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伊賀健一

日本の工学者

伊賀 健一（いが けんいち、1940年6月15日 - ）は、日本の工学者。工学博士。広島県呉市出身[1][2][3]。東京科学大学栄誉教授・第18代学長。文化功労者

いが けんいち
伊賀 健一
生誕 (1940-06-15) 1940年6月15日（84歳）
日本の旗 広島県呉市
居住 日本の旗 東京都町田市
国籍 日本の旗 日本
研究分野 光エレクトロニクス
研究機関 東京工業大学
出身校 東京工業大学
博士課程
指導教員		 末松安晴
博士課程
指導学生		 國分泰雄，雙田晴久，宮本智之，西山伸彦ほか40名
他の指導学生 植之原裕行ほか約100名
主な業績 VCSELの発明
新しいフォトニクス分野の開拓に向けた先駆的な研究
影響を
受けた人物		 田中郁三，末松安晴，田中實，庄山悦彦，大見忠弘，Herwig Kogelnik，芥川也寸志，荒谷俊治，河内秀夫，野田一郎
影響を
与えた人物		 Connie Chang-Hasnain, 小山二三夫
主な受賞歴 #受賞を参照
プロジェクト:人物伝
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略歴と活動

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1940年、広島県呉市出身[4]。広島大学附属高等学校を経て、東京工業大学理工学部電気工学課程卒業。大学4年次に末松安晴研究室で光・量子エレクトロニクスの研究に入門[5]。東京工業大学教授、電子情報通信学会会長、日本学術振興会理事を歴任。

2007年より2012年まで東京工業大学学長。高速データ通信の信号源等に応用されている面発光レーザー（VCSEL）生みの親[6]。高速光ファイバー通信網などインターネットの基礎技術、コンピューターマウス、レーザープリンターのレーザー光源などに展開される光エレクトロニクスの基礎を築いた[7]。

町田フィルハーモニー交響楽団のコントラバス奏者、町田フィル・バロック合奏団の主宰者でもある。応用物理学会微小光学研究会代表。

光エレクトロニクスのオリジナルな業績により、2021年にはIEEE最高賞の1つエジソンメダルを受賞。西澤潤一、赤﨑勇に続き日本人として3人目となった[8]。

2024年，光学に関する世界的学会で43万人の会員数をもつOpticaから最高位のFrederic Ives Medal/Jarus Quinn Prizeを授与された[9]。業績は、垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）の発明と、新しいフォトニクス分野の開拓に向けた先駆的な研究として要約できる。活躍の場は，技術的な問題だけでなく、多くの本を出版したり、国際会議を開催したりすることで、VCSELの世界的なプロモーションへの貢献にも及んでいる，とされている。

経歴

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学会等役員・会員

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  • 2003年 電子情報通信学会 会長（ - 2004年）[14]
  • 応用物理学会微小光学研究会[15] 幹事（1981年 - 1992年)，代表（1992年 - ）
  • 台湾国立交通大学 榮誉教授
  • 電子情報通信学会 名誉員 フェロー
  • 応用物理学会 功労会員 フェロー
  • レーザー学会 フェロー
  • IEEE Life Fellow
  • OPTICA（旧名OSA） Fellow
  • USA National Academy of Engineering Foreign Member

受賞

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栄典等

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現在の活動

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  • 2022年2月22日 応用物理学会微小光学研究会第162回研究会で講演；VCSEL オデッセイ”
  • 2022年4月15日 広島大学附属中高等学校創立記念日記念講演：”光と音の世界：面発光レーザーとコントラバス”
  • 2022年4月20日 国際会議OPICにて国際諮問委員長
  • 2022年4月29日 電子情報通信学会光輝会シンポジウムにて講演：“光と音の二刀流：面発光レーザーとコントラバス”
  • 2022年10月18日 半導体レーザー国際会議(ISLC2022)にてエジソンメダル記念講演：”VCSEL：How was it born and grown just since one century after Edison?”
  • 1992年以来、応用物理学会微小光学研究会代表として学会活動（年4回の研究会、毎年国際会議を）
  • 2023年1月25日日本フォトニクス協議会の新春特別フォーラムにて招待講演「面発光レーザー：その発端と産業的発展」

研究の概要

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1977年に面発光レーザーのアイデアを提案した。

1979年に東京工業大学でVCSELの最初のデモンストレーションを行って以来、このレーザーの基本的な技術的および理論的基盤を確立し、この分野で多くの研究に影響を与えた。光通信，オプトエレクトロニクスの分野に大きな影響を及ぼした。

主にギガビットイーサネット、ファイバーチャネル、および高速光相互接続用のレーザーの約75%がVCSELによるものである。さらに、デジタルデータ転送、高解像度フルカラーレーザープリンター、光自由空間通信、光マウス、スマートフォンでの3D顔認識、LiDARなど、VCSELのさまざまなアプリケーションが進行中である。

伊賀はまた、屈折率分布型平面マイクロレンズアレイを利用したマイクロオプティクスの積極的な推進者であり、面発光レーザーと組み合わせた2Dアレイ光学デバイスの実現という夢に向かって取り組んできた（参考文献：東京工業大学名誉教授の研究）。

初期のキャリアでは、光ファイバーによる光および画像伝送に関する理論的および実験的作業を行った。1979年、平板マイクロレンズアレイを提案して実現した。

伊賀が1982年に「3D積層光集積回路」と名付けた概念は、大規模な3D並列光学システムとして発展している。

1981年に応用物理学会で微小光学研究会を組織し、1988年から現在まで代表を務める。微小光学の研究をリードしている。

研究の歴史と詳しい内容

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→詳細は「VCSEL」を参照

面発光レーザーの発明

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1977年3月22日に面発光レーザーを考案した。3月22日は『面発光レーザーの日』として，日本記念日協会に登録されている[27]。

アイデアのスケッチを図1 [1977IGA] [2018IGA]に示す。従来のファブリペロー端面発光半導体レーザーとは対照的に、本発明は、活性層を含む多くの層がモノリシックに成長するウエハ表面に垂直なレーザー共振器からなる[2008IGA]。その後すぐに、垂直共振器型面発光レーザー（VCSEL）/2/、/3/と呼ばれるようになった。

 
図1 面発光レーザーの最初のアイデア（1977.3.22 Hand-writen by Iga 主な論文[2018IGA]，主な著書{2020IGAd}）

開拓した基本的原理・技術としては、VCSEL基本概念の提案、発明の背後にある動機、実現のブレークスルー、および量子井戸、半導体ブラッグ反射器、AlAs酸化技術などの後のデバイスに不可欠になったいくつかがある。また、機械的方法[1992YOK]によるレーザー波長の連続掃引を最初に試みている。これは、後年/ 4 // 5 /でMEMS掃引VCSELのスキームになった。

発明の動機

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図2 最初の面発光レーザー（1979) Drawn by Iga, 主な論文[1979SOD]

最初の考えは、モノリシックプロセス[2000IGA] [2008IGA] [2018IGA]によって半導体レーザーを製作することであった。もう1つの考慮事項は、単一モードレーザー、つまり横モードと縦モードをどのように単一するかであった。

1976年頃、短い共振器の半導体レーザーを作成して自由スペクトル範囲（FSR）を広げることにより、動的な単一モード機能を維持する可能性に興味を持っていた。結論として、共振器の長さを50 μm未満にする必要があることを示した。3番目の問題は、レーザー発振周波数をどのように制御するかであった。これは層の厚さを正確に制御することで克服できると考えた。

研究の初期段階

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初期デバイス

面発光半導体レーザーの最初のアイデアに基づいて、この新しい構造に関する解析的および実験的研究を行った[2008IGA]。GaInAsP / InPデバイスからの垂直発光に関する概念と最初の実験結果は、1978年3月に日本で開催された第25回応用物理学会春季会議で発表された[1978IGA]。

2番目の発表は、1978年11月に日本で開催された第26回応用物理学会秋の会議であった[1978KIT]。この論文は、垂直共振器型レーザーのミラー反射率の分析と、凸面鏡面を備えた垂直共振器形成に関する実験の結果で構成されていた。

1979年、図2に示すデバイスによって，77 Kのパルス注入電流条件下でGaInAsP / InPVCSELの発振動作を実証した[1979SOD]。これは、電流注入されたVCSELレーザー発振の最初のデモンストレーションであり、実用的なデバイスとしてのVCSELの可能性を示したものである。

デバイス実現の成果

主なブレークスルーは、1982年に明確なVCSELモードを実証した10μm共振器VCSELの製作である。つまり、単一モード、円形ビーム、および直線偏光[1982MOT]を確認した。中央部分は10μmのレーザー共振器となっている。ついで、共振器長7μmのAlGaAs / GaAs VCSELで、室温で6mAという小さなパルスしきい値電流を報告した[1987IGA]。

最初の室温連続波（CW）動作は、GaAsシステムを使用して小山二三夫と伊賀健一によって1988年に達成された[1988KOY]，[1989KOY]。この実験は、デバイスとして設計された半導体レーザーとしてのVCSELの工業的可能性を初めて実証したものとなった。

また1993年には，馬場俊彦と伊賀健一らによって波長1,300 nmのVCSELでも室温のCWを達成している[1993BAB]。

初期のVCSELのしきい値電流の削減

1980年代の終わりから1990年代にかけて世界規模で強力な研究開発競争が続いた[2020IGA]/ 4 /、そこでは伊賀と彼のグループはほとんど常に最前線に立っていた[1995HAY]。

さまざまな材料のVCSELのデモンストレーション

伊賀のグループは、さまざまな材料を使用してVCSELの可能性を見つけようとした。1977年以来、半導体の結晶成長、結晶評価、およびさまざまな発光波長での応用に関する基礎研究を行った。

主な結果は以下のとおり[1997MIY] [2018IGA]。材料として：AlGaAs / GaAs、GaInAsP / InP、GaInAsN / GaAs、InGaAs / AlGaAs、GaInN / GaN。

VCSELに導入されたテクノロジー

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VCSELの研究開発の先駆けとして、伊賀のグループは世界で初めてVCSELに新しい技術を導入した。それらには、活性領域としての量子井戸構造[1987UEN]と、レーザー共振器ミラーとしての半導体多層分布ブラッグ反射鏡[1988SAK]が含まれる。VCSELの偏波を制御するために、伊賀のグループは傾斜した基板で制御し、非常に安定した偏波が達成された[1999NIS] [2000IGA]

波長掃引のために外部可動ミラーを導入した[1992YOK]。その後、可動ミラーはConnie Chang-HasnainらによってMEMS構成に置き換えられた/ 4 /。掃引可能なVCSELは、発光ビーム角度が波長に依存する光ビーム偏向器として測距センサーに使用されている/5/。

 
図3 面発光レーザーの活性層直径と応用範囲の分類，Originally drawn by Iga,主な論文[2018IGA],[2020IGA]

VCSELと可能な応用上の利点明確化

VCSELは社会から広く認知されるようになり、その応用分野は1990年代半ばから爆発的に拡大している[2013IGA]。伊賀はVCSELの発振周波数とデバイス直径の関係について分かりやすい関係を図3のように示した[2018IGA],[2020IGA]。VCSELの単一モード系と多モード系、およびそれらの応用分野を区別したのである。

微小光学

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伊賀はまた、屈折率分布型平面マイクロレンズアレイ[1981OIK]を利用したマイクロオプティクス[1982IGA]の積極的な推進者であり、面発光レーザーと組み合わせた2Dアレイ光学デバイスの実現という夢に向かって取り組んできた。初期のキャリアでは、光ファイバーによる光および画像伝送に関する理論的および実験的研究を行った{2006IGA}。1979年、平板マイクロレンズアレイを提案して実現した。LCDプロジェクター用の平板マイクロレンズアレイを日本板硝子株式会社との共同研究で開発し、シャープ(株)から発売されたプロジェクターはGood Design賞を得た{2020IGAa}。これによりLCDプロジェクターの輝度が向上し、明るい室内でも使用が可能となった。伊賀が「3D積層光集積回路」と名付けた概念は、大規模な並列光学を目指したもの[1982IGA]。1981年に微小光学研究グループを組織し、応用物理学会・微小光学研究会となってからも1992年から代表を務めている。

音楽

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一方、東京工業大学在学中からのコントラバス奏者である。東京工業大学、芥川也寸志音楽監督の新交響楽団、町田フィルハーモニー交響楽団、ベル研究所オーケストラ、ニュージャージーのマンモス交響楽団で演奏。1990年に町田フィル・バロック合奏団を組織し、代表を務める。ドイツ弓の奏法について、バンベルク交響楽団の河内秀夫からアドバイスを受ける。フランクフルト市立歌劇場管弦楽団コントラバス元首席奏者の野田一郎に師事し、彼が創案した「野田メトーデ」に基づくフランス弓の奏法で演奏している。尾原勝吉、芥川也寸志、荒谷俊治、末永隆一[28]、福崎至佐子等に音楽全般を学ぶ。また，コントラバスを楽しく演奏する方法についての本も書いている{2020IGAc}。

主な著書

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  • {1984IGA}K. Iga, Y. Kokubun, M. Oikawa: "Fundamentals of microoptics," Academic Press 1984.
  • {1990IGA} K. Iga and F. Koyama: "Surface emitting laser," Ohm, 1990.
  • {1994IGA} K. Iga: "Fundamentals of laser optics," Plenum Press, 1994.
  • {2006IGA] K. Iga and Y. Kokubun: “Encycropedic handbook of integrated optics” CRC Press, 2006.
  • {2018IGA} K. Iga: “Surface-emitting laser turned on light", Optronics, (2018)
  • {2019IGA} K. Iga and G. Hatakoshi: “Treasure micro-box of optoelectronics”, in Japanese, Vol. I-VI, Adcom-Media Co. Ltd., Dec. 2019.
  • {2020IGAa} K. Iga and G. Hatakoshi: “Treasure micro-box of optoelectronics”, in Japanese, Vol. I-IV, Adcom-Media Co. Ltd., Digital Version, Contendo Pub. Co. Ltd., April 2020. (https://contendo.jp/store/contendo/Product/Detail/Code/J0010425BK0095429004/)
  • {2020IGAb} K. Iga and G. Hatakoshi: “VCSEL: Its principe and applied systems”, in Japanese, Adcom-Media Co. Ltd., Digital Version, Contendo Pub. Co. Ltd., September 2020. (https://contendo.jp/store/contendo/Product/Detail/Code/J0010425BK0101116001/)
  • {2020IGAc} K. Iga: “The enjoyable sensation of playing contrabass”, 3rd Ed., MyISBN-Design Egg Co. Ltd., April 2020.
  • {2020IGAd} K. Iga: "VCSEL odyssey", in English, SPIE, September 2020.
  • {2021IGA} 伊賀健一『コントラバスの極低音物理楽』（改訂B5判（改訂第5版））デザインエッグ社、2022年3月7日。ISBN 978-4815028404。 
  • {2021BAB} B. D. Padullaparthi, J. Tatum, and K. Iga『VCSEL Industry』IEEE/Wiley, December 2021. ISBN 978-1-119-78219-3.
  • {2021IGA} 伊賀健一『コントラバスの極低音物理楽』（改訂B5判（改訂第5版））デザインエッグ社、2022年3月7日。ISBN 978-4815028404。 
  • {2022IGA} 伊賀健一『コントラバスの極低音物理楽』（改訂B5判3版（改訂第6版））My-ISBN-デザインエッグ社、2022年9月12日。ISBN 978-4815028404。 

主な論文

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  • [1977IGA] Iga, K., Laboratory Notebook, March 22 (1977).
  • [1978KIT] Kitahara C., T. Kambayashi and K. Iga, "GaInAsP/InP Surface Emitting Laser (II)," The 39th Fall Meeting ofApplied Phys. Societies, 5p-Z-1, p.497, Nov. (1978)
  • [1979SOD] Soda H., K. Iga, C. Kitahara and Y. Suematsu, “GaInAsP/InP Surface-Emitting Injection Lasers,” Jpn. J. Appl. Phys., vol. 18, no. 12, pp. 2329-2330, Dec. (1979)
  • [1981OIK] Oikawa M. , M. Sanada, Kenichi Iga, N. Yamamoto, and K. Nishizawa, "Array of distributed-index planar micro-lenses prepared from ion exchange technique," Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 20, No. 4, pp. L296-L298, Apr. 1981.
  • [1982MOT] Motegi Y., H. Soda, and K. Iga, “Surface-Emitting GaInAsP/InP Injection Laser with Short Cavity Length,” Electron.Lett., Vol. 18, No. 11, pp. 461-463, May (1982)
  • [1982IGA] Iga K., M. Oikawa, S. Misawa, J. Banno, and Y. Kokubun, "Stacked planar optics an application of the planar microlens,"Appl. Opt., Vol. 21, No. 19, pp. 3456-3460, Oct. 1982
  • [1987IGA] Iga, K., S. Kinoshita, and F. Koyama, “Micro-cavity GaAlAs/GaAs Surface-Emitting laser with Ith=6 mA,” Electron. Letters, Vol. 23, No. 3, pp. 134-136, 29th, Jan. (1987)
  • [1988IGA] Iga, K., F. Koyama, and S. Kinoshita, “Surface Emitting Semiconductor Lasers,” IEEE J. Quantum Electronics,Vol. 24, No. 9, pp. 1845-1855, Sept. (1988)
  • [1988KOY] Koyama F., S. Kinoshita and K. Iga, “Room temperature CW operation of GaAs vertical cavity surface emitting Laser,” Trans. IEICE, Vol. E71, No. 11, pp. 1089-1090, Nov. (1988)
  • [1989KOY] Koyama F. , Kinoshita S. , and K. Iga, "Room temperature continuous lasing characteristics of a GaAs vertical Cavity surface emitting laser", Appl. Phys. Lett. 55(3), 221-222 (1989).
  • [1992YOK] Yokouchi N., T. Miyamoto, T, Uchida, Y, Inaba, F. Koyama, and K. Iga: "40 Å continuous tuning of a GaInAsP/InP vertical-cavity surface-emitting laser using an external mirror," IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 4, no. 7, pp. 701-703, July (1992)
  • [1993BAB] Baba T., Y. Yogo, K. Suzuki, F. Koyama and K. Iga, “First Room Temperature CW Operation of GaInAsP/InP Surface Emitting Laser,” IEICE Trans. Electron., Vol. E76-C, No. 9, pp. 1423-1424, Sept. (1993)
  • [1995HAY] Hayashi Y., T. Mukaihara, N. Hatori, N. Ohnoki, A. Matsutani, F. Koyama, and K. Iga, “Record low-threshold Index-guided InGaAs/GaAlAs vertical-cavity surface-emitting laser with a native oxide confinement structure”, Electron. Lett., Vol. 31, No. 7, pp. 560-562, Mar. (1995)
  • [1997MIY] Miyamoto T, K. Takeuchi, F. Koyama, and K. Iga, "A novel GaInNAs-GaAs quantum well structure for long wavelength semiconductor lasers", IEEE Photon. Tech. Lett., Vol. 9, No 11, Nov. (1997)
  • [1999NIS] N. Nishiyama, A. Mizutani, N. Hatori, M. Arai, F. Koyama, and K. Iga: “Lasing characteristics of InGaAs-GaAs polarization controlled vertical-cavity surface-emitting laser grown on GaAs [311] B substrate,” IEEE J. Select. Top. Quantum Electron., vol. 5, no. 3, pp. 530-536 (1999).
  • [2000IGA] Iga, K., “Vertical cavity surface emitting laser - Its birth and generation of new optoelectronics field”, IEEE J. Selected Topics in Quantum Electron., Vol.6, No.6, pp.1201-1215, Nov./Dec., (2000)
  • [2018IGA] Iga, K. "Forty Years of VCSEL: Invention and Innovation (Review) ", Japanese J. Applied Physics, 57(8S2)1-7(2018)
  • [2020IGA] Iga K. : "VCSEL: Born Small and Grown Big", Proc. SPIE 11263, Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs) X, 1126302 (2 March 2020); doi:10.1117/12.2554953

脚注

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[脚注の使い方]

論文

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出典

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  1. ^ 日外アソシエーツ編[『現代日本人名録2002 あ-かと』2002年]
  2. ^ 6 伊賀健一 - 武田計測先端知財団
  3. ^ 関塾タイムス 私の勉学時代 東京工業大学学長 伊賀健一先生に聞く
  4. ^ a b c d e f g h i j k l m コントラバスの極低音物理楽アマゾンジャパン
  5. ^ SEASON’s TOPICS 伊賀健一Kawasemi 2019.1 vol.132]
  6. ^ 学長メッセージ「理工系大学の魅力って何？」|大学受験パスナビ:旺文社
  7. ^ 何か新しいものを作っておくと，誰かが面白い応用を考えるものです
  8. ^ 顔認証に応用「面発光レーザー」開発、東工大名誉教授にエジソンメダル読売新聞2021/01/01 18:56]
  9. ^ “Optica Awards Kenichi Iga the 2024 Frederic Ives Medal/Jarus W. Quinn Prize | Optica”. www.optica.org. 2024年7月11日閲覧。
  10. ^ わが友わが母校／広島県呉市立宮原中学校-東京工業大学学長・伊賀健一氏日刊工業新聞2009/2/13 05:00)
  11. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa 伊賀 健一 Kenichi Iga東京工業大学
  12. ^ a b c d 伊賀 健一 （いが けんいち） 東京工業大学 学長「産学官連携ジャーナル」2008年8月号
  13. ^ いが けんいち 伊賀健一（財）武田計測先端知財団2005／10／07
  14. ^ a b c d 伊賀健一元学長、パルバース名誉教授が2018年秋の叙勲で受章 東京工業大学
  15. ^ comemoc.com
  16. ^ 本学役員の伊賀健一監事（東京工業大学名誉教授）が第5回女性研究者研究業績・人材育成賞（小舘香椎子賞）を受賞されました 一橋大学
  17. ^ レーザーを用いたインフラ構造物の 健全性評価技術
  18. ^ 伊賀健一氏が光工学功績賞（高野榮一賞）を受賞 OplusE
  19. ^ 伊賀健一名誉教授にIEEEエジソンメダル日本人で3人目のIEEE最高位メダル 東京工業大学
  20. ^ “2021年度 『蔵前特別賞』・『蔵前ベンチャー賞』授与式・記念講演会 開催報告”. 蔵前ベンチャー相談室. 2022年10月27日閲覧。
  21. ^ IEEE
  22. ^ Kenichi Iga
  23. ^ “市民栄誉彰”. 町田市. 2022年11月4日閲覧。
  24. ^ “町田市在住 伊賀健一さん「違う重み感じる」瑞宝重光章の受章を報告”. タウンニュース. 2022年11月4日閲覧。
  25. ^ “名誉市民”. 町田市. 2022年11月4日閲覧。
  26. ^ 文化勲章・文化功労者の業績 2022年度日本経済新聞 2022年10月25日
  27. ^ Kinenbi.gr.jp
  28. ^ tokyotech.orchestra Facebook

参考文献

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関連項目

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外部リンク

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