(57)【要約】【課題】光源からの光を光変調部により映像情報に応じて光学的に変調した映像をスクリーンに拡大投写する投写型表示装置おいて、光源の明るさを設定したレベルに調節すること。【解決手段】この発明に係る投写型表示装置は、光源から出射された光束を光変調部により映像情報に応じて光学的に変調した映像光をスクリーンに拡大投写する投写型表示装置おいて、光源と光変調部との間に配置されて光源の放射光束に対応する光量を検出する光量検出部と、投写映像に必要とする明るさに対応した明るさレベルを設定する明るさ設定部と、光量検出部の検出レベルと明るさ設定部の明るさレベルを比較してレベル差に応じた調光レベルを出力する明るさ比較部と、明るさ比較部からの調光レベルで光源の点灯電力を調節する調光点灯装置と、を備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光束を光変調部により映像情報に応じて光学的に変調した映像光をスクリーンに拡大投写する投写型表示装置おいて、
前記光源と前記光変調部との間に配置されて前記光源の放射光束に対応する光量を検出する光量検出部と、
投写映像に必要とする明るさに対応した明るさレベルを設定する明るさ設定部と、
前記光量検出部の検出レベルと前記明るさ設定部の明るさレベルを比較してレベル差に応じた調光レベルを出力する明るさ比較部と、
前記明るさ比較部からの調光レベルで前記光源の点灯電力を調節する調光点灯装置と、
を備えたことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
前記光源と前記光量検出部の間に有効光束の範囲を規制するアパチャーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
【請求項３】
前記光量検出部は、透光性材料に波長変換体を含有させ隣接する面が互いに直交する平板状の第１の波長変換導光素子と光量センサーとを備え、前記第１の波長変換導光素子の光入射面及び対向する光出射面に直交する面に前記光量センサーを取り付けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投写型表示装置。
【請求項４】
前記光量検出部は、透光性材料に波長変換体を含有させ隣接する面が互いに直交する平板状の第１の波長変換導光素子と、透光性材料に波長変換体を含有させ隣接する面が互いに直交する直方体状の第２の波長変換導光素子と、光量センサーとを備え、前記第１の波長変換導光素子の光入射面及び対向する光出射面以外の面に前記第２の波長変換導光素子を対向するように配置し、前記第２の波長変換導光素子に前記光量センサーを取り付けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投写型表示装置。
【請求項５】
前記波長変換導光素子は、透光性のガラスに希土類イオンの波長変換体を含有して形成したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の投写型表示装置。
【請求項６】
前記波長変換導光素子は、透光性の樹脂に蛍光体の波長変換体を含有して形成したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の投写型表示装置。
【請求項７】
前記第２の波長変換導光素子に含有する第２波長変換体は、前記第１の波長変換導光素子に含有する第１波長変換体の発光波長で励起されて発光することを特徴とする請求項４に記載の投写型表示装置。
【請求項８】
前記第１の波長変換導光素子は、前記光の入射面と、前記光の出射面と、前記光量センサーの取り付け面もしくは前記光量センサーの取り付け面の該光量センサーに対向する部分とを除いた面を反射面としたことを特徴とする請求項３に記載の投写型表示装置。
【請求項９】
前記第１の波長変換導光素子は、前記光の入射面と前記光の出射面と、前記第２の波長変換導光素子が密着して配置された面とを除いた面を反射面とし、前記第２の波長変換導光素子は、前記第１の波長変換導光素子に対向する面と、前記光量センサーの取り付け面もしくは前記光量センサーの取り付け面の該光量センサーに対向する部分とを除いた面を反射面としたことを特徴とする請求項４に記載の投写型表示装置。
【請求項１０】
前記波長変換導光素子の前記反射面は、外面を低反射率面としたことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源からの光を光変調素子により映像情報に応じて光学的に変調した映像をスクリーンに拡大投写する投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の投写型表示装置の構成図である。図において、光源部１０は、凹面反射鏡１５の内部に発光管１１の中心軸と凹面反射鏡１５の光軸を一致させて構成されている。点灯装置２１は発光管１１に電力を供給する。コンデンサレンズ６は光源部１０から放射される光束を集光する。赤色分離用ダイクロイックミラー４１は、コンデンサレンズ６を透過した光束の赤色成分を反射し、緑色と青色成分を透過する。緑色分離用ダイクロイックミラー４２は、赤色分離用ダイクロイックミラー４１を透過した緑色と青色成分の光の緑色成分を反射し、青色成分を透過する。第２ミラー４３は、緑色分離用ダイクロイックミラー４２を透過した青色成分の光を反射する。第１ミラー４６は、赤色分離用ダイクロイックミラー４１で分離された赤色成分の光を反射する。第３ミラー４８は第２ミラー４３の反射光を反射する。
【０００３】
赤色分離用ダイクロイックミラー４１、ダイクロイックミラー４１、緑色分離用ダイクロイックミラー４２及び第１ミラー４６、第２ミラー４３、第３ミラー４８で色分離部が構成される。
【０００４】
赤色用光変調素子５１は、色分離部の第１ミラー４６で反射した赤色の光を映像情報に応じて光学的に変調する。緑色用光変調素子５２は、色分離部の緑色分離用ダイクロイックミラー４２で反射した緑色の光を映像情報に応じて光学的に変調する。青色用光変調素子５３は、色分離部の第３ミラー４８で反射した青色の光を映像情報に応じて光学的に変調する。赤色用光変調素子５１、緑色用光変調素子５２、青色用光変調素子５３で光変調部が構成される。
【０００５】
ダイクロイックプリズム７は、光変調部の赤色用光変調素子５１、緑色用光変調素子５２、青色用光変調素子５３で映像情報に応じて光学的に変調された光を合成する。投写レンズ８はダイクロイックプリズム７で合成された光をスクリーンに投写する。
【０００６】
光源部１０、コンデンサレンズ６、色分離部、光変調部の順で配置して光路を構成し、光源部１０が放射する光束を色分離部で選択的に分離した赤、緑、青色の光を光変調部で映像情報に応じて光学的に変調し、ダイクロイックプリズム７で合成した映像を投写レンズ８によりスクリーンに投写する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２９６６０７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の投写型表示装置は以上のように構成されているので、発光管１１の光束のばらつきや、凹面反射鏡１５の光軸と発光管１１の中心軸との僅かなずれによる光源部１０が放射する光束のばらつきで、スクリーンに投写される映像の明るさがばらつくという問題点があった。
【０００９】
また、複数の投写型表示装置の画面を近接もしくは密着して配列構成するマルチ画面用途では、それぞれの投写型表示装置が投写する映像の明るさにばらつきがあると、複数の画面にまたがる映像の明るさが画面の接続部分で不連続となり視認性や画質を損なうという問題点があった。
【００１０】
この発明は、光源からの光を光変調素子により映像情報に応じて光学的に変調した映像をスクリーンに拡大投写する投写型表示装置おいて、光源の明るさを設定したレベルに調節することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る投写型表示装置は、光源から出射された光束を光変調部により映像情報に応じて光学的に変調した映像光をスクリーンに拡大投写する投写型表示装置おいて、光源と光変調部との間に配置されて光源の放射光束に対応する光量を検出する光量検出部と、投写映像に必要とする明るさに対応した明るさレベルを設定する明るさ設定部と、光量検出部の検出レベルと明るさ設定部の明るさレベルを比較してレベル差に応じた調光レベルを出力する明るさ比較部と、明るさ比較部からの調光レベルで光源の点灯電力を調節する調光点灯装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明に係る投写型表示装置は、光源と光量検出部の間に有効光束の範囲を規制するアパチャーを設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係る投写型表示装置は、光量検出部は、透光性材料に波長変換体を含有させ隣接する面が互いに直交する平板状の第１の波長変換導光素子と光量センサーとを備え、第１の波長変換導光素子の光入射面及び対向する光出射面に直交する面に光量センサーを取り付けたことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係る投写型表示装置は、光量検出部は、透光性材料に波長変換体を含有させ隣接する面が互いに直交する平板状の第１の波長変換導光素子と、透光性材料に波長変換体を含有させ隣接する面が互いに直交する直方体状の第２の波長変換導光素子と、光量センサーとを備え、第１の波長変換導光素子の光入射面及び対向する光出射面以外の面に第２の波長変換導光素子を対向するように配置し、第２の波長変換導光素子に光量センサーを取り付けたことを特徴とする。
【００１５】
また、この発明に係る投写型表示装置は、波長変換導光素子は、透光性のガラスに希土類イオンの波長変換体を含有して形成したことを特徴とする。
【００１６】
また、この発明に係る投写型表示装置は、波長変換導光素子は、透光性の樹脂に蛍光体の波長変換体を含有して形成したことを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係る投写型表示装置は、第２の波長変換導光素子に含有する第２波長変換体は、第１の波長変換導光素子に含有する第１波長変換体の発光波長で励起されて発光することを特徴とする。
【００１８】
また、この発明に係る投写型表示装置は、第１の波長変換導光素子は、光の入射面と、光の出射面と、光量センサーの取り付け面もしくは光量センサーの取り付け面の光量センサーに対向する部分とを除いた面を反射面としたことを特徴とする。
【００１９】
また、この発明に係る投写型表示装置は、第１の波長変換導光素子は、光の入射面と前記光の出射面と、第２の波長変換導光素子が密着して配置された面とを除いた面を反射面とし、第２の波長変換導光素子は、第１の波長変換導光素子に対向する面と、光量センサーの取り付け面もしくは光量センサーの取り付け面の光量センサーに対向する部分とを除いた面を反射面としたことを特徴とする。
【００２０】
また、この発明に係る投写型表示装置は、波長変換導光素子の反射面は、外面を低反射率面としたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１を示す図で、投写型表示装置の構成図である。
色分離部、光変調部、ダイクロイックプリズム７、投写レンズ８については、従来のものと同一であり説明は省略する。
【００２２】
図１に示すように、光源部１０の出射光束に対応する光量を検出する光量検出部３０を光源部１０とコンデンサレンズ６の間に配置する。投写映像の明るさに対応する明るさレベルを設定する明るさ設定部２７を設ける。光量検出部３０の検出レベルと明るさ設定部２７の明るさレベルを比較して調光レベルを出力する明るさ比較部２６を設ける。明るさ比較部２６が出力した調光レベルで発光管１１の点灯電力を調節する調光点灯装置２５を配置する。
【００２３】
明るさ比較部２６は、光量検出部３０が検出した光量レベルが明るさ設定部２７に設定された明るさレベルより高い場合には、調光点灯装置２５に光量レベルと明るさレベルの差に対応して光量を減らす調光レベルの信号を出力し、光量検出部３０が検出した光量レベルが明るさ設定部２７に設定された明るさレベルより低い場合には、調光点灯装置２５に光量レベルと明るさレベルの差に対応して光量を増す調光レベルの信号を出力する。
【００２４】
調光点灯装置２５は、明るさ比較部２６からの調光レベル信号に応じて光源部１０の発光管１１の点灯電力を増減し、明るさ設定部２７に設定された明るさで映像を表示する。
【００２５】
光量検出部３０は、光源部１０とコンデンサレンズ６の間に配置する例を示したが、光源部１０から光変調部に至る光路中に配置すればよい。
【００２６】
上述の実施の形態によれば、光源部１０とコンデンサレンズ６の間に光源の放射光束に対応する光量を検出する光量検出部３０を配置し、投写映像に必要とする明るさに対応して設定された明るさレベルと光量検出部３０の検出レベルとを比較してレベル差に応じた調光レベルで光源の点灯電力を調節するので、光源の放射光束のばらつきに起因する映像光の明るさのばらつきが低減される効果がある。
【００２７】
さらに、複数の投写型表示装置の画面を近接もしくは密着して配列構成するマルチ画面用途では、それぞれの投写型表示装置が投写する映像の明るさのばらつきが抑えられるので、複数の投写型表示装置の画面にまたがる映像の明るさが画面の接続部分で不連続とならず、良好な視認性や画質が得られる効果がある。
【００２８】
実施の形態２．
図２は実施の形態２を示す図で、投写型表示装置の構成図である。
図に示すように、光源部１０と光量検出部３０の間に有効光束の範囲を規制するアパチャー５を設けた。アパチャ−５は、光源部１０から放射される光束のうち映像表示に適した有効な光束のみを通過させるので、光量検出部３０の検出レベルに基づいて調光点灯装置２５で調光する光源部１０の光量の増減と表示の明暗が対応し、明るさ設定部２７に設定した明るさレベルに映像表示の明るさを一致させることができる。
【００２９】
複数の投写型表示装置の画面を近接もしくは密着して配列構成するマルチ画面用途では、それぞれの投写型表示装置が投写する映像の明るさが同じになり、複数の画面にまたがる映像の明るさが画面の接続部分で連続的に変化するので視認性や画質を損なうといった問題がなくなる。
【００３０】
実施の形態３．
図３、４は実施の形態３を示す図で、図３は波長変換導光素子の原理図、図４は第１の光量検出部の構成図である。
図３において、波長変換導光素子３６は、ガラスや樹脂などの透光性材料３７に、照射された光で励起されて発光し、照射光とは異なる波長の光を放射する波長変換体３８を含有して形成される。波長変換導光素子３６は、波長変換体３８を含有した透光性材料３７を隣接する面が互いに直交する平板状や直方体状に形成した構造である。
【００３１】
励起発光の光は、波長変換導光素子３６の中を四方に放射され平面や直方体の端面に到達し、透光性材料３７の屈折率に応じて波長変換導光素子３６の外部へ放射されたり、全反射して波長変換導光素子３６の他の面へ向かう。
【００３２】
全反射した光は、波長変換導光素子３６の端面で再び外部放射と全反射を繰り返すので、励起発光の光は平面や直方体の全ての端面から外部へと放射される。
【００３３】
波長変換導光素子３６が隣接する面が互いに直交する平板状や直方体状に形成した構造のため、入射光は入射面及び対向する出射面から外部へ放射されるが、入射面と出射面に直交する面に到達した入射光は全反射するので、入射面と出射面に直交する面から外部へは放射されない。
【００３４】
以上説明したように、透光性材料３７に波長変換体３８を含有して隣接する面が互いに直交する平板状や直方体状に形成した構造の波長変換導光素子３６は、入射した光量に比例して励起される波長変換体３８の発光を、入射面及び出射面に直交する面から外部へ放射するので、かかる面で外部へ放射される光量を検出することができる。
【００３５】
図４に示すように、光量検出部３０は、透光性材料に波長変換体を含有させ隣接する面が互いに直交する平板状の第１の波長変換導光素子３１と光量センサー３９とから構成され、第１の波長変換導光素子３１における光の入射面及び対向する出射面に直交する面の１つに光量センサー３９を取り付けた構造である。
【００３６】
光量検出部３０は、第１の波長変換導光素子３６に入射する光源部１０の放射光束により波長変換体が励起されて発光するので、光の入射面及び対向する出射面に直交する面の１つに光量センサー３９を取り付けて光源部１０が放射する光束に比例した光量を検出することができる。
【００３７】
光量センサー３９を、第１の波長変換導光素子３６の光の入射面及び対向する出射面に直交する面の１つに取り付けたものを示したが、光の入射面及び対向する出射面に直交する複数の面に取り付けてもよい。
【００３８】
実施の形態４．
図５は実施の形態４を示す図で、第２の光量検出部の構成図である。
図に示すように、光量検出部３０は、透光性材料に波長変換体を含有させ隣接する面が互いに直交する平板状の第１の波長変換導光素子３１と、透光性材料に波長変換体を含有させ隣接する面が互いに直交する直方体状の第２の波長変換導光素子３２と、光量センサー３９とから構成される。第１の波長変換導光素子３１における光の入射面及び対向する出射面に直交する面の１つに第２の波長変換導光素子３２の長辺の１つを対向するようにして近接して配置し、第２の波長変換導光素子３２の短辺の１つに光量センサー３９を取り付けた構造である。
【００３９】
第１の波長変換導光素子３１における光の入射面及び対向する出射面に直交する面の１つに第２の波長変換導光素子３２の長辺の１つを対向するようにして近接して配置したが、第１の波長変換導光素子３１における光の入射面及び対向する出射面に直交する面に、第２の波長変換導光素子３２を対向するように配置すればよい。
【００４０】
また、第２の波長変換導光素子３２の短辺の１つに光量センサー３９を取り付けた構造としたが、他の部位でもよく、第２の波長変換導光素子３２に光量センサー３９を取り付けた構造であればよい。
【００４１】
第１の波長変換導光素子３１に含有する波長変換体の励起発光を、第２の波長変換導光素子３２の長辺の１つで受光し、受光した入射光で第２の波長変換導光素子３２に含有する波長変換体を励起発光させて、直方体の短辺の１つに設けた光量センサー３９で検出するので、第１の波長変換導光素子３１、第２の波長変換導光素子３２から放射される波長変換体の励起発光を効率よく光量センサー３９に導くことができ、光源部１０が放射する光束量の検出精度が向上する。
【００４２】
実施の形態５．
第１の波長変換導光素子３１及び第２の波長変換導光素子３２は、透光性のガラスに希土類イオンの波長変換体を含有して形成する。第１の波長変換導光素子３１及び第２の波長変換導光素子３２が透光性のガラスなので、光源部１０に近接する高温部分にも配置することができる。
【００４３】
実施の形態６．
第１の波長変換導光素子３１及び第２の波長変換導光素子３２は、透光性の樹脂に蛍光体の波長変換体を含有して形成する。第１の波長変換導光素子３１及び第２の波長変換導光素子３２が透光性の樹脂なので、比較的低温で形成することができる。
【００４４】
実施の形態７．
第２の波長変換導光素子３２に含有する第２波長変換体を、第１の波長変換導光素子３１に含有する第１波長変換体の発光波長で励起されて発光する波長変換体とする。
【００４５】
波長変換体は励起光の波長と発光波長が異なるので、第２の波長変換導光素子３２に含有する第２波長変換体の励起波長を第１の波長変換導光素子３１に含有する第１波長変換体の発光波長に一致もしくは近似する波長とすると、光源部１０の放射する光束の入射光により励起された第１の波長変換導光素子３１の第１波長変換体の発光で第２の波長変換導光素子３２の第２波長変換体を効率よく励起発光することができる。
【００４６】
実施の形態８．
図６は実施の形態８を示す図で、第１の波長変換導光素子の斜視図である。図に示すように、第１の波長変換導光素子３１は、光源部１０の放射する光束の入射面と、入射面に対向する出射面と、光量センサー３９の取り付け面とを除く面を反射面３３とした構造である。
【００４７】
また、光量センサー３９の取り付け面は、光量センサー３９に対向する部分を除いて反射面３３とした構造でもよい。
【００４８】
第１波長変換体の発光が第１の波長変換導光素子３１の全ての面から外部へ放射されるので、光源部１０の放射する光束の入射面、入射面に対向する出射面、光量センサー３９の取り付け面もしくは光量センサー３９に対向する部分を除いた面を反射面３３とすると、第１波長変換体の発光を効率よく光量センサー３９に導くことができる。
【００４９】
実施の形態９．
図７は実施の形態９を示す図で、第２の波長変換導光素子の斜視図である。図に示すように、第１の波長変換導光素子３１は、光源部１０の放射する光束の入射面と、入射面に対向する出射面と、第２の波長変換導光素子３２が近接して配置された面とを除く面を反射面３３とし、第２の波長変換導光素子３２は、第１の波長変換導光素子３１に対向する面と、光量センサー３９の取り付け面の光量センサー３９に対向する部分とを除いた面を反射面３３とした構造である。
【００５０】
また、第２の波長変換導光素子３２は、第１の波長変換導光素子３１に対向する面と、光量センサー３９の取り付け面とを除いた面を反射面３３とした構造でもよい。
【００５１】
第１の波長変換導光素子３１の光源部１０の放射する光束の入射面、入射面に対向する出射面、第２の波長変換導光素子３２が近接して配置された面とを除いた面を反射面３３とし、第２の波長変換導光素子３２の第１の波長変換導光素子３１に対向する面、光量センサー３９に対向する部分とを除いた面もしくは光量センサー３９の取り付け面を反射面３３とすると、第１波長変換体の発光を効率よく光量センサー３９に導くことができる。
【００５２】
実施の形態１０．
第１の波長変換導光素子３１、第２の波長変換導光素子３２の反射面３３は、外面を低反射率面とした構造である。
第１の波長変換導光素子３１、第２の波長変換導光素子３２の反射面３３の外面を低反射率面とすると、第１の波長変換導光素子３１、第２の波長変換導光素子３２の表面で反射して光源部１０から光変調部に至る光路に混入して表示する映像に支障となる不要光を低減することができる。
【００５３】
上述の実施の形態においては、ダイクロイックミラーによる色分離部、３個の光変調素子の光変調部、ダイクロイックプリズムで構成された投写型表示装置としたが、かならずしもこの構成に限定されるものではなく、色フィルターによる色分離部、光変調素子が１個の光変調部、ダイクロイックプリズムを用いないで構成された投写型表示装置であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
この発明の投写型表示装置は、光源と光変調部との間に光源の放射光束に対応する光量を検出する光量検出部を配置し、投写映像に必要とする明るさに対応して設定された明るさレベルと光量検出部の検出レベルとを比較してレベル差に応じた調光レベルで光源の点灯電力を調節するので、光源の放射光束のばらつきに起因する映像光の明るさのばらつきが低減される効果がある。
【００５５】
さらに、複数の投写型表示装置の画面を近接もしくは密着して配列構成するマルチ画面用途では、それぞれの投写型表示装置が投写する映像の明るさのばらつきが抑えられるので、複数の投写型表示装置の画面にまたがる映像の明るさが画面の接続部分で不連続とならず、良好な視認性や画質が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示す図で、投写型表示装置の構成図である。
【図２】実施の形態２を示す図で、投写型表示装置の構成図である。
【図３】実施の形態３を示す図で、波長変換導光素子の原理図である。
【図４】実施の形態３を示す図で、第１の光量検出部の構成図である。
【図５】実施の形態４を示す図で、第２の光量検出部の構成図である。
【図６】実施の形態８を示す図で、第１の波長変換導光素子の斜視図である。
【図７】実施の形態９を示す図で、第２の波長変換導光素子の斜視図である。
【図８】従来の投写型表示装置の構成図である。
【符号の説明】
５  アパチャー、６  コンデンサレンズ、７  ダイクロイックプリズム、８  投写レンズ、１０  光源部、１１  発光管、１５  凹面反射鏡、２５  調光点灯装置、２６  明るさ比較部、２７  明るさ設定部、３０  光量検出部、３１  第１の波長変換導光素子、３２  第２の波長変換導光素子、３３  反射面、３６  波長変換導光素子、３７  透光性材料、３８  波長変換体、３９  光量センサー、４１  赤色分離用ダイクロイックミラー、４２  緑色分離用ダイクロイックミラー、４３  第２ミラー、４６  第１ミラー、４８  第３ミラー、５１  赤色用光変調素子、５２  緑色用光変調素子、５３  青色用光変調素子。
【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】
2004309543.tif 000009
【図８】
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