(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い平面部、及び該平面部の長手方向に沿う両縁部から相互に対面するように曲折した側面部を備えたフィルムに対し、前記対面する側面部に導電層をコイルパターンで周回したフィルム状コイルと、
周縁部又はその近傍に前記フィルムの平面部を位置させる振動板と、
前記対面する側面部の導電層を相互に逆向きの磁界内に置くように配置されたマグネット部と
を備えたことを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
振動板と、
該振動板に近い外形寸法を有した平面部、及び該平面部の外周部から相互に対面するように曲折した側面部を有したフィルムに対し、前記対面する側面部に導電層をコイルパターンで周回したフィルム状コイルと、
前記周回する導電層を周回の中心部から放射方向にみて同じ向きの磁界内に置くように配置されたマグネット部とを備え、
前記側面部及びマグネット部は、前記振動板の周縁部又はその近傍に配置されている
ことを特徴とする電気音響変換器。
【請求項３】
前記フィルムが前記側面部及び平面部に沿って延びるボビンに支持され、該ボビンにおける前記平面部と反対側の縁部は、電気音響変換器の躯体への取り付け用板ばね片に結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ、マイクロフォン等の電気音響変換器に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスピーカとして多用されている動電型スピーカには、軽量化を目的としてフレキシブル基板でボビンを形成し、これに銅線を巻き付けてコイルを形成したものが提案されている（特開平８−２２３６９２）。しかしながら、このスピーカは、導線の巻き付けによってコイルを形成しているため、銅線巻き付けに手間とコストが掛かる上、銅線径以上の磁気回路ギャップが必要であるため、コイルに作用する磁気エネルギの利用効率が低いという問題があった。
【０００３】
これに対処するものとして、フレキシブル基板に複数のコイルパターンの導電層を形成し、各コイルに対応してマグネットを配置し、導電層に音響信号を供給することにより、フレキシブル基板全体を振動させて音響を放射するスピーカが提案されている（特開２０００−２０１３９５等）。しかしながら、この主のスピーカは、マグネットの漏れ磁束を利用してコイルをマグネットへの接近離反方向へ駆動するので、マグネットとの接触を生じないしないギャップをおいてコイルを配置する必要がある。したがって、コイルを通過する磁束密度が小さく、また、コイルの位置により磁束密度が大きく異なり、これらの結果、磁気エネルギの利用効率が低かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの従来の技術の問題を解決し、コイルを軽量化でき、磁束の利用効率が高く、且つ製造コストが低い電気音響変換器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、細長い平面部、及び該平面部の長手方向に沿う両縁部から相互に対面するように曲折した側面部を備えたフィルムに対し、前記対面する側面部に導電層をコイルパターンで周回したフィルム状コイルと、周縁部又はその近傍に前記フィルムの平面部を位置させる振動板と、前記対面する側面部の導電層を相互に逆向きの磁界内に置くように配置されたマグネット部とを備えたことを特徴とする電気音響変換器により達成される。
【０００６】
前記電気音響変換器に使用するフィルム状コイルは、フィルムとそこにコイルパターンで形成された導電層とを備えたものとして形成されるので、極めて軽量である。また、コイルが、細長いフィルムを曲折した側面部を周回するように形成されるので、該側面部を磁極又は強磁性体による誘導部材の間の磁束密度の高い磁場内に置くことができ、磁束を有効に利用することができる。
【０００７】
このフィルム状コイルは、平らな細長いフィルムの外周縁部に沿って導電層をコイルパターンに形成し、少なくともフィルム長手方向に延びる両縁部の導電層が相互に対面するように前記フィルムを折り曲げることにより製作することができる。
【０００９】
この電気音響変換器は、マグネット部が、対面する側面部の導電層を相互に逆向きの磁界内に置くように配置されるので、導電層によるコイルに電流が流れると、フレミングの左手の法則により、コイルに一定方向の電磁力が発生し、振動板の駆動が可能となる。また、振動板の周縁部又はその近傍に前記フィルム状コイルを位置させるので、振動板の周辺部駆動により振動板全体にわたる均一性の高い振動が得られる。また、振動板の中央部に駆動部材等を配置する必要がないので、該中央部を有効に利用することができる。特に、振動板を透明性のものとすれば、振動板を通して向こう側の画像等を見ることができる。
【００１０】
本発明の前記目的はまた、振動板と、該振動板に近い外形寸法を有した平面部、及び該平面部の外周部から相互に対面するように曲折した側面部を有したフィルムに対し、前記対面する側面部に導電層をコイルパターンで周回したフィルム状コイルと、前記周回する導電層を周回の中心部から放射方向にみて同じ向きの磁界内に置くように配置されたマグネット部とを備え、前記側面部及びマグネット部は、前記振動板の周縁部又はその近傍に配置されていることを特徴とする電気音響変換器により達成される。
【００１１】
前記電気音響変換器に使用するフィルム状コイルは、振動板に近い外形寸法を有したフィルムを用い、平らな該フィルムの外周縁部に沿って周回するコイルパターンをなすように導電層を形成し、導電層形成し、導電層形成部分が相互に対面するように前記フィルムを折り曲げることにより製作することができる。
【００１２】
このフィルム状コイルも、フィルムとそこにコイルパターンで形成された導電層とを備えたものとして形成されるので、極めて軽量である。また、コイルが、振動板に近い外形寸法の平面部から曲折した側面部を周回するように形成されるので、該側面部を磁極又は強磁性体による誘導部材の間の磁束密度の高い磁場内に置くことができ、磁束を有効に利用することができる。
【００１４】
この電気音響変換器は、マグネット部が、周回する導電層を周回の中心部から放射方向にみて同じ向きの磁界内に置くように配置されるので、導電層によるコイルに電流が流れると、フレミングの左手の法則により、周回するコイルに一定方向の電磁力が発生し、振動板の駆動が可能となる。また、振動板の周縁部又はその近傍に前記フィルム状コイルを位置させることができる。この場合は、振動板の周辺部駆動により振動板全体にわたる均一性の高い振動が得られる。また、振動板の中央部に駆動部材等を配置する必要がないので、該中央部を有効に利用することができる。特に、振動板を透明性のものとすれば、振動板を通して向こう側の画像等を見ることができる。
【００１５】
前記電気音響変換器はまた、前記フィルムが前記側面部及び平面部に沿って延びるボビンに支持され、該ボビンにおける前記平面部と反対側の縁部は、電気音響変換器の躯体への取り付け用板ばね片に結合されたものとすることができる。
【００１６】
このフィルム状コイルは、ボビンの縁部に結合された板ばね片により電気音響変換器の躯体に取り付けられ支持されるので、板ばねによる極めて低い一次共振周波数が得られる。したがって、このフィルム状コイルを用いれば、均質な周波数特性の電気音響変換器が実現される。
【００１７】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図面では、同一又は同種の部分に同じ番号を付し、その説明を省略することがある。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るスピーカに用いるフィルム状コイル１を示している。このフィルム状コイル１は、細長い平面部１１、及び該平面部の長手方向に沿う両縁部から相互に対面するように曲折した側面部１２を備えたフィルム１０と、対面する側面部１２を周回するコイルパターンに形成された導電層２０とを備えている。この例では、平面部１１の長手方向に沿って複数の空気孔１３が形成されている。この空気孔１３は、振動の際の空気バネの影響を排除乃至緩和する役割をなす。
【００１８】
このフィルム状コイル１は、図２に示すような細長いフィルム１０ａを用いて製作することができる。フィルム１０ａを構成する材料としては、ポリエステルフィルム、ポイリイミドフィルム等、或いはこれらのフィルムをラミネートしたものを用いることができる。フィルム１０ａには、空気孔１３を打ち抜き加工等により形成する。
【００１９】
このフィルム１０ａの外周縁部付近に沿って導電層２０をコイルパターンに形成する。この導電層は、例えば、以下の方法で形成することができる。フィルム１０ａの外周縁部付近に沿って、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、箔の接着等により、導電性金属層を形成する。この上にレジストを塗布し、コイルパターン以外の部分をマスキングして露光し、現像してレジスト層を形成する。その後、エッチングにより、レジスト層で覆われていない金属層を除去するとコイルパターンの導電層２０が得られる。なお、上記工程は、フィルム１０ａを切り出す前の大寸法のフィルム材に対して、複数のフィルム１０ａ分を同時に行なってもよい。この場合、導電性金属層の形成は、切り出すべきフィルム１０ａの外周縁部付近に相当する部分に行なってもよいし、フィルム材のほぼ全面に対して行なってもよい。
【００２０】
導電層２０は、フィルム１０ａの表裏一方に設けてもよいが、強い駆動力を得るために表裏両面に設けるのが望ましい。図３における実線部分がフィルム１０ａの表面、破線部分が裏面に設けられた導電層２０を示す。コイルパターンの最内部の接続点Ｔにおいて表面と裏面の導電層が接続されている。この接続は、バイアホール、スルーホール等により行なうことができる。コイルパターンの終端からは、接続端子となる引出線２０ａ，２０ｂがフィルム１０ａ外へ延ばされる。図４は、フィルム１０の両面に形成されたコイルパターンを拡大して示している。図示のように、フィルム１０の両面に導電層２０が間隔２１をおいて形成されている。
【００２１】
次に、フィルム１０ａの縁部付近を折り曲げる。この折り曲げは、図２に破線で示すように、導電層形成部分を含むフィルム１０ａの外縁部付近を折り目とし、導電層が相互に対面するように行なわれる。図示の例では、フィルム１０ａの四周を折り曲げるようにしているが、電気音響変換器として機能するためには、少なくともフィルム長手方向に延びる側を折り曲げればよい。以上の工程により、所望のフィルム状コイルが得られる。図示のフィルム状コイルは、フィルム１０の厚さが２５μmであり、コイルパターンの一本の厚さが７０μm、幅が２５０μm、パターンの線間距離が１００μmである。これらの寸法は、目的とする電気音響変換器の用途や寸法によって適宜決定される。
【００２２】
次に、上記第１実施形態に係るフィルム状コイルを使用したスピーカについて説明する。図５及び図６は、前述のフィルム状コイル１を振動板３０に取り付けてスピーカを構成した状態の断面図及び一部を切欠いた斜視図である。このスピーカにおいては、フィルム状コイル１にボビン４０が結合されている。
【００２３】
ボビン４０は、図７に示すようにフィルム状コイル１の内側にほぼ密に納まる寸法の上壁４１、長手方向に延びる側壁４２及び両端部の端壁４３を有し、端壁下端から長手方向へ延びた板ばね片４４を備えている。板ばね片４４は、フィルム状コイル１をスピーカの躯体へ取り付けるためのものであり、フィルム状コイルをその取付け面から離反させるために先端部は下方へ曲げられて、スペーサの役割をなしている。このスペーサは別部材で形成してもよい。ボビン４０の上面４１には空気孔４５が形成され、側面４２には軽量化のための多数の窓４６が形成されている。ボビン４０は、アルミニウム等の金属、或いは樹脂等で製造することができる。
【００２４】
図５及び図６に示すように、フィルム状コイル１は、上面１１を振動板３０の周縁部に結合される。フィルム状コイル１は、少なくとも振動板３０の相対向する１対の縁部に取り付けられるのが望ましい。振動板が矩形の場合は、１対の対辺付近に設け、或いは四周に沿って設けることができる。振動板３０は、例えば、紙、樹脂、金属等のシート、フィルム等で形成される。振動板３０にも、図示のように、フィルム状コイルの空気孔１３に対応した位置に空気孔５１を設けるのが望ましい。
【００２５】
フィルム状コイル１の側面部１２付近には、マグネット部６０が配置される。マグネット部６０は、相互に対面する側面部１２の導電層を相互に逆向きの磁界内に置くように配置される。この例では、対面する側面部１２の間に、上下方向に磁極を有するマグネット６１が配置され、磁極には鉄等の強磁性体でできたポールピース６２及びヨーク６３が各々取り付けられ、コイルを通る磁束密度を高めている。マグネット６１の上面に接するポールピース６２は、直方体形状をなしボビン４０の２つの内側面に面しており、マグネット６１の下面に接するヨーク６３は、ほぼＣ字形状をなしフィルム状コイル１の２つの外側面に面している。これにより、マグネット部６０の２つの側面部１２は、図５に矢印Ｈで示すように、相互に逆向きの磁界内に置かれる。
【００２６】
なお、図５に示すように、ボビン４０の内側面とポールピース６２との間及びフィルム状コイル１の外側面とヨーク６３との間の間隙に、磁性流体Ｃを介在させてもよい。磁性流体は、その磁性により磁場形成部に吸着され、また間隙が十分小さい場合には表面張力が作用し、間隙内に保持される。これにより、磁場形成部から発せられる磁束を導体束へより集中させることができ、より強い加振力を得ることができる。また、磁性流体は、熱伝導体としても作用し、電磁誘導で発生する熱の排出に寄与するので、高い磁束密度を維持するのに有利である。さらに、ボビンを省略した場合にも、磁性流体によりフィルム状コイルを両側から保持する作用が得られるので、安定的な動作を得やすい。このようにして使用される磁性流体としては、ハイドロカーボン系溶媒に金属粒子を分散させたものを挙げることができる。
【００２７】
ヨーク６３の側壁には、前記間隙に磁性流体を供給する際に器具を通す孔６４が設けられている。図６に示すように、ボビン４０の板ばね片４４は、振動板３０の端縁から突出し、その先端部がスピーカの躯体側に取り付けられる。
【００２８】
図６には、矩形振動板３０の１辺に取り付けられたフィルム状コイル１を示しているが、振動板からの音響放射のためには、少なくとも対向する２辺にフィルム状コイルを設けるのが望ましい。複数のフィルム状コイルを振動板に設け、多重音声等の封数種の駆動信号を入力する場合は、全てのコイルに共通の駆動信号を入力してもよいし、１つのコイルに１種又は複数種の駆動信号を分散して入力してもよい。
【００２９】
この実施形態に係るスピーカは、次のように作動する。図５に示すようにポールピース６２からヨーク６３へ向かう磁界が形成されている状態で、コイル１に駆動電流Ｉを流す。例えば、図５に示すように左側の導電層に紙面の向こう側に向かう電流、右側の導電層に紙面の手前側に向かう電流が流れているときは、フレミングの左手の法則に従い、上向きの力Ｆがコイルに生じる。これにより、振動板３０は、図の上方へと駆動される。そして、駆動電流Ｉの向きが変わる毎にコイル１に生じる電磁力Ｆの向きが変わり、振動板が加振されることになる。
（第２実施形態）
図８は、本件発明の第２の実施形態に係るスピーカに用いるフィルム状コイル１Ａを、振動板３０Ａ及びボビン４０Ａと共に、分解した状態で示している。図示のように、振動板３０Ａは矩形であり、フィルム状コイル１Ａの上面に接着されている。フィルム状コイル１Ａは、振動板３０Ａよりやや小さい外形寸法の平面部１１Ａ及び該平面部から下方へ曲折した側面部１２Ａを有して直方体状をなすフィルム１０Ａと、側面部１２Ａを周回するコイルパターンに形成された導電層２０Ａとを備えている。
【００３０】
このフィルム状コイル１Ａは、図１のフィルム状コイル１について説明したのと同様にして、平らなフィルムの外周縁部付近に沿って導電層をコイルパターンに形成し、その外周縁部に沿って折り曲げることにより製作することができる。図示の例では、フィルムの四周を折り曲げるようにしているが、電気音響変換器として機能するためには、少なくともフィルム長手方向に延びる側を折り曲げればよい。導電層は、フィルムの表裏一方に設けてもよいが、強い駆動力を得るために表裏両面に設けるのが望ましい。フィルムの平面部１２Ａは、図示のように周縁部から中央部まで連続したものとすることができ、或いは、図８に一点鎖線で示す箇所を内周縁とする枠状とすることもできる。
【００３１】
次に、上記第２実施形態に係るフィルム状コイルを使用したスピーカについて説明する。図１２は、フィルム状コイル１Ａを振動板３０Ａに取り付けてスピーカを構成した状態の一部を切欠いた斜視図である。このスピーカにおいては、フィルム状コイル１にボビン４０Ａが結合されている。
【００３２】
図８に示すように、ボビン４０Ａは、フィルム状コイル１Ａの内側にほぼ密に納まる寸法の上壁４１Ａ、長手方向に延びる側壁４２Ａ及び両端部の端壁４３Ａを有し、端壁下端から長手方向へ延びた板ばね片４４Ａを備えている。板ばね片４４Ａは、フィルム状コイル１Ａをスピーカの躯体へ取り付けるためのものであり、フィルム状コイルをその取付け面から離反させるために先端部は下方へ曲げられて、スペーサの役割をなしている。図９は、ボビン４０Ａを平板から製作する場合の、折り曲げ前の材料を示している。この平板の材料は、アルミニウム等の金属、或いは樹脂等とすることができる。この平板は、破線部分で折り曲げることにより、ボビン４０Ａが形成される。
【００３３】
なお、ボビンの板ばね片は、種々の形態で設けることができ、例えば、図１０に示すものとすることができる。このボビン４０Ｂは、前述のボビン４０Ａと同様に、フィルム状コイル１Ｂの内側にほぼ密に納まる寸法の上壁４１Ｂ、長手方向に延びる側壁４２Ｂ及び両端部の端壁４３Ｂを有している。但しボビン４０Ｂでは、板ばね片４４Ｂは、端壁４３Ｂの下端からボビンの内側へ折り込まれ、ほぼ中央で再び折り返されて端壁４３Ｂ下方まで延びている。この形態によれば、板ばね片４４Ｂがボビン本体の平面寸法内に納まるので、コンパクトである。また、板ばね片４４Ｂを長くとれるので、ばね特性の適性化を行ないやすい。図１１は、ボビン４０Ｂを平板から製作する場合の、折り曲げ前の材料を示している。この平板は、破線部分で折り曲げることにより、ボビン４０Ｂが形成される。
【００３４】
図１２及び図１３は、フィルム状コイル１Ａにマグネット部６０Ａが配置された状態を示している。マグネット部６０Ａは、フィルム状コイル１Ａにおいて周回する導電層２０Ａを、周回の中心部から放射方向にみて同じ向きの磁界内に置くように配置される。この例では、側面部１２Ａの両側にマグネット６１Ａが、磁極が上下方向となるように配置され、マグネットの上端にポールピース６２Ａ、下端にヨーク６３Ａが各々取り付けられている。２つのポールピース６２Ａは、フィルム状コイル１Ａの外面及びボビン４０Ａの内面に面するように配置されている。マグネット６１Ａは、フィルム状コイル外側のものが上、内側のものが下をＮ極として配置されている。その結果、図示のように、フィルム状コイルを外側から内側へ横切る磁界が形成される。この例においても、ポールピース６２Ａとフィルム状コイル１Ａ及びボビン４０Ａとの間に磁性流体を介在させてもよい。
【００３５】
この実施形態に係るスピーカは、次のように作動する。図１３に示すようにフィルム状コイル１Ａを外側から内側へ横切る磁界が形成されている状態で、コイル１Ａに駆動電流Ｉを流す。例えば、図１３に示すように導電層に紙面の手前側に向かう電流が流れているときは、フレミングの左手の法則に従い、上向きの力Ｆがコイルに生じる。これにより、振動板３０Ａは、図の上方へと駆動される。この場合、導電層２０Ａは、周回するコイル全体において外側から内側へ横切る磁界におかれているので、コイル全体に上向きの力が生じる。そして、駆動電流Ｉの向きが変わる毎にコイル１Ａに生じる電磁力Ｆの向きが変わり、振動板が加振されることになる。
【００３６】
なお、この例では、振動板３０Ａをフィルム状コイル１Ａの平面部と別個に設けたが、フィルム状コイルの平面部を振動板とすることもできる。
（他の実施形態）
以上の実施形態においては、種々の変形が可能である。例えば、振動板は、上記実施形態に示した矩形の他、矩形以外の多角形、円形、楕円形等、種々の平面形状とすることができる。また、平坦な平板状のものの他、湾曲面状としてもよい。さらに、複数の音響放射体を振動板が重なるように配置し、或いは振動板に双方向に並べて配置することもできる。
【００３７】
振動板１の材質は、透明なガラス、プラスチック等とすることによりスピーカを通して背後のＣＲＴや液晶などの画像を見ることができるという利点を得ることができるが、不透明な木材、金属、プラスチック等の板体とすることもできる。
【００３８】
スピーカを構成する場合は、前述のようにボビンに結合された板ばね片で振動板を支持するのに代えて、振動板の周縁部をバネ、ソフトエッジ、吊り下げ用線条等で支持することもできる。また、フィルム状コイルの寸法や材質によっては、ボビンを省略することも可能である。
【００３９】
以上の説明においては、本発明をスピーカに適用した例を示したが、フレミングの右手の法則に従って振動板（振動膜を含む）の振動に基づきコイルに流れる誘導電流をピックアップすれば、マイクロフォンに適用することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に係る電気音響変換器に使用するフィルム状コイルは、フィルムとそこにコイルパターンで形成された導電層とを備えたものとして形成されるので、極めて軽量であり、製造コストが低い。また、コイルが、細長いフィルムを曲折した側面部を周回するように、或いは、振動板に近い外形寸法の平面部から曲折した側面部を周回するように形成されるので、該側面部を磁極又は強磁性体による誘導部材の間の磁束密度の高い磁場内に置くことができ、磁束を有効に利用することができる。
【００４１】
また、本発明に係る電気音響変換器は、マグネット部の磁界内に上記フィルム状コイルの側面部を置き、該フィルム状コイルでを振動板を駆動するので、該フィルム状コイルの特性を生かした軽量化、低コスト化、及び高い磁束利用効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電気音響変換器に使用するフィルム状コイルの一例の斜視図である。
【図２】  図１に示すフィルム状コイルの製造途中の状態を示す平面図である。
【図３】  図１に示すフィルム状コイルの要部を拡大して示す平面図である。
【図４】  図１に示すフィルム状コイルの導電層を中心に拡大して示す縦断面図である。
【図５】  本発明に係る電気音響変換器の一実施形態であって、図１に示すフィルム状コイルを用いたスピーカの一部を拡大して示す縦断面図である。
【図６】  図５に示すスピーカの一部の斜視図である。
【図７】  図１のフィルム状コイルと組み合わせられるボビンの斜視図である。
【図８】  本発明の電気音響変換器に使用するフィルム状コイルの他の例を振動板及びボビンと共に示す分解斜視図である。
【図９】  図８に示すボビンの製作途中の状態の平面図である。
【図１０】  図８のフィルム状コイルと組み合わせられるボビンの他の例の斜視図である。
【図１１】  図１０に示すボビンの製作途中の状態の平面図である。
【図１２】  本発明に係る電気音響変換器の他の実施形態であって、図８に示すフィルム状コイルを用いたスピーカを一部切欠いて示す斜視図である。
【図１３】  図１２に示すスピーカの要部を拡大して示す斜視図である。
【符合の説明】
１，１Ａ…フィルム状コイル、  １０…フィルム、  １１，１１Ａ…平面部、  １２，１２Ａ…側面部、  ２０，２０Ａ…導電層、    ３０，３０Ａ…振動板、    ４０，４０Ａ…ボビン、    ４４，４４Ａ…板状ばね片、    ６０，６０Ａ…マグネット部
【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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【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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