(57)【要約】【課題】２つ以上の波長の光を発する半導体レーザの出射光を３ビームに分割する際の光利用効率の低下を防止し、簡便かつ低コストの光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】本発明の光ピックアップ装置２００は、２つ以上の波長の光を出射する半導体レーザ２０１、光検出器２０２、回折素子２０３、ホログラム素子２０４、集光手段２０５から構成されている。回折素子２０３は、同一平面上で２つの領域に分割されており、波長λ１の光ビームＬ１を３ビームに整形する領域２０３Ａと、波長λ２の光ビームＬ２を３ビームに整形する領域２０３Ｂの２つの領域を備えている。また、回折素子２０３は、光ビームＬ１の有効域が、領域２０３Ｂに入射することなく、光ビームＬ２の有効域が、領域２０３Ａに入射することがないように分割されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つ以上の波長の光ビームを放射する放射光源と、
前記放射光源から発せられた光ビームを１本の主ビームと２本の副ビームからなる３ビームに整形する回折素子と、
前記主ビームと前記副ビームとを情報媒体に集光する集光手段と、
前記情報媒体で反射されてきた戻り光を回折するホログラム素子と、
前記ホログラム素子により回折された主ビーム及び副ビームの戻り光強度を別々に検出して出力する光検出器を有し、
前記回折素子には少なくとも２つ以上の回折格子領域が形成されており、
前記回折格子領域のうち一の回折格子領域には、前記放射光源から放射された一の波長の光ビームのみが入射し、他の波長の光ビームは入射しないように配置されており、
前記一の回折格子領域と他の回折格子領域とではそれぞれの領域で回折されて発生した副ビームの回折角、回折方向の少なくとも一方が異なり、
前記回折素子が前記放射光源と前記集光手段の間にあることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記放射光源は、異なる波長の光を発する発光点が離間していることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記回折素子のほぼ中央部分には回折格子が形成されていないことを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記回折格子領域のうちの少なくとも２つ以上の領域は、回折格子の深さがほぼ等しいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記回折素子と前記ホログラム素子が一体となった光学素子を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記放射光源と前記光検出器がほぼ平面的に配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光検出器が配置された基板に前記放射光源が設けられ、かつ前記基板、前記放射光源、前記回折素子および前記ホログラム素子が一つのパッケージに組み込まれていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体もしくは光磁気媒体上に情報の記録・再生あるいは消去を行う光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなどその応用が拡大しつつある。この光メモリ技術では、情報は微小に絞られた光ビームを介して光ディスクへ高い精度と信頼性を持って記録再生される。この記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存している。その光学系の主要部である光ヘッド装置の基本的な機能は、回折限界の微小スポットを形成する集光、前記光学系の焦点制御とトラッキング制御、及びピット信号の検出、に大別される。これらの機能は、その目的と用途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式の組合せによって実現されている。特に近年、光ピックアップ装置を小型化、薄型化するために、ホログラムを用いた光ピックアップ装置が開示されている。また、トラッキング制御に３ビーム法を用いている従来の技術は、光ビームを主ビーム及び副ビームに回折させるために回折素子を使用している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、この形式の光ピックアップ装置が開示されている。図１３は、特許文献１に記載された従来の光ピックアップ装置の構成を示す模式図である。
【０００４】
図１３において、光ピックアップ装置１の光学系は、半導体レーザユニット２と光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）３の間に直線状の光路が形成されている。この直線状の光路上に、半導体レーザユニット２の側から、偏光ビームスプリッタ４、コリメータレンズ５、偏光性の複合回折格子６、１／４波長板７および対物レンズ８がこの順序に配列さている。
【０００５】
半導体レーザユニット２からの出射光Ｌは、偏光ビームスプリッタ４を通過して、コリメータレンズ５に到り、ここを介して平行光束となって偏光性の複合回折格子６に入射する。平行光束は、この複合回折格子６によって回折されて、メインビームを共通とする２組の３ビームに分割される。すなわち、１本のメインビームと、第１の一対のサブビームと、第２の一対のサブビームからなる５本のビームに分割される。
【０００６】
これらの５本の分割光は、１／４波長板７を介して対物レンズ８に導かれる。対物レンズ８としてはＣＤ用対物レンズ８（ＣＤ）とＤＶＤ用対物レンズ８（ＤＶＤ）が備わっている。
【０００７】
レンズホルダ１２は、駆動制御機構１３によって、フォーカシング方向およびトラッキング方向に移動される。これにより、搭載されている対物レンズ８により形成される光スポットが再生対象の光ディスク３の記録トラック上に正確に形成され、当該記録トラックが正確に走査される。
【０００８】
また、駆動制御機構１３によってレンズホルダ１２は回転駆動されて、ＣＤ再生時にはＣＤ用対物レンズ８（ＣＤ）が光軸Ｌｏ上に位置し、ＤＶＤ再生時にはＤＶＤ用対物レンズ８（ＤＶＤ）が光軸Ｌｏ上に位置するように、２個の対物レンズの切り換えが行なわれる。
【０００９】
これらの対物レンズ８によって、２組の３ビームは、光ディスク３の記録面に合計５つの光スポットとして集束する。すなわち、２組の３ビームは、そのメインビームを共通としているので、メインビームの光スポットＳ０と、それぞれの組の３ビームを構成している第１の一対のサブビームの光スポットＳ１（＋）、Ｓ１（−）および第２の一対のサブビームの光スポットＳ２（＋）、Ｓ２（−）が、光ディスクの記録面に形成される。これらの光スポットは、光ディスク３の記録面で反射される。
【００１０】
光ディスク３の記録面で反射された５つの光ビームの戻り光、すなわち、メインビームを共通とする２組の３ビームの戻り光は、再度、対物レンズ８を介して１／４波長板７を通過する。１／４波長板７によって戻り光は偏光面が９０度回転される。したがって、偏光性の複合回折格子６において回折作用を受けずにそのまま通過し、偏光ビームスプリッタ４に戻る。偏光ビームスプリッタ４では、戻り光の偏光面が９０度回転しているので、これらの戻り光を偏光分離膜で直角に反射して、出射光から分離して光検出器２０に向ける。光検出器２０は、５個の受光素子２１乃至２５を備えている。これらのうち、中央の受光素子２１を除く４個の受光素子２２乃至２５が２分割型の受光素子である。
【００１１】
中央の受光素子２１には、２組の３ビームの戻り光のうち、双方に共通のメインビームの戻り光の光スポットＰ０が形成される。この受光素子２１の両側に位置している受光素子２２、２３には、２組の３ビームのうちの一方の３ビームに含まれる第１の一対のサブビーム（Ｓ１（＋）、Ｓ１（−））の戻り光の光スポットＰ１（＋）、Ｐ１（−）が形成される。同様に、これらの受光素子２２、２３の両側に位置している受光素子２４、２５には、他方の３ビームに含まれる第２の一対のサブビーム（Ｓ２（＋）、Ｓ２（−））の戻り光の光スポットＰ２（＋）、Ｐ２（−）が形成される。
【００１２】
この構成の光検出器２０の検出出力は制御回路３０に供給される。制御回路３０では、これらの５個の受光素子２１乃至２５で受光された光スポットに基づき、フォーカシグエラー信号、トラッキングエラー信号およびＲＦ信号を検出する。
【特許文献１】特開平９−３０６０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記従来の構成では、異なる記録媒体のトラッキング制御を行うために光源からの出射光から３ビームを発生するために光学系に回折素子６が備わっており、異なる記録媒体に対して、所定の回折角を得ることが可能なように、回折領域を２分割していた。
【００１４】
しかしながら、回折素子６はコリメータレンズ５と対物レンズ８の間に配置されていたため、この回折素子により形成された３ビームは２組発生されるので、記録媒体に応じてトラッキング制御を行う信号の組を変えており、使用されない３ビームの組が存在するため、光の利用効率が悪いため、再生・記録・消去ができない記録媒体が存在するという課題を有していた。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、異なる波長の光ビームを放射する放射光源を有するため、異なる記録媒体の再生・記録・消去を可能にし、さらに形成される３ビームは１組しか発生しないため、光の利用効率が高い光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも２つ以上の波長の光ビームを放射する放射光源と、前記放射光源から発せられた光ビームを１本の主ビームと２本の副ビームからなる３ビームに整形する回折素子と、前記主ビームと前記副ビームとを情報媒体に集光する集光手段と、前記情報媒体で反射されてきた戻り光を回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された主ビーム及び副ビームの戻り光強度を別々に検出して出力する光検出器を有し、前記回折素子には少なくとも２つ以上の回折格子領域が形成されており、前記回折格子領域のうち一の回折格子領域には、前記放射光源から放射された一の波長の光ビームのみが入射し、他の波長の光ビームは入射しないように配置されており、前記一の回折格子領域と他の回折格子領域とではそれぞれの領域で回折されて発生した副ビームの回折角、回折方向の少なくとも一方が異なり、前記回折素子が前記放射光源と前記集光手段の間にあることを特徴とする。
【００１７】
前記放射光源は、異なる波長の光を発する発光点が離間していることが好ましい。
【００１８】
前記回折素子のほぼ中央部分には回折格子が形成されていないことがより好ましい。
【００１９】
前記回折格子領域のうちの少なくとも２つ以上の領域は、回折格子の深さがほぼ等しいことが好ましい。
【００２０】
前記回折素子と前記ホログラム素子が一体となった光学素子を有することがより好ましい。
【００２１】
前記放射光源と前記光検出器がほぼ平面的に配置されていることが好ましい。
【００２２】
前記光検出器が配置された基板に前記放射光源が設けられ、かつ前記基板、前記放射光源、前記回折素子および前記ホログラム素子が一つのパッケージに組み込まれていることがより好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明によれば、放射光源から出射された異なる波長の光ビームの光利用効率を高めることができ、異なる種類の光ディスクに情報を記録または再生することが容易に行える。
【００２４】
また、光利用効率を高めることにより、放射光源の出力を必要以上に高くする必要がなくなり、製造コストの低減が図れ、放射光源からの放熱によるパッケージの信頼性低下等も防止できる。
【００２５】
さらに必要なトラッキングエラー信号等を得るのに光検出器やその信号増幅器等の性能を必要以上に上げる必要がなく、この点でも製造コストの低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置の構成を示す模式図である。
【００２８】
光ピックアップ装置２００は、少なくとも２つ以上の波長の光を出射する半導体レーザ２０１、光検出器２０２、回折素子２０３、ホログラム素子２０４、集光手段２０５から構成されている。集光手段２０５には、例えば、コリメータレンズ２０５Ａ、対物レンズ２０５Ｂが含まれる。
【００２９】
また、半導体レーザ２０１からは、波長λ１の光ビームＬ１、波長λ２の光ビームＬ２を放射する。ここで、λ１≠λ２である。半導体レーザ２０１において、光ビームＬ１の発光点と光ビームＬ２の発光点とは離間しており、その距離は約１１０μｍである。
【００３０】
また、光ディスク２０６として、半導体レーザ２０１から放射される光の波長に応じて異なる種類の光ディスクがセットされることとなる。例えば、波長λ１の光に対応した光ディスク２０６ＡがＤＶＤ−ＲＷであったり、波長λ２の光に対応した光ディスク２０６ＢがＣＤ−ＲＷであったりする等である。
【００３１】
図２は、光ピックアップ装置２００に用いられている回折素子の平面模式図である。
【００３２】
回折素子２０３は、同一平面上で２つの領域に分割されており、光ビームＬ１を光ディスク２０６Ａに対応した３ビームに整形する領域２０３Ａと、光ビームＬ２を光ディスク２０６Ｂに対応した３ビームに整形する領域２０３Ｂの２つの領域を備えている。また、回折素子２０３は、光ビームＬ１の有効域が、領域２０３Ｂに入射することなく、光ビームＬ２の有効域が、領域２０３Ａに入射することがないように分割されている。
【００３３】
半導体レーザ２０１において、光ビームＬ１と光ビームＬ２の発光点が離間しているため、上記のように一の光ビームのみが入射する領域を設けることができ、それぞれの光ビームに対して１組の３ビームのみが発生することになる。
【００３４】
光ディスク装置（図示せず)に光ディスク２０６Ａが配置されると、半導体レーザ２０１から波長λ１の光ビームＬ１が放射され、回折素子２０３の領域２０３Ａに入射される。光ビームＬ１は、回折素子２０３によって回折され、主ビーム２１１と副ビーム２１２Ａ、２１２Ｂの３ビームに分離される。
【００３５】
この３ビームがホログラム素子２０４を透過し、集光手段２０５に入射し、これを介して光ディスク２０６Ａの所定の位置に３点集光される。これらの光は光ディスク２０６Ａにより反射され、入射時とは逆の経路をたどりホログラム素子２０４に入射する。これらの反射戻り光はホログラム素子２０４により回折され、光検出器２０２に入射する。反射光は光検出器２０２で電気信号に変換され、出力される。この出力信号により、フォーカス制御信号、トラッキング制御信号、ＲＦ信号を検出する。
【００３６】
また、光ディスク装置（図示せず)に光ディスク２０６Ｂが配置されると、半導体レーザ２０１から波長λ２の光ビームＬ２が放射され、回折素子２０３の領域２０３Ｂに入射される。光ビームＬ２は、回折素子２０３によって回折され、主ビーム２１３と副ビーム２１４Ａ、２１４Ｂの３ビームに分離される。この３ビームがホログラム素子２０４を透過し、集光手段２０５に入射し、これを介して光ディスク２０６Ｂの所定の位置に３点集光される。これらの光は光ディスク２０６Ｂにより反射され、入射時とは逆の経路をたどりホログラム素子２０４に入射する。これらの反射戻り光はホログラム素子２０４により回折され、光検出器２０２に入射する。反射光は光検出器２０２で電気信号に変換され、出力される。この出力信号により、フォーカス制御信号、トラッキング制御信号、ＲＦ信号を検出する。
【００３７】
以上のように本実施の形態によれば、回折素子２０３を上記のように領域分割することにより、異なる光ディスクに情報を記録または再生するために放射された、異なる波長の光ビームに対して、１組の３ビームのみを形成するので光の利用効率を高くすることができる。その結果、光の利用効率が高い回折素子および光ピックアップ装置を提供することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、半導体レーザと光検出器が一体となった構成になっているが、半導体レーザと光検出器が個別に配置されても本発明の効果に影響を与えるものではない。
【００３９】
（変形例１）
図３は、本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例１に係る模式図である。
【００４０】
光ピックアップ装置の構成及び動作は、実施形態の１で説明したため、本変形例以降の説明では省略する。
【００４１】
本変形例における回折素子３０３では、ほぼ中央部分には回折格子が形成されていない構成をとっているため、回折素子３０３で３ビームに回折された光ビームＬ１またはＬ２の主ビーム３１１、３１３はほぼ１００％透過し、副ビーム３１２Ａ、３１２Ｂ、３１４Ａ、３１４Ｂについては、回折格子の深さに応じた回折効率を得ることができる。
【００４２】
回折格子が形成された領域３０３Ａ、３０３Ｂにおいて、格子の深さを調整することにより、副ビームの回折効率を大きくすることができ、実施の形態１に示した場合と比べて、さらに主ビーム及び副ビーム共に光の利用効率が高い回折素子および光ピックアップ装置を提供することができる。
【００４３】
図４は、本発明の光ピックアップ装置に使用するホログラム素子４０４と回折素子４０３が一体化した光学素子の断面模式図である。
【００４４】
光学素子４２０をこのような構成にすれば、光ピックアップ装置に使用する光学素子数を減らすことが可能であるため、さらに小型・簡素化した光ピックアップ装置を提供することができる。
【００４５】
（変形例２）
図５、図６は、それぞれ本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例２に係る平面模式図、断面模式図である。
【００４６】
回折素子５０１内の回折格子領域５０１Ａ及び５０１Ｂはそれぞれ回折格子の間隔がほぼ同じ構成をとっている。
【００４７】
本構成によれば、それぞれの回折格子間隔がほぼ同じであることから、回折素子５０１の作製が容易である。
【００４８】
（変形例３）
図７、図８は、それぞれ本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例３に係る平面模式図、断面模式図である。
【００４９】
回折素子６０１内の回折格子領域６０１Ａ及び６０１Ｂは回折格子の間隔が異なる構成をとっている。
【００５０】
本構成によれば、光ビームＬ１またはＬ２のそれぞれで、回折角を異なるようにすることができるため、複数の光ディスクの記録・再生・消去をすることが可能な回折素子を提供することができる。また、この回折素子を使用した光ピックアップヘッド装置も提供することが可能である。
【００５１】
なお、図８には回折格子領域６０１Ａの回折格子間隔が狭いように図示しているが、逆の場合でも、本発明の効果に影響はない。
【００５２】
（変形例４）
図９、図１０は、それぞれ本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例４に係る平面模式図、断面模式図である。回折素子７０１内の回折格子領域７０１Ａ及び７０１Ｂは回折格子の深さがそれぞれ異なる構成をとっている。
【００５３】
本構成によれば、光ビームＬ１またはＬ２のそれぞれに、回折効率を異なるまたは同じになるような効果があるため、複数の光ディスクの記録・再生・消去をすることが可能な回折素子を提供することができる。また、この回折素子を使用した光ピックアップヘッド装置も提供することが可能である。
【００５４】
なお、図１０には回折格子領域７０１Ａの回折格子深さが浅いように図示しているが、逆の場合でも、本発明の効果に影響はない。
【００５５】
（変形例５)
図１１は、本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例５に係る平面模式図である。
【００５６】
回折格子８０１は回折格子領域８０１Ａ及び８０１Ｂの回折格子方向が異なる構成をとっている。
【００５７】
本構成によれば、光ビームＬ１またはＬ２の回折方向を任意に変えることが可能であるため、複数の光ディスクの記録・再生・消去をすることが可能な回折素子を提供することができる。また、この回折素子を使用した光ピックアップヘッド装置も提供することが可能である。
【００５８】
なお、回折格子領域８０１Ａ、８０１Ｂが図１１に図示していない方向に回折格子を形成していても、本発明の効果に影響はない。
【００５９】
なお、図１２のように、回折格子９０１のほぼ中央部分に回折格子領域がない構成をとっていても、本発明の効果に影響ない。
【００６０】
なお、本実施の形態およびその変形例において、半導体レーザ、光検出器、回折素子、ホログラム素子が一つのパッケージに組み込まれた構成であれば、光学系の調整が容易でかつ一層の小型化が図れることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明における光ピックアップ装置は、複数の光ディスクの記録・再生・消去をすることが可能な光ピックアップ装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の構成を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置に用いられている回折素子の平面模式図
【図３】本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例１に係る模式図
【図４】本発明の光ピックアップ装置に使用するホログラム素子と回折素子が一体化した光学素子の断面模式図
【図５】本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例２に係る平面模式図
【図６】本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例２に係る断面模式図
【図７】本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例３に係る平面模式図
【図８】本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例３に係る断面模式図
【図９】本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例４に係る平面模式図
【図１０】本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例４に係る断面模式図
【図１１】本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例５に係る平面模式図
【図１２】本発明の光ピックアップ装置に使用する回折素子の変形例５に係る平面模式図の別の一例を示す図
【図１３】従来の技術における光ピックアップ装置の構成を示した模式図
【符号の説明】
【００６３】
１  光ピックアップ装置
２  半導体レーザユニット
３  光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）
４  偏光ビームスプリッタ
５  コリメータレンズ
６  偏光性の複合回折格子
７  １／４波長板
８  対物レンズ
１２  レンズホルダ
１３  駆動制御機構
２０  光検出器
２１〜２５  受光素子
３０  制御回路
２０１  半導体レーザ
２０２  光検出器
２０３、３０３、４０３、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１  回折素子
２０３Ａ、２０３Ｂ  回折格子領域
２０４、４０４  ホログラム素子
２０５  集光手段
２０５Ａ  コリメータレンズ
２０５Ｂ  対物レンズ
２０６  光ディスク
２１１、３１１  光ビームＬ１の主ビーム
２１２Ａ、２１２Ｂ、３１２Ａ、３１２Ｂ  光ビームＬ１の副ビーム
２１３、３１３  光ビームＬ２の主ビーム
２１４Ａ、２１４Ｂ、３１４Ａ、３１４Ｂ  光ビームＬ２の副ビーム
３０３Ａ、３０３Ｂ  回折格子領域
４２０  ホログラム素子と回折素子が一体化した光学素子
５０１Ａ、５０１Ｂ  回折格子領域
６０１Ａ、６０１Ｂ  回折格子領域
７０１Ａ、７０１Ｂ  回折格子領域
８０１Ａ、８０１Ｂ  回折格子領域
９０１Ａ、９０１Ｂ  回折格子領域
【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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