Vensim PLE6.x 速習

社会⼯学 B
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Vensim PLE6.x 速習
1.
SD モデル作成の流れと Vensim のツール
SD モデル作成の流れ
1. 新規モデルの宣言
･･････ 新規モデル・ツール
2. SD フロー図の作成
･･････ スケッチ・ツール
3. 方程式の入力
･･････ 方程式ツール
4. 政策変数の値を設定
･･････ ラン・ツール
5. 政策シミュレーション（ラン）
･･････ ラン・ツール
6. 図表のまとめ
図 1.1
使用する Vensim のツール
･･････ 図表ツール
Vensim のウィンドウ
スケッチ・ツール
新規モデル・ツール
ラン・ツール
方程式ツール
図表ツール
文字等編集ツール
1
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2.
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ツール一覧
2.1
ボタン
新規モデル・ツール，既存モデル呼び出し，ファイル保存
ツール名称
動作内容
新規モデル
新しくモデルを作成することを宣言する。
モデルを開く
既存のモデルを開く。
保存
モデルを上書き保存する。ファイル名を変更するときは，ファイルメニ
ューの中の「別名で保存」による。
2.2
ボタン
スケッチ・ツール
ツール名称
動作内容
スケッチ固定
スケッチしたオブジェクトを固定する。
スケッチ移動
スケッチしたオブジェクトの，移動，変形，選択を行う。移動するにはドラッグ
する。選択するにはクリックする。複数オブジェクトを選択するには対象を取り
囲むようにドラッグして選択する。オブジェクトを選択しているときさらに追加/
削除をするには shift＋クリックする。他のそれぞれのツールでも同様に動作す
る。
変数(補助変数 補助変数，定数などの変数を生成する。変数を挿入したい場所でクリックする →
/定数)
変数名を入力するためのボックスが開く → 既存の変数名を編集するときもクリ
ックする → 変数名を入力する → Enter キーを押す。この「変数」ツールまた
は「スケッチ移動」ツールで変数名を右クリックすると表示方法を変更できる(例:
フォントを変更する，文字の周辺にボックスを表示して複数行にわたって変数名
を書く，など)。
ス ト ッ ク 変 数 ストック変数(レベル変数)を生成する。
「変数」ツールと同様に操作する。ボック
(レベル変数)
スのサイズを変えるには，輪郭に表示される小さい円(ハンドル)を「スケッチ移
動」ツールでドラッグする。
矢印(アロー)
直線またはカーブした矢印を生成する。矢印の出発点となる変数をクリック →
矢印ポインタを目的先の変数まで移動する(ドラッグしないこと!) → 目的先で
クリックすると矢印直線が描かれる。この「矢印」ツールまたは「スケッチ移動」
ツールで矢印直線上のハンドルをドラッグするとカーブした矢印が生成される。
ヒント: 最初からカーブした矢印を描くには，出発点，途中の中継点，目的先の
変数という順にクリックする。
フロー変数(レ フロー変数(レイト変数)の図形を生成する。図形は，垂直パイプ，バルブ，さら
イト変数)
に必要に応じて，ソース(発生源)またはシンク(吸収先)を表す雲形状からなる。最
初にフローの出発もとの変数でクリック → 目的先の変数でクリックする。空白
点でクリックすると，出発もと(発生源)または目的先(吸収先)に該当する雲形状が
描かれる。パイプを直角に曲げて描くには，曲げたい個所で shift＋クリックする。
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バルブの書式を変更するには右クリックする。
代行変数(シャ 既存のモデル変数に加えて，代行変数(シャドウ変数)を生成する。<Time>変数な
ドウ変数)
どが使用できる。
入 出 力 オ ブ ジ インプット操作軸，出力グラフ，表を追加する。詳細は Vensim のマニュアルを
ェクト
参照のこと。
ス ケ ッ チ コ メ コメントや画像を追加する。スケッチコメントを描きたい個所をクリック → ダ
ント
イアローグが開く → いくつかのオプションを指定してコメントの書式を設定す
る。コメントを描くと，モデル変数にかぶさってしまい，モデル変数を操作しに
くくなることがある。そのときは，ステイタスバー右端の「最背面移動」ボタン
を使ってコメントを最背面に移動するとよい。
消去
図形オブジェクト，変数，コメントを削除する。この「消去」ツールのポインタ
を当てて左クリックすると削除できる。
2.3
ボタン
方程式ツール
ツール名称
動作内容
方程式
モデル方程式を作成したり編集したりする。この「方程式」ツールが選択される
と，方程式が設定されていない変数が強調表示される。
2.4
ボタン
ラン・ツール
ツール名称
動作内容
シ ミ ュ レ ー シ ョ モデル構築ウィンドウのスケッチに書かれた定数を強調表示しチェック
ンの準備
する。
シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 選択されたデータセットが表示される。変更するにはボックス右の縦バ
ファイル名の選択
ーをクリックする。
シ ミ ュ レ ー シ ョ このボタンの左のボックスに表示されたデータセットがすでにあると
ンの実行
き，上書きしてよいか聞いてくる。
統 合 シ ミ ュ レ ー 視覚的な感度分析，および微小変化・計算・評価を行う。
ションの実行
実 現 可 能 性 の 実 ユーザが現実と照らしてモデルの正しさを式で表現できるようにする。
行(Reality Check) それと整合しているか自動的にモデルをテストする。
モ デ ル 構 築 ウ ィ ン モデル構築ウィンドウを表示する。
ドウの表示
出 力 ウ ィ ン ド ウ の 出力ウィンドウを表示する。アクティブ・ウィンドウを切り替える。
表示
制御パネル
制御パネルを表示する。ワークベンチ変数の選択，グラフ用の時間軸の
調整，グラフのスケールの設定，データセットの管理，カスタム・グラ
フの作成と管理などに使用される。
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2.5
ボタン
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図表ツール
ツール名称
動作内容
因果ツリー
そのワークベンチ変数に影響を及ぼす原因側の因果連鎖をツリー状の図
にして表示する。
波及ツリー
そのワークベンチ変数の影響が波及していく因果連鎖をツリー状の図に
して表示する。
因果ループ
そのワークベンチ変数を経由するすべてのフィードバック・ループを表
示する。
ドキュメント
モデルの方程式，定義，計測単位を表示する。
ドキュメント(全て)
同上(全ての変数について)
直接原因グラフ
ワークベンチ変数とそれに直接影響する原因側の変数との動きを時系列
グラフで表示する。因果関係をトレースするのに有用である。時系列変
化の観測という目的でグラフ表示するのにも使える。
グラフ
ワークベンチ変数の変化をグラフで表す。上の原因グラフよりも大きい。
必要な変数を指定して表示するカスタム・グラフは，制御パネルにある
グラフ・タブを使用して作成できる。
表(横並び)
ワークベンチ変数の値を表にする。値は横方向に表示される。
表(縦並び)
ワークベンチ変数の値を表にする。値は縦方向に表示される。
比較実行
初回のシミュレーションのデータセットにある観測変数と定数とを 2 回
目のデータセットのものと比較する。データセットの管理には，制御パ
ネルにあるデータセット・タブを使う。ロードするデータセットの順序
を変更するには，データセット・リストのトップにないデータセットを
クリックする。するとクリックされたデータセットがリストのトップに
くる。データセットの順序は，いろいろなグラフツールを使って表示す
るときの順序に影響する。
2.6
ボタン
文書等編集ツール
名称
動作内容
ウィンドウ選択
両端にある矢印で順次ビューを選択できる。バーには現在のビ
ューのタイトルが表示される。クリックすればすべてのビュー
のリストが表示される。
フォント設定
クリックして変数を選択 → このボタンでフォントを設定。複
数の変数を選択するには「スケッチ移動」ツールで，対象を囲
むようにドラッグして選択する。変数を選択して，さらに変数
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を追加/削除するには shift + クリックする。何も変数が選択さ
れていないときは，デフォルトの設定になる。
文字サイズ
クリックして変数を選択 → このボタンで文字サイズを設定。
太字
クリックして変数を選択 → このボタンで太字/標準を設定。
斜体(イタリック) クリックして変数を選択 → このボタンで斜体/標準を設定。
アンダーライン
クリックして変数を選択 → このボタンで下線あり/なしを設
定。
取り消し線
クリックして変数を選択 → このボタンで取り消し線あり/な
しを設定。
文字色の設定
クリックして変数を選択 → このボタンで文字色を設定。
ボックス色の設定 クリックして変数を選択 → このボタンでボックス色を設定。
ボックスの形の設 クリックして変数を選択 → このボタンでボックスの形を設
定
定。
テキスト位置
ストック変数(レベル変数)を意味するボックスや，フロー変数
(レイト変数)を意味するバルブなど，グラフィックな形状と関
係している変数の場合に有用である。
矢印の色
矢印のハンドルをクリックして選択する。複数の矢印を選択す
るときはそれらを取り囲むようにドラッグする。選択している
とき，さらに矢印を追加/削除するには shift + クリックする。
矢印の太さ
矢印の太さを設定するとき用いる。より詳細な設定は，矢印の
ハンドルを右クリックすると表示される。特に「遅れ」の記号
を表示するとき便利である。
矢印の極性
因果連鎖図で矢印に符号をつけるときに使用する。より詳細な
設定は，矢印のハンドルを右クリックすると表示される。
最背面移動
スケッチコメントが大きくなってモデル変数にかぶさってしま
うときなど有用である。例えば，モデルの一部を占めてしまう
大きなボックスを描いた場合など。そんなときはモデル変数が
コメントに隠れてしまって選択できないかもしれないので，コ
メントをこのボタンで最背面に移動すればよい。
5
社会⼯学 B
3.
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SD モデル作成のクイックチュートリアル（例題 1. 人口の自然増）
ここで新たに学ぶこと
新規モデル / スケッチツール（ストック変数，フロー変数，矢印） / 方程式 / シミュレーシ
ョンの実行 / グラフ表示 / 方程式のドキュメント表示
次の図は，人口の自然増の SD モデルである。以下，シミュレーションモデル作成のチュートリアルとし
て，同じものを作成してみることにしよう。
図 3.1
SD フロー図
人口
出生数
死亡数
死亡率
出生率
(01)
(02)
(03)
TIME STEP = 0.5
Units: 年 [0,?]
The time step for the simulation.
(05)
人口= INTEG (
出生数-死亡数,
40)
Units: 万人
(06)
出生数=
人口 * 出生率
Units: **undefined**
(07)
SD 方程式
FINAL TIME = 25
Units: 年
The final time for the simulation.
出生率=
0.02
Units: **undefined**
(08)
INITIAL TIME = 0
Units: 年
The initial time for the simulation.
死亡数=
人口 * 死亡率
Units: **undefined**
(09)
死亡率=
0.005
Units: **undefined**
SAVEPER =
TIME STEP
Units: 年 [0,?]
The frequency with which output is stored.
図 3.3
人口の自然増
人口
60
52.5
万人
表 3.2
(04)
45
37.5
30
0
5
10
15
Time (年)
人口 : Current
6
20
25
社会⼯学 B
3.1
①
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新規モデルの作成
Vensim を起動する
→
「新規モデル作成」
→
「Model Settings」の「時間の範囲」ダイアログが表示される。
→
「終了時間」=25，「時間ステップ」=0.5，「時間単位」=年にする。
をクリックする
解説: 年単位で，向こう 25 年間，0.5 年刻み（半年刻み）でシミュレーションする。
あとで変更できる。
→
3.2
②
③
「OK」
SD フロー図の作成
を選択する。
「ストック変数(レベル変数)」ツール
→
ウィンドウの中で，「人口」変数を描こうとする場所でクリックする。
→
入力ボックスが開く。「人口」と入力して Enter キーを押す。
→
ストック変数「人口」がボックスとともに描かれる。
を選択する。
「フロー変数(レイト変数)」ツール
→
「人口」ボックスの左余白をクリックする。
→
雲図形(ソース)が表示される。
→
マウスポインタを「人口」ボックスに重ねてクリックする。
→
入力ボックスが開く。「出生数」と入力して Enter キーを押す。
→
雲形状と「人口」ボックスとをつなぐフローパイプが描かれる。
バルブが付いていて「出生数」と表示されている。これは「出生数」変数を表す。
④
つづけて
→
「人口」ボックスをクリックする。
→
右余白でクリックする。
→
入力ボックスが開く。「死亡数」と入力して Enter キーを押す。
→
雲形状と「人口」ボックスとをつなぐフローパイプが描かれる。
バルブが付いていて「死亡数」と表示されている。これは「死亡数」変数を表す。
⑤
⑥
「変数(補助変数/定数)」ツール
を選択する。
→
「出生率」変数を描こうとする場所でクリックする。
→
入力ボックスが開く。「出生率」と入力して Enter キーを押す。
→
「出生率」変数が描かれる。
「矢印」ツール
→
を選択する。
「人口」変数をクリック
→
中継点(余白)をクリック
→「出生数」変数に重ねてクリック。
これで「人口」変数から「出生数」変数への矢印が描かれる。
→
⑦
同じようにして，「出生率」変数から「出生数」変数への矢印を描く。
同様にして⑤⑥を実施して「死亡数」と「死亡率」を描く。
7
社会⼯学 B
3.3
⑧
方程式の入力
「方程式」ツール
→
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を選択する。
すべての変数が反転表示で強調される。
これは，まだ方程式が設定されていないことを意味する。
⑨
「出生数」変数をクリックする。
→
方程式編集ダイアログが開く。
→
ここに，「出生数＝人口＊出生率」という方程式を入力したい。
解説: 方程式は，右辺を計算して左辺に代入する，ということを表している。左辺の「出生数」
はすでに決まっている。右辺は，矢印の出発もと（原因）の変数で構成される式である。
右辺にくる変数は，ダイアログの右中間位置の変数ボックスに列挙されている。確認！
→
方程式ボックスに右辺の式を，次のようにして入力する。
- 方程式ボックスをクリックしてカーソルを表示する。
- 変数ボックスの「人口」をクリック
- キーパッドボタンの「＊」をクリック
- 変数ボックスの「出生率」をクリック
解説：
適当に半角スペースを入力して式を見やすくするとよい。
→
これで，次の方程式を設定したことになる。
→
「OK」をクリックする。
→
正しく方程式が入力されていれば，方程式編集ダイアログは閉じる。
→
「出生数」変数の反転表示が消える。
- 「出生数＝人口＊出生率」
解説: 方程式にエラーがあると反転表示が消えない。
⑩
同様にして「死亡数＝人口＊死亡率」の方程式を設定する。
⑪
次に「人口」変数をクリックする。方程式編集ダイアログが開く。
→
SD フロー図を描いたときに，すでに「人口」変数はストック(レベル)変数で，
「出生数（＋）」と
「死亡数（－）」とを累計したものだと自動的に判断されるので，方程式がすでに書かれている。
→
「初期値」の欄に 40（万人）を入力する。
解説：
ストック(レベル)変数には初期値を設定しておかねばならない。
→
「単位」の欄に「万人」を入力する。
→
これで次の方程式を設定したことになる。
「人口」＝ 40 ＋
→
⑫
「OK」をクリックする。
「出生率」変数をクリックする。
→
方程式ボックスに「0.02」と入力する。
解説:
→
⑬
「出生率」変数は定数で変化しない。
「OK」をクリックする。
「死亡率」変数をクリックする。
→
方程式ボックスに「0.005」と入力する。
解説:
→
⑭
Σ「出生数」－Σ「死亡数」
「死亡率」変数は定数で変化しない。
「OK」をクリックする。
方程式の一覧表を表示するため「ドキュメント(全て)」ツール
8
をクリックする。
社会⼯学 B
3.4
①
⑫
政策変数の値を設定
出生率と死亡率の初期値を確認する。
3.5
⑪
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政策シミュレーション（ラン）
シミュレーションの準備 1
→
「モデル」→「設定」で「Model Settings」パネルが開く。
→
変更はないので「OK」で閉じる。
シミュレーションの準備 2
→
実行の前に，シミュレーションの結果を記録するデータセット名が
に表示されて
いるので確認する。シミュレーション結果は，Current.vdf ファイルに保存される。
⑬
シミュレーションの実行
をクリックする。
→
「シミュレーションの実行」ボタン
→
もし Current データセットがすでに存在するとき，上書きするかどうか問合せのメッセージが
出る。ここでは「はい」と回答する。
→
3.6
⑭
⑮
瞬時にシミュレーションが実行される。終わりのメッセージは特に出ない。
図表のまとめ
「人口」について
→
「スケッチ移動」ツール
→
「グラフ」ツール
→
「表(縦並び)」ツール
で「人口」変数を選択する。
で時系列変化を見る。
で「人口」の推移を見る。
同様にして「出生数」と「死亡数」を選択する。
→
「グラフ」ツール
→
「表(縦並び)」ツール
で時系列変化を見る。
で「出生数」と「死亡数」の推移を見る。
9
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4.
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SD モデル作成のクイックチュートリアル（例題 2. 人口の自然増－出生率変化ケース）
ここで新たに学ぶこと
スケッチツール（シャドウ変数） / 複数シミュレーションの方法 / 定数の変更 / シミュレー
ション結果を保存するデータセット / マーカー付グラフ / 複合ケースのグラフ
図 4.1
(05)
SD フロー図
人口= INTEG (
出生数-死亡数,
40)
Units: 万人
出生数=
人口 * 出生率
Units: 万人/年
出生率=
出生率初期値 * 出生率変化率^Time
Units: 人/年人
出生率初期値=
0.02
Units: 人/年人
出生率変化率=
1
Units: **undefined**
死亡数=
人口 * 死亡率
Units: 万人/年
死亡率=
死亡率初期値 * 死亡率変化率^Time
Units: 人/年人
人口
出生数
出生率
死亡率変化率
(03)
(04)
(09)
<Time>
(10)
方程式
FINAL TIME = 25
Units: 年
The final time for the simulation.
INITIAL TIME = 0
Units: 年
The initial time for the simulation.
SAVEPER =
TIME STEP
Units: 年 [0,?]
The frequency with which output is stored.
TIME STEP = 0.5
Units: 年 [0,?]
The time step for the simulation.
図 4.3
(11)
(12)
死亡率初期値=
0.005
Units: 人/年人
死亡率変化率=
0.95
Units: **undefined**
(13)
人口の自然増－出生率変化ケース
人口
70
万人
(02)
(08)
死亡率初期値
出生率変化率
表 4.2
(07)
死亡率
出生率初期値
(01)
(06)
死亡数
50
2
1 23 1 3
1
23
12
1
3
1
2
3
1
1
2
2
3
2
3
2
3
1
1
1
1
2
3
2
3
2
2
3
1
1
1
3
2
3
2
3
30
0
5
10
15
20
25
Time (年)
人口 : 1_出生率一定
人口 : 2_出生率低下09
人口 : 3_出生率低下08
1
1
2
3
1
2
3
1
2
3
10
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
3
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4.1
①
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新規モデルの作成
Vensim を起動する
→
「新規モデル作成」
→
「Model Settings」の「時間の範囲」ダイアログが表示される。
→
「終了時間」=25，「時間ステップ」=0.5，「時間単位」=年にする。
をクリックする
解説: 年単位で，向こう 25 年間，0.5 年刻み（半年刻み）でシミュレーションする。
あとで変更できる。
→
4.2
②
④
SD フロー図の作成
「ストック変数(レベル変数)」ツール
→
③
「OK」
を選択する。
「人口」変数を描く。
を選択する。
「フロー変数(レイト変数)」ツール
→
「出生数」変数を描く。
→
「死亡数」変数を描く。
「変数(補助変数/定数)」ツール
→
を選択する。
「出生率」，「死亡率」，「出生率初期値」，「死亡率初期値」，「出生率変化率」，「死亡率変化率」
の各変数を描く。
⑤
「シャドウ変数(代行変数)」ツール
を選択する。
これはシステム固有の変数を参照するためのツールである。
→
ダイアログボックスが開く。
→
「Time」を選択する。0,1,2,3･･･という年次を表している。あとで方程式の中で使用する。
→
「OK」
を選択する。
「矢印」ツール
⑥
→
変数間の因果関係に合せて矢印を描く。
→
矢印の発点と着点では，変数に重ねてクリックすること。因果のつながりが認知される。
「方程式」ツール
を選択する。
→「人口」＝ INTEG ( 出生数 － 死亡数
単位: 万人
/
(注) 自動的に設定されているのでこのまま
初期値: 40
→「出生数」＝人口 ＊ 出生率
単位: 万人/年
→「死亡数」＝人口 ＊ 死亡率
単位: 万人/年
→「出生率」＝出生率初期値 ＊ 出生率変化率＾Time
単位: 人/年人
→「死亡率」＝死亡率初期値 ＊ 死亡率変化率＾Time
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単位: 人/年人
→「出生率初期値」＝0.02
→「死亡率初期値」＝0.005
→「出生率変化率」＝1.0
→「死亡率変化率」＝0.95 (注) 1.0 にしてもよい。
4.3
①
複数の政策シミュレーションの実行
出生率一定ケースの実行
→
これは上で設定した定数値のままのケースである。
→
にはシミュレーション結果を保存するデータセットの名称が表示される。
右の
をクリックしてデータセット保存画面を開く。
データセット名を「1_出生率一定」に変更する。
「1_出生率一定.vdf」というファイル名で保存される。
→
②
シミュレーションの実行
をクリックする。→
瞬時に終わる。
出生率低下 09 ケースの実行
→
出生率が，前年の 0.9 に減少していくことを想定したケース。
→
シミュレーションの準備
→
SD フロー図の中で定数変数が色付きで反転する。
→
これら定数変数を変更してシミュレーションすることができる。
をクリックする。
→ 「出生率変化率」をクリックする。初期設定の「1.0」が表示される。これを「0.9」に変更して，
Enter を押す。
でデータセット名を「2_出生率低下 09」と入力する。
→
シミュレーション結果が「2_出生率低下 09.vdf」というファイル名で保存されることになる。
→
③
シミュレーションの実行
をクリックする。→
瞬時に終わる。
出生率低下 08 ケースの実行
→
出生率が，前年の 0.8 に減少していくことを想定したケース。
→
シミュレーションの準備
をクリックする。
→
SD フロー図の中で定数変数が色付きで反転する。
→
これら定数変数を変更してシミュレーションすることができる。
→ 「出生率変化率」をクリックする。初期設定の「1.0」が表示される。これを「0.8」に変更して，
Enter を押す。
→
でデータセット名を「3_出生率低下 08」と入力する。
シミュレーション結果が「3_出生率低下 08.vdf」というファイル名で保存されることになる。
12
社会⼯学 B
→
4.4
①
シミュレーションの実行
をクリックする。→
瞬時に終わる。
シミュレーション結果のグラフを描く
データセットの準備
→
右上の制御パネル
→
「データセット」パネルを表示する。
→
下図のように 3 ケースのデータセットを右欄に設定する。「Current」は使わない。
→
「閉じる」
をクリックする。制御パネルが開く。
②
グラフ化の準備
→
「オプション」→「オプション」
③
→
「グラフ曲線上に数字符号」をチェックする。
→
「OK」
④
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グラフ描画
→
ハンドツールで「人口」変数をクリックする。
→
グラフボタン
→
数字マーカー付の 3 本の折れ線グラフが描かれる。
をクリックする。
（以下未完）
13