(57)【要約】【課題】音程及び音量を制御する媒体として電磁波を用いることなく、人の動きで楽音を制御することができる電子楽器を提供する。【解決手段】人体との間の距離に応じて容量が変化する音程用電極板１と、人体との間の距離に応じて容量が変化する音量用電極板２と、音程用電極板の容量に応じた可聴周波数帯の楽音信号であって、音量用電極板の容量に応じた振幅を有する楽音信号を生成する楽音信号生成回路とを備え、これによって音程及び音量を制御する媒体として電磁波を用いることなく、人の動きで楽音を制御することができるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体との間の距離に応じて容量が変化する音程用電極板と、
前記音程用電極板の容量に応じた可聴周波数帯の楽音信号を生成する楽音信号生成回路とを備えたことを特徴とする電子楽器。
【請求項２】
人体との間の距離に応じて容量が変化する音量用電極板をさらに備え、
前記楽音信号生成回路は、
前記音程用電極板の容量に応じた可聴周波数帯の楽音信号であって、前記音量用電極板の容量に応じた振幅を有する楽音信号を生成することを特徴とする、請求項１に記載の電子楽器。
【請求項３】
人体との間の距離に応じて容量が変化する第２音程用電極板と、
人体との間の距離に応じて容量が変化する第２音量用電極板と、
前記第２音程用電極板の容量に応じた可聴周波数帯の楽音信号であって、前記第２音量用電極板の容量に応じた振幅を有する楽音信号を生成する第２楽音信号生成回路とをさらに備え、
前記音程用電極板と前記音量用電極板とは隣接して配置され、
前記第２音程用電極板と前記第２音量用電極板とは隣接して配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の電子楽器。
【請求項４】
前記楽音信号生成回路は、
前記音程用電極板の容量に応じた周波数で発振する第１発振器と、
前記第１発振器の発振周波数を該発振周波数に応じた電圧に変換する第１周波数−電圧変換器と、
前記第１周波数−電圧変換器から出力される電圧に応じた可聴周波数で発振する電圧制御発振器と、
前記音量用電極板の容量に応じた周波数で発振する第２発振器と、
前記第２発振器の発振周波数を該発振周波数に応じた電圧に変換する第２周波数−電圧変換器と、
前記電圧制御発振器の出力を、前記第２周波数−電圧変換器から出力される電圧に応じて増幅することにより楽音信号を生成する音量調整回路とを備えたことを特徴とする、請求項２に記載の電子楽器。
【請求項５】
前記楽音信号生成回路は、
一定周波数で発振する発振器と、
前記発振器から出力される信号を前記音程用電極板の容量に応じて分圧する第１分圧回路と、
前記第１分圧回路の出力と前記発振器の出力とを比較して差電圧を出力する第１比較回路と、
前記第１比較回路から出力される差電圧に応じた可聴周波数で発振する電圧制御発振器と、
前記発振器から出力される信号を前記音量用電極板の容量に応じて分圧する第２分圧回路と、
前記第２分圧回路の出力と前記発振器の出力とを比較して差電圧を出力する第２比較回路と、
前記電圧制御発振器の出力を、前記第２比較回路から出力される差電圧に応じて増幅することにより楽音信号を生成する音量調節回路とを備えたことを特徴とする、請求項２に記載の電子楽器。
【請求項６】
前記音程用電極板が、金属板で絶縁性樹脂の誘電体を挟んだ積層構造を有する電極板からなることを特徴とする、請求項１に記載の電子楽器。
【請求項７】
前記音程用電極板及び前記音量用電極板が、金属板で絶縁性樹脂の誘電体を挟んだ積層構造を有する電極板からなることを特徴とする、請求項２乃至請求項５の何れかに記載の電子楽器。
【請求項８】
前記電極板の金属板がアルミニウム板からなり、前記絶縁性樹脂の誘電体がポリエチレンであることを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載の電子楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子的に楽音を発生する電子楽器に関し、特に、楽音の音程及び音量を可変する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、世界最初の電子楽器として、テルミン博士によって考案されたテルミンが知られている。このテルミンは、楽器本体から垂直方向と水平方向とに延びた２つのアンテナを備えており、アンテナの周囲には微弱な電磁場が形成されている。演奏者は２つのアンテナに対して手を近づけたり遠ざけたりすることにより、電磁場を変化させる。この電磁場の変化は、楽器内部の発振回路に作用し、この発振回路で発生される発振信号の周波数及び振幅を変化させる。その結果、演奏者の手の動きにより音程や音量を変化させることができる。
【０００３】
このようなテルミンに関連する技術として、特許文献１は、演奏前の周波数調整を不要とするとともに、演奏中においても再調整及び特別な演奏状態への変更が可能となるテルミンを開示している。このテルミンは、起動時に発振回路の周波数などを設定値（周波数などの値からその変化を検出するための基になる値）として記憶することで、演奏前に発振回路の基準値を設定値に関連付ける調整を不要にしている。また、起動後の調整操作は、一方のアンテナへ人体を接触させることで大幅な周期などの変化を生じさせ、これを検出することで他方の設定値を更新することによって実現している。
【特許文献１】特開２００４−８６１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のテルミンでは、発振回路の出力に基づき発生された電波をアンテナから出力し、この電波を媒体として楽音、より具体的には音程及び音量を制御するように構成されているので、以下のような制約がある。
【０００５】
すなわち、楽音を制御する媒体として電磁波が用いられるためにアンテナが必要となり、しかも、音程制御用及び音量制御用といった２つのアンテナの相互間の電磁波干渉を少なくするために、これらを直交配置にせざるを得ず、楽器のデザインや構造部品の配置に制約が大きい。また、複数の楽器を用いて複数の演奏者が演奏する場合は、電磁波の相互干渉をさけるために、楽器毎に基準周波数を変えたり、距離を離したり、電磁波の出力を小さくするといった配慮が必要である。
【０００６】
また、音程及び音量といった２つのパラメータを用いて１音を制御するのみであるので、複数の音を同時に発生させて制御することができず、和音やユニゾンの演奏は不可能である。
【０００７】
本発明は、上述した諸問題を解消するためになされたものであり、その第１の課題は、音程及び音量を制御する媒体として電磁波を用いることなく、人の動きで楽音を制御することができる電子楽器を提供することにある。
【０００８】
また、第２の課題は、複数の音を同時に発生させて制御することにより和音やユニゾンの演奏を可能にする電子楽器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る電子楽器は、上記第１の課題を解決するために、人体との間の距離に応じて容量が変化する音程用電極板と、人体との間の距離に応じて容量が変化する音量用電極板と、音程用電極板の容量に応じた可聴周波数帯の楽音信号であって、音量用電極板の容量に応じた振幅を有する楽音信号を生成する楽音信号生成回路とを備えている。
【００１０】
また、第２の発明に係る電子楽器は、上記第２の課題を解決するために、第１の発明に係る電子楽器において、人体との間の距離に応じて容量が変化する第２音程用電極板と、人体との間の距離に応じて容量が変化する第２音量用電極板と、第２音程用電極板の容量に応じた可聴周波数帯の楽音信号であって、第２音量用電極板の容量に応じた振幅を有する楽音信号を生成する第２楽音信号生成回路とをさらに備え、音程用電極板と音量用電極板とが隣接して配置され、第２音程用電極板と第２音量用電極板とが隣接して配置されている。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、人体との間の距離に応じて変化する音程用電極板の容量に応じた可聴周波数帯の楽音信号を発生し、この楽音信号の振幅を、人体との間の距離に応じて変化する音量用電極板の容量に応じて変化させるように構成したので、楽音を制御する媒体として電磁波を用いることに起因する上述した問題を解消できるとともに、従来のテルミンと同様に、人の動きで楽音を制御することができる。
【００１２】
また、第２の発明によれば、第１の発明に係る電子楽器における音程用電極板と音量用電極板とを隣接して配置し、さらに、第２音程用電極板、第２音量用電極板及び第２楽音信号生成回路を設けて、第２音程用電極板と第２音量用電極板とを隣接して配置したので、複数の音を同時に発生させて各音の音程及び音量を制御することができる。したがって、和音やユニゾンの演奏が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電子楽器の構造を示す外観斜視図である。この電子楽器は、切断面が長方形に台形を繋げた形状を有する中空の柱状に構成されており、その一方の表斜面に音程用電極板１及び音量用電極板２が取り付けられ、他方の表斜面に、第２音程用電極板３及び第２音量用電極板４（破線で示す）が取り付けられて構成されている。また、必要に応じて取っ手５を設けることができる。
【００１４】
音程用電極板１、音量用電極板２、第２音程用電極板３及び第２音量用電極板４の各々は、導電体の間に誘電体（絶縁体）を挟んだ積層構造を有し、この積層構造によってコンデンサが形成されている。導電体としては、例えばアルミニウム板を用いることができる。また、誘電体（絶縁体）としては、ポリエチレン板等を用いることができる。各電極板は、人体が近づいたり離れたりすることにより容量が変化する可変コンデンサとして機能する。このように音程用電極板１，３及び音量用電極板２，４が、アルミニウム板でポリエチレン板を挟んだ積層構造を有する加工性に優れた電極板で構成されていることで、コストを抑えた電子楽器とすることができる。
【００１５】
なお、本発明者は、アルミニウム板でポリエチレン板を挟んだ積層構造を有する電極板を実際に作製して容量を測定した。作製した電極板の容量は、その大きさが２００×２００ｍｍ、厚さが２ｍｍのとき、２８０ｐＦであった。また、この電極板に人が手６を近づけたり離したりすることにより、約１０％の容量変化が得られた。この容量変化に応じて、後述する楽音信号生成回路を用いて、音程及び音量の制御が行われる。
【００１６】
このような構造を有する電子楽器においては、演奏者は、図１に破線で示すように、各電極板に手６を近づけたり離したりすることにより、各電極板によって形成された可変コンデンサの容量を変化させ、これにより、音程及び音量を変化させて演奏を行う。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電子楽器に用いられる発振制御型の楽音信号生成回路及び第２楽音信号生成回路の構成を示すブロック図である。なお、本発明の第２楽音信号生成回路の構成は楽音信号生成回路の構成と同じであるので、以下では、楽音信号生成回路についてのみ説明する。
【００１８】
この楽音信号生成回路は、音程用電極板１、音量用電極板２、第１発振器１１、第１周波数−電圧変換器１２、電圧制御発振器１３、第２発振器１４、第２周波数−電圧変換器１５、音量調整回路１６及び緩衝増幅器１７から構成されている。なお、厳密には、音程用電極板１及び音量用電極板２は、本発明の楽音信号生成回路に含まれないが、以下では、便宜上、音程用電極板１及び音量用電極板２は楽音信号生成回路の一部であるものとして説明する。
【００１９】
音程用電極板１は、上述したように、人が手６を近づけたり離したりすることにより容量が変化する可変コンデンサとして機能し、人体センサと考えることができる。この音程用電極板１の一方の端子は第１発振器１１に接続され、他端は接地されている。音量用電極板２は、音程用電極板１と同様に、人が手６を近づけたり離したりすることにより容量が変化する可変コンデンサとして機能し、人体センサと考えることができる。この音量用電極板２の一方の端子は第２発振器１４に接続され、他端は接地されている。
【００２０】
第１発振器１１は、音程制御用の周波数可変発振器であり、ＬＣ発振器やＣＲ発振器といったコンデンサの容量変化により周波数を可変できる発振器から構成されている。この第１発振器１１は、音程用電極板１（コンデンサ）の容量に応じた周波数で発振する信号を生成する。この第１発振器１１の発振周波数は、音程用電極板１の容量によって実用的な範囲が決定され、例えば１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度である。この第１発振器１１から出力される信号は、第１周波数−電圧変換器１２に送られる。第１周波数−電圧変換器１２は、第１発振器１１から送られてくる信号を、その周波数に応じた直流電圧に変換し、電圧制御発振器１３に送る。
【００２１】
電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）１３は、第１周波数−電圧変換器１２から送られてくる直流電圧に応じて可聴周波数帯の周波数（２０Ｈｚ〜１５ｋＨｚ程度）で発振する信号を生成する。この電圧制御発振器１３で発生された信号は、音量調整回路１６に送られる。
【００２２】
第２発振器１４は、音量制御用の周波数可変発振器であり、ＬＣ発振器やＣＲ発振器といったコンデンサの容量変化により周波数を可変できる発振器から構成されている。この第２発振器１４は、音量用電極板２（コンデンサ）の容量に応じた周波数で発振する信号を生成する。この第２発振器１４の発振周波数は、音量用電極板２の容量によって実用的な範囲が決定され、例えば１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度である。この第２発振器１４から出力される信号は、第２周波数−電圧変換器１５に送られる。第２周波数−電圧変換器１５は、第２発振器１４から送られてくる信号を、その周波数に応じた直流電圧に変換し、音量調整回路１６に送る。
【００２３】
音量調整回路１６は、電圧制御発振器１３から送られてくる信号の振幅を、第２周波数−電圧変換器１５から送られてくる直流電圧に応じた増幅率で増幅し、緩衝増幅器１７に送る。緩衝増幅器１７は、音量調整回路１６から送られてくる信号を増幅し、楽音信号として外部に出力する。
【００２４】
次に、上記のように構成される実施の形態１に係る電子楽器の動作を説明する。電源が投入されると、第１発振器１１は、音程用電極板１の既定の容量に応じた周波数で発振を開始する。同様に、第２発振器１４は、音量用電極板２の既定の容量に応じた周波数で発振を開始する。この状態で、人の手６が音程用電極板１に近づけられたり離されたりすると、音程用電極板１の容量が変化し、第１発振器１１は、その容量変化に応じた周波数で発振する信号を発生して第１周波数−電圧変換器１２に送る。
【００２５】
第１周波数−電圧変換器１２は、第１発振器１１から送られてくる信号の周波数に応じた直流電圧を発生し、電圧制御発振器１３に送る。電圧制御発振器１３は、第１周波数−電圧変換器１２から送られてくる直流電圧に応じて可聴周波数帯の周波数で発振する信号を生成し、音量調整回路１６に送る。
【００２６】
一方、人の手６が音量用電極板２に近づけられたり離されたりすることにより、音量用電極板２の容量が変化し、第２発振器１４は、その容量変化に応じた周波数で発振する信号を発生して第２周波数−電圧変換器１５に送る。第２周波数−電圧変換器１５は、第２発振器１４から送られてくる信号の周波数に応じた直流電圧を発生し、音量調整回路１６に送る。
【００２７】
音量調整回路１６は、電圧制御発振器１３から送られてくる信号の振幅を、第２周波数−電圧変換器１５から送られてくる直流電圧に応じた増幅率で増幅し、緩衝増幅器１７に送る。緩衝増幅器１７は、音量調整回路１６から送られてくる信号を増幅し、楽音信号として外部に出力する。この緩衝増幅器１７から出力される楽音信号が、例えばスピーカに供給されて楽音が発生される。
【００２８】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る電子楽器によれば、手を近づけたり離したりすることにより変化する音程用電極板の容量に応じた可聴周波数帯の信号を発生し、この信号の振幅を、手を近づけたり離したりすることにより変化する音量用電極板の容量に応じて変化させるように構成したので、楽音を制御する媒体として電磁波を用いることに起因する問題は発生せず、従来のテルミンと同様に、人の動きで楽音を制御することができる。
【００２９】
また、音程用電極板と音量用電極板とを隣接して配置し、さらに、第２音程用電極板、第２音量用電極板及び第２楽音信号生成回路を設け、第２音程用電極板と第２音量用電極板とを隣接して配置したので、複数の音を同時に発生させて各音の音程及び音量を制御することができる。したがって、和音やユニゾンの演奏が可能になる。
【００３０】
なお、上述した実施の形態１に係る電子楽器は、切断面が長方形の上に台形を重ねた形状を有する柱状に構成し、その一方の表斜面に音程用電極板１及び音量用電極板２を取り付け、他方の表斜面に、第２音程用電極板３及び第２音量用電極板４を取り付けるように構成したが、図３に示すように、基台７の上に箱状に形成された突出部８を設け、その突出部８の一方の面に音程用電極板１及び音量用電極板２を取り付け、他方の面に、第２音程用電極板３及び第２音量用電極板４（破線で示す）を取り付けるように構成することができる。
【００３１】
また、図５に示すように、平らな箱９の上の一方の側（図５では右側）に音程用電極板１及び音量用電極板２を取り付け、他方の側（図５では左側）に、第２音程用電極板３及び第２音量用電極板４を取り付けるように構成することもできる。さらに、電子楽器の構造は上記に限定されず、演奏者が手６を近づけたり離したりすることができる構造であれば、任意である。
【００３２】
また、上述した実施の形態１に係る電子楽器では、音程用電極板１、音量用電極板及び楽音信号生成回路から成る組と、第２音程用電極板３、第２音量用電極板４及び第２が信号生成回路から成る組を備え、２音の音程及び音量を別々に制御できるように構成したが、いずれか１つの組だけを備えるように構成することもできる。
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る電子楽器に用いられる分圧制御型の楽音信号生成回路及び第２楽音信号生成回路の構成を示すブロック図である。なお、本発明の第２楽音信号生成回路の構成は楽音信号生成回路の構成と同じであるので、以下では、楽音信号生成回路についてのみ説明する。
【００３３】
この楽音信号生成回路は、音程用電極板１、音量用電極板２、発振器２１、第１分圧回路２２、第１比較回路２３、電圧制御発振器１３、第２分圧回路２４、第２比較回路２５、音量調整回路１６及び緩衝増幅器１７から構成されている。なお、厳密には、音程用電極板１及び音量用電極板２は、本発明の楽音信号生成回路に含まれないが、以下では、便宜上、音程用電極板１及び音量用電極板２は楽音信号生成回路の一部であるものとして説明する。また、実施の形態１に係る楽音信号生成回路の同一の構成要素には、実施の形態１で用いた符号と同一の符号を付して説明する。
【００３４】
音程用電極板１は、上述したように、人が手６を近づけたり離したりすることにより容量が変化する可変コンデンサとして機能し、人体センサと考えることができる。この音程用電極板１の一方の端子は第１分圧回路２２に接続され、他端は接地されている。音量用電極板２は、音程用電極板１と同様に、人が手６を近づけたり離したりすることにより容量が変化する可変コンデンサとして機能し、人体センサと考えることができる。この音量用電極板２の一方の端子は第２分圧回路２４に接続され、他端は接地されている。
【００３５】
発振器２１は、所定の基準周波数で発振する基準発振器である。この発振器２１は、実施の形態１のように、コンデンサの容量変化により周波数を可変できる発振器に限定されず、種々のタイプの発振器で構成することができる。この発振器２１から出力された信号は、第１分圧回路２２、第１比較回路２３、第２分圧回路２４及び第２比較回路２５に送られる。
【００３６】
第１分圧回路２２は、図６に示すように、発振器２１からの交流電圧を、内蔵するコンデンサＣと音程用電極板１とで分圧し、第１比較回路２３に送る。第１比較回路２３は、例えばコモンモードアンプ及び検波器として機能する演算増幅器から構成されており、第１分圧回路２２の出力と発振器２１の出力との差をとって増幅し、直流電圧として出力する。この第１比較回路２３から出力される直流電圧は、電圧制御発振器１３に送られる。
【００３７】
電圧制御発振器１３は、第１比較回路２３から送られてくる直流電圧に応じて可聴周波数帯域の周波数（２０Ｈｚ〜１５ｋＨｚ程度）で発振する信号を生成し、音量調整回路１６に送る。
【００３８】
第２分圧回路２４は、第１分圧回路２１と同様の構成を有し、発振器２１からの交流電圧を、内蔵するコンデンサと音量用電極板２とで分圧し、第２比較回路２５に送る。第２比較回路２５は、例えばコモンモードアンプ及び検波器として機能する演算増幅器から構成されており、第２分圧回路２４の出力と発振器２１の出力との差をとって増幅し、直流電圧として出力する。この第２比較回路２５から出力される直流電圧は、音量調整回路１６に送られる。
【００３９】
音量調整回路１６は、電圧制御発振器１３から送られてくる信号の振幅を、第２比較回路２５から送られてくる直流電圧に応じた増幅率で増幅し、緩衝増幅器１７に送る。緩衝増幅器１７は、音量調整回路１６から送られてくる信号を増幅し、楽音信号として外部に出力する。
【００４０】
次に、上記のように構成される実施の形態２に係る電子楽器の動作を説明する。電源が投入されると、発振器２１は、所定の基準周波数で発振を開始する。この状態で、人の手６が音程用電極板１に近づけられたり離されたりすると、音程用電極板１の容量が変化し、第１分圧回路２２は、その容量変化に応じた電圧を有する交流信号を第１比較回路２３に送る。第１比較回路２３は、第１分圧回路２２の出力と発振器２１の出力との差をとって増幅し、直流電圧として電圧制御発振器１３に送る。電圧制御発振器１３は、第１比較回路２３から送られてくる直流電圧に応じて可聴周波数帯の周波数で発振する信号を生成し、音量調整回路１６に送る。
【００４１】
一方、人の手６が音量用電極板２に近づけられたり離されたりすることにより、音量用電極板２の容量が変化し、第２分圧回路２４は、その容量変化に応じた電圧を有する交流信号を第２比較回路２５に送る。第２比較回路２５は、第２分圧回路２４の出力と発振器２１の出力との差をとって増幅し、直流電圧として音量調整回路１６に送る。音量調整回路１６は、電圧制御発振器１３から送られてくる信号の振幅を、第２比較回路２５から送られてくる直流電圧に応じた増幅率で増幅し、緩衝増幅器１７に送る。緩衝増幅器１７は、音量調整回路１６から送られてくる信号を増幅し、楽音信号として外部に出力する。この緩衝増幅器１７から出力される楽音信号が、例えばスピーカに供給されて楽音が発生される。
【００４２】
以上説明したように、本発明の実施の形態２に係る電子楽器によれば、上述した実施の形態１に係る電子楽器と同様の効果を奏する。
【００４３】
なお、上述した電極板を構成する材質は、アルミニウム板とこれに挟まれたポリエチレン板（ポリエチレン樹脂）であることには限定されない。すなわち、本発明の作用を発揮し得るような電極板、つまり人体との間の距離に応じて容量が変化する電極板であれば良く、アルミニウムと同等品の金属又はそれ以外の金属でポリエチレンと同等の誘電体をなす樹脂を挟みこんで構成された電極板を使用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電子楽器の構造を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電子楽器に用いられる発振制御型の楽音信号生成回路及び第２楽音信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電子楽器の他の構造を示す外観斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電子楽器のさらに他の構造を示す外観斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る電子楽器に用いられる発振制御型の楽音信号生成回路及び第２楽音信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す第１分圧回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  音程用電極板
２  音量用電極板
３  第２音程用電極板
４  第２音量用電極板
５  取っ手
６  手
７  基台
８  突出部
９  箱
１１  第１発振器
１２  第１周波数−電圧変換器
１３  電圧制御発振器
１４  第２発振器
１５  第２周波数−電圧変換器
１６  音量調整回路
１７  緩衝増幅器
２１  発振器
２２  第１分圧回路
２３  第１比較回路
２４  第２分圧回路
２５  第２比較回路
【図１】
2007155946.tif 000003
【図２】
2007155946.tif 000004
【図３】
2007155946.tif 000005
【図４】
2007155946.tif 000006
【図５】
2007155946.tif 000007
【図６】
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