(57)【要約】【課題】物体がどのように動作を行なっているのかを簡単な構成で検出することができる電界通信システム、電界通信システムにおける通信方法、電界通信システムの受信装置を提供する。【解決手段】人体通信システムは、信号を送信する送信装置１０と、人体に介在する電界を通じた人体通信によって送信装置１０から信号を受信する受信装置２０と、を備えた人体通信システムであって、送信装置１０は、人体の表面に電界を誘起して発生した電界によって信号を送信する信号送信部１１を有し、受信装置２０は、信号送信部１１が送信した信号を人体の表面に介在する電界によって受信する信号受信部２１と、信号受信部２１が受信する信号の受信状況を判断する受信状況判断部２４と、を有し、受信状況判断部２４は、信号の受信が可能であるか受信が不可能であるかの判断に加えて、信号の受信が可能な受信状況をさらに複数段階、又は、無段階に判断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に介在する電界を通じた電界通信によって信号の送受信を行なう電界通信システムであって、
物体の表面に電界を誘起して発生した電界によって前記信号を送信する信号送信部と、
前記信号送信部が送信した前記信号を物体の表面に介在する電界によって受信する信号受信部と、
前記信号受信部が受信する前記信号の受信状況を判断する受信状況判断部と、
を有し、
前記受信状況判断部は、前記信号の受信が可能であるか受信が不可能であるかの判断に加えて、前記信号の受信が可能な受信状況をさらに複数段階、又は、無段階に判断する電界通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電界通信システムにおいて、
前記受信状況判断部は、受信した前記信号の信号強度に応じて前記信号の受信状況を判断すること、
を特徴とする電界通信システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電界通信システムにおいて、
前記受信状況判断部は、通信の成功率に応じて前記信号の受信状況を判断すること、
を特徴とする電界通信システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の電界通信システムにおいて、
前記受信状況判断部の判断に応じて当該電界通信システムの通信に介在する物体の動作を判断する動作判断部を備えること、
を特徴とする電界通信システム。
【請求項５】
物体に介在する電界を通じた電界通信によって信号の送受信を行なう電界通信システムにおける通信方法であって、
物体の表面に電界を誘起して発生した電界によって前記信号を送信する信号送信部と、
前記信号送信部が送信した前記信号を物体の表面に介在する電界によって受信する信号受信部と、
前記信号受信部が受信する前記信号の受信状況を判断する受信状況判断部と、
を有し、
前記受信状況判断部は、前記信号の受信が可能であるか受信が不可能であるかの判断に加えて、前記信号の受信が可能な受信状況をさらに複数段階、又は、無段階に判断する電界通信システムにおける通信方法。
【請求項６】
物体に介在する電界を通じた電界通信によって送信装置から信号を受信する電界通信システムの受信装置であって、
前記送信装置が送信した前記信号を物体の表面に介在する電界によって受信する信号受信部と、
前記信号受信部が受信する前記信号の受信状況を判断する受信状況判断部と、
を有し、
前記受信状況判断部は、前記信号の受信が可能であるか受信が不可能であるかの判断に加えて、前記信号の受信が可能な受信状況をさらに複数段階、又は、無段階に判断する電界通信システムの受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界通信システム、電界通信システムにおける通信方法、電界通信システムの受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人物の動作、行動を分析するシステムが従来から知られている。特許文献１には、複数のカメラから得られた情報を分析して、顧客行動を分析するシステムが開示されている。
しかし、従来から用いられているこれらのシステムでは、モニタ用カメラで人物の行動をモニタして行動分析を行うことから、複雑な処理が必要となる。したがって、システムの導入には高いコストがかかってしまうことが多かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０３３５７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、物体がどのように動作を行なっているのかを簡単な構成で検出することができる電界通信システム、電界通信システムにおける通信方法、電界通信システムの受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
第１の発明は、物体に介在する電界を通じた電界通信によって信号の送受信を行なう電界通信システムであって、物体の表面に電界を誘起して発生した電界によって前記信号を送信する信号送信部（１１）と、前記信号送信部（１１）が送信した前記信号を物体の表面に介在する電界によって受信する信号受信部（２１）と、前記信号受信部（２１）が受信する前記信号の受信状況を判断する受信状況判断部（２４）と、を有し、前記受信状況判断部（２４）は、前記信号の受信が可能であるか受信が不可能であるかの判断に加えて、前記信号の受信が可能な受信状況をさらに複数段階、又は、無段階に判断する電界通信システムである。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に記載の電界通信システムにおいて、前記受信状況判断部（２４）は、受信した前記信号の信号強度に応じて前記信号の受信状況を判断すること、を特徴とする電界通信システムである。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明に記載の電界通信システムにおいて、前記受信状況判断部（２４）は、通信の成功率に応じて前記信号の受信状況を判断すること、を特徴とする電界通信システムである。
【０００９】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかに記載の電界通信システムにおいて、前記受信状況判断部（２４）の判断に応じて当該電界通信システムの通信に介在する物体の動作を判断する動作判断部（２５）を備えること、を特徴とする電界通信システムである。
【００１０】
第５の発明は、物体に介在する電界を通じた電界通信によって信号の送受信を行なう電界通信システムにおける通信方法であって、物体の表面に電界を誘起して発生した電界によって前記信号を送信する信号送信部（１１）と、前記信号送信部（１１）が送信した前記信号を物体の表面に介在する電界によって受信する信号受信部（２１）と、前記信号受信部（２１）が受信する前記信号の受信状況を判断する受信状況判断部（２４）と、を有し、前記受信状況判断部（２４）は、前記信号の受信が可能であるか受信が不可能であるかの判断に加えて、前記信号の受信が可能な受信状況をさらに複数段階、又は、無段階に判断する電界通信システムにおける通信方法である。
【００１１】
第６の発明は、物体に介在する電界を通じた電界通信によって送信装置（１０）から信号を受信する電界通信システムの受信装置（２０）であって、前記送信装置（１０）が送信した前記信号を物体の表面に介在する電界によって受信する信号受信部（２１）と、前記信号受信部（２１）が受信する前記信号の受信状況を判断する受信状況判断部（２４）と、を有し、前記受信状況判断部（２４）は、前記信号の受信が可能であるか受信が不可能であるかの判断に加えて、前記信号の受信が可能な受信状況をさらに複数段階、又は、無段階に判断する電界通信システムの受信装置（２０）である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、物体がどのように動作を行なっているのかを簡単な構成で検出することができる電界通信システム、電界通信システムにおける通信方法、電界通信システムの受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による人体通信システム、人体通信システムにおける通信方法、人体通信システムの受信装置を用いた入室管理システム１の第１実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の入室管理システム１のブロック図である。
【図３】受信装置２０の動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】受信状況の判断を説明するための信号波形の模式図である。
【図５】信号を送信している状態に近い波形の例を示す図である。
【図６】第２実施形態の信号受信部２１に対して手をかざしている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明による人体通信（電界通信）システム、人体通信システムにおける通信方法、人体通信システムの受信装置を用いた入室管理システム１の第１実施形態の全体構成を示す図である。
図２は、第１実施形態の入室管理システム１のブロック図である。
入室管理システム１（人体通信システム）は、図１に示すように、オフィス等の部屋に入室する者の入室可否を管理するシステムである。
入室管理システム１は、送信装置１０、受信装置２０、ドア施錠管理部３０を有する。
【００１６】
送信装置１０は、部屋への入室の認証を行うＩＤ情報（セキュリティ情報）が記録されており、部屋への入室が予め許可された利用者、例えば部屋の従業者が所有する。ＩＤ情報は、部屋への入室が許可された利用者を認証する情報であり、例えば利用者を識別する識別情報である。
送信装置１０は、図２に示すように、信号送信部１１、送信装置制御部１２、送信装置記憶部１３、電源１４等を備える。
信号送信部１１は、送信装置記憶部１３に記憶されたＩＤ情報を、受信装置２０に送信する通信モジュールである。信号送信部１１は、人体に介在する電界を通じて情報を送信する人体通信によって、後述の受信装置２０の信号受信部２１と通信する。
【００１７】
信号送信部１１は、電極を備えており、その電極から送信装置１０を携帯する利用者の人体の表面に微弱な電界を誘起して、発生した電界を通じて信号受信部２１へＩＤ情報を送信する。
この人体通信は、人体に介在する電界を利用して情報通信を行うため、その通信距離が数センチメートルの範囲と狭く、第三者のスキミング等による通信情報の不正読み取りを防止することができ、ＩＤ情報のようなセキュリティ情報の通信に適している。
なお、人体通信には、本発明の電界方式の他に、電流方式も知られている。しかし、電流方式では人体に直接電流を流すことから、人体が送信装置や受信装置に接触する必要がある。これに対して本発明の電界方式では、人体の周囲数十ｃｍの範囲に介在する電界を利用するので、人体が送信装置や受信装置に接触することは必須ではなく、人体と受信装置（又は送信装置）との距離が通信可能な範囲内となれば、非接触で通信が可能である。よって、電界方式の人体通信システムでは、靴を履いた状態であっても、通信が可能である。
【００１８】
送信装置制御部１２は、送信装置１０の各部を統括制御する制御回路であり、例えばＣＰＵ（中央処理装置）等から構成される。送信装置制御部１２は、送信装置記憶部１３に記憶された各種プログラム等を適宜読み出して実行することにより、前述した送信装置１０の各部と協働し、本発明に係る各種機能を実現している。
【００１９】
送信装置記憶部１３は、送信装置１０の動作に必要なプログラム、情報等を記憶するための半導体メモリ素子等の記憶装置である。また、送信装置記憶部１３は、送信装置１０を携帯する利用者のＩＤ情報が記憶されている。
電源１４は、送信装置１０を駆動させるための電力供給源であり、例えば、充電式の電池から構成される。
【００２０】
受信装置２０は、図１に示すように、部屋の入口に配置され、送信装置１０を携帯した利用者が入室する場合に、送信装置１０からＩＤ情報を受信して認証を行う。
受信装置２０は、図２に示すように、信号受信部２１、受信装置制御部２２、受信装置記憶部２３、受信状況判断部２４、動作判断部２５等を備える。
【００２１】
信号受信部２１は、送信装置１０の信号送信部１１からＩＤ情報を受信する通信モジュールである。信号受信部２１は、上述したように、人体通信によって、信号送信部１１と通信する。信号受信部２１は、電極が設けられており、その電極が、信号送信部１１から送信されたＩＤ情報を、人体の表面に介在する微弱な電界を介して受信する。
本実施形態では、信号受信部２１は、部屋の入口のドアＤの前に配置されたマットＭ（図１参照）に内蔵されており、送信装置１０を携帯した利用者が、そのマットＭに近づいたり、マットＭを踏んだりしたときに、信号送信部１１からＩＤ情報を受信する。
【００２２】
受信装置制御部２２は、受信装置２０の各部を統括制御する制御回路であり、例えばＣＰＵ（中央処理装置）等から構成される。受信装置制御部２２は、受信装置記憶部２３に記憶された各種プログラム等を適宜読み出して実行することにより、受信装置２０の各部と協働し、本発明に係る各種機能を実現している。また、受信装置制御部２２は、ドア施錠管理部３０と接続されている。
受信装置制御部２２は、送信装置１０から受信したＩＤ情報の認証を行なう。また、受信装置制御部２２は、動作判断部２５の判断結果を参照し、ＩＤ情報の認証が正しくでき、さらに、動作判断部２５で所定の動作が行なわれたと判断されている場合に、ドアＤを開錠する旨の開錠信号をドア施錠管理部３０に出力する。
【００２３】
受信装置記憶部２３は、受信装置２０の動作に必要なプログラム、情報等を記憶するためのハードディスク、半導体メモリ素子等の記憶装置である。また、受信装置記憶部２３には、部屋への入室が許可された複数の利用者のＩＤ情報のテーブルが記憶されている。
【００２４】
受信状況判断部２４は、信号受信部２１が受信する信号の受信状況を判断する。より詳しくは、受信状況判断部２４は、信号の受信が可能であるか受信が不可能であるかの判断に加えて、信号の受信が可能な受信状況をさらに複数段階、又は、無段階に判断する。
本実施形態の受信状況判断部２４は、以下の２つの異なる方法によって、信号の受信状況を判断する。
１つ目の判断方法として、受信状況判断部２４は、受信した信号の信号強度に応じて信号の受信状況を判断する。例えば、受信状況判断部２４は、信号強度がゼロ（又は小）、中、大の３段階に受信状況を判断する。この判断方法についての詳細については、後述する。
２つ目の判断方法として、受信状況判断部２４は、送信装置１０と受信装置２０との間の通信の成功率に応じて信号の受信状況を判断する。例えば、受信状況判断部２４は、送信装置１０と１０回通信を繰り返し行い、ＩＤ情報を受信できた回数を通信が成功した回数としてカウントして、成功率を求め、受信状況を３段階に判断する。
受信状況判断部２４は、１つ目の判断方法と２つ目の判断方法との双方が同じ段階の通信状態となった場合に、適切に通信状況の判断が行えたこととして扱う。一方、双方の判断結果にズレがある場合には、警告を行い、再度通信と判断をやり直す。
【００２５】
動作判断部２５は、受信状況判断部２４が行なう信号の受信状況の判断に応じて当該人体通信システムの通信に介在する人体の動作を判断する。本実施形態の構成でより具体的に説明すると、図１に示すように片足だけをマットＭに載せた状態は、両足をマットＭに載せた状態よりも信号の受信状況はよくない。よって、受信状況判断部２４の判断結果は、片足だけをマットＭに載せた状態と、両足をマットＭに載せた状態とで、異なる結果となる。これを上述した信号強度と対応させて、信号強度がゼロは、マットＭに足が乗っていない、信号強度が中は、片足だけがマットに乗っている、信号強度が大は、両足がマットに乗っていると判断する。さらに、この判断をするときに、信号強度だけでは無く、通信の成功率の判断結果でも３段階に分類された受信状況と一致しているかを合せて確認して、判断精度を高める。
さらに、動作判断部２５は、人体の動作判断を継続的に行い、一定時間内に人体がどのような動作を行なっているのかを判断する。すなわち、一定時間内でマットＭに載っている足が、片足、両足、片足の順番で変化したのか、片足、両足の順番で変化したのか、片足だけ、又は、いきなり両足が載ってそのままの状態を維持しているのか等、様々な動作を判断できる。
【００２６】
この動作判断部２５が判断した動作が、予め定めた条件、すなわち、ドアＤを解錠してよい条件と一致しており、かつ、ＩＤ情報が適切に認証されていれば、受信装置制御部２２は、ドア施錠管理部３０に対してドアＤの解錠を許可する。
従来はＩＤ情報のみによって解錠できていた場合が多く、その場合、送信装置１０を盗んだり偽造したりされてしまうと、誰でも解錠可能となるおそれがあった。しかし、本実施形態の構成であれば、マットＭへの足の載せ方のパターンを知らないと、解錠することができず、よりセキュリティ性の高いシステムとすることができる。なお、セキュリティ性を高めるため、上記足を載せるパターンは、普通に足を載せる動作では行なわない、例えば、いきなり両足を載せるといった変則的なパターンとするとよい。
【００２７】
なお、本実施形態では、各機能を分けて説明するために、受信状況判断部２４及び動作判断部２５を、受信装置制御部２２は別のブロックとして構成している例で説明した。しかし、受信状況判断部２４及び動作判断部２５の一部、又は、全ての機能を受信装置制御部２２に含めるようにして構成してもよい。
【００２８】
図３は、受信装置２０の動作の流れを示すフローチャートである。
ステップ（以下、Ｓとする）１１では、受信装置制御部２２は、信号受信部２１が送信装置１０から信号を受信したか否かを判断する。信号を受信した場合は、Ｓ１２へ進み、信号を受信していない場合は、Ｓ１１を繰り返して信号の受信を待つ。
【００２９】
Ｓ１２では、受信状況判断部２４は、受信した信号強度を参照して、その強度によって受信状況を判定（複数の状況に分類）する。
図４は、受信状況の判断を説明するための信号波形の模式図である。
信号を受信していない状態では、図４(ａ)のように、信号波形は現われない。
信号強度が大きい場合の信号波形の例を図４（ｂ）に示す。本実施形態では、両足をマットＭに載せた状態がこの図４（ｂ）の場合に相当する。
図４（ｂ）の場合よりも信号強度が小さい場合の信号波形の例を図４（ｃ）に示す。本実施形態では、片足だけをマットＭに載せた状態がこの図４（ｃ）の場合に相当する。
図４（ｂ）の波形の振幅ＶＡ１と、図４（ｃ）の波形の振幅ＶＡ２とが予めわかっていれば、これらの中間の振幅値を閾値として設定することにより、通信可能な状況を信号強度で場合分け判断することが可能である。
【００３０】
図５は、信号を送信している状態に近い波形の例を示す図である。図５（ａ）は、信号強度が大きい場合を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）の場合よりも信号強度が小さい場合を示している。
実際の波形は、例えば、図５に示すように強弱の繰り返しになるが、図５中に示したように振幅ＶＡ１，ＶＡ２を抽出すれば、受信状況を判断可能である。
【００３１】
図３に戻って、Ｓ１３では、受信状況判断部２４は、送信装置１０との間の通信の成功率を演算する。本実施形態では、１０回のＩＤ情報の通信を試みて、そのうち何回正常にＩＤ認証が行なわれたかによって成功率を求める。
【００３２】
Ｓ１４では、動作判断部２５は、受信状況判断部２４による受信状況の判断結果を所定時間監視して、人体通信を行なっている人体がどのような行動を行なっているのかを判断する。例えば、信号強度が小さい状態から大きい状態に変化したときには、片足だけをマットＭに載せた状態から、両足をマットＭに載せたと判断する。
【００３３】
Ｓ１５では、受信装置制御部２２は、ドアＤの解錠を許可する条件が満たされているか否かを判断する。本実施形態では、ＩＤ認証が正しく行なわれたことと、動作判断部２５が判断した動作パターンが所定の動作パターンであることとの両方を満たした場合に、ドアＤの解錠を許可する条件とする。ここで、所定の動作パターンとしては、例えば、いきなり両足が載せられる動作等、予め設定しておくものとする。
なお、解錠を許可する条件としては、ＩＤ情報毎に異なる動作パターンを設定してもよい。例えば、ある人物のＩＤ情報の場合には、いきなり両足が載せられる動作が必要とし、別の人物のＩＤ情報の場合には、片足だけの状態が３秒以上継続することを条件とする等して、よりセキュリティ性を高めてもよい。
ドアＤの解錠を許可する条件を満たしている場合には、Ｓ１６へ進み、条件を満たしていない場合には、Ｓ１１へ戻る。
【００３４】
Ｓ１６では、受信装置制御部２２は、ドア施錠管理部３０へドア解錠の許可を与え（又は、ドア解錠の指示を与え）、ドア施錠管理部３０がドアＤの解錠を行なう。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、入室管理システム１は、受信状況判断部２４が信号受信部２１の受信する信号の受信状況を判断し、その判断結果に基づいて動作判断部２５が人体の動作を判断する。よって、簡易な構成であっても人体の動作を把握することができ、人体の動作に応じて解錠の許可を与えることができる。これにより、簡単な構成であっても、よりセキュリティ性の高いシステムとすることができる。
【００３６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、マットＭに信号受信部２１を内蔵していた。これに対して、第２実施形態では、信号受信部２１を手で触れることができる位置に配置している。これにより、第２実施形態では、足ではなく、手の動作、すなわち、手が信号受信部２１に対してどのように近づいているか、又は、触れているかを判断（検出）することが可能である。
図６は、第２実施形態の信号受信部２１に対して手をかざしている状態を示す図である。
図６（ａ）に示すように手を広げて信号受信部２１にかざした場合には、信号強度が大きくなり、通信の成功率も高くなる。一方、図６（ｂ）に示すように指１本だけを信号受信部２１にかざした場合には、信号強度が小さくなり、通信の成功率は低くなる。受信状況判断部２４の判断結果に基づいて、動作判断部２５が手の動作を判断することができる。
【００３７】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
【００３８】
（１）各実施形態において、受信状況判断部２４は、受信した信号の信号強度と、通信の成功率との両方を用いて受信状況の判断を行なう例を挙げて説明した。これに限らず、これらのいずれか一方のみを用いて受信状況の判断を行なってもよい。
【００３９】
（２）各実施形態において、ＩＤ情報の認証を組み合わせて用いる例を挙げて説明した。これに限らず、ＩＤ情報の認証を用いなくてもよい。
【００４０】
（３）各実施形態において、受信状況判断部２４は、３段階に受信状況を判断する例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、受信状況判断部２４は、受信状況を無段階、すなわち数値化して判断する形態としてもよい。
【００４１】
（４）第１実施形態において、信号受信部２１は、足が載せられるマットＭに内蔵されており、第２実施形態では、信号受信部２１は、手をかざすことができる位置に配置されている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、複数箇所に信号受信部２１を配置してもよいし、信号受信部２１の配置位置は、どのような位置にあってもよい。
【００４２】
（５）各実施形態において、セキュリティ性を重視する入室管理システムに用いる例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、人体の動作に応じて複数種類の異なる処理を行なう装置やシステムに適宜応用することができ、用途はどのような用途であってもよい。例えば、遊園地等の迷路やアトラクションの途中に複数のドアを設け、動作に応じて解錠されるドアを変えたり、ゲーム機に用いて動作に応じて展開や獲得点数、アイテム等を変えたりしてもよい。
【００４３】
（６）各実施形態において、人体に介在する電界を介して通信を行なう電界通信（人体通信）の例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、ぬいぐるみ、遊具、輸送物等、各種の物体に介在する電界を介して通信を行なう電界通信に本発明を適用してもよい。なお、電界通信を利用する物品は、電界を帯びることができる必要があるので、僅かであっても導電性を備えることが必要である。この場合、例えば、物体がどの程度信号受信部に接近しているのかといった動作（物体の移動）を検出可能である。
【００４４】
（７）各実施形態において、人体が装着（保持）して移動可能な形態の送信装置１０と、据置型の受信装置２０とを備えた人体通信システムを例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、信号送信部と信号受信部とが１つの装置に設けられている形態として構成してもよい。また、その場合において、装置が移動可能な形態であってもよいし、据置型の形態であってもよい。
【００４５】
なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００４６】
１    入室管理システム
１０  送信装置
１１  信号送信部
１２  送信装置制御部
１３  送信装置記憶部
１４  電源
２０  受信装置
２１  信号受信部
２２  受信装置制御部
２３  受信装置記憶部
２４  受信状況判断部
２５  動作判断部
３０  ドア施錠管理部
Ｍ    マット
【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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