(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、ＬＥＤチップと、パッケージゲル体とを備える矩形光パターンを有する一次光学発光源であって、
前記ＬＥＤチップを前記基板に設けて、前記パッケージゲル体を前記ＬＥＤチップに被覆してそれを前記基板に固定し、
前記パッケージゲル体のＸ軸方向断面は、前記基板から順に一対の第１屈曲部、一対の第２屈曲部及び頂部を有し、各前記第１屈曲部が対向設置されると共に、前記基板から延伸して各前記第２屈曲部と接合され、各前記第２屈曲部も対向設置されると共に、前記頂部の一端と接合され、かつ前記一対の第１屈曲部、前記一対の第２屈曲部及び前記頂部はそれぞれ弧形であり、前記パッケージゲル体のＹ軸方向断面は弧形であり、これにより前記ＬＥＤチップの光線が前記パッケージゲル体を透過して矩形光パターンを射出して形成し、その中、Ｘ軸とＹ軸が相互に垂直であり、かつＸ軸とＹ軸で挟まれて形成する平面は、前記基板に平行して前記ＬＥＤチップを設置するための平面であることを特徴とする、矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【請求項２】
前記ＬＥＤチップのサイズが５５ｍｉｌである場合、前記矩形光パターンのアスペクト比が３．６：１〜３．９：１であることを特徴とする、請求項１に記載の矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【請求項３】
前記ＬＥＤチップのサイズが３８ｍｉｌである場合、前記矩形光パターンのアスペクト比が５．４５：１〜５．７５：１であることを特徴とする、請求項１に記載の矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【請求項４】
前記パッケージゲル体を前記基板に結合する前に、前記基板に接着剤を設けて、前記パッケージゲル体と前記基板との結合強度を向上させるようにすることを特徴とする、請求項１に記載の矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【請求項５】
前記パッケージゲル体がシリカゲルであることを特徴とする、請求項１に記載の矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【請求項６】
基板と、ＬＥＤチップと、パッケージゲル体とを備える矩形光パターンを有する一次光学発光源であって、
前記ＬＥＤチップを前記基板に設けて、前記パッケージゲル体を前記ＬＥＤチップに被覆してそれを前記基板に固定し、
前記パッケージゲル体のＸ軸方向断面は、前記基板から順に一対の第１屈曲部、一対の第２屈曲部及び頂部を有し、各前記第１屈曲部が対向設置されると共に、前記基板から延伸して各前記第２屈曲部と接合され、各前記第２屈曲部も対向設置されると共に、前記頂部の一端と接合され、かつ前記一対の第１屈曲部、前記一対の第２屈曲部及び前記頂部はそれぞれ弧形であり、前記パッケージゲル体のＹ軸方向断面は、一対の第３屈曲部及び弧部を有し、前記一対の第３屈曲部が対向設置されると共に、前記基板から延伸して前記弧部の両端と接合され、前記一対の第３屈曲部が前記基板に対して垂直に配置された平面であって、これにより前記ＬＥＤチップの光線が前記パッケージゲル体を透過して矩形光パターンを射出して形成し、その中、Ｘ軸とＹ軸が相互に垂直であり、かつＸ軸とＹ軸で挟まれて形成する平面は、前記基板に平行して前記ＬＥＤチップを設置するための平面であることを特徴とする、矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【請求項７】
前記ＬＥＤチップのサイズが５５ｍｉｌである場合、前記矩形光パターンのアスペクト比が２．２５：１〜２．５５：１であることを特徴とする、請求項６に記載の矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【請求項８】
前記ＬＥＤチップのサイズが３８ｍｉｌである場合、前記矩形光パターンのアスペクト比が３．５：１〜３．８：１であることを特徴とする、請求項６に記載の矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【請求項９】
前記パッケージゲル体を前記基板に結合する前に、前記基板に接着剤を設けて、前記パッケージゲル体と前記基板との結合強度を向上させるようにすることを特徴とする、請求項６に記載の矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【請求項１０】
前記パッケージゲル体がシリカゲルであることを特徴とする、請求項６に記載の矩形光パターンを有する一次光学発光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードの分野に係り、特に、一次光学系において矩形の照明光パターンを投射することができる、一次光学発光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）の優れた演色性と発光効率などの利点に鑑みて、ＬＥＤは、各種の灯具において主流の光源となりつつある。現在、一般のＬＥＤの実装後、基本の発散・出光能力しか有しないため、ＬＥＤ光源を特定の光パターンに形成させようとすると、例えばレンズまたは反射鏡などのような１個以上の光学素子を透過する必要があり、光学屈折・反射特性を利用して、需求に応じてＬＥＤ光源から発出される光線を様々な照明光パターンに形成させ、ＬＥＤ光源自身以外に行う当該種類の光学素子設計は、即ち、通称の二次光学設計であり、前述したレンズと反射鏡を除いて、よく見られるランプハウジング設計も二次光学設計の範疇に属する。
【０００３】
車用灯具は、交通安全を確保するために、関連法規では、その輝度、照明角度及び照明光パターンなどについて、いずれも対応する規範がある。ＬＥＤ光源を車灯の分野に応用する時に、所要の照明光パターンは、矩形を例としてＬＥＤ光源の出光制限に基づいて業者の大半が、二次光学技術を採用して車用灯具を設計し、例えば、ＬＥＤの発光経路にレンズを増設して光線を集光すること、及び外部に投射される光パターンを調整することで、ＬＥＤの照明輝度を向上させることができ、光パターンの要求を満たすことができる。
【０００４】
しかしながら、光が灯具レンズを透過して出光した後、その光パターンを発散の態様から矩形の態様に調整させて、灯具の全体構造は、設計上、考慮と制御する必要がある変数の種類が相当に多いがゆえに、設計の不便と困難度を増加させてしまう。なおかつ、異なる車両型番に伴い、灯具のサイズ規格も幾らか変動するため、車用ＬＥＤ光源は、如何にして各種の縮尺変化においても、依然として所要の光パターンを安定に提供するか、及び灯具構造の設計を簡化するかが、現在、早急に解決すべき問題となっている。
【０００５】
そこで、本発明者は、光源とするＬＥＤの実装技術を構想の起点にして、灯具構造を簡単化に合わせて設置することで、灯具の設計と生産コストを低減できる、矩形光パターンを有する一次光学発光源を提供することを可能とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、発光源を点灯させる時に、矩形の照明光パターンを直接形成することができるので、応用の灯具構造の小型化に合わせて設置と開発コストを低減できる、矩形光パターンを有する一次光学発光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、一実施例において矩形光パターンを有する一次光学発光源が開示され、基板と、ＬＥＤチップと、パッケージゲル体とを備え、前記ＬＥＤチップを前記基板に設けて、前記パッケージゲル体を前記ＬＥＤチップに被覆してそれを前記基板に固定し、前記パッケージゲル体のＸ軸方向断面は、前記基板から順に一対の第１屈曲部、一対の第２屈曲部及び頂部を有し、各前記第１屈曲部が対向設置されると共に、前記基板から延伸して各前記第２屈曲部と接合され、各前記第２屈曲部も対向設置されると共に、前記頂部の一端と接合され、かつ前記一対の第１屈曲部、前記一対の第２屈曲部及び前記頂部はそれぞれ弧形であり、前記パッケージゲル体のＹ軸方向断面は弧形であり、これにより前記ＬＥＤチップの光線が前記パッケージゲル体を透過して矩形光パターンを射出して形成し、その中、Ｘ軸とＹ軸が相互に垂直であり、かつＸ軸とＹ軸で挟まれて形成する平面は、前記基板に平行して前記ＬＥＤチップを設置するための平面であることを特徴とする。このようにすれば、前記パッケージゲル体を透過して前記一次光学発光源を点灯させることで、所要の前記矩形光パターンを直接形成することができるので、残りの光学素子を再び利用して二次光学設計を行う必要がない。
【０００８】
より好ましくは、前記ＬＥＤチップのサイズが５５ｍｉｌである場合、前記矩形光パターンのアスペクト比が３．６：１〜３．９：１である一方、前記ＬＥＤチップのサイズが３８ｍｉｌである場合、前記矩形光パターンのアスペクト比が５．４５：１〜５．７５：１である。
【０００９】
また、前記パッケージゲル体を前記基板に結合する前に、前記基板に接着剤を設けて、前記パッケージゲル体と前記基板との結合強度を向上させるようにする。より好ましくは、前記パッケージゲル体はシリカゲルを選択使用してもよく、優れた実装と透光効果を兼ね備えることができる。
【００１０】
本発明は、別の実施例において矩形光パターンを有する一次光学発光源が提案され、基板と、ＬＥＤチップと、パッケージゲル体とを備え、前記ＬＥＤチップを前記基板に設けて、前記パッケージゲル体を前記ＬＥＤチップに被覆してそれを前記基板に固定し、前記パッケージゲル体のＸ軸方向断面は、前記基板から順に一対の第１屈曲部、一対の第２屈曲部及び頂部を有し、各前記第１屈曲部が対向設置されると共に、前記基板から延伸して各前記第２屈曲部と接合され、各前記第２屈曲部も対向設置されると共に、前記頂部の一端と接合され、かつ前記一対の第１屈曲部、前記一対の第２屈曲部及び前記頂部はそれぞれ弧形であり、前記パッケージゲル体のＹ軸方向断面は、一対の第３屈曲部及び弧部を有し、前記一対の第３屈曲部が対向設置されると共に、前記基板から延伸して前記弧部の両端と接合され、前記一対の第３屈曲部が前記基板と垂直し、これにより前記ＬＥＤチップの光線が前記パッケージゲル体を透過して矩形光パターンを射出して形成し、その中、Ｘ軸とＹ軸が相互に垂直であり、かつＸ軸とＹ軸で挟まれて形成する平面は、前記基板に平行して前記ＬＥＤチップを設置するための平面であることを特徴とする。前記パッケージゲル体により、前記一次光学発光源を点灯させることで、所要の前記矩形光パターンを直接形成することができるので、残りの光学素子を再び利用して二次光学設計を行う必要がない。
【００１１】
同様に、前記ＬＥＤチップのサイズが５５ｍｉｌである場合、前記矩形光パターンのアスペクト比が２．２５：１〜２．５５：１である一方、前記ＬＥＤチップのサイズが３８ｍｉｌである場合、前記矩形光パターンのアスペクト比が３．５：１〜３．８：１である。前記パッケージゲル体を前記ＬＥＤチップの異なる規格に合わせて、前記矩形光パターンを依然として投射することができるのは明白である。
【００１２】
前記パッケージゲル体を前記基板に結合する前に、前記基板に接着剤を設けて、前記パッケージゲル体と前記基板との結合強度を向上させるようにする。より好ましくは、前記パッケージゲル体はシリカゲルを選択使用してもよく、優れた実装と透光効果を兼ね備えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記を総合すると、本発明の前記一次光学発光源は、一次光学設計において、矩形の投射光パターンを直接獲得することができ、二次光学設計をさらに行う必要がなく、光源の応用効果を効果的に向上させて、車灯の煩雑な灯具構造設計を切り捨てることができ、他の光学素子の使用量をダウンサイジングできることから、灯具の全体体積を縮小できる。前記パッケージゲル体を透過して前記ＬＥＤチップから射出される光線を効果的に調整できることで、前記矩形光パターンを直接形成することができると共に、優秀な出光品質を保つことができる。かつ、前記パッケージゲル体もその大きさを等比例に拡大・縮小する場合でも、あるいは前記ＬＥＤチップの規格を変更する場合でも、依然として前記一次光学発光源から投射される前記矩形光パターンの態様を保持させ、及び前記矩形光パターンを相等のアスペクト比に保持させることができる。また、前記パッケージゲル体のＹ軸方向長さを減縮しても、依然として前記一次光学発光源から投射される前記矩形光パターンの態様に影響・変化を与えない。これゆえ、本発明は、現在の車灯光源の分野において、二次光学設計をしなければ、指定の光パターンを形成することができない不便の効果的な改善を確実に図ることで、車灯の設計と開発コストを低減できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例の斜視概略図である。
【図２】本発明の第１実施例のＸ軸方向断面概略図である。
【図３】本発明の第１実施例のＹ軸方向断面概略図である。
【図４】本発明の第１実施例の配光曲線概略図（一）である。
【図５】本発明の第１実施例の配光曲線概略図（二）である。
【図６】本発明の第１実施例の応用概略図である。
【図７】本発明の第２実施例の斜視概略図である。
【図８】本発明の第２実施例のＸ軸方向断面概略図である。
【図９】本発明の第２実施例のＹ軸方向断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
審査官の方々が本発明の内容のさらなる理解を図るため、以下にて図面と合わせて説明する。ご参照ください。
（第１実施例）
【００１６】
車灯の構造設計を効果的に簡化するために、本発明者は、遂にＬＥＤ光源自身について光学設計を行い、一次光学設計概念を応用してＬＥＤ光源を点灯させた後、矩形の照明光パターンを形成することができることを見出した。図１、図２、図３、図４、図５及び図６を参照し、それらは本発明の第１実施例の斜視概略図、Ｘ軸方向断面概略図、Ｙ軸方向断面概略図、配光曲線概略図（一）、配光曲線概略図（二）及び応用概略図である。本発明が開示する矩形光パターンを有する一次光学発光源１は、基板１０と、ＬＥＤチップ１１と、パッケージゲル体１２とを備え、前記ＬＥＤチップ１１を前記基板１０の表面１０１に設けて、前記パッケージゲル体１２を前記ＬＥＤチップ１１に被覆してそれを前記基板１０に固定する。
【００１７】
前記一次光学発光源１の特徴は、図２に示すように、前記パッケージゲル体１２のＸ軸方向断面は、前記基板１０から順に一対の第１屈曲部１２１、一対の第２屈曲部１２２及び頂部１２３を有し、各前記第１屈曲部１２１が対向設置されると共に、前記基板１０から延伸して各前記第２屈曲部１２２と接合され、各前記第２屈曲部１２２も対向設置されると共に、前記頂部１２３の一端と接合され、かつ前記一対の第１屈曲部１２１、前記一対の第２屈曲部１２２及び前記頂部１２３はそれぞれ弧形である。図３に示すように、前記パッケージゲル体１２のＹ軸方向断面は、湾弧部１２４を有し、かつより好ましくは、前記湾弧部１２４の両端がそれぞれ前記基板１０に接合され、前記パッケージゲル体１２のＹ軸方向断面を弧形にさせる。これにより、前記ＬＥＤチップ１１の光線が前記パッケージゲル体１２を透過して射出した後、矩形光パターンＡを形成することができる。その中、Ｘ軸とＹ軸が相互に垂直であり、かつＸ軸とＹ軸で挟まれて形成する平面は、前記基板１０に平行して前記ＬＥＤチップ１１を設置するための平面である。詳細に言えば、前記ＬＥＤチップ１１を前記基板１０の表面１０１に固設すると共に、前記ＬＥＤチップ１１を原点にして、前記表面１０１の第１側辺１０１１に平行する軸方向をＸ軸とし、前記表面１０１の第２側辺１０１２に平行する軸方向をＹ軸とする。前記一次光学発光源１の出光方向は、Ｘ軸とＹ軸と同時に垂直するＺ軸に向かう方向であり、かつ前記パッケージゲル体１２の全体は、Ｚ軸に向かって漸縮設置される態様を呈している。
【００１８】
より好ましくは、前記パッケージゲル体１２がシリカゲルであるため、前記ＬＥＤチップ１１を実装できる効果と、光線の差し込みと出光の調整を容易にする光パターンが得られる効果を兼ね備える。さらに、前記パッケージゲル体１２と前記基板１０において、より良好な接合強度を有させるために、前記パッケージゲル体１２を前記基板１０に結合する前に、前記基板１０に接着剤を塗布してもよく、前記接着剤により前記パッケージゲル体１２と前記基板１０との固着力を強化することができる。
【００１９】
図４に示すように、本発明者は、サイズが５５ｍｉｌである前記ＬＥＤチップ１１を利用して前述の形状の前記パッケージゲル体１２に合わせて、実験を経て得られた前記ＬＥＤチップ１１の光線が前記パッケージゲル体１２を経て出光した後、前記一次光学発光源１から形成される前記矩形光パターンＡのアスペクト比が３．６：１〜３．９：１であり、さらに測定すると、前記矩形光パターンＡは、極座標Ｃ０−Ｃ１８０平面における拡がり角度範囲が約１５０度であり、極座標Ｃ９０−Ｃ２７０平面における拡がり角度範囲が約３８．５度であることから、前記矩形光パターンＡが３．９：１のアスペクト比を呈する態様であるので、前述の範囲に該当する。図５に示すように、本発明者は、またサイズが３８ｍｉｌである前記ＬＥＤチップ１１を利用して前述の形状の前記パッケージゲル体１２に合わせて、実験を経て得られた前記ＬＥＤチップ１１の光線が前記パッケージゲル体１２を経て出光した後、前記一次光学発光源１から形成される前記矩形光パターンＡのアスペクト比が５．４５：１〜５．７５：１であり、さらに測定すると、前記矩形光パターンＡは、極座標Ｃ０−Ｃ１８０平面における拡がり角度範囲が約１４２度であり、極座標Ｃ９０−Ｃ２７０平面における拡がり角度範囲が約２５度であることから、前記矩形光パターンＡが５．６８：１のアスペクト比を呈する態様であるので、前述の範囲に該当する。図６に示すように、その図は前記一次光学発光源１を駆動させた後、投射される前記矩形光パターンＡを示す態様である。前記一次光学発光源１がＺ軸方向に向かって出光することで形成される前記矩形光パターンＡのアスペクト比が略４：１を呈する態様である。
【００２０】
前記一次光学発光源１の実際応用において、特殊な光学の要求または応用する車灯の投具条件により制限されるため、前記ＬＥＤチップ１１の規格も前述の内容によって制限または指定される。以上の内容から、前記ＬＥＤチップ１１の規格を変更する場合でも、前記パッケージゲル体１２により、前記一次光学発光源１の投射光パターンを矩形の態様に保持させることができ、応用需求に応じられると共に、さらに簡易な灯具設計要件を提供する効果が達成されることが分かる。なおかつ、前述の形状に基づいて前記パッケージゲル体１２の大きさを等比例に拡大または縮小する場合でも、前記一次光学発光源１の投射光パターンを矩形に保持させることができるため、前記一次光学発光源１は優越な可調整性を有し、その設置された環境条件に基づいて前記パッケージゲル体１２を等比例に拡大・縮小した後、依然として矩形の投射光パターンを提供することができる。
（第２実施例）
【００２１】
続いて、図７、図８及び図９を参照し、それらは本発明の第２実施例の斜視概略図、Ｘ軸方向断面概略図及びＹ軸方向断面概略図である。前記一次光学発光源１の実際応用時に、各種の車灯の規格に応じて前記パッケージゲル体１２の大きさが制限されることもあるかもしれない。本発明の前記一次光学発光源１は、狭隘な取付空間の車灯内に応用される場合でも、前記パッケージゲル体１２の両端を略縮小させてそのＹ軸方向の総長さを減らすことになるが、依然として前記一次光学発光源１から投射される光パターンに影響を与えることがない。本実施例において、前記パッケージゲル体１２のＸ軸方向断面は、同様に基板１０から順に一対の第１屈曲部１２１、一対の第２屈曲部１２２及び頂部１２３を有し、その態様は前実施例と同じなので、ここでの説明は省略する。図９に示すように、前記パッケージゲル体１２のＹ軸方向長さを減縮しようとすると、前記パッケージゲル体１２の両端部分を除去してもよく、このため、前記パッケージゲル体１２のＹ軸方向断面は、一対の第３屈曲部１２４及び弧部１２５を有し、前記一対の第３屈曲部１２４が対向設置されると共に、前記基板１０から延伸して前記弧部１２５の両端と接合され、前記一対の第３屈曲部１２４が前記基板１０と垂直する。なお、本実施例において、Ｘ軸とＹ軸の定義も前実施例と同じで、Ｘ軸とＹ軸が相互に垂直であり、かつＸ軸とＹ軸で挟まれて形成する平面は、前記基板１０に平行して前記ＬＥＤチップ１１を設置するための平面である。詳細に言えば、前記ＬＥＤチップ１１を前記基板１０の表面１０１に設けると共に、前記ＬＥＤチップ１１を原点にして、Ｘ軸は前記表面１０１の第１側辺１０１１に平行し、Ｙ軸は前記表面１０１の第２側辺１０１２に平行する。
【００２２】
同様に、サイズが５５ｍｉｌである前記ＬＥＤチップ１１を選択使用する時に、前記一次光学発光源１から測定された前記矩形光パターンＡのアスペクト比が２．２５：１〜２．５５：１の範囲である。サイズが３８ｍｉｌである前記ＬＥＤチップ１１を選択使用する時に、前記一次光学発光源１から測定された前記矩形光パターンＡのアスペクト比が３．５：１〜３．８：１の範囲である。このため、前記一次光学発光源１の前記パッケージゲル体１２は、前実施例に記載の態様に基づいて等比例に拡大・縮小する以外にも、前記パッケージゲル体１２のＹ軸方向長さを減縮することで、各車灯の規格の要求を満たすことができ、投射される光パターンを効果的に矩形の態様に保持させることもできる。また、前記パッケージゲル体１２と前記基板１０との固着力を増強するために、前記パッケージゲル体１２を前記基板１０に結合する前に、前記基板１０に接着剤を設けて、前記パッケージゲル体１２と前記基板１０との結合強度を向上させるようにすると共に、前記パッケージゲル体１２はシリカゲル材質を選択使用してもよく、透光と実装保護効果を兼ね備えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
上記を総合すると、本発明の前記一次光学発光源１は、一次光学的出光において、矩形の投射光パターンを直接形成することができ、二次光学設計をさらに行う必要がなく、光源の応用効果を効果的に向上させて、車灯の煩雑な灯具構造設計を切り捨てることができ、他の光学素子の使用量をダウンサイジングできることから、灯具の全体体積を縮小できる。前記パッケージゲル体１２の特殊な造型を介して前記ＬＥＤチップ１１から射出される光線を効果的に調整できることで、前記矩形光パターンＡを直接形成することができると共に、優秀な出光品質を保つことができる。前記一次光学発光源１の取付環境に応じて、前記パッケージゲル体１２もその大きさを等比例に拡大・縮小する場合でも、あるいは前記ＬＥＤチップ１１の規格を変更する場合でも、依然として前記一次光学発光源１から投射される前記矩形光パターンＡの態様を保持させ、及び前記矩形光パターンＡを相等のアスペクト比に保持させることができる。また、例え特殊な車灯の取付環境において、例えば、前記一次光学発光源１を設置するための車灯の空間がかなり狭隘な場合でも、前記パッケージゲル体１２のＹ軸方向長さを減縮しても、依然として前記一次光学発光源１から投射される前記矩形光パターンＡの態様に影響・変化を与えない。これゆえ、本発明は、現在の車灯光源の分野において、二次光学設計をしなければ、指定の光パターンを形成することができない不便の効果的な改善を確実に図ることで、車灯の設計と開発コストを低減できるようにする。
【符号の説明】
【００２４】
１        一次光学発光源
１０      基板
１０１    表面        
１０１１  第１側辺
１０１２  第２側辺
１１      ＬＥＤチップ
１２      パッケージゲル体
１２１    第１屈曲部
１２２    第２屈曲部
１２３    頂部
１２４    第３屈曲部（湾弧部）
１２５    弧部
Ａ        矩形光パターン
【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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