(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバを内蔵したケーブルの端部に設けられる光モジュールであって、
前記ケーブルが接続されるケースと、
該ケース内に収容された基板と、
該基板上に実装されると共に、前記光ファイバのコアが光学的に接続される光導波路が形成されたフレキシブル基板と、
を備え、
複数本の前記光ファイバは、複数本の前記光ファイバを並列配置したリボンファイバとして、配列方向が前記基板の表面に対して垂直になるように前記ケーブルから前記ケース内に延出され、
前記ケース内には、前記ケーブルから延出された前記リボンファイバを前記基板の表面に平行な同一平面内で前記光ファイバの配列方向に対して垂直方向に曲げて巻き回す又は撓ませることにより、前記リボンファイバの余長が収容され、
前記フレキシブル基板は、前記基板の表面に対して垂直方向に曲げた垂直部を有しており、
前記垂直部において、前記光導波路の複数のコアが、円弧状に曲がって前記基板の表面に並行な方向になり、基板の表面に対する垂直方向に並ぶように形成されており、
前記リボンファイバの端部において複数本の前記光ファイバの配列方向が前記基板の表面に対する垂直方向になった状態で、前記垂直部に前記リボンファイバの端部を接続するように構成した
光モジュール。
【請求項２】
前記フレキシブル基板に実装され、前記光導波路を介して前記光ファイバのコアと光学的に接続される光素子を備え、
前記フレキシブル基板は、前記基板の表面に対して平行に延びる平行部を有し、
前記光素子は、前記平行部の前記基板側の面に設けられ、
前記平行部の前記基板と反対側の面には、放熱板が設けられる
請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記光導波路は、前記垂直部と前記平行部にわたって形成され、
前記垂直部と前記平行部とは、所定の曲率半径で湾曲された円弧部により接続されている
請求項２記載の光モジュール。
【請求項４】
前記ケーブルは、前記複数の光ファイバと電線とを内蔵した光電気複合ケーブルであり、
前記ケーブルから前記ケース内に延出された前記電線は、前記基板に電気的に接続される
請求項１〜３いずれかに記載の光モジュール。
【請求項５】
前記基板にＨＤＭＩ規格に準拠したＨＤＭＩプラグが設けられ、
前記ケースは、ＨＤＭＩ規格に準拠した大きさに形成される
請求項１〜４いずれかに記載の光モジュール。
【請求項６】
複数本の光ファイバを内蔵したケーブルの両端に、請求項１〜５いずれかに記載の光モジュールを設けた
光モジュール付きケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の光ファイバを内蔵したケーブルの端部に設けられる光モジュール及び光モジュール付きケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネットやマルチメディアの急速な普及に伴う情報量の増大に対応するため、処理装置のデバイス間の信号伝送に光信号を用いる光インタコネクション技術の開発が進められている。
【０００３】
光インタコネクション技術では、光学的な接続に加え、低速信号や電源供給、接地などの電気的な接続も必要であることが多いため、光ファイバと電線を内蔵した光電気複合ケーブルが広く用いられている。光ファイバを複数本用いる場合、接続時の取り扱い等を容易とするため、複数本の光ファイバを並列配置したリボンファイバが用いられている。
【０００４】
従来の光モジュールとして、図６に示すようなものがある。
【０００５】
図６に示す光モジュール６１は、ケーブル１０が接続されるケース１１と、ケース１１内に収容された基板１２と、基板１２の端部に設けられると共に、ケース１１から外部に露出するように設けられ、図示しない外部電気機器のレセプタクルに電気的に接続される電気コネクタ１３と、基板１２上にＦＰＣコネクタ１４を介して実装されると共に、ケーブル１０からケース１１内に延出されたリボンファイバ１５の端部が接続されるフレキシブル基板１６と、を備えている。
【０００６】
図示していないが、フレキシブル基板１６の一方の面上には、リボンファイバ１５の各光ファイバのコアが光学的に接続される光導波路が形成されている。
【０００７】
また、フレキシブル基板１６の他方の面上には、光素子１７とＩＣ１８が搭載されている。光素子１７は、光導波路を介してリボンファイバ１５の各光ファイバのコアと光学的に接続されており、また、フレキシブル基板１６、基板１２を介して電気コネクタ１３と電気的に接続されている。
【０００８】
光素子１７として発光素子（面発光素子）を用いた場合、すなわち送信側の光モジュール６１では、外部電気機器から電気コネクタ１３を介して入力された電気信号を光素子１７で光信号に変換して、リボンファイバ１５に出力することになる。
【０００９】
他方、光素子１７として受光素子（面受光素子）を用いた場合、すなわち受信側の光モジュール６１では、リボンファイバ１５から入力された光信号を光素子１７で電気信号に変換して、電気コネクタ１３から外部電気機器に出力する。
【００１０】
この光モジュール６１では、ケーブル１０を曲げ伸ばしすると、ケーブル１０の端末から延出されているリボンファイバ１５の長さが変化するので、この変化に対応するために、ケース１１内にてリボンファイバ１５を１周させて、ケース１１内にリボンファイバ１５の余長を収容するようにしている。
【００１１】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−１０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、リボンファイバ１５は、複数本の光ファイバを並列配置しているため、光ファイバの配列方向（長軸方向という）にリボンファイバ１５を曲げることはできない。よって、ケース１１内にリボンファイバ１５の余長を収容する際には、リボンファイバ１５を、光ファイバの配列方向に対して垂直方向（短軸方向という）に曲げる必要がある。ただし、リボンファイバ１５を短軸方向に曲げる場合でも、ある程度曲率半径を大きくしないと、光ファイバが破断してしまう。
【００１４】
また、ケース１１の大きさは規格により決まっており、ケース１１と基板１２との間の距離を十分に広く確保することは困難である。そのため、十分な余長をケース１１と基板１２間に収容するためには、必然的に、リボンファイバ１５を曲げる方向は基板１２の表面と平行な方向となる。よって、リボンファイバ１５を、その長軸方向が基板１２の表面に対して垂直方向となるようにケース１１内に導入し、基板１２の表面に平行な同一平面内で短軸方向に曲げて、リボンファイバ１５を１周させたり、あるいはＳ字状に撓ませたりして、リボンファイバ１５の余長をケース１１内に収容する必要がある。
【００１５】
しかしながら、リボンファイバ１５の接続先であるフレキシブル基板１６は、基板１２の表面に対して平行に配置されている。フレキシブル基板１６との接続部においては、リボンファイバ１５の長軸方向がフレキシブル基板１６に対して平行となるようにする必要があるため、リボンファイバ１５をケース１１内で１周させたり撓ませたりした後に、フレキシブル基板１６に接続するためにリボンファイバ１５を９０°捻る必要がある。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑み為されたものであり、ケース内にリボンファイバの余長を収納し、かつ、リボンファイバを捻ることなくフレキシブル基板に接続することが可能な光モジュール及び光モジュール付きケーブル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】
【００１７】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、複数本の光ファイバを内蔵したケーブルの端部に設けられる光モジュールであって、前記ケーブルが接続されるケースと、該ケース内に収容された基板と、該基板上に実装されると共に、前記光ファイバのコアが光学的に接続される光導波路が形成されたフレキシブル基板と、を備え、複数本の前記光ファイバは、複数本の前記光ファイバを並列配置したリボンファイバとして、前記ケーブルから前記ケース内に延出され、前記フレキシブル基板は、前記基板の表面に対して垂直方向に曲げた垂直部を有しており、該垂直部に前記リボンファイバの端部を接続するように構成した光モジュールである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ケース内にリボンファイバの余長を収納し、かつ、リボンファイバを捻ることなくフレキシブル基板に接続することが可能な光モジュール及び光モジュール付きケーブルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光モジュールを用いた光モジュール付きケーブルを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図の一部である。
【図２】図１の光モジュール付きケーブルの他の方向から見た斜視図である。
【図３】図１の光モジュール付きケーブルの上面図である。
【図４】図１の光モジュールに用いるリボンファイバの横断面図である。
【図５】図１の光モジュールにおいて、リボンファイバとフレキシブル基板の接続部の構造を説明する図である。
【図６】従来の光モジュールの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係る光モジュールを用いた光モジュール付きケーブルを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図の一部である。また、図２は、その他の方向から見た斜視図、図３はその上面図である。
【００２２】
図１〜３に示すように、光モジュール１は、複数本の光ファイバ（図中、リボンファイバ１５）を内蔵したケーブル１０の端部に設けられ、図示しない外部電気機器のレセプタクルに接続されるものであり、外部電気機器からの電気信号を光信号に変換してリボンファイバ１５に出力するか、あるいは、リボンファイバ１５からの光信号を電気信号に変換して外部電気機器に出力するものである。
【００２３】
ケーブル１０は、複数本の光ファイバを長手方向に沿ってばらけた状態で内蔵する。複数本の光ファイバは、複数本の光ファイバを並列配置したリボンファイバの状態で、ケーブル１０の端部から引き出される。なお、ケーブル１０は、複数本の光ファイバを長手方向に沿ってリボンファイバの状態で内蔵してもよい。
【００２４】
リボンファイバ１５は、図４に示すように、複数本の光ファイバ１５ａを並列配置し、その周囲を一括被覆１５ｂで覆ったものである。図４では、４本の光ファイバ１５ａを並列配置した４心のリボンファイバ１５を示しているが、光ファイバ１５ａの本数はこれに限定されるものではない。以下、リボンファイバ１５の光ファイバ１５ａの配列方向を長軸方向、光ファイバ１５ａの配列方向と垂直方向を短軸方向という。
【００２５】
光モジュール１は、ケーブル１０が接続されるケース１１と、ケース１１内に収容された基板（プリント基板）１２と、基板１２の端部に設けられると共に、ケース１１から外部に露出するように設けられ、図示しない外部電気機器のレセプタクルに電気的に接続される電気コネクタ１３と、基板１２上にＦＰＣコネクタ１４を介して実装されると共に、ケーブル１０からケース１１内に延出されたリボンファイバ１５の端部が接続されるフレキシブル基板（フレキシブルプリント基板）１６と、を備えている。
【００２６】
ケース１１としては、放熱性を向上させるために、金属製のものを用いることが望ましい。なお、図１（ａ），図２，図３では、ケース１１の上部を省略して示している。ケーブル１０のケース１１への接続部の周囲には、ケーブル１０を保護するためのブーツ１０ａが設けられている。
【００２７】
基板１２は、例えば、ガラスエポキシなどからなるリジッド基板であり、その表裏面には、電気配線（図示せず）が形成される。本実施の形態では、表面に電気配線を形成した２枚のリジッド基板の裏面同士を貼り合わせて基板１２を形成した。基板１２の電気コネクタ１３が設けられる側の端部には、電極１２ａが整列して形成されている。
【００２８】
電気コネクタ１３は、外部電気機器のレセプタクルと接続した際に、レセプタクルに設けられたピン端子のそれぞれと電気的に接続される複数のピン端子（図示せず）を備えており、各ピン端子と電気的に接続された接続端子１３ａが外部に露出されている。この接続端子１３ａを半田付け等により基板１２の電極１２ａにそれぞれ電気的に接続することで、基板１２と電気コネクタ１３とが電気的に接続される。
【００２９】
本実施の形態では、電気コネクタ１３として、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格に準拠したＨＤＭＩプラグを用いる場合を説明する。この場合、ケース１１は、ＨＤＭＩ規格に準拠した大きさに形成される。この光モジュール１をケーブル１０の両端に設けたモジュール付きケーブル１００は、一般にＨＤＭＩケーブルと呼称されている。
【００３０】
フレキシブル基板１６は、ポリイミドなどからなるフィルム基板１６ａと、フィルム基板１６ａの一方の面上に形成され、リボンファイバ１５の各光ファイバ１５ａのコアが光学的に接続される光導波路１９と、を備えている。光導波路１９は、樹脂からなる所謂ポリマー導波路であり、フレキシブル基板１６は、全体として可撓性を有している。
【００３１】
フィルム基板１６ａの他方の面上には、電気配線（図示せず）が形成され、その電気配線に、光素子１７とＩＣ１８とが実装されている。光素子１７と対向する位置の光導波路１９のコア１９ａには、光軸を９０°変換する４５°ミラー１７ａが形成されており、この４５°ミラー１７ａを介して、光素子１７と光導波路１９のコア１９ａとが光学的に接続されている。
【００３２】
光素子１７としては、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）などの面発光素子、あるいはＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）などの面受光素子を用いる。
【００３３】
光素子１７としてＶＣＳＥＬなどの面発光素子を用いる場合、すなわち送信側の光モジュール１では、ＩＣ１８として、面発光素子を駆動するドライバＩＣを用いる。また、光素子１７としてＰＤなどの面受光素子を用いる場合、すなわち受信側の光モジュール１では、ＩＣ１８として、面受光素子からの電気信号を増幅するアンプＩＣを用いる。モジュール付きケーブル１００では、ケーブル１０の一端に送信側の光モジュール１、他端に受信側の光モジュール１を設け、送信側から受信側へ向かう１方向通信を行うように構成される。
【００３４】
光素子１７は、フレキシブル基板１６（フィルム基板１６ａの電気配線）、ＦＰＣコネクタ１４、基板１２（基板１２の電気配線、電極１２ａ）を介して、電気コネクタ１３と電気的に接続される。
【００３５】
また、光素子１７は、４５°ミラー１７ａ、光導波路１９のコア１９ａを介して、リボンファイバ１５の各光ファイバ１５ａのコアと光学的に接続される。光導波路１９とリボンファイバ１５の接続部の構造については後述する。
【００３６】
光モジュール１では、ケーブル１０を曲げ伸ばしすることによる、ケーブル１０の端末から延出されているリボンファイバ１５の長さの変化に対応するために、ケース１１内には、ケーブル１０から延出されたリボンファイバ１５を巻き回す又は撓ませることにより、リボンファイバ１５の余長が収容されている。
【００３７】
リボンファイバ１５は、その長軸方向が基板１２の表面に対して垂直方向となるようにケース１１内に導入され、基板１２の表面に平行な同一平面内で短軸方向に曲げて巻回あるいは撓ませることにより、その余長をケース１１内に収容するようにされる。本実施の形態では、上面視で略Ｓ字状にリボンファイバ１５を撓ませることで、ケース１１内にリボンファイバ１５の余長を収容しているが、ケース１１内にてリボンファイバ１５を１周させるなどしてもよい。
【００３８】
また、図１〜３では図示省略しているが、ケーブル１０は、リボンファイバ１５と電線（図示せず）とを内蔵した光電気複合ケーブルであり、ケーブル１０からケース１１内に延出された電線は、基板１２の裏面の電気配線に電気的に接続され、基板１２の電気配線を介して電気コネクタ１３と電気的に接続されている。電線は、例えば低速信号線や電源線として用いられる。
【００３９】
さて、本実施の形態に係る光モジュール１では、フレキシブル基板１６は、ＦＰＣコネクタ１４と反対側の端部を、基板１２の表面に対して垂直方向に曲げた垂直部２１を有しており、垂直部２１にリボンファイバ１５を接続するように構成している。
【００４０】
フレキシブル基板１６は、ＦＰＣコネクタ１４と垂直部２１との間に、基板１２の表面に対して平行に延びる平行部２２を有しており、略Ｌ字状に形成される。光素子１７とＩＣ１８は、平行部２２の基板１２側の面に設けられ、光素子１７とＩＣ１８とが基板１２から離れる（空間が形成される）ように、平行部２２のＦＰＣコネクタ１４と反対側の端部を、ガラスからなる支持部材２０により支持するように構成されている。フレキシブル基板１６の平行部２２の基板１２と反対側の面には、光素子１７やＩＣ１８で発生する熱を放熱するための放熱板２４が設けられる。放熱板２４は、例えば銅板からなる。
【００４１】
フレキシブル基板１６の光導波路１９は、垂直部２１と平行部２２にわたって形成されており、垂直部２１と平行部２２とは、所定の曲率半径で湾曲された円弧部２３により接続されている。つまり、本実施の形態におけるフレキシブル基板１６は、ＦＰＣコネクタ１４側から順次、平行部２２、円弧部２３、垂直部２１を備えて構成されている。
【００４２】
円弧部２３では、光導波路１９も曲げられることになるので、光導波路１９の円弧部２３での損失（光損失）が問題とならない程度となるように、円弧部２３の曲率半径を適宜設定するとよい。
【００４３】
図５に示すように、フレキシブル基板１６の垂直部２１における光導波路１９を形成した側の面、すなわち曲げの内側の面には、リボンファイバ１５の各光ファイバ１５ａを固定する溝２５が形成されている。
【００４４】
溝２５は、垂直部２１の光導波路１９を形成した側の面に沿って、フレキシブル基板１６の長手方向（図５では上下方向）に対して垂直方向（図５では左右方向）、すなわち垂直部２１の側方に延びるように形成されており、垂直部２１の側方からリボンファイバ１５を接続するように構成されている。
【００４５】
リボンファイバ１５は、端部の一括被覆１５ｂを除去して光ファイバ１５ａを露出させ、その露出させた光ファイバ１５ａを溝２５にそれぞれ配置して接着剤（屈折率整合剤）等で接着固定することで、フレキシブル基板１６に接続される。露出した光ファイバ１５ａを保護するために、光ファイバ１５ａと溝２５とを覆うように保護部材を設けてもよい。
【００４６】
垂直部２１の光導波路１９のコア１９ａは、円弧部２３側からフレキシブル基板１６の長手方向に沿って直線状に延び、円弧状に９０°曲がって溝２５に延びるように形成され、溝２５に配置した光ファイバ１５ａのコアと光学的に接続されるようになっている。
【００４７】
本実施の形態のようにリボンファイバ１５を撓ませて余長を収容する場合、リボンファイバ１５の曲げ半径をなるべく大きくするために、フレキシブル基板１６の垂直部２１を、リボンファイバ１５のケース１１内への導入位置からなるべく離れた位置に配置することが望ましい。本実施の形態では、図３における上下方向を幅方向とすると、リボンファイバ１５を幅方向の一方の端部（図３では上側）に寄せた位置から導入するようにし、かつ、フレキシブル基板１６を、なるべくコネクタ１３側（ケーブル１０から離れた位置）に配置すると共に、フレキシブル基板１６の長手方向を幅方向に沿わせて配置し、垂直部２１を基板１２の幅方向の他方の端部（図３では下側）に位置させるように構成している。これにより、リボンファイバ１５の導入位置と垂直部２１の配置位置とがケース１１内の略対角位置となるので、両者の距離を大きくしてリボンファイバ１５を撓ませた際の曲げ半径を大きくし、光ファイバ１５ａの破断等の不具合を防止することが可能となる。
【００４８】
なお、リボンファイバ１５をケース１１内で１周させる場合には、垂直部２１をどの位置に配置してもよいが、この場合も、なるべくリボンファイバ１５の曲げ半径が大きくなるように、垂直部２１の配置位置を設定することが望ましい。
【００４９】
本実施の形態の作用を説明する。
【００５０】
本実施の形態に係る光モジュール１では、フレキシブル基板１６のＦＰＣコネクタ１４と反対側の端部を、基板１２の表面に対して垂直方向に曲げて、垂直部２１を形成し、その垂直部２１にリボンファイバ１５を接続するように構成している。
【００５１】
ケース１１内の限られた空間（略直方体形状の空間）にリボンファイバ１５の余長を十分に収納するためには、リボンファイバ１５を、その長軸方向が基板１２の表面に対して垂直方向となるように導入し、リボンファイバ１５を巻回あるいは撓ませる必要があるが、本発明では、フレキシブル基板１６の端部を曲げて垂直部２１を形成することにより、フレキシブル基板１６上のリボンファイバ１５を接続する部分を含む面の一部を、リボンファイバ１５の長軸方向と平行にしており、これにより、リボンファイバ１５を捻ることなくフレキシブル基板１６に接続することが可能になる。
【００５２】
つまり、本発明によれば、ケース１１内にリボンファイバ１５の余長を収納し、かつ、リボンファイバ１５を捻ることなくフレキシブル基板１６に接続することが可能な光モジュール１を実現できる。その結果、リボンファイバ１５に不要な負荷がかかることがなくなり、光ファイバ１５ａの破断等の不具合を防止できる。
【００５３】
また、背景技術（図６参照）のように、リボンファイバ１５を捻ってフレキシブル基板１６に接続する場合、リボンファイバ１５自体に負荷を与えることなく捻ろうとすると、ケース１１内に収納するリボンファイバ１５に更なる余分な余長が必要となるが、本発明では、リボンファイバ１５を捻ることなくフレキシブル基板１６に接続することができるので、ケース１１内に収納するリボンファイバ１５の余長を必要最小限とすることが可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態では、平行部２２の基板１２側の面に光素子１７とＩＣ１８を設けているため、平行部２２の基板１２と反対側の面に放熱板２４を設けることが可能となり、光素子１７やＩＣ１８で発生する熱を効率良く放熱することができる。
【００５５】
さらに、本実施の形態では、光導波路１９を垂直部２１と平行部２２にわたって形成しており、垂直部２１と平行部２２とを、所定の曲率半径で湾曲された円弧部２３により接続している。垂直部２１と平行部２２との間を丸めずに直角に曲げた場合、その曲げ部分にて光導波路１９の光損失が大きくなってしまうが、垂直部２１と平行部２２とを円弧部２３で滑らかに接続することで、曲げ部分での光導波路１９の光損失を抑制できる。
【００５６】
上記実施の形態では、電気コネクタ１３がＨＤＭＩ規格に準拠したＨＤＭＩプラグである場合を説明したが、これに限定されず、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）プラグであってもよい。この場合、ケース１１はＵＳＢの規格に準拠した大きさに形成されることとなり、ケーブル１の両端部に光モジュール１を設けた光モジュール付きケーブル１００は、所謂ＵＳＢケーブルとなる。
【００５７】
通常一般に用いられている電線のみを内蔵したＨＤＭＩケーブルやＵＳＢケーブルでは、電気信号が劣化してしまうため長距離の信号伝送は困難であるが、本発明の光モジュール付きケーブル１００によれば、光により信号伝送を行うため、例えば３０ｍ〜１００ｍといった長距離の信号伝送が可能である。
【００５８】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００５９】
例えば、上記実施の形態では言及しなかったが、垂直部２１が自立しない場合など、フレキシブル基板１６を曲げた状態で保持できない場合には、垂直部２１を支持する部材を別途設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  光モジュール
１０  ケーブル
１１  ケース
１２  基板
１３  電気コネクタ
１４  ＦＰＣコネクタ
１５  リボンファイバ
１６  フレキシブル基板
１７  光素子
１８  ＩＣ
１９  光導波路
２０  支持部材
２１  垂直部
２２  平行部
２３  円弧部
２４  放熱板
【図１】
0005879810.tif 000002
【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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