(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響変換器であって、前記音響変換器は、
入力音声信号を受信するための音声入力端子と、
ドライバであって、前記ドライバは、
可動振動板と、
エアギャップを有する磁性材料と、
前記磁性材料及び前記エアギャップにおいて磁束を誘導するための固定コイルと、
前記振動板に結合された可動コイルであって、前記可動コイルが少なくとも部分的に前記エアギャップ内に配置されている、可動コイルと
を有する、ドライバと、
制御システムであって、前記制御システムは、
前記入力音声信号に基づいて時変固定コイル信号を生成することと、
前記時変固定コイル信号及び前記入力音声信号の両方に基づいて時変可動コイル信号を生成することと
を実行するように適合されている、制御システムと、
前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号に基づいて合成信号を提供するように適合されたコンバイナ構成要素と、
フィルタ構成要素であって、前記フィルタ構成要素は、前記合成信号を処理することにより、
固定コイル制御信号を前記固定コイルのために提供することであって、前記固定コイル制御信号は、前記時変固定コイル信号及び前記合成信号の一方に対応する、ことと、
可動コイル制御信号を前記可動コイルに提供することであって、前記可動コイル制御信号は、前記時変固定コイル信号及び前記合成信号の他方に対応し、前記振動板は、前記可動コイル制御信号に応じて動く、ことと
を実行するように適合されている、フィルタ構成要素と
を含み、
前記コンバイナ構成要素及び前記フィルタ構成要素が、前記コンバイナ構成要素から前記フィルタ構成要素への前記合成信号の送信のために、１対の導体を介して電気通信し、
前記コンバイナ構成要素は、電流レギュレータ及び電圧レギュレータの一方である第１のレギュレータを含み、
前記第１のレギュレータは、単方向構成要素及び双方向構成要素を含み、
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素は、総構成要素または個別の構成要素として提供され、
前記第１のレギュレータは、電流源であり、
前記電流源の前記双方向構成要素は、Ｄ級電力増幅器及びＡＢ級電力増幅器のうちの１つを含む、音響変換器。
【請求項２】
前記コンバイナ構成要素は、前記時変固定コイル信号を前記時変可動コイル信号に追加するように構成されている、請求項１に記載の音響変換器。
【請求項３】
音響変換器の動作の方法であって、前記方法は、
入力音声信号を受信することと、
前記入力音声信号に基づいて時変固定コイル信号を生成することと、
前記時変固定コイル信号及び前記入力音声信号の両方に基づいて時変可動コイル信号を生成することと、
前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号に基づいて合成信号を提供することと
を含み、
前記合成信号を提供することは、前記合成信号を１対の導体上で変換器まで送信するためにコンバイナブロックを用いて前記時変固定コイル信号を前記時変可動コイル信号に追加することを含み、
前記合成信号を提供することは、さらに、
電流レギュレータ及び電圧レギュレータの一方である第１のレギュレータを含む前記コンバイナブロックを提供すること
を含み、
前記第１のレギュレータは、単方向構成要素及び双方向構成要素を含み、
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素は、総構成要素または個別の構成要素として提供され、
前記第１のレギュレータは、電流源であり、
前記電流源の前記双方向構成要素は、Ｄ級電力増幅器及びＡＢ級電力増幅器のうちの１つを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連技術の相互参照
本出願は、２０１４年１月９日付で出願された米国特許仮出願第６１／９２５，４５５号明細書の利益を主張するものであり、該仮出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書に記載の実施形態は、音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの音響変換器またはドライバは、音波を発生させる可動コイル式動的ドライバを利用する。ほとんどの変換器の設計においては、磁石がエアギャップ内で磁束を励磁する。可動コイルはエアギャップ内で磁束と反応してドライバの振動板を動かし、音を発生させる。当初は一定の磁束をエアギャップ内で生成するために、電磁石が利用されていた。これらの電磁石を用いたドライバには、電力消費量が大きいという問題があった。その後音響ドライバは永久磁石で作られてきた。永久磁石が電力を消費しないが、ＢＨ積に限界があるため、嵩高になりやすく、磁性材料によっては高価となる可能性がある。これに対して、電磁石を用いたドライバは同様のＢＨ積による制約の影響を受けない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電磁石の利点を組み込む一方でその欠点の影響を低減させる、電磁石を用いた音響変換器が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に記載の実施形態は全体として、固定及び可動コイルを有する音響変換器及び音響変換器の動作方法に関する。時変信号は可動及び固定コイルに印加され、音を発生させる振動板の動きを制御する。
【０００６】
いくつかの実施形態によると、本発明は音響変換器の動作方法を提供する。本方法は、入力音声信号の受信及び入力音声信号に基づく時変固定コイル信号の生成を含む。本方法はさらに、時変固定コイル信号及び入力音声信号の両方に基づく時変可動コイル信号の生成ならびに時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号に基づく合成信号の提供を含む。本方法はさらに、（ｉ）固定コイルが磁束経路に磁束を誘導し、固定コイル制御が時変固定コイル信号及び合成信号の一方に応答するように固定コイル制御信号を固定コイルに提供し、（ｉｉ）可動コイル制御信号を可動コイルに提供するための、１対の導体における合成信号の送信及び合成信号へのフィルタ処理の応用を含む。可動コイル制御信号は時変固定コイル信号及び合成信号の他方に応答し、可動コイルは磁束経路内に配置される。可動コイルは可動コイル制御信号に応じて動く可動振動板に結合される。
【０００７】
別の実施形態によると、本発明は音声入力端子、ドライバ、制御システム、コンバイナ構成要素及びフィルタ構成要素を含む音響変換器を提供する。音声入力端子は入力音声信号を受信する。ドライバは、可動振動板、エアギャップを有する磁性材料、磁性材料及びエアギャップにおける磁束の誘導のための固定コイル、ならびに可動コイルが少なくとも部分的にエアギャップ内に配置されるような振動板に結合された可動コイルを含む。制御システムは、入力音声信号に基づく時変固定コイル信号を生成し、時変固定コイル信号及び入力音声信号の両方に基づく時変可動コイル信号を生成するように適合される。コンバイナ構成要素は、時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号に基づく合成信号を提供するように適合される。フィルタ構成要素は、（ｉ）時変固定コイル信号及び合成信号の一方に応答する固定コイル制御信号を固定コイルのために提供し、（ｉｉ）可動コイル制御信号が時変固定コイル信号及び合成信号の他方に応答し、振動板が可動コイル制御信号に応じて動くような可動コイル制御信号を可動コイルに提供するために、合成信号を処理するように適合される。コンバイナ構成要素及びフィルタ構成要素は、コンバイナ構成要素からのフィルタ構成要素への合成信号の送信のために、１対の導体を介して電気通信する。
【０００８】
いくつかの実施形態によると、本発明は音響変換器の動作方法を提供する。本方法は、入力音声信号の受信及び入力音声信号に基づく時変固定コイル信号の生成を含む。本方法は、時変固定コイル信号及び入力音声信号の両方に基づく時変可動コイル信号の生成ならびに時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号に基づく合成信号の提供をさらに含む。本方法は、１対の導体における合成信号の送信及び合成信号へのフィルタ処理の応用をさらに含む。本方法は、（ｉ）固定コイル制御信号が時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号の一方に応答し、固定コイルが磁束経路において磁束を誘導するように、固定コイル制御信号を固定コイルに提供し、（ｉｉ）可動コイル制御信号を可動コイルに提供するために、フィルタ処理を応用する。可動コイル制御信号は時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号の他方に応答する。可動コイルは磁束経路内に配置され、可動コイルは可動コイル制御信号に応じて動く可動振動板に結合される。
【０００９】
別の実施形態によると、本発明は音声入力端子、ドライバ、制御システム及びコンバイナ構成要素及びフィルタ構成要素を含む音響変換器を提供する。音声入力端子は入力音声信号を受信する。ドライバは、可動振動板、エアギャップを有する磁性材料、磁性材料及びエアギャップにおける磁束の誘導のための固定コイル、ならびに可動コイルが少なくとも部分的にエアギャップ内に配置されるような振動板に結合された可動コイルを含む。制御システムは、入力音声信号に基づく時変固定コイル信号を生成し、時変固定コイル信号及び入力音声信号の両方に基づく時変可動コイル信号を生成するよう適合される。時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号に基づく合成信号を提供するよう適合されたコンバイナ構成要素。フィルタ構成要素は、（ｉ）時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号の一方に応答する固定コイル制御信号を固定コイルに提供し、（ｉｉ）可動コイル制御信号を可動コイルに提供するために、合成信号を処理するように適合される。可動コイル制御信号は、時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号の他方に応答する。振動板は、可動コイル制御信号に応じて動く。コンバイナ構成要素及びフィルタ構成要素はコンバイナ構成要素からフィルタ構成要素への合成信号の送信のために、１対の導体を介して電気通信する。
【００１０】
いくつかの実施形態によると、本発明は音響変換器の動作方法を提供する。本方法は、入力音声信号の受信及び入力音声信号に基づく時変固定コイル信号の生成を含む。本方法は、時変固定コイル信号及び入力音声信号の両方に基づく時変可動コイル信号の生成ならびに時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号に基づく合成信号の提供をさらに含む。
【００１１】
いくつかの実施形態によると、本発明は音響変換器の動作方法を提供する。本方法は、時変固定コイル信号が入力音声信号に基づいて生成され、時変可動コイル信号が時変固定コイル信号及び入力音声信号の両方に基づいて生成されるような、時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号に対応する、１対の導体を介した合成信号の受信を含む。本方法は、（ｉ）固定コイルが磁束経路内で磁束を誘導し、固定コイル制御信号が時変固定コイル信号及び合成信号の一方に応答するように固定コイル制御信号を固定コイルに提供し、（ｉｉ）可動コイル制御信号を可動コイルに提供するための、フィルタ処理の合成信号への応用をさらに含む。可動コイル制御信号は、時変固定コイル信号及び合成信号の他方に応答する。可動コイルは磁束経路内に配置される。可動コイルは、可動コイル制御信号に応じて動く可動振動板に結合される。
【００１２】
いくつかの実施形態によると、本発明は音響変換器の動作方法を提供する。本方法は、入力音声信号に基づいて生成される時変固定コイル信号ならびに時変固定コイル信号及び入力音声信号の両方に基づいて生成される時変可動コイル信号に対応する合成信号の、１対の導体を介した受信を含む。本方法は、（ｉ）固定コイル制御信号が時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号の一方に応答し、固定コイルが磁束経路において磁束を誘導するように、固定コイル制御信号を固定コイルに提供し、（ｉｉ）可動コイル制御信号を可動コイルに提供するための、フィルタ処理の合成信号への応用をさらに含む。可動コイル制御信号は時変固定コイル信号及び時変可動コイル信号の他方に応答する。可動コイルは磁束経路内に配置され、可動コイルは、可動コイル制御信号に応じて動く可動振動板に結合される。
【００１３】
様々な態様及び実施形態の他の特徴について以下に説明する。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
音響変換器の動作方法であって、
入力音声信号の受信と、
前記入力音声信号に基づく時変固定コイル信号の生成と、
前記時変固定コイル信号及び前記入力音声信号の両方に基づく時変可動コイル信号の生成と、
前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号に基づく合成信号の提供と、
１対の導体における前記合成信号の送信と、
固定コイルが磁束経路内で磁束を誘導し、固定コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記合成信号の一方に応答するように、前記固定コイル制御信号を前記固定コイルに提供し、
可動コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記合成信号の他方に応答し、
可動コイルが前記磁束経路内に配置され、
前記可動コイルが、前記可動コイル制御信号に応じて動く可動振動板に結合されるように、
前記可動コイル制御信号を前記可動コイルに提供する、
ためのフィルタ処理の前記合成信号への応用と、
を含む方法。
（項目２）
電流レギュレータ及び電圧レギュレータの１つである第１のレギュレータの提供と、
前記第１のレギュレータを用いた、前記時変固定コイル信号の前記時変可動コイル信号への追加と、
を前記合成信号の提供が含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記第１のレギュレータが単方向構成要素及び双方向構成要素を含む、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が総構成要素として提供される、項目３に記載の方法。
（項目５）
前記総構成要素がＤ級電力増幅器を含む、項目４に記載の方法。
（項目６）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が個別の構成要素として提供される、項目３に記載の方法。
（項目７）
前記第１のレギュレータが電流源であり、
前記電流源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電流源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器及びＡＢ級電力増幅器の１つを含む、
項目６に記載の方法。
（項目８）
前記第１のレギュレータが電圧源であり、
前記電圧源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電圧源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器を含む、
項目６に記載の方法。
（項目９）
前記時変固定コイル信号のバージョンを前記合成信号から導出するための前記合成信号の処理のためのフィルタの提供を、
前記フィルタ処理の前記合成信号への応用が含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
入力音声信号の受信のための音声入力端子と、
可動振動板と、
エアギャップを有する磁性材料と、
前記磁性材料及び前記エアギャップにおいて磁束を誘導するための固定コイルと、
可動コイルが少なくとも部分的に前記エアギャップ内に配置されるような、前記振動板に結合された前記可動コイルと、
を有するドライバと、
前記入力音声信号に基づいて時変固定コイル信号を生成し、
前記時変固定コイル信号及び前記入力音声信号の両方に基づいて時変可動コイル信号を生成する、
ように適合された制御システムと、
前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号に基づいて合成信号を提供するよう適合されたコンバイナ構成要素と、
前記時変固定コイル信号及び前記合成信号の一方に応答する固定コイル制御信号を前記固定コイルのために提供し、
前記可動コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記合成信号の他方に応答し、前記振動板が前記可動コイル制御信号に応じて動くような可動コイル制御信号を前記可動コイルに提供する、
ために前記合成信号を処理するよう適合されたフィルタ構成要素とを含み、
前記コンバイナ構成要素及び前記フィルタ構成要素が、前記コンバイナ構成要素から前記フィルタ構成要素への前記合成信号の送信のために、１対の導体を介して電気通信する、
音響変換器。
（項目１１）
前記時変固定コイル信号の前記時変可動コイル信号への追加のために、前記コンバイナ構成要素が電流レギュレータ及び電圧レギュレータの一方を含む、項目１０に記載の音響変換器。
（項目１２）
前記電流レギュレータ及び前記電圧レギュレータの他方が単方向構成要素及び双方向構成要素を含む、項目１１に記載の音響変換器。
（項目１３）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が総構成要素として提供される、項目１２に記載の音響変換器。
（項目１４）
前記総構成要素がＤ級電力増幅器を含む、項目１３に記載の音響変換器。
（項目１５）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が個別の構成要素.として提供される、項目１２に記載の音響変換器。
（項目１６）
前記電流レギュレータが電流源であり、
前記電流源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電流源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器及びＡＢ級電力増幅器の１つを含む、
項目１５に記載の音響変換器。
（項目１７）
前記電圧レギュレータが電圧源であり、
前記電圧源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電圧源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器を含む、
項目１５に記載の音響変換器。
（項目１８）
前記フィルタ構成要素が、前記合成信号から前記時変固定コイル信号のバージョンを導出するようさらに適合された、項目１０に記載の音響変換器。
（項目１９）
音響変換器の動作方法であって、
入力音声信号の受信と、
前記入力音声信号に基づく時変固定コイル信号の生成と、
前記時変固定コイル信号及び前記入力音声信号の両方に基づく時変可動コイル信号の生成と、
前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号に基づく合成信号の提供と、
１対の導体における前記合成信号の送信と、
固定コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号の一方に応答し、固定コイルが磁束経路内で磁束を誘導するように、前記固定コイル制御信号を前記固定コイルに提供し、
可動コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号の他方に応答し、
可動コイルが前記磁束経路内に配置され、
前記可動コイルが、前記可動コイル制御信号に応じて動く可動振動板に結合されるように、
前記可動コイル制御信号を前記可動コイルに提供する、
ためのフィルタ処理の前記合成信号への応用と、
を含む方法。
（項目２０）
電流レギュレータ及び電圧レギュレータの１つである第１のレギュレータの提供と、
前記第１のレギュレータを用いた、前記時変固定コイル信号の前記時変可動コイル信号への追加と、
を前記合成信号の提供が含む、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
前記第１のレギュレータが単方向構成要素及び双方向構成要素を含む、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が総構成要素として提供される、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
前記総構成要素がＤ級電力増幅器を含む、項目２２に記載の方法。
（項目２４）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が個別の構成要素として提供される、項目２１に記載の方法。
（項目２５）
前記第１のレギュレータが電流源であり、
前記電流源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電流源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器及びＡＢ級電力増幅器の１つを含む、
項目２４に記載の方法。
（項目２６）
前記第１のレギュレータが電圧源であり、
前記電圧源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電圧源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器含む、
項目２４に記載の方法。
（項目２７）
前記時変可動コイル信号のバージョンを前記合成信号から導出するための第１のフィルタの提供と、
前記時変固定コイル信号のバージョンを前記合成信号から導出するための第２のフィルタの提供と、
前記フィルタ処理の前記合成信号への応用が含む、項目１９に記載の方法。
（項目２８）
入力音声信号の受信のための音声入力端子と、
可動振動板と、
エアギャップを有する磁性材料と、
前記磁性材料及び前記エアギャップにおいて磁束を誘導するための固定コイルと、
可動コイルが少なくとも部分的に前記エアギャップ内に配置されるような、前記振動板に結合された前記可動コイルと、
を有するドライバと、
前記入力音声信号に基づいて時変固定コイル信号を生成し、
前記時変固定コイル信号及び前記入力音声信号の両方に基づいて時変可動コイル信号を生成する、
ように適合された制御システムと、
前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号に基づいて合成信号を提供するよう適合されたコンバイナ構成要素と、
前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号の一方に応答する固定コイル制御信号を前記固定コイルのために提供し、
前記可動コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号の他方に応答し、前記振動板が前記可動コイル制御信号に応じて動くような可動コイル制御信号を前記可動コイルに提供する、
ために前記合成信号を処理するよう適合されたフィルタ構成要素とを含み、
前記コンバイナ構成要素及び前記フィルタ構成要素が、前記コンバイナ構成要素から前記フィルタ構成要素への前記合成信号の送信のために、１対の導体を介して電気通信する、
音響変換器。
（項目２９）
前記時変固定コイル信号の前記時変可動コイル信号への追加のために、前記コンバイナ構成要素が電流レギュレータ及び電圧レギュレータの一方を含む、項目２８に記載の音響変換器。
（項目３０）
前記電流レギュレータ及び前記電圧レギュレータの他方が単方向構成要素及び双方向構成要素を含む、項目２９に記載の音響変換器。
（項目３１）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が総構成要素として提供される、項目３０に記載の音響変換器。
（項目３２）
前記総構成要素がＤ級電力増幅器を含む、項目３１に記載の音響変換器。
（項目３３）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が個別の構成要素.として提供される、項目３０に記載の音響変換器。
（項目３４）
前記電流レギュレータが電流源であり、
前記電流源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電流源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器及びＡＢ級電力増幅器を含む、
項目３３に記載の音響変換器。
（項目３５）
前記電圧レギュレータが電圧源であり、
前記電圧源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電圧源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器を含む、
項目３３に記載の音響変換器。
（項目３６）
前記時変可動コイル信号のバージョンを前記合成信号から導出するための第１のフィルタと、
前記時変固定コイル信号のバージョンを前記合成信号から導出するための第２のフィルタと、
を前記フィルタ構成要素が含む、項目２８に記載の音響変換器。
（項目３７）
音響変換器の動作方法であって、
入力音声信号の受信と、
前記入力音声信号に基づく時変固定コイル信号の生成と、
前記時変固定コイル信号及び前記入力音声信号の両方に基づく時変可動コイル信号の生成と、
前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号に基づく合成信号の提供と、
を含む方法。
（項目３８）
１対の導体における前記合成信号の変換器への送信を、
前記合成信号の提供が含む、項目３７に記載の方法。
（項目３９）
電流レギュレータ及び電圧レギュレータの１つである第１のレギュレータの提供と、
前記第１のレギュレータを用いた前記時変固定コイル信号の前記時変可動コイル信号への追加と、
を前記合成信号の提供がさらに含む、項目３７に記載の方法。
（項目４０）
前記第１のレギュレータが単方向構成要素及び双方向構成要素.を含む、項目３９に記載の方法。
（項目４１）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が総構成要素として提供される、項目４０に記載の方法。
（項目４２）
前記総構成要素がＤ級電力増幅器を含む、項目４１に記載の方法。
（項目４３）
前記単方向構成要素及び前記双方向構成要素が個別の構成要素.として提供される、項目４０に記載の方法。
（項目４４）
前記第１のレギュレータが電流源であり、
前記電流源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電流源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器及びＡＢ級電力増幅器の１つを含む、
項目４３に記載の方法。
（項目４５）
前記第１のレギュレータが電圧源であり、
前記電圧源の前記単方向構成要素がバックコンバータを含み、
前記電圧源の前記双方向構成要素がＤ級電力増幅器を含む、
項目４３に記載の方法。
（項目４６）
音響変換器の動作方法であって、
時変固定コイル信号が入力音声信号に基づいて生成され、時変可動コイル信号が前記時変固定コイル信号及び前記入力音声信号の両方に基づいて生成されるような、前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号に対応する合成信号の、１対の導体を介した受信と、
固定コイルが磁束経路内で磁束を誘導し、固定コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記合成信号の一方に応答するように、前記固定コイル制御信号を前記固定コイルに提供し、
可動コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記合成信号の他方に応答し、
可動コイルが前記磁束経路内に配置され、
前記可動コイルが、前記可動コイル制御信号に応じて動く可動振動板に結合されるように、
前記可動コイル制御信号を前記可動コイルに提供する、
ためのフィルタ処理の前記合成信号への応用と、
を含む方法。
（項目４７）
前記時変固定コイル信号のバージョンを前記合成信号から導出するための前記合成信号の処理のためのフィルタの提供を、
前記フィルタ処理の前記合成信号への応用が含む、項目４６に記載の方法。
（項目４８）
音響変換器の動作方法であって、
時変固定コイル信号が入力音声信号に基づいて生成され、時変可動コイル信号が前記時変固定コイル信号及び前記入力音声信号の両方に基づいて生成されるような、前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号に対応する合成信号の、１対の導体を介した受信と、
固定コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号の一方に応答し、固定コイルが磁束経路内で磁束を誘導するように、前記固定コイル制御信号を前記固定コイルに提供し、
可動コイル制御信号が前記時変固定コイル信号及び前記時変可動コイル信号の他方に応答し、
可動コイルが前記磁束経路内に配置され、
前記可動コイルが、前記可動コイル制御信号に応じて動く可動振動板に結合されるように、
前記可動コイル制御信号を前記可動コイルに提供する、
ためのフィルタ処理の前記合成信号への応用と、
を含む方法。
（項目４９）
前記時変可動コイル信号のバージョンを前記合成信号から導出するための第１のフィルタと、
前記時変固定コイル信号のバージョンを前記合成信号から導出するための第２のフィルタと、
を前記フィルタ処理の前記合成信号への応用が含む、項目４８に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本開示の実施形態の特殊性が、添付の特許請求の範囲において指摘される。しかしながら、様々な実施形態の他の特徴は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することによって、より明らかになり、最も理解される。
【００１５】
図面の様々な特徴は、以下に説明する実施形態の様々な態様を示すため、縮尺通りには描かれていない。図面においては、対応要素は全体として、同様のまたは対応する参照番号によって識別される。
【００１６】
【図１】例示的な電磁石を用いた音響変換器を示す。
【図２】例示的な実施形態による、音響変換器を示す。
【図３Ａ】図２の音響変換器のための電力増幅器構成要素の様々な例示的な構成である。
【図３Ｂ】図２の音響変換器のための電力増幅器構成要素の様々な例示的な構成である。
【図３Ｃ】図２の音響変換器のための電力増幅器構成要素の様々な例示的な構成である。
【図３Ｄ】図２の音響変換器のための電力増幅器構成要素の様々な例示的な構成である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
必要に応じて、本発明の実施形態の詳細が本明細書にて開示されるが、開示される実施形態が、様々な代替形態において実現することができる本発明の例示にすぎないことを理解するべきである。図面は必ずしも縮尺通りではなく、いくつかの特徴は特定の構成要素の詳細を示すために、強調されるか、または最小化されてもよい。それにより本明細書にて開示される具体的な構造的及び機能的詳細については、限定として解釈するべきではなく、むしろ本発明の様々な利用方法を当業者に教示するための代表的な基準として解釈すべきである。
【００１８】
まず、例示的な電磁石を用いた音響変換器システム１０を示す図１を参照する。磁化処理装置２２を音響変換器７０の制御システム２４に組み込み、修正した制御システム２０を提供することで、電磁石を用いた音響変換器を提供することができる。図１に示すように、音響変換器７０は、ドライバ１６、固定コイル４０及び可動コイル４２を含む。磁化処理装置２２は、入力端子１２において受信された入力音声信号Ｖ〜に基づく固定コイル４０のための固定コイル信号を生成する。
【００１９】
磁化処理装置２２を追加することで、修正された制御システム２０から音響変換器７０への固定コイル信号の送信のために、追加の電気接続部が必要とされる。図１に示すように、磁化処理装置２２は一方の対の接続部３２を介して固定コイル信号を固定コイル４０に提供し、制御システム２４は他方の対の接続部３０を介して可動コイル信号を可動コイル４２に提供する。
【００２０】
追加の電気接続部３２は、追加の導体を提供する上での費用及び複雑性の増大などの特定の不利な点につながる可能性がある。多くの既存のシステムにおいて、音声増幅器は１対の導体を通じて磁石を利用した音声変換器に結合される。磁石を利用した変換器を音響変換器システム１０に置き換えるために、第２の１対の導体を設置しなければならない。
【００２１】
たとえば自動車は従来、制御システム２４とドライバ１６との間に接続部３０などの１対の接続部のみを提供するように設計されている。それにより、音響変換器システム１０の修正された制御システム２０を収容するために接続部３２などの第２の１対の接続部が必要となることで、このような自動車の配線配置及び既存の音声システムのハーネスに変更の必要が生じる。また、接続部３２などの新たな構成要素が自動車におけるような特定の音声システムに導入される場合、これらの音声システムに関連する信頼性及び動作上の要件により、音響変換器システム１０にさらに多くの構成要素が含まれる必要が生じる可能性がある。新たな接続部３２に関するさらなる診断テスト及び構成要素に関連する新たな信頼性もまた必要となる場合がある。その結果、電気接続部３２を含むことで、音響変換器システム１０の設計がより複雑になる可能性がある。
【００２２】
次に、音響変換器システム１００の例示的な実施形態を示す図２を参照する。音響変換器システム１００は、入力端子１０２、入力端子１０２に結合された信号処理装置ブロック１５０及び変換器１７０を含む。変換器１７０は、変換器入力端子１５２、信号処理装置ブロック１５０からの信号の受信のために変換器入力端子１５２に結合されたフィルタブロック１６６及びドライバ１０６を含む。図２においてドライバ１０６が断面図で示され、変換器１７０の残りの部品がブロック図で示される。
【００２３】
ドライバ１０６は、磁性材料１１２、振動板１１４、可動コイル巻型１１６、固定コイル１１８及び可動コイル１２０を含む。ドライバ１０６はまた、スパイダ１２２及びサラウンド１２３を含む任意の振動板支持体を含む。
【００２４】
フィルタブロック１６６は通常、ドライバ１０６の近傍に位置する。たとえばいくつかの実施形態においては、フィルタブロック１６６がドライバ１０６のハウジング１２４上に、またはドライバ１０６のハウジング１２４に取り付けられてもよい。ハウジング１２４はまた、ドライバ１０６のフレームまたはバスケットを指してもよい。
【００２５】
信号処理装置ブロック１５０は、制御ブロック１０４及びコンバイナブロック１６２を含む。図２に示すように、コンバイナブロック１６２は１対の導体１６４を介してフィルタブロック１６６と電気通信する。すなわち、２対の接続部３０及び３２を必要とする従来の電磁石を用いた音響変換器システム１０とは異なり、信号処理装置ブロック１５０は１対の導体１６４のみを介してドライバ１０６と電気通信する。それによりこれらのシステムにさらなる修正を必要とすることなく、音響変換器システム１００を既存の音声システムに含めることができる。システムの設計によっては、１つまたは複数の、２対の接続部３０及び３２を必要とする音響変換器システム１０ならびに接続部１６４のみを必要とする音響変換器システム１００の両方が、特定の音声システムに含まれてもよいことが理解されるであろう。
【００２６】
次に、図２から３Ｄを参照しながら、音響変換器システム１００の動作を説明する。
【００２７】
動作に際して、入力音声信号Ｖｉが入力端子１０２において受信される。入力音声信号Ｖｉはその後処理のために信号処理装置ブロック１５０の制御ブロック１０４に送信されてもよい。
【００２８】
制御ブロック１０４は入力音声信号Ｖｉを受信し、可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓを生成するために、入力音声信号Ｖｉに様々な処理技術を応用する。入力音声信号Ｖｉに対応する音波を生成するために、可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓのバージョンをドライバ１０６に提供することができる。制御ブロック１０４の例示的な実装が、その両方が本明細書に参照のために組み込まれる、米国特許第８，１３９，８１６号及び米国特許出願第１３／７６０，７７２号明細書にて説明される。
【００２９】
通常、固定コイル電流信号Ｉｓ及び可動コイル電流信号Ｉｍのそれぞれが入力音声信号Ｖｉに応答し、また、互いに応答する。固定コイル電流信号Ｉｓ及び可動コイル電流信号Ｉｍはいずれも時変信号である。すなわち音響変換器システム１００の動作中、固定コイル電流信号Ｉｓ及び可動コイル電流信号Ｉｍの大きさは一定の単一の大きさではない。固定コイル電流信号Ｉｓの変動により、磁性材料１１２及びエアギャップ１３６において異なるレベルの磁束が生成される。可動コイル電流信号Ｉｍの変動により、振動板１１４が動き、入力音声信号Ｖｉに対応する音が発生する。
【００３０】
可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓを生成するために、制御ブロック１０４の様々な構成が利用されてもよい。たとえば制御ブロック１０４は、固定コイル信号生成ブロック及び可動コイル信号生成ブロックを含んでもよい。固定及び可動コイル信号生成ブロックのそれぞれが、入力端子１０２に結合されてもよい。固定コイル信号生成ブロックは入力音声信号Ｖｉに応じて固定コイル電流信号Ｉｓを生成することができ、可動コイル信号生成ブロックは固定コイル電流信号Ｉｓ及び入力音声信号Ｖｉの少なくとも１つに応じて可動コイル電流信号Ｉｍを生成することができる。
【００３１】
その他いくつかの実施形態では、可動及び固定コイル信号生成ブロックが互いに結合されることができず、可動及び固定コイル信号生成ブロックの１つまたは両方が、他方のブロックによって生成された可動及び固定コイル電流信号Ｉｍ及びＩｓをそれぞれ推定またはモデル化し、コイル信号及び入力音声信号に応じてそれぞれのコイル信号を生成するよう適合されてもよい。
【００３２】
いくつかのさらなる実施形態において、制御ブロック１０４はまた、固定コイル信号生成ブロック及び可動コイル信号生成ブロックの少なくとも１つのための入力音声信号Ｖｉを前処理する動的等化ブロックを含んでもよい。動的等化ブロックは、たとえば時変信号によって引き起こされる可能性のある、エアギャップ１３６における磁束Ｂの変動を補償することができる。本明細書に記載の音響変換器の様々な実施形態において、制御ブロック１０４は音響変換器システム１００のための所望の性能及び動作によって、様々な方法で動作するようさらに適合されてもよい。
【００３３】
図２をさらに参照すると、制御ブロック１０４は生成された可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓを、ドライバ１０６に直接提供する代わりに、コンバイナブロック１６２に提供することができる。コンバイナブロック１６２は合成信号を生成するために、可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓを組み合わせることができる。可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓを組み合わせることにより、可動コイル１２０及び固定コイル１１８の制御信号、ならびに音声信号のバージョンを、１対の導体１６４を利用してドライバ１０６に送信することができる。
【００３４】
可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓのそれぞれに影響を与えることなく合成信号を生成するために、可動コイル及び固定コイル電流信号Ｉｍ及びＩｓのそれぞれに関連する周波数は十分に離れていなければならないことに留意すべきである。音響変換器システム１００の設計及び応用は、少なくとも可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓのそれぞれの周波数に影響を与えることができる異なる歪みの影響に関連することができる。
【００３５】
コンバイナブロック１６２はアダー構成要素及び電力増幅器構成要素を含むことができる。アダー構成要素は可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓを制御ブロック１０４から受信し、初期合成信号を生成するために、可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓを合計するよう動作する。電力増幅器構成要素はその後、初期合成信号をアダー構成要素から受信し、初期合成信号に基づいて合成信号を生成することができる。電力増幅器構成要素は、１つもしくは複数の電圧電力レギュレータまたは１つもしくは複数の電流電力レギュレータとして提供されてもよい。それぞれの電力増幅器構成要素は、双方向レギュレータ及び単方向レギュレータを含むことができる。次に電力増幅器構成要素の例示的な構成を図３Ａから３Ｄを参照して説明する。
【００３６】
図３Ａ及び３Ｂは、電力増幅器構成要素の例示的な構成３００Ａ及び３００Ｂをそれぞれ示す。図３Ａに示すように、電力増幅器構成要素３００Ａは、単方向電流レギュレータ３０２及び双方向電流レギュレータ３０４を個別の構成要素として含む。一方、図３Ｂにおける電力増幅器構成要素３００Ｂは、単方向電流レギュレータ３０２及び双方向電流レギュレータ３０４が総構成要素として提供される総電流レギュレータ３０６を含む。
【００３７】
図３Ａ及び３Ｂの電流レギュレータそれぞれのために異なるタイプの電流レギュレータが利用されてもよいことが理解されるであろう。音響変換器システム１００に関して特定のタイプの電流レギュレータがより効率的である可能性がある。たとえば図３Ａの電力増幅器構成要素３００Ａのいくつかの実施形態において、単方向電流レギュレータ３０２はバックコンバータであってもよく、双方向電流レギュレータ３０４はＡＢ級電力増幅器またはＤ級電力増幅器であってもよい。線形増幅器は電流の供給時に大量の電力を失う傾向にあるので、バックコンバータはたとえば線形増幅器に関連する低い電力効率のため、線形増幅器よりも好ましい場合がある。
【００３８】
図３Ｂの電力増幅器構成要素３００Ｂのいくつかの実施形態では、総電流レギュレータ３０６はＤ級電力増幅器であってもよい。ＡＢ級電力増幅器と比較すると、たとえばＤ級電力増幅器は通常、より電力効率に関連する。
【００３９】
図３Ｃ及び３Ｄは、電力増幅器構成要素の例示的な構成３００Ｃ及び３００Ｄをそれぞれ示す。図３Ｃに示すように、電力増幅器構成要素３００Ｃは、単方向電圧レギュレータ３１２及び双方向電圧レギュレータ３１４を個別の構成要素として含む。一方で、図３Ｄにおける電力増幅器構成要素３００Ｄは、単方向電圧レギュレータ３１２及び双方向電圧レギュレータ３１４が総構成要素として提供される総電圧レギュレータ３１６を含む。
【００４０】
電力増幅器構成要素３００Ａ及び３００Ｂと同様に、電力増幅器構成要素３００Ｃ及び３００Ｄにおいて異なるタイプの電圧レギュレータが利用されてもよい。たとえば図３Ｃの電力増幅器構成要素３００Ｃのいくつかの実施形態において、単方向電圧レギュレータ３１２はバックコンバータであってもよく、双方向電圧レギュレータ３１４はＤ級電力増幅器であってもよい。上述のように、線形増幅器は電流の供給時に大量の電力を失う傾向にあるので、バックコンバータは線形増幅器よりも好ましい場合がある。ＡＢ級電力増幅器と直列のバックコンバータの組み合わせはまた、非効率なシステムをもたらす可能性がある。
【００４１】
図３Ｄの電力増幅器構成要素３００Ｄのいくつかの実施形態では、総電圧レギュレータ３１６がＤ級電力増幅器であってもよい。
【００４２】
図２を再び参照すると、コンバイナブロック１６２が可動コイル電流信号Ｉｍ及び固定コイル電流信号Ｉｓのために合成信号を生成した後、合成信号が１対の導体１６４を介してフィルタブロック１６６に送信される。フィルタブロック１６６はその後固定コイル１１８のためにノード１２６において固定コイル制御信号を、また可動コイル１２０のためにノード１２８において可動コイル制御信号を導出するために、合成信号を処理する。フィルタブロック１６６の設計は、固定コイル１１８及び可動コイル１２０にそれぞれ提供するための制御信号のタイプに基づいて変化する可能性がある。たとえばフィルタブロック１６６は、固定コイル１１８または可動コイル１２０のための特定の信号を導出するために、合成信号を１つまたは複数の異なる信号に分割するか、または合成信号の一部を取り除くよう動作してもよい。フィルタブロック１６６の様々な実施形態を次に説明する。
【００４３】
いくつかの実施形態において、可動コイル１２０は合成信号から導出される通り、固定コイル電流信号Ｉｓまたは固定コイル電流信号Ｉｓのバージョンに応答する可動コイル制御信号に基づいて動作してもよく、固定コイル１１８は合成信号に応答する固定コイル制御信号に基づいて動作してもよい。固定コイル電流信号Ｉｓはドライバ１０６によって生成される音波に実質的な影響を与えることのない、無視することができる緩やかな波形であるため、固定コイル１１８は合成信号内の固定コイル電流信号Ｉｓ及び可動コイル電流信号Ｉｍの両方の存在にも関わらず、合成信号に基づいて動作することができる。
【００４４】
可動コイル制御信号を可動コイル１２０に提供するために、フィルタブロック１６６は固定コイル電流信号Ｉｓの合成信号からの導出のための直流（ＤＣ）ブロッキングフィルタを含むことができる。ＤＣブロッキングフィルタはたとえば可動コイル１２０にコンデンサを設けて実装されてもよい。可動コイル電流信号Ｉｍの一部を合成信号から取り除くために、ＤＣブロッキングフィルタの他の実装が利用されてもよいことが理解されるであろう。したがってフィルタブロック１６６のこの実装は、ＤＣブロッキングフィルタのみが必要とされ、ＤＣブロッキングフィルタは実装が比較的簡便であるため、費用効率がよい。
【００４５】
あるいはいくつかの実施形態において、可動コイル１２０はその代わりに、合成信号に応答する可動コイル制御信号に基づいて動作してもよく、固定コイル１１８は、合成信号から導出された固定コイル電流信号Ｉｓまたは固定コイル電流信号Ｉｓのバージョンに応答する固定コイル制御信号に基づいて動作してもよい。同様に、固定コイル電流信号Ｉｓを固定コイル１１８のための合成信号から導出するために、フィルタブロック１６６は固定コイル１１８においてＤＣブロッキングフィルタを含むことができる。
【００４６】
その他いくつかの実施形態では、可動コイル１２０は、合成信号から導出された可動コイル電流信号Ｉｍまたは可動コイル電流信号Ｉｍのバージョンに応答する可動コイル制御信号に基づいて動作してもよく、固定コイル１１８は、合成信号から導出された固定コイル電流信号Ｉｓまたは固定コイル電流信号Ｉｓのバージョンに応答する固定コイル制御信号に基づいて動作してもよい。
【００４７】
上述のように、合成信号から固定コイル電流信号Ｉｓを導出するためにフィルタブロック１６６は固定コイル１１８においてＤＣブロッキングフィルタを含むことができる。
【００４８】
可動コイル電流信号Ｉｍを合成信号から導出するために、フィルタブロック１６６は可動コイル１２０において交流（ＡＣ）ブロッキングフィルタをさらに含むことができる。ＡＣブロッキングフィルタの様々な実装が利用されてもよい。ＡＣブロッキングフィルタはコンデンサ及び１つまたは複数のインダクタとともに設けられてもよい。たとえばＡＣブロッキングフィルタは１つのインダクタ、１つのコンデンサ及び１つのインダクタの組み合わせ、または２つのインダクタ及び１つのコンデンサの組み合わせであってもよい。ＡＣブロッキングフィルタの他の例示的な実装が利用されてもよいことが理解されるであろう。
【００４９】
あるいはいくつかの実施形態において、可動コイル１２０はその代わりに、成信号から導出された固定コイル電流信号Ｉｓまたは固定コイル電流信号Ｉｓのバージョンに応答する可動コイル制御信号に基づいて動作してもよく、固定コイル１１８は、合成信号から導出された可動コイル電流信号Ｉｍまたは可動コイル電流信号Ｉｍのバージョンに応答する固定コイル制御信号に基づいて動作してもよい。フィルタブロック１６６はしたがって、可動コイル１２０のために可動コイル制御信号として提供される合成信号からの固定コイル電流信号Ｉｓの導出のために可動コイル１２０においてＤＣブロッキングフィルタを、また、固定コイル１１８のために固定コイル制御信号として提供される合成信号からの可動コイル電流信号Ｉｍの導出のために固定コイル１１８においてＡＣブロッキングフィルタを含むことができる。
【００５０】
可動コイル１２０または固定コイル１１８の１つが可動コイル電流信号Ｉｍに応答する制御信号に基づいて動作する音響変換器システム１００の実装は、インダクタがＡＣブロッキングフィルタのために必要とされ、インダクタはＤＣブロッキングフィルタの実装のために必要とされる唯一の構成要素となりうるコンデンサよりも重く、高価になる傾向にあるため、望ましくない場合がある。
【００５１】
図２をさらに参照すると、変換器１７０の磁性材料１１２は通常トロイダルであり、トロイダルキャビティを有する。固定コイル１１８はキャビティ内に位置する。様々な実施形態において、磁性材料１１２は、固定コイル１１８をキャビティ内に挿入するかまたは形成することをより容易に可能にすることができる１つまたは複数の部品から形成されてもよい。磁性材料１１２は固定コイル１１８においてフィルタブロック１６６から受信された信号に応じて磁化され、磁性材料において磁束を生成する。磁性材料１１２はその磁気回路１３８において円筒状のエアギャップ１３６を有し、磁束はエアギャップ１３６を通って、またはその近傍を流れる。磁束が流れる経路が磁束経路と称されることが理解されるであろう。
【００５２】
磁性材料１１２は、磁場の存在下で磁化されることができる任意の材料から形成されてもよい。様々な実施形態において、磁性材料１１２は２つ以上のこのような材料から形成されてもよい。いくつかの実施形態では、磁性材料１１２が積層体から形成されてもよい。いくつかの実施形態では、積層体間に間隙が存在しない状態で混合磁性材料が形成されるように、積層体が放射状に組まれてもよく、また、楔形であってもよい。
【００５３】
可動コイル１２０は可動コイル巻型１１６上に取り付けられる。可動コイル制御信号のフィルタブロック１６６からの受信のために、可動コイル１２０がフィルタブロック１６６に結合される。振動板１１４が可動コイル１２０及び可動コイル巻型１１６とともに動くように、振動板１１４が可動コイル巻型１１６に取り付けられる。可動コイル１２０及び可動コイル巻型１１６は、フィルタブロック１６６及びエアギャップ１３６内の磁束から受信された信号に応じてエアギャップ１３６内で動く。可動コイル巻型１１６内で動く音響変換器の構成要素は、可動構成要素と称されてもよい。可動コイル巻型１１６が動いている時に固定されている構成要素は、固定構成要素と称されてもよい。変換器１７０の固定構成要素は、磁性材料１１２及び固定コイル１１８を含む。
【００５４】
様々な実施形態において、変換器１７０は、ダストキャップ１３２と磁性材料１１２との間に空隙を空けるよう適合されてもよい。たとえば空隙を空けて、それにより空気圧が与える振動板１１４の動きへの影響を軽減するかまたは防止することを可能にするために、開口部が磁性材料１１２内に形成されてもよく、または開口部が可動コイル巻型１１６内に形成されてもよい。
【００５５】
上述の様々な実施形態が、ブロック図レベルで、実施形態を示すためのいくつかの個別要素を利用して説明される。本発明の実施形態は、上述のものも含めて、デジタル信号処理を実現する装置、またはアナログ及びデジタル信号処理の組み合わせを実現する装置において実装されてもよい。
【００５６】
例示的な実施形態を上記で説明したが、これらの実施形態は本発明の潜在的なすべての形式を説明することを意図するものではない。むしろ本明細書内で利用される文言は限定ではなく、説明のための文言であって、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更が加えられてもよいことが理解される。さらに、様々な実施形態の実装の特徴が本発明のさらなる実施形態を形成するために組み合わせられてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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