(57)【要約】【課題】フェルールとフェルール受けの間に設けた封止剤の光素子側への必要以上の流入を防ぐことで、光素子を小さな空間に密閉可能であり、集積回路と光素子を接続する配線が短く、空間の外側に配された他の部材のレイアウトの自由度が高く、素子が劣化しにくい光電変換装置を提供することである。【解決手段】光ファイバ２を支持するフェルール５と、フェルール５を回路基板４上に支持するフェルール受け６とを備えており、フェルール５とフェルール受け６の間に配置時に流動可能な封止剤１１が介在しており、フェルール受け６は封止剤１１の流れを止める流動阻止手段である溝や壁等を有している光電変換装置において、封止剤１１の配置時の流れを流動阻止手段によって止める。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を光信号に変換して光ファイバに光を射出する発光部の素子又は／および、光ファイバから受光した光を電気信号に変換する受光部の素子を備えた回路基板を有する光電変換装置であって、光ファイバを支持するフェルールと、前記フェルールを前記回路基板上に支持するフェルール受けとを備えており、前記フェルールと前記フェルール受けの間に配置時に流動可能な封止剤が介在しており、前記フェルール受けは流動する封止剤の流れを止める流動阻止手段を有しており、前記流動阻止手段は、封止剤を流入させる溝であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
電気信号を光信号に変換して光ファイバに光を射出する発光部の素子又は／および、光ファイバから受光した光を電気信号に変換する受光部の素子を備えた回路基板を有する光電変換装置であって、光ファイバを支持するフェルールと、前記フェルールを前記回路基板上に支持するフェルール受けとを備えており、前記フェルールと前記フェルール受けの間に配置時に流動可能な封止剤が介在しており、前記フェルール受けは流動する封止剤の流れを止める流動阻止手段を有しており、前記流動阻止手段は、流動する封止剤の進行を阻止する壁であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
前記溝よりも、流動する封止剤の進行方向下流側に壁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号と光信号の変換を行う光電変換装置に関するものであり、より詳細には素子と光ファイバの光結合に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信分野において、光通信システムが広く採用されている。情報を伝搬する通信光を用いた通信は、電気通信のように電磁波の影響を受けず、また伝送損失が少ないなどの利点がある。しかし、光通信の技術は、全ての情報伝達を光信号によって行うまでには至っておらず、電気通信と光通信の両方用いる機器においては光信号と電気信号間の変換を行う光電変換装置が用いられる。
【０００３】
一般に、光通信システムでは、基板上に光素子が設けられ、この光素子と光通信可能に、光ファイバの端部が配される。ここで、光ファイバはフェルールで保持され、このフェルールはフェルール受けを介して基板に固定される。そして、光ファイバと光通信する光素子が有線で集積回路と接続される。
【０００４】
ここで、他の情報通信と同様に、光通信においても信号の減衰を防ぐことが必要となる。そして、光電変換装置における通信光の減衰要因の一つは、受光部の素子または発光部の素子の様な光素子が、外部からの湿気やガス、埃等に接触することであり、これによって光素子が劣化する。
【０００５】
そこで光素子の劣化を防ぐ技術として、例えば、特許文献１の段落［００６０］に「本発明の受発光素子モジュールは、面発光レーザアレイ８などの受発光素子の受発光面側を光透過性樹脂などの光透過性材料で覆って形成することもできる。このようにすると、受発光素子の受発光素面を光透過性樹脂により保護することができる」と記載されているように、光透過性樹脂により光素子を保護するという方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０６３７６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、特許文献１に記載されている方法では、温度変化により、樹脂が膨張と収縮を繰り返すことにより、通信光の方向が変化したり、光素子を応力破壊してしまう等の恐れがある。
【０００８】
そこで、光素子の周囲に空間を設けて光素子に接触する部材をなくし、さらに、空間を密閉することにより光素子の気密性を保つという方法が考えられる。即ち、空間を形成するフェルールとフェルール受けの隙間を封止剤で充填することによって、空間（光素子）の気密性を保つという方法である。しかし、この方法において、光素子の周囲の空間を大きくすると、空間の外側にある集積回路と光素子を接続する配線が長くなったり、基板上に配された光素子用の領域が大きくなって、空間の外側（フェルール受けの外側）に配されている他の部材のレイアウトに制約が生じるという問題がある。
【０００９】
また、光素子の周囲の空間を小さくすると、封止剤の流入量の調整が難しくなり、封止剤が必要以上に光素子側へ流れ込み、光素子に付着するという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、フェルールとフェルール受けの間に設けた封止剤の光素子側への必要以上の流入を防ぐことで、光素子を小さな空間に密閉可能であり、集積回路と光素子を接続する配線が短く、空間の外側に配された他の部材のレイアウトの自由度が高く、素子が劣化しにくい光電変換装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、電気信号を光信号に変換して光ファイバに光を射出する発光部の素子又は／および、光ファイバから受光した光を電気信号に変換する受光部の素子を備えた回路基板を有する光電変換装置であって、光ファイバを支持するフェルールと、前記フェルールを前記回路基板上に支持するフェルール受けとを備えており、前記フェルールと前記フェルール受けの間に配置時に流動可能な封止剤が介在しており、前記フェルール受けは流動する封止剤の流れを止める流動阻止手段を有しており、前記流動阻止手段は、封止剤を流入させる溝であることを特徴とする光電変換装置である。
【００１２】
本発明の光電変換装置では、フェルール受けに封止剤を流入させる溝が設けられているため、封止剤が必要以上にフェルールとフェルール受けの間に供給されたとき、封止剤は溝に流入する。
【００１３】
ここで、溝に流入する封止剤の量が、溝の容積に満たない場合は、溝より下流側（流動する封止剤の進行方向下流側）に封止剤が流れない。また、封止剤の量が溝の容積を越える場合であっても、溝に流入した分だけ溝よりも下流側に流れる封止剤の量が減少する。
【００１４】
そのため、溝の容積や数、位置を調整することで封止剤の流れを止めたり、封止剤が広がる範囲を狭くしたりすることが可能である。
【００１５】
このことから、封止剤の規定外の場所（例えば、光素子を設けている場所）への流入を防ぐことができる。即ち、封止剤の流入を阻止したい場所の上流側（流動する封止剤の進行方向上流側）に溝を設けることにより、その場所への封止剤の流入を防ぐことができる。
【００１６】
したがって、フェルールやフェルール受け等の部材が小型化しても、封止剤の供給量の微細な調整なしに、フェルールとフェルール受けの間に封止剤を好適に介在させることができる。
【００１７】
請求項２の発明は、電気信号を光信号に変換して光ファイバに光を射出する発光部の素子又は／および、光ファイバから受光した光を電気信号に変換する受光部の素子を備えた回路基板を有する光電変換装置であって、光ファイバを支持するフェルールと、前記フェルールを前記回路基板上に支持するフェルール受けとを備えており、前記フェルールと前記フェルール受けの間に配置時に流動可能な封止剤が介在しており、前記フェルール受けは流動する封止剤の流れを止める流動阻止手段を有しており、前記流動阻止手段は、流動する封止剤の進行を阻止する壁であることを特徴とする光電変換装置である。
【００１８】
本発明の光電変換装置では、流動する封止剤の進行を阻止する壁がフェルール受けに設けられているので、フェルール受けの壁を設けた位置より下流側（流動する封止剤の進行方向下流側）に封止剤が流れない。したがって、フェルールとフェルール受けの間を封止剤で密封すると共に、封止剤が光素子に付着することを防ぐことができる。即ち、封止剤の流入を阻止したい場所の上流側（流動する封止剤の進行方向上流側）に壁を設けることにより、その場所への封止剤の流入を防ぐことができる。
【００１９】
したがって、フェルールやフェルール受け等の部材が小型化しても、封止剤の流入量の微細な調整なしに、フェルールとフェルール受けの間に好適に封止剤を介在させることができる。また、フェルール受けの壁は、フェルール受けと一体に形成してもよいが、パッキンやＯリング等のシール部材で構成してもよい。
【００２０】
請求項３の発明は、前記溝よりも、流動する封止剤の進行方向下流側に壁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置である。
【００２１】
本発明の光電変換装置では、溝の下流側（流動する封止剤の進行方向下流側）に壁を配することにより、溝のみを配する場合に比べ、封止剤の規定外の場所への流入をより確実に阻止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フェルールとフェルール受けの間に設けた封止剤の光素子側への必要以上の流入を防ぐことで、光素子を小さな空間に密閉可能であり、集積回路と光素子を接続する配線が短く、空間の外側に配された他の部材のレイアウトの自由度が高く、素子が劣化しにくい光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態の光電変換装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の光電変換装置の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の光電変換装置への封止剤の流入に用いる流入補助部材の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の光電変換装置に流入補助部材を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図５】図４の光電変換装置に封止剤を充填した状態の光電変換装置の縦断図である。
【図６】図２のフェルール受けから溝を廃し、代わりに壁を設けたフェルール受けの斜視図である。
【図７】図５のフェルール受けの溝を廃し、代わりに壁を設け、封止剤を充填した状態の光電変換装置の縦断図である。
【図８】図５のフェルール受けの溝をフェルールの外周側へ移動し、フェルール６の上面を突出させて壁とした状態の光電変換装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施形態の光電変換装置１は、回路基板４と、光ファイバ２を支持するフェルール５と、フェルール受け６とを備えている。回路基板４上にはフェルール受け６が配され、フェルール受け６の上側にフェルール５が設置される。なお、フェルール５にはピン孔５ｂが設けられており、フェルール受け６の、ピン孔５ｂに対応する位置にはピン穴６ｂが設けられている。これらピン孔５ｂ、ピン穴６ｂにピン９を挿通し、フェルール５とフェルール受け６の位置合わせをする。さらに、フェルール受け６とフェルール５の間の隙間には封止剤１１が充填されている。なお、封止剤１１の充填には後述する流入補助部材１３（図４）を用いることが望ましい。
【００２５】
また、回路基板４には光モジュール３が設けられており、フェルール受け６には貫通孔６ａが設けてある。さらに、図２に示すように、貫通孔６ａの中に光モジュール３がくるようにフェルール受け６は回路基板４に設けられる。そして、フェルール受け６の上面６ｄには、貫通孔６ａの開口を取り囲むように溝６ｆが設けられている。
【００２６】
また、フェルール５に支持された光ファイバ２の先端（下端）は、光モジュール３と対向している。そして、光モジュール３（受光部の素子又は／及び発光部の素子）によって電気信号と光信号を変換し、光ファイバ２の端面と光モジュール３との間で、情報を伝達する光信号の通信を行う。以下詳細に説明する。
【００２７】
光ファイバ２は従来周知の光ファイバであり、ガラスやプラスチック等の細い繊維の部材で作成された、光信号を通す通信ケーブルである。
【００２８】
光モジュール３は、光信号と電気信号とを変換する部材であり、光素子を内蔵する。光モジュール３は、内蔵される光素子により発光モジュールと受光モジュールとに分けられる。発光モジュールは、レーザダイオードや発光ダイオード等の発光素子を備えた光モジュールであり、受光モジュールは、フォトダイオード等の受光素子を備えた光モジュールである。なお、本実施形態において、光モジュール３は発光モジュールとするが、光モジュール３を受光モジュールとした場合においても、本発明の各実施形態の光電変換装置は同様の効果を得ることができる。
【００２９】
図２に示される様に、フェルール５は光ファイバ２を保持する部材であり、略直方体状の部分と、略直方体状の部分の上面から、該上面と垂直方向に突出した突出部５ａを有している。フェルール５の中心部分には、突出部５ａの突出方向の端部から直方体部分の底面５ｃまで貫通する孔５ｄが設けられている。すなわち、孔５ｄはフェルール５の長手方向に延びており、光ファイバ２を丁度挿通可能な内径を有する。したがって、孔５ｄの内径は、光ファイバ２の外径に略等しい。
【００３０】
さらに、フェルール５の略直方体状の部分の角部付近にはピン孔５ｂが設けられている。ピン孔５ｂは対角の角部に夫々設けられており、孔５ｄと平行に延びている。なお、ピン孔５ｂにはピン９が丁度挿通される。即ち、ピン孔５ｂの内径は、挿通するピン９の外径に略等しい。
【００３１】
図２に示される様に、フェルール受け６の中央部分には貫通孔６ａが設けられている。貫通孔６ａの開口は四角形であり、カタカナの「ロ」の様な形状となっている。そして、貫通孔６ａは上面６ｄから下面６ｅに至っている。
【００３２】
さらに、上面６ｄの角部付近にはピン穴６ｂと溝６ｆが設けられている。ピン穴６ｂは対角に２つ設けられており、貫通孔６ａと平行に延びる有底穴である。また、溝６ｆは貫通孔６ａの周囲を囲むように設けられた溝であり、平面視すると漢字の「回」の様な形状となっている。
【００３３】
封止剤１１は、フェルール５とフェルール６の隙間に介在しており、隙間の密閉や、フェルール５とフェルール６の固着等に用いられる樹脂である。なお、封止剤１１に用いられる樹脂の種類は問わないが、使用される樹脂してはウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂が好適に使用される。
【００３４】
流入補助部材１３は、図３に示される様に、略直方体の部材に上面１３ｃから下面１３ｄに向かって、開口の形状が四角形の有底穴である穴１３ａが設けられている。そして、穴１３ａの底部分に、開口の形状が四角形の貫通孔である底孔１３ｂが設けられている。つまり、流入補助部材１３は升状の部材の底に、開口の形状が四角形の貫通孔（底孔１３ｂ）を設けた様な形状である。なお、底孔１３ｂの開口部分の面積は穴１３ａの開口部分の面積より小さくなっている。
【００３５】
また、底孔１３ｂは、フェルール受け６を略丁度挿通可能であり、フェルール５の略直方体部分を挿通可能である。本実施形態では、流入補助部材１３は一体構造の形態を例示しているが、例えば２つに分割して、各片をフェルール受け６の左右から設けてフェルール受け６を挟んだ状態で一体化させてもよい。流入補助部材１３を複数片に分割可能にすると、後述する封止剤１１の充填後の撤去が容易である。
【００３６】
次に本実施形態の光電変換装置１における、各部材間の組み立て構成と、封止剤１１を充填する際の封止剤１１（樹脂）の動きについて説明する。
【００３７】
図２に示すように、フェルール受け６は回路基板４の上に設けられている。そして、光モジュール３は、フェルール受け６の貫通孔６ａの内部に配置されている。即ち、光モジュール３は回路基板４上に配されており、貫通孔６ａの内壁６ｃに囲まれている。
【００３８】
図２に示すように、フェルール５はフェルール受け６の上側に配置される。即ち、フェルール受け６は回路基板４とフェルール５に挟まれる様に設けられており、フェルール５の底面５ｃとフェルール受け６の上面６ｄが対向している。底面５ｃと上面６ｄは、光ファイバ２と光モジュール３が精度よく対向するように、精度よく平面仕上げされている。しかし、フェルール５とフェルール６の間には加工誤差に起因する微細な隙間が生じている。
【００３９】
さらに、フェルール５とフェルール受け６は、ピン孔５ｂとピン穴６ｂが同芯状に重なりあうように配置されている。即ち、ピン孔５ｂの中心軸とピン穴６ｂの中心軸が一致している。
【００４０】
ピン９はピン孔５ｂを挿通し、さらにピン穴６ｂに挿入されている。具体的に説明すると、ピン９はフェルール５を貫通しており、ピン９の下端がピン穴６ｂの底に当接し、フェルール受け６の内部で止まっている。
【００４１】
さらに、図４に示されるように、回路基板４上に流入補助部材１３がフェルール５の下部や、フェルール５の下側に配されているフェルール受け６（図２）を囲むように設けられている。即ち、流入補助部材１３の底孔１３ｂにフェルール受け６が嵌まっている。なお、フェルール受け６にフェルール５が配置されると、光モジュール３と光ファイバ２が通信可能に対向する。
【００４２】
そして、図４の状態で流入補助部材１３の穴１３ａに封止剤１１を流し込むと、図５に示されるように、フェルール受け６の外周側（上流側）から中心部の貫通孔６ａ（下流側）に向かう方向に、フェルール５とフェルール受け６の隙間に封止剤１１が流れていく。そして、封止剤１１はフェルール受け６の溝６ｆに流入する。そのことにより、封止剤１１の貫通孔６ａ側への流動が鈍化する。そして、封止剤１１が硬化し、流入補助部材１３と光電変換装置１の外側にある余分な封止剤１１が排されると、図１に示されるような状態となる。
【００４３】
即ち、溝６ｆが設けられていないと仮定した場合、フェルール受け６の中心部の貫通孔６ａへ向かって流れていく封止剤１１が、溝６ｆ内に入り込むことによって、溝６ｆより貫通孔６ａ側へ流れない。
【００４４】
ここで、フェルール５の底面５ｃとフェルール受け６の内壁６ｃ、回路基板４、封止剤１１により、外気と遮断される内部空間１０が形成される。内部空間１０は密閉された空間であるので、湿気やガス、光等の光接続に影響を及ぼす要因が内部空間１０に侵入することを防ぐことができる。
【００４５】
なお、本発明の光電変換装置１は、上記したように溝６ｆにより、貫通孔６ａへの封止剤１１の流入を防ぐので、封止剤１１の流入量の微細な調整が不要である。そのため、内部空間１０の小型化が容易である。
【００４６】
なお、以下では第２の実施形態を説明するが、特に説明がない限り、第１の実施形態における光電変換装置１と同様の構造については、同様の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４７】
本発明の第２の実施形態における光電変換装置３０は、図６に示されるように、フェルール受け６の上面６ｄに溝６ｆが設けられておらず、シール部材１２（流動阻止手段，壁）が配されている。
【００４８】
具体的に説明すると、シール部材１２は、略直方体の部材の中心部分に開口の形状が四角形である貫通孔１２ａが設けられており、平面視するとカタカナの「ロ」の様な形状となっている。また、貫通孔１２ａの開口は、フェルール受け６の貫通孔６ａの開口と略同一である。すなわち、フェルール受け６の貫通孔６ａの周囲には、シール部材１２の側面である壁１２ｂが配置されている。そして、シール部材１２は天然ゴムや合成ゴムの様な弾性を有する素材や、変形しない素材で形成されているものとする。
【００４９】
また、フェルール受け６の上側にフェルール５を配した際に、フェルール５の底面５ｃとシール部材１２の上面（図６における上側の面）が密着し、フェルール受け６の上面６ｄとシール部材１２の下面（図６における下側の面）が密着する。即ち、シール部材１２は、フェルール５とフェルール受け６に挟まれるように配置され、フェルール５とフェルール受け６の間の隙間の一部を埋めている。
【００５０】
そして、第１の実施形態と同様に図４のように各部材を配した状態で、流入補助部材１３の穴１３ａに封止剤１１を流し込む。すると、図７に示されるように、フェルール受け６の外周側から中心部の貫通孔６ａに向かう方向に、フェルール５とフェルール受け６の隙間に封止剤１１が流れていく。そして、封止剤１１はシール部材１２に接触し、シール部材１２の壁１２ｂ（貫通孔１２ａの内壁に対向する位置にある面）より貫通孔６ａ側への封止剤１１の流動は阻止され、封止剤１１がフェルール受け６の貫通孔６ａに流れ込むことを防ぐことができる。
【００５１】
ここで、フェルール５の底面５ｃとフェルール受け６の内壁６ｃ、回路基板４、シール部材１２により、外気と遮断される内部空間１０が形成される。内部空間１０は密閉された空間であるので、湿気やガス、光等の光接続に影響を及ぼす要因が内部空間１０に侵入することを防ぐことができる。
【００５２】
なお、本発明の光電変換装置３０は、上記したようにシール部材１２により、貫通孔６ａへの封止剤１１の流入を防ぐので、封止剤１１の流入量の微細な調整が必要ない。そのため、内部空間１０の小型化が容易である。
【００５３】
上記した各実施形態において、流動阻止手段を一つずつ設けたが、設置する流動阻止手段の数はこれに限るものではない。流動阻止手段を複数設けてもよい。
【００５４】
また、第２の実施形態において、流動阻止手段の壁にシール部材１２を用いたが、本発明の流動阻止手段である壁はこれに限るものではない。例えば、フェルール受け６の一部を突出させて流動阻止手段をしてもよい。
【００５５】
したがって、例えば、図８に示されるように溝６ｆを設け、溝６ｆの下流側（流動する封止剤１１の進行方向下流側）にフェルール受け６の一部をフェルール受け５に向かって突出させ、突出した部分を流動阻止手段の壁としてもよい。
【００５６】
また、流動阻止手段の壁とフェルール５が密着することが好適であるが、必ずしも密着する必要はない。図８の様にフェルール５との間に隙間を設けてもよい。即ち、壁の下流側への封止剤の流入を阻止できればよい。
【００５７】
本発明のシール部材１２の材料に天然ゴムを使用したが、シール部材１２に用いられる材料はこれに限るものではない。シリコーンゴムやフッ素ゴムの様な合成ゴム等の樹脂を含む有機材料や、鉄合金等の無機材料等、任意の材料を使用してよい。即ち、光電変換装置に配した際に、封止剤１１の流れを止めることができればよい。
【００５８】
また、本発明において、封止剤１１の流入を容易にするために、流入補助部材１３を用いたが、流入補助部材１３の形状はこれに限るものではない。例えばチューブ容器に封止剤が入った所謂コーキングガンを用いてもよい。即ち、フェルール５とフェルール受け６の隙間に封止剤を充填できればよい。
【００５９】
さらにまた、本発明において、ピン９によってフェルール受け６に対してフェルール５を固定したが、固定の方法はこれに限るものではない。例えば、ピン９の代わりに封止剤１１に接着材を用いることにより、フェルール５とフェルール受け６を固着してもよい。
【００６０】
なお、本発明によれば、封止剤に接着材を使用してフェルール５とフェルール受け６を固着する場合、また、封止剤１１（接着剤）がフェルール５へ必要以上に接触することを防ぐことができる。
【００６１】
具体的に説明すると、例えば、封止剤１１に接着材等を使用する場合において、溝６ｆに流入した封止剤１１はフェルール５と接触しないため、溝６ｆを設けない場合に比べて、封止剤１１がフェルール５と接触する面積が減少する。換言すると、溝６ｆに入った接着材の大半はフェルール５とフェルール受け６の接着に寄与しない。そのため、フェルール５とフェルール受け６を強力に固着しすぎることを防ぐことができる。
【００６２】
したがって、メンテナンス等によりフェルール５とフェルール受け６を分離する場合等に作業が容易になるという利点がある。
【符号の説明】
【００６３】
１，３０  光電変換装置
２  光ファイバ
３  光モジュール（発光部の素子又は／および受光部の素子）
４  回路基板
５  フェルール
６  フェルール受け
６ｆ  溝（流動阻止手段）
１１  封止剤
１２  シール部材（流動阻止手段，壁）
【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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