(57)【要約】【課題】幅細で細長のレンズを有する自動車用灯具において、光の利用効率が高く且つ良好な配光特性を容易に得ることが可能となるような構成を実現して提供することにある。【解決手段】前面に開口を有し内面を反射面５とする椀状の反射鏡２と、前記反射鏡２の反射面５によって周りを囲むように覆われた光源となる電球４と、前記反射鏡２の開口部に配置された幅細で細長のレンズ３を備えた基本構成となっている。そして、反射鏡２の反射面５を単一放物面状反射面５ａと複合楕円面状反射面５ｂで構成された楕円放物面形状の反射面５とし、単一放物面状反射面５ａの焦点と複合楕円面状反射面５ｂの第一焦点となる位置に電球４を配置し、複合楕円面状反射面５ｂの仮想第二焦点ＦＲ１〜ＦＲ９、ＦＬ１〜ＦＬ９同士を結ぶ仮想第二焦点群ＦＯ２がレンズ３の長手方向の中心軸Ｙに平行でレンズ３の近傍となるような位置に設定した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有し内面を反射面とする椀状の反射鏡と、前記反射鏡の反射面によって周りを囲むように覆われた光源と、前記反射鏡の開口部に配置された幅細で細長のレンズを備えた自動車用灯具であって、
前記反射面は、前記光源の位置を焦点位置とする単一放物面状反射面及び複合楕円面状反射面からなる楕円放物面状反射面であると共に、前記複合楕円面状反射面の夫々の仮想第二焦点を結ぶ仮想第二焦点群が前記レンズの長手方向の中心軸に平行で且つ前記レンズの近傍に位置することを特徴とする自動車用灯具。
【請求項２】
前記反射面は、前記光源の光軸を含む水平面で切断したときの断面形状が放物線である単一放物面状反射面であり、光軸を含む垂直面で切断したときの断面形状が楕円である複合楕円面状反射面であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用灯具。
【請求項３】
前記仮想第二焦点群と前記レンズの中心軸は、前記光源の光軸を含む水平面に含まれることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の自動車用灯具。
【請求項４】
前記複合楕円面状反射面及び前記レンズはいずれも前記光軸に直角な水平方向に対して所定の間隔で複数の領域に区画されており、前記複合楕円面状反射面の各区画領域は前記仮想第二焦点群上の互いに異なる位置を第二焦点位置とする楕円面状反射面からなり、前記レンズの各区画領域の少なくとも一方の面は互いに独立したレンズカットが施されていることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載の自動車用灯具。
【請求項５】
前記レンズの各区画領域は、前記複合楕円面状反射面の各区画領域を前記光軸に沿って投影した位置に対応することを特徴とする請求項４に記載の自動車用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用灯具に関するものであり、詳しくは、主にターンシグナルランプ、テールランプ、ストップランプなどの信号用に用いられる自動車用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車用灯具（以下、灯具と略称する）は、デザイン上の要求により発光面となるレンズ面に対して幅細で細長の形状とする制約が課されることがある。その場合、灯具の具体的な構成としては、例えば図１３（ａ：横断面図、ｂ：縦断面図）に示すものが提案されている。
【０００３】
それは、前面に開口を有する容器状の灯具ボディ６０と前記開口部に取り付けられた幅細で細長で屈折ステップが形成されたレンズ６１で囲まれた空間内に光源となるバルブ６２が配置された構成とされたものである。
【０００４】
そのうち、灯具ボディ６０は、背面部６３と該背面部６３に繋がる上面部６４及び下面部６５で構成され、レンズ６１の幅方向に対して開口部から背面側に向けて徐々に大きくなるように形成されている。また、背面部６３は内面に反射面６６が形成され、反射面６６はレンズ６１の長さ方向（水平方向）に対しては放物面形状とされ、レンズ６１の幅方向（垂直方向）に対しては円形、楕円形等の集光面となっている。
【０００５】
バルブ６２は、発光源となるフィラメントが反射面の光軸Ｘ上で水平方向における放物面及び垂直方向における集光面の焦点となる位置に位置するように下面部６５を介して支持されている。
【０００６】
このような構成の灯具において、バルブ６２から光軸Ｘの方向に向けて出射された光（直接光）Ｌ１は直接レンズ内面６７に投射され、反射面６６の方向に向けて出射された光は反射面６６で反射されて反射光Ｌ２がレンズ内面６７に投射される。このとき、バルブ６２から反射面６６の方向に向けて出射された光のうち水平方向に向けて出射された光は放物面の反射面６６で反射されて反射光Ｌ２が略平行光となってレンズ内面６７に投射され、垂直方向に向けて出射された光は集光面の反射面６６で反射されて反射光Ｌ２が集束光としてレンズ内面６７に投射される。
【０００７】
そして、レンズ内面６７に投射された直接光Ｌ１及び反射光Ｌ２は共にレンズ６１を透過する際にレンズ内面６７の屈折ステップにより幾分下方に屈折され、且つレンズ外面６８の魚眼ステップにより前方近接位置に集束されて所要の配光特性で外部に向けて照射される。
【０００８】
それと同時に、バルブ６２から出射される光のうち照射光として利用される立体角を大きくすることが可能となり、光利用効率の向上により高輝度の灯具が実現できる、というものである（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１３６５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記構成の灯具において、集光面の反射面を楕円形とした場合、光源となるバルブは楕円の焦点（第一焦点）となる位置に配置するように設定されているが、楕円の第二焦点の位置については特定されておらず、バルブから出射して楕円の反射面で反射された反射光は集束位置が定かでなくレンズの長手方向の各屈折ステップ領域毎における投射状態が夫々異なるものとなる。そのため、各屈折ステップにおいては投射光の光路制御が複雑で設計に困難が生じ、灯具に求められる配光特性を実現することが難しい状況になる恐れがある。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、幅細で細長のレンズを有する自動車用灯具において、光の利用効率が高く且つ良好な配光特性を容易に得ることが可能となるような構成を実現して提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、開口を有し内面を反射面とする椀状の反射鏡と、前記反射鏡の反射面によって周りを囲むように覆われた光源と、前記反射鏡の開口部に配置された幅細で細長のレンズを備えた自動車用灯具であって、前記反射面は、前記光源の位置を焦点位置とする単一放物面状反射面及び複合楕円面状反射面からなる楕円放物面状反射面であると共に、前記複合楕円面状反射面の夫々の仮想第二焦点を結ぶ仮想第二焦点群が前記レンズの長手方向の中心軸に平行で且つ前記レンズの近傍に位置することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記反射面は、前記光源の光軸を含む水平面で切断したときの断面形状が放物線である単一放物面状反射面であり、光軸を含む垂直面で切断したときの断面形状が楕円である複合楕円面状反射面であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項において、前記仮想第二焦点群と前記レンズの中心軸は、前記光源の光軸を含む水平面に含まれることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項２又は請求項３のいずれか１項において、前記複合楕円面状反射面及び前記レンズはいずれも前記光軸に直角な水平方向に対して所定の間隔で複数の領域に区画されており、前記複合楕円面状反射面の各区画領域は前記仮想第二焦点群上の互いに異なる位置を第二焦点位置とする楕円面状反射面からなり、前記レンズの各区画領域の少なくとも一方の面は互いに独立したレンズカットが施されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項４において、前記レンズの各区画領域は、前記複合楕円面状反射面の各区画領域を前記光軸に沿って投影した位置に対応することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の自動車用灯具は、光源となる電球の周りを囲むように、該電球の位置を焦点位置とする単一放物面状反射面及び複合楕円面状反射面からなる楕円放物面状反射面を有する反射鏡を配置し、複合楕円面状反射面の夫々の仮想第二焦点を結ぶ仮想第二焦点群が前記反射鏡の前方開口部に位置する幅細で細長のレンズの長手方向の中心軸に平行で且つ前記レンズの近傍に位置するような構成とした。
【００１８】
その結果、幅細のレンズに対して灯具全体の厚みを著しく厚くすることなく電球から出射された光線を照射光として利用するときの光利用効率の向上が図られて照射光量が増大し、高輝度で明るい灯具が実現した。
【００１９】
また、灯具を上記構成とすることにより、異形のレンズを有する灯具においても、幅細のレンズに対して究極の薄型や異形形状が可能で、且つ、光の利用効率が高く且つ良好な配光特性を容易に得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の灯具を照射方向から見た正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１における光線軌跡を示した図である。
【図５】図２における光線軌跡を示した図である。
【図６】図３における光線軌跡を示した図である。
【図７】レンズを換えた実施形態の説明図である。
【図８】実施形態の灯具における照射光線に係る立体角の説明図である。
【図９】従来の灯具における照射光線に係る立体角の説明図である。
【図１０】反射鏡とレンズの形状を示す説明図である。
【図１１】反射鏡とレンズの形状を示す説明図である。
【図１２】反射鏡とレンズの形状を示す説明図である。
【図１３】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１２を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００２２】
図１〜図３は、本発明に係る灯具の基本構成を示す説明図であり、図１は灯具を照射方向から見た正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
なお、以下の説明で使用する水平、垂直、前方、後方、下方及び上方の語句は、灯具を自動車に搭載した状態において、夫々路面に水平、路面に垂直、灯具の照射方向、灯具の照射方向と反対方向、路面側に向かう方向及び路面と反対側に向かう方向を意味するものである。
【００２４】
本発明に係る灯具１は、  前面に開口を有し内面を反射面５とする椀状の反射鏡２と、前記反射鏡２の反射面５によって周りを囲むように覆われた光源となる電球４と、前記反射鏡２の開口部に配置された幅細で細長のレンズ３を備えた基本構成となっている。
【００２５】
なお、以下の説明において、電球４の位置を焦点ＦＰとする場合は、詳細には、電球４の発光源の中心位置（電球４の発光源が例えばフィラメントのときは該フィラメントの中心位置）を意味するものである。
【００２６】
そこで、反射鏡２は、電球４が配置された空間内側の面に楕円放物面形状の反射面５が形成されており、この反射面５は、反射鏡２を電球４の光軸Ｘを含む水平面で切断したときの断面形状が電球４の位置を焦点ＦＰの位置とする放物線である単一放物面形状を有する反射面５ａと、反射鏡２を電球４の光軸Ｘを含む垂直面で切断したときの断面形状が電球４の位置を第一焦点ＦＯ１の位置とする楕円である複合楕円面形状を有する反射面５ｂからなっている。
【００２７】
レンズ３は、長手方向に対して所定の間隔で複数の領域に区画され、各領域の夫々に凸レンズＬＲ１〜ＬＲ９、ＬＬ１〜ＬＬ９が片面あるいは両面に形成された平板状のレンズアレイであり、その長手方向の中心軸Ｙが１つの平面に含まれるような形状を呈している。そして、レンズ３と電球４は、レンズ３の長手方向の中心軸Ｙを含む平面と電球４の光軸Ｘを含む水平面が同一面となるような位置関係にある。
【００２８】
以上より、電球４は、反射鏡２の反射面５を構成する単一放物面状反射面５ａの焦点ＦＰで且つ複合楕円面状反射面５ｂの第一焦点ＦＯ１でもある位置に配置されており、レンズ３が、その長手方向の中心軸Ｙが電球４の位置を通る光軸Ｘを含む水平面上に含まれるような位置に配置されている。
【００２９】
次に、複合楕円面状反射面５ｂについて詳細に説明する。複合楕円面状反射面５ｂは電球４の光軸Ｘに直角な水平方向に対して所定の間隔で複数の領域に区画され、各領域に位置する楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９は、電球４の位置を第一焦点ＦＯ１の位置とすると共に夫々の仮想第二焦点ＦＲ１〜ＦＲ９、ＦＬ１〜ＦＬ９を互いに異なる位置に設定されている。
【００３０】
言い換えると、複合楕円面状反射面５ｂにおいて複数に区画された各領域は、第一焦点ＦＯ１を電球４の位置とし、夫々の仮想第二焦点ＦＲ１〜ＦＲ９、ＦＬ１〜ＦＬ９を互いに異なる位置とする楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９となっている。
【００３１】
レンズ３の各凸レンズＬＲ１〜ＬＲ９、ＬＬ１〜ＬＬ９を形成する区画領域は、複合楕円面状反射面５ｂの各楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９を形成する区画領域を電球４の光軸Ｘに沿って投影した位置に対応する。
【００３２】
各楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９の夫々の仮想第二焦点ＦＲ１〜ＦＲ９、ＦＬ１〜ＦＬ９同士を結ぶ仮想第二焦点群ＦＯ２は、電球４が配置された空間内側の電球４の光軸Ｘを含む水平面上で、且つレンズ３の長手方向の中心軸Ｙに平行で該レンズ３の近傍となる位置に設定されている。
【００３３】
このような構成からなる灯具は、電球から出射した光は図４〜図６のような軌跡を示す。図４〜図６は夫々上記図１〜図３を用いて光線軌跡を示したものである。
【００３４】
この図で示す灯具においては、反射鏡２の各楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９を、夫々の仮想第二焦点ＦＲ１〜ＦＲ９、ＦＬ１〜ＦＬ９の位置が各楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９の中心とレンズ３の各凸レンズＬＲ１〜ＬＲ９、ＬＬ１〜ＬＬ９の中心を結ぶ線分上に位置するような形状に形成されている。また、レンズ３は電球４側の内面３ａと外面３ｂに凸レンズが形成されている。
【００３５】
そこで、電球４から反射鏡２の単一放物面状反射面５ａの方向に向かって出射された光線は、単一放物面状反射面５ａで反射されてその反射光線が電球４の光軸Ｘと平行な平行光線となってレンズ３の内面３ａに到達し、各凸レンズＬＲ１〜ＬＲ９、ＬＬ１〜ＬＬ９の内面３ａで屈折されて屈折光線がレンズ３内を導光され、左右方向に配光制御された光が更に外面３ｂで屈折されて該外面３ｂから外部に向かって出射される（図５参照）。
【００３６】
一方、電球４から反射鏡２の複合楕円面状反射面５ｂの方向に向かって出射された光線は各楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９で反射され、夫々の仮想第二焦点ＦＲ１〜ＦＲ９、ＦＬ１〜ＦＬ９の方向に向かう。
【００３７】
なお、図４及び図６では電球４から出射されて複合楕円面状反射面５ｂの方向に向かう光線のうち、電球４の光軸Ｘを含む垂直面方向に向かう光線、楕円面形状反射面ＲＲ６に向かう光線及び楕円面形状反射面ＲＬ４に向かう光線を例にとって示している。
【００３８】
そこで、電球４の光軸Ｘを含む垂直面方向に向かう光線は、複合楕円面状反射面５ｂで反射されて反射光が光軸Ｘ上に位置する仮想第二焦点群ＦＯ１に一旦集光した後に発散し、その発散光がレンズ３の内面３ａに到達して該内面３ａで屈折されて屈折光線がレンズ３内を導光され、上下方向に配光制御された光が更に外面３ｂで屈折されて該外面３ｂから外部に向けて出射される（図６参照）。
【００３９】
また、電球４から楕円面形状反射面ＲＲ６に向かう光線は、楕円面形状反射面ＲＲ６で反射されて反射光が楕円面形状反射面ＲＲ６の中心とレンズ３の凸レンズＬＲ６の中心を結ぶ線分上に位置する仮想第二焦点ＦＲ６に一旦集光した後に発散し、その発散光が凸レンズＬＲ６の内面３ａに到達して該内面３ａで屈折されて屈折光線がレンズ３内を導光され、上下方向に配光制御された光が更に外面３ｂで屈折されて該外面３ｂから外部に向けて出射される（図４及び図６参照）。
【００４０】
同様に、電球４から楕円面形状反射面ＲＬ４に向かう光線は、楕円面形状反射面ＲＬ４で反射されて反射光が楕円面形状反射面ＲＬ４の中心とレンズ３の凸レンズＬＬ４の中心を結ぶ線分上に位置する仮想第二焦点ＦＬ４に一旦集光した後に発散し、その発散光が凸レンズＬＬ４の内面３ａに到達して該内面３ａで屈折されて屈折光線がレンズ３内を導光され、上下方向に配光制御された光が外面３ｂから外部に向けて出射される（図４及び図６参照）。
【００４１】
このように、電球４から各楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９に向かって出射された光線は、楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９で反射されて夫々の反射光が楕円面形状反射面ＲＲ１〜ＲＲ９、ＲＬ１〜ＲＬ９の中心とレンズ３の凸レンズＬＲ１〜ＬＲ９、ＬＬ１〜ＬＬ９の中心を結ぶ線分上に位置する仮想第二焦点ＦＲ１〜ＦＲ９、ＦＬ１〜ＦＬ９に一旦集光してその後に発散し、その発散光が各凸レンズＬＲ１〜ＬＲ９、ＬＬ１〜ＬＬ９の内面３ａに到達して該内面３ａで屈折されて屈折光線がレンズ３内を導光され、上下方向に配光制御された光が更に外面３ｂで屈折されて該外面３ｂから外部に向けて出射される。
【００４２】
この場合、上述したように、仮想第二焦点群ＦＯ２はレンズ３の長手方向の中心軸Ｙに平行で該レンズ３の近傍となる位置に設定されている。そのため、仮想第二焦点群ＦＯ２を構成する各仮想第二焦点ＦＲ１〜ＦＲ９、ＦＬ１〜ＦＬ９に集光してレンズ３の各凸レンズＬＲ１〜ＬＲ９、ＬＬ１〜ＬＬ９に到達する発散光は夫々互いに近似した配光特性を有しており、各凸レンズＬＲ１〜ＬＲ９、ＬＬ１〜ＬＬ９による配光制御の精度及び自由度を容易に高めることができる。その結果、要求される配光特性を忠実に再現した灯具の実現が容易になる。
【００４３】
ところで、上述の灯具においては、レンズは長手方向に対して所定の間隔で複数の領域に区画され、各領域の夫々に凸レンズが片面あるいは両面に形成された平板状のレンズアレイとしたが、図７のように、区画された各領域に凹レンズを形成することも可能である。
【００４４】
その場合は、仮想第二焦点群ＦＯ２がレンズ３の電球と反対側（レンズの前方側）に位置するように設定する。すると、電球４から出射して楕円放物面形状の反射面５で反射された反射光は仮想第二焦点群ＦＯ２に向かい、該仮想第二焦点群ＦＯ２に至る前にレンズ３の凹レンズの内面３ａに到達し、凹レンズの内面３ａで屈折されて屈折光線がレンズ３内を導光され、配光制御された光が外面３ｂから外部に向かって出射される。
【００４５】
従って、複数に区画された各領域に凹レンズを形成してなるレンズ３と楕円放物面形状の反射面５を有する反射鏡２の組み合わせによる灯具においては、仮想第二焦点群ＦＯ２がレンズ３の電球４と反対側（レンズの前方側）に位置するように設定することにより本発明の効果を得ることが可能となる。
【００４６】
以上説明したように本発明の灯具は、反射鏡２の反射面５がその一部が複合楕円面状反射面５ｂで構成されてなる楕円放物面形状とされている。そのため、図８の本発明の灯具における、電球４から出射された光線のうち照射光として寄与する光線が出射される領域となる立体角ω１は、例えば、図９のような、反射鏡２の反射面５を夫々単一放物面形状５ａとする灯具における立体角をω２とすると、本発明の灯具の方が電球４の上方の、より前方側の位置における反射面で反射された光線が照射光として寄与することになり、ω１＞ω２の関係となる。
【００４７】
つまり、反射面を本発明のような楕円放物面形状とすることにより、単一放物面形状及び複合放物面形状の反射面よりも、照射光として寄与する光線が出射される領域となる立体角をより大きく確保することが可能となる。その結果、幅細のレンズに対して灯具全体の厚みを極端に厚くすることなく電球から出射された光線を照射光として利用するときの光利用効率の向上が図られて照射光量が増大し、高輝度で明るい灯具が実現する。
【００４８】
ところで、灯具の形状、特にレンズの形状は自動車のデザインの一部として捉えられ、自動車のデザインによってレンズの形状も変わる。その場合、レンズ３の長手方向の中心軸Ｙと楕円放物面形状の反射面５を構成する複合楕円面状反射面５ｂの仮想第二焦点群ＦＯ２が、互いに平行で且つ近傍に位置するような位置関係にある場合は、レンズ３の形状が変わっても本発明の効果を得ることができる。
【００４９】
そこで、図１０及び図１１のような、車両の左右方向に弧状に湾曲したレンズ３と楕円放物面形状の反射面５を有する反射鏡２の組み合わせ、あるいは図１２のような、波状に湾曲したレンズ３と楕円放物面形状の反射面５を有する反射鏡２の組み合わせ等による灯具が考えられる。すなわち、複合楕円面状反射面に複数に区画された各領域の夫々について、垂直方向に切断した断面が、第一焦点をＦＯ１とし、第二焦点をレンズ３の外形意匠形状に沿った形状とした仮想第二焦点群ＦＯ２上とした楕円面状反射面とする。各領域における第二焦点位置を調整することで、波形状などの異形のレンズを有する灯具とすることができる。
【００５０】
このような、異形のレンズを有する灯具においても、幅細のレンズに対して究極の薄型や異形形状が可能で、且つ、光の利用効率が高く且つ良好な配光特性を容易に得ることが可能となるような構成とすることができる。
【００５１】
なお、上述の灯具は、レンズの前方に更に別のレンズを配置した状態で自動車に搭載されることがあり、その場合は本発明の灯具を構成するレンズは所謂インナーレンズとなり、インナーレンズの前方に配置されるレンズは所謂アウターレンズと称されるものとなる。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・  自動車用灯具
２・・・  反射鏡
３・・・  レンズ
３ａ・・・  内面
３ｂ・・・  外面
４・・・  電球
５・・・  反射面
５ａ・・・  単一放物面状反射面
５ｂ・・・  複合楕円面状反射面
５ｃ・・・  複合放物面状反射面
【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】
2011070913.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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