博 士 論 文 概 要

早稲田大学大学院理工学研究科

博 士 論 文 概 要

論 文 題 目

Information Retrieval and Filtering based on User Preferences

ユーザ嗜好に基づく情報検索・フィルタリング技術に 関する研究

申 請 者

帆足 啓一郎

Keiichiro Hoashi 氏 名

専攻・研究指導 (課程内のみ)

2006 年 6 月

こ こ か ら 概 要 （ ３ ６ 文 字 × ３ ７ 行 ）

イ ン タ ー ネ ッ ト の 急 速 な 拡 大 に よ り ， ユ ー ザ が ア ク セ ス で き る 情 報 の 量 が 飛 躍 的 に 増 加 し て い る ． あ ら ゆ る 情 報 へ の ア ク セ ス が 可 能 な 現 状 は ， ユ ー ザ に と っ て の 利 便 性 は 非 常 に 高 い も の の ， そ の 一 方 で ユ ー ザ が 必 要 と し て い る 情 報 を 効 率 的 に 検 索 す る こ と が 難 し く な っ て い る ． ま た ， こ こ 数 年 の ブ ロ ー ド バ ン ド 環 境 の 普 及 に よ り ， 画 像 ， 動 画 像 ， 音 楽 な ど と い っ た マ ル チ メ デ ィ ア コ ン テ ン ツ も 急 速 に 増 え て い る ． こ う し た マ ル チ メ デ ィ ア コ ン テ ン ツ に つ い て も ， 従 来 の テ キ ス ト 情 報 同 様 ， ユ ー ザ が 必 要 と し て い る 情 報 の 検 索 が 重 要 な 課 題 と な っ て い る ．

本 論 文 で は ， 上 記 の 問 題 を 鑑 み ， ユ ー ザ の 嗜 好 や 要 求 に 適 合 し た 情 報 を ， 高 精 度 か つ 効 率 的 に 検 索 す る 情 報 検 索 技 術 に 関 す る さ ま ざ ま な 手 法 を 提 案 し ， 評 価 実 験 を 通 じ て そ の 有 効 性 を 確 認 す る ． 具 体 的 に は ， テ キ ス ト 情 報 な ら び に マ ル チ メ デ ィ ア 情 報 の そ れ ぞ れ に つ い て ， ユ ー ザ が 必 要 と す る 情 報 を 効 率 的 に 検 索 ・ 提 示 す る た め の 技 術 の 提 案 と 評 価 を 行 う ．

ま ず ， テ キ ス ト 情 報 検 索 に つ い て は ， 高 精 度 な テ キ ス ト 情 報 検 索 シ ス テ ム の 開 発 の た め に 必 要 不 可 欠 な 「 検 索 式 拡 張 」( q u e r y e x p a n s i o n )技 術 に つ い て ， ２ つ の 方 式 を 提 案 し ， そ の 有 効 性 を 実 証 す る ． ま た ， 文 書 の 流 れ の 中 か ら ， ユ ー ザ の 要 求 に 適 合 し た 文 書 の み を 抽 出 し ， ユ ー ザ に 提 示 す る 「 文 書 フ ィ ル タ リ ン グ 」 技 術 に つ い て ， ユ ー ザ に と っ て 不 要 な 文 書 を 大 幅 に 減 少 さ せ る こ と が 可 能 な 方 式 を 提 案 し ， そ の 有 効 性 を 実 証 す る ．

次 に ， 近 年 急 増 し て い る マ ル チ メ デ ィ ア コ ン テ ン ツ ， 具 体 的 に は 「 音 楽 」 と 「 動 画 像 」 か ら ， ユ ー ザ の 嗜 好 に 適 合 し た デ ー タ を 検 索 す る た め の 技 術 を 提 案 す る ． ま ず ， 音 楽 情 報 検 索 に つ い て は ， ユ ー ザ の 音 楽 嗜 好 に 適 合 す る 楽 曲 を ， そ の 音 響 的 特 徴 を 基 に 検 索 す る 技 術 を 提 案 す る ． 本 論 文 で の 提 案 手 法 は ， 従 来 の 音 楽 情 報 検 索 技 術 と 異 な り ， ユ ー ザ に と っ て 未 知 の 楽 曲 の 発 見 を 促 進 す る こ と を 目 的 と し た 技 術 で あ り ， 大 量 の 音 楽 デ ー タ の 中 か ら ユ ー ザ が 聴 き た い 楽 曲 の 効 率 的 な 検 索 を 可 能 に す る ． さ ら に ， 本 論 文 で は ， 動 画 像 情 報 検 索 の た め に 必 要 な 要 素 技 術 で あ る 「 動 画 像 話 題 分 割 」 に つ い て ， コ ン テ ン ツ の 種 別 （ ニ ュ ー ス ， バ ラ エ テ ィ 番 組 な ど ） に 全 く 依 存 し な い ， 新 た な 技 術 を 提 案 す る ． 同 技 術 に よ り ， 大 量 の 動 画 像 ア ー カ イ ブ の 中 か ら ， ユ ー ザ が 必 要 と す る 動 画 像 の 効 率 的 な 検 索 や ， 動 画 像 自 動 要 約 な ど の 高 度 な 動 画 像 解 析 技 術 の 実 用 化 が 可 能 に な る ．

本 論 文 で 提 案 す る 上 記 の 各 技 術 に よ り ， 大 量 の テ キ ス ト 情 報 な ら び に マ ル チ メ デ ィ ア 情 報 か ら ， ユ ー ザ が 必 要 と す る 情 報 を 効 率 的 か つ 高 精 度 に 検 索 ・ 提 示 す る シ ス テ ム の 開 発 が 可 能 と な り ， し い て は ， イ ン タ ー ネ ッ ト の 利 便 性 の 大 幅 な 向 上 に

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貢 献 す る シ ス テ ム の 開 発 に つ な が る と 期 待 さ れ る ．

以 下 ， 本 論 文 の 構 成 に つ い て 説 明 す る ．

ま ず 第 １ 章 で は ，「 単 語 寄 与 度 」と い う 概 念 を 利 用 し た 検 索 式 拡 張 手 法 に つ い て 述 べ る ． テ キ ス ト 情 報 検 索 シ ス テ ム へ の 入 力 文 か ら 生 成 さ れ る 検 索 式 の 情 報 を 拡 張 す る こ と に よ っ て よ り 高 い 精 度 の 検 索 を 図 る 「 検 索 式 拡 張 」 の 有 効 性 は さ ま ざ ま な 研 究 事 例 に よ っ て 実 証 さ れ て い る が ， 検 索 式 拡 張 に 使 用 さ れ る 単 語 の 選 択 時 に

は ，T F * I D F な ど ， 適 合 文 書 集 合 に お け る 平 均 的 な 重 要 性 の み が 考 慮 さ れ る 場 合

が 多 く ， そ の 単 語 が 入 力 文 と 個 々 の 適 合 文 書 の 間 の 類 似 度 に 与 え る 考 慮 さ れ て い な い ． そ の た め ， 検 索 式 拡 張 に お い て 有 効 な 単 語 が 選 択 さ れ て い な い 可 能 性 が あ る と 考 え ら れ る ．本 研 究 で は 類 似 度 へ の 単 語 の 影 響 力 を 数 値 化 し た「 単 語 寄 与 度 」 と い う 概 念 を 定 義 し ， 単 語 寄 与 度 に 基 づ い た 新 た な 検 索 式 拡 張 手 法 を 提 案 す る ． ま た ， 検 索 式 拡 張 の 代 表 的 な 手 法 で あ る R o c c h i o の ア ル ゴ リ ズ ム に 基 づ く 検 索 式 拡 張 と の 比 較 実 験 を 通 し ， 提 案 手 法 の 有 効 性 を 示 す ．

第 ２ 章 で は ， 検 索 式 拡 張 で 利 用 さ れ る 適 合 文 書 と ， 初 期 検 索 式 と の 類 似 度 を 考 慮 し た 新 た な 検 索 式 拡 張 手 法 を 提 案 す る ． 従 来 の 検 索 式 拡 張 手 法 で は ， 適 合 文 書 集 合 に 含 ま れ る 文 書 は ， 初 期 検 索 式 と の 類 似 度 に 関 わ ら ず ， 全 て 同 等 に 扱 わ れ る ． こ の た め ， 初 期 検 索 式 と の 類 似 度 が 高 い 文 書 か ら 抽 出 さ れ た 単 語 と 類 似 度 が 低 い 文 書 か ら 抽 出 さ れ た 単 語 が 同 等 に 扱 わ れ る こ と に な り ， こ れ ら の 単 語 を 利 用 し て 拡 張 さ れ た 検 索 式 に 基 づ く 検 索 の 精 度 の 劣 化 の 原 因 と な っ て い る ． 本 研 究 で は ， 協 調 フ ィ ル タ リ ン グ で 使 用 さ れ る 評 価 値 予 測 ア ル ゴ リ ズ ム を 応 用 し ， 初 期 検 索 式 に 出 現 し な い 単 語 の ス コ ア を 「 予 測 」 す る こ と に よ っ て 検 索 式 拡 張 を 行 う 手 法 を 提 案 す る ． 協 調 フ ィ ル タ リ ン グ で は ， 評 価 対 象 ユ ー ザ と の 相 関 が 強 い ユ ー ザ の 評 価 デ ー タ を 利 用 し ， そ の ユ ー ザ の ア イ テ ム 評 価 値 を 予 測 す る ． 本 手 法 を 検 索 式 拡 張 に 応 用 す る こ と に よ り ， 拡 張 対 象 単 語 の ス コ ア 算 出 時 に 初 期 検 索 式 と の 類 似 度 が 考 慮 さ れ る た め ， 拡 張 さ れ た 検 索 式 を 利 用 し た 検 索 精 度 向 上 が 期 待 さ れ る ． こ の 提 案 手 法 の 有 効 性 を 実 証 す る た め ，T R E C デ ー タ を 利 用 し た 評 価 実 験 を 行 う ．

第 ３ 章 で は ， テ キ ス ト 文 書 の 流 れ の 中 か ら ユ ー ザ の 要 求 （ プ ロ フ ァ イ ル ） に 適 合 し た 文 書 を 選 択 す る 文 書 フ ィ ル タ リ ン グ 手 法 を 提 案 す る ． 文 書 フ ィ ル タ リ ン グ の シ ス テ ム で は ， 多 く の 場 合 ， プ ロ フ ァ イ ル と 検 索 対 象 文 書 と の 類 似 度 を 計 算 し ， そ の 類 似 度 が 閾 値 を 超 え た 文 書 を 選 択 す る 手 法 が と ら れ て い る ． し か し ， こ の よ う な 類 似 度 に 基 づ い た 手 法 で は ， 閾 値 を 高 く 設 定 し た 場 合 多 く の 適 合 文 書 が 見 逃 さ れ て し ま い ， ま た ， 逆 に 閾 値 を 低 く 設 定 し た 場 合 は 多 く の 非 適 合 文 書 が 誤 っ て 選 択 さ れ て し ま う な ど ， 十 分 な フ ィ ル タ リ ン グ 精 度 が 得 ら れ て い な い の が 現 状 で

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あ る ． そ こ で 本 論 文 で は 従 来 の プ ロ フ ァ イ ル に 加 え ， 非 適 合 文 書 か ら 抽 出 さ れ た 情 報 に 基 づ い た 非 適 合 プ ロ フ ァ イ ル を 利 用 す る 新 た な フ ィ ル タ リ ン グ 手 法 を 提 案 す る ．T R E C デ ー タ に 対 す る 評 価 実 験 を 行 な い ， 提 案 手 法 の 適 用 に よ っ て 誤 っ て 文 書 フ ィ ル タ リ ン グ の 精 度 向 上 が 得 ら れ る こ と を 実 証 す る ．

第 ４ 章 で は ， ユ ー ザ か ら 提 供 さ れ る 少 量 の 学 習 情 報 に 基 づ き ， ユ ー ザ の 音 楽 嗜 好 を 抽 出 し ， 大 量 の 音 楽 デ ー タ の 中 か ら ユ ー ザ が 好 む と 推 測 さ れ る 楽 曲 を 検 索 す る 音 楽 情 報 検 索 手 法 を 提 案 す る ． 提 案 手 法 は ， 楽 曲 の 音 楽 的 特 徴 を 抽 出 す る ツ リ ー ベ ク ト ル 量 子 化 手 法 （Tr e e Q） に よ り 抽 出 さ れ た ユ ー ザ の 音 楽 的 嗜 好 を 表 す ユ ー ザ プ ロ フ ァ イ ル と 検 索 対 象 楽 曲 の ベ ク ト ル 間 の 類 似 度 を 基 に ユ ー ザ が 好 む 楽 曲 を 検 索 す る 音 楽 情 報 検 索 手 法 で あ る ． ま た ， ユ ー ザ か ら の 適 合 フ ィ ー ド バ ッ ク 情 報 を 利 用 し ，ユ ー ザ プ ロ フ ァ イ ル を 更 新 し ，検 索 精 度 の 向 上 を 図 る 手 法 も 提 案 す る ． さ ら に ， 提 案 手 法 に お け る 学 習 処 理 の 効 率 化 の た め に ， ユ ー ザ の ジ ャ ン ル 嗜 好 を 表 す ジ ャ ン ル プ ロ フ ァ イ ル を 基 に 検 索 を 行 う 手 法 も 提 案 す る ． 各 提 案 手 法 の 有 効 性 を 確 認 す る た め ， ユ ー ザ の 主 観 評 価 が 付 与 さ れ た 実 験 用 音 楽 デ ー タ を 構 築 し ， 同 実 験 デ ー タ に 基 づ く 評 価 実 験 を 行 う ． 本 実 験 に お い て ， 一 般 的 な 音 楽 特 徴 抽 出 手 法 と の 比 較 の 結 果 ， 提 案 手 法 の 有 効 性 を 確 認 す る と と も に ， ジ ャ ン ル プ ロ フ ァ イ ル 手 法 に つ い て も ， 適 合 フ ィ ー ド バ ッ ク を 適 用 し た 結 果 ， ユ ー ザ の 嗜 好 に 適 合 す る 楽 曲 を 高 精 度 で 検 索 す る こ と が で き る こ と を 実 証 す る ．

第 ５ 章 で は ， ユ ー ザ 嗜 好 に 適 合 し た 動 画 像 情 報 検 索 シ ス テ ム に 重 要 な 要 素 技 術 で あ る 「 動 画 像 話 題 分 割 」 に お い て ， 分 析 対 象 動 画 像 コ ン テ ン ツ 種 別 に 依 存 し な い 汎 用 的 な 手 法 の 提 案 と 評 価 を 行 な う ． 従 来 ， 主 に ニ ュ ー ス 番 組 に 対 す る 動 画 像 話 題 分 割 手 法 が 提 案 さ れ て き た が ， こ れ ら の 既 存 手 法 で は ， ニ ュ ー ス に 特 化 し た ア ン カ ー シ ョ ッ ト 検 出 結 果 な ど の 特 徴 量 を 利 用 し て い る た め ， ニ ュ ー ス 以 外 の 動 画 像 コ ン テ ン ツ へ の 適 用 は 困 難 で あ る ． こ れ に 対 し ， 本 研 究 で は ， 各 シ ョ ッ ト の 色 配 置 情 報 ， 動 き 情 報 ， 音 情 報 な ど ， コ ン テ ン ツ に 依 存 し な い 特 徴 を 個 々 の シ ョ ッ ト か ら 抽 出 し ， 話 題 分 割 点 が 含 ま れ る シ ョ ッ ト を サ ポ ー ト ベ ク タ ー マ シ ン( S V M ) に よ っ て 識 別 す る こ と に よ り ， 話 題 分 割 を 行 う 手 法 を 提 案 す る ． 提 案 手 法 の 評 価 の た め ，T R E C V I D 2 0 0 4 デ ー タ （ ニ ュ ー ス 番 組 ） と ，N I I - V D B（ 情 報 バ ラ エ テ ィ 番 組 ） の そ れ ぞ れ の 実 験 デ ー タ を 利 用 し た 評 価 実 験 を 行 い ， い ず れ の 実 験 デ ー タ で も 高 精 度 で の 話 題 分 割 が 可 能 で あ る こ と を 実 証 す る ．

最 後 に ， 第 ６ 章 で は ， 本 論 文 の 結 論 と し て ， 本 研 究 で 提 案 し た 各 手 法 の 評 価 結 果 を 総 括 す る と と も に ， テ キ ス ト 情 報 検 索 ， な ら び に マ ル チ メ デ ィ ア 情 報 検 索 技 術 の 展 望 を 示 す ．

研 究 業 績

種 類 別 題名、 発表・発行掲載誌名、 発表・発行年月、 連名者（申請者含む）

論文

総説

（論文誌）

帆足啓一郎，松本一則，井ノ上直己，橋本和夫：協調フィルタリングにおける評価地予 測アルゴリズムを応用した検索式拡張手法，情報処理学会論文誌，Vol. 43, No. 4, pp.

1100-1111, 2002.

帆足啓一郎，松本一則，井ノ上直己，橋本和夫：非適合プロファイルを利用した文書フ ィルタリング手法，情報処理学会論文誌，Vol.42, No.3, pp. 507-517, 2001.

帆足啓一郎，松本一則，井ノ上直己，橋本和夫：文書間の類似度における単語寄与度を 利用した文書フィルタリング手法，情報処理学会論文誌：データベース，Vol. 40, No. SIG 8 (TOD 4), pp. 63-73, 1999.

Keiichiro Hoashi, Kazunori Matsumoto, Naomi Inoue: “Personalization of user profiles for content-based music retrieval based on user preferences”, Proceedings of ACM Multimedia 2003, pp. 110-119, 2003.

帆足啓一郎，菅野勝，内藤正樹，松本一則，菅谷史昭：汎用的特徴量に基づく動画像話 題分割手法，電子情報通信学会論文誌 D, Vol. J89-D, No. 10, pp. 2305-2314, 2006.

（査読付き国際学会）

Keiichiro Hoashi, Masaru Sugano, Masaki Naito, Kazunori Matsumoto, Fumiaki Sugaya:

“Video story segmentation and its application to personal video recorders”, Proceedings of CIVR 2005, LNCS 3568, pp. 39-48, 2005. (Invited Talk)

Keiichiro Hoashi, Erik Zeitler, Naomi Inoue: “Implementation of relevance feedback for content-based music retrieval based on user preferences”, Proceedings of ACM-SIGIR 2002, pp. 385-386, 2002.

Keiichiro Hoashi, Kazunori Matsumoto, Naomi Inoue, Kazuo Hashimoto: “Query expansion based on predictive algorithms for collaborative filtering”, Proceedings of ACM-SIGIR 2001, pp. 414-415, 2001.

Keiichiro Hoashi, Kazunori Matsumoto, Naomi Inoue, Kazuo Hashimoto: “Document filtering method using non-relevant information profile”, Proceedings of ACM-SIGIR 2000, pp. 176-183, 2000.

Keiichiro Hoashi, Kazunori Matsumoto, Naomi Inoue, Kazuo Hashimoto: “Query expansion method based on word contribution”, Proceedings of ACM-SIGIR 1999, pp.

303-304, 1999.

帆足啓一郎，菅野勝，松本一則：映像情報検索技術とその評価の最前線，情報処理学会 誌，Vol. 46, No. 9, 2005.

帆足啓一郎，上月勝博，菅谷史昭：楽曲配信サービスを支える音楽情報検索技術，電子 情報通信学会誌，Vol. 88, No. 7, pp. 529-534, 2005.

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研 究 業 績

種 類 別 題名、 発表・発行掲載誌名、 発表・発行年月、 連名者（申請者含む）

講演 （国際学会）

Keiichiro Hoashi, Masaru Sugano, Masaki Naito, Kazunori Matsumoto, Fumiaki Sugaya, Yasuyuki Nakajima: “Shot boundary determination based on MPEG compressed domain and story segmentation experiments for TRECVID 2004”, Proceedings of TRECVID 2004 Workshop, http://www-nlpir.nist.gov/projects/tvpubs/tvpapers04/kddi.pdf, 2004.

Masaru Sugano, Keiichiro Hoashi, Kazunori Matsumoto, Yasuyuki Nakajima: “Shot boundary determination based on MPEG compressed domain and story segmentation experiments for TRECVID 2003”, Proceedings of TRECVID 2003 Workshop, http://www-nlpir.nist.gov/projects/tvpubs/tvpapers03/kddi.final2.paper.pdf, 2003.

Keiichiro Hoashi, Kazunori Matsumoto, Naomi Inoue, Kazuo Hashimoto: “Experiments on the TREC-9 filtering track”, The 9^th Text Retrieval Conference, NIST SP 500-249, pp. 295-301, 2001.

Keiichiro Hoashi, Kazunori Matsumoto, Naomi Inoue, Kazuo Hashimoto: “Experiments on the TREC-8 filtering track”, The 8^th Text Retrieval Conference, NIST SP 500-246, pp. 457-463, 2001.

Keiichiro Hoashi, Kazunori Matsumoto, Naomi Inoue, Kazuo Hashimoto: “TREC-7 experiments: Query expansion based on word contribution”, The 7^th Text Retrieval Conference, NIST SP 500-242, pp. 433-442, 1999.

（研究会・シンポジウム）

帆足啓一郎，菅野勝，内藤正樹，松本一則，菅谷史昭：コンテンツ非依存特徴量に基づ く動画像話題分割手法，電子情報通信学会研究会報告，DE2005-8, pp. 43-48, 2005.

帆足啓一郎，井ノ上直己：ユーザの音楽嗜好に基づく音楽情報検索手法，情報処理学会 研究会報告，2003-MUS-49, pp. 79-84, 2003.

帆足啓一郎，松本一則，井ノ上直己，橋本和夫：文書フィルタリングにおけるプロファ イル更新手法の検討，電子情報通信学会「知識発見のための自然言語処理」シンポジウ ム ， http://www.pluto.ai.kyutech.ac.jp/plt/inui-lab/pub/NLP_Sympo99/hoashi/, 1999.

帆足啓一郎，松本一則，井ノ上直己，橋本和夫：文書間の類似度における単語寄与度に 基づく検索式拡張手法，情報処理学会研究会報告，99-DBS-118, pp. 17-24, 1999.

研 究 業 績

種 類 別 題名、 発表・発行掲載誌名、 発表・発行年月、 連名者（申請者含む）

講演

その他

（大会）

帆足啓一郎，菅野勝，内藤正樹，松本一則，菅谷史昭：コーナー別 SVM を利用した動画 像話題分割手法，2005 年電子情報通信学会総合大会講演論文集，D-12-20, p. 170, 2005.

帆足啓一郎，菅野勝，松本一則，菅谷史昭：コンテンツ非依存特徴量に基づく動画話題 分割手法，FIT2005 講演論文集，Vol. 2, pp. 9-10, 2004.

帆足啓一郎，松本一則，井ノ上直己：ジャンルプロファイルによる音楽情報検索手法の 検討，FIT2003 情報技術レターズ LD-001, pp. 66-67, 2003.

帆足啓一郎，井ノ上直己：SVM を利用した音楽情報検索手法の検討，第 65 回情報処理学 会全国大会論文集，Vol. 2, pp. 23-24, 2003.

帆足啓一郎，井ノ上直己：ユーザの嗜好を反映した音楽情報検索手法の検討，第 64 回情 報処理学会全国大会論文集，Vol. 2, pp. 11-12, 2002.

他，６件．

（論文）

井ノ上直己，帆足啓一郎，橋本和夫：文書自動分類手法を用いた有害情報フィルタリン グソフトの開発，電子情報通信学会論文誌 D-II, Vol. J84-D-II, No. 6, pp. 1158-1166, 2001.

（国際学会）

Keiichiro Hoashi, Naomi Inoue, Kazuo Hashimoto, Atsushi Ito, Takeo Tatsumi, Joji Maeno, Noriaki Kusumoto, Yasunari Harada: “Feasibility evaluation of a bibliographical information dissemination system”, Proceedings of ITHET 2002, 2002.

Keiichiro Hoashi, Kazuo Hashimoto, Atsushi Ito, Takeo Tatsumi, Noriaki Kusumoto, Yasunari Harada: “SDI application in educaton and research support: Restrictive information sharing of bibliographical resources”, Proceedings of ITHET 2001, 2001.

Keiichiro Hoashi, Takaya Tanaka, Shigeki Muramatsu, Naomi Inoue, Yayoi Matsuoka, Masanobu Manei: “Application of recommender systems to mobile phone services”, ACM-SIGIR Recommender System Workshop, 2001.

（特許）

特許 3595184「文書検索方法および文書検索装置」

特許 3220104「URL 階層構造を利用した情報自動フィルタリング方法および装置」

他、公開公報 24 件．

以上