(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路と、
前記磁気回路を収納するフレームと、
断面が略ドーム形状の中央振動部、及び、前記中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部を有し、前記外周振動部の外周側のエッジ部分の端部が前記フレームに固定された振動板とを備え、
前記振動板が、前記中央振動部全体を含む第１の板厚領域と、前記外周振動部の前記エッジ部分を含み板厚が前記第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、
前記第１の板厚領域が天然木からなる木製シートと紙のシートと樹脂フィルムとの積層構造を有し、
前記第２の板厚領域が合成樹脂フィルムの単層構造を有することを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
磁気回路と、
前記磁気回路を収納するフレームと、
断面が略ドーム形状の中央振動部、及び、前記中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部を有し、前記外周振動部の外周側のエッジ部分の端部が前記フレームに固定された振動板とを備え、
前記振動板が、前記中央振動部全体及び前記外周振動部における前記中央振動部との連結部分に連なる所定領域を含む第１の板厚領域と、前記外周振動部における前記所定領域以外の部分であり板厚が前記第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、
前記第１の板厚領域が天然木からなる木製シートと紙のシートと樹脂フィルムとの積層構造を有し、
前記第２の板厚領域が合成樹脂フィルムの単層構造であることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項３】
断面が略ドーム形状の中央振動部と、
前記中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部とを備える振動板であって、
前記振動板が、前記中央振動部全体を含む第１の板厚領域と、前記外周振動部のエッジ部分を含み板厚が前記第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、
前記第１の板厚領域が天然木からなる木製シートと紙のシートと樹脂フィルムとの積層構造を有し、
前記第２の板厚領域が合成樹脂フィルムの単層構造を有することを特徴とする振動板。
【請求項４】
断面が略ドーム形状の中央振動部と、
前記中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部とを備える振動板であって、
前記振動板が、前記中央振動部全体及び前記外周振動部における前記中央振動部との連結部分に連なる所定領域を含む第１の板厚領域と、前記外周振動部における前記所定領域以外の部分であり板厚が前記第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、
前記第１の板厚領域が天然木からなる木製シートと紙のシートと樹脂フィルムとの積層構造を有し、
前記第２の板厚領域が合成樹脂フィルムの単層構造であることを特徴とする振動板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘッドホーン等に適する全帯域型の電気音響変換器及び振動板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、振動板の素材に自然の木を利用したものが知られている。振動板の素材に木を用いる理由としては、例えば、紙や樹脂に比べて音速が速い、剛性、ヤング率が大きい、金属等に比べ内部損失が大きい、密度が小さい（軽い）等の総合的に優れた特性を有する点に加えて、木が本来持っている自然な響きが得られることにある。加えて、見栄えの向上が図れるようになり、高品質を与える効果がある為、振動板素材の１つとして注目されている。
【０００３】
低音域から高音域までの広帯域にわたって音声を再生する場合は、例えば、図６に示すように、フレーム１１３内に収納された振動板１１１が用いられる。振動板１１１は、ドーム形状の中央振動部１０１とその中央振動部１０１の外周に連続して配置された外周振動部１０３とによって構成される。中央振動部１０１及び外周振動部１０３の組合せによって、低音域から高音域までの全帯域にわたってカバーするようになっている。このときの一般的な周波数レスポンスを図７に示す。
【０００４】
図７に示す周波数レスポンスは、基準軸上１ｍの点における音圧レベルを周波数に対応させて連続した曲線となるように自動測定したものである。周波数レスポンスにおいて、再生される周波数範囲を実効周波数帯域ＦＢという。低域の限界を示す低域共振周波数ｆｏと、高域の限界を示す高域共振周波数ｆｈの範囲で、出力音圧レベルが−１０ｄＢ低下した低域再生限界Ｌと高域再生限界Ｈの周波数範囲が示されている。特性は、ピストン振動域ＰＢの平坦な特性と、振動板の複雑な振動域からなる分割振動域ＤＢとに２分される。全体域型では、低域再生限界Ｌから高域再生限界Ｈまでの実効周波数帯域ＦＢの全域を使用する。
【０００５】
この場合、低音域ではエッジ部１０５を支点として振動するピストン振動域ＰＢのため、特性は出力音圧の周波数特性はほぼフラットとなる。中音域では、振動板の周辺のエッジ部１０５及び中央振動部１０１と外周振動部１０３の境目となる連結部分にそれぞれ影響が現れ、共振により、図６の矢印ａ、ｂに示すような逆位相の振動が発生して音が打ち消し合い、中音の谷ｄと呼ばれるディップが生じる。高音域では、振動板はピストン振動ができなくなり、振動板の各部分が複雑に振動する分割振動域ＤＢとなるため、多くのピークデイップが生じるようになる。高域限界では、主に振動板の中央部のスティフネスと質量、ボイスコイル１０７の質量で決まる周波数で高域共振が起こり、この高域限界周波数（高域再生限界Ｈ）でのピークを最後に音圧が急激に低下する。
【０００６】
これらの問題を解消する手段として、例えば、特許文献１に示す如く、高音域を拡げるために音響損失特性０．０２以上の振動板材料を用い、振動板の分割振動を利用して２０ｋＨｚ以上の周波数帯を再生可能とする手段が知られている。あるいは、特許文献２に示す如く、エッジ部の固定支持を弾性部材を用いることにより中音域でのエッジ部の逆位相振動を抑えてディップｄを小さくする手段が知られている。
【特許文献１】特開２００２−１５２８８５号公報
【特許文献２】特開２００５−２０４２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した如く、全帯域型の振動板にあっては、特に、中音域から高音域にかけて問題が起きるようになる。しかしながら、中音域を改善する特許文献１の手段にあっては、音響損失特性が０．０２以上の特殊な材料を用いる必要があることと、高音域以外の音域改善には大きくつながらない不具合をかかえると共に外観品質の向上を図る点について何等考慮されていない。
【０００８】
弾性部材でエッジ部を支持する特許文献２の手段にあっては、エッジ部の振動特性の改善が図れる反面、中央振動部と外周振動部の境目で起きる逆位相の改善にはつながらず、中音域から高音域にかけての不具合をかかえると共に外観品質の向上を図る点についても何等考慮されていない。
【０００９】
そこで、本発明にあっては、木が本来持っている自然な響きが得られるようにすると共に中音域から高音域にわたる音域の音質改善が図れるようにし、外観品質に優れた電気音響変換器及び振動板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
目的を達成するために、本発明の態様によれば、磁気回路と、磁気回路を収納するフレームと、断面が略ドーム形状の中央振動部、及び、中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部を有し、外周振動部の外周側のエッジ部分の端部がフレームに固定された振動板とを備え、振動板が、中央振動部全体を含む第１の板厚領域と、外周振動部のエッジ部分を含み板厚が第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、第１の板厚領域が天然木からなる木製シートと紙のシートと樹脂フィルムとの積層構造を有し、第２の板厚領域が合成樹脂フィルムの単層構造を有する電気音響変換器が提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、磁気回路と、磁気回路を収納するフレームと、断面が略ドーム形状の中央振動部、及び、中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部を有し、外周振動部の外周側のエッジ部分の端部がフレームに固定された振動板とを備え、振動板が、中央振動部全体及び外周振動部における中央振動部との連結部分に連なる所定領域を含む第１の板厚領域と、外周振動部における所定領域以外の部分であり板厚が第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、第１の板厚領域が天然木からなる木製シートと紙のシートと樹脂フィルムとの積層構造を有し、第２の板厚領域が合成樹脂フィルムの単層構造である電気音響変換器が提供される。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、断面が略ドーム形状の中央振動部と、中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部とを備える振動板であって、振動板が、中央振動部全体を含む第１の板厚領域と、外周振動部のエッジ部分を含み板厚が第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、第１の板厚領域が天然木からなる木製シートと紙のシートと樹脂フィルムとの積層構造を有し、第２の板厚領域が合成樹脂フィルムの単層構造を有する振動板が提供される。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、断面が略ドーム形状の中央振動部と、中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部とを備える振動板であって、振動板が、中央振動部全体及び外周振動部における中央振動部との連結部分に連なる所定領域を含む第１の板厚領域と、外周振動部における所定領域以外の部分であり板厚が第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、第１の板厚領域が天然木からなる木製シートと紙のシートと樹脂フィルムとの積層構造を有し、第２の板厚領域が合成樹脂フィルムの単層構造である振動板が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、天然木からなる木製シートと木に近い性質の紙のシートと樹脂フィルムとを組合せた積層構造によって、木が本来持っている自然な響きが得られると共に、木の持つ木目調によって見栄えが向上し外観品質の面で大変好ましいものとなる。
【００２１】
一方、振動板は、薄く作られた第２の板厚領域を支点として一体に振動するピストン振動域となり出力音圧の周波数特性をフラットにできる。また、中央振動部、外周振動部を含めて連結部分の厚い板厚形状によって、連結部分の剛性を増大させ、フラットな帯域を拡大でき、さらに、共振による逆位相の振動が小さく抑えられ音圧ディップの改善を図ることができる。同時に高音域においても、表面伝搬速度（音速）の速い木製シートと紙のシートと樹脂フィルムとの積層構造からなる振動板により、振動板の複雑な分割振動が小さく抑えられピークデイップの改善を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載においては、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。
【００２３】
本発明の実施の形態に係る電気音響変換器１は、図１に示すように、磁極（ヨーク）３と中心極５と磁石７とで構成された磁気回路９と、磁気回路９の上方に配置された振動板１１とを有している。
【００２４】
磁気回路９を構成する磁極３、中心極５、磁石７はフレーム１３の凹部１５から立ち上がる柱状突起体１７と嵌合し、磁極３と中心極５との間に所定のギャップＧを有して凹部１５内に収納されている。
【００２５】
振動板１１は、断面形状がドーム形状の中央振動部１９とその中央振動部１９の外周に形成された断面形状がドーム形状の外周振動部２１とを有し、連結部分２０によって中央振動部１９から外周振動部２１へかけて一体に連続し合う形状となっている。連結部分２０の裏面にはギャップＧ内にボイルコイル２２が落し込みにより中心出しをしながら接着剤を介して接合支持される。一方、外周振動部２１は、中央振動部１９と同じ厚さの板部２１ａと、それより薄い板厚のエッジ部２１ｂとからなり、エッジ部２１ｂの周端縁Ｐはフレーム１３の外周縁に接着剤等の接着手段によって接着された支持構造となっている。
【００２６】
図１に示す振動板１１は、中央振動部１９の全体及び連結部分２０を含むように定義される第１の板厚領域Ｄと、外周振動部２１のエッジ部２１ｂを含むように定義され、板厚が第１の板厚領域Ｄより薄い第２の板厚領域Ｄ−１とによって構成されている。
【００２７】
第１の板厚領域Ｄは、天然木からなる木製シート２３と紙のシート２４と合成樹脂フィルム２５を重ね合わせた積層構造となっている。第１の板厚領域Ｄの外径は、重量管理の点から出来る限り小さいこと、連結部分に十分な剛性を与える大きさであること、外周振動部に通常形成されるコルゲーション領域に掛からないことから上下限が規定される。中音域にあっては逆位相による振動を小さく抑えると共に、高音域にあっては複雑な分割振動を小さく抑える厚みαに設定されている。
【００２８】
ヘッドホーンやイヤホーンに用いられる振動板は、軽量であることが重要な条件であるため、重量管理とスティフネス確保の観点から、厚みαは、例えば、５μｍから２５０μｍ程度、より好ましくは２０μｍから１００μｍ程度とすることができる。
【００２９】
木製シート２３は、例えば、図２に示すように矢印の如く丸太状の木材２７を回転させながら切削刃２９にあてて、いわゆるかつらむき（ロータリースライス）を行うことで作られるようになっている。また、板目材、柾目木材からのスライス加工によっても作製できる。薄板化の下限は、木材の導管や木質細胞の大きさに依存する。
【００３０】
使用する天然木の材質としては、導管密度が均一で小さい、導管が短い、木繊維質が長い、夏目の成長が遅い等の条件に加えて成形加工のし易い材料があげられる。加えて、音響特性の各条件、例えば、音速伝搬速度が速いこと、適度に高い内部損失を有することを考慮すると、低密度、高弾性率とともに異方性、不均一性を満たすものが最適で、例えば、図５に例示するように、広葉樹から針葉樹まで広範な木材が用いられる。上記の条件を満たす木材としては、広葉樹が望ましく、特に、散孔材で塞冷地、高標高地で生育するダケカンバ等のカバ材等を用いることが好適である。又は、ホウノキ材、又はイタヤカエデ等のカエデ系、ハードメープル等のメープル系の木材も好適に用いられる。
【００３１】
音響特性の各条件を天然木だけで実施するのは難しく、また、成形性、形状安定性を考慮すると、この実施形態では、木の材質に近似する紙のシート２４を重ね合わせた積層構造とするのが好ましい。
【００３２】
紙のシート２４としては高耐熱で引っ張り等の機械強度が高いことが求められ、ビニロンとパルプ混合系の不織布が用いられ、天然素材ではガンピ、コウゾ等の抄紙を用いた手段となっている。
【００３３】
一方、第２の板厚領域Ｄ−１は、合成樹脂フィルム２５からなる単層構造となっている。材質にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）等が用いられ、振動板１１全体が一体に振動するピストン振動域となる厚みβに設定されている。
【００３４】
厚みβは、特に限定されないが、例えば、ヘッドホーンやイヤホーンに用いる場合には、重量管理とスティフネス確保の観点から厚さの範囲が規定でき、例えば、４μｍから４０μｍ程度、さらには６μｍから２５μｍ程度とすることが好ましい。
【００３５】
また、共振による逆位相の振動の抑制と、高音域における振動板の複雑な分割振動を考慮すると、厚みαと厚みβの厚みの比は、例えば、α：βを１：１程度〜２５：１程度、さらには４：１程度から１５：１程度とするのが好適である。厚みの比を上述の範囲とすることにより、ディップの発生を更に抑制でき、中音域から高音域にわたる音域の改善を図った音響振動板が得られる。
【００３６】
このように構成された第１の板厚領域Ｄ及び第２の板厚領域Ｄ−１を備えた振動板１１を作るには、例えば、図３（ａ）に示すように、木製シート２３、紙のシート２４、合成樹脂フィルム２５を、樹脂含浸や接着剤等の接着手段によって重ね合わせることで、３層の貼り合せシートを形成する。その貼り合せシートを、ヒータ等の加熱手段を備えた雄型と雌型のプレス機（図示していない）により加熱プレス成型することで、図３（ｂ）に示すような振動板１１が得られる。図３（ｂ）に示す振動板１１は、全領域にわたって重ね合わされた３層の積層構造となっている。エッジ部２１ｂを含むように定義された薄い第２の板厚領域Ｄ−１については、例えば、研磨紙を押し当て木製シート２３及び紙のシート２４を同時に研削除去することで、図３（ｃ）に示すように、合成樹脂フィルム２５のみによる単層構造を作ることができる。
【００３７】
なお、木製シート２３と紙のシート２４とのプレス加工した積層シートを第１の板厚領域Ｄの大きさに打ち抜き加工し、予め成形してある合成樹脂フィルム２５上にその積層シートを接着手段を用いて貼り合せることによっても、第２の板厚領域Ｄ−１を設けることが可能である。この場合、第１の板厚領域Ｄは、木製シート２３、紙のシート２４、合成樹脂フィルム２５からなる積層構造となる。
【００３８】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す如く、中央振動部１９の合成樹脂フィルム２５を一定領域Ｌにわたって除去することで、中央振動部１９の中心部に、木製シート２３及び紙のシート２４からなる２層の積層構造を有する第１の板厚領域Ｄ1を形成してもよい。一定領域Ｌとしては、振動板口径が大きく、例えば、φ３０ｍｍ以上となると、全体の重量に対する、中央振動部の樹脂フィルムの寄与も大きくなってくるため、重量管理の観点から、除去することが望ましい。一定領域Ｌの最大径は、連結部分から中央振動部側への立ち上がり部分で、積層シートとの接着時の糊代が取れる大きさであれば良い。
【００３９】
図４に示す例では、エッジ部２１ｂとなる第２の板厚領域Ｄ１−１は、合成樹脂フィルム２５からなる単層構造としている。図４の振動板１１は、連結部分２０を含む第３の板厚領域Ｄ１−２を更に有することが好ましい。
【００４０】
第３の板厚領域Ｄ１−２は、第１の板厚領域Ｄ１と第２の板厚領域Ｄ１−１との間に位置しており、第１の板厚領域Ｄ１（厚みをα１とする）及び第２の板厚領域Ｄ１−１（厚みをβ１とする）より厚く形成されている。第３の板厚領域Ｄ１−２は、例えば、振動板１１全体が一定に振動するピストン振動域となる厚みγ１に設定される。
【００４１】
厚みγ１は、特に限定されないが、例えば、ヘッドホーンやイヤホーンに用いる場合には、求められる重量やスティフネス等を考慮して、例えば、好ましくは２０μｍから１００μｍ程度とすることができる。また、共振による逆位相の振動の抑制と、高音域における振動板の複雑な分割振動を考慮すると、厚みα１、厚みβ１、厚みγ１の比は、例えば、α１：β１：γ１を１：１：２程度〜２５：１：３５程度、さらには４：１：６程度〜１５：１：２０程度とすることができる。厚みの比を例えば上述の範囲に変化させることにより、ディップの発生を更に抑制でき、中音域から高音域にわたる音域の改善を図った音響振動板が得られる。
【００４２】
その結果、図４に示す例では、第１の板厚領域Ｄ１を木製シート２３と紙のシート２４による２層の積層構造とし、第２の板厚領域Ｄ１−１を合成樹脂フィルム２５による単層構造とし、第３の板厚領域Ｄ１−２を木製シート２３、紙のシート２４、合成樹脂フィルム２５の３層の積層構造とする振動板１１が形成される。
【００４３】
なお、図４においては、第２の板厚領域Ｄ１−２として、中央振動部１９における外周振動部２１との連結部分に連なる所定領域（中央振動部１９の外周部分）と外周振動部２１における中央振動部１９との連結部分に連なる所定領域（外周振動部２１の内周部分）とを含むように定義している。
【００４４】
しかし、連結部分２０及び中央振動部１９の外周部分の一方を含むように第２の板厚領域Ｄ１−２を定義した振動板、即ち、中央振動部１９の外周部分と連結部分２０の厚みを特に他の領域より厚くした振動板も好適に用いることができる。あるいは、連結部分２０及び外周振動部２１の内周部分を含むように第２の板厚領域Ｄ１−２を定義した振動板、即ち、Ｌの幅を大きくし、中央振動部１９をほぼ木製シート２３と紙のシート２４のみで構成した振動板等も、図４及び図４と同様の作用効果を奏し、好適に用いることができる。
【００４５】
このように構成された電気音響変換器１によれば、天然木からなる木製シート２３と木に近い性質の紙のシート２４を組合せた積層構造によって、木が本来持っている自然な響きが得られると共に、木の持つ木目調によって見栄えが向上し外観品質の面で大変好ましいものとなる。
【００４６】
一方、振動板１１は、薄く作られた第２の板厚領域Ｄ１−１を支点として一体に振動するピストン振動域となり出力音圧の周波数特性をフラットにできる。また、中央振動部、外周振動部を含めて連結部分２０の厚い板厚形状によって、連結部分の剛性を増大させ、フラットな帯域を広くでき、さらに、共振による逆位相の振動が小さく抑えられ音圧ディップの改善を図ることができる。同時に高音域においても、表面伝搬速度（音速）の速い木製シートと紙のシートの積層構造からなる振動板により、振動板の複雑な分割振動が小さく抑えられピークデイップの改善を図ることができる。
【００４７】
中央振動部１９は、表面に音速伝搬速度の速い材料が望ましい。木製シート２３は金属同等の音速伝搬速度が紙程度の密度を有する軽量な材料で得られるため、振動板に用いる材料としては非常に好適である。さらに、木製シートは木繊維を有するため構造に異方性を有し、内部損失が適度な大きさで共鳴振動や分割振動の発生を抑制できる。ただし、重量管理の点で、木製シート２３を極限に薄くすると、繊維直交方向の強度が弱いため、木製シートと接着結合性の良好な紙のシート２４で補強することが必要である。従って、中央振動部１９を少なくとも二層構造の複数層とすることにより、上記木製シート２３を用いた音響的効果が得られる。また、板厚領域を連結部分２０に拡大することにより、安定したピストン振動を得ることが可能となる。
【００４８】
一方、外周振動部２１は、上記の様にピストン振動を行う際のバネ部として規定できるため、樹脂フィルムの物性値を選定することが望ましい。薄層、軽量で気密性を有し、適度な剛性を、形状復元性を有し、かつ成形性の良い合成樹脂フィルム２５の単層構造は好適である。
【００４９】
第１の板厚領域Ｄ１において、二層構造、さらには、第３の板厚領域Ｄ１−２において、三層構造といった複数層とする場合には、上記の効果が引き出せるばかりでなく、形状保持性にも優れており、即ち、振動板の生産性においても優れた構成となる。
【００５０】
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が可能であり、実施段階においては、その要旨を逸脱しない範囲で変形して具体化できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の電気音響変換器は、ヘッドホーンやイヤホーン等の全帯域型で小型の動電型タイプのスピーカに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明にかかる電気音響変換器の概要切断説明図。
【図２】丸太状の木から木製シートを作る一例を示した概要説明図。
【図３】第１、第２の板厚領域を備えた振動板を作るための概要説明図。
【図４】第１、第２の板厚領域の外に、第３の板厚領域を備えた振動板を示した概要説明図。
【図５】振動板として使用する木材とその外の材料とを比較した説明図。
【図６】従来例の電気音響変換器の振動板を示した概要説明図。
【図７】周波数レスポンス（出力音圧周波数特性）の説明図。
【符号の説明】
【００５３】
９    磁気回路
１１    振動板
１３    フレーム
１９    中央振動部
２１    外周振動部
２１ｂ    エッジ部
２３    木製シート
２４    紙のシート
２５    合成樹脂フィルム
Ｄ，Ｄ１    第１の板厚領域
Ｄ−１，Ｄ１−１    第２の板厚領域
Ｄ１−２    第３の板厚領域
【図１】
0004780067.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】
0004780067.tif 000008