(57)【要約】【課題】成形による形成において製造コストが安価であり、且つ、所望の配光パターンを安定して再現性良く得るにあたって光源との位置関係を容易に設定できる配光制御用レンズを用いた車両用灯具を提供することにある。【解決手段】配光制御用レンズ１０に、第１光入射面２２、第２光入射面２３、光出射面３１及び全反射面４２を有するものとし、第１光入射面２２を、直線状に延設された、外側に凸の湾曲柱面で構成し、第２光入射面２３を、第１光入射面２２の外周縁から該第１光入射面２２を囲むように延在させ、光出射面３１を、第１光入射面２２及び第２光入射面２３と対向する位置に位置させると共に、第１光入射面２２の延設方向と直角方向に直線状に延設された、内側に凹の湾曲柱面で構成し、全反射面４２を、第２光入射面２３と光出射面３１の夫々の外周縁同士を繋ぐ環状曲面で構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と配光制御用レンズとを備え、
前記光源は、第１光源と第２光源の少なくとも２つで構成され、
前記配光制御用レンズは、第１光入射面、第２光入射面、光出射面、全反射面を有し、
第１光入射面は、水平方向に直線状に延設された、後方に凸形状の湾曲柱面で構成され、
第２光入射面は、前記第１光入射面の外周縁から後方に延在し、
前記光出射面は、前記第１光入射面及び前記第２光入射面よりも前方に位置すると共に、鉛直方向に直線状に延設された、後方に凹形状の湾曲柱面で構成され、
前記全反射面は、前記第２光入射面の後端部から該第２光入射面よりも外側を通って前方に延設された環状曲面で構成され、
前記第２光入射面の外周縁の中心を通る水平線を中心線Ｘとし、前記第２光入射面の外周縁の中心を通る鉛直線を中心線Ｙとすると、
前記第１光源と前記第２光源は共に、前記第１光入射面の後方であって、前記中心線Ｘによって区画された領域の一方の側に位置し、
前記第１光源は、前記中心線Ｙによって区画された領域の一方の側に位置し、
前記第２光源は、前記中心線Ｙによって区画された領域の他方の側であって、前記第１光源の対称位置に位置し、
前記第１光入射面の焦線は、前記第１光源及び前記第２光源の発光面の下端の位置に設定されていることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記全反射面は、前記第２光入射面と前記光出射面の夫々の外周縁同士間を延びる微細な凹凸によるローレットカットあるいはプリズムカットからなるレンズカットが環状方向に所定のピッチで連続的に並設されてなることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用灯具に関するものであり、詳しくは、光源からの出射光を１つのレンズで光路制御することにより所望の配光パターンを形成することができる車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の「車両用灯具」としては、特許文献１に「車両用灯具及びレンズ体」の名称で開示されたものがある。
【０００３】
それは、図１９にあるように、光源８０の前方に、基準軸上に配置された中央レンズ部８１と中央レンズ部８１を取り囲むように配置された外周レンズ部８２とを含むレンズ体８３が配置され、光源８０から出射してレンズ体８３の中央レンズ部８１を導光された光が第１配光パターンを形成し、光源８０から出射してレンズ体８３の外周レンズ部８２を導光された光が第２配光パターンを形成し、第１配光パターンと第２配光パターンとの重畳によって所定配光パターンを得るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０６４９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記レンズ体８３は光出射面が、中央出射面９０、中央出射面９０の外側に位置する中間出射面９１及び中間出射面９１の外側に位置する外周出射面９２で構成され、中央出射面９０、中間出射面９１及び外周出射面９２の夫々が、複数の扇形の出射領域に区画されている。そして、区画された出射領域の多くが、プリズム又はレンズカット等の複数の光学素子で構成されている。
【０００６】
そのため、レンズ体を成形（例えば、射出成形）によって形成する場合、特に、光出射面に区画された出射領域を構成する複数の光学素子により成形用の金型が複雑になって金型費が高くなり、製造コストのコストアップの要因となる。
【０００７】
また、レンズ体は、特に、光出射面に区画された出射領域を構成する複数の光学素子の夫々が成形によって光学的に高い精度で形成されるため、所定の配光パターンを安定して再現性良く得るためにはレンズ体と光源との位置関係にも高い精度が求められ、光源とレンズ体との位置関係に係る構造的な精度アップが製造コストのコストアップに繋がる。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、成形による形成において製造コストが安価であり、且つ、所望の配光パターンを安定して再現性良く得るにあたって光源との位置関係を容易に設定できる配光制御用レンズを用いた車両用灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、光源と配光制御用レンズとを備え、前記光源は、第１光源と第２光源の少なくとも２つで構成され、前記配光制御用レンズは、第１光入射面、第２光入射面、光出射面、全反射面を有し、第１光入射面は、水平方向に直線状に延設された、後方に凸形状の湾曲柱面で構成され、第２光入射面は、前記第１光入射面の外周縁から後方に延在し、
前記光出射面は、前記第１光入射面及び前記第２光入射面よりも前方に位置すると共に、鉛直方向に直線状に延設された、後方に凹形状の湾曲柱面で構成され、前記全反射面は、前記第２光入射面の後端部から該第２光入射面よりも外側を通って前方に延設された環状曲面で構成され、前記第２光入射面の外周縁の中心を通る水平線を中心線Ｘとし、前記第２光入射面の外周縁の中心を通る鉛直線を中心線Ｙとすると、前記第１光源と前記第２光源は共に、前記第１光入射面の後方であって、前記中心線Ｘによって区画された領域の一方の側に位置し、前記第１光源は、前記中心線Ｙによって区画された領域の一方の側に位置し、前記第２光源は、前記中心線Ｙによって区画された領域の他方の側であって、前記第１光源の対称位置に位置し、前記第１光入射面の焦線は、前記第１光源及び前記第２光源の発光面の下端の位置に設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、前記全反射面は、前記第２光入射面と前記光出射面の夫々の外周縁同士間を延びる微細な凹凸によるローレットカットあるいはプリズムカットからなるレンズカットが環状方向に所定のピッチで連続的に並設されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、配光制御用レンズに、第１光入射面、第２光入射面、光出射面及び全反射面を有するものとし、第１光入射面を、直線状に延設された、外側に凸の湾曲柱面で構成し、第２光入射面を、第１光入射面の外周縁から該第１光入射面を囲むように延在させ、光出射面を、第１光入射面及び第２光入射面と対向する位置に位置させると共に、第１光入射面の延設方向と直角方向に直線状に延設された、内側に凹の湾曲柱面で構成し、全反射面を、第２光入射面と光出射面の夫々の外周縁同士を繋ぐ環状曲面で構成した。
【００１２】
更に、２つの光源を、第１光入射面の外側に位置させると共に、第１光入射面側から見た時に、第２光入射面の外周縁の中心を通り第１光出射面の延設方向に平行に延びる直線を中心線Ｘとし、第２光入射面の外周縁の中心を通り中心線Ｘに対して直角に延びる直線を中心線Ｙとすると、中心線Ｘの一方の側の、前記中心線Ｙを挟んだ対称位置に位置させ、第１光入射面を、光源の発光面の下端を焦線位置とするものとした。
【００１３】
これにより、成形による形成において製造コストが安価であり、且つ、所望の配光パターンを安定して再現性良く得るにあたって光源との位置関係を容易に設定できる配光制御用レンズを用いた車両用灯具が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の車両用灯具を構成する配光制御用レンズの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】車両用用具を配光制御用レンズの光入射面側から見た図である。
【図５】車両用用具を配光制御用レンズの光入射面側から見た斜視図である。
【図６】車両用用具の光路説明図である。
【図７】同じく、車両用用具の光路説明図である。
【図８】車両用灯具を配光制御用レンズの光出射面側から見た図である。
【図９】車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１０】同じく、車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１１】同じく、車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１２】同じく、車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１３】同じく、車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１４】同じく、車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１５】同じく、車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１６】同じく、車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１７】同じく、車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１８】同じく、車両用灯具によって形成される配光パターンの図である。
【図１９】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１８を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１６】
図１は本発明に係る実施形態の車両用灯具を構成する配光制御用レンズの平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００１７】
配光制御用レンズ１０は、側面に対応する形状が略台形形状を呈する共に、上面及び下面の夫々に対応する形状を略円形状とする略円錐台形状を呈している。
【００１８】
円錐台形状の上面側２０は、略円筒状の凹部２１を有すると共に凹部２１の底部は、凹部２１側に凸の湾曲線を、所定方向に直線状に移動した軌跡によって得られた湾曲柱面を有している。なお、凹部２１の底部の湾曲柱面は、光源から出射された光が配光制御用レンズ１０に入射する光入射面（以下、「第１光入射面」と呼称する）２２として機能し、凹部２１の円筒状内側面も同様に、光源から出射された光が配光制御用レンズ１０に入射する光入射面（以下、「第２光入射面」と呼称する）２３として機能する。
【００１９】
円錐台形状の下面側３０は、上面側２０に凹の湾曲線を、上記湾曲柱面からなる第１光入射面２２の延びる方向と直角方向に直線状に移動した軌跡によって得られた湾曲柱面を有している。この湾曲柱面は、配光制御用レンズ１０内を導光された光が外部に出射される光出射面３１として機能する。
【００２０】
円錐台形状の外側面側４０は、上面側２０から下面側３０に向けて外側に開く直線を円環状に移動した軌跡によって得られた円環状傾斜面を有している。この円環状傾斜面は、上面側２０と下面側３０の間を延びる微細な凹凸によるローレットカットあるいはプリズムカットからなるレンズカット４１が環状方向に所定のピッチで連続的に並設されてなるレンズカット面を有している。
【００２１】
このレンズカット面は、光源から出射されて第２光入射面２３から配光制御用レンズ１０に入射した光を光出射面３１側に向ける内部反射面（全反射面）４２として機能する。
【００２２】
次に、配光制御形成用レンズ１０と光源との位置関係について説明する。
【００２３】
光源は、図４（配光制御用レンズの光入射面側から見た図）及び図５（配光制御用レンズの光入射面側から見た斜視図）に示すように、夫々が矩形状の２つの光源２、３で構成され、夫々の光源２、３は半導体光源（例えば、ＬＥＤ）が用いられる。
【００２４】
２つの光源２、３は、配光制御用レンズ１０の上面側２０に、夫々の発光面２ａ、３ａを配光制御用レンズ１０側に向けて配設され、光入射面側から見たときに、湾曲柱面からなる第１光入射面２２の延びる方向に平行な中心線をＸ―Ｘ、中心線Ｘ−Ｘに直角で湾曲柱面からなる光出射面３１の延びる方向に平行な中心線をＹ−Ｙとすると、中心線Ｙ−Ｙに対して対称位置に、中心線Ｘ−Ｘに対して平行で且つ光源２、３の夫々の下端部２ｂ、３ｂが中心線Ｘ−Ｘのやや上側に位置するように配設されている。
【００２５】
なお、上記中心線Ｘ−Ｘの方向及び中心線Ｙ−Ｙの方向の夫々は、配光制御用レンズ１０及び光源２、３を備えた車両用灯具を車両に搭載した状態において、車両の幅方向及び車両の上下方向に対応する。
【００２６】
湾曲柱面からなる第１光入射面２２は、光源２、３の夫々の発光面２ａ、３ａの下端線を焦線位置としている。
【００２７】
次に、光源２、３から出射した光の光路について、図６（光路説明図）及び図７（光路説明図）を用いて説明する。
【００２８】
光源２、３の夫々から出射された光は、第１光入射面２２及び第２光入射面２３から配光制御用レンズ１０に入射し、そのうち、第１光入射面２２から入射した光Ｌ１は、そのまま配光制御用レンズ１０内を導光されて光出射面３１から外部に出射される。一方、第２光入射面２３から入射した光Ｌ２は、配光制御用レンズ１０内を全反射面４２に向かって導光され、全反射面４２で光出射面３１側に向けて全反射されて更に配光制御用レンズ１０内を導光されて光出射面３１から外に出射される。
【００２９】
その結果、光源２、３の夫々から配光制御用レンズ１０の第１光入射面２２に向けて出射された光は、配光制御用レンズ１０の光入射面となる第１光入射面２２と、配光制御用レンズ１０の光出射面となる光出射面３１の夫々の面による２回の屈折によって光路が制御される。
【００３０】
一方、光源２、３の夫々から配光制御用レンズ１０の第２光入射面２３に向けて出射された光は、配光制御用レンズ１０の光入射面となる第２光入射面２３と、配光制御用レンズ１０内を導光された光の内部反射面となる全反射面４２と、配光制御用レンズ１０の光出射面となる光出射面３１の夫々の面による３回の屈折によって光路が制御される。
【００３１】
次に、光源２、３の夫々から出射して配光制御用レンズ１０内を導光された光が、配光制御用レンズ１０の光出射面３１の前方に設けた仮想スクリーン上に投影されて形成する配光パターンについて説明する。
【００３２】
図９〜図１８は、配光制御用レンズ１０の光出射面３１を、図８（配光制御用レンズの光出射面側から見た図）に示すように放射状に９つの領域（３１ａ〜３１ｉ）に分け、夫々の領域から出射した光が仮想スクリーン５０上に形成する配光パターンについて示している。
【００３３】
８つの領域（３１ａ〜３１ｉ）の夫々は、図８にあるように、湾曲柱面からなる第１光入射面２２の延びる方向に平行な中心線Ｘ−Ｘ及び中心線Ｘ−Ｘに直角で湾曲柱面からなる光出射面３１の延びる方向に平行な中心線Ｙ−Ｙに対して、中心線Ｘ−Ｘと中心線Ｙ−Ｙとの交点を含む所定直径円の円内領域、換言すると、第１光入射面２２に対応する領域３１ａ、及び以下、領域３１ａを除く、中心線Ｙ−Ｙを挟んで中心線Ｘ−Ｘの上側の所定幅の領域３１ｂ、中心線Ｙ−Ｙを挟んで中心線Ｘ−Ｘの下側の、領域３１ｂと同一幅の領域３１ｆ、中心線Ｘ−Ｘを挟んで中心線Ｙ−Ｙの右側の所定幅の領域３１ｄ、中心線Ｘ−Ｘを挟んで中心線Ｙ−Ｙの左側の、領域３１ｄと同一幅の領域３１ｈ、領域３１ｂと領域３１ｄとで挟まれた領域３１ｃ、領域３１ｄと領域３１ｆとで挟まれた領域３１ｅ、領域３１ｆと領域３１ｈとで挟まれた領域３１ｇ、領域３１ｈと領域３１ｂとで挟まれた領域３１ｉとからなっている。
【００３４】
光出射面３１の８つの領域（３１ａ〜３１ｉ）のうち、領域３１ａから出射される光は、光源２、３の夫々から第１光入射面２２に向けて出射されて配光制御用レンズ１０内を導光された光である。この場合、光源２、３の夫々から放射状に出射して配光制御用レンズ１０の湾曲柱面からなる第１光入射面２２から配光制御用レンズ１０に入射する光は、第１光入射面２２において、湾曲柱面の延びる方向と直角方向（中心線Ｙ−Ｙ方向）に対しては集光方向に屈折され、湾曲柱面の延びる方向（中心線Ｘ−Ｘ方向）に対しては湾曲柱面からなる光出射面３１によって拡散方向に屈折される。
【００３５】
そのため、領域３１ａからの出射光は図９に示すように、水平基準線Ｈのやや下側（Ｄ側）に該水平基準線Ｈに沿って約５°の細幅で左右（Ｌ−Ｒ）方向に対称に延びる主配光パターン（第１配光パターン）６０ａを形成する。この第１配光パターン６０ａの水平基準線Ｈ側の上端はカットオフライン６０ａａを形成し、このカットオフライン６０ａａは光源２、３の夫々の下端部２ｂ、３ｂに対応する（図８参照）。
【００３６】
なお、仮想スクリーン５０上に設定された水平基準線Ｈ及び垂直基準線Ｖの夫々は、配光制御用レンズ１０における投影光学系において、配光制御用レンズ１０（配光制御用レンズ１０の光出射面３１）に設定された中心線Ｘ−Ｘ及び中心線Ｙ−Ｙの夫々に対応する（図８参照）。
【００３７】
また、光出射面３１の領域３１ｂ及び領域３１ｆの夫々からの出射光は、該領域３１ｂ及び領域３１ｆの夫々が中心線Ｙ−Ｙを挟んで両側に位置するため、図１０及び図１１にあるように、垂直基準線Ｖを挟んで両側の対称位置にそれぞれ独立した島状の配光パターン６０ｂ、６０ｆを形成する。
【００３８】
また、光出射面３１の領域３１ｄ及び領域３１ｈの夫々からの出射光は、該領域３１ｄと領域３１ｈとが中心線Ｙを挟んで互いに両側の対称位置に位置するため、図１２及び図１３にあるように、夫々が垂直基準線Ｖの一方の側に形成した、独立した２つの島状の配光パターン６０ｄ、６０ｈが、垂直基準線Ｖを挟んで両側の対称位置に位置している。
【００３９】
また、光出射面３１の領域３１ｃ及び領域３１ｇの夫々からの出射光は、領域３１ｃと領域３１ｇとが、中心線Ｘ−Ｘと中心線Ｙ−Ｙとの交点を中心とする点対称の位置にあるため、図１４及び図１５にあるように、垂直基準線Ｖを挟んで互いに対称位置に配光パターン６０ｃ、６０ｇを形成する。
【００４０】
また、光出射面３１の領域３１ｅ及び領域３１ｉの夫々からの出射光は、領域３１ｅと領域３１ｉとが、中心線Ｘ−Ｘと中心線Ｙ―Ｙとの交点を中心とする点対称の位置にあるため、図１６及び図１７にあるように、夫々が形成した、独立した２つの島状の配光パターン６０ｅ、６０ｉが、垂直基準線Ｖを挟んで対称位置に位置している。
【００４１】
図１８は、上記配光パターン６０ａ〜６０ｉの夫々を重畳して形成された合成配光パターン６０を示している。上述の、光源２、３と配光制御用レンズ１０を備えた車両用灯具１は、具体的には例えばフォグランプを想定しており、主配光パターンの６０ａ及び補助配光パターン６０ｂ〜６０ｉによる合成配光パターン６０は、フォグランプに求められる配光規格を満足するものとなっている。
【００４２】
以上説明したように、本発明の車両用灯具は、２つの光源と、２つの光源の夫々からの出射光の光路制御を行って所望の配光パターンを得る配光制御用レンズとを備え、配光制御用レンズに、第１光入射面と第２光入射面の２つの光入射面、１つの光出射面及び１つの全反射面を設けた。
【００４３】
そして、そのうち第１光入射面及び光出射面の夫々を、互いに延長方向を直角方向とする湾曲柱面で構成し、第２光入射面を円筒面で構成した。
【００４４】
そして、２つの光源の夫々から第１光入射面に向けて出射された光は、該第１光入射面から配光制御用レンズに入射してそのまま配光制御用レンズ内を導光されて光出射面から外部に出射され、第２光入射面に向けて出射された光は、該第２光入射面から配光制御用レンズに入射して配光制御用レンズ内を導光中に全反射面で全反射されて光出射面から外部に出射され、光出射面から出射されたそれらの光によって所望の配光パターンを得ることができる。
【００４５】
このように、車両用灯具は、所望の配光パターンを形成する光学系が、光源と配光制御用レンズによって構成されるために他の光学部材が介在することがなく、且つ第１光入射面、第２光入射面及び光出射面の夫々が微細なレンズカットを有していないために、光源と配光制御用レンズとの光学的な位置関係を容易に且つ再現性良く設定することができる。
【００４６】
同時に、配光制御用レンズを成形（例えば、射出成形）によって形成するに際しては、成形用の金型が単純な構造で安価に製作できるため、製造コストの低コスト化に寄与するものとなる。
【００４７】
なお、上記略円錐台形状を呈する配光制御用レンズの下面に対応する光出射面の形状を、長軸が、湾曲柱面からなる光出射面の延びる方向と同一方向に延びる楕円形状とすることも可能である。これにより、仮想スクリーン上に、Ｌ−Ｒ方向に延びた（広がった）配光パターンを得ることができる。
【００４８】
また、配光制御用レンズの円錐台形状の外側面側に設けられるレンズカットは、配光制御用レンズからの出射光を、上記配光パターン６０ａ〜６０ｉの形成方向よりも広角方向に向けて装飾的な光とすることにより、点灯時に照明機能と共に光空間における美観効果を持たせて見栄えの向上を図るものである。そのため、車両用灯具の光学的機能としては必ずしも必要とされるものではないため、灯具毎に適宜設定されるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１…  車両用灯具
２…  光源（第１光源）
２ａ…  発光面
２ｂ…  下端部
３…  光源（第２光源）
３ａ…  発光面
３ｂ…  下端部
１０…  配光制御用レンズ
２０…  上面側
２１…  凹部
２２…  第１光入射面
２３…  第２光入射面
３０…  下面側
３１…  光出射面
４０…  外側面側
４１…  レンズカット
４２…  内部反射面（全反射面）
５０…  仮想スクリーン
６０…  合成配光パターン
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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