(57)【要約】カラーエンハンスする(color enhancing)軽量ピンスクリーン（１００）は複数のポリマーピン（１０８）を有し、各ピンは一端に頭部（１０９）を有し、少なくとも１枚の垂直に向いた板（１０２、１０４）にある対応する開口（１０６）にスライド可能に配置される。光の中でのリン発光、ブラックライトデザイン及び多色などの様々な視覚効果を達成するために、ポリマー材料は処理されてもよい。また、その形状、例えば、凸型、凹型、ダイアモンド、フラット及び反射コーティングの追加に依存する光表示を提供するために、頭部（１０９）の形状を設計することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の３次元構成の３次元画像で、エンハンスされ着色された視覚的内容を有する画像を提供するための垂直向け可能なピンスクリーンであって、
ａ．それぞれのピンが、光透過性のポリマー材料、着色されたポリマー材料、光透過性の着色されたポリマー材料のいずれかを含み、ピン軸の一方の端部にピンヘッドを、ピン軸の他の端部にピンエンドを有するピン軸を有する複数のピンと、
ｂ．複数の開口であって、間隔を隔てて、互いに平行関係にあり、パネルが垂直方向にあるとき水平方向に配置される開口を有する垂直向け可能なパネルと、
ｃ．対応する前記開口の１つの中に配置され、頭部が前記パネルの共通面に対して隣接可能で、前記ピン軸のピンエンド部が前記パネルを超えて突出するために十分な軸の長さを有し、前記ピンヘッドは、前記ピンが前記開口を貫通することを阻止するための、対応する開口の直径よりも大きい最大横断寸法を有し、前記開口のそれぞれは前記開口内に配置された前記ピンのスライド平行移動の通路を定義する、前記各ピンと、
ｄ．前記垂直向け可能なパネルが垂直に向いているとき、前記ピンを実質的に水平方向に保持するために十分な長さを有する前記各開口と、
ｅ．前記垂直向け可能なパネルが垂直に向いているとき、前記垂直向け可能なパネルに対する前記複数のピンの少なくともいくつかの選択的な水平変位を可能とするように適合された前記垂直向け可能なパネルと、
ｆ．前記ピンエンド部に対する３次元構成を有する物体の押圧に応じて水平方向に変位可能で、前記垂直向け可能なパネルを超えて突出し、変位されたヘッドがそのような物体の３次元的に構成された画像を生成する、前記複数のピンの前記ピンヘッドと、
ｇ．エンド部を下向けになるように前記ピンスクリーンを傾けることにより重力によって、ピンヘッドが、前記垂直向け可能なパネルに隣接する元の位置に復帰可能な前記ピンと、
を含む垂直向け可能なピンスクリーン。
【請求項２】
前記垂直向け可能なパネルは、
間隔を隔てて平行で、垂直向け可能で、開口を備え、相互連結された第１及び第２プレートで、前記プレートの開口に挿入された複数のピンを受け入れ掴むために適合されたプレートと、
前記プレートが垂直に向いているとき、前記整列された前記各プレートの開口に挿入された前記ピンが水平に向くように、水平に整列される前記個々のプレートの個々の開口と、
前記各プレートにおいて列に整列された前記開口と、
交互の列の前記開口が互いに整列されている前記列と、
前記ピンの軸より少し大きい前記開口と、
前記ヘッドが前記第１プレートに隣接し、前記第１及び第２プレートの整列された開口に貫通挿入されている前記軸と、
前記ピンヘッドが前記開口を有するプレートに隣接するときに、前記軸のエンド部が前記開口を有する第２プレートを超えて突出ができるように、前記プレートの前記開口に貫通挿入された前記ピン軸の長さより短く、互いに間隔をとった前記第１及び第２プレートと、
前記プレートが垂直に向いているとき、実質的に水平方向にある、前記個々のプレートの前記整列された開口に、貫通挿入された前記ピンを保持するために十分な前記プレートの間隔と、
前記プレートが垂直に向いているとき、前記プレートに対する前記ピンの選択的な水平変位を可能とするように適合された前記プレートと、
を含む請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項３】
前記垂直向け可能なパネルは、
前記開口を有する第１及び第２プレートに平行な面にマウントされ、前記開口を有する第１プレートから間隔を隔てた透明カバーに平行な面と、
前記透明カバーと前記開口を有する第２プレートとの間に配置された前記開口を有する第１プレートと、
前記開口内の前記ピンの変位を制限し、ピンのヘッドからの落下を防止するための、前記開口を有するプレートに貫通挿入された前記ピンの長さより短い、前記透明カバーと前記開口を有する第１プレートとの間隔と、
を含む請求項２に記載のピンスクリーン。
【請求項４】
前記各ピンが蛍光性である請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項５】
前記各ピンが蛍光色である請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項６】
前記各ピンがリン発光性である請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項７】
前記各ピンがリン発光色である請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項８】
前記各ピンがピン内に光を透過させる請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項９】
前記各ピンが光を発する請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項１０】
光が前記ピン内を透過し、前記各ピンの前記各ピンヘッドが光を発する請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項１１】
光が前記ピン内を透過し、前記各ピンの前記各ピンエンドが光を発する請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項１２】
光が前記ピン内を透過し、前記各ピンの前記各ピン軸が光を発する請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項１３】
前記各ピンが半透明である請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項１４】
前記各ピンが透明である請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項１５】
前記ピンスクリーンは、
垂直向きで、開口を有し、前記垂直向け可能なパネルに関して平行なロッキングプレートと、
位置及び整列において、前記垂直向け可能なパネルの開口に対応する前記ロッキングプレートの開口と、
前記垂直向け可能なパネルに関して、前記ロッキングプレートの開口が前記垂直向け可能なパネルの開口に対して外れた位置にスライド可能な前記ロッキングプレートと、
を更に含む請求項１に記載のピンスクリーン。
【請求項１６】
前記ピンスクリーンは、前記ロッキングプレートが前記垂直向け可能なパネルに対して外れてロックする少なくとも１本のロッキングピンを更に含む請求項１５に記載のピンスクリーン。
【請求項１７】
前記ピンエンドが、そのピンが存在する対応する開口の直径以上に拡大された請求項１に記載のピンスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ここで説明される発明は、多目的な娯楽装置を提供するカラーエンハンスする（color enhancing）ピンスクリーン（pin screen）として示される。それは、支持する、開口を有するプレートに対して複数のピンの選択的な変位の結果による、人工的なアニメーション画像製作機、または種々の視覚的パターンを生成するディスプレイとして機能する。ピンは、光源からの個別の光パイプである。ピンスクリーンは、すべての年代に対し美的な魅力があり、又、参加型の娯楽を子供及び大人の両方に提供する。
【０００２】
金属ピンが使用されている、出願人に開発された初期バージョンのピンスクリーンは、米国特許番号4,536,980（1985年8月27日発行）及び5,654,989（1987年4月7日発行）に記載されている。金属ピンは不透明で重い。
【発明の要約】
【０００３】
本発明の例示的な一態様の実施例を実行する際、そこへ当てた物体の３次元画像を提供するピンスクリーンは、複数個の密接した間隔を空けた開口を備えた、少なくとも１枚の垂直向けプレートを有する。開口よりも大きいヘッドを有する複数の軽量ポリマーピン（polymeric pin）は水平に配置され、摩擦係合（frictional engagement）により該開口内の選択的な位置に保持される。ピンは、一端から反対端まで光源から光の光パイプ（light pipe）を形成する。ピンヘッドのポリマー材料形状の性質、ピンの直径及びピンの表面の任意のメッキを変化させることにより、ピンにより形成された光パイプは、色、強度及びサイズにおいて変化させることができる。ピンのヘッドの上面は、凹面を有し金属材料でコートされているなら、エンドは一点に光を反射する。ピンヘッドの上面が凸面で、反射材料でコートされているなら、光源から光を拡散する。プレートは、該プレートを貫いて延びてピンのエンド及びピン本体部分を露出させている軽量ポリマーピンの長さよりも薄い厚みを有する。露出したピンのエンド部が物体の３次元画像の生成を意図する物体と接触するとき、ピンは順応してプレート内で選択的に軸方向に変位する。物体はピンに対して押圧され、その結果、物体に接触するピンのみを変位させて、接触したピンを物体の奥行きや形状に対応する奥行きや広がりまで変位させ、変位したピンの反対端から物体の複製形状を形成する。開口を備えたプレートに対し概ね平行な垂直向け透明カバーは、該プレートがヘッドの方向に傾いた際、ピンがヘッドから最初に該プレートから完全に落下することを防止するために備えられる。開口を備えたプレートおよびカバーとの間隔はピンの長さよりも小さい。
【０００４】
１つの厚いプレートに代わる好ましい実施態様では、２つの間隔を隔てた薄く平行なプレートで、水平に整列した開口を備えたプレートで、２枚のプレートの間隔はピンの軸方向の整列と移動を維持するために十分なプレートを用いる。１枚のプレートを用いる場合、物体の正確な３次元画像を提供するために変位する際、ピンを平行に保つことができるように、プレートは軸方向に変位させた位置でピンを保持できるほど厚くなければならない。何れの実施態様でも、ピンは、１枚のプレート又は複数のプレートの外側に面する表面と透明カバーとの間隔よりも長い。
【０００５】
さらなる好ましい実施態様では、第３の垂直向けの開口を備えたプレートは、第１及び第２プレートに対して外れて（out of registration）整列した開口を移動させ、その結果、前述の構成を保存する位置にピンをロックするために、少なくとも他のプレートの１枚に対してスライド自在にマウントされている。好ましい本実施態様では、ピンスクリーンを操作する間、前述の構成を保存する第３プレートのロック機構が備えられる。
【０００６】
別の実施例は、１枚又は複数枚の垂直向けプレート内で軸線方向に配置された際、例えば熱、接着剤又はプラスチックを溶解し塊を形成させる物質により、図１及び図２に示すようにわずかに広がったヘッドのないエンドを有する。ピンの広がったエンドは、前記広がったエンドに面する垂直向けプレートの整列された開口よりも大きく、垂直プレートが図１及び２において時計回りに傾いたとき、ピンが垂直プレートから落下することを防止する。
【発明を実施するための最良の態様】
【０００７】
本発明による３次元画像生成ピンスクリーンの一実施態様を図３、４及び５で説明する。
【０００８】
図１に示されるように、垂直向け可能な筐体１００は、２枚の平行な間隔を隔てた垂直な開口を備えたプレート１０２及び１０４を含む。２つの垂直プレート１０２及び１０４の各々は、一方の開口が、他のプレートの開口に関して軸方向に位置合わせするように貫通する水平に整列した開口１０６を有する。２枚のプレートは、符号１０１で通常指定されるボルト１０１ａ及びスペーサ１０１ｂにより所定の距離の間隔を隔てる。図１に示すように、スペーサ１０１ｂはボルト１０１ａの軸を囲む管である。複数個のプラスチックピン１０８は、それらの軸を受け、各々整列され両平行垂直プレート１０２及び１０４内で定義された孔（opening）又は開口（aperture）１０６を貫通挿入される。ピン１０８の各々は、凸面および丸い形状でもよいヘッド１０９を有する。他の幾何学形状をピンヘッド１０９に用いてもよい。ピンヘッド１０９の側面図及び平面図の形状は、ピンの視覚効果を変えるためにモディファイしてもよい。ピン１０８は、例えば、ヘッド１０９上の不透明部、中央に配置した円形コア、１又は複数のドット、若しくは多色プラスチック材料などの複数の要素を備えてもよい。各ピン１０８は、第１プレート１０２の１つの開口に貫通挿入され、同じピンは第２プレート１０４の対応する水平に整列した開口に延びて貫通挿入される。２枚の垂直プレート１０２及び１０４の間隔はピン１０８の長さよりも短いが、ピン１０８の軸方向整列及び曲がりのないスライド運動を維持するのに十分である。
【０００９】
垂直プレート１０２からピン１０８の不慮の離脱を防止するために、ピンヘッド１０９に対抗するピン１０８のエンドを、熱、接着剤又はピン材料を軟化又は溶解させるある種の物質で広げられ、ピン１０８が延びて突き抜ける開口よりも大きい広がり１１１が形成されている。広がり１１１は、例えば所望のフラット、曲面凸型、凹型といった多様な形状にしてもよい。
【００１０】
ピンスクリーン筐体１００は、プレート１０２及び１０４及び間隔を空けたプレート１０４の表面に平行な垂直透明カバー１０７を含み、図に示すように、プレート１０４の右側にある。透明カバー１０７の表面と開口を備えたプレート１０２との間隔はそれぞれピンの長さより短くなければならない。図３および図４に示されるように、水平変位したピン１０８のヘッド１０９が透明該カバー１０７に対して接触する場合、ピンの対向するエンドは開口プレート１０２の手前で終端しない。従って、使用者が開口プレートの外まで完全にピンを押すことを防止する。好ましくは、ピン１０８は、ヘッドに対向するピンのエンドがわずかに超えて延びるのに十分な長さであるか、又は、プレート１０２の外側の面に一致する。透明カバー１０７は、薄いガラス又はプラスチックシートでもよく、開口プレート１０４から延長されたボルト１０１ａ及びスペーサエレメント１０１ｂにより垂直位置に支持され得る。
【００１１】
本発明のこれらの実施態様では、図示のように左に、すなわち反時計回りに筐体１００を傾斜させて重力により、変位したピンは、初期位置（ピンヘッドが開口プレート１０４の右側に対して接触する）に復帰する。また、図１の実施態様では、開口プレート１０４の右の位置から左へピンヘッドを注意深く物理的に押すことにより、変位したピンは初期位置に復帰する。
【００１２】
図２及び４の実施態様は、１つの例外を除いては、それぞれ図１及び３の実施態様と実質的に同一である。図１及び３の実施態様の２つの比較的薄い、平行に間隔を隔てた垂直な開口を備えたプレート１０２及び１０４の代わりに、図２及び４の実施態様は、単独の厚い垂直な開口を備えたプレート１１０を含む。単独プレート１１０の厚みは、ピンの長さよりも小さくなければならず、図１及び３の実施態様のプレート１０２と１０４との離間距離にほぼ等しい。プレートとの摩擦係合により、ピンは単独プレート１１０内で軸方向の整列に収まり、プレートはピン軸の長さ（例えば３インチ）に対し、ピンの旋回を阻止し、ピンの水平方向を維持するに足る十分な厚み（例えば１／２インチ）である。ここに言及した以外、図２及び４の垂直ピンスクリーン実施態様の作用及びパネルは、図１及び３のものと同一である。従って、対応する符号は対応するパネルに用いている。図２に示す実施態様のピンエンドは、図１で示したものに類似して、１１１に示されるように広がっている。
【００１３】
図５は、図３の垂直スクリーンの実施態様の斜視図である。図５は、図１〜４のいずれの実施態様の右側から見たピンエンドのヘッドの３次元構成を示す。図２は顔の正確な画像の作成を示している。図３で図示するピンスクリーンの左側から延びるピンのエンドに対して再生される画像の痕跡から生じるピンヘッドの水平変位により、手の３次元画像が形成される。ピンの位置がプレートの変位のない初期位置に復帰するか、あるいは図５で示した位置から変化するまで、ピンのヘッドエンドの変位で生成された手の３次元画像は保たれる。
【００１４】
各ピン１０８は、軽量半透明材料、有利には例えばナイロン、ポリエステル又はポリプロピレンなどの軽量半透明ポリマー材料、例えばナイロン、ポリエステル又はポリプロピレンで組成される。このピンの軽量性は、ピン１０８の価格と重量を低下させる。半透明材料が望ましくピン内に光を透過させ、光がピンを透過するとピンヘッド、ピン軸及びピンエンドは発光する。このように、光がピン１０８の半透明材料を透過するとき、ピンヘッド及びピンエンドは発光するドットのように見える。同様に、ピン軸も、発光するロッドのように、好ましくは長さ全体が、発光するように見える。
【００１５】
装置のどんなわずかな移動によっても、ピン１０８は軽量なので、ピンは位置からスライドするよりはむしろ通常は変位された位置に留まる。また、変位した各ピンの質量の減少は、変位時の衝撃を金属ピンよりも小さくするものであるので、ピン材料の軽量性は安全な特徴を提供する。このことは、子供又は使用者の顔でピンスクリーン１００を使用する際に特に重要である。
【００１６】
好ましい他の実施態様では、各ピンの材料が、ピンから発する光の特徴として、蛍光性又はリン発光性を備える。これは、ピン１０８の材料にリン発光性又は蛍光性の材料を含有させて達成できる。紫外線照射下で、ピンは蛍光し、又は暗所で輝く。さらなる代替として、ヘッドの形状は透けて見えるように、ピンは透明でもよい。さらに、多様なデザインやイメージで異なる色のピンを用いて、他のバリエーションを備えることもできる。
【００１７】
ピンは半透明又は透明な材料で作られていれば、ピンヘッドの外周辺縁部は中心部よりもより半透明又は透明になり、光がピンを透過するとき、ピンヘッドに対し環状の視覚効果を与える。ピンヘッドが中央に位置するドット又はコアを備えるなら、ピンヘッドの中心は、ピンヘッドの残りの部分とは異なる視覚効果を提供する。ドット又はコアが不透明な場合、中心にドットのあるピンヘッドを提供する。このようにピンヘッドは、ピンヘッドに対し３つの色強度を備えてもよい。他の多色強度及び／又は多色の組み合わせも備えてもよい。
【００１８】
ピンは、色のテクスチュア（chromatic texture）を提供する異なる色又は同色の異なる色相にしてもよい。ピンの異なる部分は同様に色のテクスチュアを提供する異なる色又は同色の異なる色相にできる。上述のように、ヘッドは幾何学的形状を変化でき、形成された画像に対し異なる概観を提供するために混合することもできる。
【００１９】
図６で示されるように、ピンスクリーンの他の実施態様では、もう１枚の平行な、垂直向けで開口を備えたプレート１２０を、プレート１０２及び１０４の間にそれらに関して対して平行に挿入する。ロッキングプレート１２０の開口は、プレート１０２及び１０４の開口に対して、配置及び整列において対応している。図６で示されるように、有利には、このロッキングプレートはプレート１０４に対してスライディング関係（sliding relation）にある。本実施態様では、延長されたボルト及びスペーサエレメント１０１が貫通しているが、ロッキングプレート１２０の開口１２２は細長く開けられ、スペーサエレメントの直面する部分は縮小した直径を有するので、スペーサエレメントは、第１及び第２プレート１０２及び１０４に関してスライド可能な関係でロッキングプレート１０２を保持する。プレート１０４に対してロッキングプレート１２０をスライドさせることにより、プレート１２０の開口はプレート１０４の開口に関して外れた位置（out of registry）になり、ピン１０８は締め付けられ、プレート１０２、１０４及び１２０に対する軸方向スライド移動を防止する。
【００２０】
多様な手段、例えば、ロッキングピン１３０や図示しないカン（can）により、プレート１２０をプレート１０２及び１０４に対して外れた位置（out of registration）にロックしてもよい。各ロッキングピン１３０は、テーパー又は楔形の軸１３２を構成し、図７に示されるようにテーパー付きの表面はプレート１２０の移動方向にある。ロッキングピン１３０は、軸部１３２の大きいエンドに第１ヘッド１３４を、軸部１３２の小さいエンドに第２ヘッド１３６を有する。各プレート１０２、１０４及び１２０は、スロット１４０を備えている。プレート１０２及び１０４のスロット１４２及び１４４は、それぞれ対応して直面する軸１３２のテーパー付き表面に対応するように構成される。プレート１２０のスロット１４６は、軸部１３２の縦方向コントロール軸に関して内部にオフセットされたエッジ１４８を備えているので、ピン１３０はスロット１４２及び１４４に関して台座へと押し出され、エッジ１４８は、テーパー軸１３２に乗り、ロッキングピン１３０に対してプレート１２０を動かし（cam）、プレート１０２及び１０４に対して外れた位置（out of registry）にプレート１２０をスライドさせる。これにより、各々の位置でピン１０８をロックし、ピンスクリーンで作成された画像を保存する。このロッキングは、ピンスクリーンが画像構成を失うことなく再生画像の構成を移動させる、例えば１つの場所から他の場所への移動を可能にする。ロックされたピンスクリーンは、構成を失うことなく、取り扱い、向きを変えることができる。
【００２１】
水平方向にあるとき、軸を完全にプレート１０２から突き出して着座のためのピンスクリーンの脚となるように、所望の場合、３つかそれ以上の、延長されたボルト及び延長されたスペーサエレメント１０１の延長されたボルトは露出する軸の長さを越えることができる。
【００２２】
図１に図示されるように、ピン１０８の対向するエンドが開口を備えたプレート１０２に最も近いと同時に、各ピンヘッド１０９が開口を備えたプレート１０４に最も近くになるように平行プレートにピン１０８が貫通挿入される。
ピンスクリーンの使用者は、図１の右側へピン及びピンヘッドを水平に変位させるために、プレート１０２の左側を突き抜けるピンエンドに接触して３次元構成を有する物体を押し付けることにより、選択的にピンを変位してもよい。例えば、使用者は彼の顔をプレート１０２の左側のピンエンドに接触して押し付けてもよく、結果として、顔の３次元構成に対応して、ピンが右側へ変位される。プレート１０４の右側から見たとき、水平に変位したピンヘッドは、上記の例では使用者の顔である、ピンを変位させる物体の３次元構成を再現する。ピンは、ピンの本体又軸と開口を備えたプレートとの摩擦係合により、プレート１０２及び１０４の各開口の変位した位置に保持される。２枚の垂直プレートの間隔は、水平変位したピン１０８は旋回せず、２つの垂直な開口を備えたプレートに対する水平に対し大きく傾斜せず、水平方向を保つことが確保されるのに十分大きくなっている。
【００２３】
好ましくは、ピンは約３インチの長さで、プレートはピンの長さよりは狭い間隔を隔てる。好ましくは、プレート１０２および１０４は約１／２インチ間隔で隔てているが、少なくとも１／２インチのピンの水平変位範囲を許容する２  １／２インチを超えない。プレートは、２２ゲージスチール（22 gauge steel）若しくはフェノール又は他の硬質プラスチックから形成してもよい。ピン軸は直径約０．０７６インチでもよく、プレートの開口の中心の各中心間距離は約０．１６０インチである。開口直径は、ピン軸の直径よりわずかに大きい。ピンヘッドは、ヘッドが開口を貫通することを防止するために十分大きく、好ましくは約１／２インチである。ピンのヘッドは平らで、丸く、又は、例えば１１１のように広げられ、プレート１０２又は１１０からの離脱を防止する。ピンヘッド１０９に対向するピンエンドは、安全上、押し付けた物体に対する怪我又は損傷を防止するために尖っていない。垂直ピンスクリーンの好ましい実施態様では、各開口を備えたプレート内で開口１０６の間隔は中心間で約０．１６０インチである。プレートの開口は、整った交互の列による千鳥列のパターンで定義できる。
【００２４】
以上本発明の特徴を図示し、説明したが、他の改良及び変更などが当業者に考案されると思われる。従って、本発明の精神に含まれるこのようなすべての改良、変更は付加されたクレームがカバーすることを意図されていると理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、ピンスクリーンが２枚の垂直な開口を備えたプレートを備え、ピンが物体により水平に変位されている本発明の実施態様を示す側面断面図である。
【図２】図２は、本実施態様は垂直な開口を備えたプレートを１枚だけ含み、図１のピンスクリーンに類似する側面断面図である。
【図３】図３は、ピンの水平変位の度合いを制限しピンを保持するための透明シートが追加された図１に示した実施態様を示す。
【図４】図４は、ピンの水平変位の度合いを制限しピンを保持するための透明シートが追加された図２に示した実施態様を示す。
【図５】図５は、ピンの選択的な水平変位の結果による３次元画像を示している図３に示されたピンスクリーンの斜視図である。
【図６】図６は、ピンスクリーンがロッキングプレートを備える本発明のさらなる実施態様を示す側面断面図である。
【図７】図７は、図６の線７−７による１つのロック機構の部分断面である。
【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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【国際調査報告】
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