(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発し光学系により情報記録媒体上に収束された光束の収差を補正する収差補正装置において、
前記情報記録媒体上で生じる前記光束の収差分布に対応した形状に分割された電極と、
入射光束の波面収差を、前記電極により印加される電圧に応じて屈折率を変化させることにより補正する波面収差補正手段と、前記情報記録媒体の傾きを検出する検出手段と、前記検出手段の出力に基づいて、前記電極の各分割部分に印加する電圧を独立に制御する電圧制御手段とを備えたことを特徴とする収差補正装置。
【請求項２】
前記電極は、前記情報記録媒体のタンジェンシャル方向と略平行な軸を対称に５分割されていることを特徴とする請求項１記載の収差補正装置。
【請求項３】
前記電極は、前記情報記録媒体のタンジェンシャル方向と略平行な軸を対称に孤立した２つの領域を持つことを特徴とする請求項１記載の収差補正装置。
【請求項４】
前記電極は、前記情報記録媒体のタンジェンシャル方向と略平行な軸を対称に５分割されており、前記５分割された領域の内２つの領域は、前記軸を対称に孤立していることを特徴とする請求項１記載の収差補正装置。
【請求項５】
光源から発し光学系により情報記録媒体上に収束された光束の収差を補正する収差補正装置において、
入射光束の波面収差を補正する液晶素子と、
前記情報記録媒体のラジアル方向の傾きを検出する第１の検出手段及びタンジェンシャル方向の傾きを検出する第２の検出手段と、
前記第１及び第２の検出手段の出力に基づいて、前記ラジアル方向の傾きにより発生する収差を補正するための第１の制御電圧及び前記タンジェンシャル方向の傾きにより発生する収差を補正するための第２の制御電圧を出力する電圧制御手段とを備え、
前記液晶素子は、第1の電極と
前記第1の電極より印加される前記第1の制御電圧に基づいて屈折率を変化させることにより入射光束の波面収差を補正する第1の液晶層と、
第２の電極と
前記第２の電極より印加される前記第２の制御電圧に基づいて屈折率を変化させることにより入射光束の波面収差を補正する第２の液晶層を備えたことを特徴とする収差補正装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の電極は所定形状に分割されており、前記電圧制御手段は、各分割部分に印加する電圧を独立に制御することを特徴とする請求項５記載の収差補正装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の電極は同一形状に分割されており、互いに９０度回転させて前記液晶素子に配置されたことを特徴とする請求項５記載の収差補正装置。
【請求項８】
前記液晶素子のうち、前記第１の電極と第１の液晶層を有する第１の液晶素子と、前記第２の電極と第２の液晶層を有する第２の液晶素子は、
共通の基板を介して一体化されていることを特徴とする請求項５，６，７記載の収差補正装置
【請求項９】
前記液晶素子のうち、前記第１の電極と第１の液晶層を有する第１の液晶素子と、前記第２の電極と第２の液晶層を有する第２の液晶素子は、別々に設けられていることを特徴とする請求項５，６，７記載の収差補正装置
【請求項１０】
前記第1及び第2の液晶層のうち、一方は他方の液晶層より薄いことを特徴とする請求項５，８，９記載の収差補正装置。
【請求項１１】
光源と、前記光源から発した光束を情報記録媒体上に収束させる光学系と、
前記情報記録媒体からの反射光を検出して情報を再生する再生手段と、
前記光束の情報記録媒体上で生じる収差分布に対応した形状に分割された電極と、
前記電極より印加される電圧に応じて屈折率を変化させることにより入射光束の波面収差を補正する波面収差補正手段と、
前記情報記録媒体の傾きを検出する検出手段と、
前記検出手段の出力に基づいて、前記電極の各分割部分に印加する電圧を独立に制御する電圧制御手段と
を備えたことを特徴とする情報記録媒体再生装置。
【請求項１２】
光源と、前記光源から発した光束を情報記録媒体上に収束させる光学系と、
前記情報記録媒体からの反射光を検出して情報を再生する再生手段と、
入射光束の波面収差を印加される電圧に応じて屈折率を変化させることにより補正する液晶素子と、
前記情報記録媒体のラジアル方向の傾きを検出する第１の検出手段及びタンジェンシャル方向の傾きを検出する第２の検出手段と、
前記第１及び第２の検出手段の出力に基づいて、前記ラジアル方向の傾きにより発生する収差を補正するための第１の制御電圧及び前記タンジェンシャル方向の傾きにより発生する収差を補正するための第２の制御電圧を出力する電圧制御手段とを備え、
前記液晶素子は、第1の電極と
前記第1の電極より印加される前記第1の制御電圧に基づいて屈折率を変化させることにより入射光束の波面収差を補正する第1の液晶層と、
第２の電極と
前記第２の電極より印加される前記第２の制御電圧に基づいて屈折率を変化させることにより入射光束の波面収差を補正する第２の液晶層
を備えたことを特徴とする情報記録媒体再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体である光ディスク等を再生する情報記録媒体再生装置における収差補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ（Digital Video Disc又はDigital Versatile Disc）は、ＣＤ（Compact Disc）と同じ直径１２ｃｍの光ディスクに動画、音声、コンピュータ情報等のデジタル情報をＣＤの６〜８倍の記録密度で記録できることから、大容量のデジタル情報記録媒体として注目されている。
【０００３】
ＤＶＤは記録密度を高めるためＣＤよりトラックピッチを小さくしピットサイズも小さくすることにより光ディスクの片面に約５Ｇバイトの高密度記録を達成している。
【０００４】
ＤＶＤに高密度記録された情報を読み取るためには、ＣＤよりレーザビームのスポット径を小さくする必要があるため、レーザ光源の波長をＣＤ再生に使用される７８０ｎｍよりも短い６５０ｎｍとし、対物レンズの開口数をＣＤ再生に使用されている０．４５よりも大きな０．６としている。
【０００５】
レーザビームのスポット径は、光源の波長に比例し、対物レンズの開口数に反比例する。従って、波長を変えずに開口数を大きくすることでも記録密度を高められる。しかし、開口数を大きくすると、光ディスクの反りや傾きの影響により、光ピックアップの光軸に対して光ディスク面が垂直からずれる角度（チルト角）の許容値が小さくなる。これはチルト角の影響による波面収差（主としてコマ収差）の影響により再生される信号のＳ／Ｎ比が劣化するためである。
【０００６】
ＤＶＤやＣＤ等の光ディスクはその自重または製造時の条件によって微妙に反っているのが普通であり、反りの大きい光ディスクだとチルト角が許容値以上となりＳ／Ｎ比が悪化し良好な再生信号を得ることができない。
上述した問題点を解決する方法として、液晶素子としての液晶パネルを用いて波面収差（チルト角の影響によるコマ収差及び光ディスクの基板の厚さの違いにより生じる球面収差）を補正することに関して、本件出願人により特願平８−０４３３４５号及び特願平８−１０９７９３号にて出願されている。
【０００７】
図６は、液晶素子を搭載した従来の収差補正装置を有した光ピックアップのブロック図である。
図６において、レーザ光源１から放射されたレーザビームはハーフミラー２で反射され、液晶素子３を透過し、対物レンズ４によって集光され、光デイスク５の情報記録面に収束させる。光ディスク５の情報記録面から反射したレーザビームは、再び対物レンズ４及び液晶素子３を経て、ハーフミラー２を透過し、集光レンズ６を介して受光器７上に結像させる。
【０００８】
この光ピックアップには、光ディスクのラジアル方向（半径方向）のチルト角を検出可能な２方向のチルトセンサ８が設けられ、このチルトセンサ８のチルトセンサ出力は液晶素子制御回路９に供給される。液晶素子制御回路９はチルトセンサ出力に応じた電圧で液晶素子３を駆動するための制御電圧を出力する。
【０００９】
この液晶素子３は、図７に示すように、少なくとも一方の透明電極が碁盤の目状等の微小単位に分割され、各分割部分の印加電圧を独立に制御できるようになっている。液晶素子３を各分割部分毎に制御することにより各分割部分の屈折率を調整し、通過光線に位相差を与えることにより、光ディスク上に収束されるスポットの波面収差の影響を補正することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
情報記録媒体上に収束される光束の波面収差を低減させるためには、液晶素子３を微小単位に分割し、各分割部分毎に液晶を独立に駆動させることにより波面収差の影響を補正することができる。しかし、微小単位毎に独立に電圧制御を行うためには、透明電極を微小単位毎に作成しなければならず作成が困難であり、液晶素子の制御も複雑になるという問題点があった。
【００１１】
また、従来の収差補正装置では、情報記録媒体のラジアル方向のチルト角により生じる波面収差を補正するだけであり、情報記録媒体のタンジェンシャル方向のチルト角により生じる波面収差を補正することができなかった。
【００１２】
よって、本発明の目的は、簡単な制御で情報記録媒体の傾きにより生じる波面収差を補正することができる収差補正装置及び情報記録媒体再生装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る収差補正装置は、光源から発し光学系により情報記録媒体上に収束された光束の収差を補正する収差補正装置において、
前記情報記録媒体上で生じる前記光束の収差分布に対応した形状に分割された電極と、
入射光束の波面収差を、前記電極により印加される電圧に応じて屈折率を変化させることにより補正する波面収差補正手段と、前記情報記録媒体の傾きを検出する検出手段と、前記検出手段の出力に基づいて、前記電極の各分割部分に印加する電圧を独立に制御する電圧制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る他の収差補正装置は、光源から発し光学系により情報記録媒体上に収束された光束の収差を補正する収差補正装置において、
入射光束の波面収差を補正する液晶素子と、
前記情報記録媒体のラジアル方向の傾きを検出する第１の検出手段及びタンジェンシャル方向の傾きを検出する第２の検出手段と、
前記第１及び第２の検出手段の出力に基づいて、前記ラジアル方向の傾きにより発生する収差を補正するための第１の制御電圧及び前記タンジェンシャル方向の傾きにより発生する収差を補正するための第２の制御電圧を出力する電圧制御手段とを備え、
前記液晶素子は、第1の電極と
前記第1の電極より印加される前記第1の制御電圧に基づいて屈折率を変化させることにより入射光束の波面収差を補正する第1の液晶層と、
第２の電極と
前記第２の電極より印加される前記第２の制御電圧に基づいて屈折率を変化させることにより入射光束の波面収差を補正する第２の液晶層を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【作用】
簡単な制御で情報記録媒体のチルト角により生じる波面収差を補正することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態による収差補正装置を用いた情報記録媒体再生装置のブロック図である。
【００１７】
情報記録媒体としての光ディスク５は、スピンドルモータ１４により所定の速度にて回転駆動される。
【００１８】
光ピックアップ１３には、光源としての半導体レーザ１から放射されたレーザビームはハーフミラー２で反射され、液晶素子１０を透過し、対物レンズ４によって集光され、光ディスク５の情報記録面に焦点を結ばせる。
【００１９】
また、光ディスク５の情報記録面から反射したレーザビームは、再び対物レンズ４及び液晶素子１０を経て、ハーフミラー２を透過し、集光レンズ６を介して受光器７上に結像される。受光器７の受光出力はＣＰＵ２１に供給される。
【００２０】
さらに、光ピックアップ１３には光ディスク５の反り等により生じるラジアル方向のチルト角（光ピックアップの光軸に対して光ディスク面が垂直からずれる角度）を検出するラジアルチルトセンサ１１、及び、タンジェンシャル方向のチルト角を検出するタンジェンシャルチルトセンサ１２を設けている。ラジアル及びタンジェンシャルの２方向のチルト角の影響による光ディスク５の焦点で生じる波面収差を補正するための液晶素子１０を用いている。
【００２１】
また、ラジアルチルトセンサ１１及びタンジェンシャルチルトセンサ１２は、同一構造のセンサであり、１つの発光部と２つの受光部を有する光センサで構成されており、この光ディスク５のラジアル方向のチルト角を検出するように配置されたものがラジアルチルトセンサ１１であり、タンジェンシャル方向のチルト角を検出するように配置されたものがタンジェンシャルチルトセンサ１２である。
【００２２】
光ディスク５の反り等により生じるラジアル方向のチルト角を検出するラジアルチルトセンサ１１からの出力は、液晶素子駆動回路２０に供給される。
【００２３】
液晶素子駆動回路２０はラジアルチルトセンサ１１に対応したＡ／Ｄ変換器２２、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路２３、増幅器２４と、タンジェンシャルチルトセンサ１２に対応したＡ／Ｄ変換器２５、ＰＷＭ回路２６、増幅器２７と、並びにＣＰＵ２１から構成される。
【００２４】
ラジアルチルトセンサ１１の出力はＡ／Ｄ変換器２２に供給されアナログデータからデジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器２２によりラジアルチルトセンサ１１のデジタルデータは、ＣＰＵ２１に供給されラジアルチルトセンサ１１の出力に応じて液晶素子１０の後述する各分割部分毎のラジアル方向の収差補正量（ラジアル方向のチルト角により生じる波面収差を打ち消すために液晶素子１０を透過する光束に与える位相差）を求める。ここでＣＰＵ２１は図示せぬＲＯＭ等に蓄積された収差補正量に関するデータを利用して、ラジアルチルトセンサ１１の出力に応じた収差補正量を算出する。そして、該収差補正量に応じた信号がＰＷＭ（パルス幅変調）回路２３に供給される。
【００２５】
ＰＷＭ（パルス幅変調）回路２３は、ラジアルチルトセンサ１１のデジタルデータに応じてパルス幅を変換する回路であり、変換されたパルス信号は図示せぬローパスフィルタを通過させることでアナログデータに変換され増幅器２４に供給される。増幅器２４は所望の大きさに該パルス信号を増幅し、ラジアル方向の制御電圧として液晶素子１０に出力される。該制御電圧で液晶を駆動させることにより液晶の屈折率を調整し、液晶素子１０を透過する光束に位相差を与えることでラジアル方向の波面収差を補正できる。
【００２６】
また、光ディスク５のタンジェンシャル方向のチルト角を検出するタンジェンシャルチルトセンサ１２の出力は、液晶素子駆動回路２０に供給され、ラジアルチルトセンサ１１の場合と同様に、Ａ／Ｄ変換器２５を経て、ＣＰＵ２１にてタンジェンシャルチルトセンサ１２の出力に応じたタンジェンシャル方向の収差補正量（タンジェンシャル方向のチルト角により生じる波面収差を打ち消すために液晶素子１０を透過する光束に与える位相差）を求める。そして、該収差補正量に応じた信号がＰＷＭ２６及び増幅器２７に供給され、液晶素子１０にタンジェンシャル方向の制御電圧として出力される。該制御電圧で液晶を駆動させることにより液晶の屈折率を調整し、液晶素子１０を透過する光束に位相差を与えることでタンジェンシャル方向の波面収差を補正できる。
【００２７】
図２は液晶パネルからなる液晶素子１０の構成を示した図である。
液晶素子１０は、第１のガラス基板３０、光ディスクのラジアル方向のチルト角により生じる波面収差を補正するための制御電圧を印加するためのラジアル用透明電極３１、複屈折を有するネマチック液晶等からなる液晶層３２、ラジアル用透明電極３１と対をなすグランドレベルに落とされた透明電極３３、第２のガラス基板３４、後述するタンジェンシャル用透明電極３７と対をなすグランドレベルに落とされた透明電極３５、複屈折を有するネマチック液晶等からなる液晶層３６、光ディスクのタンジェンシャル方向のチルト角により生じる波面収差を補正するための制御電圧を印加するためのタンジェンシャル用透明電極３７、第３のガラス基板３８から構成される。図２において、光源１からの光束はガラス基板３０の下方から入射し、ガラス基板３８の上方に透過する。
【００２８】
ラジアル用透明電極３１は、図３（ａ）に示すように光ディスクのラジアル方向の波面収差を補正するためにラジアル方向に分割され、液晶素子駆動回路２０より供給されるラジアルチルトセンサ１１の出力に応じた制御電圧にて各分割部分毎に駆動される。
【００２９】
よって、液晶層３２はラジアル用透明電極３１の各分割部分毎に異なる電圧が印加されることになり、印加された電圧に応じて液晶の屈折率を変化させ透過する光束に与える位相差を調整することにより、光ディスク５のラジアル方向のチルト角による波面収差を補正する。
【００３０】
タンジェンシャル用透明電極３７は、図３（ｂ）に示すように光ディスクのタンジェンシャル方向の波面収差を補正するためにタンジェンシャル方向に分割され、液晶素子駆動回路２０より供給されるタンジェンシャルチルトセンサ１２の出力に応じた制御電圧にて各分割部分毎に駆動される。
【００３１】
よって、液晶層３６はタンジェンシャル用透明電極３７の各分割部分毎に異なる電圧が印加されることになり、印加された電圧に応じて液晶の屈折率を変化させ透過する光束に与える位相差を調整することにより、光ディスク５のタンジェンシャル方向のチルト角による波面収差を補正する。
【００３２】
また、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、ラジアル用透明電極とタンジェンシャル用透明電極は同一形状に分割されており、互いに９０度回転させた状態でガラス基板に配置されている。この例に限らず、ラジアル用透明電極とタンジェンシャル用透明電極を別々の形状に分割して配置してもよい。
【００３３】
上述の液晶素子１０は図２の紙面上方の液晶層を、透過する光束にタンジェンシャル方向の位相差を与えるものとし、紙面下方の液晶層を、透過する光束にラジアル方向の位相差を与える液晶層としたが、この逆であってもよい。また、ラジアル又はタンジェンシャル用の透明電極が配置される場所も図２の例に限ら
ず、ガラス基板３４の両面に張り付けた構成にしてもよい。
【００３４】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ラジアル用透明電極又はタンジェンシャル用透明電極の分割の形状の別の例を示したものである。特に図４（ｃ）の分割形状は光ディスクのチルト角により生じる波面収差分布に対応した形状である。図４（ｃ）の各分割部分をラジアル又はタンジェンシャルチルトセンサ出力に応じて制御することにより、チルト角による波面収差をほぼ完全に補正できる。
【００３５】
ところで、一般的に光ディスクの場合ラジアル方向よりタンジェンシャル方向のほうが、ディスクの傾きの変化する度合いが高い（ラジアルチルトセンサ１１の出力よりタンジェンシャルチルトセンサ１２の出力のほうが周波数が高い）傾向がある。ここで、液晶層の層厚が薄いほど応答速度が速くなるため、透過する光束にタンジェンシャル方向の位相差を与える液晶層３６の厚さを液晶層３２より薄くすることで、タンジェンシャルチルトセンサ１２の出力の周波数に適した応答特性を液晶にもたすことができる。
【００３６】
本実施例では液晶層３２を５μｍ、液晶層３６を３μｍとしている。液晶層を薄くすると与えることができる最大位相差量が小さくなるが、一般的に、タンジェンシャル方向のチルト角の方がラジアル方向のチルト角より小さい傾向があるので、ラジアル方向に比べてタンジェンシャル方向に与える位相差量は小さくなるので特に問題ない。
【００３７】
本実施例では、液晶素子を上述したような構成とすることにより、ラジアル方向及びタンジェンシャル方向のチルト角による波面収差を１つの液晶素子にて補正できる。
【００３８】
また、液晶素子をラジアル方向とタンジェンシャル方向とで一体化した構成として説明したが、図５に示すように、ラジアル方向の波面収差を補正するための第１の液晶素子と、タンジェンシャル方向の波面収差を補正するための第２の液晶素子とを別々に設けてもよい。
【００３９】
図５において、ガラス基板４０、光ディスクのラジアル方向のチルト角により生じる波面収差を補正するための制御電圧を印加するためのラジアル用透明電極４１、複屈折を有するネマチック液晶等からなる液晶層４２、ラジアル用透明電極４１と対をなすグランドレベルに落とされた透明電極４３、ガラス基板４４にて構成されるのが第１の液晶素子であり、ガラス基板４５、光ディスクのラジアル方向のチルト角により生じる波面収差を補正するための制御電圧を印加するためのラジアル用透明電極４６、複屈折を有するネマチック液晶等からなる液晶層４７、ラジアル用透明電極４６と対をなすグランドレベルに落とされた透明電極４８、ガラス基板４９にて構成されるのが第２の液晶素子である。
【００４０】
光源１からの光束は、ガラス基板４０の下方から入射し第１の液晶素子を透過した後、さらに第２の液晶素子を透過しガラス基板４９の上方に出射する。ここで、光束には、第１の液晶素子を透過する際にラジアル方向の波面収差を補正するための位相差量を与えられ、第２の液晶素子を透過する際にタンジェンシャル方向の波面収差を補正するための位相差量が与えられる。
よって、光束が第１及び第２の液晶素子を透過することにより、ラジアル及びタンジェンシャル方向のチルト角に対する位相差量が与えられ、波面収差を補正することができる。
【００４１】
ラジアル方向、タンジェンシャル方向それぞれの透明電極の分割形状や液晶の駆動方法等は図２のものと同様である。
【００４２】
光ピックアップ１３の小形化及び軽量化のためには図２のようにラジアル方向とタンジェンシャル方向の液晶素子を一体構成とした方がよい。
図２のような一体構成にすることにより、ガラス基板を１枚省くことができ、その分だけ光ピックアップをより軽量化、小形化できる。
【００４３】
すなわち、本実施例で示した図２及び図５の液晶素子に用いられるガラス基板の１枚の厚さは約１ｍｍであり、ラジアル方向とタンジェンシャル方向とで別々の液晶素子を用いるとガラス基板は４枚となり、少なくとも２つの液晶素子の厚さは４ｍｍとなるが、図２のように液晶素子を一体構成にすることにより、ガラス基板は３枚となり液晶素子の厚さは３ｍｍとなる（液晶層自体の厚さは数μｍであり、透明電極についてもガラス基板に対して遥かに薄い）。
【００４４】
また、チルト角による波面収差を補正するために液晶に印加する制御電圧を、ラジアル方向とタンジェンシャル方向とで独立の透明電極を用いることにより、透明電極の分割数を多くすることがなく透明電極の作成が簡単になる。さらに、各分割部分に印加する電圧の算出も複雑にならず制御方法が簡単になる。
【００４５】
本実施例では情報記録媒体として、光ディスクを用いた場合について説明したが光ディスクに限らず、光カード等においても適用可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な制御で情報記録媒体のチルト角により生じる波面収差を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による収差補正装置を使用した情報記録媒体再生装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による液晶素子の構造を示す図である。
【図３】本発明の液晶素子に用いられる透明電極の分割の形状を示す図である。
【図４】本発明の液晶素子に用いられる透明電極の他の分割の形状を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態による液晶素子の別の構造を示す図である。
【図６】従来例における液晶素子を使用した情報記録媒体再生装置の概略ブロック図である。
【図７】従来例における液晶素子に用いられる透明電極の分割形状を示す図である。
【符号の説明】
１・・・レーザ光源
２・・・ハーフミラー
４・・・対物レンズ
５・・・光デイスク
６・・・集光レンズ
７・・・受光器
１０・・液晶パネル
１１・・ラジアルチルトセンサ
１２・・タンジェンシャルチルトセンサ
１３・・光ピックアップ
１４・・スピンドルモータ
２０・・液晶パネル制御回路
２１・・ＣＰＵ
３０・・第１のガラス基板
３１・・ラジアル用透明電極
３２、３６・・液晶層
３３、３５・・共通透明電極
３４・・第２のガラス基板
３７・・タンジェンシャル用透明電極
３８・・第３のガラス基板
【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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