(57)【要約】【課題】光拡散板を透過する光の色相の変化を抑制すると共に、透過率の低下を抑制することができる光拡散板、これを備えた面光源装置及び透過型画像表示装置を提供する。【解決手段】  透過型画像表示装置１は、光拡散板４０と、光源部３０と、透過型画像表示部１０とを備えている。光拡散板４０は、透光性樹脂からなり、入射する光を拡散させる光拡散板であって、光が入射される入射面４０ｂと、入射面４０ｂと反対側の面であり、光を出射する出射面４０ａとを備え、透光性樹脂に対する紫外線吸収剤の添加量が１０００質量ｐｐｍ以下である。光源部３０は、光拡散板４０の入射面４０ｂと対向して配置され、入射面４０ｂに光を供給する。透過型画像表示部１０は、光拡散板４０の出射面４０ａ側に配置され、光拡散板４０からの出射光により照明され画像を表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性樹脂からなり、入射する光を拡散して出射させる光拡散板であって、
光が入射される入射面と、
前記入射面と反対側の面であり、前記光を出射する出射面と、
を備え、
前記透光性樹脂に対する紫外線吸収剤の添加量が１０００質量ｐｐｍ以下である、
光拡散板。
【請求項２】
前記透光性樹脂は、ポリスチレン樹脂、又はメチルメタクリレート・スチレン共重合体樹脂である、
請求項１に記載の光拡散板。
【請求項３】
前記入射面に光源部としての白色発光ダイオードからの光が入射される、白色発光ダイオード用の光拡散板として用いられる、
請求項１又は２に記載の光拡散板。
【請求項４】
前記透光性樹脂に対する蛍光増白剤の添加量が０質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下である、
請求項１〜３の何れか一項に記載の光拡散板。
【請求項５】
前記出射面から出射される光によって透過型画像表示部としてのカラー液晶表示パネルを照明する、カラー液晶表示装置用の光拡散板として用いられる、
請求項１〜４の何れか一項に記載の光拡散板。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の光拡散板と、
前記光拡散板における前記入射面と対向して配置されており、前記入射面に光を供給する光源部と、
を備えている面光源装置。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか一項に記載の光拡散板と、
前記光拡散板における前記入射面と対向して配置されており、前記入射面に光を供給する光源部と、
前記光拡散板の前記出射面側に配置されており、前記光拡散板から出射される光により照明され画像を表示する透過型画像表示部と、
を備えている透過型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散板、これを備えた面光源装置及び透過型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの透過型画像表示装置は、一般に、液晶表示パネルといった透過型画像表示部の背面側に配置され、透過型画像表示部に光を供給する面光源装置を有する。このような面光源装置として直下型の面光源装置が知られている。直下型の面光源装置は、透光性を有する光拡散板と、光拡散板の背面に配置され、光拡散板の背面に光を供給するための光源とを備えている。透光性の樹脂から形成された光拡散板では、光源などから出射される紫外線による劣化を抑制するために紫外線吸収剤が添加されている（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０８５９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光拡散板を形成する透光性樹脂に紫外線吸収剤を添加すると、紫外線吸収剤自体の色によって光拡散板が黄色味を帯びるようになる。光拡散板を透過する光が黄色味の影響を受けると、色相の変化が生じるおそれがある。また、透光性樹脂に添加された紫外線吸収剤により透過率が低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の主な目的は、光拡散板を透過する光の色相の変化を抑制すると共に、透過率の低下を抑制することができる光拡散板、これを備えた面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光拡散板は、透光性樹脂からなり、入射する光を拡散して出射させる光拡散板であって、光が入射される入射面と、入射面と反対側の面であり、光を出射する出射面と、を備え、透光性樹脂に対する紫外線吸収剤の添加量が１０００質量ｐｐｍ以下である。
【０００７】
本発明に係る面光源装置は、上記に記載の光拡散板と、光拡散板における入射面と対向して配置されており、入射面に光を供給する光源部と、を備えている。
【０００８】
本発明に係る透過型画像表示装置は、上記に記載の光拡散板と、光拡散板における入射面と対向して配置されており、入射面に光を供給する光源部と、光拡散板の出射面側に配置されており、光拡散板から出射される光により照明され画像を表示する透過型画像表示部と、を備えている。
【０００９】
上記構成の光拡散板、面光源装置及び透過型画像表示装置において、光拡散板の入射面から入射した光は、出射面から出射される。光拡散板は、透光性樹脂に対する紫外線吸収剤の添加量が１０００質量ｐｐｍ以下であるので、入射面に入射してから出射面に出射されるまでの間に受ける黄色味の影響が抑制される。これにより、光拡散板を透過する光の色相の変化を抑制すると共に、透過率の低下を抑制することができる。この光拡散板を備えた面光源装置では、自然な色相でかつ輝度の高い光を透過型画像表示部に供給することができる。このような光が供給された透過型画像表示装置では、透過型画像表示部で表示される画像をより高品質なものとすることができる。
【００１０】
本発明に係る光拡散板では、透光性樹脂を、ポリスチレン樹脂、又はメチルメタクリレート・スチレン共重合体樹脂とすることができる。
【００１１】
ポリスチレン樹脂、又はメチルメタクリレート・スチレン共重合体樹脂は吸湿性が比較的低いので、吸湿による形状の変化が抑制される。これにより、良好な出射状態を維持することができる。また、光拡散板の製造において、材料にかかるコストを低減することができる。
【００１２】
本発明に係る光拡散板は、入射面に光源部としての白色発光ダイオードからの光が入射される、白色発光ダイオード用光拡散板として用いることができる。
【００１３】
透光性樹脂の劣化を招く紫外線の波長は２９０〜４００ｎｍである。このため、波長の上限値が４１０ｎｍ程度までの光をカットすることが、透光性樹脂の劣化を低減するために望まれている。一方、白色発光ダイオードから出射される光の波長は４００ｎｍ以上である。したがって、紫外線による劣化対策がなされた従来の光拡散板では、白色発光ダイオードが発光する光に含まれる４００ｎｍ〜４１０ｎｍの波長領域の光もカットされる。これにより、発光強度が下がることが分かっており、より一層の輝度の低下を招いている。上記構成の光拡散板では、この白色発光ダイオードからの光が入射される場合であっても、白色発光ダイオードに特有の４００ｎｍ〜４１０ｎｍの領域が波長の光がカットされることがなくなるので、輝度の低下を抑制するという効果がより大きくなる。
【００１４】
本発明に係る光拡散板では、透光性樹脂に対する蛍光増白剤の添加量を、０質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下とすることができる。
【００１５】
上記構成の光拡散板によれば、紫外線吸収剤を上記の添加量としているので、紫外線吸収剤を添加することによる黄色味を抑制するための蛍光増白剤の添加量を低減することができる。これにより、蛍光増白剤を添加することによる透過率の低下が抑制されるので、光拡散板から出射される光の輝度を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る光拡散板は、出射面から出射される光によって透過型画像表示部としてのカラー液晶表示パネルを照明する、カラー液晶表示装置用の光拡散板として用いることができる。
【００１７】
この構成の光拡散板によれば、黄色味の影響が抑制された光で透過型画像表示が照射される。その結果、透過型画像表示部で表示される画像をより高品質なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る光拡散板、これを備えた面光源装置及び透過型画像表示装置によれば、光拡散板を透過する光の色相の変化を抑制すると共に、透過率の低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る光拡散板の一実施形態を適用した透過型画像表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す光拡散板を製造する装置の一実施形態を示した概略構成図である。
【図３】白色ＬＥＤが出射する光の分光分布及び紫外線吸収剤が遮断する波長の領域示したグラフと、波長が４００ｎｍ付近の光強度を拡大して示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、説明中「上」、「下」などの方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。図１は、本発明に係る光拡散板の一実施形態を適用した透過型画像表示装置の概略構成を示す断面図であり、透過型画像表示装置を分解して示している。
【００２１】
透過型画像表示装置１は、図１に示すように、透過型画像表示部１０と、透過型画像表示部１０の背面側に対向して配置された面光源装置２０とを備えている。以下の説明では、図１に示すように、面光源装置２０と透過型画像表示部１０の配列方向をＺ軸方向（板厚方向）と称し、Ｚ軸方向に直交する二方向であって互いに直交する二方向をＸ軸方向及びＹ軸方向と称す。
【００２２】
透過型画像表示部１０は、面光源装置２０から出力された光によって照明されることにより画像を表示する。透過型画像表示部１０の例には、例えば液晶セル１１の両面に偏光板１２，１３が配置されたカラー液晶表示パネルが含まれる。この場合、透過型画像表示装置１は、液晶表示装置（又は液晶テレビ）である。液晶セル１１及び偏光板１２，１３は、従来の液晶表示装置などの透過型画像表示装置で用いられているものを用いることができる。液晶セル１１の例は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型液晶セルや、ＳＴＮ（SuperTwistedNematic）型の液晶セルなど、公知の液晶セルが含まれる。
【００２３】
面光源装置２０は、いわゆる直下型の面光源装置であり、並列配置された複数の光源３１を含む光源部３０を有する。各光源３１は、複数の光源３１の配列方向に直交する方向に延在している線状光源であり、蛍光ランプ（冷陰極線ランプ）のような直管状のものが例示される。複数の光源３１は各光源３１の中心軸線が同一の平面内に位置するように間隔をあけて配置されており、隣接する２つの光源３１，３１の中心軸線間の距離をＬ１とした場合、距離Ｌ１は、例えば１５ｍｍ〜１５０ｍｍである。ここでは、光源３１は線状としたが、ＬＥＤのような点状光源などを用いることも可能である。なお、図１中に示した平面（一点鎖線）は説明の便宜のためであり、仮想的な平面である。
【００２４】
また、点状光源の例は、白色発光ダイオード（以下、「白色ＬＥＤ」とも称す）である。光源部３０となる白色ＬＥＤとしては、様々な出光分布を有するものが使用可能である。法線方向の光度が最大であり、光度分布の半値幅が４０度以上８０以下である出光分布を有するものが好適である。また、ＬＥＤのタイプとしては、具体的に、ランバーシアン型、砲弾型、サイドエミッション型などが挙げられる。
【００２５】
複数の光源３１は、図１に示すように、ランプボックス３２内に配置されていることが好ましく、ランプボックス３２の内面３２ａは、光散乱反射面として形成されていることが好ましい。これにより、各光源３１から出力された光が透過型画像表示部１０側に確実に出力されるため、各光源３１からの光を効率的に利用することが可能となる。本実施形態では、光源部３０は、上記好ましい構成のランプボックス３２を有するものとして説明する。
【００２６】
面光源装置２０は、光源部３０の前面側（図１では上側）、すなわち、透過型画像表示部１０側に光源部３０に対して離間して配置された光拡散板４０を有している。このとき、光拡散板４０において、光源部３０側の面が入射面４０ｂであり、透過型画像表示部１０側の面が出射面４０ａとなる。本実施形態の光拡散板４０では、入射面４０ｂ及び出射面４０ａが共に平坦に形成されている。上記光拡散板４０と複数の光源３１との間の離間距離をＤとした場合、離間距離Ｄは、例えば５ｍｍ〜５０ｍｍである。面光源装置２０では、薄型化を図るため、Ｌ１／Ｄが１．５以上であり、好ましくは、Ｌ１／Ｄは２．５以上となるように、隣接する２光源３１，３１間の距離Ｌ１及び離間距離Ｄが選択されている。
【００２７】
光拡散板４０は、光源部３０からの光、すなわち、各光源３１からの直接光及びランプボックス３２の内面３２ａで反射した反射光を透過型画像表示部１０に向けて拡散照射するためのものである。光拡散板４０は、板状に形成されており、その厚さｄ１は、通常、１．０ｍｍ〜４．０ｍｍ程度であり、好ましくは、１．５ｍｍ以上である。光拡散板４０の平面視形状の例は、略長方形及び略正方形を含む。光拡散板４０の平面視形状のサイズは、目的とする透過型画像表示部１０の画面サイズに適合するように選択される。光拡散板４０のサイズは、通常、２７０ｍｍ×４８０ｍｍ以上１２５０ｍｍ×２２２０ｍｍ以下であり、好ましくは、３９０ｍｍ×７００ｍｍ以上である。また、光拡散板４０の対角線の長さは、通常、５０ｃｍ以上２５０ｃｍ以下であり、好ましくは、８０ｃｍ以上である。
【００２８】
光拡散板４０は、透光性樹脂（又は透明樹脂）を主成分として構成されている。透光性樹脂の屈折率の例は、１．４６〜１．６２である。透光性樹脂材料の例は、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂（屈折率：１．５９）、ＭＳ（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体）樹脂（屈折率：１．５６〜１．５９）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂（屈折率：１．４９）などである。透光性樹脂材料としては、吸湿性、コストの観点からポリスチレン樹脂、ＭＳ樹脂がより好ましい。
【００２９】
光拡散板４０には、紫外線による劣化を低減するための紫外線吸収剤が添加されている。本実施形態では、この紫外線吸収剤の添加量に一つの特徴を有する。すなわち、光拡散板４０を構成する透光性樹脂に対する紫外線吸収剤の添加量が１０００質量ｐｐｍ以下、好ましくは、１０００質量ｐｐｍ以下、好ましくは、５００質量ｐｐｍ以下である。例えば、サイズが５１４ｍｍ×９０４ｍｍであり、対角線の長さが１０４ｃｍである、４０インチディスプレイ用の光拡散板４０について、透光性樹脂に対する紫外線吸収剤の添加量を０質量ｐｐｍとすることができる。
【００３０】
透光性樹脂に添加される紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、マロン酸エステル系紫外線吸収剤、シュウ酸アニリド系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤などが挙げられ、好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤である。
【００３１】
透光性樹脂と紫外線吸収剤とを合わせた質量に対する蛍光増白剤の添加量は、０質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下である。従来、紫外線吸収剤を添加することによる黄変を抑制するために、蛍光増白剤が添加されていた。本実施形態では、紫外線吸収剤の添加量を上記の添加量とすることにより黄変が抑制されるので、蛍光増白剤を添加しなくてもよい場合があり、多くても１０質量ｐｐｍの蛍光増白剤を添加すれば十分に黄変を抑制することができる。蛍光増白剤を添加しないことにより、又は添加量を上記の添加量とすることにより、蛍光増白剤を添加することによる透過率の低下が抑制されるので、光拡散板から出射される光の輝度を向上させることができる。
【００３２】
光拡散板４０としての拡散性能を備えるために、粒子自体が光を拡散させる効果を有する拡散剤などの添加剤が添加される。上記拡散剤としては、光拡散板４０を主に構成する上述したような熱可塑性樹脂とは屈折率が異なる粉末が用いられる。例えば、スチレン樹脂粒子、メタクリル樹脂粒子などの有機粒子、炭酸カリウム粒子、シリカ粒子、シリコーン樹脂粒子などの無機粒子が用いられる。
【００３３】
また、光拡散板４０には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、帯電防止剤、酸化防止剤、加工安定剤、難燃剤、滑剤などの添加剤を添加することもできる。これらの添加剤はそれぞれ単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３４】
上記の粒子成分や添加剤など、透光性樹脂に添加されるものがある場合には、紫外線吸収剤の添加量は、光拡散板４０を構成する透光性樹脂とその他に添加されるものとを合わせた質量に対して定められ、その添加量は１０００質量ｐｐｍ以下である。また、蛍光増白剤の添加量についても同様である。
【００３５】
〔光拡散板の製造方法〕
次に、本実施形態に係る光拡散板４０の製造方法の一例について、図２を用いて説明する。図２は、光拡散板を製造する装置の一実施形態を示した概略構成図である。
【００３６】
光拡散板製造装置６０は、図２に示すように、原料となる熱可塑性樹脂を投入するための樹脂投入口６１と、熱可塑性樹脂を加熱溶融するための押出機６２と、押出機６２から供給される溶融樹脂をシート状に押し出すためのダイ６３と、ダイ６３から押し出されたシート状の樹脂シート８０を成形するための第１押圧ロール６４、第２押圧ロール６５及び第３押圧ロール６６と、樹脂シート８０を幅方向（押出方向と直交する方向）に沿って所定のサイズに切断するカッター６８とを備えている。
【００３７】
第１押圧ロール６４、第２押圧ロール６５及び第３押圧ロール６６は、各ロールの回転軸が略平行に配置されている。第１押圧ロール６４及び第２押圧ロール６５と、第２押圧ロール６５及び第３押圧ロール６６とは、樹脂シート８０の厚み方向に互いに離間して配置され、互いの周面同士の間隔は、樹脂シート８０の厚みに応じて設定されている。第１〜第３押圧ロール６４〜６６の周面６４ａ〜６６ａは鏡面である。
【００３８】
このような光拡散板製造装置６０において、例えば、熱可塑性樹脂としての９８．１重量％のポリスチレン樹脂と、拡散剤としての１．８重量％の架橋アクリル系共重合体粒子と、紫外線吸収剤としての０．０５重量％のベンゾトリアゾール系化合物と、酸化防止剤としての０．０５重量％のヒンダードフェノール系化合物とを樹脂投入口６１に投入する。次に、紫外線吸収剤が混入されたポリスチレン樹脂を押出機６２内で溶融混練し、ダイ６３に供給する。ダイ６３では、上記押出機６２から供給された溶融樹脂を樹脂シート８０として押し出す。次に、樹脂シート８０を第１押圧ロール６４と第２押圧ロール６５とで挟み込んで押圧し、その後、樹脂シート８０を第２押圧ロール６５と第３押圧ロール６６とで挟み込んで押圧する。これにより、表面が平坦で、所望の厚みの樹脂シート８０が形成される。そして、カッター６８により所望のサイズに切断することにより、所望の厚み及びサイズを有する光拡散板４０となる。
【００３９】
次に、上記光拡散板４０の作用効果について、図１に示したように、光拡散板４０を含む面光源装置２０が透過型画像表示装置１に適用されている場合を例にして説明する。上記実施形態の光拡散板４０、面光源装置２０及び透過型画像表示装置１において、光拡散板４０の入射面４０ｂから入射した光は、出射面４０ａから出射される。光拡散板４０は、透光性樹脂に対する紫外線吸収剤の添加量が１０００質量ｐｐｍ以下であるので、入射面４０ｂに入射してから出射面４０ａに出射されるまでの間に受ける黄色味の影響が抑制される。これにより、光拡散板４０を透過する光の色相の変化を抑制すると共に、透過率の低下を抑制することができる。この光拡散板４０を備えた面光源装置２０では、自然な色相でかつ輝度の高い光を透過型画像表示部１０に供給することができる。このような光が供給される透過型画像表示装置１では、透過型画像表示部１０で表示される画像をより高品質なものとすることができる。
【００４０】
さらに、上記構成の透過型画像表示装置１では、光源部３０として白色ＬＥＤを適用した場合、すなわち、光拡散板４０が白色ＬＥＤからの光が入射される場合に効果が大きくなる点について、図３（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は、白色ＬＥＤが出射する光の分光分布及び紫外線吸収剤が遮断する波長の領域示したグラフ、図３（ｂ）は、波長が４００ｎｍ付近の光強度を拡大して示したグラフである。
【００４１】
透光性樹脂の劣化を招く紫外線の波長は２９０〜４００ｎｍである。このため、図３に示すように、波長の上限値が４１０ｎｍ程度までの光をカットすることが、光拡散板４０を形成する透光性樹脂の劣化を抑制するために望まれている。一方、白色ＬＥＤから出射される光の波長は、図３に示すように４００ｎｍ以上である。したがって、紫外線による劣化対策がなされた従来の光拡散板では、白色ＬＥＤが発光する光に含まれる４００ｎｍ〜４１０ｎｍの波長領域の光もカットされる。これにより、発光強度が下がることが分かっており、より一層の輝度の低下を招いていた。この点、上記実施形態の光拡散板４０では、この白色ＬＥＤからの光が入射される場合であっても、白色ＬＥＤに特有の４００ｎｍ〜４１０ｎｍの領域が波長の光がカットされることがなくなる。したがって、輝度の低下を抑制するという効果がより大きくなる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態及び一実施例について説明したが、本発明は、上記実施形態及び実施例に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４３】
上記実施形態では、図２に示すような製造装置を用いて、押出成形による光拡散板４０製造の例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。光拡散板４０は、加熱プレス成形機、または射出成形機などで型枠または金型内に樹脂を充填することにより、任意の形状の光拡散板４０を得る方法を用いることができる。
【００４４】
上記実施形態では、光拡散板４０の入射面４０ｂ及び出射面４０ａが共に平坦に形成されている例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、少なくとも一方の面が、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ、プリズムレンズなど、表面に凹凸が形成されていてもよい。また、少なくとも一方の面が、艶消し面（エンボス加工面）であってもよい。
【００４５】
上記実施形態では、光拡散板４０としての拡散性能を備えるために、拡散剤などの添加剤が添加する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光を拡散させるための凹凸面を形成する機能を有するマット化剤などの添加剤が添加されてもよい。上記マット化剤としては、架橋アクリル樹脂などが例示される。
【００４６】
上記実施形態では、単層構成の光拡散板４０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、入射面４０ｂ側と、出射面４０ａ側にそれぞれ表層が設けられた多層構成の光拡散板４０であってもよい。この場合には、それぞれの層を主に構成する透光性樹脂に対する添加量が１０００質量ｐｐｍ以下となるように紫外線吸収剤を添加してもよい。また、入射面４０ｂ側を構成する表層にのみ、紫外線吸収剤を添加してもよい。この場合には、表層を構成する透光性樹脂に対する添加量が１０００質量ｐｐｍ以下となるように紫外線吸収剤を添加することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１…透過型画像表示装置、１０…透過型画像表示部、１１…液晶セル、１２，１３…偏光板、２０…面光源装置、３０…光源部、３１…光源、３２…ランプボックス、４０…光拡散板、４０ａ…出射面、４０ｂ…入射面、６０…光拡散板製造装置、６１…樹脂投入口、６２…押出機、６３…ダイ、６４…第１押圧ロール、６５…第２押圧ロール、６６…第３押圧ロール、６８…カッター、８０…樹脂シート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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