(57)【要約】      （修正有）【課題】周囲温度に影響されず、人体感知センサの人体感知エリアを必要な範囲に限定して人の有無を適正に感知し、使用者が操作することなく節電を確実に実現する。【解決手段】電気機器である電気カーペットは、電源と、この電源の制御を行うコントローラと人体感知センサとを備えている。人体感知センサの感知エリアは、電気カーペットの形状に略近似する所定の範囲に限定されるように設定されている。コントローラは人体感知センサの検出出力電圧から周囲温度を割り出し、人体感知センサの感度を可変するアンプの増幅率を増減するフィードバック制御により、周囲温度が変化しても感知エリアに近似するようにしている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源制御するための人体感知センサを備えた電気機器であって、
前記人体感知センサの検出信号に基づいて該人体感知センサの感知エリアの周囲温度を判定する手段を設けたことを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記感知エリアは、前記電気機器の外形に略近似するエリアであることを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】
前記人体感知センサの検出信号は、出力電圧であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気機器。
【請求項４】
電源制御するための人体センサを備えた電気機器であって、
人体感知センサと、
前記人体感知センサの出力電圧に基づいて感知エリアの周囲温度を判定する周囲温度判定手段と、
前記周囲温度判定手段で判定した周囲温度により、前記人体感知センサの感知エリアを前記電気機器の形状に略近似する所定の範囲に制御する感知エリア制手段と、
前記感知エリア制御手段の出力信号に基づいて前記電源モードを制御する節電モード制御手段と、
を備えていることを特徴とする電気機器。
【請求項５】
前記周囲温度判定手段は、前記人体感知センサの出力電圧と、記憶部に記憶された人体感知センサの出力電圧と周囲温度の関連を対比することにより周囲温度を判定することを特徴とする請求項４に記載の電気機器。
【請求項６】
前記周囲温度判定手段に、前記人体感知センサの出力電圧からパルス信号を生成するパルス信号生成手段を設け、該パルス信号のパルス幅から周囲温度を判定することを特徴とする請求項４に記載の電気機器。
【請求項７】
前記周囲温度判定部は、前記人体感知センサが閾値を超えていた時間と、記憶部に記憶された人体感知センサが閾値を超えていた時間と周囲温度の関連を対比することにより周囲温度を判定することを特徴とする請求項５に記載の電気機器。
【請求項８】
前記節電モード制御手段の出力信号を受信した後、電源制御を所定時間行わないようにしたタイマを設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電源の入又切等の電源の制御に連動する人体感知センサを備えた電気カーペットや電気こたつ等の電気機器の改良に関し、特に、人体感知センサの感知エリアを適切に設定して誤作動を防止することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気カーペットや電気こたつ等の電気機器においては、これらの電気カーペット上や電気こたつ内等に人がいない場合に、不必要に電力を消費しないよう、人体感知センサを備え、人の不在時には自動的に電源をＯＦＦにしたり、節電モードに移行するように、また、使用者がわざわざ電源スイッチをＯＮに操作することなく自動的に電源をＯＮにするように設定されているものがある。
【０００３】
このような電気機器においては、人体感知センサとして電気機器内に組み込まれた圧力センサを使用することも考えられるが、電気機器内に圧力センサを組み込むのは製造に手間を要し、その結果、コストも要する問題がある。
【０００４】
このため、比較的安価で、かつ、簡易に設置できる人体感知センサとして、人体が体温により放射する遠赤外線を感知する焦電型等の赤外線センサを使用した電気機器も提案されている（例えば、特許文献１及び２等参照）。しかしながら、焦電型赤外線センサは焦電体の温度依存性があるため、焦電型赤外線センサの設定周囲温度により人体が体温により放射する遠赤外線を感知する感度が変化する。そのため、感知エリアが変化し、感知エリアが本来の感知エリアよりも広くなった場合、人体の感知に不必要なエリアまで感知してしまい、例えば電気カーペット上に人がおらず、電気カーペットの外に人がいた場合、電源がＯＦＦ状態や節電モードにならない。逆に感知エリアが本来の感知エリアよりも狭くなった場合、人体の感知に必要なエリアを感知することができず、電気カーペット上に人がいるにも拘らずＯＦＦ状態になったり、節電モードになってしまう。以上のように、周囲温度の変化により、人体感知センサの本来の機能を充分に果たせないことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１８０９１号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、人体感知センサの周囲温度による感知エリアの変化をなくし、周囲温度に影響されず人体感知エリアを必要な範囲に限定して人の有無を適正に感知し、使用者が操作することなく節電を確実に実現することができる電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、電源制御するための人体感知センサを備えた電気機器であって、前記人体感知センサの検出信号に基づいて該人体感知センサの感知エリアの周囲温度を判定する手段を設けたことを特徴とする電気機器を提供するものである。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、前記感知エリアは、前記電気機器の外形に略近似するエリアであることを特徴とする電気機器を提供するものである。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第１または第２のいずれかの解決手段において、前記人体感知センサの検出信号は、出力電圧であることを特徴とする電気機器を提供するものである。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、電源制御するための人体センサを備えた電気機器であって、人体感知センサと、前記人体感知センサの出力電圧に基づいて感知エリアの周囲温度を判定する周囲温度判定手段と、前記周囲温度判定手段で判定した周囲温度により、前記人体感知センサの感知エリアを前記電気機器の形状に略近似する所定の範囲に制御する感知エリア制手段と、前記感知エリア制御手段の出力信号に基づいて前記電源モードを制御する節電モード制御手段と、を備えていることを特徴とする電気機器を提供するものである。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するための第５の手段として、上記第４の解決手段において、前記周囲温度判定手段は、前記人体感知センサの出力電圧と、記憶部に記憶された人体感知センサの出力電圧と周囲温度の関連を対比することにより周囲温度を判定することを特徴とする電気機器を提供するものである。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するための第６の手段として、上記第４の解決手段において、前記周囲温度判定手段に、前記人体感知センサの出力電圧からパルス信号を生成するパルス信号生成手段を設け、該パルス信号のパルス幅から周囲温度を判定することを特徴とする電気機器を提供するものである。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するための第７の手段として、上記第５の解決手段において、前記周囲温度判定部は、前記人体感知センサが閾値を超えていた時間と、記憶部に記憶された人体感知センサが閾値を超えていた時間と周囲温度の関連を対比することにより周囲温度を判定することを特徴とする電気機器を提供するものである。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するための第８の手段として、上記第１乃至第７のいずれかの解決手段において、前記節電モード制御手段の出力信号を受信した後、電源制御を所定時間行わないようにしたタイマを設けたことを特徴とする電気機器を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記のように、人体感知センサ感知エリアが周囲温度に影響されないように温度補正手段を有しているため、人体感知エリアを必要な範囲に限定して人の有無を適正に感知し、使用者が電気カーペット等の電気機器の上等にいる場合にのみ電気機器を作動させることができるため、使用者が操作することなく電源をＯＦＦ状態にしたり、節電モードにする等電気機器の電源を的確に制御して節電を確実に実現することができる実益がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の人体感知センサを備えた電気機器の感知エリアを示す電気機器の平面図であり、（ａ）は設計時に設定した周囲温度のときの感知エリア、（ｂ）は設計時に設定した周囲温度よりも高温時の感知エリア、（ｃ）は設計時に設定した周囲温度よりも低温時の感知エリアである。
【図２】本発明の人体感知センサの焦電体の検出出力電圧の温度依存性を示すグラフである。
【図３】本発明の人体感知センサの焦電体の検出出力の温度依存性を示すグラフである。
【図４】第１の実施の形態における本発明の人体感知センサを使用した、電気カーペットのコントローラーの構成図である。
【図５】本発明の人体感知センサの焦電体の検出出力の時間幅の波形の変化を示す図であり、（ａ）は時間幅パルス生成部に入力前のアナログ波形、（ｂ）は時間幅パル生成部から出力されたデジタル波形である。
【図６】第２の実施の形態における本発明の人体感知センサを使用した、電気カーペットのコントローラーの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
この電気機器１０である電気カーペット１０Ａは、図１（ａ）に示すように、カーペット本体１０ａと、このカーペット本体１０ａの隅部に設けられたコントローラー１０ｂとから成っている。このコントローラー１０ｂは、図示しない電源と、この電源の制御に連動する人体感知センサ１２とを備え、発熱温度や電源を制御するものである。
【００１９】
カーペット本体１０ａは、この電源に接続されて、通電により発熱する図示しない発熱体を有し、電源のＯＮ又はＯＦＦにより発熱やその停止、又は、電源からの電流を制御することにより所定の温度への調整や節電モード等の設定された各種モードに切り替わる。
【００２０】
人体感知センサ１２は、図１（ａ）に示すように、コントローラー１０ｂのうち、カーペット本体１０ａの隅部において、対角に存在する他の隅部を向くようにして配置されている。この人体感知センサ１２としては、入射される赤外線エネルギーを受光する受光素子と、この受光素子に集光するレンズとを備えた焦電型赤外線センサ１２Ａを使用することができる。この赤外線センサ１２Ａは、人体が体温により放射する遠赤外線を、レンズにより受光素子に集め、入射された赤外線エネルギーを受光素子で熱に変換し、受光素子の焦電効果によって誘起される電荷を電気信号として取り出すものであり、人体が動くことにより生じる赤外線エネルギー量の分布の変化を感知することにより、人の存在を感知する。
【００２１】
この赤外線センサ１２Ａから成る人体感知センサ１２が、人の存在を感知している場合には、コントローラー１０ｂにおいて、通電や発熱が必要であると判断し、一方、例えば、所定時間人の存在を感知しない場合には、人が不在であると判断して、コントローラー１０ｂにおいて、通電及び発熱が不要であると判断して、電源をＯＦＦ状態（切）としたり、電流を制御して節電モードなどに自動的に切り替える。なお、受光素子としては、例えば、強誘電体の単結晶（タンタル酸リチウム単結晶（ＬｉＴａＯ３））や、セラミックス（チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等を使用することができる。
【００２２】
本発明においては、この人体感知センサ１２の感知エリアＡ（図１（ａ）参照）は、電気機器１０である電気カーペット１０Ａの形状に略近似する所定の範囲に限定されるように設定されている。ここに、電気機器１０の形状に略近似する所定の範囲とは、電気機器１０の形状と完全に一致する必要まではないが、電気機器１０上に人が全くいない場合にまで反応しないように、図1（ａ）に示すような人一人が完全に入り込むことができる程の不要な感知エリアが存在しないレベルに感知エリアが限定されていることをいう。
【００２３】
（１．第１の実施の形態）
一般に、人体感知センサ１２として使用される焦電型赤外線センサは、受光素子である焦電体には温度依存性がある。そのため、焦電型赤外線センサの周囲温度により、人体が体温により放射する遠赤外線を感知する感度が変化する。感度の変化に伴い、本来、人体を感知するエリアが電気カーペット１０Ａの形状に略近似する所定の範囲であるにも拘らず、感知エリアが変化してしまう。すなわち、電気カーペット１０Ａの設計時に設定した周囲温度（Ｔｓ）よりも周囲温度が高いとき（Ｔｈ）は感度が低くなり、図１（ｂ）に示すように感知エリアが電気カーペット１０Ａの外周より内側に向かって狭くなり感知エリアＢとなる。逆に、電気カーペット１０Ａの設計時に設定した周囲温度（Ｔｓ）よりも周囲温度が低い（Ｔｌ）ときは感度が高くなり電気カーペット１０Ａの外周より外側に広がり感知エリアＣとなる。
【００２４】
図１(ｂ)に示すように、周囲温度がＴｈになると人体感知センサ１２の感知エリアが感知エリアＢとなり、本来の感知エリアＡよりも狭くなった場合、電気カーペット１０Ａ上であるがエリアＢの外に人がいる場合には、電気カーペット１０Ａ上に人がいるにも拘らずＯＦＦ状態になったり、節電モードになってしまう。逆に感知エリアが感知エリアＣとなり、本来の感知エリアＡよりも広くなった場合、人体の感知に不必要なエリアまで感知するため、電気カーペット１０Ａ上に人がおらず、電気カーペット１０Ａの外に人がいたとしても、本来節電のために電源をＯＦＦ状態や節電モードにしたいのだが、そのようにはならない。以上のように、人体感知センサ１２の受光素子である焦電体には温度依存性があるため、周囲温度の変化により人体感知センサの本来の機能を充分に果たせない。
【００２５】
そこで本発明では、人体感知センサ１２から直ちに周囲温度を検知するのではなく、人体感知センサ１２の出力電圧を検出し、その出力電圧に基づいて周囲温度を判定するとともに、あらかじめ設定した電気カーペットの外形に近似した検知エリアの周囲温度を検知するようにしたものである。
図２は、焦電体の温度依存性を示すグラフである。横軸は焦電体の周囲温度であり、縦軸は焦電体の検出出力電圧である。電気カーペット１０Ａの設計時に設定した周囲温度（Ｔｓ）よりも周囲温度が高いとき（Ｔｈ）は、出力電圧が周囲温度Ｔｓ時の出力電圧ＶＴｓよりも低くなりＶＴｈとなり、逆に電気カーペット１０Ａの設計時に設定した周囲温度（Ｔｓ）よりも周囲温度が低いとき（Ｔｌ）は、出力電圧が周囲温度Ｔｓ時の出力電圧ＶＴｓよりも高くなりＶＴｌとなる。
【００２６】
図２からわかるように焦電体の温度依存性は一次関数であり、焦電体の検出出力電圧を測定すれば、そのときの周囲温度が割り出すことができる。本発明ではこのことを利用して、周囲温度を検出するための特別な手段を用いることなく人体感知センサ１２を用いて、感知エリアの制御に必要な周囲温度の検出を行う。
【００２７】
図４は、本発明の一実施例に用いられる人体感知センサを使用した、電気カーペットのコントローラーの構成図であって、人体の感知を行う人体感知センサ１２と、人体感知センサ１２の検出出力電圧を増幅するアンプ１０１と、該アンプ１０１の出力信号により電気カーペット１０Ａの電源制御を行うマイクロコンピュータ１００とから構成されている。
【００２８】
人体感知センサ１２が人を感知すると、図２に示すように周囲温度に応じて検出出力電圧が発生する。検出出力電圧は上記アンプ１０１に入力され増幅される。アンプ１０１の出力は、マイクロコンピュータ１００に入力される。マイクロコンピュータ１００は周囲温度判定部１０２、感知エリア制御部１０３、及び節電モード制御部１０４とタイマー１０５とから構成される。アンプ１０１によって増幅された人体の感知情報の信号がマイクロコンピュータ１０１に入力されると、その信号を元に、マイクロコンピュータ１００内において信号処理され、感知エリアの最適化を行うとともに、節電のために電気カーペット１０Ａの電源をＯＦＦにしたり、エコモードに切り替えたりする。
【００２９】
すなわち、電気カーペット１０Ａ上に人を感知し、アンプ１０１で増幅された検出出力電圧はマイクロコンピュータ１００内の周囲温度判定部１０２に入力される。図２に示すように周囲温度と検出出力電圧の一次関数の関係になっており、周囲温度がＴｓのとき検出出力電圧はＶＴｓ、周囲温度がＴｓより低いＴｌのとき検出出力電圧はＶＴｌ、周囲温度がＴｓより高いＴｈのとき検出出力電圧はＶＴｈのように対応している。周囲温度判定部１０２内の記憶手段（不図示）には、これらの検出出力電圧と該出力電圧に対応する周囲温度のデータが記憶されており、入力された検出出力電圧とそのデータを対比することで、検出出力電圧から周囲温度を割り出し周囲温度の情報として出力する。
【００３０】
周囲温度判定部１０２の出力信号、つまり周囲温度の情報が入力された感知エリア制御部１０３は、人体感知センサ１２の感知エリアが電気カーペット１０Ａの外形に略近似するエリアにするように予め設定された感知エリア調整信号１０３ａをアンプ１０１に出力する。感知エリア調整信号１０３ａが入力されたアンプ１０１は、感知エリア調整信号１０３に基づき増幅率を増減させる。その結果、人が電気カーペット１０Ａ上にいる間はこのフィードバック制御を繰返すことで、周囲温度が変化しても感知エリアＡの領域を維持することができる。
【００３１】
受光素子に焦電体を使用した人体感知センサ１２は、赤外線を放射する物体の動きを感知して検出出力電圧を発生するため、電気カーペット１０Ａ上にいる人が寝たりして動きがないときには出力電圧が発生しない。その場合、マイクロコンピュータ１００は人がいないと判断し、節電モード制御部１０４において、節電のために電気カーペット１０Ａの電源をＯＦＦにしたり、節電モードにしたりする虞がある。その防止のため、マイクロコンピュータ１００内にはタイマー１０５が備えられ、人を感知してからタイマー１０５で設定された所定時間内は電源をＯＦＦにしたり、節電モードにしないようになっている。
【００３２】
（２．第２の実施の形態）
図５（ａ）に示すように、各周囲温度における人体感知センサ１２の検出出力電圧の波形（半波長分）を同一グラフ上に重ね合わせると、それらの波形が相似形である。縦軸の検出出力電圧に閾値を設定し、各周囲温度での検出出力電圧が閾値を超えていた時間を測定すると、各周囲温度に対し検出出力電圧が閾値を超えていた時間は一意に定まり、周囲温度と閾値を超えている時間をグラフ（方形パルス信号）に表すと図５（ｂ）のようになる。  
【００３３】
図５（ｂ）のグラフにおいて、縦軸は焦電体の周囲温度であり、横軸は検出出力電圧が閾値を超えていた時間である。電気カーペット１０Ａの設計時に設定した周囲温度（Ｔｓ）よりも周囲温度が高いとき（Ｔｈ）は、検出出力電圧が閾値を超えていた時間が周囲温度Ｔｓのときよりも短くなり（ＴＴｈ）、逆に電気カーペット１０Ａの設計時に設定した周囲温度（Ｔｓ）よりも周囲温度が低いとき（Ｔｌ）は、検出出力電圧が閾値を超えていた時間が周囲温度Ｔｓ時よりも長くなる（ＴＴｌ）。
【００３４】
図３からわかるように焦電体の周囲温度と検出出力電圧が閾値を超えていた時間とは一次関数であり、検出出力電圧が閾値を超えていた時間がわかれば、そのときの周囲温度を求めることができる。本発明ではこのことを利用して、周囲温度を検出するための特別な手段を用いることなく人体感知センサ１２を用いて、感知エリアの制御に必要な周囲温度の検出を行う。
【００３５】
図６は、本発明の一実施例に用いられる人体感知センサを使用した、電気カーペットのコントローラーの構成図であって、人体の感知を行う人体感知センサ１２と、人体感知センサ１２の検出出力電圧を増幅するアンプ１０１と、該アンプ１０１の出力信号により電気カーペット１０Ａの電源制御を行うマイクロコンピュータ１００とから構成されている。
【００３６】
人体感知センサ１２が人を感知すると、図５に示すように周囲温度に応じて検出出力電圧が発生する。検出出力電圧は上記アンプ１０１に入力され増幅される。アンプ１０１の出力は、マイクロコンピュータ１００に入力される。マイクロコンピュータ１００は周囲温度判定部１０２、感知エリア制御部１０３、及び節電モード制御部１０４とタイマー１０５とから構成される。アンプ１０１によって増幅された人体の感知情報の信号がマイクロコンピュータ１０１に入力されると、その信号を元に、マイクロコンピュータ１００内において信号処理され、感知エリアの最適化を行うとともに、節電のために電気カーペット１０Ａの電源をＯＦＦにしたり、エコモードに切り替えたりする。
【００３７】
すなわち、電気カーペット１０Ａ上に人を感知し、アンプ１０１で増幅された検出出力電圧はマイクロコンピュータ１００内の周囲温度判定部１０２に入力される。図３に示すように周囲温度と検出出力電圧が閾値を超えていた時間とは一次関数の関係になっており、周囲温度がＴｓのとき検出出力電圧が閾値を超えていた時間はＴＴｓ、周囲温度がＴｓより低いＴｌのとき検出出力電圧が閾値を超えていた時間はＴＴｌ、周囲温度がＴｓよ高いＴｈのとき検出出力電圧が閾値を超えていた時間はＴＴｈというように対応している。周囲温度判定部１０２に入力された図５（ａ）に示されるアナログ信号は図６の（ａ）点を通過し、周囲温度判定部１０２内で発生されたクロックパルス１０２ａと掛け合わされ、閾値を超えていた時間分の幅を持った方形パルスに変換される。図６中の（ｂ）点での波形が図５（ｂ）に示される方形パルス波形である。周囲温度判定部１０２内の記憶手段（不図示）には、これらの検出出力電圧が閾値を超えていた時間と、該時間に対応する周囲温度のデータが記憶されており、入力された検出出力電圧が閾値を超えていた時間とそのデータを対比することで、検出出力電圧が閾値を超えていた時間から周囲温度を割り出しパルス幅を周囲温度の情報として出力する。
【００３８】
周囲温度判定部１０２の出力信号（パルス幅）、つまり周囲温度の情報が入力された感知エリア制御部１０３は、人体感知センサ１２の感知エリアが電気カーペット１０Ａの外形に略近似するエリアにするように予め設定された感知エリア調整信号１０３ａをアンプ１０１に出力する。感知エリア調整信号１０３ａが入力されたアンプ１０１は、感知エリア調整信号１０３に基づき増幅率を増減させる。その結果、人が電気カーペット１０Ａ上にいる間はこのフィードバック制御を繰返すことで、周囲温度が変化しても感知エリアＡの領域を維持することができる。
【００３９】
受光素子に焦電体を使用した人体感知センサ１２は、赤外線を放射する物体の動きを感知して検出出力電圧を発生するため、電気カーペット１０Ａ上にいる人が寝たりして動きがないときには出力電圧が発生しない。その場合、マイクロコンピュータ１００は人がいないと判断し、節電モード制御部１０４において、節電のために電気カーペット１０Ａの電源をＯＦＦにしたり、節電モードにしたりする虞がある。その防止のため、マイクロコンピュータ１００内にはタイマー１０５が備えられ、人を感知してからタイマー１０５で設定された所定時間内は電源をＯＦＦにしたり、節電モードにしないようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、電気カーペット１０Ａの他、電気こたつ、扇風機等の冷暖房器具、照明器具等の所定の範囲内に人がいる場合に作動させることが必要な電気機器１０に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０        電気機器
１０Ａ      電気カーペット
１０ａ      カーペット本体
１０ｂ      コントローラー
１２        人体感知センサ
１０１      アンプ
１０２      周囲温度判定部
１０３      感知エリア制御部
１０３ａ    感知エリア調整信号
１０４      節電モード制御部
１０５      タイマー
Ａ、Ｂ、Ｃ  感知エリア
【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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