(57)【要約】【課題】薄型で、磁気感度特性の高い操作入力装置を提供することにある。【解決手段】ベース１０と、上面に複数個の押ボタンスイッチおよび磁界検出素子を実装し、かつ、前記ベース１０の上面に貼着一体化したプリント基板２０と、環状板バネ６１および台座部６５を一体化し、前記環状板バネ６１の外周縁部から下方側に延在した取付部６２を前記ベース１０の上面外周縁部に固定することにより、前記台座部６５の下面に突設した押圧用突起６７ｄを前記プリント基板２０の押ボタンスイッチに操作可能に圧接させた操作具６０と、Ｎ極およびＳ極を交互に配置した環状マグネット７５を下面に組み付け、前記台座部６５の上面に回動自在に組み付けた操作ダイヤル８０と、からなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、上面に複数個の押ボタンスイッチおよび磁界検出素子を実装し、かつ、前記ベースの上面に貼着一体化したプリント基板と、環状板バネおよび台座部を一体化し、前記環状板バネの外周縁部から下方側に延在した取付部を前記ベースの上面外周縁部に固定することにより、前記台座部の下面に突設した押圧用突起を前記プリント基板の押ボタンスイッチに操作可能に圧接させた操作具と、Ｎ極およびＳ極を交互に配置した環状マグネットを下面に組み付け、前記台座部の上面に回動自在に組み付けた操作ダイヤルと、からなり、
前記操作ダイヤルを回動することにより、前記環状マグネットの磁束の変化を前記磁界検出素子で検知して回動方向を検出する一方、前記操作ダイヤルを押圧することにより、前記操作具の台座部の下面に突設した押圧用突起で前記押ボタンスイッチを操作することを特徴とする操作入力装置。
【請求項２】
金属製環状板バネに樹脂製台座部を一体成形したことを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
操作具の台座部の外径寸法を環状マグネットの内径寸法よりも小さくし、前記環状マグネットの内側に前記操作具の台座部を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
操作ダイヤルの中央に設けた操作孔に、２つ折りして曲げ起こしたリングバネを介し、プリント基板に実装した押ボタンスイッチを操作できるように押ボタンを配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の操作入力装置を、外部から操作できるように操作ダイヤルを露出させて取り付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】
本発明は、携帯電話機や携帯用音楽プレーヤーに適用できる操作入力装置、特に、薄型の操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機等に使用される操作入力装置としては、例えば、図１２に示すように、ベース１１０と、上面に複数個の押ボタンスイッチおよび磁界検出素子を実装し、かつ、前記ベース１１０に積み重ねて一体化したプリント基板１２０と、前記プリント基板１２０上に載置された操作板１５０と、Ｎ極およびＳ極を交互に配置した環状マグネット１６５を下面に組み付け、前記操作板１５０上に回動自在に組み付けられた円盤型操作ダイヤル１７０と、からなるものがある。そして、前記操作入力装置は、前記操作ダイヤル１７０を回動することにより、前記環状マグネット１６５の磁束の変化を前記磁界検出素子で検知して回動方向を検出する一方、前記操作ダイヤル１７０を押圧することにより、前記押ボタンスイッチを操作していた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２８５７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記操作入力装置は、前記ベース１１０の外周縁部から切り起こした一対の弾性係合受け部１１３，１１３に、前記操作板１５０から延在した弾性爪部１５５，１５５をそれぞれ係止して組み付けている。このため、前記操作入力装置を携帯電話等の筐体に組み付ける際に前記弾性係合受け部１１３が引っかかりやすく、組立の邪魔になり、組み立てにくい。
【０００４】
また、前記操作入力装置の操作板１５０は、それ全体が樹脂成形品であり、繰り返して加わる押し下げ力で疲労破壊しやすい。このため、前記操作入力装置を薄型化すべく、操作板を薄肉化しようとしても、薄肉化に限界がある。
さらに、前記操作板の薄肉化に限界があるため、操作板の上面に回動可能に支持された操作ダイヤルの環状マグネットと、プリント基板の上面に実装された磁界検出素子との距離が遠くなる。このため、前記環状マグネットに対する前記磁界検出素子の感度が低く、磁力の大きい環状マグネット、すなわち、断面積の大きい環状マグネットを使用する必要があった。この結果、前記操作入力装置全体の高さ寸法が大きくなり、薄型化できないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、前記問題点に鑑み、組立性に優れ、薄型で、磁気感度特性の高い操作入力装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる操作入力装置は、前記課題を解決すべく、ベースと、上面に複数個の押ボタンスイッチおよび磁界検出素子を実装し、かつ、前記ベースの上面に貼着一体化したプリント基板と、環状板バネおよび台座部を一体化し、前記環状板バネの外周縁部から下方側に延在した取付部を前記ベースの上面外周縁部に固定することにより、前記台座部の下面に突設した押圧用突起を前記プリント基板の押ボタンスイッチに操作可能に圧接させた操作具と、Ｎ極およびＳ極を交互に配置した環状マグネットを下面に組み付け、前記台座部の上面に回動自在に組み付けた操作ダイヤルと、からなり、前記操作ダイヤルを回動することにより、前記環状マグネットの磁束の変化を前記磁界検出素子で検知して回動方向を検出する一方、前記操作ダイヤルを押圧することにより、前記操作具の台座部の下面に突設した押圧用突起で前記押ボタンスイッチを操作する構成としてある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、前記環状板バネの外周縁部から下方側に延在した取付部を、ベースの上面外周縁部に固定してある。このため、従来例のようにベースに弾性係合受け部を切り起こす必要がなく、携帯電話機等の筐体に組み付ける際に前記弾性係合受け部を避ける必要がない。この結果、筐体内の設置スペースを小さくでき、組立性に優れた薄型の操作入力装置が得られる。
【０００８】
本発明にかかる実施形態としては、金属製環状板バネに樹脂製台座部を一体成形してもよい。
本実施形態によれば、環状板バネに強度に優れた金属材を使用するので、破損しにくくなり、耐久性が向上するとともに、従来例よりも薄型化できる。また、操作具全体を薄型化できるので、前記操作具の上面に回動可能に支持された操作ダイヤルの環状マグネットを、プリント基板の上面に実装した磁界検出素子の近傍に配置できる。このため、前記磁界検出素子の感度が向上し、薄型の環状マグネットを使用できるので、操作入力装置全体をより一層薄型化できる。
【０００９】
本発明にかかる別の実施形態としては、操作具の台座部の外径寸法を環状マグネットの内径寸法よりも小さくし、前記環状マグネットの内側に前記操作具の台座部を配置してもよい。
本実施形態によれば、操作ダイヤルの環状マグネットと操作具の台座部とが重なり合うことがないので、より一層薄型の操作入力装置が得られる。
【００１０】
本発明にかかる異なる実施形態としては、操作ダイヤルの中央に設けた操作孔に、２つ折りして曲げ起こしたリングバネを介し、プリント基板に実装した押ボタンスイッチを操作できるように押ボタンを配置してもよい。
【００１１】
本実施形態よれば、操作ダイヤルの中央に配置した押ボタンがリングバネによって常に付勢されているので、ガタツキがなく、快適な操作感触を備えた操作入力装置が得られる。
【００１２】
本発明にかかる電子機器は、前述の操作入力装置を、外部から操作できるように操作ダイヤルを露出させて取り付けた構成としてある。
【００１３】
本発明によれば、薄型で、磁界検出素子の磁気特性を有効活用できる電子機器が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明にかかる操作入力装置の実施形態を図１ないし図１１の添付図面に従って説明する。
本実施形態にかかる操作入力装置１は厚さ寸法約２ｍｍであり、例えば、携帯電話機のモニター内のスクロールバーをスクロールし、選択指示する場合に使用される。
【００１５】
前記操作入力装置１は、図４ないし図８に示すように、金属ベース１０と、フレキシブルな樹脂フィルムからなり、かつ、絶縁シート３０で被覆されたプリント基板２０と、押ボタン４０と、固定リング５０と、操作具６０と、摺動シート７０と、環状マグネット７５と、操作ダイヤル８０と、からなるものである。
【００１６】
前記金属ベース１０は、図５に示すように、平面略円形であり、その中央部に一対の位置決め突起１１ａ，１１ｂを切り起こしてある。前記位置決め突起１１ａ，１１ｂは誤装着を防止すべく、巾寸法が異なっている。また、前記金属ベース１０は、その外周縁部近傍に治具孔１２ａ，１２ｂおよび位置決め孔１３をそれぞれ設けてある。前記治具孔１２ａ，１２ｂは、それぞれ丸形および方形である。さらに、前記金属ベース１０は、客先で組み付けられる場合に携帯電話機等の筐体との組立精度を高めるため、その外周縁部に位置決め用切り欠き部１４を設けてある。
【００１７】
プリント基板２０は、図５に示すように、前記金属ベース１０と略同一の平面形状のフレキシブルな樹脂フィルムからなり、かつ、裏面に接着材を塗布して剥離紙に被覆された略円形の基板本体２０ａと、前記基板本体２０ａから延在するリード部２０ｂとから形成されている。前記基板本体２０ａは、その中央に同心円状の中央固定接点部２１を配置してあるとともに、前記中央固定接点部２１の周囲に均等のピッチで同心円状の固定接点部２２〜２５を配置してある。また、前記基板本体２０ａは、前記中央固定接点部２１を間にして対向する位置に貫通孔２６ａ，２６ｂをそれぞれ設けてある。さらに、前記金属ベース１０の治具孔１２ａ，１２ｂ、位置決め孔１３および切り欠き部１４に対応する位置に、治具孔２７ａ，２７ｂ、切り欠き部２８ａおよび切り欠き部２８ｂをそれぞれ設けてある。そして、前記基板本体２０ａは、前記貫通孔２６ａ，２６ｂを間にして対向する位置に、ホール素子２９ａ，２９ｂを電気接続してある。
【００１８】
絶縁シート３０は、図５および図１０に示すように、前記基板本体２０ａを被覆可能な平面形状を有し、その裏面のうち、前記固定接点部２１〜２５に対応する位置に、薄いドーム状の導電性反転バネからなる可動接点３１〜３５をそれぞれ貼着一体化してある。また、前記絶縁シート３０は、前記プリント基板２０の貫通孔２６ａ，２６ｂおよび治具孔２７ａ，２７ｂに対応する位置に、貫通孔３６ａ，３６ｂおよび治具孔３７ａ，３７ｂをそれぞれ設けてある。さらに、前記絶縁シート３０は、その外周縁部のうち、前記プリント基板２０の切り欠き部２８ａ，２８ｂに対応する位置に、切り欠き部３８ａ，３８ｂを設けてある。そして、前記絶縁シート３０は、図１０に示すように、その裏面に、可動接点３１の周囲、可動接点３２と可動接点３３との間、および、可動接点３４と可動接点３５との間に浅い空気逃げ溝を形成するため、裏打ちシート３０ａを貼着一体化してある。なお、前記絶縁シート３０の上面のうち、前記可動接点３１の中央と対応する位置にスペーサ３９を配置してある。
【００１９】
なお、必要に応じ、前記プリント基板２０は、位置決め孔および治具孔を除き、その表裏面全体を絶縁性樹脂フィルムで被覆しておいてもよい。
【００２０】
押ボタン４０は、図６に示すように、後述する操作ダイヤル８０の操作孔８１に挿入可能な外周形状を有し、その外周下端縁部に抜け止め用環状リブ４１を一体成形してある。また、前記環状リブ４１の外周面には、前記金属ベース１０の位置決め突起１１ａ，１１ｂにスライド係合するガイド用スリット４２ａ，４２ｂ（図９）を形成してある。さらに、前記押ボタン４０は、リングバネ４３を前記環状リブ４１に係合してある。前記リングバネ４３は、前記押ボタン４０を下方側に付勢できるように、２つ折りにして曲げ起こしてある。
【００２１】
固定リング５０は、図７に示すように、カシメ孔５１を後述する操作ダイヤル８０のカシメ用突起８４（図１１）にそれぞれ嵌合し、カシメ固定することにより、操作具６０に操作ダイヤル８０を回動自在に抜け止めするためのものである。
【００２２】
操作具６０は、図８に示すように、平面略円形の環状板バネ６１に環状の樹脂製台座部６５を一体成形したものである。前記環状板バネ６１は、その対向する外周縁部に、位置決め孔６２ａを備え、かつ、斜め下方側に屈曲した平面略コ字形の取付部６２を延在するとともに、その対向する内周縁部に、上方側に屈曲した一体成形用延在部６３を形成してある。一方、前記台座部６５の外径寸法および内径寸法は、後述する操作ダイヤル８０の嵌合溝８５に回動可能に嵌合できる寸法である。また、前記台座部６５は、その外周縁部に切り欠き部６６を所定のピッチで形成してある。前記切り欠き部６６は、後述する操作ダイヤル８０の押し下げ操作を妨げないようにするための逃げである（図３）。さらに、前記台座部６５は、図１１に示すように、その下面外周縁部のうち、前記可動接点３２〜３５に対応する位置に押圧用突起６７ａ〜６７ｄを突設してあるとともに、その下面内周縁部に前記固定リング５０を抜け止めするための環状段部６８を形成してある。そして、図２に示すように、操作ダイヤル８０の回転時に、台座部６５の内周面が後述する操作ダイヤル８０の環状突部８３の外周面に直接摺接するが、台座部６５が樹脂製であるため、摩擦係数が小さく、摺動性に優れている。
【００２３】
このように、操作具６０を、金属製部品と樹脂製部品とを一体化して構成してあるので、薄型化しても金属部品で剛性を確保できるとともに、樹脂部分で摺動性を確保できる。すなわち、操作具６０によれば、回転体保持部品としての剛性と摺動性とを両立できる。
【００２４】
なお、環状板バネ６１と台座部６５との一体化の方法としては、一体成形でもよいし、接着や嵌め込みなどの方法でもよい。また、押圧用突起６７ａ〜６７ｄは台座部６５と一体に成形した樹脂製であってもよいし、台座部６５とは別の材質すなわち樹脂以外の材質であってもよい。押圧用突起６７ａ〜６７ｄは上述のように台座部６４だけでなく、環状板バネ６１に直接設けてもよい。
【００２５】
摺動シート７０は、図７に示すように、前記操作具６０の台座部６５の上面を被覆可能なリング形状であり、所定の摩擦係数を有する樹脂材で形成されている。
【００２６】
環状マグネット７５はＮ極およびＳ極を交互に配置したものであり、図１１に示すように、後述する操作ダイヤル８０の環状溝８６に嵌合，固定される。特に、本実施形態によれば、図２および図３に示すように、環状マグネット７５が操作ダイヤル８０に組み込まれても、前記操作具６０の台座部６５に重なり合わないように設計されている。このため、操作入力装置をより一層薄型化できる。さらに、前記環状マグネット７５と一体に回動する操作ダイヤル８０は摺動シート７０を介して摺動する。このため、両者の間に作用する摩擦抵抗は小さく、円滑に操作できる薄型の操作入力装置が得られるという利点がある。
【００２７】
操作ダイヤル８０は、図７および図１１に示すように、その中心に押ボタン４０を嵌合する操作孔８１を有するとともに、その外周縁部に抜け止め用環状リブ８２を設けてある。この抜け止め用環状リブ８２は、例えば、携帯電話機等の筐体からの抜け止めに利用できる。また、図１１に示すように、操作ダイヤル８０は、前記操作孔８１の下面開口縁部近傍に前記固定リング５０を固定するための環状突部８３を突設するとともに、前記環状突部８３の内周面側に抜け止め用環状段部８３ａを形成してある。さらに、前記環状突部８３は、その下面に固定リング５０をカシメ固定するためのカシメ用突起８４を均等のピッチで突設してある。そして、前記環状突部８３の外側には、前記摺動シート７０を嵌合するための環状溝８５と、前記環状マグネット７５を嵌合，固定するための環状溝８６とを同心円状に設けてある。ついで、前記環状溝８６の外周面には、前記環状マグネット７５の突起７６を嵌合するための切り欠き部８７を設けてある。なお、操作ダイヤル８０は、必ずしも円形である必要はなく、回動可能であれば、例えば、正八角形であってもよい。
【００２８】
次に、前述の構成部品の組立工程について説明する。
まず、図示しない治具である一対の位置決めピンに前記金属ベース１０の治具孔１２ａ，１２ｂをそれぞれ挿入して位置決めする。一方、プリント基板２０の基板本体２０ａの所定の位置にホール素子２９ａ，２９ｂを実装する。ついで、前記プリント基板２０の貫通孔２６ａ，２６ｂ、治具孔２７ａ，２７ｂを、位置決め突起１１ａ，１１ｂ、位置決めピンにそれぞれ挿入して前記金属ベース１０に貼着一体化する。そして、所定の位置に可動接点３１〜３５、裏打ちシート３０ａおよびスペーサ３９を絶縁シート３０に貼着一体化する。ついで、前記絶縁シート３０の貫通孔３６ａ，３６ｂ、治具孔３７ａ，３７ｂを、位置決め突起１１ａ，１１ｂ、位置決めピンにそれぞれ挿入し、前記プリント基板２０に貼着一体化する。
【００２９】
一方、操作ダイヤル８０の環状溝８６に環状マグネット７５を嵌合して接着固定するとともに、環状溝８５に摺動シート７０を組み付ける。そして、前記操作ダイヤル８０の環状溝８５の底面と操作具６０の台座部６５とで前記摺動シート７０を挟持するように組み付ける。ついで、前記操作ダイヤル８０のカシメ用突起８４に固定リング５０のカシメ孔５１を嵌合してカシメることにより、固定リング５０が台座部６５の環状段部６８に係合可能となる。これによって、操作ダイヤル８０と固定リング５０とで操作具６０および摺動シート７０が挟持される。このため、操作ダイヤル８０が摺動シート７０を介して前記操作具６０に回動自在に支持される。
【００３０】
ついで、図４に示すように、前記プリント基板２０の可動接点３１の上方に押ボタン４０を位置決めするとともに、前記押ボタン４０のガイド用スリット４２ａ，４２ｂを前記ベース１０の位置決め突起１１ａ，１１ｂにそれぞれスライド係合する。そして、
ベース１０の位置決め孔１３と操作具６０の位置決め孔６２ａとを、図示しない新たな位置決めピンを介して位置決めすることにより、前記押ボタン４０を操作ダイヤル８０の操作孔８１に嵌合し、リングバネ４３を介して抜け止めする。さらに、前記金属ベース１０の露出する外周縁部に、前記操作具６０の取付部６２を固定することにより、組立作業が完了する。なお、固定方法としては、溶接の他、接着、カシメまたは折り曲げ等が挙げられる。
【００３１】
本実施形態によれば、操作具６０は金属ベース１０に回動しないように固定されている。そして、操作ダイヤル８０の任意の位置を押し下げると、操作具６０の押圧用突起６７ａ〜６７ｄが可動接点３２〜３５をそれぞれ押し下げることにより、押下操作できる。一方、操作具６０の上面に回動自在に組み付けられた操作ダイヤル８０を回動することにより、回動操作できる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、前記操作具６０が可動接点３２〜３５に圧接して上方に付勢されているので、前記操作具６０にガタツキが生じない。また、前記摺動シート６０と操作ダイヤル８０との間に生じる摩擦力により、操作ダイヤル８０の慣性力による回り過ぎを抑制でき、誤操作が生じにくいという利点がある。
【００３３】
次に、操作方法の一例として、前述の構成からなる操作入力装置を組み込んだ携帯電話機（図示せず）の操作方法について説明する。
携帯電話機に組み込んだ操作ダイヤル８０を回動することにより、これと一体に環状マグネット７５が回動すると、一対のホール素子２９ａ，２９ｂが磁界の変化をそれぞれ検知し、これに基づいて回動方向および回動量を検出する。そして、その検出結果が携帯電話機のモニターの画面表示にスクロールバーの移動として反映される。
ついで、所望の位置にスクロールバーが到達した場合に、押ボタン４０を押すと、可動接点３１が反転して中央固定接点部２１に接触して選択指令を出力する。
また、操作ダイヤル８０の周辺部、例えば、図２に示すように、押圧用突起６７ｄの上方を押し下げることにより、前記押圧用突起６７ｄの直下に位置する可動接点３５を反転させ、固定接点部２５に導通させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明にかかる操作入力装置は携帯電話機に限らず、他のモバイル機器やその他の電子機器に適用してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１Ａおよび図１Ｂは本発明にかかる操作入力装置の上方斜視図および下方斜視図である。
【図２】図１Ａで示したII−II線断面図である。
【図３】図１Ａで示したIII−III線断面図である。
【図４】図１Ａで示した操作入力装置の分解斜視図である。
【図５】図４で示した構成部品の分解斜視図である。
【図６】図４で示した構成部品の分解斜視図である。
【図７】図４で示した構成部品の分解斜視図である。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは図７で示した構成部品の部分拡大斜視図および部分拡大分解斜視図である。
【図９】図１Ｂで示した操作入力装置の分解斜視図である。
【図１０】図９で示した構成部品の分解斜視図である。
【図１１】図９で示した構成部品の分解斜視図である。
【図１２】従来例にかかる操作入力装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１：操作入力装置
１０：金属ベース
１１ａ，１１ｂ：位置決め突起
１２ａ，１２ｂ：治具孔
１３：位置決め孔
１４：切り欠き部
【００３７】
２０：プリント基板
２０ａ：基板本体
２１：中央固定接点部
２２〜２５：固定接点部
２６ａ，２６ｂ：貫通孔
２７ａ，２７ｂ：治具孔
２８ａ，２８ｂ：切り欠き部
２９ａ，２９ｂ：ホール素子
３０：絶縁シート
３１〜３５：可動接点
３６ａ，３６ｂ：貫通孔
３７ａ，３７ｂ：治具孔
３８ａ，３８ｂ：切り欠き部
３９：スペーサ
【００３８】
４０：押ボタン
４１：抜け止め用環状リブ
４２ａ，４２ｂ：ガイド用スリット
４３：リングバネ
【００３９】
５０：固定リング
５１：カシメ孔
【００４０】
６０：操作具
６１：環状板バネ
６２：取付部
６２ａ：位置決め孔
６３：一体成形用延在部
６５：樹脂製台座部
６６：切り欠き部
６７ａ〜６７ｄ：押圧用突起
６８：環状段部
【００４１】
７０：摺動シート
７５：環状マグネット
【００４２】
８０：操作ダイヤル
８１：操作孔
８２：抜け止め用環状リブ
８３：環状突部
８４：カシメ用突起
８５：環状溝
８６：環状溝
８７：位置決め用切り欠き部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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