(57)【要約】【課題】  タッチパネル等の操作手段と音響出力のための振動板とを重ねて配置した構成の操作ユニットにおいて、操作者が操作スイッチを操作する時に、振動板による音響振動が指先に伝わることを防止し、もって操作者に違和感を与えない構成を実現する。【解決手段】  音響出力を行う薄膜振動板（９）が、タッチパネル（８）に近接して重ねて設けられている。近接センサ（１１ａ、１１ｂ）を用いて、操作者の薄膜振動板（９）への接触を検出する。ここで、操作者の薄膜振動板（９）への接触を検出した場合、上記薄膜振動板（９）による音響出力を禁止する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内前方に設置され少なくとも音響出力を行う薄膜振動板と、その薄膜振動板に近接して重ねて設けられ、操作者が触れることによって操作される操作スイッチとを備えた車両用操作ユニットであって、
操作者の前記操作スイッチへの接触を検出する検出手段と、
この検出手段により前記接触が検出されたときに、前記薄膜振動板による音響出力を禁止する音響出力制御手段と、
有することを特徴とする車両用操作ユニット。
【請求項２】
前記検出手段は、前記薄膜振動板から出力された音を収集する収集手段を含み、この収集手段によって収集された音が変化したときに前記接触を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用操作ユニット。
【請求項３】
前記検出手段は、前記操作スイッチへの操作者の近接を検出する近接センサを含み、この近接センサが前記近接を検出したときに前記接触を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用操作ユニット。
【請求項４】
前記検出手段は、前記操作スイッチの操作が行われたときに前記接触を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用操作ユニット。
【請求項５】
前記音響出力制御手段は、前記検出手段により検出された前記接触が前記薄膜振動板の周辺部への接触であるときは、前記音響出力の禁止を規制することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の車両用操作ユニット。
【請求項６】
前記音響出力制御手段は、前記薄膜振動板による音響出力の種別に応じて、前記音響出力の禁止を規制することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の車両用操作ユニット。
【請求項７】
前記音響出力制御手段は、所定周波数以下の音響出力のみを禁止することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の車両用操作ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操作ユニットに関し、特に、タッチパネル等の操作手段を有する車両用操作ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の分野では、ナビゲーション装置やオーディオ装置などの操作を容易にするべく、表示画面上にタッチパネルを備えた操作ユニットの導入が進んでいる。タッチパネルは薄型化が可能であり、なおかつ、スイッチとして使用する領域の設定の自由度が大きいという利点を有している。
【０００３】
一方、取り付け場所の自由度を高めるべく透明な振動板を用いたスピーカが開発されつつある（例えば、特許文献１を参照。）。透明な振動板を使用するので、表示画面の前面をスピーカとすることも可能になる。表示画面は通常、ドライバーが視認しやすいコンソール付近に設置されるからスピーカの位置としても好適であるし、表示画像と音源が一致するというメリットもある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４００４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような音響出力のための振動板を表示画面上のタッチパネルに重ねて配置した場合、操作者はこの振動板越しにタッチパネルのスイッチを操作することになる。
【０００６】
そうすると、操作者がタッチパネルのスイッチを操作する時に振動板による音響振動を指先で拾ってしまい、これよって操作者に違和感を与えるという問題が生じる。
【０００７】
そこで本発明は、タッチパネル等の操作手段と音響出力のための振動板とを重ねて配置した構成の操作ユニットにおいて、操作者が操作スイッチを操作する時に、振動板による音響振動が指先に伝わることを防止し、もって操作者に違和感を与えない構成を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題は本発明の車両用操作ユニットによって解決される。本発明の一側面は、車室内前方に設置され少なくとも音響出力を行う薄膜振動板と、その薄膜振動板に近接して重ねて設けられ、操作者が触れることによって操作される操作スイッチとを備えた車両用操作ユニットに係り、操作者の前記操作スイッチへの接触を検出する検出手段と、この検出手段により前記接触が検出されたときに、前記薄膜振動板による音響出力を禁止する音響出力制御手段と有することを特徴とする。かかる構成によれば、操作スイッチへの接触が検出されると薄膜振動板からの音響出力が禁止されるので、薄膜振動板による音響振動が操作者の指先に伝わることが防止される。これにより、操作者の違和感を防止できる。
【０００９】
本発明の好適な実施形態によれば、前記検出手段は、前記薄膜振動板から出力された音を収集する収集手段を含み、この収集手段によって収集された音が変化したときに前記接触を検出することが好ましい。これにより、操作スイッチへの接触を早期かつ容易に検出でき、操作者の違和感を防止できる。
【００１０】
あるいは、前記検出手段は、前記操作スイッチへの操作者の近接を検出する近接センサを含み、この近接センサが前記近接を検出したときに前記接触を検出することが好ましい。これによっても操作スイッチへの接触を早期かつ容易に検出でき、操作者の違和感を防止できる。
【００１１】
あるいは、前記検出手段は、前記操作スイッチの操作が行われたときに前記接触を検出することも好ましい態様である。このように構成した場合には、音響出力が禁止されることによって操作スイッチの操作確認を行うことができる。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によれば、前記音響出力制御手段は、前記検出手段により検出された前記接触が前記薄膜振動板の周辺部への接触であるときは、前記音響出力の禁止を規制することが好ましい。かかる構成によれば、音響振動が本来少なく課題が顕在化しにくい部位である薄膜振動板の周辺部への接触がなされても、必要以上に音響出力が禁止されることがない。
【００１３】
本発明の好適な実施形態によれば、前記音響出力制御手段は、前記薄膜振動板による音響出力の種別に応じて、前記音響出力の禁止を規制することが好ましい。この構成によれば、音響出力の種別によってはその音響出力は禁止されないので、例えば安全上必要な音響出力が確保される。
【００１４】
本発明の好適な実施形態によれば、前記音響出力制御手段は、所定周波数以下の音響出力のみを禁止することが好ましい。このため、違和感を生じにくい周波数の音響は必要以上に禁止されることがない。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べた通り、本発明によれば、タッチパネル等の操作手段と音響出力のための振動板とを重ねて配置した構成の操作ユニットにおいて、操作者が操作スイッチを操作する時に、振動板による音響振動が指先に伝わることを防止でき、そのため操作者に違和感を与えないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は車両の室内を示しており、この図を参照して、本発明の実施形態に係る操作ユニットの取り付け状態について説明する。図示の例では、フロントダッシュボード内にナビゲーションユニット１、ＴＶ／ＦＭ／ＡＭチューナ（以下「チューナ」という。）２、ＣＤ／ＭＤプレーヤ（以下「プレーヤ」という。）３が収納されている一方、操作ユニット本体５がフロントダッシュボード上に取り付けられている。この操作ユニット本体５からは上記のナビゲーションユニット１、チューナ２、プレーヤ３の操作をはじめ、図示しない空調装置の操作も行うことが可能である。もちろん、この操作ユニット本体５もフロントダッシュボード内に収納されていてもよい。要は乗員が操作しやすいように、少なくとも車室内前方に設置されていればよい。
【００１８】
図２は、本実施形態における操作ユニット本体５の構造例を示す断面図である。操作ユニット本体５は、ナビゲーションユニット１等からの情報に基づき画像を表示する表示部を含み、この表示部上でタッチパネルの機能を実現する。同図中、７が表示部である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、８が操作手段の一例としてのタッチパネルである。
【００１９】
なお、ＬＣＤは表示部の典型例にすぎず、このほか、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）や、ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、ＦＥＤ（Field Emission Display）パネルなどで表示部を構成してもよい。
【００２０】
また、タッチパネルの方式としては、抵抗膜方式（感圧式）をはじめ、超音波方式、光電方式、静電容量方式などがあるが、本実施形態ではタッチパネル８として、比較的安価で簡単な構成で実現できる抵抗膜方式を採用した。したがってこのタッチパネル８は、抵抗膜が形成された２枚の透明シート８ａ、８ｂを有し、この２枚のシート８ａ、８ｂは抵抗膜が形成された面が向かい合うように配置される。シート８ｂの他方の面はＬＣＤ７を保護するためのガラス基板８ａに貼り合わされている。ここで、２枚のシート８ａと８ｂとの間には絶縁スペーサが介在し、指先等で押圧されていない時には両者は接触せず、押圧されると両者が接触するように構成されている。
【００２１】
さらに、この操作ユニット本体５には薄膜振動板９がタッチパネル８に近接して重ねるようにして設けられている。この薄膜振動板９としては、例えば、高分子圧電フィルム９ｂの両面にＩＴＯ等の透明導電膜９ａ、９ｃが蒸着されたバイモルフ構造のフィルムが使用される。このようなバイモルフ構造のフィルムに電圧を印加するとフィルムに変位を生じることが知られている。このことを利用して、ＡＣ電流を与えるとそれに応じた振動を発生させることができる。なお、１０ａ、１０ｂは薄膜振動板の各面に接着された電極板であり、ここに電気信号が供給される。このように構成された薄膜振動板９はスピーカとして機能する。したがって、以下ではこの薄膜振動板を「フィルムスピーカ」という。このフィルムスピーカ９を図示のように操作ユニット本体５の最前面に設けるようにすれば、この操作ユニット本体５の設置位置からしてフィルムスピーカ９と乗員との間を遮るものはなく、明瞭なサウンドを聴くことができる点で有利である。また、表示される画像と音源が一致するから、自然性が向上するという利点も生じることになる。
【００２２】
なお、本実施形態におけるフィルムスピーカ９の再生可能周波数は可聴域と同等の２０〜２００００Ｈｚであるとする。もっとも、より高音質のサウンドを提供する観点から、このフィルムスピーカ９とは別に、リヤダッシュボードあるいはドアトリムといった場所に例えば中低域音用の通常のスピーカ（ウーファ）を設けてもよい。
【００２３】
以上のＬＣＤ７、タッチパネル８、フィルムスピーカ９はそれぞれ、ケース６によって一体的に支持される。なお、タッチパネル８とフィルムスピーカ９との位置関係は図示とは逆であってもよいが、本実施形態では、上記したとおり、より明瞭なサウンドを提供するという観点から、フィルムスピーカ９は操作ユニット本体５の最前面に配置される。そのため、操作者はこのフィルムスピーカ９越しにタッチパネル８の操作を行うことになる。
【００２４】
本実施形態ではさらに、第１のフィルムスピーカ９０の上端部付近において少なくとも１つの第１の近接センサ１１ａおよび、第２のフィルムスピーカ９１の下端部付近において少なくとも１つの第２の近接センサ１１ｂが、ケース６によって保持されている。これら第１および第２の近接センサ１１ａおよび１１ｂは例えば超音波センサであり、発信した超音波の反射波の到達時刻または振幅を検出するように構成されている。これは、操作者の指先がフィルムスピーカ９０または９１にまさに接触せんとする状態を検出するためのもので、本実施形態では、この状態の検出をもってフィルムスピーカ９０への接触を検出したとみなすことにする。これにより、タッチパネル８が操作されることをいち早くかつ容易に検出することができる。
【００２５】
なお、タッチパネル８が操作されることをいち早く検出する手段はこれに限られるものではない。例えば、フィルムスピーカ９からの出力音を収集する収集手段としてのマイクロホンをフィルムスピーカ９の付近に設置し、このマイクロホンによって収集された音をモニタして、その音量が急激に小さくなる等の変化があったときにタッチパネルへの操作があったことを検出するようにしてもよい。
【００２６】
あるいは、フィルムスピーカ９の左右端部に一対の投光器および受光器を備え、投光器から受光器に向けて可視光を発信し、障害物としての操作者の指がその可視光を遮ったことをもってフィルムスピーカへの接触、すなわちタッチパネルの操作を検出するようにしてもよい。
【００２７】
図３は、本実施形態における操作ユニット全体の回路構成の一例を示す図である。２０は制御ユニットで、例えば、ナビゲーションユニット１からの画像データのＬＣＤ７への受渡し、タッチパネル８に対するタッチ位置の座標検出、フィルムスピーカ９からの音響出力の制御等の処理を統括的に実行する。４０は供給されたディジタル形式のオーディオデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ、４１は第１のパワーアンプである。また、ナビゲーションユニット１、チューナ２、プレーヤ３のそれぞれは第２のパワーアンプ４２を介してウーファ４３にも接続されている。この制御ユニット２０は空調装置を動作させる空調アクチュエータ４にも接続される。本実施形態では更に、障害物検出センサ５０がオプションとして制御ユニット２０に接続されている。障害物検出センサ５０は例えば超音波センサで構成される。
【００２８】
制御ユニット２０は、操作ユニット本体５の制御を司るＣＰＵ２１、主記憶装置として機能するＲＡＭ２２、各種プログラムやデータを記憶するＲＯＭ２３をはじめ、以下の構成を備える。
【００２９】
ＬＣＤコントローラ２４はＬＣＤ７への画像データ（例えばＲＧＢの色信号）の供給を制御する。タッチパネルコントローラ２５はタッチパネル８の駆動を制御するとともに、タッチパネル８におけるシート８ａと８ｂとの接触の検知に応じてタッチ検出イベントを割り込み要求としてＣＰＵ２１に発行する。近接センサコントローラ２６は例えば、超音波の発信動作を制御し、超音波の発信時刻と第１および第２の近接センサ１１ａおよび１１ｂより得られる反射波の到達時刻とに基づいて、操作者の指のフィルムスピーカ９への近接を検出する処理を行い、その近接が検出された際に近接検出イベントを割り込み要求としてＣＰＵ２１に発行する。２７〜２９はそれぞれ、Ｄ／Ａコンバータ４０、空調アクチュエータ４、障害物検出センサ５０を接続するためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）である。また、３０は、ナビゲーションユニット１、チューナ２、あるいはプレーヤ３との間で画像データ、オーディオデータを含む制御データや、タッチパネル８の操作情報を通信するためのインタフェースである。
【００３０】
ＲＯＭ２３は、図示のように、操作部制御プログラム２３１および、危険監視プログラム２３２を記憶する。操作部制御プログラム２３１は、ＬＣＤ７の表示制御、タッチパネル８に対するタッチ位置の座標検出、空調アクチュエータ４の動作制御、フィルムスピーカ９への音響出力の制御等、操作ユニット本体５の制御処理を実現する。また、危険監視プログラム２３３は、障害物検出センサ５０の検出結果に基づき危険の監視を行い、例えば、危険を検知したときに危険警告イベントを割り込み要求として発行することを実現する。これらのプログラムは電源投入時にＲＡＭ２２にロードされ、ＣＰＵ２１によって実行される。
【００３１】
以下、操作部制御プログラム２３１の実行によって実現される処理を、図４〜７のフローチャートを用いて具体的に説明する。
【００３２】
図４は、操作部制御プログラム２３１によるメイン処理を示すフローチャートである。まずステップＳ１において、ナビゲーションユニット１、チューナ２、プレーヤ３のうち選択された機器からの制御データの受信を待機する。ナビゲーションユニット１からの制御データは例えば、表示すべき画像データおよびタッチパネルスイッチを設ける位置の情報（スイッチ位置情報）を含む。ナビゲーションユニット１からは、操作がなされたときはもちろん、車両走行中には、更新された制御データが刻々と送られてくることになる。また、チューナ２あるいはプレーヤ３からの制御データは、出力用の音響データを含む。
【００３３】
制御データを受信した時は、ステップＳ２で、制御データに含まれる画像データをＬＣＤコントローラ２４に渡しＬＣＤ７に表示させる。あるいは、制御データに含まれる音響データをＩ／Ｆ２７に出力してＤ／Ａコンバータ４０、第１のパワーアンプ４１を介してフィルムスピーカ９に出力させる。また、ナビゲーションユニット１からの制御データに対しては、ステップＳ３で、受信した制御データに含まれるスイッチ位置情報をＲＡＭ２２に記憶し、その後ステップＳ１に戻って次の制御データの受信を待機する。
【００３４】
ＣＰＵ２１はこのようなメイン処理中に、上記したようなタッチパネルコントローラ２４から発行されたタッチ検出イベント、近接センサコントローラ２６から発行された近接検出イベント、あるいは危険監視プログラムの実行中に発行された危険警告イベントを受信すると、そのイベントに応じた割り込み処理を実行する用意がある。
【００３５】
例えば、近接センサコントローラ２６より発行された近接検出イベントを受信すると、図５に示すように、ステップＳ２０として、フィルムスピーカ９からの音響出力を一定時間（例えば、２秒間）ミュートする。具体的には例えば、ＣＰＵ２１は、ナビゲーションユニット１、チューナ２、あるいはプレーヤ３から供給を受けた音響データを、その一定時間はＩ／Ｆ２７に出力する処理を停止する。このようにフィルムスピーカ９からの音響出力が停止されるので、フィルムスピーカ９による音響振動が操作者の指先に伝わることを防止することができる。これにより、操作者の違和感を防止できる。なお、この処理の目的は操作者の違和感を防止する点にあるので、上記の例のように音響出力を停止することは必ずしも必要ではなく、フィルムスピーカ９による音響振動が操作者に違和感として知覚されない程度に音響出力が抑制されていれば十分である。
【００３６】
上記の例では、ステップＳ２０の処理を近接センサコントローラ２６より発行された近接検出イベントによる割り込み処理として説明したが、このステップＳ２０はタッチパネルコントローラ２４から発行されたタッチ検出イベントによる割り込み処理としてもよい。ただし、近接検出イベントによる割り込み処理としてステップＳ２０を実行するほうが、音響出力のミュート処理が実行に移されるタイミングが早くなるので、操作者の違和感をより確実に防止できるという点で有利である。また、タッチパネルの操作を行う際に、スイッチ部分に直接タッチされるのではなくて、タッチが検出されない程度の押圧力で表面をなぞるような操作が行われる場合もあるので、このような操作時にもフィルムスピーカ９の音響振動を止めることができ、それにより操作者の違和感をなくすことができる点で有利である。
【００３７】
一方、ステップＳ２０をタッチ検出イベントによる割り込み処理として行う場合には、図６に示すように、前段でステップＳ１０、Ｓ１１として検出されたタッチがタッチパネル８の操作スイッチへの操作であるかどうかの判断を行い、操作スイッチへの操作であることが確認された時にのみステップＳ２０を実行するという制御構成をとることができる。ここでステップＳ１０では、タッチ位置の座標検出処理を行う。なお、抵抗膜方式のタッチパネルにおける座標検出処理そのものは公知の技術であるので、その詳細な説明は省略する。次のステップＳ１１では、上記ステップＳ３で記憶したスイッチ位置情報をＲＡＭ２２から読み出し、ステップＳ１０で検出した座標位置がスイッチ位置に属するかどうかを判定する。また、ステップＳ２０の実行後は、ステップＳ２１で、タッチされたスイッチの情報を操作対象の機器（ナビゲーションユニット１、チューナ２、あるいはプレーヤ３）に通知し、その後、この割り込み処理を抜けメイン処理に戻ることになる。他方、ステップＳ１１において、検出されたタッチがスイッチ操作ではなかったと判断された場合には、そのままこの割り込み処理を抜けメイン処理に戻る。
【００３８】
このように、ステップＳ２０のミュート処理をタッチ検出イベントによる割り込み処理として行う場合には、このステップＳ２０をタッチパネルの操作スイッチの操作が行われた場合に限り実行させることが可能である。このような制御処理によれば、スイッチ操作を行ったときにだけ音響出力が停止されるので、そのことによって操作スイッチの操作確認を行うことができるという利点を有する。
【００３９】
また、ステップＳ２０をタッチ検出イベントによる割り込み処理として行う場合における変形例として、図７に示すように、ステップＳ１０でタッチ位置の座標を検出した後、ステップＳ１１’で、そのタッチがフィルムスピーカ９の周辺部へのタッチかどうかを判断し、周辺部へのタッチであった場合にはステップＳ２０の音響出力のミュート処理を行わないように制御することも考えられる。フィルムスピーカ９の周辺部ではそもそも音響振動が小さく、違和感としてとられにくい。このような領域へのタッチの場合にも一律に音響出力を禁止しても意味がない場合が多い。そこで、このように周辺部へのタッチであった場合にはステップＳ２０をスキップするようにすれば、必要以上に音響出力が禁止されない点で好ましいといえる。なお、フィルムスピーカ９の周辺部へのタッチかどうかの判断は例えば、周辺部の座標値をあらかじめ定義しておき、ステップＳ１０で検出したタッチ位置の座標値がその周辺部に属するか否かを判定することにより実現できる。
【００４０】
次に、オプションとして設けられている障害物検出センサ５０の検出結果に基づく制御処理について説明する。
【００４１】
危険監視プログラム２３３の実行によって障害物検出センサ５０の検出結果に基づき危険の監視が行われ、危険が検知されたときに危険警告イベントが割り込み要求として発行されることは先述したとおりである。また、この危険監視プログラム２３３によれば、危険が検知された後にその危険がなくなったときには危険警告解除イベントも発行される。
【００４２】
危険警告イベントが発行されると、ＣＰＵ２１はこれに応じた割り込み処理として警報音の発生処理を直ちに実行する。具体的には例えば、プログラムによって発生する警報音データまたはＲＯＭ２３に予め記憶された警報音データを、Ｉ／Ｆ２７に出力する。これにより、この警報音データはＤ／Ａコンバータ４０および第１のパワーアンプ４１でそれぞれ処理されて、フィルムスピーカ９より出力される。ここで、このような危険警告イベントに基づく警報音の音響出力に対しては、上述のステップＳ２０のようなミュート処理は適用されないよう制御される。このため、警報音については確実に出力を行うことができる。その後、危険警告解除イベントが発行されると、ＣＰＵ２１はこれに応じた割り込み処理として警報音を停止する。
【００４３】
このように、音響出力の種別に応じて、音響出力のミュート処理（禁止処理）を規制することができる。
【００４４】
なお、上述の実施形態では、オプションとして設けられている障害物検出センサ５０を用いた危険警告について説明したが、これと類似の処理、例えば、故障診断警報、居眠り警報などの緊急警報のほか、経路誘導情報といった伝達要求性の高い情報のメッセージ処理についても同様に適用可能であることはいうまでもない。
【００４５】
また、上述の実施形態では、タッチパネル８またはその操作スイッチへの接触を検出したときにフィルムスピーカ９からの音響出力をミュートするようにしたが、このようなミュート処理のかわりに、所定周波数（例えば、５０００Ｈｚ）以下の成分のみの出力を禁止するようにしてもよい。高い周波数成分は指先に知覚されにくく違和感を生じにくいので、このような成分の出力までも禁止する必要がないともいえる。よって、かかる構成より、音響出力が必要以上に禁止されなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る操作ユニット本体の取り付け状態の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における操作ユニット本体の構造例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態における操作ユニット全体の回路構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における操作部制御プログラムによるメイン処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における操作部制御プログラムによる近接検出イベントを受けた時の割り込み処理を示すフローチャートである。
【図６】図５の近接検出イベントを受けた時の割り込み処理の代替処理例としてのタッチ検出イベントを受けた時の割り込み処理を示すフローチャートである。
【図７】図６のタッチ検出イベントを受けた時の割り込み処理の変形例を示すフローチャートである。
【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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