JPH06110469A - 騒音制御装置 - Google Patents

騒音制御装置

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JPH06110469A
JPH06110469A JP4261163A JP26116392A JPH06110469A JP H06110469 A JPH06110469 A JP H06110469A JP 4261163 A JP4261163 A JP 4261163A JP 26116392 A JP26116392 A JP 26116392A JP H06110469 A JPH06110469 A JP H06110469A
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保利 中間
Hiroyuki Hashimoto
裕之 橋本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 周期音とランダム音が混在する騒音源で両方
の性質の騒音を同時に、安定に消去できる。 【構成】 騒音検出信号を周期成分とランダム成分に分
離して、各々に適応フィルタ5、6を設ける誤差検出信
号によって、独立に係数更新を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、騒音環境下における能
動的騒音制御を用いた騒音制御装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、環境騒音をディジタル信号処理技
術を用いてスピーカから制御音を出力して受聴位置で消
音する能動的騒音制御方法が提案されている。
【0003】従来、この種の騒音制御装置は図5に示す
構成が一般的であった。以下、その構成について図5を
参照しながら説明する。同図において、騒音源1からの
伝達関数Gを通った誤差検出器8での騒音信号に基づい
て、騒音検出器2からの検出信号を適応フィルタ5によ
り信号処理し、、制御スピーカ7により空間伝達関数C
を通して制御音を発生し、消音を行う。
【0004】誤差検出器8の検出信号を誤差信号とし
て、この誤差信号が小さくなるように適応フィルタ5の
係数更新を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の騒音制御装置では騒音源1の信号が周期音とランダ
ム音が混在した場合、周期音がランダム音より大きいと
適応フィルタ21はその周期音の時間波形に収束し、ゲ
イン位相調整器として動作して、その周期音は消音され
るが、それ以外の帯域で大きい消音量は得られない。ま
たランダム音が大きくなると適応フィルタはG/Cの伝
達関数に収束し、誤差信号のスペクトラムが平坦になる
ように消音されるが、聴感上目だつ周期音は消音されな
い。さらに周期音とランダム音のレベル比が時々刻々変
化する場合に適応フィルタ5が安定に収束しないという
問題点があった。
【0006】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、騒音源が周期音と非周期音が混合した性質でも広い
帯域にわたって騒音を消音することができる騒音消去装
置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第1の発明は、騒音源の音または振動を検出する騒音
検出器と、前記騒音検出器に縦続した遅延器及び第1の
適応フィルタと、前記騒音検出器の出力と前記第1の適
応フィルタの出力との減算信号を入力する第2の適応フ
ィルタと、前記第1の適応フィルタの出力を入力する第
3の適応フィルタと、前記第2及び第3の適応フィルタ
の出力の加算信号を入力する制御スピーカと、前記制御
スピーカからの制御音と前記騒音源との誤差を検出する
誤差検出器とを有し、前記減算信号によって第1の適応
フィルタの係数を更新し、前記誤差検出器出力によって
第2及び第3の適応フィルタの係数を更新することを特
徴とする。
【0008】また、第2の発明は、騒音源の音または振
動を検出する騒音検出器と、前記騒音検出器の出力を入
力する第1及び第2の適応フィルタと、前記第1の適応
フィルタの出力と前記第2の適応フィルタの出力との加
算信号を入力する制御スピーカと、前記制御スピーカか
らの制御音と騒音源との誤差を検出する誤差検出器と、
前記誤差検出器に縦続した遅延器および第3の適応フィ
ルタとを有し、前記誤差検出器の出力と第3の適応フィ
ルタの出力との減算信号によって第1及び第3の適応フ
ィルタの係数を更新し、前記第3の適応フィルタの出力
により第2の適応フィルタの係数を更新することを特徴
とする。
【0009】さらに、第3の発明は、騒音源の音または
振動を検出する騒音検出器と、前記騒音検出器に縦続し
た第1の遅延器および第1の適応フィルタと、前記騒音
検出器の出力と前記第1の適応フィルタの出力との減算
信号を入力する第2の適応フィルタと、前記第1の適応
フィルタの出力を入力する第3の適応フィルタと、前記
第2及び第3の適応フィルタの出力との加算信号を入力
する制御スピーカと、前記制御スピーカからの制御音と
騒音源との誤差を検出する誤差検出器と、前記誤差検出
器に縦続した第2の遅延器及び第4の適応フィルタとを
有し、前記減算信号によって第1の適応フィルタの係数
を更新し、前記誤差検出器の出力と第4の適応フィルタ
の出力との減算信号によって第2及び第4の適応フィル
タの係数を更新し、第4の適応フィルタの出力により第
3の適応フィルタの係数を更新することを特徴とする。
【0010】また、第4の発明は、騒音源の音または振
動を検出する騒音検出器と、前記騒音検出器に縦続した
第1の遅延器及び第1の適応フィルタと、前記騒音検出
器の出力と第1の適応フィルタの出力との減算信号を入
力する第2の適応フィルタ及び第1のFIRフィルタ
と、前記第1の適応フィルタの出力を入力する第3の適
応フィルタ及び第2のFIRフィルタと、前記第1及び
第2の適応フィルタの出力の加算信号を入力する制御ス
ピーカと、前記制御スピーカからの制御音と騒音源との
誤差を検出する誤差検出器と、前記誤差検出器に縦続し
た第2の遅延器及び第4の適応フィルタと、前記第1の
FIRフィルタに縦続された第3の遅延器及び第5の適
応フィルタと、前記第2のFIRフィルタに縦続された
第4の遅延器及び第6の適応フィルタと、前記第1のF
IRフィルタ出力と第5の適応フィルタの出力との減算
信号、及び前記誤差検出信号と第4の適応フィルタ出力
との減算信号を各々入力する第1の係数更新演算器と、
前記第6の適応フィルタの出力、及び前記第4の適応フ
ィルタの出力とを入力する第2の係数更新演算器とを有
し、前記騒音検出器の出力と第1の適応フィルタの出力
との減算信号によって前記第1の適応フィルタの係数を
更新し、前記誤差検出器の出力と第4の適応フィルタの
出力との減算信号によって前記第4、第5、第6の適応
フィルタの係数を更新し、前記第1の係数更新演算部の
出力によって前記第2の適応フィルタの係数更新を行
い、前記第2の係数更新演算部の出力によって前記第3
の適応フィルタの係数更新を行い、前記第1と第2のF
IRフィルタの係数に前記制御スピーカから誤差検出器
までのインパルス応答を設定し、かつ前記第2、第3、
第4の遅延器の遅延時間を等しくしたことを特徴とす
る。
【0011】
【作用】上記した構成により、第1の発明は、第1の適
応フィルタの出力は騒音検出信号の周期成分が得られ、
その信号を騒音検出信号から減算することによりランダ
ム成分を分離し、各々の成分に対して、第2及び第3の
適応フィルタの係数を誤差信号により別々に収束させる
ことにより騒音に周期音とランダム音が混合し、その比
率が変化しても、両方の性質の音を同時に、安定に消音
することができる。
【0012】第2の発明は、第3の適応フィルタの出力
は誤差検出信号の周期成分が得られ、その信号を誤差検
出信号から減算することによりランダム成分を分離し、
各々の成分に対して第1、第2の適応フィルタの係数を
別々に収束させることにより騒音に周期音とランダム音
が混合し、その比率が変化しても、両方の性質の音を同
時に、安定に消音することができる。
【0013】第3の発明は、第1の適応フィルタの出力
は騒音検出信号の周期成分が得られ、その信号を騒音検
出信号から減算することによりランダム成分を分離し、
さらに第4の適応フィルタの出力は誤差検出信号の周期
成分が得られ、その信号を誤差検出信号から減算するこ
とによりランダム成分を分離し、周期成分については第
3の適応フィルタの係数に収束させ、ランダム成分につ
いては、第2の適応フィルタの係数に収束させることに
より騒音に周期音とランダム音が混合し、その比率が変
化しても、両方の性質の音を同時に、安定に消音するこ
とができる。
【0014】第4の発明は、第1の適応フィルタの出力
は騒音検出信号の周期成分が得られ、その信号を騒音検
出信号から減算することによりランダム成分を分離し、
さらに第4の適応フィルタの出力は誤差検出信号の周期
成分が得られ、その信号を誤差検出信号から減算するこ
とによりランダム成分を分離し、周期成分については、
第3の適応フィルタの係数に収束させ、ランダム成分に
ついては、第2の適応フィルタの係数に収束させること
により騒音に周期音とランダム音が混合し、その比率が
変化しても、両方の性質の音を同時に、安定に消音する
ことができ、さらに第4の適応フィルタと常に同じ係数
を有する第5及び第6の適応フィルタにより、制御スピ
ーカから誤差検出器を通り、第1の係数更新演算器の入
力までの伝達関数が第1のFIRフィルタから第1の係
数更新器のもう一方の入力までの伝達関数に常に一致さ
せることができ、また制御スピーカから誤差検出器を通
り、第2の係数更新演算器の入力までの伝達関数が第2
のFIRフィルタから第2の係数更新器のもう一方の入
力までの伝達関数に常に一致させることができるので、
第1及び第2の適応フィルタの係数更新の精度が向上
し、収束が高速になる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例について、図1
を参照しながら説明する。
【0016】図において、騒音源1の騒音検出器2によ
る騒音検出信号を遅延器3と適応フィルタ4を通したあ
と、この信号と騒音検出信号とを減算した信号で適応フ
ィルタ4の係数を更新し、同時にその減算信号を適応フ
ィルタ5に入力する。一方、適応フィルタ4の出力信号
を適応フィルタ6に入力し、その出力を適応フィルタ5
の出力信号と加算して、制御スピーカ7により制御音と
して発生させ、空間伝達関数Cを通して、騒音源1から
伝達関数Gを通ってきた騒音を制御位置で消去する。こ
の制御位置での誤差信号を誤差検出器8により検出し、
この誤差検出信号により適応フィルタ5及び適応フィル
タ6の係数を独立に更新する。
【0017】ここで係数更新アルゴリズムは例えばLM
S(least mean square )法、学習同定法等を用いること
ができる。
【0018】このように、適応フィルタ4は騒音検出信
号と遅延器3による遅延信号との差が小さくなるように
係数更新されるので、過去の信号から予測可能な自己相
関の高い信号、つまり周期成分が適応フィルタ4の出力
に得られ、その信号を騒音検出信号から減算することに
よりランダム成分を分離し、各々の成分に対して、適応
フィルタ5、6の係数を誤差信号により別々に収束させ
ることにより、騒音信号が周期音とランダム音が混合し
た性質でも、両方の性質の音を同時に消音することがで
きる。
【0019】以下、本発明の第2の実施例について、図
2を参照しながら説明する。同図において、騒音源1の
騒音検出器2による検出信号を適応フィルタ5及び6に
入力し、各々の出力を加算して、制御スピーカ7により
制御音として発生させ、空間伝達関数Cを通して、騒音
源1から伝達関数Gを通ってきた騒音を制御位置で消去
する。この制御位置での誤差信号を誤差検出器8により
検出し、この誤差検出信号を遅延器9と適応フィルタ1
0を通したあと、誤差検出信号と減算した信号で適応フ
ィルタ5、10の係数を更新する。一方、適応フィルタ
10の出力信号により適応フィルタ6の係数を更新す
る。ここで、係数更新アルゴリズムは例えばLMS(lea
st mean square )法、学習同定法等を用いることができ
る。
【0020】このように、適応フィルタ10は誤差検出
信号と遅延器9による遅延信号との差が小さくなるよう
に係数更新されるので、過去の信号から予測可能な自己
相関の高い信号、つまり周期成分が適応フィルタ10の
出力に得られ、その信号を騒音検出信号から減算するこ
とによりランダム成分を分離し、各々の成分に対して、
適応フィルタ5、6の係数を誤差信号により別々に収束
させることにより騒音信号が周期音とランダム音が混合
した性質でも、両方の性質の音を同時に消音することが
できる。
【0021】以下、本発明の第3の実施例について、図
3を参照しながら説明する。同図において、騒音源1の
騒音検出器2による騒音検出信号を遅延器3と適応フィ
ルタ4を通したあと、騒音検出信号と減算した信号で適
応フィルタ4の係数を更新し、同時にその減算信号を適
応フィルタ5に入力する。一方、適応フィルタ4の出力
信号を適応フィルタ6に入力し、その出力を適応フィル
タ5の出力信号と加算して、制御スピーカ7により制御
音として発生させ、空間伝達関数Cを通して、騒音源1
から伝達関数Gを通ってきた騒音を制御位置で消去す
る。この制御位置での誤差信号を誤差検出器8により検
出し、この誤差検出信号を遅延器9と適応フィルタ10
を通して、誤差検出信号と減算した信号で適応フィルタ
10の係数を更新し、同時にその減算信号により適応フ
ィルタ5の係数を更新する。一方、適応フィルタ10の
出力信号により適応フィルタ6の係数を更新する。
【0022】ここで係数更新アルゴリズムは例えばLM
S(least mean square )法、学習同定法等を用いること
ができる。
【0023】このように、適応フィルタ4は騒音検出信
号と遅延器3による遅延信号との差が小さくなるように
係数更新されるので、過去の信号から予測可能な自己相
関の高い信号、つまり周期成分が適応フィルタ4の出力
に得られ、その信号を騒音検出信号から減算することに
よりランダム成分を分離し、さらに適応フィルタ10の
出力には同様にして誤差検出信号の周期成分が得られ、
誤差検出信号から減算してランダム成分を分離し、適応
フィルタ5、6の係数をそれぞれの誤差信号により別々
に収束させることにより騒音信号が周期音とランダム音
が混合した性質でも、両方の性質の音を同時に、安定に
消音することができる。
【0024】以下、本発明の第4の実施例について、図
4を参照しながら説明する。同図において、騒音源1の
騒音検出器2による検出信号を遅延器3と適応フィルタ
4を通して、もとの検出信号と減算した信号で適応フィ
ルタ4の係数を更新し、同時にその減算信号を適応フィ
ルタ11に入力する。一方適応フィルタ4の出力信号を
適応フィルタ12に入力し、その出力を適応フィルタ1
1の出力と加算して、制御スピーカ7により制御音とし
て発生させ、空間伝達関数Cを通して、騒音源1から伝
達関数Gを通ってきた騒音を制御位置で消去する。この
制御位置での誤差信号を誤差検出器8により検出し、こ
の誤差検出信号を遅延器9と適応フィルタ10を通し
て、誤差検出信号と減算した信号で適応フィルタ10、
15、19の係数を更新し、同時にその減算信号を第1
の係数更新器16に入力し、適応フィルタ10の出力を
第2の係数更新器20に入力する。第1及び第2の係数
更新器の出力によって、それぞれ適応フィルタ11及び
12の係数を更新する。
【0025】ここで係数更新アルゴリズムは例えばLM
S(least mean square )法、学習同定法等を用いること
ができる。
【0026】このように、適応フィルタ4は騒音検出信
号と遅延器3による遅延信号との差が小さくなるように
係数更新されるので、過去の信号から予測可能な自己相
関の高い信号、つまり周期成分が適応フィルタ4の出力
に得られ、その信号を騒音検出信号から減算することに
よりランダム成分を分離し、さらに誤差検出信号につい
ても同様にして、適応フィルタ10の出力には誤差検出
信号の周期成分が得られ、の誤差検出信号から減算して
ランダム成分を分離し、適応フィルタ11、12の係数
をそれぞれの性質の誤差信号により別々に収束させるこ
とにより騒音が周期音とランダム音が混合した騒音で
も、両方の性質の音を同時に、安定に消音することがで
き、さらに制御スピーカ7から誤差検出器8を通って第
1の係数更新器の入力までの伝達関数と第1のFIRフ
ィルタ13から第1の係数更新器の入力までの伝達関数
は常に等しくし、制御スピーカ7から誤差検出器8を通
って第2の係数更新器の入力までの伝達関数と第2のF
IRフィルタ13から第2の係数更新器の入力までの伝
達関数を常に等しくすることができるので、適応フィル
タ11、12の係数更新の精度が高まり、収束が速まる
効果がある。
【0027】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、第1
の発明によれば、適応フィルタの出力は騒音検出信号の
周期音成分が得られ、その信号を騒音検出信号から減算
することによりランダム成分を分離し、各々の成分に対
して、適応フィルタの係数を誤差信号により別々に収束
させることにより騒音信号が周期音とランダム音が混合
した性質でも、両方の性質の音を同時に、安定に消音す
ることができる。なお、以上は騒音検出、誤差検出が各
々1つの場合を例に説明したが、各々複数個の場合にも
応用できるのは言うまでもない。
【0028】第2の発明によれば、適応フィルタの出力
は誤差検出信号の周期音成分が得られ、その信号を誤差
検出信号から減算することによりランダム成分を分離
し、周期成分については一方の適応フィルタに収束さ
せ、ランダム成分については、他の適応フィルタに別々
に収束させることにより騒音信号が周期音とランダム音
が混合した性質でも、両方の性質の音を同時に、安定に
消音することができる。なお、以上は騒音検出、誤差検
出が各々1つの場合を例に説明したが、各々複数個の場
合にも応用できるのは言うまでもない。
【0029】第3の発明によれば、適応フィルタの出力
は騒音検出信号の周期音成分が得られ、その信号を騒音
検出信号から減算することによりランダム成分を分離
し、さらに適応フィルタの出力は誤差検出信号の周期音
成分が得られ、その信号を誤差検出信号から減算するこ
とによりランダム成分を分離し、周期成分については一
方の適応フィルタに収束させ、ランダム成分について
は、他の適応フィルタに別々に収束させることにより騒
音信号が周期音とランダム音が混合した性質でも、両方
の性質の音を同時に、安定に消音することができる。な
お、以上は騒音検出、誤差検出が各々1つの場合を例に
説明したが、各々複数個の場合にも応用できるのは言う
までもない。
【0030】第4の発明によれば、適応フィルタの出力
は騒音検出信号の周期音成分が得られ、その信号を騒音
検出信号から減算することによりランダム成分を分離
し、さらに適応フィルタの出力は誤差検出信号の周期音
成分が得られ、その信号を誤差検出信号から減算するこ
とによりランダム成分を分離し、周期成分については一
方の適応フィルタに収束させ、ランダム成分について
は、他の適応フィルタに別々に収束させることにより騒
音信号が周期音とランダム音が混合した性質でも、両方
の性質の音を同時に、安定に消音することができる。さ
らに、適応フィルタと常に同じ係数を有する適応フィル
タにより、制御スピーカから誤差検出器を通り、第1の
係数更新演算器の入力までの伝達関数が第1のFIRフ
ィルタから第1の係数更新器のもう一方の入力までの伝
達関数に常に一致させることができ、また制御スピーカ
から誤差検出器を通り、第2の係数更新演算器の入力ま
での伝達関数が第2のFIRフィルタから第2の係数更
新器のもう一方の入力までの伝達関数に常に一致させる
ことができるので、第1及び第2の適応FIRフィルタ
の係数更新の精度が向上し、収束が高速になる。なお、
以上は騒音検出、誤差検出が各々1つの場合を例に説明
したが、各々複数個の場合にも応用できるのはもちろん
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成図
【図2】本発明の第2の実施例の構成図
【図3】本発明の第3の実施例の構成図
【図4】本発明の第4の実施例の構成図
【図5】従来の騒音消去装置の構成図
【符号の説明】
1 騒音源 2 騒音検出器 3、9、14、18 遅延器 4、5、6、10、11、12、15、19 適応フィ
ルタ 7 制御スピーカ 8 誤差検出器 13、17 FIRフィルタ
フロントページの続き (72)発明者 田村 忠司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】騒音源の音または振動を検出する騒音検出
    器と、前記騒音検出器に縦続した遅延器及び第1の適応
    フィルタと、前記騒音検出器の出力と前記第1の適応フ
    ィルタの出力との減算信号を入力する第2の適応フィル
    タと、前記第1の適応フィルタの出力を入力する第3の
    適応フィルタと、前記第2及び第3の適応フィルタの出
    力の加算信号を入力する制御スピーカと、前記制御スピ
    ーカからの制御音と前記騒音源との誤差を検出する誤差
    検出器とを有し、前記減算信号によって第1の適応フィ
    ルタの係数を更新し、前記誤差検出器出力によって第2
    及び第3の適応フィルタの係数を更新することを特徴と
    する騒音制御装置。
  2. 【請求項2】騒音源の音または振動を検出する騒音検出
    器と、前記騒音検出器の出力を入力する第1及び第2の
    適応フィルタと、前記第1の適応フィルタの出力と前記
    第2の適応フィルタの出力との加算信号を入力する制御
    スピーカと、前記制御スピーカからの制御音と騒音源と
    の誤差を検出する誤差検出器と、前記誤差検出器に縦続
    した遅延器および第3の適応フィルタとを有し、前記誤
    差検出器の出力と第3の適応フィルタの出力との減算信
    号によって第1及び第3の適応フィルタの係数を更新
    し、前記第3の適応フィルタの出力により第2の適応フ
    ィルタの係数を更新することを特徴とする騒音制御装
    置。
  3. 【請求項3】騒音源の音または振動を検出する騒音検出
    器と、前記騒音検出器に縦続した第1の遅延器および第
    1の適応フィルタと、前記騒音検出器の出力と前記第1
    の適応フィルタの出力との減算信号を入力する第2の適
    応フィルタと、前記第1の適応フィルタの出力を入力す
    る第3の適応フィルタと、前記第2及び第3の適応フィ
    ルタの出力との加算信号を入力する制御スピーカと、前
    記制御スピーカからの制御音と騒音源との誤差を検出す
    る誤差検出器と、前記誤差検出器に縦続した第2の遅延
    器及び第4の適応フィルタとを有し、前記減算信号によ
    って第1の適応フィルタの係数を更新し、前記誤差検出
    器の出力と第4の適応フィルタの出力との減算信号によ
    って第2及び第4の適応フィルタの係数を更新し、第4
    の適応フィルタの出力により第3の適応フィルタの係数
    を更新することを特徴とする騒音制御装置。
  4. 【請求項4】騒音源の音または振動を検出する騒音検出
    器と、前記騒音検出器に縦続した第1の遅延器及び第1
    の適応フィルタと、前記騒音検出器の出力と第1の適応
    フィルタの出力との減算信号を入力する第2の適応フィ
    ルタ及び第1のFIRフィルタと、前記第1の適応フィ
    ルタの出力を入力する第3の適応フィルタ及び第2のF
    IRフィルタと、前記第1及び第2の適応フィルタの出
    力の加算信号を入力する制御スピーカと、前記制御スピ
    ーカからの制御音と騒音源との誤差を検出する誤差検出
    器と、前記誤差検出器に縦続した第2の遅延器及び第4
    の適応フィルタと、前記第1のFIRフィルタに縦続さ
    れた第3の遅延器及び第5の適応フィルタと、前記第2
    のFIRフィルタに縦続された第4の遅延器及び第6の
    適応フィルタと、前記第1のFIRフィルタ出力と第5
    の適応フィルタの出力との減算信号、及び前記誤差検出
    信号と第4の適応フィルタ出力との減算信号を各々入力
    する第1の係数更新演算器と、前記第6の適応フィルタ
    の出力、及び前記第4の適応フィルタの出力とを入力す
    る第2の係数更新演算器とを有し、前記騒音検出器の出
    力と第1の適応フィルタの出力との減算信号によって前
    記第1の適応フィルタの係数を更新し、前記誤差検出器
    の出力と第4の適応フィルタの出力との減算信号によっ
    て前記第4、第5、第6の適応フィルタの係数を更新
    し、前記第1の係数更新演算部の出力によって前記第2
    の適応フィルタの係数更新を行い、前記第2の係数更新
    演算部の出力によって前記第3の適応フィルタの係数更
    新を行い、前記第1と第2のFIRフィルタの係数に前
    記制御スピーカから誤差検出器までのインパルス応答を
    設定し、かつ前記第2、第3、第4の遅延器の遅延時間
    を等しくしたことを特徴とする騒音制御装置。
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