(57)【要約】【課題】  円盤状のカラーフィルタと、回転体との固定に接着剤を用いる場合において、接着剤の未硬化部分が盤面に飛散することを防ぐ。【解決手段】  カラーフィルタ１２と回転体１４とを固定する接着剤層１６の一部１６ａが、回転体１４の円環状の壁面１４ａと、カラーフィルタ１２の盤面１２ａとに跨ってはみ出している。回転体１４の円環状の壁面１４ａと、カラーフィルタ１２の盤面１２ａとに跨ってはみ出している接着剤層の一部１６ａが硬化することで、接着剤の未硬化部分の飛散を防ぐ堰として機能する。よって、実際にカラーフィルタ１０を高速回転させる検査工程等において、カラーフィルタ１０の盤面１２ａに接着剤の未硬化部分が放射状に飛散することを確実に防ぎ、カラーホイール１０の歩留まりを向上させることが可能となる。  【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のカラーフィルタと、該カラーフィルタの中心部に接着される円環状の壁面を有する回転体とを含むカラーホイールであって、
前記カラーフィルタと前記回転体とを固定する接着剤層の一部が、前記回転体の円環状の壁面と、前記カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出していることを特徴とするカラーホイール。
【請求項２】
前記円盤状のカラーフィルタは、複数のカラーフィルタセグメントが同心円状に配列されて構成されていることを特徴とする請求項１記載のカラーホイール。
【請求項３】
前記接着剤層は、隣接するカラーフィルタセグメント間に形成される隙間を避けて塗布されたものであることを特徴とする請求項２記載のカラーホイール。
【請求項４】
前記接着剤層は、光硬化性を併有する接着剤からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のカラーホイール。
【請求項５】
前記光硬化性を併有する接着剤は、紫外線硬化型嫌気性接着剤からなることを特徴とする請求項４記載のカラーホイール。
【請求項６】
円盤状のカラーフィルタと、該カラーフィルタの中心部に接着される円環状の壁面を有する回転体とを含むカラーホイールの製造方法であって、
接着剤を、少なくとも、前記回転体と前記カラーフィルタとのいずれか一方の接合面に沿って塗布する工程と、
前記回転体を前記カラーフィルタの中心部に当接させ、かつ、加圧することにより、前記回転体と前記カラーフィルタとの界面に介在する接着剤の一部を、前記回転体の円環状の壁面と、前記カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出させる工程と、
前記接着剤を硬化させる工程とを有することを特徴とするカラーホイールの製造方法。
【請求項７】
前記円盤状のカラーフィルタを構成する、複数のカラーフィルタセグメントを同心円状に配列する工程を含むことを特徴とする請求項６記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項８】
前記接着剤を塗布する工程において、隣接するカラーフィルタセグメント間に形成される隙間を避けて接着剤を塗布することを特徴とする請求項７記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項９】
前記接着剤に紫外線硬化型嫌気性接着剤を用い、
前記接着剤を硬化させる工程において、前記回転体を前記カラーフィルタの中心部に当接させ、かつ、加圧することにより、前記回転体と前記カラーフィルタとの界面に介在する接着剤を硬化させると共に、
前記回転体の円環状の壁面と、前記カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出した接着剤に対し、紫外線を照射することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時分割型の分光装置のフィルタ素子として好適なカラーホイールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、投射型の画像表示装置における色合成の方式は、画素毎の光量を調節して画像を生成するライトバルブ素子を１つ使用し、画素ごとにＲ（赤色）光、Ｇ（緑色）光、Ｂ（青色）光に分光する単板式、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用にライトバルブ素子を３つ使用して並列に生成したＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を合成する３板式などの方式が一般的であった。近年、たとえば強誘電性液晶表示素子やデジタルマイクロミラーデバイスなどの高速スイッチング可能なライトバルブ素子が実用化されるにつれて、１つのライトバルブ素子にＲ光、Ｇ光、Ｂ光を順次入射させ、そのライトバルブ素子を入射光の切り替えに同期させて駆動してＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を時系列的に生成し、それらを順次スクリーン等に投射する時分割型の単板方式が広く使用されるようになってきている。この場合、画像の色合成はいわゆる残像効果により観察者の視覚系において実行されるものである。この方式によれば、比較的単純な光学系を用いて装置の小型化、軽量化を達成できるため、投射型の画像表示装置を低コストで実現する上で好適な方式である。カラーホイールは、このような画像表示装置において、白色光源から出射する光を、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長帯域の光に順次分光する時分割型分光装置用のフィルタ素子として、好適に使用されるものである。
【０００３】
ここで、カラーホイールを備えた分光装置の例を図４に示す。図４において、分光装置２００はカラーホイール１００と、モータ１０６とを備えている。カラーホイール１００は、たとえば光学ガラスなどの光透過性材料からなる円盤状の基板１０１上に、たとえばＲ光のみを透過させるフィルタ領域１０２、Ｇ光のみを透過させるフィルタ領域１０３、Ｂ光のみを透過させるフィルタ領域１０４が形成され、モータ１０６の構成部材であるハブ１０５に対し、カラーホイール１００が固定されている。この分光装置２００は、モータ１０６の回転につれてカラーホイール１００が高速回転し、カラーホイール１００に入射する白色光Ｓの入射面に対するフィルタ領域がＲ透過フィルタ領域１０２、Ｇ透過フィルタ領域１０３、Ｂ透過フィルタ領域１０４と順次切り替ることによって、入射白色光ＳをそれぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光に順次分光するものである。
【０００４】
ところで、カラーホイールの構造には、当初から一体のディスク上に、各色のフィルタ領域が形成された「モノリシックタイプ」のカラーフィルタを備えるものと、別々に作成された複数の扇形カラーフィルタセグメントを同心円状に配列して、互いに固定することにより構成された「セグメントタイプ」のカラーフィルタを備えるものとが存在している。
図５、図６には、セグメントタイプのカラーフィルタを備えるカラーホイール１６０の構造例を示している。このカラーホイール１６０は、複数（図５では４つ）の独立したカラーフィルタセグメント１１２、１１４、１１６、１１８を、支持体１２０および保持リング１２２を用いて固定することによって構成されている。
具体的には、図６に分解断面図でも示すように、支持体１２０の小径円筒部１２０ａに対し、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の内周辺１１２ａ〜１１８ａを当接させることによって、各カラーフィルタセグメントの、（カラーホイールの）半径方向の位置決めを行い、かつ、支持体１２０の環状座部１２０ｂに対し、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の内周辺寄りの側面を当接させることにより、各カラーフィルタセグメントの厚み方向の位置合わせを行うものである。
【０００５】
さらに、支持体１２０の中心穴１２０ｃに対し、保持リング１２２の小径部１２２ａを嵌合させ、保持リング１２２の環状座部１２２ｂと支持体１２０の環状座部１２０ｂとで、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の内周辺寄りの側面を挟持し、さらに、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８と支持体１２０と保持リング１２２とを接着固定することにより、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８は一体化される。そして、保持リング１２２の中心穴１２２ｃを、図４に示すハブ１０５に挿通して固定することにより、モータ１０６に対して固定される（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０１８２７号公報（〔００１０〕、図４）
【特許文献２】特開平１０−４８５４２号公報（〔請求項１〕、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図５、図６に示したセグメントタイプのカラーホイール１６０は、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の位置関係を正確に定めて固定するために、支持体１２０を用いているが、モータ１０６のハブ１０５に対し、各カラーフィルタセグメントを直接的に固定する場合もある。何れの場合も、各カラーフィルタセグメント１１２〜１１８により構成される円盤状のカラーフィルタの中心部には、支持体１２０、ハブ１０５等、円環状の壁面を有する回転体が固定されることによって、前述の高速回転が実現されるものである。一方、モノリシックタイプのカラーホイールを構成する円盤状のカラーフィルタは、当初から一体構造を有していることから、支持体は不用であるが、モータ１０６のハブ１０５等、円環状の壁面を有する回転体に対し固定されて、高速回転駆動されることに相違はない。
【０００８】
ここで、モノリシックタイプ、セグメントタイプの何れにおいても、円盤状のカラーフィルタを、円環状の壁面を有する回転体（以下、単に「回転体」という。）に固定する際には、接着剤を用い、または接着剤と他の固定手段を併用することが一般的である。このように、接着剤を使用して円盤状のカラーフィルタを回転体に固定する場合、接着剤の未硬化部分が存在すると、実際にカラーフィルタを高速回転させる検査工程等において、図７に符号１７０で示すようにカラーフィルタの盤面に、未硬化の接着剤が放射状に飛散することとなる。このような接着剤の飛散部１７０は、極小さなものであっても、透過光領域の光学特性に大きな悪影響を与えることから、カラーホイールの歩留まりを悪化させてしまうこととなる。
【０００９】
なお、かかる接着剤の飛散の問題は、接着剤層の厚みや塗布範囲等が不均一となることによる硬化不足部分の発生や、円盤状のカラーフィルタと回転体との接合面に存在する接着剤の溜まり部分等によって引き起こされるものと考えられている。また、接着剤にＵＶ系接着剤を用いる場合には、接着工程において接着剤層が厚くなった場合のみならず、接着剤層が過度に薄くなることにより、ＵＶ光が届かないような場合にも発生する可能性が指摘されている。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モノリシックタイプ、セグメントタイプのカラーホイールを構成する円盤状のカラーフィルタと、回転体との固定に接着剤を用いる場合において、接着剤の未硬化部分が盤面に飛散することを防ぎ、カラーホイールの歩留まりを向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための、本発明に係るカラーホイールは、円盤状のカラーフィルタと、該カラーフィルタの中心部に接着される円環状の壁面を有する回転体とを含むカラーホイールであって、前記カラーフィルタと前記回転体とを固定する接着剤層の一部が、前記回転体の円環状の壁面と、前記カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出していることを特徴とするものである。
この構成によれば、回転体の円環状の壁面と、カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出している接着剤層の一部が硬化することで、接着剤の未硬化部分の飛散を防ぐ堰として機能することとなる。
【００１１】
また、前記円盤状のカラーフィルタは、複数のカラーフィルタセグメントが同心円状に配列されて構成された、セグメントタイプのカラーホイールとして構成することも可能である。
この場合において、前記接着剤層は、隣接するカラーフィルタセグメント間に形成される隙間を避けて塗布されたものとすることで、各カラーフィルタセグメントの隙間に接着剤が入り込むことを確実に防ぐことが可能となる。
【００１２】
また、本発明において、前記接着剤層は、光硬化性を併有する接着剤からなることが望ましい。ここで、光硬化性を併有する接着剤には、取り扱い性に優れ、最終的な硬化作業を別工程として確実に行うことを可能とするために、その性質上、少なくとも光硬化性を備える接着剤が全て含まれる。
特に、光硬化性を併有する接着剤が、紫外線硬化型嫌気性接着剤からなることとすれば、円盤状のカラーフィルタと、該カラーフィルタの中心部に接着される円環状の壁面を有する回転体とを接着する際に、回転体を前記カラーフィルタの中心部に当接させ、かつ、加圧することにより、回転体とカラーフィルタとの界面に介在する接着剤層は、常温においても確実に硬化し、両者の接着が確実になされるものとなる。また、回転体の円環状の壁面と、前記カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出した接着剤に対し、紫外線を照射して硬化を促すことで、当該はみ出した接着剤が、接着剤の未硬化部分の飛散を防ぐ堰として、確実に機能することとなる。
【００１３】
また、上記課題を解決するための、本発明に係るカラーホイールの製造方法は、円盤状のカラーフィルタと、該カラーフィルタの中心部に接着される円環状の壁面を有する回転体とを含むカラーホイールの製造方法であって、接着剤を、少なくとも、前記回転体と前記カラーフィルタとのいずれか一方の接合面に沿って塗布する工程と、前記回転体を前記カラーフィルタの中心部に当接させ、かつ、加圧することにより、前記カラーフィルタと前記回転体との界面に介在する接着剤の一部を、前記回転体の円環状の壁面と、前記カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出させる工程と、前記接着剤を硬化させる工程とを有することを特徴とするものである。
本発明では、接着剤を、少なくとも、前記回転体と前記カラーフィルタとの接合面に沿って塗布して、回転体をカラーフィルタの中心部に当接させ、かつ、加圧することにより、カラーフィルタと回転体との界面に接着剤を確実に充填し、当該界面に介在する接着剤の一部を、回転体の円環状の壁面と、カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出させる。そして、接着剤を硬化させることで、カラーフィルタと回転体とを接着させると共に、はみ出した一部の接着剤が、回転体とカラーフィルタとの接合面の周縁部に沿って硬化することで、未硬化の接着剤の飛散を防ぐ堰として機能させることができる。
【００１４】
また、本発明を、前記円盤状のカラーフィルタを構成する、複数のカラーフィルタセグメントを同心円状に配列する工程を含むこととして、セグメントタイプのカラーホイールの製造工程に適用させることとしてもよい。
この場合には、前記接着剤を塗布する工程において、隣接するカラーフィルタセグメント間に形成される隙間を避けて接着剤を塗布することによって、各カラーフィルタセグメントの隙間に接着剤が入り込むことを確実に防ぐことが可能となる。
【００１５】
さらに、前記接着剤に紫外線硬化型嫌気性接着剤を用い、前記接着剤を硬化させる工程において、前記回転体を前記カラーフィルタの中心部に当接させ、かつ、加圧することにより、前記回転体と前記カラーフィルタとの界面に介在する接着剤を硬化させると共に、  前記回転体の円環状の壁面と、前記カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出した接着剤に対し、紫外線を照射することとしてもよい。
この構成によれば、常温下での接着剤の硬化を確実に行うことが可能となる。しかも、回転体の円環状の壁面と、カラーフィルタの盤面とに跨ってはみ出した接着剤に対し、紫外線を照射することによって、はみ出した接着材が十分に硬化することから、接着剤の未硬化部分の飛散を防ぐ堰として確実に機能することとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明はこのように構成したので、接着剤の未硬化部分が盤面に飛散することを防ぎ、カラーホイールの歩留まりを向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係るカラーホイール１０は、図１、図２に示すように、円盤状のカラーフィルタ１２と、カラーフィルタ１２の中心部に接着される円環状の壁面を有する回転体１４（図示の例では、この回転体として、モータのハブを模式的に示している。）とで構成されている。カラーフィルタ１２は、モノリシックタイプのカラーフィルタである。そして、カラーフィルタ１２と回転体１４とを固定する接着剤層１６の一部１６ａが、回転体１４の円環状の壁面１４ａと、カラーフィルタ１２の盤面１２ａとに跨ってはみ出した構造をなしている。また、接着剤層１６は、後述する理由から、紫外線硬化型嫌気性接着剤によって構成されていることが望ましいが、これに限定されるものではなく、同じく紫外線硬化性を併有する紫外線硬化型エポキシ系接着剤、あるいは紫外線硬化型接着剤、嫌忌性接着剤、エポキシ系接着剤を用いることとしても良い。また、光源は紫外線に限られるものではなく、その他の波長を有する光の照射により硬化する接着剤を用いても良い。
【００１８】
ここで、カラーホイール１０の製造手順を説明する。
工程１：紫外線硬化型嫌気性接着剤を、回転体１４のカラーフィルタ１２との接合面の周縁部に沿って、適量塗布する。この際、必要に応じ、硬化促進剤を予め回転体１４に塗布しておくこととする。なお、紫外線硬化型嫌気性接着剤は、カラーフィルタ１２の接合面に塗布してもよいし、回転体１４とカラーフィルタ１２とのいずれの接合面にも塗布するようにしてもよい。
工程２：回転体１４をカラーフィルタ１２の中心部に当接させ、かつ、加圧することにより、回転体１４とカラーフィルタ１２との界面に介在する接着剤の一部を、意図的に、回転体１４の円環状の壁面１４ａと、カラーフィルタ１２の盤面１２ａとに跨ってはみ出させる。このとき、回転体１４をカラーフィルタ１２に加圧することにより、カラーフィルタ１２と回転体１４との界面に介在する紫外線硬化型嫌気性接着剤が、互いに隣接する二面間の微細な隙間内で空気遮断状態に置かれ、硬化が促進される。
工程３：回転体１４の円環状の壁面１４ａと、カラーフィルタ１２の盤面１２ａとに跨ってはみ出した接着剤に対し、紫外線を照射して硬化を促す。
工程４：必要に応じ、加熱処理を施すことで、接着剤の硬化をより促進させる。
【００１９】
上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。すなわち、回転体１４の円環状の壁面１４ａと、カラーフィルタ１２の盤面１２ａとに跨ってはみ出している接着剤層の一部１６ａが硬化することで、接着剤の未硬化部分の飛散を防ぐ堰として機能することから、実際にカラーフィルタを高速回転させる検査工程等において、カラーフィルタの盤面に接着剤の未硬化部分が放射状に飛散することを、確実に防ぐことが可能となる。
しかも、堰として機能する部分は接着剤自体によって構成されるものであり、当該堰を形成するための作業は、回転体１４をカラーフィルタ１２の中心部に当接させ、かつ、加圧するのみであることから、カラーホイール１０の構成要素および製造工程は、従来の製造方法によるカラーホイールと何ら変わるものではなく、コストアップを招来することもない。
【００２０】
さらに、接着剤層１６を、紫外線硬化型嫌気性接着剤で構成することによって、カラーフィルタ１２と回転体１４との界面に介在する紫外線硬化型嫌気性接着剤は、常温下で硬化が促進されるので、硬化のための加熱処理工程が必須の工程から除外され、設備コストおよび製造コストの低減を図ることが可能となる。また、回転体１４の円環状の壁面１４ａと、カラーフィルタ１２の盤面１２ａとに跨ってはみ出した接着剤に対し、紫外線を照射することによって、はみ出した接着材が十分に硬化することから、当該はみ出した部分１６ａが、接着剤の未硬化部分の飛散を防ぐ堰として確実に機能することとなる。
加えて、紫外線硬化型嫌気性接着剤は、硬化時の体積変化が比較的小さく、接着剤の収縮によってカラーフィルタ１２に生じる応力が比較的小さくなることから、カラーフィルタの割れの問題も生じ難いものとなる。
【００２１】
なお、接着剤層１６の一部１６ａのはみ出し量は、はみ出し部分１６ａが、未硬化の接着剤の飛散を防ぐための堰として機能し得る、必要最低限の量とする。また、塗布する接着剤の量は、回転体１４とカラーフィルタ１２との界面に介在する接着剤層１６が、回転体１４とカラーフィルタ１２とを確実に固定し、かつ、必要十分なはみ出し部分１６ａを構成し得る量とする。
【００２２】
図３には、本発明の実施の形態をセグメントタイプのカラーホイール１８に適用した例を示している。なお、図１、図２に示したモノリシックタイプのカラーホイール１０への適用例と同一部分もしくは相当する部分については、同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図３の例では、円盤状のカラーフィルタは、複数のカラーフィルタセグメント２０、２２、２４が同心円状に配列されて構成されている。また、図示の例では、円盤状のカラーフィルタが三つのカラーフィルタセグメントにより構成されているが、四つ以上のカラーフィルタセグメントによりカラーホイールが構成されている場合も、同様に適用可能である。また、この場合の回転体１４は、支持体であることが一般的であるが、支持体を用いず、モータのハブその他の回転部材に対し、直接的にカラーフィルタセグメントを接着する構造を採用することも可能である。
【００２３】
そして、接着剤層は、隣接するカラーフィルタセグメント間に形成される隙間を避けて塗布さている。したがって、各カラーフィルタセグメント２０、２２、２４と回転体１４とを固定する接着剤層の一部１６ａは、回転体１４の円環状の壁面１４ａと、カラーフィルタセグメントの盤面２０ａ、２２ａ、２４ａとに跨ってはみ出しているが、隣接するカラーフィルタセグメント間に形成される隙間２１、２３、２５には、はみ出していない。よって、隙間２１、２３、２５の部分は、はみ出した接着剤層１６ａの分断部２６となっている。
【００２４】
また、カラーホイール１８の、カラーホイール１０との製造手順の相違点としては、前述の工程１の前後一方に、円盤状のカラーフィルタを構成する、複数のカラーフィルタセグメント２０、２２、２４を同心円状に配列する工程が含まれることとなり、かつ、前述の工程１自体も、回転体１４に対し、隣接するカラーフィルタセグメント間に形成される隙間を避けて接着剤を塗布する工程となる。
さらに、前述の工程２において、回転体１４をカラーフィルタ１２の中心部に当接させる際には、回転体１４の接着剤の未塗布部分と、隣接するカラーフィルタセグメント間に形成される隙間２１、２３、２５とが一致するように、カラーフィルタ１２と回転体１４の位置決めを行う作業が含まれる。
【００２５】
以上のごとく、本発明の実施の形態を、セグメントタイプのカラーホイール１８に適用する場合には、隣接するカラーフィルタセグメント２０、２２、２４間に形成される隙間２１、２３、２５を避けて接着剤を塗布することによって、隙間２１、２３、２５に接着剤が入り込むことを確実に防ぐことが可能となり、隙間２１、２３、２５に入り込んだ接着剤による透過光領域の光学特性への影響を、より確実に回避することが可能となる。
なお、セグメントタイプのカラーホイール１８においても、必要に応じ、図１、図２のモノリシックタイプのカラーホイール１０の場合と同様に、回転体１４の全周にわたって連続的に接着剤を塗布することとしても良い。
その他、モノリシックタイプのカラーホイール１０への適用例と同一の作用効果については、詳しい説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係るカラーホイールを模式的に示した正面図である。
【図２】（ａ）は図１に示すカラーホイールの断面図であり、（ｂ）は（ａ）において符号Ａで示す範囲を拡大した図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るカラーホイールの別例を模式的に示した正面図である。
【図４】カラーホイールを使用した従来の分光装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】従来のセグメントタイプのカラーホイールを示す平面図である。
【図６】図５に示すカラーホイールの分解断面図である。
【図７】従来のカラーホイールの製造方法において、カラーフィルタの盤面に放射状に接着剤が飛散した状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０、１８：カラーホイール、１２：カラーフィルタ、１２ａ：盤面、１４：回転体、１４ａ：円環状の壁面、１６：接着剤層、１６ａ：接着剤層の一部、  ２０、２２、２４：カラーフィルタセグメント、  ２１，２３、２５：隙間
【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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