(57)【要約】【課題】  テレビ会議電話等の音声および画像による通信においてユーザが相手と目線を合わせて会話を行うことを可能にするカメラ付き音声入出力システムを提供する。【解決手段】  カメラ付き音声入出力システム１００は、伸縮自在な水平部１１０を有している。この水平部１１０の両端にはクランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒがある。カメラ付き音声入出力システム１００は、これらがＦＰＤ装置２００を挟むことによりＦＰＤ装置２００に固定される。クランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒには、カメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒが設けられている。水平部１１０には、複数のスピーカ１３１、複数のマイク１３２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に伸縮自在な水平部と、
前記水平部の左右両端に各々固定され、各々の間にディスプレイ装置を挟む２個のクランプ部と、
前記２個のクランプ部の少なくとも一方に設けられたカメラと、
前記水平部に設けられた音声入力装置および音声出力装置と
を具備することを特徴とするカメラ付き音声入出力システム。
【請求項２】
前記水平部の水平方向の幅の変化に応じて前記クランプ部におけるカメラの位置を垂直方向に移動させるカメラ駆動手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のカメラ付き音声入出力システム。
【請求項３】
前記音声出力部は、前記水平部において水平方向に並んだ複数のスピーカからなるスピーカアレイを具備することを特徴とする請求項１または２に記載のカメラ付き音声入出力システム。
【請求項４】
前記水平部の水平方向の幅に応じて、出力対象である音声信号から前記複数のスピーカを駆動する信号を生成する音声出力処理の制御を行う音声出力処理制御手段を具備することを特徴とする請求項３に記載のカメラ付き音声入出力システム。
【請求項５】
前記音声入力部は、前記水平部において水平方向に並んだ複数のマイクからなるマイクアレイを具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載のカメラ付き音声入出力システム。
【請求項６】
前記水平部の水平方向の幅に応じて、前記複数のマイクの出力信号から音声信号を生成する音声入力処理の制御を行う音声入力処理制御手段を具備することを特徴とする請求項５に記載のカメラ付き音声入出力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、テレビ電話会議端末等、画像および音声による通信を行うマルチメディア通信装置に好適なカメラ付き音声入出力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータやワークステーションのディスプレイ装置に、カメラ、マイクおよびスピーカを取り付け装置により固定し、テレビ電話会議端末などのマルチメディア端末として機能させる技術が例えば特許文献１により提案されている。この特許文献１に開示された取り付け装置は、伸縮自在な伸縮棒と、その両端に固定された２本の支持棒を有している。この取り付け装置では、伸縮棒を縮ませると、その両端の各支持棒に設けられた各取り付け部がディスプレイ装置であるＣＲＴ装置の側面を挟み付ける。これにより取り付け装置はＣＲＴ装置に固定される。この取り付け装置がＣＲＴ装置に固定された状態において、伸縮棒がＣＲＴ装置の上に位置する。この伸縮棒には、カメラ、マイクなどの装置が固定される。
【特許文献１】特開平７−２３１４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、テレビ電話会議等において、ユーザは端末のディスプレイ装置に映った相手を見ながら話をする。しかし、特許文献１に開示の技術において、カメラは、ディスプレイ装置を見ているユーザを上から見下ろす姿勢でユーザの撮像を行う。この撮像により得られた画像が通信相手装置に送られると、通信相手装置のディスプレイ装置には、目線が下の方を向いているユーザの顔が映される。これでは、相手とユーザは、互いに目線を合わせて会話をすることができず、自然な会話とならない。
【０００４】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、テレビ会議電話等の音声および画像による通信においてユーザが相手と目線を合わせて会話を行うことを可能にするカメラ付き音声入出力システム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】
【０００５】
この発明は、水平方向に伸縮自在な水平部と、前記水平部の左右両端に各々固定され、各々の間にディスプレイ装置を挟む２個のクランプ部と、前記２個のクランプ部の少なくとも一方に設けられたカメラと、前記水平部に設けられた音声入力装置および音声出力装置とを具備することを特徴とするカメラ付き音声入出力システムを提供する。
このカメラ付き音声入出力システムでは、カメラは、ディスプレイ装置の側方からディスプレイ装置と対面しているユーザの撮像を行う。このため、ユーザは自然な目線で撮像される。従って、このカメラ付き音声入出力システムをテレビ電話会議に用いた場合、ユーザと通信相手は目線を合わせて会話を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、この発明の一実施形態であるカメラ付き音声入出力システム１００がＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）装置２００に装着された状態を示す正面図、同図（ｂ）はその側面図である。このカメラ付き音声入出力システム１００は、ＦＰＤ装置２００および図示しないパーソナルコンピュータとともにテレビ電話会議端末を構成する。
【０００７】
カメラ付き音声入出力システム１００は、水平部１１０と、左右２個のクランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒとにより構成されており、水平部１１０をＦＰＤ装置２００の上部に載せ、クランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒ間にＦＰＤ装置２００を挟んだ状態で、ＦＰＤ装置２００に固定される。
【０００８】
水平部１１０は、水平方向に延びた背面板１１１と、固定音声入出力部１２１と、２個の可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒとを有している。ここで、固定音声入出力部１２１は、背面板１１１の上半分の領域に固定されている。また、可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒは、背面板１１１の下半分の領域に敷設されたレール１２３に取り付けられており、このレール１２３に沿って水平方向に移動可能である。また、水平部１１０には、可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒの一方の移動に他方を連動させる機構（図示略）が設けられており、可動音声入出力部１２２Ｌが左側に移動した場合にはこれと等距離だけ可動音声入出力部１２２Ｒが右側に移動し、逆に可動音声入出力部１２２Ｒが右側に移動した場合にはこれと等距離だけ可動音声入出力部１２２Ｌが左側に移動するようになっている。従って、可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒは、常に水平部１１０の中心から左側および右側に等距離だけ張り出した状態となる。
【０００９】
固定音声入出力部１２１と可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒは、いずれも、水平方向に並んだ複数のスピーカ１３１と水平方向に並んだ複数のマイク１３２を有している。固定音声入出力部１２１と可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒに設けられた複数のスピーカ１３１は、全体としてスピーカアレイを構成している。また、固定音声入出力部１２１と可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒに設けられた複数のマイク１３２は、全体としてマイクアレイを構成している。
【００１０】
クランプ部１９０Ｌは、可動音声入出力部１２２Ｌの左端に固定されており、そこから下方に延びている。また、クランプ部１９０Ｒは、可動音声入出力部１２２Ｒの右端に固定されており、そこから下方に延びている。クランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒには、カメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒが設けられている。テレビ電話会議では、これらのカメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒにより、ＦＰＤ装置２００の画面と対面している人物の撮影が行われる。
【００１１】
上述した水平部１１０に設けられた機構は、可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒを相互に連動させるだけでなく、さらに可動音声入出力部１２２Ｌおよびクランプ部１９０Ｌの左方向への移動に連動させてカメラ１９１Ｌを下方に移動させ、可動音声入出力部１２２Ｒおよびクランプ部１９０Ｒの右方向への移動に連動させてカメラ１９１Ｒを下方に移動させる。この機構の働きにより、カメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒは、互いに同じ高さを保ちつつ、クランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒ間の間隔に応じて上下動する。
【００１２】
図２は、水平部１１０に設けられた機構の構成例を示すものである。この図において、上板部１４１は、背面板１１１に固定されている。また、Ｌ字形可動板１４２Ｌおよび１４２Ｒは、背面板１１１に摺動自在に支持されている。上述した可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒは、これらのＬ字形可動板１４２Ｌおよび１４２Ｒに各々固定されている。
【００１３】
上板部１４１の下辺の中央寄りの区間には、水平方向に並び、隣り合ったもの同士が歯合する一連の歯車１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄ、１４３ｅ、１４３ｆが軸支されている。また、上板部１４１の下辺には、平歯車１４４が形成されている。
【００１４】
Ｌ字形可動板１４２Ｌの上辺には平歯車１４５Ｌが、Ｌ字形可動板１４２Ｒの上辺には平歯車１４５Ｒが各々形成されている。上述した一連の歯車１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄ、１４３ｅ、１４３ｆのうち、左端の歯車１４３ａは平歯車１４５Ｌと歯合し、右端の歯車１４３ｆは平歯車１４５Ｒと歯合している。
【００１５】
Ｌ字形可動板１４２Ｌの左側には、アーム１４７Ｌが摺動自在に支持されている。このアーム１４７ＬにおいてＬ字形可動板１４２Ｌの垂直部分と対向している側部には平歯車１４８Ｌが形成されており、下方先端部にはカメラ１９１Ｌが固定されている。また、Ｌ字形可動板１４２Ｒの右側には、アーム１４７Ｒが摺動自在に支持されている。このアーム１４７ＲにおいてＬ字形可動板１４２Ｒの垂直部分と対向している側部には平歯車１４８Ｒが形成されており、下方先端部にはカメラ１９１Ｒが固定されている。
【００１６】
Ｌ字形可動板１４２Ｌの上辺近傍には、上板部１４１の平歯車１４４と歯合する歯車１５１Ｌが軸支されている。そして、Ｌ字形可動板１４２Ｌにはこの歯車１５１Ｌの回転運動を平歯車１４８Ｌに伝達し、アーム１４７Ｌを上下方向に駆動する歯車１５２Ｌ、１５３Ｌおよび１５４Ｌが設けられている。また、Ｌ字形可動板１４２Ｒの上辺近傍には、上板部１４１の平歯車１４４と歯合する歯車１５１Ｒが軸支されている。そして、Ｌ字形可動板１４２Ｒにはこの歯車１５１Ｒの回転運動を平歯車１４８Ｒに伝達し、アーム１４７Ｒを上下方向に駆動する歯車１５２Ｒ、１５３Ｒおよび１５４Ｒが設けられている。
【００１７】
このような構成によれば、クランプ部１９０Ｌの左方向への移動とクランプ部１９０Ｒの右方向への移動を連動させ、かつ、各クランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒ間の間隔の変換に連動させて、カメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒを上下動させることができる。
【００１８】
好ましい態様において、可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒの下部は、ＦＰＤ装置２００とほぼ同じ厚みを有しており、カメラ付き音声入出力システム１００がＦＰＤ装置２００に装着された状態において、可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒの下面は、ＦＰＤ装置２００の上面と接触する。
【００１９】
また、図１（ａ）に示すように、可動音声入出力部１２２Ｌの左端にあるクランプ部１９０Ｌの付け根の部分には、ＦＰＤ装置２００の左上コーナ部を前面から押さえるコーナ押さえ部１９３Ｌが設けられている。同様に、可動音声入出力部１２２Ｒの右端にあるクランプ部１９０Ｒの付け根の部分には、ＦＰＤ装置２００の右上コーナ部を前面から押さえるコーナ押さえ部１９３Ｒが設けられている。そして、クランプ部１９０Ｒの背後には、図１（ｂ）に示すように、コーナ押さえ部１９３Ｒとの間にＦＰＤ装置２００の右上コーナ部を挟むホルダ１９４Ｒが設けられ、クランプ部１９０Ｌの背後にもコーナ押さえ部１９３Ｌとの間にＦＰＤ装置２００の左上コーナ部を挟む同様なホルダが設けられている。このような構成により、カメラ付き音声入出力システム１００はＦＰＤ装置２００にしっかりと固定される。
【００２０】
なお、さらに装着時の安定性を高めるために、可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒの下面並びクランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒの内側の側面に、ＦＰＤ装置２００の上部および側部を受け容れる溝を形成してもよい。
【００２１】
図３は、図１（ａ）に示すものよりも横幅の広い大画面のＦＰＤ装置２００Ｗにカメラ付き音声入出力システム１００を装着した状態を示している。このようにクランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒ間に挟むＦＰＤ装置の幅が広くなると、可動音声入出力部１２２Ｌは左側に、可動音声入出力部１２２Ｒは右側に移動する。このため、カメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒの位置は、図１（ａ）に示すＦＰＤ装置２００に装着する場合におけるカメラの位置よりも下方へ移動する。好ましい態様では、ＦＰＤ装置のサイズによらず、ＦＰＤ装置の画面に映る通信相手の目の高さとなる画面の中央よりもやや上の位置にカメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒを移動させる。
【００２２】
図４はカメラ付き音声入出力システム１００の電気的構成を示すブロック図である。図４において、画像処理部４０１は、カメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒから得られる各画像信号に基づき、ＦＰＤ装置２００と対面している人物およびその背景を真正面に捉えた画像を示す画像信号を合成して出力する。テレビ電話会議においては、この画像処理部４０１から出力される画像信号が通信相手であるテレビ電話会議端末に送信される。本実施形態では、ＦＰＤ装置２００の左右のカメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒによる撮像により得られた画像信号が通信相手であるテレビ電話会議端末に送信されるため、通信相手であるテレビ電話会議端末には目線が正面を向いたユーザの画像が表示される。
【００２３】
音声入力処理部４１１は、音声入力処理制御部４１２による制御の下、ＦＰＤ装置２００の手前の仮想的なユーザ位置Ｐにおける音声を収音し、その音声信号を生成する信号処理を行う。さらに詳述すると、音声入力処理部４１１は、マイクアレイを構成する複数のマイク１３２の出力信号に遅延処理および振幅調整処理を施して加算し、音声信号を生成する。その際、音声入力処理部４１１は、ユーザ位置Ｐにおいて発生した音波が各マイク１３２に到達した場合に各マイク１３２の出力信号を遅延させた各信号が同相で加算されるように、各マイク１３２の出力信号に対する遅延処理を行う。なお、振幅調整処理は、ユーザ位置Ｐとは異なる位置の音を誤って収音するのを防止するために実行される処理である。テレビ電話会議では、この音声入力処理部４１１から出力される音声信号が通信相手のテレビ電話会議端末に送信される。
【００２４】
音声出力処理部４２１は、音声出力処理制御部４２２による制御の下、通信相手のテレビ電話会議端末から受信される音声信号に遅延処理および振幅調整処理を施し、スピーカアレイを構成する複数のスピーカ１３１に供給する複数の遅延音声信号を生成する。その際、音声出力処理部４２１は、各スピーカ１３１から出力された音波がユーザ位置Ｐに同位相で到達し、ユーザ位置Ｐにおいて音圧が局所的に高くなるように、複数の遅延音声信号を生成する遅延処理を実行するのである。なお、振幅調整処理は、サイドローブを抑圧するために実行される処理である。
【００２５】
幅検出部４３０は、スピーカアレイおよびマイクアレイの各々の全体としての幅を検出する装置である。この例では、幅検出部４３０は、図示しない操作部を介して与えられる指示に従い、あるいは定期的に、可動音声入出力部１２２Ｌにおける左端のスピーカ１３１から試験音を発音させ、可動音声入出力部１２２Ｒにおける右端のマイク１３２によりこの試験音の収音を行う。そして、左端のスピーカ１３１に試験音を発音させてから右端のマイク１３２によりその収音が行われるまでの遅延時間に基づいてスピーカアレイおよびマイクアレイの幅を各々算出する。
【００２６】
音声入力処理制御部４１２は、マイクアレイの各種の幅に対応させて、複数のマイク１３２の出力信号に施すべき遅延処理の遅延時間の適正値および振幅調整処理の窓関数値の適正値の組を記憶している。音声入力処理制御部４１２は、幅検出部４３０によって検出されるマイクアレイの幅に対応した遅延時間の適正値および窓関数値の適正値の組を選択し、これを使用した信号処理を音声入力処理部４１１に実行させる。
【００２７】
音声出力処理制御部４２２は、スピーカアレイの各種の幅に対応させて、複数のスピーカ１３１の出力信号に施すべき遅延処理の遅延時間の適正値および振幅調整処理の窓関数値の適正値の組を記憶している。音声出力処理制御部４２２は、幅検出部４３０によって検出されるスピーカアレイの幅に対応した遅延時間の適正値および窓関数値の適正値の組を選択し、これを使用した信号処理を音声出力処理部４２１に実行させる。
【００２８】
以上説明した本実施形態によれば、ＦＰＤ装置２００を側方から挟むクランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒにカメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒが設けられ、これらによりＦＰＤ装置２００と対面したユーザの撮像が行われる。この撮像により得られる画像は、ユーザの目線は自然に前を向いたものとなる。従って、本実施形態をテレビ電話会議端末に用いた場合、ユーザと通信相手は互いに目線を合わせて自然な会話を行うことができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、カメラ付き音声入出力システム１００の装着されるＦＰＤ装置のサイズに合わせてカメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒの高さが最適な高さに調整される。従って、ＦＰＤ装置のサイズによらず、ユーザと通信相手は目線を合わせて会話を行うことができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、ＦＰＤ装置のサイズの変化に応じてマイクアレイおよびスピーカアレイの全体幅が変わる場合に、それに適合するように音声入力処理部４１１および音声出力処理部４２１の信号処理の内容の制御が行われる。一般に、マイクアレイおよびスピーカアレイでは、個々のマイクやスピーカ間のピッチが狭い程、高周波領域における指向性の制御能力を高めることができ、マイクアレイやスピーカアレイの全体としての幅が広い程、低周波領域における指向性の制御能力を高めることができる。本実施形態では、ＦＰＤ装置が横幅の広いものである場合には、それに合わせてマイクアレイおよびスピーカアレイの幅を広げ、マイクアレイから得られる信号の処理、スピーカアレイに供給する信号の処理を、マイクアレイおよびスピーカアレイの幅に適したものに制御する。従って、ＦＰＤ装置の幅に応じた幅のマイクアレイおよびスピーカアレイを構成し、それらを利用することにより実施可能な最高品質の指向性制御を行い、最高品質の音声入出力を行うことができる。
【００３１】
また、本実施形態によるカメラ付き音声入出力システム１００は、特許文献１に開示のものよりも重量バランスが良く、ＦＰＤ装置のような薄型のディスプレイ装置に装着するのに適しているという利点がある。さらに詳述すると、特許文献１に開示のものでは、ＣＲＴ装置の上部にある伸縮棒に重量のあるカメラを固定する。このように重量のあるカメラが伸縮棒上の1点に固定されている場合、ディスプレイ装置がＣＲＴ装置のような厚みのあるものでないと、安定性が悪く、転倒し易いという問題がある。これに対し、本実施形態によるカメラ付き音声入出力システム１００は、ＦＰＤ装置２００の左右に位置するクランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒにカメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒを有し、ＦＰＤ装置２００の上に載る水平部１１０に複数のスピーカ１３１および複数のマイク１３２が分散配置された構成となっているため、ディスプレイ装置に装着された状態における全体としての重量バランスが優れている。従って、ＦＰＤ装置のような薄型のディスプレイ装置に装着した場合にも優れた安定性を得ることができる。
【００３２】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明にはこれ以外にも他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
【００３３】
（１）上記実施形態では、上下２段のスピーカアレイおよびマイクアレイを設けたが、スピーカアレイおよびマイクアレイは１段の構成としてもよい。図５（ａ）および（ｂ）はその構成例を示すものである。この例では、１個の水平部１７０に複数のスピーカ１３１からなるスピーカアレイと複数のマイク１３２からなるマイクアレイが設けられている。水平部１７０は左端から鞘部１７１Ｌ内に挿入され、右端から鞘部１７１Ｒ内に挿入されている。そして、鞘部１７１Ｌおよび１７１Ｒは、水平部１７０に対して摺動自在であり、鞘部１７１Ｌの左端にはカメラ１９１Ｌを有するクランプ部１９０Ｌが固定され、鞘部１７１Ｒの右端にはカメラ１９１Ｒを有するクランプ部１９０Ｒが固定されている。上記第１実施形態と同様、クランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒ間に挟むＦＰＤ装置２００のサイズが変わると、それに応じてカメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒが最適な位置に上下動する。この態様では、スピーカアレイおよびマイクアレイの幅は変化しないが、その点を除き、上記実施形態と同様な効果が得られる。
【００３４】
（２）上記（１）の態様において、水平部１７０はマイクもスピーカも有しない単なる板材とし、鞘部１７１Ｌおよび１７１Ｒの各々に複数のスピーカ１３１および複数のマイク１３２を設けてもよい。
【００３５】
（３）上記実施形態において、幅検出部４３０は、左端のスピーカ１３１から発した試験音が右端のマイク１３２に届くまでの遅延時間に基づいてスピーカアレイおよびマイクアレイの幅を検出したが、可動音声入出力部１２２Ｌおよび１２２Ｒの移動に伴って回転する歯車１５１Ｌ、１５１Ｒ等（図２参照）の回転角度に基づいてスピーカアレイおよびマイクアレイの幅を検出するようにしてもよい。
【００３６】
（４）上記実施形態では、２個のカメラ１９１Ｌおよび１９１Ｒを２個のクランプ部１９０Ｌおよび１９０Ｒに設けたが、一方のクランプ部のみに１個のカメラを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施形態であるカメラ付き音声入出力システムがＦＰＤ装置に装着された状態を示す正面図および側面図である。
【図２】同カメラ付き音声入出力システムにおけるカメラ駆動機構の構成例を示す図である。
【図３】同カメラ付き音声入出力システムが大画面のＦＰＤ装置に装着された状態を示す正面図である。
【図４】同カメラ付き音声入出力システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の他の実施形態であるカメラ付き音声入出力システムがＦＰＤ装置に装着された状態を示す正面図および側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００……カメラ付き音声入出力システム、２００，２００Ｗ……ＦＰＤ装置、１１０……水平部、１９０Ｌ，１９０Ｒ……クランプ部、１９１Ｌ，１９１Ｒ……カメラ、１２１……固定音声入出力部、１２２Ｌ，１２２Ｒ……可動音声入出力部、１３１……スピーカ、１３２……マイク、４１１……音声入力処理部、４１２……音声入力処理制御部、４２１……音声出力処理部、４２２……音声出力処理制御部、４３０……幅検出部。
【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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