１２から、プリズム１０を施工した面積の比率とグレア軽減効果がほぼ線形の関係にあることが判る。従って、グレアを半減以下（光度比６０〜８０度で２０％以下）に抑制するには、上述した最適傾斜角の範疇にあるプリズム領域の面積を、照明カバー２の外表面２ｂの面積に対して半分以上（５０％以上）とすることが望ましい。また、照明装置１の効率は、プリズム領域の面積比率に係らず、９０％以上を維持することができる。
【００２９】
なお、照明カバー２は、ポリカーボネート樹脂製としたが、同材料としては、アクリル樹脂やガラスなど透明で空気より屈折率の高い材料であれば同様に用いることができ、主に全反射作用が支配的であるため傾斜角範囲もほぼ同様となる。光源３として蛍光灯を用いたが、ＬＥＤや白熱電球など他の光源を用いてもよく、光源と照明カバーの間に拡散部材を介してもよい。また、照明カバー２は平板ではなく曲面形状としてもよい。
【００３０】
以上のように構成された照明装置１によれば、プリズムを有する照明カバーにより、角度θ６０〜９０度の範囲の光を低減し、グレアを大幅に低減することができる。照明カバー２は、合成樹脂、ガラス等により容易に、かつ、安価に製造することができ、更に、ルーバー、バッフル、ガラリ等の反射板に比較して、構造が単純であるとともに容易に清掃することが可能である。照明装置１は、照明カバーによる光の吸収が少なく、高い照明効率を維持することができる。以上のことから、清掃が容易で、製造コストも低く、効率の高い照明装置が得られる。
【００３１】
次に、種々の変形例に係る照明装置の照明カバーについて説明する。以下に述べる種々の変形例において、第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に詳細に説明する。
【００３２】
前述した第１の実施形態に係る照明装置では、照明カバーに形成されたプリズムの傾斜角αは、照明カバーの外表面、全面で、２０．６度と均一に設定されている。そのため、図１０に示した配光分布のように、角度θ４０度前後で光度が急激に変化し、場合により照明装置１が４０度前後で点灯／消灯したように見えることがある。
【００３３】
この急激な光度変化を穏やかにする手段としては、照明カバー２の外表面２ｂの個々の領域でプリズム１０の傾斜角αに幅を持たせるようにしてやればよい。勿論、傾斜角αの幅を持たせる範囲としては、上述した傾斜角範囲、約１２〜４２度に収まることが望ましい。
【００３４】
（第１変形例）  
図１３は、第１変形例に係る照明装置の照明カバー２を示している。照明カバー２の外表面２ｂに設けられたプリズム１０は、単純な完全直線パターンではなく、多少のうねりを入れた曲線やジグザグであってもよい。
【００３５】
図１３に示すように、照明カバー２の外表面に設けられた複数のプリズム１０は、ジグザグの谷を一定高さとし、山の高さ（プリズム頂部の高さ）を変える（うねり）ことで傾斜角αに幅を持たせた構成としている。すなわち、プリズム１０の山の高さ変化（うねり）が、隣接するプリズムの山の高さ変化と同位相となるように構成されている。
【００３６】
（第２変形例）  
図１４は、第２変形例に係る照明装置の照明カバー２を示している。照明カバー２の外表面２ｂに設けられたプリズム１０は、単純な完全直線パターンではなく、多少のうねりを入れた曲線やジグザグであってもよい。
【００３７】
図１４に示すように、照明カバー２の外表面２ｂに設けられた複数のプリズム１０は、ジグザグの谷を一定高さとし、山の高さ（プリズム頂部の高さ）を変える（うねり）ことで傾斜角αに幅を持たせた構成としている。プリズム１０の山の高さ変化（うねり）が、隣接するプリズムの山の高さ変化と逆位相となるように構成されている。その他、山あるいは谷の位相を更に複雑に変えてもよい。
【００３８】
（第３変形例）  
図１５は、第３変形例に係る照明装置の照明カバー２を示している。図１５に示すように、照明カバー２の外表面２ｂに設けられた複数のプリズム１０は、ジグザグの山を一定高さとして、谷の深さを変える（うねり）ことで傾斜角に幅を持たせた構成としている。プリズム１０の谷の深さの変化（うねり）が、隣接するプリズムの谷の深さ変化と同位相となるように構成されている。
【００３９】
（第４変形例）  
図１６は、第３変形例に係る照明装置の照明カバー２を示している。図１６に示すように、照明カバー２の外表面２ｂに設けられた複数のプリズム１０は、ジグザグの山を一定高さとして、谷の深さを変える（うねり）ことで傾斜角に幅を持たせた構成としている。プリズム１０の谷の深さの変化（うねり）が、隣接するプリズムの谷の深さ変化と逆位相となるように構成されている。
【００４０】
なお、第１〜４変形例と同様の効果を出す構成として、プリズム１０の山谷の高さは一定として、山あるいは谷を直線ではなくうねらす、すなわち傾斜の底面長さを変えることで傾斜角をばらつかせてもよい。
【００４１】
（第５変形例）  
図１７は、第５変形例に係る照明装置の照明カバー２を示している。第５変形例によれば、照明カバー２の複数のプリズム１０を２次元的に配列している。
【００４２】
前述した第１の実施形態では、図４に示すように、蛍光灯３の幅方向に出射する光を筐体４の側壁で遮光し、配光制御する構成としているが、ＬＥＤなど面状配列が可能な光源に対しては、照明カバ−２自体のプリズム作用により、全ての経度角の光を遮光することが望ましい。このため、第５変形例によれば、図１７に示すように、照明カバー２の外表面２ｂに設けられた複数のプリズム１０は、それぞれ４面の傾斜面を有するピラミッド状に形成している。各プリズム１０は、面中心１０２、底辺１０３、複数の峰１０１を有している。
【００４３】
（第６変形例）  
図１８は、第６変形例に係る照明装置の照明カバー２を示している。第６変形例によれば、照明カバー２の複数のプリズム１０を２次元的に配列している。
【００４４】
前述した第５変形例では、図１７に太線で示した領域に沿った光線には、プリズム作用が発揮されず、特に特定の方向で遮光性能が低下する場合がある。これは、図１７においてピラミッドの峯１０１の傾斜角よりピラミッド面中心１０２の傾斜角が急峻になり、ピラミッド底辺１０３の傾斜角が０度であることからも見て取れる。そこで、第６変形例によれば、図１８に示すように、面中心１０２、底辺１０３、および複数の峰１０１を有するピラミッド状のプリズム１０の底辺の中央を隆起させ、すなわちピラミッド底辺１０３を傾斜させるとともに、ピラミッド面中心１０２の傾斜を緩和させ、第５変形例で発生していた方向による傾斜角の違いを縮小させて、どの方向でも最適なプリズム作用が発揮できる構成としている。これにより、照明カバー２は、全ての方向にムラなく遮光性能を発揮させることができる。
【００４５】
プリズム１０は、外表面に対して凸のピラミッド形状、配列としたが、外面凹のピラミッド形状配列で構成してもよい。また、プリズム１０は、六方細密など他の２次元敷き詰め配列で形成してもよい。
【００４６】
本発明は上記実施形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  
例えば、光源は、蛍光灯に限らず、複数のＬＥＤを直線状あるいは平面状に配列した光源を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１…照明装置、２…照明カバー、２ａ…内面、２ｂ…外表面、３…光源、
４…筐体、４ａ…下部開口、１０…プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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