(57)【要約】本発明は、電源に接続されることなく駆動される圧電電気泳動表示装置の様々なデザインを対象としている。当該圧電電気泳動表示装置は、電気泳動層、導電層、及び、圧電材料層を含む。また、当該圧電電気泳動表示装置を製造するためのプロセスも与えられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動層、導電層、及び、圧電材料層を含む圧電−電気泳動表示装置。
【請求項２】
上記電気泳動層、及び、上記圧電材料層は、上記導電層をシェアする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
上記電気泳動層、及び、上記圧電材料層は、導電体ラインを介して、上記導電体をシェアする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
（ａ）第１導電層と第２導電層との間に挟まれている第１圧電材料層と、
（ｂ）第３導電層と第４導電層との間に挟まれている第２圧電材料層と、
（ｃ）上記第２導電層と上記第３導電層との間に挟まれている電気泳動層と、を備える請求項２記載の表示装置。
【請求項５】
上記第１導電層と上記第４導電層とが接続されている請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
第１導電層と第２導電層との間に上記電気泳動層が挟まれており、
第３導電層と第４導電層との間に上記圧電材料層が挟まれており、
上記第１導電層と上記第３導電層とが接続され、
上記第２導電層と上記第４導電層とが接続されている請求項２記載の表示装置。
【請求項７】
上記電気泳動層及び上記圧電材料層の両方が２つの導電層の間に挟まれている請求項１記載の表示装置。
【請求項８】
第１導電層と第３導電層との間に上記電気泳動層が挟まれており、
第２導電層と上記第３導電層との間に上記圧電材料層が挟まれており、
上記第１導電層と上記第２導電層とが接続されている請求項２記載の表示装置。
【請求項９】
第１導電層と第２導電層との間に上記圧電材料層が挟まれており、
上記第２導電層と第３導電層との間に上記電気泳動層が挟まれている請求項２記載の表示装置。
【請求項１０】
上記第１導電層と上記第３導電層とが接続されている請求項９記載の表示装置。
【請求項１１】
上記電気泳動層が、マイクロカップベースである請求項１記載の表示装置。
【請求項１２】
上記電気泳動層が、マイクロカプセルベースである請求項１記載の表示装置。
【請求項１３】
２つの圧電材料層に挟まれている電気泳動層を備える、圧電−電気泳動表示装置。
【請求項１４】
第１導電層と第２導電層との間に挟まれている電気泳動層と、
一方のサイドにおいて、上記第１導電層及び上記第２導電層と接触し、他方のサイドにおいて、第３導電層と接触している圧電材料層と、を備え、
上記圧電材料層と上記第３導電層は折り曲げられ、Ｕ字状に形成されているＵ字形状圧電−電気泳動表示装置。
【請求項１５】
上記電気泳動層は折り曲げられていない請求項１４記載の表示装置。
【請求項１６】
上記電気泳動層は折り曲げられている請求項１４記載の表示装置。
【請求項１７】
上記電気泳動層はマイクロカップベースである請求項１４記載の表示装置。
【請求項１８】
上記電気泳動層はマイクロカプセルベースである請求項１４記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源に接続することなく駆動させることができる圧電電気泳動表示装置(piezo electrophoretic display)、及び、それらを製造するための方法を対象としている(is directed to)。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動表示装置（ＥＰＤ）は、溶媒若しくは溶媒混合物に分散されている荷電色素粒子(charged pigment particle)の電気泳動現象に基づく非放射性装置である。当該表示装置は、典型的には、２つのプレートを備え、電極が互いに対向するように配置されている。電極の一方は通常透明である。色が付された溶媒からなり、中に分散された荷電色素粒子を含む電気泳動流体が２つのプレート間に囲まれている。電圧差が２つの電極間にかけられているとき、荷電色素粒子が一方のサイドから他方のサイドへ移動し、これにより、荷電色素粒子の色若しくは溶媒の色のいずれかが視認サイドから見える。
【０００３】
別の形態では、電気泳動流体は、色を収縮させ(contrasting colors)及び反対の電荷を運ぶ２つのタイプの荷電色素粒子を含み、２つのタイプの荷電色素粒子は、クリアーな溶媒若しくは溶媒混合物内に分散されている。このケースにおいて、２つの電極プレート間に電圧差がかけられるとき、２つのタイプの荷電色素粒子は、表示装置セルにおいて、反対の端部（上部若しくは下部）へ移動するであろう。そのため、２つのタイプの荷電色素粒子の色の一方が表示装置セルの視認サイドにおいて見えるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気泳動表示装置の駆動は、バッテリー等の電源が上記表示装置及び／又はその駆動回路に電力供給することを要求する。電源は、電界を発生させるため、駆動ＩＣであってもよい。電界は回路により高められる必要がある。いずれの場合においても、ワイヤーを介した物理的接続は、電気泳動表示装置及びその駆動回路に電源を取り付けることが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、電気泳動層、導電層、及び、圧電材料層を含む圧電電気泳動表示装置を対象としている。電気泳動層及び圧電材料層は導電層をシェア（共有；share）していてもよい。電気泳動層及び圧電材料層は、導電ラインを介して導電層をシェアしていてもよい。
【０００６】
ある態様では、当該表示装置は、（ａ）第１導電層と第２導電層との間に挟まれた第１圧電材料層と、（ｂ）第３導電層と第４導電層との間に挟まれた第２圧電材料層と、（ｃ）第２導電層と第３導電層との間に挟まれた電気泳動層と、を備える。第１導電層と第４導電層とは接続されていてもよい。
【０００７】
ある態様では、当該表示装置は、第１導電層と第２導電層との間に挟まれた電気泳動層と、第３導電層と第４導電層との間に挟まれた圧電材料層と、を備え、上記第１導電層と上記第３導電層とが接続され、上記第２導電層と上記第４導電層とが接続されている。
【０００８】
ある態様では、当該表示装置は、電気泳動層及び圧電材料層を備え、２つの導電層間に、それらの両方が挟まれている。
【０００９】
ある態様では、当該表示装置は、第１導電層と第３導電層との間に挟まれた電気泳動層と、第２導電層と第３導電層との間に挟まれた圧電材料層と、を備え、上記第１導電層と上記第２導電層とが接続されている。
【００１０】
ある態様では、当該表示装置は、第１導電層と第２導電層との間に挟まれた圧電材料層と、第２導電層と第３導電層との間に挟まれた電気泳動層と、を備える。上記第１導電層と上記第３導電層とは接続されていてもよい。
【００１１】
ある態様では、圧電電気泳動表示装置は、２つの圧電材料層間に挟まれた電気泳動層を備える。
【００１２】
ある態様では、圧電電気泳動表示装置は、第１導電層と第２導電層との間に挟まれた電気泳動層と、一方のサイドにおいて第１導電層及び第２導電層に接触し、他方のサイドにおいて第３導電層と接触している圧電材料層と、を備え、上記圧電材料層及び上記第３導電層は、折り畳まれＵ形状となっている。当該電気泳動層は、折り曲げられていなくてもよいし、若しくは、折り曲げられていてもよい。
【００１３】
ある態様では、電気泳動層は、マイクロカップベースである。他の態様では、当該電気泳動層は、マイクロカプセルベースである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図２】図２は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図３】図３は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図４】図４は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図５】図５は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図６】図６は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図７】図７は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図８】図８は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図９】図９は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図１０】図１０は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【図１１】図１１ａ及び１１ｂは、基板レス電気泳動フィルムがどのようにして調製されるかを示している。
【図１２】図１２は、電気泳動材料と圧電材料とが交互に形成されたフィルムの作製方法を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明者らは、電気泳動表示装置を動作させるためのバッテリーソース若しくは有線の電力供給を必要としない、ある圧電電気泳動表示装置の構造デザインを見出した。そのため、そのような電気泳動表示装置の組み立ては簡略化される。
【００１６】
圧電現象とは、付加された機械的応力に反応して固体材料内に電荷が蓄積されることである。本発明に適している材料には、ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、水晶（ＳｉＯ２）、ベルリナイト（ＡｌＰＯ４）、ガリウムオルトリン酸塩（ＧａＰＯ４）、トルマリン、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム、ケイ酸ランタンガリウム、酒石酸カリウムナトリウム、及び、任意の他の知られた圧電材料が含まれていてもよい。
【００１７】
図１〜１０は、本発明の様々な構造デザインを示している。
【００１８】
図１において、４つの導電層（Ｃ１〜Ｃ４）が存在する。Ｃ１とＣ２との間に第１圧電材料層（Ｐ１）が挟まれており、Ｃ３とＣ４との間に第２圧電材料層（Ｐ２）が挟まれている。Ｃ２とＣ３との間に電気泳動層（Ｅ）が挟まれている。圧電材料Ｐ１及びＰ２は、機械的応力が加えられたとき、Ｃ１及びＣ２とＣ３及びＣ４との間にそれぞれ電圧ポテンシャル差が発生する。Ｃ２とＣ３との間の電圧ポテンシャル差は、電気泳動層Ｅを駆動させる。
【００１９】
本発明の明細書において、”電気泳動層”は、電気泳動流体で充填されたマイクロコンテナーを備えていてもよい。当該マイクロコンテナーは、マイクロカプセル（米国特許第５,９３０,０２６号に記載されている）、若しくは、マイクロカップ（米国特許第６,９３０,８１８号に記載されている）であってもよい。電気泳動流体は、溶媒若しくは溶媒混合物に分散された１又は２以上のタイプの荷電色素粒子を含む。
【００２０】
”電気泳動層”若しくは”電気泳動フィルム”なる用語は、プラスティックの基板層（例えばＰＥＴ）や導電層（例えばＩＴＯ）を含まないことに留意すべきである。それゆえ、”電気泳動層若しくはフィルム”は、”基板レス電気泳動層若しくはフィルム”と称される。”電気泳動層若しくはフィルム”なる用語のより詳細が以下のセクションに示されている。
【００２１】
図１の圧電電気泳動表示装置は様々な方法で作製してもよい。例えば、ラミネート加工により、一の圧電材料層を２つの導電層により挟んでもよい。別の態様では、２つの導電層間に挟まれた圧電材料は商業的に入手されてもよい。その後、電気泳動層（Ｅ）をＣ３−Ｐ２−Ｃ４の上に形成してもよく、Ｃ１とＣ２との間に挟まれた他の圧電材料層（Ｐ１）が電気泳動層（Ｅ）を覆うように積層される。別の態様では、電気泳動層が、ラミレート加工により、二対の導電層−圧電素子−導電層間に挟まれていてもよい。
【００２２】
図２のデザインは、導電層Ｃ１及びＣ４が導電体ライン（Ｃ）により接続されている点を除いて図１のものと同様である。このケースにおいて、Ｃ１及びＣ４は、同じ電圧ポテンシャルを有する。導電体ラインは、導電層Ｃ１及びＣ４の両方に接触するように折り曲げて接続されたライン若しくは導電性シート材料であってもよい。
【００２３】
図３は、代替のデザインを示している。電気泳動層（Ｅ）は、導電層Ｃ１とＣ２との間に挟まれており、それとは別に、圧電材料層（Ｐ）が、導電層Ｃ３とＣ４との間に挟まれている。しかしながら、導電層Ｃ１とＣ３とは、導電体ラインＣを介して接続されており、導電層Ｃ２とＣ４とは、導電体ラインＣ’を介して接続されている。このケースにおいて、Ｃ１とＣ２との間の電圧ポテンシャル差は、圧電材料に機械的応力が加えられたときに圧電材料が発生させるＣ３とＣ４との間の電圧ポテンシャル差と同じである。
【００２４】
上述のように、２つの導電層（Ｃ３及びＣ４）間に挟まれている圧電材料（Ｐ）は、商業的に入手可能である。２つの導電層（Ｃ１及びＣ２）間に挟まれている電気泳動層は、既知の方法により作製してもよい。
【００２５】
図４において、電気泳動層Ｅと圧電材料層（Ｐ）とは導電層をシェアしている。図示されているように、電気泳動層（Ｅ）及び圧電材料層（Ｐ）の両方は、導電層Ｃ１とＣ２との間に挟まれている。それゆえ、圧電材料により発生する電圧ポテンシャル差は、電気泳動層Ｅを駆動させるために使用されるであろう。
【００２６】
図４の圧電−電気泳動構造は様々な方法で作製されてもよい。例えば、圧電材料（Ｐ）及び電気泳動層（Ｅ）が別々に導電層（Ｃ２）の上に形成されてもよく、最終的に、他の導電層（Ｃ１）が圧電材料及び電気泳動層の両方を覆うように積層される。
【００２７】
別の態様では、電気泳動層がＣ２の上に形成され、その後電気泳動層の一部が除去され、その後、除去された電気泳動層により占有されていたスペースが圧電材料により充填される。その後、第２導電層（Ｃ１）が圧電材料及び電気泳動層の両方を覆うように積層される。
【００２８】
図面において、圧電材料と電気泳動層との間にはギャップが存在しているようである。しかしながら、このギャップは必須ではない。換言すれば、電気泳動層は圧電材料に直接接触していてもよい。
【００２９】
図５において、電気泳動層Ｅ及び圧電材料層（Ｐ）は、共通底面導電層Ｃ３をシェアしている。しかしながら、上側の導電層Ｃ１及びＣ２は別体であり、結果として、導電体ラインＣが導電層Ｃ１及びＣ２に接続することが必要とされる。Ｃ１とＣ２とが接続されるため、このデザインのオペレーションは図４のものと同様である。
【００３０】
図５の構造は、２つの分離された導電層（Ｃ１及びＣ２）が、電気泳動層（Ｅ）及び圧電材料（Ｐ）のそれぞれを覆って積層されていることを除いて、図４の構造と同じ方法で作製してもよい。
【００３１】
図６において、３つの導電層Ｃ１〜Ｃ３が存在する。圧電材料層（Ｐ）は、導電層Ｃ１とＣ２との間に挟まれており、電気泳動層（Ｅ）は、導電層Ｃ２とＣ３との間に挟まれている。電気泳動層は、Ｃ２とＣ３との間の電圧ポテンシャル差により駆動される。
【００３２】
このデザインにおける電気泳動層（Ｅ）は、複数の層のセットＣ２−Ｐ−Ｃ１の上に形成されていてもよく、他の導電層Ｃ３が電気泳動層（Ｅ）の上に積層されている。
【００３３】
図７におけるデザインは、導電層Ｃ１及びＣ３が導電体ライン（Ｃ）を介して接続されていることを除いて、図６のものと同様である。
【００３４】
図８において、電気泳動層（Ｅ）は、２つの圧電材料層（Ｐ１及びＰ２）の間に挟まれている。圧電層に機械的応力が加えられた状態で、電気泳動層を駆動するように電界を発生させる。
【００３５】
図９及び１０は、Ｕ形状の圧電−電気泳動デザインを示している。
【００３６】
図９において、最初、圧電材料は一の導電層Ｃ３と、反対サイドにおける２つの導電層Ｃ１及びＣ２と、の間に挟まれている。導電層Ｃ１とＣ２とは互いに接触していない。電気泳動層（Ｅ）は、導電層の１つ（Ｃ１若しくはＣ２）の上部のみに配置されている。圧電−電気泳動表示装置を作製するため、この具体例において、パネルのＣ２−Ｐ−Ｃ３サイドは、電気泳動層（Ｅ）を覆うように折り曲げられる。このケースにおいて、機械応力が圧電材料層（Ｐ）に加えられているとき、導電層Ｃ１とＣ２との間に電圧ポテンシャル差が発生し、これにより、電気泳動層は駆動される。
【００３７】
図１０は、電気泳動層（Ｅ）が、実質的に、圧電材料（Ｐ）の長さに亘って延在していることを除いて、同様のデザインを示している。また、この具体例において、パネルが折り曲げられＵ字構造とされているとき、導電層Ｃ１とＣ２との間に、折り曲げられた電気泳動層が存在している。折り曲げられた電気泳動層は、図９のものと同じように駆動しうる。
【００３８】
１以上の圧電材料層が存在する上述のデザインのいずれかにおいて、様々な層に含まれる材料は同じであってもよいし、若しくは、異なっていてもよい。
【００３９】
”電気泳動層若しくはフィルム”又は”基板レス電気泳動層若しくはフィルム”の作製が図１１ａ及び１１ｂに示されている。上述したように、本願の明細書において、”電気泳動層若しくはフィルム”又は”基板レス電気泳動層若しくはフィルム”は、導電層及び／又は導電層に取り付けられた基板層（導電層が積層されているＰＥＴ層等）を有しない。
【００４０】
電気泳動層若しくはフィルムは、マイクロコンテナー（米国特許第６,９３０,８１８号に記載されているマイクロカップ、若しくは、米国特許第５,９３０,０２６号に記載されているマイクロカプセル等。これらの文献は本明細書において引用することにより援用する。）内において充填された電気泳動流体と、機能的なサポートを提供するため電気泳動流体を支持する任意の誘電体層と、を備える。この誘電体層には、例えば、バインダー材料、マトリックス材料、接着層、シーリング層、プライマー層若しくは任意の他の電極保護層が含まれる。
【００４１】
マイクロカップベースの電気泳動層の場合において、マイクロカップが、基板層の上に形成されており、その後、電気泳動流体で充填され密閉される。マイクロカプセルベースの電気泳動層の場合において、中に電気泳動流体が含まれているマイクロカプセルがバインダー材料と混合され、混合物が基板層上にコートされる。
【００４２】
上述されたマイクロカップベースの若しくはマイクロカプセルベースの電気泳動アセンブリーのための両方の製造プロセスが、連続したフォーマット(continuous format)の上において実行してもよい。マイクロカップベースの電気泳動層は、ロール−トゥー−ロール連続プロセス(roll-to-roll continuous process)により製造されてもよい。結果として、マイクロカップ若しくはマイクロカプセル技術のいずれかにより形成された電気泳動層は、ウェブ方向(web direction)に沿って連続しており、若しくは、実質的に連続している。これは、ウェブ方向に沿って電気泳動層の意図的な分裂(intentional disruption)が存在しないことを意味している。仮に任意の分裂が存在する場合、通常、それは、非常に小さい領域を含み、当該プロセスの欠点の結果としてのみ存在する。
【００４３】
図１１に示されているように、電気泳動層（１１０）は、基板層（１１２）と、リリースライナー（１１１）とに挟まれている。基板層（１１２）は、電極層（不図示）と、任意ではあるが、例えばリリース層（１１２ａ）等の他の層と、を含んでいてもよい。リリースライナー（１１１）は、任意であるが接着層（１１１ａ）を備える電気泳動層の上に積層されている。
【００４４】
基板レス電気泳動層若しくはフィルムを形成するため、基板層（１１２）と、当該基板層に関連する層と、を除去する。これは、機械的手段（擦ること(scraping)等）により実行してもよい。基板層自体がリリース特性を有していてもよい。仮に任意のリリース層（１１２ａ）が基板層（１１２）と電気泳動層（１１０）との間に存在する場合、及び、そのケースにおいて、リリース層（１１２ａ）は、レーザー、ＵＶ光、熱等により、基板層（１１２）のリリースを誘発(trigger)してもよい。リリース層（１１２ａ）は、凹凸加工(embossing)の間、マイクロカップの形成のため充分な把持力が与えられるように調整され、必要であれば、それらからリリースすることができる。
【００４５】
基板層を電気泳動層から離れるように剥離することも可能である。
【００４６】
また、リリースライナー（１１１）を剥離してもよい。接着層（１１１ａ）は、それが存在する場合、電気泳動層の上に残っていてもよい。仮に元々のアセンブリー内に接着層がない場合、分離された電気泳動層を移送するときに接着層を後で塗布してもよい。
【００４７】
基板層（１１２）を任意の他の層及びリリースライナーに沿って除去した後、残っている電気泳動層は、所望の寸法の小片に切断してもよい。カッティングは、キスカッティング(kiss cutting)等により実行してもよい。
【００４８】
図１１ｂは、基板レス電気泳動層若しくはフィルムの製造の代替のシーケンスを示している。このケースにおいて、基板層（１１２）を他の任意の層及びリリースライナー（１１１）に沿って除去する前にカッティングを行う。
【００４９】
図１２において、分離された電気泳動層が導電層（１２３）に移送される。電気泳動層（１２０）の間のスペースは、その後、圧電材料（１２１）により充たされる。圧電材料は、コーティング、印刷、若しくは、変換プロセスのいずれかにより、ウェブ上の空のスペースに組み入れられる(integrated into)。圧電材料は、少なくとも電気泳動材料が存在しない領域を占有するであろう。そのいくつかのセクションは、非連続電気泳動材料と重ね合わされていてもよい。また、圧電材料は、電気泳動層を移送してくる前に、最初に積層させることも可能である。いずれかのプロセスは、ストップ−アンド−ゴー方式(stop-and-go fashion)若しくは連続方式で実行してもよい。圧電材料と電気泳動層とを交互に形成したパターンを有する最終製品をその後カットし、図３〜５に示されているような圧電−電気泳動アセンブリーを作製してもよい。
【００５０】
また、一又は複数の導電層、及び、一又は複数の圧電材料層で基板レス電気泳動層若しくはフィルムを積層し、図１、２及び６〜８に示されているような構造を組み立てることも可能である。
【００５１】
図１１〜１２に例示されているプロセスは、フィルムのロールとすること(integration of a roll of film)を可能とする。このフィルムのロール上において、電気泳動層は、非電気泳動材料（この場合において圧電材料）により、ウェブ方向に沿って繰り返し割り込むように形成されている(repeatedly interrupted)。電気泳動材料の割り込み形成が意図的に行われ、電気泳動材料に近接して非電気泳動材料が配置される。分離された電気泳動層は、シャープな境界を有する明確に規定された形状を備えていてもよく、例えば、矩形の形状がウェブ方向にストリップを覆っていてもよい。
【００５２】
本発明は、その特定の実施の形態に関して述べられているけれども、本発明の真の精神若しくは範囲を逸脱しない限り様々な変更を行ってもよく、等価なものと置き換えてもよいことは当業者により理解されるはずである。さらに、特定の状況、材料、組成、プロセス、一又は複数のプロセスステップを本発明の目的、精神、及び、範囲に適合させるため、多くの修正を行ってもよい。そのような全ての修正は、これに添付されたクレームの範囲内にあることを表している。
【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１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
2015528122.tif 000015
【国際調査報告】
2015528122.tif 000016
2015528122.tif 000017