(57)【要約】      （修正有）【課題】低周波の特性を拡張すると共に、音純度を向上させた弾性体スピーカー箱システムを提供する。【解決手段】スピーカー箱２は、弾性体材料により製造され、その管壁は屈曲されて波形管状の筐体を形成し、そうして、スピーカー箱の筐体は弾性を有するようになり、自由に伸縮運動することができ、スピーカー単体１は、バッフル５上に実装し固定され、前記スピーカー箱の筐体の一方端は、バッフル５に固定され、他方端は、底板４で封止されることによって、スピーカー単体１と、スピーカー箱２と、底板４とにより共通に密閉箱システムを構成している。これによって、スピーカー単体１は、スピーカー箱の筐体と共に伸縮し振りたてるように運動して共振を生じ、弾性筐体は音声の放射器として機能し、低周波を放射し、低周波の応答を低端側へ拡張させ、音声の純度を向上し、低音の性能を改善している。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
弾性体スピーカー箱システムであって、スピーカー箱と、スピーカー単体と、バッフルと、底板とを備え、前記スピーカー箱は、弾性体材料により製造され、その管壁は屈曲されて波形管状の筐体を形成し、そうして、スピーカー箱の筐体は弾性を有するようになり、自由に伸縮運動することができ、前記スピーカー単体は、バッフル上に実装し固定され、前記スピーカー箱の筐体の一方端は、バッフルに固定され、他方端は、底板で封止されることによって、スピーカー単体と、スピーカー箱と、底板とにより共通に密閉箱システムを構成していることを特徴とする弾性体スピーカー箱システム。
【請求項２】
前記スピーカー箱は、１段以上の弾性体材料により製造され、管壁が屈曲された波形管状の筐体が接続し組合わせてなることを特徴とする請求項１に記載の弾性体スピーカー箱システム。
【請求項３】
前記スピーカー箱の箱壁の縦断面は、波形又は鋸形をなすように屈曲されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性体スピーカー箱システム。
【請求項４】
前記スピーカー箱の箱壁には気孔が開いていることを特徴とする請求項３に記載の弾性体スピーカー箱システム。
【請求項５】
前記弾性体の材料は、弾性軟質ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の弾性体スピーカー箱システム。
【請求項６】
前記スピーカー単体は、接着又はねじ固定の方式でバッフルに実装し固定されていることを特徴とする請求項５に記載の弾性体スピーカー箱システム。
【請求項７】
前記スピーカー箱は、接着又はねじ固定の方式でバッフルに実装し固定されていることを特徴とする請求項６に記載の弾性体スピーカー箱システム。
【請求項８】
前記スピーカー箱の形状は円筒状であることを特徴とする請求項７に記載の弾性体スピーカー箱システム。
【請求項９】
前記バッフルは、筐体構造をなしていることを特徴とする請求項７に記載の弾性体スピーカー箱システム。
【請求項１０】
前記筐体構造のバッフル内には、インバーティドパイプが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の弾性体スピーカー箱システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、音響分野に関し、特に、スピーカー箱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音が互いに干渉しないようにスピーカー前後の音を遮断して、音の高忠実度の向上を図るために、現在に市販されている従来のスピーカー箱の筐体のパネル材の構造は、いずれも剛性の大きく、硬さも大きい、例えば、木材、パーティクルボード、繊維板、ベニヤ板、天然石、人工石、大理石、コンクリートや、有機ガラス等の材料で設計し製作され、これらの材料を用いる理由は、音響特性から考えると、スピーカー箱のパネルを振動させなく、材料自身も共振を励起させないことが望ましく、特に、音が互いに干渉しないように高次高周波を抑え、音色を低減し、音の純度を向上させることが望ましいからである。このように、従来の筐体の設計では、その箱壁の剛性が大きく、硬さも大きくて、弾性がないため、防音や、音短絡防止のみに用いられる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、実際には、剛性が大きく、硬さも大きい材料では、（１）その自身の物理的特性によって材料の内部のダンピングが小さく定められ、音波の吸収が小さく、その内部で音波の伝播速度が大きくて、製作された筐体は高周波を励起して励起振動し、乱調が生じることで、スピーカーの発した音が互いに干渉し、音色が濁って明らかでないとの問題があった。また、（２）現在のスピーカー箱及びそのシステムの低周波応答の設計は、主に密閉箱と、開孔箱との２種類の設計方式がある。
従来の密閉箱では、筐体のキャビティは密閉型であり、スピーカー単体を実装した後に、そのキャビティのボーカルキャビティの機械剛性が大きく、且つ順応性が小さく、筐体の最低共振周波数Ｆｃがスピーカー単体の自由空間における共振周波数よりも大きくて、筐体との結合によって低周波を拡張することができなかった。
まは、従来の開孔箱では、密閉筐体に音声案内孔を開けて、風管の大きさや長さを調整することによって、風管の音品質を変化させ、低周波の放射音波を調整している。なお、筐体上に音声案内孔が開けているため、開孔は、低周波帯域の音声出力を伝える他に、風騒音も同時に与えられ、共振の干渉や伝送音箱の内部の筐体材料自身の励起による共振の反射によって形成された定常波の音染等は、いずれも低周波音を濁って明らかでないようにしている。
本考案の解決しようとする問題は、低周波の特性を拡張すると共に、音純度を向上させた弾性体スピーカー箱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本考案の採用している技術案は、弾性体スピーカー箱システムであって、スピーカー箱と、スピーカー単体と、バッフルと、底板とを備え、前記スピーカー箱は、弾性体材料により製造され、その管壁は屈曲されて波形管状の筐体を形成し、管壁は、全部屈曲されてもよく、もちろん、部分的に屈曲されてもよい。そうすると、スピーカー箱の筐体は弾性を有するようになり、自由に伸縮運動することができ、弾性体材料は、弾性軟質ゴムであってもよく、もちろん、発泡プラスチックや、弾性体合成材料等の他の弾性体複合材料であってもよい。前記バッフルは、木板又はプラスチックを用いてもよく、もちろん、他の材質のパネル材であってもよい。前記スピーカー単体は、バッフル上に実装し固定され、前記スピーカー箱の筐体の一方端は、バッフルに固定され、他方端は、底板で封止される。そうすると、スピーカー単体と、スピーカー箱と、底板とにより共通に密閉箱システムを構成し、前記底板は、主にスピーカー箱を封止して密閉箱システムを構成するために用いられると共に、必要に応じてスピーカー箱の共振周波数や放射音圧を調節するためにも用いることができ、底板の質量の大きさや寸法又は材質を制御し配置転換することにより、筐体の共振周波数や放射音圧値を有効に変化させることができる。その材質として、金属鉄シートであってもよく、紙材や、ゴム、プラスチック等であってもよい。もちろん、スピーカー箱と一体に成形されたものを用いてもよい。
上記した技術案において、前記スピーカー箱の箱壁の縦断面は、波形又は鋸形をなすように屈曲されてもよく、サイン波又はコサイン波のように屈曲されてもよく、もちろん、方波、台形波、三角波等の形状であってもよい。
好ましくは、前記スピーカー箱の箱壁には小さい気孔が開けてもよい。気孔は、主に筐体のボーカルキャビティの機械剛性を調節するために用いられ、同時に、筐体の共振点を変化させ、低周波を拡張させ、孔内の音品質が小さいため、孔の放射音波の作用が極めに弱く、孔から放射される反射波による定常波音染は無視可能となり、低音の純度が保証される。さらに、筐体を圧縮することにより気体を排気でき、筐体の体積を大幅に小さくさせて、パッキングし携帯しやすくなる。
前記スピーカー箱の形状は、円筒状であってもよく、もちろん、方形管、三角形管、テーパ状管又は円桶状等の多種類の管状、或いは２段以上の多種類の異なる形状の大きさの管状構造の組合せてもよい。
また、前記スピーカー単体は、接着又はねじ固定の方式によりバッフルに実装し固定されることが好ましい。
さらに、前記スピーカー箱は、接着又はボルト接続材による固定の方式によってバッフルに実装し固定されることが好ましい。
上記した技術案において、前記バッフルは、筐体構造をなしてもよく、バッフル筐体の大きさを調節することにより、筐体のボーカルキャビティの容積を変化させることができ、非直線性の歪みを低減し、低周波の応答を低端側へ拡張させ、低周波を改善している。前記筐体構造のバッフル内には、インバーティドパイプが設けられてもよい。
【考案の効果】
【０００５】
本考案によれば、以下のような効果が得られる。
（１）本考案の筐体はばねに類似する性能を有し、スピーカー単体の発音及び振動力の作用を結合して、キャビティ内の空気を圧縮及び膨張させ、スピーカー箱は、弾性体材料の歪みによってエネルギーを蓄積・放出させ、波形管状の筐体の良好な弾性変位値及び直線性の安定的な復原力を利用して、弾性筐体を率いて伸縮運動させて共振を生じ、筐体は音声の放射器として機能し、音波を放射し、音波の弾性体材料での伝播により、材料は、吸音、透過音、反射音の音響性能を有するようになり、弾性体材料の異なる材質や調製方によって、便利で有効にその音波の放射性能を変化させ、低周波を改善する。同時に、スピーカー単体の裏側から放射される音波は、弾性波であり、弾性波の波形管状の弾性体で速度が緩くなる特点によって、筐体の音声の順応性を増大させ、キャビティの容積も等価的に増大させ、非直線性の歪みを低減し、低周波の応答を低端側へ拡張させ、音声の純度を向上させ、低音の性能を改善している。（２）筐体の箱壁は、波形又は鋸形等をなすような屈曲と、弾性体材料の高ダンピングの内部損失とのそのものは、高周波共振を励起しにくいとの物理特性を有し、振動緩和でき、ボーカルキャビティ内の反射波を有効に吸収でき、音声の純度を高めている。（３）スピーカーは密閉箱に設計され、その音箱のキャビティ内の空気は外部と分離され、スピーカーの振動膜の振動は、キャビティ内の空気を繰り返して圧縮及び膨張させてしまい、１）弾性体スピーカー箱の筐体は弾性を有し、その材質は軟質ゴム系又はその他の弾性体材料であり、箱壁には波形又は鋸形の屈曲があり、スピーカー単体は、筐体のバッフル上に固定しセットされ、スピーカー単体の振動膜の振動力は、筐体に作用されて伸縮運動を生じ、筐体は、音声の放射器として機能し、低周波を放射する。それに対して、従来のスピーカー箱の筐体は硬くて剛性の大きい木材や、硬質プラスチック、石材及び有機ガラスであり、スピーカー単体は筐体上に固定し実装され、力は筐体に作用され、伸縮運動を生じず低周波を放射している。２）弾性体スピーカー箱システムは密閉箱に設計され、スピーカーの振動膜により力を生じて、弾性筐体に作用させ、低周波の音波を放射し低周波の応答を拡張し、低音效果を改善している。それに対して、従来の密閉箱は、スピーカーの振動膜により生じた力が直接に硬質筐体に作用され、高周波の騒音が生じられ、音純度を影響してしまう。３）弾性体スピーカー箱システムは密閉箱に設計され、弾性筐体が共振に参与するため、密閉箱システムのインピーダンスの応答特性は２つの共振最高ピークを有し、筐体の同調周波数を調節することにより、スピーカー単体の共振周波数よりも低くなり、低周波を拡張することができるが、従来の密閉箱は、１つだけの共振ピークを有し、且つ筐体の同調周波数がスピーカー単体の共振周波数よりも高いため、低周波を拡張できない。
本考案の特徴及び技術内容をさらに理解させるために、図面を参照して、以下のように本考案について詳細く説明するが、添付図面は単に参照用と説明用のものであり、本考案を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本考案に係る実施例の内部構造を示す図である。
【図２】本考案に係る実施例の外形を示す図である。
【図３】本考案に係る実施例の立体構造を示す図である。
【図４】本考案に係る実施例の局部断面構造を示す図である。
【図５】弾性体スピーカー箱の筐体の象徴的な機械システムの受力図である。
【図６】本考案に係る弾性体スピーカー箱の筐体の機械的回路図である。
【図７】本考案に係る弾性体スピーカー箱システムとスピーカー単体のインピーダンスの特性グラフである。
【図８】従来のスピーカーの密閉箱システム及びスピーカー単体のインピーダンスの特性グラフである。
【図９】本考案に係る弾性体スピーカー箱システムと従来のスピーカーの密閉箱システムとのインピーダンスの特性グラフの対比図である。
【図１０】本考案に係る弾性体スピーカー箱システムと従来のスピーカーの密閉箱システムとの音圧の特性グラフの対比図である。
【図１１ａ】スピーカー箱の箱壁の縦断面２が台形波をなしていることを示す図である。
【図１１ｂ】スピーカー箱の箱壁の縦断面２が三角波をなしていることを示す図である。
【図１１ｃ】スピーカー箱の箱壁の縦断面２がサイン波形をなしていることを示す図である。
【図１１ｄ】スピーカー箱の箱壁の縦断面２が鋸波形をなしていることを示す図である。
【図１１ｅ】スピーカー箱の箱壁の縦断面２が方波形をなしていることを示す図である。
【図１２ａ】各種類の異なる形状の管形のスピーカー箱を示す図である。
【図１２ｂ】各種類の異なる形状の管形のスピーカー箱を示す図である。
【図１２ｃ】各種類の異なる形状の管形のスピーカー箱を示す図である。
【図１２ｄ】各種類の異なる形状の管形のスピーカー箱を示す図である。
【図１２ｅ】各種類の異なる形状の管形のスピーカー箱を示す図である。
【図１３ａ】各種類の異なる形状の筐体構造のバッフルを示す図である。
【図１３ｂ】各種類の異なる形状の筐体構造のバッフルを示す図である。
【図１３ｃ】各種類の異なる形状の筐体構造のバッフルを示す図である。
【図１４ａ】２つのスピーカー箱付き弾性体スピーカー箱システムを示す図である。
【図１４ｂ】２つのスピーカー箱付き弾性体スピーカー箱システムを示す図である。
【考案を実施するための形態】
【０００７】
以下、本考案に係る実施例を、図面を参照して詳しく説明する。
図１〜図４に示すように、弾性体スピーカー箱システムは、スピーカー単体１と、スピーカー箱２と、底板４と、バッフル５とを備え、スピーカー箱２は、弾性体材料により波形管状の筐体に製造され、その管壁の縦断面は屈曲して波形をなし、管壁には気孔３が開けられ、スピーカー単体１は、接着固定することによりバッフル５に実装され、もちろん、ねじ等の方式によって固定できることは言うまでもない。スピーカー箱２の一方端は、ガスケットを用いて、波形管状の筐体の周辺を押し付け、さらにねじにてバッフルに固定させ、もちろん、同様に接着等の他の方式で固定させてもよい。そして、他方端は、底板４を接着することによって封止され、このようにして、スピーカー単体１と、スピーカー箱２と、底板４とによって、共通に密閉箱システムが構成され、スピーカー単体１のその裏部のボーカルキャビティとスピーカー箱２及び底板４との間にはキャビティが形成されている。
本実施例において、スピーカー箱２は、材料として弾性軟質ゴムが用いられ、軽量、防水、耐破壊や、耐衝撃等の特点を有し、異なる用途の場所に実装しやすい。また、ゴムは、粘弾性の高分子材料であり、高いダンピングの内部の損失や、基体ゴムの相対的分子質量分布は調整可能であり、各種類の周波数の音波の吸収に適応することができ、音波がゴムの内部に入射すると、そのうちの一部における高周波の音波のエネルギーは、材料の高分子鎖及びサイトグループの振動を変化して動作させるために用いられ、吸音の目的を達成し、音染を低減し、また一部の低い周波数のエネルギーの音波は無駄な仕事を行い、低周波を透過させ、低音を改善し、もちろん、別の弾性体複合材料、例えば、ポリウレタン（ＰＵ）系弾性体、高密度弾性スポンジ、ディップ（コート）ゴムやＴＰＯ（熱可塑性弾性体ゴム）等を用いてもよい。
スピーカー箱２は、その自身の材料が高いダンピングの内部損失の物理性能を有しているため、振動緩和の役割を果たし、高次共振を励起しにくく、管壁の縦断面が波形をなしており、その凹凸起伏状の屈曲は、抑制を吸収可能であり、筐体内に生じた乱雑な反射波を改善し、音染を低下させ、高調波の歪みを低減し、音声の純度を向上させることができる。
気孔３は、音声調整孔として機能することができ、筐体のボーカルキャビティの機械剛性を主に調節すると共に、筐体の共振点を変化させて、低周波を拡張し、気孔３の大きさ及び配列数を調節することにより、筐体の機械的コンプライアンスを変化させることができ、筐体の共振周波数の伸張低周波を調節し、筐体を圧縮することにより、筐体内の空気を気孔３から流し出させることができ、筐体を小さくさせて、パッキングし携帯しやすくなる。
底板４は、主にスピーカー箱を封止するために用いられると共に、スピーカー箱の共振周波数や放射音圧の大きさを調節するためにも用いられ、底板の質量の大きさ、寸法の大きさ又は材質を配置転換し制御することにより、筐体の共振周波数や放射音圧値を有効に変化させることができ、その材質として、金属鉄シートであってもよく、紙材又はゴムであってもよい。
バッフル５は、木板や、金属又はプラスチックを材質とし、主に、スピーカー単体１及びスピーカー箱２を実装し固定するために用いられ、筐体の放射に参与しない。
図５は、弾性体スピーカー箱の筐体の象徴的な機械システムの受力図であり、当該図に示すように、ばねの一方端は固定され、他方端は、等価振動質量がｍの物体に駆動力Ｆを印加した場合に、等価機械的コンプライアンスがＣであるばねを介して接続され、物体は運動の際に等価機械リアクタンスがＲｍである抵抗物体の振動速度Ｖの作用を受け、ばねの一方端はまた物体に繋がれる。そのため、これら３つの素子は同一の振動速度Ｖを有しているため、直列等価回路が得られる。即ち、図６に示す弾性体スピーカー箱の筐体の機械回路図が得られる。
【０００８】
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【０００９】
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次に、実測にてその周波数応答効果を説明する。なお、１つの３６ＭＭの図１に示すようなスピーカーフルレンジ単体製品であって、単体のＦＯは１８０ＨＺであり、弾性体を有するスピーカー箱に実装され、筐体は波形を有する屈曲であり、筐体は弾性を有し、且つ自由に伸縮可能であり、筐体の材質は軟質ゴムであり、筐体を密閉型箱に設計し、内部容積は０．１４１Ｌである。
そのインピーダンス特性をテストすると、図７に示すように応答する。なお、図において比較的に太い曲線７１は、弾性体スピーカー箱システムのインピーダンス―周波数の特性曲線であり、比較的に細い曲線７２は、スピーカー単体のインピーダンス―周波数の特性曲線であり、図面から分かるように、弾性体スピーカー箱システムのインピーダンス―周波数の特性曲線は２つの最大ピーク値を有し、２つの共振回路を有していることを示し、その１つは、密閉箱スピーカー単体とボーカルキャビティの機械的コンプライアンスの共振であり、もう１つは、スピーカー単体と弾性筐体の機械的コンプライアンスの共振であり、並列共振回路を構成している。またその図面から、筐体の共振周波数は１００ＨＺであり、低周波が拡張されたことを認識できる。それに対し、従来のスピーカーの密閉箱システムのインピーダンス特性は、図８に示すように、図において比較的に太い曲線８１は、従来のスピーカーの密閉箱システムのインピーダンス―周波数の特性曲線であり、比較的に細い曲線８２は、スピーカー単体のインピーダンス―周波数の特性曲線であり、その図面から分かるように、従来のスピーカーの密閉箱システムのインピーダンス―周波数の特性曲線は１つのみの最大ピークを有し、１つのみの共振回路を備えていることを示し、スピーカー単体とボーカルキャビティの機械的コンプライアンスの共振であって、筐体の共振周波数は２１０ＨＺであり、低周波がアップシフトしている。
弾性体スピーカー箱システムと従来のスピーカーの密閉箱システムのインピーダンス特性の対比は、図９に示すように、図において比較的に太い曲線９１は、弾性体スピーカー箱システムのインピーダンス―周波数の特性曲線であり、比較的に細い曲線９２は、従来のスピーカーの密閉箱システムのインピーダンス―周波数の特性曲線であり、その図面から分かるように、弾性体スピーカー箱のインピーダンス特性は２つの共振の最大ピーク値を有し、従来のスピーカーの密閉箱システムは１つのみで、弾性体スピーカー箱の筐体の共振周波数は１００ＨＺであり、従来のスピーカー箱は２１０ＨＺであり、弾性体スピーカー箱では低周波が拡張されている。
弾性体スピーカー箱システムと従来のスピーカー箱の密閉箱システムの近接場における音圧特性の対比は、図１０に示すように、図において比較的に太い曲線１０１は、弾性体スピーカー箱システムの音圧の周波数応答曲線であり、比較的に細い曲線１０２は、従来のスピーカーの密閉箱システムの音圧の周波数応答曲線であり、図面から分かるように、弾性体スピーカー箱は、共振周波数１００Ｈｚでその音圧レベルが向上し始め、従来のスピーカー箱の密閉箱システムよりも約１．５ｄＢ値だけ高くなり、低周波を伸張し音圧を向上させる。
以上において、本考案に係る弾性体スピーカー箱システムを説明しており、その機械システム、音響システムの質量、弾性、ダンピングの制御方式、音声の放射器として筐体を用いることから、低周波の特性を拡張すると共に、音声の純度を向上することができる。
なお、以上に記載された本考案に係る好ましい実施例は、当業者に理解させるために行った説明に過ぎず、本考案はこれに限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない技術範囲において様々な変更を加えることが可能である。
例えば、スピーカー箱の箱壁の縦断面は、異なる波形に屈曲されることができ、図１１ａ乃至図１１ｅに示すように、弾性体スピーカー箱の箱壁の縦断面が、順に台形波、三角波、サイン波、鋸波、方波等の異なる波形をなすようにそれぞれ屈曲されていることを示す図である。
同様に、弾性体スピーカー箱構造の幾何形状は基本的に管状であり、その具体的外形輪郭は多種類の形式に変換させることができ、図１２ａ乃至図１２ｅに示すように、弾性体スピーカー箱は、順に、方形管、三角形管、円桶形管、漸次径が縮径するテーパ状管、及び２段管の組合せ体である。
さらに、バッフル５は、スピーカー単体及び弾性体スピーカー箱を実装し固定させると共に、内部にキャビティを有し、筐体構造のバッフルキャビティの大きさを調節することにより、筐体のボーカルキャビティの容積を変化することができ、非直線性の歪みを低減し、低周波の応答を低端へ拡張させ、低周波を向上するように、複数のバッフルにより筐体構造を構成するバッフルを用いてもよい。図１３ａ乃至図１３ｃに示すように、筐体構造のバッフルの弾性体スピーカー箱システムであり、そのうち、図１３ｂ及び図１３ｃは、筐体構造のバッフルの内部には、インバーティドパイプ６も配置されている。
また、弾性体スピーカー箱システムは、さらに、２つひいてはより多くのスピーカー箱を備えてもよく、図１４ａ、図１４ｂに示すように、２つ付き弾性体製のスピーカー箱のシステムを示している。
以上に記載されたように、当業者であれば、本考案の技術案及び技術的発想によって、本願に対して他の対応する変更及び変形を行うことができるが、それらの変更及び変形は、いずれも本願の添付した請求の範囲に属するものである。
【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１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１１ｅ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１２ｅ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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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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