(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルと、
圧電素子を備え、前記タッチパネルに取り付けられるとともに、当該タッチパネルを湾曲させて振動させる振動部と、
前記タッチパネルの裏面側に配置された画像表示部と、
前記タッチパネルの裏面側に設けられ、該タッチパネルの周縁部に対向する支持部と、
前記タッチパネルおよび前記画像表示部相互間に設けられ、これらのタッチパネルおよび画像表示部に密接する弾性部材と、を備え、
前記支持部に、前記タッチパネルの厚み方向に該支持部を貫通する貫通孔を複数設け、
前記タッチパネルの裏面に、それぞれ前記貫通孔に挿通し先端が該貫通孔の周囲に係止して該タッチパネルを該支持部に対して抜け止め保持する突起部を複数設けたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、操作者による操作入力を検出し、その入力に応じた振動をタッチパネルに与えることにより、操作者に対してタッチパネルを介して操作感をフィードバックする電子機器に関し、とくには、タッチパネルが振動する際の振幅を稼ぎつつその防塵性の向上を図ろうとするものに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子機器の入力装置として、タッチパネルやタッチパッドなどが広く採用されている。そのような入力装置において、操作者がタッチパネルやタッチパッドなどを操作した際に、タッチパネルやタッチパッドを湾曲振動させることにより、操作者の指先などに操作感をフィードバックするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、特許文献１に記載の電子機器を分解した外観斜視図である。図７に示すように、特許文献１に記載の電子機器（ディスプレイ装置）は、ディスプレイモニタ１００、パネル固定用フレーム２１０、タッチパネル４００、およびカバー５００を備えている。この電子機器は、タッチパネル４００等の各部品が、上記ディスプレイモニタ１００に対して組付けられることにより構成されている。
【０００４】
特許文献１に記載の電子機器において、ディスプレイモニタ１００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で構成され、全体が矩形かつ扁平な形状を有している。ディスプレイモニタ１００は、図示しない制御装置による制御に従って、例えばキーやボタン等のオブジェクトまたは各種の情報などを、その表示面に表示する。このディスプレイモニタ１００の表示面上には、当該モニタ１００とほぼ同じ大きさのタッチパネル４００が位置するように組付けられる。
【０００５】
タッチパネル４００は、例えば透明な樹脂板にマトリクス状のスイッチ回路が形成され、パネル表面が操作者の指先などにより接触されると、その接触位置に応じた検出信号を前記制御装置に出力するように構成されている。つまり、操作者は、タッチパネル４００を通して映し出されるディスプレイモニタ１００の表示に従って当該パネル４００に対して操作を行うことにより、前記電子機器に対して当該表示に応じた各種情報を入力することができる。
【０００６】
この電子機器においては、図７に示すように、タッチパネル４００に裏面には、上部長辺（図の奥側）および下部長辺（図の手前側）に沿って、一対の圧電素子（ピエゾ素子）４２０が貼り付けられている。タッチパネル４００が操作者による接触を検出すると、この電子機器は、前記制御装置から圧電素子４２０に駆動信号（電圧）を付与する。この駆動信号を受信すると、圧電素子４２０は伸縮してタッチパネル４００を変形（湾曲）させるため、この電子機器は、タッチパネル４００の操作面に対して振動を発生させることができる。すなわち、上記操作に伴って、タッチパネル４００が振動することにより、操作者は操作感を得ることができるようになっている。
【０００７】
なお、この電子機器において、タッチパネル４００は、パネル固定用フレーム２１０を介して前記ディスプレイモニタ１００に組付けられている。パネル固定用フレーム２１０は、ＡＢＳ等の硬質の樹脂材料から形成されることにより全体が剛性を有した構成となっている。
【０００８】
図７に示すように、パネル固定用フレーム２１０には、前記タッチパネル４００をその四隅において保持するホルダ２２０が組付けられる。図８は、４つのホルダ２２０のうち１つが、タッチパネル４００の隅に取り付けられる様子を示す拡大図である。各ホルダ２２０には、タッチパネル４００の角部を差込み可能なスリット状の差込み部３６０がそれぞれ形成されている。また、図７に示すように、パネル固定用フレーム２１０の周囲側面には、各側面それぞれの端部付近に、ホルダ２２０を固定するための固定孔３２０が設けられている。そして、図８に示すホルダ２２０に形成されたフック３４０ａが、図７に示す各固定孔３２０に差し込まれることにより、各ホルダ２２０は、タッチパネル４００をパネル固定用フレーム２１０に固定する。
【０００９】
このように、各ホルダ２２０にタッチパネル４００の四隅がそれぞれ差込まれると、各ホルダ２２０は、タッチパネル４００を四隅で外側から拘束するとともに、厚み方向の両側からも拘束した状態で保持する。したがって、特許文献１に記載の電子機器は、タッチパネル４００が固定されるように配置することができる。
【００１０】
また、ホルダ２２０は、それぞれ、パネル固定用フレーム２１０よりも弾性係数の小さい材料から形成されており、例えばシリコン系の樹脂またはゴムにより一体成型されている。このように、ホルダ２２０は、タッチパネル４００を安定的に保持する一方で、タッチパネル４００が振動できるように弾性変形可能に構成されている。なお、タッチパネル４００とディスプレイモニタ１００との間には、タッチパネル４００の厚み方向の変位を可能とする隙間が確保される。このため、圧電素子４２０が振動する際に、当該振動に伴うタッチパネル４００の厚み方向の変位が可能となっている。
【００１１】
したがって、特許文献１に記載の電子機器は、タッチパネル４００を振動させる際に、その振動を大きく妨げることがないようになっているため、タッチパネル４００の振動による操作感を良好に確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−４４４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、特許文献１の電子機器では、機器への埃等の侵入に対しては十分な対策が講じられていない。例えば、図７に示す電子機器を組み立てると、タッチパネル４００は、弾性材料のホルダ２２０の差込み部３６０に差し込まれた状態で、つまりホルダ２２０を介して、パネル固定用フレーム２１０に取り付けられる。これは、タッチパネル４００をパネル固定用フレーム２１０に強固に固定してしまうと、圧電素子４２０が振動する際に、タッチパネル４００が厚み方向に変位せず、タッチパネル４００を良好に振動させることができなくなるためである。このため、タッチパネル４００とパネル固定用フレーム２１０との間には隙間ができることになり、この隙間から埃等が侵入することが多分に想定される。
【００１４】
このため従来の電子機器では、タッチパネルの周縁部にベゼル（特許文献１では、カバー５００の前面部５２０が「ベゼル」に相当する）を被せて上方から押えることにより、タッチパネルおよび筐体間からの埃等の侵入を防止するようにしており、このようにすると、ベゼルの存在によってタッチパネルの撓み代を十分に確保することができなくなり、タッチパネルの振動が阻害されて所望の振幅が得られないという問題が生じる。とくに、タッチパネルおよびベゼル間を互いに固着した場合には、この問題は顕著になる。
【００１５】
それゆえ、この発明の目的は、タッチパネルを振動させることにより、操作者に操作感をフィードバックするよう構成された電子機器につき、タッチパネルが振動する際の振幅を稼ぎつつも防塵性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の電子機器は、タッチパネルと、圧電素子を備え、前記タッチパネルに取り付けられるとともに、当該タッチパネルを湾曲させて振動させる振動部と、前記タッチパネルの裏面側に配置された画像表示部と、前記タッチパネルの裏面側に設けられ、該タッチパネルの周縁部に対向する支持部と、前記タッチパネルおよび前記画像表示部相互間に設けられ、これらのタッチパネルおよび画像表示部に密接する弾性部材と、を備え、前記支持部に、前記タッチパネルの厚み方向に該支持部を貫通する貫通孔を複数設け、前記タッチパネルの裏面に、それぞれ前記貫通孔に挿通し先端が該貫通孔の周囲に係止して該タッチパネルを該支持部に対して抜け止め保持する突起部を複数設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、タッチパネルを振動させることにより、操作者に操作感をフィードバックするよう構成された電子機器につき、タッチパネルが振動する際の振幅を稼ぎつつも防塵性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明にしたがう一実施形態の電子機器の平面図である。
【図２】（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】（ａ）は、図１の一部を拡大した平面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図１の電子機器において、タッチパネルを押した際の様子を示す、図３（ｂ）と同様の断面図である。
【図５】この発明にしたがう他の実施形態の電子機器を、図２と同様の断面で示す断面図である。
【図６】（ａ）は、この発明にしたがうさらに他の実施形態の電子機器の一部を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図７】従来の電子機器の構造を説明する分解斜視図である。
【図８】図７の一部を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明にしたがう実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に示すように、この実施形態の電子機器（ここでは例として携帯電話端末）１は、操作者による操作入力を検出し、その入力に応じた振動をタッチパネル３に与えることにより、操作者に対してタッチパネル３を介して操作感をフィードバックする入力装置本体５と、内側に入力装置本体５を収容する筐体７と、を備える。
【００２１】
図２にこの電子機器１の詳細を示すように、筐体７は、外観形状の一部を形成する外周壁７ａと、該外周壁７ａの上端に対して段下がりをなして内側に向けてタッチパネル３と平行に延びタッチパネル３の周縁部に対向する支持部７ｂとを一体に有する。支持部７ｂは、筐体７とは別体としてもよい。筐体７は、比較的硬質の合成樹脂材料や金属材料を用いて形成することができる。
【００２２】
入力装置本体５は、クッション部材９を介して支持部７ｂに弾性支持されたタッチパネル３と、タッチパネル３を振動させる少なくとも１つ、ここでは２つの振動部１５、１６（図１参照）と、タッチパネル３の裏面側に配置された画像表示部１８と、全体の動作を制御する制御部が設けられ例えば画像表示部１８の下方に配置することができる基板（図示省略）と、を有する。ここでは、クッション部材９は、タッチパネル３の周縁部に沿って設けられるとともに、タッチパネル３および支持部７ｂに両面テープや接着剤等により接着されており、したがって、タッチパネル３と支持部７ｂ間はクッション部材９によって密封されている。クッション部材９としては、多孔質材料を含む種々の弾性材料、例えば、軟質のウレタンフォーム（好ましくは、マイクロセルウレタンフォーム）やシリコンフォーム、スポンジ等を用いることができる。なお、クッション部材９は、タッチパネル３の周縁部に沿って連続して設ける必要はなく、タッチパネル３と支持部７ｂの間に点在させてもよい。
【００２３】
入力装置本体５を構成する各部材の詳細を説明するに、先ず、タッチパネル３は平面視で矩形状であり、振動部１５、１６からの振動を受けて振動（湾曲変形）可能である。また、タッチパネル３は、画像表示部１８に表示したオブジェクトに対する操作者の操作、すなわち、タッチパネル３上での指やスタイラスペン等の位置を検出し、当該検出した位置を基板に設けられた制御部に通知する機能を有している。タッチパネル３としては、例えば抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等の既知の方式のものを用いることができる。
【００２４】
なお、画像表示部１８に表示したオブジェクトに対する操作者による操作を検出するにあたっては、指やスタイラスペン等がタッチパネル３に物理的に触れることは必須ではない。例えば、タッチパネル３として光学式（赤外線走査方式）のものを採用した場合は、ベゼル９内部等に配置することができる発光素子（図示省略）から発せられた、タッチパネル３の上面に沿って走査する赤外線が指等で遮られた位置を検出するため、指等がタッチパネル３に触れることは不要である。
【００２５】
振動部１５、１６は、タッチパネル３の裏面に、タッチパネル３の対向する２つの辺（ここでは２つの短辺）の近傍に接着剤等により取り付けられている。ここでは、振動部１５、１６は、電圧を印加するとその長手方向に伸縮する圧電素子で構成する。振動部１５、１６が伸縮すると、タッチパネル３は、その厚み方向（タッチ面に直交する方向）に反り変形（湾曲変形）を繰り返す。振動部１５、１６は、例えば基板に設けられた制御部からの信号に基づいて、所定の振動パターン（周波数、周期、波形、振幅）による振動を発生させることが可能であり、振動パターンによっては、タッチ面に接触している指等に対してあたかもボタンを操作したときのような触感を提供することが可能である。例えば、携帯端末に使用されているメタルドームスイッチに代表されるクリック感を提供する場合には、タッチパネル３に所定の荷重が加わった時点で、例えば、１７０Ｈｚの一定周波数のＳｉｎ波からなる１周期分の駆動信号により振動部１５、１６を駆動して、タッチパネル３を、所定の荷重が加わった状態で、約１５μｍ振動させる。これにより、操作者にリアルなクリック感を提供することができる。
【００２６】
画像表示部１８は、平面視で矩形状であるがタッチパネル３に比べて小さく、例えばキーのような押しボタンスイッチ等のオブジェクトを画像で表示することができる。画像表示部１８に表示する画像は静止画に限らず、動画であってもよい。画像表示部１８としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のほか、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパーを用いることができる。また、画像表示部１８は、図示しないホルダを介して筐体７内に保持することができ、あるいは筐体７によって直接保持するようにしてもよい。
【００２７】
そして、この実施形態の電子機器１は、図２に示すように、タッチパネル３と画像表示部１８の間に全周に亘って設けられ、これらのタッチパネル３および画像表示部１８に密接する弾性部材２０を備えている。弾性部材２０は、多孔質材料を含む種々の弾性材料、例えば、軟質のウレタンフォーム（好ましくは、マイクロセルウレタンフォーム）やシリコンフォーム、スポンジ等を用いることができる。また、弾性部材２０とタッチパネル３および画像表示部１８との間は、それぞれ両面テープや接着剤などを用いて接着することができる。
【００２８】
また、電子機器１において、図２および図３に示すように、支持部７ｂには、タッチパネル３の周縁部に対応する領域内に、タッチパネル３の厚み方向に貫通する貫通孔ｈが周方向に沿って複数設けられており、各貫通孔ｈ内には、タッチパネル３の裏面から一体に突出したピン状の突起部２２がそれぞれ挿通されている。突起部２２は、貫通孔を通って支持部７ｂの裏面から突き出た先端部分に貫通孔ｈの開口径よりも大きい径を有する係止部２２ａを有している。よって、タッチパネル３は、突起部２２の係止部２２ａが貫通孔ｈの周囲に係止することにより、支持部７ｂに対して上方に抜け止め保持されている。なお、係止部２２ａは溶着により形成することができるほか、突起部２２の先端を型を用いて溶解成形することによっても形成することができる。また、係止部２２ａは貫通孔ｈの周囲に係止できればよいため、突起部２２の先端を単に折り曲げて該周囲に引っかかるようにしてもよい。
【００２９】
なお、図３（ｂ）に示す符号２４は、タッチパネル３のタッチ面周縁部に設けられた加飾用のフィルムであり、このフィルム２４により突起部２２やクッション部材９、弾性部材等は外部から見えないようになっている。フィルム２４は、インモールド転写またはインサート成形によりタッチパネル３と一体化できるほか、粘着性のフィルムを用いタッチパネル３の成形後に貼り付けるようにしてもよい。
【００３０】
このようになる電子機器１にあっては、操作者が指等によりタッチパネル３を押すと、図４に示すように、タッチパネル３は突起部２２とともに下方に（画像表示部１８に向けて）変位し、突起部２２の先端の係止部２２ａと支持部７ｂの裏面との間には隙間ｓが形成される。つまり、タッチパネル３は、タッチパネル３および支持部７ｂ間の下方への撓み代（変位代）ｚ１に加えて、上記隙間ｓの分だけ上方への撓み代（変位代）ｚ２を有することとなる。そして、この状態にて、制御部からの駆動信号に基づいて振動部１５、１６が振動すると、タッチパネル３は撓み代ｚ１、ｚ２の存在により十分な振幅をもって振動することができるので、操作者に対してタッチパネル３を介して良好な操作感がフィードバックされる。一方で、タッチパネル３は、突起部２２を介して上方へ抜け止めされていることから、タッチパネル３の抜け（脱落）を防止することができる。また、タッチパネル３と画像表示部１８との間は、弾性部材２０により密封されていることから、タッチパネル３と画像表示部１８との間に埃等が侵入するのを防ぐことができる。
【００３１】
このようにこの電子機器１によれば、ベゼルを不要としてタッチパネル３が振動する際の振幅を稼ぎつつも、タッチパネル３と画像表示部１８との間の弾性部材２０によって防塵性を向上させることができる。
【００３２】
また、この実施形態の電子機器１によれば、タッチパネル３と支持部７ｂとの間にクッション部材９を設けたことから、筐体７とタッチパネル３との間をも密封することができ、電子機器１の防塵性をより一層向上させることができる。
【００３３】
なお、この実施形態において、弾性部材２０とクッション部材９とを別々に形成したが、これらの弾性部材２０およびクッション部材９は、図５に示すように一体に形成してもよく、あるいはクッション部材９は設けなくてもよい。また、上記実施形態においてタッチパネル３はクッション部材９および弾性部材２０を介して上方に向けて弾性支持されているが、クッション部材９を省略した場合には、弾性部材２０によってタッチパネル３の荷重を支持することができる。さらに、上記実施形態においては、弾性部材２０を画像表示部１８に載置すると説明したが、画像表示部１８のディスプレイ本体をボルダ（図示省略）に収容する場合には、該ホルダに弾性部材２０を載置してもよく、あるいは該ホルダ自体を弾性材料にて形成し本発明の「弾性部材」を構成するようにしてもよい。すなわち、この発明における「画像表示部」は、ディスプレイ本体のみならず該ディスプレイ本体を収容、保持するホルダをも含むことができる概念である。また、上記実施形態では、タッチパネル３を押し込んだ際に係止部２２ａと支持部７ｂの裏面との間に撓み代ｚ２が形成されると説明したが、突起部２２の長さを長めに設定し、突起部２２の係止部２２ａと支持部７ｂの裏面との間に予め隙間をしておいてもよく、このようにすれば、指等でタッチパネル３を押さない場合あるいはその押し込み量が非常に僅かな場合でもタッチパネル３の、上方への撓み代ｚ２を確保することができる。また、クッション部材９は全周に一様の弾性を有していてもよく、あるいはクッション部材９の四隅のみ弾性率を高く設定してタッチパネルの支持安定性を高めるようにしてもよい。
【００３４】
次に、図６を参照して、この発明にしたがう他の実施形態に係る電子機器について説明する。なお、先の実施形態と同様の要素には、同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３５】
先の実施形態では、タッチパネル３と支持部７ｂとの間に全周に亘ってクッション部材９を配置してタッチパネル３を弾性支持すると説明したが、この実施形態では、タッチパネル３は、その四隅にて剛性支持される一方、その他の辺部分で弾性的に支持されている。より具体的には、支持部７ｂの、タッチパネル３の四隅に対応する箇所には、タッチパネル３の裏面近傍まで底上げされた底上げ部７ｃが形成されており、タッチパネル３は該底上げ部７ｃの上面に両面テープ２６や接着剤等を介して固着されている。
【００３６】
かかる実施形態の電子機器１によれば、上記実施形態と同様に、ベゼルを不要としてタッチパネル３が振動する際の振幅を稼ぎつつも、弾性部材によって防塵性を向上させることができる。また、タッチパネル３の四隅の支持剛性を高めたことから、電子機器１の安定したタッチ操作を実現することができる。また、この実施形態の電子機器１によれば、タッチパネル３と支持部７ｂとの間のクッション部材９によって、筐体７とタッチパネル３との間をも密封することができるので、電子機器１の防塵性をより一層向上させることができる。なお、タッチパネル３を安定して支持するにあたっては、タッチパネル３の厚み方向の変位をタッチパネル３の周縁部のうち辺部分よりも隅部分で小さくすればよく、例えば、クッション部材９の隅部分を辺部分に比べて硬く形成してもよい。
【００３７】
以上、この発明を図示例に基づき説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜に変更することができる。例えば、上述した実施形態では、筐体７に一体に形成した支持部７ｂにてタッチパネル３を弾性部材２０を介して支持すると説明したが、支持部７ｂに代えて画像表示部１８を全体的により大きな構成とし、画像表示部１８を本発明の「支持部」として弾性部材２０を介して支持するようにしてもよい。
【００３８】
また、この発明では、タッチパネルは、タッチ面に対して指等が接触した位置を検出する機能（センシング機能）を有さない、単なる「パネル」のような平板部材とすることもできる。このような構成の電子機器においては、例えば、押圧の荷重を検出する荷重検出部を設け、検出された荷重が、所定の押圧荷重の基準を満たした場合に、タッチパネルに対する接触がなされたものと判定することができる。このような荷重検出部は、任意の個数の歪みゲージセンサ等をタッチパネルに設けることで構成することができる。また、振動部を圧電素子とした場合には、当該圧電素子を歪みゲージセンサとしても用いることができる。
【００３９】
また、この発明は、上述の実施形態で説明した要素以外の他の要素、例えば、荷重検出部（図示省略）を備えていてもよい。この場合、制御部は、タッチパネルへの入力を監視するとともに、荷重検出部で検出された荷重を監視することができ、すなわち、タッチパネルへの入力が画像表示部に表示された入力用のオブジェクトに対する入力で、かつ、荷重検出部により検出される押圧荷重が、タッチパネルの押圧によって増加しながら当該入力を受け付ける所定の基準を満たしたのかを検知すると、その時点のタッチパネルへの入力を受け付けるとともに、振動部を所定の駆動振動で駆動して、タッチパネルを予め設定した所定の振動パターンで振動させることができる。ここで、上記所定の基準は、表現したい押しボタンスイッチの押圧時の荷重特性に応じて適宜設定することができる。そして、荷重検出部としては、例えば、タッチパネルの四隅に配置することができる４つの歪みゲージセンサを適用できるほか、抵抗膜方式のタッチパネルの場合には、接触面積による抵抗変化に基づく出力信号の変化から荷重を検出することができる。また、静電容量方式のタッチパネルの場合には、静電容量の変化に基づく出力信号の変化から荷重を検出することができる。
【００４０】
また、振動部は、上述の実施形態では、一対の圧電素子を用いると説明したが、任意の個数の圧電振動子やタッチパネルの全面に貼り付けることができる透明な膜圧電体、あるいは駆動信号の１周期で１回転するよう構成された偏心モータを用いることができる。
【００４１】
さらに、この発明は、携帯電話端末のみならず、画像表示部と該画像表示部で表示された画像を透過させるタッチパネルとを備える種々の電子機器（ゲーム端末、タブレットＰＣ、カーナビゲーション等）に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
かくして、この発明によれば、タッチパネルを振動させることにより、操作者に操作感をフィードバックするよう構成された電子機器につき、タッチパネルが振動する際の振幅を稼ぎつつも防塵性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  電子機器
３  タッチパネル
５  入力装置本体
７  筐体
７ａ  外周壁
７ｂ  支持部
７ｃ  底上げ部
７ｂ  支持部
９  クッション部材
１５、１６  振動部
１８  画像表示部
２０  弾性部材
２２  突起部
２２ａ  係止部
ｈ  貫通孔
【図１】
0005675422.tif 000002
【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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