(57)【要約】【課題】  解決しようとする課題は従来の光源装置では出力光の色度の合わせ込みが困難だった点である。【解決手段】  発光源の発光する光の励起光を出力する光源装置において、蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材（１４）と、前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材（１２）とを有し、前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材（１４，１２）を重ねて置いた。調整に際しては、前記第２の蛍光体含有部材（１２）を回転、或いはほぼ並行に移動させることにより、前記第１の蛍光体含有部材（１４）に対する前記第２の蛍光体含有部材（１２）の角度、或いは移動量を調整することで、光源から見える蛍光体の面積比率を変えることにより色度を調整した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光源の発光する光の励起光を出力する光源装置において、
蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材と、
前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材とを有し、
前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置いたことを特徴とする光源装置。  
【請求項２】
前記光源は、前記光源の出射する光の発光色と、前記光源の出射する光が前記蛍光体によって励起された励起光色との混色光を出力することを特徴とする請求項１記載の光源装置。    
【請求項３】
前記第１の蛍光体含有部材と前記第２の蛍光体含有部材とは同じ形状で蛍光体が分布していることを特徴とする請求項１もしくは２記載の光源装置。    
【請求項４】
前記第２の蛍光体含有部材が前記第１の蛍光体含有部材に対して回転或いはほぼ並行に移動されていることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
【請求項５】
発光源の発光する光の励起光を利用し、蛍光を発光する蛍光体を含有し、白色光を発光する光源装置において
励起光源と蛍光体をパッケージした発光装置の上に、
さらに、蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材と、
前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材とを有し、
前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置いたことを特徴とする光源装置。
【請求項６】
前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記発光ダイオードは青色系の発光ダイオードであり、前記蛍光体はＹＡＧ体であることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記光源は紫外光を出射する発光ダイオードであり、前記蛍光体は赤色、緑色、青色を発光する蛍光体であり、該紫外光によって励起され、発光した赤色光、緑色光、青色光の混色光を出力することを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
発光源の発光する光の励起光を出力する光源装置の調整方法において、
蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材と、
前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材とを設け、
前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置き、
前記第２の蛍光体含有部材を回転、或いはほぼ並行に移動させることにより、前記第１の蛍光体含有部材に対する前記第２の蛍光体含有部材の角度、或いは移動量を調整するとで、光源から見える蛍光体の面積比率を変えることにより色度を調整することを特徴とする光源装置の調整方法。  
【請求項１０】
発光源の発光する光の励起光を出力する光源装置の調整方法において、
該励起光を発光する励起光源を蛍光体を含有する部材でパッケージし、
さらに、蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材と、
前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材とを設け、
前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置き、
前記第２の蛍光体含有部材を回転、或いはほぼ並行に移動させることにより、前記第１の蛍光体含有部材に対する前記第２の蛍光体含有部材の角度、或いは移動量を調整するとで、光源から見える蛍光体の面積比率を変えることにより色度を調整することを特徴とする光源装置の調整方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明用光源装置及び該光源装置の調整方法に関し、主に液晶表示装置のような受光型表示装置の照明用光源装置及び該光源装置の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば発光ダイオード（以下ＬＥＤと略記する）による光源装置では発光光の色度を自然色に近い白色光とすることが重要であった。
また、白色光を出すため赤色（以下Ｒと略記する）ＬＥＤ，緑色（以下Ｇと略記する）ＬＥＤ、青色（以下Ｂと略記する）ＬＥＤの発光光の混色光で白色を実現する方法があった。これに対し、安価化のため、青色ＬＥＤを黄色系の蛍光体が含有された樹脂で封止し、青色ＬＥＤから発光される青色光と、黄色系蛍光体を青色光が励起して発生させる黄色の励起光との混色光で白色光を作り出す技術が実用化されている。
【０００３】
図１１（ａ）はこのような従来の白色ＬＥＤの断面図を示したもので、内面を鏡面とされたケース４６内に、青色光を発するＢＬＥＤ４８が黄色系蛍光部材４２を含有する樹脂４４で封止されて、パッケージされている。ＢＬＥＤ４８から出射された青色光（以下Ｂ光と略記する）のうち樹脂４４中の黄色系蛍光部材４２と衝突しなかった光は青色の光５０として外部に出射される。ＢＬＥＤ４８から出射されたＢ光のうち樹脂４４中の黄色系蛍光部材４２と衝突した光は蛍光部材４２を励起し、黄色の励起光（以下Ｙ光と略記する）５２が外部に出射される。その結果図１１（ａ）に示したＬＥＤ光源からはＢ光とＹ光との混色光である白色光が出射される。
【０００４】
したがって樹脂４４中の蛍光部材４２の量を調整することによって出力する白色光の色度を調整することが出来る。
ところが、蛍光体４２を樹脂４４に混和する際に樹脂４４と蛍光体４４とを均一に混和したとしても、蛍光体４４は一般に樹脂よりも比重が大きいので、樹脂４４が硬化するまでの間に蛍光体４２が図１１（ｂ）に示すように沈降してしまい、完成した時点では、色度が狂ったものになってしまうという問題があった（例えば特許文献１、−０００５，０００６−参照）。
【０００５】
なお、別の安価な白色光発生手段として、紫外線を放射するＬＥＤを用い、該紫外線の励起により赤色、緑色、青色の可視光線を発光する蛍光体を設ける方法もある（例えば特許文献２参照）。  このような白色光発生手段においても出力する白色光を自然光に近いものとすることは非常に難しい問題であった。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付している。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０２２２２０
【特許文献２】特開２００１−１５６３３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする課題は従来の光源装置では出力光の色度の合わせ込みが困難だった点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光源装置は、発光源の発光する光の励起光を出力する光源装置において、蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材と、前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材とを有し、前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置いたことを特徴とする。
【０００９】
また本発明の光源装置は、前記光源が、前記光源の出射する光の発光色と、前記光源の出射する光が前記蛍光体によって励起された励起光色との混色光を出力することを特徴とする。
【００１０】
また本発明の光源装置は、前記第１の蛍光体含有部材と前記第２の蛍光体含有部材とは同じ形状で蛍光体が分布していることを特徴とする。
【００１１】
また本発明の光源装置は、前記第２の蛍光体含有部材が前記第１の蛍光体含有部材に対して回転或いはほぼ並行に移動されていることを特徴とする。
【００１２】
また本発明の光源装置は、発光源の発光する光の励起光を利用し、蛍光を発光する蛍光体を含有し、白色光を発光する光源装置において、励起光源と蛍光体をパッケージした発光装置の上に、さらに、蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材と、前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材とを有し、前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置いたことを特徴とする。
【００１３】
また本発明の光源装置は、前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の光源装置は、前記発光ダイオードは青色系の発光ダイオードであり、前記蛍光体はＹＡＧ体であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の光源装置は、前記光源は紫外光を出射する発光ダイオードであり、前記蛍光体は赤色、緑色、青色を発光する蛍光体であり、該紫外光によって励起され、発光した赤色光、緑色光、青色光の混色光を出力することを特徴とする。
【００１６】
また本発明の光源装置の調整方法は、発光源の発光する光の励起光を出力する光源装置の調整方法において、蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材と、前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材とを設け、前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置き、前記第２の蛍光体含有部材を回転、或いはほぼ並行に移動させることにより、前記第１の蛍光体含有部材に対する前記第２の蛍光体含有部材の角度、或いは移動量を調整することで、光源から見える蛍光体の面積比率を変えることにより色度を調整することを特徴とする。
【００１７】
また本発明の光源装置の調整方法は、発光源の発光する光の励起光を出力する光源装置の調整方法において、該励起光を発光する励起光源を蛍光体を含有する部材でパッケージし、さらに、蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材と、前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材とを設け、前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置き、前記第２の蛍光体含有部材を回転、或いはほぼ並行に移動させることにより、前記第１の蛍光体含有部材に対する前記第２の蛍光体含有部材の角度、或いは移動量を調整することで、光源から見える蛍光体の面積比率を変えることにより色度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば光源装置の出力光の色度調整が容易に出来るため所望の色度の出力光が得られ、光源装置の品質を高めることが出来る。また光源装置のパッケージ後にも調整が可能なため、光源装置の良品率を大幅に上昇させることが出来、安価化に効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の光源装置は、発光源の発光する光の励起光を出力する光源装置において、蛍光体が部分的に存在する第１の蛍光体含有部材と、前記蛍光体が部分的に存在する第２の蛍光体含有部材とを有し、前記光源の光出射方向に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置いた。また本発明の光源装置は励起光源と蛍光体をパッケージした発光装置の上に前記第１と第２の蛍光体含有部材を重ねて置いた。調整に際しては、前記第２の蛍光体含有部材を回転、或いはほぼ並行に移動させることにより、前記第１の蛍光体含有部材に対する前記第２の蛍光体含有部材の角度、或いは移動量を調整することで、光源から見える蛍光体の面積比率を変えることにより色度を調整した。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明による光源装置の第１の実施例を説明する図である。
図１において、 ＬＥＤ光源１０の光出射方向に第１の蛍光体含有部材１４と第２の蛍光体含有部材１２とが重ねておかれている。
【００２１】
ここで図３を用いて蛍光体含有部材の説明を行う。
図３（ａ）は蛍光体含有部材１２の平面図、（ｂ）は該蛍光体含有部材１２を図３（ａ）の下方から見た側面図の例である。
図３（ａ）に示した蛍光体含有部材１２において、斜線を施した部分１８は蛍光体が含まれている部分で、無地の部分１６は蛍光体が含まれていない無色透明の部分である。蛍光体が含まれている部分は風車のようなパターンで３０°毎に羽の形状で設けられ、該蛍光体が含まれている部分が全体の面積の５０％を占めるように設定されている。
該蛍光体含有部材１２の図３（ａ）の下方から見た側面は図３（ｂ）に示したように、無色透明のシート状の部材１６に部分的にへこみ部を設け、該へこみ部に蛍光体が含まれている樹脂１８が塗布もしくは埋め込まれている。すなわち本発明で用いる含有部材には蛍光体が部分的に存在しており、該存在している部分は図３（ａ）の平面図で示した斜線部である。
また蛍光体含有部材はＬＥＤ光源１０の光出射方向の光源１０の上部に置かれるため、樹脂が固まる過程で蛍光体が沈降しても影響はない。
【００２２】
図１で示したように本発明の光源装置は、ＬＥＤ光源１０の光出射方向に第１の蛍光体含有部材１４と第２の蛍光体含有部材１２とが重ねて置くが、光源装置の色度を調整する際の第１と第２の蛍光体含有部材１４，１２の操作状況を図４を用いて説明する。
図４は図３（ａ）に示した蛍光体含有部材１４，１２を重ねておき、蛍光体含有部材１１２を回転させて第１の蛍光体含有部材１４に対する第２の蛍光体含有部材１２の角度を変えた例を示している。すなわち第１の蛍光体含有部材１４と前記第２の蛍光体含有部材１２には同じ形状で蛍光体が分布している例を示している。
図４（ａ）は第１の蛍光体含有部材１４に対して第２の蛍光体含有部材の角度を変えなかった例、（ｂ）は１０°回転させた例、（ｃ）は２０°回転させた例、（ｄ）は３０°回転させた例である。
【００２３】
図４（ａ）においては、蛍光体が分布していない領域２６ではＬＥＤ光源１０の出射光がそのまま透過し、蛍光体が分布している領域２４ではＬＥＤ光源１０の出射光が蛍光体を励起し、蛍光体からの励起光が出射される。このようにして蛍光体含有部材を透過した光はＬＥＤ光源１０の出射光と蛍光体からの励起光との混色光となる。例えばＬＥＤ光源１０に青色ＬＥＤを用い、蛍光体に黄色系蛍光体であるＹＡＧ体を用いれば、蛍光体が分布していない領域２６からは青色光が透過し、蛍光体が分布している領域２４からは黄色光が出射され、光源装置としては青色と黄色の混色である白色光が出射される。
【００２４】
図４（ｂ）においては１０°回転されているため、第１の蛍光体含有部材１４と第２の蛍光体含有部材１２との双方に蛍光体が分布している部分２４、一方のみに蛍光体が分布している部分２８，３０、双方に蛍光体が分布していない領域２６とが生じる。蛍光体分布領域での蛍光体の量によるが、十分な量の蛍光体を分布させた場合は第１の蛍光体含有部材１４と第２の蛍光体含有部材１２との双方に蛍光体が分布している部分２４と、一方のみに蛍光体が分布している部分２８，３０との透過光はほぼ同じものとなると考えられる。したがって図４（ｂ）のように調整した時の透過光は図４（ａ）のように調整した時に比べ励起光が強めとなる。
図４（ｃ）においては２０°回転されているため第１の蛍光体含有部材１４と第２の蛍光体含有部材１２との双方に蛍光体が分布していない領域２６がさらに小さくなり、図４（ｄ）においては３０°回転されているため双方に蛍光体が分布していない領域２６はほぼ消滅している。
このように図３に示したような蛍光体含有部材を少なくとも２枚重ねて回転させて角度を調整すれば、０°から３０°の間でリニアに色度が変化するため、色度の調整がきわめて容易に出来る。
またこのようなパターンでは第１と第２の蛍光体含有部材の中心点が多少ずれていても調整が可能だという利点もある。
【００２５】
調整範囲は蛍光体含有部材のパターンの選び方、蛍光体の分布量等を調整することで自由に設定することが出来る。
また、図１，３，４の例では第１の蛍光体含有部材１４と第２の蛍光体含有部材１２とに同じパターンを使用しているため１種の蛍光体含有部材を作製するのみで発明の効果が得られ、コスト的に有利である。
【００２６】
図１に戻って、図１においてはのＬＥＤ１０の光出射方向に図３，４で説明した第１の蛍光体含有部材１４と第２の蛍光体含有部材１２とが重ねておかれており、第２の蛍光体含有部材１２を回転させて第１の蛍光体含有部材１４に対する第２の蛍光体含有部材１２の角度を調整することで、光源から見える蛍光体の面積比率を変えることにより色度を調整している。
ここでは蛍光体含有部材を２枚用いているが、より微妙な調整を行うため３枚以上用いても勿論かまわない、本発明は蛍光体含有部材を２枚以上用いることで効果を生じている。
【００２７】
ここで青色ＬＥＤによる白色光源を実現する場合は光源１０を青色ＬＥＤとし、蛍光体含有部材１２，１４に含有させる蛍光体をＹＡＧ蛍光体とする。
また紫外ＬＥＤによる白色光源を実現する場合は光源１０を紫外ＬＥＤとし、蛍光体含有部材１２，１４に含有させる蛍光体を白色蛍光体とする。白色蛍光体としては例えば、青色及び緑色発光物質として、バリウム（Ｂａ）と、マグネシウム（Ｍｇ）と、アルミネイト（Ａ１2 Ｏ3 ）の混合物（ＢＡＭ系蛍光物質）、赤色発光物質として、イットリウム（Ｙ）、ガリウム（Ｇａ）、ボレイト（ＢＯ3 ）等を挙げることができ、これらの混合物により白色蛍光体が実現出来る。実際には紫外光によって励起され発光した赤色光、緑色光、青色光の混色光によって白色光が出力される。このように紫外ＬＥＤを用いる場合はＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれを個別に発光する蛍光体シートを複数枚使用しＲＧＢを個別に調整することもできる。
さらに例えばＲ，Ｇ，Ｂ色を個別に出力する光源装置の場合は、光源及び蛍光体の種類を選択すれば、図１に示した手法と同様の手法で色度を調整することが出来、これらの調整されたＲＧＢ色を混合すれば、より正確に自然色を再現することが出来る。
【実施例２】
【００２８】
図２は本発明による光源装置の第２の実施例を説明する図である。
図２の光源装置においては光源として、図１１に示したような、励起光源であるＬＥＤと蛍光体をパッケージした発光装置２２を用いており他の部分は図１と同様である。
図２のように光源装置を構成するとパッケージ済みのＬＥＤ光源の色度を測定し、色度のずれているもののみを、本発明の手法である蛍光体含有部材を２枚用いて調整するということが可能で、光源装置の良品率を大幅に上昇させることが出来、安価化に効果がある。
【００２９】
なお、第１の蛍光体含有部材１４をあらかじめパッケージ内に置いておくことも生産上は大きな効果がある。
【００３０】
図５，６，７は蛍光体含有部材１２，１４に用いることが出来る種々のパターンを示した図である。
図５は蛍光体含有部材に用いることが出来る第２のパターンを示した図で、（ａ）がパターンを示した平面図、（ｂ）が該パターンを有した蛍光体含有部材を回転させてずらした時の図である。
図５のパターンは図５（ａ）に示したように大きな円３２と小さな円３４との組み合わせによって出来ており、図５（ｂ）に示すように、２枚の蛍光体含有部材を回転させてずらすにつれ蛍光体を含んだ部分の面積比率が大きくなっていく。
【００３１】
図６は蛍光体含有部材に用いることが出来る第３のパターンを示した図で、（ａ）がパターンを示した平面図、（ｂ）が該パターンを有した蛍光体含有部材を回転させてずらした時の図である。
図６のパターンは図５（ａ）に示したように格子状のパターンによって出来ており、図６（ｂ）に示すように、２枚の蛍光体含有部材を回転させてずらすにつれ蛍光体を含んだ部分の面積比率が変わっていく。
【００３２】
図７は蛍光体含有部材に用いることが出来る第４，５のパターンを示した図である。
図７（ａ）は第４のパターンを示した図で、渦巻き上の円から構成されている。
図７（ｂ）は図３に示したパターンの変形で、棒状の蛍光体含有部分が図３よりも細かく、数多く配置されている。
このように適用出来るパターンは数多く考えられるが、本発明は特定のパターンに限定されるものではなく、２枚もしくはそれ以上の蛍光体含有部材を置き、該蛍光体含有部材の位置関係を変化させることにより出射光の色度を調整する点を特徴としている。
【００３３】
図８は蛍光体含有部材をほぼ並行に移動させて色度調整するパターン例を示した図である。
図８のパターンは図８（ａ）に示したように大きな短冊状のパターンによって出来ており、図８（ｂ）に示すように、同様のパターンを持った２枚の蛍光体含有部材をほぼ並行に移動させてずらすにつれ蛍光体を含んだ部分の面積比率が大きくなっていく。したがって色度の調整が可能である。
このように本発明においては２枚の蛍光体含有部材をほぼ並行に移動することによっても色度の調整が可能である。
【００３４】
図９は第１の蛍光体含有部材１４と第２の蛍光体含有部材１２との蛍光体を有する部分のパターンが異なる場合を示した図で、図９（ａ）に示したパターン３８が第１もしくは第２の蛍光体含有部材のパターン、図９（ｂ）に示したパターン４０が第２もしくは第１の蛍光体含有部材のパターンである。図３の場合と同様斜線を施した部分は蛍光体が含まれている部分である。  
【００３５】
図１０は図９（ａ）と（ｂ）に示したパターンを持った第１の蛍光体含有部材と第２の蛍光体含有部材とを重ねた場合の蛍光体のパターンを示した図で、図１０（ａ）は回転しなかった場合、図１０（ｂ）は９０°回転した場合を示している。図から明らかなように、０°〜９０°の間で蛍光体を含んだ部分の面積比率が変化している。したがって図９に示したパターンで色度の調整が可能である。
このように第１の蛍光体含有部材と第２の蛍光体含有部材との蛍光体を有する部分のパターンは同じであっても異なっても良い。具体的なパターンをどう設定するかは設計上の問題である。
また第１の蛍光体含有部材を図２の２２で示したパッケージ内にあらかじめ置いておくことも生産上は大きな効果があることは同様である。
さらに図９のようなパターンを用いれば第１と第２の蛍光体含有部材の中心点が多少ずれても問題がないことも同様である。
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば光源装置の色度を容易に調整することが出来、光源装置の品質を高めることが出来る。また光源装置のパッケージ化後にも調整が可能なため、光源装置の良品率を大幅に上昇させることが出来、安価化に効果がある。
なお調整にあたっては、いろいろなパターンの部材を用意する、いろいろな蛍光体含有率の部材を用意する、いろいろな蛍光体比率の部材を用意する、等多種の選択があり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による光源装置の第１の実施例を説明する図である。
【図２】本発明による光源装置の第２の実施例を説明する図である。
【図３】蛍光体含有部材の例を示した図である。
【図４】光源装置の色度を調整する際の第１と第２の蛍光体含有部材の操作状況を説明する図である。
【図５】蛍光体含有部材に用いることが出来る第２のパターンを示した図である。
【図６】蛍光体含有部材に用いることが出来る第３のパターンを示した図である。
【図７】蛍光体含有部材に用いることが出来る第４，５のパターンを示した図である。
【図８】蛍光体含有部材をほぼ並行に移動させて色度調整するパターン例を示した図である。
【図９】第１の蛍光体含有部材と第２の蛍光体含有部材との蛍光体を有する部分のパターンが異なる場合を示した図である。
【図１０】図９のパターンを重ねた場合のパターンを示した図である。
【図１１】従来の白色ＬＥＤの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  発光源
１４  第１の蛍光体含有部材
１２  第２の蛍光体含有部材
２２  励起光源と蛍光体をパッケージした発光装置
【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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【図１１】
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