(57)【要約】【課題】操作性に優れた光学装置の光学調整機構およびその光学調整機構を備える光電センサを提供する。【解決手段】光電センサ１００は、レーザダイオード１２とレンズ１４と、ケース２と、光学調整機構とを備える。光学調整機構は、回転軸４ｂと、回転軸４ｂの回転運動を直線運動へと変換して、レーザダイオード１２とレンズ１４との間の相対距離を変化させる変換機構（シャフト３１およびレンズホルダ２０）と、回転軸４ｂの回転による変換機構の回転量を調整する回転量調整機構４（操作部４ａ）と、変換機構の回転を規制するための回転規制部とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と、前記発光部から発せられる光を受けるレンズと、前記発光部および前記レンズを収容するケースとを備えた光学装置のための光学調整機構であって、
回転軸と、
前記回転軸の回転運動を直線運動へと変換して、前記発光部と前記レンズとの間の相対距離を変化させる変換機構と、
前記回転軸の回転による前記変換機構の回転量を調整する回転量調整機構と、
前記変換機構の回転を規制するための回転規制部とを備える、光学調整機構。
【請求項２】
前記回転量調整機構は、前記直線運動の第１の方向に沿って押し込まれた第１の状態と、前記第１の方向と反対の第２の方向に沿って引き出された第２の状態とを切替可能な操作部を含み、
前記回転規制部は、前記操作部が前記第１および第２の状態のうちの一方の状態にあるときには、前記操作部の回転による前記変換機構の回転を可能にし、前記操作部が前記第１および第２の状態のうちの他方の状態にあるときには、前記変換機構の回転を規制する、請求項１に記載の光学調整機構。
【請求項３】
前記変換機構は、
前記発光部および前記レンズのうちの少なくとも一方を移動可能に支持し、前記直線運動の方向にネジが形成された支持部と、
前記支持部の前記ネジと螺合するネジが形成されたシャフトとを含み、
前記操作部は、前記シャフトの延在方向に沿ってスライド可能に前記シャフトに取付けられた前記回転軸を含み、
前記ケースには、前記操作部の前記回転軸を通すための孔が形成され、
前記回転規制部は、前記回転軸が前記シャフトの延在方向に沿って押し込まれた状態において前記操作部の前記回転軸に係止される係止部を含む、請求項２に記載の光学調整機構。
【請求項４】
前記回転軸にはギヤが形成され、
前記係止部は、前記回転軸のギヤに噛合うギヤである、請求項３に記載の光学調整機構。
【請求項５】
前記回転量調整機構は、
前記回転軸に取付けられて、前記孔と前記回転軸との間の隙間をシールするためのシール部材をさらに含む、請求項３に記載の光学調整機構。
【請求項６】
前記回転量調整機構の前記回転軸を囲むように前記回転軸に取付けられた摺動部と、
前記摺動部の表面に接するように前記シャフトの延在方向と交差する方向に付勢された先端部を有する付勢機構とをさらに含み、
前記摺動部には溝が形成され、
前記溝の位置は、前記操作部の前記回転軸が前記係止部と係止されたときの前記付勢機構の前記先端部の位置に対応する、請求項３から５のいずれか１項に記載の光学調整機構。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光学調整機構と、
前記発光部と、
前記レンズと、
前記ケースとを備える、光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学装置の光学調整機構およびそれを備える光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、物体の有無を検出するための光電センサが用いられている。このような光電センサは、発光部と、その発光部からの光を集光するためのレンズとを備える。発光部から発せられる光の焦点距離を変更するために、たとえばレンズが発光部の光軸方向に沿って移動可能である。
【０００３】
たとえば特許第４３１２３４２号公報（特許文献１）は、次のような調整機構を開示する。レーザホルダとレンズホルダとの間に、コイルばねが介挿されて、レンズホルダは光軸方向に沿ってレーザダイオードから離れる方向に付勢される。レンズホルダの外表面には雄ネジが形成される。レンズホルダを覆う鏡筒部の内面には、その雄ネジに螺合する雌ネジが形成される。鏡筒部を回転させることによって、レンズホルダが光軸方向に移動する。これにより、レーザダイオードとレンズとの間の距離を変化させることができる。さらに、ロック部を使用者が操作することによって、鏡筒部がロックされる。したがって、投光レンズの位置を調整した後に、その位置に投光レンズを保持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３１２３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許第４３１２３４２号公報（特許文献１）に開示された構成によれば、レンズの位置を固定するために鏡筒部およびネジ（ロック部）の２箇所を操作する必要がある。さらに、鏡筒部は、使用者が手で回すことができる一方で、ロック部を作動させるためにネジを回転させる必要がある。ネジを回転させるためには道具（ネジ回しなど）が必要である。
【０００６】
このように従来の機構においては、発光部とレンズとの間の距離を変化させる際の操作性に課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、操作性に優れた光学装置の光学調整機構およびその光学調整機構を備える光電センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある局面に係る光学調整機構は、発光部と、発光部から発せられる光を受けるレンズと、発光部およびレンズを収容するケースとを備えた光学装置のための光学調整機構である。光学調整機構は、回転軸と、回転軸の回転運動を直線運動へと変換して、発光部とレンズとの間の相対距離を変化させる変換機構と、回転軸の回転による変換機構の回転量を調整する回転量調整機構と、変換機構の回転を規制するための回転規制部とを備える。
【０００９】
この構成によれば、回転軸の回転によって変換機構が発光部とレンズとの間の相対距離を変化させることができる。回転軸の回転を回転規制部により規制することで発光部とレンズとの間の相対距離を固定することができる。したがって操作性に優れた光学調整機構を実現することができる。
【００１０】
好ましくは、回転量調整機構は、直線運動の第１の方向に沿って押し込まれた第１の状態と、第１の方向と反対の第２の方向に沿って引き出された第２の状態とを切替可能な操作部を含む。回転規制部は、操作部が第１および第２の状態のうちの一方の状態にあるときには、操作部の回転による変換機構の回転を可能にし、操作部が第１および第２の状態のうちの他方の状態にあるときには、変換機構の回転を規制する。
【００１１】
この構成によれば、操作部の押し引きにより回転軸を回転させたり回転を規制したりすることができる。したがって、光学調整機構の操作性を高めることができる。
【００１２】
好ましくは、変換機構は、発光部およびレンズのうちの少なくとも一方を移動可能に支持し、直線運動の方向にネジが形成された支持部と、支持部のネジと螺合するネジが形成されたシャフトとを含む。操作部は、シャフトの延在方向に沿ってスライド可能にシャフトに取付けられた回転軸を含む。ケースには、操作部の回転軸を通すための孔が形成される。回転規制部は、回転軸がシャフトの延在方向に沿って押し込まれた状態において操作部の回転軸に係止される係止部を含む。
【００１３】
この構成によれば、たとえばケースに回転規制部を形成することができる。これにより、追加の部品を発生させることなく回転規制部を実現することができる。なお、係止部による係止の方法は特に限定されるものではない。
【００１４】
好ましくは、回転軸にはギヤが形成される。係止部は、回転軸のギヤに噛合うギヤである。
【００１５】
この構成によれば、たとえばケースに形成されたギヤと回転軸とのギヤとを噛合わせることで操作部（回転軸の）回転を規制することができる。
【００１６】
好ましくは、回転量調整機構は、回転軸に取付けられて、孔と回転軸との間の隙間をシールするためのシール部材をさらに含む。
【００１７】
この構成によれば、操作部の回転軸とケースの孔との間の隙間をシール部材で塞ぐことができる。したがって、ケースを密閉することができるので、埃あるいは水などからケース内部の光学部品（発光部およびレンズなど）を保護することができる。
【００１８】
好ましくは、光学調整機構は、回転量調整機構の回転軸を囲むように回転軸に取付けられた摺動部と、摺動部の表面に接するようにシャフトの延在方向と交差する方向に付勢された先端部を有する付勢機構とをさらに含む。摺動部には溝が形成される。溝の位置は、操作部の回転軸が係止部と係止されたときの付勢機構の先端部の位置に対応する。
【００１９】
この構成によれば、回転軸の回転が規制された状態をユーザが確認することができる。
本発明の別の局面に係る光電センサは、上記のいずれかの光学調整機構と、発光部と、レンズと、ケースとを備える。
【００２０】
この構成によれば、発光部とレンズとの間の相対距離の調整および固定を簡単に行なうことができる光電センサを実現することができる。したがって、操作性に優れた光電センサを実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、操作性に優れた光電センサの光学調整機構およびそれを備える光電センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る光電センサを第１の方向から見た外観図である。
【図２】図１に示した光電センサを第２の方向から見た外観図である。
【図３】図１に示した光電センサを、第２の方向と反対の第３の方向から見た外観図である。
【図４】操作部４ａが引き出された状態を示す図である。
【図５】図１に示した光電センサ１００の光学系に関する構成を説明するための第１の図である。
【図６】図１に示した光電センサ１００の光学系に関する構成を説明するための第２の図である。
【図７】回転量調整機構４の回転軸４ｂが挿入されるケース２の側面２ｃを示した図である。
【図８】回転量調整機構４の回転軸４ｂの構成をより詳細に説明する斜視図である。
【図９】回転量調整機構４の操作部４ａが押し込まれた状態を概略的に説明するための図である。
【図１０】ケース２の孔と回転軸４ｂとの間の隙間を塞ぐための他の構造例を説明した図である。
【図１１】回転規制部の構成の一例を模式的に示した図である。
【図１２】回転規制部の構成の他の例を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係る光電センサを第１の方向から見た外観図である。図２は、図１に示した光電センサを第２の方向から見た外観図である。図３は、図１に示した光電センサを、第２の方向と反対の第３の方向から見た外観図である。
【００２５】
図１〜図３を参照して、光電センサ１００は投光および受光により、たとえば物体の有無を検知する。なお以下の用途に限定されるものではないが、たとえば光電センサ１００は、光電スイッチ、光学式距離判別センサ、あるいは光学式変位センサのいずれかであってもよい。
【００２６】
光電センサ１００は、ケース２を有する。後に詳細に説明するように、ケース２には、発光部と、発光部から発せられる光を受けるレンズと、発光部から発せられる光の反射光を受光する受光レンズと、その受光レンズを通った光を受けて、受光量に応じた受光信号を出力する受光素子が収容される。
【００２７】
ケース２には、発光部からレンズを通して発せられる光を通すための投光窓２ａおよび、反射光をケース内部に導入するための受光窓２ｂが形成される。投光窓２ａおよび受光窓２ｂには、プレート３ａ，３ｂがそれぞれ装着される。
【００２８】
光電センサ１００は、さらに、回転量調整機構４を備える。回転量調整機構４は、操作部４ａを有する。図１では、操作部４ａは、ケース２の側面２ｃと接している。この状態から操作部４ａを矢印Ａ１の方向に引き出すことができる。図４は、操作部４ａが引き出された状態を示す図である。この状態において、使用者が操作部４ａを回転させることができる。一方、図４に示された状態から、操作部４ａを矢印Ａ２の方向に押し込むことによって、操作部４ａがケース２の側面２ｃと接する（図１に示された状態に対応する）。図１に示された状態では、操作部４ａの回転が規制される。
【００２９】
図５は、図１に示した光電センサ１００の光学系に関する構成を説明するための第１の図である。図６は、図１に示した光電センサ１００の光学系に関する構成を説明するための第２の図である。
【００３０】
図５および図６を参照して、光電センサ１００は、レーザダイオード１２と、投光レンズ１４と、受光レンズ１６と、受光素子１８とを含む。
【００３１】
レーザダイオード１２は光を発する発光部である。投光レンズ１４はレーザダイオード１２からの光（図示せず）を受ける。投光レンズ１４は、レンズホルダ２０に保持される。投光レンズ１４を通った光は、プレート３ａを透過して投光窓２ａから出射される。
【００３２】
受光レンズ１６は、ケース２の外部からプレート３ｂを透過した光を受けて、受光素子１８の受光面に光を集める。受光素子１８は、受光レンズ１６からの光を受けて、その受光量を表す受光信号を出力する。
【００３３】
光電センサ１００は、さらに、シャフト３１と、コイルバネ３３と、板バネ３４，３５と、摺動部３６とを含む。
【００３４】
シャフト３１は、操作部４ａの回転軸４ｂに取付けられる。さらにレンズホルダ２０は、シャフト３１に通される。シャフト３１にはネジ溝が形成されるとともに、レンズホルダ２０にも、そのネジ溝に螺合するネジ溝が形成される。シャフト３１の先端にはコイルバネ３３が挿入される。
【００３５】
回転量調整機構４の操作部４ａを回転させることで回転軸４ｂが回転する。回転軸４ｂにはシャフト３１が取り付けられているので、回転軸４ｂが回転することによりシャフト３１が回転する。これによりレンズホルダ２０がレーザダイオード１２の光軸方向に沿って移動する。したがってレンズホルダ２０をレーザダイオード１２に近づけたり、遠ざけたりすることができる。なお、操作部４ａは、時計方向および反時計方向のいずれの方向にも回転可能である。操作部４ａの回転方向と、レンズホルダ２０の移動方向が対応付けられる。たとえば操作部４ａを時計方向に回転させた場合には、レンズホルダ２０がレーザダイオード１２から遠ざかる方向に移動する。操作部４ａを反時計方向に回転させた場合には、レンズホルダ２０がレーザダイオード１２に近づく方向に移動する。
【００３６】
レンズホルダ２０が移動することにより、レーザダイオード１２と投光レンズ１４との間の相対距離が変化する。これによって、検出領域における光スポットの径を調整することができる。すなわち、シャフト３１およびレンズホルダ２０は、回転軸４ｂの回転運動をレーザダイオード１２の光軸方向に沿った直線運動へと変換する変換機構を実現する。図１に示した矢印Ａ１，Ａ２の方向は、レーザダイオード１２の光軸方向でもあるとともに、投光レンズ１４の直線運動の方向でもある。
【００３７】
なお、この実施の形態では、レーザダイオード１２の位置が固定される。変換機構（シャフト３１およびレンズホルダ２０）は投光レンズ１４のみを移動させることでレーザダイオード１２と投光レンズ１４との間の相対距離を変化させる。しかしながら、変換機構は、レーザダイオード１２と投光レンズ１４との間の相対距離を変化させるように構成されていればよい。したがって、たとえば投光レンズ１４が固定されるとともに変換機構がレーザダイオード１２の光軸に沿ってレーザダイオード１２を移動させてもよい。あるいは、変換機構はレーザダイオード１２および投光レンズ１４の両方を移動させて、それらの間の相対距離を変化させてもよい。
【００３８】
板バネ３４，３５は、付勢機構である。板バネ３４の先端部３４ａおよび板バネ３５の先端部３５ａには、シャフト３１の延在方向と交差する方向の力が与えられる。したがって、先端部３４ａ，３５ａは、摺動部３６の表面と接触する。摺動部３６は、回転量調整機構４の回転軸４ｂを覆う。したがって、操作部４ａを引き出したり押し込んだりした場合には、板バネの先端部が摺動部３６に接触した状態で摺動部３６が移動する。
【００３９】
摺動部３６の中央は窪んでいる。たとえば図５および図６に示されるように、摺動部３６は、その中央に向けて先細りとなるテーパ形状を有する。図１に示したＡ１の方向に沿って回転量調整機構４の操作部４ａを引出すことにより摺動部３６が移動すると、板バネ３４の先端部３４ａおよび板バネ３５の先端部３５ａが、摺動部３６の中央の窪みに位置する（図６参照）。
【００４０】
摺動部３６には溝３６ａが形成される。図１に示したＡ２の方向に沿って、操作部４ａがケース２の側面２ｃに接するまで操作部４ａを押し込む。この状態において、板バネの先端部（３４ａ，３５ａ）は溝３６ａの上に位置する。このように板バネの先端部が溝に嵌ることにより、クリック感が得られる。クリック感によって、回転が規制される位置まで操作部４ａが押し込まれたことを使用者が容易に確認できるので、操作の確実性を高めることができる。さらに、操作部４ａがロックされた（回転が規制された）状態を保持することができる。
【００４１】
なお、操作部４ａを引き出す場合にも、摺動部３６の窪みに板バネの先端部（３４ａ，３５ａ）が位置することで、使用者は、操作部４ａが適切に引き出されたされたことを確認することができる。
【００４２】
また、操作部４ａの引き出し時に摺動部３６の斜面を板バネが押す構造にすることによって、操作部４ａを引き出し方向に押し出すことができる。これにより、ロックとリリースことの中間状態で保持されて誤操作することを防ぐことができる。
【００４３】
このように操作部４ａの押し引きにより回転軸４ｂおよびシャフト３１を回転させたり回転を規制したりすることができる。したがって、光学調整機構の操作性を高めることができる。
【００４４】
図７は、回転量調整機構４の回転軸４ｂが挿入されるケース２の側面２ｃを示した図である。図８は、回転量調整機構４の回転軸４ｂの構成をより詳細に説明する斜視図である。図９は、回転量調整機構４の操作部４ａが押し込まれた状態を概略的に説明するための図である。
【００４５】
図７〜図９を参照して、ケース２の側面２ｃにはギヤ４１が形成される。一方、回転量調整機構４（操作部４ａ）の回転軸４ｂにもギヤ４１と噛み合うギヤ４２が形成される。適切な光スポット径が得られるように操作部４ａを回転させた後、操作部４ａを押し込むことで、ギヤ４１，４２同士が噛合う。これにより、操作部４ａがロックされるのでシャフト３１の回転も固定される。したがって、レーザダイオード１２と投光レンズ１４との間の相対距離が固定される。
【００４６】
ギヤ４２は、前記変換機構の回転を規制するための回転規制部を実現する。より具体的には、ギヤ４２は、回転軸４ｂがシャフト３１（図示せず）の延在方向に押し込まれた状態において回転量調整機構４の回転軸４ｂに係止する係止部である。ケース２に係止部としてのギヤ４２を形成することにより、追加の部品を発生させることなく回転規制部を実現することができる。
【００４７】
回転量調整機構４の回転軸４ｂには、挿入孔４ｄが形成される。挿入孔４ｄにシャフト３１が差し込まれる。これにより、回転量調整機構４をスライドさせる（押し引きさせる）ことを可能にしながら、回転量調整機構４の回転時のトルクをシャフト３１に伝えることができる。
【００４８】
挿入孔４ｄは、矩形に形成される。したがって、シャフト３１の先端（挿入孔４ｄに差し込まれる部分）も矩形に形成される。これにより回転量調整機構４をスライドさせる（押し引きさせる）ことを可能にしながら、回転量調整機構４の回転時のトルクをシャフト３１に伝えることができる。挿入孔４ｄの形状は特に限定されるものではない。ただし、回転量調整機構４の回転時のトルクをシャフト３１に確実に伝える観点からは、挿入孔４ｄの形状は多角形であることが好ましい。
【００４９】
さらに、回転軸４ｂには溝が形成されるとともに、その溝にＯリング４３が装着される。Ｏリング４３は、ケース２に形成された孔と回転軸４ｂとの間の隙間をシールするためのシール部材である。回転軸４ｂがケース２の孔に挿入されたときにＯリング４３によってケース２の内部の密閉性を保つことができる。したがって水あるいは埃がケース２の内部に侵入することを防ぐことができる。
【００５０】
この実施の形態では、Ｏリング４３は、ケース２の孔に回転量調整機構４の回転軸４ｂが挿入されることによって、ケース２の孔と回転軸４ｂとの間の隙間を塞ぐ。Ｏリング４３の他の使い方によっても、ケース２と回転軸４ｂとの間の隙間を塞ぐことができる。
【００５１】
図１０は、ケース２の孔と回転軸４ｂとの間の隙間を塞ぐための他の構造例を説明した図である。図１０を参照して、回転量調整機構４の断面が示される。この構成によれば、板バネ３４，３５に代えて板バネ３７が用いられる。
【００５２】
回転量調整機構４の操作部４ａを押し込んだ場合、板バネ３７の反力によって、板バネ３７の先端部３７ａは、摺動部３６の斜面を押す。これにより、回転量調整機構４の回転軸４ｂをケース２の内部に引き込む力が発生する。Ｏリング４３は、回転量調整機構４とケース２とによってつぶされる。これにより、ケース２の孔と回転軸４ｂとの間の隙間が塞がれる。なお、回転軸４ｂが引き込まれることによりＯリング４３がつぶされることを説明するために、図１０では、Ｏリング４３の断面形状が示されている。
【００５３】
さらに、この実施の形態では、ケース２に形成されたギヤ４１が回転量調整機構４およびシャフト３１の回転軸４ｂを規制する回転規制部を実現する。しかしながら回転規制部の構成は限定されるものではない。回転量調整機構４の回転軸４ｂおよび、その回転軸４ｂに接続されたシャフト３１の回転を規制することが可能な種々の構成を、回転規制部に適用することができる。
【００５４】
図１１は、回転規制部の構成の一例を模式的に示した図である。図１１を参照して、回転軸４ｂ（図示せず）のギヤ４２の回転を抑止するためのストッパ４１ａがケース２の側面２ｃに形成される。ストッパ４１ａは、たとえば側面２ｃに形成された突起部である。操作部４ａ（図示せず）を引出すことによって、ギヤ４２がストッパ４１ａから外れるので、回転量調整機構４を回転させることができる。一方、図１１に示された状態では、ストッパ４１ａによってギヤ４２の回転が規制される。
【００５５】
図１２は、回転規制部の構成の他の例を模式的に示した図である。図１２を参照して、回転量調整機構４は、回転軸４ｂに取付けられた係合部４ｃを有する。係合部４ｃはたとえばギヤでもよく、クラッチ機構でもよい。
【００５６】
シャフト３１は、筒状の係合部５１に取付けられる。回転量調整機構４の回転軸４ｂは、係合部５１の内部でスライド可能である。回転量調整機構４の操作部４ａをケース２から引き出すことで、係合部５１の面５１ａと係合部４ｃとを係合させる。操作部４ａを回転させることで、係合部５１が回転する。したがってシャフト３１を回転させることができる。
【００５７】
一方、操作部４ａを押し込んだ場合、係合部４ｃが係合部５１の面５１ａから離れる。したがって、回転量調整機構４の操作部４ａを回転させてもシャフト３１は回転しない。
【００５８】
さらに、上記の構成では、操作部４ａを引出した場合にシャフト３１が可能であるが、このように限定される必要はない。ロック解除時に、操作部４ａを引出さなくとも操作部４ａが回転可能なロック機構をケースに設けてもよい。
【００５９】
なお、上記の実施の形態では、投光部と受光部とが１つのケースに収容された光電センサが示される。しかしながら、投光部と受光部とが別々のケースに収容された光電センサにも本発明は適用可能である。
【００６０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
２  ケース、２ａ  投光窓、２ｂ  受光窓、２ｃ  側面（ケース）、３ａ，３ｂ  プレート、４  回転量調整機構、４ａ  操作部、４ｂ  回転軸、４ｃ，５１  係合部、４ｄ  挿入孔、１２  レーザダイオード、１４  投光レンズ、１６  受光レンズ、１８  受光素子、２０  レンズホルダ、３１  シャフト、３３  コイルバネ、３４，３５，３７  板バネ、３４ａ，３５ａ，３７ａ  先端部、３６  摺動部、３６ａ  溝、４１，４２  ギヤ、４１ａ  ストッパ、４３  リング、５１ａ  面、１００  光電センサ、Ａ１，Ａ２  矢印。
【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】
2014089354.tif 000011
【図１０】
2014089354.tif 000012
【図１１】
2014089354.tif 000013
【図１２】
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