(57)【要約】【課題】通話開始から速やかに最適なエコーキャンセル処理を行うことが可能なエコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、およびエコーキャンセルプログラムを提供する。【解決手段】相手側の電話機５からの着信があると、制御部４の処理制御部４１は、呼び出し音声がメッセージ音声およびベル音のいずれに設定されているかを判定する。メッセージ音声に設定されている場合には、通話開始前にメッセージ音声の音声信号を用いてエコーキャンセル装置３０の調整が行われ、一方、ベル音声が設定されている場合には、通話開始後に相手側からの受話音声の音声信号を用いて該調整が行われる。【選択図】        図２
2005269546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際に前記音声出力部から呼び出し音声が出力されるよう呼び出し音声信号を前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムに用いられ、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするエコーキャンセル装置において、
通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される呼び出し音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置の調整が行われ、
通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳された前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルが行われることを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項２】
信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際にメッセージ音声およびベル音声のいずれか一方の所望の呼び出し音声が前記音声出力部から出力されるようメッセージ音声信号およびベル音声信号のいずれか一方を選択して呼び出し音声信号として前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムに用いられ、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするエコーキャンセル装置において、
前記呼び出し音声として前記メッセージ音声が選択されている場合に、
通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力された前記メッセージ音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置の調整が行われ、かつ、通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルが行われ、
前記呼び出し音声として前記ベル音声が選択されている場合に、
通話開始後に、前記信号処理部に入力された前記出力音声信号たる受話音声信号を用いて前記調整が行われるとともに、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳される前記エコー成分である前記受話音声信号のキャンセルが行われることを特徴とするエコーキャンセル装置。
【請求項３】
前記呼び出し音声信号出力部よりも信号伝達経路の下流側に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載のエコーキャンセル装置。
【請求項４】
前記呼び出し音声として前記メッセージ音声が選択されている場合は、前記通話開始前の前記呼び出し音声出力時に当該装置がＯＮされ、
前記呼び出し音声として前記ベル音声が選択されている場合は、前記通話開始時に当該装置がＯＮされることを特徴とする請求項２または３に記載のエコーキャンセル装置。
【請求項５】
前記音声出力部から出力されて前記音声入力部に入力された前記呼び出し音声より取得され前記入力音声信号として前記信号処理部に入力される第１の呼び出し音声信号と、前記呼び出し音声信号出力部から前記信号処理部に入力される第２の呼び出し音声信号と、を用いて前記調整が行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のエコーキャンセル装置。
【請求項６】
相手側からの前記受話音声信号を伝送する第１の経路と、前記呼び出し音声信号出力部から出力される前記呼び出し音声信号を伝送する第２の経路とが、切り換え部により信号入力経路の切り換え可能に構成されて当該装置に接続され、
前記着信の際には、前記第２の経路を介して前記呼び出し音声信号が当該装置に入力され、通話が開始すると、前記切り換え部による前記切り換えが行われて、前記第１の経路を介して前記受話音声信号が当該装置に入力されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のエコーキャンセル装置。
【請求項７】
信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際に前記音声出力部から呼び出し音声が出力されるよう呼び出し音声信号を前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムに適用され、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするエコーキャンセル方法において、
通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される前記呼び出し音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置を調整する工程と、
通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルを行う工程と、
を含むことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項８】
信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際にメッセージ音声およびベル音声のいずれか一方の所望の呼び出し音声が前記音声出力部から出力されるようメッセージ音声信号およびベル音声信号のいずれか一方を選択して呼び出し音声信号として前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムに適用され、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするエコーキャンセル方法において、
選択された前記呼び出し音声が前記メッセージ音声および前記ベル音声のいずれであるかを判定する工程と、
前記呼び出し音声が前記メッセージ音声である場合に選択される工程であって、通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される前記メッセージ音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置を調整するとともに、通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号中に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルを行う第１のエコーキャンセル処理工程と、
前記呼び出し音声として前記ベル音声が選択されている場合に選択される工程であって、通話開始後に、前記信号処理部に入力される前記出力音声信号たる受話音声信号を用いて前記装置の調整を行うとともに、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる前記受話音声信号のキャンセルを行う第２のエコーキャンセル処理工程と、
を含むことを特徴とするエコーキャンセル方法。
【請求項９】
信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号に基づいて音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際に前記音声出力部から呼び出し音声が出力されるよう呼び出し音声信号を前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムにおいて、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするのに用いられるエコーキャンセルプログラムであって、
通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される前記呼び出し音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号が最小までキャンセル可能な状態に当該装置を調整する工程と、
通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号中に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルを行う工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするエコーキャンセルプログラム。
【請求項１０】
信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際にメッセージ音声およびベル音声のいずれか一方の所望の呼び出し音声を前記音声出力部から出力するようメッセージ音声信号およびベル音声信号のいずれか一方を選択して呼び出し音声信号として前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムにおいて、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするのに用いられるエコーキャンセルプログラムであって、
前記呼び出し音声が前記メッセージ音声および前記ベル音声のいずれであるかを判定する工程と、
前記呼び出し音声が前記メッセージ音声である場合に選択される工程であって、通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される前記メッセージ音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号が最小までキャンセル可能な状態に当該装置を調整するとともに、通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号中に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルを行う第１のエコーキャンセル処理工程と、
前記呼び出し音声として前記ベル音声が選択されている場合に選択される工程であって、通話開始後に、前記信号処理部に入力される前記出力音声信号たる受話音声信号を用いて前記装置の調整を行うとともに、前記入力音声信号たる送話音声信号中に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルを行う第２のエコーキャンセル処理工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするエコーキャンセルプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、およびエコーキャンセルプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載されたハンズフリー通話システム（いわゆる自動車電話システム）では、相手側から受信した受話音声信号を音声合成して車内に取り付けられたスピーカから車内に出力し（これを受話と呼ぶ）、また、車内に取り付けられたマイクを介して入力した車の搭乗者（以下、ユーザと呼ぶ）側の送話音声を音声信号として送信して相手側に伝達する（以下、送話と呼ぶ）。このような自動車電話システムでは、スピーカから出力された受話音声がマイクに入力されてしまうので、受話音声信号が送話音声信号に重畳されて再び相手側に戻ってしまう。そして、このように受話音声信号の出力および入力が繰り返される結果、相手側においてエコーが発生する。エコーの発生は、通話の音声品質を劣化させ、通話の妨げとなるおそれがある。
【０００３】
そこで、このようなエコーを除去（キャンセル）するために、送話音声信号および受信音声信号を処理するデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）が、エコーキャンセル装置を有するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図１は、エコーキャンセル装置を備えた従来のハンズフリー通話システムの構成を例示する模式的なブロック図である。
【０００５】
図１に示すように、従来のハンズフリー通話システムは、音声入力部であるハンズフリーのマイク５１と、音声出力部であるスピーカ５２と、マイク５１を介して入力された送話音声信号と相手側から受信した受話音声信号とを処理するデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）５３と、システムの動作を制御する制御部５４と、着信をユーザに報知する呼び出し音声のための呼び出し音声信号を出力する呼び出し音声信号出力部５５と、を備えている。以下に、ハンズフリー通話システムの構成の詳細を、通話動作と併せて説明する。
【０００６】
まず、相手側の電話機５０から着信があると、着信信号が制御部５４に入力される。そして、この着信信号に基づいて制御部５４が切り換えスイッチ５６を制御し、スピーカ５２から呼び出し音声が出力されるように、呼び出し音声信号出力部５５とスピーカ５２とを接続する音声信号出力経路に切り換えられる。それにより、呼び出し音声信号出力経路５７が形成される。ここで、呼び出し音声とは、「プルル、プルル」等のベル音声や、あるいは、システムに内蔵された機械的な合成音声やユーザが録音した肉声による「電話がかかってきました」等のメッセージ音声のことである。
【０００７】
続いて、通話開始の制御信号が制御部５４に入力されると、制御部５４が切り換えスイッチ５６を制御し、相手からの受話音声がスピーカ５２から出力されるように、デジタルシグナルプロセッサ５３とスピーカ５２とを接続して音声信号出力経路を切り換える。それにより、受話音声信号出力経路５８が形成される。また、制御部５４は、通話開始とともに、デジタルシグナルプロセッサ５３内のエコーキャンセル装置５３１に制御信号を出力して該装置をＯＮする。
【０００８】
通話時には、相手側の電話機５０から出力されたアナログ信号である受話音声信号が、デジタルシグナルプロセッサ５３内に入力される。そして、この受話音声信号は、Ａ／Ｄ変換器５３２においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、さらに、エコーキャンセル装置５３１に出力される。ＯＮ状態であるエコーキャンセル装置５３１では、受話音声信号の周波数特性およびレベルに対するサンプリング等の処理が行われる。エコーキャンセル装置５３１を経た受話音声信号は、Ｄ／Ａ変換器５３３で再びアナログ信号に変換される。その後、この受話音声信号はスピーカ５２に送出され、音声合成されて受話音声としてスピーカ５２から出力される。それにより、スピーカ５２を介して、相手側が発した音声（受話音声）がユーザに伝達される。
【０００９】
一方、マイク５１から入力された送話音声は、アナログ信号である送話音声信号に変換される。そして、この送話音声信号は、デジタルシグナルプロセッサ５３内に入力され、Ａ／Ｄ変換器５３４により、アナログ信号からデジタル信号に変換されてエコーキャンセル装置５３１に出力される。
【００１０】
エコーキャンセル装置５３１では、送話音声信号の周波数特性およびレベルに対するサンプリング等の処理が行われるとともに、上記の受話時においてサンプリングした受話音声信号を用いて、送話音声信号に重畳されたエコー成分である受話音声信号を、送話音声信号からキャンセルする。ここでいうキャンセルとは、送話音声信号中の受話音声信号を低減させて送話音声信号の収束を図ることであり、以下においてはこのような処理を、エコーキャンセル処理と呼ぶ。
【００１１】
エコーキャンセル処理された送話音声信号は、Ｄ／Ａ変換器５３５で再びアナログ信号に変換され、その後、相手側の電話機５０に送出される。それにより、マイク５１に入力されたユーザの音声（送話音声）が相手側に伝達される。
【００１２】
上記のように、ハンズフリー通話システムでは、デジタルシグナルプロセッサ５３内のエコーキャンセル装置５３１によりエコーキャンセル処理が行われ、それにより、送話音声信号に重畳された受話音声信号の相手側への出力が最小限に抑えられる。このように音声出力前の信号処理によってエコーキャンセルが行われる結果、相手側に出力される送話音声の収束が図られ、それにより、通話音声の品質低下を抑制することが可能となる。
【００１３】
【特許文献１】特開平９−３２６７３０号公報
【００１４】
エコーキャンセル装置５３１におけるエコーキャンセル処理では、通話開始とともにエコーキャンセル装置５３１がＯＮ状態となり、このＯＮ時点から、エコーキャンセル処理の動作が開始される。ここで、エコーキャンセル動作では、まず、初期動作として、エコーキャンセル装置５３１に入力された受話音声信号および送話音声信号を用いて、最適なエコーキャンセル処理が可能な状態にエコーキャンセル装置５３１が調整される。
【００１５】
ここで、最適なエコーキャンセル処理とは、エコー成分として含まれる送話音声信号中の受話音声信号を最小限まで抑えることが可能なキャンセル処理のことである。このような初期動作における調整により設定された状態、すなわち最適状態、の下でエコーキャンセル処理を行うことにより、エコー成分を最小限に抑えて収束された送話音声信号を取得することが可能となり、よって、効果的なエコーキャンセル処理を行うことが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、エコーキャンセル装置５３１が起動してから初期動作が完了して最適な処理状態に当該装置５３１が調整されるまでの間には時間を要し、この調整が完了するまでの間は、十分なエコーキャンセル効果が奏されない。したがって、通話開始からしばらくの間は、エコーが発生して通話音声の品質が低下する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決するため、請求項１の発明にかかるエコーキャンセル装置は、信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際に前記音声出力部から呼び出し音声が出力されるよう呼び出し音声信号を前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムに用いられ、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするエコーキャンセル装置において、通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される前記呼び出し音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置の調整が行われ、通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルが行われることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２にかかるエコーキャンセル装置は、信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際にメッセージ音声およびベル音声のいずれか一方の所望の呼び出し音声が前記音声出力部から出力されるようメッセージ音声信号およびベル音声信号のいずれか一方を選択して呼び出し音声信号として前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムに用いられ、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするエコーキャンセル装置において、前記呼び出し音声として前記メッセージ音声が選択されている場合に、通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力された前記メッセージ音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置の調整が行われ、かつ、通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳された前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルが行われ、前記呼び出し音声として前記ベル音声が選択されている場合に、通話開始後に、前記信号処理部に入力された前記出力音声信号たる受話音声信号を用いて前記調整が行われるとともに、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳された前記エコー成分である前記受話音声信号のキャンセルが行われることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７にかかるエコーキャンセル方法は、信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際に前記音声出力部から呼び出し音声が出力されるよう呼び出し音声信号を前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムに適用され、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするエコーキャンセル方法において、通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される前記呼び出し音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能となるよう当該装置を調整する工程と、通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳された前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルを行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８にかかるエコーキャンセル方法は、信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際にメッセージ音声およびベル音声のいずれか一方の所望の音声が呼び出し音声として前記音声出力部から出力されるようメッセージ音声信号およびベル音声信号のいずれか一方を選択して呼び出し音声信号として前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムに適用され、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするエコーキャンセル方法において、選択された前記呼び出し音声が前記メッセージ音声および前記ベル音声のいずれであるかを判定する工程と、前記呼び出し音声が前記メッセージ音声である場合に選択される工程であって、通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される前記メッセージ音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置を調整するとともに、通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号中に重畳された前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルを行う第１のエコーキャンセル処理工程と、前記呼び出し音声として前記ベル音声が選択されている場合に選択される工程であって、通話開始後に、前記信号処理部に入力される前記出力音声信号たる受話音声信号を用いて前記装置の調整を行うとともに、前記入力音声信号たる送話音声信号に重畳される前記エコー成分である前記受話音声信号のキャンセルを行う第２のエコーキャンセル処理工程と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９にかかるエコーキャンセルプログラムは、信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際に前記音声出力部から呼び出し音声が出力されるよう呼び出し音声信号を前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムにおいて、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするのに用いられるエコーキャンセルプログラムであって、通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される前記呼び出し音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置を調整する工程と、通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号中に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルを行う工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０にかかるエコーキャンセルプログラムは、信号処理部と、前記信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部と、前記信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部と、相手側からの着信の際にメッセージ音声およびベル音声のいずれか一方の所望の呼び出し音声を前記音声出力部から出力するようメッセージ音声信号およびベル音声信号のいずれか一方を選択して呼び出し音声信号として前記信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムにおいて、前記入力音声信号に重畳されるエコー成分たる前記出力音声信号をキャンセルするのに用いられるエコーキャンセルプログラムであって、前記呼び出し音声が前記メッセージ音声信号および前記ベル音声のいずれであるかを判定する工程と、前記呼び出し音声が前記メッセージ音声である場合に選択される工程であって、通話開始前の前記呼び出し音声出力時に、前記信号処理部に入力される前記メッセージ音声信号を用いて、前記入力音声信号中の前記エコー成分たる前記出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置を調整するとともに、通話開始後に、前記調整された状態の下で、前記入力音声信号たる送話音声信号中に重畳される前記エコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルを行う第１のエコーキャンセル処理工程と、前記呼び出し音声として前記ベル音声が選択されている場合に選択される工程であって、通話開始後に、前記信号処理部に入力される前記出力音声信号たる受話音声信号を用いて前記装置の調整を行うとともに、前記入力音声信号たる送話音声信号中に重畳される前記エコー成分である前記受話音声信号のキャンセルを行う第２のエコーキャンセル処理工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に例示する本発明の一実施の形態は、前述した従来技術による問題点を解消するため、通話開始から速やかに最適なエコーキャンセル処理を行うことが可能なエコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、およびエコーキャンセルプログラムを提供することを目的とする。
【００２４】
本発明の実施の形態にかかるエコーキャンセル装置は、信号処理部と、信号処理部から出力される出力音声信号を音声出力する音声出力部たるスピーカと、信号処理部に入力される入力音声信号を取得する音声入力部たるマイクと、相手側からの着信の際に音声出力部から呼び出し音声が出力されるよう呼び出し音声信号を信号処理部に出力する呼び出し音声信号出力部と、を備えた通話システムに用いられる装置であり、入力音声信号に重畳されるエコー成分たる出力音声信号をキャンセルするものである。
【００２５】
かかるエコーキャンセル装置では、具体的には、通話開始前の呼び出し音声出力時に、信号処理部に入力される呼び出し音声信号を用いて、入力音声信号中のエコー成分たる出力音声信号を最小までキャンセル可能な状態に当該装置の調整が行われる。そして、通話開始後に、調整された状態の下で、入力音声信号たる送話音声信号に重畳されたエコー成分である前記出力音声信号たる受話音声信号のキャンセルが行われる。
【００２６】
さらに、ここでは、呼び出し音声としてメッセージ音声およびベル音声のいずれか所望の音声をユーザが任意に選択可能であり、呼び出し音声としてメッセージ音声が選択されている場合に、通話開始前のメッセージ音声出力時に、信号処理部に入力されたこのメッセージ音声信号を用いてエコーキャンセル装置の調整が行われ、かつ、通話開始後に、この調整された状態の下で、送話音声信号に重畳されるエコー成分である受話音声信号のキャンセルが行われる。
【００２７】
一方、呼び出し音声としてベル音声が選択されている場合には、ベル音声でエコーキャンセル装置の調整は行わず、通話開始後に、信号処理部に入力された受話音声信号を用いて調整が行われる。
【実施例】
【００２８】
以下に添付図面を参照して、実施の形態にかかるエコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、およびエコーキャンセルプログラムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下の実施例では、本発明を自動車電話システムに適用した場合を例示する。
【００２９】
図２は、本発明にかかるエコーキャンセル装置を備えた通話システムである自動車電話システムの構成を模式的に示すブロック図である。また、図３は、図２の自動車電話システムにおけるエコーキャンセル動作を説明するための図であり、具体的には、図２の自動車電話システム内の制御部に格納されたエコーキャンセルプログラムの概要を示すフローチャートである。また、図４および図５は、図３のエコーキャンセルプログラムにしたがって実行されるエコーキャンセル動作のタイミングチャートである。
【００３０】
図２に示すように、自動車電話システムは、送話音声の入力部であるハンズフリーのマイク１と、受話音声の出力部であるスピーカ２と、マイク１を介して入力された送話音声から取得される送話音声信号および相手側の電話機５から送出される受話音声信号の処理を行うデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）３と、着信をユーザ（自動車搭乗者）に報知する呼び出し音声のための信号を出力する呼び出し音声信号出力部６と、システムを制御する制御部４と、出力音声経路の切り換えを行う切り換えスイッチ８と、を主たる構成要素として備えている。
【００３１】
なお、図２では図示を省略しているが、自動車電話システムは、従来のハンズフリー通話システムの構成と同様、デジタルシグナルプロセッサ３から出力される出力音声信号を増幅する低周波増幅回路等を適宜備えている。
【００３２】
デジタルシグナルプロセッサ３は、送話側Ａ／Ｄ変換器３３と、エコーキャンセル装置３０と、送話側Ｄ／Ａ変換器３４と、受話側Ａ／Ｄ変換器３１と、受話側Ｄ／Ａ変換器３２とを備える。このエコーキャンセル装置３０のＯＮ／ＯＦＦは、後述するように、制御部４の処理制御部４１からの制御信号により制御されている。
【００３３】
図示を省略しているが、ここでは、エコーキャンセル装置３０が、オペアンプ等から構成された差動増幅回路と、受話音声信号を遅延して出力する音声信号遅延回路と、抵抗器等から構成され音声信号遅延回路から取得される遅延した受話音声信号を減衰させる音声信号減衰回路と、を備えている。音声信号遅延回路では、例えば、相手側から受信した受話音声信号を遅延させるための抵抗器とコンデンサとが１組となり、これが複数組、所定の型で接続されて回路が構成されている。ここでは、フィルタ式の音声信号遅延回路が用いられている。
【００３４】
制御部４は、ＣＰＵから構成される処理制御部４１と、半導体メモリから構成される記憶部４２と、入力設定部４３と、を備える。記憶部４２には、後述する図２のエコーキャンセルプログラムが記憶されている。また、記憶部４２には、相手からの着信時に出力される呼び出し音声の信号データが記憶されている。
【００３５】
具体的には、記憶部４２に、「電話がかかってきました」等の会話的なメッセージ音声で構成された呼び出し音声の信号（以下、メッセージ音声信号と呼ぶ）のデータと、「プルル、プルル」等の機械的なベル音声で構成された呼び出し音声の信号（以下、ベル音声信号と呼ぶ）のデータとが記憶されている。なお、メッセージ音声は、システムに予め内蔵された機械的な合成音声であってもよく、また、ユーザ等が後から録音した肉声で構成されてもよい。
【００３６】
かかる構成の自動車電話システムでは、予めユーザが、入力設定部４３を通じて、着信時の呼び出し音声をメッセージ音声およびベル音声のいずれにするか、任意に設定することができる。
【００３７】
次に、自動車電話システムにおけるエコーキャンセル動作を、図３に示すエコーキャンセルプログラムと、図４および図５に示すエコーキャンセル動作のタイミングチャートにしたがって説明する。
【００３８】
図３に示すように、まず、相手側から着信があると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、相手側の電話機５（図２参照）から送出された着信信号が自動車電話システムに受信され、着信信号が制御部４の処理制御部４１（図２参照）に伝達される。そして、処理制御部４１は、呼び出し音声信号がデジタルシグナルプロセッサ３（図２参照）に出力されるように切り換えスイッチ８（図２参照）を制御し、それにより、呼び出し音声信号出力部６（図２参照）とデジタルシグナルプロセッサ３とを接続する呼び出し音声信号出力経路９（図２参照）が形成される（ステップＳ２）。また、処理制御部４１は、呼び出し音声がメッセージ音声およびベル音声のいずれに設定されているかを判定する（ステップＳ３）。そして、呼び出し音声がメッセージ音声である場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、以下の第１のエコーキャンセル処理工程（ステップＳ４〜ステップＳ８）が実施され、また、ベル音声である場合には（ステップＳ３：Ｎｏ）、以下の第２のエコーキャンセル処理工程（ステップＳ９〜ステップＳ１１，ステップＳ７，ステップＳ８）が実施される。
【００３９】
ここでは、まず、呼び出し音声がメッセージ音声に設定されている場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）の第１のエコーキャンセル処理工程（ステップＳ４〜ステップＳ８）について説明する。メッセージ音声を呼び出し音声とするようにユーザが予め入力設定部４３（図２参照）に入力すると、この入力情報が処理制御部４１（図２参照）に伝達される。そして、この場合には、ステップＳ３の呼び出し音声の判定時に、処理制御部４１が、呼び出し音声がメッセージ音声であると判定する。
【００４０】
続いて、処理制御部４１（図２参照）は、ステップＳ３の判定結果にしたがって記憶部４２（図２参照）からメッセージ音声信号データを選択し、このデータを、呼び出し音声信号出力部６（図２参照）に出力する。呼び出し音声信号出力部６では、制御部４（図２参照）から出力されたデジタル信号データが、Ｄ／Ａ変換器７（図２参照）により、アナログ信号のメッセージ音声信号に変換される。アナログ変換されたメッセージ音声信号は、呼び出し音声信号出力経路９（図２参照）を介して、デジタルシグナルプロセッサ３に出力される。
【００４１】
また、処理制御部４１（図２参照）は、ステップＳ３の判定結果にしたがって、エコーキャンセル装置３０（図２参照）に動作開始の制御信号を出力する（ステップＳ４）。それにより、図３に示すように、通話が開始される前において、エコーキャンセル装置３０がＯＮ状態となる。このようにエコーキャンセル装置３０がＯＮ状態となると、マイク１（図２参照）もＯＮ状態となる。
【００４２】
デジタルシグナルプロセッサ３（図２参照）では、前述のメッセージ音声信号が受話側Ａ／Ｄ変換器３１（図２参照）に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたメッセージ音声信号は、ＯＮ状態であるエコーキャンセル装置３０（図２参照）に出力される。エコーキャンセル装置３０では、入力されたメッセージ音声信号の周波数特性およびレベルのサンプリング等の処理が行われる。
【００４３】
そして、エコーキャンセル装置３０（図２参照）を経たメッセージ音声信号は、受話側Ｄ／Ａ変換器３２（図２参照）によりデジタル信号からアナログ信号に変換され、スピーカ２（図２参照）に送出される。それにより、スピーカ２は、呼び出し音声である「電話がかかってきました」というメッセージ音声を出力する。このようにスピーカ２から出力されたメッセージ音声は、ＯＮ状態であるマイク１（図２参照）に拾われて再び入力される。
【００４４】
ここでは、この再入力されたメッセージ音声の音声信号を、再入力メッセージ音声信号と呼ぶ。また、再入力メッセージ音声信号と区別するため、上記において呼び出し音声信号出力部６からデジタルシグナルプロセッサ３（図２参照）に出力されたメッセージ音声信号を、元メッセージ音声信号と呼ぶ。
【００４５】
マイク１（図２参照）を介してデジタルシグナルプロセッサ３（図２参照）に入力された再入力メッセージ音声信号は、送話側Ａ／Ｄ変換器３３（図２参照）によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、エコーキャンセル装置３０（図２参照）に出力される。エコーキャンセル装置３０では、再入力メッセージ音声信号の周波数特性およびレベルのサンプリング等の処理が行われるとともに、この再入力メッセージ音声信号と前述の元メッセージ音声信号とを用いて、装置の調整が行われる。具体的には、再入力メッセージ音声信号と前述の元メッセージ音声信号とを用いて、エコーを最小限に抑えて音声収束させることができる状態に、エコーキャンセル装置３０のフィルタ式音声信号遅延回路（図２では図示せず）が調整される。
【００４６】
エコーキャンセル装置３０（図２参照）の具体的な調整では、再入力メッセージ音声信号が、差動増幅回路（図２では図示せず）のプラス入力端に出力される。一方、差動増幅回路のマイナス入力端には、呼び出し音声信号出力経路９（図２参照）を介してエコーキャンセル装置３０に入力され音声信号遅延回路（図２では図示せず）で遅延されるとともに音声信号減衰回路（図２では図示せず）で減衰された元メッセージ音声信号が入力される。
【００４７】
このようにして再入力メッセージ音声信号と元メッセージ音声信号とが入力された差動増幅回路（図２では図示せず）では、再入力メッセージ音声信号と元メッセージ音声信号とを差動増幅し、再入力メッセージ音声信号の相手側への送出を最小限に抑えることが可能となるよう、フィルタ式の音声信号遅延回路（図２では図示せず）を調整する。それにより、図４に示すように、呼び出し期間の間に、エコーキャンセル装置３０（図２参照）が、最適なエコーキャンセル処理を実現可能な状態、すなわちエコー成分である送話音声中の受話音声を最小限に抑えて送話音声を収束させることが可能な状態、に調整される。
【００４８】
スピーカ２（図２参照）から上記のようにメッセージ音声が出力されると、この呼び出しメッセージにより、ユーザに着信が報知される。そして、図３および図４に示すように、ユーザは、制御部４の入力設定部４３（ともに図２参照）の通信回線スイッチ（図２では図示せず）をＯＮする。それにより、通話開始の制御信号が処理制御部４１（図２参照）に伝達される（図３のステップＳ５：Ｙｅｓ）。このように通信回線がＯＮ状態となると、処理制御部４１が切り換えスイッチ８（図２参照）を制御して音声信号出力経路の切り換えを行い、それにより、受話音声信号出力経路１０（図２参照）がデジタルシグナルプロセッサ３（図２参照）に接続されて、相手側の電話機５（図２参照）から送出された受話音声信号が、受話音声信号出力経路１０を介して、デジタルシグナルプロセッサ３に入力可能となる（図３のステップＳ６）。
【００４９】
通話時においては、相手が発した音声（すなわち受話音声）は、受話音声信号に変換され、相手側の電話機５（図２参照）から自動車電話システムに送出される。自動車電話システムに受信された受話音声信号は、受話音声信号出力経路１０（図２参照）を介してデジタルシグナルプロセッサ３の受話側Ａ／Ｄ変換器３１（ともに図２参照）に出力され、この受話側Ａ／Ｄ変換器３１（図２参照）において、アナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００５０】
図２に示すように、デジタル変換された受話音声信号は、さらにエコーキャンセル装置３０に出力され、エコーキャンセル装置３０において、周波数特性およびレベルのサンプリング等の処理が行われる。その後、受話音声信号は、受話側Ｄ／Ａ変換器３２により再びアナログ信号に変換され、スピーカ２に送出される。スピーカ２では、受話音声信号が音声合成され、受話音声として出力される。
【００５１】
一方、ユーザが発してマイク１に拾われた音声（すなわち送話音声）は、送話音声信号に変換されてデジタルシグナルプロセッサ３に入力される。ここで、マイク１では、ユーザが発した音声の他に、スピーカ２から出力された相手側の受話音声も拾われる。したがって、デジタルシグナルプロセッサ３に入力された送話音声信号は、前述の受話音声信号を重畳して構成されている。ここでは、このように受話音声信号が重畳された送話音声信号を混成送話音声信号と呼び、また、相手側に送出したい本来の送話音声信号を、単に送話音声信号と呼んで混成送話音声信号と区別する。
【００５２】
デジタルシグナルプロセッサ３に入力された混成送話音声信号は、まず、送話側Ａ／Ｄ変換器３３に出力され、ここでアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された混成送話音声信号は、さらに、エコーキャンセル装置３０に出力される。エコーキャンセル装置３０では、上記サンプリングされた受話音声信号と混成送話音声信号とを用いてエコーキャンセル処理が行われ、混成送話音声信号中の受話音声信号が最小限に抑えられて収束された送話音声信号が得られる。
【００５３】
ここで、図４に示すように、エコーキャンセル装置３０では、通話開始前の着信段階において予め装置の調整が行われているので、装置の状態が、通話開始時から最適なエコーキャンセル処理可能な状態に整えられている。それゆえ、上記のように混成送話音声信号が入力されると、通話開始からの経過時間が短くても、また、通話開始時であっても、最適なエコーキャンセル処理を行うことが可能となる。
【００５４】
メッセージ音声として予め内蔵された機械的な合成音声を用いた場合および録音したユーザ等の肉声を用いた場合のいずれであっても、これらのメッセージ音声は、周波数特性やレベル等の音声特性の点で通話音声に近い。それゆえ、メッセージ音声を用いて調整されたエコーキャンセル装置３０では、通話時の会話音声についても、最適なエコーキャンセル処理を行うことが可能となる。
【００５５】
エコーキャンセル装置３０（図２参照）における具体的なエコーキャンセル処理方法では、混成送話音声信号が差動増幅回路（図２では図示せず）のプラス入力端に出力され、一方、差動増幅回路のマイナス入力端に、エコーキャンセル装置３０に入力されて音声信号遅延回路（図２では図示せず）で遅延されるとともに音声信号減衰回路（図２では図示せず）で減衰された受話音声信号が入力される。このようにして混成送話音声信号と受話音声信号とが入力された差動増幅回路では、混成送話音声信号と受話音声信号とを差動増幅し、それにより、エコー成分である混成送話音声信号中の受話音声信号を最小限に抑えて混成送話音声信号を送話音声信号に収束させる。
【００５６】
上記のようにして通話が行われた後、図４に示すように、ユーザは、制御部４（図２参照）の入力設定部４３（図２参照）の通信回線スイッチ（図２では図示せず）をＯＦＦする。それにより、通話終了の制御信号が処理制御部４１（図２参照）に入力される（図３のステップＳ７：Ｙｅｓ）。このように通信回線がＯＦＦ状態となると、処理制御部４１がエコーキャンセル装置３０（図２参照）に停止の制御信号を出力する。それにより、エコーキャンセル装置３０がＯＦＦ状態となり、エコーキャンセル処理が終了する（図３のステップＳ８）。以上のようにして、通信が終了する。
【００５７】
次に、呼び出し音声が、メッセージ音声ではなく、ベル音声に設定されている場合（図３のステップＳ３：Ｎｏ）の第２のエコーキャンセル処理工程（図３のステップＳ９〜ステップＳ１１，ステップＳ７，ステップＳ８）について説明する。ここでは、前述のメッセージ音声の場合と異なる点についてのみ説明し、それ以外はメッセージ音声の場合と同様である。
【００５８】
まず、呼び出し音声をベル音声とするようにユーザが予め入力設定部４３（図２参照）に入力設定すると、この入力情報が処理制御部４１（図２参照）に伝達される。そして、着信時には、図２に示すように、この伝達情報に基づいて、処理制御部４１が、呼び出し音声がベル音声であると判定する（図３のステップＳ３：Ｎｏ）。
【００５９】
続いて、図２に示すように、処理制御部４１は、ステップＳ３の判定結果にしたがって記憶部４２からベル音声信号データを選択し、このデータを、呼び出し音声信号出力部６に出力する。呼び出し音声信号出力部６では、制御部４から出力されたデジタル信号データが、Ｄ／Ａ変換器７により、アナログ信号のベル音声信号に変換される。アナログ変換されたベル音声信号は、呼び出し音声信号出力経路９を介して、デジタルシグナルプロセッサ３に出力される。
【００６０】
ところで、呼び出し音声がベル音であると判定されると、処理制御部４１は、上記のメッセージ音声設定の場合のようにエコーキャンセル装置３０を着信時に即ＯＮするのではなく、通話開始を確認した後（図３のステップＳ９：Ｙｅｓ）、エコーキャンセル装置３０をＯＮする（図３のステップＳ１１）。これは、以下の理由による。
【００６１】
すなわち、呼び出し音声として用いられるベル音声に合わせてエコーキャンセル装置３０（図２参照）の調整が行われると、ベル音声と通話時の会話音声とでは周波数特性やレベル等の音声特性が異なることから、ベル音声で最適に調整したエコーキャンセル装置３０を会話音声に適用しても、会話音声については最適なエコーキャンセル処理を実現することができない。したがって、最適なエコーキャンセル処理を実現するためには、通話が開始されてから、再度、受話音声に基づいて装置調整を行う必要があり二度手間となる。特に、このように一旦ベル音声で調整した場合には、エコーキャンセル装置３０が、一旦ベル音声に合わせて調整されていることから、従来のように通話開始時にエコーキャンセル装置３０をＯＮして装置の調整が行われる場合よりも、余計に調整時間を要するという不利益が生じることがある。
【００６２】
そこで、図４に示すように、ベル音声を呼び出し音声として用いる場合には、通話開始を確認した後に、制御部４の処理制御部４１（ともに図２参照）が切り換えスイッチ８（図２参照）を制御して音声信号出力経路を受話音声信号出力経路１０（図２参照）に切り換え（図３のステップＳ１０）、また、エコーキャンセル装置３０（図２参照）をＯＮ状態とする（図３のステップＳ１１）。そして、相手側からの受話音声信号と、再びマイク１に入力された相手側の受話音声信号を含む混成送話音声信号とを用いて、エコーキャンセル装置３０（図２参照）の調整が行われる（図３のステップＳ７，ステップＳ８）。
【００６３】
図２に示すように、この場合のエコーキャンセル装置３０の具体的な調整では、混成送話音声信号が差動増幅回路（図２では図示せず）のプラス入力端に出力され、一方、差動増幅回路のマイナス入力端に、受話音声信号出力経路１０を介してエコーキャンセル装置３０に入力され音声信号遅延回路（図２では図示せず）で遅延されるとともに音声信号減衰回路（図２では図示せず）で減衰された受話音声信号が入力される。
【００６４】
このようにして混成送話音声信号と受話音声信号とが入力された差動増幅回路において、混成送話音声信号と受話音声信号とが差動増幅されるとともに、受話音声信号の相手側への送出を最小限に抑えることが可能となるよう、フィルタ式の音声信号遅延回路が調整される。それにより、エコーキャンセル装置３０が、最適なエコーキャンセル処理を実施可能な状態に調整される。
【００６５】
このように、呼び出し音声がベル音声に設定されている場合には、メッセージ音声に設定されている場合のエコーキャンセル装置３０の調整方法と異なる調整方法に切り換えられ、上記のように通話が開始されてからデジタルシグナルプロセッサ３に入力された受話音声信号と混成送話音声信号とを用いてエコーキャンセル装置３０の調整が行われる。このため、ベル音声信号に合わせてエコーキャンセル装置３０を調整するという不要な処理を行うことなく、かつ、この不要な処理に伴う不利益を生じることなく、速やかに最適なエコーキャンセル処理を行うことが可能となる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態のエコーキャンセル装置、自動車電話システム、エコーキャンセル方法、およびエコーキャンセルプログラムによれば、呼び出し音声がメッセージ音声およびベル音声のいずれに設定されている場合であっても、速やかに最適なエコーキャンセル処理を行うことが可能となり、特に、メッセージ音声に設定されている場合には、通話開始時から最適的なエコーキャンセル処理を行うことが可能となる。したがって、本実施の形態においては、良好な音声品質で通話可能な自動車電話システムを実現することが可能となる。
【００６７】
本実施の形態で説明したエコーキャンセル方法は、予め用意されたエコーキャンセルプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このエコーキャンセルプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またエコーキャンセルプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【００６８】
なお、本発明にかかるエコーキャンセル装置、エコーキャンセル方法、およびエコーキャンセルプログラムは、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、エコーキャンセル装置が上記以外の構成を有していてもよく、また、エコーキャンセル方法やエコーキャンセルプログラムが上記以外の工程を含んでいてもよい。
【００６９】
また、上記の実施の形態においては、本発明を自動車電話システムに適用する場合について説明したが、本発明は、これ以外のハンズフリー通話システム、例えば、会議室で使用される卓上用のハンズフリー通信システム等に適用してもよい。特に、本発明を自動車の車内のような狭い空間内で用いられるハンズフリー通話システムに適用すると、このようなシステムではスピーカとマイクとが近くに配置されておりスピーカからの出力音声（受話音声）をマイクが拾いやすいことから、本発明の効果が有効に奏される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】従来のエコーキャンセル装置を備えたハンズフリー通話システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明にかかるエコーキャンセル装置を備えた自動車電話システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】図２の自動車電話システムの制御部に格納されたエコーキャンセルプログラムの概要を示すフローチャートである。
【図４】図３のエコーキャンセルプログラムにしたがって実行されるエコーキャンセル動作のタイミングチャートである。
【図５】図３のエコーキャンセルプログラムにしたがって実行されるエコーキャンセル動作のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１  マイク
２  スピーカ
３  デジタルシグナルプロセッサ
４  制御部
５  相手側の電話機
６  呼び出し音声信号出力部
８  切り換えスイッチ
９  呼び出し音声信号出力経路
１０  受話音声信号出力経路
３０  エコーキャンセル装置
４１  処理制御部
４２  記憶部
４３  入力設定部
【図１】
2005269546.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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