(57)【要約】【課題】発光装置に外部光が入射した場合に、全ての外部光が同じ方向に反射することのない発光装置を提供する。また、表示画面に外部光が入射しても、画像の視認性が低下しにくい表示装置を提供する。【解決手段】発光装置１０は、表面が暗色に形成された素子基板１１と、素子基板１１の表面に配置された光源１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと、光源１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを覆うように素子基板１１上に配置され、外部との境界面１３ａが素子基板１１と対向する向きに膨らんだ凸曲面である封止部１３と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が暗色に形成された素子基板と、
前記素子基板の表面に配置された光源と、
前記光源を覆うように前記素子基板上に配置され、外部との境界面が前記素子基板と対向する向きに膨らんだ凸曲面である封止部と、
を備える発光装置。
【請求項２】
前記封止部は、前記境界面の形状に対応した凹曲面を有する成形型により成型される、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記封止部の前記境界面に光を拡散するための拡散層が設けられる、
請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置と、
複数の前記発光装置が間隔を空けて配置される回路基板と、
互いに隣接する前記発光装置の間に配置されるルーバと、
を備えた表示装置。
【請求項５】
前記ルーバの表面には、光を拡散するための表面加工が施される
請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表面加工は、光を拡散するための塗装又はシボ加工である
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
素子基板に光源を取り付けるステップと、
前記素子基板に取り付けられた前記光源を、凹曲面が形成された成形型の凹部内に内包されるように配置するステップと、
前記凹部内に液状の樹脂材料を注入し、前記樹脂材料を硬化させるステップと、
を含む発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光装置、発光装置を備える表示装置、及び発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は、情報を提供するため、屋内、屋外を問わず、様々な場所で使用されている。表示装置は、一般に複数の発光装置を縦方向及び横方向にマトリックス状に配列することにより表示画面を構成している。表示装置は、外部から入力される信号に応じて、各発光装置の輝度と発光色を変化させることにより、表示画面上にユーザが視認可能な文字、図形及びその他の画像を表示する。
【０００３】
表示装置の発光装置としては、ＬＥＤ（light emitting diode：発光ダイオード）のような光源を素子基板上に実装し、光源を被覆するように透明樹脂で封止して構成されるＳＭＤ（surface mount device：表面実装デバイス）型の発光装置がよく用いられている。発光装置の光源が放射する光線は透明樹脂を透過して外部に出射される。ＳＭＤ型の発光装置は、透明樹脂が外部の空間と接する境界面がフラットに形成されているため、広い視野角を実現できる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２６８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表示装置がスポーツ施設、商業施設の壁面等、屋外に設置された場合、表示装置に太陽光、外部照明光等の外部光が入射し、表示装置の表示画面上で反射することがある。このように外部光が表示画面で反射すると、発光装置の発光が反射光の中に埋もれてしまうため、表示画面に表示された画像のコントラストが低下し、ユーザが表示画面上の画像を視認しにくくなる。このような事象は、表示装置が屋内に設置された場合にも、屋内照明光等の外部光により引き起こされることがある。
【０００６】
とりわけ、特許文献１のようにＳＭＤ型の発光装置を用いて表示装置を構成した場合、発光装置の封止部における外側の空間との境界面がフラットに形成されているため、平行に入射した外部光は全て同じ方向に反射される。外部光が反射する方向にユーザがいる場合、ユーザの目に対して全ての反射光が入射するため、発光装置の発光が反射光の中に埋もれてしまい、画像のコントラストが顕著に低下する。また、通常ＬＥＤは発光効率を向上するため、ＬＥＤチップの周囲には反射材が配置されており、反射材による外光反射によってもコントラストが低下する。
【０００７】
また、近年、表示装置の高解像度化が進んでおり、単位面積あたりの発光装置の数が増加している。このため、発光装置に設けられた封止部の境界面で反射される反射光の特性は、表示画面上の画像のコントラストに大きな影響を与えるようになっている。
【０００８】
本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、発光装置に外部光が入射した場合に、全ての外部光が同じ方向に反射することのない発光装置を提供することを目的とする。また、表示画面に外部光が入射しても、表示画面上の画像の視認性が低下しにくい表示装置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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明に係る発光装置は、素子基板と、素子基板の表面に配置された光源と、光源を覆うように素子基板上に配置され、外部との境界面が素子基板と対向する向きに膨らんだ凸曲面である封止部と、を備え、素子基板の表面が暗色に形成されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、発光装置に入射した外部光は封止部の境界面に形成された凸曲面で反射され、様々な方向に発散する。そのため、発光装置の発光が反射光の中に埋没することがなく、表示装置における画像のコントラストの低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光装置の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る発光装置の正面図である。
【図３】図２に示す発光装置をＡ−Ａ線で矢視した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る表示装置の正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る発光装置の反射光を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る発光装置の側面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る発光装置を図３と同様に図２のＡ−Ａ線で矢視した断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る表示装置の正面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る表示装置の側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る表示装置の反射光を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る発光装置及び表示装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面においては、同一または同等の部分に同一の符号を付す。
【００１３】
本発明に係る発光装置及び表示装置の実施の形態において、暗色とは、太陽光に対する反射率（以下、単に「反射率」という。）及び明度を低下させる処理が施されて得られる色を指す。この暗色には、黒色も含まれるものとする。例えば、下地上に、該下地よりも反射率及び明度の低い着色材を含有する皮膜を形成するか、又は母材に該母材よりも反射率及び明度の低い着色材を含有させた材料で素子基板を形成することにより、暗色の表面を実現できる。具体的には、暗色としては、黒色の他に、例えば、灰色、濃青色、濃茶色、濃紫色、紺色、深緑色等が挙げられる。暗色は、無彩色であっても有彩色であってもよい。視認テストの結果、暗色としては、マンセル表色系で明度４以下の色が好ましく、２以下であることがより好ましい。また、視認テストの結果、暗色の反射率は、３０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましい。
【００１４】
なお、本発明に係る発光装置及び表示装置の実施の形態において、外部光とは、表示装置の外部において発光する光のことである。外部光には、太陽光、外部照明光のような屋外で発光する光のみならず、内部照明光のような屋内で発光する光も含まれることとする。
【００１５】
（実施の形態１）
図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態１に係る発光装置１０及び表示装置２０について説明する。
【００１６】
図１、２に示されるように、発光装置１０は、素子基板１１と、素子基板１１の実装面１１ａに実装され、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を発光する３つのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを覆うように素子基板１１上に配置され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを素子基板１１との間に封止する封止部１３と、を備える。
【００１７】
３つのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの発光強度は、以下に詳述する素子基板１１の配線を介して駆動ＩＣ（図示せず）から供給される電力によって独立に調整される。これにより、発光装置１０は、任意の色の光を任意の強度で出射することが可能である。３つのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂは、図１、２に示されるように左側から赤色光、緑色光、青色光を発光するＬＥＤチップの順で並べられているが、適宜の順序で配置可能である。また、３つのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを素子基板１１に水平な方向に並べるのではなく、素子基板１１に垂直な方向に並べることも可能である。
【００１８】
図１〜３に示されるように、素子基板１１は、絶縁材料から構成され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを実装する実装面１１ａに、ＬＥＤチップ１２ｒに電力を供給する配線１４ｒ、１５ｒと、ＬＥＤチップ１２ｇに電力を供給する配線１４ｇ、１５ｇと、ＬＥＤチップ１２ｂに電力を供給する配線１４ｂ、１５ｂとを備える。配線１４ｒと配線１５ｒは、それぞれＬＥＤチップ１２ｒのカソード電極とアノード電極に対してボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続される。ＬＥＤチップ１２ｒ及び配線１４ｒ、１５ｒと同様にして、配線１４ｇ、１５ｇについても、それぞれＬＥＤチップ１２ｇのカソード電極とアノード電極に対してボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続し、配線１４ｂ、１５ｂについてもＬＥＤチップ１２ｂのカソード電極とアノード電極に対してボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続される。
【００１９】
実施の形態１の発光装置１０では、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから発光された光線を遮る部材が封止部１３の境界面１３ａの周囲に存在しないよう構成してもよい。このような構成では、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂからの光線が、素子基板１１に垂直な方向のみならず、素子基板１１に略水平な方向へも出射できるため、広い視野角を実現できる。
【００２０】
封止部１３は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などの透光性の樹脂材料から構成される。封止部１３は、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂとボンディングワイヤ１６とを内包し、且つ、これらに密着する。また、封止部１３は、素子基板１１の実装面１１ａと配線１４ｒ、１５ｒ、１４ｇ、１５ｇ、１４ｂ、１５ｂとに密着する。封止部１３は、透光性を有していればよいため、透明材料から形成されても、半透明材料から形成されてもよい。また、封止部１３は、樹脂材料に限られず、ガラス材料から構成されていてもよい。
【００２１】
図１、３に示されるように、封止部１３は、素子基板１１に対向する側に向けて膨らんでおり、封止部１３の外側の空間との境界面１３ａは凸レンズ状の曲面を形成している。封止部１３は、素子基板１１に対して垂直方向の軸である中心軸ＣがＬＥＤチップ１２ｇの光軸Ｌと同軸になるように配置されている。封止部１３の境界面１３ａは、ＬＥＤチップ１２ｇの光軸Ｌ（中心軸Ｃ）と境界面１３ａとの交点Ｐにおいて、素子基板１１の実装面１１ａから最も離隔している。また、封止部１３の境界面１３ａは、交点Ｐから素子基板１１と平行な方向に向かって遠ざかるにつれ、素子基板１１の実装面１１ａに漸近するように湾曲している。
【００２２】
そして、図４に示すように、このような発光装置１０を縦方向及び横方向にマトリックス状に多数個配置することで、表示画面を有する表示装置２０が構成される。
【００２３】
実施の形態１の発光装置１０は、以下のようなプロセスで製造される。はじめに、配線１４ｒ、１５ｒ、１４ｇ、１５ｇ、１４ｂ、１５ｂが設けられた素子基板１１に対してＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを配置する。次に、ＬＥＤチップ１２ｒのカソード電極とアノード電極に対して、素子基板１１の配線１４ｒ、１５ｒをボンディングワイヤ１６によって電気的に接続する。ＬＥＤチップ１２ｒ及び配線１４ｒ、１５ｒと同様にして、ＬＥＤチップ１２ｇのカソード電極とアノード電極に対して、素子基板１１の配線１４ｇ、１５ｇをボンディングワイヤ１６によって電気的に接続し、ＬＥＤチップ１２ｂのカソード電極とアノード電極に対して、素子基板１１の配線１４ｂ、１５ｂをボンディングワイヤ１６によって電気的に接続する。その後、封止部１３の境界面１３ａに形成される凸曲面に対応する凹曲面が形成された成形型の凹部内に、素子基板１１に実装されたＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂが内包されるように配置する。そして、成形型の凹部内に液状の樹脂材料を注入し、当該樹脂材料を硬化させると、外部との境界面１３ａが凸曲面である封止部１３が素子基板１１上に形成される。
【００２４】
実施の形態１の発光装置１０の作用を説明する。図５に示されるように、実施の形態１の発光装置１０では、外部光Ｒ１が封止部１３の境界面１３ａの全ての領域に平行に入射しても、封止部１３の境界面１３ａが素子基板１１と対向する向きに膨らむ凸曲面に形成されているから、反射光Ｒ２は発散する。このため、実施の形態１に係る発光装置１０を縦方向及び横方向にマトリックス状に多数個配列して表示装置２０を構成すれば、表示装置２０の発光が反射光Ｒ２の中に埋没することがなく、画像のコントラストの低下を効果的に抑制できる。
【００２５】
また、実施の形態１の発光装置１０では、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから発光された光線を遮る部材が封止部１３の境界面１３ａの周囲に存在しないため、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂからの光線が、素子基板１１に垂直な方向のみならず、素子基板１１に略水平な方向へも出射できる。このため、ユーザが表示装置２０の表示画面を正面からずれた角度で見た場合でも、画像のコントラストの低下を抑制できる。
【００２６】
そして、実施の形態１の発光装置１０は、成形型に対して液体の樹脂材料を流し込み、硬化させることで封止部１３を形成しているため、封止部１３の境界面１３ａを凸曲面に形成することが容易である。このため、封止部１３の境界面１３ａが凸曲面である発光装置１０を効率よく製造することができ、製造コストを削減することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図６〜図１０を参照して、本発明の実施の形態２に係る発光装置３０及び表示装置４０について説明する。
【００２８】
実施の形態１では、発光装置１０をマトリックス状に配置して表示装置２０を構成しているが、実施の形態２では、発光装置３０を回路基板４１の実装面４１ａに間隔を開けて実装し、隣接する発光装置３０の間に設けられた隙間にルーバ４２を配置して表示装置４０を構成している。実施の形態２の表示装置４０は、上記の構成を有する点で実施の形態１の表示装置２０と相違するが、その他の構成については同一である。したがって、同一の部材については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２９】
図６に示されるように、実施の形態２に係る発光装置３０は、素子基板３１と、素子基板３１に実装される３つのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを素子基板３１上で封止する封止部１３とを備える。
【００３０】
図６、７に示されるように、素子基板３１は、３つのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを実装面３１ａに実装可能な程度の大きさでよい。素子基板３１は、実施の形態１における素子基板１１と同様に、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを実装する実装面に配線１４ｒ、１５ｒ、１４ｇ、１５ｇ、１４ｂ、１５ｂが設けられている。
【００３１】
図７に示されるように、素子基板３１は、実装面３１ａに対向する面に、素子基板３１に設けられた貫通孔３２を介して、それぞれが配線１４ｒ、１５ｒ、１４ｇ、１５ｇ、１４ｂ、１５ｂと電気的に接続する６つの電極３３を備える。６つの電極３３は、それぞれ回路基板４１の配線とも電気的に接続する。したがって、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂは、それぞれ回路基板４１の配線（図示せず）と電極３３と配線１４ｒ、１５ｒ、１４ｇ、１５ｇ、１４ｂ、１５ｂとボンディングワイヤ１６とを介して、回路基板４１の駆動ＩＣ（図示せず）と電気的に接続している。
【００３２】
実施の形態２の発光装置３０では、実施の形態１の発光装置１０と同様に、素子基板３１の実装面３１ａに３つのＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを実装し、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの実装面３１ａを被覆するように透光性を有する封止部１３で被覆している。この封止部１３は、前述のように外部との境界面１３ａが凸曲面となるように構成してもよい。
【００３３】
図８に示されるように、このように構成された複数の発光装置３０を回路基板４１の実装面４１ａに互いに間隔を空けつつ縦方向及び横方向にマトリックス状に多数個配置して、表示装置４０が構成される。
【００３４】
図８、９に示されるように、回路基板４１上で隣り合う発光装置３０の間に形成された隙間を覆うように、外部光Ｒ１を拡散させるためのルーバ４２が設けられる。隣接する発光装置３０の間にルーバ４２を設置することにより、発光装置３０における封止部１３の境界面１３ａのみならず、発光装置３０が存在しない領域においても反射光Ｒ２が拡散することが可能になる。このため、実施の形態１の表示装置２０に比べて、表示画面上の画像のコントラストを一層向上させることが可能になる。
【００３５】
ルーバ４２の表面４２ａからの反射光Ｒ２が効果的に拡散するように、ルーバ４２の表面４２ａに反射光Ｒ２を散乱させるための表面加工を施してもよい。反射光Ｒ２を散乱させるための表面加工として、ルーバ４２の表面４２ａに外部光Ｒ１を拡散する塗装を施してもよい。外部光Ｒ１を拡散する塗装に適した塗料を得るために、塗料に微小粒子を混入させることが考えられる。このような塗料をルーバ４２の表面４２ａに塗布することで、ルーバ４２の表面４２ａに凹凸を形成することができ、反射光Ｒ２を効果的に散乱させることができる。
【００３６】
また、反射光Ｒ２を散乱させるための表面加工として、ルーバ４２の表面４２ａにシボ加工を施してもよい。シボ加工によりルーバ４２の表面４２ａに凹凸を設けられるため、より効果的に反射光Ｒ２を拡散することができる。これらの表面加工は、ルーバ４２の表面４２ａ全体ではなく、ルーバ４２の表面４２ａの一部にだけ施してもよい。
【００３７】
実施の形態２に係るルーバ４２は、発光装置３０及び回路基板４１に対する外部光Ｒ１の入射を遮るような構造としてもよい。また、ルーバ４２により反射光Ｒ２を散乱させるのではなく、ルーバ４２をブラックマトリックス材料で構成し、外部光Ｒ１を吸収するように構成してもよい。
【００３８】
実施の形態２の発光装置３０及び表示装置４０の作用を説明する。図１０に示されるように、実施の形態２の表示装置４０は、素子基板３１の実装面３１ａにＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを実装した発光装置３０を回路基板４１の実装面４１ａに実装し、隣接する発光装置３０の間にルーバ４２を配置する構成であるから、発光装置３０の封止部１３の境界面１３ａのみならず、発光装置３０の間に配置されたルーバ４２の表面４２ａにおいても、反射光Ｒ２を拡散することができる。このため、表示装置４０全体にわたって反射光Ｒ２を拡散することが可能になるため、表示装置４０をどの方向から見ても、画像のコントラストが低下することを抑制でき、表示装置４０の画像の視認性を向上させることができる。
【００３９】
（実施の形態３）
実施の形態３の発光装置の特徴は、実施の形態１及び実施の形態２の封止部１３の境界面１３ａに拡散層１３ｂを設けた点である。実施の形態３の発光装置は、上記の構成を有する点で実施の形態１及び実施の形態２の発光装置１０、３０と相違するが、その他の構成については同一である。したがって、同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４０】
実施の形態３の発光装置では、封止部１３の境界面１３ａに拡散層１３ｂを設けており、反射光Ｒ２が拡散層１３ｂにより拡散される。実施の形態３の封止部１３は、実施の形態１及び実施の形態２の封止部１３と同様に、境界面１３ａが凸曲面に形成されていることに加えて、封止部１３の境界面１３ａに拡散層１３ｂを設けているため、反射光Ｒ２をより効果的に散乱させることができる。このため、実施の形態３の表示装置は、実施の形態１及び実施の形態２の表示装置２０、４０よりも、画像のコントラストの低下を一層抑制することができる。
【００４１】
（変形例）
なお、上記実施の形態はこの発明の具体的な実施態様の例示であって、この発明の技術的範囲は、上記実施の形態の記載によっては限定されない。この発明は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲において、自由に変形あるいは改良して実施することができる。また、上記実施の形態に開示されていない構成要素を追加することは任意である。
【００４２】
上記実施の形態では、発光装置１０、３０が備えるＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの数は３つであるが、ＬＥＤチップの数は３つに限定されない。１個あるいは２個であっても良いし、４個以上であっても良い。また、発光装置１０、３０の発光色は限定されない。発光色の組合せは任意である。
【００４３】
上記実施の形態では、封止部１３の中心軸ＣとＬＥＤチップ１２ｇの光軸Ｌを同軸に配置しているが、ＬＥＤチップ１２ｇの光軸Ｌが封止部１３の中心軸Ｃからずれるように配置してもよい。また、上記実施の形態では、封止部１３の境界面１３ａが備える凸曲面が凸レンズ状の３次元曲面としたが、凸曲面は３次元曲面には限定されず、２次元曲面のような非球面であってもよい。
【００４４】
上記実施の形態では、成形型を用いた成形により封止部１３を形成する工程を有する製造方法を例として示したが、封止部１３の製造方法はこれに限定されない。例えば、別の工程で製造された封止部が発光装置１０、３０を覆うように素子基板１１、３１に嵌め込まれてもよい。
【００４５】
また、発光装置１０、３０の製造にあたっては、封止部１３の上面をフラットに仕上げた後に、封止部１３の上面に凸曲面を備える追加部材を設けてもよい。あるいは、事前に成形された追加部材を封止部１３の上面に載置し、接着等により取り付けてもよい。
【００４６】
封止部１３の上面に凸曲面を形成するように液体の樹脂材料を少しずつ滴下し、硬化させることで追加部材を形成してもよい。封止部１３を成形型で覆い、この成形型に液体の樹脂材料を注入して追加部材を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０，３０  発光装置、１１，３１  素子基板、１１ａ，３１ａ，４１ａ  実装面、１２ｒ  ＬＥＤチップ、１２ｇ  ＬＥＤチップ、１２ｂ  ＬＥＤチップ、１３  封止部、１３ａ  境界面、１３ｂ  拡散層、１４ｒ，１４ｇ，１４ｂ，１５ｒ，１５ｇ，１５ｂ  配線、１６  ボンディングワイヤ、２０，４０  表示装置、３２  貫通孔、３３  電極、４１  回路基板、４２  ルーバ、４２ａ  表面、Ｃ  中心軸、Ｌ  光軸、Ｐ  交点、Ｒ１  外部光、Ｒ２  反射光
【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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