(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナと、
前記アンテナを介して得られるアンテナ特性の検出及び前記アンテナの切り替え行う通信制御部と、
表示部と、
前記表示部と前記複数のアンテナとの相対的な位置関係が一定の状態で、前記複数のアンテナ特性が所定値以上変化した場合、前記表示部の制御を行う表示制御部と、
を備える携帯端末装置。
【請求項２】
前記通信制御部で検出するアンテナ特性は、アンテナ指向性である請求項１に記載の携帯端末装置。
【請求項３】
前記表示制御部は、通話開始後、アンテナ特性が一定値以上変化したことを検出した場合、前記表示部を消灯する請求項１又は請求項２に記載の携帯端末装置。
【請求項４】
前記表示制御部は、通話開始後、通話開始前のアンテナ特性と比較して特性の劣化を検出した場合、前記表示部を消灯する請求項１に記載の携帯端末装置。
【請求項５】
前記表示制御部は、前記表示部を消灯した後、更に、通話開始前のアンテナ特性に戻ったことを検出した場合、前記表示部を再点灯する請求項４に記載の携帯端末装置。
【請求項６】
複数のアンテナと、
前記アンテナを介して得られるアンテナ特性の検出及び前記アンテナの切り替え行う通信制御部と、
表示部と、
前記表示部と前記複数のアンテナとの相対的な位置関係が一定の状態で、前記複数のアンテナ特性が所定値以上変化した場合、または、前記複数のアンテナの選択が切り替わった場合、前記表示部の制御を行う表示制御部と、
を備える携帯端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示部を有する携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の携帯端末装置が普及している。可搬性が利便性向上のための基本機能である携帯端末装置においては、電池電源を用いた駆動が一般的である。そのため、できる限り長い時間、携帯端末装置が有する機能サービスを受けたいという要求は根本的なものであり、２次蓄電池技術の進歩による蓄積されるエネルギー密度の向上に加えて、消費電力低減の省電力化は非常に重要な技術として携帯端末装置の設計に要求される。
【０００３】
携帯端末装置の代表事例である携帯電話においては、音声通信による通話サービス（以降、通話と称する）が基本的な機能として備わっている。通話機能は一般的に端末内の送話器及び受話器により実現されるが、これらに加えて端末内拡声器を設け、スピーカーホン／ハンズフリー通話と称される通話機能形態や、有線（イヤホン・マイク接続）／無線接続（ブルートゥース ヘッドセットによる通話）などにより別筐体の送話器／受話器を利用する通話機能形態などがある。
【０００４】
後者のスピーカーホン／ハンズフリー通話、イヤホン・マイク接続での通話形態においては、利用者は携帯端末装置の表示部を確認しながら通話サービスが可能であるが、表示部を消灯しても良いか否かの判別が難しく、一様に消灯制御することは利便性の観点からできない。
【０００５】
しかしながら、前者の端末内の送話器及び受話器により通話を行うケースにおいては、利用者は携帯端末装置に耳を近づけて利用する形式となるため、通話中には携帯端末装置を耳に近づけた状態であり、通話中に表示が点灯していても物理的な位置関係から見ることができない。従って、携帯端末装置に耳を近づけて利用する形態では（通話中の耳に受話部を近づけた状態では）、表示機能を消灯することにより省電力化を図ることが可能である。
【０００６】
このような課題認識により、携帯端末装置の通話時における表示に関する省電力制御の発明は、過去様々な手段により発明・提案されている。以下にその文献例を示す。
【特許文献１】特開平１１−２３９２０３号公報
【特許文献２】特開平１０−２７１１９９号公報
【特許文献３】特開２０００−２２７８６号公報
【特許文献４】特開２００１−３５２３９５号公報
【特許文献５】特開２００３−２２４６５５号公報
【特許文献６】特開２００３−３０９６４４号公報
【特許文献７】特開２００５−２２３６２９号公報
【特許文献８】特開２００６−２１１６５５号公報
【０００７】
これらの発明の他にも、前述の省電力化を図るために、単純に通話サービス開始・終了を持って表示制御の点灯・消灯制御を行う方法も提案されているが、相手呼出中／相手応答／通話開始／相手終話などの状態表示や通話中の通話時間の表示確認などの場合が想定されることから、通話状態管理だけの制御方法では利便性を損なうことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これらの文献例で示した従来の発明においては、機械的な接点スイッチや、耳が近づいたことを検出するセンサ（静電容量、光・音波による距離測定、温度、…）を備えることにより前述の課題解決の提案が行われている。そのため、これらの従来の発明では以下の新たな２点の共通の課題があるといえる。
【０００９】
１点目は、耳や人の顔位置検知のための検知手段が必要であり、これらの検知手段の選択として、検知以外の機能を期待できない手段を用いている点である。そのため、省電力という期待すべき効果に対して費やされる装置費用が高くなる傾向にある。
【００１０】
２点目は、省電力を最終的な発明の効果としながらも、少なくとも通話中の間は耳が近接していることを検出し続ける必要があり、通信機能で必要な回路に加えてセンサ回路による検出回路が動作する必要があり、このセンサ回路の消費電力が省電力効果を引き下げる要因となる。
【００１１】
なお、特許文献１又は特許文献８の機械的接点にて検出する発明においては、前述の２点目の検出のために消費電力を必要としないが、機械的接点では個人差により耳の押し当て具合の差から検出できないことも懸念されること、確実な検出をするためにはスイッチを大きくし、利用者にも耳を確実に当ててもらう必要があり、確実性の欠如やデザインの制約などの欠点がある。また、特許文献５のような傾きセンサのような場合においては、寝転がった状態での通話などでは端末装置の傾斜方向が異なるため、検出できないなどの不具合点も指摘できることから課題解決には不十分であると言える。
【００１２】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、特別な専用手段を極力設けず、機械的接点による不安定な動作などの課題も有せず、解決すべき根本の課題である省電力制御を実現することができる携帯端末装置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】
【００１３】
近年、無線通信技術においては、複数のアンテナを使って伝播効率を向上させ、通信品質を高める技術が開発されている。この技術は、ダイバーシティ技術やアダプティブアンテナ技術、スマートアンテナ技術などと称される。このようなアンテナ性能を向上する技術によれば、所望波到来方向の予測と指向性制御が可能なことにより、伝播効率の良い送受信が可能となり、通信電力制御手段と合わさることにより、通信電力の削減という効果も期待できる。
【００１４】
人体がアンテナ特性に与える影響に関しては、既に様々な検討が行われているが、大きく３つの影響が考えられる。
吸収：放射効率の低下
遮蔽：放射指向性の変化
インピーダンス変化：不整合損失の増加
【００１５】
これらの影響は最終的には無線性能としてダイバーシティ利得／アンテナ利得などの代替パラメータとして評価されることが多い。ダイバーシティ合成受信に関しては、選択合成、等利得合成、最大比合成などの方式があるが、どのような方式においても選択結果や合成比率結果などアンテナ間での重み付け結果などの制御判定結果が存在する。
【００１６】
アンテナ特性の変化やアンテナ選択・合成比率結果に基づき、予め筐体の方向とアンテナの指向性の設置情報と、インピーダンス変化による損失の大きさ、到来波の受信電界強度や受信エラー情報などから、設置アンテナに対する障害物の位置関係を導き出すことで、人体・耳検知のために静電容量センサや赤外線測距センサなど特別な手段を新たに設けることなく、省電力制御の制御入力として利用することが可能となる。
【００１７】
本発明の携帯端末装置は、無線通信機器としての基本性能向上のために用意されたダイバーシティ技術などのアンテナ性能を向上させる技術を用いて表示部の省電力効果を得ることを可能としたものであり、複数のアンテナと、前記アンテナを介して得られるアンテナ特性の検出及び前記アンテナの切り替え行う通信制御部と、表示部と、前記表示部と前記複数のアンテナとの相対的な位置関係が一定の状態で、前記複数のアンテナ特性が所定値以上変化した場合、前記表示部の制御を行う表示制御部と、を備える。
【００１８】
上記構成によれば、無線通信機器としての基本性能向上のために用意されたアンテナ性能向上技術を用いて表示部の制御を行うので、特別な専用手段を極力設けず、機械的接点による不安定な動作などが起こることなく、表示部の省電力化が図れる。
【００１９】
また、上記構成において、前記通信制御部で検出するアンテナ特性は、アンテナ指向性である。
【００２０】
また、上記構成において、前記表示制御部は、通話開始後、アンテナ特性が一定値以上変化したことを検出した場合、前記表示部を消灯する。
【００２１】
また、上記構成において、前記表示制御部は、通話開始後、通話開始前のアンテナ特性と比較して特性の劣化を検出した場合、前記表示部を消灯する。
【００２２】
また、上記構成において、前記表示制御部は、前記表示部を消灯した後、更に、通話開始前のアンテナ特性に戻ったことを検出した場合、前記表示部を再点灯する。
【００２３】
また、本発明の携帯端末装置は、複数のアンテナと、前記アンテナを介して得られるアンテナ特性の検出及び前記アンテナの切り替え行う通信制御部と、表示部と、前記表示部と前記複数のアンテナとの相対的な位置関係が一定の状態で、前記複数のアンテナ特性が所定値以上変化した場合、前記複数のアンテナの選択が切り替わった場合、前記表示部の制御を行う表示制御部と、を備える。
【００２４】
上記構成によれば、無線通信機器としての基本性能向上のために用意されたアンテナ性能向上技術を用いて表示部の制御を行うので、特別な専用手段を極力設けず、機械的接点による不安定な動作などが起こることなく、表示部の省電力化が図れる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、表示部と複数のアンテナとの相対的な位置関係が一定の状態において、アンテナ特性の変化を検出した場合、利用者の頭部など身体の一部が携帯端末装置の表示面方向に近づいた、あるいは遠ざかったと判断している。このとき、表示部を消灯し、あるいは、表示部を再点灯するようにしたので、人体が近づいたことを検出するための特別なセンサなどの手段を設けずに、人体近接検出を実現し、通話中などにおいて、携帯端末装置の表示部を消灯させ、省電力化を図るという最大の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施の形態に係る携帯端末装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、本実施の形態に係る携帯端末装置の外観を示す斜視図である。図１及び図２において、本実施の形態の携帯端末装置１は、３つのアンテナ素子１１−１〜１１−３と、アンテナ制御部１２と、通信制御部１３と、受話器（スピーカ）１４と、送話器（マイク）１５と、音声処理部１６と、表示制御部１７と、表示照明部１８と、ボタン照明部１９と、制御部２０とを備えて構成される。
【００２８】
３つのアンテナ素子１１−１〜１１−３は、それぞれ伝播特性を補完すべく、指向性・偏波面が異なるように配置されている。図２に示すように、アンテナ素子１１−１は、耳に接触する受話器１４に近く最も人体に接近するアンテナであり、人体の影響によるインピーダンスの変化を受けやすい位置に設置されている。アンテナ素子１１−１は、通話時には頭部の影響を受けるため、指向性パターンは頭部方向に縮退する。通話時の影響を考慮して、予め指向性を頭部とは反対の方向へ向けたアンテナ特性を持つ。アンテナ素子１１−２は、携帯端末装置１の筐体の真ん中に配置され、折畳んだ状態にしても、開いた状態にしてもある程度のアンテナ性能を要求されるため、無指向に近いアンテナ特性を持つ。アンテナ素子１１−３は、携帯端末装置１の下方向に配置され、送話器１５に近いアンテナである。
【００２９】
アンテナ素子１１−２、１１−３はアンテナ素子１１−１ほど人体に密着しないが、人体に近づくことの多いアンテナと言える。卓上に置かれたときなども考慮して、筐体正面方向へある程度高めの指向性を持たせたアンテナ特性を持つものとする。なお、それぞれのアンテナの指向性パターン、アンテナの数、配置の組合せなどについては、筐体設計や利用形態によって変化するため、前述の組合せはひとつの例に他ならない。
【００３０】
図１において、アンテナ制御部１２は、受信電界強度や受信エラー率などの受信特性の変化に応じてアンテナ選択・重み付け制御を行う。通話開始の前後におけるこれらのアンテナ選択・重み付け制御結果の変化により、筐体正面の受話器１４の開口部方向へのアンテナ特性劣化を検出する。そして、当該検出結果を通信制御部１３に入力する。通信制御部１３は、音声通話するための無線信号の送受信を行うとともに、アンテナ制御部１２からのアンテナ特性劣化の検出結果を制御部２０に入力する。なお、アンテナ特性劣化の検出結果を通信制御部１３に入力するのではなく、制御部２０に入力するようにしても構わない。このようにすると、制御部２０は、アンテナ制御部１２からアンテナ特性劣化の検出結果が入力されると、それを表示制御部１７に入力する。一方、図示しない位置検出部によって、表示部２１とアンテナ素子１１−１〜１１−３の相対的な位置関係を検出する。相対的な位置関係の検出は、例えば、折畳み式携帯端末装置の場合、連結された各筐体の位置関係を検出することで代用してもよい。
【００３１】
表示制御部１７は、通話開始後、アンテナ特性劣化の検出結果に基づいて人体の頭部が近づいたかどうかを判断し、人体の頭部が近づいたと判断した場合、表示照明部１８の消灯制御を行う。表示照明部１８を消灯した後、更に通話開始前のアンテナ特性に戻ったと判断した場合、表示照明部１８を再点灯する。ここで、表示制御部１７は、アンテナ特性に変化があったときに表示照明部１８の制御を行う場合、通話開始後、携帯端末装置１の表示部２１（図２参照）との相対的な位置関係が一定の場合における３つのアンテナ素子１１−１〜１１−３の特性に対して、当該アンテナ特性が一定値以上変化したときに表示照明部１８を制御する。また、表示制御部１７は、アンテナ選択に変化があったときに表示照明部１８の消灯制御を行う場合は、通話開始後、携帯端末装置１の表示部２１（図２参照）との相対的な位置関係が一定の場合における３つのアンテナ素子１１−１〜１１−３の選択の状態に対して、当該アンテナの選択が切り替わったときに表示照明部１８を制御する。
【００３２】
音声処理部１６は、送受信された通信データを音声信号として処理する。音声の入出力手段として受話器１４、送話器１５は携帯端末装置１に内蔵されている。表示照明部１８は、図２に示す表示部２１と一体になっており、表示部２１が暗所でも視認可能なように照明するものであり、特に表示部２１にＬＣＤ（Liquid Crystal Display）が用いられた場合、バックライトとして用いられる。この照明で使用される光源としては、冷陰極管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などであり、特に携帯電話のような小型の機器ではＬＥＤが用いられる。表示部２１には、ＬＣＤの他にＥＬ（Electro Luminescence）などの表示素子が用いられることもある。
【００３３】
ボタン照明部１９は、図２に示すテンキーや機能キーを備える操作部２２と一体になっており、操作部２２が暗所でも視認可能なように照明する。この照明で使用される光源としては、主にＬＥＤが用いられる。制御部２０は、装置各部を制御するものであり、内部に格納されたプログラムに従って動作する。
【００３４】
次に、本実施の形態の携帯端末装置１の動作について、アンテナ指向性とインピーダンス変化の動作を用いて説明する。
【００３５】
図３は携帯端末装置１の動作イメージ図である。携帯端末装置１の利用者は、着信側の場合は、表示部２１に表示される情報により、着信であることや相手先の電話番号、電波の状況・時刻などを確認することが可能である。一方、発信側の場合は、通話開始時に表示部２１に表示される情報より、発信電話番号入力確認や接続中／呼出中の確認を行うことが可能である。通話中であっても携帯端末装置１を耳から離して、通話時間や電波の状況・時刻・電話帳・メモなどの様々な情報を表示部２１に表示される情報により確認することが可能である。このとき、表示部２１と各アンテナ素子１１−１〜１１−３との相対的な位置関係はほぼ一定であるが、各アンテナの特性については、利用者がアンテナ素子１１−２付近を持った場合、アンテナ素子１１−２のインピーダンス変化は多少あり、アンテナ素子１１−１及びアンテナ素子１１−３は特性変化が少ない。
【００３６】
通話を開始すると、ハンズフリー通話などを除き、利用者は携帯端末装置１に備え付けの受話器１４に耳を当て、送話器１５に口元を近づける。このとき、表示部２１と各アンテナ素子との相対的な位置関係はほぼ一定であるが、各アンテナ素子１１−１〜１１−３の特性は、アンテナ素子１１−１は頭部の影響を受け難くい特性を持たせていることと、手に持っている時も障害物が少ないことから大きな変化はないが、アンテナ素子１１−２及びアンテナ素子１１−３は、手と頭部に挟まれる状態となり、頭部方向への指向性特性の劣化、インピーダンスの影響が大きくなる。したがって、アンテナの選択や合成の重み付けを行う場合、アンテナ素子１１−１を選択するとともに、アンテナ素子１１−１の重み付けを大きくする傾向が強くなる。アンテナ素子１１−３は、携帯端末装置１の持ち方（手の位置）によって受ける影響度がばらつくが、携帯端末装置１の操作部２２を有する面側は利用者までの距離が少し空いているため、アンテナ性能を確保できる状態である。
【００３７】
図４は、送受信部を含めた携帯端末装置１の概略構成を示すブロック図である。同図において、受信部３０は、アンテナ素子１１−１〜１１−３の数に応じた数の振幅調整器（又は可変位相器）３１−１〜３１−３と、振幅調整器３１−１〜３１−３のそれぞれで振幅調整された後に合成されたアンテナ素子１１−１〜１１−３からの無線信号を受信し、復調する受信回路３２とを備える。送信部３３は、送信信号を発生する信号発信器３５と、アンテナ素子１１−１〜１１−３の数に応じた数の送信信号を増幅する送信電力増幅器（ＰＡ：パワーアンプ）３６−１〜３６−３と、各送信電力増幅器３６−１〜３６−３と各アンテナ素子１１−１〜１１−３間に介挿されるアイソレータ３７−１〜３７−３とを備える。
【００３８】
アイソレータ３７−１〜３７−３は、信号発信器３５から出力される送信信号が自らの回路に影響を与えないようにするものである。アイソレータ３７−１〜３７−３は、アンテナ素子１１−１〜１１−３から反射波が送信電力増幅器３６−１〜３６−３に戻って破壊されないための保護機能、反射波による混変調、インピーダンス変化の大きいアンテナと送信電力増幅器３６−１〜３６−３の分離を行っている。
【００３９】
この回路構成は、アンテナ素子１１−１〜１１−３と人体の位置関係の変化により、受信特性の変化を検出する。アンテナ制御部１２は、受信電界強度や受信エラー率などの受信特性の変化に応じてアンテナ選択・重み付け制御を行う。通話開始の前後におけるこれらのアンテナ選択・重み付け制御結果の変化により、筐体正面の受話器１４の開口部方向へのアンテナ特性の劣化を検出する。この検出結果に基づき、表示制御部１７は人体の頭部が近づいたと判断し、表示照明部１８の消灯制御を行う。
【００４０】
利用者は、通話終了後あるいは通話中においても通話時間を確認したい場合などは、携帯端末装置１を耳から離して表示部２１を見ることが可能な位置まで移動させる。この際には、先ほどのアンテナ選択・重み付け制御結果が再び変化する。アンテナ制御部１２で通話前のようなパターンなどの検出結果が得られることにより、表示制御部１７は再度表示照明部１８の点灯制御を行う。
【００４１】
このように本実施の形態の携帯端末装置１によれば、アンテナ制御部１２が、受信電界強度や受信エラー率などの受信特性の変化に応じてアンテナ選択・重み付け制御を行い、通話開始の前後におけるこれらのアンテナ選択・重み付けの制御結果の変化により、筐体正面の受話器１４の開口部方向へのアンテナ特性の劣化を検出し、表示制御部１７が、通話開始後、アンテナ特性の劣化検出結果に基づいて人体の頭部が近づいたかどうかを判断し、人体の頭部が近づいたと判断した場合、表示照明部１８の消灯制御を行い、また表示照明部１８を消灯した後、更に通話開始前のアンテナ特性に戻ったことを検出した場合、表示照明部１８を再点灯する。したがって、利用者が表示部２１を見ることができない位置のときは消灯、見ることができる位置のときは点灯することで省電力化が図れ、電池を有効利用することが可能となる。
【００４２】
なお、上記実施の形態では、表示照明部１８の消灯・点灯制御のみ行うようにしたが、ボタン照明部１９も併せて消灯・点灯制御を行うようにしても良い。
【００４３】
また、上記実施の形態では、３つのアンテナ素子１１−１〜１１−３を用いたが、少なくとも２つあれば、アンテナ素子の数に限定はない。
【００４４】
また、上記実施の形態では、アンテナ選択・重み付けの制御結果を元に障害物（人体の頭部）の判定を行ったが、アンテナ選択・重み付けのための情報としては、受信電界強度や受信エラー率など受信した結果に基づく制御方法が多い。受信した結果に基づく制御は一般的に応答性が緩やかであることと、回線交換のように送受信双方向ともに同じ程度の送受信頻度の場合には判断できるが、パケット通信のような非対称通信で例えば送話比率が非常に大きい場合には受信頻度が少ないためアンテナ選択の判断情報が少なく、検出精度が低下する可能性がある。そのため、アンテナのインピーダンス変化など送信に際しての変化量をベースに障害物検出をする必要がある。
【００４５】
図５は、一般的な送信回路におけるインピーダンス変化の影響を受けない仕組みとして、アイソレータやカップラなどを利用した携帯端末装置２の概略構成を示すブロック図である（応用例１）。同図で示す構成では、各カップラ３８−１〜３８−３内の主線路と副線路の２つの伝送路により反射波検出され、各検出器３９−１〜３９−３により各送信電力増幅器３６−１〜３６−３に帰還制御される。携帯端末装置２の利用者の体とアンテナ素子１１−１〜１１−３の位置関係による無線特性／インピーダンスの変化は、各検出器３９−１〜３９−３の検出結果に現れることとなる。
【００４６】
送信時に検出可能なアンテナと人体の影響は、図６に示す携帯端末装置３のように、アイソレータ３７−１〜３７−３の反射波の損失量を検出する増幅器４０−１〜４０−３を設けることでも実現可能である（応用例２）。また、図７に示す携帯端末装置４のように、送受信回路の基本的な構成要素部品の帰還制御結果を用いれば、送信系の予測型適応に加え、受信系の結果を適応させることにより、人体検出の精度の向上を図ることが可能である（応用例３）。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、特別な専用手段を極力設けず、機械的接点による不安定な動作などの課題も有せず、解決すべき根本の課題である省電力制御を実現することができるといった効果を有し、携帯電話などの携帯端末装置への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る携帯端末装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の上記実施の形態に係る携帯端末装置の外観を示す斜視図
【図３】本発明の上記実施の形態に係る携帯端末装置の動作イメージ図
【図４】本発明の上記実施の形態に係る携帯端末装置の送受信部を含めた概略構成を示すブロック図
【図５】本発明の上記実施の形態に係る携帯端末装置の応用例１の概略構成を示すブロック図
【図６】本発明の上記実施の形態に係る携帯端末装置の応用例２の概略構成を示すブロック図
【図７】本発明の上記実施の形態に係る携帯端末装置の応用例３の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４９】
１〜４  携帯端末装置
１１−１〜１１−３  アンテナ素子
１２  アンテナ制御部
１３  通信制御部
１４  受話器
１５  送話器
１６  音声処理部
１７  表示制御部
１８  表示照明部
１９  ボタン照明部
２０  制御部
２１  表示部
２２  操作部
３０  受信部
３１−１〜３１−３  振幅調整器
３２  受信回路
３３  送信部
３５  信号発信器
３６−１〜３６−３  送信電力増幅器
３７−１〜３７−３  アイソレータ
３８−１〜３８−３  カップラ
３９−１〜３９−３  検出器
４０−１〜４０−３  増幅器
【図１】
0004907465.tif 000002
【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】
0004907465.tif 000008