(57)【要約】【課題】温度の上下の変動幅が大きくなることにより使用者が不快に感じてしまうのが抑制される床暖房システムを提供する。【解決手段】床の暖房領域が、それぞれ電気ヒータ２と人検知手段３とが設けられるｍ行ｎ列のブロック１に分割され、ブロック１毎に暖房を行う床暖房システムである。第ｘ行用の人検知信号の入力ポート６ｘおよび給電ＯＮ／ＯＦＦの制御信号の出力ポート７ｘがｍ個ずつと、第ｙ列用のタイミング信号の出力ポート８ｙがｎ個設けられ、マトリックス制御が行われる。第ｘ行第ｙ列のブロック１の電気ヒータ２に所定の給電率で給電を行う場合、全第ｙターンの開始から終了までの間、出力ポート７ｘから所定の給電率に対応するデューティ比で制御信号を送信する。【選択図】図１
2014020602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床の暖房領域が複数のブロックに分割され、前記各ブロックに、電気ヒータと、人の有無により二端子間の導通の有無が生じることで人の有無を検知する人検知手段とが設けられ、前記ブロック毎に人の検知に基いて暖房を行うように制御部により制御される床暖房システムであって、
前記暖房領域はｍ行ｎ列のｍ×ｎ個の前記ブロックに分割され、
第ｘ行（但し、ｘ＝１、２、・・・、ｍ）の前記ブロック用の給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部をｍ個備え、
電源が、第ｘ行の前記ブロック用の前記給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部を介して、第ｘ行の前記ブロックの前記電気ヒータにそれぞれ給電線により接続され、前記各給電線は、途中に前記各給電線の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるＯＮ／ＯＦＦ切替部を備え、
前記制御部は、制御プログラムを実行するための中央演算装置と、入出力インターフェースと、第ｘ行の前記ブロックに設けられた前記人検知手段からの人検知信号の入力ポートｍ個と、第ｘ行の前記ブロック用の前記給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部への制御信号の出力ポートｍ個と、第ｙ列（但し、ｙ＝１、２、・・・、ｎ）の前記ブロック用のタイミング信号の出力ポートｎ個と、を備え、
第ｘ行第ｙ列の前記ブロックの前記人検知手段の前記二端子のうちの一方の端子と、第ｙ列の前記ブロック用のタイミング信号の前記出力ポートとが信号線で接続され、前記二端子のうちの他方の端子と、第ｘ行の前記ブロックに設けられた前記人検知手段からの人検知信号の前記入力ポートとが信号線で接続され、
第ｘ行の前記ブロック用の前記給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部の入力部と、第ｘ行の前記ブロック用の前記制御信号の前記出力ポートとが信号線で接続され、
第ｘ行第ｙ列の前記ブロックの前記電気ヒータへの前記給電線に設けられた前記ＯＮ／ＯＦＦ切替部への入力部と、第ｙ列の前記ブロック用のタイミング信号の前記出力ポートとが信号線で接続され、
時間０から所定時間Ｔまでの間を、前記制御部が前記第１列の前記ブロック用の前記タイミング信号の前記出力ポートにタイミングＯＮ信号を送信し他の前記タイミング信号の前記出力ポートにタイミングＯＦＦ信号を送信する第１ターンとし、以降、時間（ｙ−１）Ｔ〜ｙＴを、前記制御部が前記第ｘ列の前記ブロック用の前記タイミング信号の前記出力ポートに前記タイミングＯＮ信号を送信し他の前記タイミング信号の前記出力ポートに前記タイミングＯＦＦ信号を送信する第ｙターンとし、第ｎターンの後、第１ターンに戻り、これを繰り返すものとし、
前記制御部は、第ｘ行第ｙ列の前記ブロックの前記電気ヒータに所定の給電率で給電を行う場合、全第ｙターンの開始から終了までの間、前記第ｘ行の前記ブロック用の前記給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部への制御信号の前記出力ポートから前記所定の給電率に対応するデューティ比で前記制御信号を送信することを特徴とする床暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図４に示すように、床の暖房領域が複数のブロック１に分割され、図５に示すように、各ブロック１に電気ヒータ２と、該ブロック１の人の有無を検知する人検知手段３が設けられ、ブロック１毎に人の検知に基いて暖房を行うように制御する床暖房システムが知られている（例えば特許文献１参照）。床暖房システムの制御部は、所謂ＣＰＵからなる中央演算装置と、入出力インターフェース、入力ポートＰｉｎ、出力ポートＰｏｕｔを備えている。入力ポートＰｉｎには、人検知手段３からの人検知信号の受信のための信号線Ｌｉｎと、電気ヒータ２の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５への制御信号の送信のための信号線Ｌｏｕｔとが接続される。図５中の符号４は電源を示す。これら信号線Ｌｉｎと信号線Ｌｏｕｔは、電気ヒータ２と人検知手段３とが各ブロック１に設けられていることから、ブロック１がｎ個の場合には、入力ポートＰｉｎは２ｎ個必要となるものであった。そこで、入力ポートＰｉｎおよび出力ポートＰｏｕｔの個数が少なくてすむように、以下のようないわゆるマトリックス制御が行われている。
【０００３】
マトリックス制御では、図１に示すように、暖房領域は、ｍ行ｎ列のｍ×ｎ個のブロック１に分割される。制御部は、第ｘ行（ｘ＝１、２、・・・、ｍ）のブロック１用の人検知信号の入力ポート６ｘをｍ個、第ｘ行のブロック１用の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５への制御信号の出力ポート７ｘをｍ個、第ｙ列（ｙ＝１、２、・・・、ｎ）のブロック１用のタイミング信号の出力ポート８ｙをｎ個、備える。
【０００４】
図６に示すように、時間０から所定時間Ｔまでの間を第１ターンとし、以降、時間（ｙ−１）Ｔ〜ｙＴを第ｙターンとし、第ｎターンの後、第１ターンに戻り、これを繰り返す。そして、制御部は、第ｙターンで、第ｙ列のブロック１用のタイミング信号の出力ポート８ｙにタイミングＯＮ信号を送信し、他の列のブロック１用のタイミング信号の出力ポート８にタイミングＯＦＦ信号を送信する。
【０００５】
この場合、第ｘ行のブロック１用の人検知信号の入力ポート６ｘには、第ｘ行第１列〜第ｘ行第ｎ列のｎ個のブロック１に設けられている人検知手段３からの人検知信号が全て入力されるが、第ｙターンに入力された場合には、第ｙ列のブロック１からの人検知信号であると特定可能である。また、第ｘ行のブロック１用の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５への制御信号の出力ポート７ｘは、第ｘ行第１列〜第ｘ行第ｎ列のｎ個のブロック１に設けられている給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５全てに制御信号を出力するが、第ｙターンにおいては、第ｙ列のブロック１の電気ヒータ２のみに給電され、特定の列のブロック１の電気ヒータ２のみに給電可能となる。このため、マトリックス制御では、入力ポートおよび出力ポートはｍ＋ｍ＋ｎ（＝２ｍ＋ｎ）個となり、従来必要であった２ｍｎ個よりも少ない個数で足りる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３４７１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、マトリックス制御を行う上記従来の床暖房システムにあっては、図６に示すように、制御信号は、タイミング信号と同期させて出力を行っていた。すなわち、タイミング信号は、第ｙターンの開始から終了までの全長に亘って出力ポート８ｙから送信され、制御信号も第ｙターンの開始から終了までの全長に亘って出力ポート７ｘから送信されていた。このため、電気ヒータ２の給電率を調整するにあたっては、出力する制御信号の間引き率を調整することで行っていた。
【０００８】
例えば第ｘ行第ｙ列のブロック１の電気ヒータ２に給電する場合、図６に示すように、全ての第ｙターンにおいて出力ポート７ｘから給電ＯＮの制御信号を送信することで、全ての第ｙターンにおいて電気ヒータ２での出力が得られ、これが最大出力となる。最大出力は、使用者の出力設定により定常出力として用いられる他、速い加熱が要求される起動時出力として必要となるものである。
【０００９】
そして、給電率が例えば５０％に設定される場合、図７に示すように、全ての第ｙターンのうちの５０％の第ｙターンにおいて出力ポート７ｘから給電ＯＮの制御信号を送信して電気ヒータ２に給電し、残りの５０％の第ｙターンにおいて出力ポート７ｘから給電ＯＦＦの制御信号を送信して電気ヒータ２への給電を停止するものである。
【００１０】
このように、全ての第ｙターンの開始から終了までの全長に亘って電気ヒータ２への給電が行われることで最大出力が得られ、起動時出力が確保されている。そして、最大出力未満の出力に設定される場合には、第ｙターンを間引くという簡単な制御により、簡単な制御プログラム構成での制御が可能となっている。
【００１１】
しかしながら、最大出力未満の出力で暖房運転が行われる場合には、図７に示すように、間引かれる前の最後の第ｙターンから間引かれた後の最初の第ｙターンまでの間、給電が行われないことになる。このため、ブロック１の平均（目標）温度が確保される場合でも、温度の変動幅が大きくなってしまい、使用者が不快に感じる惧れがあるものであった。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、温度の上下の変動幅が大きくなることにより使用者が不快に感じてしまうのが抑制される床暖房システムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成とする。
【００１４】
床の暖房領域が複数のブロックに分割され、前記各ブロックに、電気ヒータと、人の有無により二端子間の導通の有無が生じることで人の有無を検知する人検知手段とが設けられ、前記ブロック毎に人の検知に基いて暖房を行うように制御部により制御される床暖房システムであって、前記暖房領域はｍ行ｎ列のｍ×ｎ個の前記ブロックに分割され、第ｘ行（但し、ｘ＝１、２、・・・、ｍ）の前記ブロック用の給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部をｍ個備え、電源が、第ｘ行の前記ブロック用の前記給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部を介して、第ｘ行の前記ブロックの前記電気ヒータにそれぞれ給電線により接続され、前記各給電線は、途中に前記各給電線の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるＯＮ／ＯＦＦ切替部を備え、前記制御部は、制御プログラムを実行するための中央演算装置と、入出力インターフェースと、第ｘ行の前記ブロックに設けられた前記人検知手段からの人検知信号の入力ポートｍ個と、第ｘ行の前記ブロック用の前記給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部への制御信号の出力ポートｍ個と、第ｙ列（但し、ｙ＝１、２、・・・、ｎ）の前記ブロック用のタイミング信号の出力ポートｎ個と、を備え、第ｘ行第ｙ列の前記ブロックの前記人検知手段の前記二端子のうちの一方の端子と、第ｙ列の前記ブロック用のタイミング信号の前記出力ポートとが信号線で接続され、前記二端子のうちの他方の端子と、第ｘ行の前記ブロックに設けられた前記人検知手段からの人検知信号の前記入力ポートとが信号線で接続され、第ｘ行の前記ブロック用の前記給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部の入力部と、第ｘ行の前記ブロック用の前記制御信号の前記出力ポートとが信号線で接続され、第ｘ行第ｙ列の前記ブロックの前記電気ヒータへの前記給電線に設けられた前記ＯＮ／ＯＦＦ切替部への入力部と、第ｙ列の前記ブロック用のタイミング信号の前記出力ポートとが信号線で接続され、時間０から所定時間Ｔまでの間を、前記制御部が前記第１列の前記ブロック用の前記タイミング信号の前記出力ポートにタイミングＯＮ信号を送信し他の前記タイミング信号の前記出力ポートにタイミングＯＦＦ信号を送信する第１ターンとし、以降、時間（ｙ−１）Ｔ〜ｙＴを、前記制御部が前記第ｘ列の前記ブロック用の前記タイミング信号の前記出力ポートに前記タイミングＯＮ信号を送信し他の前記タイミング信号の前記出力ポートに前記タイミングＯＦＦ信号を送信する第ｙターンとし、第ｎターンの後、第１ターンに戻り、これを繰り返すものとし、前記制御部は、第ｘ行第ｙ列の前記ブロックの前記電気ヒータに所定の給電率で給電を行う場合、全第ｙターンの開始から終了までの間、前記第ｘ行の前記ブロック用の前記給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部への制御信号の前記出力ポートから前記所定の給電率に対応するデューティ比で前記制御信号を送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の床暖房システムにあっては、温度の上下の変動幅が大きくなることにより使用者が不快に感じてしまうのが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の床暖房システムの概略構成図である。
【図２】同上における給電率５０％での暖房運転の一例を説明するタイムチャートである。
【図３】同上における給電率５０％での暖房運転の他例を説明するタイムチャートである。
【図４】従来の床暖房システムの概略斜視図である。
【図５】同上における床暖房システムの概略構成図である。
【図６】同上における最大出力での暖房運転を説明するタイムチャートである。
【図７】同上における給電率５０％での暖房運転を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。本発明の床暖房システムは、図１に示すように、床の暖房領域が複数のブロック１に分割され、制御部によりブロック１毎の暖房運転が可能となるものである。
【００１８】
床に設けられる暖房部は、図示しないが、床上に敷設されるカーペットや、躯体の床上に設置されて更に上に床仕上げ材が敷設される床暖房パネル等で構成され、特に限定されない。暖房部は、全体で一体に形成され、これが複数の領域に区画されて各領域がブロック１となってもよいし、各ブロック１毎に別体として形成されてもよい。
【００１９】
各ブロック１には、電気ヒータ２と、該ブロック１に人が居るか否かを検知する人検知手段３が設けられる。電気ヒータ２は、ニクロム線やＰＴＣヒータ等が好適に用いられるが、特に限定されない。電気ヒータ２は、所定の電圧が印加されて所定の出力（Ｗ）が得られるもので、出力が調整される場合には、ＯＮ（給電）／ＯＦＦ（非給電）の時間が切り替えられることで行われる。床暖房システムは、電気ヒータ２に所定の電圧が印加されるための電源４、給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５と、備えている。電源４は、商用電源等の電力供給源の電圧を所定の電圧に変換するもので、制御ボックスに設けられるが、電力供給源から所定の電圧が得られる場合には、特に変圧しなくてもよい。給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５は、各ブロック１に設けられる電気ヒータ２への給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるもので、電磁リレー（機械式リレー）や半導体リレー等で構成され、特に限定されない。
【００２０】
人検知手段３は、暖房部上に人が載っていない時に接点が離間し、暖房部上に人が載るとその重量で接点が接触するスイッチ等が好適に用いられる。人検知手段３は、前記スイッチに限定されず、赤外線センサ等の他の様々な検知手段でもよく、人が「有」の時に二端子３１、３２間の導通が「有」となり、人が「無」の時に二端子３１、３２間の導通が「無」となるものであればよい。スイッチ以外の検知手段の場合には、暖房部から離れて設けられてもよい。
【００２１】
制御部は、中央演算装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）と、記憶部と、入出力インターフェースおよび入力ポート／出力ポート、を備え、制御ボックスに収容される。記憶部は、制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性記憶部と、データを一時記憶させるＲＡＭ（Random Access Memory）等の一時記憶部とで構成される。中央演算装置は、制御プログラムを実行し、入力ポートから入力された情報に基づいて、出力ポートから制御情報を出力して制御を行う。入出力インターフェースは、Ａ／Ｄ変換およびＤ／Ａ変換機能を含み、中央演算装置が処理する信号と、制御部外の機器と中央演算装置との間で送受信される信号とを相互に変換させる。なお、不揮発性記憶部や一時記憶部は、ＲＯＭやＲＡＭに限定されず、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable ProgrammableRead-Only Memory）やＨＤＤ（Hard Disc Drive）や他の媒体が用いられてもよく、限定されない。
【００２２】
また床暖房システムは、図示しないが、設定操作部を備え、制御部は、設定操作用入力ポートを備えている。使用者が設定操作部で設定した設定情報が設定操作用入力ポートより制御部に入力され、設定情報の設定が反映されるように制御部は暖房運転を行う。
【００２３】
以下、床暖房システムにおいて制御部が行うマトリックス制御について説明する。
【００２４】
暖房領域は、ｍ行ｎ列のｍ×ｎ個のブロック１に分割される。
【００２５】
各行毎に、第ｘ行のブロック１用の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５がｍ個設けられる。
【００２６】
制御部は、入力ポートとして、第ｘ行（ｘ＝１、２、・・・、ｍ）のブロック１に設けられた人検知手段３からの人検知信号の入力ポート６ｘをｍ個備える。制御部は、出力ポートとして、第ｘ行のブロック１用の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５への制御信号の出力ポート７ｘをｍ個、第ｙ列（ｙ＝１、２、・・・、ｎ）のブロック１用のタイミング信号の出力ポート８ｙをｎ個備える。
【００２７】
電源４が、第ｘ行のブロック１用の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５を介して、第ｘ行第１列〜第ｘ行第ｎ列のブロック１の電気ヒータ２にそれぞれ給電線９０により接続される。各給電線９０には、途中に、該給電線９０のＯＮ（導通）／ＯＦＦ（非導通）を切り替えるＯＮ／ＯＦＦ切替部９が設けられている。ＯＮ／ＯＦＦ切替部９は、各ブロック１に設けられる電気ヒータ２への給電のＯＮとＯＦＦとを切り替えるもので、電磁リレー（機械式リレー）や半導体リレー等で構成され、特に限定されない。ＯＮ／ＯＦＦ切替部９は、各ブロック１に設けられてもよいし、制御ボックス等のブロック１外に設けられてもよい。
【００２８】
また、第ｘ行第ｙ列のブロック１の人検知手段３の二端子３１、３２のうちの一方の端子３１と、第ｙ列のブロック１用のタイミング信号の出力ポート８ｙとが信号線８０で接続され、前記他方の端子３２と、第ｘ行のブロック１に設けられた人検知手段３からの人検知信号の入力ポート６ｘとが信号線６０で接続される。
【００２９】
また、第ｘ行のブロック１用の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５の入力部と、第ｘ行のブロック１用の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５への制御信号の出力ポート７ｘとが信号線７０で接続される。
【００３０】
また、第ｘ行第ｙ列のブロック１の電気ヒータ２への給電線９０に設けられたＯＮ／ＯＦＦ切替部９への入力部と、第ｙ列のブロック１用のタイミング信号の出力ポート８ｙとが信号線８００で接続される。
【００３１】
次に、動作について説明する。マトリックス制御の基本的な説明については背景技術の欄で説明した通りであり、重複する説明は主に省略する。時間０（便宜上、基準とする時間）から所定時間Ｔまでの間を第１ターンとし、以降、時間（ｙ−１）Ｔ〜ｙＴを第ｙターンとし、第ｎターンの後、第１ターンに戻り、これを繰り返す。なお、所定時間Ｔは例えば３秒、５秒、１０秒程度が想定されるが、特に限定されず、概ね３秒よりは長い時間であるとする。制御部は、第ｙターンの開始から終了までの間、第ｙ列のブロック１用のタイミング信号の出力ポート８ｙにタイミングＯＮ信号を送信する。
【００３２】
上記マトリックス制御においては、第ｘ行のブロック１は、第ｙターン時のみ給電が可能で、他のターン時には給電は不可能である。このため、第ｙターン時の全長において給電する場合の出力が最大出力となる（図６参照）。そして、電気ヒータ２の給電率（すなわち各ブロック１における最大出力に対する実際に行おうとする出力の割合）１００％未満で暖房運転が行われる場合、各第ｙターン中の給電率（第ｙターン全長（時間）に対する給電時間の割合）をＯＮ／ＯＦＦ制御により制御するものである。具体的には、給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５により、第ｙターン中に電気ヒータ２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。これには、第ｘ行のブロック１用の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５への制御信号の出力ポート７ｘからの制御信号の出力をデューティ制御する。デューティ比が調整されることで、電気ヒータ２への給電率が調整される。給電率は、使用者が上記設定操作部を操作することで、０〜１００％の間で、連続的にまたは段階的に任意に設定することができる。
【００３３】
第ｘ行第ｙ列のブロック１の電気ヒータ２に所定の給電率（ここでは５０％）で給電する場合の例を図２、図３に示す。制御部は、全ての第ｙターンにおいて、第ｙターンの開始から終了までの間、第ｙ列のブロック１用のタイミング信号の出力ポート８ｙからタイミングＯＮ信号を送信するように制御するとともに、第ｘ行のブロック１用の給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部５への制御信号の出力ポート７ｘからデューティ比５０％で給電ＯＮの制御信号を送信するように制御する。図２では、時間幅Ｔ／２のＯＮ／ＯＦＦが１回繰り返されており、図３では、時間幅Ｔ／４のＯＮ／ＯＦＦが２回繰り返されている。給電率が５０％の場合、一般に時間幅Ｔ／ｋ（ｋ＝１、２、・・・）のＯＮ／ＯＦＦがｋ回繰り返されればよいが、異なる時間幅のＯＮ／ＯＦＦが複数回行われてもよく、特に限定されない。
【００３４】
本発明においては、第ｘ行第ｙ列のブロック１の電気ヒータ２に所定の給電率で給電を行う場合、全ての第ｙターンにおいて所定の給電率に対応するデューティ比で給電を行うものである。図２、図３に示すように、給電されない間隔は最長でせいぜい第ｙターンの終了から次の第ｙターンの開始まで（すなわち略（ｎ−１）Ｔ）となる。これにより、ブロック１の平均（目標）温度に対する変動幅が、図７に示す従来の暖房システムの温度の変動幅よりも小さくてすむ。このため、使用者が、ブロック１の温度の変動幅が大きいことによる不快感を感じるのが抑制される。
【００３５】
なお、本発明において、暖房領域はｍ行ｎ列のｍ×ｎ個のブロック１に分割されているが、これは制御上の分割であり、実際の配置の行および列は、これと同じでもよいし、異なってもよい（例えば第１行第２列、第１行第１列、第１行第３列の順で並設されてもよい）。
【符号の説明】
【００３６】
１  ブロック
２  電気ヒータ
３  人検知手段
４  電源
５  給電ＯＮ／ＯＦＦ切替部
６  人検知信号入力ポート
７  制御信号出力ポート
８  タイミング信号出力ポート
９  ＯＮ／ＯＦＦ切替部
【図１】
2014020602.tif 000003
【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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