(57)【要約】【課題】液晶プロジェクタ等の投射型表示装置は、更なる小型軽量化が望まれているが、回路基板を配置する位置が制限されていることから、スペースを有効に活用できなかった。本発明は、光学エンジンのヘッドユニット部への基板取付けを可能とし、スペースを有効活用して小型化をは図ることを目的とする。【解決手段】複数のライトバルブ（液晶パネル）にそれぞれ異なる色光を入射させるライトガイド手段と、各ライトバルブから出射された色光を合成する合成プリズムとを備える投射型表示装置において、ライトバルブを駆動制御するための回路基板をメイン基板とサブ基板で構成し、メイン基板は、前記ライトガイド手段の上面部に配置され、かつ光学ヘッドユニット部に対向する部分が切除され、サブ基板は、合成プリズムの上面部に配置され、メイン基板と電気的に結合可能に配置した投射型表示装置。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のライトバルブを含む光変調手段と、前記複数のライトバルブにそれぞれ異なる色光を入射させるライトガイド手段と、前記複数のライトバルブから出射された色光を合成する合成プリズムと、前記複数のライトバルブを駆動制御するための回路が印刷配線された回路基板とを備え、前記合成プリズムにより合成された光を投射して表示する投射型表示装置において、
前記回路基板は、
前記ライトガイド手段の上面部に配置されるとともに、前記光変調手段と前記合成プリズムとからなる光学ヘッドユニット部に対向する部分が切除された第１の回路基板と、前記合成プリズムの上面部に配置されるとともに前記第１の回路基板と電気的に結合可能な第２の回路基板とを有してなることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
光源から発する光を３原色光に分光する分光手段と、前記３原色光がそれぞれ入射される複数のライトバルブを含み前記各ライトバルブから変調された色光をそれぞれ出射する光変調手段と、前記複数のライトバルブから出射された色光を合成する合成プリズムと、前記合成プリズムにより合成された光を投射する投射手段とを有する投射型表示装置において、
さらに、前記分光手段によって分光した光をそれぞれ前記複数のライトバルブに導くためのライトガイドと、前記ライトバルブを駆動制御する回路が印刷配線された回路基板とを備え、
前記回路基板は、前記ライトガイド部の上面部に配置されるとともに前記光変調手段と前記合成プリズムからなる光学ヘッドユニット部に対向する部分が切除された第１の回路基板と、前記合成プリズムの上面部に配置されるとともに前記第１の回路基板と電気的に結合可能な第２の回路基板にて構成したことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
前記第２の回路基板は、一端部がコネクタによって前記第１の回路基板に接続されることを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記第２の回路基板は、一端部がコネクタによって前記第１の回路基板に接続されるとともに、前記第１の基板に対して着脱可能に取付けられることを特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第２の回路基板は、一端部がフレキシブル端子によって前記コネクタに接続されるとともに、他端部が前記第１の基板に対して回動可能に取付けられたことを特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記第２の回路基板は、一端部が回転式コネクタによって前記第１の回路基板に接続されるとともに、他端部が前記第１の基板に対して回動可能に取付けられたことを特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記第２の回路基板は、一端部がコネクタによって前記第１の回路基板に接続されるとともに、前記第２の回路基板の他端部を前記第１の回路基板に接触可能とし、この接触部に、任意配線パターンを形成したことを特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記第２の回路基板は、一端部がコネクタによって前記第１の回路基板に接続されるとともに、他端部を前記第１の基板に保持するための保持手段を有してなることを特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記保持手段は、前記第１の回路基板に形成したガイド部材を含むことを特徴とする請求項８記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記複数のライトバルブは液晶パネルで成り、それぞれの液晶パネルは外部接続用のフレキシブル・フラットケーブルを有し、各フレキシブル・フラットケーブルの端子を前記第１の基板に設けた複数の第２のコネクタに接続するようにしたことを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記複数の第２のコネクタは、前記第１の回路基板の前記切除部に沿う縁部に設けたことを特徴とする請求項１０記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
光源と、光源からの光を３原色光に分光する分光手段と、前記分光手段によって分光された原色光がそれぞれ入射される複数のライトバルブを含み前記各ライトバルブから変調された色光をそれぞれ出射する光変調手段と、前記分光手段によって分光された原色光をそれぞれ前記複数のライトバルブに導くためのライトガイドと、前記複数のライトバルブから出射された色光を合成する合成プリズムと、前記合成プリズムにより合成された光を投射する投射手段とを有し、
さらに、前記ライトバルブを駆動制御する回路が印刷配線された回路基板と、前記液晶パネルに冷却用の風を送風する送風手段を備え、
前記回路基板は、前記ライトガイド部の上面部に配置されるとともに前記光変調手段と前記合成プリズムからなる光学ヘッドユニット部に対向する部分が切除された第１の回路基板と、前記合成プリズムの上面部に配置されるとともに前記第１の回路基板と電気的に結合可能な第２の回路基板にて構成し、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板の間に隙間を形成し、前記送風手段からの冷却風を前記液晶パネルの下面から前記隙間へと導くようにしたことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源からの光を３原色光に分光して、それぞれ対応した３枚の液晶ライトバルブに照射し、各液晶ライトバルブからの出射光を合成プリズムによって合成し、その合成された映像光を投射するようにした投射型表示装置に関し、特に液晶ライトバルブの駆動用回路等が形成された回路基板配置を改良した投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、投射型表示装置として液晶プロジェクタが普及している。この液晶プロジェクタは、光源からの光を液晶ライトバルブ（例えば透過型液晶パネル）に照射し、液晶パネルをテレビジョン信号やパソコン等からの情報信号に基づいて駆動することで、液晶パネルから変調された光を出射し、投射レンズを介してスクリーンに拡大された映像を投射するものである。
【０００３】
カラー表示用投射装置の場合は、三枚の液晶パネルを備え、光源からの光（白色光）をダイクロイックミラーを用いてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色光に分光し、Ｒ，Ｇ，Ｂ光をそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ用の液晶パネルに照射し、各液晶パネルから変調されたＲ，Ｇ，Ｂ光を出射し、合成プリズムによって再度光合成した後、投射レンズを介してスクリーンに映像を拡大投射するようにしている。
【０００４】
前記光源から液晶パネルに至る光路上には、上記したダイクロイックミラーのほかに、リレーレンズ、集光レンズ等の光学部品が配置され、これら光学部品及び液晶パネルは光学ボックス内に配置され、外界からの塵や埃が付着しないようにしている。また、液晶プロジェクタにおいては、液晶パネルや光源等を冷却するため、外界からの空気をファン及び風路を介して発熱部に送風するようにしており、液晶パネルの周辺に冷却用空間を設けている。
【０００５】
さらに、上記光学ボックスの上面や側面等には、前記液晶パネルに供給する映像信号を処理したり、液晶プロジェクタの各種制御を行うための回路が印刷配線された回路基板を取付けるようにしている。例えば、特許第３２０１３９８号には、光学ボックスの上面及び側面にデジタル回路及びアナログ回路を構成する基板を取付けた例が記載されている。この先行技術の場合、合成プリズム及び液晶パネルにて成るヘッドユニットの上部には、冷却とメインテナンス性確保のため、回路基板を配置しないようにしている。
【０００６】
また、前記回路基板と液晶パネル間は、一般的にフレキシブル・フラットケーブルとコネクタで接続され、液晶パネルから延びたフラットケーブルと回路基板とを接続するため、回路基板には各液晶パネル付近の任意位置にコネクタが取付けられている。
【０００７】
しかしながら、液晶プロジェクタはモバイル化等により更なる小型軽量化が望まれており、光学エンジンが非常に小さくなってきている。また、プロジェクタのセット外形も可能な限り縮小されているにも拘わらず、上述したヘッドユニット上部の面積を、空間として明け渡す必要があり、回路基板を配置する面積が制限され、小型化するにも限界があった。
【０００８】
特に、最近では液晶パネルの画素数は増加傾向にあり、且つ高機能高性能化が望まれる現状では、回路規模も大きくなっているため、結果としてセット全体の軽薄短小化の大きな妨げとなっていた。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３２０１３９８号公報（第３−５頁、図２，図９）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の液晶プロジェクタはヘッドユニット上部の空間を有効に活かせずスペース効率が悪く、セット全体の小型化を妨げていた。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、回路基板レイアウトを改善し、セット全体の小型化を図り、かつ液晶パネルと回路基板間の接続を容易にし、ライトバルブの冷却及びメインテナンス性に優れた投射型表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、複数のライトバルブを含む光変調手段と、前記複数のライトバルブにそれぞれ異なる色光を入射させるライトガイド手段と、前記複数のライトバルブから出射された色光を合成する合成プリズムと、前記複数のライトバルブを駆動制御するための回路が印刷配線された回路基板とを備え、前記合成プリズムにより合成された光を投射して表示する投射型表示装置において、
前記回路基板は、前記ライトガイド手段の上面部に配置されるとともに、前記光変調手段と前記合成プリズムとからなる光学ヘッドユニット部に対向する部分が切除された第１の回路基板と、前記合成プリズムの上面部に配置されるとともに前記第１の回路基板と電気的に結合可能な第２の回路基板とを有してなることを特徴とする投射型表示装置である。
【００１３】
また請求項２記載の本発明は、光源から発する光を３原色光に分光する分光手段と、前記３原色光がそれぞれ入射される複数のライトバルブを含み前記各ライトバルブから変調された色光をそれぞれ出射する光変調手段と、前記複数のライトバルブから出射された色光を合成する合成プリズムと、前記合成プリズムにより合成された光を投射する投射手段とを有する投射型表示装置において、
さらに、前記分光手段によって分光した光をそれぞれ前記複数のライトバルブに導くためのライトガイドと、前記ライトバルブを駆動制御する回路が印刷配線された回路基板とを備え、
前記回路基板は、前記ライトガイド部の上面部に配置されるとともに前記光変調手段と前記合成プリズムからなる光学ヘッドユニット部に対向する部分が切除された第１の回路基板と、前記合成プリズムの上面部に配置されるとともに前記第１の回路基板と電気的に結合可能な第２の回路基板にて構成したことを特徴とする投射型表示装置である。
【００１４】
上記発明によれば、デッドスペースであった合成プリズム上に、第２の回路基板を配置することが可能になり、スペースの有効活用を図り、セット全体を小型化することができる
また、請求項１２に記載の本発明は、光源と、光源からの光を３原色光に分光する分光手段と、前記分光手段によって分光された原色光がそれぞれ入射される複数のライトバルブを含み前記各ライトバルブから変調された色光をそれぞれ出射する光変調手段と、前記分光手段によって分光された原色光をそれぞれ前記複数のライトバルブに導くためのライトガイドと、前記複数のライトバルブから出射された色光を合成する合成プリズムと、前記合成プリズムにより合成された光を投射する投射手段とを有し、
さらに、前記ライトバルブを駆動制御する回路が印刷配線された回路基板と、前記液晶パネルに冷却用の風を送風する送風手段を備え、
前記回路基板は、前記ライトガイド部の上面部に配置されるとともに前記光変調手段と前記合成プリズムからなる光学ヘッドユニット部に対向する部分が切除された第１の回路基板と、前記合成プリズムの上面部に配置されるとともに前記第１の回路基板と電気的に結合可能な第２の回路基板にて構成し、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板の間に隙間を形成し、前記送風手段からの冷却風を前記液晶パネルの下面から前記隙間へと導くようにしたことを特徴とする投射型表示装置である。
【００１５】
上記本発明によれば、デッドスペースであった合成プリズム上に、第２の回路基板を配置することが可能になり、スペースの有効活用を図るとともに、ライトバルブの冷却を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の投射型表示装置の一実施形態である液晶プロジェクタを示すもので、（ａ）は光学エンジン部分の平面図、（ｂ）は液晶パネルの構造を示す正面図である。
【００１７】
図１（ａ）はＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）用のライトバルブ（液晶パネル）を有する三板式の液晶プロジェクタの例を示しており、１００は光学ボックスであり、このボックスに近接してランプハウス２００を備えている。ランプハウス２００の中には光源として、発光管１及びリフレクタ２から成るランプ３が配置されており、発光管１から発せられた光はリフレクタ２によって反射され、ＵＶ／ＩＲ（紫外／赤外光）除去フィルタ４を介してフライアイレンズ５に導かれる。
【００１８】
フライアイレンズ５を通過した光は、コンデンサレンズ６や反射ミラー７を介してダイクロイックミラー８に供給される。ダイクロイックミラー８は、ランプ３から光をＲ光とＧＢ光に分光し、分離されたＲ光はミラー９で反射され、フィールドレンズ１０を介してＲ用の液晶パネル１１に照射される。
【００１９】
またダイクロイックミラー８により分離されたＧＢ光はダイクロイックミラー１２によりＧ光とＢ光に分光され、Ｇ光はフィールドレンズ１３を介してＧ用の液晶パネル１４に照射され、Ｂ光はリレーレンズ１５、反射ミラー１６、リレーレンズ１７、反射ミラー１８及びリレーレンズ１９を介してＢ用の液晶パネル２０に照射される。
【００２０】
さらに、各液晶パネル１１，１４，２０を透過したＲ光，Ｇ光，Ｂ光はダイクロイックプリズム２１によって合成され、この合成された映像光を投射レンズ３００によってスクリーン（図示せず）に投射するようにしている。
【００２１】
こうしてＲ，Ｇ，Ｂ用の液晶パネル１１，１４，２０をＲ，Ｇ，Ｂの原色信号で駆動することにより、カラー画像を投射することができる。尚、前記液晶パネル１１，１４，２０の入射側及び出射側にはそれぞれ偏光板が配置されており、偏光と液晶の旋光性を利用して、３原色光用のライトバルブが構成されている。
【００２２】
このように、液晶プロジェクタは、光学ボックス１００、ランプハウス２００、投射レンズ３００のブロックから構成され、通常３ブロック構成にて液晶プロジェクタの光学系（通称「光学エンジン」）は構成される。
【００２３】
一方、本発明の投射型表示装置においては、ランプ３や液晶パネル等を冷却するために例えばファン２２，２３が用いられている。即ち、液晶パネル１１，１４，２０に対して外気を導入し冷却用の風を送風する第１のファン２２と、ランプ３に送風された風をプロジェクタの外に排気する第２のファン２３が設けられている。
【００２４】
なお、プロジェクタ内に冷却用の風を流通させるファンは第１，第２のファン２２，２３だけに限らず、他の部分に設けてもよく、プロジェクタの側面や底面に設けても良い。また送風用ファンからの冷却風が発熱部を通ってスムーズに流れるように風路（ダクト）を設け、この風路を通して液晶パネル１１，１４，２０の下側から上側へ冷却風が流れるようにしている（図では省略）。
【００２５】
前述した光学エンジンは、前記冷却ファン２２，２３や、図示しない電源回路、ランプ点灯回路とともに、セット筐体４００に格納される。
【００２６】
また、図１（ｂ）は液晶パネル１１，１４，２０の構造を示すもので、ここでは液晶パネル１４を代表に説明する。即ち液晶パネル１４は、液晶が封入されたパネル本体表示部１４１の周縁部をパネルフレーム１４２にて取り囲み、パネルフレーム４２は、取付け穴１４３を用いて合成プリズム２１の入射面にネジ止めされるようになっている。またはＵＶ硬化樹脂等を用いて、合成プリズム２１と一体形成される。
【００２７】
また、パネルフレーム１４２の上部から、フレキシブル・フラットケーブル１４４が延びており、このケーブル１４４には液晶駆動に必要な複数の配線パターン１４５がパラレル形成されており、そのケーブル端子１４６はコネクタを用いて、液晶駆動用の信号を生成する回路が形成された回路基板（一点鎖線３０で示す）に接続される。
【００２８】
一方、図２は光学ボックス１００の上に載置される回路基板３０の構成を示している。光学ボックス１００は、ランプ３からの光をＲ，Ｇ，Ｂ光に分光し、液晶パネル１１，１４，２０に導くためのライトガイド手段を構成するもので、前記回路基板３００は、このライトガイド手段の上面に配置されている。
【００２９】
図２（ａ）において、回路基板３０は前記液晶パネルの駆動を制御する回路、例えば映像信号処理回路や、液晶プロジェクタの各種制御を行う回路等が印刷配線されており、第１の回路基板であるメイン基板３１と、第２の回路基板であるサブ基板３２にて成っている。メイン基板３１には、前記液晶パネル１１，１４，２０および合成プリズム２１からなるヘッドユニット部分に対応する位置が切除され、空間３１１が設けられている。また前記サブ基板３２は、この空間部に配置され、前記合成プリズム２１の上部を覆うようにメイン基板３１に着脱式に取付け可能となっている。
【００３０】
前記メイン基板３１の前記液晶パネル１１，１４，２０に近接して、前記空間部３１１に沿う３つの縁部には、それぞれコネクタ３１２，３１３，３１４が取付けられており、前記液晶パネル１１，１４，２０のケーブル端子１４６（図１ｂ参照）が接続されるようになっている。また前記空間部３１１の残りの縁部（合成プリズムの出射側の面に位置する縁部）には、前記サブ基板３２との接続を行うコネクタ３１５が設けられている。さらに前記コネクタ３１３両端部近くの前記空間部３１１１の縁には２つの孔３１６，３１７が形成されている。
【００３１】
前記サブ基板３２には図２（ｂ）で示すように、前記コネクタ３１５に挿入される端子群３２１と、前記孔３１６，３１７に挿入されるホルダー用のピン３２２，３２３を設けており、前記端子群３２１と前記コネクタ３１５によりメイン基板３１とサブ基板３２を電気的に接続し、前記ピン３２２，３２３を前記孔３１６，３１７に挿入することによりサブ基板３２はメイン基板３１の上に保持されるようになっている。
【００３２】
図３は、図１の光学エンジン部に図２の回路基板３０を取付けた状態を示しており、空間部３１１が光学ヘッドユニットの上部に位置するようにしている。
【００３３】
メイン基板３１，サブ基板３２を上述した構成とすることにより、サブ基板３２を取り外した状態でコネクタ３１２，３１３，３１４と各液晶パネルのケーブル端子１４６を接続することができ、フレキシブル・フラットケーブル１４５を通すための作業空間を十分に確保することができる。その後サブ基板３２をメイン基板３１に取付ければ両基板間の電気的接続ができ、液晶パネル１１，１４，２０の上面には冷却用の風が流れる空間を確保することができる。
【００３４】
即ち、前記空間部３１１は、前記液晶パネル１１，１４，２０および合成プリズム２１からなるヘッドユニット部分に対応して（図では逆凸字型に）設けられており、またサブ基板３２は前記合成プリズム２１に対応して設けられているため、空間部３１１にサブ基板３２を配置したときに、メイン基板３１とサブ基板３２の間には隙間（図２ａ参照）が形成され、この隙間がちょうど液晶パネル１１，１４，２０の上面に形成されるため、冷却用の風が流れる空間を確保することができる。また前記サブ基板３２は、前記合成プリズム２１の上部を覆うようにメイン基板３１に着脱式に取付け可能となる。
【００３５】
又，サブ基板３２をメイン基板３１に対して着脱可能な構成としているため、ライトバルブの有効表示面にゴミ等が付着していたとしても、サブ基板３２を外すだけで、簡単に塵埃の除去作業が可能となる。
【００３６】
こうして、従来デッドスペースであった合成プリズム上の空間に、液晶を駆動ための回路等を配置することが可能になり、スペースの有効活用を図ることができ、セット全体の小型化を計ることができる。
【００３７】
また、サブ基板３２に設けたピン３２２，３２３をメイン基板３１の孔３１６，３１７に挿入することにより、サブ基板３２をメイン基板３１に保持することができ、前記孔３１６，３１７にピン３２２の位置を合わせることにより、サブ基板３２の位置決めを行う事ができ、挿入の向きを間違うことを防げる。
【００３８】
次に本発明の第２の実施形態について，図４を参照して説明する。先の第３図の実施形態では、サブ基板３２を着脱可能な構成としているため、サブ基板３２を外すと、回路接続が絶たれ、液晶が駆動できなくなる不利がある。このため、液晶を駆動しながらメンテナンスを行う場合には、別の延長ケーブル等の治具が必要となる。
【００３９】
そこで、図４の実施形態では、サブ基板３２を着脱形式ではなく、跳ね上げ式にしたものである。即ち、図４の実施形態では、コネクタ３１５’に接続される端子群３２２をバネ性のある導通素材で形成し、他方、メイン基板３１の前記孔３１６，３１７が設けられていた部分に保持具３１８を設け、この保持具３１８内に押さえバネ３１９を取付け、メイン基板３１の他端を押さえバネ３１９のバネ力に抗して挿入し、固定するようにしたものである。
【００４０】
尚、保持具３１８を基板３１のグランドパターンに接続し、サブ基板３２の接地配線に利用することも可能であり、この場合、強度確保と導通条件を両立させることができる。
【００４１】
又、図５は本発明の第３の実施形態を示すもので、前記コネクタ３１５を回転可能な構造にしたもので、市販の回転コネクタ３１５’’によりメイン基板３１とサブ基板３２を結合したものである。尚、第２の基板の他端は、図２（ｂ）のピン構造（３２２，３２３）を利用してメイン基板３１に保持するようにしている。尚、実際には、要求される条件や想定された環境に対応し、上記実施形態を組み合わせることも可能である。
【００４２】
このように、サブ基板３２を跳ね上げ式、又は回転式コネクタでメイン基板３２に接続した場合、両基板３１，３２を電気的に接続した状態でメインテナンス作業ができるため、液晶パネルを駆動した状態で調整具合を確認することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光学ヘッドユニット上部の任意範囲に、回路の一部を配置することが可能となり、スペース効率の向上と、メインテナンス性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による投射型表示装置の光学エンジン及び液晶パネルの構成を説明する平面図及び正面図。
【図２】本発明の一実施形態による投射型表示装置に使用する回路基板形状を説明する平面図及び側面図。
【図３】図１の光学エンジンに図２の回路基板を取付けた状態を示す平面図。
【図４】本発明の他の実施形態による投射型表示装置の主要部の構成を説明する側面図。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による投射型表示装置の主要部の構成を説明する側面図。
【符号の説明】
１００…光学ボックス
２００…ランプハウス
３００…投射レンズ
４００…筐体
３…ランプ（光源）
１１，１４，２０…ライトバルブ（液晶パネル）
１４４…フレキシブル・フラットケーブル
１４６…コネクタ端子
２１…合成プリズム
３０…回路基板
３１…第１の基板
３２…第１の基板
３１１…空間部
３１２，３１３，３１４，３１５…コネクタ
３１６，３１７…孔（ガイド）
３２１…端子群
３２２，３２３…ピン（保持具）
３２２…フレキシブル端子群
３１８…保持具
３１５’’…回転コネクタ
【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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