(57)【要約】【課題】レンズの光軸方向における寸法が従来構成に比べて小さい光スイッチを提供する。【解決手段】光スイッチは、光ファイバ保持基台３に保持された光ファイバ２ａ〜２ｄに夫々光結合されるコリメート用のレンズ４ａ〜４ｄと、固定プリズム８と、可動プリズム９とを備える。レンズ４ａ〜４ｄは、光ファイバ２ａ〜２ｄと反対側の端面がすべて同じ向きに揃うように一直線上で並設される。固定プリズム８は、レンズ４ａ〜４ｄに対して光ファイバ２ａ〜２ｄと反対側に配置され組になるレンズ４ａ〜４ｄの間に光路を形成する。可動プリズム９は、アクチュエータ６によってレンズ４ａ〜４ｄと固定プリズム８との間の光路を遮らない第１の位置と遮る第２の位置との間で移動し、第２の位置で固定プリズム８とは異なる組のレンズ４ａ〜４ｄの間に光路を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバを保持する光ファイバ保持基台と、複数本の光ファイバにおける各端面に一端面が夫々光結合されるとともに他端面がすべて同じ向きに揃うように一直線上で並設されるコリメート用の複数個のレンズと、レンズに対して光ファイバと反対側に配置され組になるレンズの間に光路を形成する固定導光部材と、レンズと固定導光部材との間の光路を遮らない第１の位置と遮る第２の位置との間で移動する可動導光部材と、可動導光部材に結合されるとともに可動導光部材を第１の位置と第２の位置との間で移動させるアクチュエータとを備え、可動導光部材は、第２の位置で固定導光部材とは異なる組のレンズの間に光路を形成することを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記レンズのすべてを一体に埋め込んだレンズ保持基台が付加されることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の光ファイバの間で光路の組合せを切り替える光スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数本の光ファイバに夫々光結合されたコリメート用のレンズと、移動可能に設けた導光部材としてのプリズムとを用い、レンズの間の光路をプリズムの位置に応じて切り替えるようにした光スイッチが提供されている。
【０００３】
この種の光スイッチとして、図６に示すように、器体１に導入される４本の光ファイバ２ａ〜２ｄの間で、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｂとが光結合されるとともに光ファイバ２ｃと光ファイバ２ｄとが光結合される状態と、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｄとが光結合されるとともに光ファイバ２ｂと光ファイバ２ｃとが光結合される状態との２状態を切り替える２×２光スイッチが知られている。
【０００４】
図６に示す光スイッチは、直方体状に形成され長手方向の両側から夫々２本ずつの光ファイバ２ａ〜２ｄが導入される器体１と、器体１内において各光ファイバ２ａ〜２ｄの端部に夫々結合されるフェルール３ａ〜３ｄと、各フェルール３ａ〜３ｄの端面に夫々接着されることによって各光ファイバ２ａ〜２ｄと夫々光結合されるコリメート用のレンズ４ａ〜４ｄとを有する。器体１内の長手方向の両端部には各２個のレンズ４ａ〜４ｄを保持する角柱状の一対のレンズ保持基台７が設けられる。各レンズ保持基台７に保持された各２個のレンズ４ａ〜４ｄは互いに対向するように配置され、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｃとが光結合されるとともに光ファイバ２ｂと光ファイバ２ｄとを光結合する。
【０００５】
さらに、器体１内には、対向するレンズ４ａ〜４ｄ間に配置されるプリズム９’と、プリズム９’に結合されプリズム９’を対向するレンズ４ａ〜４ｄの間の光路を遮る位置と遮らない位置との間で移動させるアクチュエータ６とが収納される。プリズム９’は、対向するレンズ４ａ〜４ｄの間の光路を遮る位置で光ファイバ２ａと光ファイバ２ｄとを光結合するとともに光ファイバ２ｂと光ファイバ２ｃとを光結合する光路を形成する。
【０００６】
ところで、アクチュエータ６は電磁石装置からなり、コ字状であって中央部がコイル６１を巻装したコイル枠６２に挿通され両脚部が夫々磁極片６３ａ、６３ｂとなった鉄芯６３と、各磁極片６３ａ、６３ｂに夫々対向する接極片６４ａ、６４ｂを両端部に有するアマチュア６４とを備える。コイル枠６２は、コイル６１に通電するための端子６５を有する端子保持台６６を両端部に有し、各端子保持台６６に磁極片６３ａ、６３ｂの基端部が夫々埋設される。アマチュア６４は、一方の接極片６４ａが磁極片６３ａにおける鉄芯６３の厚み方向の一面に当接するとともに他方の接極片６４ｂが磁極片６３ｂにおける鉄芯６３の厚み方向の他面から離れる第１の位置と、一方の接極片６４ａが磁極片６３ａにおける鉄芯６３の厚み方向の一面から離れるとともに他方の接極片６４ｂが磁極片６３ｂにおける鉄芯６３の厚み方向の他面に当接する第２の位置との間で鉄芯６３の厚み方向に平行移動する。ここで、アマチュア６４は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能となるように、板ばねにより日字状に形成された平衡ばね６７を介してコイル枠６２に保持される。平衡ばね６７はアマチュア６４の移動方向に可撓性を有し、平衡ばね６７の長手方向の各端部は端子保持台６６に対して夫々定位置に固定されている。アマチュア６４は、平衡ばね６７の長手方向の中央部に結合される。さらに、一方の磁極を鉄芯６３の中央部に当接させるとともに他方の磁極をアマチュア６４の中央部に対向させる永久磁石６８がコイル枠６２に固定され、鉄芯６３とアマチュア６４とは夫々異極性になるように磁化される。
【０００７】
この構成によれば、各磁極片６３ａ、６３ｂを夫々異極性に励磁するようにコイル６１に通電することによりアマチュア６４を第１の位置に移動させ、且つ、各磁極片６３ａ、６３ｂの極性を逆転させるようにコイル６１への通電を制御することによりアマチュア６４を第２の位置に移動させることができる。なお、コイル６１への通電を停止しても永久磁石６８の磁力によってアマチュア６４の位置は保持される。したがって、プリズム９’を取付部材６９を介してアマチュア６４に結合しておくことによってプリズム９’を平行移動させることができる。つまり、アマチュア６４を第１の位置に移動させればプリズム９’を対向するレンズ４ａ〜４ｄの間の光路を遮らない位置に移動させることができ、アマチュア６４を第２の位置に移動させればプリズム９’を対向するレンズ４ａ〜４ｄの間の光路を遮る位置に移動させることができる。
【０００８】
上述した構成によって、対向するレンズ４ａ〜４ｄの間の光路を遮らないようにプリズム９’が位置する状態で、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｂとが光結合されるとともに光ファイバ２ｃと光ファイバ２ｄとが光結合される。一方、対向するレンズ４ａ〜４ｄの間の光路を遮るようにプリズム９’が位置する状態で、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｄとが光結合されるとともに光ファイバ２ｂと光ファイバ２ｃとが光結合される。すなわち、アクチュエータ６によるプリズム９’の移動に応じて、光結合される光ファイバ２ａ〜２ｄの組合せの状態を上述した２状態で切り替えることができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５０５９号公報（第５−７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図６のような構成の光スイッチでは、光結合される光ファイバ２ａ〜２ｄ同士が器体１内で互いに端面を対向させるように器体１に導入されるので、光ファイバ２ａ〜２ｄを保持するフェルール３ａ〜３ｄを器体１の両端部に設ける必要があった。また、各光ファイバ２ａ〜２ｄと夫々光結合されるレンズ４ａ〜４ｄも、器体１の両端部に設ける必要があった。要するに、光ファイバ２ａ〜２ｄとレンズ４ａ〜４ｄとを含む光学系が器体１におけるレンズ４ａ〜４ｄの光軸方向の両端部に配設されるので、レンズ４ａ〜４ｄの光軸方向における光スイッチの寸法は大きかった。
【００１０】
本発明は上記自由に鑑みて為されたものであって、レンズの光軸方向における寸法が従来構成に比べて小さい光スイッチ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】
【００１１】
請求項１の発明は、複数本の光ファイバを保持する光ファイバ保持基台と、複数本の光ファイバにおける各端面に一端面が夫々光結合されるとともに他端面がすべて同じ向きに揃うように一直線上で並設されるコリメート用の複数個のレンズと、レンズに対して光ファイバと反対側に配置され組になるレンズの間に光路を形成する固定プリズムと、レンズと固定プリズムとの間の光路を遮らない第１の位置と遮る第２の位置との間で移動する可動プリズムと、可動プリズムに結合されるとともに可動プリズムを第１の位置と第２の位置との間で移動させるアクチュエータとを備え、可動プリズムが、第２の位置で固定プリズムとは異なる組のレンズの間に光路を形成することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、光結合される光ファイバ同士の端面が同じ向きに揃えられるので、光スイッチへの光ファイバの導入箇所を１箇所に集約でき、光ファイバとレンズとがレンズの光軸方向の両端部に配設される従来構成に比べて、レンズの光軸方向における寸法を小さくすることができる。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記レンズのすべてを一体に埋め込んだレンズ保持基台が付加されることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、レンズ間の位置関係を容易に保持できるのは勿論のこと、組み立てる際には、すべてのレンズとレンズ保持基台とを合わせて一つの部品として扱えるので、従来構成に比べて部品点数が減少し組立作業が容易になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、光結合される光ファイバ同士の端面が同じ向きに揃えられるので、光スイッチへの光ファイバの導入箇所を１箇所に集約でき、光ファイバとレンズとがレンズの光軸方向の両端部に配設される従来構成に比べて、レンズの光軸方向における寸法を小さくすることができる。また、レンズが一つの直線上に並設されることにより、一つの平面上に光ファイバとレンズとを含む光学系を配置することができるので、従来構成に比べて低背の光スイッチを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。以下では、光ファイバが器体に導入される向きを後向きとし、図１（ａ）の上下を夫々右左とし、図１（ｂ）の上下を夫々上下として説明するが、使用方向を限定する趣旨ではない。
【００１７】
本実施形態では、４本の光ファイバの間で２本ずつを組にして光結合するとともに光結合する組を切り替える２×２光スイッチを例示する。４本の光ファイバ２ａ〜２ｄは、図１（ａ）に示すように、先端部が右から２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの順に左右方向に並ぶように整列されて器体１に導入される。本実施形態の光スイッチでは、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｂとが光結合されるとともに光ファイバ２ｃと光ファイバ２ｄとが光結合される状態と、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｄとが光結合されるとともに光ファイバ２ｂと光ファイバ２ｃとが光結合される状態との２つの状態を切り替える。
【００１８】
光スイッチは、図１に示すように、光ファイバ２ａ〜２ｄが導入される合成樹脂製の器体１に、電磁石装置からなるアクチュエータ６と、光ファイバ２ａ〜２ｄを保持する光ファイバ保持基台３と、組になる光ファイバ２ａ〜２ｄ同士を光結合する光路を形成するとともにアクチュエータ６の動作によって光結合される光ファイバ２ａ〜２ｄの組を切り替える光路切替装置５とを収納して構成される。
【００１９】
光ファイバ保持基台３は、図２（ａ）に示すように、上面に断面Ｖ字状の４本のＶ溝３ａ〜３ｄが右から３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの順に左右方向に並ぶように形成されたＶ溝基板３１と、Ｖ溝基板３１の上面に対向する押さえ板３２とで構成される。器体１に導入される光ファイバ２ａ〜２ｄの先端部は、夫々Ｖ溝３ａ〜３ｄ内に位置するようにＶ溝基板３１と押さえ板３２との間に挟持される。すなわち、光ファイバ２ａ〜２ｄの先端部は、Ｖ溝基板３１の上面において端面をすべて同じ向きに揃えて左右方向に整列された状態で光ファイバ保持基台３に保持されることにより、図２（ｂ）に示すような、所謂ファイバアレイを構成する。ここで、Ｖ溝３ａとＶ溝３ｂとの間の距離およびＶ溝３ｃとＶ溝３ｄとの間の距離がＶ溝３ｂとＶ溝３ｃとの間の距離より小さく形成されるので、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｂとの間の距離および光ファイバ２ｃと光ファイバ２ｄとの間の距離は光ファイバ２ｂと光ファイバ２ｃとの間の距離より小さくなる。また、光ファイバ２ａ〜２ｄにおける先端部の他の部位は、リボン状の被覆部材２１に覆われることによって一体に保持される。
【００２０】
器体１は、板状のベース１１と下面開口のカバー１２とを組み合わせて、光ファイバ保持基台３の左右寸法と略同じ左右方向の内寸を有する角筒状の導入部１４が前後に長い直方体状の収納部１３の前面における左右方向の中央部から前方に突設された形状に形成される。導入部１４内には、前端部の上下寸法を他の部位の上下寸法よりも大きくする段差が上面に設けられた導入台１５がベース１１上に敷設されており、導入部１４の前端部の上端縁は、先端面を導入台１５の前端部における上面に対向させるように下方に向かって延設される。さらに、カバー１２は、導入台１５の段差に沿って突出する押さえ突片１６を導入部１４内に備える。この構成によって、整列された光ファイバ２ａ〜２ｄは、導入部１４の先端部におけるカバー１２と導入台１５との間を通って器体１内に導入され、光ファイバ保持基台３が導入台１５上における押さえ突片１６の後方に固定される。
【００２１】
光路切替装置５は、器体１のベース１１に固定された光学基台１０に固着される左右に長い直方体状のレンズ保持基台７と、レンズ保持基台７に埋め込まれるコリメート用のレンズ４ａ〜４ｄとを導入部１４内に備える。ここに、レンズ保持台７は前面を光ファイバ保持基台３の背面に当接させる位置に位置固定され、レンズ４ａ〜４ｄは夫々光ファイバ２ａ〜２ｄの端面に前面を対向させるようにレンズ保持基台７に埋め込まれることによって一体に保持される。すなわち、レンズ４ａ〜４ｄは、夫々光ファイバ２ａ〜２ｄと光結合される。また、レンズ４ａ〜４ｄは、光軸を互いに略平行に揃えるとともに、図３に示すように、後端部をレンズ保持基台７の背面から後方に夫々突出させるようにレンズ保持基台７に保持されている。なお、上述したようにレンズ保持基台７を備えることによって、各レンズ４ａ〜４ｄの配置および向きを容易に保持できるのは勿論のこと、すべてのレンズ４ａ〜４ｄとレンズ保持基台７とを合わせて一つの部品として扱えるので、組み立てる際の部品点数が減少し組立作業が容易になる。
【００２２】
さらに、光路切替装置５は、図１に示すように、第１の光結合状態の光路を形成する固定導光部材としての固定プリズム８と、第２の光結合状態の光路を形成する可動導光部材としての可動プリズム９とを器体１の収納部１３内に備える。
【００２３】
固定プリズム８は、図４（ａ）に示すように、レンズ４ａ〜４ｄを出入する光線を含む面内での断面形状が直角二等辺三角形である所謂直角ダハプリズムからなる第１のプリズム８ａと第２のプリズム８ｂとを有する。第１および第２のプリズム８ａ、８ｂは、夫々が上方から見て直角の対辺を前方に向けるとともに直角を挟む両斜辺を後方に向ける直角二等辺三角形になるような向きで、右から第１のプリズム８ａ、第２のプリズム８ｂの順に左右方向に並設される。この形状によって、第１および第２の各プリズム８ａ、８ｂにおいて、夫々の直角を挟む両斜面８１のうちの一方に前方から入射される光は、左右方向に偏向され他方から前方に出射される。すなわち、固定プリズム８は、第１および第２の各プリズム８ａ、８ｂにおける一方の斜面８１に出入する光と同じ前後位置で他方の斜面８１に出入する光とを夫々光結合する。また、固定プリズム８は、第１および第２の各プリズム８ａ、８ｂの前後中央部における両斜面８１間の距離を、夫々レンズ４ａとレンズ４ｂとの間またはレンズ４ｃとレンズ４ｄとの間の距離と略等しくするとともに、第１および第２の両プリズム８ａ、８ｂの間の距離を、レンズ４ｂとレンズ４ｃとの間の距離と略等しくするように形成される。
【００２４】
なお、固定プリズム８は、図５に示すように、第１および第２のプリズム８ａ、８ｂが直方体状の連結台８ｃの一側面に連続一体に結合されている場合に、第１および第２のプリズム８ａ、８ｂが独立している場合と同様の効果を得ることができる。したがって、固定プリズム８は、連結台８ｃに第１および第２のプリズム８ａ、８ｂを連続一体に結合して一つのプリズムとして扱うことができるので、組み立てる際の部品点数を減少し組立作業を容易にすることができる。
【００２５】
一方、可動プリズム９は、図４（ｂ）に示すように、レンズ４ａ〜４ｄを出入する光線を含む面内での断面形状が直角二等辺三角形の直角部を切除した等脚台形である所謂直角ダハプリズムからなり、上方から見て長辺を前方に向けるとともに短辺を後方に向ける台形形状になるように配置される。要するに、可動プリズム９は、固定プリズム８における第１または第２のプリズム８ａ、８ｂと同様に一方の斜面９１に出入する光と同じ前後位置で他方の斜面９１に出入する光とを光結合する。但し、可動プリズム９は、前端部における両斜面９１間の距離をレンズ４ａとレンズ４ｄとの間の距離と略等しくするとともに、後端部における両斜面９１間の距離をレンズ４ｂとレンズ４ｃとの間の距離と略等しくするように形成される。なお、可動プリズム９は、前後方向の寸法を小さくするために直角二等辺三角形の直角部を切除した断面形状に形成されているが、直角部を切除していない直角二等辺三角形状の断面を有するプリズムを採用してもよい。
【００２６】
また、アクチュエータ６は、図１に示すように、レンズ保持基台７が固着された光学基台１０に取り付けられることにより収納部１３の後端部に収納され位置固定されるものであって、図６で示した従来構成のアクチュエータ６と同様の原理によってアマチュア６４を上下方向に移動させる。但し、図示したアクチュエータ６には、従来構成と同じアクチュエータ６ではなく、アマチュア６４が枢支部６０を中心として回転移動する構成のアクチュエータ６を用いている。ここに、コイル６１（図６参照）への通電を制御するための端子６５はベース１１から下向きに突出する。さらに、アクチュエータ６は、アマチュア６４の上面に基端部が固定され先端部が収納部１３の前端部にまで前方に延設された棒状の取付部材６９を有する。可動プリズム９は、台形形状の上面が取付部材６９の先端部における下面に取着されることによって、上下方向に移動を可能とする。なお、アクチュエータ６は、従来構成と同様の構成のものには限らず、可動プリズム９を上下方向に移動させるものであればよい。
【００２７】
ところで、図１に示すように、固定プリズム８は、下面が光学基台１０に固着されることによって、収納部１１内におけるレンズ保持基台７に対して後方であって、レンズ４ａおよびレンズ４ｂの背面から出射される平行光を第１のプリズム８ａの前面に受けるとともにレンズ４ｃおよびレンズ４ｄの背面から出射される平行光を第２のプリズム８ｂの前面に受ける位置に固定される。一方、可動プリズム９は、上述したように取付部材６９に取着されることによってレンズ４ａ〜４ｄと固定プリズム８との間の光路を遮らない第１の位置と遮る第２の位置との間で移動可能に収納部１３内に収納される。ここに、可動プリズム９における第２の位置は、可動プリズム９の前面と固定プリズム８の前面とが正面から見て重なる位置であって、第１の位置は、レンズ４ａ〜４ｄと固定プリズム８との間の光路を遮らない位置まで第２の位置から上方に移動した位置である。
【００２８】
ここで、固定プリズム８および可動プリズム９の夫々の上下寸法は、レンズ４ａ〜４ｄの背面から出射される平行光の径以上であればよく、さらに、可動プリズムの第１の位置と第２の位置との間の移動距離はレンズ４ａ〜４ｄの背面から出射される平行光の径程度まで小さくすることができる。したがって、器体１の上下寸法を小さくすることができる。また、レンズ保持基台７と固定プリズム８とアクチュエータ６とは、すべて光学基台１０によって位置固定されるので、可動プリズム９と固定プリズム８とレンズ４ａ〜４ｄとの位置関係を上述した位置関係に保つことができ、器体１内への組み込みが従来構成に比べて容易になる。
【００２９】
次に、本実施形態の動作を図４を参照して説明する。可動プリズム９が第１の位置に位置する場合には、図４（ａ）に示すように、可動プリズム９はレンズ４ａ〜４ｄと固定プリズム８との間の光路を遮らないので、レンズ４ａ〜４ｄと固定プリズム８とが光結合される。ここで、固定プリズム８は、第１のプリズム８ａの前後中央部で各斜面８１に夫々光結合されるレンズ４ａとレンズ４ｂとを組として光結合するとともに、第２のプリズム８ｂの前後中央部で各斜面８１に夫々光結合されるレンズ４ｃとレンズ４ｄとを組として光結合する。すなわち、光路切替装置５は、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｂとを光結合するとともに光ファイバ２ｃと光ファイバ２ｄとを光結合する光路（図４（ａ）に２点鎖線で示す）を形成する。一方、アクチュエータ６のアマチュア６４を移動させることによって可動プリズム９を第２の位置に移動させた場合、図４（ｂ）に示すように、レンズ４ａ〜４ｄと可動プリズム９とが光結合される。ここで、可動プリズム９は、前端部で各斜面９１に夫々光結合されるレンズ４ａとレンズ４ｄとを組として光結合するとともに、後端部で各斜面９１に夫々光結合されるレンズ４ｂとレンズ４ｃとを組として光結合する。すなわち、光路切替装置５は、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｄとを光結合するとともに光ファイバ２ｂと光ファイバ２ｃとを光結合する光路（図４（ｂ）に２点鎖線で示す）を形成する。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の光スイッチは、器体１内へのすべての光ファイバ２ａ〜２ｄの導入箇所を１箇所に集約できるので、レンズ４ａ〜４ｄの光軸方向における寸法を従来構成に比べて小さくすることができる。また、すべてのレンズ４ａ〜４ｄを一つの部品として扱うことも可能となる。
【００３１】
なお、光ファイバ２ａ〜２ｄとＶ溝３ａ〜３ｄとレンズ４ａ〜４ｄとにおいて、隣接するもの同士の間隔は上述したものに限らず比較的自由に設計することができる。また、本実施形態では４本の光ファイバを導入する２×２光スイッチを例示したが、光スイッチに導入する光ファイバの本数については特に制限はない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態の構成を示し、（ａ）はカバーを外した上面図、（ｂ）は側方から見た断面図である。
【図２】（ａ）は同上に用いる光ファイバ保持基台の概略構成を示す背面図、（ｂ）は同上に用いるファイバアレイを示す斜視図である。
【図３】同上に用いるレンズ保持基台を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は同上の可動プリズムが第１の位置に位置する場合の動作説明図、（ｂ）は同上の固定プリズムが第２の位置に位置する場合の動作説明図である。
【図５】同上に用いる固定プリズムの他の構成を示す斜視図である。
【図６】従来例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
２ａ〜２ｄ  光ファイバ
３  光ファイバ保持基台
４ａ〜４ｄ  レンズ
６  アクチュエータ
７  レンズ保持基台
８  固定プリズム
９  可動プリズム
【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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