(57)【要約】  携帯電子機器（１０４，３０４，５０４）内の振動器（１０５，３０５，５０５）のモータシャフト（１０２）の変位を制限するために、変位制限部材（１１０，３１０）または変位制限機構（５１２，５１４）が使用される。変位制限部材（１１０，３１０）は、偏心錘（１０８，３０８）の重心（１０８，３０８）と反対にあるモータシャフト（１０２）の側でモータシャフト（１０２）から半径方向に延びる。変位制限部材（１１０，３１０）は、モータシャフト（１０２）の変位を制限するために、プリント基板（１１２）などの固定表面に接触する。変位制限機構（５１２，５１４）は、モータシャフト（１０２）の永久的な変形のリスクが高い状況下で、偏心錘（５１０）の慣性力が、モータシャフト（１０２）に直接加わることを防止する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯電子機器内の振動器であって、
軸を有するモータシャフトを有するモータと、
同モータシャフトに固定された偏心錘であって、錘の重心は前記軸から半径方向にずれ、偏心錘は前記モータシャフトの第１の側に配置される、偏心錘と、
前記モータシャフトに固定された変位制限部材であって、同変位制限部材は、前記モータシャフトの前記第１の側と反対にある前記モータシャフトの第２の側で前記モータシャフトから延び、前記モータシャフトの変位が所定の値を超える場合、前記変位制限部材が、前記携帯電子機器の固定表面に接触して、モータシャフトのさらなる変位を制限する、変位制限部材と、
を備える振動器。
【請求項２】
前記所定の値は、前記モータシャフトの変形が弾性変形に限定されて、前記変位制限部材が、前記モータシャフトの永久的な曲がりを防止する請求項１に記載の振動器。
【請求項３】
前記変位制限部材は、前記モータシャフトから半径方向に延びる請求項１に記載の振動器。
【請求項４】
前記変位制限部材は、前記モータシャフトから半径方向に延びるリブである請求項１に記載の振動器。
【請求項５】
前記モータは、プリント基板に固定され、それにより、前記モータシャフトの軸は前記プリント基板の平面に平行になる請求項１に記載の振動器。
【請求項６】
携帯情報端末、セルラー電話、またはページャのうちの１つの部品である請求項１に記載の振動器。
【請求項７】
携帯電子機器内の振動器であって、
軸を有するモータシャフトを有するモータと、
前記モータシャフトに固定された偏心錘であって、錘の重心は前記軸から半径方向にずれる、偏心錘と、
前記偏心錘が前記モータシャフトに連結して固定されるヒンジ部材と、
前記偏心錘が、前記ヒンジ部材に関して自由に旋回することができるように、前記偏心錘を前記ヒンジ部材に連結する、軸を有するピボットジョイントであって、前記ピボットジョイントの軸は、前記モータシャフトの軸に平行であり、かつ、ずれている、ピボットジョイントと、を備える振動器。
【請求項８】
前記偏心錘は、前記モータシャフトによって片持ち式に支持され、前記モータシャフトは、遠位端では支持されていない請求項７に記載の振動器。
【請求項９】
前記モータは、全体が平坦なプリント基板に固定され、それによって、前記モータシャフトの前記軸が、前記プリント基板の平面に平行になる請求項７に記載の振動器。
【請求項１０】
セルラー電話、携帯情報端末、および携帯コンピュータのうちの１つの部品である請求項７に記載の振動器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線通信機器などの携帯電子機器用の振動器に関し、より詳細には、携帯電子機器内の振動器のモータシャフトの変位を制限する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル電話およびページャなどの携帯電子機器および無線電気通信機器は、通常、アラームなどのイベント、または、呼を受信したことを静かに合図するための振動器を含む。携帯電子機器が、ユーザに触れているか、または、ユーザに非常に接近している場合、ユーザは、振動を聞くか、または、感じ、イベントが起こったこと、または、呼を受信したことを知るであろう。
【０００３】
図７および図８は、無線通信機器７０４用の代表的な振動器７０５を示す。モータ７００は、無線通信機器のハウジング内でモータブラケット７０６によって保持され、モータブラケット７０６は、プリント基板７１２に固定される。偏心錘７０８は、金属モータシャフト７０２に偏心位置で固定される。すなわち、偏心錘７０８の重心７１８は、モータシャフト７０２の軸からずれる。モータ７００が、偏心錘７０８を回転すると、振動が生じ、無線通信機器７０４のハウジングに伝達される。
【０００４】
無線通信機器７０４が落下すると、偏心錘７０８によってモータシャフト７０２に加わる慣性力のために、モータシャフト７０２は、永久的に曲がる場合がある。たとえば、携帯電子機器７０４が落下し、それにより、第１ハウジング部材７１４の全体が平坦な表面が硬い表面にぶつかる場合、衝突力がハウジングに加わり、非常に大きな応力がモータシャフト７０２に加わる場合があり、モータシャフト７０２が、偏心錘７０８の慣性のために永久的に変形する可能性がある。モータシャフト７０２が永久的に変形すると、振動器が使用不能になるか、または、偏心錘７０８と、ハウジング内の他の部品との間の干渉のためにノイズを生じることになる可能性が大きい。
【０００５】
通常、モータ７００は、モータシャフト７０２の軸が、平坦な、または、全体が平坦な外部ハウジング部材７１６、７１４に平行になるような方向に配置される。そのため、モータシャフト７０２の永久的な変形のリスクは、携帯電子機器７０４が地面にぶつかるときに、モータシャフト７０２の軸が、地面に平行になるように、携帯電子機器７０４が落下するときに特に大きい。すなわち、携帯電子機器７０４が地面にぶつかるときに、モータシャフト７０２が、地面に平行である場合、衝突力７２０は、モータシャフト７０２に垂直であり、結果としてモータシャフト７０２にかかる応力は、モータシャフトの他の方向配置と比較して最大となる。
【０００６】
さらに、モータシャフト７０２の永久的な変形のリスクは、偏心錘７０８の重心７１８が、ハウジングが地面にぶつかる衝突地点から、モータシャフト７０２の軸の反対側に配置されるときに大きい。すなわち、モータシャフト７０２の軸が、偏心錘７０８の重心７１８と衝突地点とのまさに間にあるときに、偏心錘７０８がモータシャフト７０２に加える慣性力は、モータシャフト７０２に直接加わり、モータシャフト７０２にかかる応力を最大にする。そのため、図７および図８は、モータシャフト７０２の永久的な変形のリスクが最大である、偏心錘７０８と軸の方向配置を示している。それは、モータシャフト７０２の軸が、重心７１８と衝突力７２０が加わる地点との間にあり、衝突力が、シャフトの軸に垂直であるからである。
そのため、図７および図８の状況下で、モータシャフト７０２は、衝突力７２０の結果として、図の下方向へ変形することになり、モータシャフト７０２の永久的な変形が生じる可能性がある。
個々の図を通して、同じ参照数字が、同一か、または、機能的に同じ要素を指し、また、以下の詳細な説明と共に、本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付図は、種々の実施形態をさらに示し、本発明による種々の原理および利点を全て説明するのに役立つ。
【０００７】
本開示は、加入者機器、セルラー電話、モバイル電話、ラジオ、およびページャと呼ばれることが多い通信機器またはユニットに音声およびデータ通信サービスなどのサービスを提供する、携帯情報端末（ＰＤＡ）および無線通信機器などの携帯電子機器に関する。
【０００８】
より詳細には、携帯電子機器用の変位制限器において具体化される種々の発明の概念および原理が説明される。携帯電子機器は、セルラーハンドセット、ページャ、またはその等価物などの種々の無線通信機器のうちの任意の機器であることができる。さらに、携帯電子機器は、ＰＤＡ、携帯デジタル音楽プレーヤ、または携帯コンピュータなどであることができる。
【０００９】
以下でさらに説明するように、種々の発明の原理およびその組み合わせが、好都合に採用されて、振動モータ用の変位制限器が実現され、したがって、これらの原理またはその等価物が採用されると仮定した場合の、知られている携帯電子機器に関連する種々の問題が解決される。
【００１０】
本開示は、本発明に従って、種々の実施形態を作り、使用する最良の態様を、イネーブリングするようにさらに説明するために提供される。本開示は、さらに、いずれの点においても本発明を制限するのではなく、本発明の原理および発明の利点についての理解および認識を高めるために提供される。本発明は、本出願の係属中に行われる任意の補正および発行される特許請求の範囲の全ての等価物を含む、添付特許請求の範囲によってのみ規定される。
【００１１】
基本的に、図１に示すように、本発明による一実施形態では、携帯電子機器１０４は、ハウジングを含む。ハウジングは、第１ハウジング部材１１４および第２ハウジング部材１１６を含み、両者は、全体が平坦である。この実施形態では、ハウジングはプラスチックでできている。ハウジング内には、携帯電子機器１０４の種々の電子部品がある。たとえば、携帯電子機器１０４が、無線通信機器である場合、送受信機、受信機、ユーザインタフェース、またはコントローラ（よく知られており、図示しない）が、ハウジング内に配置される。同様に、ハウジング内には、たとえば、呼が受信されたことを、携帯電子機器１０４が合図するための振動器１０５がある。通常、無線通信デバイスでは、ユーザは、リンガー（たとえば、スピーカまたはイヤホーン)などの可聴合図送信デバイスをオン／オフする選択の自由を有する。さらに、ユーザは、通常、呼またはイベントが静かにかかってくるように変更したいと思うときに、振動器をオフにする選択の自由を有する。振動器１０５の制御は、本発明の範囲外であり、よく知られており、本明細書では述べられない。本発明の振動器１０５は、以下で詳細に述べられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
全体が平坦な基板すなわちプリント基板１１２は、ハウジングによって支持される。プリント基板１１２は、振動器１０５および他の図示しない部品を支持する。振動器１０５は、保持ブラケット１０６によって保持されるモータ１００を含む。保持ブラケット１０６は、はんだ（図示せず）または他の知られているファスナによってプリント基板１１２にしっかりと固定されるため、振動器１０５によって生じる振動が、モータをプリント基板１１２からはずれるようにさせないであろう。モータ１００は、プリント基板１１２に電気的に結合して、よく知られている、図示しない方法で、電圧がモータ１００に印加されることが可能になる。図示する実施形態では、ブラケット１０６は、修理または交換のために、モータ１００を取り外すことを可能にする。
【００１３】
モータ１００は、中心回転軸を有するモータシャフト１０２を含む。モータ１００は、モータシャフト１０２の軸が、第１および第２のハウジング部材１１４、１１６、および、プリント基板１１２の平面に平行、または、実質的に平行であるように、ハウジングに固定される。偏心錘１０８は、偏心錘１０８が、モータシャフト１０２に関して回転できないように、モータシャフト１０２に固定される。偏心錘１０８の材料は、密度を高くするために、チタンであってよく、偏心錘１０８が、比較的小さくなることが可能になる。
【００１４】
モータシャフト１０２は、その遠位端で支持されておらず、したがって、偏心錘１０８は、モータシャフト１０２によって、片持ち式に支持される。偏心錘１０８の重心１１８は、シャフト１０２の軸から半径方向にずれている。そのため、モータ１００が、偏心錘１０８を回転させると、振動が生じる。振動は、プリント基板１１２を通してハウジングまで、したがって、機器のユーザまで伝達される。
【００１５】
変位制限部材１１０は、偏心錘１０８と一体に、かつ、単一に形成されて、携帯電子機器１０４が落下したときに、モータシャフト１０２の変位が制限されてもよい。図１の実施形態では、変位制限部材１１０は、円盤様で、かつ、半円筒であり、図示するように、偏心錘１０８の遠位端に形成される。変位制限部材１１０は、重心１１８から、モータシャフト１０２の反対側に配置される。変位制限部材１１０は、偏心錘１０８と一体であるものとして示されるが、偏心錘１０８に対して分離して、取り付け可能であってよい。
【００１６】
モータシャフト１０２の変位が、図１および図２の下方向に所定の値を超える場合、変位制限部材１１０は、図示する実施形態において、プリント基板１１２の表面である固定表面に接触して、モータシャフト１０２のさらなる変位が制限される。衝突力１２０が、第１ハウジング部材１１４に加わるように、携帯電子機器１０４が落下する場合、慣性によって、偏心錘１０８が、プリント基板１１２の方に移動することになり、それにより、モータシャフト１０２が、変位し、プリント基板１１２の方に移動することになる。しかし、図１および図２に示す偏心錘１０８の位置において、プリント基板１１２の方への偏心錘１０８の移動は、変位制限部材１１０の一番外側の表面とプリント基板１１２の対面する表面とが接触するため、変位制限部材１１０によって制限される。偏心錘１０８が、図１および図２に示す位置から、軸のまわりに１８０°回転した場合、偏心錘１０８が、プリント基板１１２に接触して、衝突力１２０による変位が制限されるであろう。変位制限部材１１０の半径方向の大きさは、偏心錘１０８の半径方向の大きさと同じであることができる。モータシャフト１０２の変位が、モータシャフト１０２の遠位端で最大になるため、変位制限部材１１０は、偏心錘１０８の遠位端に形成されることができる。すなわち、変位制限部材の最大半径は、偏心錘１０８の最大半径に等しくなることができる。
【００１７】
衝突力１２０と反対の方向の衝突力が、第２ハウジング部材１１６に加わるように携帯電子機器１０４が落下する場合、慣性によって、偏心錘１０８は、第２ハウジング部材の方に移動することになる。偏心錘１０８の回転位置に応じて、偏心錘１０８か、変位制限部材１１０のいずれかが、第２ハウジング部材１１６に接触して、モータシャフト１０２の変位が制限されることになる。図示する実施形態において、第２ハウジング部材１１６は、図１の上方向へのモータシャフト１０２の変位を制限するのに役立つ。しかし、この目的に役立つために、当業者は、携帯電子機器１０４内の他の固定表面を選択することができる。そのため、図１の実施形態において、２つのハウジング部材１１４、１１６に垂直であり、かつ、モータシャフト１０２の軸を含む平面内で起こるモータシャフト１０２の変位は、モータシャフト１０２の回転位置に関係なく制限される。
【００１８】
変位制限部材１１０の一番外側の表面とプリント基板１１２との間、および、変位制限部材１１０の一番外側の表面と第２ハウジング部材１１６との間に、遊び間隙が形成される。遊び間隙（モータシャフト１０２に対して半径方向であり、かつ、プリント基板１１２に対して垂直である線に沿って測定される）は、モータシャフト１０２のある程度の変位を可能にするために予め決められている。しかし、遊び間隙は、モータシャフト１０２の永久的な変形をもたらすことになる程度のモータシャフト１０２の変位を防止するように設定される。
【００１９】
図示する実施形態における変位制限部材１１０が接触する固定表面は、図１および図２の図示する実施形態におけるプリント基板１１２であるが、携帯電子機器１０４内の多数の固定表面のうちの任意の固定表面を使用して、モータシャフト１０２の変位を制限することができる。たとえば、モータブラケット１０６は、プリント基板１１２ではなく、第１ハウジング部材１１４などのハウジング部材のうちの１つに直接固定されてもよく、変位制限部材１１０は、衝突力１２０に応答して、モータシャフト１０２の変位を制限するときに、第１ハウジング部材１１４の表面に接触してもよい。さらに、衝突力がハウジングの他の表面に加わったときに、モータシャフト１０２の変位が制限されるように、固定表面は、偏心錘１０８の周りの他の位置に配置されてもよい。
【００２０】
図１および図２は、重心１１８、モータシャフト１０２の軸、および衝突力が、整列状態にあるため、モータシャフト１０２およびハウジングに関して偏心錘１０８の最悪の方向配置のうちの１つを示す。こうした状況下で、モータシャフト１０２は、最大応力下にあり、永久的に変形する可能性が最も高い。しかし、こうした状況下での変形は、変位制限部材１１０によって制限される。重心１１８が、モータシャフト１０２の軸および衝突力の線と整列していない場合、偏心錘１０８の慣性は、偏心錘１０８を回転させる傾向があることになり、モータシャフト１０２に大きな応力をかけないであろう。したがって、全ての方向において、モータシャフト１０２の変位を制限することは必要でないことが多い。モータシャフト１０２の永久的な変形が起こる可能性が最も高い、１つまたは複数の方向において、変位を制限することで十分である。これは、とりわけ、ハウジングの形状に依存する。ハウジング部材が、全体的に平坦であり、また、衝突力が、全体的に平坦な表面に垂直で、かつ、モータシャフト１０２に対して垂直であるように、携帯電子機器１０４が落下するとき、図１および図２に示す全体的に平坦なハウジング部材に垂直である線に沿ってモータシャフト１０２の変位を制限することが望ましい。
【００２１】
一般に、モータシャフト１０２の最大応力は、以下の式、すなわち、
σ＝（３ＥＤ／（２Ｌ２））・ｄ
に従って計算することができる。ここで、σはモータシャフト１０２の最大応力を表し、Ｅはモータシャフト１０２の材料の弾性率を表し、Ｄはモータシャフト１０２の直径を表し、Ｌはモータシャフト１０２の長さを表し、ｄはモータシャフト１０２の端の最大変位を表す。図７および図８の従来技術の設計と、図１および図２の実施形態との間で、この式において変化する唯一の値は、最大変位である。そのため、ｄの値を制限することによって、最大応力σの値を制限することができる。ｄの値は、プリント基板１１２と変位制限部材１１０の一番外側の表面と間の遊び間隙を選択することによって制限することができる。変位制限に使用される固定表面全てと、変位制限部材との間で、同じ最小遊び間隙が使用されるべきである。たとえば、図１および図２の実施形態において、第２ハウジング部材１１６と偏心錘１０８との間の遊び間隙は、プリント基板１１２と変位制限部材１１０との間の遊び間隙と同じである。
【００２２】
上記式を使用することによって、遊び間隙の値および最大変位ｄを選択するときに、モータシャフト１０２の変形は、実質的に弾性変形まで制限されることができる。換言すれば、遊び間隙は、変位制限部材が、モータシャフト１０２の永久的な変形を実質的に防止するように選択される。最も応力が加わる領域で、モータシャフト１０２の金属の降伏強度が超えられても、重大で、かつ、有害な永久的変形が起こるためには、モータシャフト１０２の断面のほとんどにわたって、降伏強度が超えられなければならないであろう。したがって、図１および図２に示す最悪の場合の条件下で、モータシャフト１０２の重大な永久的変形が起こらない限り、遊び間隙は、モータシャフト材料の降伏強度を超えることを完全に回避するように選択される必要はない。
【００２３】
図３および図４は、振動器３０５が設置される代替の携帯電子機器３０４を示す。図３および図４の実施形態において、偏心錘１０８と変位制限部材１１０が、偏心錘３０８と変位制限部材３１０に置き換えられたことを除いて、部品は、第１の実施形態の部品と同じである。両方の実施形態に共通する部品の説明は、繰り返されないであろう。
【００２４】
図３に示すように、変位制限部材３１０は、重心３１８からモータシャフト１０２の反対側で、モータシャフト１０２から半径方向に延びるリブである。偏心錘３０８が、図４に示す位置にあり、ハウジングが、衝突力３２０を受けるとき、リブ形状変位制限部材３１０は、プリント基板１１２に当たって接触して、モータシャフト１０２の変位が制限される。リブすなわち変位制限部材３１０は、偏心錘３０８の全長に沿って延びる必要はない。換言すれば、変位制限部材３１０は、偏心錘３０８の遠位端から半径方向に延びる単純な脚のような部材であってよい。
【００２５】
図５および図６は、振動器５０５が、携帯電子機器５０４内に設置される、本発明のさらなる実施形態を示す。図５および図６において、共通参照数字は、図１および図２の実施形態に共通である部品について使用され、共通部品の説明は、繰り返されないであろう。
【００２６】
図５および図６の実施形態において、モータシャフト１０２の変位は、ヒンジ機構によって制限され、ヒンジは、モータシャフト１０２の軸からずれている。図５に示すように、ヒンジ部材５１２が、モータシャフト１０２に関して回転することができないように、ヒンジ部材５１２は、モータシャフト１０２に固定される。偏心錘５１０は、ピボットシャフト５１４によってヒンジ部材５１２に旋回可能に連結される。偏心錘５１０の重心５１８は、モータ１００が駆動されるときに、振動が生じるように、モータシャフト１０２の軸からずれている。そのため、偏心錘５１０は、ピボットシャフト５１４の軸を中心して自由に旋回してもよい。
【００２７】
図６は、ピボットシャフト５１４の軸とモータシャフト１０２の軸が、振動器５０５が設置された携帯電子機器５０４を落下させることから生じる衝突力６２０の方向を表す線と整列するときにモータ１００が停止する、図５の機器の状況を示す。この状況では、ピボットシャフト５１４とヒンジ部材５１２との間に摩擦が無いため、偏心錘５１０は、ピボットシャフト５１４の一方の側または他の側に旋回するであろう。モータ１００が停止するときに、ヒンジ部材５１２が回転するのを防止するための、モータ１００の回転に対する十分な抗力が存在するが、偏心錘５１０が旋回するのを防止するための、ピボットシャフト５１４の継ぎ手の抗力は不十分である。そのため、重心５１８、ピボットシャフト５１４の軸、およびモータシャフト１０２の軸が、ハウジング部材５１４に垂直である線に整列するときに、モータ１００が停止する場合、偏心錘は、旋回して、重心５１８が整列しなくなることになる。したがって、衝突力６２０がハウジング部材５１４に加わる場合、偏心錘５１０の慣性は、偏心錘５１０およびモータシャフト１０２を回転させる傾向があることになる。そのため、偏心錘５１０の慣性力は、モータシャフト１０２を変位させ、モータシャフト１０２の応力を最大にするように、モータシャフト１０２に直接には加わらない。そのため、ヒンジ部材５１２およびピボットシャフト５１４は、モータシャフト１０２にかかる応力が、普通なら最大になる状況下で、モータシャフト１０２の変位を制限するのに役立つ。
【００２８】
先に説明した装置およびその発明の原理は、従来の形態ユニットに関する問題を解決することを意図され、また、解決するであろう。モータシャフトの変位を制限するこれらの原理を使用することは、ユーザの満足に寄与するであろう。上述した原理、概念、および例が与えられれば、当業者は、同じ利益を提供する他の代替の手順および構成を実施することができると期待される。添付特許請求の範囲は、多くのこうした他の例を包含することが予想される。たとえば、図１〜４の変位制限部材１１０、３１０は、偏心錘１０８、３０８と一体に、かつ、単一に形成されるように示される。しかし、変位制限部材１１０、３１０は、それぞれの偏心錘１０８、３０８から分離され、モータシャフト１０２に個々に固定されてもよい。
【００２９】
本開示は、本発明の、意図され、また、公平な真の範囲および精神を制限するのではなく、本発明に従って種々の実施形態を作り、使用する方法を説明することを意図する。先の説明は、網羅的であること、または、開示される厳密な形態に本発明を限定することを意図しない。上記教示に鑑みて、変更および変形が可能である、複数の実施形態が、選択され、述べられて、本発明の原理およびその実用的な適用の最良の例証が提供され、考えられる特定の使用に好適である、種々の実施形態において、また、種々の変更と共に、当業者が本発明を利用することが可能になる。全てのこうした変更および変形は、公平に、法的に、および公正に権利を与えられる範囲に従って解釈されると、添付特許請求の範囲によって決まり、特許のための本出願の係属中に補正される可能性がある、本発明の範囲およびその全ての等価物の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】振動器の一面を示す携帯電子機器の部分断面図。
【図２】図１の振動器の端部を示す携帯電子機器の部分断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態の振動器の一面を示す携帯電子機器の部分断面図。
【図４】図３の振動器の端部を示す携帯電子機器の部分断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態の振動器の端部を示す携帯電子機器の部分断面図。
【図６】図５の位置から旋回した偏心錘を示す図５に似た部分断面図。
【図７】従来の振動器の一面を示す携帯電子機器の部分断面図。
【図８】図７の振動器の端部を示す携帯電子機器の部分断面図。
【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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【国際調査報告】
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