(57)【要約】【課題】音響を放射するための気体の流動が振動体の振動に与える影響を低減する。【解決手段】振動体１０は音響信号Ｓに応じて振動する。空間形成部材３０は、振動体１０の側面とともに空間Ｒ1およびＲ2を形成する。給気部４２は、気体を圧縮して空間Ｒ1に供給する。排気部４４は、空間Ｒ2内の気体を吸引する。振動体１０を挟んで空間Ｒ1およびＲ2とは反対側には放音空間Ｒ0が形成される。振動体１０の位置に応じて空間Ｒ1およびＲ2の何れかに放音空間Ｒ0を連通させることで放音空間Ｒ0内の気体は音響信号Ｓに応じて振動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号に応じて振動するとともに前記振動の方向に略平行な側面を有する振動体と、
前記振動体の前記側面とともに第１空間を形成する第１空間形成部材と、
前記振動体の前記側面とともに第２空間を形成する第２空間形成部材と、
気体を圧縮して前記第１空間内に供給する給気部と、
前記第２空間内の気体を吸引する排気部とを具備し、
前記振動体を挟んで前記第１空間および前記第２空間とは反対側の放音空間を、前記振動体の位置に応じて前記第１空間および前記第２空間の何れかに連通させることで、当該放音空間内の気体を振動させる
ことを特徴とする音響放射装置。
【請求項２】
前記振動体は、当該振動体の振動の方向に略平行な管状の側壁部を含む中空の部材であり、前記側壁部のうち前記第１空間および前記第２空間側の部位を貫通する第１開口部と、前記側壁部のうち前記第１開口部に対向する部位を貫通する第２開口部とを有し、
前記放音空間は、前記第１開口部と前記第２開口部とを介して前記第１空間または前記第２空間に連通する
請求項１に記載の音響放射装置。
【請求項３】
前記振動体のうち当該振動体の振動の方向に沿った両端部は閉塞されている
請求項２に記載の音響放射装置。
【請求項４】
前記放音空間を包囲する放射体を具備し、
前記放射体のうち前記振動体とは反対側の周縁には管楽器のマウスピースが装着され、
前記放射体は、前記マウスピースの内部と前記放音空間とを連結する
請求項１から請求項３の何れかに記載の音響放射装置。
【請求項５】
前記振動体の振動の方向に沿って当該振動体を挟む各位置に配置されて前記振動体を駆動する複数の駆動部を具備する
請求項１から請求項４の何れかに記載の音響放射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響を放射する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号に応じて気体を給排気することで音響を放射する技術が従来から提案されている。例えば特許文献１に開示されたスピーカは、図１６に示すように、音響信号に応じて振動する振動体９１と、振動体９１の上方の空間（以下「放音空間」という）Ｒを包囲するホーン９２と、振動体９１の側方に形成された空気送入空間Ｒaおよび空気送出空間Ｒbとを具備する。空気送入空間Ｒa内には空気が供給され、空気送出空間Ｒb内の空気は吸引によって外部に排出される。振動体９１の内部には、当該振動体９１の側壁面から上端面に至る経路９３が形成される。振動体９１の位置に応じて空気送入空間Ｒaおよび空気送出空間Ｒbの何れかが経路９３を介して択一的に放音空間Ｒに連通することで、音響信号に応じた振動が放音空間Ｒ内の空気に付与される。
【特許文献１】特公昭４６−１２６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、図１６の構成においては、空気送入空間Ｒaから放音空間Ｒに向かう空気や放音空間Ｒから空気送出空間Ｒbに向かう空気の方向が振動体９１の内部で変化するから、経路９３を通過する空気の圧力が振動体９１の振動に影響し易いという問題がある。例えば、経路９３を通過する空気の圧力のうち下方向の分力が作用することで振動体９１の振動が抑制されるから、高音圧の音響を効率的に出力することは困難である。また、経路９３を通過する空気が振動体９１の振動に影響する程度は音響信号の周波数に応じて相違するから、ホーン９２から出力される音響の音圧（強度）が周波数帯域ごとに不均等となってHi-Fi性が損なわれる場合がある。以上の事情に鑑みて、本発明は、音響を放射するための気体の流動が振動体の振動に与える影響を低減するという課題の解決を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以上の課題を解決するために、本発明に係る音響放射装置は、電気信号に応じて振動するとともに振動の方向に略平行な側面を有する振動体と、振動体の側面とともに第１空間（例えば図１の空間Ｒ1）を形成する第１空間形成部材（例えば図１の部材３１および３２）と、振動体の側面とともに第２空間（例えば図１の空間Ｒ2）を形成する第２空間形成部材（例えば図１の部材３２および３３）と、気体を圧縮して第１空間内に供給する給気部と、第２空間内の気体を吸引する排気部とを具備し、振動体を挟んで第１空間および第２空間とは反対側の放音空間（例えば図１の放音空間Ｒ0）を、振動体の位置に応じて第１空間および第２空間の何れかに連通させることで、当該放音空間内の気体を振動させる。
【０００５】
以上の構成においては、振動体を挟んで第１空間および第２空間とは反対側に放音空間が画定されるから、第１空間から放音空間に供給される気体や放音空間から第２空間に排出される気体は振動体の振動の方向とは垂直な方向に流動する。したがって、本発明によれば、音響を放射するための気体の流動が振動体の振動に与える影響を低減できる。
【０００６】
本発明の好適な態様において、振動体は、当該振動体の振動の方向に略平行な管状の側壁部（例えば図１の側壁部１２）を含む中空の部材であり、側壁部のうち第１空間および第２空間側の部位を貫通する第１開口部（例えば図１の開口部Ｏ1）と、側壁部のうち第１開口部に対向する部位を貫通する第２開口部（例えば図１の開口部Ｏ2）とを有し、放音空間は、第１開口部と第２開口部とを介して第１空間または第２空間に連通する。以上のように振動体を中空とすることで、振動体の機械的な振動を維持しながら軽量化によって振動の効率を向上することが可能である。
【０００７】
さらに好適な態様において、振動体のうち当該振動体の振動の方向に沿った両端部は閉塞される（例えば図１の閉塞部１４）。この態様によれば、振動体の内部を通過する気体が振動体の両端部から漏れないので、充分な音圧の音響を放射することが可能となる。また、両端部が閉塞されることで振動体の機械的な強度が向上するという利点もある。
【０００８】
放音空間に対する気体の供給に加えて放音空間からの気体の吸引によって音響を放射する構成によれば、気体の供給のみによって音響を放射する構成と比較して、音響の音圧の範囲を広く確保することが可能である。放音空間から放射された音響によって管楽器（特に金管楽器）を自動演奏する場合には、マウスピースに導入される音波に広い範囲の音圧が要求されるから、本発明が特に好適に採用される。管楽器の演奏に好適な態様に係る音響放射装置は、放音空間を包囲する放射体を具備し、放射体のうち振動体とは反対側の周縁には管楽器のマウスピースが装着され、放射体は、マウスピースの内部と放音空間とを連結する。
【０００９】
本発明の好適な態様に係る音響放射装置は、振動体の振動の方向に沿って当該振動体を挟む各位置に配置されて振動体を駆動する複数の駆動部（例えば図９の駆動部２１・２２）を具備する。この態様によれば、振動体の両端部が別個の駆動部によって制御されるから、振動体の姿勢を安定させることが可能である。以上の態様において、ひとつの駆動部に供給される音響信号と他の駆動部に供給される音響信号とは例えば逆位相とされる。この態様によれば、複数の駆動部が相互に協働して振動体を振動させるから、各駆動部における電力の消費を低減しながら振動体の振幅を充分に確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜Ａ：音響放射装置＞
図１は、本発明のひとつの形態に係る音響放射装置の構成を示す断面図であり、図２は、図１におけるII−II線からみた断面図である。図１および図２に示すように、音響放射装置Ｄは、振動体１０と駆動部２１とアンプ２７とを具備する。
【００１１】
振動体１０は、円柱状に形成された中空の部材である。すなわち、振動体１０は、円筒状の側壁部１２と、側壁部１２の両端部を閉塞する閉塞部１４とが一体に成形された形状となっている。以下では図１および図２に示すように、振動体１０の中心軸を含む縦断面Ｐを挟んで一方の側を「前面側」と表記するとともに他方の側を「背面側」と表記する。
【００１２】
駆動部２１は、振動体１０を振動させる手段である。本実施形態の駆動部２１は、図１に示すように、ボビン２５１とコイル２５２とヨーク２５３と永久磁石２５４とセンターポール２５５とを含む。ボビン２５１は、振動体１０の下端面（閉塞部１４）に振動体１０と同軸に固定された円筒状の部材である。ボビン２５１の外周面にはコイル２５２が巻回される。コイル２５２にはアンプ２７から音響信号Ｓが供給される。音響信号Ｓは、音響放射装置Ｄが放射すべき音響の波形を表す電気信号である。
【００１３】
ヨーク２５３は振動体１０の下方に配置される。振動体１０は、振動体１０を弾性的に保持するダンパ１８を介してヨーク２５３に接続される。永久磁石２５４はヨーク２５３の内側に設置され、センターポール２５５は永久磁石２５４の先端部に固定される。ボビン２５１に巻回されたコイル２５２は、センターポール２５５の側面とヨーク２５３の磁極との間隙（磁気ギャップ）に挿入される。したがって、振動体１０は、ダンパ１８によって規制される範囲内で、コイル２５２に供給される音響信号Ｓに応じて中心軸の方向（以下では図１に示すように「Ｚ方向」という）に振動する。
【００１４】
図１に示すように、音響放射装置Ｄは、空間形成部材３０と給気部４２と排気部４４とを具備する。空間形成部材３０は、振動体１０の側壁部１２のうち背面側に位置する略半分を部分的に被覆して、当該側壁部１２の外周面との間隙に空間を形成する部材である。本実施形態の空間形成部材３０は、相互に所定の間隔をあけてＺ方向に重なり合う３個の板状の部材３１〜３３を含む。部材３１〜３３の各々の側端面は振動体１０の側壁部１２の外周面に接触する。したがって、図１および図２に示すように、部材３１と部材３２と側壁部１２の外周面とによって包囲された空間Ｒ1が形成され、空間Ｒ1の下方には、部材３２と部材３３と側壁部１２の外周面とによって包囲された空間Ｒ2が形成される。すなわち、振動体１０の側方には、部材３２を境界としてＺ方向に仕切られた独立の空間Ｒ1およびＲ2が画定される。
【００１５】
給気部４２は、外部の空気を圧縮して空間Ｒ1内に供給する手段（例えば圧縮ポンプ）である。また、排気部４４は、空間Ｒ2内の空気を吸引して外部に排気する手段（真空ポンプ）である。したがって、空間Ｒ1内は大気圧を基準として正圧に維持され、空間Ｒ2内は負圧に維持される。
【００１６】
図１および図２に示すように、音響放射装置Ｄは放射体５０を具備する。放射体５０は、振動体１０を挟んで空間Ｒ1やＲ2（空間形成部材３０）とは反対側の空間（以下「放音空間」という）Ｒ0を包囲する部材である。本実施形態の放射体５０は、空間形成部５２とホーン部５４とが一体に形成された形状となっている。空間形成部５２は、図２に示すように、振動体１０の側壁部１２のうち前面側に位置する略半分を部分的に被覆する部位である。空間形成部５２のうち振動体１０側の側端面は側壁部１２の外周面に接触し、これによって側壁部１２の外周面と空間形成部５２の内周面との間隙に放音空間Ｒ0が形成される。ホーン部５４は、空間形成部５２の開口を介して放音空間Ｒ0に連通する略円筒状の部位である。
【００１７】
次に、図３は、背面側からみた振動体１０の形状を示す正面図であり、図４は、図３におけるIV−IV線からみた断面図である。図４においては空間形成部材３０や放射体５０の外形が二点鎖線で図示されている。図３および図４に示すように、振動体１０の側壁部１２のうち背面側の部位には側壁部１２を貫通する複数の開口部Ｏ1が形成される。各開口部Ｏ1は、側壁部１２の周方向を長手とする長円状の貫通孔であり、図３に示すように、側壁部１２におけるＺ方向の中央部の近傍にて周方向に沿って配列する。コイル２５２に電力が供給されていない状態では、図１に示すように、空間形成部材３０の部材３２の側端面によって各開口部Ｏ1が閉塞される。したがって、空間Ｒ1と空間Ｒ2とは密閉された空間となる。また、図３および図４に示すように、側壁部１２のうち前面側の部位には側壁部１２を貫通するひとつの開口部Ｏ2が形成される。振動体１０が振動中の何れの位置にあっても放音空間Ｒ0は開口部Ｏ2を介して側壁部１２の内部に連通する。
【００１８】
以上の構成において、放音空間Ｒ0は、振動体１０の振動に応じて空間Ｒ1および空間Ｒ2の何れかに択一的に連通する。図５は、振動体１０が図１の状態から上方（Ｚ方向の負側）に変位したときの様子を示す断面図である。図５に示すように、振動体１０が上方に変位すると開口部Ｏ1は部材３１と部材３２との間隙に移動するから、空間Ｒ1は開口部Ｏ1を介して側壁部１２の内部に連通する。したがって、図５および図７に実線で図示されるように、給気部４２から空間Ｒ1に供給されていた空気Ａ1は、開口部Ｏ1と開口部Ｏ2とをこの順番に通過しながら直線的に進行して放音空間Ｒ0に供給される。図５の状態において部材３２と部材３３との間隙は側壁部１２によって閉塞されるから、空間Ｒ2は放音空間Ｒ0と連通しない。
【００１９】
図６は、振動体１０が図１の状態から下方に変位したときの様子を示す断面図である。図６に示すように、振動体１０が下方に変位すると開口部Ｏ1は部材３２と部材３３との間隙に移動するから、今度は空間Ｒ2が開口部Ｏ1を介して側壁部１２の内部に連通する。したがって、図５および図７に破線で図示されるように、放音空間Ｒ0に存在する空気Ａ2は、開口部Ｏ2と開口部Ｏ1と空間Ｒ2とをこの順番に通過しながら直線的に進行して排気部４４に送出される。なお、部材３１と部材３２との間隙は側壁部１２によって閉塞されるから、空間Ｒ1は放音空間Ｒ0と連通しない。
【００２０】
以上のように空気Ａ1の供給と空気Ａ2の排気とが振動体１０の振動に応じて繰り返されることで放音空間Ｒ0内の空気には音響信号Ｓに応じた振動が付与される。この振動がホーン部５４の内部から外部に伝播することで音響が放射されるのである。
【００２１】
以上に説明したように、本実施形態においては、振動体１０を挟んで空間Ｒ1および空間Ｒ2とは反対側に放音空間Ｒ0が画定されるから、放音空間Ｒ0に供給される空気Ａ1や放音空間Ｒ0から排出される空気Ａ2は振動体１０の振動の方向（Ｚ方向）とは垂直な方向に流動する。この構成によれば、空気Ａ1・Ａ2の圧力は振動体１０の振動を抑制する方向に作用し難いから、空気Ａ1・Ａ2の流動が振動体１０の振動に与える影響を低減することが可能である。したがって、高音圧の音響を効率的に出力することが可能となる。また、振動体１０の振動の周波数に拘わらず空気Ａ1・Ａ2の影響が抑制されるから、広い周波数帯域にわたって音圧（強度）が均一化される。これによって音響のHi-Fi性を高水準に維持することが可能である。
【００２２】
さらに、給気部４２によって予め圧縮された空気Ａ1を振動体１０の振動に応じて放音空間Ｒ0に供給するから、外部の空気をコーンによって振動させる構成のスピーカと比較して、高い効率で放音空間Ｒ0の音圧を充分に上昇させることができる。
【００２３】
ところで、放音空間Ｒ0内の空気を振動させる構成としては、例えば空間Ｒ1と放音空間Ｒ0との連通のみを音響信号Ｓに応じて制御する構成（すなわち空間Ｒ2が省略された構成）も考えられる。しかしながら、この構成（以下「対比例」という）においては、音響信号Ｓのうち正極性の部分のみを反映した音響が放射されるに過ぎず、音響信号Ｓの負極性の部分を忠実に再現した音響を生成することができない。これに対し、本実施形態によれば、例えば音響信号Ｓが正極性の場合には空間Ｒ1を放音空間Ｒ0に連通させて正圧を付与し、負極性の場合には空間Ｒ2を放音空間Ｒ0に連通させて負圧を付与するといった具合に、音響信号Ｓの双方の極性を音響に対して忠実に反映させる（すなわちHi-Fi性を高める）ことが可能である。
【００２４】
以上の形態に係る音響放射装置Ｄは、図８に示すように、管楽器の自動演奏に利用される。図８に示すように、人間の口唇に接触すべき部分（リム部）７２が放射体５０のうち振動体１０とは反対側の周縁（ホーン部５４の周縁）に接触するように、管楽器のマウスピース７０が音響放射装置Ｄに装着される。図８の状態においてはマウスピース７０の内部と放音空間Ｒ0とが連通する。したがって、音響放射装置Ｄを作動させると、振動体１０の振動に応じた音波が放音空間Ｒ0とマウスピース７０とを介して管楽器の内部に伝播し、管楽器からは音響信号Ｓに応じた音波が放射される。
【００２５】
以上の構成のもとで自然な演奏音を生成するためには、マウスピース７０に導入される空気の圧力を広い範囲にわたって変動させることが必要である。放音空間Ｒ0に対する空気Ａ1の供給に加えて放音空間Ｒ0から空気Ａ2が排出される本実施形態によれば、空気Ａ1の供給のみが実行される対比例と比較して、放音空間Ｒ0内の音圧を充分に広い範囲にわたって変動させることが可能である。したがって、本実施形態に係る音響放射装置Ｄは、図８のように管楽器の自動演奏のために特に好適に利用される。
【００２６】
＜Ｂ：変形例＞
以上の形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。
【００２７】
（１）変形例１  
以上の形態においては振動体１０がひとつの駆動部２１によって駆動される構成を例示したが、複数の駆動部２１が設置された構成も採用される。例えば図９の音響放射装置Ｄは、図１の要素に加えて、駆動部２１と同様の駆動部２２を具備する。駆動部２２は、振動体１０の上面に固定されてコイル２５２が巻回されたボビン２５１と、ボビン２５１の周囲に磁界を形成するヨーク２５３・永久磁石２５４およびセンターポール２５５とを含む。駆動部２２のコイル２５２には、音響信号Ｓとは逆位相の音響信号/Ｓが供給される。したがって、駆動部２１および２２は相互に協働して振動体１０を振動させる。図９の構成によれば、振動体１０の両端部が規制されるから、第１実施形態と比較して振動体１０の姿勢を安定させることが可能となる。また、ひとつの駆動部２１のみが設置された構成と比較して、少ない消費電力で振動体１０の振幅を充分に確保することができる。
【００２８】
（２）変形例２  
以上の形態においては円柱状（円筒状）の振動体１０を例示したが、振動体１０の具体的な形態は適宜に変更される。図１０から図１２は、他の態様に係る振動体１０をＺ方向からみた断面図（図４に相当する断面図）である。図１０の振動体１０は、四角柱状に成形された中空の部材（側壁部１２の横断面が長方形の枠状となる部材）である。また、図１１の振動体１０は、略三角柱状に成形された中空の部材（側壁部１２の横断面が略二等辺三角形の枠状となる部材）である。図１１の側壁部１２は３個の板状部Ｂ1〜Ｂ3を含む。ひとつの板状部Ｂ1には開口部Ｏ1が形成される。板状部Ｂ2・Ｂ3の各々には、開口部Ｏ2が形成されるとともに各開口部Ｏ2に連通する個別の放射体５０が固定される。以上の構成によれば、板状部Ｂ2と板状部Ｂ3との角度に応じた複数の方向に音響を放射することが可能となる。
【００２９】
図１２に示す振動体１０は、開口部Ｏ1が形成された板状の部材である。図１２の構成においても、振動体１０の振動に応じて空間Ｒ1・Ｒ2の何れかが択一的に開口部Ｏ1を介して放音空間Ｒ0に連通する。図１２のように、本発明における振動体が中空の部材である必要はない。ただし、振動体を中空の部材とした構成（図４・図１０・図１１）によれば、図１２の構成と比較して、振動体を軽量化しながら機械的な強度を確保し易いという利点がある。以上の各態様から理解されるように、本発明においては、振動体が自身の振動の方向と略平行な側面（例えば側壁部１２の外周面）を含み、当該側面に対向するように第１空間（Ｒ1）と第２空間（Ｒ2）とが形成され、振動体を挟んで第１空間および第２空間とは反対側に放音空間（Ｒ0）が形成された構成が好適に採用される。
【００３０】
（３）変形例３  
振動体１０の機械的な強度を補強する部材（以下「補強体」という）を振動体１０に設置してもよい。例えば図１３に示すように、振動体１０の内周面のひとつの箇所からこれに対向する箇所にわたって棒状の補強体１６を架設してもよい。
【００３１】
（４）変形例４  
図８においては音響放射装置Ｄを管楽器の自動演奏に利用した形態を例示したが、音響放射装置Ｄの利用の形態は任意である。例えば、図１４に示すように、音響放射装置Ｄが筐体（スピーカボックス）６０に収容された構成としてもよい。図１４の構成においては、放射体５０から放射された音響が直接的に聴取者に知覚される。なお、ここではひとつの音響放射装置Ｄが筐体６０に収容された構成を例示したが、各々が別個の周波数帯域の音響を放射する複数の音響放射装置Ｄ（ウーファやスコーカやツィータ）が筐体６０に収容された構成も採用される。
【００３２】
（５）変形例５  
以上の形態においては、空間Ｒ1および放音空間Ｒ0の連通と空間Ｒ2および放音空間Ｒ0の連通とに開口部Ｏ1が兼用される構成を例示したが、図１５に示すように、振動体１０が上方に変位したときに空間Ｒ1および放音空間Ｒ0を連通する開口部Ｏa1と、振動体１０が下方に変位したときに空間Ｒ2および放音空間Ｒ0を連通する開口部Ｏa2とが側壁部１２に個別に形成された構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ひとつの形態に係る音響放射装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるII−II線からみた断面図である。
【図３】振動体の構成を示す正面図である。
【図４】図３におけるIV−IV線からみた断面図である。
【図５】振動体が上方に変位した状態を示す断面図である。
【図６】振動体が下方に変位した状態を示す断面図である。
【図７】空気の流動の様子を示す断面図である。
【図８】音響放射装置を管楽器の自動演奏に利用した形態を示す断面図である。
【図９】変形例に係る音響放射装置の構成を示す断面図である。
【図１０】変形例に係る振動体の構成を示す断面図である。
【図１１】変形例に係る振動体の構成を示す断面図である。
【図１２】変形例に係る振動体の構成を示す断面図である。
【図１３】変形例に係る振動体の構成を示す断面図である。
【図１４】変形例に係る音響放射装置の構成を示す断面図である。
【図１５】変形例に係る音響放射装置の構成を示す断面図である。
【図１６】従来のスピーカの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｄ……音響放射装置、１０……振動体、１２……側壁部、１４……閉塞部、２１……駆動部、２７……アンプ、３０……空間形成部材、３１〜３３……部材、４２……給気部、４４……排気部、５０……放射体、Ｒ1，Ｒ2……空間、Ｒ0……放音空間。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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