(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内包フレーム（１）、画像表示面（２０）、及びこの画像表示面（２０）の前面に配置された振動グリッド（１０）を備えた、特殊な3Ｄメガネを必要とせずに、単独ユーザによる３Ｄ認知を可能にする振動グリッド空間視覚化装置であって、
前記画像表示面（２０）が、振動グリッド(10)より後方で内包フレーム(1)の内面に構築され、振動グリッド（１０）は、そのフレーム（１１）の中には垂直に配置されたブロッキングストリップ（１３）が設けられている、垂直に構成された装置であり、ブロッキングストリップ（１３）がいずれも所定の幅及び前縁部を備えており、振動曲線(18)の円弧に沿って水平面において振動している、振動グリッド空間視覚化装置であって、
ブロッキングストリップ（１３）は、ブロッキングストリップ（１３）の幅に沿って放射状に配置され、前縁部（３０）のユーザの目の方向への想像上の延長部が、ユーザの右目（２８）と左目（２７）との間の焦点曲線（２６）の１点で垂直縁部上に放射状に集束するように、振動グリッド(10)のフレーム（１１）に固定的に取り付けられており、かつ、
振動グリッド(10)は、振動グリッド（10）の振動水平面において、振動曲線(18)の円弧に沿って振動グリッド(10)の振動を行うように、上部、下部の接続要素（１２）によって、内包フレーム（１）に連結され、取り付けられており、そして
画像表示面(20)においては、予め記録した画像および同時に別の地点から記録した画像が、少なくとも24  images/secの交番速度で表示されることを特徴とする振動グリッド空間視覚化装置。
【請求項２】
振動グリッド（１０）の振動、およびその内部に設けられたブロッキングストリップ（１３）の振動が、機械的にあるいは電気力によって行われる、請求項１に記載の振動グリッド空間視覚化装置。
【請求項３】
２以上の振動グリッド（１０）が互いに近接して並んで構築されうる、請求項１または請求項２に記載の振動グリッド空間視覚化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特殊な３Ｄメガネを必要とせずに自然な見え方と同等のリアルな３Ｄビューを一人又は複数人に生成させる振動グリッド型空間生成装置を開示する。
本発明の可能な利用分野は健康、教育、通信、エンターテイメント（映画、テレビ）及び広告産業、各種の科学及び研究分野、並びに国、公共及び個人セキュリティーの分野である。
【背景技術】
【０００２】
メガネを必要としない３Ｄの実現は各種の解決策（パララックスバリア、レンチキュラー（レンズ）、ホログラフィーその他の方法）により既に達成されてきた。中でも、関連従来技術を示す１つの解決策が特許文献番号Ｐ１１００３６０ＨＵに開示されており、この特許文献は、アンブロッキング（ブロック解除）のための反復パターンを備えたアンブロッキングパターンを画像と両眼との間に、左眼向けの画像は左眼だけで見ることができ、右眼向けの画像は左眼にはブロックされたままで左眼はそれを見ない一方で、同時に、右眼向けの画像は右眼だけで見ることができ、左眼向けの画像は右眼にはブロックされたままとなるように配置することを提示している。
【０００３】
この解決策の欠点は、両眼が同時にそれぞれ１画像（すなわち、２画像）、つまり左側のカメラにより撮影された１つの画像と右側のカメラで撮影された１画像、とを見てしまい、投影された２画像は同時に反対側の眼にはブロックされていないので、両画像とも約５０％しかそれぞれの眼に見えていないことである。別の欠点は、アンブロッキングが同時に見ている２画像の一部をブロックしてしまうことである。
【０００４】
本発明で開示する解決策は上記のブロッキングを必要としないので、より高品質の画像
を保証し、画像は少なくとも１秒当たり１／２４画像の速度で画像の１００％近くを片眼で見ることができる。
【０００５】
特許文献ＧＢ２４７６１６０も関連従来技術を示す別の解決策を開示しており、この特許文献は、第１の軸を中心に回転する光源マトリックス（マトリックスに配置された多数の光源）、各光源からの発光を一次元に平行化するコリメーション装置、前記光源を回転させるように配置された装置、各光源から発光された光強度を変調させる変調装置、並びに各光源の回転速度及び／若しくは角度を制御及び同期させるように配置された回転同期装置を備えた、フラットパネル３Ｄテレビを開示している。この発明の目的はまた、多数の水平に変位させた視点から発せられる３Ｄ画像の二次元鏡像のデータの時系列を電気的に格納する装置も備え、ここで該鏡像データは、ある画像のリアルタイム３Ｄ鏡像を生じさせるために前記変調装置及び／又は回転同期装置を駆動させるのに使用される。
【０００６】
この関連従来技術を示す解決策の欠点は、ミラーの列の間に水平及び垂直に置かれたグリッド厚みのために、画像を投影するモータ制御ミラーが画像の一部の割合（５０〜６０％）しか眼に投影できないことである。そのため、画像は常に粒子が粗く不完全となろう。本装置は複雑で、その製造はコストがかかり、現実の３Ｄコンテンツは達成されない。
【０００７】
上記解決策を検討すると、これらの技術的解決策は現実の三次元コンテンツを再現又は作成することはできないと明らかに結論づけられるかもしれない。
表示される３Ｄ画像は、あたかもユーザがまさに自分自身の肉眼でそれが実際に現れていると見えたように、ユーザに実質的に「現出」されるべきである。そうでないと、眼と小脳が異常に作用し、さまざまに不適切に生じた光及び画像の影響でめまい又は一般的な不快な気分を生じさせることがある。
【０００８】
もちろん、メガネを用いたバージョンの場合には、ビューワが多様なサイズのメガネから選ぶことができるのは確かであるが、ビューワが自分自身の眼間距離に一致したメガネを選ぶ可能性は小さい。
【０００９】
現在市販されているメガネ不要の３Ｄ画像ディスプレイは、レンズ及びパララックスバリアのどちらの方式でも、ある程度のクロストーク（漏話）が経験され、その結果、リアルな画像が生成されず、上述したのと同様の健康への悪影響が起こりうる。
【００１０】
このような健康への悪影響が起こる原因は、とりわけ、小脳が反対側の眼に向けられた情報を処理することができないこと（上記のクロストーク作用）である。これは、３Ｄディスプレイ上で左の画像と右の画像を単純に切り換えた時にはっきりとわかる。眼間距離には不適当な不適切な画像のディスプレイ（眼の角度が外向き又は内向きになる）も考慮に入れるなら、ユーザがしばしば曝される健康への悪影響の程度は容易に納得されうる。
【００１１】
三次元視覚の基本条件の１つは、光源とビューワの前の空間から２つの異なる角度で発せられた画像が両眼にほぼ同時に到達することであり、それを小脳が同時に知覚して、三次元画像であると判断する。
【００１２】
網膜上に現れる２つの二次元画像における類似性並びに差異は眼間距離から生じ、眼間距離は、人によって異なるが、ほぼ４０〜８０ｍｍの範囲内である。大多数の人は、自分が三次元で見ていると信ずるが、事実はそうではない。
【００１３】
小脳で判断された画像は、実際には２つの別個の二次元画像から構成される。ある物体をその真正面で近くから観察し、左目と右目を交互に閉じると、その物体は一カ所にとどまっているにもかかわらず、画像の位置がずれる、すなわち、左目及び右目がその物体の左側及び右側を見るにつれて、画像が左右に動くと結論づけられることがある。この位置ずれは、ビューワの目の眼間距離に正確に対応し、左眼及び右眼の視点は観察される物体の距離により規定される。
【００１４】
この同じ光景、すなわち、両眼の間に置かれた物体を、同時に背景画像に集中しながら観察すると、その物体という１つの画像を見ながら、同時に背景に現れる画像の部分の二重像（複像）も見えていると結論づけられることがある。
【００１５】
この実験を逆に繰り返す、すなわち、背景に現れる物体の１つを、その前景にある、より近い物体に集中しながら観察すると、やはり同じ結論になる。
従って、上に概説で述べた実験から、実際には人は三次元で見ているのではないと明らかにわかる。なぜなら、三次元で見えていたなら、いずれの場合でも２回目の実験中に背景の中の全部の１つだけが（２つではなく）見えるはずだからである。
【００１６】
本発明の創作にあたって、本発明者の目標は、前述した結論を考慮して、前述した結論の側面から３Ｄビジョンの解決手段に到達するようにメガネ不要の３Ｄ画像ディスプレイを創作することであった。
【００１７】
小脳は、網膜上に現れる画像を、当惑するものであるにせよ、それが如何にそこに到達したかとは無関係に、何らかのやり方で理解し判断していることは周知である。この知見では、脳は、３Ｄ記録又は画像を生じさせる２つの画像が、二次元の（フラットな）表面から、ある一定時点で片方の眼が他方の眼には見えるものを見ないようにして両眼に到達するなら、再現されたその３Ｄ記録又は画像を認識できることも明らかである。
【００１８】
近くで上から回転羽根のファンを通して見ると、ビューワは一度に片眼でしか羽根を通して見ていないという事実に関係なく、ファンの羽根の向こうの空間は深さがあるように（すなわち、３Ｄに）見える。三次元視覚の基本条件の１つは、２つの眼が少なくとも２つの二次元画像をほぼ同時に見ていることである。
【００１９】
この観察に続いてビューワがファンからゆっくり後方に動くと、深さ、すなわち、３Ｄの光景が２つの眼と小脳により同じやり方で見られることになる。
本発明を創作する過程における認識は、３Ｄ光景又は自然の視覚に似た空間画像を生じさせるために、本発明者は、本発明者により創作された特別のグリッド装置を用いて所定の目的への解決策を提供することができたことである。すなわち、画像の交替の瞬間の−約１／１００秒の速度での小脳が知覚しない時間での−画像表示面が、映画の作成及び再生と全く同じように、両眼から一様な暗黒面により離間されるように、それぞれの眼がほぼ同じ時間で表示又は再現された画像を別々に見るようにすることである。３Ｄと呼ばれる見え方は、実際、小脳に２回現れる二次元画像の融合という一貫した解釈である。
【００２０】
別の認識は、これまで利用可能な解決策とは異なり、メガネ不要の３Ｄの現実の動く画像の光景の創出が、毎秒少なくとも１／２４画像の交番速度で二次元平面から対応する画像がそれぞれの眼に到達するなら実現できることである。それには、前記平面上に投影された交番する左画像及び右画像の前に、左右に振動により移動される、特別に製作されたグリッド型の装置を配置し、この装置の移動は、一方では画像の交番速度に同期させるようにし、他方では、片方の眼が前記グリッドを通して見ている間、他方の眼は同時には見ることができないようグリッドにより妨げられるように眼の交替による前記グリッド装置を通した見え方が確保されるようなものとする。交番する画像の水平方向（特に各個人に対して）における相互からの「変位」がユーザの眼間距離に正確に対応するように該画像が画像表示面に表示され、ユーザの位置が、こうして配置及び製作された構築物からある距離で、かつ垂直高さのある集束された整列状態にあり、さらに少なくとも毎秒１／２４の速度で表示される画像が３Ｄカメラにより撮影された画像からの左−右画像により構成され、これらの画像の出現の間にあるデッドゾーン（画像交番の瞬間に）が適用されるという条件で、本発明の目的が実現された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】Ｐ１１００３６０ＨＵ
【特許文献２】ＧＢ２４７６１６０
【発明の概要】
【００２２】
本発明の目的は、振動グリッドに基づく空間視覚化装置であって、ユーザに対して３Ｄ認知を可能にし、内包フレームと画像表示面とを備え、それらが、放射状に配置された垂直整列に集束されたマットブラック（艶消し黒）のブロッキングストリップを備えた振動グリッドが前記内包フレームに作成されていて、この振動グリッドの中心線に形成された連結要素、好ましくはピボットが、前記振動グリッドを前記内包フレームに連結し、該グリッドの右側及び左側の端部位置において、少なくとも毎秒２４画像の交番速度で現れる、より以前に記録された画像の３Ｄ認知が、該振動グリッドの後ろ側に配置された画像投影面上で左眼及び右眼に交互に見えるようになると同時に、該画像の交替の瞬間である該振動グリッドの中間位置では、同時に右眼及び左眼には、前記ブロッキングストリップにより形成された一様な暗い左−右側表面が見えるようになる、すなわち、どちらの眼も該グリッドを通しては見えない、ように前記振動グリッドのピボット上での水平方向への回転を可能にする装置である。
【００２３】
本発明に係る振動グリッド型の空間視覚化装置の特徴的な構成は特許請求の範囲に詳細に記載されている。
すなわち、本発明は、  内包フレーム（１）、画像表示面（２０）、及びこの画像表示面（２０）の前面に配置された振動グリッド（１０）を備えた、特殊な3Ｄメガネを必要とせずに、単独ユーザによる３Ｄ認知を可能にする振動グリッド空間視覚化装置であって、
前記画像表示面（２０）が、振動グリッド(10)より後方で内包フレーム(1)の内面に構築され、振動グリッド（１０）は、そのフレーム（１１）の中には垂直に配置されたブロッキングストリップ（１３）が設けられている、垂直に構成された装置であり、ブロッキングストリップ（１３）がいずれも所定の幅及び前縁部を備えており、振動曲線(18)の円弧に沿って水平面において振動している、振動グリッド空間視覚化装置であって、
ブロッキングストリップ（１３）は、ブロッキングストリップ（１３）の幅に沿ってたがいに放射状に配置され、前縁部（３０）のユーザの目の方向への想像上の延長部が、ユーザの右目（２８）と左目（２７）との間の焦点曲線（２６）の１点で垂直縁部上に放射状に集束するように、振動グリッド(10)のフレーム（１１）に固定的に取り付けられており、かつ、
振動グリッド(10)は、振動グリッド（10）の振動水平面において、振動曲線(18)の円弧に沿って振動グリッド(10)の振動を行うように、上部、下部の接続要素（１２）によって、内包フレーム（１）に連結され、取り付けられており、そして
画像表示面(20)においては、予め記録した画像および同時に別の地点から記録した画像が、少なくとも24  images/secの交番速度で表示されることを特徴とする振動グリッド空間視覚化装置である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】内包フレームの正面図を示す。
【図２】内包フレームの平面図を示す。
【図３】制御ケーブル及びポテンシオメータ（電位差計）を備えた内包フレームの側面図を示す。
【図４】振動グリッドの正面図を示す。
【図５】振動グリッドの平面図を示す。
【図６】振動グリッドの側面図を示す。
【図７】画像表示面、眼、並びに小脳の位置を示す斜視図を示す。
【図８】左眼がグリッドを通して見ている瞬間の位置における上から見た本発明に係る装置の動作を提示する。
【図９】右眼がグリッドを通して見ている瞬間の位置における上から見た本発明に係る装置の動作を提示する。
【図１０】画像の交替が起こる瞬間での「特別な」位置における上から見た本装置の動作を提示する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は本発明に係る内包フレーム１及び透明カバーパネル６を示す。
図２及び３を参照すると、内包フレーム１の平面図及び側面図において、連結ポート２、振動距離３、両側の磁気ストップピン４、画像投影ハウジング５、透明フロントパネル６、ワイヤ７、制御ユニット８、並びに好ましくはポテンシオメータに連結されている制御ケーブル９が明らかに見られる。
【００２６】
図4、５及び６を参照すると、本発明に係る振動グリッドの正面図、平面図及び側面図において、フレーム１1, 連結要素１２（好ましくはピボット）、ブロッキングストリップ１３、これらのストリップ間に形成されたスリット１４、バッファカラム１５、鉄のインサート１６、振動アブゾーバ１７、並びに振動中に発生する振動曲線１８が明らかに見られる。図５の平面図には、最適な視覚を確保する視点１９が見られる。図中、記号Ｗは図面に向かって下から上の方向のストリップの幅を示す。
【００２７】
図７は本発明に係る装置の動作を提示し、図中、空間中心線２１、左画像中心線２２、右画像中心線２３、視点の焦点２５、焦点曲線２６、ユーザの左眼２７、右眼２８及び小脳２９といった、ユーザ及び画像表示面２０に対応する説明用のマーキングが見られる。
【００２８】
図８は、左眼２７がグリッドを通して見ている時の位置での本発明に係る装置の動作を斜視図で示す。見えているのは、内包フレーム１、内包フレーム１の内面に構築された画像表示面２０、並びに内包フレームの内面に構築され、左方に向かって回転させられている振動グリッドで１０である。このグリッドのフレーム１１内には、ブロッキングストリップ１３が放射方向に形成されている。ブロッキングストリップの前縁部３０の想像上の延長線が点線で示すように、垂直縁部上に集束しており、かつ焦点曲線２６（図７参照）上の１点に集束している。この位置では、左眼２７が画像を見ていることは明らかである。
【００２９】
図９は、右眼２８がグリッドを通して見ている時の位置での本発明に係る装置の動作を斜視図で示す。見えているのは、内包フレーム１、画像表示面２０、並びに振動グリッド１０であり、このグリッドのフレーム１１内には、ブロッキングストリップ１３が形成されている。振動グリッド１０は右方に向かって回転させられており、従って右眼２８が画像を見ている。
【００３０】
図１０は、画像の交替が起こる瞬間の「特別な」位置における本発明に係る装置の動作を斜視図で示す。画像交替の瞬間では、振動グリッド１０のブロッキングストリップ１３の妨げにより両眼とも同時にグリッドを通して見ることができない。左眼２７はブロッキングストリップ１３の左側により形成された左側の一様な暗黒面を見ることになり、一方で右眼２８は右側の暗黒面を見ることになる。すなわち、同時に両眼ともグリッドを通して見ることが妨げられた状態となる。
【００３１】
上記態様の好ましい動作について詳しく説明する。
可能な構成における本発明に係る内包フレーム１は、画像表示面２０及びその前面に配置された振動グリッド１０を組み込むように構築され、これら２部材は、三次元画像を再現するために、左眼２７及び右眼２８が動作時に振動グリッド１０を通して見ている時に画像表示面２０上に交互に現れる左画像及び右画像の連続した交替によって、左眼２７及び右眼２８を経て小脳２９に到達する現実の３Ｄ認知が可能となるように、連結されている。
【００３２】
内包フレーム１の連結ポート２には振動グリッド１０の連結要素１２、好ましくはピボット、が装着されており、それにより左方及び右方に向かう振動グリッド１０の安定した回転が可能となる。前記回転動作は制御８により確保される。
【００３３】
振動グリッド１０のラチチュード（緯距）は振動曲線３により規定され、調節可能なストップピン４の端部位置により確保される。
１形態において、画像表示面２０は、内包フレーム１の後壁に平行な画像投影ハウジング５内に配置され、その前壁には透明なフロントパネル６が埋設される。
【００３４】
内包フレーム１と同期させて動作する振動グリッド１０及び画像表示面２０のユニットの動作及び調節は、制御ケーブル９を経て制御装置８により確保される。
画像の解像度を手動調整することによりユーザは、「自分自身の眼間距離の装置への入力」を行う。これは、画像の左側及び右側中心線２２、２３と振動曲線１８とを同期させることにより達成される。異なる眼間距離のために、本発明に係る装置は、一人だけ、最大でも二人のユーザのニーズに応えることができる。二人の場合は、眼間距離がだいたい同じであり、二人の頭部が上下に又はひょっとすると前後に（前側のユーザは常に眼間距離がより小さい人である）位置していることを条件とする。この動作方式は各種の教育分野で有用である。画像表示面２０の前壁に投影された画像の左右の中心線２２、２３に対応する画像は、どの場合でも、画像の左及び右の中心線２２、２３が常に眼に平行となるようにそのユーザの眼間距離に対応する距離で画像表示面の中心線から右方及び左方に向かって変位して現れる。ビューワは、自身の眼間距離が画像を捕捉する時のカメラ間の軸間距離のそれと同じであったかのように表示された画像を見ることになる。すなわち、花を、蜂が見るのと全く同じように見ることになる。
【００３５】
３Ｄカメラにより撮影された左右の各画像は、１秒間に少なくとも（１２＋１２）、すなわち、２４回の速度で交互に画像表示面２０上に現れるので、それらの出現時には、画像の前面に配置された振動グリッド１０が、対応する左眼２７及び右眼２８のためのその端部位置の一方においてグリッドを通して見ることができるように保証する。
【００３６】
３Ｄカメラは、画像撮影時には常に互いに対して平行に位置させなければならない。ただし、カメラの互いからの距離は自由でよい。例えば、宇宙研究の分野に利用する場合、その距離は何千キロメートルになることもある一方で、顕微鏡画像の撮影の場合には上記距離は１ミリメートル以下となることもある。
【００３７】
振動グリッド１０は、垂直方向においてに特別に構築されたユニットであるが、内包フレームにより、約９０度で傾斜させることができ、かつピボット１２を軸として両方向に水平に回転させることができる。その内部では、振動グリッドのフレーム１１の部分には垂直に配列されたブロッキングストリップ１３が装着され、これらのストリップは放射状に構築され、グリッドを通した３方式の見え方を提供する。ブロッキングストリップの構築は、機械的、電気的、並びに液晶により実現しうる。グリッドを通した３つ見え方の可能性のうち、２つは左眼２７及び右眼２８がグリッドを通して見ることができるようにするものであり、３番目の可能性は画像交替の瞬間に両眼とも同時にグリッドを通して見ることを妨げてしまう。
【００３８】
本発明に従って発生させた表示（ディスプレイ）では、小脳２９は（誤って）、小脳が知覚するより前に両眼が知覚したという「知識」を持つ。すなわち、両眼が同時に画像を見て小脳が３Ｄであると（盲目的に）解してしまう。
【００３９】
振動グリッド１０の構築は、例えば、機械的、電気的又は液晶利用といったいくつかの技術手段により達成しうる。小型の画像表示面（携帯電話、タブレット、ラップトップ）には液晶が有利である。
【００４０】
複数又は多数のこれらの特別に構築された振動グリッド１０を互いにそばに並べて配置してもよい。
振動グリッド１０の後方の画像表示面の距離（複数人用に構築された室内）は自由であり、従って、複数の振動グリッド１０を使用する場合、３Ｄディスプレイは１つの画像表示面（例、映画スクリーン）上に解像させることができ、これは本発明に関連した目的である。
【００４１】
従って、本発明に係る解決策は、その設定した目的を満足させ、かつ下記の利点を付与する。
・画像表示面上に表示された画像のスク９０％を見ることができる。
【００４２】
・個々の眼により見られる画像のクロストーク（漏話）がないので、歪みがない。
・左眼と右眼が見る画像間の距離がユーザの眼間距離に対応するので、健康への悪影響、眼の疲労がない。
【００４３】
・本発明は空間の中心線の垂直面内でユーザの高さ及び視点の任意の変動に対して使用できる。
・フレームを備えた振動グリッドは、４５−４５度、即ち、９０度の角度で垂直面から傾斜させることができるので、ユーザは垂直視野だけでなく画像を見ることができる。
【００４４】
・本発明の装置の設計は、低コストでの製造とすばやく容易な組立てとに向いている。
・ブロッキングストリップの構築は、機械的、電気的及び液晶により実現することができる。
【００４５】
・本発明は多様な用途に向いており、例えば、その効率的な使用は、小距離に調整したカメラでは健康（医療）分野において可能であり、より大きな距離では宇宙研究に利用可能である。普通のカメラ距離（平均的な眼間距離に対応）は、教育、エンターテイメントその他の分野において使用するのが効果的となりうる。
【符号の説明】
【００４６】
１．内包フレーム
２．連結ポート
３．振動距離
４．磁気ストップピン
５．画像投影ハウジング
６．透明フロントパネル
７．ワイヤ
８．制御装置
９．制御ケーブル
１０．振動グリッド
１１．フレーム
１２．連結要素、ピボット
１３．ブロッキングストリップ
１４．ストリップ間のスリット
１５．バッファカラム
１６．鉄製インサート
１７．振動アブゾーバ
１８．振動曲線
１９．視点
２０．画像表示面
２１．空間の中心線
２２．左画像中心線
２３．右画像中心線
２４．ユーザ
２５．視点の焦点
２６．焦点曲線
２７．左眼
２８．右眼
２９．小脳
【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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