(57)【要約】【課題】  外光反射を効率的に減らし、コントラスト比の高い画像表示を可能とする。【解決手段】  例えば反射型液晶プロジェクタ用のスクリーンである。スクリーンは、偏光フィルムと光反射膜を備える。そして、これら偏光フィルムと光反射膜の間に、黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム、又はシアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムの一方、あるいは双方を配する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光フィルムと光反射膜を備え、これら偏光フィルムと光反射膜の間に、黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム、又はシアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムの少なくとも一方が配されていることを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムと、シアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムの双方が配されていることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項３】
前記偏光フィルムの光入射側表面に、光拡散フィルムが配されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスクリーン。
【請求項４】
前記光拡散フィルムの光入射側表面に反射防止コートが施されていることを特徴とする請求項３記載のスクリーン。
【請求項５】
前記光反射膜の光入射側表面に略水平方向又は略垂直方向に光拡散する凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスクリーン。
【請求項６】
前記偏光フィルムの光入射側表面に略水平方向又は略垂直方向に光拡散する凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスクリーン。
【請求項７】
反射型液晶プロジェクタ用のスクリーンであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のスクリーン。
【請求項８】
前記反射型液晶プロジェクタの光源に含まれる不要光の波長領域に対応して、前記１／４波長フィルムの１／４波長板として機能する波長領域が設定されていることを特徴とする請求項７記載のスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば反射型液晶プロジェクタに用いられるスクリーンに関するものであり、特に、コントラストを改善するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば反射型液晶プロジェクタにおいては、光源から出射された光が液晶パネルで変調され、さらにこの変調された光が投射レンズを用いてスクリーンに投射され、画像表示が行われる。
【０００３】
このような構成の反射型液晶プロジェクタでは、スクリーンに画像光以外の太陽光や蛍光灯等の外光が入射すると、スクリーンにおける画像の黒レベルが上昇するいわゆる黒浮きが発生し、画像のコントラストが低下するという問題が存在する。すなわち、反射型液晶プロジェクタでは、スクリーンに入射する外光によって画像のコントラストが左右される。
【０００４】
そこで従来、偏光フィルムを用いた液晶プロジェクタ用スクリーンが提案されている。偏光フィルムを用いることで、特定の偏光方向の光のみが反射されることになり、外光の反射が低減される。ただし、偏光フィルムを用いただけでは、普通の外光の概ね半分を吸収するに止まり、コントラスト比も通常スクリーンの２倍程度に向上するに止まる。したがって、例えば明るい外光下で映画等の自然画を見るには不十分である。
【０００５】
このような状況から、スクリーンに関して種々の改良が進められており、例えば特許文献１記載の技術もその一つである。特許文献１には、支持体上に、可視光吸収層と、赤色領域を選択的に反射するフィルタと、緑色領域を選択的に反射するフィルタと、青色領域を選択的に反射するフィルタを積層した反射型投影スクリーンが開示されている。この特許文献１記載のスクリーンでは、プロジェクタより出射する赤、緑、青の各波長領域の投影光のみを反射し、外光等に含まれる各波長以外の光は吸収層に吸収され、反射されることがないため、十分な黒レベルが得られる。
【特許文献１】特開平７−２６１２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の発明のように可視光吸収層と各色反射フィルタとを組み合わせた構成では、少なくとも６層以上の多層構造を採用する必要があり、スクリーンの構成としては、より簡略化することが望まれる。また、特定の波長の光を選択的に反射する反射フィルタは、接着強度等が不十分であり、信頼性等の点で不満が残る。これを解消するためにはその表面に保護層等が必要になる等、より一層の多層化が必要になり、構成の簡略化という観点からは好ましいものではない。さらに、反射フィルタの光学的な設計が難しく、例えば反射フィルターを重ねると、反射光強度が低下するおそれもある。
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、外光反射を効率的に減らすことができ、コントラスト比の高い画像表示が可能なスクリーンを提供することを目的とする。また、本発明は、必要最低限の構成要素の追加で済み、必要以上に多層化する必要がなく、信頼性が高く、光学的な設計も容易で、反射光強度の低下も少ないスクリーン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】
前述の目的を達成するために、本発明のスクリーンは、偏光フィルムと光反射膜を備え、これら偏光フィルムと光反射膜の間に、黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム、又はシアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムの少なくとも一方が配されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のスクリーンは、偏光フィルムを用いているので、スクリーンに入射する外光のうち特定の偏光方向の光のみが選択的に反射され、概ね半分の偏光成分が吸収される。そして、偏光フィルムを通過した残りの外光のうち、黄色やシアン色の光は、それぞれ１／４波長フィルムで円偏光となり、光反射膜で反射されて逆の円偏光となり、再び１／４波長フィルムを通過すると、入射した時とは直交する方向の直線偏光となって偏光フィルムによって吸収される。
【００１０】
例えば液晶プロジェクタの光は、赤色、緑色、青色の３原色で構成され、前記１／４波長フィルムの働きによっては偏光状態が変わらず、これらを通過しても偏光フィルタで吸収されることはない。一方、黄色やシアン色の光は、少ないか不要光であるので、これらをカットしても輝度はほとんど低下しない。したがって、外光反射のみが減り、コントラスト比が高くなる。
【００１１】
なお、スクリーンにおいて１／４波長板を用いることは、例えば特開平１１−２４１７１号公報にも記載されている。特開平１１−２４１７１号公報には、偏光板プレートの裏面に１／４波長板をラミネート処理して配設することが開示されており、これにより、該偏光板プレートを透過しレンチキュラーレンズの表面にて反射する外光成分のほとんどを吸収して減衰させることができ、外交反射成分の半分を低減でき、外光下におけるコントラストを改善できるとしている。
【００１２】
しかしながら、この特開平１１−２４１７１号公報に記載されるのは、背面投射型液晶プロジェクタ用スクリーンであり、本発明のように特定の光（黄色やシアン色）に対してのみ１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを用いることについては、全く開示されておらず、この点で本発明は特開平１１−２４１７１号公報記載の発明とは一線を画するものである。
【００１３】
背面投射型液晶プロジェクタ用スクリーンの場合、特開平１１−２４１７１号公報に記載されるように単に１／４波長板を介在させれば、外光反射成分を低減することができ、１／４波長板が投射光に影響を及ぼすことはない。これに対して、本発明のように光反射膜を備えたスクリーン、すなわち反射型液晶プロジェクタ用スクリーンでは、投射光への影響を考慮する必要がある。仮に、本発明のスクリーンに全ての波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを用いると、液晶プロジェクタの光（赤色、緑色、青色の３原色で構成される光）も１／４波長フィルムの働きによって偏光状態が変えられ、偏光フィルタで吸収されてしまう。黄色やシアン色の波長領域の光に対してのみ１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを用いることで、外光成分のみが低減され、液晶プロジェクタの光に対して影響を及ぼすことがなくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のスクリーンによれば、外光反射を効率的に減らすことができ、コントラスト比の高い画像表示が可能である。したがって、例えば明るい外光下（例えば明るい部屋等）でも映画等の自然画をくっきりと見ることができる。
【００１５】
また、本発明のスクリーンでは、黄色やシアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを介在させるだけで済み、例えば３色に対応した反射フィルム等が不要である。したがって、本発明によれば、必要最低限の構成要素の追加で済み、必要以上に多層化する必要がなく、信頼性が高く、光学的な設計も容易で、反射光強度の低下も少ないスクリーンを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用したスクリーンについて説明する。なお、以下においては、反射型液晶プロジェクタ用スクリーンを例にして説明するが、本発明が反射型液晶プロジェクタ用に限られるものでないことは言うまでもない。
【００１７】
先ず、本発明のスクリーンが用いられる反射型液晶プロジェクタの構成であるが、反射型液晶プロジェクタは、図１に示すように、液晶プロジェクタ１と、この液晶プロジェクタ１から投射される映像を反射表示するスクリーン２とから構成される。
【００１８】
液晶プロジェクタ１は、光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと、液晶パネル４、駆動回路５、色合成光学系６、及び投射光学系７とから構成されており、光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、それぞれ、赤色光、緑色光、青色光を出射する。光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ等の光源で構成される。光源３Ｒ，３Ｇ，３ＢをＬＥＤや半導体レーザで構成した場合には、各光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂのスペクトル分布は、特定の波長帯域、例えば、６２０ｎｍ，５２０ｎｍ，４２０ｎｍ付近においてピークを持つ。光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂから出力される光は、直線偏光である。
【００１９】
液晶パネル４は、スクリーン２に投射するための画像を表示する。液晶パネル４は、各光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに対応して設けられている。駆動回路５は、ビデオ信号ＶＳに基づいて、液晶パネル４を駆動する。色合成光学系６は、光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂから出射され、各液晶パネル４を透過した各画像光ＩＭＲ、ＩＭＧ，ＩＭＢを合成し、投射光学系７に向けて出力する。投射光学系７は、合成された画像光ＩＭＬを拡大し、スクリーン２に投射する。
【００２０】
前記反射型液晶プロジェクタでは、液晶プロジェクタ１から、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色光がスクリーン２に投射され、スクリーン２上での混色によって種々の色をもつ画像が形成される。これら３原色光は、スクリーン２の光反射膜によって反射され、観察者の目に届き、画像として知覚される。
【００２１】
一方、外部光には様々な波長の光が含まれているが、その大部分は３原色光近傍の波長領域を外れた光である。本発明のスクリーンでは、この外部光が入射しても、その大部分はスクリーンを構成する偏光フィルムによって吸収されるので、外部光が画像に重なって観察者の目に入ることは少ない。この結果、外部光によるコントラストの劣化がわずかなものとなり、画像の鮮明さが向上し、画像の暗黒部をスクリーン上に真の暗部として表示することができる。また、照明のある室内や野外等、暗室外でのスクリーン表示も可能になる。
【００２２】
以下、前記スクリーン２の構成について説明する。スクリーン２は、図２に示すように、基本的には投射光を反射する光反射膜１１と、特定の偏光方向の光のみを透過する偏光フィルム１２とから構成される。
【００２３】
光反射膜１１としては、入射光の大部分を反射し得る膜、例えばアルミニウム等の金属膜を成膜したフィルム等を用いることができる。ここで、この光反射膜１１に、例えば可視光の波長に対応する粒子径を持つ微粒子からなる単層又は複層によって形成され、前記微粒子が自己組織化又は最密充填により規則的に配列された反射層を設け、スクリーン自体が波長によって光を選別するフィルタとしての作用を有するように構成することも可能であるが、本発明のスクリーンでは、後述の１／４波長フィルムの働きにより、不要光がカットされるので、このような作用を持たせなくてもコントラストを改善することができる。前記のような反射層を持たせ、スクリーン自体が波長によって光を選別するフィルタとしての作用を有するように構成すると、光反射膜の構成が複雑なものとなるが、本発明では単なる反射膜として機能すればよく、この点で構成を簡略化することができる。
【００２４】
偏光フィルム１２は、特定の振動方向の光のみを通過させるフィルムであり、かかる偏光フィルム１２の付加により、外部光の光量が概ね半分に低下し、コントラストが向上する。
【００２５】
本発明のスクリーンは、前記光反射膜１１、偏光フィルム１２に加えて１／４波長フィルム１３を備えていることが大きな特徴である。１／４波長フィルム１３は、光が通過する際、Ｓ偏光とＰ偏光との間に９０°の位相差が生じる複屈折素子であり、例えば直線偏光を円偏光に変換し、または逆に円偏光を直線偏光に変換する機能を有する。
【００２６】
ただし、ここで重要なのは、前記１／４波長フィルム１３は、全ての波長領域の光に対して１／４波長板として機能するのではなく、黄色の波長領域の光、あるいはシアン色の波長領域の光についてのみ１／４波長板として機能することである。全ての波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを用いると、投射される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色光までもが減衰してしまうおそれがある。黄色の波長領域の光、あるいはシアン色の波長領域の光についてのみ１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを用いれば、不要光である黄色あるいはシアン色の光のみを選択的に減衰させることができる。
【００２７】
ここで、黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを用いるか、シアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを用いるかについては、外光の状況、液晶プロジェクタの光源の波長域等に応じて決めればよい。例えば、液晶プロジェクタの光源に不要光である黄色の光が多く含まれる場合には、黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを用いることが効果的である。液晶プロジェクタの光源に不要光であるシアン色の光が多く含まれる場合には、シアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムを用いることが効果的である。
【００２８】
あるいは、外光の状況、液晶プロジェクタの光源の波長域等によっては、図３に示すように、黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム１３ａと、シアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム１３ｂの双方を組み込むことも可能である。
【００２９】
また、前記黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム１３ａやシアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム１３ｂについては、液晶プロジェクタの光源に含まれる不要光の波長領域に対応して１／４波長板として機能する波長領域を設定することが好ましく、これにより効率的に不要光を減衰させることができる。
【００３０】
前記１／４波長フィルム１３（黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム１３ａやシアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム１３ｂ）を設けることにより、不要光成分のみが選択的に減衰される。そこで次に、前記１／４波長フィルム１３の機能について説明する。
【００３１】
図４は、本発明のスクリーンにおいて不要光が減衰される様子を模式的に示すものである。本発明のスクリーン２では、外光Ｌ１は、先ず偏光フィルム１２を通過することになる。偏光フィルム１２は、前述の通り特定の振動方向の光のみを通過させるフィルムであり、したがって、この偏光フィルム１２を通過し得るのは、この偏光フィルム１２が通過させる偏光の振動方向と一致する偏光成分Ｌ２のみである。
【００３２】
偏光フィルム１２を通過した偏光成分Ｌ２は、前記偏光フィルム１２が通過させる偏光方向をもった直線偏光である。また、前記外光Ｌ１のうちの概ね半分の偏光成分は偏光フィルム１２で吸収され、したがって偏光フィルム１２を通過した後の偏光成分Ｌ２は、外光Ｌ１のうちの残り半分ということになる。
【００３３】
偏光フィルム１２を通過した偏光成分Ｌ２は、次に１／４波長フィルム１３を通過する。すると、黄色やシアン色の波長領域の光については、直線偏光である偏光成分Ｌ２において、Ｓ偏光とＰ偏光との間に９０°の位相差が生じ、１／４波長フィルム１３を通過した光は円偏光Ｌ３に変換される。さらに、この円偏光Ｌ３は、光反射膜１１の表面で反射されるが、このとき光反射膜１１での反射により逆の円偏光Ｌ４となる。
【００３４】
光反射膜１１の表面で反射された円偏光Ｌ４は、再び前記１／４波長フィルム１３を通過する。このとき、円偏光Ｌ４において、Ｓ偏光とＰ偏光との間に９０°の位相差が生ずることになるが、これによって先の偏光成分Ｌ２の偏光状態からＳ偏光とＰ偏光との間に１８０°の位相差が生ずることになり、したがって１／４波長フィルム１３を通過した光は、先の偏光成分Ｌ２とは直交する方向の直線偏光Ｌ５に変換される。
【００３５】
前記直線偏光Ｌ５は、さらに偏光フィルム１２に入射されるが、この直線偏光Ｌ５の偏光方向は、偏光フィルム１２を通過し得る偏光の振動方向とは直交する方向であるので、偏光フィルム１２によって吸収される。
【００３６】
以上により、外光等の不要光（黄色の波長領域の光やシアン色の波長領域の光）は減衰され、観察者の目には到達しない。同様に、液晶プロジェクタ１からの不要光（例えば光源に含まれる黄色の波長領域の光やシアン色の波長領域の光）も減衰される。
【００３７】
図５は、本発明のスクリーン２で反射表示される映像における波長分布を示すものである。液晶プロジェクタ１からは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色光がスクリーン２に投射されるが、外光や不要光がカットされていないと、図中破線で示すように、黄（Ｙ）やシアン（Ｃ）の光強度が高いので、相対的に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色光の光強度が低下した状態となり、コントラスト比が低くなる。
【００３８】
これに対して、本発明のスクリーン２では、１／４波長フィルム１３及び偏光フィルム１２の働きにより、図中実線で示すように黄（Ｙ）やシアン（Ｃ）の光がカットされ、これら光の光強度が大きく低下する。その結果、相対的に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色光の光強度が向上した状態となり、コントラスト比が高くなる。なお、このとき液晶プロジェクタ１からの光は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色光であり、黄色やシアン色の光は少ないか不要光であるので、輝度の低下はほとんど問題とならない。
【００３９】
前述のスクリーン２においては、光反射膜１１、偏光フィルム１２、１／４波長フィルム１３の他、必要に応じて任意の光学要素を追加することも可能である。例えば、図６にに示すように、偏光フィルム１２の光入射側表面に光拡散フィルム１４を配するようにしてもよい。
【００４０】
光拡散フィルム１４は、光の拡散を図り、併せてスクリーン２の表面を保護するためのものである。すなわち、スクリーン２から反射される光を光拡散フィルム１４により拡散させることで、指向性を緩和するとともに、スクリーン２全体に均一な輝度を持たせることができる。言い換えれば、いわゆるホットスポットをなくすことができる。
【００４１】
光拡散フィルム１４の材料としては、可視光領域において透明な材料で、且つ光を拡散させるものが望ましい。光を拡散させるには、光拡散フィルム１４内の場所ごとに屈折率が変化するように光拡散フィルム１４に屈折率分布を持たせるか、又はフィルムの表面に凹凸を設けるかする。
【００４２】
表面に２次元マイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズフィルムの場合、マイクロレンズは、凸レンズでも凹レンズでも両者の複合でも良い。このマイクロレンズは、画素サイズと同程度かそれより小さければよく、例えば面内に０．１ｍｍ程度の直径のレンズを密に配置すればよい。
【００４３】
具体的には、例えば光拡散性のアクリル等の材料で形成されたフィルム等が挙げられる。この光拡散フィルム１４の厚さは、通常は５ｍｍ以下、望ましくは１ｍｍ以下とする。
【００４４】
さらに、光学特性をよくするために、この光拡散フィルム１４の表面に、反射防止のための１／４波長コーティングを行ってもよい。この場合、フィルム材の屈折率より低い屈折率の材料でコーティングする必要がある。具体的には、例えば１００ｎｍの厚さのＳｉＯ２ガラス膜を塗布や蒸着法でコーティングする。
【００４５】
また、前記光反射膜１１や偏光フィルム１２の光入射側表面に略水平方向又は略垂直方向に光拡散する凹凸を形成し、水平方向や垂直方向に光拡散させる機能を持たせることも可能である。光反射膜１１や偏光フィルム１２に前記水平方向や垂直方向に光拡散させる機能を持たせれば、例えば上方向や横方向からの外光を拡散し、いわゆる映り込みを防止することが可能である。
【００４６】
以上の構成を有するスクリーン２では、外光（特に、不要光である黄色の光やシアン色の光）の反射を効率的に減らすことができ、コントラスト比の高い画像表示が可能である。したがって、明るい外光下（例えば明るい部屋等）でも映画等の自然画をくっきりと見ることができる。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の具体的に実施例について説明する。
【００４８】
本実施例では、偏光フィルムを用意し、その表面（光入射側表面）に縦のマイクロプリズム群を貼り付け、縦方向（垂直方向）に光拡散させる機能を持たせた。そして、その裏面に、黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムと、シアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルムとを貼り付けた。
【００４９】
また、横のマイクロプリズム群にアルミニウムを蒸着法により成膜し、保護膜を付けて光反射膜とした。この光反射膜は、前記横のマイクロプリズム群により、横方向（水平方向）に光拡散させる機能を有する。
【００５０】
前記光反射膜を前記１／４波長フィルムの裏面側に貼り合わせ、スクリーンを完成した。作製したスクリーンでは、簡単な構成でありながら、不要光である黄色の光やシアン色の光を効率的に減衰させることができ、高いコントラスト比での画像表示が可能で、明るい部屋で映画等の自然画をくっきりと見ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】反射型液晶プロジェクタの一構成例を示す模式図である。
【図２】本発明を適用したスクリーンの一例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明を適用したスクリーンの他の例を示す分解斜視図である。
【図４】本発明のスクリーンにおいて不要光が減衰される様子を示す模式図である。
【図５】光強度の分布を示す特性図である。
【図６】本発明を適用したスクリーンのさらに他の例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  液晶プロジェクタ、２  スクリーン、３R，３G，３B，  光源、１１  光反射膜、１２  偏光フィルタ、１３  １／４波長フィルム、１３ａ  黄色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム、１３ｂ  シアン色の波長領域の光に対して１／４波長板として機能する１／４波長フィルム、１４  光拡散フィルム
【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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