(57)【要約】【課題】導光板内の戻り光が1次光源格納領域で減衰吸収されるので、光の利用効率が低かった。【解決手段】導光板の混色領域R1の入光端面の両端にLEDを囲むように白色高反射層１０１を形成する。あるいは、導光板の混色領域R1の入光端面の両端に、導光板と同一材料で延伸させてLEDを囲むように張り出させた張出部分１０２の終端に白色高反射層１０３を形成する。あるいは、導光板の混色領域R1の入光端面の両端に、導光板と同一材料で延伸させてLEDを囲むように張り出させた張出部分１０４の終端に金属薄膜たとえば銀（Ag）あるいはアルミニウム（Al）よりなる鏡面高反射層１０５を形成する。【選択図】        図１
2012113822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの１次光源と、
該１次光源を囲むように形成された反射部材と、
前記１次光源の１次光を入射するための入光端面、該入光端面から入射された光を導光させるための側面、前記入光端面と反対側に位置する反入光端面及び前記導光された光を出射する出射面を有する導光板と
を具備する面光源装置。
【請求項２】
前記反射部材が白色樹脂よりなり、前記導光板が透明樹脂よりなる請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記反射部材及び前記導光板は２色成形により一体化されている請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記反射部材が白色ポリエチレンテレクタレート（PET）よりなり、前記導光板が透明樹脂よりなる請求項１に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記反射部材が前記導光板の入光端面の張出部分に接着もしくは溶着されている請求項４に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記反射部材が金属薄膜あるいは透明樹脂上に金属薄膜を成膜した部材よりなり、前記導光板が透明樹脂よりなる請求項１に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記反射部材が前記導光板の入光端面の張出部分に成膜もしくは接着されている請求項６に記載の面光源装置。
【請求項８】
前記導光板が、
前記入光端面及び前記側面の一部を含む混色部材と、
前記側面の残り、前記反入光端面及び前記出射面を含む有効部材と
よりなる請求項１に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記反射部材が白色樹脂よりなり、前記混色部材が透明樹脂よりなる請求項８に記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記反射部材及び前記混色部材は２色成形により一体化されている請求項９に記載の面光源装置。
【請求項１１】
タンデム配列の複数の導光板モジュールよりなる面光源装置であって、前記各導光板モジュールが、
少なくとも１つの１次光源と、
該１次光源を囲むように形成された反射部材と、
前記１次光源の１次光を入射するための入光端面、該入光端面から入射された光を導光させるための側面、前記入光端面と反対側に位置する反入光端面及び前記導光された光を出射する出射面を有する導光板と
を具備する面光源装置。
【請求項１２】
前記導光板が、
前記入光端面及び前記側面の一部を含む混色部材と、
前記側面の残り、前記反入光端面及び前記出射面を含む有効部材と
よりなる請求項１１に記載の面光源装置。
【請求項１３】
前記反射部材が前記混色部材を囲み支えるための側壁を有する請求項１１に記載の面光源装置。
【請求項１４】
前記反射部材が前記混色部材と噛み合わせるための凸壁を有する請求項１１に記載の面光源装置。
【請求項１５】
前記反射部材が前記混色部材の入光端面を嵌合いするための側壁を有する請求項１１に記載の面光源装置。
【請求項１６】
前記反射部材が白色樹脂よりなり、前記導光板が透明樹脂よりなる請求項１１に記載の面光源装置。
【請求項１７】
前記反射部材及び前記導光板は２色成形により一体化されている請求項１６に記載の面光源装置。
【請求項１８】
前記反射部材が金属薄膜あるいは透明樹脂上に金属薄膜を成膜した部材よりなり、前記導光板が透明樹脂よりなる請求項１１に記載の面光源装置。
【請求項１９】
前記反射部材が前記導光板の入光端面の張出部分に成膜もしくは接着されている請求項１８に記載の面光源装置。
【請求項２０】
前記反射部材が白色樹脂よりなり、前記混色部材が透明樹脂よりなる請求項１９に記載の面光源装置。
【請求項２１】
前記反射部材及び前記混色部材は２色成形により一体化されている請求項２０に記載の面光源装置。
【請求項２２】
前記反射部材及び前記混色部材はそれぞれ複数を一体化し、前記有効部材を１枚化した請求項１９に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、液晶ディスプレイ装置のバックライト、透過型看板バックライト、トレース台照明装置、シャウカステン（レントゲンライトボックス）照明装置あるいはシーリングランプ等の平面照明装置として用いられる面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コントラスト向上及び省電力化のために、調光エリアに対してローカルディミング機能が液晶テレビ等の面光源装置に付加されている。このようなローカルディミング機能を有する面光源装置として冷陰極蛍光管、熱陰極蛍光管等の線状光源を用いたものがある（参照：特許文献１、２、３）。
【０００３】
他方、環境面からHgフリーの面光源装置の光源として１つ以上の点状光源が用いられている。たとえば、点状光源として、青色発光ダイオード（LED）に蛍光体を塗布して白色光を発光する白色LED、赤、青、緑の単色で発光する３つの光を適切に混色させて白色を得るための赤色LED、青色LED、緑色LEDがある。
【０００４】
そこで、本願共同出願人の１人であるスタンレー電気株式会社は１つ以上の点状光源を用いたローカルディミング機能を有する面光源装置を先に提案している（参照：特許文献４）。この先に提案された面光源装置について図１２、図１３、図１４を用いて説明する。
【０００５】
図１２は先に提案された面光源装置を示す斜視図である。
【０００６】
図１２においては、初段反射板４００の後段に２×４タンデム配列の導光板４１１、４１２、４１３、４１４、４２１、４２２、４２３、４２４が光学的に独立に設けられている。尚、図１２においては、初段反射板４００及び導光板４１１、４１２、４１３、４１４、４２１、４２２、４２３、４２４上に拡散板６（参照：図１３）、拡散フィルム、プリズムシート、選択偏光反射板（図示せず）等よりなる光学シートを設けてある。
【０００７】
図１３は図１２の面光源装置の断面図である。
【０００８】
図１３に示すように、筐体１内にLED実装基板２を設け、１次光源としてのLED３１１、３１２、３１３、３１４をLED実装基板４上に実装してある。尚、各LED３１１、３１２、３１３、３１４は１つ以上のLEDを総称的に表している。初段反射板４００、導光板４１１、４１２、４１３、４１４は互いに重畳関係を有し、前段導光板において導光できなかった漏光を後段導光板に入光する事無く前段導光板に反射させるための反射フィルム５１１、５１２、５１３、５１４、５１５が挿入されている。
【０００９】
各LED３１１、３１２、３１３、３１４は導光板４１１、４１２、４１３、４１４の入光端面に対面するLED格納領域７１１、７１２、７１３、７１４に位置するように実装されている。
【００１０】
図１４は図１２の導光板たとえば４１１の斜視図である。
【００１１】
図１４に示すように、導光板たとえば４１１は、複数のLEDの発光を受けるための入光端面T1、反入光端面T2、平坦面T3、傾斜面T4、出射面T5、側面T6、側面T7及び底面T8よりなり、平坦面T3、傾斜面T4、側面T6の一部、側面T7の一部により混色領域R1を形成し、出射面T5、側面T6の残り及び側面T7の残りにより有効領域R2を形成している。
【００１２】
導光板４１１の混色領域R1は、たとえば入光端面T1に設けられた単色光LEDの光を効率よく混色して白色光を得るために、及び／または、入光端面T1における輝度むらを避けるために、設けられている。他方、導光板４１１の有効領域R2は照明光を出射面T5より出射させるためのものである。
【００１３】
図１３に戻ると、導光板たとえば４１１の有効領域R2が次段の導光板４１２の混色領域R1上に重畳するように設けられ、これにより、面光源装置の均一な面光源を構成することになる。また、導光板の有効領域R2から出射された光は拡散板６等よりなる光学シートにより拡散して反射させ、いわゆる光のリサイクル効果により輝度むらを抑止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】実開昭６３−２１９０６号公報
【特許文献２】特開平１１−２８８６１１号公報
【特許文献３】特開２００２−７２２０４号公報
【特許文献４】特願２００８−０６３１８１号（平成２０年３月１２日出願）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述の先に提案された面光源装置においては、光の利用効率が低いという課題がある。これについて図１５を参照して説明する。図１５においては、図１２の導光板４１２を図示している。
【００１６】
矢印Ａに示すごとく、1次光としてのLED３１２の光の一部は入光端面T1で反射してLED格納領域７１２に戻される。この光Aの光束はLED３１２の出射光の10％程度ある。
【００１７】
矢印Ｂ，Ｃに示すごとく、1次光としてのLED312の光のうち入光端面に入射した光の一部は、混色領域R1及び有効領域R2を通過し、拡散板６内部あるいは光学シートの境界面で反射する。混色領域R1及び有効領域R2を導光した光の一部や、拡散板6あるいは光学シートの境界面で反射光の一部は、隣接する導光板に漏光する。しかし、残りは、矢印Ｅに示すごとく、反入光端面T2等で反射して混色領域R1を逆方向に導光し、矢印Ｆに示すごとく、LED格納領域７１２に到達して減衰吸収されてしまう。
【００１８】
拡散板６内部あるいは光学シートの境界面で反射されない光のみ有効出射光として、矢印Ｇに示すごとく、出射される。
【００１９】
このように、入光端面T1での反射された矢印Ａに示す戻り光及び混色領域R1を逆方向に導光した矢印Ｅ、Ｆに示す戻り光はLED格納領域７１２において減衰吸収される。つまり、LED格納領域７１２は、構造上、略三角柱状空間であり、たとえ高反射率の反射フィルムによって囲んでいたとしても、この空間内において多数回反射されると減衰吸収される。シミュレーションによると、LED３１２の出射光束の13.59％がLED格納領域７１２において減衰吸収されることが分かった。この結果、矢印Ｇに示す有効出射光は1次光源（LED）の出射光束の63.2％程度となり、従って、上述の面光源装置の光の利用効率が低くなる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述の課題を解決するために、本発明に係る面光源装置は、少なくとも１つの１次光源と、１次光源を囲むように形成された反射部材と、１次光源の１次光を入射するための入光端面、入光端面から入射された光を導光させるための側面、入光端面と反対側に位置する反入光端面及び導光された光を出射する出射面を有する導光板とを具備するものである。これにより、導光板内の戻り光は反射部材によって再び導光板に戻る。
【００２１】
また、導光板が、入光端面及び側面の一部を含む混色部材と、側面の残り、反入光端面及び出射面を含む有効部材とよりなる。
【００２２】
さらに、反射部材が白色樹脂よりなり、導光板もしくは混色部材が透明樹脂よりなり、反射部材及び導光板もしくは混色部材は２色成形により一体化されている。あるいは、反射部材が白色ポリエチレンテレクタレート（PET）よりなり、導光板が透明樹脂よりなり、反射部材が導光板の入光端面の張出部分に接着もしくは溶着されている。あるいは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）などの一般的光学用途の透明樹脂により成形または切削により形成した導光板の光源を囲むような部分にAlまたはAgなどの金属薄膜を成膜するか、ポリエチレンテレフタレート(PET)のような透明樹脂基材上にAgまたはAlといった金属薄膜をスパッタ成膜などで成膜したものを導光板入光端の光源を囲むような部分に接着してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
図１５のLED３１２を囲むようにその後方に反射部材を設けた場合、反射部材の反射率を95％とした場合のシミュレーションによると、LED格納領域７１２において減衰吸収されるLED３１２の出射光束が4.48％と小さくなることが分かった。この結果、有効出射光は1次光源（LED）の出射光束の70％程度と大きくなり、従って、光の利用効率を上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る導光板モジュールを示す平面図である。
【図２】図１の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の導光板を面光源装置に装着した場合の反射部材有無での出射光束特性を示す表である。
【図３】本発明に係る面光源装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図４】図３の面光源装置の断面図である。
【図５】図３の導光板の斜視図である。
【図６】本発明に係る面光源装置の第２の実施の形態の反射部材を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る面光源装置の第２の実施の形態の混色部材を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る面光源装置の第２の実施の形態の有効部材を示す斜視図である。
【図９】図６に示す白色高反射部材、図７に示す混色部材により組み立てられた面光源装置の一部の斜視図である。
【図１０】図９の面光源装置に有効部材を組み付けた断面図である。
【図１１】図６、図７の変更例を示す斜視図である。
【図１２】先に提案された面光源装置を示す斜視図である。
【図１３】図１２の面光源装置の断面図である。
【図１４】図１２の導光板の斜視図である。
【図１５】図１２の面光源装置の課題を説明するための導光板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は本発明に係る導光板モジュールを示す平面図である。尚、導光板モジュールとは導光板及び高反射層（部材）の組合せを言う。図１の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のいずれにおいても、導光板は、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等の透明樹脂あるいはガラス等よりなり、混色領域R1及び有効領域R2に区分されている。
【００２６】
図１の（Ａ）においては、導光板の混色領域R1の入光端面の両端にLEDを囲むように白色高反射層１０１を形成する。この場合、白色高反射層１０１はLED格納用切欠き１０１ａを有する。また、導光板を透明なポリメチルメタクリレート(PMMA)により形成し、白色高反射層１０１を白色ポリカーボネート（PC）たとえば三菱レイヨン（株）製のリアアクリライト（商標名）により形成すると、導光板の混色領域R1と白色高反射層１０１との境界に反射率88％の反射面が形成されることになる。尚、白色高反射層１０１のねじ孔１０１ｂ、１０１ｃは導光板固定のためのものである。
【００２７】
図１の（Ａ）における導光板と白色高反射層１０１との一体化構造は、導光板を形成するポリメチルメタクリレート(PMMA)と白色高反射層１０１を形成するポリカーボネート（PC）の2色成形によって実現できる。
【００２８】
図１の（Ｂ）においては、導光板の混色領域R1の入光端面の両端に、導光板と同一材料で延伸させてLEDを囲むように張り出させた張出部分１０２の終端に白色高反射層１０３を形成する。たとえば、導光板をポリメチルメタクリレート(PMMA)により形成し、白色高反射層１０３を、たとえば東レ（株）製、ルミラーE6SV(商標名)のような高反射率発泡ポリエチレンテレフタレート(PET)により形成すると、導光板の混色領域R1と白色高反射層１０３との境界に反射率97％の反射面が形成される。
【００２９】
図１の（Ｂ）における導光板と白色高反射層１０３との一体化構造は、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を成形もしくは切削して張出部分１０２を含む導光板を形成した後に、白色ポリエチレンテレフタレート（PET）を接着もしくは溶着によって貼り付けることによって白色高反射層１０３を形成することによって実現できる。
【００３０】
図１の（Ｃ）においては、導光板の混色領域R1の入光端面の両端に、導光板と同一材料で延伸させてLEDを囲むように張り出させた張出部分１０４の終端に金属たとえば銀（Ag）あるいはアルミニウム（Al）よりなる鏡面高反射層１０５を形成する。たとえば、導光板をポリメチルメタクリレート(PMMA)により形成し、鏡面高反射層１０５をAgフィルムにより形成すると、導光板の混色領域R1と鏡面高反射層１０５との境界に反射率94.2％の反射面が形成される。
【００３１】
図１の（Ｃ）における導光板と鏡面高反射層１０５との一体化構造は、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を成形もしくは切削して張出部分１０４を含む導光板を形成した後に、AgあるいはAlを成膜もしくは塗装によって鏡面高反射層１０５を形成することによって実現できる。
【００３２】
図２は図１の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の導光板を面光源装置に装着した場合の反射部材有無での出射光束特性を示す表である。尚、いずれの場合も、混色領域R1のサイズは横25.0mm×縦23.9mm、有効領域R2のサイズは横26.9mm×縦23.9mmである。
【００３３】
図２に示すように、図１の（Ａ）の場合、白色高反射層１０１のサイズを横8.2mm×縦8.2mmとすれば、白色高反射層１０１がない場合には出射光束は1.56  lmであり、白色高反射層１０１がある場合には出射光束は1.81  lmであり、出射光束は16％向上した。
【００３４】
図２に示すように、図１の（Ｂ）の場合、張出部分１０２のサイズを横5.0mm×縦8.2mmとすれば、白色高反射層１０３がない場合には出射光束は1.64  lmであり、白色高反射層１０３がある場合には出射光束は1.69  lmであり、出射光束は9％向上した。
【００３５】
図２に示すように、図１の（Ｃ）の場合、張出部分１０４のサイズを横5.0mm×縦8.2mmとすれば、鏡面高反射層１０５がない場合には出射光束は1.64  lmであり、白色高反射層１０５がある場合には出射光束は1.74  lmであり、出射光束は6％向上した。
【００３６】
図３は本発明に係る面光源装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【００３７】
図３においては、LED実装基板２上にねじ（図示せず）によって３×４タンデム配列の図１の（Ａ）に示す導光板モジュール４１１ａ、４１２ａ、４１３ａ、４１４ａ、４２１ａ、４２２ａ、４２３ａ、４２４ａ、４３１ａ、４３２ａ、４３３ａ、４３４ａが光学的に独立に固定されている。尚、図３においても、LED実装基板２は筐体（図示せず）に設けられ、導光板モジュール４１１ａ、４１２ａ、４１３ａ、４１４ａ、４２１ａ、４２２ａ、４２３ａ、４２４ａ、４３１ａ、４３２ａ、４３３ａ、４３４ａ上に拡散板、拡散フィルム、プリズムシート、選択偏光反射板（図示せず）等よりなる光学シートを設けてある。また、３１１、３２１、３３１はLED搭載用切欠きである。
【００３８】
図４は図３の面光源装置の断面図である。
【００３９】
図４に示すように、導光板モジュール４１１ａ、４１２ａ、４１３ａ、４１４ａは互いに重畳関係を有し、前段導光板において導光できなかった漏光を後段導光板に入光する事無く前段導光板に反射させるための反射フィルム(図示せず)が挿入されている。
【００４０】
また、各LED（図示せず）は導光板モジュール４１１ａ、４１２ａ、４１３ａ、４１４ａの入光端面に対面する白色高反射層１０１内に位置するように実装されている。
【００４１】
図５は図３の導光板モジュールたとえば４１１ａの斜視図である。
【００４２】
図５に示すように、導光板モジュールたとえば４１１ａは、図１４の導光板４１１と同様に、1つ以上のLEDの発光を受けるための入光端面T1、反入光端面T2、平坦面T3、傾斜面T4、出射面T5、側面T6、側面T7及び底面T8よりなり、傾斜面T4、側面T6の一部、側面T7の一部により混色領域R1を形成し、出射面T5、側面T6の残り及び側面T7の残りにより有効領域R2を形成しているが、入光端面T1に白色高反射層１０１が設けられている点で異なる。
【００４３】
図３、図４の面光源装置においては、図１の（Ａ）に示す導光板モジュールを用いているので、出射光束を向上できる。
【００４４】
尚、図３、図４においては、図１の（Ａ）に示す導光板モジュールの代りに、図１の（Ｂ）に示す導光板モジュールあるいは図１の（Ｃ）に示す導光板モジュールを用いることができる。
【００４５】
図６、図７、図８は本発明に係る面光源装置の第２の実施の形態を示し、具体的には、図６はたとえば４つの調光エリアを1つの部材で一体化した(4連化した)白色高反射部材２０１を示し、図７は導光板のたとえば4連化した混色部材２０２を示し、図８は導光板の1枚化した有効部材２０３を示す。すなわち、本発明の第２の実施の形態においては、図６の白色高反射部材２０１を複数個たとえば8個、図７の混色部材２０２を複数個たとえば8個、及び図８の有効部材２０３を1個を組合せて1つの面光源装置を形成する。これにより、部品数を減少でき、従って、製造コストを低減できる。
【００４６】
図６に示すように、白色高反射部材２０１はたとえば出光興産製タフロンURC250Xや、三菱エンジニアリングプラスチックス製ユーピロンEHR3100などの高反射性ポリカーボネート(PC)により成形し、4つのLEDを格納するためのLED格納用切欠き２０１ａを有すると共に、図７の混色部材２０２を囲み支えるための側壁２０１ｂ、図７の混色部材２０２と噛み合わせるための凸壁２０１ｃ、図７の混色部材２０２の入光端面を嵌合いするための突起２０１ｄを有する。
【００４７】
図７に示すように、混色部材２０２はたとえばポリメチルメタクリレート（PMMA）により成形し、図６の白色高反射部材２０１の凸壁２０１ｃと噛み合わせるための切欠き２０２ａを有する。さらに、混色部材２０２は、LEDの出射光を受けるための入光端面T1’、入光端面T1’から入射された光を混色させるための側面T2’、T3’、及び導光された光を出射する出射面T4’を有する。
【００４８】
図８に示すように、有効部材２０３はたとえばポリメチルメタクリレート（PMMA）により成形し、図７の混色部材２０２の出射光を受けるための入光端面T1”、反入光端面T2”、入光端面T1”から入射された光を導光させるための側面T3”、T4”、出射面T5”及び底面T6”を有する。尚、刻み２０３ａは調光エリア境界に設けられ、隣接する調光エリアからの漏光を制限するものである。
【００４９】
図９は図６に示す白色高反射部材２０１、図７に示す混色部材２０２及び図８に示す有効部材２０３により組み立てられた面光源装置の斜視図、図１０は図９の断面図である。すなわち、図９及び図１０に示す筐体１内にLED実装基板２を設け、１次光源としてのLEDをLED実装基板２に実装してある。これら筐体１及びLED実装基板２上に、図６に示す白色高反射部材２０１を8個、図７に示す混色部材２０２を8個、及び図８に示す有効部材２０３を1個を順に組み立てる。尚、有効部材２０３は図９においては省略してある。
【００５０】
図１１は図６、図７の変更例を示す斜視図である。
【００５１】
図１１に示すように、図６に示す白色高反射部材２０１と図７に示す混色部材２０２とを、それぞれ、高反射ポリカーボネート(PC)と透明なポリメチルメタクリレート(PMMA)との二色成形により一体構造とすることもできる。これにより、さらに、部品数を減少でき、従って、さらに、製造コストを低減できる。
【００５２】
尚、図６、図７、図１１においては、図１の（Ｂ）に示す導光板モジュールあるいは図１の（Ｃ）に示す導光板モジュールを用いることができる。この場合、白色高反射部材２０１の混色部材２０２の入光端面T1’に対向する部分の代りに、混色部材２０２に張出部分を設け、この張出部分に発泡ポリエチレンテレフタレート(PET)による白色高反射層もしくはAgフィルム等の鏡面高反射層を形成する。
【符号の説明】
【００５３】
１：筐体
２：LED実装基板
３１１、３１２、３１３、３１４：LED
４００：初段反射板
４１１、４１２、４１３、４１４、４２１、４２２、４２３、４２４：導光板
５１１、５１２、５１３、５１４、５１５：反射フィルム
６：拡散板
７１１、７１２、７１３、７１４：LED格納領域
１０１：白色高反射層
１０２：張出部分
１０３：白色高反射層
１０４：張出部分
１０５：高反射層
２０１：白色高反射部材
２０１ａ：LED格納領域
２０１ｂ：側壁
２０１ｃ：凸壁
２０１ｄ：突起
２０２：混色部材
２０３：有効部材  
【図１】
2012113822.tif 000003
【図２】
2012113822.tif 000004
【図３】
2012113822.tif 000005
【図４】
2012113822.tif 000006
【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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【図１４】
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【図１５】
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