(57)【要約】【課題】屋内での間仕切りに使用される調光フィルムの設置環境（照明光などの光源による照度）の変化に応じた調光フィルムの視認性を考慮した調光フィルムの照明手段が改良された調光システムの提案。【解決手段】パーテーションにより空間Ａと空間Ｂとに間仕切りされた屋内の空間で使用される調光システムであって、間仕切りされた空間Ａと空間Ｂの少なくとも一方には、空間を照明する発光手段を備えており、パーテーションには、印加電圧に応じてヘイズが変化する調光部および照度センサーを有しており、照度センサーによるパーテーションにおける照度の計測結果に基づいて、その照度条件における調光部の見掛け上のヘイズが予め設定したヘイズに見えるように、発光手段による発光の制御を行なう制御装置を備えてなる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間仕切りに使用される調光システムであって、
照明器具と、
調光フィルムと、
前記調光フィルムの少なくとも一方の面における照度を計測する照度センサーと、
前記照度センサーにより計測された照度を用いて、照明器具の制御を行う制御装置と、を備え、
前記調光フィルムが、一対のフィルム基材に支持された透明電極層と、前記透明電極層の間に挟持された調光層と、を備え、
前記調光層が、液晶分子を含む、調光システム。
【請求項２】
照明器具の制御方法が、照明器具が発する光の強度を変更することを含む請求項１に記載の調光システム。
【請求項３】
照明器具の制御方法が、前記調光フィルムと照明器具との位置関係を変更することを含む請求項１または請求項２に記載の調光システム。
【請求項４】
前記調光層が、ポリマーネットワーク型液晶と、ポリマー分散型液晶との何れかを含む、請求項１〜３の何れかに記載の調光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光フィルムを具備する調光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
不透明状態（例えば白濁状態）と透明状態とを切り替える調光フィルムは様々な用途で用いられている。例えば、調光フィルムは、電極間に保持された、液晶材料を用いた液晶素子からなる調光層を備え、電極に印加する電圧により調光層に含まれる液晶分子の配向状態を変化させて、入射した光を散乱する不透明状態と、入射した光を透過する透明状態とを切り替え可能に構成されている。（例えば、特許文献１参照）調光フィルムは、例えばガラス等の透明基材に固定することにより、建築物のみならず車両等（鉄道、バス、船舶、航空機）の窓ガラスや展示ウィンドウ、間仕切りなどに採用することが可能となる。例えばプライベート空間とパブリック空間とを分離するため等、空間を分離する設備の他、自動車のサンルーフやサンバイザー用途としての利用についても好適な製品として調光フィルムは提案されている。
【０００３】
液晶材料を用いた液晶素子としては、ＴＮ（Twisted  Nematic）モードが実用化されている。このモードでは、液晶の旋光特性を利用して、光のスイッチングを行うものであり、液晶素子として用いる際には、偏光板を用いる必要がある。しかし、偏光板を用いることで光の利用効率が低くなる。偏光板を用いずに光の利用効率の高い液晶素子として、透過状態と散乱状態との間でスイッチングを行う液晶素子がある。液晶素子としては、一般的に、液晶分子がポリマー中に分散配置されたポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ：Polymer  Dispersed  Liquid  Crystal）や、三次元の網目状に形成された樹脂からなるポリマーネットワークの内部に形成された空隙内に配置された液晶分子を有するポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Polymer  Network  Liquid  Crystal）を用いたものが知られている。ＰＤＬＣ、ＰＮＬＣはいずれも、紫外線により重合する重合性化合物を含む液晶組成物の一部又は全体が液晶性を示している。以降の本発明の説明においては、ＰＤＬＣまたはＰＮＬＣを用いた調光フィルムについて説明する。
【０００４】
調光フィルムの応用例として、屋外から屋内への光の入射を、調光フィルムを用いて調整しつつ、屋内の照明器具の照明強度を制御して屋内の照度を最適に保つようにした各種の調光システムが知られている。（例えば、特許文献２、３参照）
特許文献２は、室内に入射する直射光と拡散光の割合を調光フィルムにより微調整すると共に、室内の明るさを最適に保つように照明による照度を調整する調光システムに係る提案である。特許文献３は、屋内外の照度差（大小）も考慮して、屋外の太陽光を最大限に活用して、照明器具の消費電力を抑え、屋内の照度を最適に保つ発明を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６３４８９８４号公報
【特許文献２】特開２０１１−４０３４４号公報
【特許文献３】特開２０１８−１８７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
調光フィルムを屋内での空間の間仕切り（スペース区画）に使用する場合、外部からの調光フィルムに対する照明光の明るさ、角度、距離によっては、調光フィルムで間仕切りされた内部から認識される調光フィルムの駆動に応じた視認性が変化することが確認され
ている。すなわち、調光フィルムのヘイズが高く、調光フィルムが調光フィルムの奥の景観や像を遮ると期待される状態でも、使用環境によっては、調光フィルムが調光フィルムの奥の景観や像を透かすことがある。屋内照明器具を使用する状況では、調光フィルム面が受光して調光フィルム面における照度を示す要因として検知される光線には、照明器具からの直接入射光だけでなく、床面や側壁面からの反射光が調光フィルム面に入射する光も含まれる。本発明では、調光フィルムに設置された照度センサーにより計測される調光フィルム面における照度と、計測される照度値に応じてその時に視覚される調光フィルムが呈する見掛け上のヘイズ（以降は、遮視性と称する）との関連性に着眼している。遮視性とは、視界を遮る性質を指す。調光フィルムの遮視性が低い状態では、調光フィルムの手前から見て、調光フィルムの奥が透けて見え、調光フィルムの遮視性が高い状態では、調光フィルムの手前から調光フィルムの奥が見えない。
【０００７】
同一の電圧が印加され、同一のヘイズの調光フィルムであっても、設置環境（照明条件）に応じて遮視性が以下の様に異なることが経験的、実験的に確認されている。尚、以降の説明においては、光源（発光体である照明器具やテレビ）自体の明るさでなく、光源によって照らされた対象の明るさを表す用語として、「調光フィルム面における照度（単位：ｌｘ）」を用いる。
（１）照明器具が明るく調光フィルム面における照度の高い環境では、調光フィルム面における照度の低い環境に比べ、調光フィルムの遮視性が一層高くなる。このことは、調光フィルムによる間仕切りの何れの側からの視覚でも同様である。
（２）調光フィルム面に対して照明器具が離間しておらず至近距離にあり、また、照射角度が斜めからでなく正面方向（フィルム面に垂直な方向）に近いほど、調光フィルム面における照度が高くなり、調光フィルムの遮視性が一層高くなる。
【０００８】
本発明の目的は、屋内での間仕切りに使用される調光フィルムの遮視性を制御することが可能な調光システムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による調光システムは、照明器具と、調光フィルムと、前記調光フィルムの少なくとも一方の面における照度を計測する照度センサーと、前記照度センサーにより計測された照度を用いて、照明器具の制御を行う制御装置と、を備える。前記調光フィルムが、一対のフィルム基材に支持された透明電極層と、前記透明電極層の間に挟持された調光層と、を備え、前記調光層が、液晶分子を含む。
【００１０】
照明器具の制御方法としては、照明器具が発する光の強度を変更することによる方法、調光フィルムと照明器具との位置関係を変更する方法などが、単独あるいは適宜に組み合わせて採用される。
【００１１】
本発明による調光システムは、前記調光層が、ポリマーネットワーク型液晶と、ポリマー分散型液晶との何れかを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、屋内での間仕切りに使用される調光フィルムの遮視性を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による調光システムの構成を概念的に示す図。
【図２】調光フィルムの構造を示す図。
【図３】調光フィルム制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図４】照度条件の変化に伴い、特定印加電圧での調光フィルムの視認状態が変化することを示す写真。
【図５】調光システムの使用例を示す説明図。
【図６】照明器具の動作を示す説明図。
【図７】調光システムによる照明器具の制御手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明するが、本発明は以下の説明によって限定されるものではない。
【００１５】
＜調光システム＞
図１の実施形態にて概念的に示すように、調光システムは、調光フィルムを有するパーテーション１０、照明器具２０、照度センサー３０、制御装置４０を備えている。
【００１６】
照明器具２０、照度センサー３０は、調光フィルムを有するパーテーション１０により間仕切りされた空間Ａ側、空間Ｂ側の双方にそれぞれ図示されるが、双方に具備する必要はなく、少なくとも一方に具備してあれば良い。同図では、空間Ａ側の照明器具、照度センサーを２１、３１とし、空間Ｂ側を２２、３２として示す。
【００１７】
パーテーション１０は、剛性を有する透明部材の表面に調光フィルムを配置してなる。または、パーテーション１０は、一対の透明部材の間に調光フィルムが挟みこまれてなる。調光フィルムは、駆動電圧のＯＮ／ＯＦＦに応じて透明／散乱の状態変化を奏するが、駆動電圧のＯＮ／ＯＦＦに関わらず、パーテーション１０全体としては透光性を維持しており、間仕切りされた空間Ａ、Ｂの間で照明器具２１、２２による照明光がパーテーション１０で完全に遮光されることはなく、空間Ａ、Ｂでは互いに他方の照明光を取り込んで調光フィルム面における照度に影響を及ぼし合う。
【００１８】
照明器具２０は、建造物の室内の天井部に配置される場合が多いが、側壁面や床面に配置される場合もある。照明器具２０は、屋内に照明光を射出して屋内の明るさを確保する。照度センサー３０は、パーテーション１０の所定部位に設けられており、空間Ａまたは空間Ｂの少なくとも何れかの側での調光フィルム面における照度を計測する。制御装置４０は、照度センサー３０から入力される照度情報を用いて照明器具２０を制御することにより、調光フィルムの遮視性が予め設定した程度になるように制御する。
【００１９】
＜調光フィルム＞
図２は、パーテーション１０の主要部である調光フィルム１００の構造例を示す説明図である。
【００２０】
透明電極フィルム１５を構成するフィルム基材１１は、ロール・トゥ・ロール（ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ）方式での製造に適した実質的に透明なフレキシブルフィルム基材であれば、いずれも用いることができる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などのセルロース誘導体、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂などからなるフィルムを例示することができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。また、フィルム基材１１はフレキシブルであることは必須ではなく、剛性を有するシート状の透明基材も採用しうる。剛性を有するシート状の透明基材の場合は、ロール・トゥ・ロール方式での製造ではなく、枚葉式での製造プロセスが採用される。
【００２１】
フィルム基材１１には、紫外線吸収剤、安定剤などが添加されてあっても良いし、透明性フィルムのいずれかの面に、紫外線吸収層、熱線反射層、バリア層などが設けられてあっても何ら問題ない。また、透明性フィルムには、適宜、易接着処理、帯電防止処理などが施されてあっても良いし、更に補強基材などが設けられてあっても何ら問題ない。
【００２２】
透明電極１２は、従来公知の透明性を有する電極材料であればいずれも用いることができ、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）導電膜、酸化錫導電膜、酸化亜鉛導電膜、ポリマー導電膜などからなる電極を例示することができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。透明電極１２は、真空蒸着法やスパッタリング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、各種化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、各種塗布法等を用いることにより形成することができる。また、透明電極１２のパターニングが必要となった場合には、エッチング法、リフトオフ法、レーザトリミング法、各種マスクを用いる方法など、任意の方法によって行うことができる。
【００２３】
透明電極１２と調光層１３との間には、必要に応じて適宜、配向膜などが設けられてあっても良い。本発明では、調光層１３としてＰＤＬＣ、ＰＮＬＣの何れのタイプの液晶組成物も採用可能であるが、以降はＰＮＬＣについて説明する。
【００２４】
調光層１３は、その使用態様により、ノーマル型とリバース型の二種がある。ノーマル型とは、電圧印加（ＯＮ）により透過状態となり、電圧除去（ＯＦＦ）により散乱状態となる型を言う。また、リバース型とは、電圧除去（ＯＦＦ）により透過状態となり、電圧印加（ＯＮ）により散乱状態となる型を言う。リバース型では、電圧非印加の状態で液晶を垂直に配向させ透過状態とするため、液晶を垂直に配向させる液晶配向層が用いられる。リバース型の場合、透明電極１２の上に配向膜が形成された透明導電フィルム１５を要することとなる。
【００２５】
リバース型のＰＮＬＣによる調光層を具備する調光フィルムの製造は、一般的に以下のようにしてなされる。すなわち、まず液晶と光重合性化合物（モノマー）との混合物を一対の透明導電フィルム１５（透明電極、配向層が積層されてなる）の間に挟む。次いで、一定の条件下で紫外線を照射することにより、光重合によって液晶中の光重合性化合物をポリマーに変化させる。光重合および架橋結合により、微細なドメイン（ポリマーの空隙）を無数に有するポリマーネットワークが液晶中に形成される。ノーマル型のＰＮＬＣによる調光フィルムを製造する場合には、透明電極、配向層が積層されてなる透明導電フィルム１５に代えて、配向層がなく透明電極が積層されてなる透明導電フィルム１５が用いられて同様の手順によってなされる。
【００２６】
調光層１３（液晶素子）は、ポリマーネットワークと液晶領域が高い純度で明確に分かれる挙動を示す。また、透明導電フィルム１５のラビングによるプレチルト配向処理を行なうことなく、理想的な配向状態を実現することが可能であり、液晶分子はポリマーネットワークによって分割されたドメインごとにほぼ一様に配向することになる。
【００２７】
ＰＮＬＣのドメインのサイズは約１μｍと微細であり、レイリー散乱（波長選択的な散乱）は招かず、少なくとも可視光領域波長（４００〜７８０ｎｍ）を含む広い波長域の散乱が効率的に発生する。
【００２８】
ＰＮＬＣの駆動電圧は、一般にポリマーネットワークの構造上の特性（ドメインの大きさや形状、ポリマーネットワークの膜厚など）に依存している。１００Ｖ以下の電圧領域において、十分な光透過と散乱の度合いが得られるようなＰＮＬＣを構成するには、各ドメインがいずれも適正な大きさで均一となるように、かつ、形状も均一となるようにポリマーネットワークを形成する必要がある。本発明では、ポリマーネットワークのドメインサイズを３μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、一層好ましくは約１μｍとなる様に制御する。
【００２９】
調光フィルム１００への給電電極１１０は、一方の透明導電フィルム１５をカット（調光フィルム１００全体としては、ハーフカット）し、カットした透明導電フィルム１５を除去することにより露出した透明電極１２上に塗布された銀ペースト及び銀ペーストの上側に貼着された銅テープから成る接続部を有しており、接続部に形成したハンダによって不図示の外部電源より電力を供給するリード線（配線）が固着されている構成である。（同図においては、銀ペースト、銅テープは簡略化して図示している。）
【００３０】
＜照度による遮視性の変更＞
本発明による調光システムでは、照明器具の動作状態を変更することにより、調光フィルムの奏する遮視性を変調する。
【００３１】
特許文献２、３で例示した先行技術は、調光フィルムの駆動電圧を変調することによるヘイズ制御により、外光（太陽光などの屋外の光）の取り込みや、屋内照明器具による照明光の有効利用（屋外への漏れ抑制）に寄与することを目的としているが、本発明は、調光フィルム１００への照明光の照射量（強度）を変調することにより、調光フィルム１００のヘイズを変えることなく調光フィルム１００の遮視性を制御するものである。
【００３２】
図３は、制御装置４０の機能構成を示すブロック図である。照度センサー３０で計測された照度に基づき、調光フィルムに要求される遮視性を実現するための照度を決定する照明条件（照射距離、照射角度など）を、調光フィルムにおける各種照度に対するＶ−Ｔ曲線（後述）に係るデータを保有する中央処理装置（ＣＰＵ）にて算出する。ドライバは、ＣＰＵで算出された照明条件に基づき、調光フィルム１００に対する照明器具２０による照明条件を変更する。
【００３３】
調光フィルム１００への光の照射が調光フィルムの遮視性に及ぼす影響について、図４を用いて説明する。ここでは、視覚者がいる側の空間をＡとし、他方の側の空間をＢとする。図４に、空間Ｂに設置された照明器具の発光状態を変化させたときの、特定印加電圧により駆動させた調光フィルム１００の、空間Ａ側から見た外観の変化を示す。調光フィルム面における照度は、それぞれ（ａ）２０、（ｂ）５５、（ｃ）１１２、（ｄ）２２４、（ｅ）４８０、（ｆ）１３００（単位：ｌｘ）である。調光フィルム１００への印加電圧が同一であり、調光フィルム１００のヘイズは同一であるにも関わらず、遮視性は、外観が（ａ）から（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に変化するにつれて低下している。上記の照明器具に加えて、空間Ｂの床に液晶ディスプレイを配置した場合、（ａ）、（ｂ）の低照度な条件では、空間Ａ側から液晶ディスプレイの表示映像が調光フィルムを透かして比較的明瞭に見え、（ｅ）、（ｆ）の高照度な条件では、空間Ａ側から液晶ディスプレイの表示映像が明瞭に見えないことが確認された。
【００３４】
このように、調光フィルム面における照度を変調することによっても、調光フィルムの遮視性が変化する。本発明による調光システムでは、調光フィルム面における照度を計測し、計測された照度に応じて、調光フィルム面を照射する照明器具２０の動作を変更する制御を行う。
【００３５】
図５は、調光システムの応用例を示す図である。屋内で間仕切りされた一方の空間Ａ（例えば、通路）には１人の人がおり、他方の空間Ｂ（例えば、会議室）には複数の人がいる。空間Ａからの視点では、空間Ｂ内の照明が暗く調光フィルムにおける照度が低い場合、調光フィルム１００のヘイズが高い状態でも、調光フィルム１００の遮視性が低く、室内が透けて見える。透け具合によっては、空間Ｂにいる人が空間Ａ側から明らかに判別される（図５左上）。空間Ｂ内の照明器具２０の点灯により照明を明るくすると、調光フィルム面における照度が高くなり、調光フィルム１００の遮視性が上がり、空間Ａ側から空間Ｂ側が透けて見えず、空間Ｂにいる人が空間Ａにいる人から判別されない（図５右上）。空間Ｂからの視点では、空間Ｂ内の照明が暗く調光フィルムにおける照度が低い場合、調光フィルム１００のヘイズが高い状態でも、調光フィルム１００の遮視性が低く、空間Ａ内が透けて見える（図５左下）。空間Ｂ内の照明器具２０の点灯により空間Ｂ内の照明を明るくして調光フィルムにおける照度を上げると、調光フィルム１００の遮視性が上がり、空間Ｂ側から空間Ａ側が透けて見えることはない（図５右下）。
【００３６】
図３のブロック図では、照度センサー３０で計測された、調光フィルム面における照度に基づき、調光フィルム１００に要求される遮視性を実現するための照度の目標値と計測値との差を、メモリに備えられたＶ−Ｔ曲線データ（液晶表示素子の透過率と印加電圧間の特性曲線）との対比により、ＣＰＵにて算出する。ドライバは、ＣＰＵで算出された照度の増減に基づき、図示しない駆動電源から空間Ｂの照明器具２０に印加する電気信号や、照明器具２０を移動あるいは回動するために用いられる駆動系モーターに印加する電気信号を変化させるためのプログラムを備える。なお、照明器具２０の一例としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）照明を用いる場合には、光量を一定にするための定電流回路が内蔵されていないＬＥＤ照明を用いた上で、ドライバからＬＥＤ照明に供給する直流電流を制御することが好ましい。このとき、ドライバは、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を用いることにより、照明器具２０に供給する直流電流の大きさを連続的に変化させる。
【００３７】
図６は、照明器具２０の多様な駆動例を示す図である。調光フィルム１００のおかれる照明環境は照明器具２０からの照射角度や照射距離によっても変更できる。照明器具２０のレール移動や回動などにより変更される。また、調光フィルム１００のおかれる照明環境は、照明器具が複数の光源を含む場合に、光源の選択やそれぞれの発光強度の制御によっても変更される。これらは、ＣＰＵで算出された照度差に基づいて図３のブロック図に示すドライバから駆動系モーターへの指示による照明器具２０の動作を決定することにより実現される。光源の動作の決定については、算出された照度（目標値）を実現するために存在する多種多様なパラメータ（照射距離、照射角度、発光強度、光源選択）の組合せから、最適手法を選定することになる。
【００３８】
図７に、調光システムによる照度変調の制御のフローを示す。まず照度センサー３０により調光フィルム１００における照度を取得するとともに、当該取得した照度と予め設定した照度の目標値とを比較する。そして、調光フィルム１００における照度が照度の目標値よりも低いときには、照明器具による照明強度を上げる。照明強度の変更は、照明器具の発光強度や、位置、照射角度等を変更することにより行われる。照明器具の発光強度や位置、照射角度の組み合わせの選定は、調光システムが備える照明器具に応じて適宜に選定される。照明器具の照明強度を上げた後、調光フィルム１００における照度が照度の目標値と一致するか否かを判定する。照明器具の照明強度を上げてもなお、調光フィルム１００における照度が照度の目標値と一致しないときには、その処理を照度検出に戻す。
【００３９】
調光システムのメモリは、調光フィルム１００の基本スペックに係る初期情報として、複数の状態（例えば透明＝最小ヘイズ、中間調ヘイズ、散乱＝最大ヘイズの三つの状態）についてのＶ−Ｔ曲線データ、および事前に得られた試験データとして、各種の照度条件における調光フィルム１００の遮視性のデータを保有している。ＣＰＵでは、照度センサー３０から入力される照度情報を用いて、調光フィルム１００のヘイズ（拡散透過率）と照度条件に応じた遮視性との対比から、目標とする遮視性を呈するために調光フィルム１００に必要な照度と、照度センサー３０から入力された照度との差を取得し、当該取得した照度差に基づき、調光フィルム１００に対して必要となる照明強度の増減を算出する。
【００４０】
以上により、屋内での間仕切りに使用される調光フィルムにおいて、調光フィルムの外部の照明環境を制御することにより、調光フィルムの遮視性を制御することが可能な調光システムを提供することができる。図６に示す４タイプの照明環境制御は、いずれも視覚
者がいない側の空間に備えられる照明器具を動作するものであるが、それに限らず視覚者がいる側の空間に備えられる照明器具を動作しても良い。また、本システムは、調光フィルム１００の実際のヘイズから想定されるよりも調光フィルム１００の遮視性が低く透けて見える場合に限らず、調光フィルム１００の実際のヘイズから想定されるよりも調光フィルム１００の遮視性が高く曇って見える場合にも利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  パーテーション
２０（２１、２２）  照明器具
３０（３１、３２）  照度センサー
４０  制御装置
１００  調光フィルム
１５  透明電極フィルム
１１  フィルム基材
１２  透明電極
１３  調光層
１１０  給電電極
【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】
2020077484.tif 000007
【図６】
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【図７】
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