(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頸の背後に配置可能に構成された略Ｕ状の帯状体と、その両端部に設けられ左右の耳に対向して配置されるように構成された一対の音声出力部と、上記帯状体の略中央部に設けられて頸の背後に対向して配置されるように構成された振動出力部とを備え、
上記音声出力部は、上記帯状体の両端部を通り左右方向に伸びる軸を中心として上記帯状体の端部から略半径方向外側に伸びるアームと、該アームの自由端部に設けられ左右の耳介に装着可能とした電気音響変換部とを有し、
上記アームは上記軸を中心として回転自在に支持され、装着した状態で上記振動出力部を頸の背後に押し付けるように当該アームを付勢するばねを有し、
装着状態では、左右の電気音響変換部が耳介に装着された部分と、頸の背後の略中央部に振動出力部が触れた部分の三箇所で支えられるよう構成されており、
音声再生信号に基づいて、上記音声出力部の電気音響変換部から音声を出力し、同時に、上記振動出力部から振動を出力するようにしたことを特徴とするヘッドホン装置。
【請求項２】
上記アームは、耳介に収容できる大きさと形を有する筐体と、この筐体に収容された電気音響変換器とを備えていることを特徴とする請求項１記載のヘッドホン装置。
【請求項３】
上記帯状体は、上記振動出力部と上記音声出力部との間に、弾性部を有することを特徴とする請求項１又は２のヘッドホン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響装置に用いられるヘッドホン装置、特に、ポータブル式音響装置に好適に使用できるヘッドホン装置、及びこのようなヘッドホン装置に利用できる音声提供方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５、８６７、５８２及び特開平７−２８８８８７号公報に、本出願人のヘッドホン装置が開示されている。このヘッドホン装置は、略半円形の形をしたヘッドバンドの両端にそれぞれ電気音響変換装置を備えている。また、ヘッドバンドの両端には、電気音響変換装置の外に、電気振動変換装置を備えている。このヘッドホン装置では、音声信号が左右の電気音響変換装置に供給され、音声信号のうち特定の周波数（重低音の周波数）の信号だけが電気振動変換装置に供給され、音声と同時にこの音声に対応した振動が提供できるので、より迫力のある聴き取りが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような音声と振動を同時に提供するヘッドホン装置は、十分な重低音の振動感を提供するために、左右にそれぞれ電気振動変換装置を備えている。そのため、このヘッドホン装置では、ヘッドバンドを頭上に載せ、これにより電気音響変換装置と電気振動変換装置とを支持する構成を採用している。
【０００４】
ところが、頭上に載せたヘッドバンドは、帽子の着脱に際して邪魔になる。すなわち、帽子の上にヘッドバンドを装着する場合、帽子を脱ぐ際にヘッドホン装置を外さなければならないし、逆に、帽子の下にヘッドバンドを装着する場合、ヘッドホンを外す際に帽子も外さなければならない。
【０００５】
そこで、本発明は、音声と振動を同時に提供でき、しかも帽子を装着しているときでも容易に着脱でき、逆に、ヘッドホン装置を装着しているときでも容易に帽子を着脱できるヘッドホン装置を提供することを目的とする。また、本発明は、音声と振動を同時に提供できる新たなヘッドホン装置を提供すること、ファッション性に優れたヘッドホン装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのようなヘッドホン装置に利用できる音声提供方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明に係るヘッドホン装置は、頸の背後に配置可能に構成された略Ｕ状の帯状体と、その両端部に設けられ左右の耳に対向して配置されるように構成された一対の音声出力部と、上記帯状体の略中央部に設けられて頸の背後に対向して配置されるように構成された振動出力部とを備え、上記音声出力部は、上記帯状体の両端部を通り左右方向に伸びる軸を中心として上記帯状体の端部から略半径方向外側に伸びるアームと、該アームの自由端部に設けられ左右の耳介に装着可能とした電気音響変換部とを有し、上記アームは上記軸を中心として回転自在に支持され、装着した状態で上記振動出力部を頸の背後に押し付けるように当該アームを付勢するばねを有し、装着状態では、左右の電気音響変換部が耳介に装着された部分と、頸の背後の略中央部に振動出力部が触れた部分の三箇所で支えられるよう構成されており、音声再生信号に基づいて、上記音声出力部の電気音響変換部から音声を出力し、同時に、上記振動出力部から振動を出力するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るヘッドホン装置の他の形態では、上記アームが、耳介に収容できる大きさと形を有する筐体と、この筐体に収容された電気音響変換器とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るヘッドホン装置の他の形態では、上記帯状体が、上記振動出力部と上記音声出力部との間に、弾性部を有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の効果】
このように、本発明に係るヘッドホン装置によれば、音声とこの音声に対応した振動を同時に提供でき、しかも帽子、ヘルメットを装着しているときでもヘッドホン装置を容易に着脱でき、逆に、ヘッドホン装置を装着しているときでも容易に帽子、ヘルメットを着脱できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本願発明の実施形態を説明する。図１から図５は本発明に係るヘッドホン装置の全体を表わしており、符号１０で示すヘッドホン装置は、概略、略Ｕ形状の帯状体（バンド）１２を有する。帯状体１２は、適度な弾性を有する材料で構成するのが好ましい。その材料は、合成樹脂（例えば、ポリプロピレン）でもよいし、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン、またはそれらの合金）でもよい。ただし、全体の重量を軽くするためには、合成樹脂で利用するのが好ましい。また、本実施形態では、帯状体１２はポリプロピレンで一体成形されているが、複数の合成樹脂部品、金属部品、それらの両方を組合せて構成してもよい。
【００２１】
帯状体１２は、その中央に振動出力部１４を備え、両端部に音声出力部１６を備えている。振動出力部１４の一部を構成している帯状体中央部１８と、音声出力部１６近傍の帯状体端部２０はそれぞれ所定の厚さを有し、これらは多少の外力を加えても変形しないようにしてある。これに対し、帯状体中央部１８と帯状体端部２０とを連結している帯状体中間部２２はその厚さを薄くして弾性が付与してあり、これにより、図２と図４に示すように、聴取者２４がヘッドホン装置１０を装着した状態で適度な装着圧が音声出力部１６を介して被装着部（具体的には、図２に示すように耳珠２６と対珠２８との間の耳介３０）に作用し、ヘッドホン装置１０が安定して支持できるようにしてある。
【００２２】
音声出力部１６は、帯状体１２の両端部を結ぶ軸３２（図１参照）に対して垂直方向（半径方向）に伸びるアーム３４を供えている。アーム３４は、図６に最もよく示すように、帯状体１２の先端部に軸３２を中心として回転自在に連結される連結部３６と、この連結部３６から軸３２に対して外側に伸びる伸長部３８と、この伸長部３８の先端から反対側のアーム３４に向かって伸びる支持部４０と、この支持部４０の先端に形成され且つ耳介３０に装着できる大きさと形を有するイヤホン（筐体）４２とを有する。アーム３４は、複数の部品を組合せて構成されており、先端のイヤホン４２に電気音響変換器４４を収容している。電気音響変換器４４は、電気信号からこれに対応する音響を生成し得るものであれば何でも使用できる。この電気音響変換器４４は、アーム３４の内部に形成されている通路４６（図７参照）に配置した電線１３６、１３８（図１１参照）を介してヘッドホン駆動回路１２０（同じく図１１参照）に接続されている。図５及び図８に示すように、聴取者２４の耳に装着した状態で外耳道に対向する音声出力面４８には複数の小孔５０が形成されており、電気音響変換器４４から出力された音声が小孔５０を通じて外部に流れ出るようにしてある。なお、イヤホン４２の音声出力面４８は、適当な金属メッシュで形成してもよい。
【００２３】
図６に戻り、アーム３４は、軸３２を中心として回転できるように、帯状体１２に連結される。そのために、図６に示すように、アーム３４を支持する帯状体１２の端部外面には、軸３２に対して同心的に、内側円筒受け部５２と、その外側に位置する外側円筒受け部５４が一体的に形成されている。他方、アーム３４の連結部３６は、ドーナッツ状の円板５６と、この円板５６の中心に設けられ且つこの円板５６の両面から所定長さ突出した内側円筒部５８と、この内側円筒部５８と同心的に配置され、円板５６の両面から所定長さ突出した外側円筒部６０とを有する。内側円筒部５８の外径は帯状体１２の内側円筒受け部５２の内径よりも僅かに小さく、外側円筒部６０の外径は外側円筒受け部５４の外径と等しくしてある。以上の構成により、アーム３４の内側円筒部５８を帯状体１２の内側円筒受け部５２に嵌め込み、外側円筒部６０の端面を外側円筒受け部５４の端面に接触させた状態で、軸３２を中心として、帯状体１２に対してアーム３４を回転できる。
【００２４】
図３に示すように、アーム３４の回転範囲を、アーム３４が帯状体１２の近傍に位置する第１の位置６２と、帯状体１２から離れた第２の位置６４との間に制限するために、回転規制機構が設けてある。図６に示すように、この回転規制機構６６は、帯状体１２の外面に一体的に形成され、且つ内側円筒受け部５２と外側円筒受け部５４との間から軸３２と平行に外側に向かって伸びるピン６８を有する。他方、アーム連結部３６の円板５６には、内側円筒部５８と外側円筒部６０の間に、それらの周方向に伸びる長溝７０が形成されており、アーム３４を帯状体１２に組合せた状態で、ピン６８が長溝７０を貫通する。そして、長溝７０の両端部がそれぞれ第１の位置６２と第２の位置６４に対応しており、ピン６８が長溝７０を移動できる範囲で、すなわち第１の位置６２と第２の位置６４との間でのみ、アーム３４は帯状体１２に対して回転できる。
【００２５】
アーム３４を帯状体１２に組合せた状態で、アーム３４は、第２の位置６４から第１の位置６２に付勢されるように構成されている。具体的に本実施形態では、図６に示すように、アーム連結部３６の外側において、内側円筒部５８にヘリカルコイルバネ（ばね）７２が外装されている。このコイルバネ７２は、両端部を曲げてフック７４が形成されており、一方のフック７４が長溝７０から突出したピン６８の先端に係合され、他方のフック７４がアーム３４の外側円筒部６０の内面から突出した突起部７６に係合され、これによりアーム３４を第１の位置６２に向けて付勢している。
【００２６】
なお、図６に示すように、アーム連結部３６の外側円筒部６０において、帯状体１２に対向する端部はその一部を切り欠いて溝７８が形成され、この溝７８を通じて、左右の電気音響変換器４４に接続されている電線１３６、１３８（図１１参照）が、帯状体１２の端部外側に形成されている空室８０に引き込まれている。また、図示するように、溝７８は外側円筒部６０の周方向に所定の長さを有するので、アーム３４を帯状体１２に対して第１の位置６２と第２の位置６４との間で回転しても、この電線１３６、１３８に無理な力が作用することもないし、せん断力が作用することもない。そして、通常、帯状体１２の空室８０は、蓋８２（図５参照）で覆われている。
【００２７】
図５に示すように、振動出力部１４は、帯状体１２の中央部を幅方向に拡大して形成された楕円形部８２を有する。楕円形部８２は、帯状体１２の外側から内側に向かって窪み８４が形成され、この窪み８４の中に電気振動変換器（振動源）８６が固定されている。窪み８４はまた、適当なカバー８８で覆われ、電気振動変換器８６が外部から見えないようにしてある。電気振動変換器８６は、図９に示すように、基板９０と、この基板９０上に固定されてその上に所定の大きさの空間を形成する円筒状の蓋９２とを有し、複数のねじ９４を用いて窪み８４内に固定されている。基板９０と蓋９２との間の空間には、薄肉の金属板からなり、図１０（ｃ）に示すように切り欠いて形成した弾性支持材９６が挟持されている。この弾性支持材９６には、この弾性支持材９６の中心を通る軸９８の回りに、ヨーク１００と、永久磁石１０２と、金属プレート１０４が重ねて配置され、これらの部材が固定部材１０８により一体的に固定されて振動体９９を構成している。永久磁石１０２の周囲には、この永久磁石１０２とヨーク１００との間に僅かな隙間をあけて、ヘリカル状に巻かれたコイル１１０が配置されている。このコイル１１０は、蓋９２に固定されている。したがって、コイル１１０に、オーディオ信号等のように時間と共に電圧の変化する信号を印加すると、このコイル１１０の内側に形成される磁界の変化に応じて永久磁石１０２が軸９８と平行に振動し、これにより一体的に構成した振動体９９が振動し、その振動が弾性支持材９６を介して帯状体中央部１８に伝達される。なお、振動の振幅はコイル１１０に供給される電気信号のレベルの大小に正の相関を持つ。
【００２８】
振動体９９の振動の共振周波数は該振動体９９の全体質量と弾性支持材９６の弾性係数によって決定付けられる。本実施形態では、種々の試聴から、共振周波数を４０Ｈｚに設定されている。そのため、弾性支持体９６は、例えば厚さ１００μｍのステンレス板を用い、その表面にシリコンゴムを薄くコーティング（図示せず）することで、共振のＱダンプを行っている。
【００２９】
電気振動変換器８６のコイル１１０は電線１４４（図１１参照）に接続されている。電線１４４は、帯状体中間部２２内に形成されている通路１１２を通り、帯状体１２の左側の空室８０に伸びている。また、右側のアーム３４に取り付けた電気音響変換器４４の電線１３８は、右側の帯状体中間部２２内の通路１１２、振動出力部１４の窪み８４、さらに左側の帯状体中間部２２内の通路１１２を介して、左側の部屋８０に伸びている。
【００３０】
電気音響変換器４４と電気振動変換器８６を有するヘッドホン１０は、図１に示すように、コード１２６を介して音響機器本体１３０にプラグ、ジャック等により接続され、この音響機器本体１３０から出力された音響信号等を受信し、その音響信号等に対応した音声、振動を出力するようになっている。コード１２６はその途中にリモートコントローラ（以下「リモコン」という。）１２８を備えており、このリモコン１２８を操作することで音響機器本体１３０の動作（再生、停止等）及びヘッドホン１０の出力（音量等）を制御できるようにしてある。ここで、音響機器本体１３０は、テープ、ＣＤ、ＭＤなどの記録媒体から音声を再生するすべての公知の再生装置が含まれ、定置式、ポータブル式のいずれであってもよく、単独又は複数の再生装置を有する複合装置であってもよい。
【００３１】
ヘッドホン１０、リモコン１２８、音響機器本体１３０の具体的な回路図を図１１に示す。この図において、コード１２６の途中に設けられたリモコン１２８には、音響機器本体１３０の駆動を制御するための複数の押釦スイッチを備えたリモコン操作部１２８ａと、ヘッドホン１０の音量を調整するボリューム１２８ｂを有する。特に限定的ではないが、コード１２６は、音響機器本体１３０に対して、プラグ・ジャックよりなる接続部１２７を介して接続されるものであり、このコード１２６は６本の電線で構成されている。
【００３２】
音響機器本体１３０には、ヘッドホン駆動回路１２０と、上述したテープ、ＣＤ等の再生装置１３１と、リモコン信号入力回路１３３を備えている。ヘッドホン駆動回路１２０は、再生装置１３１の例えばＬ（左）、Ｒ（右）チャンネル信号の出力部に接続された２つの入力端子１２２，１２４を備えている。そして、２つの入力端子１２２、１２４は、連動する可変抵抗器１４６ａ，１４６ｂよりなる本体側ボリューム１４６、増幅回路１３２、１３４、電線１３６、１３８を介してそれぞれ左右の電気音響変換器４４に接続されており、電線１３６、１３８の途中にリモコン１２８のボリューム１２８ｂが接続され、ヘッドホン１０への出力が調整可能となっている。また、増幅回路１３２、１３４の出力側は、入力される音声信号のうち特定の周波数（低周波成分）の信号だけを透過するフィルタ回路１４０と、このフィルタ回路１４０を通過する低周波成分を増幅するＢＴＬ駆動の低周波増幅回路１４２と、電線１４４を介して、電気振動変換器８６に接続されている。電気振動変換器８６の出力は、本体側ボリューム１４６により調整されるが、例えばリモコン１２８に設けたボリュームスイッチ１２８ｂで調整できるように構成してもよい。この場合、聴取者はその好みに応じて振動の強さを調整できるという利点がある。なお、コード１２６における第６番目の電線１４５は、電気音響変換器４４と、リモコン操作部１２８ａのアース１２９に接続された電線である。リモコン信号入力回路１３３は、リモコン１２８のリモコン操作部１２８ａの操作信号を入力し、再生装置１３１の制御回路（図示せず）を動作させるものである。この操作信号の入力により、再生装置１３１はリモコン操作に基づく所定の駆動が行われ、ヘッドホン駆動回路１２０の入力端子１２２、１２４に所定の音声信号を出力する。ここで、リモコン操作部１２８ａは、押釦ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３及び抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３により構成され、その押釦ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３の操作により変わる抵抗値の変化により、各種操作が選択されるように構成されている。
【００３３】
以上の構成を有するヘッドホン装置１０を使用する場合、聴取者２４は、図２と図４に示すように、左右の音声出力部１６のイヤホン４２を耳介３０に嵌め、振動出力部１４を頸の背後に当てる。このとき、音声出力部１６のアーム３４は、ばね７２で第１の位置６２に向かって付勢されているので、その付勢力により振動出力部１４が頸の背後にしっかりと当たる。また、従来のヘッドホン装置では、左右の電気音響変換器にそれぞれ電気振動変換器を備えているので重いという問題と、その重量を主に左右の耳に当たる二箇所だけで支えるようにしているので聴取者の側頭部に約２００ｇの側圧が加わるようにヘッドバンドの設計する必要があった。これに対して、本願のヘッドホン装置１０は、装着時、左右の耳と頸の背後との三箇所で支えられるので、聴取者２４に約５０ｇの側圧しか加わらないように設計することができる。また、ヘッドホン装置１０は三箇所で支えられているので、側圧を低くしてもジョギング等のスポーツを行うときの衝撃によって聴取者から外れることもなく、所定の位置に安定して保持される。さらに、耳よりも頭上方向には一切構造体が無いので、帽子やローラーブレード競技用ヘルメット等の着脱を妨げないという有利な効果が得られる。
【００３４】
再生装置１３０で音楽等を再生すると、再生された音声信号はヘッドホン駆動回路１２０の入力端子１２２、１２４に供給される。これらの音声信号はボリューム１４６を介して増幅回路１３２、１３４で増幅され、電線１３６、１３８を介して、左右の電気音響変換器４４にそれぞれ供給される。電気音響変換器４４は、増幅された音声信号に応じて音声を生成する。音声信号はまた、フィルタ回路１４０で濾波され、特定の低周波成分（一般には２００Ｈｚ以下、好ましくは１５０以下）以外の周波数の信号が取り除かれる。フィルタ回路１４０から出力された低周波成分の信号は、次に増幅回路１４２で増幅され、電線１４４を介して、電気振動変換器８６のコイル１１０に印加される。その結果、電気振動変換器８６では、低周波信号の変化に応じて永久磁石１０２が振動して振動体９９を振動させ、その振動が弾性支持材９６を介して帯状体１２に伝播される。
【００３５】
したがって、図２と図４に示すように、ヘッドホン装置１０を装着した状態で、振動出力部１４の振動が帯状体１２を介して聴取者２４の頸の背後に伝わる。振動はまた、帯状体中央部１８から、帯状体中間部２２を介して、帯状体端部２０のアーム３４に伝わり、聴取者２４の耳介３０に装着されているイヤホン４２を介して耳に伝わる。このように、聴取者は、頸の背後と左右の耳の３箇所で振動を感受できる。
【００３６】
また、従来のヘッドホン装置では、聴取者に対して局部的（つまり耳だけ）に振動を与えるものであったが、上述のように、本願発明のヘッドホン装置は、一方の耳から頸の背後を通り他方の耳に至るまでの広い範囲で聴取者２４に振動を与えるものである。そのため、１個しか電気振動変換器を組み入れていない本願発明のヘッドホン装置は、２個の電気振動変換器を組み入れた従来のヘッドホン装置に比べて確かに発生する振動エネルギは半分であるが、本発明のヘッドホン装置によれば、聴取者は発生した振動を効果的に感受できる。
【００３７】
以上の説明では、ヘッドホン装置１０は、リモコン１２８を介して音響機器本体１３０に接続したが、リモコン１２８を介することなく音響機器本体１３０に接続することもできる。この場合、帯状体に各種のスイッチ類を設け、このスイッチ類を操作して音量等を制御するのが好ましい。図１２は帯状体１２のスイッチ配置例を示しており、ここでは３つのスイッチ１５０、１５２、１５４と、一つのボリューム操作つまみ１５６が設けてある。これらのスイッチの機能は再生装置の種類に応じて異なり、例えば再生装置がテープ装置の場合、スイッチ１５０はオン／オフスイッチ、スイッチ１５２は巻き戻しスイッチ、１５４は先送りスイッチとなり、再生装置がラジオの場合はスイッチ１５０がＡＭ／ＦＭ切り換えスイッチ、１５２と１５４が選局スイッチとなる。また、ボリューム操作つまみ１５６の操作により、電気音響変換器４４の音量及び／又は電気振動変換器８６の振動の強さを調整できる。
【００３８】
また、上記実施形態では、アーム３４の先端のイヤホン４２は、これを耳介３０に保持できる大きさ及び形としたインナーイヤー型のものを用いているが、イヤホン４２の形や大きさはこれに限るものでなく、アウターイヤー型のイヤホンであってもよいし、現在提供されている種々の形態のイヤホンを利用できる。
【００３９】
さらに、各部の寸法は、男性、女性、大人、子供の標準的な体型に応じて決めることができ、例えば、平均的な成人男性用のヘッドホン装置の場合、図２に示すように、イヤホン４２と電気振動変換器８６との水平距離１６０を約８５ｍｍ、イヤホン４２と電気振動変換器８６を結ぶ線と電気振動変換器８６を通る鉛直線とのなす角度１６２を約７５度とする。
【００４０】
そして、上記実施形態では、アーム３４を付勢する手段として、このアーム３４と帯状体１２との連結部に設けたばね７２を利用した。しかし、この付勢手段はこれに限るものでなく、例えばアーム３４の伸長部３８又はその一部をヘリカルコイルバネで形成し、このヘリカルコイルバネの弾性を利用することもできる。この場合、アーム３４は帯状体１２に対して回転不能に固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヘッドホン装置の平面図。
【図２】ヘッドホン装置を装着した状態の側面図。
【図３】ヘッドホン装置の側面図で、アームの回転状態を示す図。
【図４】ヘッドホン装置を装着した状態の斜視図。
【図５】ヘッドホン装置の分解斜視図。
【図６】ヘッドホン装置の部分分解斜視図。
【図７】ヘッド本装置の部分断面図。
【図８】アームと帯状体の一部とを示す図。
【図９】振動出力部の構成を示す断面図。
【図１０】振動体の、（ａ）平面図、（ｂ）一部を切除した側面図、（ｃ）底面図。
【図１１】ヘッドホン駆動回路図。
【図１２】他の形態のヘッドホン装置の部分斜視図。
【符号の説明】
１０…ヘッドホン装置、１２…帯状体、１４…振動出力部、１６…音声出力部、３０…耳介、３２…軸、３４…アーム、４２…イヤホン、４４…電気音響変換器、８６…電気振動変換器、１２０…ヘッドホン駆動回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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