(57)【要約】  バックライトユニットは、光源が実装された基板と、光源の熱を伝える熱伝導シート（５４）と、ヒートシンク（５３）とを有する。ヒートシンク（５３）は、熱伝導シート（５４）から伝わる熱を放熱し、基板および熱伝導シート（５４）を設置する設置面（５３ｃ）と、基板および熱伝導シート（５４）を設置面（５３ｃ）の面方向に関して位置決めする位置決め壁（５３ｂ）とを有する。また、ヒートシンク（５３）は、設置面（５３ｃ）とレンズケースの開口端との距離以上の高さを有する遮光壁（５３ｄ）を有する。
2019004239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源が実装された基板と、前記光源の熱を伝える熱伝導シートと、前記熱伝導シートから伝わる熱を放熱し、前記基板及び前記熱伝導シートを設置する設置面と、前記基板及び前記熱伝導シートを前記設置面の面方向に関して位置決めする位置決め壁とを有するヒートシンクと、を備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記光源からの光線を集光させるレンズをさらに備え、前記基板は、第１の位置決め穴を有し、前記ヒートシンクは、第２の位置決め穴を有し、前記熱伝導シートは、前記第２の位置決め穴よりも大きい第３の位置決め穴を有し、前記レンズは、前記第１の位置決め穴、前記第３の位置決め穴、及び前記第２の位置決め穴に順に挿入されることにより、前記ヒートシンクに対して位置決めする位置決めピンを有することを特徴とする請求項１記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記ヒートシンクに取り付けられ、前記レンズ及び前記基板を収容し、前記設置面に面する開口端を有するレンズケースをさらに備え、前記ヒートシンクは、前記設置面と前記開口端との距離以上の高さを有する遮光壁を有することを特徴とする請求項１または２記載のバックライトユニット。
【請求項４】
請求項１に記載の前記バックライトユニットと液晶表示パネルとを有し、表示光を出力する表示装置と、前記表示光を反射させる反射鏡と、を有し、前記反射鏡によって反射された前記表示光を透過反射部に照射することを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
前記表示光を前記透過反射部へと出射する出射部を有する上ケースと、前記ヒートシンクが重なるように設けられる周壁部を有する下ケースとを備え、前記周壁部は、その主要部となる基部と、前記基部と前記ヒートシンクとの間に間隙部が形成された状態で前記ヒートシンクの所要部を前記下ケースの外部に露出可能とする開放部とを有し、前記上ケースには前記間隙部を塞ぐように壁部が形成されていることを特徴とする請求項４記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記液晶表示パネルと前記レンズケースとの間には空間部が形成され、前記レンズから出射される出射光は前記空間部を経て前記レンズケースの外部へと漏れる漏れ光を少なくとも含み、前記壁部は、所定の光路を経て前記空間部から前記間隙部へと至る前記漏れ光を遮光する遮光壁としての機能を有していることを特徴とする請求項５記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、バックライトユニットおよびそのバックライトユニットを備えたヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】  ヘッドアップディスプレイは、例えば車両に搭載され、運転者に運転に必要な情報などをフロントガラスなどの透過反射部を介して虚像表示する。これにより、ヘッドアップディスプレイは、車両前方の景色と重ね合わせて情報を表示することができ、運転者は、運転中に大きな視線移動を行うことなく、必要な情報を把握することができる。【０００３】  ヘッドアップディスプレイは、表示画像を表示するための表示装置を有している。この表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶パネルを照明するためのバックライトユニットとを有している。バックライトユニットは、光源が実装された基板、および光源からの光を集光させるレンズを有している。また、バックライトユニットは、ヒートシンクおよび熱伝導シートを有することにより、光源が発する熱を外部に放熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  レンズは、光源の光を効率よく集光するように設計されている。このため、レンズと基板とは、精度よく位置決めされなければならない。【０００６】  ここで、バックライトユニットは、レンズ、基板、熱伝導シートおよびヒートシンクが順次組み立てられることにより製造される。例えば、各部品を位置決めピンと対応した穴とを用いて精度よく位置決めしようとすると、位置決めピンと穴との間のクリアランスを小さくする必要がある。一方、組立時の作業性を向上させようとすると、クリアランスは大きい方がよい。このため、位置決め精度と作業性との両立は課題であった。【０００７】  本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、製造性に優れたバックライトユニットおよびそれを備えたヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明に係るバックライトユニットは、上述した課題を解決するために、光源が実装された基板と、前記光源の熱を伝える熱伝導シートと、前記熱伝導シートから伝わる熱を放熱し、前記基板及び前記熱伝導シートを設置する設置面と、前記基板及び前記熱伝導シートを前記設置面の面方向に関して位置決めする位置決め壁とを有するヒートシンクと、を備える。
【発明の効果】
【０００９】  本発明に係るバックライトユニットおよびヘッドアップディスプレイにおいては、製造性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るヘッドアップディスプレイの実施形態であり、全体構成を説明する斜視図。
【図２】上ケースおよび透光カバーを外した状態のヘッドアップディスプレイの平面図。
【図３】図１のヘッドアップディスプレイの縦断面図。
【図４】バックライトユニットの分解斜視図。
【図５】バックライトユニットの断面図。
【図６】バックライトユニットの位置決めを説明するための断面図。
【図７】レンズを説明するための背面から見た斜視図。
【図８】ヒートシンクに熱伝導シートが設置された場合の斜視図。
【図９】表示装置とヒートシンクと上ケースの壁部とを示す要部平面図。
【図１０】上ケースの要部側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  本発明に係るヘッドアップディスプレイの実施形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係るヘッドアップディスプレイは、例えば自動車などの車両に搭載される。本実施形態においては、本発明に係るヘッドアップディスプレイが自動車に搭載される例を用いて説明する。
【００１２】  図１は、本発明に係るヘッドアップディスプレイの実施形態であり、全体構成を説明する斜視図である。
【００１３】  図２は、上ケース２１及び透光カバー３０を外した状態のヘッドアップディスプレイ１の平面図である。
【００１４】  図３は、図１のヘッドアップディスプレイ１の縦断面図である。
【００１５】  ヘッドアップディスプレイ１（以下、ＨＵＤ１という。）は、自動車のインストルメントパネル内に配置される。ＨＵＤ１は、表示装置３と、平面鏡４と、凹面鏡５と、ケース６と、制御基板７と、を主に有している。ＨＵＤ１は、表示装置３が表示した表示画像を表す表示光を、リレー光学系を構成する平面鏡４と凹面鏡５とで反射させ、透過反射部の一例である自動車のフロントガラスに照射する。視認者（主に運転者）は、車両前方の実景と重ねて表示画像の虚像を視認することができる。
【００１６】  表示装置３は、表示光を出力する。表示装置３は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶表示装置である。表示装置３は、バックライトユニット４０と、液晶表示パネル４１とを有している。
【００１７】  図４は、バックライトユニット４０の分解斜視図である。
【００１８】  図５は、バックライトユニット４０の断面図である。
【００１９】  バックライトユニット４０は、光源基板５０と、レンズ５１と、レンズケース５２と、ヒートシンク５３と、熱伝導シート５４と、を有している。光源基板５０は、光源５６が実装されている。光源５６は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子からなり、光線を発する。光源基板５０は、例えば熱伝導率に優れたアルミナ（セラミックス）基板である。レンズ５１は、光源５６から出射される光線を集光し、ＨＵＤ１の光軸に対して平行化する。レンズ５１は、１個の光源５６に対して１つのレンズ部５１ａを対応させている。すなわち、光源５６が複数使用される場合、レンズ５１はレンズ部５１ａを複数有している。レンズケース５２は、非透過性樹脂材料から形成される筒状のケースである。レンズケース５２は、ヒートシンク５３に取り付けられており、光源基板５０とレンズ５１とを収容する。また、レンズケース５２は、レンズ５１から出射される平行光を液晶表示パネル４１へ導く。レンズケース５２は、ヒートシンク５３に設置された際に、設置面５３ｃに面する開口端５２ａを有している。
【００２０】  ヒートシンク５３は、ケース６（下ケース２２）の開口部２８に設けられている。ヒートシンク５３は、例えばアルミニウムなどの金属で形成されている。ヒートシンク５３は、フィン５３ａにおいて光源５６が発する熱を空中に放出する。ヒートシンク５３は、設置面５３ｃに遮光壁５３ｄを有している。遮光壁５３ｄは、レンズケース５２の周囲を覆うように設けられる。遮光壁５３ｄは、設置面５３ｃと開口端５２ａとの距離以上の高さを有する。遮光壁５３ｄは、光源５６の光線がレンズケース５２の開口端５２ａから漏れることを防止する。遮光壁５３ｄは、レンズケース５２の周囲全てに設ける必要はなく、特に開口が大きい箇所や他の部材との関係で設けることができる箇所に設ければよい。熱伝導シート５４は、光源基板５０とヒートシンク５３との間に設けられ、光源５６の熱を効率よくヒートシンク５３に伝える。
【００２１】  液晶表示パネル４１（図２）は、液晶セルと偏光板とを有している。液晶セルは、透明電極膜が形成された一対の透光性基板と、この透光性基板に封入された液晶層とを有している。偏光板は、液晶セルの前後両面に貼り付けられている。レンズ５１からの平行光となった光線は、液晶表示パネル４１を透過して表示光となり出力される。
【００２２】  平面鏡４（反射鏡）は、例えば合成樹脂材料からなる基材と、蒸着などにより基材の表面に形成された反射膜とを有している。平面鏡４は、表示装置３から出力された表示光を凹面鏡５に向けて反射させる。
【００２３】  凹面鏡５（反射鏡）は、例えば合成樹脂材料からなる基材と、蒸着などの手段により基材の表面に形成された反射膜とを有している。凹面鏡５は、平面鏡４で反射した表示光をフロントガラスに向けて反射させる。凹面鏡５は、拡大鏡としての機能を有し、表示画像を拡大してフロントガラスへ反射する。これにより、視認者は、表示画像が拡大された虚像を視認する。また、凹面鏡５は、フロントガラスの曲面による表示光の歪みを凹面状の曲面にて補正する。凹面鏡５は、例えばここでの詳細図示は省略するが、アクチュエータにより回転軸周りに回転する。アクチュエータは、凹面鏡５を回転させることで凹面鏡５の角度を調整し、表示光の照射位置を調整したり、外光が凹面鏡５によって表示装置３に向かうように反射されない角度に調整したりする。
【００２４】  ケース６（図１）は、例えば黒色の遮光性を有する合成樹脂から形成され、上ケース２１と、下ケース２２とを有している。ケース６は、上ケース２１と下ケース２２とを組み合わせることで、表示装置３と、平面鏡４と、凹面鏡５とを収容する内部空間２３を有している。上ケース２１は、開口部２７を有している。開口部２７は、フロントガラスに対向する部分に設けられる。開口部２７は、透光性を有する出射部としての透光カバー３０に覆われている。つまり、このことは、上ケース２１は、表示光をフロントガラスへと出射する透光カバー３０を有していることを意味する。下ケース２２は、有底の箱型形状にて形成され、表示装置３、平面鏡４、凹面鏡５、および制御基板７を主に取り付けるための構造を有している。
【００２５】  制御基板７は、表示装置３などの動作を制御する制御部（図示せず）が実装されたプリント回路板である。制御部は、例えば、記憶装置と、演算装置とを有するマイクロコンピュータを有している。制御部は、車内ネットワークや各種センサから取得した各種車両情報に基づいて、記憶装置が予め記憶した動作プログラムに従い演算装置が適宜演算することにより、表示装置３に表示画像を表示させる。制御基板７は、下ケース２２の内部空間２３外の外面２９に基板カバー３１とともに下ケース２２に固定されている。
【００２６】  以下、バックライトユニット４０の組み立てについて、詳細に説明する。
【００２７】  図６は、バックライトユニット４０の位置決めを説明するための断面図である。
【００２８】  図７は、レンズ５１を説明するための背面から見た斜視図である。
【００２９】  図８は、ヒートシンク５３に熱伝導シート５４が設置された場合の斜視図である。
【００３０】  バックライトユニット４０は、レンズ５１、光源基板５０、及び熱伝導シート５４がヒートシンク５３に位置決めされ固定された後、レンズケース５２がレンズ５１、光源基板５０、及び熱伝導シート５４を覆いヒートシンク５３にネジにより固定されることにより、一つのユニットとして組み立てられている。
【００３１】  レンズ５１、光源基板５０、熱伝導シート５４、及びヒートシンク５３は、位置決めのための構造を有している。具体的には、光源基板５０は、第１の位置決め穴６０（以下単に、「基板の穴６０」という）を有している。基板の穴６０は、光源基板５０を貫通している。ヒートシンク５３は、第２の位置決め穴６１（以下単に、「ヒートシンクの穴６１」という）を有している。ヒートシンクの穴６１は、開口側から順に太穴部６１ａと細穴部６１ｂとを有している。また、ヒートシンク５３は、熱伝導シート５４及び光源基板５０を設置する設置面５３ｃ上に、熱伝導シート５４及び光源基板５０を設置面５３ｃの面方向に関して位置決めするための位置決め壁５３ｂを有している。熱伝導シート５４は、第３の位置決め穴６２（以下単に、「シートの穴６２」という）を有している。シートの穴６２は、熱伝導シート５４を貫通している。シートの穴６２は、組立時の作業性を考慮し、基板の穴６０、ヒートシンクの穴６１よりも大きい径を有している。特に、組立誤差により熱伝導シート５４が位置決め壁５３ｂとの間の僅かな隙間を移動し、シートの穴６２とヒートシンクの穴６１との中心がずれた場合であっても、シートの穴６２がヒートシンクの穴６１（太穴部６１ａ）を隠してしまうことがないようになっている。本実施形態においては、基板の穴６０、ヒートシンクの穴６１、及びシートの穴６２は、円形（楕円形）である。
【００３２】  レンズ５１は、基板の穴６０、ヒートシンクの穴６１、及びシートの穴６２の中心と略同一軸上に配置された、断面形状が円形の位置決めピン６５を有している。位置決めピン６５は、太ピン部６５ａと、細ピン部６５ｂと、テーパ部６５ｃと、を有している。太ピン部６５ａは、位置決めピン６５の根元側に設けられている。細ピン部６５ｂは、太ピン部６５ａよりも細く、位置決めピン６５の先端側に設けられている。テーパ部６５ｃは、太ピン部６５ａと細ピン部６５ｂとを接続する。すなわち、位置決めピン６５は、細ピン部６５ｂ、テーパ部６５ｃ及び太ピン部６５ａを位置決めピン６５の先端側から順に有している。細ピン部６５ｂは、ヒートシンクの穴６１の細穴部６１ｂと嵌まり合うことにより、ヒートシンク５３とレンズ５１とを位置を決めする。太ピン部６５ａは、基板の穴６０と嵌まり合うことにより、レンズ５１と光源基板５０とを位置決めする。また、太穴部６１ａは、基板の穴６０（太ピン部６５ａ）よりも大きく（太く）なっている。
【００３３】  このような位置決めのための構成を有するバックライトユニット４０は、以下の通り位置決めされる。
【００３４】  まず、熱伝導シート５４及び光源基板５０が、ヒートシンク５３上に順次配置される。ヒートシンク５３は熱伝導シート５４及び光源基板５０を位置決めするための位置決め壁５３ｂを有している。このため、熱伝導シート５４及び光源基板５０は、この位置決め壁５３ｂに合わせて、設置面５３ｃに設置されることにより、精度よく位置決めされる。
【００３５】  次に、レンズ５１の位置決めピン６５が、基板の穴６０と、シートの穴６２とを貫通して、ヒートシンクの穴６１に挿入される。
【００３６】  ここで、上述の通り位置決め壁５３ｂにより熱伝導シート５４が精度よく位置決めされている。このため、熱伝導シート５４が位置決めピン６５の挿入を阻害することがない。また、組立誤差が生じ、熱伝導シート５４が位置決め壁５３ｂとの間の僅かな隙間を移動し、シートの穴６２とヒートシンクの穴６１との中心がずれる虞がある。しかし、シートの穴６２がヒートシンクの穴６１（太穴部６１ａ及び細穴部６１ｂ）を隠してしまうことがないよう、シートの穴６２はヒートシンクの穴６１よりも大きくなっている。このため、熱伝導シート５４が位置決めピン６５の挿入を阻害することがない。
【００３７】  また、位置決めピン６５がヒートシンクの穴６１に挿入され、細ピン部６５ｂが細穴部６１ｂに挿入されて嵌まり合い、レンズ５１とヒートシンク５３とは正しく位置決めされる。同時に、基板の穴６０に位置するテーパ部６５ｃが光源基板５０をスライドさせて正しい位置に案内する。これにより、太ピン部６５ａが基板の穴６０に挿入されて嵌まり合い、レンズ５１と光源基板５０とは正しく位置決めされる。すなわち、位置決めピン６５がヒートシンクの穴６１に挿入されることにより、光源基板５０とレンズ５１との位置が決まると同時に、レンズ５１とヒートシンク５３との位置が決まる。このため、組立誤差が生じ、基板の穴６０とヒートシンクの穴６１との中心がずれてしまう場合であっても、組立作業は容易である。
【００３８】  このような本実施形態におけるバックライトユニット４０及びＨＵＤ１は、組立時の作業性を向上させることにより、製造性を向上させることができる。すなわち、ヒートシンク５３は、位置決め壁５３ｂを有している。これにより、作業者は、熱伝導シート５４及び光源基板５０を簡易に、且つ精度よくヒートシンク５３上に配置することができる。また、シートの穴６２、基板の穴６０及びヒートシンクの穴６１が精度よく配置されるため、作業者は位置決めピン６５の挿入作業を容易に行うことができる。
【００３９】  また、ヒートシンク５３は、遮光壁５３ｄを有している。遮光壁５３ｄは、レンズケース５２の開口端５２ａから漏れる光を遮光することができる。このため、本実施形態におけるＨＵＤ１は、表示画像の光路に表示画像の光以外の光を進入させることなく、表示画像を正しく表示することができる。
【００４０】  次に、図９、図１０を用いて、本実施形態の変形例について説明する。
【００４１】  図９は、図２中、表示装置３とヒートシンク５３と上ケース２１の後述する壁部とを簡略化した状態で示す要部平面図である。
【００４２】  図１０は、上ケース２１の要部側面図である。
【００４３】  図９（もしくは図１）において、下ケース２２は、ヒートシンク５３が重なるように設けられる一側壁部としての周壁部２２ａを有する。
【００４４】  この周壁部２２ａは、その主要部となる薄板の立壁形状からなる基部２２ｂと、この基部２２ｂとヒートシンク５３との間に微少なクリアランスからなる間隙部Ｓ１が（２箇所）形成された状態でヒートシンク５３の所要部であるフィン５３ａを下ケース２２外部に露出可能とする上述した開口部（開放部）２８とを有している。ここでの開口部２８は、ヒートシンク５３に対応する基部２２ｂ箇所を切り欠いた切り欠き部となっている。
【００４５】  なお、５３ｅは、ヒートシンク５３の周囲に設けられた鍔形状の一対の固定部である。固定部５３ｅには、ここでの詳細図示は省略するが、例えば下ケース２２とヒートシンク５３とをネジ固定するためのネジ固定構造や下ケース２２とヒートシンク５３とを位置決めするための位置決め構造等が設けられる。
【００４６】  また、図９中、液晶表示パネル４１とレンズ５１を収納するレンズケース５２との位置関係に着目すると、液晶表示パネル４１はレンズケース５２と密着しておらず、液晶表示パネル４１とレンズケース５２との間には空間部Ｓ２が形成されるようになっている。このような場合、光源５６の点灯に伴い、レンズ部５１ａ（レンズ５１）から出射される出射光（光線）は、液晶表示パネル４１へと向かう光と、空間部Ｓ２を経てレンズケース５２の外部へと漏れる漏れ光とを含むことになる。
【００４７】  なお、５２ｂは、レンズケース５２における開口端５２ａ近傍に部分的に設けられた開口窓であり、この開口窓５２ｂは、光源基板５０に実装されたコネクタ５０ａに対応して開口形成されている。そして、ここでの詳細図示は省略するが、配線コードの両端側に装着される一対のコネクタのうち一方のコネクタを開口窓５２ｂを介してコネクタ５０ａに接続し、他方のコネクタを制御基板７にコネクタ接続することで、光源５６に点灯用電力を供給可能となる。
【００４８】  ここで、図９、図１０において、２１ａは、下ケース２２と対をなすように設けられる上ケース２１に形成されたリブ形状の（２つの）壁部である。この上ケース２１から垂下するように設けられる壁部２１ａは、上述した（２箇所の）間隙部Ｓ１を各々塞ぐように基部２２ｂ（間隙部Ｓ１）の内側に位置し、所定の光路を経て空間部Ｓ２から間隙部Ｓ１へと至る前記漏れ光等を遮光するための遮光壁（遮光リブ）としての機能を有している。
【００４９】  ここで、所定の光路としては、例えば空間部Ｓ２、内部空間２３側に面する上ケース２１の内壁面を順次経て、下ケース２２側に反射し間隙部Ｓ１へと向かう光の光路等を挙げることができる。なお、間隙部Ｓ１へと向かう光は、これ以外に一例として光源５６から出る光線の一部がレンズケース５２の開口窓５２ｂから漏れ、上ケース２１の前記内壁面にて下ケース２２側に反射し間隙部Ｓ１へと向かう光をはじめとして様々な光がある。
【００５０】  このように図９、図１０にて説明した本実施形態の変形例によれば、間隙部Ｓ１を塞ぐように上ケース２１に壁部２１ａが形成されていることにより、前記漏れ光やレンズケース５２の開口窓５２ｂから漏れて間隙部Ｓ１へと向かう光を壁部２１ａによって確実に遮ることができる。従って、光源５６の点灯時において、光源５６から発せられる光線がＨＵＤ１の外部に漏れるのを確実に防ぐことができ、商品性を高めることが可能となる。
【００５１】  本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】    １    ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）    ３    表示装置    ４    平面鏡    ５     凹面鏡    ６    ケース    ７     制御基板  ２１    上ケース  ２１ａ  壁部（遮光壁）  ２２    下ケース  ２２ａ  周壁部  ２２ｂ  基部  ２８    開口部（開放部）  ３０     透光カバー（出射部）  ４０     バックライトユニット  ４１    液晶表示パネル  ５０    光源基板  ５１     レンズ  ５２    レンズケース  ５２ａ  開口端  ５３     ヒートシンク  ５３ｂ 位置決め壁  ５３ｃ  設置面  ５３ｄ 遮光壁  ５４     熱伝導シート  ５６   光源  ６０     第１の位置決め穴（基板の穴）  ６１    第２の位置決め穴（ヒートシンクの穴）  ６２     第３の位置決め穴（シートの穴）  ６５    位置決めピン  Ｓ１    間隙部  Ｓ２    空間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019004239.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019004239.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019004239.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2019004239.tif 000013
2019004239.tif 000014
2019004239.tif 000015
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