(57)【要約】【課題】病院や公的な場所の待合室等不特定な人が順番を待つ場所において、被呼出者に不快感を与えず、且つ、容易に実現可能な音声呼出装置を提供する。【解決手段】音声呼出装置は、複数のスピーカＳＰを配列したスピーカアレイ２と、待合室に置かれた複数のＩＣカードリーダ３と、これに接続された制御回路４とで構成される。複数のＩＣカードリーダ３は、個人識別ＩＤを読み込み制御回路４に送る。制御回路４は、個人識別ＩＤに基づいて音声呼出対象者のいる方向を音声呼出方向として設定し、スピーカアレイ２から放音される音声ビーム８が前記音声呼出方向に向くように、各スピーカＳＰに供給する前記音声呼出信号の遅延量を設定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声呼出信号が供給される複数のスピーカを配列して構成されるスピーカアレイと、
音声呼出対象者のいる方向を音声呼出方向として設定する音声呼出方向設定手段と、
前記音声呼出方向設定手段により設定された音声呼出方向に基づいて、各スピーカに供給する前記音声呼出信号の遅延量を設定して前記スピーカアレイから出力される音声ビーム方向を前記音声呼出方向に制御する制御手段と、
を備えた音声呼出装置。
【請求項２】
前記スピーカアレイをコーンスピーカ等の球面波を音響出力するスピーカを配列して構成した請求項１記載の音声呼出装置。
【請求項３】
前記スピーカアレイを平面スピーカ等の平面波を音響出力するスピーカを配列して構成した請求項１記載の音声呼出装置。
【請求項４】
前記音声呼出方向設定手段は、
前記スピーカアレイの前方に配置された複数の個人識別ＩＤ読出装置と、
音声呼出対象者の個人識別ＩＤが読み込まれた個人識別ＩＤ読出装置の方向を前記音声呼出方向として設定する手段と、
を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の音声呼出装置。
【請求項５】
前記個人識別ＩＤ読出装置は、個人識別ＩＤが記憶されたカードを受け入れることにより該ＩＤを読み込むものである請求項４記載の音声呼出装置。
【請求項６】
前記音声呼出方向設定手段は、
前記平面スピーカの前方を撮像し、撮像領域内の個人の顔画像を認識する撮像装置と、
前記撮像装置により認識された顔画像のうち音声呼出対象者の顔画像が位置する方向を前記音声呼出方向として設定する手段と、
を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の音声呼出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声呼出対象者のいる方向に向けて呼出音声を出力することのできる音声呼出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
病院や公的な場所の待合室では、通常、受け付けを終えた人に対してスピーカにより呼出音声を出力する。しかし、待合室が非常に大きいスペースの場合や雑音が大きい環境の場合は、スピーカ出力を大きくすることが必要になるため、呼出の対象となっていない人に対して不快感を与える問題がある。
【０００３】
また、他の呼出方法の例として、被呼出者に対して携帯電話による呼出を行う技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
上記呼出装置では、病院の診察予約を携帯電話等から行えるようにし、予約者の順番が近くなると携帯電話に対してその旨を通知するようにしているため、被呼出者に対し音による不快感を与えず、また待合室で長時間待たせることがない利点がある。
【特許文献１】特開２００２−３１８８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、携帯電話を使うシステムでは、非常に大がかりなものとなるため、費用上の問題があり、容易に実現できない。また、病院内では医学的な要請から携帯電話が使えないのが通常であるため、このシステムは病院内では実現が困難である。例えば、診察待ち、会計処理待ち、薬局での薬の手渡し待ちの患者に対する呼出装置に対しては、同システムを適用することが出来ない。
【０００６】
本発明の目的は、病院や公的な場所の待合室等不特定な人が順番を待つ場所において、被呼出者に不快感を与えず、且つ、容易に実現可能な音声呼出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る音声呼出装置は、
音声呼出信号が供給される複数のスピーカを配列して構成されるスピーカアレイと、
音声呼出対象者のいる方向を音声呼出方向として設定する音声呼出方向設定手段と、
前記音声呼出方向設定手段により設定された音声呼出方向に基づいて、各スピーカに供給する前記音声呼出信号の遅延量を設定して前記スピーカアレイから出力される音声ビーム方向を前記音声呼出方向に制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
音声ビーム方向を前記音声呼出方向設定手段により設定された音声呼出方向に制御する態様としては、１次元又は２次元に複数のスピーカを配列して構成したスピーカアレイにおいて、各スピーカ毎に音声呼出信号の遅延量を設定する。これにより、一定の方向を向く音声ビームが形成される。スピーカアレイとしては、コーンスピーカ等のように球面波が音響出力されるスピーカを配列したものや、平面スピーカ等のように平面波が音響出力されるスピーカを配列したものがある。後者のタイプの平面スピーカは、２枚の平面状固定電極間に振動板を配設し、２枚の平面状固定電極間に音声信号を印加することにより前記振動板を振動させて前方及び後方に音響出力する構造を備えている。
【０００９】
スピーカアレイにおいては、これにより、このビーム方向にいる人にだけ音声が聞き取れることになる。したがって、本発明では、まず、音声呼出対象者のいる方向を設定して、この設定された方向に向けた音声ビームを形成して出力する。なお、スピーカアレイを用いる場合の好ましい実施態様では、各スピーカ毎に音声呼出信号の遅延量を設定することに加えて、各スピーカ毎に音声呼出信号のゲインも設定する。こうすることで、空間的にメインの音声ビームの横に形成されるサイドローブの抑制を図ることができる。
【００１０】
本発明の一つの実施態様では、音声呼出方向を設定する手段として、スピーカの前方に配置された複数の個人識別ＩＤ読出装置と、音声呼出対象者の個人識別ＩＤが読み込まれた個人識別ＩＤ読出装置の方向を前記音声呼出方向として設定する手段とを備えている。個人識別ＩＤ読出装置は、典型的にはＩＣが埋め込まれた診察券などのＩＣカードを読み出すＩＣカードリーダである。被呼出者である音声呼出対象者がＩＣカードを自らの前又は側に設置されているＩＣカードリーダに挿入すると、個人識別ＩＤが読み出され、その音声呼出対象者のいる方向が判定される。そこで、この方向を音声呼出方向として設定する。
【００１１】
個人識別ＩＤ読出装置としては、ＩＣカードリーダの他、指紋読出装置など、個人を識別するための情報を読み出す各種装置を使用することも可能である。
【００１２】
本発明の別の実施態様では、音声呼出方向を設定する手段として、スピーカの前方を撮像し、撮像領域内の個人の顔画像を認識する撮像装置と、撮像装置により認識された顔画像のうち音声呼出対象者の顔画像が位置する方向を前記音声呼出方向として設定する手段とを備えている。
【００１３】
このように、カメラからなる撮像装置を使用して音声呼出対象者のいる方向を設定することもできる。この場合には、予め音声呼出対象者の顔画像データをカルテやデータベースに記憶しておくことと、顔画像データの特徴部を抽出して認識する技術が必要であるが、これらの技術については公知であるとともに、認識率も高いため容易に実施可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、順番待ちの多数の人がいる待合室において、被呼出者のいる方向にのみ音声ビームが出力されるため、他の人に不快感を及ぼすことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態である音声呼出装置の概念図である。
【００１６】
図１において、病院内の待合室の机１は、コーンスピーカＳＰ（以下単にＳＰという）を１次元又は２次元に配列したスピーカアレイ２の前方に配置されている。この机１には、その長手方向にＩＣカードリーダ３が多数配設され、各ＩＣカードリーダ３は制御回路４に接続されている。待合室の机１には、患者５が座り、その座った位置にあるＩＣカードリーダ３に対し個人識別ＩＤの記憶されているＩＣが埋め込まれている診察カードを挿入する。すると、そのカードの個人識別ＩＤが読み込まれて制御回路４において診察の待ち行列が形成される。個人識別ＩＤが読み込まれると、その患者のいる位置、すなわち、その患者の前に置かれているＩＣカードリーダの方向が判定され、この方向が音声呼出方向として設定される。
【００１７】
スピーカアレイ２は制御回路４に接続されている。制御回路４は、個人識別ＩＤが読み込まれたＩＣカードリーダ３の方向を判定し、この方向を音声呼出方向として設定する。制御回路４は、さらに、スピーカアレイ２の各ＳＰを位相制御して、すなわち各ＳＰに供給する音声呼出信号の遅延量を設定して、スピーカアレイ２から音響出力される音声ビームの方向を上記音声呼出方向となるようにする。
【００１８】
図２は制御回路４の構成を示している。
【００１９】
制御回路４は、呼び出すための音声信号を生成する音声信号生成部４０と、スピーカアレイ２の各ＳＰの各々に対して供給する音声信号の信号遅延量とゲインを設定するレベルディレイマトリクス回路（ＬＤ−ＭＴＸ）４１と、ＬＤ−ＭＴＸ４１の出力を受けてＳＰを駆動するための増幅器（Ａｍｐ）４２と、ＩＣカードリーダ３からの個人識別ＩＤを受信して、音声呼出対象者のいる音声呼出方向を設定する音声呼出方向設定部４３と、これらを制御する制御部４４とを備えている。
【００２０】
制御部４４は、スピーカアレイ２から出力される音声ビームが音声呼出方向設定部４３により設定された音声呼出方向に向くように、各ＳＰに供給する音声呼出信号の遅延量設定信号をＬＤ−ＭＴＸ４１に出力する。また、スピーカアレイ２から出力される音声ビームに対するサイドローブが効果的に抑制されるよう、各ＳＰに供給する音声呼出信号のゲイン設定信号をＬＤ−ＭＴＸ４１に出力する。音声ビームの向く音声呼出方向は、診察の順番が来た人のいる方向、すなわち、診察の順番の来た人の個人識別ＩＤが読み込まれたＩＣカードリーダ３の配設方向であり、この方向が、音声呼出方向設定部４３により設定される。診察の順番が来た人の個人識別ＩＤは、上位コンピュータから知らされる。
【００２１】
以上の構成により、本実施形態の装置では、机１のある待合室で診察の順番を待っている患者５のうち、順番の来た患者の方向にだけ音声呼出することができるため、他の患者に対して不快感を与えることがなく、また、従来の待合室に容易に組み付けることが可能である。
【００２２】
図３は、ＬＤ−ＭＴＸ４１の構成図である。
【００２３】
ＬＤ−ＭＴＸ４１は、ｍ＊ｎ個のＬＤ回路４１（１）〜４１（ｍ＊ｎ）で構成され、各ＬＤ回路は、遅延回路（ｄｅｌａｙ回路）４１ａと、増幅回路（ａｍｐ回路）４１ｂとで構成されている。遅延回路４１ａの遅延量設定信号τと増幅回路４１ｂのゲイン設定信号αは、制御部４４から入力する。前述したように、遅延量設定信号τはスピーカアレイ２から出力される音声ビームが音声呼出方向設定部４３により設定された音声呼出方向に向くように設定され、ゲイン設定信号αはスピーカアレイ２から出力される音声ビームに対するサイドローブが効果的に抑制されるように設定される。
【００２４】
なお、図３に示す、ｍ＊ｎ個のＬＤ回路で構成されるＬＤ−ＭＴＸ４１のｍ＊ｎ個のｄｅｌａｙ回路に代えて、図４に示す１つの長いｄｅｌａｙ回路を使用することも可能である。すなわち、１つの長いｄｅｌａｙ回路の任意の位置にタップを設けて信号を取り出せるようにして、各ＬＤ回路に設定される遅延量に対応するタップから信号を取り出すことで、図３のｄｅｌａｙ回路４１ａを省略することが可能になる。
【００２５】
図５を参照して音声ビーム形成の原理を説明する。この図では、ＳＰを直線状に配列して平面上にビームを形成する場合について説明するが、ＳＰをマトリクス状に配列して空間にビームを形成する場合も同様である。
同図（Ａ）は、全てのＳＰに同じ位相の音声信号を同時に入力した場合を示している。全てのＳＰに同位相の信号を同時に入力すると、各ＳＰからは同時に同じ位相の信号が出力される。個別のＳＰから出力された信号波形は放射状（球面状）に伝搬してゆくが、全てのＳＰから出力された信号の合成波形は、同図に示すように、前方のみに伝搬する音声ビームになっている。すなわち、前方に向かう成分が合成によって強められて音声ビームとして出力される。
【００２６】
このように、音声ビームは、干渉によって強められた拡散しない１方向への波動であるため、伝搬距離による減衰も少なく、１次元にスピーカを配列したときは１メートルあたり−３ｄＢ程度である。なお、通常の拡散する音声では−６ｄＢ／ｍ程度である。
【００２７】
同図（Ｂ）は、音声ビームを斜めに形成する場合のｄｅｌａｙ時間制御について説明した図である。この図では、音声ビームを、正面から右方向のθの角度に形成している。この場合ビームを向きと反対側の端部（左端）のＳＰから最初に音声を出力し、こののち時間τ（遅延量設定信号τによって設定される時間）が経過するごとに順次右隣のＳＰから音声を出力する。この遅延時間は、各ＳＰに接続されているＬＤ回路中のｄｅｌａｙ回路４１ａによって制御される。このように、一列に並んでいるＳＰから出力する音声を一端から他端に向けて順次ｄｅｌａｙすることにより、合成波面は、図示のようにそのｄｅｌａｙ時間に応じて傾斜し、音声ビームを斜め方向に向けることができる。
【００２８】
この傾斜角度θは、スピーカの間隔をｄ、音速をｖとすると、ｓｉｎθ＝ｖτ／ｄの関係になる。したがって、その場所の気温に基づいて音速ｖが算出されていれば、τを制御することによって音声ビームの角度θを制御できることになる。
【００２９】
また、ＳＰをマトリクス（二次元）に配列したスピーカアレイ２を有するこの実施形態の装置においては、水平方向および垂直方向で上記制御を行うことにより、空間の任意の角度に音声ビームを形成することができる。２次元配列の場合は、理想的には音波は減衰しないので遠くまで音声を伝達することができる。
【００３０】
以上の構成により、本実施形態の装置では、机１のある待合室で診察の順番を待っている患者５のうち、順番の来た患者の方向にだけ音声呼出することができるため、他の患者に対して不快感を与えることがなく、また、従来の待合室に容易に組み付けることが可能である。また、図１において、スピーカアレイ２を複数個設けることにより、１つの待合室に同時に別の方向に向けて音声呼出することも可能である。
【００３１】
図６は、本発明の他の実施形態を示す。この実施形態の音声呼出装置は、スピーカアレイ２の前方を撮像し、撮像領域内の患者の顔画像を認識する撮像装置６を備えている。
【００３２】
制御回路４は、別途診察予約をした患者の顔画像データをカルテとともに保存しており、呼出順番の来た患者の顔画像データをカルテから抽出し、この顔画像データと撮像装置６で撮像できた全ての患者の顔画像データとを比較する。そして、カルテから抽出した顔画像データと一致する顔画像データが認識されたとき、その方向を音声呼出方向として設定する。なお、顔画像データの特徴部を抽出して認識する技術については公知の技術を使用することができる。例えば、顔画像を眉、鼻、口などの部品に分解して各部品の特徴を抽出して部品データとし、さらに各部品データの配置データと顔全体の輪郭データを求め、これらのデータを顔画像データとする。
【００３３】
このように、撮像装置６を用いて患者のいる方向を判定することで、待合室内で患者が移動してもその移動した位置に向けて音声呼出をすることができる。
なお、図１のＩＣカードリーダ３と撮像装置６とを用いて音声呼出するようにしても良い。この場合、ＩＣカードリーダ３により診察予約を行い、音声呼出する患者の方向を、第１に個人識別ＩＤを読み込んだＩＣカードリーダ３の配設方向で判断し、第２にこの方向が正しいかどうかを撮像装置６で確認する。このようにすると、音声呼出方向の精度をより高めることができる。
【００３４】
図７は、本発明のさらに他の実施形態を示す。
【００３５】
図７において、病院内の待合室の机１は、平面型スピーカアレイ（フラットパネルスピーカＦＰＳアレイ。以下単にＦＰＳアレイ）２′の前方に配置されている。この机１には、その長手方向にＩＣカードリーダ３が多数配設され、各ＩＣカードリーダ３は制御回路４に接続されている。待合室の机１には、患者５が座り、その座った位置にあるＩＣカードリーダ３に対し個人識別ＩＤの記憶されているＩＣが埋め込まれている診察カードを挿入する。すると、そのカードの個人識別ＩＤが読み込まれて制御回路４において診察の待ち行列が形成される。個人識別ＩＤが読み込まれると、その患者のいる位置、すなわち、その患者の前に置かれているＩＣカードリーダの方向が判定され、この方向が音声呼出方向として設定される。ＦＰＳアレイ２′からは、設定された音声呼出方向に対して音声呼出のための音声ビーム８が出力される。
【００３６】
本実施形態では、各スピーカエレメント毎に音声呼出信号の遅延量を設定することに加えて、各スピーカエレメント毎に音声呼出信号のゲインも設定する。こうすることで、空間的にメインの音声ビームの横に形成されるサイドローブの抑制を図っている。
【００３７】
図８は、ＦＰＳアレイ２′の構成を示している。このＦＰＳアレイ２′は、ｎ＊ｍの２次元のアレイ構造を備え、各セルを構成するスピーカエレメントＥＬの各々が、図示するように、２枚の平面状固定電極２ａ、２ｂと、この電極間に配設される１枚の振動板２ｃとで構成され、振動板２ｃにはバイアス電圧Ｖが印加され、２枚の平面状固定電極２ａ、２ｃには音声信号が入力する。振動板２ｃはこの音声信号に応じて振動し、平面波として出力する。なお、図示してはいないが、前方にのみ平面波が伝達されるよう、後面に音響吸収板等を設けることが望ましい。
【００３８】
図９は、制御回路４の構成を示している。この制御回路４は、図２に示す実施形態の制御回路４と同一の構成にある。
【００３９】
すなわち、制御回路４は、呼び出すための音声信号を生成する音声信号生成部４０と、ＦＰＳアレイ２′の各スピーカエレメントＥＬの各々に対して供給する音声信号の信号遅延量とゲインを設定するレベルディレイマトリクス回路（ＬＤ−ＭＴＸ）４１と、ＬＤ−ＭＴＸ４１の出力を受けてスピーカエレメントＥＬを駆動するための増幅器（Ａｍｐ）４２と、ＩＣカードリーダ３からの個人識別ＩＤを受信して、音声呼出対象者のいる音声呼出方向を設定する音声呼出方向設定部４３と、これらを制御する制御部４４とを備えている。
【００４０】
制御部４４は、ＦＰＳアレイ２′から出力される音声ビームが音声呼出方向設定部４３により設定された音声呼出方向に向くように、各スピーカエレメントＥＬに供給する音声呼出信号の遅延量設定信号をＬＤ−ＭＴＸ４１に出力する。また、ＦＰＳアレイ２′から出力される音声ビームに対するサイドローブが効果的に抑制されるよう、各スピーカエレメントＥＬに供給する音声呼出信号のゲイン設定信号をＬＤ−ＭＴＸ４１に出力する。音声ビームの向く音声呼出方向は、診察の順番が来た人のいる方向、すなわち、診察の順番の来た人の個人識別ＩＤが読み込まれたＩＣカードリーダ３の配設方向であり、この方向が、音声呼出方向設定部４３により設定される。診察の順番が来た人の個人識別ＩＤは、上位コンピュータから知らされる。
【００４１】
ＬＤ−ＭＴＸ４１の構成は、図３に示すものと同じである。
【００４２】
このＬＤ−ＭＴＸ４１に代えて、図４に示す１つの長いｄｅｌａｙ回路を使用することも可能である。
【００４３】
上記ＦＰＳアレイ２′を使用した場合も、各スピーカエレメントＥＬに供給する音声信号の位相を制御することにより、机１のある待合室で診察の順番を待っている患者５のうち、順番の来た患者の方向にだけ音声ビームを出力して音声呼出することができるため、他の患者に対して不快感を与えることがなく、また、従来の待合室に容易に組み付けることが可能である。
【００４４】
図１０は、本発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の音声呼出装置は、ＦＰＳアレイ２′の前方を撮像し、撮像領域内の患者の顔画像を認識する撮像装置６を備えている。
【００４５】
制御回路４は、別途診察予約をした患者の顔画像データをカルテとともに保存しており、呼出順番の来た患者の顔画像データをカルテから抽出し、この顔画像データと撮像装置６で撮像できた全ての患者の顔画像データとを比較する。そして、カルテから抽出した顔画像データと一致する顔画像データが認識されたとき、その方向を音声呼出方向として設定する。なお、顔画像データの特徴部を抽出して認識する技術については公知の技術を使用することができる。例えば、顔画像を眉、鼻、口などの部品に分解して各部品の特徴を抽出して部品データとし、さらに各部品データの配置データと顔全体の輪郭データを求め、これらのデータを顔画像データとする。
【００４６】
このように、撮像装置６を用いて患者のいる方向を判定することで、待合室内で患者が移動してもその移動した位置に向けて音声呼出をすることができる。
なお、図１のＩＣカードリーダ３と撮像装置６とを用いて音声呼出するようにしても良い。この場合、ＩＣカードリーダ３により診察予約を行い、音声呼出する患者の方向を、第１に個人識別ＩＤを読み込んだＩＣカードリーダ３の配設方向で判断し、第２にこの方向が正しいかどうかを撮像装置６で確認する。このようにすると、音声呼出方向の精度をより高めることができる。
【００４７】
なお、以上の実施形態では、病院の診察の待合室での音声呼出装置を示したが、薬局の待合室や役所の待合室、銀行の待合室等においても本発明の装置を適用することが可能である。
【００４８】
また、ＦＰＳ２′は、１次元のアレイ構造であっても良い。
【００４９】
また、図１又は図７に示す実施形態において、ＩＣカードリーダ３に代えて、個人の指紋検出装置を使用することも可能である。また、ＩＣカードリーダ３に代えて、非接触ＩＣカードリーダと非接触ＩＣカードを用いた個人認識システム（ＲＦＩＤシステム）を利用して患者等の音声呼出対象者のいる方向を認識するようにしても良い。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、ＦＰＳアレイ２′の各スピーカエレメントＥＬに供給する音声信号の遅延量を設定して音声ビームの方向を制御しているが、ＦＰＳアレイ２′にモータを接続し、音声呼出方向に基づいてモータを駆動することで、音声ビームを音声呼出方向に向けるようにしても良い。このように構成すれば、各スピーカエレメントＥＬに対する音声信号の遅延量の制御が不要である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
病院、公的施設、学校、銀行などの待合室においての呼出装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態である音声呼出装置の概念図
【図２】制御回路４の構成図
【図３】ＬＤ−ＭＴＸ４１の構成図
【図４】ｄｅｌａｙ部の他の構成例
【図５】音声ビーム形成の原理説明図
【図６】本発明の他の実施形態である音声呼出装置の概念図
【図７】本発明のさらに他の実施形態である音声呼出装置の概念図
【図８】ＦＰＳアレイの構成図
【図９】制御回路４の構成図
【図１０】本発明のさらに実施形態である音声呼出装置の概念図
【符号の説明】
【００５３】
２−スピーカアレイ
３−ＩＣカードリーダ
６−音声ビーム
７−モータ
【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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