(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明スペーサと、
前記透明スペーサの観察者に近い側の第１の面に設けられる第１のフィルムと、
前記透明スペーサの前記観察者から遠い側の第２の面に設けられる第２のフィルムと、
前記第１のフィルムと、前記透明スペーサとの間に設けられるレンズ素子とを有し、
前記第１のフィルムと前記第２のフィルムには、第１および第２の同一の二次元像が前記観察者から見て重なるように印刷されている三次元表示装置であって、
前記レンズ素子は、前記第２のフィルムに印刷されている第２の二次元像を、前記第１のフィルムより前記観察者に近い結像面に結像させ、
前記第１のフィルムに印刷されている第１の二次元像と、前記第２のフィルムに印刷されている前記第２の二次元像とは、各部分の輝度あるいは透過度が、各フィルム毎にそれぞれ独立に変化させて印刷されていることを特徴とする三次元表示装置。
【請求項２】
透明スペーサと、
前記透明スペーサの観察者に近い側の第１の面に設けられるフィルムと、
前記フィルムと、前記透明スペーサとの間に設けられるレンズ素子とを有し、
前記フィルムと、前記透明スペーサの前記観察者から遠い側の第２の面には、第１および第２の同一の二次元像が前記観察者から見て重なるように印刷されている三次元表示装置であって、
前記レンズ素子は、前記透明スペーサの前記第２の面に印刷されている第２の二次元像を、前記フィルムより前記観察者に近い結像面に結像させ、
前記フィルムに印刷されている第１の二次元像と、前記透明スペーサの前記第２の面に印刷されている第２の二次元像とは、各部分の輝度あるいは透過度が、フィルムおよび透明スペーサ毎にそれぞれ独立に変化させて印刷されていることを特徴とする三次元表示装置。
【請求項３】
透明スペーサと、
前記透明スペーサの観察者に近い側の第１の面に設けられる第１のフィルムと、
前記透明スペーサの前記観察者から遠い側の第２の面に設けられる第２のフィルムと、
前記第１のフィルム上に配置されるレンズ素子とを有し、
前記第１のフィルムと前記第２のフィルムには、第１および第２の同一の二次元像が前記観察者から見て重なるように印刷されている三次元表示装置であって、
前記レンズ素子は、前記第２のフィルムに印刷されている第２の二次元像を、前記第１のフィルムに印刷されている第１の二次元像が結像する結像面より観察者に近い結像面に結像させ、
前記第１のフィルムに印刷されている前記第１の二次元像と、前記第２のフィルムに印刷されている前記第２の二次元像とは、各部分の輝度あるいは透過度が、各フィルム毎にそれぞれ独立に変化させて印刷されていることを特徴とする三次元表示装置。
【請求項４】
透明スペーサと、
前記透明スペーサの観察者に近い側の第１の面上に配置されるレンズ素子とを有し、
前記透明スペーサの前記第１の面と、前記観察者から遠い側の第２の面には、第１および第２の同一の二次元像が、観察者から見て重なるように印刷されている三次元表示装置であって、
前記レンズ素子は、前記透明スペーサの前記第２の面に印刷されている第２の二次元像を、前記透明スペーサの前記第１の面に印刷されている第１の二次元像が結像する結像面より観察者に近い結像面に結像させ、
前記透明スペーサの前記第１の面に印刷されている第１の二次元像と、前記透明スペーサの前記第２の面に印刷されている第２の二次元像とは、各部分の輝度あるいは透過度が、各面毎にそれぞれ独立に変化させて印刷されていることを特徴とする三次元表示装置。
【請求項５】
表示対象物体の部分が前記観察者に近い奥行き位置である場合に、前記第２の二次元像の当該部分の輝度を高く、あるいは透過度を低くし、前記第１の二次元像の当該部分の輝度を低く、あるいは透過度を高くし、
また、前記表示対象物体の部分が前記観察者から遠い奥行き位置である場合に、前記第２の二次元像の当該部分の輝度を低く、あるいは透過度を高くし、前記第１の二次元像の当該部分の輝度を高く、あるいは透過度を低くすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の三次元表示装置。
【請求項６】
前記第１および第２の二次元像は、前記観察者の見る総体的な輝度が表示対象物体の各部分の輝度と等しくなるように、輝度あるいは透過度を独立に変化させて印刷されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の三次元表示装置。
【請求項７】
前記透明スペーサは、透明な箱体であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の三次元表示装置。
【請求項８】
前記透明な箱体は、合成樹脂で構成される透明な箱体であることを特徴とする請求項７に記載の三次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元表示装置に係わり、特に、例えば、携帯電話機などに取り付けられるストラップ、プリクラ、あるいは、装飾品などに使用され、三次元立体像を簡便に表現可能な三次元表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機などに取り付けられるストラップ、プリクラ、あるいは、装飾品などに使用され、簡便に三次元表示ができる装置としては、二眼式立体表示装置があり、その一例として、図１１に示すレンティキュラ方式あるいはパララックス方式がよく知られている。
以下に、この方式の原理について説明する。
三次元物体４０１を異なる方向から見た像（視差像）をカメラ（４０２，４０３）によって撮像する。画像変換装置４０４を用いて、カメラ（４０２，４０３）からの像を合成し、カメラ４０２の画像と、カメラ４０３の画像とを、レンティキュラ・シート（または、パララックス・シート）４０６のピッチの半分ずつ左右方向に交互に並べてひとつの二次元像とし、印刷物の印刷面４０５に印刷する。
観察者４０７は、レンティキュラ・シート（あるいは、パララックス・シート）４０６を通して、印刷面４０５の像を観察する。
レンティキュラ・シート（または、パララックス・シート）４０６は、左右に隣り合って並んだカメラ４０２の画像と、カメラ４０３の画像とを、観察者４０７の右目と左目に分けて表示できる。したがって、両眼視差による立体視が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の方式は、レンティキュラ・シート（あるいは、パララックス・シート）４０６という特殊で高価なものを必要とするという欠点を有する。
さらに、立体視の生理的要因の中で、両眼視差、輻輳と、ピント調節との間に大きな矛盾が生じるという問題点を有している。
即ち、両眼視差と輻輳はほぼ満足できるが、ピント面が表示面にあるため、この矛盾により眼精疲労などを生じる。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、携帯電話機などに取り付けられるストラップ、プリクラ、あるいは、装飾品などに使用される三次元表示装置において、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、かつ簡便に三次元表示が可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、透明スペーサと、前記透明スペーサの観察者に近い側の第１の面に設けられる第１のフィルムと、前記透明スペーサの前記観察者から遠い側の第２の面に設けられる第２のフィルムと、前記第１のフィルムと、前記透明スペーサとの間に設けられるレンズ素子とを有し、前記第１のフィルムと前記第２のフィルムには、第１および第２の同一の二次元像が前記観察者から見て重なるように印刷されている三次元表示装置であって、前記レンズ素子は、前記第２のフィルムに印刷されている第２の二次元像を、前記第１のフィルムより前記観察者に近い結像面に結像させ、前記第１のフィルムに印刷されている第１の二次元像と、前記第２のフィルムに印刷されている前記第２の二次元像とは、各部分の輝度あるいは透過度が、各フィルム毎にそれぞれ独立に変化させて印刷されていることを特徴とする。
【０００５】
また、本発明は、透明スペーサと、前記透明スペーサの観察者に近い側の第１の面に設けられるフィルムと、前記フィルムと、前記透明スペーサとの間に設けられるレンズ素子とを有し、前記フィルムと、前記透明スペーサの前記観察者から遠い側の第２の面には、第１および第２の同一の二次元像が前記観察者から見て重なるように印刷されている三次元表示装置であって、前記レンズ素子は、前記透明スペーサの前記第２の面に印刷されている第２の二次元像を、前記フィルムより前記観察者に近い結像面に結像させ、前記フィルムに印刷されている第１の二次元像と、前記透明スペーサの前記第２の面に印刷されている第２の二次元像とは、各部分の輝度あるいは透過度が、フィルムおよび透明スペーサ毎にそれぞれ独立に変化させて印刷されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、透明スペーサと、前記透明スペーサの観察者に近い側の第１の面に設けられる第１のフィルムと、前記透明スペーサの前記観察者から遠い側の第２の面に設けられる第２のフィルムと、前記第１のフィルム上に配置されるレンズ素子とを有し、前記第１のフィルムと前記第２のフィルムには、第１および第２の同一の二次元像が前記観察者から見て重なるように印刷されている三次元表示装置であって、前記レンズ素子は、前記第２のフィルムに印刷されている第２の二次元像を、前記第１のフィルムに印刷されている第１の二次元像が結像する結像面より観察者に近い結像面に結像させ、前記第１のフィルムに印刷されている前記第１の二次元像と、前記第２のフィルムに印刷されている前記第２の二次元像とは、各部分の輝度あるいは透過度が、各フィルム毎にそれぞれ独立に変化させて印刷されていることを特徴とする。
また、本発明は、透明スペーサと、前記透明スペーサの観察者に近い側の第１の面上に配置されるレンズ素子とを有し、前記透明スペーサの前記第１の面と、前記観察者から遠い側の第２の面には、第１および第２の同一の二次元像が、観察者から見て重なるように印刷されている三次元表示装置であって、前記レンズ素子は、前記透明スペーサの前記第２の面に印刷されている第２の二次元像を、前記透明スペーサの前記第１の面に印刷されている第１の二次元像が結像する結像面より観察者に近い結像面に結像させ、前記透明スペーサの前記第１の面に印刷されている第１の二次元像と、前記透明スペーサの前記第２の面に印刷されている第２の二次元像とは、各部分の輝度あるいは透過度が、各面毎にそれぞれ独立に変化させて印刷されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態では、表示対象物体の部分が前記観察者に近い奥行き位置である場合に、前記第２の二次元像の当該部分の輝度を高く、あるいは透過度を低くし、前記第１の二次元像の当該部分の輝度を低く、あるいは透過度を高くし、また、前記表示対象物体の部分が前記観察者から遠い奥行き位置である場合に、前記第２の二次元像の当該部分の輝度を低く、あるいは透過度を高くし、前記第１の二次元像の当該部分の輝度を高く、あるいは透過度を低くすることを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記第１および第２の二次元像は、前記観察者の見る総体的な輝度が表示対象物体の各部分の輝度と等しくなるように、輝度あるいは透過度を独立に変化させて印刷されていることを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記透明スペーサは、例えば、合成樹脂で構成される透明な箱体であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１の三次元表示装置の概略構成を示す図である。本実施の形態の三次元表示装置は、携帯電話機などに取り付けられるストラップに使用されるものである。
同図に示すように、本実施の形態の三次元表示装置は、透明合成樹脂（透明プラスチック）などの透明な箱体などから成る透明スペーサ１１０と、この透明スペーサ１１０の両面に配置される透明フィルム（例えば、プラスチック、ガラス、あるいはこれらの組み合わせなど）（１０１，１０２）とで構成される。
【０００９】
ここで、透明フィルム１０２が観察者１００に近く、透明フィルム１０１が観察者１００から遠くに配置される。
この透明フィルム（１０１，１０２）には、観察者１００から見て重なるように、それぞれ同一の二次元像（１０３，１０４）が印刷されている。
この場合に、透明フィルム（１０１，１０２）に印刷される二次元像（１０３，１０４）は、二次元像 の各部分の輝度あるいは透過度が、各透明フィルム毎にそれぞれ独立に変えて印刷される。
本実施の形態において、二次元像（１０３，１０４）は、図２に示すように、観察者１００に提示したい三次元物体１０５を、観察者１００から見て、透明フィルム（１０１，１０２）へ射影した像として生成される。
【００１０】
この二次元像の生成方法は、例えば、視線方向から三次元物体１０５をカメラ撮影した二次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の二次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
この二次元像（１０３，１０４）を、図３ないし図６に示すように、各透明フィルム（１０１，１０２）の双方に、観察者の右眼と左眼を結ぶ線上の一点から見て重なるように印刷する。
これは、例えば、二次元像（１０３，１０４）の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大／縮小率を制御することで可能となる。
【００１１】
本発明における重要な要点は、前述の構成を有する装置上で、二次元像（１０３，１０４）を構成する各々の部分の輝度あるいは透過度を、観察者１００から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体１０５の奥行き位置に対応して変えることである。
その変え方の一例を以下に述べる。
例えば、図３に示すように、三次元物体１０５の部分が透明フィルム１０２上にある場合には、透明フィルム１０２上の二次元像１０４の当該部分の輝度あるいは透過度を、三次元物体１０５の輝度に等しくなるように設定し、透明フィルム１０１上の二次元像１０３の当該部分の輝度をゼロ、あるいは、透過度を、例えば、透明フィルム１０１の最大値とする。
なお、図３では、白黒図面であるため、分かりやすいように、図面上では輝度が高い方あるいは透過度が低い方を濃く示してある。
【００１２】
次に、例えば、図４に示すように、三次元物体１０５の部分が観察者１００より少し遠ざかって、透明フィルム１０２より透明フィルム１０１側に少し寄った位置にある場合には、透明フィルム１０２上の二次元像１０４の当該部分の輝度を低下し、あるいは透過度を少し増加し、透明フィルム１０１上の二次元像１０３の当該部分の輝度を上昇し、あるいは透過度を少し減少する。
さらに、図５に示すように、例えば、三次元物体１０５の部分が観察者１００よりさらに遠ざかって、透明フィルム１０２より透明フィルム１０１側にさらに寄った位置にある場合には、透明フィルム１０２上の二次元像１０４の当該部分の輝度を減少し、あるいは透過度をさらに増加し、透明フィルム１０１上の二次元像１０３の当該部分の輝度をさらに上昇し、あるいは透過度をさらに減少する。
【００１３】
さらに、図６に示すように、例えば、三次元物体１０５の部分が透明フィルム１０１上にある場合には、透明フィルム１０２上の二次元像１０４の当該部分の輝度をゼロあるいは透過度を、例えば、その透明フィルムの最大値とし、透明フィルム１０１上の二次元像１０３の当該部分の輝度、あるいは透過度を、三次元物体１０５の輝度に等しくなるように設定する。
このように表示することにより、人の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが二次元像（１０３，１０４）であっても、観察者１００にはあたかも透明フィルム（１０１，１０２）の中間に三次元物体１０５が位置しているように感じられる。
したがって、本発明の三次元表示装置を、携帯電話機のストラップなどに使用することにより、携帯電話器の使用者は、実際の表示対象物体に近い三次元立体像１１５、例えば、立体キャラクタを観察することが可能となる。
例えば、図１の場合には、観察者１００にはあたかも透明フィルム（１０１，１０２）の中間に、実物のウサギ（表示対象物体）がいるように感じられる。
【００１４】
上記のような効果を得るための、上記二次元像を表示する面間の奥行き距離は、同じ三次元物体１０５に対して、透明フィルム（１０１，１０２）に印刷された各二次元像（１０３，１０４）が、観察者１００の右眼と左眼の位置から単眼で見て共通領域を有する範囲である。
即ち、共通領域がない状態では、この効果は消失し、観察者には上記面に奥行き方向に離れて感じられる。
なお、図１に示す三次元表示装置において、透明スペーサ１１０の両面に透明フィルム（１０１，１０２）を設ける代わりに、図７に示すように、透明スペーサ１１０の両面に直接二次元像（１０３，１０４）を印刷するようにしてもよい。
この場合には、透明スペーサ１１０の両面は、二次元像（１０３，１０４）が印刷される印刷面（１１１，１１２）となる。
【００１５】
このように、本発明においては、透明スペーサ１１０の両面に設けた透明フィルム（１０１，１０２）（あるいは、印刷面）に、二次元像 （１０３，１０４）を印刷するだけの簡単な構造で、且つ低価格で、眼鏡なしの三次元立体像を表示することができる。
即ち、本発明では、従来のように、レンティキュラ・シートやパララックス・シートなどの高価な部品を含まず、かつカラー化も容易であり、かつ機械的駆動部を含まないこともさらに利点となる。
また、本発明においては、図１１に示した従来法と異なり、実際に像を表示する面が、その錯覚位置を挟んで少なくとも２つ以上存在するため、従来法にあった両眼視差、輻輳と、ピント調節との間の矛盾を大きく抑制でき、眼精疲労などを抑制できると考えられる。
【００１６】
また、ピント調節自体は、観察者１００が２つ以上の面を同時に見ることになるため、双方の像を最もぼけさずに見ることができる位置に定位することとなるため、従来法の欠点を大きく改善できる。
また、これまで二次元像（１０３，１０４）の部分の輝度あるいは透過度の変化のみを記述してきたが、例えば、輝度あるいは透過度の変化は上記した通りとし、かつ観察者１００から見た総体的な色を変化させない範囲で各々の色を変えても、本発明の効果としては同様な効果が得られる。
これは、例えば、輪郭の部分の色が中とは異なり、通常の場合では違和感を感じる要因となるが、例えば、背景との色彩的なマッチングなどの点で効果を得られる場合がある。
【００１７】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２の三次元表示装置の概略構成を示す図である。同図に示すように、本実施の形態の三次元表示装置は、透明スペーサ１１０と、透明フィルム１０２との間に、凸レンズ１２０が設けられる点で、前述の実施の形態１の三次元表示装置と相異する。
この凸レンズ１２０により、透明フィルム１０１に印刷されている二次元像１０３は、図８に示す結像面１０７に結像する。
したがって、本実施の形態の三次元表示装置では、三次元立体像１１５は、図８に示すように、透明フィルム１０２の前方（透明フィルム１０２の観察者１００側の方向）に、浮かび上がるように表示される。
そのため、本実施の形態では、観察者１００は、前述の実施の形態１よりも、さらに親近感を持って三次元立体像を観察することができる。
【００１８】
なお、本実施の形態の三次元表示装置において、図９に示すように、透明フィルム１０２上に凸レンズ１２０を配置してもよい。
この場合には、凸レンズ１２０により、透明フィルム１０２に印刷されている二次元像１０３も、図９に示す結像面１０８に結像する。
したがって、図９に示す３次元表示装置においても、三次元立体像１１５は、図９に示すように、透明フィルム１０２の前方（透明フィルム１０２の観察者１００側の方向）に、浮かび上がるように表示される。
なお、図８において、透明フィルム１０１に二次元像１０３を印刷する代わりに、透明スペーサ１１０の面に直接二次元像１０３を印刷するようにしてもよく、さらに、図９において、透明フィルム（１０１，１０２）に二次元像（１０３，１０４）を印刷する代わりに、透明スペーサ１１０の両面に直接二次元像（１０３，１０４）を印刷するようにしてもよい。
【００１９】
なお、前述の説明では、本発明を、携帯電話器などに使用されるストラップに適用した実施の形態について説明したが、本発明は、プリクラ装置にも適用可能である。
図１０は、前述の実施の形態１、２の三次元表示装置を作成するプリクラ装置の概略構成を示す図である。
図１０に示すように、利用者２００の顔をカメラ２１０で撮影し、この画像を元に、プリンタ２３０で、プラスチックなどの透明な箱体からなる透明スペーサ１１０の両面に設けた透明フィルム（１０１，１０２）（あるいは、透明スペーサ１１０の両面の印刷面）に、利用者２００の顔の画像を印刷する。
この場合に、透明スペーサ１１０の両面に設けた透明フィルム（１０１，１０２）（あるいは、透明スペーサ１１０の両面の印刷面）に印刷される画像は、利用者２００の顔の各部分の奥行き位置に応じて、輝度あるいは透過度が、透明フィルム（１０１，１０２）（あるいは、透明スペーサ１１０の両面の印刷面）毎に、それぞれの独立に変化させて印刷する。
【００２０】
利用者２００の顔の各部分の奥行き位置を計測する手法として、以下の方法がある。
（１）計測装置で、利用者２００の顔の各部分の奥行き位置を計測する。
（２）複数のモデルを用意しておき、例えば、ディスプレイ２２０に当該複数のモデルを表示し、１つのモデルを利用者２００に選択させ、利用者２００の顔の各部分の奥行き位置を、選択されたモデルの奥行き位置に強制的に当てはめる。これにより、前述した原理により、利用者は、自分の顔の立体画像を観察することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、本発明は、装飾品などにも適用することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の三次元表示装置によれば、携帯電話機などに取り付けられるストラップ、プリクラ、あるいは、装飾品などに使用される三次元表示装置において、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、かつ簡便に三次元表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の原理を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の原理を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の原理を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２の三次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１、２の三次元表示装置を作成するプリクラ装置の概略構成を示す図である。
【図１１】従来の二眼式立体表示装置の一例として、レンティキュラ方式あるいはパララックス方式の立体表示装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１００，４０７…観察者、１０１，１０２…透明フィルム、１０３，１０４…二次元像、１０５，４０１…三次元物体、１０７，１０８…結像面、１１０…透明スペーサ、１１１，１１２，４０５…印刷面、１１５…三次元立体像、１２０…凸レンズ、２００…利用者、２１０，４０２，４０３…カメラ、２２０…ディスプレイ、２３０…プリンタ、４０４…画像変換装置、４０６…レンティキュラ・シート（または、パララックス・シート）。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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