(57)【要約】【課題】  昼光を含む室内空間において適切な明るさ感を効率的に確保する。【解決手段】  昼光を含む室内空間（１０）の光環境を制御する光環境制御システムは、室内空間の所定領域における輝度分布を測定する輝度分布測定部（１；１ａ，１ｂ，１ｃ）と、輝度分布測定部で測定された輝度分布の画像を処理して、所定領域における明るさ感の指標値の分布画像を得る情報処理部（２）と、所定領域の明るさ感を変更する変更手段（２１，２２，２３）と、情報処理部で得られた所定領域における明るさ感の指標値の分布範囲が、所定領域に応じた目標範囲内に収まるように、変更手段を調光制御する調光制御部（３，４）とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昼光を含む室内空間の光環境を制御する光環境制御方法において、
前記室内空間の所定領域における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から前記所定領域における明るさ感の指標値の分布を得る分布獲得工程と、
前記所定領域における明るさ感の指標値の分布範囲が、前記所定領域に応じた目標範囲内に収まるように、前記所定領域の明るさ感を変更する変更手段を調光制御する調光制御工程とを含むことを特徴とする光環境制御方法。
【請求項２】
前記分布獲得工程は、窓面における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から前記窓面における明るさ感の指標値の分布を得る第１工程を含み、
前記調光制御工程は、前記窓面における明るさ感の指標値の分布範囲が、前記窓面に応じた目標範囲内に収まるように、前記窓面から入射する昼光を可変的に遮る可変遮光手段を制御する第２工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の光環境制御方法。
【請求項３】
前記第２工程は、前記窓面に設けられたブラインドの開度を制御することを含むことを特徴とする請求項２に記載の光環境制御方法。
【請求項４】
前記第２工程の後に、壁面における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から前記壁面における明るさ感の指標値の分布を得る第３工程と、
前記壁面における明るさ感の指標値の分布範囲が、前記壁面に応じた目標範囲内に収まるように、前記壁面の照明に寄与する一群のアンビエント照明器具を調光制御する第４工程とをさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載の光環境制御方法。
【請求項５】
前記第４工程の後に、床面における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から前記床面における明るさ感の指標値の分布を得る第５工程と、
前記床面における明るさ感の指標値の分布範囲が、前記床面に応じた目標範囲内に収まるように、前記床面の照明に寄与する一群のアンビエント照明器具を調光制御する第６工程とをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の光環境制御方法。
【請求項６】
前記第６工程の後に、机上面における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から前記机上面における明るさ感の指標値の分布を得る第７工程と、
前記机上面における明るさ感の指標値の分布範囲が、前記机上面に応じた目標範囲内に収まるように、前記机上面の照明に寄与するタスク照明器具を調光制御する第８工程とをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の光環境制御方法。
【請求項７】
時間の経過に伴って前記目標範囲を変更することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光環境制御方法。
【請求項８】
昼光を含む室内空間の光環境を制御する光環境制御システムにおいて、
前記室内空間の所定領域における輝度分布を測定する輝度分布測定部と、
前記輝度分布測定部で測定された輝度分布の画像を処理して、前記所定領域における明るさ感の指標値の分布画像を得る情報処理部と、
前記所定領域の明るさ感を変更する変更手段と、
前記情報処理部で得られた前記所定領域における明るさ感の指標値の分布範囲が、前記所定領域に応じた目標範囲内に収まるように、前記変更手段を調光制御する調光制御部とを備えていることを特徴とする光環境制御システム。
【請求項９】
前記輝度分布測定部は、前記所定領域に向けて設定されたカメラを有することを特徴とする請求項８に記載の光環境制御システム。
【請求項１０】
前記変更手段は、窓面から入射する昼光を可変的に遮る可変遮光手段を有することを特徴とする請求項８または９に記載の光環境制御システム。
【請求項１１】
前記可変遮光手段は、前記窓面に設けられたブラインドを有することを特徴とする請求項１０に記載の光環境制御システム。
【請求項１２】
前記変更手段は、壁面の照明に寄与する一群のアンビエント照明器具、および床面の照明に寄与する一群のアンビエント照明器具をさらに有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の光環境制御システム。
【請求項１３】
前記変更手段は、机上面の照明に寄与するタスク照明器具をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の光環境制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光環境制御方法および光環境制御システムに関する。さらに詳細には、本発明は、昼光を含む室内空間における光環境の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明の消費エネルギーを抑えるために、ランプ交換直後の照明の不必要な明るさを抑える初期照度の補正制御が行なわれている。また、昼光が入る室内空間の床面、机上面などにおける照度に基づいて照明器具の出力を自動的に調整する調光システムが知られている。すなわち、従来技術において一般に明るさを評価する指標は、照度（単位：ルクス）の値である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、照度値だけを基に調光する手法では、適切な明るさ感を感じられない場合がある。つまり、所要の照度値が確保されているにも係わらず、暗い空間に感じられる場合があり、ひいてはクレームの原因となる場合がある。また、明るさ感を得るために無駄な照明を利用すると、省エネに反することになる。具体的に、片側採光のオフィスの場合、机上面照度を基に照明の出力制御を行うと、窓付近の照明が減光調光されてしまい、、窓面の明るさと机上面の明るさとが大きく異なるため、明るさ感の不足を招き易い。
【０００４】
また、ＰＧＳＶ（predicted glare sensation vote）などの手法では、ブラインド面（窓面）の平均輝度を基にブラインドの開度を制御している。しかしながら、人が感じるグレア（まぶしさ）は、輝度の分布によって異なる。このため、輝度分布を考慮しなければ、まぶしさ感を正しく評価することはできない。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、昼光を含む室内空間において適切な明るさ感を効率的に確保することのできる光環境制御方法および光環境制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、昼光を含む室内空間の光環境を制御する光環境制御方法において、
前記室内空間の所定領域における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から前記所定領域における明るさ感の指標値の分布を得る分布獲得工程と、
前記所定領域における明るさ感の指標値の分布範囲が、前記所定領域に応じた目標範囲内に収まるように、前記所定領域の明るさ感を変更する変更手段を調光制御する調光制御工程とを含むことを特徴とする光環境制御方法を提供する。
【０００７】
本発明の第２形態では、昼光を含む室内空間の光環境を制御する光環境制御システムにおいて、
前記室内空間の所定領域における輝度分布を測定する輝度分布測定部と、
前記輝度分布測定部で測定された輝度分布の画像を処理して、前記所定領域における明るさ感の指標値の分布画像を得る情報処理部と、
前記所定領域の明るさ感を変更する変更手段と、
前記情報処理部で得られた前記所定領域における明るさ感の指標値の分布範囲が、前記所定領域に応じた目標範囲内に収まるように、前記変更手段を調光制御する調光制御部とを備えていることを特徴とする光環境制御システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、照度ではなく、明るさ感に基づいて調光しているので、明るさ感の過不足を感じることがなく、快適性の向上および集中感の向上を達成することができる。また、過剰な照度・明るさ感を抑制することによって、省エネルギーにも貢献することができる。すなわち、本発明では、昼光を含む室内空間において適切な明るさ感を効率的に確保することができ、快適性と省エネルギー性とを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態にかかる光環境制御システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】タスク・アンビエントオフィスの室内空間を天井から見下ろした図である。
【図３】タスク・アンビエントオフィスの室内空間の部分断面図である。
【図４】本実施形態にかかる光環境制御方法のフローチャートを示す第１の図である。
【図５】本実施形態にかかる光環境制御方法のフローチャートを示す第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる光環境制御システムの構成を概略的に示す図である。本実施形態では、一例として、タスク・アンビエント照明方式が採用されたオフィス（以下、「タスク・アンビエントオフィス」という）における光環境の制御に対して本発明を適用している。
【００１１】
タスク・アンビエント照明方式とは、オフィス照明をタスク（作業）とアンビエント（周囲）とに分けて、作業面の明るさを確保しながらベース照明を低く設定する照明方式である。図２は、タスク・アンビエントオフィスの室内空間を天井から見下ろした図である。図３は、タスク・アンビエントオフィスの室内空間の部分断面図である。
【００１２】
図１〜図３を参照すると、本実施形態にかかる光環境制御システムは、輝度分布測定部１と、情報処理部２と、ブラインド制御部３と、照明制御部４とを備えている。輝度分布測定部１は、タスク・アンビエントオフィスにおいて、窓面１１を介して昼光（自然光）が入射する室内空間１０の輝度分布を測定する。情報処理部２は、輝度分布測定部１で測定された輝度分布の画像を処理して、明るさ感の指標値の分布画像を得る。
【００１３】
具体的に、輝度分布測定部１は、窓面１１に向けて設定されたカメラ１ａと、３つの壁面１２に向けて設定された複数のカメラ１ｂと、床面１３および机上面１４に向けて設定された複数のカメラ１ｃとを備えている。これらのカメラ１ａ〜１ｃは、対応する領域における輝度分布を連続的に且つリアルタイムに測定する。
【００１４】
一例として、図３に示すように窓面用のカメラ１ａをワーカーの目の高さに設置することにより、ワーカーがブラインド２１を見る視線に近い画角を確保することができる。また、図示を省略するが、壁面用のカメラ１ｂ、および床面・机上面用のカメラ１ｃは、天井面１５に沿った所要位置にそれぞれ設置されている。カメラ１ｂおよび１ｃを天井面１５の１箇所（例えば中央位置）に設置したり、すべてのカメラ１ａ〜１ｃを天井面１５の１箇所に設置したりしても良い。
【００１５】
情報処理部２は、窓面１１に向けて設定されたカメラ１ａで測定された輝度分布の画像を処理して、窓面１１における明るさ感の指標値である明るさ尺度値の分布画像を得る。同様に、壁面用のカメラ１ｂで測定された輝度分布の画像を処理して、壁面１２における明るさ尺度値の分布画像を得る。また、床面・机上面用のカメラ１ｃで測定された輝度分布の画像を処理して、床面１３における明るさ尺度値の分布画像および机上面１４における明るさ尺度値の分布画像を得る。
【００１６】
すなわち、情報処理部２は、所望の領域における明るさ尺度値の分布を連続的に且つリアルタイムに測定する。なお、所定領域の輝度分布の画像を処理して当該領域における明るさ尺度値の分布画像を得る手法は、例えば特許第３９９５２０１号および特許第４０１６０７２号に開示されている。この特許では、人の目の順応を考慮した独自の手法で、輝度分布に対応した明るさ感を、例えば１〜１３までの明るさ尺度値に数値化している。明るさ尺度値の最小値１は「非常に暗い」に対応し、明るさ尺度値の最大値１３は「非常に明るい」に対応している。
【００１７】
このように、明るさ感とは、人の視覚特性を加味した、実際に感じる明るさを評価する指標である。具体的に、例えば机の周りの空間の明るさ感を適度に確保すると、すなわち当該空間の明るさ感を適度にコントロールすると、机上面の照度を下げても暗く感じることがない。この特許に開示された手法の特徴は、輝度分布に基づいて明るさ尺度値の分布画像が得られることである。
【００１８】
また、本実施形態にかかる光環境制御システムは、窓面１１に設けられたブラインド２１と、主として壁面１２および床面１３の照明に寄与するアンビエント照明器具２２と、主として机上面１４の照明に寄与するタスクライト（タスク照明器具）２３とを備えている。すなわち、ブラインド２１は窓面１１の明るさ感を変更する変更手段であり、アンビエント照明器具２２は主として壁面１２および床面１３の明るさ感を変更する変更手段であり、タスクライト２３は主として机上面１４の明るさ感を変更する変更手段である。
【００１９】
ブラインド制御部３は、窓面１１から入射する昼光を可変的に遮る可変遮光手段としてのブラインド２１の開度（開閉度）を制御する。照明制御部４は、アンビエント照明器具２２の出力およびタスクライト２３の出力を制御する。ブラインド制御部３および照明制御部４は、後述するように、情報処理部２で得られた明るさ尺度値の分布範囲が、例えば窓面１１、壁面１２、床面１３および机上面１４に応じた目標範囲内にそれぞれ収まるように、ブラインド２１、アンビエント照明器具２２およびタスクライト２３を調光制御する調光制御部を構成している。
【００２０】
図４および図５は、本実施形態にかかる光環境制御方法のフローチャートを示す図である。本実施形態にかかる光環境制御方法では、図４に示すように、窓面１１における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から窓面１１における明るさ尺度値の分布を得る（Ｓ１１）。具体的に、ステップＳ１１では、情報処理部２が、窓面用のカメラ１ａで測定された輝度分布の画像を処理して、窓面１１における輝度分布に対応した明るさ尺度値の分布画像を得る。
【００２１】
次いで、窓面１１における明るさ尺度値の分布範囲（実測範囲）が、窓面１１に応じた目標範囲内に収まっているか否かを判断する（Ｓ１２）。ここで、目標範囲は、例えば最も適切な明るさ尺度値を挟んだ適切な範囲として設定される。実測範囲は、目標範囲よりも十分狭い範囲として設定される。この点は、以下の関連するステップＳ２２，Ｓ３２およびＳ４２においても同様である。
【００２２】
具体的に、ステップＳ１２では、例えば窓面１１の着目する一部の領域（または全部の領域）における明るさ尺度値の実測範囲と、窓面１１について人が適切に感じる明るさ感に対応した明るさ尺度値の目標範囲とを情報処理部２が比較し、実測範囲が目標範囲内であれば、ステップＳ２１へ移行する。一方、少なくとも実測範囲の一部が目標範囲よりも高い方向へはみ出している場合、実測範囲が目標範囲内に収まるように、ブラインド制御部３は情報処理部２からの指令にしたがってブラインド２１の開度を所要量だけ小さくする（Ｓ１３ａ）。
【００２３】
また、少なくとも実測範囲の一部が目標範囲よりも低い方向へはみ出している場合、実測範囲が目標範囲内に収まるように、ブラインド制御部３は情報処理部２からの指令にしたがってブラインド２１の開度を所要量だけ大きくする（Ｓ１３ｂ）。ステップＳ１３ａまたは１３ｂの後に、実測範囲が目標範囲内に収まるまでステップＳ１１およびＳ１２が繰り返される。こうして、窓面１１について人が適切に感じる明るさ感が達成される。一般に、明るさ感とまぶしさ感との間には比較的強い相関関係があるので、窓面１１についてまぶしさ感を感じない適切な明るさ感が達成されることになる。
【００２４】
また、本実施形態にかかる光環境制御方法では、壁面１２における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から壁面１２における明るさ尺度値の分布を得る（Ｓ２１）。具体的に、ステップＳ２１では、情報処理部２が、壁面用のカメラ１ｂで測定された輝度分布の画像を処理して、壁面１２における輝度分布に対応した明るさ尺度値の分布画像を得る。そして、壁面１２における明るさ尺度値の実測範囲が、壁面１２に応じた目標範囲内に収まっているか否かを判断する（Ｓ２２）。
【００２５】
ステップＳ２２では、例えば壁面１２の着目する一部の領域（または全部の領域）における明るさ尺度値の実測範囲と、壁面１２について人が適切に感じる明るさ感に対応した明るさ尺度値の目標範囲とを情報処理部２が比較し、実測範囲が目標範囲内であれば、ステップＳ３１へ移行する。少なくとも実測範囲の一部が目標範囲よりも高い方向へはみ出している場合、実測範囲が目標範囲内に収まるように、照明制御部４は情報処理部２からの指令にしたがって、壁面１２の照明に支配的に寄与する一群のアンビエント照明器具２２が所要程度だけ暗くなるように調光制御する（Ｓ２３ａ）。
【００２６】
また、少なくとも実測範囲の一部が目標範囲よりも低い方向へはみ出している場合、実測範囲が目標範囲内に収まるように、照明制御部４は情報処理部２からの指令にしたがって、壁面１２の照明に支配的に寄与する一群のアンビエント照明器具２２が所要程度だけ明るくなるように調光制御する（Ｓ２３ｂ）。ステップＳ２３ａまたは２３ｂの後に、実測範囲が目標範囲内に収まるまでステップＳ２１およびＳ２２が繰り返される。こうして、壁面１２について人が適切に感じる明るさ感が達成される。
【００２７】
さらに、本実施形態にかかる光環境制御方法では、図５に示すように、床面１３における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から床面１３における明るさ尺度値の分布を得る（Ｓ３１）。具体的に、ステップＳ３１では、情報処理部２が、床面・机上面用のカメラ１ｃで測定された輝度分布の画像を処理して、床面１３における輝度分布に対応した明るさ尺度値の分布画像を得る。そして、床面１３における明るさ尺度値の実測範囲が、床面１３に応じた目標範囲内に収まっているか否かを判断する（Ｓ３２）。
【００２８】
ステップＳ３２では、例えば床面１３の着目する一部の領域（または全部の領域）における明るさ尺度値の実測範囲と、床面１３について人が適切に感じる明るさ感に対応した明るさ尺度値の目標範囲とを情報処理部２が比較し、実測範囲が目標範囲内であれば、ステップＳ４１へ移行する。少なくとも実測範囲の一部が目標範囲よりも高い方向へはみ出している場合、実測範囲が目標範囲内に収まるように、照明制御部４は情報処理部２からの指令にしたがって、床面１３の照明に支配的に寄与する一群のアンビエント照明器具２２が所要程度だけ暗くなるように調光制御する（Ｓ３３ａ）。
【００２９】
また、少なくとも実測範囲の一部が目標範囲よりも低い方向へはみ出している場合、実測範囲が目標範囲内に収まるように、照明制御部４は情報処理部２からの指令にしたがって、床面１３の照明に支配的に寄与する一群のアンビエント照明器具２２が所要程度だけ明るくなるように調光制御する（Ｓ３３ｂ）。ステップＳ３３ａまたは３３ｂの後に、実測範囲が目標範囲内に収まるまでステップＳ３１およびＳ３２が繰り返される。こうして、床面１３について人が適切に感じる明るさ感が達成される。
【００３０】
最後に、本実施形態にかかる光環境制御方法では、机上面１４における輝度分布を測定し、測定した輝度分布から机上面１４における明るさ尺度値の分布を得る（Ｓ４１）。具体的に、ステップ４１では、情報処理部２が、床面・机上面用のカメラ１ｃで測定された輝度分布の画像を処理して、机上面１４における輝度分布に対応した明るさ尺度値の分布画像を得る。そして、机上面１４における明るさ尺度値の実測範囲が、机上面１４に応じた目標範囲内に収まっているか否かを判断する（Ｓ４２）。
【００３１】
ステップＳ４２では、例えば着目する机上面１４における明るさ尺度値の実測範囲と、机上面１４について人が適切に感じる明るさ感に対応した明るさ尺度値の目標範囲とを情報処理部２が比較し、実測範囲が目標範囲内であれば、最初のステップＳ１１へ戻る。少なくとも実測範囲の一部が目標範囲よりも高い方向へはみ出している場合、実測範囲が目標範囲内に収まるように、照明制御部４は情報処理部２からの指令にしたがって、机上面１４の照明に支配的に寄与するタスクライト２３が所要程度だけ暗くなるように調光制御する（Ｓ４３ａ）。
【００３２】
また、少なくとも実測範囲の一部が目標範囲よりも低い方向へはみ出している場合、実測範囲が目標範囲内に収まるように、照明制御部４は情報処理部２からの指令にしたがって、机上面１４の照明に支配的に寄与するタスクライト２３が所要程度だけ明るくなるように調光制御する（Ｓ４３ｂ）。ステップＳ４３ａまたは４３ｂの後に、実測範囲が目標範囲内に収まるまでステップＳ４１およびＳ４２が繰り返される。こうして、机上面１４について人が適切に感じる明るさ感が達成される。
【００３３】
なお、時間の経過に伴って、室内空間１０へ入射する昼光の状態が変化する。したがって、昼光が入射する時間帯の全体に亘ってステップＳ１１からステップＳ４２（または４３ａ，４３ｂ）までの一連の工程を繰り返すことにより、窓面１１についてまぶしさ感を感じない適切な明るさ感が常時達成され、且つ壁面１２、床面１３および机上面１４について人が適切に感じる明るさ感が常時達成される。
【００３４】
本実施形態では、窓面１１を介して昼光が入射する室内空間１０において、窓面１１、壁面１２、床面１３および机上面１４の明るさ感をそれぞれリアルタイムに測定し、その測定結果に基づいて、過度な昼光の入射が回避され且つ適切な明るさ感が確保されるようにブラインド２１の開閉制御および人工照明（２２，２３）の調光制御を行っている。その結果、窓面１１のグレアを抑え、室内空間１０で予め設定した明るさ感が確保される。
【００３５】
したがって、室内空間１０の明るさ感を、人が不快に感じない程度の明るさ感に設定すれば、全体照明（２２，２３）の出力を抑えることができ、ひいては快適性と省エネルギー性とを両立することができる。すなわち、本実施形態では、照度ではなく、明るさ感に基づいて調光しているので、明るさ感の過不足を感じることがなく、快適性の向上および集中感の向上を達成することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、時間の経過に伴って、窓面１１に応じた目標範囲、壁面１２に応じた目標範囲、床面１３に応じた目標範囲、机上面１４に応じた目標範囲などを適宜変化させる変形例も可能である。この場合、室内の明るさ感を時間の経過に伴って意図的に制御することにより、人の生体リズムを整えることができ、集中感を向上させることができる。また、適当な明るさ感を効率的な照明によって確保することができ、省エネルギーに貢献することができる。また、建物のエントランスからオフィスエリアまで、明るさ感を徐々に下げるように設計することによって、目の順応に対応させることができ、より低いレベルの明るさ感でも問題が生じない明るさ感の設定をすることができる。
【００３７】
なお、上述の実施形態の室内空間１０では、壁面１２に対向する窓面１１にブラインド２１が設けられている。しかしながら、ブラインドに限定されることなく、窓面から入射する昼光を可変的に遮る他の適当な可変遮光手段を用いることもできる。また、壁面に対向する窓面に限定されることなく、例えば天井面の一部に設けられた窓面に適当な可変遮光手段が設けられていても良い。また、屋根から光ダクト経由で昼光を室内に導入しても良い。したがって、本願明細書における「窓面」とは、壁や天井などに設けられる通常の窓面に限定されることなく、昼光が室内へ導入される面を含む広い概念である。
【００３８】
また、上述の説明では、タスク・アンビエントオフィスにおける光環境の制御に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、一般に窓面を介して昼光が入射する室内空間、例えばタスク・アンビエント照明方式が採用されていないオフィス、エントランスホール、病室、教室、講堂、ホール、集合住宅におけるボイド空間などの光環境の制御に対しても同様に、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  輝度分布測定部
１ａ，１ｂ，１ｃ  カメラ
２  情報処理部
３  ブラインド制御部
４  照明制御部
１０  室内空間
１１  窓面
１２  壁面
１３  床面
１４  机上面
１５  天井面
２１  ブラインド
２２  アンビエント照明器具
２３  タスクライト（タスク照明器具）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013168333.tif 000005
【図４】
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【図５】
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