(57)【要約】【課題】ユーザ不使用時の電力浪費、弾性表面の摩耗、収納性の低下を防止することを可能にしたユーザインターフェース装置を提供すること。【解決手段】ユーザによる押下入力を検出するユーザインターフェース装置において、弾性部材で変形可能に形成された弾性表面を有する入力部と、前記弾性表面を変形させる変形手段と、前記入力部に対する押下操作を検出する押下操作検出手段と、ユーザの使用状態を検出するユーザ使用状態検出手段と、前記ユーザ使用状態検出手段からの情報に基づいて前記弾性表面を凸形状でない形状に変形することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザによる押下入力を検出するユーザインターフェース装置であって、
弾性部材で変形可能に形成された弾性表面を有する入力部と、
前記弾性表面を変形させる変形手段と、
前記入力部に対する押下操作を検出する押下操作検出手段と、
ユーザの使用状態を検出するユーザ使用状態検出手段と、
前記ユーザ使用状態検出手段からの情報に基づいて前記弾性表面の形状を制御することを特徴とするユーザインターフェース装置。
【請求項２】
前記ユーザインターフェース装置の状態を検出するユーザインターフェース装置状態検出手段を有し、前記ユーザ使用状態検出手段は前記ユーザインターフェース装置状態検出手段からの情報に基づいてユーザの使用状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のユーザインターフェース装置。
【請求項３】
前記弾性表面は、前記入力部以外の表面に対して凸又は凹形状となるように前記変形手段によって変形し、前記ユーザ使用状態検出手段によってユーザが不使用状態であると検出した場合には前記弾性表面を凸形状でない形状に前記変形手段によって変形することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザインターフェース装置。
【請求項４】
時間計測を行う時間検出手段を有し、前記ユーザインターフェース装置状態検出手段とは、前記時間検出手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のユーザインターフェース装置。
【請求項５】
前記ユーザインターフェース装置状態検出手段とは、前記弾性表面の複数の凸形状の形状変形を検出する形状検出手段であり、前記弾性表面の複数の凸形状が同時に一定時間押し込まれる場合にユーザが不使用状態であると判断することを特徴とする請求項４に記載のユーザインターフェース装置。
【請求項６】
前記ユーザインターフェース装置状態検出手段とは、前記ユーザインターフェース装置の表面への入射光を検出する入射光検出手段であり、前記表面への入射光が一定時間ない場合にユーザが不使用状態であると判断することを特徴とする請求項４に記載のユーザインターフェース装置。
【請求項７】
前記入力部への入力情報が一定時間ない場合にユーザが不使用状態であると判断することを特徴とする請求項４に記載のユーザインターフェース装置。
【請求項８】
前記押下操作検出手段は静電容量の変化に基づいて前記入力部に対する押下操作を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のユーザインターフェース装置。
【請求項９】
前記変形手段は流体の圧力によって前記弾性表面を変形させる手段であり、前記検出手段は前記流体の圧力の変化に基づいて前記入力部に対する押下操作を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のユーザインターフェース装置。
【請求項１０】
前記入力部は表示装置のディスプレイ画面上に構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載のユーザインターフェース装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザインターフェース装置に関し、特にタッチ検出を備えたユーザインターフェース装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶パネル等のディスプレイ上に、いわゆるタッチパネルが配置された情報表示・入力装置では、ディスプレイ画面上に例えば仮想ボタンの画像等が表示されている。その状態で、仮想キーの表示位置に対応したタッチパネルエリア上を、ユーザが指先やスタイラスペンのペン先などで触れることにより、その仮想ボタンに割り当てられている情報を入力もしくは選択するようなことが可能となされている。このようなタッチパネルは、ほぼ平坦であり、ユーザ入力については視覚的誘導に依拠しているため、近接するボタンを手触りで区別できず、正確にデータを入力することが本質的に難しい。
【０００３】
そこで、触覚的誘導を提供可能なユーザインターフェースが提案されている。
【０００４】
特許文献１には、表面層の下の空洞部を拡張させることにより表面の一部領域を変形させ、触覚的誘導をユーザに与えることを可能としているユーザインターフェースが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、携帯端末などの電子デバイスに、取付部材を介して触覚的誘導を提供するシートを取り付けるユーザインターフェース拡張システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１１−５０８９３５号公報
【特許文献２】特表２０１２−５３２３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、特許文献２において取付部材の駆動に伴い弾性部材の一部領域を起動させる記述があるのみで、ユーザの不使用時にユーザインターフェースの弾性表面の形状をどのように制御するかに関する記載はない。従って、ユーザの不使用時にユーザインターフェースの弾性表面を凸形状に維持すると、凸形状を維持するための電力浪費を始め、凸形状先端部の弾性表面の摩耗、収納性の低下等を招いてしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ユーザ不使用時の電力浪費、弾性表面の摩耗、収納性の低下を防止することを可能にしたユーザインターフェース装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係るユーザインターフェース装置は、
ユーザによる押下入力を検出するユーザインターフェース装置において、弾性部材で変形可能に形成された弾性表面を有する入力部と、前記弾性表面を変形させる変形手段と、前記入力部に対する押下操作を検出する押下操作検出手段と、ユーザの使用状態を検出するユーザ使用状態検出手段と、前記ユーザ使用状態検出手段からの情報に基づいて前記弾性表面を凸形状でない形状に変形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ユーザ不使用時の電力浪費、弾性表面の摩耗、収納性の低下を防止することを可能にしたユーザインターフェース装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１におけるユーザインターフェース装置の構成図
【図２】実施例１における各ボタンの触覚ＵＩの断面構成図
【図３】実施例１における中央演算部、各検出手段、タンク部の関係を示す図
【図４】実施例１におけるユーザ不使用状態の模式図
【図５】実施例１におけるユーザ不使用状態の模式図
【図６】実施例１におけるユーザ不使用状態検出、弾性表面変形の流れ示したフローチャート
【図７】実施例２におけるユーザ不使用状態の模式図
【図８】実施例２におけるユーザ不使用状態の模式図
【図９】実施例２におけるユーザ不使用状態検出、弾性表面変形の流れ示したフローチャート
【図１０】実施例３におけるユーザ不使用状態の模式図
【図１１】実施例３におけるユーザ不使用状態検出、弾性表面変形の流れ示したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、図１〜６を参照して、本発明の第１の実施例による、ユーザインターフェース装置について説明する。本実施例では、ユーザインターフェース装置の一例としてタブレット型端末のキーボードのユーザインターフェースを例にとって説明する。
【００１４】
図１には本発明の第１の実施例であるユーザインターフェース装置の構成を示している。
【００１５】
本実施例のユーザインターフェース装置は、タブレット型端末１に備えられ、さらに、該タブレット型端末１のキーボード機能を有するユーザインターフェースである。
【００１６】
タブレット型端末１は、ディスプレイ画面１０を有しており、該ディスプレイ画面１０は文字・数字ボタン群１１を有している。文字・数字ボタン群１１は、「０」〜「９」の数字、ローマ字、ひらがな、Ｅｎｔｅｒ、Ａｌｔ、Ｃｔｒｌ、Ｓｈｉｆｔ、Ｄｅｌｅｔｅ、四則演算の記号等が表示されており、ユーザによる入力操作を受けつける入力部である。さらに、タブレット端末１は、文字・数字ボタン群１１に接続されるタンク部１２を有している。
【００１７】
タブレット型端末１は様々な機能を有しており、ディスプレイ画面１０はその機能に従って様々な表示または入力検出を行う。また、ディスプレイ画面１０は、通常平坦な面をしているが、ユーザに触覚的誘導を与えるために、表面の一部領域（入力部）を凸又は凹形状に変形することが可能なディスプレイ（触覚ユーザインターフェース：以下、触覚ＵＩとも記載する）である。本実施例のようにキーボードとして使用する時は、文字・数字ボタン群１１の各ボタンに対して、触覚ＵＩにより弾性表面を凸又は凹形状に変形させる。
【００１８】
タブレット型端末１は、図１に示すようにユーザインターフェースの表面への入射光を検出する入射光検出手段１３、中央演算部１４を有している。入射光検出手段１３は、例えば光センサーやカメラなどである。
【００１９】
図２は各ボタンの触覚ＵＩの断面構成を示した図である。図２（ａ）は触覚ＵＩが平坦な状態を示した図である。図２（ｂ）、（ｃ）はユーザに触覚的誘導を与えるため、触覚ＵＩをそれぞれ凸及び凹形状に変形させた状態を示した図である。
【００２０】
触覚ＵＩは、透明シート１０１、透明基板１０２、空洞部１０３、タッチセンサ１０４、ディスプレイ１０５、ポンプ１１０により構成される。
【００２１】
透明シート１０１は、伸縮性を有する透明エラストマー材等により形成される。ディスプレイ画面１０の表面に設けられると共にディスプレイ画面１０の略々全面を覆うように配置される。さらに透明シート１０１は弾性部材で変形可能に形成され、透明シート１０１の一部領域が弾性表面として構成され、空洞部１０３が拡張すると変形し、空洞部１０３が収縮すると通常の平面状態又は凹形状に変形するように機能する。
【００２２】
透明基板１０２は、透明シート１０１を支持して空洞部１０３を部分的に規定するように機能する。透明基板１０２は、好適には硬質である。
【００２３】
空洞部１０３は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、流動体を保持し、収縮及び拡張により体積状態を変化させるように機能する。流動体は、好適には液体であるが、気体またはその他の物質であっても良い。また、空洞部１０３は流路を介してポンプ１１０との連結されている。
【００２４】
ポンプ１１０は、空洞部１０３内の流動体の体積を変更するように機能し、収縮した体積状態から拡張した体積状態に空洞部１０３を拡張し、最終的に透明シート１０１の一部領域（空洞部の上部）を変形させる。空洞部１０３内の体積の変更は、ポンプ１１０から流動体を追加（流入）、除去（流出）することにより変更する。よって、流動体の追加量を制御することで、空洞部１０３の体積の拡張量を変化させることができる。すなわち、触覚ＵＩの弾性表面の形状を制御することができる。
【００２５】
図２（ａ）は透明シート１０１が平坦である状態を表している。図２（ｂ）は空洞部１０３を拡張させ、透明シート１０１を凸形状に変形させた状態を表している。図２（ｃ）は空洞部１０３を収縮させ、透明シート１０１を凹形状に変形させた状態を表している。
【００２６】
タッチセンサ１０４は、例えば静電容量型の従来のタッチセンサであり、指先やスタイラスペンのペン先が近接することによる静電容量の変化に基づいて、ボタンへのユーザ入力を検出する。
【００２７】
ディスプレイ１０５は、視覚的な方法でユーザとのインターフェースになるように機能し、例えば従来の液晶クリスタルディスプレイなどである。
【００２８】
以上により、触覚ＵＩは、ディスプレイ画面１０に凸又は凹形状を形成することができ、ディスプレイ１０５により表示する入力を誘導するグラフィックと併用して用いることで、タッチセンサ１０４上の入力位置を知らせるボタンとして機能する。
【００２９】
図３は実施例１における中央演算部、各検出手段、タンク部の関係を示す図である。
【００３０】
図３に示すように中央演算部１４はユーザの使用状態を検出するユーザ使用状態検出手段１５、時間計測を行う時間検出手段１６を有している。
【００３１】
中央演算部１４はタッチセンサ１０４、入射光検出手段１３、時間検出手段１６からの情報に基づき、ユーザ使用状態検出手段１５においてユーザの使用状態を検出し、ポンプ１１０を制御することで、ディスプレイ画面１０の各ボタンの形状を制御する。
【００３２】
本実施例では文字・数字ボタン群１１、タンク部１２、入射光検出手段１３、中央演算部１４、時間検出手段１６の位置を図１及び図３のように配置したが、本発明はこれに限定されない。例えば、入射光検出手段１３をディスプレイ画面１０上に、時間検出手段１６を中央演算部１４の外に配置しても良い。
【００３３】
図４及び図５により、ユーザの不使用状態の検出方法、及びユーザインターフェース装置の弾性表面の形状の制御方法について説明する。
【００３４】
図４（ａ）はタブレット型端末１のディスプレイ画面１０が下向きに床や机などの外部面２１上に置かれた時のユーザ不使用状態の模式図である。この場合、タブレット型端末１の自重により、同時に複数の凸形状の文字・数字ボタン群１１が押し込まれる。ある一定の時間が経過しても、押し込まれた文字・数字ボタン群１１に変化がない場合、ユーザが不使用状態であると判断し、図４（ｂ）に示すように弾性表面の文字・数字ボタン群１１を凸形状でない形状に変形する。ここで凸形状でない形状とは、図２（ａ）、（ｃ）に示すように透明シート１０１を平坦又は凹形状に変形させた状態を指す。これにより、ユーザ不使用時の電力浪費、凸形状先端部の弾性表面の摩耗、タブレット型端末１の収納性の低下を防止することが可能となる。
【００３５】
一方、図５（ａ）はタブレット型端末１のディスプレイ画面１０が上向きに床や机などの外部面２１上に置かれるとともに、比較的に重い物体２２がディプレイ画面１０上に置かれた時のユーザ不使用状態の模式図である。この場合、比較的に重い物体２２の重さにより、同時に複数の凸形状の文字・数字ボタン群１１が押し込まれる。一定時間の経過後、押し込まれた文字・数字ボタン群１１に変化がない場合、ユーザが不使用状態であると判断し、図５（ｂ）に示すように弾性表面の文字・数字ボタン群１１を凸形状でない形状に変形する。これにより、ユーザ不使用時の電力浪費、凸形状先端部の弾性表面の摩耗、タブレット型端末１の収納性の低下を防止することが可能となる。
【００３６】
図６は本実施例におけるユーザの不使用状態の検出方法、及びユーザインターフェース装置の弾性表面の形状の制御方法を示したフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ１０では、同時に２個以上の凸形状の文字・数字ボタン群１１が押し込まれたかを判断する。その場合はステップＳ１１で、文字・数字ボタン群１１の押し込みに対する許容時間Ｔоを設定する。同時に押し込まれる凸形状の文字・数字ボタン群１１の個数が多い程、ユーザ使用状況がより限定されるため、許容時間Ｔｏを短く設定すると効果的である。例えば、同時に２個の場合には５秒、３個の場合には３秒、４個以上の場合には０．５秒と許容時間Ｔｏを設定すれば良い。尚、ここでの許容時間Ｔｏは一例であり、本発明はこれに限定されない。
【００３８】
ステップＳ１２では、凸形状の文字・数字ボタン群１１への押し込み開始から終了までの経過時間Ｔを時間検出手段１６で検出する。
【００３９】
ステップＳ１３では、ステップＳ１２で計測した経過時間Ｔと、ステップＳ１１で設定した許容時間Ｔоをユーザ使用状態検出手段１５で比較する。経過時間Ｔが許容時間Ｔｏ以下の場合には、ステップＳ１６でユーザが使用状態であると判断する。更に、ステップＳ１７で経過時間Ｔをゼロに初期化する。
【００４０】
一方、経過時間Ｔが許容時間Ｔｏを超えた場合には、ステップＳ１４でユーザが不使用状態であると判断し、ステップＳ１５で弾性表面の文字・数字ボタン群１１を凸形状でない形状に変形する。
【００４１】
以上より、ユーザ不使用時の電力浪費、弾性表面の摩耗、収納性の低下を防止することが可能となる。
【００４２】
また、本実施例においては、ユーザインターフェース装置としてタブレット型端末を例にとり、さらには、タブレット型端末のキーボードを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されない。ユーザの入力を受け付けるインターフェースであればその他の機器、機能であっても良い。
【００４３】
また、本実施例においては、触覚ＵＩの形状を変化させる構成として、空洞部に流動体を流入する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。表面の形状を変化させユーザに触覚的誘導を与えられる構成であれば何でもよい。
【００４４】
さらには、本実施例において、ユーザの入力を検出する構成として、静電容量型のタッチセンサを構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、空洞部に圧電センサを構成し、ユーザが弾性表面を押し込むことによる空洞部内の圧力の変化を検出し、ユーザの押込み操作を検出するなどしても良い。
【実施例２】
【００４５】
以下、図７〜９を参照して、本発明の第２の実施例による、ユーザインターフェース装置について説明する。
【００４６】
本実施例では、ユーザの不使用状態の検出手段として入射光検出手段１３を用いた場合のユーザ不使用時のユーザインターフェース装置の弾性表面の形状の制御例について述べる。本発明の第２の実施例であるユーザインターフェース装置の構成は、第１の実施例と同一のため、説明を省略する。
【００４７】
図７及び図８により、ユーザの不使用状態の検出方法、及びユーザインターフェース装置の弾性表面の形状の制御方法について説明する。
【００４８】
図７（ａ）は、図４（ａ）と同様に、タブレット型端末１のディスプレイ画面１０が下向きに床や机などの外部面２１上に置かれた時のユーザ不使用状態の模式図である。この場合は、図４（ａ）とは異なり、タブレット型端末１が軽いため、同時に複数の凸形状の文字・数字ボタン群１１が押し込まれない状態を示している。更に、この場合は図７（ａ）に示すようにディスプレイ画面１１上の文字・数字ボタン群１１が外部面２１に接しているため、光源３１からの光が入射光検出手段１３に入射しない状態を示している。
【００４９】
ここでは、ある一定の時間が経過しても、入射光検出手段１３においてある一定レベルの入射光を検出できない場合、ユーザが不使用状態であると判断し、図７（ｂ）に示すように弾性表面の文字・数字ボタン群１１を凸形状でない形状に変形する。ここで凸形状でない形状とは、図２（ａ）、（ｃ）に示すように透明シート１０１を平坦又は凹形状に変形させた状態を指す。これにより、ユーザ不使用時の電力浪費、凸形状先端部の弾性表面の摩耗、タブレット型端末１の収納性の低下を防止することが可能となる。
【００５０】
一方、図８（ａ）はタブレット型端末１のディスプレイ画面１０が上向きに床や机などの外部面２１上に置かれるとともに、レザーカバー等の比較的に軽い物体２３がディプレイ画面１０上に置かれた時のユーザ不使用状態の模式図である。この場合、同時に複数の凸形状の文字・数字ボタン群１１は押し込まれない。ここでは、ある一定の時間が経過しても、入射光検出手段１３においてある一定レベルの入射光を検出できない場合、ユーザが不使用状態であると判断し、図８（ｂ）に示すように弾性表面の文字・数字ボタン群１１を凸形状でない形状に変形する。これにより、ユーザ不使用時の電力浪費、凸形状先端部の弾性表面の摩耗、タブレット型端末１の収納性の低下を防止することが可能となる。
【００５１】
図９は本実施例におけるユーザの不使用状態の検出方法、及びユーザインターフェース装置の弾性表面の形状の制御方法を示したフローチャートである。
【００５２】
ステップＳ２０では、光が入射光検出手段１３に入射しない状態かを判断する。その場合はステップＳ２１で、入射光検出手段１３に光が入射しない状態に対する許容時間Ｔоを設定する。例えば、許容時間Ｔｏを１０秒と設定すれば良い。尚、ここでの許容時間Ｔｏは一例であり、本発明はこれに限定されない。
【００５３】
ステップＳ２２では、光が入射光検出手段１３に入射しない状態の開始から終了までの経過時間Ｔを時間検出手段１６で検出する。
【００５４】
ステップＳ２３では、ステップＳ２２で計測した経過時間Ｔと、ステップＳ２１で設定した許容時間Ｔоをユーザ使用状態検出手段１５で比較する。ステップＳ１４〜ステップＳ１７は図６と同様である。
【００５５】
以上より、外部物体による弾性表面の凸形状の変形がない場合でも、ユーザの不使用状態を判断可能となるため、ユーザ不使用時の電力浪費、弾性表面の摩耗、収納性の低下をさらに精度よく防止することが可能となる。
【実施例３】
【００５６】
以下、図１０、１１を参照して、本発明の第３の実施例による、ユーザインターフェース装置について説明する。
【００５７】
本実施例では、ユーザの不使用状態の検出手段として時間検出手段１６を用いた場合のユーザ不使用時のユーザインターフェース装置の弾性表面の形状の制御例について述べる。本発明の第３の実施例であるユーザインターフェース装置の構成は、第１の実施例と同一のため、説明を省略する。
【００５８】
図１０により、ユーザの不使用状態の検出方法、及びユーザインターフェース装置の弾性表面の形状の制御方法について説明する。
【００５９】
図１０（ａ）はタブレット型端末１のディスプレイ画面１０が上向きに床や机などの外部面２１上に置かれた時のユーザ不使用状態の模式図である。この場合は、同時に複数の凸形状の文字・数字ボタン群１１が押し込まれることもなく、ディスプレイ画面１０への入射光が遮られることもない。ここでは、ある一定の時間が経過しても、文字・数字ボタン群１１に対するユーザ入力が検出されない場合、ユーザが不使用状態であると判断し、図１０（ｂ）に示すように弾性表面の文字・数字ボタン群１１を凸形状でない形状に変形する。ここで凸形状でない形状とは、図２（ａ）、（ｃ）に示すように透明シート１０１を平坦又は凹形状に変形させた状態を指す。これにより、ユーザ不使用時の電力浪費、凸形状先端部の弾性表面の摩耗、タブレット型端末１の収納性の低下を防止することが可能となる。
【００６０】
図１１は本実施例におけるユーザの不使用状態の検出方法、及びユーザインターフェース装置の弾性表面の形状の制御方法を示したフローチャートである。
【００６１】
ステップＳ３０では、文字・数字ボタン群１１に対するユーザ入力がない状態かを判断する。その場合はステップＳ３１で、文字・数字ボタン群１１に対するユーザ入力がない状態に対する許容時間Ｔоを設定する。例えば、許容時間Ｔｏを６０秒と設定すれば良い。尚、ここでの許容時間Ｔｏは一例であり、本発明はこれに限定されない。
【００６２】
ステップＳ３２では、文字・数字ボタン群１１に対するユーザ入力がない状態の開始から終了までの経過時間Ｔを時間検出手段１６で検出する。
【００６３】
ステップＳ３３では、ステップＳ３２で計測した経過時間Ｔと、ステップＳ３１で設定した許容時間Ｔоをユーザ使用状態検出手段１５で比較する。ステップＳ１４〜ステップＳ１７は図６と同様である。
【００６４】
以上より、外部物体による弾性表面の凸形状の変形や、ディスプレイ画面上への入射光の遮蔽がない場合でも、ユーザの不使用状態を判断可能となるため、ユーザ不使用時の電力浪費をさらに精度よく防止することが可能となる。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  タブレット型端末、１０  ディスプレイ画面、１１  文字・数字ボタン群、
１２  タンク部、１３  入射光検出手段、１４  中央演算部、
１５  ユーザ使用状態検出手段、１６  時間検出手段、２１  外部面、
２２  比較的に重い物体、２３  比較的に軽い物体、３１  光源、１０１  透明シート、
１０２  透明基板、１０３  空洞部、１０４  タッチセンサ、１０５  ディスプレイ、
１１０  ポンプ
【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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