(57)【要約】【課題】電気絶縁性に優れた信頼性の高い光学部品を提供すること。【解決手段】  本発明の光通信用部品は、貫通孔２ａ内を光が伝送する電気絶縁性を有するフェルール２と、該フェルール２の一部が圧入された内孔４ａを有する筒状の金属製の第１ホルダ４と、フェルール２の前記一部を除く部位が圧入された内孔５ａを有し、かつ第１ホルダ４と間隙部Ｓを介して配置された筒状の第２ホルダ５と、を備え、フェルール２の外周面に、間隙部Ｓに向かって開口する溝部２ｄが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有するフェルールと、
該フェルールの一部が圧入された内孔を有する筒状の金属製の第１ホルダと、
前記フェルールの前記一部を除く部位が圧入された内孔を有し、かつ前記第１ホルダと間隙部を介して配置された筒状の第２ホルダと、を備え、
前記フェルールは、外周面に、前記間隙部に向かって開口する溝部を有することを特徴とする光通信用部品。
【請求項２】
前記溝部の前記フェルールの長手方向における幅は前記間隙部の前記フェルールの長手方向における幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光通信用部品。
【請求項３】
前記溝部の側面と前記フェルール外周面との成す角度が鈍角であることを特徴とする請求項１または２に記載の光通信用部品。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光通信用部品の製造方法であって、
前記フェルールに前記溝部を形成する工程と、
前記第１ホルダを前記フェルールの一端側から前記第１ホルダの内孔内に圧入し、前記フェルールの前記溝部を前記第１ホルダの一端面から露出させる工程と、
前記第２ホルダを前記フェルールの一端側から前記第２のホルダの内孔内に圧入し、前記第１ホルダの一端面との間に間隙部を設け、かつ前記溝部が前記間隙部に開口する部位まで圧入する工程と、を備えた光通信用部品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の光通信用部品と、
前記フェルールの貫通内に配置された光ファイバと、
前記フェルールの他端部が挿入されたスリーブと、を備えた光レセプタクル。
【請求項６】
請求項５に記載の光レセプタクルと、
前記光ファイバに向けて光を出射する、又は、前記光ファイバを介して光を受けるための光素子と、
前記光レセプタクルの第２ホルダに接続され、かつ前記光素子を収容する筐体と、を備える光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる光レセプタクル及び光モジュールに関し、特に光通信用の光レセプタクル及び光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号を電気信号に変換するための光モジュールは、レーザダイオード（ＬＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）等の光素子を金属ケース内に収納し、レンズ等を介して、光ファイバに光信号を導入又は導出するような構造となっている。また、レセプタクル型の光モジュールは、光レセプタクルの一端側に光素子が収納された金属ケースを接合し、光レセプタクルの他端側から光ファイバを内蔵したプラグフェルールを接続することにより、光ファイバを介して光通信を行う。
【０００３】
このような光レセプタクルを備えた光モジュールの一例を図５に示す。光レセプタクル１００は、セラミックス製の精密スリーブ１０１と、該精密スリーブ１０１の後端部の内部に圧入されたファイバスタブ１０２と、精密スリーブ１０１およびファイバスタブ１０２を保持する金属ホルダ１０３と、金属ホルダ１０３と離間して精密スリーブ１０１の外周に設けられたフランジ１０４と、を備えている。光モジュール２００は、レンズ１０６とＬＤまたはＰＤである光素子１０７とが内部に配置された金属ケース１０５が光レセプタクル１００の金属ホルダ１０３の端面に接合されてなる。
【０００４】
この光モジュール２００では、たとえば光素子１０７がＰＤである場合、ＰＤから出射された光はレンズ１０６で集光された後に光ファイバ１０２ａに結合され、光ファイバ１０２ａを介して、精密スリーブ１０１の先端側から挿入されるプラグ１０８の内部に保持された光ファイバ１０８ａへと伝送することにより、光通信を行う。
【０００５】
このような光レセプタクル１００は、以下のような方法で作製される。まず、ファイバスタブ１０２を精密スリーブ１０１内に挿入固定する。次に、精密スリーブ１０１の先端側から金属ホルダ１０３を圧入する。最後に、金属ホルダ１０３と間隙を空けるように、精密スリーブ１０１の先端側からフランジ１０４を挿入して固定することによって、光レセプタクル１００が作製される、このように、光レセプタクル１００では、金属ホルダ１０３とフランジ１０４とが離間するように配置されているため、外部からフランジ１０４に伝送される電気信号のノイズが金属ホルダ１０３および金属ケース１０５を介して光素子１０７に伝わるのを低減していた。
【特許文献１】特開２００５−７０４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の光通信では、光で伝送する情報量が多くなるに伴い、光素子の駆動に対して高い信頼性が求められるようになってきている。光レセプタクル１００では、金属ホルダ１０３を精密スリーブ１０１の先端側から圧入しているため、精密スリーブ１０１の外周部に微小な金属傷が発生する。そして、この金属傷が形成された精密スリーブ１０１の外周部にフランジ１０４が圧入される。そのため、光レセプタクル１００では、金属ホルダ１０３とフランジ１０４とを離間させていても、微小な金属傷を介して電気的に導通し、電気信号のノイズが光素子に伝わる可能性が高まっていた。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、光素子への電気信号ノイズの伝送を極めて低減することにより、より信頼性の高い光学部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光通信用部品は、貫通孔内を光が伝送する電気絶縁性を有するフェルールと、該フェルールの一部が圧入された内孔を有する筒状の金属製の第１ホルダと、前記フェルールの前記一部を除く部位が圧入された内孔を有し、かつ前記第１ホルダと間隙部を介して配置された筒状の第２ホルダと、を備え、前記フェルールは、外周面の周方向に沿って、前記間隙部に向かって開口する溝部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明において、前記溝部の前記フェルールの長手方向における幅は前記間隙部の前記フェルールの長手方向における幅よりも小さくすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明において、前記溝部の側面と前記フェルール外周面との成す角度が鈍角であることが好ましい。
【００１１】
本発明の光通信用部品の製造方法は、前記フェルールに前記溝部を形成する工程と、前記第１ホルダを前記フェルールの一端側から前記第１ホルダの内孔内に圧入し、前記フェルールの前記溝部を前記第１ホルダの一端面から露出させる工程と、前記第２ホルダを前記フェルールの一端側から前記第２のホルダの内孔内に圧入し、前記第１ホルダの一端面との間に間隙部を設け、かつ前記溝部が前記間隙部に開口する部位まで圧入する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の光レセプタクルは、上述の光通信用部品と、前記フェルールの貫通内に配置された光ファイバと、前記フェルールの他端部が挿入されたスリーブと、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光モジュールは、上述の光レセプタクルと、前記光ファイバに向けて光を出射する、又は、前記光ファイバを介して光を受ける光素子と、前記光レセプタクルの前記第２ホルダに接続され、かつ前記光素子を収容する筐体と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光通信用部品および光レセプタクルによれば、第１ホルダと第２ホルダとの間隙部において、フェルールの外周面に、前記間隙部に向かって開口する溝部が形成されていることにより、第１ホルダを圧入しても、溝部には金属傷が形成されない。その結果、本発明では、第１ホルダと第２ホルダとを電気的に絶縁することができるため、たとえば第２ホルダに光素子を収納した導電性を有する筐体を接合して光モジュールを構成しても、光素子に対する電気信号のノイズによる影響を低減することができ、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る光通信用部品を備えた光レセプタクル及びこれを用いた光モジュールの好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光レセプタクルの断面図である。光レセプタクルとは、光コネクタ（ＳＣコネクタ等）の光ファイバを有するプラグに接続されるものである。
【００１７】
本発明の第１の実施形態に係る光レセプタクルＸは、光ファイバ１が貫通孔２ａ内に配置されたフェルール２と、フェルール２の先端（他端）部２ｂに挿入されたスリーブ３と、フェルール２の一部が圧入された内孔４ａを有する第１ホルダ４と、フェルール２の後端（一端）部２ｃが圧入された内孔５ａを有する第２ホルダ５と、第１ホルダ４の一部に圧入され、スリーブ３を覆うように配置されたスリーブケース６、とを備えている。なお、光レセプタクルの一部を構成する光通信用部品とは、光レセプタクルＸのスリーブ３およびスリーブケース６を除く部材で構成され、フェルール２の貫通孔２ａ内に光ファイバがなくてもよい。
【００１８】
光ファイバ１は、光を伝送する機能を担うものである。光ファイバ１としては、たとえば石英系光ファイバ、プラスチック系光ファイバおよび多成分ガラス系光ファイバなどが挙げられ、単一のモードの光を伝送するシングルモードファイバ、複数のモードの光を伝送するマルチモードファイバ等、用途に応じて様々なものを使用できる。
【００１９】
フェルール２は、光ファイバ１を保護するとともに、後述するスリーブ３と協働して光ファイバ１の中心軸とプラグが有する光ファイバの中心軸とを一致させるための部材である。フェルール２は、電気絶縁性の材料で構成され、たとえばエポキシ等のプラスチックス、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスが挙げられる。このような材料の中でも、ＺｒＯ2を主成分とし、Ｙ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ2、Ｄｙ2Ｏ3などの少なくとも一種を安定化剤として含み、正方晶の結晶を主体とする部分安定化ジルコニアセラミックスを用いることが好ましく、このような部分安定化ジルコニアセラミックスは、優れた耐摩耗性を有するとともに、適度に弾性変形することから、圧入によって固定する際に有利である。
【００２０】
上記フェルールの加工方法としては、先ず、フェルールをジルコニアセラミックスで形成する場合、予め射出成形、プレス成形、押出成形等の所定の成形法によってフェルールとなる円柱状もしくは直方体形状の成形体を得た後、該成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、所定の寸法に切削加工または研磨加工を施す。なお、成形体に切削加工等によって予め所定の形状を形成しておき、その後焼成を行ってもよい。
【００２１】
フェルール２の先端面は、プラグとの接続損失を低減させるため、曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面状とし、後端面はＬＤ等の光素子から出射された光が光ファイバの端面で反射して光素子に戻る反射光を防止するため４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨するのが好ましい。
【００２２】
そして、光レセプタクルＸにおけるフェルール２は、外周面に溝部２ｄが形成されている。図２は、溝部２ｄが形成されたフェルールの部分拡大断面図である。溝部２ｄは、図２に示すように、第１ホルダ４と第２ホルダ５との間の間隙部Ｓに向かって開口するように形成されている。
【００２３】
また、溝部２ｄの深さは、第１ホルダ４の圧入によってフェルール２の外周面に形成される金属傷が溝部２ｄの底面および側面に形成されない深さであればよく、さらに、フェルール２の強度を維持できるという観点から、たとえば０．０１〜０．１ｍｍ程度であれば好ましい。一方、溝部２ｄの幅（フェルール２の長手方向における幅）は、溝部２ｄの開口部の少なくとも一部が間隙部Ｓに位置すればよいため、特に限定されるものではないが、光レセプタクルの小型化という観点から、０．１ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。また、光レセプタクルＸでは、溝部２ｄの幅（フェルール２の長手方向における幅）を、間隙部Ｓのフェルール２の長手方向における幅よりも小さくすることが好ましい。このような形態によれば、フェルール２に対する第１ホルダ４および第２ホルダ５の圧入長さを長く確保することができるため、フェルール２をより強く保持することが可能となる。
【００２４】
溝部２ｄの形状は、特に限定されるものでなく、たとえばフェルール２の長手方向（軸方向）に対して直交する断面で断面視したときに、底面と側面との成す角度が略９０°である四角形状、底面と側面とが曲面で連結されているような半円形状、等を選択することができる。ここで、溝部２ｄを、図２に示すように、溝部２ｄの側面とフェルール２外周面との成す角度を鈍角に形成すれば、第１ホルダ４のフェルール２への圧入時における引っかかり防ぐことができるため、第１ホルダ４におけるバリの発生を低減させることができる。また、溝部２ｄにたとえばインク等でマーキングを付けておくと、組立作業者が溝部２ｄの形成位置を容易に把握することができるため、第２ホルダ５の圧入作業が容易になる。さらに、溝部２は、フェルール２の外周面の周方向に沿って形成されていれば、第１ホルダの圧入によってフェルール２の表面に金属傷が生じても、より確実に第１および第２ホルダ間を電気的に絶縁することができる。
【００２５】
溝部２ｄの形成方法としては、たとえば先端にダイヤモンド砥粒が塗布された円錐状のツール等で切削加工することによって形成できる。また、プレス成形等、フェルールの成形時に溝を設けても良い。
【００２６】
スリーブ３は、フェルール２およびプラグ（不図示）が挿入される貫通孔を有する筒状体で形成されており、フェルール２が保持する光ファイバ１の光軸と、プラグの光ファイバの光軸とを一致させる機能を担う部材である。このスリーブ３は、たとえばジルコニア、アルミナ等のセラミックス、銅などの金属材料で構成される。特に、耐摩耗性という観点から、スリーブ３はアルミナ、ジルコニア等のセラミックス材料を用いるのが好ましい。スリーブ３の作製加工方法としては、たとえばジルコニアセラミックス材料で形成する場合、予め射出成形、プレス成形、押出成形等の所定の成形法によって割スリーブとなる円筒状もしくは円柱状の成形体を得た後、該成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、所定の寸法に切削加工または研磨加工を施す。なお、成形体に切削加工等によって予め所定の形状を形成しておき、その後焼成を行ってもよい。
【００２７】
また、スリーブ３の内周面の表面荒さはプラグの挿入性を考慮して、算術平均粗さ（Ｒａ）０．２μｍ以下が望ましい。また、フェルール２の外径とスリーブ３の内径との公差は、低い接続損失を得るため、±１μｍ以下が望ましい。さらに、スリーブ３の内径寸法はフェルール２を確実に保持するために、０．９８Ｎ以上の挿入力になるよう設計することが望ましい。
【００２８】
第１ホルダ４は、フェルール２を保持する内孔４ａを有するとともに、スリーブケース６の一部が挿入されるケース挿入溝４ｂを有し、フェルール２およびスリーブケース６を保持する機能を担う。内孔４ａは、第１ホルダ４の一端面４ｃから他端面４ｄに貫通する貫通孔であり、フェルール２のスリーブ３が挿入されていない先端側の部位が圧入されている。この第１ホルダ４は、金属で構成されるスリーブケース６との接合を考慮すると、同様に金属で構成される。そして、このような第１ホルダ４を構成する材質としては、たとえばステンレス、銅、鉄およびニッケルが挙げられる。また、第１ホルダ４の作製方法としては、たとえばステンレスで形成する場合、切削加工やプレス加工で製作される。
【００２９】
第２ホルダ５は、フェルール２の後端部２ｃが挿入される内孔５ａを有し、フェルール２の後端部２ｃを保持することにより、フェルール２を固定する機能を担う。この第２ホルダ５は、後に光素子が収納された金属ケースと溶接等で強固に固定することを考慮すると、金属で構成するのが好ましい。そして、このような第２ホルダ５を構成する材質としては、たとえばステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接可能な材料を選択するのが好ましく、ステンレスであれば、耐腐食性という観点からも好適である。また、第１ホルダ４の作製方法としては、たとえばステンレスで形成する場合、切削加工やプレス加工で製作される。
【００３０】
また、第２ホルダ５は、第１ホルダ４の一端面４ｃと対向する一端面５ｂとの間に間隙部Ｓを設けるように配置される。このように、第１ホルダ４と第２ホルダ５との間に間隙部Ｓを設けることにより、第１ホルダ４と第２ホルダ５との接触を防止することができるため、第１ホルダ４と第２ホルダ５とを容易に絶縁することができる。さらに、本発明の光通信用部品および光レセプタクルでは、第１ホルダ４と第２ホルダ５との間隙部Ｓにおいて、フェルール２の外周面に、間隙部Ｓに向かって開口する溝部２ｄが形成されていることにより、第１ホルダ４を圧入しても、溝部２ｄには金属傷が形成されない。その結果、本発明では、上述したような金属傷が発生したとしても、第１ホルダ４と第２ホルダ５とを電気的に絶縁することができるため、たとえば第２ホルダ５に光素子を収納した導電性を有する筐体を接合して光モジュールを構成しても、光素子に対する電気信号のノイズによる影響を低減することができ、信頼性を向上させることができる。
【００３１】
スリーブケース６は、スリーブ３を収容するための略円筒形状の筒状部材であり、プラグが挿入される開口部６ａと第１ホルダ４に挿入される接合部６ｂとを有する。スリーブケース６におけるスリーブ３を収容するための空間の径は、スリーブ３の外径より若干（例えば６０μｍ）大きく構成されている。また、開口部６ａは、プラグの挿入時に該プラグを案内するための部位であり、テーパ状に構成されている。また、開口部６ａにおける開口端径はプラグの外径より若干（例えば０．２ｍｍ）大きく構成されている。
【００３２】
スリーブケース６を構成する材料としては、合成樹脂（熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂など）、金属（ステンレス、銅、鉄およびニッケルなど）、セラミックス（酸化アルミニウム（アルミナ）および酸化ジルコニウム（ジルコニア）など）、ガラス（石英など）などが挙げられる。この中でも第１ホルダとの固定を考慮し、熱膨張係数を合わせて信頼性を高めるため、第１ホルダと同様の材質を使用するのが好ましい。
【００３３】
スリーブケース６と第１ホルダ４との接合方法は、材質に応じて適宜選択できるものであり、たとえば第１ホルダ４がステンレス等の金属であり、スリーブケース６が金属またはセラミックスであれば、圧入による接合が好適である。一方、スリーブケース６が樹脂またはガラスで構成されている場合は、接着が好ましい。
【００３４】
次に、本発明の光通信用部品および光レセプタクルの製造方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
図３は、光通信用部品および光レセプタクルの製造方法を示す断面図であり、図３（ａ）、（ｂ）は光通信用部品の製造工程を示し、（ｃ）は光通信用部品を用いて光レセプタクルを組み立てる製造工程を示すものである。
【００３６】
まず、フェルール２を準備し、外周面の周方向に沿って溝部２ｄを形成する。この溝部２ｄは、先端にダイヤモンドが塗布された円錐状のツール等で切削加工される。このとき、フェルール２の外周を掴んで固定し、フェルール２を周方向に回転させながらツールをフェルール外周に接触させて溝を形成する。
【００３７】
次に、図３（ａ）に示すように、第１ホルダ４をフェルール２の一端２ｃ側から第１ホルダ４の内孔４ａ内に圧入する。このとき、第１ホルダ４は、フェルール２の溝部２ｄが第１ホルダ４の一端面４ａから露出するまで圧入される。このような圧入は、フェルール２を治具に固定し、ホルダ４をプレス機で押圧することで圧入する。このとき、第１ホルダ４が追加したフェルール２の外周部には、フェルール２の長手方向に沿って小さな金属傷が形成されている。
【００３８】
次いで、図３（ｂ）に示すように、第２ホルダ５をフェルール２の一端２ｃ側から第２のホルダ５の内孔５ａ内に圧入する。このとき、第２ホルダ５は、第１ホルダ４の一端面４ａとの間に間隙部Ｓを設け、かつ溝部２ｄが間隙部Ｓに開口する部位まで圧入される。上述した工程によって、光通信用部品が作製される。
【００３９】
次に、図３（ｃ）に示すように、上述した光通信用部品が有するフェルール２の先端部２ｂにスリーブ３を挿入して固定する。最後に、スリーブケース６の一部を第１ホルダ４のケース挿入溝４ｂに圧入することにより、光レセプタクルが作製される。
【００４０】
このように、本発明の光通信用部品および光レセプタクルの製造方法によれば、フェルール２の後端面側から第１ホルダ４および第２ホルダ５を圧入しているため、たとえばフェルール２の後端面を斜めに研磨したものであっても、フェルール２の先端面を鉛直下向き方向にフェルール固定治具の底面に固定し、各ホルダをフェルール２の軸方向に沿って精度良く圧入することができる。
【００４１】
図４は、本発明に係る光レセプタクルを備えた光モジュールの一実施形態を示す断面図である。光モジュールＹは、光レセプタクルＸおよび光素子ユニット１０を備えている。光素子ユニット１０は、光素子１１と、レンズ１２と、筐体１３と、接合用リング１４と、を備えている。
【００４２】
光素子１１は、フェルール２の貫通孔２ａに挿入された光ファイバ１に向けて光を出射するための発光素子、または、光ファイバ１を介して導出された光を受光するための受光素子である。発光素子としては、半導体レーザダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などが挙げられ、受光素子としては、受信用のＰＤ（フォトダイオード）などが挙げられる。
【００４３】
レンズ１２は、光素子１１が発光素子の場合は該発光素子から出射された光を集光して光ファイバ１に導入する機能を担い、光素子１１が受光素子の場合は光ファイバ１から出射された光を集光して該受光素子に導入する機能を担う部材である。このようなレンズとしては、たとえば球状の石英レンズを用いることができる。
【００４４】
筐体１３は、光素子１１およびレンズ１２を収容するための筒状の部材であり、接合用リングを介して光レセプタクルＸの第２ホルダ５と、たとえば溶接により接合される。筐体１３を構成する材料としては、たとえばステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接可能なものが挙げられ、中でも耐腐食性や溶接性の観点からステンレスが好適である。
【００４５】
接合用リング１４は、第２ホルダ５と筐体１３とを接合するための部材である。接合リングを構成する材料としては、ステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接可能なものが挙げられ、中でも耐腐食性や溶接性の観点からステンレスが好適である。
【００４６】
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、これらは例示するものであって、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。なお、各図において、共通する部分については同一の符号を付し重複した説明を省略している。各構成要素の配置個数、配置位置等は限定的でなく、光レセプタクル及び光モジュールの使用目的、用途、所望の性能等により適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る光レセプタクルの実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る光レセプタクルの実施形態における溝部付近の部分拡大断面図である。
【図３】本発明に係る光通信用部品および光レセプタクルの製造工程を示す説明図である。
【図４】本発明に係る光モジュールの実施形態を示す断面図である。
【図５】従来の光レセプタクルを表す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ｘ：光レセプタクル
Ｙ：光モジュール
１：光ファイバ
２：フェルール
２ａ：貫通孔
２ｂ：先端部
２ｃ：後端部
２ｄ：溝部
３：スリーブ
４：第１ホルダ
４ａ：内孔
４ｂ：一端面
５：第２ホルダ
５ａ：内孔
６：スリーブケース
間隙部：Ｓ
１０：光素子ユニット
１１：光素子
１２：レンズ
１３： 筐体
１４：接合用リング
【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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