(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な立体画像を得られる様にする。【解決手段】観察窓１１の上部手前に上端部を固定し、下部奥に下端部を固定したハーフミラー１０と、このハーフミラー１０の後方に配した一方の目用画面を表示する第１の液晶表示装置４０Ｌと、このハーフミラー１０の下側に配した他方の目用画面を表示するこの第１の液晶表示装置４０Ｌと偏光方向が同じ第２の液晶表示装置４０Ｒとを有し、視軸１３がこの第１の液晶表示装置４０Ｌの画面の中心に垂直になると共にこの第２の液晶表示装置４０Ｒの画面の中心が視軸１３とハーフミラー１０で重ねた立体表示装置において、この第１及び第２の液晶表示装置４０Ｌ及び４０Ｒの少なくとも一方の画面に１／２波長板４１を配し、この第１及び第２の液晶表示装置４０Ｌ及び４０Ｒから得られる画像が、ハーフミラー１０を介して得られる一方の画像の偏光方向は水平方向で、他方は垂直方向となるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察窓の上部手前に上端部を固定し、前記観察窓の下部奥に下端部を固定したハーフミラーと、前記ハーフミラーの後方に配した一方の目用画面を表示する第１の液晶表示装置と、前記ハーフミラーの下側に配した他方の目用画面を表示する前記第１の液晶表示装置と偏光方向が同じ第２の液晶表示装置とを有し、視軸が前記第１の液晶表示装置の画面の中心に垂直になるようにすると共に前記第２の液晶表示装置の画面の中心が前記視軸と前記ハーフミラーで重なるようにした立体表示装置において、
前記第１及び第２の液晶表示装置の少なくとも一方の画面に１／２波長板を配し、前記第１及び第２の液晶表示装置から得られる画像の前記ハーフミラーを介して得られる一方の画像の偏光方向が水平方向で、他方の画像の偏光方向が垂直方向となるようにしたことを特徴とする立体表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の立体表示装置において、
前記第１及び第２の液晶表示装置として同一の液晶表示装置を使用し、一方の液晶表示装置に供給する映像信号の走査方向を反転するようにしたことを特徴とする立体表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の立体表示装置において、
前記第１及び第２の液晶表示装置として同一の液晶表示装置を使用すると共に一方の液晶表示装置のバックライトを表裏反対側に設けたことを特徴とする立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の両目の視差を利用した立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人間の両目の視差を利用した立体表示装置として特許文献１に記載のものが開示されている。この特許文献１に記載された立体表示装置を図６を参照して説明する。
【０００３】
図６において、１は被写体、２ａ及び２ｂは夫々左目及び右目の位置に設置された左目用及び右目用カメラ、３は右目用カメラ２ｂに接続された走査方向を反転する走査方向反転回路、４ａ及び４ｂは両者の表示面の位置関係が９０度をなし、且つその角を２等分する面（４５度面）に対し面対称な位置に配置された同サイズの左目用及び右目用ディスプレイである。左目用ディスプレイ４ａは左目用カメラ２ａに接続され、右目用ディスプレイ４ｂは走査方向反転回路３に接続されている。
【０００４】
５ａ及び５ｂは夫々左目用及び右目用ディスプレイ４ａ及び４ｂの表示面の前面に、この表示面と平行に設置された左目ディスプレイ用及び右目ディスプレイ用偏光板であり、両者共に垂直方向に対し左４５度の偏光角度を有している。
【０００５】
６は透過率と反射率とが等しいハーフミラーであり、このハーフミラー６は偏光板５ａ及び５ｂの前方で、且つ両偏光板５ａ及び５ｂのなす角を２等分する面（４５度面）上に設置されている。
【０００６】
７ａ及び７ｂは観賞者８に備えつけられた左目及び右目用偏光板であり、左目用偏光板７ａは垂直方向に対し左４５度の偏光角度を有し、右目用偏光板７ｂは垂直方向に対し右４５°の偏光角度を有している。
【０００７】
この図６において、左目の位置で被写体１を撮像する左目用カメラ２ａは、その信号を左目用ディスプレイ４ａに送り、左目用ディスプレイ４ａはその映像を表示する。
【０００８】
一方右目の位置で、被写体１を撮像する右目用カメラ２ｂは、その信号を走査方向反転回路３に送り、この走査方向反転回路３は、その信号を右目用ディスプレイ４ｂに表示した際にその映像の左側と右側とが逆転するように信号処理し、その信号を右目用ディスプレイ４ｂに送り、この右目用ディスプレイ４ｂはその左右が逆転した映像を表示する。
【０００９】
左目用ディスプレイ４ａに表示された映像光は左目ディスプレイ用の左４５度偏光板５ａを通過することにより左４５度の直線偏光となり、ハーフミラー６を左４５度直線偏光の状態で通過する。
【００１０】
また、右目用ディスプレイ４ｂに表示された映像光は、右目ディスプレイ用左４５度偏光板５ｂを通過することにより左４５度直線偏光となり、ハーフミラー６で反射され右４５度直線偏光となる。
【００１１】
ここで、左目用ディスプレイ４ａの表示面と平行に左目及び右目用の偏光板７ａ及び７ｂを夫々左目及び右目前につけた観察者８が、左目用ディスプレイ４ａの正面に一定以上の距離を隔てて立つとき、左目用ディスプレイ４ａから到来する左４５度直線偏光となった映像光は左目につけた左４５度偏光板７ａを通過し、左目に達する。
【００１２】
また右目用ディスプレイ４ｂから到来する右４５度直線偏光となった映像光は、右目につけた右４５度偏光板７ｂを通過し右目に達することにより両目の視差で観賞者８は立体感を体験することができる。
【００１３】
また、人間の両目の視差を利用した立体表示装置として特許文献２に記載のものが開示されている。この特許文献２に記載された立体表示装置を図７、図８及び図９を参照して説明する。
【００１４】
図７はこの従来例の立体表示装置を全体として示す構成図を示し、図７において、１０は透過率と反射率とが等しい四角形のハーフミラーを示し、このハーフミラー１０の上端部を観察窓１１の上部手前に固定すると共に、このハーフミラー１０の下端部をこの観察窓１１の下部奥に固定し、このハーフミラー１０が水平面に対し、前面方向に向かって４５度面を形成する如くする。
【００１５】
このハーフミラー１０の観察窓１１側とは反対側の後方に水平面に対して画面が垂直となる左目用画面を表示する偏光方向が左４５度の液晶表示装置１２Ｌを固定する。この場合、この液晶表示装置１２Ｌの上側を観察窓１１の上側、この液晶表示装置１２Ｌの下側をこの観察窓１１の下側に対応する如くする。
【００１６】
このハーフミラー１０の下側に、水平面に対し画面が水平となる右目画面を表示する偏光方向が左４５度の液晶表示装置１２Ｒを固定する。この場合、この液晶表示装置１２Ｒの上側が手前側、この液晶表示装置１２Ｒの下側が奥側に位置する如くする。
【００１７】
また図７においては、観察窓１１における視軸１３が左目用画面を表示する液晶表示装置１２Ｌの画面の中心に垂直になるようにすると共に右目用画面を表示する液晶表示装置１２Ｒの画面の中心がこの視軸１３とこのハーフミラー１０で重なるようにする。
【００１８】
図７におけるこの液晶表示装置１２Ｌ及び１２Ｒは同一に構成したもので、その構造は図９に示す。この図９につき説明するに図９において、３０ａ及び３０ｂは透明なガラス基板を示し、このガラス基板３０ａのガラス基板３０ｂに対向する面にカラーフィルタ３１を設ける。
【００１９】
このカラーフィルタ３１上及びガラス基板３０ｂのカラーフィルタ３１に対向する面にＩＴＯ等の透明電極３２ａ及び３２ｂを設けると共にこの透明電極３２ａ及び３２ｂ上に配向膜３３ａ及び３３ｂを設け、この配向膜３３ａ及び３３ｂ間に液晶材料３４を封止する。３５は封止材である。
【００２０】
またこのガラス基板３０ａ及び３０ｂ夫々の対向しない側の面に偏光板３６ａ及び３６ｂを設け、この偏光板３６ｂのガラス基板３０ｂの接しない側にバックライト３７を設け、バックライト３７よりの光を液晶材料３４によりスイッチングするようにしたものである。
【００２１】
次に、図８を参照して、図７の液晶表示装置１２Ｌ及び１２Ｒに供給する映像信号につき説明する。図８において、２０は被写体、２１Ｌ及び２１Ｒは夫々左目及び右目の位置例えば水平に７ｃｍ離して設置されたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の左目用及び右目用カメラである。
【００２２】
この左目用カメラ２１Ｌで撮像した映像信号を映像増幅回路２２Ｌを介して左目用液晶表示装置１２Ｌに供給し、右目用カメラ２１Ｒで撮像した映像信号を走査方向反転回路２３及び映像増幅回路２２Ｒの直列回路を介して右目用の液晶表示装置１２Ｒに供給する。
【００２３】
図７において、１５は観察者が掛ける偏光メガネであり、１５Ｌ及び１５Ｒは左目用及び右目用偏光板であり、左目用偏光板１５Ｌは垂直方向に左４５度の偏光角度を有し、右目用偏光板１５Ｒは垂直方向に右４５度の偏光角度を有する如くする。
【００２４】
次に図７の動作につき説明する。左目の位置で被写体２０を撮像する左目用カメラ２１Ｌよりの左目用の映像信号を左目用の液晶表示装置１２Ｌに供給し、この左目用の映像信号を左目用液晶表示装置１２Ｌで表示する。
【００２５】
一方右目の位置で被写体２０を撮像した右目用カメラ２１Ｒよりの右目用の映像信号を走査方向反転回路２３に供給し、この走査方向反転回路２３はこの映像信号を液晶表示装置に表示した際に、その映像の左側と右側とが反転するように処理し、この映像信号を右目用の液晶表示装置１２Ｒに供給し、この右目用液晶表示装置１２Ｒはその左右が反転した映像を表示する。
【００２６】
この場合、左目用液晶表示装置１２Ｌより映像光は左４５度直線偏光であり、ハーフミラー１０を左４５度の状態で通過し、また右目用液晶表示装置１２Ｒよりの映像光は左４５度直線偏光であるがハーフミラー１０で反射され右４５度直線偏光となる。
【００２７】
ここで左目用及び右目用偏光板１５Ｌ及び１５Ｒをつけて観察者が観察窓１１を観察したときは、左目用液晶表示装置１２Ｌから到来する左４５度直線偏光の映像光は、左目につけた左目用偏光板１５Ｌを通過して左目に達する。一方右目用液晶表示装置１２Ｒから到来する右４５度直線偏光の映像光は、右目につけた右４５度偏光板１５Ｒを通過し右目に達することにより、両目の視差で観察者が立体感を体験することができる。
【特許文献１】特開昭６３−７０９５号公報
【特許文献２】特開２００５−２５７９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
然しながら、上述特許文献１及び２に記載されている立体表示装置は、左４５度直線偏光の映像光と右４５度直線偏光の映像光とをハーフミラーを介して見るようにしており、一般に、斜めの偏光はハーフミラーを介したときは、直線偏光の特性が崩れてくるので良好な立体画像が得られない不都合があった。
【００２９】
本発明は、斯かる点に鑑み、良好な立体画像を得ることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明立体表示装置は、観察窓の上部手前に上端部を固定し、この観察窓の下部奥に下端部を固定したハーフミラーと、このハーフミラーの後方に配した一方の目用画面を表示する第１の液晶表示装置と、このハーフミラーの下側に配した他方の目用画面を表示するこの第１の液晶表示装置と偏光方向が同じ第２の液晶表示装置とを有し、視軸がこの第１の液晶表示装置の画面の中心に垂直になるようにすると共にこの第２の液晶表示装置の画面の中心がこの視軸とこのハーフミラーで重なるようにした立体表示装置において、この第１及び第２の液晶表示装置の少なくとも一方の画面に１／２波長板を配し、この第１及び第２の液晶表示装置から得られる画像のこのハーフミラーを介して得られる一方の画像の偏光方向が水平方向で、他方の画像の偏光方向が垂直方向となるようにしたものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、第１及び第２の液晶表示装置の少なくとも一方の画面に１／２波長板を配し、この第１及び第２の液晶表示装置から得られる画像のハーフミラーを介して得られる一方の画像の偏光方向が水平方向で、他方の画像の偏光方向が垂直方向となるようにしたので、ハーフミラーを介して得られる偏光は、水平及び垂直偏光であり、直線偏光の特性が崩れることがなく良好な立体画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図１〜図４を参照して、本発明立体表示装置を実施するための最良の形態の例を説明する。この図１〜図３において、図７、図８に対応する部分には同一符号を付して示す。
【００３３】
図１は本例の立体表示装置を全体として示す構成図を示し、図１において、１０は透過率と反射率とが等しい四角形のハーフミラーを示し、このハーフミラー１０の上端部を観察窓１１の上部手前に固定すると共に、このハーフミラー１０の下端部をこの観察窓１１の下部奥に固定し、このハーフミラー１０が水平面に対し、前面方向に向かって４５度面を形成する如くする。
【００３４】
このハーフミラー１０の観察窓１１側とは反対側の後方に水平面に対して画面が垂直となる左目用画面を表示する偏光方向が水平方向の液晶表示装置４０Ｌを固定する。この場合、この液晶表示装置４０Ｌの上側を観察窓１１の上側、この液晶表示装置４０Ｌの下側をこの観察窓１１の下側に対応する如くする。
【００３５】
このハーフミラー１０の下側に、水平面に対し画面が水平となる右目画面を表示する偏光方向が液晶表示装置４０Ｌと同じ水平方向の液晶表示装置４０Ｒを固定する。この場合、この液晶表示装置４０Ｒの画面の上側が手前側、この液晶表示装置４０Ｒの画面の下側が奥側に位置する如くする。また、この場合、液晶表示装置４０Ｌとこの液晶表示装置４０Ｒとは、同サイズのものを使用する。
【００３６】
本例においては、図１及び図２に示すように、この液晶表示装置４０Ｒの映像表示面に１／２波長板（１／２λ板）４１を被着する。この場合、この１／２波長板４１は、極めて薄いので本例においては垂直方向の偏光板４２に被着したものを使用する。また、１／２波長板４１にこの垂直方向の偏光板４２に被着したときは、偏光特性の乱れを整えることができる。
【００３７】
この１／２波長板４１は、図４に示すように、入射光の電界振動方向（偏光面）にπ（＝λ／２）の位相差を与えるもので、入射光の偏光面が１／２波長板４１の高速軸（或いは低速軸）に対しθ度の方位角で入射した時に、その振動方向を（２×θ度）回転することができる。従って、４５度の方位角で入射した時に回転角９０度が得られる。本例においては、４５度の方位角で入射し、偏光方向として、垂直方向の偏光を得るようにする。
【００３８】
この１／２波長板の応用として、円偏光の光を４５度の方位角で入射させると、偏光の回転方向を反対回りにすることができる。
【００３９】
また、本例においては、観察窓１１における視軸１３が左目用画面を表示する液晶表示装置４０Ｌの画面の中心に垂直になるようにすると共に右目用画面を表示する液晶表示装置４０Ｒの画面の中心がこの視軸１３とこのハーフミラー１０で重なるようにする。
【００４０】
本例におけるこの液晶表示装置４０Ｌ及び４０Ｒは同一に構成したもので、その構造は図９に示す。この図９につき説明するに図９において、３０ａ及び３０ｂは透明なガラス基板を示し、このガラス基板３０ａのガラス基板３０ｂに対向する面にカラーフィルタ３１を設ける。
【００４１】
このカラーフィルタ３１上及びガラス基板３０ｂのカラーフィルタ３１に対向する面にＩＴＯ等の透明電極３２ａ及び３２ｂを設けると共にこの透明電極３２ａ及び３２ｂ上に配向膜３３ａ及び３３ｂを設け、この配向膜３３ａ及び３３ｂ間に液晶材料３４を封止する。３５は封止材である。
【００４２】
またこのガラス基板３０ａ及び３０ｂ夫々の対向しない側の面に偏光板３６ａ及び３６ｂを設け、この偏光板３６ｂのガラス基板３０ｂの接しない側にバックライト３７を設け、バックライト３７よりの光を液晶材料３４によりスイッチングするようにしたものである。
【００４３】
次に、図３を参照して、本例の液晶表示装置４０Ｌ及び４０Ｒに供給する映像信号につき説明する。図３Ａにおいて、２０は被写体、２１Ｌ及び２１Ｒは夫々左目及び右目の位置例えば水平に７ｃｍ離して設置されたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の左目用及び右目用カメラである。
【００４４】
この左目用カメラ２１Ｌで撮像した映像信号を映像増幅回路２２Ｌを介して左目用液晶表示装置４０Ｌに供給し、右目カメラ２１Ｒで撮像した映像信号を走査方向反転回路２３及び映像増幅回路２２Ｒの直列回路を介して右目用の液晶表示装置４０Ｒに供給する。
【００４５】
また図３Ｂに示す如く、左目用カメラ２１Ｌ及び右目用カメラ２１Ｒで夫々撮像した映像信号をメモリーカード、光学ディスク等の記録媒体２４Ｌ及び２４Ｒに記録し、この記録媒体２４Ｌ及び２４Ｒに記録した映像信号を再生し、この記録媒体２４Ｌより再生した映像信号を映像増幅回路２２Ｌを介して左目用の液晶表示装置４０Ｌに供給し、この記録媒体２４Ｒより再生した映像信号を走査方向反転回路２３及び映像増幅回路２２Ｒの直列回路を介して右目用の液晶表示装置４０Ｒに供給するようにしても良い。
【００４６】
図１において、４３は観察者が掛ける偏光メガネであり、４３Ｌ及び４３Ｒは左目用及び右目用偏光板であり、左目用偏光板４３Ｌは水平方向の偏光角度を有し、右目用偏光板４３Ｒは垂直方向の偏光角度を有する如くする。
【００４７】
次に本例の動作につき説明する。左目の位置で被写体２０を撮像する左目用カメラ２１Ｌよりの左目用の映像信号を左目用の液晶表示装置１２Ｌに供給し、この左目用の映像信号を左目用液晶表示装置４０Ｌで表示する。
【００４８】
一方、右目の位置で被写体２０を撮像した右目用カメラ２１Ｒよりの右目用の映像信号を走査方向反転回路２３に供給し、この走査方向反転回路２３はこの映像信号を液晶表示装置に表示した際に、その映像の左側と右側とが反転するように処理し、この映像信号を右目用の液晶表示装置４０Ｒに供給し、この右目用液晶表示装置１２Ｒはその左右が反転した映像を表示する。
【００４９】
この場合、左目用液晶表示装置４０Ｌより映像光は水平方向の直線偏光であり、ハーフミラー１０を水平方向の直線偏光の状態で通過し、また右目用液晶表示装置４０Ｒよりの１／２波長板４１及び垂直方向の偏光板４２を介して得られる映像光は垂直方向の直線偏光であり、ハーフミラー１０で反射されても垂直方向の直線偏光である。
【００５０】
ここで左目用及び右目用偏光板４３Ｌ及び４３Ｒをつけて観察者が観察窓１１を観察したときは、左目用液晶表示装置４０Ｌから到来する水平方向の直線偏光の映像光は、左目につけた水平方向の左目用偏光板４３Ｌを通過して左目に達する。一方右目用液晶表示装置４０Ｒから１／２波長板４１及び垂直方向の偏光板４２を介して到来する垂直方向の直線偏光の映像光は、右目につけた垂直方向の右目用偏光板４３Ｒを通過し右目に達することにより、両目の視差で観察者が立体感を体験することができる。
【００５１】
斯る本例によれば、右目用液晶表示装置４０Ｒの画面に１／２波長板４１を配し、この左目用及び右目用液晶表示装置４０Ｌ及び４０Ｒから得られる画像のハーフミラー１０を介して得られる左目用液晶表示装置４０Ｌの画像の偏光方向が水平方向で、右目用液晶表示装置４０Ｒの画像の偏光方向が垂直方向となるようにしたので、ハーフミラー１０を介して得られる偏光は、水平及び垂直偏光であり、直線偏光の特性が崩れることがなく良好な立体画像を得ることができる。
【００５２】
また、本例によれば視軸１３を左目用及び右目用液晶表示装置４０Ｌ及び４０Ｒの画面の中心に合致する如くしたので、目の疲労が少なくなる利益がある。
【００５３】
図５は、本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す。この図５例につき説明するに、図５において、図１に対応する部分には同一符号を付しその説明を省略する。
【００５４】
図５例は、図１例の左目用及び右目用液晶表示装置４０Ｌ及び４０Ｒを図７と同様の偏光方向が左４５度の液晶表示装置で構成し、左目用液晶表示装置４０Ｌの表示画面に水平方向の偏光板４２Ｌに被着した１／２波長板４１Ｌを被着し、右目用液晶表示装置４０Ｒの表示画面に垂直方向の偏光板４２Ｒに被着した１／２波長板４１Ｒを被着する。
【００５５】
本例においては、この左目用液晶表示装置４０Ｌに被着した１／２波長板４１Ｌにより偏光方向が水平方向になるようにし、この右目用液晶表示装置４０Ｒに被着した１／２波長板４１Ｒにより偏光方向が垂直方向になるようにする。この場合、左目用及び右目用液晶表示装置４０Ｌ及び４０Ｒから得られる画像のハーフミラー１０を介して得られる左目用液晶表示装置４０Ｌの画像の偏光方向が水平方向で、右目用液晶表示装置４０Ｒの画像の偏光方向が垂直方向となる。
【００５６】
この図５例においては、図１例と同様に構成する。この図５例においても、図１例同様の作用効果が得られることは、容易に理解できよう。
【００５７】
また上述例において左目用又は右目用液晶表示装置４０Ｌ又は４０Ｒの一方例えば右目用液晶表示装置４０Ｒのバックライト３７を表裏反対側例えば図９例の液晶表示装置において、偏光板３６ｂ側を表示面とし、バックライト３７を偏光板３６ａのガラス基板３０ａ側と反対側に設けるようにしたときには、走査方向が反転するので、走査方向反転回路２３が不要となる利益がある。
【００５８】
尚、本発明は、上述例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明立体表示装置を実施するための最良の形態の例を示す構成図である。
【図２】本発明の要部の例を示す側面図である。
【図３】液晶表示装置に供給する映像信号を得る例を示す構成図である。
【図４】１／２波長板の説明に供する線図である。
【図５】本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す構成図である。
【図６】従来の立体表示装置の例を示す構成図である。
【図７】従来の立体表示装置の例を示す構成図である。
【図８】液晶表示装置に供給する映像信号を得る例を示す構成図である。
【図９】液晶表示装置の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…ハーフミラー、１１…観察窓、１３…視軸、４０Ｌ、４０Ｒ…液晶表示装置、４１、４１Ｌ、４１Ｒ…１／２波長板、４２、４２Ｒ…垂直方向の偏光板、４２Ｌ…水平方向の偏光板、４３…偏光メガネ
【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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