(57)【要約】【課題】安価な構成で、しかも短時間で光学部品の位置調整を行うことが可能な、光学部品の固定構造を提供する。【解決手段】画像を投影する光学部品を、保持部材を介して載置台に固定される光学部品の固定構造において、前記載置台に突設した突設部と、前記保持部材に設けられ、前記突設部が６軸方向に移動可能且つ遊貫自在に嵌合している第１の貫通孔と、前記保持部材の載置台と対向しない面に固定された板状の調整プレートと、該調整プレートの前記保持部材に設けられた貫通孔と対向する位置に設けられ、前記突設部が６軸方向に移動可能且つ遊貫自在に嵌合している第２の貫通孔と、を有し、前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔と前記突設部の位置関係を調整し、該調整した位置で、前記突設部の前記調整プレートからの突出部と、前記調整プレートとを接着剤によって固着し、前記光学部品を載置台に取り付ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投影する光学部品を、保持部材を介して載置台に固定される光学部品の固定構造において、
前記載置台に突設した突設部と、
前記保持部材に設けられ、前記突設部が６軸方向に移動可能且つ遊貫自在に嵌合している第１の貫通孔と、
前記保持部材の載置台と対向しない面に固定された板状の調整プレートと、
該調整プレートの前記保持部材に設けられた貫通孔と対向する位置に設けられ、前記突設部が６軸方向に移動可能且つ遊貫自在に嵌合している第２の貫通孔と、を有し、
前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔と前記突設部の位置関係を調整し、該調整した位置で、前記突設部の前記調整プレートからの突出部と、前記調整プレートとを接着剤によって固着し、前記光学部品を載置台に取り付けたことを特徴とする光学部品の固定構造。
【請求項２】
前記第１の貫通孔の径が、前記第２の貫通孔の径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の光学部品の固定構造。
【請求項３】
前記接着剤が紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学部品の固定構造。
【請求項４】
前記突設部は、前記載置台から離れた先端に近づくに従い断面積が小さくなる構成であることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の光学部品の固定構造。
【請求項５】
前記突設部は、その断面積及び断面形状が一定であることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の光学部品の固定構造。
【請求項６】
前記光学部品は、プロジェクタにおける投影光学系中に置かれる反射ミラーであり、
前記プロジェクタにおける画像形成素子からの投写光がスクリーン上で結像する位置で、前記突設部の前記調整プレートからの突出部と、前記調整プレートとを接着剤によって固着し、前記反射ミラーを載置台に取り付けたことを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の光学部品の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投影する光学部品の固定構造に関するものであり、特に安価な構成で、しかも短時間で光学部品の位置調整を行うことが可能な、光学部品の固定構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示素子によって照明光を画素単位で変調し、画像情報が付与された画像光を大画面のスクリーン上に拡大投影して画像を表示するプロジェクタが広く知られている。プロジェクタには、画像の投影の仕方により、スクリーンの前面側から画像を投影するフロント方式と、スクリーンの背面側から画像を投影するリア方式とがある。
【０００３】
このようなプロジェクタは、画像光を投写する画像形成素子と、該画像光をスクリーンに向けて投影する投影光学系とを備えている。投影光学系は、球面鏡や平面鏡が複数組み合わされた構成となっている。例えば、球面鏡を備えた投影光学系の場合には、球面鏡に向けて画像光を反射させる平面鏡の位置の精度が重要であり、この平面鏡の位置がずれて固定されている場合には、スクリーンに投影される画像は、アオリを受けた画像や、スクリーンの各辺に対して傾いた画像、或いは欠けた画像となってしまう。また、平面鏡が傾いて固定されている場合には、投影する画像がスクリーン上で結像しない、所謂ぼやけた画像がスクリーン上に投影されることになる。
【０００４】
このような投影光学系におけるスクリーンへの投影時の調整としては、プロジェクタの内部に設けられる映像出力手段や投影光学系の調整が挙げられる。例えば、特許文献１には、投影光学系を備えた映像出力手段の位置調整を行う場合に、映像出力手段を固定する映像源固定部材の位置や傾きを調整する技術が開示されている。この技術においては、例えば映像源固定部材は上下方向を軸として回転調整可能な調整板に固定される。この調整板には、外周がネジ切りされた４本の支持ロットが設けられ、これら支持ロットに映像源固定部材の四隅に設けられた開口を挿通させる。なお、映像源固定部材の開口を支持ロットに挿通させると、支持ロットのそれぞれに蝶合された位置決め用ナットによってその下面が当接される。この状態で、支持ロットのそれぞれに固定用ナットを蝶合し、映像源固定部材を固定する。なお、映像源固定部材の位置調整を行う場合には、固定用ナットをゆるめ、位置決め用ナットの蝶進調整を行うことで可能となる。また、調整板を上下方向を軸として回転させた位置調整も可能となるから、このような構成の調整機構によって、簡易に映像出力手段の位置調整（６軸調整）を行うことができる。
【０００５】
一方、映像出力手段自体の調整は、プロジェクタの製造時に行われる。この場合、映像出力手段を、画像形成素子、投影光学系から構成した場合、投影光学系の位置を調整したり、画像形成素子自体の位置調整を行うことが考えられる。例えば画像形成素子の位置調整を行う場合、画像形成素子からスクリーンに投影されたテストパターンの画像から位置ズレ量を算出し、前記画像形成素子の位置の調整を行う技術が特許文献２に開示されている。この場合、画像形成素子は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向だけでなく、ｘ軸を中心とした回転、ｙ軸を中心とした回転調整、ｚ軸を中心とした回転調整を行う、所謂６軸調整を行う調整装置に固定され、この調整装置によって算出されたズレ量だけ画像形成素子を位置調整することで、高精度の位置調整を行うことができる。
【０００６】
しかしながら、投影光学系に対する画像形成素子の位置調整を行っても、投影光学系を構成する複数のミラーのうちのいずれかが位置ズレしていれば、スクリーン上に投影されるテストパターンの位置ズレは生じることになる。このため、例えば投影光学系を構成する複数のミラーのそれぞれを調整装置を用いて位置調整を行う必要がある。このような調整装置を用いることによって複数のミラーの位置調整を高精度に行うことができるが、そのような専用の調整装置を工場等に設置しなければならないという問題がある。また、プロジェクタ自体に、投影光学系の位置調整を自動的に行える位置調整装置を組み込むことも考えられるが、多くの部品を用いることになり、プロジェクタ自体の構造が複雑になる上に、プロジェクタ自体の製造コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、安価な構成で光学装置の位置調整を行うことができる技術が特許文献３に開示されている。この場合、位置調整具を、ワッシャ、カラーから構成する。ワッシャは、厚みの異なる複数個のワッシャから構成する。カラーは、偏心した挿通孔を備えた複数種類のカラーから構成する。反射ミラーの位置調整を行う場合には、偏心量の異なるカラーから位置調整に必要な偏心量を持つカラーを選択し、戴置台に取り付ける。また、保持部材の固定時に、ネジの少なくともいずれかに、位置ズレの度合いに合わせた厚みのワッシャを挿通した後に、戴置台に固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２４１３０８号公報
【特許文献２】特開平１１−１７８０１４号公報
【特許文献３】特開２００５−２８３６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３に開示された技術においても、部品点数が多い、調整時にミラーの取り外しを繰り返すため調整時間が長い、調整時間が長いためミラー取り扱い時間も長くミラーに傷が発生するリスクが増加するという問題がある。
【００１０】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、安価な構成で、しかも短時間で光学部品の位置調整を行うことが可能な、光学部品の固定構造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】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明においては画像を投影する光学部品を、保持部材を介して載置台に固定される光学部品の固定構造において、前記載置台に突設した突設部と、前記保持部材に設けられ、前記突設部が６軸方向に移動可能且つ遊貫自在に嵌合している第１の貫通孔と、前記保持部材の載置台と対向しない面に固定された板状の調整プレートと、該調整プレートの前記保持部材に設けられた貫通孔と対向する位置に設けられ、前記突設部が６軸方向に移動可能且つ遊貫自在に嵌合している第２の貫通孔と、を有し、前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔と前記突設部の位置関係を調整し、該調整した位置で、前記突設部の前記調整プレートからの突出部と、前記調整プレートとを接着剤によって固着し、前記光学部品を載置台に取り付けたことを特徴とする。
ここで、６軸方向に移動とは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の直交３軸に関する平行移動と、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸それぞれを中心とした回転移動のことをいう。
【００１２】
前記突設部を、６軸方向に移動可能に前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔に遊貫自在に嵌合させることで、前記第１の貫通孔、第２の貫通孔と前記突設部との間の遊びの範囲で前記保持部材及び前記調整プレートを６軸方向に動かすことができ、前記保持部材に取り付けられる光学部品の位置調整が可能となる。また、前記保持部材及び前記調整プレートを動かすだけで光学部品の位置調整ができるため、複雑な操作が必要なく、短時間で光学部品の位置調整を行うことができる。
【００１３】
さらに、前記調整プレート及び載置台は、前記光学部品を直接取り付けないため、板金等の安価な金属材料で形成することができる。そのため光学部品の固定構造全体にかかるコストを低く抑えることができる。
さらに、調整プレートと載置台を同一材料の金属で形成すると、前記接着剤による接着が同一材料の接着となり、接着強度の確保が可能となる。
【００１４】
また、前記第１の貫通孔の径が、前記第２の貫通孔の径よりも大きくするとよい。
これにより、前記接着剤が調整プレートに設けた第２の貫通孔内にたれても、該接着剤が前記保持部材に付着することはない。
よって、前記保持部材は接着剤が付着しない状態を維持することができる。従って、光学部品の再調整が必要な場合には保持部材を交換することなく、調整プレートのみを交換すればよいため、光学部品の再調整に際して交換が必要な部品点数を抑えることができる。しかも、光学部品を直接取り付ける前記保持部材は、高価な樹脂などの光学部品と熱膨張率の近い材料で形成する必要があり、安価な板金で形成可能な調整プレートと比べると高価である。本発明においては、高価な保持部材を交換せずに安価な調整プレートのみを交換すれば光学部品の再調整が可能であるので、光学部品の再調整に際して必要なコストを低く抑えることができる。
【００１５】
また、前記接着剤が紫外線硬化型接着剤であるとよい。
紫外線硬化型接着剤は、塗布して紫外線を照射してから硬化するまでの時間が短いため、光学部品を固定するために必要な時間を短時間とすることができる。
また、紫外線硬化型接着剤は、硬化後の組成が安定していることが知られている。そのため、紫外線硬化型接着剤を用いると、周辺温度、湿度等の周辺の環境が変化しても光学部品が固定された状態を確実に維持することができる。
【００１６】
また、前記突設部は、前記載置台から離れた先端に近づくに従い断面積が小さくなる構成とすることができる。
これにより、前記突設部付近では突設部の断面積が小さく、突設部と前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔との間の遊びが大きくなるため、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔と前記突設部との位置の調整が容易となる。
【００１７】
また、前記突設部は、その断面積及び断面形状が一定とすることができる。
これにより、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔付近での前記突設部の表面積が大きくなり、前記接着剤塗布範囲も大きくなるため、光学部品の固定を確実に行うことができる。
【００１８】
なお、前記突設部の形状を、先端に近づくに従い断面積が小さくなる構成とすると、前述の通り位置の調整はしやすくなるが、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔付近での前記突設部の表面積が小さくなるため、前記接着剤による接着はしにくい。
一方、前記突設部の形状を、断面積及び断面形状が一定とすると、前述の通り接着剤による接着はしやすくなるものの、その先端付近での前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔と前記突設部との位置の調整はしにくくなる。
突設部の形状は、固定する光学部品の位置精度と固定精度のどちらを優先するか状況に応じて決めることができる。
【００１９】
また、前記光学部品は、プロジェクタにおける投影光学系中に置かれる反射ミラーであり、前記プロジェクタにおける画像形成素子からの投写光がスクリーン上で結像する位置で、前記突設部の前記調整プレートからの突出部と、前記調整プレートとを接着剤によって固着し、前記反射ミラーを載置台に取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、安価な構成で、しかも短時間で光学部品の位置調整を行うことが可能な、光学部品の固定構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】プロジェクタの構成を示す模式図である。
【図２】反射ミラー近傍の構成を示す斜視図である。
【図３】反射ミラー近傍の構成を分解して示す斜視図である。
【図４】反射ミラーの位置調整を行うための駆動装置の斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は駆動装置の斜視図であって図４とは別方向から見た図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＤ部拡大図である。
【図６】反射ミラーを固定した後の反射ミラー近傍の構成を示す斜視図である。
【図７】反射ミラーが基部に組みつけられた状態における突設部近傍の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２３】
まず、実施例における構成について説明する。
図１は、実施例におけるプロジェクタの構成を示す模式図である。図１を用いて本発明の位置調整具が使用されるプロジェクタの概要について説明する。
【００２４】
プロジェクタ２は、画像形成素子４、及び投影光学系６から構成され、これらが基部１６に組みつけられている。
投影光学系６は、複数枚（図１においては４枚）の反射ミラー８、１０、１２、１４から構成される。反射ミラー８は基部１６の下面に配置され、反射ミラー１０、１２、１４は基部１６の上側に配置される。
【００２５】
このようなプロジェクタ２において、画像形成素子４からの投写光は、反射ミラー８で反射し、その後反射ミラー１０、１２、１４で順番に反射する。反射ミラー１４で反射された投写光は、スクリーン１８に向けて投写される。これにより、画像形成素子４からの投写光がスクリーン１８上で結像することになる。
【００２６】
図２は、実施例における反射ミラー近傍の構成を示す斜視図であり、図３は実施例における反射ミラー近傍の構成を分解して示す斜視図である。
図２、図３に示すように、反射ミラー８、１０、１２、１４のうち例えば反射ミラー１０は、プレート部Ａに組み付けられている。
プレート部Ａは、プロジェクタを構成する基部１６に固定される基部プレート２０と、反射ミラー１０が組み付けられる保持部材２２と、調整プレート２４とから構成される。
【００２７】
基部プレート２０は、板金などの安価な材料で形成されており、その一部を切り起こして３つの突設部２０ａ、２０ｂ、２０ｃが設けられている。
なお、本実施例においては３つの突設部を設けたが、３つに限定されるものではなく１つ若しくは２つ、又は４つ以上の突設部を設けてもよい。但し、突設部が３つよりも少ないと後述する基部プレート２０と調整プレート２４との接着が不十分となる可能性があり、突設部を４つ以上設けると基部プレート２０の加工に工数を要するため、突設部は３つとすることが最適である。
また、本実施例においては基部プレート２０を切り起こして突設部を設けたが、基部プレート２０と同じ材料で作成した部材を基部プレート２０に溶接などによって取り付けて突設部としてもよい。
【００２８】
保持部材２２は、樹脂などの反射ミラー１４と熱膨張率の近い材料で形成されており、３つの貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられている。該３つの貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃの位置及び大きさは、基部プレート２０に設けた３つの突設部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを３つの貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃに６軸方向に移動可能且つ遊貫自在に嵌合することができる位置及び大きさとする。
【００２９】
調整プレート２４は、板金などの安価な材料で形成されており、３つの貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃが設けられている。なお、調整プレート２４は、基部プレート２０と同じ材料で形成されることがより好ましい。
３つの貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃの位置及び大きさは、基部プレート７に設けた３つの突設部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを３つの貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃに６軸方向に移動可能且つ遊貫自在に嵌合することができる位置及び大きさとし、さらに保持部材２２に設けた３つの貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃよりも大きな径とする。
また、調整プレート２４はＬ字状に形成されており、側面部には穴２４ｄ、２４ｅが設けられている。
なお、保持部材２２と調整プレート２４とはネジ２６によって締結して一体化する。
【００３０】
次に、実施例における反射ミラー１４の位置調整に用いる駆動装置の一例について説明する。
図４は実施例における反射ミラー１４の位置調整を行うための駆動装置の斜視図である。
駆動装置Ｃは、後述するように駆動装置Ｃに連結したプレート部Ａの位置調整を行う装置である。
駆動装置Ｃは、図４に示したｘ軸方向及びｚ軸方向に駆動するステージ４２、Ｙ軸方向に駆動するステージ４４、ｘ軸を回転させるステージ４６、ｙ軸を回転させるステージ４８、ｚ軸を回転させるステージ５０から構成されている。
【００３１】
図５（Ａ）は駆動装置の斜視図であって図４とは別方向から見た図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＤ部拡大図である。
図５（Ｂ）に示したように、駆動装置Ｃを構成するステージ４８の先端部は、プレート部Ａを構成する調整プレート２４に設けた穴２４ｄ、２４ｅを用いてプレート部Ａをネジにより締結できるように構成されている。
【００３２】
次に、以上のように構成されたプレート部Ａ及び駆動装置Ｃを用いて、反射ミラー１０の位置を調整して固定する手順について説明する。
まず、図２に示したように、保持部材２２と調整プレート２４をネジ２６によって締結し、保持部材２２及び調整プレート２４に設けた貫通孔に、基部プレート２０に設けた突設部を遊貫自在に嵌合させてプレート部Ａを組み立てる。
次に、プレート部Ａを構成する基部プレート２０を基部１６上の所望の位置に配置する。次いで、図５に示したように、駆動装置Ｃを構成するステージ４８の先端部に、プレート部Ａを構成する調整プレート２４に設けた穴２４ｄ、２４ｅを用いて、プレート部Ａをネジによって締結して固定する。
【００３３】
次に、駆動装置Ｃを駆動し、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向の位置調整を行うとともにｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の回転を行って位置調整を行う。
このとき、駆動装置Ｃの駆動にともなって、駆動装置Ｃに締結されている調整プレート２４、調整プレート２４に締結されている保持部材２２、保持部材２２に固定されている反射ミラー１０のみが動き、基部プレート２０は動かない。
この駆動装置Ｃの駆動に伴い、基部プレート２０に設けた突設部２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、保持部材２２に設けた３つの貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃとの距離、基部プレート２０に設けた突設部２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、調整プレート２４に設けた３つの貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃとの距離、及び突設部２０ａ、２０ｂ、２０ｃが調整プレート２４に設けた３つの貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃから突出する量は変化する。
なお、駆動装置Ｃの駆動による反射ミラー１０の位置調整は、スクリーン１８に結像された画像を見ながら行う。
【００３４】
位置調整が終了すると、図６に示したように、紫外線硬化型接着剤２８を塗布して紫外線を照射して硬化させ、突設部２０ａ、２０ｂ、２０ｃの先端と、調整プレート２６とを接着する。このとき、保持部材２２をＬ字状にしているので、前記紫外線は反射ミラー１０には照射されない。
【００３５】
紫外線硬化型接着剤の硬化が完了すると、駆動装置Ｃを取り外す。
【００３６】
以上の手順により、反射ミラーが保持部材２２、調整プレート２４、接着剤２６及び基部プレート２０を介して基部１２に組み付けられる。
本実施例によれば、突設部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを、それぞれ軸方向に移動可能且つ貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び貫通孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃに６軸方向に移動可能且つ遊貫自在に嵌合させているため、貫通孔と突設部との間の遊びの範囲で前記保持部材２２及び調整プレート２４を動かすことができ、保持部材２２に取り付けられる反射ミラー１０の位置調整が可能となる。また、保持部材２２及び調整プレート２４を動かすだけで反射ミラー１０の位置調整ができるため、複雑な操作が必要なく、短時間で反射ミラー１０の位置調整を行うことができる。
さらに、板金などの安価な部品を使用するため安価な構成となり、しかも短時間で光学部品の位置調整を行って固定することができる光学部品の固定構造が実現できる。
【００３７】
図７は、反射ミラーが基部に組みつけられた状態における突設部２０ａ近傍の断面図である。
図７に示したように、調整プレート２４は、その表面で紫外線硬化型接着剤２８により基部プレート２８の突設部２０ａの先端部に接着されて固定されている。
このとき、突設部２０ａと保持部材２２との間の空間５２、突設部２０ａと調整プレートとの間の空間５４、及び保持部材２２と基部プレート２０との間の空間が形成され、該空間の形態は、反射プレートの位置調整の状態によって異なり常に一定となるわけではない。突設部２０ｂ、２０ｃについても同様である。
【００３８】
また、前述の通り、調整プレート２４に設けた貫通孔２４ａよりも、保持部材２２に設けた貫通孔２２ａを大きくしているので、紫外線硬化型接着剤２８が調整プレート２４に設けた貫通孔２４ａ内にたれても、該接着剤が保持部材２２に付着することはない。
これにより、保持部材２４は接着剤が付着しない状態を維持することができる。従って、反射ミラーの再調整が必要な場合には高価な保持部材２４を交換することなく、安価な調整プレート２６のみを交換すればよいため、反射ミラーの再調整にかかるコストを低コストに抑えることができる。
【００３９】
なお、本実施例においては、基部１２に固定される基部プレート２０を用意し、基部プレート２０に突設部を設けたが、基部プレート２０を使用せず基部１２に直接突設部を設けることもできる。
【００４０】
なお、本実施例においてはプロジェクタの反射ミラーの位置調整について説明したが、これに限られるものではなく、例えばレンズ、プリズムなどの倍率感度の厳しい光学系に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
安価な構成で、しかも短時間で光学部品の位置調整を行うことが可能な、光学部品の固定構造として利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
２    プロジェクタ
４    画像形成素子
６    投影光学系
８、１０、１２、１４    反射ミラー
１６    基部
１８    スクリーン
２０    基部プレート（載置台）
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ    突設部
２２    保持部材
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ    貫通孔（第１の貫通孔）
２４    調整プレート
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ    貫通孔（第２の貫通孔）
２６    ネジ
２８    紫外線硬化型接着剤
【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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