JP2013178763A - タッチスクリーン及びマイクロプロセッサアセンブリ - Google Patents

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Abstract

【課題】作動が意図されるとき、接触力に関してのみ作動することにより、偶発的な作動を防止する、より安価なシステムの提供。
【解決手段】タッチ表面、触覚フィードバック装置及びスイッチを有するタッチアセンブリを作動させる方法が提供され、スイッチの起動解除に応答する触覚フィードバック装置を作動させ、触覚フィードバックによるスイッチの継続的な起動解除を防止するためのスイッチの起動解除に応答して、スイッチを監視及び監視するよう調節する。タッチ表面、ベース部、触覚フィードバック装置及びスイッチを有するタッチアセンブリを作動する方法が提供され、タッチ表面上の接触力の場所を検知し、ベース部に関連したタッチ表面を動かす接触力に応答するスイッチを起動解除する。接触力の場所が検知され、少なくとも1つのスイッチが起動解除状態にあることにのみ応答して、信号を送信する。
【選択図】図1

Description

本発明は、全般的には、タッチアセンブリに関し、より詳細には、タッチスクリーンアセンブリの操作方法に関する。
関連出願の説明
本出願は、2012年1月27日出願の米国特許仮出願第61/591,477号、及び2012年1月27日出願の同第61/591,454号の利益を主張し、その双方の出願の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
タッチスクリーンアセンブリは、携帯電話、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、自動車などで、ますます一般的になりつつある。自動車では、タッチスクリーンは、例えば、ナビゲーションシステム;ラジオ;暖房、換気、及び空調(heating, ventilation and air conditioning:HVAC)システムなどを制御するために使用される場合が多い。典型的なタッチスクリーンアセンブリは、人の指が、タッチスクリーンモニターの表面上の既定の場所に接触するか、またはその既定の場所を押すて、タッチスクリーンアセンブリに対して接触力を加えることに応答して、作動するように構成される。
典型的なタッチスクリーンアセンブリは、車両内に搭載されるタッチスクリーンモニターを含み、このタッチスクリーンモニターは、人が極めて軽くタッチスクリーンモニターに接触する場合であっても、あらゆる接触力に応答して、押され、作動する際には、固定された状態を維持する。このことにより、偶発的な起動が頻繁にもたらされる。一部のタッチスクリーンアセンブリの製造元は、タッチスクリーンモニターの表面に加えられる接触力を、力計を使用して監視し、既定の閾値を超える接触力にのみ応答してタッチスクリーンアセンブリを作動させることによって、この問題を解決することを試みている。一部の場合には、触覚フィードバック手段が提供され、既定の閾値を超える接触力を加えた人に、振動などのある種のフィードバックを提供することにより、その人に、タッチスクリーンモニターの適切な起動を警告する。多くの既知のタッチスクリーンアセンブリで採用されるセンサーは、高解像度の力計であるが、この力計はまた、極めて高価でもある。
作動が意図される時、接触力に関してのみ作動することにより、偶発的な作動を防止する、より安価なシステムに対する継続的必要性が、依然として残されている。
本発明の一態様は、タッチ表面、触角フィードバック装置及び少なくとも1つのスイッチを有するタッチアセンブリの操作方法を提供するものである。本方法は、接触力がタッチ表面に適用しないことを示す起動状態もしくは接触力がタッチ表面に適用することを示す起動解除状態かどうかを決定する、少なくとも1つのスイッチを監視するステップを含む。本方法は、タッチ表面上の接触力を受け取るステップを続行する。この方法は接触力を受ける接触表面に応答してスイッチを起動解除するステップで進む。本方法は、例えば、起動解除状態の構成へと調節されるようなスイッチ起動解除に応答して、タッチ表面を振動させるために触角フィードバック装置を作動させるステップを進める。
本発明の別の態様は、触覚フィードバック装置による少なくとも1つのスイッチの継続的な起動解除を防止するために、少なくとも1つのスイッチが起動解除状態にあることに応答して、少なくとも1つのスイッチを監視するよう調節するステップを含む。言い換えると、タッチスクリーンアセンブリは、自動的に、それ自体の作動から触覚フィードバック装置を保護するものである。
本発明の別の態様によれば、触覚フィードバック装置を作動するステップは、既定の持続時間であり、少なくとも1つのスイッチでの監視を調節するステップは、より多くの持続時間、少なくとも1つのスイッチの監視を遅延させることとして更に定義される。
本発明の更なる別の態様によれば、触覚フィードバック装置を作動するステップは、既定の周期数を目的とし、触覚フィードバック装置からの継続的な周期を更に含み、スイッチの監視を調節するステップは、周期の既定数が測定されるまで少なくとも1つのスイッチの監視を遅延させることとして更に定義される。
本発明の更なる態様によれば、少なくとも1つのスイッチの監視を調節するステップは、スイッチによって生成される信号を測定及び少なくとも1つのスイッチによって生成される信号が、既定の閾値を超えた後にのみ、触覚フィードバック装置を再起動することを許容することとして更に定義される。
本発明の別の態様は、タッチ表面、ベース部、触覚フィードバック装置及び起動状態の構成及び起動解除状態の構成間で調節可能である少なくとも1つのスイッチを有するタッチアセンブリを作動させる方法に関するものであり、この少なくとも1つのスイッチは、起動状態の構成へと付勢される。本方法は、ベース部に対するタッチ表面を移動するタッチ表面上の接触力を受け取るステップを含む。本方法は、タッチ表面上の接触力の位置を検知するステップを続行する。本方法は、ベース部に対するタッチ表面の移動に応答する起動解除の構成に対する、少なくとも1つのスイッチを調節するステップを進める。本方法は、接触力の場所が検知され、少なくとも1つのスイッチが起動解除状態にあることにのみ応答して、信号を送信するステップを続行する。本方法は、誤ったタッチ表面の振動または接触からのタッチアセンブリの意図しない作動を防止するために有効である。
本発明の別の態様によれば、起動状態の構成要素から起動解除状態の構成要素までの少なくとも1つのスイッチを調節するステップは、電気回路を開放するものとして更に定義される。少なくとも1つのスイッチは、力検知抵抗器とすることができる。
本発明の更に別の態様によれば、起動状態の構成要素から起動解除状態の構成要素までの少なくとも1つのスイッチは、静電容量センサーの静電容量を変えるものとして更に定義される。
本発明の、これらの特徴及び有利点、ならびに他の特徴及び有利点は、以下の発明を実施するための形態を参照し、添付図面に関連して考察することによって、より容易に認識されると共に、より良好に理解されるであろう。
第1の例示的実施形態のタッチアセンブリの平面図である。 図1の線1〜1を通って取った、第1の例示的実施形態のタッチアセンブリの断面図であり、起動状態の複数個のスイッチを示す。 第1の例示的実施形態のタッチアセンブリの別の断面図であり、起動解除状態の複数個のスイッチを示す。 図1の例示的実施形態の、ベース部及び複数個のスイッチの斜視立面図である。 代替の例示的実施形態のタッチアセンブリの断面図である。 代替の例示的実施形態のタッチアセンブリの、ベース部及び複数個のスイッチの斜視立面図である。
図を参照すると、類似の番号は、幾つかの視図の全体を通して対応する部分を指示し、第1の例示的タッチアセンブリ20が、図1〜3に全般的に示される。図1に示すように、第1の例示的タッチアセンブリ20は、接触力を受け取るための上側表面24を有するタッチスクリーンモニター22、及びタッチスクリーンモニター22を収容して支持するハウジング26を含む。この例示的実施形態では、タッチスクリーンモニター22として示されるが、タッチアセンブリ20は、接触力を受け取るように構成される、任意の望ましいタイプのタッチ表面を有し得ること、すなわち、モニターである必要はないことを、理解するべきである。
図1に示すように、第1の例示的実施形態では、例示的タッチスクリーンモニター22及びハウジング26は、概して矩形の形状を有する。タッチスクリーンモニター22は、例えば、液晶ディスプレイ(liquid crystal display:LCD)モニター、発光ダイオード(light emitting diode:LED)モニター、またはプラズマモニターを含めた、任意の望ましいタイプのフラットパネルモニターとすることができる。図示されていないが、接触力の場所を検知するために、タッチスクリーンモニター22の裏面上に、好ましくは、グリッドが配置される。具体的には、このグリッドは、タッチスクリーンモニター22の上側表面24上での、接触力の座標(X座標及びY座標など)を決定するように構成される。ハウジング26は、任意の望ましい形状を有し得、例えば、ポリマー材料、金属材料、もしくは複合材料を含めた、任意の望ましい材料、または材料の組み合わせで形成することができる。
ここで図2を参照すると、この例示的実施形態では、ハウジング26は、締結具、接着剤などのような、任意の望ましい手段を通じて互いに接合される、上側カバー28(または、ベゼル)及び下側カバー30を含む。ベース部32が、ハウジング26内部で、タッチスクリーンモニター22と下側カバー30との間に配置され、プリント回路(又は、配線)基板(メインPCB36)が、ハウジング26内部で、ベース部32と下側カバー30との間に配置される。メインPCB36は、特に、タッチスクリーンモニター22が接触力を検知することに応答して、信号を生成するための、タッチスクリーンモニター22と電気通信する少なくとも1つのマイクロプロセッサ38を含む。図示のように、この例示的実施形態のベース部32は、タッチスクリーンモニター22よりも大きく、タッチスクリーンモニター22の両側で、外向きに延びる。複数個の圧縮バネ40が、タッチスクリーンモニター22とベース部32との間に配置され、ハウジング26の上側カバー28に対して、タッチスクリーンモニター22を、静止位置へと付勢し、既定の距離または間隔で、ベース部32から離間させる。この例示的実施形態では、圧縮バネ40は、弾性材料の塊である。しかしながら、螺旋バネを含めた、任意の望ましいタイプのバネを、代替的に採用することができる点を理解するべきである。圧縮バネ40の剛性、すなわちバネ定数により、タッチスクリーンモニター22を、ハウジング26の上側カバー28との接触から引き離してベース部32に向けて移動させるために必要とされる接触力が、少なくとも部分的に決定される。
概してピル(pill)形状の複数のストッパー42が、ベース部32とタッチスクリーンモニター22との間の間隙内で、ベース部32に装着される。ストッパー42は、ベース部32とタッチスクリーンモニター22との間の間隙よりも小さい高さを有して、ベース部32及びハウジング26に対する、タッチスクリーンモニター22の移動を制限する。換言すれば、ストッパー42は、それ以上タッチスクリーンモニター22が移動することを制限する、停止点を提供する。ストッパー42は、好ましくは、弾性材料で形成され、タッチスクリーンモニター22が、過度の接触力に応答して損傷することから保護する。ストッパー42は、好ましくは、タッチスクリーンモニター22の移動を、約0.25mmに限定するように、サイズ決定される。
タッチスクリーンモニター22に接触力を加える人に、触覚フィードバックを提供するために、タッチスクリーンモニター22の裏面に、触覚フィードバック装置44が結合される。図2及び図3に示す、第1の例示的実施形態のタッチアセンブリ20では、触覚フィードバック装置44は、非対称質量体48が出力部に結合される、電気モーター50を有する偏心回転質量(eccentric rotating mass:ERM)振動器44である。ERM振動器44は、メインPCB36上のマイクロプロセッサ38と電気通信し、このマイクロプロセッサ38が、ERAM振動器44の作動を制御する。動作時には、電気モーター50がマイクロプロセッサ38によって作動すると、非対称質量体48が回転して振動を発生させ、この振動が、タッチスクリーンモニター22へと移動して、人に感知され、タッチスクリーンモニター22が作動していることを人に警告する。他のタイプの触覚フィードバック装置を代替的に採用して、フィードバックを人に提供することができる点を理解するべきである。
タッチアセンブリ20はまた、タッチスクリーンモニター22に結合され、人がタッチスクリーンモニター22を意図的に作動させたか否かを検知するように構成される、複数個のセンサーも含む。具体的には、第1の例示的タッチアセンブリ20のセンサーは、起動状態の構成へと付勢され、タッチスクリーンモニター22が静止位置から離れる方向でベース部32に向けて押し付けられることに応答して、起動解除状態の構成にのみ調節される、スイッチ52である。スイッチ52は、スイッチ52のいずれかの起動解除が、マイクロプロセッサ38に信号を送り、触覚フィードバック装置44を作動させるように、メインPCB36上のマイクロプロセッサ38と電気通信する。スイッチ52のいずれか1つの起動解除によって、その電気回路を開放させることができるように、スイッチ52は全て、互いに直列に配線することができるが、あるいはまた、それらのスイッチ52は、互いに並列に配線することもできる。
図4に最良に示すように、第1の例示的タッチアセンブリ20では、スイッチ52、54は、力検知抵抗器(force sensing resistor:FSR52)であり、ベース部32の、タッチスクリーンモニター(この図には示さず)の反対側上で、ベース部32の四隅に位置している。再び図2を参照すると、プランジャー56が、タッチスクリーンモニター22に操作可能に結合され、ベース部32を貫通して、タッチスクリーンモニター22の反対側へと延びる。ベース部32から離れる方向の、上側カバー28に対する、タッチスクリーンモニター22の付勢によって、プランジャー56は、第1の力でFSR52に対して付勢され、この第1の力によって、FSR52は、第1の、極めて低い抵抗を有することになる。タッチスクリーンモニター22の上側表面24に接触力を加えて、タッチスクリーンモニター22を移動させる場合、このことにより、1つ以上のプランジャー56によってFSR52に対して加えられる力が低下して、それらのFSR52の抵抗を増大させる。プランジャー56が、関連するFSR52から完全に分離する場合には(図3に示すように)、その関連するFSR52の抵抗は著しく増大し、このことが、電気回路を効果的に開放する。この回路の開放は、マイクロプロセッサ38がERM振動器44を作動させるトリガーとなり、このERM振動器44が、タッチスクリーンモニター22を振動させて、触覚フィードバックを人に提供する。
第1の例示的実施形態では、マイクロプロセッサ38、ERM振動器44、及びFSR52は全て、ワイヤー34によって互いに電気的に接続される。しかしながら、これらの構成要素は、あるいは、互いに無線で通信することも可能である点を理解するべきである。
ここで図5を参照すると、代替的実施形態のタッチアセンブリ120が、上述の実施形態に対応する部分を指示する、100の係数によって区別される類似の数字を使用して、全般的に示される。この第2の例示的実施形態は、上述の第1のものに類似しているが、ただし、触覚フィードバック装置144は、上述のERM振動器44ではなく、圧電素子144であり、スイッチ152は、上述のFSR52ではなく、静電容量センサー152である。圧電素子144は、電流が通過して流れると伸展または収縮するように構成される。好ましくは、マイクロプロセッサ138は、圧電素子144を通過する交流電流を送るように構成され、この交流電流が、周期的方式で、圧電素子144を伸展及び収縮させることにより、タッチスクリーンモニター122を振動させる。圧電素子144に印加される交流電流の振幅及び周波数を調節することもまた、人に対する振動の感触を変化させることができる。したがって、タッチアセンブリ120は、人がタッチスクリーンモニター122の第1の場所を押す場合に、ある1つのフィードバックを提供し、人がタッチスクリーンモニター122の異なる場所を押す場合に、異なるフィードバックを提供するように、構成することができる。静電容量センサー152は、プランジャー156によって加えられる力の変化に応答して、静電容量を変化させるように構成される。動作時には、この静電容量の変化は、マイクロプロセッサ138によって測定され、静電容量センサー152によって測定された静電容量が既定の閾値静電容量を超えることに応答して、マイクロプロセッサ138が、圧電素子144を起動して、触覚フィードバックを提供する。静電容量センサー152の厚さは、図5では誇張されているが、これは、図6に示すように、この代替的実施形態の静電容量センサー152は、ベース部132内に組み込まれるためである。スイッチ52、152、及び触覚フィードバック装置44、144は、例示的実施形態に示すものとは異なる様々な装置とすることができる点を理解するべきである。
本発明の別の態様は、タッチ表面及び触覚フィードバック装置44、144、ならびに起動状態と起動解除状態との間で調節可能である、少なくとも1つのスイッチ52、152を有する、タッチアセンブリ20、120の操作方法である。少なくとも1つのスイッチ52、152は、タッチ表面に接触力が加えられていない場合には、起動状態にあり、タッチ表面に接触力が加えられることに応答して、起動解除状態に調節されるように、構成される。本方法は、少なくとも1つのスイッチ52、152の状態を監視するステップを含む。本方法は、タッチ表面上に接触力を受け取るステップを続行する。次いで、本方法は、タッチ表面が接触力を受け取ることに応答して、スイッチ52、152を起動解除するステップを進める。本方法は、スイッチ52、152の起動解除に応答して、触覚フィードバック装置44、144を起動して、タッチ表面を振動させるステップを続行する。換言すれば、触覚フィードバック装置44、144の起動のトリガーとなるのは、少なくとも1つのスイッチ52、152の起動ではなく、起動解除である。スイッチ52、152は、FSR52、静電容量センサー152、または任意の望ましいタイプのスイッチとすることができる。触覚フィードバック装置44、144は、ERM振動器44、圧電素子144、または任意の望ましいタイプの触覚フィードバック装置とすることができる。
本方法は、触覚フィードバック装置44、144による、少なくとも1つのスイッチ52、152の継続的な起動解除を防止するために、少なくとも1つのスイッチ52、152が起動解除状態にあることに応答して、少なくとも1つのスイッチ52、152の監視を調節するステップを進めることができる。換言すれば、タッチアセンブリ20、120は、触覚フィードバック装置44、144が、スイッチ52、152の起動解除によって、それ自体を起動するループに入ることを、自動的に防止する。
一実施形態では、このことは、触覚フィードバック装置44、144の起動の持続時間よりも長い持続時間の間、少なくとも1つのスイッチ52、152の監視を遅延させることによって達成される。例えば、スイッチ52、152が起動解除状態の構成に調節されることに応答して、触覚フィードバック装置44、144が、4分の1秒間起動するように構成される場合には、タッチアセンブリ20、120は、少なくとも1つのスイッチ52、152の状態の通常監視を継続する前に、4分の1秒よりも長い間、少なくとも1つのスイッチ52、152の状態の監視を自動的に停止する。
別の実施形態では、触覚フィードバック装置44、144の自起動を防止することは、既定数の振動が測定されるまで、少なくとも1つのスイッチ52、152の監視を遅延させることによって達成される。例えば、触覚フィードバック装置44、144が、20周期の間、起動するように構成される場合には、タッチスクリーンアセンブリは、その周期を計数して、20周期が計数されるまで、少なくとも1つのスイッチ52、152の状態の監視を自動的に停止する。
更に別の実施形態では、触覚フィードバック装置44、144の自起動を防止することは、スイッチ52、152によって生成される信号を測定して、少なくとも1つのスイッチ52、152によって生成される信号が、既定の閾値を超えた後にのみ、触覚フィードバックを再起動することを許容することによって達成される。例えば、少なくとも1つのセンサーが力検知抵抗器である場合には、タッチスクリーンアセンブリは、その抵抗が既定のレベルを下回るまで、少なくとも1つの力検知抵抗器の状態の監視を自動的に停止することができる。
本発明の更に別の態様はまた、タッチスクリーン、ベース部32、132、触覚フィードバック装置44、144、及び少なくとも1つのスイッチ52、152を有する、タッチアセンブリ20、120の操作方法にも関する。少なくとも1つのスイッチ52、152は、起動状態の構成と起動解除状態の構成との間で調節可能であり、起動状態の構成へと付勢される。本方法は、タッチ表面上に接触力を受け取り、そのタッチ表面を移動させるステップを続行する。本方法は、タッチ表面上の接触力の場所を検知することを進める。本方法は、タッチ表面がベース部32、132に対して移動することに応答して、少なくとも1つのスイッチ52、152を、起動解除状態の構成に調節するステップを更に含む。本方法は、接触力の場所が検知され、少なくとも1つのスイッチ52、152が起動解除状態にあることにのみ応答して、信号を送信するステップを続行する。タッチアセンブリ20によって送信される信号は、例えば、触覚フィードバック装置44、144のトリガーとなるものか、または任意の望ましい動作を達成するものとすることができる。このことは、タッチアセンブリ20、120の意図せぬ作動を防ぐため、有益である。例えば、タッチアセンブリ20、120が振動する場合には、少なくとも1つのスイッチ52、152は、起動解除される恐れがあるが、タッチアセンブリ20、120は、接触力の場所が検知されることがないため、作動することはない。あるいは、人が偶然にタッチ表面に軽く触れた場合には、場所が検知されることになるが、タッチアセンブリ20、120は、少なくとも1つのスイッチ52、152が起動解除されることがないため、作動することはない。
本発明を、例示的実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、その諸要素に関して、様々な変更を実施することができ、等価物で置き換えることができる点が、当業者には理解されるであろう。更には、本発明の教示に対して、その本質的範囲から逸脱することなく、多くの修正を実施して、特定の状況または材料に適合させることができる。それゆえ、本発明は、本発明を実践するために企図された最良の形態として開示される、特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれる、全ての実施形態を包含することが意図される。

Claims (13)

  1. タッチ表面及び触覚フィードバック装置及び少なくとも1つのスイッチを有するタッチアセンブリの作動方法であり、
    接触力が前記タッチ表面に適用しないことを示す起動状態か、前記接触力が前記タッチ表面に適用することを示す起動解除状態かどうかを決定する、前記少なくとも1つのスイッチを監視ステップと、
    前記タッチ表面上の接触力を受けるステップと、
    前記接触力を受けるタッチ表面に応答するスイッチを起動解除するステップと、
    前記スイッチ起動解除に応答するタッチ表面を振動させる前記触覚フィードバック装置を起動するステップと
    を含む方法。
  2. 前記触覚フィードバック装置により、少なくとも1つのスイッチの継続的な起動解除状態を防止するため、起動解除状態された前記少なくとも1つのスイッチにのみ応答する、少なくとも1つのスイッチの監視を調節するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記触覚フィードバック装置を起動するステップは、既定の持続時間であり、前記少なくとも1つのスイッチの前記監視を調整するステップは、既定の持続時間よりも多くの持続時間のために前記少なくとも1つのスイッチの監視を遅延するものとして更に定義される、請求項2に記載の方法。
  4. 前記触覚フィードバック装置を起動するステップは、既定の周期数を目的とし、前記触覚フィードバック装置からのサイクルを測定するステップを更に含み、前記スイッチの監視を調節するステップは、前記既定の周期数が測定されるまで前記少なくとも1つのスイッチの監視を遅延するものとして更に定義される、請求項2に記載の方法。
  5. 前記少なくとも1つのスイッチの監視を調節するステップは、前記スイッチにより生成される信号を測定し、前記スイッチにより生成される前記信号が既定の閾値を超えた後にのみ再起動することを可能にするものとして更に定義される、請求項2に記載の方法。
  6. タッチ表面と、ベース部と、触覚フィードバック装置と、起動状態の構成要素と起動解除状態の構成要素との間で調節可能な少なくとも1つのスイッチとを有するタッチアセンブリの操作方法であり、前記少なくとも1つのスイッチが、起動可能な構成要素へと付勢され、
    前記ベース部に対してタッチ表面を移動するタッチ表面上の接触力を受けるステップと、
    前記タッチ表面上の前記接触力の位置を検知するステップと、
    前記ベース部に対しての前記タッチ表面移動に応答する起動解除状態の構成要素に対する前記少なくとも1つのスイッチを調節するステップと、
    前記検知されたタッチ力の位置及び前記起動解除状態の構成である少なくとも1つのスイッチにのみ応答する、少なくとも1つの信号を送信するステップと
    を含む方法。
  7. 前記触覚フィードバック装置を更に含み、前記信号は、前記触覚フィードバック装置を起動して、前記タッチ表面を振動させる、請求項6に記載の方法。
  8. 前記フィードバック装置は、偏心回転質量振動機である、請求項7に記載の方法。
  9. 前記触覚フィードバック装置は、圧電素子である、請求項7に記載の方法。
  10. 前記少なくとも1つのスイッチは、少なくとも1つの力検知抵抗器である、請求項6に記載の方法。
  11. 前記起動状態の構成から前記起動解除状態の構成までの少なくとも1つのスイッチを調節するステップは、電気回路を開放するものとして更に定義される、請求項10に記載の方法。
  12. 前記少なくとも1つのスイッチは、静電容量センサーである、請求項6に記載の方法。
  13. 前記起動状態の構成から前記起動解除状態の構成までの少なくとも1つのスイッチを調節するステップは、前記静電容量センサーの静電容量を変えるものとしてさらに定義される、請求項12に記載の方法。
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