(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗箱と、前記暗箱内への煙の流入を許容しながら前記暗箱内への光の入射を阻止するラビリンス構造と、発光素子及び受光素子と、を備え、前記発光素子の照射領域と前記受光素子の受光領域とが重なり合う領域を検煙領域とし、前記発光素子からの照射光が前記暗箱内に流入した煙粒子により散乱して発生する散乱光を、前記受光素子で受光して煙を検出する煙感知器であって、
前記発光素子から照射され前記検煙領域を通過した光を、前記発光素子の光軸と前記受光素子の光軸とを含む仮想平面の外に設けられた仮想集光領域へ向かうように集光させる集光手段を備えることを特徴とする煙感知器。
【請求項２】
前記暗箱は、前記集光手段により前記仮想集光領域へ向かうように集光させた光を減衰させる光減衰手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の煙感知器。
【請求項３】
前記集光手段は、前記発光素子から照射され前記検煙領域を通過した光を、前記仮想集光領域に向けて反射させて集光させる凹曲面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の煙感知器。
【請求項４】
前記発光素子の光軸と前記受光素子の光軸とを含む仮想平面は水平面に設定され、前記集光手段の前記凹曲面は下向きとされていることを特徴とする請求項３に記載の煙感知器。
【請求項５】
前記集光手段は、前記暗箱とともに一体成形されることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の煙感知器。
【請求項６】
前記集光手段は、前記ラビリンス構造の一部を構成することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の煙感知器。
【請求項７】
前記集光手段の外部形状は、流線形状とされてなることを特徴とする請求項６に記載の煙感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙感知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、煙粒子に起因した散乱光を検出することにより煙を検出する煙感知器が提案され、実用化されている。かかる煙感知器は、発光素子や受光素子を収納する暗箱を備えており、発光素子からの照射光がこの暗箱内に流入した煙粒子に起因して散乱することにより発生する散乱光を、受光素子で受光して、火災を感知するものである。
【０００３】
近年においては、ノイズ光（発光素子からの照射光が暗箱の内壁に反射することにより発生する光）が受光素子に到達するのを抑制する「光トラップ」を有する煙感知器が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。このような煙感知器を採用すると、ノイズ光を光トラップに入射させて減衰させることができるため、受光素子へのノイズ光の入射を抑制して、Ｓ／Ｎ比をある程度向上させることが可能となる。
【特許文献１】特開平１１−２４８６２８号公報
【特許文献２】特開２０００−６５７４０号公報
【特許文献３】特開２０００−６５７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の煙感知器においては、発光素子及び受光素子の正面に光トラップが配置されているので、発光素子からの照射光が、発光素子の光軸と受光素子の光軸とを含む仮想平面に平行な方向に反射してしまう。このため、ノイズ光が受光領域に入射し易くなるので、誤報が発生する可能性が依然として高い。
【０００５】
また、特許文献２及び特許文献３に記載の煙感知器は、暗箱内への光の入射を阻止する「ラビリンス構造」を採用しているため、発光素子からの照射光が、このラビリンス構造を構成する壁状部材のエッジ部に反射して、光トラップでは減衰させきれない不規則なノイズ光が発生し、このノイズ光が受光領域に入射して誤報を引き起こす可能性がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載の煙感知器においては暗箱内に複数の光トラップを設ける必要があり、特許文献２及び特許文献３に記載の煙感知器においては暗箱内のラビリンス構造の内側に光トラップを配置する必要があるため、いずれも、光トラップを設けるためのスペースを広く確保する必要がある。従って、煙感知器の小型化が困難となっていた。また、特許文献３に記載の煙感知器においては、光トラップとは異なる部品（レンズ等の集光手段）を設けているので、製造コストが嵩む上に、これら光トラップや集光手段によって暗箱内への煙の流入が妨げられるおそれがあった。
【０００７】
本発明の課題は、発光素子からの照射光に起因するノイズ光が受光領域に入射することを効果的に抑制して、Ｓ／Ｎ比を大幅に向上させ、ノイズ光による誤報の発生を格段に低減することができる煙感知器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
暗箱と、前記暗箱内への煙の流入を許容しながら前記暗箱内への光の入射を阻止するラビリンス構造と、発光素子及び受光素子と、を備え、前記発光素子の照射領域と前記受光素子の受光領域とが重なり合う領域を検煙領域とし、前記発光素子からの照射光が前記暗箱内に流入した煙粒子により散乱して発生する散乱光を、前記受光素子で受光して煙を検出する煙感知器であって、
前記発光素子から照射され前記検煙領域を通過した光を、前記発光素子の光軸と前記受光素子の光軸とを含む仮想平面の外に設けられた仮想集光領域へ向かうように集光させる集光手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、発光素子から照射され検煙領域を通過した光を、検煙領域外の所定の集光領域に集光させる集光手段を備えるので、発光素子から照射された比較的高強度の照射光を検煙領域から離隔させ、検煙領域外で減衰させることができる。従って、発光素子からの照射光に起因するノイズ光が受光領域に入射することを抑制してＳ／Ｎ比を大幅に向上させることができ、ノイズ光による誤報の発生を格段に低減することができる。
また、暗箱内への光の入射を阻止するラビリンス構造を有するため、受光領域への外光の入射を防ぐことによってもＳ／Ｎ比の向上に寄与することができる。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明によれば、仮想集光領域は、発光素子の光軸と受光素子の光軸とを含む仮想平面の外（例えば仮想平面から上方又は下方に所定寸法だけ離隔した位置）に設けられるので、発光素子からの照射光を集光手段によって第１次的に仮想平面外に集光することができる。従って、発光素子からの照射光に起因するノイズ光を仮想平面外できわめて効果的に減衰させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の煙感知器において、
前記暗箱は、前記集光手段により集光させた光を減衰させる光減衰手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、集光手段により検煙領域から離隔させ集光させた光を、暗箱に設けた光減衰手段で減衰させることができる。従って、ノイズ光が受光領域に入射するのを一層効果的に抑制することができ、Ｓ／Ｎ比をさらに向上させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の煙感知器において、
前記集光手段は、前記発光素子から照射され前記検煙領域を通過した光を、前記仮想集光領域に向けて反射させて集光させる凹曲面を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、集光手段は、発光素子から照射され検煙領域を通過した光を仮想集光領域（以下、単に集光領域と記す）に向けて反射させて集光させる凹曲面を備えるので、簡易な構造で高いノイズ光減衰効果を得ることができる。 
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の煙感知器において、
前記集光手段の前記凹曲面は下向きとされていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、集光手段の凹曲面は下向きとされているので、凹曲面に埃等が堆積するのを阻止することができる。従って、発光素子から照射された光が凹曲面上の埃等に反射してノイズ光が発生するのを防止することができ、Ｓ／Ｎ比の向上に寄与することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか一項に記載の煙感知器において、
前記集光手段は、前記暗箱とともに一体成形されることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、集光手段は暗箱とともに一体成形されるため、製造コストを低減することができる。また、暗箱と集光手段とを別々に製作して組み付ける手間を省くことができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか一項に記載の煙感知器において、
前記集光手段は、前記ラビリンス構造の一部を構成することを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、集光手段はこのラビリンス構造の一部を構成するため、集光手段の配置スペースをラビリンス構造の内側や外側に確保する必要がない。従って、煙感知器の小型化を実現させることができるとともに、暗箱内における発光素子や受光素子の配置態様の自由度を高めることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の煙感知器において、
前記集光手段の外部形状は、流線形状とされてなることを特徴とする。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、ラビリンス構造の一部を構成する集光手段の外部形状は流線形状とされてなるので、暗箱内に煙を効果的に流入させることができる。従って、火災を確実に感知することができ、人命保護・財産保全に貢献することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、発光素子からの照射光に起因するノイズ光が受光領域に入射することを効果的に抑制することができ、Ｓ／Ｎ比を大幅に向上させて、ノイズ光による誤報の発生を格段に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。
【００２６】
まず、図１〜図８を用いて、本実施の形態に係る煙感知器の構成について説明する。
【００２７】
本実施の形態に係る煙感知器は、図１〜図３に示すように、上方部材１０及び下方部材２０からなる厚手円板型の暗箱１、この暗箱１内に設けられた発光素子３０及び受光素子４０、これら発光素子３０や受光素子４０を制御する図示されていない回路基板、等を備えて構成されている。煙感知器は、上方部材１０を天井面側（上側）に向けるとともに下方部材２０を床面側（下側）に向けた状態で天井面に設置され、所定の検煙領域Ａ（図２及び図３参照）において散乱光を受光素子４０で受光することにより、火災を感知するものである。
【００２８】
上方部材１０は、図１及び図４〜図６に示すように、平面形状が円形状の板状部材と、この板状部材の下面に設けられた各種部材と、を備えており、下方部材２０とともに暗箱１を構成して、天井面側に配置された図示されていない回路基板の下方に配置される。
【００２９】
上方部材１０の板状部材の下面には、図４〜図６に示すように、発光素子３０を保持するための発光素子用ホルダ１１、発光素子用ホルダ１１の近傍に設けられた絞り部１２、受光素子４０を保持するための受光素子用ホルダ１３、発光素子３０から照射された光を反射させて所定の集光領域Ｂ（図２参照）に集光させる反射式集光部１４、等が設けられている。なお、本発明の主要部（集光手段）である反射式集光部１４については、後に詳述する。
【００３０】
本実施の形態においては、光の反射を抑制する目的で、上方部材１０の板状部材と、この板状部材の下面に設けられた各部材（発光素子用ホルダ１１、絞り部１２、受光素子用ホルダ１３及び反射式集光部１４）と、を黒色の合成樹脂で一体成形している。
【００３１】
下方部材２０は、図７及び図８に示すように、平面形状が円形状の板状部材と、この板状部材の上面に設けられラビリンス構造の一部を構成する各種部材と、を備えており、上方部材１０とともに暗箱１を構成する。なお、ラビリンス構造とは、暗箱１内への煙の流入を許容しながら暗箱１内への光の入射を阻止する構造である。
【００３２】
下方部材２０の板状部材の上面には、図７及び図８に示すように、ラビリンス構造の一部を構成する複数の断面略Ｌ字状部材２１及び断面略Ｚ字状部材２２、上方部材１０の発光素子用ホルダ１１と対をなす発光素子用ホルダ２３、上方部材１０の絞り部１２と対をなす絞り部２４、発光素子３０の後方及び側方を遮蔽する発光素子用遮蔽壁２５、受光素子用ホルダ１３の後方及び側方を遮蔽する受光素子用遮蔽壁２６、発光素子３０が配置される位置と受光素子４０が配置される位置との間に設けられた中間遮光壁２７、等が設けられている。
【００３３】
本実施の形態においては、光の反射を抑制する目的で、下方部材２０（板状部材の上面に設けられた断面略Ｌ字状部材２１、断面略Ｚ字状部材２２、発光素子用ホルダ２３、絞り部２４、発光素子用遮蔽壁２５、受光素子用遮蔽壁２６及び中間遮光壁２７を含む）を黒色の合成樹脂で一体成形している。
【００３４】
発光素子３０は、検煙用の散乱光を発生させるための光源であり、リード線３１を介して回路基板に電気的に接続されるようになっている。
【００３５】
発光素子３０は、図２〜図６に示すように、その光軸Ｌ1が上方部材１０の板状部材や下方部材２０の板状部材に対して平行な方向に延在するように上下の発光素子用ホルダ１１、２３に保持され、その後方及び側方は、図３に示すように発光素子用遮蔽壁２５によって遮蔽される。また、発光素子３０から照射される光の投光領域は、図２及び図３に示すように、上下の絞り部材１２、２４によって狭められる。また、中間遮光壁２７により、発光素子３０から照射される光が受光素子４０に直接的に入射するのを阻止することができる。
【００３６】
受光素子４０は、図２及び図３に示した検煙領域Ａにおいて散乱光（発光素子３０から照射された光が暗箱１内に流入した煙粒子に起因して散乱することにより発生した光）を受光するものであり、図示されていないリード線を介して回路基板に電気的に接続されるようになっている。
【００３７】
受光素子４０は、図３〜図６に示すように、その光軸Ｌ2が上方部材１０の板状部材や下方部材２０の板状部材に対して平行な方向に延在するように受光素子用ホルダ１３に保持され、その後方及び側方は、図３に示すように受光素子用遮蔽壁２６によって遮蔽される。また、中間遮光壁２７により、発光素子３０から照射される光が受光素子４０に直接的に入射するのを阻止することができる。
【００３８】
なお、検煙領域Ａは、図３に示すように、発光素子３０の照射領域と受光素子４０の受光領域とが重なり合う領域であり、発光素子３０の光軸Ｌ1と受光素子４０の光軸Ｌ2との交差点が含まれるものである。また、本実施の形態においては、図３及び図６に示すように、発光素子３０の光軸Ｌ1と、受光素子４０の光軸Ｌ2と、が上方部材１０の中央部で交差するように発光素子３０及び受光素子４０を配置しており、これら光軸Ｌ1及び光軸Ｌ2のなす角を略１１０°に設定している。
【００３９】
次に、本発明の主要部（集光手段）である反射式集光部１４について説明する。
【００４０】
反射式集光部１４は、図２に示すように、発光素子３０から照射され検煙領域Ａを通過した光を、検煙領域Ａ外の所定の集光領域Ｂに集光させるものである。本実施の形態においては、集光領域Ｂを、発光素子３０の光軸Ｌ1と受光素子４０の光軸Ｌ2とを含む仮想平面Ｈの下側（床面側）に設定している。このため、発光素子３０から照射された比較的高強度の光を検煙領域Ａから即時に離隔させることができる。
【００４１】
反射式集光部１４は、図２〜図４及び図６に示すように、発光素子３０から照射され検煙領域Ａを通過した光を、集光領域Ｂに向けて反射させて集光させる凹曲面（凹状に形成された曲面）１４ａを有している。凹曲面１４ａの形状は、発光素子３０から照射され検煙領域Ａを通過した光を、仮想平面Ｈの下側の集光領域Ｂに向けて反射させて集光させることができるような形状であればよく、例えば図２に示すような断面円弧形状や断面放物線形状を採用することができる。凹曲面１４ａの形状は、集光領域Ｂの位置、発光素子３０の照射領域、発光素子３０から反射式集光部１４までの距離、等に応じて適宜変更することができる。
【００４２】
反射式集光部１４の凹曲面１４ａは、図２に示すように床面側（下側）に向けられている。このため、凹曲面１４ａに埃が堆積することを阻止することができる。また、反射式集光部１４の後方及び側方には、図５に示すような遮光壁１５が設けられている。そして、図３に示すように、反射式集光部１４、断面略Ｌ字状部材２１、断面略Ｚ字状部材２２、発光素子用遮蔽壁２５、受光素子用遮蔽壁２６等によってラビリンス構造が構成される。すなわち、反射式集光部１４はラビリンス構造の一部を構成する。また、反射式集光部１４の背面１４ｂ（凹曲面１４ａの裏面）の形状は、図５に示すように滑らかな曲面の流線形状とされている。
【００４３】
以上説明した実施の形態に係る煙感知器においては、発光素子３０から照射され検煙領域Ａを通過した光を、検煙領域Ａ外の所定の集光領域Ｂに集光させる反射式集光部１４を備えるので、発光素子３０から照射された比較的高強度の照射光を検煙領域Ａから離隔させ、検煙領域Ａ外で減衰させることができる。すなわち、発光素子３０からの照射光を反射式集光部１４で反射させて下方の集光領域Ｂに集光させるように構成することにより、反射式集光部１４に反射した光を下方部材２０の板状部材で反射させ、その後、暗箱１の内壁に上下に複数回反射させて減衰させることができる。従って、発光素子３０からの照射光に起因するノイズ光が受光領域に入射することを抑制してＳ／Ｎ比を大幅に向上させることができ、ノイズ光による誤報の発生を格段に低減することができる。
【００４４】
また、以上説明した実施の形態に係る煙感知器においては、集光領域Ｂが発光素子３０の光軸Ｌ1と受光素子４０の光軸Ｌ2とを含む仮想平面Ｈの外（仮想平面Ｈから下方に所定寸法だけ離隔した位置）に設けられるので、発光素子３０からの照射光を反射式集光部１４によって第１次的に仮想平面外に集光することができる。従って、発光素子３０からの照射光に起因するノイズ光を仮想平面外できわめて効果的に減衰させることができる。
【００４５】
また、以上説明した実施の形態に係る煙感知器の反射式集光部１４は、発光素子３０から照射され検煙領域Ａを通過した光を集光領域Ｂに向けて反射させて集光させる凹曲面１４ａを備えるので、簡易な構造で高いノイズ光減衰効果を得ることができる。
【００４６】
また、以上説明した実施の形態に係る煙感知器においては、反射式集光部１４の凹曲面１４ａが下向きとされているので、凹曲面１４ａに埃等が堆積するのを阻止することができる。従って、発光素子３０から照射された光が凹曲面１４ａ上の埃等に反射することによりノイズ光が発生するのを防止することができ、Ｓ／Ｎ比の向上に寄与することができる。
【００４７】
また、以上説明した実施の形態に係る煙感知器の反射式集光部１４は、暗箱１を構成する上方部材１０とともに一体成形されるため、製造コストを低減することができる。また、暗箱１の上方部材１０と反射式集光部１４とを別々に製作して組み付ける手間を省くことができる。
【００４８】
また、以上説明した実施の形態に係る煙感知器においては、暗箱１内への光の入射を阻止するラビリンス構造を有するため、受光領域への外光の入射を防いでＳ／Ｎ比の向上に寄与することができる。また、反射式集光部１４はこのラビリンス構造の一部を構成するため、反射式集光部１４の配置スペースをラビリンス構造の内側や外側に確保する必要がない。従って、煙感知器の小型化を実現させることができるとともに、暗箱１内における発光素子３０や受光素子４０の配置態様の自由度を高めることができる。
【００４９】
また、以上説明した実施の形態に係る煙感知器においては、ラビリンス構造の一部を構成する反射式集光部１４の外部形状（背面１４ｂの形状）が流線形状とされてなるので、暗箱１内に煙を効果的に流入させることができる。従って、火災を確実に感知することができ、人命保護・財産保全に貢献することができる。
【００５０】
なお、以上の実施の形態においては、発光素子３０から照射された光を、検煙領域Ａの「下側（床面側）」に設定した集光領域Ｂに向けて反射させて集光させる反射式集光部１４を集光手段として採用したが、反射式集光部の構成はこれに限られるものではない。例えば、発光素子３０から照射された光を、検煙領域Ａの「上側（天井面側）」に設定した集光領域に向けて反射させて集光させるように構成した反射式集光部を採用することもできる。また、以上の実施の形態においては、「凹曲面」（凹状に形成された曲面）１４ａを有する反射式集光部１４を採用した例を示したが、必ずしも「曲面」を採用する必要はなく、平面を複数組み合わせて凹状に形成した多面体からなる凹面を採用することもできる。
【００５１】
また、以上の実施の形態においては、反射式集光部１４に反射した光を、集光領域Ｂに到達する前に下方部材２０の板状部材で再び反射させ、その後暗箱１の内壁に上下に複数回反射させながら減衰させた例を示したが、図９に示すように、下方部材２０の板状部材の光入射面（反射式集光部１４で反射した光が入射する面）に波形段部２８を形成し、この波形段部２８で光を拡散させて減衰させることもできる。この場合における波形段部２８は、本発明における光減衰手段である。このような光減衰手段を設けることにより、ノイズ光が受光領域に入射するのを一層効果的に抑制することができ、Ｓ／Ｎ比をさらに向上させることができる。
【００５２】
また、図９に示すような波形段部２８に代えて、図１０に示すように、下方部材２０の板状部材の光入射面に複数のスリット２９を設け、これらスリット２９から外部に光を逃がすこともできる。この場合におけるスリット２９も本発明における光減衰手段である。
【００５３】
また、以上の実施の形態においては、平面形状を円形状の厚手円板型の暗箱１を採用した例を示したが、暗箱１の形状はこれに限られるものではない。また、以上の実施の形態においては、反射式集光部１４や発光素子用遮蔽壁２５や受光素子用遮蔽壁２６を「ラビリンス構造の一部」とした例を示したが、断面略Ｌ字状部材２１や断面略Ｚ字状部材２２を用いてラビリンス構造を構成し、このラビリンス構造の内側に反射式集光部１４や発光素子用遮蔽壁２５や受光素子用遮蔽壁２６を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係る煙感知器の暗箱の斜視図である。
【図２】図１のII−II部分の断面図である。
【図３】図１に示した煙感知器の暗箱の内部構造を説明するための床面側からの透視図である。
【図４】図１に示した煙感知器の暗箱を構成する上方部材を反射式集光部の凹曲面側から見た場合の斜視図である。
【図５】図１に示した煙感知器の暗箱を構成する上方部材を反射式集光部の背面側から見た場合の斜視図である。
【図６】図１に示した煙感知器の暗箱を構成する上方部材の平面図である。
【図７】図１に示した煙感知器の暗箱を構成する下方部材の斜視図である。
【図８】図１に示した煙感知器の暗箱を構成する下方部材の平面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る煙感知器の暗箱に光減衰手段を設けた場合における反射式集光部近傍の部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る煙感知器の暗箱に他の光減衰手段を設けた場合における反射式集光部近傍の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      暗箱
１４    反射式集光部（集光手段、ラビリンス構造の一部）
１４ａ  凹曲面
２１    断面略Ｌ字状部材（ラビリンス構造の一部）
２２    断面略Ｚ字状部材（ラビリンス構造の一部）
２５    発光素子用遮蔽壁（ラビリンス構造の一部）
２６    受光素子用遮蔽壁（ラビリンス構造の一部）
２８    波形段部（光減衰手段）
２９    スリット（光減衰手段）
３０    発光素子
４０    受光素子
Ａ      検煙領域
Ｂ      集光領域
Ｈ      仮想平面
Ｌ1    発光素子の光軸
Ｌ2    受光素子の光軸
【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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