(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の支持アーム（６０）の基端を固定し、その先端に移動側光ファイバ（５２）を保持させ、前記支持アームの曲げ変形により前記移動側光ファイバを、位置決め台（７０）の上に配列された複数の固定側光ファイバ（５１）に選択的に位置合わせして、光接続するようにしてあり、
支持アーム（６０）の先端部を固定側光ファイバ（５１）の配列方向の一端側に付勢するバネ（５５）と、このバネ（５５）に抗して支持アーム（６０）の先端部を固定側光ファイバ（５１）の配列方向の他端側に押し付けるステップカム（３０）とが設けられた横送り機構の前記ステップカムの縦方向の移動によって、前記支持アーム（６０）が該ステップカムに多段に連設されたカム面（３０ａ）に選択的に当接されることで、前記支持アームの先端連結部（６１）の位置が制御されるようになっていることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項２】
前記支持アーム（６０）が、互いに平行に配置された一対のプレート（６５Ａ、６５Ａ）の先端と基端とをそれぞれ互いに連結部（６１、６２）で連結した構造であることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ装置。
【請求項３】
前記移動側光ファイバは、前記支持アーム（６０）の先端連結部（６１）に取り付けられたホルダ（６４）に保持され、このホルダ（６４）から延びる先端側の部分が、前記位置決め台（７０）上にて固定側光ファイバ（５１）に選択的に位置合わせされるようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載の光スイッチ装置。
【請求項４】
前記位置決め台（７０）は、前記支持アーム（６０）の基端が固定されたフレーム（５３）に固定して、屈折率整合剤であるシリコンオイルを満たしたケーシング内に配備され、前記ケーシング内に、固定側光ファイバ（５１）の先端部と移動側光ファイバ（５２）の先端部が液密的に挿入されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光スイッチ装置。
【請求項５】
前記位置決め台（７０）にて昇降するハンマ（９１）によって、移動側光ファイバ（５２）を位置決め台（７０）の位置決め溝に押し付ける押し付け機構（９０）を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光スイッチ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光スイッチ装置を１つの単位として、該光スイッチ装置を、複数個集合してなることを特徴とする光スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動側光ファイバを、位置決め台の上に配列された複数の固定側光ファイバに選択的に位置合わせして光接続する光スイッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光スイッチ装置の従来例として、図７に示すものが知られている。図７において、符号１０は光スイッチ装置である。本光スイッチ装置１０は、屈折率整合剤であるシリコンオイル１３を満たした容器１２内に収納されている。接続対象である複数の固定側光ファイバ１５は、外部の端子盤から容器１２内に導入され、シリコンオイル液中に浸潜された位置決め用のＶ溝１４ａを有する位置決め台１４の上に位置決めされて、互いに平行に配列固定されている。一方、移動側光ファイバ１６は移動台２０上に載置され、前記固定側光ファイバ１５の先端面の直上に、その先端面が待機されるように保持されている。
【０００３】
移動台２０は、レール２１上に移動可能に設置されている。移動台２０はネジ穴２７ａを有しており、このネジ穴２７ａには、回転自在に移動手段であるボールネジ２７が挿通している。ボールネジ２７の一端は、前記容器の壁部１２ａに設けられた軸受２７ｂに支持されている。また、ボールネジ２７の他端は、移動手段の駆動部であるモータ２８に連結されている。モータ２８によりボールネジ２７が回転されると、移動台２０が矢印Ｘ−Ｘの方向（Ｖ溝１４ａに直角の方向）に動かされる。移動台２０に突設された一対の突出部２２、２２にはピン穴（図示せず）が穿設され、このピン穴と、光ファイバ１６を押さえるアーム２４に設けられた孔（図示せず）には共にピン２３が挿通し、突き合わせ機構である回動アーム２４が回動自在に移動台２０に取り付けられている。
【０００４】
回動アーム２４のＶ溝１４ａ側の先端は、移動側光ファイバ１６の先端部を押し下げるため、ゴム製の先端部２４ａとされている。また、回動アーム２４のＶ溝１４ａと反対の後端部には、小型のネジ２５と、そのネジ２５を回転させるモータ２６とが設けられ、モータ２６の回転によりネジ２５を回転させると、ネジ結合した回動アーム２４の後端部が上方に押上げられ、それにより回動アーム２４の先端部２４ａが下降し、移動側光ファイバ１６の先端が、回動アーム２４の先端部２４ａにより押下げられて、移動側光ファイバ１６が、Ｖ溝１４ａ上の固定側光ファイバ１５と突き合わせ接続されるようになっている。
【０００５】
光ファイバ１５、１６同士の接続を切り替える場合には、モータ２６を逆に回転して、回動アーム２４の後端部を下方に押し下げて先端部を上昇させておき、移動台２０を別の位置に位置決め移動した後、再びアーム２４先端部を下降させて行う。
【０００６】
図７の光スイッチ装置では、レール２１をガイドにして移動台２０を移動させることにより、移動側光ファイバ１６を、位置決め台１４上の任意の位置の固定側光ファイバ１５と位置合わせするようにしているが、レール２１の代わりに移動台２０を貫通するロッドをガイドとして、移動台２０を移動させるように構成したものもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の光スイッチ装置では、移動側光ファイバ１６を固定側光ファイバ１５に対して平行移動しながら選択的に位置合わせする必要があり、上述の従来の光スイッチ装置では、そのための機構として、レールやロッドをガイドとして移動台２０を直線運動させる機構を採用しており、構造が複雑で、装置が大型化するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮し、構造が単純で、小型化・省スペース化を図ることのできる光スイッチ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の光スイッチ装置は、可撓性の支持アームの基端を固定し、その先端に移動側光ファイバを保持させ、前記支持アームの曲げ変形により前記移動側光ファイバを、位置決め台の上に配列された複数の固定側光ファイバに選択的に位置合わせして、光接続するようにしてあり、支持アームの先端部を固定側光ファイバの配列方向の一端側に付勢するバネと、このバネに抗して支持アームの先端部を固定側光ファイバの配列方向の他端側に押し付けるステップカムとが設けられた横送り機構の前記ステップカムの縦方向の移動によって、前記支持アームが該ステップカムに多段に連設されたカム面に選択的に当接されることで、前記支持アームの先端連結部の位置が制御されるようになっていることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、前記支持アームが、互いに平行に配置された一対のプレートの先端と基端とをそれぞれ互いに連結部で連結した構造であることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ装置である。
請求項３に係る発明は、前記移動側光ファイバは、前記支持アームの先端連結部に取り付けられたホルダに保持され、このホルダから延びる先端側の部分が、前記位置決め台上にて固定側光ファイバに選択的に位置合わせされるようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載の光スイッチ装置である。
請求項４に係る発明は、前記位置決め台は、前記支持アームの基端が固定されたフレームに固定して、屈折率整合剤であるシリコンオイルを満たしたケーシング内に配備され、前記ケーシング内に、固定側光ファイバの先端部と移動側光ファイバの先端部が液密的に挿入されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光スイッチ装置である。
請求項５に係る発明は、前記位置決め台にて昇降するハンマによって、移動側光ファイバを位置決め台の位置決め溝に押し付ける押し付け機構を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光スイッチ装置である。
【００１０】
この光スイッチ装置では、可撓性の支持アームの基端を固定しているので、この支持アームを曲げ変形させた場合に、支持アームが撓み変形することによって先端が移動することになる。従って、この先端に保持した移動側光ファイバを、位置決め台の上に配列された固定側光ファイバに対して移動しながら位置合わせすることができる。この場合、移動側光ファイバを移動させるための機構が、可撓性の支持アームを用いただけの構成であるから、構造が簡単で、小型化・省スペース化を図ることができる。また、支持アームの曲げ変形によって、移動側光ファイバに微小な変位を容易に与えることができるから、固定側光ファイバの配列ピッチを極めて小さくしても、精度良く移動側光ファイバを位置合わせすることができ、結果的に、固定側光ファイバの配列方向の寸法の短縮ができる。また、従来のレールやロッドと移動台の組み合わせのように、直線運動させるための摺動部分がないので、繰り返し停止の位置精度が低下するおそれがなく、光接続の安定性が向上する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の光スイッチ装置を１つの単位として、該光スイッチ装置を、複数個集合してなることを特徴とする。
【００１２】
この光スイッチ装置は、単位光スイッチ装置を複数個集合したものであるが、単位光スイッチ装置自体の小型化・省スペース化が図られているので、多数集合させた場合にも、全体の小型化・省スペース化を容易に実現することができる。つまり、単位光スイッチ装置を多数並設して用いる場合に、全体としての小型化・省スペース化を大幅に進めることができるので、特に有用である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は実施形態の光スイッチ装置の平面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は異なる位置に位置合わせした状態を示している。
【００１４】
この光スイッチ装置５０は、複数の固定側光ファイバ５１を平行に配列した状態で位置決め保持する、Ｖ溝等の位置決め溝が形成された位置決め台７０と、長手方向を固定側光ファイバ５１の延長方向と平行に向けて配置され、先端部（後述する先端の連結部６１）で移動側光ファイバ５２を保持し、且つ、基端部（後述する基端の連結部６２）がフレーム５３に固定された可撓性の支持アーム６０と、支持アーム６０の先端部（後述する先端の連結部６１）を固定側光ファイバ５１の配列方向の一端側に付勢するバネ５５と、回転位置によりバネ５５に抗して支持アーム６０の先端部（後述する先端の連結部６１）を固定側光ファイバ５１の配列方向の他端側に押し付けるカム５６と、支持アーム６０の曲げ変形によって、接続しようとする固定側光ファイバ５１の僅か上方位置に位置合わせされ待機させられた移動側光ファイバ５２の先端を、位置決め台の位置決め溝の中に押し下げて、当該位置決め溝内に保持された固定側光ファイバ５１の先端に対向させ、光接続させる移動側光ファイバ押し下げ機構（図示略）と、を備えている。
【００１５】
カム５６はパルスモータの駆動軸５７に取り付けられ、固定側光ファイバ５１の配列方向を含む面内で回転させられる。支持アーム６０の先端部６１には、カム５６の摺接するピン６３が取り付けられている。
【００１６】
支持アーム６０は、本例においては一対の帯状のプレート６５Ａ、６５Ａを板厚方向に間隔をあけて互いに平行に対向配置し、これら一対のプレート６５Ａ、６５Ａの先端と基端をそれぞれ互いに連結部６１、６２で連結した構造のものである。先端の連結部６１は断面コ字形になっており、そこに移動側光ファイバ５２を保持するホルダ６４が取り付けられている。そして、移動側光ファイバ５２は、自身の先端を固定側光ファイバ５１側に向けて、固定側光ファイバ５１の延長方向に平行に保持されている。
【００１７】
支持アーム６０は、ＳＫ材（工具鋼）等の金属角材から、一対のプレート６５Ａ、６５Ａと、先端及び基端の連結部６１、６２とを一体に削り出したもので、基端の連結部６２のみがフレーム５３に固定された状態で片持支持され、一対のプレート６５Ａ、６５Ａの曲げ変形により、先端の連結部６１が、固定側光ファイバ５１の配列方向に沿って平行移動できるように配置されている。
【００１８】
なお、位置決め台もフレーム５３に固定されており、この位置決め台は、屈折率整合剤であるシリコンオイルを満たした図示略のケーシング内に配備されている。そして、そのケーシング内に、固定側光ファイバ５１の先端部と移動側光ファイバ５２の先端部が液密的に挿入されている。
【００１９】
ここで、固定側光ファイバ５１は、例えば１６心の多心光ファイバであり、各光ファイバ心線の先端は、被覆を除去した裸ファイバとなって、それぞれ位置決め溝内に挿入されている。また、移動側光ファイバ５２は、単心の光ファイバ心線であり、ホルダ６４よりも先端側は、被覆を除去した裸ファイバとなって、フリーの状態で保持されている。
【００２０】
次に作用を述べる。
支持アーム６０は、図１（ｂ）に示すように、位置決め台の中央の位置決め溝に対して位置決めされているとき、曲げ歪みのない直線状となるように設定されている。この状態から支持アーム６０の先端連結部６１を、図１（ａ）、（ｂ）のように、左右に振る（例えば最大でも１ｍｍずつ左右に振る）ことで、移動側光ファイバ５２を、固定側光ファイバ５１に対して選択的に位置合わせすることができる。支持アーム６０の先端連結部６１を左右に振るには、モータによりカム５６を回転させる。そうすると、カム５６の回転位置によって、バネ５５で押された支持アーム６０の先端連結部６１の位置が正確に制御される。
【００２１】
この場合、支持アーム６０は、平行な一対のプレート６５Ａ、６５Ａの先端を連結部６１で連結し、基端の連結部６２をフレーム５３に固定した構造をなしているので、カム５６によって先端連結部６１を左右に振った場合、一対のプレート６５Ａ、６５Ａの長さ方向の中間部が撓み変形することによって、先端連結部６１が、姿勢を一定に保ったまま平行移動することになる。
【００２２】
この動作原理について、比較例を用いて図２を参照しながら説明する。
図２の（ａ）は比較例、（ｂ）は本発明の支持アームを使用した例、（ｃ）は比較例を示している。
【００２３】
図２（ａ）の比較例のように、１枚のプレート８０で移動側光ファイバ５２を保持するヘッド部７５を支持している場合、プレート８０が撓み変形すると、ヘッド部７５は回転することになるため、ヘッド部７５の姿勢が、位置決め台７０上の固定側光ファイバ５１に対して斜めになり、その結果、移動側光ファイバ５２と固定側光ファイバ５１の調心精度が悪くなる。
【００２４】
これに対して、図２（ｂ）の本発明の例のように、一対のプレート６５Ａ、６５Ａの先端を連結部６１で連結した構造の支持アーム６０でヘッド部７５を支持すると、支持アーム６０の撓み変形に際して、圧縮側と伸長側の一対のプレート６５Ａ、６５Ａの両端が拘束されているため、両プレート６５Ａ、６５Ｂが同じように長さ方向の中間部で撓み変形し、先端連結部６１のヘッド部７５が寸法δだけ平行移動する。そのため、どの位置においても、ヘッド部７５の姿勢が、位置決め台７０上の固定側光ファイバ５１に対して正対することになり、位置決め台７０上において移動側光ファイバ５２と固定側光ファイバ５１の調心精度が高く維持される。
【００２５】
このことは、図２（ｃ）の比較例のように、一対のプレート６５Ａ、６５Ａの先端が互いに拘束されていない場合を考えてみるとよく分かる。即ち、一対のプレート６５Ａ、６５Ａの先端が自由になっていて、その状態でプレート６５Ａ、６５Ａが撓み変形したとすると、左右のプレート６５Ａ、６５Ａの先端の長さがずれてしまう（寸法Ｓで示す部分）。
【００２６】
ところが、図２（ｂ）の本発明の支持アーム６０は、左右のプレート６５Ａ、６５Ａの先端が互いに連結部６によって拘束されているので、図２（ｃ）のように曲げ変形することは現実にはあり得ず、図２（ｂ）のようにしか曲げ変形しない。
【００２７】
従って、図２（ｂ）のように支持アーム６０を用いることで、移動側光ファイバ５２を固定側光ファイバ５１に対して平行移動することができるようになり、それにより、移動側光ファイバ５２と固定側光ファイバ５１の調心精度を高く維持することができるようになる。
【００２８】
そして、上記の原理により、選択的に固定側光ファイバ５１に対して移動側光ファイバ５２を位置合わせしたら、その状態で、押し付け機構を駆動して移動側光ファイバ５２の先端部分を位置決め台の位置決め溝の中に押し付け、当該位置決め溝に保持されている固定側光ファイバ５１の先端面に対向させる。そうすると、移動側光ファイバ５２と固定側光ファイバ５１の先端面同士が接触あるいは微小な隙間を存して対面し、屈折率整合剤の存在により両光ファイバ５１、５２が適正に光接続される。
【００２９】
この光スイッチ装置の場合、構造的に次のような利点がある。
即ち、移動側光ファイバ５１を平行移動させるための機構が、上述したように一対のプレート６５Ａ、６５Ａを連結した支持アーム６０を使用しただけの構成であるから、従来のレールやロッド等を用いて直線的なガイドをとる方式と比べて、構造が極めて簡単であり、小型化・省スペース化を図ることが可能になる。
【００３０】
また、一対のプレート６５Ａ、６５Ａの曲げ変形によって、移動側光ファイバ５２を平行移動するので、移動側光ファイバ５２に１ｍｍ以下の微小な分解能で微小な変位を容易に与えることができる。従って、固定側光ファイバ５１の配列ピッチを極めて小さく設定しても、精度良く移動側光ファイバ５２を位置合わせすることができるようになり、結果的に、固定側光ファイバ５１の配列方向の寸法を大幅に短縮することができる。また、従来のレールやロッドと移動台の組み合わせのように、直線運動させるための摺動部分がないので、繰り返し停止の位置精度が低下するおそれがなく、光接続の安定性が向上する。
【００３１】
また、支持アーム６０については、一対のプレート６５Ａ、６５Ａと、連結用のブロックとを別々に製作して、後で溶接やネジ等により一体品として組み立てることもできるが、上記の光スイッチ装置の場合は、支持アーム６０を最初から一体の金属素材により加工しているので、構造が一層単純化され、部品の精度が高まる。また、振動にも強くなる上、支持アーム６０上での熱膨脹差がなくなるので、周囲の構造材との材質の統一を図ることにより、熱膨脹の影響を排除することができるようになる。
【００３２】
次に、上記の光スイッチ装置５０を１つの単位として、該光スイッチ装置５０を多数集合させた光スイッチ装置について述べる。
【００３３】
図３はその光スイッチ装置１００の平面図、図４は同側面図である。
この光スイッチ装置１００は、図１に示した単体の光スイッチ装置５０を、ベースフレーム１０３上に、各一対のプレート６５Ａ、６５Ａの曲げ変形方向に複数個配列してなるものである。
【００３４】
図３、図４において、５１は固定側光ファイバ、５２は移動側光ファイバ、５６はカム、５８はカムを回転するパルスモータ、５７はパルスモータの駆動軸、６０は支持アーム、６５Ａは一対のプレート、７０は位置決め台、９０は押し付け機構、９１はその押し付けハンマ、９２はハンマ駆動用パルスモータ、１０５は屈折率整合剤を満たしたケーシングである。
【００３５】
押し付け機構９０は図５のように構成されている。即ち、屈曲部がピン９４で回動可能支持されたＬ型アーム９３の先端に、移動側光ファイバ５２を位置決め台７０の位置決め溝に押し付けるハンマ９１がついており、Ｌ型アーム９３の基端が、モータ９２によって回転駆動される送りネジ９５に螺合した送りネジナット９６に連結されている。ここで、ハンマ９１は、棒状の金属が屈曲させられてバネ体状に形成されたもので、先端が光ファイバを傷めずに押えることができる程度に、平らに扁平せしめられたものである。
【００３６】
従って、図５（ａ）のように、移動側光ファイバ５２が位置決め台７０上の固定側光ファイバ５１に位置合わせされて位置決め台７０の上方位置で待機している状態で、モータ９２を駆動すると、図５（ｂ）のようにナット９６が矢印（イ）方向に移動し、Ｌ型アーム９３が矢印（ロ）方向に回動して、ハンマ９１が、上方に待機している移動側光ファイバ５２を位置決め台７０の位置決め溝に押し付け、それにより、移動側光ファイバ５２と固定側光ファイバ５１が光接続される。
【００３７】
この光スイッチ装置１００は、単位光スイッチ装置５０を複数個並べて集合したものであるが、上述したように単位光スイッチ装置５０自体の小型化・省スペース化が図られているので、多数集合させた場合にも、当然、全体の小型化・省スペース化が容易に実現される。
【００３８】
図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の別実施形態の単位光スイッチを示すものであり、移動側光ファイバの横送り機構を変更したものである。
この単位光スイッチでは、細長形状のステップカム３０を、横方向（各位置決め溝が配列形成された位置決め台上面に沿った方向）に直交する縦方向（各位置決め溝の調心軸線と平行な方向）に移動して、前記ステップカム３０に縦方向にステップ状に多段に連設されたカム面３０ａを選択的に先端部３１側のローラからなる当接部３２に当接することで、先端部３１並びに先端部３１に支持された移動側光ファイバ５２を横送りするようになっている。
【００３９】
前記ステップカム３０を縦方向に移動する機構としては各種構成が採用可能であるが、図６（ａ）〜（ｃ）では、前記ステップカム３０が螺着された送りねじ３３をパルスモータ３４によって回転駆動することで、縦方向に沿って延在された送りねじ３３に沿ってステップカム３０を移動する構成を採用している。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、可撓性の支持アームの基端を固定し、その先端に移動側光ファイバを保持させ、前記支持アームの曲げ変形により前記移動側光ファイバを、位置決め台の上に配列された複数の固定側光ファイバに選択的に位置合わせして、光接続するようにしているので、先端に保持した移動側光ファイバを、位置決め台の上に配列された固定側光ファイバに対して平行に移動しながら位置合わせすることができる。従って、多数の固定側光ファイバに対して、常に適正な姿勢で移動側光ファイバを光接続することができる。しかも、移動側光ファイバを平行移動させるための機構が、可撓性の支持アームを用いただけの構成であるから、構造が極めて単純であり、大幅な小型化・省スペース化を図ることができる。また、支持アームの曲げ変形によって、移動側光ファイバに微小な変位を与えることが可能であることから、固定側光ファイバの配列ピッチを極めて小さく設定して、配列方向の寸法短縮を図ることができる。また、従来例のような直線運動させるための摺動部分がないので、繰り返し停止の位置精度が低下するおそれがなく、光接続の安定性の向上が図れる。
【００４１】
請求項６の発明によれば、請求項１〜５のいずれかに記載の光スイッチ装置を１つの単位としてこれを多数集合してなるものであるから、多数のスイッチ機能を備えた設備の小型化・省スペース化を大幅に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の光スイッチ装置の平面図であり、（ａ）は移動側光ファイバを固定側光ファイバの配列方向の一端側に位置合わせした状態を示す図、（ｂ）は中央に位置合わせした状態を示す図、（ｃ）は他端側に位置合わせした状態を示す図である。
【図２】  同実施形態の光スイッチ装置の支持アームの動作原理を比較例と比べて示す図で、（ａ）は比較例を示す図、（ｂ）は本発明の例を示す図、（ｃ）は比較例を示す図である。
【図３】  図１の光スイッチ装置を１つの単位として、それを多数個集合して構成した光スイッチ装置の平面図である。
【図４】  図３の光スイッチ装置の側面図である。
【図５】  図４に示される押し付け機構の拡大図で、（ａ）は動作前の状態、（ｂ）は動作後の状態を示す図である。
【図６】  本発明の別の実施形態の光スイッチ装置の平面図であり、（ａ）は移動側光ファイバを固定側光ファイバの配列方向の一端側に位置合わせした状態を示す図、（ｂ）は中央に位置合わせした状態を示す図、（ｃ）は他端側に位置合わせした状態を示す図である。
【図７】  従来の光スイッチ装置の斜視図である。
【符号の説明】
５０…光スイッチ装置、５１…固定側光ファイバ、５２…移動側光ファイバ、６０…支持アーム、６１，６２…  連結部、６５Ａ…プレート、７０…位置決め台、１００…光スイッチ装置
【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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