(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響伝送接続体であって、
チューブ状要素を含み、音声信号はチューブ状要素の第１の端からチューブ状要素の第２の端へ伝送可能であり、前記音響伝送接続体はまた、
チューブ状要素の第２の端の近傍に配置される変換器を含み、そのためチューブ状要素の第１の端から第２の端へ伝送される音声信号は変換器により電気信号に変換され、
変換器は、ハウジング内の、チューブ状要素の第２の端から通じる第１の空隙に音響チャネルを介して配置され、チューブ状要素の前記第２の端と変換器との間に、伝送された信号の音響インピーダンス整合のために第１の要素が構成されており、
前記第１の要素には、前記音響チャネルとさらなる音響チャネルとが形成され、前記さらなる音響チャネルは、チューブ状要素の前記第２の端からハウジング内の第２の空隙へ通じており、前記第２の空隙は、前記第１の要素に対して前記チューブ状要素の第２の端とは反対側に設けられ、
前記音響伝送接続体は、初めに述べたチューブ状要素と実質的に同じ方向に延びて配置されるさらなるチューブ状要素を含み、さらなるチューブ状要素は同様に第１および第２の端を有し、さらなるチューブ状要素の第２の端は、前記第１の要素と同様に形成された音響インピーダンス整合のための第２の要素に同様に接続され、前記第２の要素はさらなるチューブ状要素の第２の端から、さらなるチューブ状要素の第２の端と第２の要素に対して反対側に設けられた、ハウジング内の第３の空隙へ通じている音響チャネルを含むことを特徴とする、音響伝送接続体。
【請求項２】
さらなる音響チャネルは２つまたはそれ以上の部分チャネルを含み、その各々はチューブ状要素の第２の端から第２の空隙へ通じていることを特徴とする、請求項１に記載の音響伝送接続体。
【請求項３】
ヘッドセットであって、
音声信号を電気信号に変換するための変換器を含み、その変換器は封入カプセル内に配置されており、前記ヘッドセットはまた、
第１の端と第２の端とを有するチューブ状要素を含み、第１の端は主にユーザの口から音声信号を受信するよう構成され、第２の端は変換器に通じており、音声信号はチューブ状要素を介して変換器に伝送され、
変換器は、封入カプセル内の、チューブ状要素の第２の端に通じる第１の空隙に音響チャネルを介して配置され、封入カプセル内に、伝送された信号の音響インピーダンス整合のために、前記音響チャネルとさらなる音響チャネルとが形成されている第１の要素が構成され、この第１の要素は変換器とチューブ状要素の第２の端との間に配置され、さらなる音響チャネルは、チューブ状要素の前記第２の端から封入カプセル内の第２の空隙へ通じており、
前記音響伝送接続体は、初めに述べたチューブ状要素と実質的に同じ方向に延びて配置されるさらなるチューブ状要素を含み、さらなるチューブ状要素は同様に第１および第２の端を有し、さらなるチューブ状要素の第２の端は、前記第１の要素と同様に形成された音響インピーダンス整合のための第２の要素に同様に接続され、前記第２の要素はさらなるチューブ状要素の第２の端から、さらなるチューブ状要素の第２の端と第２の要素に対して反対側に設けられた、ハウジング内の第３の空隙へ通じている音響チャネルを含むことを特徴とする、ヘッドセット。
【請求項４】
さらなる音響チャネルは２つまたはそれ以上の部分チャネルを含み、その各々はチューブ状要素の第２の端から第２の空隙へ通じていることを特徴とする、請求項３に記載のヘッドセット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、音響伝送接続体に関し、それは、
チューブ状要素を含み、そのチューブ状要素の第１の端からチューブ状要素の第２の端へ音声信号が伝送可能であり、音響伝送接続体はまた、
チューブ状要素の第２の端の近傍に配置される変換器を含み、そのためチューブ状要素の第１の端から第２の端へ伝送される音声信号は変換器により電気信号に変換され、
変換器は、ハウジング内の、チューブ状要素の第２の端に関連して位置する第１の空隙に音響チャネルを介して配置され、チューブ状要素の前記第２の端に関連して、伝送された信号の音響インピーダンス整合のために手段が構成されており、
音響インピーダンス整合のための前記手段は、チューブ状要素の前記第２の端からハウジング内の第２の空隙へ通じているさらなる音響チャネルを含んでいる。
この発明はまた、請求項５の導入部に開示される種類のヘッドセットも含む。
【０００２】
ヘッドセットおよびイヤーフックヘッドセットでは、小さなマイクロフォンがしばしば使用され、それは延長されたおそらく可撓性のある要素の端に配置されており、そのためユーザがヘッドセットを装着している際には、マイクロフォンはユーザの口の近傍に配置される。
【０００３】
しかし、音声チューブなどとしても公知のボイスチューブも使用可能で、それは実質的にチューブ状要素、音声チューブからなり、その一端はユーザの口の近傍に、他端はヘッドセットに取付けられているため、チューブによって伝送された音声信号がマイクロフォンへ送られる、ということも公知である。
【０００４】
このようなヘッドセットは、たとえば、米国特許公報第５，７６１，２９８号から公知である。そのような装置では、とりわけ、比較的重くスペースを要するマイクロフォンを比較的弱く延長された要素の端に配置する必要がなくなり、このためこの位置でユーザにとって不都合ではなくなるという利点が達成される。ボイスチューブの使用に関する欠点は、チューブ内の定在波の発生を防止しなければいけないということで、それは、この公知の手法では、チューブの自由端に音響フィルタを用いることにより意図されている。しかし、たとえば減衰材、スチールウールなどから構成可能なそのようなフィルタは音声信号を減衰してマイクロフォン装置全体の感度を下げてしまうため、他の欠点がこれにより生ずる。また、時間が経つにつれて、フィルタは塵の粒子および他の不純物を収集するため、さらに一層の音声の減衰が起こる。
【０００５】
ドイツ公報第１．０９８．９９９号からは、スピーカおよびマイクロフォンの両方として使用される変換器が一方の側に配置され、音声チューブが変換器の封入カプセルへ導かれているヘッドセットが公知である。封入カプセル内の空間から、小さな開口部がユーザの耳へ向かって開いており、それによって高周波数ノイズ信号のある程度の減衰が達成され得る。通常、同じ変換器をスピーカおよびマイクロフォンの両方として使用することは、重量の低減を得ることができるものの、適切な音響品質が得られないため、望ましくない。また、図示された構造は、音声チューブの入口部がフィルタ手段などを含んでいなければ、音声チューブ内の定在波を減衰させるための手段を有していない。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、これらの問題に対する解決策を提供することで、そのため、ボイスチューブの自由端における音響フィルタの使用が回避でき、同時に音声信号のマイクロフォンへの満足のいく伝送が確実となる。
【０００７】
これは、請求項１に開示され特徴付けられるような音響伝送接続体を、たとえば請求項５に開示され特徴付けられるようなヘッドセットに関連して構成することによって達成される。音響調整を行なう可能性がこれにより提供され、そのため、音声チューブ内の定在波は回避され、音響伝送接続体を使用しようとする目的に依存して所望の音響特性が得られる。ヘッドセットがたとえば電話使用などに関与する場合、特に良好な電話伝送品質を提供する電気信号に変換可能な音響特性を達成することが可能である。
【０００８】
こうして、簡単な方法で所望の音響特性を実際に実現する可能性が提供される。これは、簡単かつこれにより比較的安価なやり方で製造および大量生産可能な方法および手段で行なわれる。簡単な構造はまた、これが機械的に安定し耐久性のある構造となり得るという結果を有し、そのため、長時間使用した後でも特性に変化は起こらない。
好都合な実施例が請求項２に開示されている。
【０００９】
この発明に従った音響伝送接続体が、たとえば請求項６に開示され特徴付けられるようなヘッドセットに関連して、請求項３に開示され特徴付けられるように構成される場合、感度は方向に依存するようになるため、音響指向性が導入される。このことは、音響伝送接続体を所与の使用のためにより精密に調整する可能性を提供する。それをマイクロフォン、たとえばヘッドセットに使用しようとする場合、所望のノイズ抑制を達成することが可能となり、または、主にある方向からの音声のみを検出することが達成可能となる。そのような音響品質は非常に大きな実用的重要性を有する。これらの特徴および利点は、請求項４に開示され特徴付けられるようなこの発明に従った音響伝送接続体を、たとえば請求項７または８に開示され特徴付けられるようなヘッドセットに関連して構成することにより、さらに改良できる。
【００１０】
記述の説明からもわかるように、この発明に従った音響伝送接続体は、請求項９−１２により詳細に開示されるように使用される場合に、顕著な実用的利点を有する。
【００１１】
以下に、図面を参照して、この発明をより詳細に説明する。
図１には、この発明に従った音響伝送接続体１を使用可能な、完成したヘッドセット１３の例が見える。伝送接続体１は、チューブ状要素２とハウジング３とを含み、これらの部品は後により詳細に説明する。また、ヘッドセットはマイクロフォンブームとハウジング１４との間の機械的遷移を形成するハウジング部１５を有し、ハウジング１４の中に変換器が電話カプセルなどの形で配置されている。ハウジング部１４および１５は互いに対して回転可能である。
【００１２】
図２には、マイクロフォンブーム自体の平面断面が見えており、図１に見えるものに加えて、スピーカまたはマイクロフォン４と調整要素７とが示されている。それらは音響伝送接続体の一部を形成しており、したがって後により詳細に説明する。チューブ状要素２の自由端には、末端部１６が見え、それは吸音口を構成し、おそらく音響フィルタを含み得る。
【００１３】
図３は、たとえばヘッドセットに関連して使用可能な、この発明に従った音響伝送接続体の第１の実施例１を形成する部品を示している。２はチューブ状要素を表わし、以下では、それは音声チューブと呼ばれ、たとえばユーザの口の近傍にあり得るその一端から、ハウジング３内に懸下される他端へ、音声信号を導く役割を果たす。
【００１４】
このハウジング３は２つの半分部３ａおよび３ｂからなり、とりわけ、音声信号を電気信号に変換させるための変換器４を固定する役割を果たしている。以下では、この変換器はマイクロフォンとも言及される。音声チューブ２はハウジングの一方の半分部３ａ内に固定され、短いチューブ接続部６を介して円錐形の空隙５に関連して位置する。円錐形の空隙５は、それに対応して円錐形の要素７を収容するよう設計されており、円錐形の要素７は、たとえば実質的にその軸に沿って延びる穴の形をした貫通する音響チャネル８を有する。要素７はまた、１つまたはそれ以上のさらなる音響チャネル９も有し、それは要素７の表面を実質的に要素の長手方向に延びる溝またはスロットとして構成可能である。たとえば、要素７は、要素７の表面に沿って互いに９０°ずれている４つのスロット９を有するように構成可能である。図３に見えるように、要素７が空隙５内に配置されると、チャネル８は音声チューブ２からの接続の続きを形成し、空隙５の内面により外側に向かって閉鎖されているさらなる音響チャネル９は、音声チューブ２から要素７の後端および外縁へ向かう接続部として機能する。これらの音響チャネル９は要素７の端面に沿った環状区域１７で終わり、その端で要素７はマイクロフォン４へ向かって内向きに面するよう構成されている。チャネル９は環状区域により互いに接続される。
【００１５】
要素７が空隙５内に配置されると、マイクロフォン４は半分部３ａの空間１０に配置可能となる。要素７とマイクロフォン４との間には、２つのボリュームがこれにより形成される。これらはつまり、音声信号を変換器４自体に伝送する役割を果たす音響チャネル８の反対側のボリュームと、変換器４および要素７の周辺に沿った環状区域１７を含むボリュームで、そのボリュームは音響チャネル９に接続されており、このボリュームとチャネル９とが音響システム全体のインピーダンス整合としての役割を果たす。これは後に、図４に関連してより詳細に説明する。
【００１６】
ハウジング半分部３ａには、空間１０に、内部ロック要素１１ａが設けられており、それはハウジング半分部３ｂ上の外部ロック要素１１ｂと協働可能で、そのため２つの半分部はともに保持される。ロック要素は、たとえば、環状のスナップロック部品であり得る。ハウジング半分部３ｂ上には、接続部１２があり、それは部分１をたとえばヘッドセットの残りの部分に接続させる役割を果たす。最後に、音声チューブ２の第１の端（図示せず）には、音響フィルタの形をした抵抗減衰装置を設けることができ、前記装置は、たとえば、減衰材、スチールウールなどからなり、それは、音響チャネル９および接続されたボリュームとからなる内蔵インピーダンス整合を補足するものとして役割を果たし得る。
【００１７】
音声チューブ２は、チューブを曲げられるようにする材料で構成可能であり、特にそのため、チューブは与えられた形状を呈し続ける。これは、たとえば音声チューブの第１の端がユーザによって個々に調整でき、必要に応じて口の近傍へ持ってくることができるヘッドセットに関連して好都合である。
【００１８】
図４は、上述の音響システムに対応する等価電気図を示す。ここで２０は、音声を空気中で伝送する音源に対応する発電機を示す。空気の抵抗は２１で示され、音声チューブの第１の端でおそらく用いられる抵抗減衰の抵抗は２２で示される。音声チューブ２自体と、抵抗性のある短いチューブ接続部６の等価インピーダンスとは２３で示され、前に示したように、音声チューブは、等価抵抗２６を有する音響チャネル８へ、および等価抵抗２４を有する音響チャネル９へ結合され、等価抵抗２４は次に、環状区域１７を含む末端ボリュームに対応して等価キャパシタンス２５に結合される。等価抵抗２６から、信号は、抵抗２７、マイクロフォン４を表わすインダクタンス２８、およびマイクロフォンが配置される空間を表わすキャパシタンス２９に結合される。結果として生じる信号がこれによりノード３０で出力可能となり、また、電気回路に関して通常用いられる計算方法によって、電気信号が３０で出力されるまで音響回路に対する好適に均一な伝達関数を提供する値が、抵抗２４およびキャパシタンス２５について計算できるということが見てわかる。回路内の他の値がわかっている場合、これらの値は音響チャネル９およびこれに関連するボリュームの寸法を決めるために使用でき、および／または、反復計算プロセスが実行可能で、たとえば音響チャネル８に対応する抵抗２６など、回路の一部を形成する他の値が変更可能となる。
【００１９】
図５−９はこの発明の第２の実施例の詳細を示しており、ここでは音響伝送接続体の構成におけるものと同じ原理が用いられているが、２つの実質的に同一の伝送接続体が並行に、または実質的に並行にともに連結されて、小さな角度差が関与し得るようになっており、それにより接続体に対する指向性を得ることができる。
【００２０】
そのような音響伝送接続体４０が図５に示されており、ここでは個々の部品の最も重要なものが互いに分かれて示されている。見てわかるように、接続体は２つの同一の音声チューブ４２を含み、その各々は第１の端４２ａと第２の端４２ｂとを有する。これらの音声チューブは別個のハウジング４３の端部に各々取付けられ、ハウジング４３は空隙も含み、空隙はハウジング４３の側面ではプラグ４５で、ハウジング４３の他の端部ではプラグ４６で封鎖可能である。２つのハウジングは連結でき、それらの間に変換器４４を固定し、スタッド４７と対応するスタッドホール４８とが２つの面に設けられ、合体して互いを位置付けて固定するようになっている。見てわかるように、スタッド４７とスタッドホール４８の図示された位置付けで、２つのハウジングは同一の態様で構成可能である。
【００２１】
図６および７に見えるように、このうち図７は１つのハウジング４３と関連部品のみを示しているが、ハウジング４３の一方の端部には、円筒状の開口部または穴５０が構成されており、それは音声チューブ４２の端部４２ｂを収容する役割を果たす。また、プラグ４５が配置される円筒状の開口部または穴４９が、側面から構成されている。最後に、ハウジング４３の他方の端部から、円筒状の開口部または穴５１が構成されており、図示されるようにプラグ４６が差込み可能となっている。見てわかるように、穴５０、４９、および５１は互いに隣接しているため、プラグ４５が穴４９内に配置される前は、それぞれの穴の間を自由に通り抜けられる。
【００２２】
図７および図８には、各プラグ４５の一番奥の端に環状の切下げまたは段差など５６がいかに設けられているかが示されており、それはプラグの端部のまわり全体に延びている。また、一側から半径方向のスロット５７が構成されており、それは実質的にプラグ４５の中心軸へ延びている。
【００２３】
図７および８からはまた、変換器４４の各々の側に穴５２が設けられ、これらの穴は音声信号を変換器部の活性部分、たとえば膜などへ導く役割を果たすようになっていること、および、変換器はその端に電気的接続用の端子５３を有することが見てわかる。変換器はハウジング４３の窪み５４に受入れられ、これらの窪みの延長上に、たとえばケーブル接続用のチャネル型の窪み５５がある。最後に、図７および８には、横断穴４９の各々の側に窪み５８が構成されていることが見えており、その機能を、組立てられた音響伝送接続体の長手方向の断面を示す図９を参照して、以下により詳細に説明する。
【００２４】
各音声チューブ４２が、その第２の端部４２ｂが対応する穿孔５０内にあるよう配置されている場合、音声信号は各音声チューブから先端の窪み５８へ向かって通過可能である。ここから、音声信号は、半径方向のスロット５７を介して、この発明に従った第１の実施例における第１の音響チャネル８に対応する変換器４４の穴５２へと通過可能であり、または、音声信号は環状の切下げ５６を介して、前述のようにプラグ４６で閉鎖される穿孔５１の空隙へと後方へ通過可能である。この後者の接続は、この発明の第１の実施例に関連して説明されているさらなる音響チャネル９に対応している。図３に示された実施例に関連して説明されたものと同様の音響システムがこれにより成立し、こうして音響インピーダンス整合が、前に説明したのと同じ態様で、たとえば望ましい周波数応答が達成されるように窪み５８、スロット５７、および切下げ５６を寸法決めし、構成することによって成立可能となる。
【００２５】
２つの実質的に同一の伝送接続体が並行に結合されているこの実施例では、指向性効果も達成可能である。入来音声信号はそれら各々の側から同じ変換器に影響を与えるため、同じ方向から来る信号は、入来音声信号が音声チューブ４２の軸と形成する角度に依存する位相差を有する。音声チューブの軸と同じ方向で入来する音声信号は、音声チューブの他のまたは自由な端４２ａが長手方向において同じ場所で終わっていることを前提とすると、同じ位相で変換器に到達し、それにより、変換器４４の膜または対応する可動要素のそれら各々の側に影響を与える２つの音声信号は互いを等化する。他方、角度差が関与する場合、角度差の大きさに依存して位相差が変換器で生じ、そのため、結果として生じる電気信号は受信された音声信号の方向に依存する。音声チューブの自由端４２ｂが長手方向において同じ場所で終わっていない場合、このことは当然ながら、この場合どの方向が２つの入来信号の等化をもたらす方向であるかということに影響を与える。
【００２６】
図１０は、たとえば図３および４に関連して説明されたもののような音響伝送接続体の周波数特性を示しており、外径が２．０ｍｍ、内径が０．７ｍｍの音声チューブについて記録されたものである。見てわかるように、幅広い周波数範囲にわたって５ｄＢの区域内にあり続ける特性において、著しい共振区域は生じていない。図１０では、たとえば電話通信などの通常の通信用の音声の記録にとって許容可能な周波数範囲として通常考えられ得るものに対する制限も線で引かれている。周波数特性は全面的にこの制限内に留まっていることが見てわかる。
【００２７】
図１１、１２、および１３には、図５−９に関連して説明される種類の伝送接続体の空間特性が示されている。図１１は０°および９０°での周波数特性をそれぞれ示しており、それらから、受信された信号のレベルに明確な差があることが見てわかる。音響伝送接続体はこのように方向に依存する。
【００２８】
図１２は、０°、４０°、９０°、および１５０°での記録が行なわれた場合の音響伝送接続体の特性を対応して示している。最後に、図１３は、周波数が５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ、および３０００Ｈｚの場合の空間特性を示している。ここでも、方向依存性が確認される。
【００２９】
図５−９に関連する上述の種類の伝送接続体は、ヘッドセットと関連して都合よく使用できる。なぜなら、２つのチューブをこうしてたとえばプラスチック製の１つの保護および位置付け層に成形するか、または、音声チューブが単一の要素に見えるように同様の保護層内に封入することが可能であるためである。これにより指向性は、周囲からのノイズ、他の人からの音声などといった他の音声に対し、ユーザの口からの音声が優勢となるという結果をもたらす。記録された音声の理解度および明瞭度の著しい向上が、これにより達成される。
【００３０】
図１４は、図２に示されたものに対応しているものの、たとえばプラスチックで射出成形された一体型ユニットとして構成されているマイクロフォンアームの断面を示す。ユニットは、マイクロフォン４とこれに関する配線１８とを有するマイクロフォンハウジング３、２つの音声チューブ２、および末端部１６を含み、そのため２つの吸音口開口部１７ａおよび１７ｂが、各音声チューブ２に１つ設けられている。
【００３１】
単に原則的な図面に示されているこの構成は、ヘッドセットを形成するためにたとえば図１のような電話ハウジング１４と連結されるよう構成可能なユニットについての実用的な実施例を示している。マイクロフォンハウジング３の詳細な構成は図１４には示されていないが、ハウジング３は、たとえばユーザによって個々に調整可能なヘッドセット用のヘッドバンドおよび電話ハウジングと簡単な態様で連結可能であるように構成することができる。
【００３２】
さらに、この発明の説明された実施例は、アクセス性がおそらく困難であり得る場所に音声信号が登録（register）または伝送され、音声信号が登録または記録されている場所から多少離れて変換器自体が配置されている他の接続体において使用可能である。たとえば、これは、補聴器に関連する場合、およびプローブマイクロフォンに関連する場合であり得る。プローブマイクロフォンは、たとえば、音声信号を人の耳、たとえば耳道に登録するために用いられ、このことは、実際にユーザの耳にさらに伝送されるこれらの信号を登録することが望まれる補聴器の調整において重要である。
【００３３】
また、音響伝送接続体は、ある指向性、たとえばマイクロフォンによる検出が望まれるのは多くの人のうちのたった１人からの音声信号のみであるような会議、ＰＣの使用などにおいて用いられるマイクロフォンに関して望まれる非常に狭い指向性などを考慮して構成されるマイクロフォンアレイに関連して使用可能である。そのような使用に対し、図５−９に関連して説明されている実施例は好都合である。なぜなら、アレイにおけるマイクロフォンの構成に関連するこれの指向性は、マイクロフォンアレイに関して一般に公知であるように受信信号の電気信号処理とおそらく組合せて指向性を増幅させて、マイクロフォンアレイから同じく公知であるように受信信号を合計する場合に、さらなる指向性決定を証明するためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に従った音響伝送接続体を有するヘッドセットを示す図である。
【図２】  図１のヘッドセットのマイクロフォンブームの平面断面を拡大して示す図であり、前記ブームは音響伝送接続体を含む。
【図３】  この発明に従った音響伝送接続体の第１の実施例をさらに拡大し、部分的に分離させた図を示す。
【図４】  図２および３に示されたような音響伝送接続体に対応する電気等価図を示す。
【図５】  この発明に従った音響伝送接続体の第２の実施例を部分的に分離させた図である。
【図６】  図５に示されたこの発明の実施例の拡大側面図である。
【図７】  図３に示された実施例の部分を斜視図で、さらに拡大して見た図である。
【図８】  図５に示された部分を別の斜視図で示す図である。
【図９】  図５−８に示された実施例の組立てられた状態における長手方向断面の側面図である。
【図１０】  この発明の第１の実施例に従った音響伝送接続体の周波数特性を示す図である。
【図１１】  この発明の第２の実施例に従った音響伝送接続体の周波数特性を示す図である。
【図１２】  同様に第２の実施例の周波数特性を示す図である。
【図１３】  この発明に従った第２の実施例の空間特性を示す図である。
【図１４】  マイクロフォンハウジング、２つの音声チューブ、および末端部を１つのユニットとして含むこの発明の実施例を別の尺度で示す図である。
【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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【図１３】
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【図１４】
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