(57)【要約】【課題】画像を一時的に投写しない場合に、偏光板を過熱させない投写装置を提供する。また、シャッタ板に反射された光によって、光源を損傷させない。【解決手段】投写装置は、キャビネット２内に、光源１と、光源１からの光を３原色に分光するダイクロイックミラー６０、６１と、各色の光に照射され偏光板７３、７４を具えた液晶パネル７、７ａ、７ｂと、光源１からの光を遮断するシャッタ機構５を具えている。シャッタ機構５は、光源１側のダイクロイックミラー６０と、光源１との間に配備されている。シャッタ機構５を構成するシャッタ板５１は、遮光条５２、５２間にスリット５３を開設して形成され、遮光条５２は光源１からの光を光源１に向けて乱反射する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビネット（２）内に、光源（１）と、該光源（１）からの光を３原色に分光するダイクロイックミラー（６０）（６１）と、各色の光に照射され偏光板（７３）（７４）を具えた液晶パネル（７）（７ａ）（７ｂ）と、光源（１）からの光を遮断するシャッタ機構（５）を具えた投写装置に於いて、
シャッタ機構（５）は、光源（１）側のダイクロイックミラー（６０）と、光源（１）との間に配備されたことを特徴とする投写装置。
【請求項２】
光源（１）側のダイクロイックミラー（６０）と、光源（１）との間には、入射する光をＰ波又はＳ波の何れかに揃えて出射する偏光ビームスプリッタ（８）が設けられ、
該偏光ビームスプリッタ（８）は、Ｐ波又はＳ波の何れか一方を出射し、他方を側方に反射する一部透過プリズム（８０）と、該プリズム（８０）に反射された光を一部透過プリズム（８０）が出射する光に変換して出射するミラー体（８１）を、光軸Ｌに直交して並べて構成され、
シャッタ機構（５）を構成するシャッタ板（５１）は、遮光条（５２）を具えて偏光ビームスプリッタ（８）の入射側に配備され、遮光条（５２）は少なくとも一部透過プリズム（８０）を塞ぐ請求項１に記載の投写装置。
【請求項３】
シャッタ板（５１）は、遮光条（５２）（５２）間にスリット（５３）を開設して形成され、遮光条（５２）は光源（１）からの光を光源（１）に向けて乱反射する請求項１又は２に記載の投写装置。
【請求項４】
光源（１）とシャッタ板（５１）との間には、空冷用のファン（９）が設けられた請求項３に記載の投写装置。
【請求項５】
シャッタ板（５１）の駆動源とファン（９）とは、制御回路（９５）に接続されて、シャッタ板（５１）が光源（１）からの光を遮断した際に、ファン（９）が回転する請求項４に記載の投写装置。
【請求項６】
キャビネット（２）内に、光源（１）と、光源（１）からの光に照射され偏光板（７３）（７４）を具えた液晶パネル（７）と、光源（１）からの光を遮断するシャッタ機構（５）を具えた投写装置に於いて、
シャッタ機構（５）は、液晶パネル（７）と、光源（１）との間に配備されたことを特徴とする投写装置。
【請求項７】
液晶パネル（７）と、光源（１）との間には、入射する光をＰ波又はＳ波の何れかに揃えて出射する偏光ビームスプリッタ（８）が設けられ、
該偏光ビームスプリッタ（８）は、Ｐ波又はＳ波の何れか一方を出射し、他方を側方に反射する一部透過プリズム（８０）と、該プリズム（８０）に反射された光を一部透過プリズム（８０）が出射する光に変換して出射するミラー体（８１）を、光軸Ｌに直交して並べて構成され、
シャッタ機構（５）は、偏光ビームスプリッタ（８）の入射側に配備されて、少なくとも一部透過プリズム（８０）を塞ぐ請求項６に記載の投写装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーンに画像を表示する投写装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の投写装置の内部を示す平面図である（例えば、特許文献１参照）。キャビネット（２）内には、光源（１）が設けられ、該光源（１）から発せられる不定偏光はリフレクタ（１０）に反射されて直進する。光源（１）からの光路上には、複数の凸レンズを縦横に配列して構成されるレンズアレイ体（３）（３０）、入射する光をＰ波又はＳ波の何れかに揃えて出射する偏光ビームスプリッタ（８）、光路に対して傾いたダイクロイックミラー（６０）（６１）、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応した３つの液晶パネル（７）（７ａ）（７ｂ）及び全反射ミラー（６２）（６３）（６４）（６５）が設けられている。キャビネット（２）の前端部には、色合成プリズム（６６）及び投写レンズ（６）が設けられ、キャビネット（２）の前方には、投写レンズ（６）に対向してスクリーン（２０）が配備されている。
【０００３】
光源（１）側のダイクロイックミラー（６０）は赤色光のみを通過させ、該通過光は全反射ミラー（６４）で反射されて、赤色光用の液晶パネル（７）を照射する。一方、ダイクロイックミラー（６０）により反射された光のうち、ダイクロイックミラー（６１）により緑色光が反射され、該反射光は緑色光用の液晶パネル（７ａ）を照射する。また、ダイクロイックミラー（６１）を通過した青色光は、全反射ミラー（６２）（６５）により反射された後に、青色光用の液晶パネル（７ｂ）を照射する。赤色光用、緑色光用、青色光用の液晶パネル（７）（７ａ）（７ｂ）を通過した光は、色合成プリズム（６６）に入射する。該色合成プリズム（６６）にて、赤、青、緑の各光に対応した画像が合成され、投写レンズ（６）によりスクリーン（２０）に照射される。
【０００４】
図１３（ａ）、（ｂ）は、液晶パネル（７）の分解斜視図であり、（ａ）は液晶パネル（７）に電界が印加されない状態を、（ｂ）は液晶パネル（７）に電界が印加された状態を夫々示す。液晶パネル（７）は透明な表示基板（７０）（７１）間に形成された小空間内に液晶分子（７２）をねじった状態で封入して構成される。各表示基板（７０）（７１）の外側には、互いに直交する２つの偏光のうち一方の通過を許す偏光板（７３）（７４）が貼り付けられ、両偏光板（７３）（７４）は、通過を許す偏光の振動面が互いに９０度ずれている。
表示基板（７０）（７１）間に電界が印加されないと、図１３（ａ）に示すように、入射側の偏光板（７３）を通過した偏光は、液晶分子（７２）のねじれにより９０度曲げられながら、出射側の偏光板（７４）を通過する。従って、液晶パネル（７）には対応した色が明るく表示される。
表示基板（７０）（７１）間に電界が印加されていると、図１３（ｂ）に示すように、液晶分子（５７）が縦並びになり、入射側の偏光板（７３）を通過した偏光は液晶分子（７２）の隙間を素通りする。該偏光は出射側の偏光板（７４）に遮断されるから、液晶パネル（７）には黒く表示される。液晶パネル（７）は、各小空間毎に電界の有無を切り換えて、画像を表示する。
【０００５】
スクリーン（２０）に画像を一時的に投写しない場合は、光源（１）を点灯させた状態で、液晶パネル（７）の表示基板（７０）（７１）間に電界を印加する。各色に対応した液晶パネル（７）（７ａ）（７ｂ）は黒く写り、スクリーン（２０）上には黒色が表示される筈である。光源（１）を点灯させているから、次にスクリーン（２０）に画像を投写する際には、素早く投写できる。
しかし、近年、投写装置は高輝度化が求められ、光源（１）からの光が非常に明るくなっている。従って、液晶パネル（７）の表示基板（７０）（７１）間に電界が印加された状態にて、本来遮断されるべき光が、偏光板（７３）（７４）から漏れてしまう。その結果、液晶パネル（７）及びスクリーン（２０）上に黒色が正確に表示されず、スクリーン（２０）が稍明るい事態が生じている。
この対策として、出願人は以前提案した構成を応用することを着想した（例えば、特許文献２参照）。これは、図１４に示すように、キャビネット（２）の前端部に、投写レンズ（６）を覆うシャッタ機構（５）を設け、該シャッタ機構（５）は２枚の電動シャッタ板（５１）（５１）にて構成される。スクリーン（２０）に画像を一時的に投写しない場合は、シャッタ板（５１）（５１）を閉じる。スクリーン（２０）上には何も照射されず、黒く写る。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３２９１４４８号（第１図）
【０００７】
【特許文献２】
特許第３２７２２７５号（第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示す構成では、シャッタ板（５１）（５１）が閉じた状態にて、液晶パネル（７）の偏光板（７３）（７４）（図１３参照）に光源（１）からの光が当たっている。前記の如く、光源（１）からの光は非常に明るいから、偏光板（７３）（７４）が熱くなる。
しかし、一般に偏光板（７３）（７４）は温度上昇に弱く、光源（１）を照射し続けると、過熱して損傷する虞れがある。特に、スクリーン（２０）に画像を照射しない場合にまで、光源（１）を照射し続けるから、偏光板（７３）（７４）を損傷させる虞れが強い。出願人は、偏光板（７３）（７４）よりも光源（１）側に、シャッタ機構（５）を配備することを着想した。
また、シャッタ板（５１）は耐熱性に鑑みて金属製であることが多いが、該シャッタ板（５１）によって反射された光が、全て光源（１）に達すると、光源（１）を過熱し損傷させる虞れがある。
本発明の目的は、画像を一時的に投写しない場合に、偏光板を過熱させない投写装置を提供することにある。また、シャッタ板に反射された光によって、光源を損傷させないことも目的とする。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
投写装置は、キャビネット（２）内に、光源（１）と、光源（１）からの光を３原色に分光するダイクロイックミラー（６０）（６１）と、各色の光に照射され偏光板（７３）（７４）を具えた液晶パネル（７）（７ａ）（７ｂ）と、光源（１）からの光を遮断するシャッタ機構（５）を具えている。シャッタ機構（５）は、光源（１）側のダイクロイックミラー（６０）と、光源（１）との間に配備されている。
また、シャッタ機構（５）を構成するシャッタ板（５１）は、遮光条（５２）（５２）間にスリット（５３）を開設して形成され、遮光条（５２）は光源（１）からの光を光源（１）に向けて乱反射する。
【００１０】
【作用及び効果】
シャッタ機構（５）は、光源（１）側のダイクロイックミラー（６０）と、光源（１）との間に配備されているから、シャッタ機構（５）が閉じた状態では、ダイクロイックミラー（６０）からの光に照射される液晶パネル（７）には、光源（１）からの光は達しない。従って、シャッタ機構（５）が閉じた状態では、液晶パネル（７）の偏光板（７３）（７４）が過熱して損傷することはない。
また、シャッタ板（５１）の遮光条（５２）は、光源（１）からの光を光源（１）に向けて乱反射するから、光源（１）に達する光は反射光の一部である。又は、反射光が全く光源（１）に達しない。従って、シャッタ板（５１）に反射された光によって、光源（１）が損傷する虞れを低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（全体構成）
以下、本発明の一例を図を用いて詳述する。
図１は、投写装置の内部を示す平面図である。キャビネット（２）の後端部には、光源（１）が設けられ、該光源（１）から発せられる不定偏光はリフレクタ（１０）に反射されて直進する。光源（１）からの光路上には、紫外線及び赤外線を除去するカットフィルタ（１１）、複数の凸レンズ（３１）（３１）を縦横に配列して構成されるレンズアレイ体（３）（３０）（図３参照）、入射する光をＰ波又はＳ波の何れかに揃えて出射する偏光ビームスプリッタ（８）、光路に対して傾いたダイクロイックミラー（６０）（６１）、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応した３つの液晶パネル（７）（７ａ）（７ｂ）及び全反射ミラー（６２）（６４）（６５）が設けられている。偏光ビームスプリッタ（８）の入射側には、シャッタ機構（５）が設けられる。
キャビネット（２）の前端部には、投写レンズ（６）が設けられ、キャビネット（２）の前方には、投写レンズ（６）に対向してスクリーン（２０）が配備されている。ダイクロイックミラー（６０）（６１）から投写レンズ（６）に至るまでの光路は、従来と同じである。
【００１２】
本例にあっては、光源（１）側のダイクロイックミラー（６０）と光源（１）との間、具体的には偏光ビームスプリッタ（８）の入射側に、シャッタ機構（５）を設けている。スクリーン（２０）に一時的に画像を表示しない場合は、シャッタ機構（５）を閉じる点に特徴がある。まず、偏光ビームスプリッタ（８）について説明する。
周知の如く、光源（１）からの光は、Ｐ波及びＳ波が混在した不定偏光であり、液晶パネル（７）の偏光板（７３）（７４）は、Ｐ波又はＳ波の何れか一方しか透過させない。偏光ビームスプリッタ（８）はＰ波又はＳ波の何れか一方、ここではＳ波に揃えて出射する。
図２は、偏光ビームスプリッタ（８）の平面図である。これはＰ波を透過し、Ｓ波を側方に反射する一部透過プリズム（８０）と、該プリズム（８０）に反射されたＳ波を反射して前方に出射するミラー体（８１）とからなる対を基本構成単位として、各対を光軸Ｌに直交して縦横に並べている。レンズアレイ体（３０）の凸レンズ（３１）を通過した光は、一部透過プリズム（８０）のみに入射し、ミラー体（８１）には入射しない。一部透過プリズム（８０）の出射面には、Ｐ波をＳ波に偏光するλ／２波長板（８２）が設けられ、これによりλ／２波長板（８２）からはＳ波のみが出射される。即ち、偏光ビームスプリッタ（８）により不定偏光はＳ波に揃えられて出射される。尚、偏光ビームスプリッタ（８）からＰ波のみを出射してもよい。
【００１３】
図１に示すシャッタ機構（５）は、偏光ビームスプリッタ（８）とレンズアレイ体（３０）の間に配備される固定シャッタ板（５０）と、レンズアレイ体（３０）の出射側に設けられる可動シャッタ板（５１）とから構成される。両シャッタ板（５０）（５１）は、光を反射する金属製であって、遮光条（５２）（５２）間にスリット（５３）を開設して形成される（図３参照）。
可動シャッタ板（５１）を移動させる機構としては、図３に示すように、可動シャッタ板（５１）の上方にモータ（Ｍ）及び該モータ（Ｍ）に繋がったギア（５５）を設け、可動シャッタ板（５１）の上端部に形成されたラック（５４）とギア（５５）を噛合させる構成が考えられる。また、図４に示すように、可動シャッタ板（５１）にプランジャ（５６）を連繋させ、プランジャ（５６）のアンビル（５７）の出没動作に伴って、シャッタ板（５１）を移動させることも考えられる。更に、モータ（Ｍ）に代えて、手回しノブ（図示せず）でもよい。
【００１４】
（シャッタの開閉動作）
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、可動シャッタ板（５１）（５１）の開閉動作を示す平面図であり、該シャッタ板（５１）（５１）を破断している。図５（ａ）に示すように、固定シャッタ板（５０）のスリット（５３）は一部透過プリズム（８０）に対向して、該プリズム（８０）への光の入射を許す。固定シャッタ板（５０）の遮光条（５２）は、ミラー体（８１）に対向しており、不要な光がミラー体（８１）に入射することを防ぐ。
スクリーン（２０）に画像を一時的に投写しない場合は、光源（１）を点灯させた状態で、可動シャッタ板（５１）を光軸に直交して水平（図中で上向きに）に移動させる。遮光条（５２）が一部透過プリズム（８０）に対向する。図５（ｂ）は、遮光条（５２）が一部透過プリズム（８０）の一部を覆い、図５（ａ）に示す状態に比べて、一部透過プリズム（８０）に入射する光量が約５０％になった状態を示している。
更に、可動シャッタ板（５１）を移動させ、図５（ｃ）に示すように、遮光条（５２）が一部透過プリズム（８０）を覆うと、光源（１）からの光は可動シャッタ板（５１）により遮られる。スクリーン（２０）には黒色が表示される。
【００１５】
可動シャッタ板（５１）は、光源（１）側のダイクロイックミラー（６０）と、光源（１）との間に配備されているから、可動シャッタ板（５１）が閉じた状態では、ダイクロイックミラー（６０）からの光に照射される液晶パネル（７）には、光源（１）からの光は達しない。従って、可動シャッタ板（５１）が閉じた状態では、液晶パネル（７）に設けられた偏光板（７３）（７４）が過熱して損傷することはない。
また、図１４に示す従来の各シャッタ板（５１）は投写レンズ（６）の前面半分を覆い、且つ露出させる必要があるから、各シャッタ板（５１）の移動ストロークは投写レンズ（６）の横幅の半分以上必要である。具体的には、液晶パネル（７）の画面対角線が１．８インチの場合、各シャッタ板（５１）の移動ストロークは約３０ミリとなる。しかし、本例にあっては、可動シャッタ板（５１）（５１）は、一部透過プリズム（８０）を覆えばよく、実際の移動ストロークは、４ミリ程度である。斯種投写装置は小型化も求められており、シャッタ板（５１）の移動ストロークを短くすることにより、投写装置の小型化も達成できる。
シャッタ機構（５）は、偏光ビームスプリッタ（８）と光源（１）側のダイクロイックミラー（６０）との間に配備されてもよい。但し、可動シャッタ板（５１）は、一部透過プリズム（８０）及びミラー体（８１）を覆う必要があるから、図５に示す構成に比して、移動ストロークは大きくなる。
【００１６】
図６は、可動シャッタ板（５１）（５１）を２枚重ねたシャッタ機構（５）を示す平面図であり、可動シャッタ板（５１）（５１）を破断している。可動シャッタ板（５１）（５１）を２枚重ねることにより、遮光効果を高めることができる。可動シャッタ板（５１）（５１）を３枚以上重ねても良い。
図７は、遮光条（５２）を断面山形に形成した可動シャッタ板（５１）の平面図であり、遮光条（５２）の先端部は光源（１）を向いている。可動シャッタ板（５１）が閉じた状態では、光源（１）からの光は上向き又は下向きに乱反射されて、光源（１）に達する光は反射光の一部である。又は、反射光が全く光源（１）に達しない。従って、シャッタ板（５１）に反射された光によって、光源（１）が損傷する虞れを低減できる。
尚、図８に示すように、遮光条（５２）を断面円弧状に形成し、膨らみを光源（１）に向けても、光源（１）からの光を乱反射する効果が得られる。
【００１７】
図９は、光源（１）からの光を乱反射するとともに、ファン（９）によって空冷される投写装置を示す断面平面図である。可動シャッタ板（５１）は、両側面が開口した筒体（９０）内に配備され、該筒体（９０）の側端部にて可動シャッタ板（５１）の外側にはファン（９）（９）が設けられている。ファン（９）（９）は光源（１）が照射された状態では常に回転しており、これにより、筒体（９０）内は空冷される。
ファン（９）と可動シャッタ板（５１）の間には、多数のフィン（９２）（９２）と空気通過孔（９３）（９３）が形成された中間板（９１）が設けられている。
可動シャッタ板（５１）の遮光条（５２）は、先端部を光源（１）に向けた断面略三角形に形成され、該遮光条（５２）の表面には、光源（１）からの光を乱反射させる円弧条の小凸面（９４）（９４）が多数形成されている（図１０参照）。筒体（９０）の周面には、前記レンズアレイ体（３）（３０）が嵌められている。
可動シャッタ板（５１）が閉じた状態では、遮光条（５２）が光源（１）からの光を乱反射する。乱反射された光は、中間板（９１）のフィン（９２）（９２）に当たって、該フィン（９２）（９２）を加熱する。フィン（９２）（９２）はファン（９）（９）によって空冷され、これにより偏光ビームスプリッタ（８）と光源（１）の間は、過熱することが防止される。
【００１８】
上記記載では、光源（１）の照射状態で、ファン（９）（９）は常に回転している。しかし、可動シャッタ板（５１）を移動させるモータ（Ｍ）と、ファン（９）とを制御回路（９５）に繋ぎ、可動シャッタ板（５１）を閉じる際にのみ、ファン（９）を回転させてもよい。即ち、可動シャッタ板（５１）を閉じると、光源（１）からの反射光により、偏光ビームスプリッタ（８）と光源（１）の間は過熱するから、ファン（９）を回転させる必要がある。この際、可動シャッタ板（５１）を閉じる際にのみ、ファン（９）を回転させれば、ファン（９）の消費電力を下げることができる。
【００１９】
上記記載では、光の３原色に対応して、液晶パネル（７）（７ａ）（７ｂ）を３枚設けている。しかし、斯種投写装置には、図１１に示すように、１枚の液晶パネル（７）に画像を表示し、これを偏光ビームスプリッタ（８）を通った光にて照射する所謂単板式の装置がある。このような装置にも、液晶パネル（７）と光源（１）との間に、本例のシャッタ機構（５）を設けることができる。
【００２０】
尚、光源（１）からの光を一時的に遮断する手段として、シャッタ機構（５）に代えて、投写レンズ（６）にキャップ（図示せず）を手で取り付けることも考えられる。しかし、キャップが金属製の場合は、光源（１）からの光によって、キャップが熱くなりすぎて、素手で持てない。キャップが合成樹脂製の場合は、キャップが加熱されて変形する虞れがある。更に、キャップを落として、紛失する虞れもある。かかる問題に鑑みて、金属製のシャッタ機構（５）を設けている。また、シャッタ機構（５）がキャビネット（２）内に配備されていることにより、可動シャッタ板（５１）（５１）によって、指を挟む虞れもない。
【００２１】
近年、映画館や大ホールに於いて、投写装置と映写機を並べて設け、同じスクリーン（２０）に映写機による映画の画像と、投写装置によるコマーシャル映像等を切り換えて交互に投写することがある。また、２台の投写装置を並べて設け、プレゼンテーション用の静止画と、ビデオ画像等の動画を交互に投写することがある。かかる場合は、光源（１）を照射したまま、一時的に画像を投写しないケースが多く、本例のシャッタ機構（５）はこのように使用される投写装置の液晶パネル（７）（７ａ）（７ｂ）の保護に有用である。
【００２２】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】投写装置の内部を示す平面図である。
【図２】偏光ビームスプリッタの平面図である。
【図３】可動シャッタ板を移動させる機構の斜視図である。
【図４】可動シャッタ板を移動させる別の機構の斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、シャッタ板の開閉動作を示す平面図である。
【図６】可動シャッタ板を２枚重ねたシャッタ機構を示す平面図である。
【図７】別のシャッタ機構を示す平面図である。
【図８】別のシャッタ機構を示す平面図である。
【図９】光源からの光を乱反射するとともに、ファンによって空冷される投写装置を示す断面平面図である。
【図１０】図９の遮光条の拡大図である。
【図１１】別の投写装置の内部を示す平面図である。
【図１２】従来の投写装置の内部を示す平面図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、液晶パネル（７）の分解斜視図であり、（ａ）は液晶パネルに電界が印加されない状態を、（ｂ）は液晶パネルに電界が印加された状態を夫々示す。
【図１４】従来のシャッタ機構を具えた装置の斜視図である。
【符号の説明】
（１）    光源
（２）    キャビネット
（５）    シャッタ機構
（７）    液晶パネル
（８）    偏光ビームスプリッタ
（９）    ファン
（５１）    可動シャッタ板
（５２）    遮光条
（５３）    スリット
（６０）    ダイクロイックミラー
（６１）    ダイクロイックミラー
（８）    偏光ビームスプリッタ
（８０）    一部透過プリズム
（８１）    ミラー体
（９５）  制御回路
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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