(57)【要約】【課題】広い領域において良好な定位感を得る。【解決手段】  ＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎの焦点Ｐｔｇ１をＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎの外側に配置し、ＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎの焦点Ｐｔｇ２をＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎの外側に配置して、ＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎの指向性の主軸Ｌと、ＲｃｈのスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎの指向性の主軸Ｒとを交差させる。【選択図】図２
2007037059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカアレイを構成する複数のスピーカユニットと、
上記複数のスピーカユニットへのオーディオ信号の出力を遅延させる遅延処理部と
を有し、
上記遅延処理部の遅延時間を制御することにより、音声に指向性を与えるスピーカ装置であって、
複数チャンネルのオーディオ信号を入力したとき、上記複数のスピーカユニットから出力されるチャンネルごとの音声の指向性の主軸を聴取者の聴取領域の手前で交差させること
を特徴とするスピーカ装置。
【請求項２】
上記遅延処理部は、上記スピーカユニットを制御して音声を特定の点を音圧増強点として、この音圧増強点に各スピーカユニットから出力された音声を集中させることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項３】
上記複数チャンネルは、ステレオの左右の２チャンネルであり、上記複数のスピーカユニットのうち、右側チャンネルの複数のスピーカユニットから出力される音声は右にいくほど遅延時間が長く、左側のスピーカユニットから出力される音声は左にいくほど遅延時間が長くなるように遅延処理部の遅延時間を制御し、右側チャンネルの指向性の主軸と、左側チャンネルの指向性の主軸とを交差させること特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項４】
上記右側チャンネルのスピーカユニットは右に行くほど出力レベルが高く、上記左側チャンネルのスピーカユニットは左に行くほど出力レベルが高いことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項５】
オーディオ信号をそれぞれ所定の時間だけ遅延させ、
この遅延させられたオーディオ信号をスピーカアレイを構成する複数のスピーカユニットそれぞれに供給し、音声に指向性を与えるオーディオ信号の再生方法であって、
複数チャンネルのオーディオ信号を入力したとき、上記複数のスピーカユニットから出力されるチャンネルごとの音声の指向性の主軸が聴取者の聴取領域の手前で交差するように、オーディオ信号の遅延時間を調整すること
を特徴とするオーディオ信号の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスピーカユニットを備え、これらのスピーカユニットから出力されるオーディオ信号の指向性を制御するスピーカ装置、及び、複数のスピーカユニットから出力されるオーディオ信号の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホームシアターやＡＶシステムなど適用して好適なスピーカシステムとして、スピーカアレイがある（例えば、特許文献１参照）。図５は、そのスピーカアレイ１０の一例を示すものである。スピーカアレイ１０は、多数のスピーカ（スピーカユニット）ＳＰ０〜ＳＰｎを配列したものである。この場合、一例として、スピーカの口径は数ｃｍである。スピーカユニットＳＰ０〜ＳＰｎは平面上に２次元状に配列されたり、水平方向の直線上に配列されている。
【０００３】
そして、オーディオ信号が、ソースＳＣから遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎに供給されて所定の時間τ０〜τｎだけ遅延され、その遅延されたオーディオ信号がパワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎを通じてスピーカＳＰ０〜ＳＰｎにそれぞれ供給される。なお、遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎの遅延時間τ０〜τｎについては、後述する。
【０００４】
すると、どの場所においても、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから出力される音波が合成され、その合成結果の音圧が得られることになる。そこで、図５に示すように、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎにより形成される音場において、所定のポイントＰｔｇ、Ｐｎｃを、
Ｐｔｇ：周囲よりも音圧を上げたい場所。音圧増強点。
Ｐｎｃ：周囲よりも音圧を下げたい場所。音圧低減点。
とすると、任意の場所を音圧増強点Ｐｔｇとする方法は、図５あるいは図６に示す方法に大別できる。
【０００５】
すなわち、図５に示す方法の場合には、
Ｌ０〜Ｌｎ：各スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから音圧増強点Ｐｔｇまでの距離
ｓ        ：音速
とすると、遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎの遅延時間τ０〜τｎを、
τ０＝（Ｌｎ−Ｌ０）／ｓ
τ１＝（Ｌｎ−Ｌ１）／ｓ
τ２＝（Ｌｎ−Ｌ２）／ｓ
・・・・
τｎ＝（Ｌｎ−Ｌｎ）／ｓ＝０
に設定する。
【０００６】
すると、ソースＳＣから出力されるオーディオ信号がスピーカユニットＳＰ０〜ＳＰｎにより音波に変換されて出力されるとき、それらの音波が音圧増強点Ｐｔｇに到達するとき、すべて同時に到達することになり、音圧増強点Ｐｔｇの音圧は周囲よりも大きくなる。
【０００７】
つまり、図５のシステムの場合は、スピーカユニットＳＰ０〜ＳＰｎから音圧増強点Ｐｔｇまでの行路差により各音波に時間差を生じるが、この時間差を遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎにより補償して音圧増強点Ｐｔｇに音の焦点を結ばせるものである。なお、以下、このタイプのシステムを「焦点型」と呼び、音圧増強点Ｐｔｇを「焦点」と呼ぶものとする。
【０００８】
また、図６に示す方法の場合には、スピーカユニットＳＰ０〜ＳＰｎから出力される進行波（音波）の位相波面が同じになるように遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎの遅延時間τ０〜τｎを設定することにより、音波に指向性を与えるとともに、その指向方向を音圧増強店Ｐｔｇの方向とするものである。このスピーカアレイ２０は、焦点型のシステムにおいて、距離Ｌ０〜Ｌｎを無限大した場合とも考えられえる。なお、以下、このタイプのスピーカアレイ２０を「指向性型」と呼ぶ、音波の位相波面が揃う音波の方向を「指向方向」と呼ぶものとする。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３３５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図７に指向型スピーカアレイ２の一例を示す。図７の指向型スピーカアレイ２は、２ｃｈ（チャンネル）のステレオスピーカである。指向型スピーカアレイ２は、スピーカアレイに向かって左側の半分のスピーカユニットがＬｃｈ（チャンネル）、スピーカアレイに向かって右側の半分のスピーカユニットがＲｃｈ（チャンネル）である。ＬｃｈのスピーカユニットはＬｃｈ側の信号、ＲｃｈのスピーカユニットはＲｃｈ側の信号を同時に出力する。この指向型スピーカアレイ２の出力は、スピーカユニットの出力方向に指向を持つ平面波となる。
【００１１】
図７の指向型スピーカアレイ２では、聴取者が図７の位置、すなわち、Ｒｃｈ及びＬｃｈから同じ距離の所にいるときは、ＲｃｈとＬｃｈとは同じ音声レベルであり、ステレオ定位する。しかし、聴取者が図８の位置、すなわち、ＲｃｈよりもＬｃｈに近い所にいるとき、Ｌｃｈの音声レベルがＲｃｈの音声レベルより高くなり、ステレオ定位感が悪くなる。さらに、聴取者が左にずれればずれるほど、Ｌｃｈの音声レベルとＲｃｈの音声レベルとの差が大きくなり、ステレオ定位感が悪化する。また、聴取者がＲｃｈ側にいるときも、Ｒｃｈの音声レベルがＬｃｈの音声レベルよりも高くなり、ステレオ定位感が悪くなる。
【００１２】
また、図９に焦点型スピーカアレイ３の一例を示す。図９の焦点型スピーカアレイ３は、２ｃｈステレオスピーカである。焦点型スピーカアレイ３は、スピーカアレイに向かって左側の半分のスピーカユニットがＬｃｈ、右側の半分のスピーカユニットがＲｃｈである。Ｌｃｈ及びＲｃｈの焦点Ｐｔｇは、焦点型スピーカアレイの中心から距離Ｅだけ離れた点Ｐｔｇである。
【００１３】
図９の焦点型スピーカアレイ３では、聴取者が図９の位置、すなわち、Ｒｃｈ及びＬｃｈから同じ距離の所にいるとき、聴取点において、ＲｃｈとＬｃｈとは同じ音声レベルであり、ステレオ定位する。しかし、聴取者が図１０の位置にいるとき、すなわち、ＲｃｈよりＬｃｈに近い所にいるとき、Ｌｃｈの音声レベルがＲｃｈの音声レベルよりも強くなり、ステレオ定位感が悪くなる。また、聴取者がＬｃｈよりＲｃｈに近い所にいるときも、聴取点において、Ｒｃｈの音声レベルがＬｃｈの音声レベルより高くなり、ステレオ定位感が悪くなる。
【００１４】
さらに、図に他のスピーカの例を示す。図１１のスピーカ５は、２ｃｈのステレオスピーカである。スピーカ５は、２つのスピーカユニットからなり、向かって左側のスピーカユニットがＬｃｈであり、向かって右側のスピーカユニットがＲｃｈである。
【００１５】
図１１のスピーカでは、聴取者が図１１の位置、すなわち、Ｒｃｈ及びＬｃｈから同じ距離の所にいるとき、ＲｃｈとＬｃｈの音声レベルとは同じであり、ステレオ定位する。しかし、聴取者が図１２の位置、すなわち、ＲｃｈよりもＬｃｈに近い所にいるとき、Ｌｃｈの音声レベルがＲｃｈの音声レベルより強くなり、ステレオ定位感が悪くなる。逆に、聴取者がＬｃｈよりＲｃｈに近いところにいるときも、Ｒｃｈの音声レベルがＬｃｈの音声レベルより強くなり、ステレオ定位感が悪くなる。
【００１６】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、広い領域において良好な定位感が得られるスピーカ装置、及びオーディオ信号の再生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】
【００１７】
上述した課題を解決するために、本発明を適用したスピーカ装置は、スピーカアレイを構成する複数のスピーカユニットと、複数のスピーカユニットへのオーディオ信号の出力を遅延させる遅延処理部とを有し、遅延処理部の遅延時間を制御することにより、音声に指向性を与えるスピーカ装置であって、複数チャンネルのオーディオ信号を入力したとき、複数のスピーカユニットから出力されるチャンネルごとの音声の指向性の主軸を聴取者の聴取領域の手前で交差させる。
【００１８】
本発明を適用したオーディオ信号の再生方法は、オーディオ信号をそれぞれ所定の時間だけ遅延させ、この遅延させられたオーディオ信号をスピーカアレイを構成する複数のスピーカユニットそれぞれに供給し、音声に指向性を与えるオーディオ信号の再生方法であって、複数チャンネルのオーディオ信号を入力したとき、上記複数のスピーカユニットから出力されるチャンネルごとの音声の指向性の主軸が聴取者の聴取領域の手前で交差するように、オーディオ信号の遅延時間を調整する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明を適用したスピーカ装置によれば、スピーカアレイを構成する複数のスピーカユニットの遅延時間を制御することにより、複数チャンネルのオーディオ信号を入力したとき、上記複数のスピーカユニットから出力されるチャンネルごとの音声の指向性の主軸を聴取者の聴取領域の手前で交差させることにより、聴取領域におけるＬｃｈの音声レベルとＲｃｈの音声レベルとを均等にして広い領域でのステレオ定位感を与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明を適用したスピーカアレイ１について説明する。本発明を適用したスピーカアレイ１は、焦点型スピーカアレイである。スピーカアレイ１の構造を図１に示す。
【００２１】
スピーカアレイ１は、ＬｃｈのスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎ、ＲｃｈのスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎ、Ｌｃｈスピーカユニットの遅延回路ＬＤＬ０〜ＬＤＬｎ、Ｒｃｈスピーカユニットの遅延回路ＲＤＬ０〜ＲＤＬｎ、ＬｃｈスピーカユニットのアンプＡＭＰＬ０〜ＡＭＰＬｎ、ＲｃｈスピーカユニットのアンプＡＭＰＲ０〜ＡＭＰＲｎとからなる。スピーカアレイ１は、複数のスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎ、ＲＳＰ０〜ＲＳＰｎが平面上に２次元配列された水平方向に直線状に配置されている。
【００２２】
遅延回路ＬＤＬ０〜ＬＤＬｎ、ＲＤＬ０〜ＲＤＬｎは、各スピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎ、ＲＳＰ０〜ＲＳＰｎの出力を遅延させて音声に指向性を持たせる。本実施の形態におけるスピーカアレイ１では、焦点Ｐｔｇ１、Ｐｔｇ２にスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎ、ＲＳＰ０〜ＲＳＰｎの音声を集中させ、焦点Ｐｔｇ１、Ｐｔｇでの音圧を高くする。
【００２３】
右チャンネルのアンプＡＭＰＲ０〜ＡＭＰＲｎ及び左チャンネルのＡＭＰＬ０〜ＡＭＰＬｎは、スピーカユニットが外側であるほど、出力レベルを増大させる。これにより、ＬチャンネルとＲチャンネルの幅が広くなり、ステレオ感が増大する。
【００２４】
スピーカアレイ１と焦点とを結ぶ軸を指向性の主軸と呼ぶ。また、スピーカアレイ１から出力される音声を聴取する聴取者が存在する領域を聴取領域Ｓと呼ぶ。本発明を適用したスピーカアレイ１は、Ｌチャンネルの指向性の主軸ＬとＲチャンネルの指向性の主軸Ｒを聴取領域Ｓの手前で交差させる。これにより、聴取領域Ｓでは、Ｌチャンネルの音圧が右にいくほど高くなり、Ｒチャンネルの音圧が左にいくほど高くなる。従来のスピーカ装置では、聴取者が右に移動すると、聴取者がＬチャンネルのスピーカユニットに近づくため、Ｒチャンネルの音声がＬチャンネルの音声が大きくなるが、本発明を適用したスピーカアレイ１では、Ｒチャンネルの焦点をＬチャンネル側に設定しため、聴取者が右にいくほどＬｃｈの音声レベルが大きくなり、Ｒｃｈの音声レベルが小さくなる。これにより、スピーカユニットと聴取点の距離による左右の音声レベルの差がスピーカユニット指向性で相殺され、ＬｃｈとＲｃｌとほぼ均等な音声レベルで得ることができ、ステレオ定位感が得られる。
【００２５】
Ｌｃｈスピーカユニットを例として、焦点型スピーカアレイ１の焦点を結ぶ構造について説明する。各ＬｃｈスピーカユニットとＬｃｈスピーカユニットの焦点Ｐｔｇ１との距離は、それぞれ、Ｌ０〜Ｌｎである。最も焦点Ｐｔｇ１に近いスピーカユニットＬＳＰ０とその他のスピーカユニットＬＳＰ１〜ＬＳＰｎとでは、ｌ１〜ｌｎの距離の差がある。
【００２６】
遅延回路ＬＤＬ０〜ＬＤＬｎは、スピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎと焦点Ｐｔｇ１と距離差ｌ１〜ｌｎを音速ｃで割った時間だけスピーカユニットＬＰ０〜ＬＳＰｎへの出力を遅延させる。
【００２７】
このように、スピーカユニットと焦点Ｐｔｇ１との距離に応じて、外側にあるスピーカユニットの遅延時間を長くすると、各スピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎから出力された音声が同時に焦点Ｐｔｇ１に到達し、焦点Ｐｔｇ１におけるＬｃｈの音声レベルが強くなる。
【００２８】
Ｒｃｈのスピーカユニットも同様である。遅延回路ＲＤＬ０〜ＲＤＬｎは、ＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎのうち、最も焦点Ｐｔｇ２に近いスピーカユニットＲＳＰ０とその他のスピーカユニットＲＳＰ１〜ＲＳＰｎとの距離差ｒ１〜ｒｎを音速ｃで割った時間だけスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎへの出力を遅延させる。これにより、各スピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎから出力された音声が同時に焦点Ｐｔｇ２に到達し、焦点Ｐｔｇ２におけるＲｃｈの音声レベルが強くなる。スピーカアレイ１では、遅延回路ＬＤＬ０〜ＬＤＬｎ、ＲＤＬ０〜ＲＤＬｎの遅延量を調整することで、所望の位置に焦点を合わせることができる。
【００２９】
スピーカアレイ１と焦点とを結ぶ軸を指向性の主軸と呼ぶ。図２に示すように、ＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎの指向性の主軸Ｌは、ＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎの指向性の主軸Ｒと交差している。
【００３０】
すなわち、スピーカアレイ１は、ＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎをＲｃｈ側に指向を持たせ、ＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎをＬｃｈ側に指向を持たせている。
【００３１】
図３に示すように、聴取者が、ＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎとＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎと等しい位置にいる場合には、Ｌｃｈの音声とＲｃｈの音声とが均等に伝わるため、ステレオ定位感が得られる。
【００３２】
また、図４に示すように、聴取者が、左に移動した場合、ＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎがＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎよりも聴取点から遠くなるのでＲｃｈの音声レベルが小さくなるはずであるが、図２のように指向性を設定したため、聴取点が右に行くほどＲｃｈの音声レベルが大きくなり、Ｌｃｈの音声レベルが小さくなる。これにより、スピーカユニットと聴取点との距離による左右の音声レベルの差が、各スピーカユニットの指向性で相殺され、ＬｃｈとＲｃｈとほぼ均等な音声レベルで得ることができ、ステレオ定位感が得られる。
【００３３】
また、聴取者が、右に移動した場合、ＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎがＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎよりも聴取点から遠くなるのでＬｃｈの音声レベルが小さくなるはずであるが、図２のように指向性を設定したため、聴取点が左に行くほどＬｃｈの音声レベルが大きくなり、Ｒｃｈの音声レベルが小さくなる。これによりスピーカユニットと聴取点との距離による左右の音声レベルの差が各スピーカユニットの指向性で相殺され、ＬｃｈとＲｃｈとほぼ均等な音声レベルで得ることができ、ステレオ定位感が得られる。
【００３４】
このように、本発明を適用したスピーカアレイ１は、Ｌｃｈの焦点Ｐｔｇ１をＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎ側に配置し、Ｒｃｈの焦点Ｐｔｇ２をＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎ側に配置し、ＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎの指向性の主軸ＬとＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎの指向性の主軸Ｒとを交差させている。
【００３５】
本発明を適用したスピーカアレイ１では、聴取者がＬｃｈ側に移動しても、ＲｃｈスピーカユニットＲＳＰ０〜ＲＳＰｎの指向性をＬｃｈ側に持たせているため、Ｌｃｈの音量とＲｃｈの音量がほぼ等しくなり、ステレオ定位感が得られる。また、聴取者がＲｃｈ側に移動しても、ＬｃｈスピーカユニットＬＳＰ０〜ＬＳＰｎの指向性をＲｃｈ側に持たせているため、Ｒｃｈの音量とＬｃｈの音量がほぼ等しくなり、ステレオ定位感が得られる。
【００３６】
本発明を適用したスピーカアレイ１では、ある聴取者が移動した場合であっても、聴取者が複数いて各聴取者が別々の場所で音声を聞いていた場合であっても、聴取者に適度なステレオ定位感を与えることができる。
【００３７】
なお、図２に示すように、Ｌｃｈの主軸ＬとＲｃｈの主軸Ｒの内側の領域Ｓは、焦点がＬｃｈとＲｃｈと入れ替わっているが、音源は明らかにＬｃｈは左からＲｃｈは右からとなっているので、左右逆に聞こえることはない。また、聴取者が領域Ｓにいるときも左右のレベルは均等である。
【００３８】
また、本実施の形態におけるスピーカアレイ１は、Ｌｃｈスピーカユニットの個数とＲｃｈスピーカユニットの個数を同一のｎ個としたがＬｃｈスピーカユニットとＲｃｈスピーカユニットとの個数は、必ずしも同じでなくてもよい。
【００３９】
さらに、本実施の形態におけるスピーカアレイ１は、ＬｃｈとＲｃｈとの２チャンネルとしたが、２チャンネル以上のチャンネルの音声を出力するスピーカユニットを設け、各スピーカユニットの指向性の主軸をずらすように遅延時間を設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用したスピーカアレイの構成を示すブロック図である。
【図２】上記スピーカアレイの焦点、及び、指向性の主軸を視覚化した概念図である。
【図３】上記スピーカアレイと聴取者の関係を示す概念図である。
【図４】上記スピーカアレイと聴取者の関係を示す概念図である。
【図５】従来の焦点型スピーカアレイの構成を示すブロック図である。
【図６】従来の指向型スピーカアレイの構成を示すブロック図である。
【図７】従来の指向性スピーカアレイと聴取者との関係を示す概念図である。
【図８】従来の指向性スピーカアレイと聴取者との関係を示す概念図である。
【図９】従来の焦点型スピーカアレイと聴取者との関係を示す概念図である。
【図１０】焦点型スピーカアレイと聴取者との関係を示す概念図である。
【図１１】２チャンネルスピーカと聴取者との関係を示す概念図である。
【図１２】２チャンネルスピーカと聴取者との関係を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  スピーカアレイ、５  音源、ＬＤＬ０〜ＬＤＬｎ  遅延回路、ＲＤＬ０〜ＲＤＬｎ  遅延回路、ＬＳＰ０〜ＬＳＰｎ  Ｌｃｈスピーカユニット、ＲＳＰ０〜ＲＳＰｎ  Ｒｃｈスピーカユニット、Ｐｔｇ１  Ｌｃｈの焦点、Ｐｔｇ２  Ｒｃｈの焦点
【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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【図９】
2007037059.tif 000011
【図１０】
2007037059.tif 000012
【図１１】
2007037059.tif 000013
【図１２】
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