(57)【要約】【課題】  必要な音声を目的に応じて適切に処理しつつ、そのような音声の漏洩を防止するための音声漏洩装置を提供する。【解決手段】  音声漏洩防止装置は、音声源１００からの音声波Ｓ１を捉え、音声波を電気信号に変換して出力するマイクロホン１１０と、マイクロホン１１０から出力された電気信号に基づき音声源１００からの音声波Ｓ１と逆位相を有する音声信号を生成する信号処理装置１３０と、信号処理装置１３０からの音声信号に基づき音声波Ｓ２を出力するスピーカ１４０とを有する。スピーカ１４０より後方の空間において、スピーカ１４０から出力される音声波Ｓ２によって音声源１００からの音声波Ｓ１を打ち消し、音声Ｓ１の消音、または軽減をする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声源からの音声波を捉え、音声波を電気信号に変換しこれを出力する少なくとも１つのマイクロホンと、
マイクロホンから出力された電気信号に基づき音声源からの音声波と逆位相の音声波を有する音声信号を生成する信号処理手段と、
信号処理手段からの音声信号に基づき音声波を出力する少なくとも１つのスピーカとを有し、
少なくとも１つのスピーカより後方の空間において、スピーカから出力された音声波によって音声源からの音声波が打ち消される、音声漏洩防止装置。
【請求項２】
音声漏洩防止装置はさらに、音声源を取り囲むような保持部材を有し、保持部材の内側には少なくとも１つのマイクロホンが取り付けられ、保持部材の外側には少なくとも１つのスピーカが取り付けられ、保持部材の外側において、少なくとも１つのスピーカから出力された音声波によって音声源の音声波が打ち消される、請求項１に記載の音声漏洩防止装置。
【請求項３】
前記保持部材の内側には、複数のマイクロホンが配置され、複数のマイクロホンの裏側に複数のスピーカが配置される、請求項２に記載の音声漏洩防止装置。
【請求項４】
複数のマイクロホンのそれぞれに前記信号処理手段が接続され、各信号処理手段は、各マイクロホンからの電気信号に基づき逆位相の音声波を生成し、これを各スピーカへ出力する、請求項１ないし３いずれか１つに記載の音声漏洩防止装置。
【請求項５】
前記保持部材は、球形状であり、かつ、メッシュ状の複数の貫通孔を含む、請求項２ないし４いずれか１つ記載の音声漏洩防止装置。
【請求項６】
前記保持部材は、音声吸収体を含む、請求項２ないし５いずれか１つに記載の音声漏洩防止装置。
【請求項７】
音声漏洩防止装置はさらに、ヘッドホンを備えたヘッドセットを有し、ヘッドセットは前記保持部材を固定し、保持部材の内側の少なくとも１つのマイクロホンが発声者の音声波を捉え、該マイクロホンから出力された電気信号に基づきヘッドホンから音声を出力する、請求項１ないし６いずれか１つに記載の音声漏洩防止装置。
【請求項８】
音声漏洩防止装置はさらに、通信端末と音声信号の送受を行う通信機能を含み、マイクロホンによって捉えられた音声波の電気信号を通信端末へ送信し、通信端末からの音声信号をヘッドホンから出力する、請求項７に記載の音声漏洩防止装置。
【請求項９】
前記通信端末は、携帯電話であり、前記通信手段は携帯電話と無線により音声信号の送受を行う、請求項８に記載の音声漏洩防止装置。
【請求項１０】
音声源からの音声波をマイクロホンによって捉えるステップと、
マイクロホンから得られた電気信号に基づき音声源からの音声波と逆位相の音声波を有する音声信号を生成するステップと、
生成された音声信号に基づき逆位相の音声波をスピーカから出力させ、スピーカより後方の空間においてスピーカからの音声波によって音声源からの音声波を打ち消すステップと、
を有する音声漏洩防止方法。
【請求項１１】
音声漏洩防止方法はさらに、マイクロホンによって捉えられた音声波の電気信号を他の機器へ出力するステップを有する、請求項１０に記載の音声漏洩防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、声や音等の音声をマイクロホンや録音装置で捉えながら、それらの音声が他者へ漏洩することを防止する装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
携帯電話はいつでもどこでも相手と話しができ、連絡がとれるという便利な装置であるが、人が多い場所や静粛さが必要とされる場所では、発話がまわりの人の迷惑になるという問題があり、使用禁止とされていることが多い。そのため、緊急の用事にも関わらず、連絡を取れないという事態が発生している。また、携帯の使用時に発話が周りの人にも届くということは、秘密の漏洩にもなる可能性があり、問題を起こすことが懸念される。
【０００３】
このような携帯電話の問題を回避する方法として、特許文献１は携帯電話用漏洩音防止装置なるものを開示している。この装置は、話者の口元にピッタリと装着できる接合部とこの接合部に接続された防音チューブを有し、防音チューブの内部には集音マイクが設置され、防音チューブの後方には吸音材を貼り付けた消音排気口が接続されている。発声者は、防音チューブを口元に付けて話すことで、発話内容が他者に漏れないようにしている。
【０００４】
また、ノイズ等の不所望な音を消音またはキャンセルするための技術が特許文献２に開示されている。同文献の電子消音装置は、騒音源からの騒音に対し、逆位相で且つ同一音圧の付加音を放射し、その音波干渉によって消音効果を強制的に生じさせている。
【０００５】
特許文献３は、一般的なノイズキャンセルの技術として、第1のマイクロホンによって直接受け取られた信号と、第２のマイクロホンからのアダプティブフィルターを介して得られた出力信号との差分を算出する回路を開示している。
【０００６】
さらに、特許文献４は、大きな音の環境下において音を閉じ込め、レシーバがターゲットの音声を認識することができるクロストークタイプのマイクロホンを開示している。特許文献５は、音を低減するヘッドセットにおいて、耳に装着されるカップがアジャスタブルコネクターによってヘッドバンド端部に取り付けられる構造を開示している。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００?３４９８８２
【特許文献２】特許２５４１０２０
【特許文献３】米国特許４９１２７６７
【特許文献４】米国特許６５６０３４５Ｂ１
【特許文献５】米国特許４７５６０２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示される漏洩防止方法は、発声者がその発話内容が洩れないように防音チューブを口元にぴったりとつける必要があり、ユーザにとって不愉快であること、口の動きそのものを妨げるために話しにくいこと、および、呼吸をしにくいことなどの課題を有している。また、特許文献２および３は、ノイズの除去に関する技術であって、コミュニケーションや録音等に必要な音声を、他者に漏洩することを防止するものではない。さらに特許文献４および５のマイクロホンやヘッドセットの構造においても、必要な音声の漏洩を防止する技術を開示し、示唆するものではない。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決し、必要な声、音などの音声を目的に応じて適切に処理しつつ、そのような音声の漏洩を防止するための音声漏洩装置およびその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る音声漏洩防止装置は、音声源からの音声波を捉え、音声波を電気信号に変換して出力する少なくとも１つのマイクロホンと、マイクロホンから出力された電気信号に基づき音声源からの音声波と逆位相を有する音声信号を生成する信号処理手段と、信号処理手段からの音声信号に基づき音声波を出力する少なくとも１つのスピーカとを有し、少なくとも１つのスピーカより後方の空間においてスピーカから出力される音声波によって音声源からの音声波が打ち消される。これにより、少なくともスピーカより後方の空間において、音声源から発せられる音声を消音し、または低減し、スピーカより後方への音声源からの音声の漏洩を防止することができる。
【００１１】
音声漏洩防止装置はさらに、音声源を取り囲むような保持部材を有し、保持部材の内側には少なくとも１つのマイクロホンが取り付けられ、保持部材の外側には少なくとも１つのスピーカが取り付けられ、保持部材の外側において、少なくとも１つのスピーカから出力された音声波によって音声源の音声波が打ち消される。音声源からの音声は、放射状に伝播するため、それに対応した位置にマイクロホンおよびスピーカを設置し、そこから逆位相の音声波を出力することで、効果的に音声の消音または低減を行うことができる。
【００１２】
好ましくは保持部材の内側には、複数のマイクロホンが配置され、複数のマイクロホンの裏側に複数のスピーカが一体となって配置されている。これにより、各スピーカは、それぞれのマイクロホンが捉えた音声波の逆位相の音声波を出力することができ、音声波の打ち消しをより効率的に行うことができる。
【００１３】
好ましくは、複数のマイクロホンのそれぞれに信号処理手段が接続され、各信号処理手段は、それぞれのマイクロホンからの電気信号に基づき逆位相の音声波を生成し、これを各スピーカへ出力する。各マイクロホンが捉えた音声波に個別に応じた逆位相の音声波を生成することができる。
【００１４】
例えば保持部材は球形状を有し、そこにはメッシュ状の貫通孔を含む。音声源の音声波は、メッシュ状の貫通孔を通過した後に、スピーカからの音声波と干渉し、互いに打ち消しあう。また、保持部材は音声吸収体を含むものでもよい。音声吸収体により音声源からの音声が吸収され、その後に、スピーカからの音声波による打消しが行われるため、音声消去を効果的に行うことができる。
【００１５】
音声漏洩防止装置はさらに、ヘッドホンを備えたヘッドセットを有し、ヘッドセットは前記保持部材を固定し、保持部材の内側の少なくとも１つのマイクロホンが発声者の音声波を捉え、該マイクロホンから出力された電気信号に基づきヘッドホンから音声を出力する。音声漏洩防止装置はさらに、通信端末と音声信号の送受を行う通信機能を有し、マイクロホンによって捉えられた音声波の電気信号を通信端末へ送信し、通信端末からの音声信号に基づきヘッドホンから音声を出力する。これにより、音声漏洩防止装置を、ハンズフリー用のヘッドシステムに適用することができ、ユーザは、回りに迷惑をかけることなく、通話を行うことができる。
【００１６】
本発明に係る音声漏洩防止方法は、音声源からの音声波をマイクロホンによって捉えるステップと、マイクロホンから得られた電気信号に基づき音声源からの音声波と逆位相の音声波を有する音声信号を生成するステップと、生成された音声信号に基づき逆位相の音声波をスピーカから出力させ、スピーカより後方の空間においてスピーカからの音声波によって音声源からの音声波を打ち消すステップとを有する。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、音声源からの音声をマイクロホンで捉えながら、それより後方の空間への音声の伝播を抑制し、または音声が消音されるようにし、音声源の音声の漏洩を防止することができる。好ましくは、音声源を取り囲むように配置されたスピーカから逆位相の音波を発することで、音声源の音声を効果的に消去することができる。また、複数のスピーカを配置し、そこから逆位相の音波を発することで、より効果的に音声を消去しまたは消音し、漏洩を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、発声者等の音声源から発せられる音声を外部へ漏洩するのを防止するのに好ましい音声漏洩防止装置を説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施例に係る音声漏洩防止装置の電気的な構成を示すブロック図である。同図において、音声漏洩防止装置１は、発声者等の音声源からの音声波を捉え、これを電気信号に変換するマイクロホン１０と、マイクロホン１０からの電気信号を増幅する増幅器１２と、増幅器１２のアナログ音声信号をディジタル音声信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１４と、ディジタル変換された音声信号に基づき発声者が発した音声波と位相が１８０度異なる音声波を有する音声信号を生成する逆位相生成部１６と、ディジタル変換された音声信号に基づきスピーカから出力される音声波の出力を調整する音量調整部１８と、逆位相生成部１６からのディジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバータ２０と、Ｄ／Ａコンバータ２０からのアナログ信号を増幅するアンプ２２と、アンプ２２からの信号に基づき音声波を出力するスピーカ３０とを含んで構成される。
【００２０】
マイクロホン１０で変換された電気信号のうち一方は、増幅器１２から他の機器２４へ出力され、その信号は、コミュニケーションに利用され、あるいは、録音等に利用される。さらに増幅器１２から逆位相生成部１６に電気信号が供給され、そこで、入力された音声信号と逆位相の音声信号が生成され、この信号がスピーカ３０から出力される。また、音声調整部１８は、スピーカ３０から出力される音量の調整をアンプ２２を介して行う。こうして、スピーカ３０からは、音声源の音声波と逆位相、かつ同一音量の音声波が出力され、この音声波によって音声源の音声波が干渉により打ち消され、消音もしくは音声伝播の抑制が行われる。
【００２１】
上記増幅器１２、Ａ／Ｄコンバータ１４、逆位相生成部１６、音量調整部１８、Ｄ／Ａコンバータ２０、およびアンプ２２は、半導体集積回路を用いた単数または複数の演算処理チップ４０によって構成することができる。例えば、逆位相生成部１６は、ＤＳＰ等のプロセッサによって構成することができる。その結果、マイクロホンで音声波を捉えた時刻から、ほぼリアルタイムでスピーカから逆位相の音声波を出力することが可能である。例えば、音声源の近傍にマイクロホン１０を設置し、そのマイクロホン１０から数センチ以内にスピーカ３０を設置しておけば、音声がマイクロホン１２からスピーカ３０まで伝播する時間内に、スピーカ３０からはそれと逆位相の音声波を出力することが可能である。
【００２２】
次に、図１の構成を利用した第２の実施例に係る音声漏洩防止装置の具体的な構成例を図２に示す。発声者等の音声源１００を中心にしたとき、これと等距離または同心円状の位置に複数のマイクロホン１１０（１１０−１、１１０−２、・・・１１０−ｎ）を配置する。音声源１００からの距離は、数センチ以内、例えば１センチメートルである。これらのマイクロホン１１０は、好ましくは、半球形状のカップ１２０に支持される。半球状のカップ１２０は、例えば図７に示すように、水平および垂直に延びる支持部材１２２、１２４を含み、支持部材１２２、１２４が交差する箇所以外にメッシュ状の複数の貫通孔１２６が形成されている。各マイクロホン１１０は、支持部材１２２、１２４の交差する位置上に音声源１００から同心円状の等距離となるように配置される。
【００２３】
各マイクロホン１１０には、マイクロホンと同数の信号処理装置１３０（１３０−１、１３０−２、・・・１３０−ｎ）が接続され、さらに、信号処理装置１３０からの出力を受け取るように複数のスピーカ１４０（１４０−１、１４０−２、・・・１４０−ｎ）が配置されている。信号処理装置１３０には、図１に示したＡ／Ｄコンバータ１４、逆位相生成部１６、音量調整部１８、Ｄ／Ａコンバータ２０等が含まれている。好ましくは、マイクロホン、信号処理装置およびスピーカは一体に構成され、上記支持部材１２２、１２４の交差する位置に取り付けられる。なお、マイクロホン１１０で捉えられた音声は、逆位相を算出する目的以外に、自分の耳へのフィードバックや録音や、通信、編集などに利用される。
【００２４】
音声源１００からオープンな空間に発せられた音声Ｓ１は、放射状に伝播していく。その音声Ｓ１の広がりを覆うように位置されたマイクロホン１１０が音声Ｓ１を集音し、これを電気信号に変換する。また、音声Ｓ１は、カップ１２０の貫通孔１２６を通過してそれより後方へと進行する。各信号処理装置１３０は、マイクロホン１１０からの電気信号に基づき音声Ｓ１の逆位相を計算し、この逆位相の音波Ｓ２をマイクロホン１１０の後方のスピーカ１４０から出力させる。
【００２５】
音声Ｓ１がマイクロホン１１０を通過しスピーカ１４０に到達するまでの時間を考慮し、当該到達時間内に信号処理装置１３０が逆位相の音声信号を生成する。各スピーカ１４０は、そこから音声Ｓ１と逆位相、かつ音量Ｓ１と同一の音量の音声Ｓ２を発する。音声Ｓ２は、各スピーカ１４０を基点に放射状に伝播し、カップ１２０を通過した音声Ｓ１と合流し、音声Ｓ１を干渉により打ち消す。これにより、音声源１００からカップ１２０までの空間内において、音声Ｓ１が好ましくマイクロホン１１０にキャッチされ、カップ１２０より後方では、音声Ｓ１が音声Ｓ２によって効果的に打ち消され、消音され、その伝播が抑制される。複数のスピーカ１４０から放射状に逆位相の音波Ｓ２が発せられるので、音声Ｓ１の消去もより効果的である。
【００２６】
上記図２において、音声源１００に対して等距離または同心円状に位置されたマイクロホン１１０とスピーカ１４０とを互いに一体構成としたが、これ以外にも、マイクロホン１１０とスピーカ１４０とを一定の距離をもって離すことも可能である。例えば、１つのマイクロホンを音声源１００の近傍に設置し、そのマイクロホンからの電気信号を各信号処理装置およびスピーカに送信するようにしてもよい。あるいは、マイクロホンに信号処理装置を接続するようにし、信号処理装置から複数のスピーカへ逆位相の音声信号を出力するようにしてもよい。また、マイクロホン１１０とスピーカ１４０とを互いに一体構成とした場合には、これを配置する位置は、必ずしも音声源１００に対して等距離または同心円状である必要はなく、音声源１００からの距離は自由に設定することが可能である。例えば、マイクロホンとスピーカとは、音声源１００に対して２次元的または３次元的に配置されても良いし、その数量も適宜自由に選択することができる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施例に係る音声漏洩防止装置を図３に示す。図中、図２と同一構成については同一参照番号を付してある。第３の実施例では、さらにスピーカ１４０を支持するカップに音声吸収体を設けている。すなわち、音声源１００の一部を取り囲むように配置された球面状の音声吸収体２００の内側に複数のマイクロホン１１０を埋め込みんでいる。マイクロホン１１０で捉えた音声の逆位相の音声をスピーカ１４０から出力することで、音声吸収体２００により漏洩を防止した後に、さらに逆位相の音声Ｓ２により音声Ｓ１の打ち消しを行うので、音声吸収体２００より後方における音声漏洩をより効果的に大幅に減少することができる。
【００２８】
次に、本発明の第４の実施例に係る音声漏洩防止装置を図４に示す。第４の実施例は、音声漏洩防止機能をヘッドセットに適用したものであり、発声者の声を発声者の耳に伝送すると同時に、発声者の声が外部に漏洩しないようにするものである。ヘッドセット３００は、ヘッドベルト３１０と、ヘッドベルト３１０の両端部に接続された１対のヘッドホン３２０と、ヘッドベルト３１０の一方に取り付けられた支持部材３３０と、支持部材に取り付けられた消音ユニット３４０とを備えている。消音ユニット３４０は、図１に示す音声漏洩防止機能を有している。
【００２９】
消音ユニット３４０は、好ましくは、カップ状の部材３４２の内側に複数のマイクロホン３４４が取り付けられ、その裏側に複数のスピーカ３４６が取り付けられている。また、逆位相の音声波等を生成するための半導体演算チップ（図示省略）が消音ユニット３４０に収容されている。
【００３０】
消音ユニット３４０の各マイクロホン３４４は、例えば、発声者の口元から約１センチメートルの距離に配置され、発声者の音声を捉える。マイクロホン３４４からの電気信号は、上記実施例と同様に、発声者の音声Ｓ１と逆位相の音声信号が半導体演算チップによって生成され、その音声信号に基づき各スピーカ３４６が音声Ｓ２を出力する。同時に、マイクロホン３４４からの電気信号は、ヘッドホン３２０へ伝達され、発声者の耳へ入力される。発声者からの音声は、口元の近傍にあるリング状の部材３４２までは通常通り伝播されるが、カップ状の部材３４２の外側では、各スピーカ３４６から放射状に出力される音声波によって打ち消される。このため、発声者の音声がカップ状の部材３４２を超える空間への伝播が抑制され、音声の漏洩が防止される。
【００３１】
カップ状の部材３４２は、第２の実施例と同様に、メッシュ状の複数の貫通孔が形成されたものを用いてもよいし、第３の実施例のような音声吸収体を用いる構造としてもよい。後者の場合には、漏洩音声をさらに減少させることができる。
【００３２】
第４の実施例によれば、発声者が声を出しても周りの人には聞こえないので、英語の発声練習や歌の練習などをどのような場所で行っても、他人の迷惑にならないという効果がある。また、発声者の音声をヘッドホンにフィードバックする場合に、ネイティブスピーカーの発音を重畳することなどにより、発音の練習や矯正の効果を高めることができる。
【００３３】
次に本発明の第５の実施例に係る音声漏洩防止装置を図５に示す。第５の実施例は、第４の実施例を改良し、ヘッドセットをハンズフリー用の通話システムへ適用したものである。ハンズフリー用ヘッドセット４００は、第４の実施例のヘッドセット機能に加えて、図５に示すように、通信端末４１０と通信する機能を内蔵している。
【００３４】
ハンズフリー用ヘッドセット４００に用いられる音声漏洩防止装置の電気的構成を図６に示す。音声漏洩防止装置は、図１の構成に加えて、通信端末４１０との間で音声信号の送受信を行う音声信号送受信部２６とを有している。音声信号送受信部２６は、好ましくは、ブルーツースなどの近距離無線通信機能を有し、通信端末４１０との間で音声信号の送受を行う。勿論、これ以外にも、有線ケーブルによって通信端末４１０と接続されていても良い。通信端末４１０は、例えば、携帯電話や通信機能を備えたＰＤＡなどを用いることができる。
【００３５】
発声者から発せられた音声は、マイクロホン１０によって電気信号に変換され、その信号は、音声漏洩防止用に用いられるとともに、ヘッドホン２４から発声者の耳へ出力され、さらに、音声信号送受信部２６から通信端末２８へ送信される。一方、通信端末２８によって受信された音声信号は、音声信号送受信部２６で受信され、その信号はヘッドホン２４から発声者へ伝達される。こうして、発声者は、ハンズフリーヘッドセット４００による通話を行うことができ、発声者の声は、スピーカから発せられる音声により打ち消され、外部への漏洩が防止される。
【００３６】
このように、発声者の声は回りに漏洩しないので、公共の場所や電車の中などで携帯電話を利用しても、回りの人の迷惑にならないという効果がある。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。上記実施例では、発声者からの音声等の漏洩に関して説明をしたが、対象となる音声は、音楽や演奏等の音であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る音声漏洩防止装置は、限られた空間内で音声出力を行う通話システム、音響システム、音響空間において利用可能であり、本発明に係る音声漏洩防止装置は、コンピュータ装置、家庭用電子機器、通信端末等などと組み合わせて用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る音声漏洩防止装置の電気的な構成を示す図である。
【図２】第２の実施例に係る音声漏洩防止装置の構成を示す図である。
【図３】第３の実施例に係る音声漏洩防止装置の構成を示す図である。
【図４】第４の実施例に係る音声漏洩防止装置の構成を示す図である。
【図５】第５の実施例に係る音声漏洩防止装置の構成を示す図である。
【図６】第５の実施例に係る音声漏洩防止装置の電気的なブロック図である。
【図７】半球状のカップの一部を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：音声漏洩防止装置          １０：マイクロホン
１６：逆位相生成部            ３０：スピーカ
４０：演算処理チップ        １００：音声源
１１０：マイクロホン        １２０：カップ
１３０：信号処理装置        １４０：スピーカ
３００：ヘッドセット
４００：ハンズフリー用ヘッドセット
４１０：通信端末
【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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