(57)【要約】  ４つ以上の一次光源を使用して目標の色点をかなえることが、光源の順列を計算するステップと、前記順列の各々に関して、前記色点をかなえるための前記光源の寄与を計算するステップと、前記光源の寄与をそれぞれ全体的な寄与への加算するステップと、これらの全体的な寄与により前記光源の動作させるステップとによって達成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプの色点を調整する方法であって
目標の色点を規定するステップと、
前記ランプ内のＮ個の異なる光源を動作させるステップであって、前記光源は、好ましくは異なる波長を発する、ステップと、
前記目標の色点をかなえるように前記ランプによって発せられるべき全体的な光に対するＮ個の光源のうちのＭ個の寄与を調整するステップと、
を有する方法において、前記調整の動作は、
光源の組み合わせの
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の順列を計算するステップと、
計算された前記順列の少なくとも１つに関して、前記目標の色点をかなえるために前記ランプによって発せられる前記全体的な光に対する前記光源の寄与を計算するステップと、
前記計算された順列の少なくとも１つからの各光源の計算された前記寄与を、それぞれ各光源の全体的な寄与に加算するステップと、
得られた全ての光源の全体的な寄与によって前記ランプを動作させるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
Ｎ個の異なる光源を有するランプを動作させるステップが、Ｎが４以上であって、少なくともＮ個の異なる光源を有する前記ランプを動作させるステップを有している、請求項１の方法。
【請求項３】
前記Ｍ個の光源の寄与の調整が、Ｍが２以上であって好ましくは３であると共にＮ以下である、Ｍ個の光源の寄与を調整するステップを含んでいる、請求項１の方法。
【請求項４】
前記光源の計算された前記寄与に、それぞれの重み付け係数が与えられる、請求項１の方法。
【請求項５】
前記計算された順列に関して前記光源の寄与を計算するステップが、前記色点をかなえるための各光源に関する束の計算を含んでいる、請求項１の方法。
【請求項６】
前記束の計算が、各光源に対する活性化の継続期間の計算を含んでいる、請求項５の方法。
【請求項７】
前記束の計算が、各光源に関するパルス幅デューティサイクルの計算を含んでいる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
計算された前記デューティサイクルｐが、０＜＝ｐ＜＝１であるかどうかをチェックするステップを更に含んでいる、請求項６の方法。
【請求項９】
各光源に対する計算された前記寄与が、前記色点の色三角形によって規定されている許容される範囲内にあるかどうかをチェックするステップを更に含んでいる、請求項１の方法。
【請求項１０】
Ａ）各順列に対する同一の時間フレーム、及び
Ｂ）同一でない時間フレーム
のうちの少なくとも一方において、各光源に対するパルス幅デューティサイクルを計算するステップを更に有する、請求項６の方法。
【請求項１１】
全ての光源の全体的な寄与によってランプを動作させるステップが、前記光源の全体的な寄与の重み付けされた重ね合わせを使用するステップを含んでいる、請求項１の方法。
【請求項１２】
ランプを動作させる装置であって、
目標の色点の定義ユニットと、
前記目標の色点をかなえるために、前記ランプによって発せられるべき全体的な光に、Ｎ個の異なる光源のうちのＭ個の寄与の調整をする調整手段と、
光源の組み合わせの
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の順列を計算する順列手段と、
計算された前記順列のうちの少なくとも２つに関して、前記目標の色点をかなえるために前記ランプによって発せられる全体的な光に対する前記光源の前記寄与を計算する計算手段と、
前記計算された順列のうちの少なくとも１つからの各光源の前記計算された寄与を、それぞれ各光源の全体的な寄与に加算する加算手段と、
を有する、装置。
【請求項１３】
好ましくは異なる波長による光を発するＮ個の異なる光源を有するランプと、請求項１２の装置とを有するシステム。
【請求項１４】
情報担体内に明確に埋め込まれているコンピュータプログラムであって、実行された場合に、
−  ランプ内の異なる波長の光を発するＮ個の異なる光源を動作させるステップと
−  目標の色点をかなえるために、前記ランプによって発せられるべき全体的な光に対するＮ個の光源のうちのＭ個の寄与を調整するステップと、
を有する動作であって、前記調整するステップが、
−  光源の組み合わせの
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の順列を計算するステップと、
−  前記寄与の計算された順列の少なくとも１つに関して、前記目標の色点をかなえるために、前記ランプによって発せられる全体的な光に対する光源の寄与を計算するステップと、
−  前記計算された順列のうちの少なくとも２つからの各光源の計算された寄与を、それぞれ各光源の全体的な寄与に加算するステップと、
−  全ての光源の得られた全体的な寄与を有するランプを動作させるステップと、
を含んでいる、動作を少なくとも１つのプロセッサに実施させる命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項１５】
家庭用照明、表示装置のバックライト、アンビエント照明又は店舗照明における、請求項１の方法、請求項１２の装置、請求項１３のシステム又は請求項１４のコンピュータプログラムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、一般には、ランプの色点の調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）のような、固体状態照明（Solid-state lighting：SSL）装置は、現在の照明システムにおいて使用されている。これらのＬＥＤは、或る波長における光を供給する。異なる色を有するこのようなランプを動作させるために、異なる有色のＬＥＤが、１つのランプ内に組み立てられる。前記ＬＥＤは、動作させられた場合、原色を提供し、前記原色は、当該ランプの出力光を作るために重ね合わせられる。
【０００３】
前記ＬＥＤは、前記ＬＥＤの束（flux）の線形結合によって前記ランプによって実現されることができる色を示す色空間内の領域を規定することができる。前記ランプの全体的な色に貢献するように各ＬＥＤの束を調整することが、３つのＬＥＤを有するランプに関する従来技術において知られている。目標の色点（例えば、三刺激値（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ）によって規定される）と、三原色の平均束Φとの間に厳密な関係が存在することが、知られている。平均束Φは、ＬＥＤが動作される継続時間によって規定されることができることも知られている。例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）ベースのシステムにおいては、i番目の色の平均束Φｉは、
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によって与えられることができる。ここで、ｐｉは、ｉ番目の原色のデューティサイクル（１期間の動作の継続時間を期間の全長によって除算したもの）を表しており、
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は、束のピーク値を表している。従って、三色システム（即ち３つの異なる原色を有しているランプ）において、１つの所与の色点を得るのに必要な前記原色の各々に関するデューティサイクルが計算されることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術において、４つ以上の原色がランプにおいて使用されている場合、目標の色点を得るための原色の寄与を計算することができなかった。
【０００５】
従って、本特許出願の第１の目的は、容易な色点の計算を提供することにある。本特許出願の他の目的は、高い色レンダリング指数によって光を発するランプを提供することである。本特許出願の他の目的は、色点の計算の容易な実施を提供することである。本特許出願の他の目的は、パルス幅変調システムを使用した色点計算を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本特許出願のこれらの及び他の目的は、ランプの色点を調整する方法であって、目標の色点を規定するステップと、前記ランプ内でＮ個の異なる光源を動作させるステップであって、前記光源は異なる波長の光を発する、ステップと、前記目標の色点をかなえるように、前記ランプによって発せられるべき全体的な光に対する、前記Ｎ個の光源のうちのＭ個の寄与を調整するステップとを有する方法において、前記調整するステップは、
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個の光源の組み合わせの順列を計算するステップ、計算された前記順列のうちの少なくとも２つに関して、前記色点をかなえるように前記ランプによって発せられる全体的な光に対する前記光源の寄与を計算するステップ、前記計算された順列のうちの少なくとも２つからの各光源の計算された寄与を、各光源の全体的な寄与に別々に加算するステップ、及び全ての光源の得られた全体的な寄与によって前記ランプを動作させるステップを有する、方法によって達成される。
【０００７】
目標の色点は、少なくとも２つの順列に関する光源の寄与を全体的な寄与に加算し、これら自身の全体的な寄与に従って前記光源を動作させることにより、複数の異なる光源を持っているランプによってかなえられることが分かった。これは、ＣＩＥｘｙｚ色空間（ＣＩＥ１９３１色空間としても知られている）において目標の色点を規定するのに特に便利である。この定義によれば、人間の目は、種々の波長（例えば、青、緑及び赤）に対する受容体を有している。従って、これらの３つのパラメータは、原則として、色の感覚を記載するのに十分なものであり得る。人間の目に良好な色の感覚を与える色点を記述するために、Ｘ、Ｙ及びＺ値によって表される三刺激値が使用され得て、前記三刺激値は、それぞれ赤、緑及び青の三つ組を記述している。人間の目に知覚され得る色は、前記Ｘ、Ｙ、Ｚ値によって規定されている色三角形内に見出されるはずであることが分かっている。
【０００８】
目標の色点は、光源の１つの可能な組み合わせの寄与を加算することによってかなえられることができるが、このようなランプの色の外観は、低い色レンダリング指数を持ち得ることも更に分かった。前記色レンダリング指数は、同じ色の光を発する光源間における質の区別として使用されることができる。黒体放射体のような、基準光源は、１００の色レンダリング指数を持つものとして規定されることができる。同じ色温度を有する試験光源が、これと比較され、基準光源の下と試験照明の下とにおいて知覚された色（即ちＣＩＥ色空間において測定されたもの）は、標準的な式を使用して比較されることができる。従って、本特許出願は、目標の色点をかなえるための光源の組み合わせの取り得る順列の計算を提供する。Ｎ個の異なる光源があり、色点をかなえるために前記光源のうちのＭ個の使用する場合、
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、好ましくは
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の前記光源の組み合わせの順列を計算することができる。組み合わせの順列の計算は、
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の個の順列の計算を含み得る。
【０００９】
これらの順列の各々に関して、前記目標の色点をかなえるためのＮ個の異なる光源のうちのＭ個の寄与が、計算されることができる。次いで、前記順列に関して前記Ｎ個の光源の各々の寄与を計算した後、前記異なる順列からの全ての光源の寄与が、全体的な寄与を得るように総和される。この全体的な寄与は、前記異なる順列における光源の全ての寄与を考慮に入れている。前記光源の各々の全体的な寄与をそれぞれ得た後、前記ランプは、自身の全体的な寄与によって前記光源の各々を動作させることによって動作されることができる。このことにより、目標の色点をかなえていると共に高い色レンダリング指数を持っている光の放出をもたらす。
【００１０】
本発明による方法は、３以上であるＮ個の、好ましくは３つの光源を有するランプに関する色点の計算であって、特に、ＬＥＤのような、固体状態光源を有するランプに関する色点の計算を提供するものである。光源の各々の寄与の計算は、容易かつ速いものである。当該アルゴリズムは、容易な実施化を可能にするものである。
【００１１】
Ｎ＝４個の異なる光源を有するランプは、良好な色レンダリング指数の結果を与えることが分かった。好ましくは、Ｎ＝５である光源は、更に良好な色レンダリング指数を提供する。例えば、赤、緑、青、琥珀及び黄色を有する光源が、使用され得る。
【００１２】
当該寄与の計算は、１つの順列における全体的な光に寄与しているＮ個の光源のうちの、３以上であるＭ個に関するものであることが好ましい。
【００１３】
前記全体的な光に対する光源の前記寄与は、各光源の束として理解されることもできる。前記順列の各々の異なる光源の束の付加は、目標の色点の達成を生じる。
【００１４】
特に、パルス幅変調されているシステムにおいて、各光源の前記寄与は、時間フレーム内における光源の活性化の継続期間として理解されることができる。前記目標の色点をかなえるために、前記順列の各々における各光源に関するパルス幅デューティサイクルを計算することが、特に好適である。
【００１５】
上述で示したように、三刺激値の色三角形が、人間に知覚されることができる目標の色点の領域を規定している。従って、前記順列の各々の可視性、即ち順列において見つけられている光源の重ね合わされた寄与が、前記色三角形内にあって観察者が見ることができるものであるかどうかを、考慮するのが好ましい。この点において、前記光源の各々の計算されたデューティサイクルは、０と１との間にあることが好適である。
【００１６】
どの解が、色三角形内にある目標の色点を提供することができ、かつ、０と１との間の範囲におけるデューティサイクルを必要とするのかについてのチェックの後、複数の可能な解ｍが、得られる。この数ｍによって、仮想パルス幅変調サイクル
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が仮定されることができ、Ｔは、当該ＰＷＭシステムの期間を表している。前記光源の各々の寄与は、この仮想パルス幅変調サイクルＴｉは、この仮想パルス幅変調サイクルＴｉに縮尺変更されることができる。従って、各順列に対する固定された、同一の時間フレームは、Ｔｉであることができ、前記光源の各々に対する前記デューティサイクルは、ｐｉであり得る。このことは、
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として計算される光源の全体的な寄与の重み付けられた重ね合わせを生じ得る。
【００１７】
次いで、良好な色レンダリング指数を得るために、前記ランプは、前記パルス幅変調サイクルＴの固定されたパルスの各々における前記光源の全ての全体的な寄与によって動作されることができる。色レンダリングは、パルス幅デューティサイクルが、各順列に対して同一でない時間フレーム内における各光源に関して計算されることができる点においても改善されることができる。
【００１８】
本特許出願の他の見地は、ランプを動作させる装置であって、目標の色点の定義ユニットと、前記目標の色点をかなえるために前記ランプによって発せられる全体的な光にＮ個の異なる光源のうちのＭ個の寄与を調整する調整手段と、光源の
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の組み合わせの順列を計算する順列手段と、計算された前記順列のうちの少なくとも２つに関して、前記目標の色点をかなえるための前記ランプから発せられる全体的な光に対する前記光源の寄与の順列を計算する計算手段と、前記計算された順列のうちの少なくとも２つからの各光源の計算された前記寄与を、それぞれ各光源の全体的な寄与に加算する加算手段とを有する動作ランプのための装置。
【００１９】
本特許出願の更なる見地は、異なる波長の光を発するＮ個の異なる光源を備えているランプを有するシステムと、添付の請求項１３の装置である。
【００２０】
最後に、添付の請求項１５に記載の使用も、本特許出願の見地である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本特許出願のこれら及び他の見地は、添付の図面を参照して明らかになり、説明されるであろう。
【００２２】
図１は、本発明の実施例によるランプ１１６を動作させるシステム１００を示している。
【００２３】
システム１００は、ランプ１１６の色点を調整する装置１０２を有している。装置１０２は、目標の色点の定義ユニット１０４と、調整ユニット１０６とから構成されている。調整ユニット１０６は、順列ユニット１０８、計算ユニット１１０及び加算ユニット１１２、並びに制御ユニット１１４を有している。ユニット１０４−１１４は、互いに協働することができる。
【００２４】
制御ユニット１１４は、ランプ１１６内の光源１１８ａ−ｅを制御することができる。光源１１８ａ−ｅは、ＬＥＤのような、固体状態光源であっても良い。光源１１８は、ランプ１１６のハウジング内に位置されており、光学システム１２０を介して光を発し、この結果、光源１１８ａ−ｅから発せられた光は、ランプ１１６の全体的な照明の印象を提供するために重ね合わされることができる。
【００２５】
システム１００の動作は、図２を参照してより詳細に記載されるであろう。
【００２６】
図２は、実施例によるシステム１００を動作させる方法２００を示している。第１のステップ２０２において、色点が、色点の定義ユニット１０４に内で規定される。この色点は、ランプ１１６に望ましい色であり、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚによって規定されることができるものである。他の色点の定義の方法も、この特許出願の範囲におけるものであり得る。
【００２７】
定義された前記色点は、調整ユニット１０６に送られる。順列ユニット１０８は、ステップ２０４において順列を計算する。例えば、示されているように、５つの異なる光源１１８ａ−ｅがランプ１１６内に設けられており、前記色点は、３つの三刺激値によって規定される。この場合において、順列ユニット１０８は、
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の順列を計算することができる。これにより、図３に示されているように、光源の１０個の可能な三つ組が提供される。
【００２８】
図３に示されているように、１０個の順列Ｔ１−Ｔ１０が供給されており、前記順列の各々は、光源１１８ａ−ｅの寄与ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤ、ＤＥを有している。目標の色点をかなえるために、各順列に対する光源１１８ａ−ｅの各々平均束が、ステップ２０６において計算されることができる。ＰＷＭベースのシステムにおいて、例えば、前記平均束は、或る時間フレーム内の光源１１８ａ−ｅのデューティサイクルの関数であっても良い。各順列Ｔ１−Ｔ１０に対して、含まれている３つの原色のデューティサイクルＤが、ステップ２０６において計算されることができる。
【００２９】
順列ユニット１１８は、取り得る順列を計算ユニット１１０に転送する。計算ユニット１１０は、ステップ２０６において順列Ｔ１−Ｔ１０に含まれている各光源１１８ａ−ｅの寄与を計算する。計算ユニット１１０は、ステップ２０８において、それぞれの光源１１８ａ−ｅの計算された前記デューティサイクルが０と１との間にあるかどうかを更にチェックする。この場合においてのみ、前記目標の色点は、固定された時間フレームを有するパルス幅変調においてシステム１００を動作させることによって達成されることができる。
【００３０】
更に、計算ユニット１１０は、ステップ２０８において、各々の順列に関して計算された前記デューティサイクルが、前記目標の色点が三刺激値によって規定される許容される色三角形内で発せられるようにするものであるかチェックする。上述の要件の両方を満たす順列のみが、更なる処理のために考慮に入れられる。
【００３１】
図４ａは、種々の順列に対する種々のデューティサイクルの例を示している。見て分かるように、計算ユニット１１０は、順列Ｔ１に関して第１の仮想パルス幅変調サイクルＴ／ｍにおけるデューティ-サイクルＤＡ１、ＤＢ１、及びＤＣ１を計算した。第２サイクルＴ／ｍにおいては、順列Ｔ４の寄与ＤＡ４、ＤＣ４、及びＤＤ４が計算され、第３のサイクルにおいては、順列Ｔ６の寄与ＤＡ６、ＤＤ６、ＤＥ６が計算される。示している例において、計算ユニット１１０は、ステップ２０８において、実現可能なデューティサイクルによって実現可能な目標の色点を与える順列Ｔ１、Ｔ４、及びＴ６のみを計算していた。従って、これら３つの順列Ｔ１、Ｔ４、Ｔ６、のみが、目標の色点を作るのに考慮されている。これらのｍ（３に等しい）個の順列は、全体的なパルス幅変調サイクルＴのうちの仮想パルス幅変調サイクルＴ／３を占めている。
【００３２】
計算された前記順列及びこれらのデューティサイクルは、ステップ２１０で、加算ユニット１１２において更に処理される。加算ユニット１１２は、光源１１８ａに関するデューティサイクルＤＡ１、ＤＡ４、ＤＡ６を総和した。光源１１８ｂに関して、前記全体的な寄与はＤＢ１である。光源１１８ｃに関して、前記全体的な寄与はＤＣ１＋ＤＣ４である。光源１１８ｄに関して、前記全体的な寄与は、ＤＤ４＋ＤＤ６である。光源１１８ｅに関して、全体的な寄与ｉはＤＥ６である。前記全体的な寄与は、
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によって計算されることができる。ここで、ｐｉは光源１１８ｉの全体的な寄与であり、ｍは、実現可能な順列の数である。図４ｂに示されているように、前記全体的な寄与は、１つの全体的なデューティサイクルに総和されることができる。
【００３３】
色に関する（０＜＝ｐｉｋ＜＝１）前記寄与を重み付けるために重み付け値ｗｋを使用し、重み付けされた前記寄与を付加することも可能である。これにより、
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をもたらす。
【００３４】
色レンダリング指数は、この重み付けによって改善されることができる。
【００３５】
これらの総和されたデューティサイクルは、ステップ２１２において制御ユニットに転送される。制御ユニット１１４は、１つのパルス幅変調サイクルＴ内でそれぞれ総和された寄与によって光源１１８ａ−ｅを動作させる。前記全体的な寄与が、サイクルＴ内で光源１１８の動作時間を占めるのが好ましい。
【００３６】
寄与ｐｉは、光源１１８ａ−ｅに供給され得る定電流を計算するのに使用されることができることに留意されたい。束−電流（flux-current）特性は、光源１１８ａ−ｅを駆動させる電流値を得るのを可能にする。必ずしもパルス幅変調によって光源１１８ａ−ｅを駆動する必要はなく、電流値による一定の駆動も可能である。前記光源に、前記計算された寄与によって、必要とされる平均束の周りで変化する電流を供給することも可能である。
【００３７】
ランプ１１６の光学システム１２０による光出力は、前記目標の色点を達成し、高い色レンダリング指数を有する。４つ以上の光源１１８の寄与の計算は、実施され易く、当該方法は、４つ以上の一次光源による目標の色点を計算するのも可能にする。このことは、パルス幅変調システムを使用してなされることもできる。
【００３８】
本発明は、添付図面及び上述の記載において詳細に説明され記載されたが、このような説明及び記載は、例示的なもの又は模範であり、限定的なものとみなされるべきではなく、本発明は、開示されている実施例に限定されるものではない。
【００３９】
開示されている実施例への他の変更も、図面、明細書及び添付請求項を検討することによって、添付請求項における発明の当業者によって理解される及びもたらさられることができる。前記請求項において、「有する」という語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形の記載は、複数のこのようなものを排除するものではない。１つのプロセッサ又は他のユニットが、添付請求項に列挙されている幾つかの項目の機能を実行しても良い。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は他ハードウェアの一部として一緒に提供される光記憶媒体又は固体状態媒体のような、適切な媒体において記憶される／配布されることもできるが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介するような、他の形態において、頒布されることもできる。添付請求項における如何なる符号も、特許請求の範囲を限定するものとしてみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例によるシステムの概略図である。
【図２】実施例による方法のフローチャートである。
【図３】実施例による順列を示している表である。
【図４ａ】順列による光源のデューティサイクルを示しているチャートである。
【図４ｂ】積み重ねられたデューティ-サイクルを示しているチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【国際調査報告】
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