(57)【要約】【課題】小型のマイクロホン装置を提供すること。【解決手段】音声を集音してアナログの音声信号を生成する音声信号生成器１１１と、同期クロック信号が印加される信号端子１２２と、アナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換して同期クロック信号に同期したデジタルの音声信号を出力するアナログデジタル変換器１１６と、信号端子１２２に印加された同期クロック信号の振幅をデジタルの音声信号によって変調する振幅変調器１１７とを備える構成を有する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を集音してアナログの音声信号を生成する音声信号生成器と、前記アナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換して外部から信号端子を介して入力される同期クロック信号に同期した前記デジタルの音声信号を出力するアナログデジタル変換器と、前記同期クロック信号の振幅を前記デジタルの音声信号で変調する振幅変調器とを備えることを特徴とするマイクロホン装置。
【請求項２】
前記振幅変調器が、前記同期クロック信号の電圧を分圧する抵抗器と、前記信号端子と前記抵抗器との接続および切断を切り替えるスイッチとを備え、前記スイッチは前記デジタルの音声信号の値によって前記アナログデジタル変換器で制御することを特徴とする請求項１に記載のマイクロホン装置。
【請求項３】
音声によって振動される振動板と、前記振動板に対向して配置されて前記振動板と対で蓄電器を構成する電極板と、前記電極板に対し前記振動板と反対側に配置されたプリント基板と、前記プリント基板と前記電極板との間であって前記プリント基板上に配置された集積回路とを備え、前記プリント基板は、前記集積回路が配置された面と反対側の面に３つの接続端子が形成されていることを特徴とするマイクロホン装置。
【請求項４】
前記プリント基板には、電源電圧が印加される電源端子と、接地電圧が印加される接地端子と、同期クロック信号の電圧が印加される信号端子とが形成され、前記集積回路は、前記信号端子に印加された前記同期クロック信号の振幅を音声信号で変調するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のマイクロホン装置。
【請求項５】
音声を集音して音声信号を生成するマイクロホン装置と、前記マイクロホン装置で生成された前記音声信号を取得する音声信号処理装置とを備え、前記音声信号処理装置が、前記マイクロホン装置に同期クロック信号を供給するとともに、前記マイクロホン装置が、前記同期クロック信号を前記音声信号で振幅変調し、前記マイクロホン装置と前記音声信号処理装置とが、同一の端子を介して前記同期クロック信号と前記音声信号とを伝達するようにしたことを特徴とする電子装置。
【請求項６】
前記マイクロホン装置が、前記端子の電圧の立上りおよび立下りの何れかを検知することにより前記同期クロック信号を取得し、前記音声信号処理装置が、前記端子の電圧の立下りおよび立上りの何れかを検知することにより前記音声信号を取得するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の電子装置。
【請求項７】
音声信号が伝達される側から前記音声信号を伝達する側に同期クロック信号を供給し、前記音声信号を伝達する側で前記同期クロック信号を前記音声信号で振幅変調し、前記音声信号が伝達される側と前記音声信号を伝達する側とが、同一の端子を介して前記同期クロックと前記音声信号とを伝達することを特徴とする音声信号伝達方法。
【請求項８】
前記音声信号を伝達する側が、前記端子の電圧の立上りおよび立下りの何れかを検知することにより前記同期クロック信号を取得し、前記音声信号が伝達される側が、前記端子の電圧の立下りおよび立上りの何れかを検知することにより前記音声信号を取得することを特徴とする請求項７に記載の音声信号伝達方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声を集音して音声信号を出力するマイクロホン装置、マイクロホン装置を備えた電子装置、および、音声信号を伝達する音声信号伝達方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、音声を集音してアナログの音声信号を生成し、生成されたアナログの音声信号を増幅し、増幅されたアナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換し、デジタルの音声信号を他の装置に出力するマイクロホン装置が提供されていた（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、図７に示すように、従来のマイクロホン装置７１０は、一般に、４つの端子７２１、７２２、７２３、７２４を介して音声信号処理装置７３０に接続され、音声信号処理装置７３０とともに電子装置７００を構成するようになっていた。具体的には、マイクロホン装置７１０が音声信号処理装置７３０から電源電圧の供給を受けるための電源端子７２１と、マイクロホン装置７１０が音声信号処理装置７３０から同期クロック信号の供給を受けるための同期クロック信号端子７２２と、マイクロホン装置７１０が音声信号処理装置７３０と接地電圧を共有するための接地端子７２３と、マイクロホン装置７１０が音声信号処理装置７３０に音声信号を供給するための音声信号端子７２４とが、図８に示すようにプリント基板７２０上に形成され、プリント基板７２０上の４つの端子７２１、７２２、７２３、７２４を介して、マイクロホン装置７１０と音声信号処理装置７３０とが接続されていた。
【０００４】
このような従来のマイクロホン装置７１０を備えた電子装置７００の動作について、図７を用いて説明する。
【０００５】
音声信号処理装置７３０の同期クロック信号生成器７３１によって生成された同期クロック信号は、音声信号処理装置７３０の信号端子７３４を介してマイクロホン装置７１０に出力される。また、音響振動によってマイクロホン装置７１０の振動板７１２が振動し、マイクロホン装置７１０の振動板７１２と電極板７１３とで構成された蓄電器の静電容量が変化し、静電容量の変化によって生成されたアナログの音声信号がマイクロホン装置７１０の増幅器７１５によって増幅され、増幅されたアナログの音声信号がマイクロホン装置７１０のアナログデジタル変換器７１６に出力される。マイクロホン装置７１０のアナログデジタル変換器７１６は、アナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換するとともに、プリント基板７２０上の同期クロック信号端子７２２を介して取得した同期クロック信号に同期させて、デジタルの音声信号をプリント基板７２０上の音声信号端子７２４を介して音声信号処理装置７３０に出力する。したがって、音声信号処理装置７３０は、自身が出力した同期クロック信号に同期されたデジタルの音声信号を、音声信号受信器７３５によって、マイクロホン装置７１０から取得することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６２−２７６９９８号公報（第１−２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のマイクロホン装置７１０は、前述したように４つの端子７２１、７２２、７２３、７２４を介して音声信号処理装置７３０と接続されなければならず、マイクロホン装置７１０を小型化しようとすると４つの端子自体をそれぞれ小型にせざるを得ない一方で、４つの端子自体をそれぞれ小型にしようとすると音声信号処理装置７３０のそれぞれの端子と確実に導通させることが難しいので、結局、マイクロホン装置７１０を小型にすることが困難であるという問題があった。
【０００８】
また、近年は、小型のマイクロホン装置が求められており、特に、携帯用の電子装置ではマイクロホン装置の直径を更に小さくするよう求められている。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、小型にすることができるマイクロホン装置、電子装置および音声信号伝達方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクロホン装置は、音声を集音してアナログの音声信号を生成する音声信号生成器と、前記アナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換して外部から信号端子を介して入力される同期クロック信号に同期した前記デジタルの音声信号を出力するアナログデジタル変換器と、前記同期クロック信号の振幅を前記デジタルの音声信号で変調する振幅変調器とを備える構成を有している。
【００１１】
この構成により、従来のマイクロホン装置より直径を小さくすることができることになり、マイクロホン装置を小型にすることができる。
【００１２】
また、本発明のマイクロホン装置は、前記振幅変調器が、前記同期クロック信号の電圧を分圧する抵抗器と、前記信号端子と前記抵抗器との接続および切断を切り替えるスイッチとを備え、前記スイッチは前記デジタルの音声信号の値によって前記アナログデジタル変換器で制御する構成を有している。
【００１３】
この構成により、簡単かつ安価な構成でマイクロホン装置を小型にすることができる。
【００１４】
また、本発明のマイクロホン装置は、音声によって振動される振動板と、前記振動板に対向して配置されて前記振動板と対で蓄電器を構成する電極板と、前記電極板に対し前記振動板と反対側に配置されたプリント基板と、前記プリント基板と前記電極板との間であって前記プリント基板上に配置された集積回路とを備え、前記プリント基板は、前記集積回路が配置された面と反対側の面に３つの接続端子が形成されている構成を有している。
【００１５】
この構成により、従来のマイクロホン装置より直径を小さくすることができることになり、マイクロホン装置を小型にすることができる。
【００１６】
また、本発明のマイクロホン装置は、前記プリント基板には、電源電圧が印加される電源端子と、接地電圧が印加される接地端子と、同期クロック信号の電圧が印加される信号端子とが形成され、前記集積回路は、前記信号端子に印加された前記同期クロック信号の振幅を音声信号で変調するようにした構成を有している。
【００１７】
この構成により、同期クロックと音声信号とを同一の端子を介して伝達させてマイクロホン装置を小型にすることができる。
【００１８】
また、本発明の電子装置は、音声を集音して音声信号を生成するマイクロホン装置と、前記マイクロホン装置で生成された前記音声信号を取得する音声信号処理装置とを備え、前記音声信号処理装置が、前記マイクロホン装置に同期クロック信号を供給するとともに、前記マイクロホン装置が、前記同期クロック信号を前記音声信号で振幅変調し、前記マイクロホン装置と前記音声信号処理装置とが、同一の端子を介して前記同期クロック信号と前記音声信号とを伝達するようにした構成を有している。
【００１９】
この構成により、従来のマイクロホン装置より直径を小さくすることができることになり、電子装置を小型にすることができる。
【００２０】
また、本発明の電子装置は、前記マイクロホン装置が、前記端子の電圧の立上りおよび立下りの何れかを検知することにより前記同期クロック信号を取得し、前記音声信号処理装置が、前記端子の電圧の立下りおよび立上りの何れかを検知することにより前記音声信号を取得するようにした構成を有している。
【００２１】
この構成により、マイクロホン装置と音声信号処理装置とがそれぞれ同期クロック信号と音声信号とを容易に取得することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態のマイクロホン装置１１０および電子装置１００を示すブロック図である。
【００２４】
電子装置１００は、音声を集音して音声信号を生成するマイクロホン装置１１０と、マイクロホン装置１１０で生成された音声信号を取得して符号化その他の音声信号処理をする音声信号処理装置１３０とを備える。
【００２５】
まず、マイクロホン装置１１０の構成について説明する。
【００２６】
音声信号生成器１１１は、一対の振動板１１２と電極板１１３とからなり、音声を集音してアナログの音声信号を生成するようになっている。増幅器１１５は、音声信号生成器１１１によって生成されたアナログの音声信号を増幅するようになっている。アナログデジタル変換器１１６は、アナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換するとともに、後述の信号端子１２２に印加された同期クロック信号に同期してデジタルの音声信号を出力するようになっている。なお、アナログデジタル変換器１１６は、同期クロック信号の電圧の立上りで同期クロック信号を検出するようになっている。振幅変調器１１７は、直列接続されたスイッチ１１８と抵抗器１１９とからなり、信号端子１２２に印加された同期クロック信号の振幅を、アナログデジタル変換器１１６から出力されたデジタルの音声信号で変調するようになっている。すなわち、振幅変調器１１７は、デジタルの音声信号をクロック信号に重ねて信号端子１２２に出力するようになっている。プリント基板１２０は、電源電圧が印加される電源端子１２１と、同期クロック信号の電圧が印加される信号端子１２２と、接地電圧が印加される接地端子１２３とを有する。また、増幅器１１５とアナログデジタル変換器１１６と振幅変調器１１７とは、集積回路１１４を構成する。
【００２７】
マイクロホン装置１１０の振幅変調器１１７は、具体的には、スイッチ１１８が、アナログデジタル変換器１１６から出力されたデジタルの音声信号の値に対応して信号端子１２２と抵抗器１１９との接続および切断を切り替えるようになっており、抵抗器１１９が、信号端子１２２に印加された同期クロック信号の電圧を分圧するようになっている。より詳細には、抵抗器１１９が、後述の音声信号処理装置１３０の抵抗器１３２と等価の抵抗値を有し、スイッチ１１８が、アナログデジタル変換器１１６からデジタルの音声信号が１ビット入力される度に信号端子１２２と抵抗器１１９とを接続した状態（以下、「オン状態」という）および信号端子１２２と抵抗器１１９とを切断した状態（以下、「オフ状態」という）の何れかの状態になり、スイッチ１１８がオン状態のときには、抵抗器１１９によって同期クロック信号の電圧が半分に分圧され、スイッチ１１８がオフ状態のときには、同期クロック信号の電圧が音声信号処理装置１３０から印加した電圧に維持されるようになっている。なお、アナログデジタル変換器１１６から「０」情報が入力されることによりスイッチ１１８がオン状態となり、アナログデジタル変換器１１６から「１」情報が入力されることによりスイッチ１１８がオフ状態となるようになっている。
【００２８】
図２は、マイクロホン装置１１０の振幅変調器１１７をトランジスタ１１８ａと抵抗器１１９とで構成した実施例を示す。図２において、トランジスタ１１８ａは、ベースがアナログデジタル変換器１１６に接続され、エミッタが信号端子１２２に接続され、コレクタが抵抗器１１９に接続されており、アナログデジタル変換器１１６からデジタルの音声信号が１ビット入力される度に抵抗器１１９と信号端子１２２との間に流れる電流を通過する状態および遮断する状態の何れかの状態になることで同期クロック信号の振幅を変調するようになっている。
【００２９】
図３は、本実施の形態のマイクロホン装置１１０の構造を示す断面図である。なお、図３において、図１に示した構成要素と同じ構成要素は、同じ符号を付してある。筺体３５０は、振動板１１２、電極板１１３、集積回路１１４、およびプリント基板１２０を収納している。開口部３５１は、筐体３５０に形成され、音声を筐体３５０の内部に通過させるようになっている。振動板１１２は、導電性の振動板リング３５３と筺体３５０とプリント基板１２０上の配線とを介して、集積回路１１４に接続されている。電極板１１３は、絶縁性スペーサ３５２を間に振動板１１２に対向して配置され、振動板１１２と対で蓄電器を構成する。また、電極板１１３は、絶縁性固定器３５４に埋め込まれた導電性のゲート３５５とプリント基板１２０上の配線とを介して、集積回路１１４に接続されている。プリント基板１２０は、電極板１１３に対し振動板１１２と反対側に配置されている。集積回路１１４は、プリント基板１２０と電極板１１３との間であってプリント基板１２０上に配置されている。また、プリント基板１２０は、集積回路１１４が配置された面と反対側の面、すなわち外部と接続する接続面に、図４に示すように、電源端子１２１と、信号端子１２２と、接地端子１２３とが形成されている。
【００３０】
次に、音声信号処理装置１３０の構成について説明する。
【００３１】
図１において、同期クロック信号生成器１３１は、一定の振幅で一定の周期の同期クロック信号を生成するようになっている。抵抗器１３２は、マイクロホン装置１１０の抵抗器１１９と等価の抵抗値を有し、一端が同期クロック信号生成器１３１に接続されているとともに他端が音声信号処理装置１３０の信号端子１３４に接続されている。音声信号検出器１３３は、信号端子１３４に接続された検知点１４０において、同期クロック信号の電圧の立ち下がりで同期クロック信号を検知することにより、マイクロホン装置１１０のアナログデジタル変換器１１６から出力されたデジタルの音声信号の「１」情報と「０」情報とを検出するようになっている。
【００３２】
図５に同期クロック信号の例を示す。図５（ａ）に示す同期クロック信号５００は、マイクロホン装置１１０の振幅変調器１１７によって振幅変調されたものである。図５（ｂ）の同期クロック信号５１０は、図５（ａ）の同期クロック信号５００の一部が拡大して示されたものである。この同期クロック信号５１０は、図５（ｃ）に示すデジタルの音声信号５２０で変調されている。
【００３３】
以下、本実施の形態のマイクロホン装置１１０および電子装置１００の動作を説明する。
【００３４】
音声信号処理装置１３０の同期クロック信号生成器１３１によって、一定振幅で一定周期の同期クロック信号が生成される。生成された同期クロック信号は、音声信号処理装置１３０の抵抗器１３２および信号端子１３４を介してマイクロホン装置１１０に伝達され、プリント基板１２０上の信号端子１２２に電圧が印加される。
【００３５】
また、マイクロホン装置１１０の音声信号生成器１１１によって、アナログの音声信号が生成され、マイクロホン装置１１０の増幅器１１５によって、アナログの音声信号が増幅される。
【００３６】
さらに、音声信号処理装置１３０から供給された同期クロック信号と、マイクロホン装置１１０の増幅器１１５から出力されたアナログの音声信号とが、マイクロホン装置１１０のアナログデジタル変換器１１６に入力され、アナログデジタル変換器１１６によって、アナログの音声信号がデジタルの音声信号に変換されるとともに、デジタルの音声信号が同期クロック信号に同期して振幅変調器１１７に出力される。なお、図６に示すように同期クロック信号６００の立ち上がり点６２０で同期クロック信号６００が検出されるたびに、デジタルの音声信号が１ビット毎にマイクロホン装置１１０の振幅変調器１１７に出力される。
【００３７】
ここで、マイクロホン装置１１０の振幅変調器１１７にデジタルの音声信号の「０」情報が入力された場合には、振幅変調器１１７のスイッチ１１８はオン状態になり、マイクロホン装置１１０の振幅変調器１１７にデジタルの音声信号の「１」情報が入力された場合には、振幅変調器１１７のスイッチ１１８はオフ状態になる。振幅変調器１１７のスイッチ１１８がオン状態になったときには、マイクロホン装置１１０の信号端子１２２と振幅変調器１１７の抵抗器１１９とが接続されて、マイクロホン装置１１０の信号端子１２２における同期クロック信号の振幅が抵抗器１１９によって最大振幅Ｖｄｄの半分に分圧される。また、振幅変調器１１７のスイッチ１１８がオフ状態になったときには、マイクロホン装置１１０の信号端子１２２と振幅変調器１１７の抵抗器１１９とが切断されて、マイクロホン装置１１０の信号端子１２２における同期クロック信号の振幅が最大振幅Ｖｄｄとなる。
【００３８】
なお、音声信号処理装置１３０の検知点１４０における同期クロック信号の電圧は、マイクロホン装置１１０の信号端子１２２における同期クロック信号の電圧とほぼ等しい。
【００３９】
また、音声信号処理装置１３０の音声信号検出器１３３によって、音声信号処理装置１３０の検知点１４０における同期クロック信号の立ち下りが検知される。図６に示す同期クロック信号６００が音声信号処理装置１３０に出力された場合、同期クロック信号６００の最大振幅の電圧Ｖｄｄからの立ち下り点６１０でデジタルの音声信号の「１」情報が検出され、同期クロック信号６００の最大振幅の電圧Ｖｄｄの略半分からの立ち下り点６３０でデジタルの音声信号の「０」情報が検出される。
【００４０】
以上説明したように、マイクロホン装置１１０は、音声を集音してアナログの音声信号を生成する音声信号生成器１１１と、同期クロック信号が印加される信号端子１２２と、アナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換して同期クロック信号に同期したデジタルの音声信号を出力するアナログデジタル変換器１１６と、信号端子１２２に印加された同期クロック信号の振幅をデジタルの音声信号によって変調する振幅変調器１１７とを備え、同期クロック信号用の端子と音声信号用の端子とをプリント基板１２０に一体に形成し、プリント基板１２０の接続面の端子数を３つとしたので、プリント基板の接続面の端子数が４つであった従来のマイクロホン装置より直径を小さくすることができる。
【００４１】
また、マイクロホン装置１１０の振幅変調器１１７は、同期クロック信号の電圧を分圧する抵抗器１１９と、デジタルの音声信号の値によって信号端子１２２と抵抗器１１９との接続および切断を切り替えるスイッチ１１８とを有する構成としたので、簡単かつ安価な構成で、従来のマイクロホン装置より直径を小さくすることができる。
【００４２】
また、マイクロホン装置１１０が、信号端子１２２の電圧の立上りを検知することにより同期クロック信号を取得し、音声信号処理装置１３０が、信号端子１３４の電圧の立下りを検知することにより音声信号を取得するようにしたので、マイクロホン装置１１０と音声信号処理装置１３０とがそれぞれ同期クロック信号と音声信号とを容易に取得することができる。
【００４３】
なお、前述の実施の形態において、音声信号処理装置１３０の音声信号検出器１３３が、最大振幅の電圧からの立下りであるか最大振幅の半分の電圧からの立下りであるかによって、音声信号の「１」情報および「０」情報を検出する例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、音声信号処理装置１３０の音声信号検出器１３３が、最大振幅の電圧からの立下りの有無を同期クロック信号と同期して一定周期毎に検知することにより、音声信号の「１」情報および「０」情報を検出するようにしてもよい。
【００４４】
また、前述の実施の形態において、マイクロホン装置１１０が、信号端子１２２の電圧の立上りを検知することにより同期クロック信号を取得し、音声信号処理装置１３０が、信号端子１３４の電圧の立下りを検知することにより音声信号を取得する例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、信号の正負論理が本実施の形態と異なる場合、例えば、マイクロホン装置１１０が、信号端子１２２の電圧の立下がりを検知することにより同期クロック信号を取得し、音声信号処理装置１３０が、信号端子１３４の電圧の立上がりを検知することにより音声信号を取得する。
【００４５】
また、前述の実施の形態において、振動板１１２と電極板１１３とで蓄電器を構成したマイクロホン装置を例に説明したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、その他のマイクロホン装置に適用してもよく、また、マイクロホン装置以外の装置に適用してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、装置を小型にすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のマイクロホン装置および電子装置のブロック図
【図２】本発明の一実施の形態のマイクロホン装置における振幅変調機の例を説明するためのブロック図
【図３】本発明の一実施の形態のマイクロホン装置の構造を示す断面図
【図４】本発明の一実施の形態のマイクロホン装置におけるプリント基板に形成された３つの端子を示す図
【図５】本発明の一実施の形態のマイクロホン装置および電子装置における振幅変調された同期クロク信号の例を示す図
【図６】本発明の一実施の形態のマイクロホン装置および電子装置における同期クロック信号の立ち上がり点および立ち下がり点を示す図
【図７】従来のマイクロホン装置および電子装置のブロック図
【図８】従来のマイクロホン装置のプリント基板に形成された端子を示す図
【符号の説明】
１００　電子装置
１１０　マイクロホン装置
１１１　マイクロホン装置の音声信号生成器
１１２　マイクロホン装置の振動板
１１３　マイクロホン装置の電極板
１１４　マイクロホン装置の集積回路
１１５　マイクロホン装置の増幅器
１１６　マイクロホン装置のアナログデジタル変換器
１１７　マイクロホン装置の振幅変調器
１１８　マイクロホン装置のスイッチ
１１８ａ　マイクロホン装置のトランジスタ
１１９　マイクロホン装置の抵抗器
１２０　マイクロホン装置のプリント基板
１２１　マイクロホン装置の電源端子
１２２　マイクロホン装置の信号端子
１２３　マイクロホン装置の接地端子
１３０　音声信号処理装置
１３１　音声信号処理装置の同期クロック信号生成器
１３２　音声信号処理装置の抵抗器
１３３　音声信号処理装置の音声信号検出器
１３４　音声信号処理装置の信号端子
１４０　音声信号処理装置の検知点
３５０　マイクロホン装置の筐体
３５１　マイクロホン装置の開口部
３５２　マイクロホン装置の絶縁体スペーサ
３５３　マイクロホン装置の振動板リング
３５４　マイクロホン装置の絶縁性固定器
３５５　マイクロホン装置のゲート
【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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