(57)【要約】【目的】      高性能化、小型化という基本的性能は勿論、金属箔の酸化による通電不良を解消することができた新しい放電灯を提供することをその課題とする。【解決手段】  一対の電極(2)を有する発光管部(3)と、前記発光管部(3)から延出され、金属箔(5)が埋設された封止部(4)とで構成された放電灯(A)において、  前記金属箔(5)が、発光管部(3)の近接部位に埋設された内側金属箔部(5a)と、発光管部(3)から離隔した非酸化部位に埋設された外側金属箔部(5b)とで構成され、且つ、内側金属箔部(5a)と外側金属箔部(5b)との間に非酸化性領域(18)が形成されていることを特徴とする。 【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有する発光管部と、前記発光管部から延出され、金属箔が埋設された封止部とで構成された放電灯において、
前記金属箔が、発光管部の近接部位に埋設された内側金属箔部と、発光管部から離隔した部位に埋設された外側金属箔部とで構成され、且つ、内側金属箔部と外側金属箔部との間に非酸化性領域が形成されていることを特徴とする放電灯。
【請求項２】
一対の電極を有する発光管部と、前記発光管部から延出され、金属箔が埋設された封止部と、封止部の端部に気密的に装着され、封止部の端部から導出された外部リード線に接続された外部給電部材とで構成され、前記金属箔と外部給電部材との間に非酸化性領域が形成されていることを特徴とする放電灯。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の放電灯が両口放電灯であって、何れか一方の封止部を非酸化性領域において屈曲して発光管部の側面に並設し、屈曲側封止部ともう一方の非屈曲側封止部とを口金に取着したことを特徴とする口金付き放電灯。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の放電灯が両口放電灯であって、両方の封止部が屈曲され、両口放電灯の中心軸が凹面反射鏡の中心軸に直交するように配置され、且つ、前記屈曲封止部が凹面反射鏡の反射部に穿設された取付孔に装着されていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の放電灯が両口放電灯であって、両口放電灯の中心軸が凹面反射鏡の中心軸に直交するように配置され、且つ、前記封止部が凹面反射鏡の反射部に形成された取付溝に装着されていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
非酸化性領域が封止部内に設けられた空間であって、該空間が真空又は非酸化性ガスが充填されている事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯又は口金付き放電灯或いは光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高圧片口及び両口放電灯と該放電灯に口金を装着した口金付き放電灯並びに該放電灯を使用した光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電灯は元来その高輝度が着目され、各種光源として用いられてきたが、最近の技術的進歩により長寿命化、低コスト化が実現してさらにその用途が急拡大している。最近では、自動車の前照灯、超小型精密光学機器、ハンディタイプの照明機器、一般照明器具などの用途にも用いられるようになってきている。しかも、これら機器類は急速に小型化しており、その光源として用いられる放電灯についても更なる小型化が要求されている。
【０００３】
一方、放電灯は発光管部内に設置された一対の電極間のアーク放電を利用するものであるため、発光管部から大量且つ高熱が放出される。放電灯の封止は、封止部内に埋設される金属箔によって行われるが、ここで、図２に示すように、封止部(4)から外部に導出される外部リード線(13)と封止部(4)との接触面及び外部リード線(13)‐金属箔(5b)の溶接部分(14)と封止部(4)の接触面との間には極微細な間隙(15)が存在しこの間隙(15)を通して外部空気(16)が外部リード線(13)‐金属箔(5)の溶接部分(14)まで供給される。
【０００４】
前述のように発光管部(3)は点灯時高温に達するが、発光管部(3)に連なる封止部(4)もその影響により高温となる。金属箔(5)は一般的にモリブデンが使用されているが、空気中では３７０℃程度の温度に曝されると酸化を開始する。酸化部分を(17)で示す。前述のように放電灯(A)が小型化していくと、当然それにつれて封止部(4)の寸法は短く且つ発光管部(3)に近接するように設けられる。
【０００５】
封止部(4)が高温の発光管部(3)に近接すればするほど封止部(4)の温度は当然高くなる。その結果、熱伝導性の悪い石英ガラスといえども、封止部(4)の温度は３７０℃を遙かに超えることになる。その結果、全長の短いモリブデン製の金属箔(5)は、外部リード線(13)側の溶接部分(14)から急速に酸化され、短時間で金属箔(5)の酸化による通電不良を引き起こす。換言すれば、小型化により放電灯(A)の寿命が大幅に短くなるということを意味する。
【０００６】
現在、放電灯(A)には、高性能化、長寿命化に加えてこれと相矛盾する小型化という機能を同時に達成することが要求されており、いかに高性能化、小型化を達成したとしても短寿命ではユーザーのニーズに応えることができず受け入れられない(特許第２７０８５２４号公報)。
【特許文献１】特許第２７０８５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、高性能化、小型化という基本的性能は勿論、金属箔の酸化による通電不良を解消することができた新しい放電灯と当該放電灯を口金に設置した口金付き放電灯並びに前記放電灯凹面反射鏡に設置した光源装置などを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の放電灯(A)は(図１〜６(a)(b))に示すようなもので、
一対の電極(2)を有する発光管部(3)と、前記発光管部(3)から延出され、金属箔(5)が埋設された封止部(4)とで構成された放電灯(A)において、
前記金属箔(5)が、発光管部(3)の近接部位に埋設された内側金属箔部(5a)と、発光管部(3)から離隔した部位に埋設された外側金属箔部(5b)とで構成され、且つ、内側金属箔部(5a)と外側金属箔部(5b)との間に非酸化性領域(18)が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の放電灯(A)は(図７)に示すようなもので、
一対の電極(2)を有する発光管部(3)と、前記発光管部(2)から延出され、金属箔(5)が埋設された封止部(4)と、封止部(4)の端部に気密的に装着され、封止部(4)の端部から導出された外部リード線(13)に接続された外部給電部材(6)とで構成され、前記金属箔(5)と外側給電部材(6)との間に非酸化性領域(18)が形成されていることを特徴とする。ここで、前記金属箔(5)は請求項１の内側金属箔部(5a)に相当し、外側給電部材(6)が請求項１の外側金属箔部(5b)に相当する。
【００１０】
請求項３は請求項１又は２に記載の放電灯(A)の使用例に係る口金付き放電灯(G)で、放電灯(A)が両口放電灯であって、何れか一方の封止部(41)を非酸化性領域(18)にて屈曲して、発光管部(3)の側面に並設し、屈曲側封止部(41)ともう一方の非屈曲側封止部(42)とを口金(20)に取着したことを特徴とする。ここで、屈曲側封止部(41)、非屈曲側封止部(42)は発光管部(3)から延出された封止部全体を指す。屈曲側封止部(41)ともう一方の非屈曲側封止部(42)の取り付け部位は、特に限定されるものではない。詳細は後述する。図６(a)(b)参照)。
【００１１】
請求項４は請求項１又は２に記載の放電灯(A)の他の使用例に係る光源装置(H)で、放電灯(A)が両口放電灯であって、両方の封止部(4)が屈曲され、両口放電灯(A)の中心軸(CL1)が凹面反射鏡(21)の中心軸(CL2)に直交するように配置され、且つ、前記屈曲封止部(41)が凹面反射鏡(21)の反射部に穿設された取付孔(22)に装着されていることを特徴とする(図８)。この場合も屈曲封止部(41)は発光管部(3)から延出された封止部全体を指す。屈曲封止部(41)の取り付け部位は、特に限定されるものではない。詳細は後述する。
【００１２】
請求項５は請求項１又は２に記載の放電灯(A)の更に他の使用例に係る光源装置(H)で、放電灯(A)が両口放電灯であって、両口放電灯(A)の中心軸(CL1)が凹面反射鏡(21)の中心軸(CL2)に直交するように配置され、且つ、前記封止部(4)が凹面反射鏡(21)の反射部に形成された取付溝(23)に装着されていることを特徴とする(図９、１０)。この場合も封止部(4)は発光管部(3)から延出された部分全体を指す。封止部(4)の取り付け部位は、特に限定されるものではない。詳細は後述する。
【００１３】
請求項６は非酸化性領域(18)についての規定で「非酸化性領域(18)が封止部(4)(5)内に設けられた空間であって、該空間が真空又は非酸化性ガスが充填されている」事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１及び２に記載の放電灯(A)は、図１、４に示すように、封止部(4)が内・外封止部(4a)(4b)並びにその間に存在する管状の非酸化性領域(18)とで構成され、金属箔(5)が前記内・外封止部(4a)(4b)にそれぞれ埋設されている内・外金属箔部(5a)(5b)とで構成されている場合と、図３、５に示すように、長い封止部(4)内に埋設された１本の長い金属箔(5)で構成され、封止部(4)の、発光管部(3)の近傍部分、離間部位が前記内・外封止部(4a)(4b)であり、金属箔(5)の、発光管部(3)の近傍部分、離間部位が前記内・外金属箔部(5a)(5b)であり、前記内・外金属箔部(5a)(5b)の中間部分が非酸化性領域(18)であるものが含まれている。図１、４の場合、非酸化性領域(18)は封止部(4)(5)内に設けられた空間であって、該空間が真空又は非酸化性ガス(例えば、窒素、アルゴンガスなど)が充填されている。図３、５の場合は空間はなく封止ガラスの中実体である。
【００１５】
外側金属箔部(5b)が発光管部(3)から離隔した非酸化部位に位置する外側封止部(4b)に埋設されているので、外側金属箔部(5b)は点灯時でも十分温度が低く(点灯時の温度が３７０℃以下の部位)、たとえ外部から外側金属箔部(5b)まで間隙(15)を通って酸素が供給されたとしても、外側金属箔部(5b)が酸化されるということはなく、一方、内側金属箔部(5a)と外側金属箔部(5b)との間には非酸化性領域(18)が形成されているので、点灯時、発光管部(3)の高熱により内側金属箔部(5a)が高温に加熱されたとしても内側金属箔部(5a)まで酸素の供給が行われず、内側金属箔部(5a)の酸化が防止され、従来のように点灯時の高温による酸化箔切れというような事故を防止できる。なお、図１、４のように、内側封止部(4a)とこれから離間した外側封止部(4b)にて封止部(4)を形成した場合、あるいは図３、５のように長い封止部(4)を使用した場合、封止部(4)の長さが当然長くなるが、図６(a)(b)のように一方の封止部(41)を内側封止部(4a)の近傍から屈曲することで全体の長さを小さくすることができる。なお、この場合、内側封止部(4a)は発光管部(3)に極めて近い位置に設ける事ができるので、この点でもコンパクト化が可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の放電灯(A)は、外側金属箔部(5b)に代えて外部給電部材(6)を用いた場合である(図７参照)。この場合も請求項１と同じ作用効果を生じる。
【００１７】
請求項３の口金付き放電灯(G) [図６(a)(b)参照]は、何れか一方の封止部(41)を非酸化性領域(18)にて屈曲して発光管部(3)の側面に並設し、屈曲側封止部(41)ともう一方の非屈曲側封止部(42)とを口金(20)に取着したものであるが、前述のようにこの口金付き放電灯(G)の金属箔(5)は発光管部(3)に近接して埋設することができるため、口金付き放電灯(G)自体を従来のものに比べて大幅に小さくすることができる。
【００１８】
請求項４、５の光源装置(H)は、両口放電灯(A)の中心軸(CL1)が凹面反射鏡(21)の中心軸(CL2)に直交するように配置された場合で、凹面反射鏡(21)内に放電灯(A)がコンパクトに納まるのみならず、前述同様、内側金属箔部(5a)が酸化から防止されるだけでなく、その両外側封止部(4b)を凹面反射鏡(21)に形成された取付孔(22)或いは取付溝(23)に装着しておけば、この部分からの放熱により両外側封止部(4b)の温度が上昇せず、両外側封止部(4b)内の外側金属箔部(5b)の酸化も確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。図１は第１実施例の断面図であり、図２はそのＸ部分拡大図である。本外囲器(1)はダブルエンドタイプ(両口タイプ)のもので、中央に球状或いはラグビー球状(＝回転楕円体)の発光管部(3)が設けられており、その両側から封止部(4)が一体的に導出されている。この両封止部(4)は、発光管部(3)に隣接した内側封止部(4a)、点灯時に発光管部(3)の熱によって内部の外側金属箔部(5b)が酸化温度まで上昇しない部位設けられた外側封止部(4b)並びに内側封止部(4a)と外側封止部(4b)との間に設けられた非酸化性領域(18)とで構成されている。換言すれば、封止部(4)は発光管部(3)から延出された部分全体を指す。この点は明細書全体を通じて共通する。
【００２０】
内・外封止部(4a)(4b)はいずれもピンチシール或いはシュリンクシールにより形成されており、非酸化性領域(18)はその間にあって、中空の管状であり、内部にアルゴンや窒素などの不活性ガスが充填され或いは真空状態となっている。(勿論、非酸化性領域(18)は空間である必要はなく、中実体で、発光管部(3)からの熱が途中で放熱されて外封止部(4b)が金属箔非酸化温度以下となる場合も含まれる[図３、５参照])。一方、発光管部(3)内には水銀やハロゲンガス、メタルハライドその他の必要充填物質が必要量充填されている。
【００２１】
発光管部(3)内には一対の対向電極(2)が設置されており、その電極基部(2a)が内側金属箔部(5a)に溶接された状態で内側封止部(4a)内に埋設されている。内側封止部(4a)及び外側封止部(4b)内には内・外金属箔部(5a)(5b)がそれぞれ埋設されており、内側金属箔部(5a)の一端には前述電極(2)の電極基部(2a)がそれぞれ溶接されており、その他端には非酸化性領域(18)内に収納されている中間給電線(9)の一端が溶接されている。この中間給電線(9)の他端は外側封止部(4b)の外側金属箔部(5b)の一端に溶接され、外側金属箔部(5b)の他端には外部リード線(13)が溶接され、この外部リード線(13)が外側封止部(4b)から外部に導出されている。
【００２２】
図２は前記外部リード線(13)と外側金属箔部(5b)との溶接部位(14)の外側封止部(4b)への埋設状態を表した拡大図で、外部リード線(13)から溶接部位(14)に至る位置まで、外側封止部(4b)と外部リード線(13)との間に微細間隙(15)が存在し、外部金属箔部(5b)まで外気が供給されることを示している。従来例の両口放電灯では、外側封止部(4b)がなく封止は発光管部に両側においてそれぞれ一箇所であるが、従来例でも外部リード線と封止部との関係は上記と同じである。
【００２３】
しかして、電極(2)間に電流を供給してアークを発生させると、発光管部(3)から大量且つ高熱が光と共に生成し、発光管部(3)並びに両側の内側封止部(4a)が高温になる。一方、外側封止部(4b)は発光管部(3)から充分離れているので、その影響を受けることが小さく、内部の外側金属箔部(5b)が酸化する温度(外側金属箔部(5b)がMoの場合は約３７０℃)まで昇温しない。特に、外囲器(1)が石英ガラスで形成されているため、熱伝導による昇温は小さい。その結果、外側封止部(4b)において、図２のように微細間隙(15)から常時外気(酸素)が溶接部位(14)まで供給されたとしても外側封止部(4b)における酸化が進行しない。
【００２４】
一方、内・外側金属箔部(5b)(5a)と中間給電線(9)の関係も、図２と同様、溶接部位(14a)まで微細間隙(図示せず)が形成されている。しかしながらこの微細間隙は非酸化性領域(18)に開口しているため、図２のような外気に開口する微細間隙(15)と異なり、溶接部位(14a)まで酸素が供給されることはない。何故ならば、非酸化性領域(18)が真空或いは非酸化性雰囲気ガスで充填されているからである。その結果、この溶接部位(14a)が金属箔酸化温度以上に昇温してもこの溶接部位(14a)における酸化は生じない。よって、ランプ寸法を小さくするため、内側封止部(4a)を発光管部(3)に限界まで近接させて形成したとしても、内側封止部(4a)の内側金属箔部(5a)の酸化が発生せず長寿命を実現することができる。
【００２５】
なお、図１は封止部(4)の両方に外側封止部(4b)を形成した場合を示しているが、使用の形態により一方の封止部(4)が金属箔酸化温度まで昇温しないような使用条件の場合には、昇温しない方の封止部(4)に外側封止部(4b)を設けないようにするのは自由である。
【００２６】
図３は前記ダブルエンド型放電灯(A)の他の例で、金属箔(5)が充分に長く、外側端部である外側金属箔部(5b)が前述同様、点灯時、発光管部(3)の熱影響(箔酸化)を受けない位置まで延出している。図１、２の場合、外側封止部(4b)を設けるため、また、図３及び後述する図５の場合、金属箔(5)が長くなるため封止部(4)が長くなり、従って放電灯(A)の全長は長くなり、コンパクト化の方向とは逆行するが、図５の場合は後述する図６のように一方の封止部(4)を内側封止部(4a)の近傍で屈曲することにより、放電灯(A)の全長を短くすることができる。
【００２７】
図４はシングルエンド(片口タイプ)の放電灯(A)の場合で、外囲器(1)の一端に発光管部(3)が形成され、その内部に一対の並列に電極(2)が設置されており、発光管部(3)の底部から封止部(4)が延出されている。この封止部(4)も前記同様内側封止部(4a)、外側封止部(4b)及び両者の間に設けられて非酸化性領域(18)とで形成されている。そして内側封止部(4a)内に埋設された内側金属箔部(5a)にその電極基部(2a)が溶接されて、非酸化性領域(18)内に収納されている中間給電線(9)の一端が前記内側金属箔部(5a)の他端に溶接され、中間給電線(9)の他端が外側封止部(4b)に埋設された外側金属箔部(5b)の一端に溶接され、更に、この外側金属箔部(5b)の他端に外部リード線(13)が溶接されている。非酸化性領域(18)内には真空或いは非酸化性ガスが充填されていることも前述と同じである。
【００２８】
図５は図３と同じように金属箔(5)を長く伸ばした例で、その内側金属箔部(5a)は発光管部(3)に近接して設けられ、外側金属箔部(5b)は点灯時発光管部(3)の熱影響(酸化)を受けない位置に設けられるようになっている点は前述の通りである。
【００２９】
図６(a)は図１の両口放電灯(A)の一方の封止部(41)を長く伸ばすと共にこれを内側封止部(4a)の近傍で屈曲して発光管部(3)の側面に並設したものである。そして、少なくとも発光管部(3)並びにその両端の内側封止部(4a)［更にこの場合は、下側の外側封止部(4b)も］はアウタバルブ(7)にて囲繞されている。前記屈曲側の非酸化性領域(18)を構成する管部は原管そのままの太さでもよいし、別途用意された細径管としてもよい。外側封止部(4b)は封止部(4)の先端にそれぞれ形成されているが、勿論、これに限らず、外側封止部(4b)が外側金属箔部(5b)の酸化温度まで上昇しないような部位であれば、屈曲側封止部(4)のいずれの部分に形成してもよい。この点は本発明全体を通じて言えることである。なお、屈曲方法は図のように長く伸びた屈曲側封止部(41)を内側封止部(4a)の近傍で屈曲するようにしてもよいし、内側封止部(4a)と外側封止部(4b)との間のいずれかの部分(非酸化性領域(18)、たとえばＲ又はＳ)において、別に用意した外囲器(1)と同一材料の石英ガラス管を接続するようにしてもよい。図６(b)は外側封止部(4b)が屈曲側封止部(41)の途中に形成されている例である。図６(a)(b)において、口金(20)への取り付け部位は特に限定されるものでなく、両外側封止部(4b)が口金(20)内に設置されている場合、一方が口金(20)内に設置され、他方が口金(20)外設置されている場合、或いは両者が口金(20)外に設置されている場合などがある。
【００３０】
図７は外側封止部(4b)の他の例で、内側封止部(4a)から長く伸びた非酸化性領域(18)を構成する管部の端部を封止でなく、外側封止部(4b)に代えて外部給電部材(6)を装着した例である。外部給電部材(6)は金属製の部材で一端にソケット部(10)が設けられたており、前記非酸化性領域(18)を構成する管部の先端にＯリングを介して前記ソケット部(10)が気密的に嵌着されている。この場合も非酸化性領域(18)は前述同様真空か非酸化性ガス(アルゴンガスや窒素ガス)が充填されている。
【００３１】
図８は凹面反射鏡(21)に本発明かかる放電灯(A)が装着された場合で、発光管部(3)及びその両側の内側封止部(4a)がアウタバルブ(7)にて囲繞されており、両方の封止部(41)が内側封止部(4a)の近傍部位で同じ方向に直角に屈曲され、その外側封止部(4b)が凹面反射鏡(21)に穿設された取付孔(22)に挿入され、無機接着剤(24)により固定されている。勿論、図は外側封止部(4b)が固定されるようになっているが、固定部位は限定されるものでなく、封止部(4)のいずれの部位でもかまわない。この点は図９ｂの場合も同様である。
【００３２】
また、図９,１０も凹面反射鏡(21)に本発明かかる放電灯(A)が装着された場合であるが、前述同様、発光管部(3)及びその両側の内側封止部(4a)がアウタバルブ(7)にて囲繞されており、両方の封止部(4)の外側封止部(4b)が凹面反射鏡(21)に穿設された取付溝(23)に挿入され、無機接着剤(24)により固定されている。
【００３３】
取付孔(22)或いは取付溝(23)の接着部位は特段限定されることはないが、外側封止部(4b)が凹面反射鏡(21)に取り付けられている場合には、外側封止部(4b)の熱が凹面反射鏡(21)により放散され、その温度上昇が抑制される。一方、凹面反射鏡(21)の背方に外側封止部(4b)が突出している場合、凹面反射鏡(21)の遮熱作用によりやはり外側封止部(4b)の温度上昇抑制に効果的である。この場合、凹面反射鏡(21)の赤外線透過被膜(25)が形成されておればさらに効果的である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は点灯時、高温となる発光管部に隣接して形成される内側封止部の外側に非酸化性領域を介して更に外側封止部が形成されるので、外側封止部の封止効果により内側封止部への酸素供給が遮断され、その結果、内側封止部を発光管部に極限まで近接させることができ、放電灯の小型化と長寿命化の両方同時に達成することができ、本発明の放電灯を光源として使用するヘッドライトや光学機器等の小型化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかる両口放電灯の断面図
【図２】図１のＸ部拡大図
【図３】図１の封止部の他例の断面図
【図４】本発明にかかる片口放電灯の断面図
【図５】図４の他例の断面図
【図６】本発明にかかる口金付き放電灯の断面図
【図７】本発明にかかる放電灯の封止部の更に他例の断面図
【図８】本発明の光源装置の第１実施例の断面図
【図９】本発明の光源装置の第２実施例の断面図
【図１０】図９の取付溝の側面図
【符号の説明】
【００３６】
(1)  外囲器
(2a)  電極基部
(2)  電極
(3)  発光管部
(5)  金属箔
(6)  封止部
(7)  アウターバルブ
(8)  金属箔
(9)  中間給電線
(10)  封止用管部
(11)  封止部
【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】
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【図１０】
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