(57)【要約】【課題】  光学素子を固定する接着剤の塗布位置にばらつきが生じた際、接着剤の膨張・収縮による光学素子の回転ずれを防止し、光学的性能の劣化を防ぐ。【解決手段】  光学素子ユニットは、光学素子と、前記光学素子を保持するホルダと、前記ホルダを保持する筐体と、前記ホルダを前記筐体に接着する第一の接着剤とを備える。そして、前記ホルダには、第一から第四のスリットを設け、前記第一のスリットと前記第二のスリットは前記ホルダの上側面から下方向に切欠かれた形状であり、前記第三のスリットと前記第四のスリットは前記ホルダの下側面から上方向に切欠かれた形状である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子と、
前記光学素子を保持するホルダと、
前記ホルダを保持する筐体と、
前記ホルダを前記筐体に接着する第一の接着剤とを備え、
前記光学素子における光学的有効面の法線方向を前後方向とし、前後方向に垂直な平面内で直角に交わる二つの方向を、上下方向、左右方向としたとき、
前記第一の接着剤は前記ホルダの右側と左側にそれぞれ塗布し、
前記ホルダには、第一から第四のスリットを設け、
前記第一のスリットと前記第二のスリットは前記ホルダの上側面から下方向に切欠かれた形状であり、前記第三のスリットと前記第四のスリットは前記ホルダの下側面から上方向に切欠かれた形状であり、
前記第一のスリットと前記第三のスリットは左右方向においてほぼ同じ位置に形成され、前記第二のスリットと前記第四のスリットとは左右方向においてほぼ同じ位置に形成され、
前記第一のスリットと前記第三のスリットは前記光学素子より左側に、前記第二のスリットと前記第四のスリットは前記光学素子より右側に位置したことを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子ユニットにおいて、
前記光学素子を前記ホルダに接着する第二の接着剤を備え、前記第二の接着剤は前記光学素子の上側と下側に塗布したことを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項３】
請求項１に記載の光学素子ユニットにおいて、
前記ホルダは前記光学素子よりもヤング率の小さい材料を使用したことを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項４】
請求項２に記載の光学素子ユニットにおいて、
前記第二の接着剤は前記ホルダよりも硬化時のヤング率が小さい材料を使用したことを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項５】
請求項１に記載の光学素子ユニットにおいて、
前記ホルダのうち、前記第一と第三のスリットより筐体側の外側部と、前記第二と第四のスリットより筐体側の外側部の幅を厚くして前側に突出させたことを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の光学素子ユニットにおいて、
前記光学素子の側面が、前記ホルダの外側部で覆われるようにしたことを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項７】
請求項１に記載の光学素子ユニットにおいて、
前記ホルダの左側面と右側面は、左右方向に凸の曲面であることを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の光学素子ユニットにおいて、
前記左右方向に凸の曲面である前記ホルダの左側面と右側面の曲率中心を、前後方向に垂直な平面内での前記ホルダの中心と一致させたことを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１つに記載の光学素子ユニットを搭載した光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を筐体などに接着剤を用いて固定する光学素子ユニットに関する。また、光ディスクの記録面にて情報を再生又は記録する光ディスク装置に用いられる光ピックアップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学素子を搭載した機器に対する小型化の要求が増加している。光学素子を機器の筐体等に固定する方法としては、ネジ、圧入、接着等による固定が考えられる。接着剤による固定は、ネジ固定のようにネジ締結部を作るスペースを設ける必要がなく、光学素子のような小さな部品の固定に適している。しかし、光学素子の高精度な固定を行う際には、接着固定に特有の課題がある。
【０００３】
光ピックアップを例にとって、この課題を説明する。光ピックアップは、光ディスクの記録面にレーザ光を集光し、光ディスクの記録面からのレーザ光を検出するための装置であり、レーザ光源、ミラー、レンズ、光検出器などの光学素子の組み合わせによって構成されている。
【０００４】
光学素子は、接着剤によって光ピックアップ筐体に固定される。しかしながら、接着剤は、時間の経過及び環境温度の変化により、硬化、膨張・収縮、膨潤等を起こす。これらは、光学素子の位置ずれや角度ずれを生じさせる。これらが生じると、光ディスクの記録層上に集光するレーザ光のスポットに焦点ずれを発生させる。そのため、高密度に記録することが困難となる不具合が生じる。したがって、高信頼な光ピックアップを提供するためには、接着剤の特性を考慮した接着構造の設計が必須である。
【０００５】
特許文献１には、「光学有効面と、光学素子を固定するための保持部とを備えた光学素子であって、前記保持部は前記光学有効面と繋がる部分を有し、前記光学有効面と繋がる部分と前記光学有効面との間に段差が設けられていると共に、該光学有効面と繋がる部分に切り欠き部が形成されていることを特徴とする光学素子。」(請求項１）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、接着剤の膨張収縮による光学素子の歪みを防止する構成が示されている。しかし、光学素子の回転ずれの防止については考慮されていない。特許文献１の構成では、光学素子を固定する接着剤の塗布位置にばらつきが生じた際、接着剤の膨張・収縮によって光学素子の回転ずれが生じ、光学的性能が劣化する恐れがあった。
【０００８】
本発明は、これらの課題を解決し、接着剤の膨張・収縮による光学素子の回転ずれを防止し、光学的性能の劣化を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、光学素子と、前記光学素子を保持するホルダと、前記ホルダを保持する筐体と、前記ホルダを前記筐体に接着する第一の接着剤とを備え、前記光学素子における光学的有効面の法線方向を前後方向とし、前後方向に垂直な平面内で直角に交わる二つの方向を、上下方向、左右方向としたとき、前記第一の接着剤は前記ホルダの右側と左側にそれぞれ塗布し、前記ホルダには、第一から第四のスリットを設け、前記第一のスリットと前記第二のスリットは前記ホルダの上側面から下方向に切欠かれた形状であり、前記第三のスリットと前記第四のスリットは前記ホルダの下側面から上方向に切欠かれた形状であり、前記第一のスリットと前記第三のスリットは左右方向においてほぼ同じ位置に形成され、前記第二のスリットと前記第四のスリットとは左右方向においてほぼ同じ位置に形成され、前記第一のスリットと前記第三のスリットは前記光学素子より左側に、前記第二のスリットと前記第四のスリットは前記光学素子より右側に位置したことを特徴とする光学素子ユニットである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光ピックアップ等の光学機器の筐体に光学素子を接着固定する際、光学素子を固定する接着剤の塗布位置にばらつきが生じても、光学素子の回転ずれが生じない。従って、光学的性能の劣化を防止することができる。
【００１１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一の実施例に係る光ピックアップの俯瞰図。
【図２】第一の実施例の光学素子ユニットの構成を示す斜視図。
【図３】従来の光学素子ユニットにおいて第一の接着剤が正常に塗布されたときの図。
【図４】従来の光学素子ユニットにおいて第一の接着剤の塗布位置にばらつきが生じた時の図。
【図５】第一の実施例の光学素子ユニットにおいて第一の接着剤の塗布位置にばらつきが生じた時の図。
【図６】第二の実施例の光学素子ユニットの構成を示す斜視図。
【図７】第二の実施例のホルダ及び第一の実施例のホルダと光学素子との位置関係を示した図。
【図８】第一の実施例のホルダ及び第三の実施例のホルダを前面から見たときの図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態を、図面に基づいて説明する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００１４】
図１から図６を参照して、本発明による光学素子ユニットの第一の実施例を説明する。
【００１５】
図１は、第一の実施例に係る光ピックアップ１００の俯瞰図である。図２は、光ピックアップ１００が有する光学素子ユニット５０の構成を示す斜視図である。
【００１６】
光ピックアップ１００は、筐体６０や、これに搭載された光学素子ユニット５０及びその他の光学部品、対物レンズ７０、対物レンズホルダ８０等から構成される。対物レンズ７０は、射出したレーザ光を光ディスクの記録面に集光する。光学素子ユニット５０は、光学素子１とホルダ３で構成される。光学素子１は、第二の接着剤２ａ、２ｂでホルダ３に接着固定されている。また、光学素子ユニット５０は、第一の接着剤４ａ、４ｂで筐体６０に接着固定されている。光学素子１は例えば、光ピックアップに搭載されたレーザ光源から射出されたレーザ光を分光する回折格子である。第一の接着剤及び第二の接着剤としては、例えば紫外線硬化性樹脂が用いられる。光学素子ユニット５０を筐体６０に接着する際は、まず搬送治具等を用いて接着位置まで光学素子ユニット５０を搬送する。次に、接着部に第一の接着剤４ａ、４ｂを塗布し、紫外線を照射する等の手段で硬化させる。従来の光ピックアップでは、接着剤の塗布位置にばらつきが生じた際、光学的性能が劣化する恐れがあった。この課題の詳細については後述する。
【００１７】
図２を用いて、本発明に係る光学素子ユニット５０の詳細な構成と特徴を説明する。
ここで、図２に示すように、光学素子１における光学的有効面の法線方向を前後方向と定義する。また、前後方向に垂直な平面内で直角に交わる二つの方向を、上下方向、左右方向と定義する。
【００１８】
光学素子１は、ガラスまたは透明プラスチック材料によって作られている素子である。光学素子１は、その上側及び下側に塗布された第二の接着剤２ａ，２ｂを介してホルダ３に固定される。ホルダ３の中央部には、レーザを通過させるための孔６を形成している。ホルダ３は、その左側面である接着面３ａに塗布された第一の接着剤４ａと、右側面である接着面３ｂに塗布された第一の接着剤４ｂを介して、図示しない筐体６０に接着固定されている。ホルダ３には、第一から第四のスリット５ａ〜５ｄを設けている。第一のスリット５ａと第二のスリット５ｂは上側面から下方向に切欠かれた形状である。第三のスリット５ｃと第四のスリット５ｄは下側面から上方向に切欠かれた形状である。また、第一のスリット５ａと第三のスリット５ｃは、左右方向においてほぼ同じ位置に上下方向に沿って形成されている。第二のスリット５ｂと第四のスリット５ｄは、左右方向においてほぼ同じ位置に上下方向に沿って形成されている。第一のスリット５ａと第三のスリット５ｃは光学素子１より左側に、第二のスリット５ｂと第四のスリット５ｄは光学素子１より右側に位置している。
【００１９】
第一の接着剤４ａ、４ｂは、左右対称の位置に塗布することが望ましい。しかし、接着剤塗布時の射出ノズルの位置決め誤差、射出量ばらつき、液だれ等により、塗布位置にばらつきが生じることがある。接着剤は、硬化や環境温度変化等によって膨張・収縮が生じる。従来の光ピックアップにおいて、接着剤塗布位置のばらつきがある状態で接着剤の膨張・収縮が生じると、光学的性能が劣化する。本発明の特徴は、第一の接着剤４ａ、４ｂの塗布位置にばらつきが生じても光学的性能が劣化しないように、ホルダ３に第一から第四のスリット５ａ〜５ｄを設けたことである。
【００２０】
図３〜図５を用いて、光学素子ユニットの光学的性能劣化の原因と、第一から第四のスリット５ａ〜５ｄの効果を説明する。図３は従来の光学素子ユニット５１に第一の接着剤４ａ、４ｂが正常に塗布されたときの図、図４は塗布位置にばらつきが生じたときの図である。図５は、本発明の光学素子ユニット５０に第一の接着剤４ａ、４ｂが上下にばらついて塗布されたときの図である。図３において、図３（ａ）は接着剤の収縮がないときの前面図、図３（ｂ）は接着剤の収縮によって各部品が変形した時の前面図である。図３（ｃ）は、ホルダ３１が第一の接着剤４ａ、４ｂから受ける力と変形・回転を模式的に示した図である。図４および図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）も同様である。点Ａ、Ｂは、光学素子１が第二の接着剤２ａ、２ｂによって接着されている位置の略中心を示している。
【００２１】
従来の光学素子ユニット５１において、図３（ａ）に示すように第一の接着剤４ａ、４ｂが正常に塗布されたとき、第一の接着剤４ａ、４ｂの収縮によって、図３（ｂ）に示すようにホルダ３１が左右に伸びる変形が生じる。このとき、ホルダ３１が第一の接着剤４ａ、４ｂから左右方向に受ける力Ｆａ、Ｆｂは、図３（ｃ）のように同一直線上となる。したがって、ホルダ３１には回転モーメントが作用せず、それに搭載された光学素子１は回転しない。
【００２２】
しかし、図４（ａ）に示すように、第一の接着剤４ａ、４ｂの塗布位置が上下方向にばらついたとき、図４（ｂ）のように、ホルダ３が斜めに伸びる変形が生じる。このとき、ホルダ３１が左右方向に受ける力Ｆａ、Ｆｂの作用点は、図４（ｃ）に示すように、上下方向にずれる。これによりホルダ３１を回転させる回転モーメントが生じる。また、ホルダ３１は平行四辺形状に変形するので、光学素子１の接着位置Ａ、Ｂも左右方向にずれる。この２つの原因により、光学素子１に回転ずれが生じる。この変形モードをモード１とする。これは、光ディスクの記録層上に集光するレーザ光のスポット位置ずれを発生させる原因となる。すなわち、従来の構成においては、接着剤塗布位置のばらつきがある状態で接着剤の膨張・収縮が生じると、光学的性能が劣化する。
【００２３】
そこで本発明では、図５（ａ）に示すように、ホルダ３の一部を上下方向に切欠いて形成した第一から第四のスリット５ａ〜５ｄを設けた。この形状において、第一の接着剤４ａ、４ｂの塗布位置が上下にばらつくことなく正常に塗布されたときは、図３に示したのと同様の理由により、光学素子１の回転は生じないので、図示を省略する。この形状において、上下に塗布位置がずれた第一の接着剤４ａ、４ｂが収縮すると、図５（ｂ）に示すようにホルダ３が変形する。この変形状態について、図５（ｃ）を用いて詳しく説明する。上下方向に作用点がずれた力Ｆａ、Ｆｂが発生すると、従来の構造における場合と同様にモード１が発生する。このとき、第一から第四のスリット５ａ〜５ｄを設けたことにより、モード２の変形が生じる。ホルダ３のうち第一と第三のスリット５ａ、５ｃより左側の部分である外側部Ｃと、第二と第四のスリット５ｃ、５ｄより右側の部分である外側部Ｄは、それぞれが力Ｆａ、Ｆｂに引っ張られて上下のせん断方向にずれる。これにより、ホルダ３のうち第一から第四のスリット５ａ〜５ｄより内側の部分Ｅは外側の部分Ｃ、Ｄから力Ｆｃ、Ｆｄを受け、モード１とは逆方向に回転する。この変形モードをモード２とする。モード１による回転が、モード２による回転で相殺されるため、全体として光学素子１の回転ずれが防止される。
【００２４】
ここでは、第一から第四のスリット５ａ〜５ｄの深さは全て同じであることを前提に説明したが、全て同じ深さでなくてもよい。また、第一から第四のスリット５ａ〜５ｄの形状は、図２で示したような矩形ではなく、くさび形やかまぼこ形等でもよい。
【００２５】
上記のように、本発明に係る光学素子ユニットでは、ホルダ３の変形を積極的に利用する。しかし、ホルダ３の変形の影響で、光学素子１の光学的有効面に歪みが生じると、本来の光学的性能を発揮できなくなる恐れがある。これを防止するため、ホルダ３は光学素子１よりもヤング率の小さい材料を使用することが望ましい。これにより、接着剤の収縮による力がホルダ３に生じた時、ホルダ３は変形しやすいが、光学素子は変形しにくい構造とすることができる。また、第二の接着剤２ａ、２ｂはホルダ３よりも硬化時のヤング率が小さい材料を使用することが望ましい。これにより、ホルダ３の変形を第二の接着剤２ａ、２ｂが吸収し、光学素子１の変形を防止することができる。
【００２６】
ここで、第二の接着剤２ａを光学素子１の上側に、第二の接着剤２ｂを光学素子１の下側に塗布したのは、第一から第四のスリット５ａ〜５ｄへの接着剤流れ込みを防止するためである。第二の接着剤２ａ、２ｂが光学素子１の後面に塗布されている場合でも、第二の接着剤２ａを後面上側に、第二の接着剤２ｂを後面下側に塗布していればよい。
【００２７】
接着剤が膨張したときは、力Ｆａ〜Ｆｄの方向が上記と逆になり、モード１とモード２の回転方向もそれぞれ逆になる。従って、接着剤が膨張するときも、光学素子１の回転ずれが防止される。接着剤塗布位置のばらつき位置が本実施例と左右逆のときや、ばらつきの程度が本実施例より小さいときにも、同様に効果を発揮する。
【００２８】
なお、本実施例では、光学素子１のホルダ３への固定に接着剤を用いたが、圧入など接着以外の固定方法を用いてもよい。
【００２９】
この構造により、第一の接着剤４ａ、４ｂの塗布位置が上下方向にばらついても、接着剤膨張・収縮時に光学素子１の回転ずれが生じない。従って、接着工程の簡易化による生産効率の向上や、不良率の低減によるコストダウンが実現できる。
【００３０】
本実施例に係る固定方法は、光ピックアップ以外にも、光学部品を高精度に位置決めして固定する製品全般に応用可能である。光学部品としては、回折格子以外にも、回転ずれが生じるのが好ましくない光学部品全般に応用可能である。
【実施例２】
【００３１】
次に、図６及び図７を参照して、本発明による光学素子ユニットの第二の実施例を説明する。
【００３２】
図６は、本実施例に係る光ピックアップ１００が有する光学素子ユニット５２の構成を示す斜視図である。光学素子ユニット５２において、ホルダ３２のうち第一と第三のスリット５ａ、５ｃより左側の部分である外側部Ｃと、第二と第四のスリット５ｂ、５ｄより右側の部分である外側部Ｄは、内側部Ｅより幅を厚くして前側に突出している。これにより、光学素子１の側面をホルダ３２の外側部Ｃ、Ｄが覆う構造になっている。
【００３３】
図７（ａ）は、接着面３２ａ側から光学素子ユニット５２を見たときの、ホルダ３２と光学素子１の位置関係を示した図である。図７（ｂ）は、第一の実施例に係る光学素子ユニット５０を、図７（ａ）と同様の方向から見たときの図である。
【００３４】
図７（ｂ）に示す光学素子ユニット５０では、接着面３ａ側から見たときに光学素子１の側面が見える。接着面３ｂ側から見たときも、同様の構造である。この構造において第一の接着剤４ａ、４ｂの塗布位置が光学素子１寄りにばらつくと、光学素子１に接着剤が付着してしまう恐れがある。これにより、意図した接着位置以外で光学素子１がホルダ３に固定されてしまうと、ホルダ３が変形したときの光学素子１の動きが変化し、第一から第四のスリット５ａ〜５ｄによる回転ずれ防止効果がうまく機能しない。そこで、図７（ａ）に示すように接着面３２ａ側から見たときに光学素子１の側面が全てホルダ３２の外側部Ｃで覆われる構造とした。これにより、第一の接着剤４ａ、４ｂの塗布位置に前後方向のばらつきが生じても、光学素子１に接着剤が付着する心配が無い。したがって、第一から第四のスリット５ａ〜５ｄによる回転ずれ防止効果を有効に機能させることができる。
【実施例３】
【００３５】
第一の実施例で述べたように、本発明に係る光学素子ユニットでは、ホルダ３の変形を積極的に利用することで、光学素子１の回転ずれを防止する。しかし、ホルダ３の変形が大きすぎると、各接着部に生じる応力も大きくなり、繰り返し応力による接着面剥離などの問題が生じる恐れがある。そこで、生じる変形を最小限とするため、第一の接着剤４ａ、４ｂの接着面を左右方向に凸の曲面とすることが望ましい。実施例３として、この構造の詳細を、図８を用いて説明する。図８（ａ）は、第一の実施例に係るホルダ３を、図８（ｂ）は、本実施例に係るホルダ３３を前面から見たときの図である。
【００３６】
力Ｆａ、Ｆｂは、第一の接着剤４ａ、４ｂの収縮によりホルダ３及びホルダ３３が受ける力を示している。点Ｇは、孔６を前側から見たときの図心である。言い換えると、点Ｇは、前後方向に垂直な平面内での、ホルダ３３の中心である。また、長さＬａ、Ｌｂは、力Ｆａ、Ｆｂによって点Ｇ周りに発生する回転モーメントの腕の長さを示している。このモーメントが大きいほど、接着剤収縮時にホルダ３に生じる変形が大きくなる。この変形を最小限とするため、本実施例に係るホルダ３３の接着面３３ａ、３３ｂは、左右方向に凸の曲面となっている。これにより、力Ｆａ、Ｆｂは曲面に対して垂直方向の力となり、接着面が曲面でない場合に比べてＬａ、Ｌｂが小さくなる。したがって、接着剤収縮時の回転モーメントが小さくなり、図５において説明したモード１及びモード２の変形が小さくなる。すなわち、同じ接着位置ばらつきが生じた時でも、接着面３３ａ、３３ｂを左右方向に凸の曲面とすることにより、ホルダ３３の変形を小さくすることができる。
【００３７】
ここで、接着面３３ａのうち、力Ｆａの作用点近傍の曲率中心をＯとする。曲率中心Ｏが点Ｇと一致するとき、長さＬａは０となる。接着面３３ｂについても同様であれば、ホルダ３に回転モーメントは発生しない。従って、接着面３３ａ、３３ｂは、点Ｇを曲率中心とする曲面であることが最も好ましい。点Ｇを曲率中心とする曲面７ａ、７ｂを、図８（ｂ）に破線で示す。曲面７ａ、７ｂより曲率の小さい曲面であっても、一定の変形低減効果を発揮する。ここで曲面とは、傾斜した平面の連続によって左右に凸となっている略曲面も含む。
【００３８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００３９】
また、光ピックアップ１００の各構成部品は、説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも全ての構成部品を示しているものではない。
【符号の説明】
【００４０】
１  光学素子
２ａ、２ｂ  第二の接着剤
３、３１、３２、３３  ホルダ
３ａ、３ｂ  接着面
４ａ、４ｂ  第一の接着剤
５ａ〜５ｄ  スリット
６  孔
５０、５１、５２  光学素子ユニット
６０  筐体
７０  対物レンズ
８０  対物レンズホルダ
１００  光ピックアップ
【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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