(57)【要約】【課題】輝度低下や輝度ムラを生じずに光の向きを変えることができ、例えばエッジライト型バックライトにおいてプリズムシートの代わりに使用できる光屈曲シートの提供。【解決手段】一方の層表面１１ａから入射した入射光の向きを変えて、他方の層表面１１ｂから射出する光屈曲層１１を備えた光屈曲シート１０であって、光屈曲層１１は、層表面１１ａ，１１ｂに交差する向きに互いに略平行に配置され、その一方の膜面１４ａで入射光を反射させる複数の光反射膜１４と、該光反射膜１４同士の間に配置された光透過層１５とを有して形成され、光反射膜の他方の膜面には、遮光膜が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の層表面から入射した入射光の向きを変えて、他方の層表面から射出する光屈曲層を備えた光屈曲シートであって、
前記光屈曲層は、前記層表面に交差する向きに互いに略平行に配置され、その一方の膜面で入射光を反射させる複数の光反射膜と、該光反射膜同士の間に配置された光透過層とを有して形成され、
前記光反射膜の他方の膜面には、遮光膜が設けられていることを特徴とする光屈曲シート。
【請求項２】
前記光反射膜は、金属薄膜からなり、
前記光透過層は、前記金属薄膜を支持するための支持層と、該支持層に一体化された光透過層本体との２層からなることを特徴とする請求項１に記載の光屈曲シート。
【請求項３】
液晶ディスプレイ用のエッジライト型バックライトに使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の光屈曲シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ用のエッジライト型バックライトなどに好適に使用される光屈曲シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ノートパソコンなどに使用される液晶ディスプレイは、通常、多数の液晶セルと偏光板などから構成される液晶パネルと、これを背面側から照らすバックライトとを備えて構成されている。
バックライトには、光源が液晶パネルの直下（背面側）に配置された直下型バックライトと、光源が液晶パネルの斜め下方に配置されたエッジライト型バックライトとがあり、より薄型化が求められる用途にはエッジライト型バックライトが使用される場合が多い。
【０００３】
図６は、従来のエッジライト型バックライト５０を備えた液晶ディスプレイ６０の一例について、その要部を示すものであって、液晶パネル６１の背面側に、くさび形の導光板６２と、この導光板６２の厚肉端部側に配置され、導光板６２に向けて光を射出するＬＥＤ、冷陰極管などの光源６３の他、反射板６４と、拡散フィルム６５と、多数のプリズムが形成された上向きのプリズムシート６６とを備えたエッジライト型バックライト５０が配置されたものである。
この例の液晶ディスプレイ６０においては、光源６３から射出された光は導光板６２の厚肉端部から入射し、導光板６２の図中上面から拡散フィルム６５に射出され、拡散フィルム６５を通った後、プリズムシート６６によって液晶パネル６１に対して略垂直の向きとなるようにその向きが変えられ、液晶パネル６１を背面側から照射するようになっている。
【０００４】
ところが、プリズムシート６６を使用して光の向きを変えた場合には、照射対象物である液晶パネル６１に輝度ムラが生じてしまうという問題があった。
すなわち、図７に模式的に示すように、このようなプリズムシート６６によれば、各プリズムに形成されている２つの斜面６６ａ，６６ｂで光を屈折させることができる。しかしながら実際には、入射する光は、その向きから、大部分が光源６３から遠い側の斜面６６ａに当たって屈折し、光源６３に近い側の斜面６６ｂにはほとんど当たらない。そのため、液晶パネル６１において、光源６３から遠い側の斜面６６ａに対応する部分Ａの輝度は高く、光源６３に近い側の斜面６６ｂに対応する部分Ｂの輝度は低くなるという輝度ムラが生じる。
【０００５】
液晶パネル６１の輝度ムラを解消するためには、プリズムシート６６と液晶パネル６１との間にも拡散フィルムを配置する方法がある。ところが、拡散フィルムを使用すると、不要な方向にまで光が拡散されてしまい、輝度が低下してしまうという新たな問題が生じた。
【０００６】
また、プリズムシートとしては、各プリズムが下向きに形成されたものもあるが、このような下向きのプリズムシートを使用した場合でも、上述の上向きのプリズムシート６６を使用した場合と同様に、光源から遠い側の斜面に当たる光と、光源に近い側の斜面に当たる光との比率が異なることに起因して、同様の輝度ムラの問題が生じる。
【０００７】
このような問題を解消する方法としては、図８に示すように、反射層７１と透明層７２とが交互に設けられた特許文献１に開示の微細すだれ状シート７０をプリズムシートの代わりに配置する方法も考えられる。このシート７０を使用すると、液晶パネル６１には、反射層７１に反射された光がムラなく照射されると期待される。
【特許文献１】特開昭６２−９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような微細すだれ状シートをプリズムシートの代わりに使用した場合、液晶パネルの輝度ムラは解消できたとしても、やはり輝度が低下してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、輝度低下や輝度ムラを生じずに光の向きを変えることができ、例えば、エッジライト型バックライトにおいてプリズムシートの代わりに好適に使用できる光屈曲シートの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は鋭意検討した結果、特許文献１に記載の微細すだれ状シートでは、光が反射層で十分には反射せず、反射層を透過してしまうことが輝度低下の原因であることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の光屈曲シートは、一方の層表面から入射した入射光の向きを変えて、他方の層表面から射出する光屈曲層を備えた光屈曲シートであって、前記光屈曲層は、前記層表面に交差する向きに互いに略平行に配置され、その一方の膜面で入射光を反射させる複数の光反射膜と、該光反射膜同士の間に配置された光透過層とを有して形成され、前記光反射膜の他方の膜面には、遮光膜が設けられていることを特徴とする。
前記光反射膜は、金属薄膜からなり、前記光透過層は、前記金属薄膜を支持するための支持層と、該支持層に一体化された光透過層本体との２層からなることが好ましい。
本発明の光屈曲シートは、液晶ディスプレイ用のエッジライト型バックライトへの使用に好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、輝度低下や輝度ムラを生じずに光の向きを変えることができ、例えば、エッジライト型バックライトにおいてプリズムシートの代わりに好適に使用できる光屈曲シートを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、光屈曲層１１と、その両面に設けられた第１の保護層１２および第２の保護層１３とから構成された本発明の一例の光屈曲シート１０を概略的に示すものである。
この例の光屈曲シート１０は、図１（ｂ）に示すように、第１の保護層１２を透過し、光屈曲層１１にその一方の層表面（入射面）１１ａから入射角βで入射した入射光の向きを変えて、他方の層表面（射出面）１１ｂから射出するものであって、射出光は第２の保護層１３を透過して光屈曲シート１０から出て、例えば、第２の保護層１３に対向するように配置された図示略の液晶パネルなどを照射可能になっている。
【００１３】
第１の保護層１２および第２の保護層１３は、光屈曲層１１を保護するためのものであって、その材料には、透明性の高い熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が使用される。樹脂のなかでも、保護層単体としての全光線透過率が７０％以上となるようなものが好適に使用され、具体的には、セルロース系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられるが、透明性と耐熱性の点から、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂（特に、シクロオレフィンポリマー）、セルロース系樹脂が好ましく、中でもポリカーボネート樹脂およびポリエステル系樹脂がより好ましい。
【００１４】
各保護層１２，１３の厚さには特に制限はないが、薄すぎると十分な保護機能が得られず、厚いほど全光線透過率が低下することから、０．０１〜０．５ｍｍが好ましく、０．１〜０．２ｍｍがより好ましい。
【００１５】
なお、本明細書における「全光線透過率」の値は、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１に準じて測定されたものである。
【００１６】
光屈曲層１１は、複数の光反射膜１４と複数の光透過層１５とを交互に有して形成されている。
光反射膜１４は、光屈曲層１１の層表面１１ａ，１１ｂに対して、図中αの交差角（入射面１１ａおよび射出面１１ｂに直交する線（法線）に対しての角度）で交差する向きに、互いに略平行、かつ、一定間隔で配置されていて、その一方の膜面（以下、反射面という場合もある。）１４ａで入射光を反射させるものである。光反射膜１４は、光を効果的に反射させる必要があるため、蒸着法、メッキ法などの方法で形成された金属薄膜からなることが好ましい。金属の種類としては、アルミニウム、銀、ニッケル、インジウム、クロム、亜鉛などが好適に使用できる。金属薄膜の厚さには特に制限はないが、蒸着法、メッキ法で形成されるものであれば、通常、１０ｎｍ〜１μｍである。
【００１７】
光透過層１５は、光反射膜１４同士の間に設けられ、反射面１４ａでの反射前後の光を透過させるものである。光透過層１５には、先に例示した保護層１２，１３に好適に使用される透明性の高い樹脂を同様に使用できる。
光透過層１５は、単層でも多層でもよいが、光反射膜１４が蒸着法やメッキ法などで形成された金属薄膜からなる場合には、良好な金属薄膜を形成しやすいことから、図２に拡大して示すように、金属薄膜からなる光反射膜１４をその反射面１４ａ側で支持する支持層１５ａと、この支持層１５ａに一体化された光透過層本体１５ｂとの２層構造とすることが好ましい。光透過層１５をこのような２層構造とする場合には、詳しくは後述するように、支持層１５ａとなる樹脂シートを用意し、その一方の面に、金属薄膜を蒸着法、メッキ法などで形成し、その後、他方の面に光透過層本体１５ｂをなす樹脂を一体化させる方法により、光透過層１５と金属薄膜からなる光反射膜１４とを形成できる。このような方法で形成される金属薄膜は平面度が高く、光をより均一な方向に反射できる。
【００１８】
また、このように光透過層１５を２層構造とする場合には、支持層１５ａは、その単体としての全光線透過率が７０％以上であることが好ましい。このような観点から、支持層１５ａに使用される樹脂シートとしては、セルロース系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等からなる樹脂シートが好ましく、特に、曲げ弾性率の点から、ポリエステル系樹脂シートが好ましい。
【００１９】
光透過層本体１５ｂには、光透過層本体１５ｂ単体としての全光線透過率が７５％以上、好ましくは８５％以上となるような樹脂が好適に使用でき、保護層１２，１３に好適に使用されるものと同様のものを使用できるが、なかでもシリコーン樹脂が好ましく、特に耐熱性の点でシリコーンゴムが好ましい。
なお、第１の保護層１２、第２の保護層１３、支持層１５ａ、光透過層本体１５ｂには、同じ種類の樹脂を使用してもよいし、異なる種類の樹脂を使用してもよい。
【００２０】
そして、この光屈曲シート１０においては、図２に示すように、各光反射膜１４の他方の膜面（以下、裏面という場合もある。）１４ｂに、白色塗料が塗工された遮光膜１６が設けられている。
このような遮光膜１６を設けることにより、入射光の一部が光反射膜１４を透過してしまう現象を抑制でき、反射面１４ａにおける入射光の反射率を高めることができる。その結果、輝度低下を生じることなく光の向きを変えることが可能な光屈曲シート１０を提供することができる。
【００２１】
このような遮光膜１６は、白色フィラーとバインダーと溶媒とを含有する塗工液を光反射膜１４の裏面１４ｂに塗布することで形成される。
白色フィラーとしては、二酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどが使用できる。また、これらは平均粒径が０．１〜５μｍであるものが好ましい。バインダーとしては、アルキド樹脂、アクリル樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アクリル−シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂など、各種熱可塑性樹脂や、熱硬化性または紫外線硬化性樹脂などを適宜使用できる。溶媒としては、例えば、炭化水素系、エステル系、ケトン系、アルコール系、多価アルコール誘導体系などの各種溶媒が使用できる。
【００２２】
遮光膜１６の厚さ（遮光膜１６の膜面に対して略垂直方向の厚み）は適宜設定できるが、遮光膜１６が設けられた光反射膜１４の単体での全光線透過率が０．１％以下となる程度の厚さとされることが好ましく、通常、１〜１０μｍである。このような範囲であれば、反射率を効果的に向上させることができるとともに、光屈曲層１１全体に占める遮光膜１６の割合が大きくなりすぎず、得られる光屈曲シート１０は、輝度低下をより抑制しつつ光の向きを変えることができる。
【００２３】
このような光反射膜１４と遮光膜１６と光透過層１５とを有して形成される光屈曲層１１の厚さ（光屈曲シートの厚さ方向の厚み）Ｄには特に制限はないが、０．０５〜０．５ｍｍの範囲が好ましい。光屈曲層１１の厚さがこのような範囲であれば、得られる光屈曲シート１０の厚さも適当な範囲となり、取扱性が良好であるとともに、薄型のエッジライト型バックライトにも好適に使用できる光屈曲シート１０とすることができる。
【００２４】
光反射膜１４の交差角αは、光の入射角βと光透過層１５の屈折率ｎから、以下の式（１）により決定される。なお、下記式（１）における右辺の分母は１になっているが、これは空気の屈折率である。
ｓｉｎβ／ｓｉｎ２α＝ｎ／１・・・（１）
また、隣り合う光反射膜１４の反射面１４ａ間の距離Ｌ、厚さＤなどの条件も、光の入射角βなどに応じて適宜設定できるが、例えば距離Ｌが小さすぎると、反射面１４ａで反射した光が隣りの光反射膜１４の遮光膜１６に当たってしまい、射出面１１ｂから図中上方向に透過しなくなる。よって、距離Ｌ、厚さＤなどは、この光屈曲シート１０を第１または第２の保護層１２，１３側から平面視した場合、隣り合う光反射膜１４が重なり合わないように設定することが重要である。反対に、距離Ｌが大きすぎると、入射した光が光反射膜１４に当たらず、通り抜ける可能性がある。
【００２５】
図３は、図１の光屈曲シート１０が使用されたエッジライト型バックライト２０を備えた液晶ディスプレイ３０の一例について、その要部の構成を模式的に示すものである。
この例では、液晶パネル３１の背面側に配置されたエッジライト型バックライト２０は、くさび形の導光板２１と、この導光板２１の厚肉端部側に配置されたＬＥＤ、冷陰極管などの光源２２を備え、さらに、導光板２１の背面側に配置された反射板２３と、正面側に配置された拡散フィルム２４と、拡散フィルム２４と液晶パネル３１との間に配置された図１の光屈曲シート１０とを備えている。
【００２６】
このような液晶ディスプレイ３０においては、光源２２から射出された光は導光板２１の厚肉端部から入射し、導光板２１の図中上面から射出され、拡散フィルム２４を通った後、光屈曲シート１０に入射する。そして、光屈曲シート１０に入射した入射光は、第１の保護層１２を透過して光屈曲層１１に入射した後、光透過層１５を透過して光反射膜１４の反射面１４ａで反射された後、光屈曲層１１から射出され、第２の保護層１３を透過して、液晶パネル３１を照射する。
この際、この光屈曲シート１０においては、光反射膜１４の裏面１４ｂに遮光膜１６が設けられているため、入射光を高い反射率を反射でき、液晶パネル３１には輝度低下が生じない。
また、ここで光屈曲シート１０における交差角αや距離Ｌなどを上述したように設定することにより、輝度低下の問題だけでなく、輝度ムラの問題も生じない。
【００２７】
以上説明したような光屈曲シート１０は、例えば次のように製造することができる。
まず、光透過層１５の支持層１５ａを構成する材料として樹脂シートを用意し、その片面に、図４に示すように、蒸着法、メッキ法などで金属薄膜からなる光反射膜１４を形成する。ついで、形成された光反射膜１４に、白色フィラーとバインダーとを少なくとも含有する塗工液を塗布して、遮光膜１６を形成し、支持層１５ａ、光反射膜１４、遮光膜１６が順次形成された中間積層体４０を製造する。
そして、このような工程を繰り返し、多数の中間積層体４０を製造する。
【００２８】
ついで、図５に示すように、１つの中間積層体４０の支持層１５ａの露出面（光反射膜１４が形成されていない側の面）に、光透過層本体１５ｂを形成するための熱硬化型の液状のシリコーン樹脂を塗布してから別の中間積層体４０を貼り合わせ、加熱および加圧することを繰り返し、複数の中間積層体４０が光透過層本体１５ｂを介して一体化したブロック体４１を形成する。
このブロック体４１は、遮光膜１６、光反射膜１４、支持層１５ａ、光透過層本体１５ｂからなる積層パターンが繰り返されたものである。また、ここで１つの中間積層体４０の厚さと、これに塗布されたシリコーン樹脂の硬化後の厚さとの合計が、光反射膜１４間の距離Ｌに相当する。
【００２９】
ついで、このブロック体４１を所定の角度で、かつ、所定の間隔となるように、図中、一点鎖線で示すようにスライスすることにより、光屈曲層１１が得られる。ここでの所定の角度が図１の交差角αに相当し、所定の間隔が図１のＤに相当する。
そして、得られた光屈曲層１１の両面に、第１の保護層１２および第２の保護層１３をとなる樹脂シートを熱硬化型接着剤などで接着し、一体化することにより、光屈曲シート１０が得られる。
【００３０】
なお、樹脂シートを硬化型接着剤で接着して各保護層１２，１３を形成する場合には、接着剤として、硬化後における光線透過率が高いものを使用することが好ましい。具体的には、硬化後の接着剤層単体の全光線透率が６５％以上であるものが好ましく、８０％以上がより好ましい。このような接着剤としては、硬化後に透明性を有する熱硬化型接着剤、多液反応型接着剤、紫外線硬化型接着剤等が挙げられ、具体的にはエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、メラミン系接着剤、ポリエステル系接着剤、シリコーン系接着剤等を好適に用いることができる。
【００３１】
以上説明したように、このような光屈曲シート１０によれば、入射光を効果的に反射させ、輝度低下や輝度ムラ生じずに、照射対象物を照射することができるため、液晶ディスプレイ用のエッジライト型バックライト２０において、プリズムシートの代わりに好適に使用できる。また、このような光屈曲シート１０を使用すると、輝度ムラが生じないことから、光屈曲シート１０と液晶パネル３１との間に別途拡散フィルムを設ける必要もなく、より薄型で、不要な方向への光の拡散のない高輝度のエッジライト型バックライト２０を提供することができる。
【００３２】
なお、以上の例では、光屈曲シート１０における光透過層１５として支持層１５ａと光透過層本体１５ｂとからなる２層構造のものを示したが、２層構造には限定されず、１層でもよいし、必要があれば３層以上としてもよい。
さらに、光屈曲層１１を保護する観点からは、その両面に第１の保護層１２と第２の保護層１３とが設けられていることが好ましいが、必ずしも設けられなくてもよいし、さらには、光屈曲層１１の作用に悪影響を与えない範囲内で、他の層が設けられていてもよい。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。
［実施例］
図１〜２に示すような光屈曲シート１０を次のようにして製造した。
まず、支持層１５ａを構成する材料として厚さ２５μｍのポリエステルシート（商品名：コスモシャイン、東洋紡（株）製、全光線透過率９０％）を用意し、その片面に、蒸着法でアルミニウム薄膜からなる厚さ１０００Åの光反射膜１４を形成した。
ついで、この光反射膜１４に、白色フィラーとして二酸化チタン（平均粒径０．３μｍ）を含有する塗工液（商品名：スクリーンプロセスインキ「ＳＳ６６−０００」シリーズ、東洋インキ製造（株）製）を塗布して、厚さ３μｍの遮光膜１６を形成し、遮光膜１６、光反射膜１４、支持層１５ａが順次形成された中間積層体４０を製造した。
【００３４】
ついで、この中間積層体４０の支持層１５ａの露出面に、光透過層本体１５ｂを形成するための熱硬化型の液状のシリコーン樹脂（商品名：ＫＥ１８２５、信越化学工業（株））を７５μｍの厚みになるように塗布してから、別途製造した中間積層体４０をこれに貼り合わせ、１２０℃の条件で加熱した。なお、別途測定した光透過層本体１５ｂ単体での全光線透過率は８５％であった。
【００３５】
以上の工程を繰り返して、遮光膜１６、光反射膜１４、支持層１５ａ、光透過層本体１５ｂからなる積層パターンが繰り返されたブロック体４１を製造し、ついで、このブロック体４１を交差角αが２０°となるように１８０μｍ間隔でスライスし、厚さＤが１８０μｍの光屈曲層１１を製造した。なお、この光屈曲層１１における距離Ｌは６２μｍであった。
その後、得られた光屈曲層１１の両面に、熱硬化型の液状のシリコーン樹脂（商品名：ＫＥ１８２５、信越化学工業（株））を塗布後、厚さ０．２ｍｍのポリカポリカーボネートシート（全光線透過率８８％）を貼り合わせ、１２０℃の条件で加熱し、光屈曲層１１に第１の保護層１２と第２の保護層１３とを設けた。
【００３６】
このようにして得られた光屈曲シート１０を用いて、図３に示すように、エッジライト型バックライト２０を構成した。そして、第１の保護層１２に対して、入射角βが６５°である光を入射させ、第２の保護層１２から射出させ、射出光の輝度を輝度計ＢＭ−９（（株）トプコンテクノハウス製）により測定した。
その結果、輝度は  ６０００ｃｄ／ｍ２であり、輝度ムラも観測されなかった。
【００３７】
［比較例１］
光屈曲シート１０の代わりに、下向きのプリズムシート（商品名：ダイヤアート、三菱レイヨン（株）製）を使用した以外は実施例１と同様にしてエッジライト型バックライトを構成し、同様にして射出光の輝度を測定した。その結果、輝度は実施例１の輝度の６７％程度であるとともに、筋状の輝度ムラも観測された。
【００３８】
［比較例２］
光屈曲シート１０の代わりに、特許文献１に記載の微細すだれ状シートを使用した以外は実施例１と同様にしてエッジライト型バックライトを構成し、同様にして射出光の輝度を測定した。その結果、輝度は実施例１の輝度の８０％程度であり、低輝度であった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の光屈曲シートの一例を示す（ａ）斜視図と、（ｂ）断面図である。
【図２】図１の光屈曲シートの拡大断面図である。
【図３】図１の光屈曲シートを備えた液晶ディスプレイの要部を示す概略構成図である。
【図４】図１の光屈曲シートの製造方法を説明する説明図である。
【図５】図１の光屈曲シートの製造方法を説明する説明図である。
【図６】従来の液晶ディスプレイの要部を示す概略構成図である。
【図７】図６の液晶ディスプレイに使用されたプリズムシートの作用を説明する説明図である。
【図８】微細すだれ状シートの作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  光屈曲シート
１１  光屈曲層
１１ａ  光屈曲層の一方の層表面（入射面）
１１ｂ  光屈曲層の他方の層表面（射出面）
１４  光反射膜
１４ａ  光反射膜の一方の膜面（反射面）
１４ｂ  光反射膜の他方の膜面（裏面）
１５  光透過層
１５ａ  支持層
１５ｂ  光透過層本体
１６  遮光膜
２０  エッジライト型バックライト
【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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