(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像面上の中心を通る特定方向の中心から一方の方向の外れた位置に第１の画像が配置されてなる原画像のフーリエ変換像の位相情報を位相データを多値化をして深さとして記録したホログラムからなる第１のパターン領域と、前記特定方向と９０°をなす方向であって画像面上の中心を通る方向の中心から一方の方向の外れた位置に第２の画像が配置されてなる原画像のフーリエ変換像の位相情報を位相データを多値化をして深さとして記録したホログラムからなる第２のパターン領域とが並列されて配置されてなり、前記第１の画像及び前記第２の画像が、画像面の中心を通る特定方向あるいはその方向と９０°をなす方向を挟んで±４５°の範囲であって、その中心からその方向の画像面の最大値の２分の１の範囲内に配置されて、前記第１のパターン領域のホログラムと前記第２のパターン領域のホログラムが記録されていることを特徴とする回折構造表示体。
【請求項２】
前記第１のパターン領域と前記第２のパターン領域とが並列してなる表示体部分の周囲に密にあるいは離して別の回折格子からなる表示領域、別のレリーフホログラムからなる表示領域の少なくとも一方が配置されていることを特徴とする請求項１記載の回折構造表示体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折構造表示体に関し、特に、通常の観察状態で見る方向により白黒表示パターンが反転可能で、かつ、レーザー光を照射すると真贋判定情報が再生される回折構造表示体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
預貯金用カード、クレジットカード等のカード類には、それらの真正性を保証する意味で、回折格子やホログラムが適用されていることが多い。また、模造品が出回りやすい高額商品若しくはそのケース等にも、やはりそれらの真正性を保証する意味で回折格子やホログラムが適用されていることが多い。
【０００３】
回折格子やホログラムが上記の例以外の種々の分野の物品にも適用されているのは、ホログラム等が製造若しくは複製の困難性を有しているからであり、また、外観的には干渉色を有していて目をひきやすく、意匠的にも優れており、さらに場合によっては、剥がそうとすると破壊して、他に転用できない構造とすることが可能である等のメリットを有しているからである。
【０００４】
このようなホログラムとして、原画像のフーリエ変換像の位相情報を多値化して深さとして記録したホログラム（ＣＧＨ）を用いるものが特許文献１にて提案されている。このフーリエ変換像の位相情報を多値化して深さとして記録したホログラム（ＣＧＨ）は、レーザー光を当てると、原画像がスクリーン面上等に投影再生される。このホログラム（ＣＧＨ）は、図１０に示すように、次の（１）〜（７）の各ステップを順次行うことで得られる。
（１）まず、原画像を形成する。原画像は任意に決定された画像でよく、文字、数字、図形若しくは記号、絵画、アニメーション、又は、写真等の何れでもよい。
（２）次に、原画像からコンピュータを用いて原画像をフーリエ変換処理することにより、原画像のフーリエ変換像を作成する。
（３）振幅＝１とする。
（４）フーリエ逆変換を行う。
（５）振幅を元の振幅とする（位相はそのままとする。）。
この後、（２）に戻り、「フーリエ変換→フーリエ逆変換」を繰返した後、所定の条件を満たすフーリエ変換像が得られたと判断された時点で停止する。
（６）停止後、位相データを抽出する。
（７）位相データの多値化を行って、所定の段数の深さ情報とする。
【０００５】
原画像に基づく位相データの多値化は、例えば、２値化、４値化、８値化、若しくは、１６値化等であり得る。
【０００６】
一方、方向の揃った複数の直線状の凸部又は凹部からなり、その方向が互いに異なる複数の光散乱能異方性を持つ領域からなるものが特許文献２にて提案されている。図１１に示すように、数字“９”の文字領域２０ａとその数字“９”を囲む領域２０ｂとでは、平行に並ぶ多数の直線状の凸部又は凹部の方向が相互に直交しており、各領域の凸部又は凹部の方向に直交する方向から見ると、その領域は周囲光の散乱のため相対的に白色に見え、その凸部又は凹部の方向から見るとその方向には周囲光が散乱されないため相対的に黒色に見える。したがって、図１１の場合、右上乃至左下方向から見ると、文字領域２０ａが白色に、囲む領域２０ｂが黒色に見える。それと直交する左上乃至右下方向から見ると、白黒が反転して、文字領域２０ａが黒色に、囲む領域２０ｂが白色に見える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１２２２３３号公報
【特許文献２】特開２００８−１０７４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のホログラム（ＣＧＨ）も、特許文献２の光散乱能異方性を持つ媒体も偽造防止用の記録体あるいは表示体として用いられるものであったが、特許文献１の場合はその記録体に意匠性、装飾性あるいは視覚効果の点から必ずしも十分なものではなかった。他方、特許文献２の表示体の場合、隠し情報として真贋判定情報を記録しておくことはできない。
【０００９】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、通常の観察状態で見る方向により白黒反転表示ができ、かつ、レーザー光を照射することで真贋判定情報を再生することができ、より高い偽造防止効果が達成可能な回折構造表示体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の回折構造表示体は、画像面上の中心を通る特定方向の中心から一方の方向の外れた位置に第１の画像が配置されてなる原画像のフーリエ変換像の位相情報を位相データを多値化をして深さとして記録したホログラムからなる第１のパターン領域と、前記特定方向と９０°をなす方向であって画像面上の中心を通る方向の中心から一方の方向の外れた位置に第２の画像が配置されてなる原画像のフーリエ変換像の位相情報を位相データを多値化をして深さとして記録したホログラムからなる第２のパターン領域とが並列されて配置されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
この場合、前記第１の画像及び前記第２の画像が、画像面の中心を通る特定方向あるいはその方向と９０°をなす方向を挟んで±４５°の範囲であって、その中心からその方向の画像面の最大値の２分の１の範囲内に配置されて、前記第１のパターン領域のホログラムと前記第２のパターン領域のホログラムが記録されていることが望ましい。
【００１２】
また、前記第１のパターン領域と前記第２のパターン領域とが並列してなる表示体部分の周囲に密にあるいは離して別の回折格子からなる表示領域、別のレリーフホログラムからなる表示領域の少なくとも一方が配置されているようにすることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、通常の観察状態で見る方向により白黒反転表示ができ、かつ、レーザー光を照射することで真贋判定情報を再生することができ、意匠性、装飾性、視覚効果を備えながら、高い偽造防止効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】原画像として点光源を用いる場合のフーリエ変換像の位相情報を多値化して深さとして記録するホログラムを説明するための図である。
【図２】本発明の回折構造表示体に用いるホログラムの１つの実例を示す図である。
【図３】本発明の回折構造表示体に用いるホログラムの他の実例を示す図である。
【図４】本発明による回折構造表示体を作製順に従って説明するための図である。
【図５】本発明による回折構造表示体の１つの実施例の配置を示すための図である。
【図６】図５の回折構造表示体の白黒反転観察が可能なことを説明するための図である。
【図７】本発明による回折構造表示体の真正性を確認するための配置を示す図である。
【図８】原画像面上において画像が配置可能な領域を示す図である。
【図９】本発明による回折構造表示体に別の回折格子や別のレリーフホログラムからなる表示領域を配置して構成したカードを示す図である。
【図１０】公知の原画像のフーリエ変換像の位相情報を多値化して深さとして記録したホログラムの作製手順を示す図である。
【図１１】公知の複数の光散乱能異方性を持つ領域からなり、白黒が反転して見える表示体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の回折構造表示体の実施例の説明をその原理の説明に基づいて行う。
【００１６】
図１は、原画像として点光源を用いる場合のフーリエ変換像の位相情報を多値化して深さとして記録するホログラム（ＣＧＨ）を説明するための図であり、正レンズのフーリエ変換作用を用いて説明する。
【００１７】
焦点距離ｆの正レンズＬの前側焦点Ｆを通り光軸に直交する平面を原画像面とし、正レンズＬの後側焦点を通り光軸に直交する平面をホログラム面Ｈとする。正レンズＬの光軸を水平方向にとり、原画像面上の光軸に直交する水平方向にｘ軸、垂直方向にｙ軸、ホログラム面Ｈ上の光軸に直交する水平方向にｐ軸、垂直方向にｑ軸をとる。原画像面上のｙ軸上の光軸（原点）から負方向に離れた位置に点光源Ｐが位置しているとき、すなわち、原画像として、原画像面の中心から垂直方向に外れた位置に点光源Ｐが位置している画像のフーリエ変換像を考える。点光源Ｐから出た球面波は正レンズＬで平面波に変換され、点光源Ｐと正レンズＬの中心を通る直線方向に進む平面波となってホログラム面Ｈに入射する。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図であり、正レンズＬで平面波に変換された光束の等位相面Ｓは、平面図でみたとき、ホログラム面Ｈに平行になってホログラム面に入射し、側面図でみたとき、ホログラム面Ｈに対して角度をなして入射する。そのため、ホログラム面Ｈに記録されるこの点光源Ｐのフーリエ変換像の等位相位置（等位相面Ｓとホログラム面Ｈの交差点（線））は、水平方向（ｐ方向）に延びる平行線となる。等位相位置として、例えば位相π及びその奇数倍の位置を最も深い位置とし、２π及びその整数倍の位置を最も高い位置としとする場合、最も高い位置の分布はホログラム面Ｈ上で水平方向（ｐ方向）に延びる等間隔の平行線（干渉縞）となる。点光源Ｐがｙ軸上の原点から正方向にずれている場合も同様である。
【００１８】
この検討から分かることは、原画像面上の中心から所定方向（上記の例ではｙ軸方向）に点光源Ｐがずれて位置していると、そのフーリエ変換像の等位相線（干渉縞）はそのずれ方向と直交する方向（上記の例ではｐ軸方向）に延びる直線となることである。
【００１９】
原画像は通常点光源Ｐではないが、点光源Ｐの集合と考えることができるので、原画像面上の中心から所定方向を挟んで両側に原画像面上の中心からずれて配置された原画像のフーリエ変換像は、その所定方向と直交する方向に平行な等位相線とその所定方向と直交する方向に小さな角度をなして延びる等位相線とを多数重畳したものとなる。
【００２０】
図２は１つの実例を示す図であり、（ａ）は原画像、（ｂ）はフーリエ変換像を示す図であり、原画像は原画像面の中心から垂直上方向（＋ｙ方向）の外れた位置に文字“Ｄ”が位置しているもので、その原画像のフーリエ変換像は、等位相線（干渉縞）Ｂが水平方向（ｐ方向）に略向くように分布しているものであることが分かる。
【００２１】
このように、画像面の中心から所定方向の外れた位置に原画像が位置している原画像のフーリエ変換像は、等位相線（干渉縞）Ｂがその所定と直交する方向（特定方向）あるいはその直交する方向に対して小さな角度をなして延びるものとなる。
【００２２】
このような位相像の記録媒体（ホログラム（ＣＧＨ））は、その特定方向に並列して延びる曲線状の多数の凸部又は凹部Ｂからなるものであり、図２（ｂ）の実施例で言えば、ホログラム（ＣＧＨ）の前面から入射した光をその曲線状の凸部又は凹部Ｂに直交する方向、すなわち、±ｑ方向に散乱する光散乱能異方性を持つものとなる（特許文献２）。
【００２３】
図３は他の実例を示す図であり、（ａ）は原画像、（ｂ）はフーリエ変換像を示す図であり、原画像は原画像面の中心から水平右方向（−ｘ方向）の外れた位置に文字“ＧＥＮＵＩＮＥ”が位置しているもので、その原画像のフーリエ変換像は、等位相線（干渉縞）Ｂが垂直方向（ｑ方向）に略向くように分布しているものであることが分かる。
【００２４】
このように、画像面の中心から所定方向の外れた位置に原画像が位置している原画像のフーリエ変換像は、等位相線（干渉縞）Ｂがその所定と直交する方向（特定方向）あるいはその直交する方向に対して小さな角度をなして延びるものとなる。
【００２５】
このような位相像の記録媒体（ホログラム（ＣＧＨ））は、その特定方向に並列して延びる曲線状の多数の凸部又は凹部Ｂからなるものであり、図２の実施例で言えば、ホログラム（ＣＧＨ）の前面から入射した光をその曲線状の凸部又は凹部Ｂに直交する方向、すなわち、±ｑ方向に散乱する光散乱能異方性を持つものとなり、図３の実施例では、ホログラム（ＣＧＨ）の前面から入射した光をその曲線状の凸部又は凹部Ｂに直交する方向、すなわち、±ｐ方向に散乱する光散乱能異方性を持つものとなる（特許文献２）。
【００２６】
本発明は、このような画像面の中心から所定方向の外れた位置に原画像が位置している原画像のフーリエ変換像の位相情報を位相データを多値化をして記録したホログラム（ＣＧＨ）であって、その画像面の中心からの外れた方向が相互に略９０°異なるものを２つ用いるものものである。
【００２７】
以下、本発明による回折構造表示体をその作製順に従って説明する。図４（ａ）／（１）、（ｂ）／（１）に示すように、それぞれ図２（ａ）、図３（ａ）に示すような原画像を用意する。すなわり、図４（ａ）／（１）の原画像１２は、原画像面１１の中心Ｏから垂直上方向（＋ｙ方向）の外れた位置に文字“Ｄ”が位置しているものであり、図４（ｂ）／（１）の原画像２２は、原画像面２１の中心Ｏから水平右方向（−ｘ方向）の外れた位置に文字“ＧＥＮＵＩＮＥ”が位置しているものである。
【００２８】
それぞれの原画像面１１、２１を特許文献１の（１）〜（６）と同様にしてフーリエ変換したフーリエ変換像１３、２３は、それぞれ図４（ａ）／（２）、（ｂ）／（２）に示すようにな位相データを持つもので、曲線は等位相線を模型的に示しているが、原画像１２、２２に対してそれぞれ図２（ｂ）、図３（ｂ）のような等位相線Ｂが分布したものである。そして、それぞれのフーリエ変換像１３、２３を、特許文献１の（７）のように行うことで、それぞれ図４（ａ）／（３）、（ｂ）／（３）に示すようにな位相データを多値化したホログラム（ＣＧＨ）１４、２４が得られる。このホログラム（ＣＧＨ）１４、２４を透過型で使用する場合も、レリーフ面等に反射コーテングを施して反射型で使用する場合も、この図４（ａ）／（３）のホログラム（ＣＧＨ）１４は、前面から入射した光を原画像１２側である＋ｑ方向とそれと共役な−ｑ方向に偏って散乱するものであり、図４（ｂ）／（３）のホログラム（ＣＧＨ）２４は、前面から入射した光を原画像２２側である−ｐ方向とそれと共役な＋ｐ方向に偏って散乱するものである。なお、フーリエ変換像１３、２３の位相データを多値化する場合に、４値以上の多値化を行うと、記録される
等位相線（干渉縞）Ｂはブレーズド化され、回折格子のブレーズド面と同様に回折光あるいは散乱光を元の原画像１２、２２へのみ集中させる作用を持つようになり、図４（ａ）／（３）のホログラム（ＣＧＨ）１４は＋ｑ方向へのみ、図４（ｂ）／（３）のホログラム（ＣＧＨ）２４は−ｐ方向へのみ偏って散乱するものとなる。
【００２９】
そこで、本発明においては、例えば図５に示すように、表示体の並列する２つの領域、図５の文字“Ａ”の内側と外側に、この実施例に場合は、文字“Ａ”の内側領域３１に図４（ａ）／（３）の位相データを多値化したホログラム（ＣＧＨ）１４を配置し、文字“Ａ”の外側領域３２に図４（ｂ）／（３）の位相データ多値化したホログラム（ＣＧＨ）２４を配置して表示体１を構成する。
【００３０】
このような表示体１は、図５の斜め上方又は斜め下方から表示体１を観察すると、文字“Ａ”の内側領域３１のホログラム（ＣＧＨ）１４は、表示体１の前側から入射した周囲光を主として斜め上方及び斜め下方に散乱するため、斜め上方又は斜め下方の観察者の眼に達して相対的に明るく見え、文字“Ａ”の外側領域３２のホログラム（ＣＧＨ）２４は、表示体１の前側から入射した周囲光を主として斜め右方及び斜め左方に散乱するため、斜め上方又は斜め下方の観察者の眼には達しないで相対的に暗く見える。そのため、表示体１は斜め上方又は斜め下方から観察すると、図６（ａ）に示すように文字“Ａ”が相対的に黒色の背景に白い文字として観察できる。
【００３１】
今度は、表示体１を９０°回転させて横になった文字“Ａ”を見ると、文字“Ａ”の内側領域３１のホログラム（ＣＧＨ）１４は、図５の状態の表示体１の前側から入射した周囲光を主として斜め上方及び斜め下方に散乱するため、図５の状態で斜め右方又は斜め左方の観察者の眼には達しないで相対的に暗く見え、文字“Ａ”の外側領域３２のホログラム（ＣＧＨ）２４は、表示体１の前側から入射した周囲光を主として斜め右方及び斜め左方に散乱するため、斜め右方又は斜め左方の観察者の眼には達して相対的に明るく見える。そのため、表示体１は斜め右方及び斜め左方から観察すると、図６（ｂ）に示すように文字“Ａ”（横になった文字“Ａ”）が相対的に白色の背景に黒い文字として観察できる。
【００３２】
したがって、本発明の表示体１は観察者が裸眼で観察するとき、表示体１を通常の状態で観察するときと、表示体１を９０°回転させて横から観察するときとでは、２つのホログラム（ＣＧＨ）１４、２４の相対配置で決まるパターンの白黒が反転して見えるものとなり、意匠性、装飾性、視覚効果の高いものとなる。
【００３３】
そして、このような表示体１を用いたカード１０を例に、真正性証明の方法を説明すると、図７に示すように、本発明による真正性証明用の回折構造表示体１にレーザー光源４１を用いて、所定の波長のコヒーレント光であるレーザー光４２を真上から照射する。レーザー光４２のビーム径は、回折構造表示体１の領域３１、３２よりも小さくてもよいが、両領域３１、３２にかかる大きさの方が好ましい。この照射により、領域３１のホログラム（ＣＧＨ）１４、領域３２のホログラム（ＣＧＨ）２４に予め多値化された深さ情報情報として記録されている原画像“Ｄ”及び“ＧＥＮＵＩＮＥ”が回折光４４ａ、４４ｂによって再生される。再生された像を予め準備された基準像と比較し、同一であるか、若しくは、異なるかの判定を行うことにより、真正性の確認を行うことができる。
【００３４】
したがって、表示体１からある程度離れたある面４３を想定すると、例えば、向かって右の４３ａの区域でホログラム（ＣＧＨ）１４の記録像“Ｄ”を、向かって手前の４３ｂの区域でホログラム（ＣＧＨ）２４の記録像“ＧＥＮＵＩＮＥ”を観察することができるので、面４３を箱の上板とし、レーザー光源４１及び真正性証明用の回折構造表示体１の固定台（図示せず）等を備えた器具を準備し、箱の上板の４３ａ及び４３ｂの各区域に透
過型スクリーンを設けておく等しておけば、この器具を用いて、再生された像を判定することが可能であり、真正性証明用の回折構造表示体１の真正性を確認することが、簡便にできる。なお、図７の場合は、原画像のフーリエ変換像の位相データを４値以上の多値化をして深さとして記録したホログラム（ＣＧＨ）１４、２４を用いているため、記録像“Ｄ”と“ＧＥＮＵＩＮＥ”は元の原画像１２、２２の位置にのみ再生され、それぞれの共役像は再生されないものとしているが、位相データの多値化が２値の場合には、レーザー光４２を中心として反対側に記録像“Ｄ”及び“ＧＥＮＵＩＮＥ”の鏡像（共役像）が同時に再生される。
【００３５】
ところで、図２、図３の説明では、画像面の中心からｙ軸の＋ｙ方向あるいは−ｙ方向の外れた位置にホログラム（ＣＧＨ）１４、２４として記録する画像（文字）“Ｄ”、“ＧＥＮＵＩＮＥ”を配置するとしたが、ｙ軸に直交する方向にその画像がどの程度広がっていてもよいか説明しなかった。ｙ軸に直交する方向への広がり方が少ない程、等位相線（干渉縞）Ｂの向きがｙ軸に直交する方向に向くことになり、その等位相線（干渉縞）Ｂでの散乱方向も狭くなるため、ホログラム（ＣＧＨ）１４の領域３１とホログラム（ＣＧＨ）２４の領域３２の白黒反転が顕著に観察できるようになり、望ましい。
【００３６】
図８に、実際上に原画像面１１、２１の中心Ｏから＋ｙ方向に外れる場合の画像を配置可能な領域をハッチ領域として示す。原画像面１１、１２の中心Ｏからｙ軸を挟んで±４５°の範囲にフーリエ変換像として記録する画像を配置すれば、白黒反転が容易に観察できるようになる。また、中心Ｏから＋ｙ方向の原画像面１１、１２の最大値の２分の１の範囲内に配置するのが望ましい。その中心Ｏから＋ｙ方向の最大値の２分の１を超えると、ホログラム（ＣＧＨ）１４、２４から再生される像（図７の“Ｄ”及び“ＧＥＮＵＩＮＥ”）が歪んでしまい、好ましくない。
【００３７】
ところで、本発明による回折構造表示体には、以上のような画像面上の中心を通る特定方向の中心から一方の方向の外れた位置に画像が配置されてなる原画像のフーリエ変換像の位相情報を位相データを多値化をして深さとして記録したホログラムと、上記特定方向と９０°をなす方向であって画像面上の中心を通る方向の中心から一方の方向の外れた位置に画像が配置されてなる原画像のフーリエ変換像の位相情報を位相データを多値化をして深さとして記録したホログラムとを並列して構成した表示体１だけでなく、図９に示すように、別の回折格子からなる表示領域３や別のレリーフホログラムからなる表示領域２を表示体１の周囲に密にあるいは離して配置することで、複雑で意匠効果のより高い表示体を持つカード１０を構成するようにしてもよい。
【００３８】
以上、本発明の回折構造表示体の原理と実施例を説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によると、通常の観察状態で見る方向により白黒反転表示ができ、かつ、レーザー光を照射することで真贋判定情報を再生することができ、意匠性、装飾性、視覚効果を備えながら、高い偽造防止効果を達成することができる。
【符号の説明】
【００４０】
ｆ…焦点距離
Ｌ…正レンズ
Ｆ…前側焦点
Ｈ…ホログラム面
Ｐ…点光源
Ｓ…等位相面
Ｂ…等位相線（干渉縞、凸部又は凹部）
Ｏ…原画像面の中心
１…表示体
１０…カード
１１、２１…原画像面
１２、２２…原画像
１３、２３…フーリエ変換像
１４、２４…ホログラム（ＣＧＨ）
２０ａ…文字領域
２０ｂ…文字領域を囲む領域
３１…内側領域
３２…外側領域
４１…レーザー光源
４２…レーザー光
４３…面
４３ａ…右の区域
４３ｂ…手前の区域
４４ａ、４４ｂ…回折光
【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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