(57)【要約】【課題】            形状が円盤状である被照射物に光照射するに適し、寿命末期において電極スパッタにより発光管内面黒化が生じ電極周辺部の発光領域の照度低下が起きたとしても有効発光領域には影響が無く、高い均斉度が保持されるフラッシュランプを提供する。【解決手段】        電極先端位置を有効発光領域から、少なくとも内面黒化が想定される領域の長さの分だけ離す。すなわち、有効発光部の両端に連設される当該ランプ発光管の端部を有効発光部に対して同じ方向に垂直に屈曲させ、かつ該端部を前記長さの分だけ延長し、その分だけ内部の電極先端位置を発光管外端側へ引っ込めることによって、電極先端周辺の放電空間が有効発光部に掛からない構成とする。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス製管材料から連続形成される部位であって、前記管の中心軸が実質的に同一平面Ｐ上にあり連続して形成されると共に少なくとも一部が螺旋形（渦巻き形）、円環またはそれらの組合せから成る形状に形成された有効発光部と、該有効発光部の両端にそれぞれ連設し、いずれも前記平面Ｐに対して同じ方向に垂直に屈曲して形成され、それぞれに先端がランプ点灯時に形成される放電空間を臨むように突設配置された陽極または陰極を備える端部と、から構成される発光管を備え、該発光管内部にキセノンガスを封入して成るフラッシュランプにおいて、
前記陽極および陰極はいずれも、先端部とこれを支持する電極芯棒とから構成され、先端部が円柱形状を有し、先端部と電極芯棒とは同軸でありかつ前記端部の中心軸とも同軸であり、その先端面は、前記平面Ｐと実質的に平行であり、かつ、前記端部を構成する前記管の中心軸を含み前記平面Ｐに垂直な断面において、前記有効発光部を構成する発光管の内壁のうち屈曲した前記端部に近い方の内壁を含む平面Ｐ１との距離Ｔを有して、前記各端部の外端側に引っ込んだ位置に配置され、
さらに、前記発光管の外面に、ランプ点灯時に該発光管内部に形成される放電路に沿うように巻回された金属線と、前記金属線の両端のそれぞれを支持し該金属線と電気的に接続されると共に、前記陽極及び陰極の先端部外周をそれぞれ前記端部の外面で囲繞するような位置に配置される一対の帯状金属板と、から成る外部始動補助電極を備え、前記陰極に近い側の帯状金属板の端縁に結合されたリード線並びに、該リード線に延設された端子を具備する、ことを特徴とするフラッシュランプ。
【請求項２】
前記陰極の先端部はタングステンを主成分とする焼結体で構成されていることを特徴とする請求項１記載のフラッシュランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュランプの性能改善に関するものであり、特に情報記録媒体の円盤ディスクピースの貼り合せ工程に用いられる円環形フラッシュランプの改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、円盤状情報記録媒体、例えば、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）の製造における円盤ディスクピースの貼り合せ工程（以下、単に「ディスク貼り合せ工程」という）においては、少なくとも一方が情報記録層を有する２枚のディスクピースの間に接着剤である光硬化性樹脂を介在させて両ディスクピースを重ね合わせ、これに光を照射することにより光硬化性樹脂を硬化させて両ディスクピースを貼り合わせ一体化させてＤＶＤディスクが製造されている。
また、ディスクピースの材料としては、光学的に十分透明で複屈折を制御し易いポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等が用いられている。
【０００３】
このディスク貼り合せ工程に用いられる光源には、光硬化性樹脂を硬化させるのに十分な強度のエネルギーの光をある程度短時間で照射できるだけでなく、熱変形し易い材料から構成されるディスクピースの温度を過度に上昇させないという相反する特性を備えることが要求される。そこで、こうした条件を備える光源として、例えば、フラッシュランプ（閃光放電ランプ）は最適である。このランプは樹脂硬化に必要な紫外線を瞬時にしかも非常に高い強度で照射することができ、一方、被照射物であるディスクピースは瞬時に光照射を受けるので、高温にならず、熱変形を起こさない。
【０００４】
このようなランプの一例としては、例えば、放電容器（発光管）内に放電物質としてのキセノンガスを封入して構成した特許文献１に記載のキセノンフラッシュランプが知られており、ディスク貼り合せ工程等に使用されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１７１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディスク貼り合せ工程では光硬化性樹脂の硬化により２枚のディスクピースの接着を行なうが、被処理物の照射面における照度分布は通常より高度な均斉度が要求される。これは、均斉度が低いと、被処理物に反りが生じ、次工程で不良となり、また同じショット数でも接着剤が硬化せず剥れる部分ができてしまうからである。被処理物の照射面における照度の均斉度を低下させる原因としては、ランプ寿命末期における電極スパッタによって電極周辺部の発光管内面が黒化し、その部分が著しい照度低下をもたらすためである。
【０００７】
ところで、ディスク貼り合せ工程に使用される従来のキセノンフラッシュランプは、典型的な例が特許文献１に示されているが、発光管が独特の形状を有しており、有効発光部は一つの平面上で螺旋形（渦巻き形）、円環またはそれらの組合せから成る形状に形成され、その両端にはそれぞれ、内部に電極を保持する端部がその平面に対して同じ方向に垂直に屈曲して連設されていた。そして、その電極の先端部（先端面）は、有効発光部を構成する発光管内部の放電空間の端に接する位置まで突き出した状態にあった。このため、有効発光部を構成する発光管内部の放電空間の端は、事実上発光管の端にも相当し、寿命末期において電極スパッタが生じると発光管端部の内面が黒化し、その部分が照度低下をもたらすため、被照射面に照度分布の均斉度を低下させるという問題があった。
【０００８】
電極スパッタを抑制するには、（ａ）封入ガス圧を上げる方法や（ｂ）電極動作温度を下げる方法がある。しかし、（ａ）の方法では電源電圧の制約（充電電圧は最大３６００Ｖ、最小３０００Ｖ；トリガー電圧１６ｋＶ）により封入ガス圧の上限が決められてしまうため、ガス圧増加によるスパッタ抑制には限界があり、大きな効果は期待できない。また（ｂ）の方法は、ランプ製造時に電極近傍の発光管をシュリンクし、発光管内表面と電極外表面を近付け電極を冷却することで電極スパッタを抑制することが考えられるが、このランプはロッドシールタイプであるため、シュリンクの際にバーナーで火を均等に当てることが難しいため不可能である。
【０００９】
そこで本発明では、上記課題を解決するために、形状が円盤状である被照射物に光照射するに適したフラッシュランプにおいて、寿命末期において電極スパッタにより発光管内面黒化が生じ電極周辺部の発光領域の照度低下が起きたとしても有効発光領域には影響が無く高い均斉度が保持されるフラッシュランプ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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、電極先端位置を有効発光領域から、少なくとも内面黒化が想定される領域の長さの分だけ離す構成とする。具体的には、有効発光部の両端に連設される当該ランプ発光管の端部を有効発光部に対して同じ方向に垂直に屈曲させた上で、該端部を前記長さの分だけ延長し、その分だけ内部の電極先端位置を発光管外端側へ引っ込めることによって、電極先端周辺の放電空間が有効発光部に掛からない構成とする。
【００１１】
すなわち、本発明のフラッシュランプは、
石英ガラス製管材料から連続形成される部位であって、前記管の中心軸が実質的に同一平面Ｐ上にあり連続して形成されると共に少なくとも一部が螺旋形（渦巻き形）、円環またはそれらの組合せから成る形状に形成された有効発光部と、該有効発光部の両端にそれぞれ連設し、いずれも前記平面Ｐに対して同じ方向に垂直に屈曲して形成され、それぞれに先端がランプ点灯時に形成される放電空間を臨むように突設配置された陽極または陰極を備える端部と、から構成される発光管を備え、該発光管内部にキセノンガスを封入して成るフラッシュランプにおいて、
前記陽極および陰極はいずれも、先端部とこれを支持する電極芯棒とから構成され、先端部が円柱形状を有し、先端部と電極芯棒とは同軸でありかつ前記端部の中心軸とも同軸であり、その先端面は、前記平面Ｐと実質的に平行であり、かつ、前記端部を構成する前記管の中心軸を含み前記平面Ｐに垂直な断面において、前記有効発光部を構成する発光管の内壁のうち屈曲した前記端部に近い方の内壁を含む平面Ｐ１との距離Ｔを有して、前記各端部の外端側に引っ込んだ位置に配置され、
さらに、前記発光管の外面に、ランプ点灯時に該発光管内部に形成される放電路に沿うように巻回された金属線と、前記金属線の両端のそれぞれを支持し該金属線と電気的に接続されると共に、前記陽極及び陰極の先端部外周をそれぞれ前記端部の外面で囲繞するような位置に配置される一対の帯状金属板と、から成る外部始動補助電極を備え、前記陰極に近い側の帯状金属板の端縁に結合されたリード線並びに、該リード線に延設された端子を具備する、ことを特徴とする。
【００１２】
また本発明のフラッシュランプは、
陰極の先端部はタングステンを主成分とする焼結体で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有効発光部に対して同じ方向に垂直に屈曲して連設されるランプ発光管の端部が所定の長さ（距離Ｔ）だけ延長され、その分だけ電極先端位置を発光管外端側へ引っ込めてあるので、電極先端周辺の放電空間が有効発光部として機能しないため、寿命末期において電極スパッタにより電極周辺部の発光領域の照度低下が起きたとしても有効発光領域には影響が無く高い均斉度が保持されるフラッシュランプを提供することができる。
【００１４】
また電極先端位置を有効発光部から離したことにより、外部始動補助電極の端部を、発光管の屈曲部を避け、発光管外面上で陰極先端部に最接近して配置させることができるようになるので、絶縁破壊しやすくなり寿命末期においても安定した始動性が得られる。
【００１５】
陰極先端がタングステンを主成分とする焼結体で構成されている場合には、陰極先端に電子放射物質を多量に保持できるので、ランプの寿命特性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態のフラッシュランプ全体外形を示す斜視図である。
【図２】図１に示すランプの模式的外観側面図である。
【図３】図２の側面図の要部の模式的断面図である。
【図４】本発明の実施形態のフラッシュランプの初期の照度分布を示す図である。
【図５】フラッシュランプからの光の照射領域の均斉度評価における照度測定点を示す模式図である。
【図６】フラッシュランプの点灯回数による均斉度の変化を示すグラフである。
【図７】フラッシュランプの点灯回数による照度維持率の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
＜実施例＞
図１は本発明の実施形態のフラッシュランプで、ディスク貼り合せ工程に使用されるキセノンフラッシュランプの一例を示すランプ全体外形の概略斜視図である。図２は、便宜上、図１に示すランプの上下を逆転させ、これを側面から見た状態を示す模式的外観側面図である。図３は、図２の側面図の陰極近傍（発光管屈曲部周辺）を拡大して示す模式的断面図である。
【００１９】
発光管１は、全体が概略二重円環形状を有し、外径Ｉｏ＝１０ｍｍ、内径Ｉ＝８ｍｍのオゾンレス石英管から形成され、内管部１１と外管部１２と、それらの一端を相互に繋ぐ連絡部１３と、それらの他端近傍にそれぞれ垂直上方に立設された端部１６、１７とから構成されている。内管部１１と外管部１２は、若干の寸法的歪みはあるものの、管の中心が実質的に同一平面Ｐ上に位置し（図２、図３参照）、ほぼ精確な二重円環を形成している（図１参照）。端部１６側には陽極３とこれを同軸上で支持する電極芯棒３６が、端部１７側には陰極４とこれを同軸上で支持する電極芯棒４６が設けられている。
【００２０】
また端部１６、１７の外端には、電極芯棒３６、４６と端部１６、１７の発光管外端とを封止する、図には表われていない封止部７５、７６が存在し、この封止部７５、７６の外周にこれを囲繞するようにベース７１、７２がそれぞれ配置されている。電極芯棒３６、４６の外端はそれぞれ端子３７、４７に電気的に接続している。なお、図１では、発光管１外面上に巻回されている金属線９とその両端を支持する帯状金属板５１、５２とから構成される外部始動補助電極（後述）は省略され、また端部１６、１７の外端側はベース７１、７２より先の構造を示していない。
【００２１】
陽極３は、例えば外径φ７．５ｍｍの純タングステン製棒状部材から構成される。陰極４は、陽極３と同径の純タングステン製棒状部材から構成される基部４２と、円柱状焼結体から構成される先端部４１とを結合させて、全体としては陽極３と同じ長さに構成される。このうち先端部４１は、その長さを例えば陰極４の全長の１／５程度とし、その外径を基部４２と同径または幾分小さくしてもよい。先端部４１の焼結体は、ランプの始動性改善のために設けたものであって、純タングステンを主成分としこれに金属複合酸化物ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３を少量含有させた混合物から構成される。
【００２２】
発光管１内部にはキセノンガスが数１０ｋＰａ封入され、陽極３と陰極４との間に電力が投入されると、陽極３と陰極４との間の放電路全体が発光し発光領域２が形成される。光照射時に被照射物であるディスク円盤は、発光管の二重円環が形成する平面Ｐと実質的に平行に配置されるので、発光領域２のうち、陽極３と陰極４近傍を含む端部１６、１７の放電領域から発せられる光は、端部１６、１７が平面Ｐに対して共に垂直上方に屈曲しているために、被照射物表面に直接届かず、有効に寄与しない。そこで、この領域を除いた発光領域を区別して有効発光部２１と呼ぶことにする。
【００２３】
有効発光部２１は、発光管１の、二重円環を形成する内管部１１と外管部１２、及び連絡部１３とから構成される連続した部分を指し、その直下に搬送されたディスク円盤面に直射光が照射される。有効発光部２１を構成する発光管１の内壁のうち垂直上方に屈曲した端部１６、１７に近い方の内壁、すなわち図３（上下を逆にして描かれている）の断面図において発光管上面側の内壁を含む平面Ｐ１を想定すると、端部１６、１７の、平面Ｐ１からの突出し長はいずれも例えば６０ｍｍである。陽極３及び陰極４（先端部４１）の先端面はいずれも、平面Ｐ１に対して幾分引っ込んだ位置にあり（図２参照）、この実施例では平面Ｐ１との距離Ｔ＝５．０ｍｍとしてある。
【００２４】
陰極４側の芯棒４６の外面には、発光管１内部の不純ガスの吸着のために、ＺｒＡｌ（ジルコニウムアルミニウム）から成る複合金属を保持したゲッター８が設置されている。
【００２５】
発光管１の外面には、ランプ点灯時に発光管１内部に形成される放電路に沿うように金属線９が巻回され、その金属線９の両端はそれぞれ帯状金属板５１、５２によって支持され帯状金属板５１、５２と電気的に接続されている。この一対の帯状金属板５１，５２は、陽極３及び陰極４の先端部外周を端部１６、１７の外面で囲繞するような位置に配置されている。金属線９は鉄などの３種の金属の合金から構成され、帯状金属板５１、５２はステンレス製である。金属線９と一対の帯状金属板５１、５２とが外部始動補助電極を構成する。陰極４側の帯状金属板５２にはリード線６並びに端子６６が結合されている。なお、図３では、金属線９は、それが発光管１外面上で巻回されている様子を、発光管１に対して手前側かあるいは奥側かの位置関係を分かり易く示すために、断面上では実際に現われない箇所にも誇張して描いてある。
【００２６】
陽極側、陰極側共に、端部１６、１７の発光管内径Ｉは８ｍｍであり、電極中心軸を発光管端部の中心軸とほぼ一致させるように配置してあり、陽極及び陰極の電極先端面の最大径Ｄは７．５ｍｍであるから、電極を構成する棒状体（陰極の場合は基部４１）の外面と発光管内面との距離（隙間）はいずれも、（８．０−７．５）／２＝０．２５ｍｍとなっている。
【００２７】
キセノンフラッシュランプ１０の端子３７と４７との間に直流電圧を印加し、同時に端子４７と６６との間にトリガー電圧（直流電圧）を印加すると、キセノンフラッシュランプ１０がフラッシュ放電を起こし、キセノンの発光による、遠紫外光を含む紫外光、可視光及び近赤外光を放射する。フラッシュ放電は瞬時に発生し、ランプの始動性は良好であった。
【００２８】
フラッシュランプは通常、反射板等が装備された照射器に組み込まれて使用される。図４は、本発明のフラッシュランプを用いた照射器から照射される光の被照射面における初期の照度分布を示したもので、ランプの有効発光部の直下の被照射面における照度の最大値を１００％とする相対照度分布を表わしている。グラフ中の数字はパーセンテージである。照射領域の中央部は、相対照度の差が１０％以内に収まっており、高い均斉度を示している。被照射物の円盤ディスク材料（ＤＶＤ用の場合、直径１２０ｍｍ程度）は、照射領域の中央部に配置され、その表面にほぼ均一に光が照射される。電極物質のスパッタ現象が起きていない初期のうちは、本発明のフラッシュランプも、従来のフラッシュランプも、被照射面における照度分布に差はない。
【００２９】
ディスク貼り合せ工程におけるキセノンフラッシュランプの使われ方の一例を、２枚のＤＶＤ用円盤ディスクを接着剤で貼り合せる場合について説明する。この工程では周知のディスク貼り合せ装置を用いることができる。前工程から搬送された２枚のディスクは、少なくとも一方のディスクの情報記録層が形成された面に、既存の適切な手法で、紫外線硬化性組成物から成る接着剤を均一に塗布しその面を内側にして、円盤の中心軸が互いに一致するようにして他方のディスクと重ね合わせて、貼り合せ装置のフラッシュランプ直下の所定位置に固定する。次いでこの２枚のディスクに両者が十分密着するように上方から均一に荷重を掛ける。そして、キセノンフラッシュランプに接続したランプ点灯装置を適宜操作して同ランプをフラッシュ点灯させ、重ね合わせた２枚のディスクの上方から、紫外線を主体とする光を照射する。ランプの光照射する側の後方には紫外線を反射する紫外線ミラーを設けてもよく、また光照射する側の前方には、ディスクへの熱的影響を避けるため余分な赤外線成分を遮断する赤外線カットフィルターや光照射波長域を制限する紫外線カットフィルターを設けてもよい。
【００３０】
陽極および陰極の電極先端面を有効発光部から遠ざけることによってもたらされる効果を調べるため、距離Ｔを、発光管端部１６、１７の外端側に向かう方向をプラスに取り、距離Ｔおよび距離Ｔが関係する発光管端部１６、１７の長さ以外の仕様は前記実施例と同じで、Ｔ＝５．０ｍｍ（本発明の実施例）、Ｔ＝０ｍｍ（比較例）、Ｔ＝−５．０ｍｍ（比較例）の３種類のフラッシュランプを作製し、それぞれのランプについて、点灯エネルギー４５０Ｊ、点灯回数が１秒間に３．０回となる条件で１０００万回まで連続してフラッシュ点灯させた。
【００３１】
その際、図５に示すような照射器を用いて、被照射面全域ができるだけ均等に評価できるように選定した任意の点、計１３箇所で波長３６５ｎｍにおける照度を各点灯回数で測定し、均斉度（＝被照射面における最小照度値／被照射面における最大照度値×１００）を算出した。図５では、被照射面の照射領域全体とランプ直下に対応する領域とを模式的に示してある。また、被照射面における照度の測定点を破線の丸で囲まれた数字で示してある。
【００３２】
この測定の結果、照度の均斉度は点灯回数に対して図６に示すような変化を示した。図中、ランプ１はＴ＝５．０ｍｍ、ランプ２はＴ＝０、ランプ３はＴ＝−５．０ｍｍのフラッシュランプである。図６から明らかなように、１日当たり１０万回程度点灯という通常の使用頻度における寿命末期に相当する１０００万回点灯時点において、均斉度は、Ｔ＝５．０ｍｍのとき８１．５％、Ｔ＝０のとき７７％、Ｔ＝−５．０ｍｍのとき７６．５％であり、電極先端面を有効発光部から遠ざけると、均斉度を向上させることができることが分かった。この結果は、本発明のフラッシュランプでは、有効発光部の発光管内面への電極材料のスパッタの影響が抑制されるためと考えられる。従来のフラッシュランプでは、ランプ発光管端部の電極近傍の被照射面上の照度が点灯回数とともに徐々に低下して行き、このことが均斉度を悪化させる。
【００３３】
なお、本発明のフラッシュランプでは、電極材料のスパッタの影響抑制の効果が照度維持率の面でも現われている。図７は、ランプ１〜３について、点灯回数に対する照度維持率の変化を示したものであるが、同図から分かるように、本発明のランプの場合、寿命末期において、１５％程度の照度維持率の改善が図られていた。
【００３４】
距離Ｔの大きさを変化させて更に検討を重ねたところ、電極先端面を有効発光部から遠ざければ遠ざけるほど均斉度が向上することが確認できた。発光管内面黒化領域の長さは、１０ｍｍないしそれ以上に及ぶこともある。しかし、距離Ｔを極端に大きくすることは、発光管端部の長さを長くすることに繋がり、ランプが必要以上に大型化するので、距離Ｔの大きさはランプ寸法の要求仕様に合わせて適宜選定することが好ましい。
【００３５】
一方、距離Ｔを小さくすることに関しては、電極と外部始動補助電極との位置関係の側面からも制約がある。外部始動補助電極の端部の帯状金属板は、電極先端面が有効発光部からある程度離れている場合は、発光管の屈曲部を避けて発光管外面上で電極先端部に最接近して配置させることが可能であるが、電極先端面を有効発光部に近づけ過ぎると、帯状金属板が発光管屈曲部にかかる形になり、電極先端部外周に近接配置することが困難になるので、最小でもおよそ３ｍｍ程度離す必要がある。
【００３６】
上記説明では、有効発光部の発光管形状が二重円環を基調とした形状であるフラッシュランプの実施例について説明したが、本発明のフラッシュランプはこれに限定されることはなく、有効発光部の発光管形状が多くの円環が組み合わされた多重円環であってもよく、また渦巻き型形状であってもよい。要するに、有効発光部が、円盤状の被照射物に光照射するのに適するように、螺旋形（渦巻き形）、円環またはそれらの組合せから成る形状に形成されていればよい。但し、有効発光部が実質的に同一平面上にあり管状材料から連続して形成されていることが条件である。また、陽極または陰極を有する両発光管端部はいずれも、有効発光部が成す平面に対して同じ方向に垂直に屈曲して形成される。
【００３７】
また上記説明の実施例では、陰極が先端部と基部の２つの部材から構成されていたが、本発明では、陰極は、その先端部を焼結体で構成せず、全体を陽極と同じ寸法・形状・材質で一体的に形成してもよい。
【００３８】
さらに、上記実施例の説明に記載されたランプの各構成要素は、本発明の趣旨の範囲内で任意に変形することが可能である。上記実施例のフラッシュランプでは、例えば、ランプ発光管の外径と内径の大きさは、図３に示されているように、有効発光部と鉛直上方に屈曲している端部とでそれぞれ互いに同じであったが、本発明では、端部の外径と内径は、有効発光部のそれらと同じである必要はなく、ランプの性能に支障が無い範囲で、例えば有効発光部よりも幾分小さく構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、ディスク貼り合せ工程等の高精度な基材接着工程で紫外線光源として用いられるキセノンフラッシュランプに利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…発光管
１１…内管部
１２…外管部
１３…連絡部
１６、１７…端部
２…発光領域
２１…有効発光部
３…陽極
３６…電極芯棒
３７…端子
４…陰極
４１…先端部
４２…基部
４６…電極芯棒
５１、５２…帯状金属板
６…リード線
６６…端子
７１、７２…ベース
７５、７６…封止部
８…ゲッター
９…金属線
１０…  キセノンフラッシュランプ
Ｐ、Ｐ１…仮想平面
【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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