(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜水夫用マイクロホンから入力し、船上または地上に設置したアンプで増幅して船上または地上のスピーカから出力する潜水夫用インターホンにおいて、前記潜水夫用マイクロホンと前記アンプはそれぞれ異なる周波数特性を有し、前記潜水夫用マイクロホンからアンプを通して前記スピーカから出力する時の総合周波数特性が２００Ｈｚから３０００Ｈｚまでほぼ平坦な周波数特性を有し、かつ音声帯域より低音帯域あるいは高音帯域に存在する潜水夫の呼吸音や排気時に生じる泡の発生音を減衰させるようにした潜水夫用インターホン。
【請求項２】
前記アンプの周波数特性が約３００Ｈｚ〜６００Ｈｚ間にピークを持ち、ピーク周波数より低い周波数および高い周波数においてオクターブ当たり１０ｄＢ以上の減衰特性を有する請求項１に記載の潜水夫用インターホン。
【請求項３】
前記マイクロホンは１５００Ｈｚ前後をピークにしてピークより低い周波数ではオクターブ当たり６ｄＢ以上減衰する周波数特性を持ち、前記アンプは３００Ｈｚから６００Ｈｚの間にピークを持ち、ピーク周波数よりレスポンスが３ｄＢ低下する周波数から低域周波数ではオクターブ当たり１２ｄＢ以上で減衰する周波数特性を持つ請求項１または２に記載の潜水夫用インターホン。
【請求項４】
前記マイクロホンはピークより高い周波数では数ＫＨｚまで減衰の少ない周波数特性を持ち、前記アンプはピーク周波数より高域周波数ではオクターブ当たり１０ｄＢ以上で減衰する周波数特性を持つ請求項３に記載の潜水夫用インターホン。
【請求項５】
前記マイクロホンはマイクロホン兼スピーカである請求項１から４までのいずれか１項に記載の潜水夫用インターホン。
【請求項６】
前記マイクロホン兼スピーカは磁気回路が筐体で被覆され、磁気ギャップに挿入されたボイスコイルの上端が前記筐体の上部周辺に全外周に柔軟性防水材を介して固定された振動板の中央部に柔軟性伝導材を介して連結された潜水夫用マイクロホン兼スピーカである請求項５に記載の潜水夫用インターホン。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数特性を改善して明瞭度を向上した潜水夫用インターホンに関し、特にマイクロホンの周波数特性とアンプの周波数特性の総合周波数特性に特徴を有するものである。
【従来の技術】
【０００２】
マイクロホンの周波数特性はマイクロホンの構造、性能に応じて非常に多くの種類があり、用途、価格に応じて選択される。アンプも非常に多くの種類があり、用途、価格に応じて使用される。多くの場合マイクロホンの周波数特性とアンプの周波数特性はそれぞれがインターホンとして要求される特性を持つものが選択使用される。マイクロホンおよびアンプがインターホンとして要求される周波数特性を持たない場合、マイクロホンおよびアンプの周波数特性がそれぞれインターホンの周波数特性に一致するようにフィルターが挿入される。
【０００３】
水中あるいは海中の潜水夫と、船上あるいは陸上の操作者との通話および監視を目的としたインターホンは、潜水夫のマイクロホンとスピーカは同一構成のマイクロホン兼スピーカが１個は口許付近に配置されてマイクロホンとして使用され、また別の１個は耳許付近に配置されてスピーカとして使用される。潜水夫用のマイクロホン兼スピーカは空気中とは比較にならないほどの大きな圧力に耐える構造になっているため、その筐体は堅牢に作られている。マイクロホンまたはスピーカの主構造はボイスコイルと振動板よりなり、振動板の振動によって、空気振動を電気信号に変換し、また電気信号を空気振動に変換するものであるが、水中で使用されるマイクロホン兼スピーカは振動板より磁気回路側を水密構造にして振動板が水圧に耐える必要上堅固に構成されている。振動板の振動エネルギーは周波数と振幅に逆比例するため低周波数になるほど電気信号から空気振動の変換効率、空気振動から電気信号の変換効率は悪くなり、周波数特性の低域が減衰する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周波数特性のよいマイクロホン、アンプは構造が複雑であり、高価である。潜水夫用のマイクロホン兼スピーカのように堅固な構造のために周波数特性の悪いマイクロホン兼スピーカを使用する場合、インターホンとして要求される周波数特性を満足させるためフィルターが使用されるが、フィルターで信号が減衰する分だけ信号レベルが低下する。
潜水夫用インターホンは、潜水作業者の呼吸音を監視することで潜水作業者の状況を常時確認するため必要であるが、呼吸音は通常の音量に比べて非常に大きく、音声を通話に必要な音声レベルにすると呼吸音が非常に大きく拡声される。この呼吸音とともに排気により生じる泡の発生音が混じり、耳障りな音が加わるため明瞭度を低くしている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の潜水夫用インターホンは、潜水夫用マイクロホンから入力し、船上または地上に設置したアンプで増幅して船上または地上のスピーカから出力する潜水夫用インターホンにおいて、前記潜水夫用マイクロホンと前記アンプはそれぞれ異なる周波数特性を有し、前記潜水夫用マイクロホンからアンプを通して前記スピーカから出力する時の総合周波数特性が２００Ｈｚから３０００Ｈｚまでほぼ平坦な周波数特性を有し、かつ音声帯域より低音域あるいは高音域に存在する潜水夫の呼吸音や排気時に生じる泡の発生音を減衰させるようにしたことを特徴とする。このように前記潜水夫用マイクロホンからアンプを通して船上または地上のスピーカから出力する時の総合周波数特性が２００Ｈｚから３０００Ｈｚまでほぼ平坦な周波数特性を有するので、インターホンの音声帯域は平坦な周波数により伝達され、かつ音声帯域より低音域あるいは高音域に存在する呼吸音や排気時に生じる泡の発生音は、減衰するので、その結果、通話の明瞭度が向上し、通話がスムーズに行える。
【０００６】
本発明の潜水夫用インターホンは、前記アンプの周波数特性が約３００Ｈｚ〜６００Ｈｚ間にピークを持ち、ピーク周波数より低い周波数および高い周波数においてオクターブ当たり１０ｄＢ以上の減衰特性を有することを特徴とする。この結果、本発明の潜水夫用インターホンは、人の音声帯域とほぼ一致するようになり、このため通話の明瞭度が向上し、通話がスムーズに行える。
【０００７】
本発明の潜水夫用インターホンは、１５００Hz前後をピークにしてピークより低い周波数ではオクターブ当たり６dB以上減衰するマイクロホンと、３００Hzから６００Hzの間にピークを持ちピーク周波数よりレスポンスが３ｄB低下する周波数から低域周波数ではオクターブ当たり１２ｄB以上で減衰する周波数特性をもつアンプからなる。このような周波数特性のマイクロホンとアンプは比較的安価であり、そしてこのマイクロホンとアンプを組み合わせた場合明瞭度において高性能を得ることができる。
【０００８】
本発明の潜水夫用インターホンは、前記マイクロホンはピークより高い周波数では数ｋHzまで減衰の少ない周波数特性を持ち、前記アンプは前記ピークより高域周波数ではオクターブ当たり１０ｄBで減衰する周波数特性を持つ。これによりマイクロホンとアンプの総合特性を良好にすることができる。
【０００９】
さらに本発明のマイクロホンおよびスピーカはマイクロホン兼スピーカで構成される。これによりマイクロホンとスピーカは同一のものを使用することができる。また本発明のインターホンは潜水夫用に構成することができる。
【発明の実施の形態】
【００１０】
本発明の潜水夫用インターホンは、互いに異なる周波数特性を持つマイクロホンとアンプを用いて２００Hzから３０００Hzまでの総合周波数特性がほぼ平坦な周波数特性とした。人の音声は２００〜１０００Ｈｚと６００〜３５００Ｈｚの２つの周波数帯域でほとんどが構成され、音声の周波数に対する平均エネルギーは５００Ｈｚ以下に６０％、１５００Ｈｚ以上に７％が集中している。しかし明瞭度は１５００Ｈｚ以上の周波数成分を除去したとき６２％減少するが、５００Ｈｚ以下の周波数成分を除去しても明瞭度はほとんど変化しない。このような人の音声の特徴にインターホンの周波数特性を合わせているので、かつ呼吸音や排気時に生じる泡の発生音が減衰して通話の明瞭度が向上し、通話がスムーズに行なえる。
【００１１】
(実施例１)
図１は、本発明の潜水夫用インターホンを示し、第１マイクロホン１がアンプ２を介してモニタースピーカ３に接続され、またスピーカ４と第２マイクロホン５がアンプ2に接続される。アンプ２には電源スイッチ６、第２マイクロホン用音量調整つまみ７、第１マイクロホン用音量調整つまみ８が備えられている。電源スイッチ６を「切」状態から「入１」状態へ操作した場合、第２マイクロホン５からモニタースピーカ３へ放送が行える。ここで第１マイクロホン１のトークスイッチ９をオンにすると、第１マイクロホン１からスピーカ４にのみ放送が行え、モニタースピーカ３には放送されない。次に電源スイッチ６を「入２」に操作した場合、第２マイクロホン５からモニタースピーカ３へ放送が行われる。ここで第１マイクロホン１のトークスイッチ９をオンにすると、第１マイクロホン１からモニタースピーカ３及びスピーカ４へ放送が行える。
【００１２】
第２マイクロホンの周波数特性は図2に示すように１５００Ｈｚ前後の周波数をピークにしてピークより低い周波数側ではオクターブ当たり６ｄＢ以上１０ｄＢ以下の減衰特性を示し、ピークより高い周波数側では数ｋＨｚまで減衰の少ない特性を持つ。アンプ2は図3に示すように、３００〜６００Ｈｚ間にピークを持ち、ピーク周波数から３ｄＢ低下する周波数の低域周波数側ではオクターブ当たり１２ｄＢ以上２０ｄＢ以下で減衰する周波数特性を持ち、ピーク周波数から３dB低下する周波数の高域周波数側ではオクターブ当たり１０ｄＢ以上２０ｄＢ以下で減衰する周波数特性を持つ。上記図２と図３に示すマイクロホンの周波数特性とアンプの周波数特性を合わせた総合周波数特性は図4に太実線で示すように、２００〜３０００Ｈｚ周波数間においてほぼ平坦な特性をもつ台形特性となる。図４の点線はマイクロホンの周波数特性を示し、細実線はアンプの周波数特性を示す。
【００１３】
人間の声、特に母音ア、イ、ウ、エ、オはそれぞれの周波数帯域(ホルマント)を図５に示すように２００〜１０００Ｈｚと６００〜３５００Ｈｚの２つの周波数帯域でほとんどが構成されている。また音声の周波数に対する平均エネルギーは図６に示すように男声、女声ともに５００Ｈｚ以下の周波数帯域に６０％、１５００Ｈｚ以上の周波数帯域に７％程度である。しかし明瞭度は１５００Ｈｚ以上の周波数帯域を除去したとき６２％も減少するが５００Ｈｚ以下の周波数帯域を除去しても明瞭度はほとんど変化しない。
本発明の潜水夫用インターホンは、上記総合周波数特性を人間の声の成分と一致させているので音量および明瞭度のよいインターホンが得られる。
【００１４】
(実施例２)
潜水夫用インターホンも基本構成は図１と同様に構成されるので、図１を用いて説明する。船上または陸上にアンプ１２が設置され、船上または陸上マイクロホン１１及びモニタースピーカ１３が船上側または陸上側に接続される。水中(海中)側に水中スピーカ１４と水中マイクロホン１５が接続される。アンプ１２には電源スイッチ１６、潜水夫用音量調整つまみ１７、船上または陸上用マイク音量調整つまみ１８が備えられている。
【００１５】
水中スピーカ１４と水中マイクロホンは同一構造であり図７に示すようにマイクロホン兼スピーカとして構成される。マイクロホン兼スピーカの磁気回路７１は透磁率の高い鉄等の材質で形成されるヨーク７２とリング状磁石７３により外磁型に構成され、リング状磁石７３の上にプレート７４が固定されて、ヨーク７２の中央ポールとプレート７４の間に磁気キャップが形成される。磁気回路の外周は密閉性の高い構造の鉄やアルミのような金属製筐体７５で被覆される。磁気ギャップに挿入されたボイスコイル７６の上端は筐体７５の上部周辺に全外周部が柔軟防水材７７を介して固定されたＡＢＳ等の合成樹脂よりなる振動膜７８の中央部に柔軟振動伝導材７９を介して連結される。柔軟防水材７７および柔軟振動伝導材７９としてシリコンゴム等柔軟性が調整可能で防水作用のあるものが使用される。振動膜７８の全外周部が筐体７５の上部周辺に柔軟防水材７７により固定されることにより筐体７５の内部を水密構造に構成している。
【００１６】
上記図７に示したマイクロホン兼スピーカは眼、鼻、口を覆う水中マスク(図示しない)口許付近にある左右の中空凸部の中に装着されるとともに、耳元付近の固定バンドの近くに装着されてマイクロホンおよびスピーカとして使用される。アンプ１２と２個のマイクロホン兼スピーカのコード１０は、船上あるいは陸上から潜水夫へ送るエアーホースの中または外側に一緒に束ねられて水中と水上を接続している。エアーホースは船上あるいは陸上から圧縮空気が送られ水中作業を行なう潜水夫が減圧後呼吸空気として用いる。
【００１７】
このインターホンはアンプ１２の電源スイッチ１６を「切」状態から「入１」状態へ操作した場合、潜水夫は水中マイクロホン１５からモニタースピーカ１３へ放送を行うことができる。ここで船上または陸上側でオペレータが陸上マイクロホン１１のトークスイッチ１９をオンにすると、陸上あるいは船上マイクロホン１１から水中スピーカ１４にのみ放送を行うことができ、モニタースピーカ１３には放送されない。次に電源スイッチ１６を「入２」に操作した場合、潜水夫側は水中マイクロホン１５からモニタースピーカ１３へ放送を行うことができる。オペレータが陸上マイクロホン１１のトークスイッチ１９をオンにすると、陸上あるいは船上マイクロホン１１からモニタースピーカ１３及び水中スピーカ１４へ放送を行うことができる。
【００１８】
アンプ１２の詳細は図８に回路図を示すように、陸上マイクロホン１１が陸上用マイク音量調整つまみ１８に結合された可変抵抗器１８ａを経て増幅器２１に接続される。マイクロホン１１は通常の高性能マイクロホンが使用できるので、その周波数特性は非常によく音声周波数帯域でほぼ平坦である。また増幅器２１も音声帯域でほぼ平坦な周波数特性のものが使用される。増幅器２１の出力はバンドパスフィルター２２、抵抗２３、２４を経て増幅器２５に加えられモニタースピーカと水中スピーカの切替リレースイッチ２６及びモニタースピーカオンオフ用リレースイッチ２７を介してモニタースピーカ１３に接続されるとともに、トランス２８を介して水中マイクロホンと水中スピーカの切替リレースイッチ２９を経て水中スピーカ１４および水中マイクロホン１５に接続される。水中スピーカ１４と水中マイクロホン１５は水中スピーカと水中マイクロホンの切替用リレースイッチ２９で切り替えられて、トランス３０、潜水夫用音量調整つまみ１７に結合された可変抵抗器１７ａを経て増幅器３１に接続される。増幅器３１の出力はバンドパスフィルター３２、抵抗３３、３４を経て増幅器２５に加えられる。バンドパスフィルター２２、３２の出力と、増幅器２５の間にリレースイッチ４１が挿入され、陸上あるいは船上マイクロホン１１又は水中マイクロホン１５が使用されていない場合に接地しノイズを除去している。
【００１９】
水中スピーカ１４と水中マイクロホン１５は前記のようにマイクロホン兼スピーカで構成され、そのマイクロホン１５の周波数特性は図２に示すように１５００Ｈｚ前後の周波数をピークにしてピークより低い周波数側ではオクターブ当たり６ｄＢ以上１０ｄＢ以下の減衰特性を示し、ピークより高い周波数側では数ｋＨｚまで減衰の少ない特性を持つ。また信号が増幅器３１及びバンドパスフィルター３２を通過するときの周波数特性は、前記のように図３に示すように、３００〜６００Ｈｚ間にピークを持ち、ピーク周波数から３ｄＢ低下する周波数の低域周波数側ではオクターブ当たり１２ｄＢ以上２０ｄＢ以下で減衰する周波数特性を持ち、高域周波数側ではオクターブ当たり１０ｄＢ以上２０ｄＢ以下で減衰する特性を持つ。増幅器３１及びバンドパスフィルター３２のこのような周波数特性は図示しないが増幅器中の抵抗やコンデンサの定数を調整することで得ることができる。上記のマイクロホン兼スピーカのマイクロホンとしての周波数特性と、増幅器３１及びバンドパスフィルター３２の周波数特性を合わせた総合特性は図４に示すように、２００〜３０００Ｈｚ周波数間においてほぼ平坦な特性をもつ台形特性となる。モニタースピーカ１３および増幅器２５は通常の高性能スピーカ、増幅器が使用できるので、その周波数特性は非常によく音声周波数帯域でほぼ平坦である。
【００２０】
トークスイッチ１９の一端はリレー３５を介して接地され、他端は電源スイッチ１６ａの「入１」「入２」端子に接続されるとともにリレースイッチ３６のオン端子を介してリレー３７と３８を駆動するように接続されている。リレー３５はリレースイッチ３６を駆動し、リレー３７はリレースイッチ２６を駆動し、リレー３８はリレースイッチ２９を駆動する。電源スイッチ１６ａは３段切替スイッチで構成され、可動接点に１２Ｖの直流電源３９が接続され、固定接点側は第１段がオフ状態、第２段が「入１」、第３段が「入２」状態である。電源スイッチ１６ｂの第１段と第２段は開放され、第３段にモニタースピーカオンオフリレー４０が接続される。リレー４０はリレースイッチ２７を駆動する。
【００２１】
電源スイッチ１６ａが第１段のオフ状態のとき電源回路は切断されているので、アンプ１２及びリレー３５、３７、３８、４０は非動作状態にある。電源スイッチ１６ａが第２段の「入１」に操作された場合、電源回路(図示しない)が接続され増幅器２１、２５、３１が動作状態になる。このときリレー３５、３７、３８、４０は非動作状態であるから各リレースイッチ２６、２７、２９、３６は図８に示す状態にあり、水中マイクロホン１５からの入力信号はリレースイッチ２９、トランス３０、可変抵抗器１７ａを介して増幅器３１に入力され、さらにバンドパスフィルター３２を経て増幅器２５で増幅されて、リレースイッチ２６を介してモニタースピーカ１３に出力され、陸上(船上)に放送される。このときリレースイッチ４１は陸上マイクロホン１１を接地し陸上マイクロホン１１からのノイズを除去している。次にトークスイッチ１９をオンにすると、リレー３５が動作してリレースイッチ３６を動作させて、リレー３７、３８に電流を流し動作させる。リレー３５の動作によりリレースイッチ４１が切替わり水中マイクロホン１５を接地して水中マイクロホン１５からのノイズを除去している。リレー３７及び３８の動作により、リレースイッチ２６及び２９が切り替わり陸上マイクロホン１２の入力が可変抵抗器１８ａを介して増幅器２１に入力され、さらに増幅器２５で増幅されて、リレースイッチ２６、トランス２８、リレースイッチ２９を経て水中スピーカ１４に出力され、潜水夫に放送される。この場合リレースイッチ２７が動作状態にないので、モニタースピーカ１３は動作しない。
【００２２】
次に電源スイッチ１６ａが第３段の「入２」に操作された場合、電源回路が接続され増幅器２１、２６、３１が動作状態にあり、リレー３７、３８は非動作状態であるがリレー４０は動作状態になるので、リレースイッチ２７がオン状態にある。このため水中マイクロホン１５からの入力信号はリレースイッチ２９、トランス３０、可変抵抗器１７ａを介して増幅器３１に入力され、さらにバンドパスフィルター３２を経て増幅器２５で増幅されて、リレースイッチ２６を介してモニタースピーカ１３に出力され、放送される。このときリレースイッチ４１は陸上マイクロホン１１を接地し陸上マイクロホン１１からのノイズを除去している。次にトークスイッチ１９をオンにすると、リレー３５が動作してリレースイッチ３６を切替えリレー３７、３８に電流を流し動作させる。リレー３５の動作によりリレースイッチ４１が切替わり水中マイクロホン１５を接地して水中マイクロホン１５からのノイズを除去している。リレー３７及び３８の動作により、リレースイッチ２６及び２９が切り替わり陸上マイクロホン１１の入力が可変抵抗器１８ａを介して増幅器２１に入力され、さらにバンドパスフィルター２２を経て増幅器２５で増幅されて、リレースイッチ２６、トランス２８、リレースイッチ２９を経て水中スピーカ１４に出力され、放送される。同時にリレースイッチ２７が動作状態であるので、抵抗４２を介してモニタースピーカ１３からも放送される。抵抗４２はモニタースピーカの入力を軽減しモニタースピーカ１３と陸上マイクロホン１１がハウリングするのを防止する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の潜水夫用インターホンは、互いに異なる周波数特性を持つマイクロホンの周波数特性とアンプの周波数特性を合わせた総合周波数特性が２００Hzから３０００Hzまでほぼ平坦な周波数特性を持つので、インターホンの音声帯域における周波数特性が平坦になり、かつ音声帯域より低音域あるいは高音域に存在する呼吸音や排気時に生じる泡の発生音が減衰して通話の明瞭度が向上し、通話がスムーズに行なえる。
【００２４】
本発明の潜水夫用インターホンは、マイクロホンの周波数特性とアンプの周波数特性の総合周波数特性が人の音声帯域とほぼ一致するように、アンプの周波数特性を約３００Ｈｚ〜６００Ｈｚ間にピークを持ち、ピーク周波数より低い周波数および高い周波数においてオクターブ当たり１０ｄＢ以上の減衰特性を有するため通話の明瞭度が向上し、通話がスムーズに行なえる。
【００２５】
本発明の潜水夫用インターホンは、１５００Hz前後をピークにしてピークより低い周波数ではオクターブ当たり６dB以上減衰するマイクロホンと、３００Hzから６００Hzの間にピークを持ちピーク周波数よりレスポンスが３ｄB低下する周波数から低域周波数ではオクターブ当たり１２ｄB以上で減衰する周波数特性をもつアンプから構成することができ、このような周波数特性のマイクロホンとアンプは比較的安価であり、そしてこのマイクロホンとアンプを組み合わせた場合明瞭度において高性能を得ることができる。
【００２６】
本発明の潜水夫用インターホンは、前記マイクロホンはピークより高い周波数では数ｋHzまで減衰の少ない周波数特性を持ち、前記アンプは前記ピークより高域周波数ではオクターブ当たり１０ｄBで減衰する周波数特性を持つので、マイクロホンとアンプの総合特性を良好にすることができる。
【００２７】
さらに本発明のマイクロホンおよびスピーカはマイクロホン兼スピーカで構成され、これによりマイクロホンとスピーカは同一のものを使用することができる。また本発明のインターホンは潜水夫用に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の潜水夫用インターホンの構成を示す。
【図２】本発明のマイクロホンの周波数特性を示す。
【図３】本発明のアンプ(増幅器)の周波数特性を示す。
【図４】本発明の潜水夫用インターホンの総合周波数特性を示す。
【図５】母音の周波数帯域を示す。
【図６】全スペクトルの平均レベルを示す。
【図７】マイクロホン兼スピーカの構造を示す。
【図８】本発明の潜水夫用インターホンの回路図を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１（１１）  マイクロホン
２（１２）  アンプ
３（１３）
モニタースピーカ
４（１４）
水中スピーカ
５（１５）
水中マイクロホン
６（１６）
電源スイッチ
７（１７）
潜水夫用音量調整つまみ
８（１８） 陸上(船上)用音量調整つまみ
９（１９）
トークスイッチ
２０、２５、３１
増幅器
２６，２７，２９，４１  リレースイッチ
３５、３７，３８、４０  リレー
【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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