(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1対の電極が電界共役流体に浸漬され、電気信号を前記電極に供給したとき発生する前記電界共役流体の動力を、振動板の動力とする電気音響変換器であって、
前記1対の電極と前記電界共役流体とを密封する構造を有し、
前記1対の電極に対して前記電界共役流体が相対的に移動する移動流の移動力による前記構造に支持される可動部の振動に伴って前記振動板が振動することを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
前記電界共役流体の移動力は、前記1対の電極のうち一方の電極から他方の電極に向かう方向に作用することを特徴とする請求項1に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
フレーム部材と、
電気信号が供給される少なくとも1対の電極と、
前記1対の電極に接触してこれらを包囲する電界共役流体と、
前記1対の電極に固定された可動部と、
前記電界共役流体及び前記1対の電極を収容しかつこれらを密封するとともに前記可動部を支持する弾性外殻からなって前記フレーム部材に固定された駆動容器と、
前記可動部に固定された振動部材と、を備えていることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項４】
前記駆動容器は、電気信号を前記電極に供給したときに前記電界共役流体が前記1対の電極に対し相対的に移動する移動流の移動力を制流する制流部材を備えていることを特徴とする請求項3記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記駆動容器は、前記電界共役流体の移動を許容する貫通孔を備えた流通部材を有していることを特徴とする請求項4記載の音響変換器。
【請求項６】
前記流通部材は、前記制流部材を前記フレーム部材へ固定することを特徴とする請求項5記載の電気音響変換器。
【請求項７】
前記弾性外殻を有する駆動容器は、環状形状を有していることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1記載の電気音響変換器。
【請求項８】
前記弾性外殻を有する駆動容器は、筒状形状を有していることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1記載の電気音響変換器。
【請求項９】
前記振動部材はコーン形状、ドーム形状又は平板形状を有することを特徴とする請求項3〜8のいずれか1記載の電気音響変換器。
【請求項１０】
前記振動部材は筒状形を有し、前記筒状振動部材の両端部にそれぞれ別個の前記弾性外殻を有する駆動容器が固定されていることを特徴とする請求項3記載の電気音響変換器。
【請求項１１】
前記振動部材は湾曲した平板形状を有し、湾曲部分を挟んだ両端平坦部分にそれぞれ別個の前記弾性外殻を有する駆動容器が固定されていることを特徴とする請求項3記載の電気音響変換器。
【請求項１２】
フレーム部材と、
電気信号が供給される少なくとも1対の電極と、
前記1対の電極に接触して包囲する電界共役流体と、
電気信号を前記電極に供給したときに前記電界共役流体が前記1対の電極に対して相対的に移動する移動流の移動力を制流する制流部材、前記電極に対向しかつ電気信号の供給によって生じる前記電界共役流体の移動流の抵抗を受ける可動抵抗部、並びに、前記電界共役流体、前記対向する電極及び前記制流部材を収容しかつこれを密封するとともに前記可動抵抗部を支持する弾性外殻からなる、前記フレーム部材に固定された駆動容器と、
前記可動抵抗部に固定された振動部材と、を備え、
前記制流部材に前記1対の電極が固定されていることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項１３】
前記制流部材が前記電界共役流体の移動を許容する貫通孔を有することを特徴とする請求項12記載の電気音響変換器。
【請求項１４】
フレーム部材と、
電気信号が供給される少なくとも1対の電極と、
前記1対の電極に接触してこれらを包囲する電界共役流体と、
前記電界共役流体の流れを制御するための制流部材と、
前記1対の電極に固定された可動部と、
前記電界共役流体及び前記1対の電極を収容しかつこれらを密封するとともに前記可動部を支持する複数の弾性外殻からなって前記フレーム部材に固定された駆動容器と、
前記可動部に固定された振動部材と、を備え、
前記可動部は、前記複数の弾性外殻に挟まれており、
前記複数の弾性外殻を連通させる貫通孔を有していることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項１５】
前記少なくとも1対の電極は、電気信号の供給によって非一様電界を形成することを特徴とする請求項12〜14のいずれか1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、スピーカなどの電気音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気音響変換器として、図１の断面図にて示す動電型スピーカが知られている。かかる動電型スピーカにおいては、バックプレートの中央部から突出するポールヨーク１が載置され、その周囲にはマグネット２が載置されている。トッププレート３はマグネット２の上に載置され、ポールヨーク１との間に磁気ギャップを形成して磁気回路を構成する。トッププレート３はフレーム５に固着されている。該磁気ギャップにはボイスコイル４を巻装したボイスコイルボビンが振動自在に挿入され、ボイスコイルボビンはダンパー７により支持されている。ボイスコイルボビンにはコーン形状の振動板８がその中央部にて結合し、更にその円錐台形の頂切端部上にセンターキャップ６が冠着されている。振動板８の開口周縁部はエッジ９を介してフレーム５に支持されている。なお、ボイスコイルのリード線は錦糸線を介してフレーム５の側面に設けられた端子に接続されている。
【０００３】
このように、従来の代表的な駆動方式の動電型スピーカユニットにおいては、磁気回路内にボイスコイルを配して、音声信号をボイスコイルに入力することにより、発生するフレミングの左手法則に基づく電磁力によって、ボイスコイルを駆動してこれに接合された振動板を駆動することで、空気を振動させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の動電型スピーカユニットにおいて軽量化が求められているが、磁気回路を構成する磁石や軟磁性材料の使用がそれの障害となっている。
そこで、本発明は、磁気回路を有しない軽量の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】
本発明の電気音響変換器は、少なくとも１対の電極が電界共役流体に浸漬され、電気信号を前記電極に供給したとき発生する前記電界共役流体の動力を、振動板の動力とすることを特徴とする。
本発明の電気音響変換器においては、前記電界共役流体の動力は、前記１対の電極に対して前記電界共役流体が相対的に移動する移動流の移動力であることを特徴とする。
【０００６】
本発明の電気音響変換器においては、前記電界共役流体の移動力は、前記一対の電極のうち一方の電極から他方の電極に向かう方向に作用することを特徴とする。
さらに、本発明の更なる電気音響変換器は、フレーム部材と、
電気信号が供給される少なくとも１対の電極と、
前記一対の電極に接触して包囲する電界共役流体と、
前記一対の電極に固定された可動部、並びに、前記電界共役流体及び前記一対の電極を収容しかつ密封するとともに前記可動部を支持する弾性外殻からなる前記フレーム部材に固定された駆動容器と、
前記可動部に固定された前記振動部材と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の更なる電気音響変換器においては、前記駆動容器は、電気信号を前記電極に供給したときに前記電界共役流体が前記一対の電極に対し相対的に移動する移動流の移動力を制流する制流部材を備えていることを特徴とする。
本発明の更なる電気音響変換器においては、前記駆動容器は、前記電界共役流体の移動を許容する貫通孔を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる電気音響変換器においては、前記駆動容器は、前記貫通孔を備え前記制流部材を前記フレーム部材へ固定する流通部材を有している。
本発明の更なる電気音響変換器においては、前記弾性外殻を有する駆動容器は、環状形状を有していることを特徴とする。
本発明の更なる電気音響変換器においては、前記弾性外殻を有する駆動容器は、筒状形状を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる電気音響変換器においては、前記振動部材はコーン形状、ドーム形状又は平板形状を有することを特徴とする。
本発明の更なる電気音響変換器においては、前記振動部材は筒状形状を有し、前記筒状振動部材の両端部にそれぞれ別個の前記弾性外殻を有する駆動容器が固定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の更なる電気音響変換器においては、前記振動部材は湾曲した平板形状を有し、湾曲部分を挟んだ両端平坦部分にそれぞれ別個の前記弾性外殻を有する駆動容器が固定されていることを特徴とする。
また、本発明の他の電気音響変換器は、フレーム部材と、
電気信号が供給される少なくとも１対の電極と、
前記一対の電極に接触して包囲する電界共役流体と、
前記一対の電極を固定する固定部、前記電極に対向しかつ電気信号の供給によって生じる前記電界共役流体の移動流の抵抗を受ける可動抵抗部、並びに、前記電界共役流体、前記対向する電極及び前記固定部を収容するとともに前記可動抵抗部を支持する弾性外殻からなる、前記フレーム部材に固定された駆動容器と、前記可動抵抗部に固定された振動部材と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の電気音響変換器においては、前記固定部が前記電界共役流体の移動を許容する貫通孔を有することを特徴とする。
本発明の他の電気音響変換器においては、前記可動抵抗部が前記電界共役流体の移動を許容する貫通孔を有することを特徴とする。
本発明の他の電気音響変換器においては、前記少なくとも1対の電極は、電気信号の供給によって非一様電界を形成することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電気音響変換器の実施例の形態を図面を参照しつつ説明する。
本発明は、電界下にジェット噴流を発生する電界共役流体（Electro-Conjugate Fluid）を用いた電気音響変換器である。図２に示すように、電界共役流体１３の中に浸漬された少なくとも一対の電極１０間に電気信号を供給すると、一方の電極から他方の電極に向かう方向に電界共役流体の移動流すなわちジェット噴流（矢印）が生じる。この移動流の移動力を動力として、振動板１４を直接的あるいは間接的に駆動する。すなわち、電界共役流体が、一対の電極に対して相対的に移動することで移動流が発生し、その移動流の移動力により、振動板１４が直接的あるいは間接的に駆動するのである。そして、本発明では、電界共役流体の移動流を制流することで、電極を駆動し、その電極に結合された振動板を駆動するといった形態と、移動流により抵抗部材を駆動し、その抵抗部材に結合された振動板を駆動するといった形態のどちらも含めるものである。
【００１３】
本発明で用いる電界共役流体は、印加電圧に応じて電極間に移動流を形成可能な液体である。ここで使用される電界共役流体は、印加電圧に応じて電極間に移動流を形成することができる使用温度において液状であり、この液状物質は実質的に絶縁性である。電圧印加により単独で上記移動流を生ぜしめる特性を有する電界共役流体の例としては、以下の有機化合物が挙げられる。
（１）  ジブチルアジペート（ＤＢＡ）、
（２）  トリブチルシトレート（ＴＢＣ）、
（３）  モノブチルマレエート（ＭＢＭ）、
（４）  ジアリルマレエート（ＤＡＭ）、
（５）  ジメチルフタレート（ＤＭＰ）、
（６）  トリアセチン（Ｔｒｉａｃｅｔｉｎ）、
（７）  エチルセルソルブアセテート、
（８）  酢酸−２−（２−エトキシエトキシ）エチル、
（９）  １，２−ジアセトキシエタン、
（１０）  トリエチレングリコールジアセテート、
（１１）  ブチルセロソルブアセテート、
（１２）  ブチルカルビトールアセテート、
（１３）  ３−メトキシ−３−メチルブチルアセテート（商品名；ソルフィットＡＣ）、
（１４）  フマル酸ジブチル（ＤＢＦ）、
（１５）  ２−エチルヘキシルベンジルフタレート（商品名；プラサイザーＢ−８）、
（１７）  プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＭＡ）、
（１８）  メチルアセチルリシノレート（ＭＡＲ−Ｎ）、
（１９）  ２−エチルヘキシルパルミテート（商品名；エキセパールＥＨ−Ｐ）、
（２０）  ジブチルイタコネート（ＤＢＩ）、
（２１）  ポリエチレングリコールモノオレエート（商品名；エマノーン４１１０）、
（２２）  ブチルステアレート（商品名；エキセパールＢＳ）、
（２３）  ２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレート（商品名：キョウワノールＤ）、
（２４）  ２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート（商品名；キョウワノールＭ）、
（２５）  プロピレングリコールモノエチルエーテル、
（２６）  プロピレングリコールエチルエーテルアセテート（商品名；ＢＰ−エトキシプロピルアセテート）、
（２７）  ９，１０−エポキシブチルステアレート（商品名：サンソサイザーＥ−４０３０）、
（２８）  テトラヒドロフタル酸ジオクチルエステル（商品名：サンソサイザーＤＯＴＰ）、
（２９）  トリブチルホスフェート（ＴＢＰ）、
（３０）  トリブトキシエチルホスフェート（ＴＢＸＰ）、
（３１）  トリス（クロロエチル）ホスフェート（ＣＬＰ）、
（３２）  ２−メチルアセト酢酸エチル、
（３３）  １−エトキシ−２−アセトキシプロパン、
（３４）  ２−（２，２−ジクロロビニル）−３，３−ジメチルシクロプロパンカルボキシリックアシッドメチルエステル（ＤＣＭ−４０）、
（３５）  リナリルアセテート、
（３６）  デカン二酸ジブチル、
（３７）  商品名；キョウワノール−Ｍ：商品名；エキセパールＥＨ−Ｐ＝１：４混合物（キョウワノール−Ｍ＝２，２，４−トリメチル−１，３，−ペンタンジオールモノイソブチレートエキセパールＥＨ−Ｐ＝２−エチルヘキシルパルミテート、
（３８）  ＤＡＭ：商品名；エキセパールＢＳ＝１：４混合物ＤＡＭ＝ジアリルマレエートエキセパールＢＳ＝ブチルステアレート、
（３９）  ドデカン二酸ジブチル（ＤＢＤＤ）、
（４０）  ドコサン二酸ジブチル。
【００１４】
さらに、本発明で使用される電界共役流体として以上の化合物媒体のいずれかを組み合わせて混合使用することができるが、これらは電界共役流体の一例であり、これらの化学構造式や混合物のみに限定されるものではない。
具体的な実施の形態では、図３に示すように、本発明の電気音響変換器は、トーラス形状すなわち環状形状の変形可能密閉構造１１（駆動容器）と、これの内周側に結合した充分な強度、軽さなどを満たす素材からなる振動板１４から構成されている。駆動容器１１は、その外周側にてフレーム部材２０（固定部）に固定されている。駆動容器１１内周部には振動板１４に固定された円筒状のボビン２１（可動部）が設けられている。ボビン２１の内部の円周側面上又はボビン２１の外周で駆動容器内部に位置する円周側面上に一組若しくは二組以上の電極線１０が巻きつけて接着剤などで固定されている。駆動容器１１はフレーム部材２０に固定されたゴムのような弾性材料を用いた弾性外殻１１ａを備えており、これが変形可能密閉構造をなし、電界共役流体１３及び電極１０を収容しかつ密封するとともにボビン２１を支持する。
【００１５】
図４に示すように、弾性外殻１１ａ内部には、１対の電極線１０に接触するように電界共役流体（ＥＣＦ）１３が封入され、電界共役流体が流動できるように、構成されている。弾性外殻１１ａ内部にはボビン２１と同心円状に一定間隔を隔ててスリット構造を画定する制流部材１２が設けられている。電極１０間の音声電圧に応じた電界共役流体のジェット流が生じ、制流部材１２が電界共役流体の流れを制御すなわち相対的に移動する移動流の移動力を制流することにより、ボビン２１自体を駆動する。制流部材１２が無くともジェット流が生じるが、制流部材１２は、対向する電極１０が互いに対向する方向に略平行な対向面１２ａを有しかつ電気信号の供給によって生じる電界共役流体の移動流を阻害するように働く。尚、図１６に示すように、制流部材１２には、その電極への対向面１２ａに凹凸を形成するなど移動流の流れをより効果的に阻害する構造もしくは材質を用いることもできる。また、制流部材１２の対向面１２ａの凹凸でなくともよく、移動流の抵抗が増加する形状又は材質を採用することが望ましい。
【００１６】
さらに、図４に示すように、駆動容器１１は、電気信号の供給によって生じる電界共役流体１３の移動を許容する貫通孔２２ａを有する流通部材２２を備えている。流通部材が制流部材１２をフレーム部材２０へ固定している。
このように、第１実施例では、電極１０の近傍にリング状制流部材１２のスリット構造を配し、電極がジェット流の反作用で動けるように流れを制御する構造になっている。電極間に電気信号を印加すると、この間でジェット流が発生する。しかし、制流部材１２があるために、電界共役流体１３が流れる代わりに電極１０が押され、振動板１４が動き出す。
【００１７】
この一対の電極１０の移動に伴い、弾性外殻部１１ａが変形し体積変化を起こすので、スリット構造１２の外周側を貫通し、電界共役流体１３が循環できるようにしてある。この部分は体積変化を吸収できればいいので、電界共役流体１３の上下の循環を無くし、別の構造（ベローズなど）を設けてもよい。
なお、電界共役流体の種類によっては、一方向の応答しかないものもあるため、その場合は直流電圧によるバイアスをかけることで交流信号応答を実現できる。この場合、直流バイアス時に振動系がバランスするように支持する必要がある。
【００１８】
また、変形例としては図５に示すように、駆動容器１１は、対向する電極が２対以上（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）を有していてもよい。この場合、対向する電極が互いに対向する方向において各電極対の対向する電極間の距離ｄ１が隣接する電極対の間の距離ｄ２よりも小となるように並設され、電気信号の供給によって各電極間で非一様電界が形成される。この場合の電気信号印加方法は、電極対１０ａ、１０ｂ、１０ｃへは図５に示すように同一相の電気信号を印加することにより、ジェット流が直列に生じる。図において、上記実施例と同一符号で示す構成部材は同一なのでその説明は省略する。
【００１９】
さらなる変形例としては、図６に示すように、駆動容器１１をボビン２１０の内外周面に固着して、ボビン２１０を共通の可動部として、内部と外部の駆動容器１１の対によって構成することもできる。この場合の電気信号印加方法は、ボビン２１０の内外の電極対へは図６に示すように同一相の電気信号を印加することにより、ジェット流が並列に生じる。図において、上記実施例と同一符号で示す構成部材は同一なのでその説明は省略する。
【００２０】
また、さらなる変形例としては、図７に示すように、電極対１１０をボビン２１ではなく制流部材１２（固定部）に固着して、さらに、ボビン２１を、電極対１１０に対向しかつ電気信号の供給によって生じる電界共役流体１３の移動流を直接受ける可動抵抗部として用いる。抵抗を受けるためにボビン２１には、制流部材１２へ向けて突出部２１ａが設けられている。
【００２１】
実施例２としては、図８に示すように、実施例１同様、弾性外殻１１ａ内部には電極１０の近傍に電界共役流体１３の流れを制御するためのスリット構造を画定する制流部材１２が設けられている。駆動容器において、弾性外殻１１ａによる体積変化を吸収するため、第２弾性外殻１１ｂを設け、両弾性外殻に挟まれた可動部材２１０には両外殻の内部を連通させる貫通穴２２ａを設けている。この場合、可動部２１０が流通部材として機能し、そして、制流部材１２が直接フレーム部材へ固定され、または、フレーム部材として機能する。他の変形例では、第２弾性外殻１１ｂに代えベローズなどを用いて体積変化を吸収してもよい。
【００２２】
図９〜図１３に以上の環状形状の変形可能密閉構造１１（駆動容器）を用いた応用例を示す。図９に示すように、従来のスピーカ構造のコーン形状振動部材８の円錐台形の頂切端部に、磁気回路及びボイスコイル部分に代えて、本発明の変形可能密閉構造１１を配置することができる。図１０に示すように、平板形状振動板１４を駆動容器１１の可動部に接続することもできる。図１１に示すように、電気音響変換器の振動部材１４をドーム形状とすることもできる。
【００２３】
図１２に全体の概略を示すように、筒状振動板１４の上下端部に本発明の環状形状の変形可能密閉構造１１（駆動容器）を配置した電気音響変換器も構成できる。この駆動方法は、図１３に示すように、筒状振動板１４の両端を一対の駆動容器１１内側の可動部にそれぞれ固定し、かつ、各電極への信号の位相を逆にすることで、振動板１４が垂直方向に圧縮伸張され、振動板１４をたわみ振動せしめ、水平方向に音響放射させることができる。
【００２４】
図１４及び図１５に更なる他の応用例を示す。上記実施例では弾性外殻を有する環状形状駆動容器を用いたが、図１４に全体の概略を示すように、筒状形状駆動容器１１を半円柱形状の振動板１４の両端部に配置した構成とすることもできる。この駆動方法は、図１５に示すように、半円柱形状の振動板１４の両平坦端部を一対の駆動容器１１の可動部にそれぞれ固定し、かつ、各電極への信号の位相を逆にすることで、振動板１４が水平方向に圧縮伸張され、振動板１４をたわみ振動せしめ、垂直方向に音響放射させることができる。このように、この電気音響変換器では、振動部材１４は湾曲した平板形状を有し、湾曲部分を挟んだ両端平坦部分にそれぞれ別個の弾性外殻を有する駆動容器１１が固定されている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の電気音響変換器は、電界下の電界共役流体が発生するジェット流を駆動源とし、磁気回路を必要としない全く新たな機構により駆動する。しかも、本発明によれば、電極対と電界共役流体とを密封した構造だけで構成され、かつその電界共役流体の量によらないので、従来の磁気回路に比べ、電気音響変換器の小型軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】動電型スピーカの概略部分断面図である。
【図２】本発明による電気音響変換器の原理を示す概略断面図である。
【図３】本発明による実施例の電気音響変換器を示す一部切り欠き斜視図である。
【図４】本発明による実施例の電気音響変換器の駆動部を示す部分断面図である。
【図５】本発明による他の実施例の電気音響変換器の駆動部を示す部分断面図である。
【図６】本発明による他の実施例の電気音響変換器の駆動部を示す部分断面図である。
【図７】本発明による他の実施例の電気音響変換器の駆動部を示す部分断面図である。
【図８】本発明による他の実施例の電気音響変換器の駆動部を示す部分断面図である。
【図９】本発明による他の実施例の電気音響変換器を示す概略部分断面図である。
【図１０】本発明による他の実施例の電気音響変換器を示す概略部分断面図である。
【図１１】本発明による他の実施例の電気音響変換器を示す概略部分断面図である。
【図１２】本発明による他の実施例の電気音響変換器を示す斜視図である。
【図１３】本発明による他の実施例の電気音響変換器を示す概略部分断面図である。
【図１４】本発明による他の実施例の電気音響変換器を示す斜視図である。
【図１５】本発明による他の実施例の電気音響変換器を示す概略部分断面図である。
【図１６】本発明による他の実施例の電気音響変換器における制流部材を示す概略部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  電極
１１  駆動容器
１１ａ  弾性外殻
１２  制流部材
１２ａ  対向面
１３  電界共役流体（ＥＣＦ）
１４  振動板
２０  フレーム部材
２１  ボビン
２２ａ  貫通孔
２２  流通部材
【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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