(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎ比を低下させることなく精度の良い欠陥検出を行う。【解決手段】ハロゲンランプ２２と受光器２４との間には第１及び第２偏光板２５，２６が設けられている。第１及び第２偏光板２５，２６は、互いの偏光方向２５ａ，２６ａが直交するように配置されている。第１偏光板２５と第２偏光板２６との間にはフィルム１６が走行している。受光器２４の直前には除去光学系２７が設けられている。ハロゲンランプ２２から発する光には、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域に輝線が一つだけ存在する。そのため、フィルム１６上に干渉縞が発生することはほとんどない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムの一方の面側に設けられた第１偏光板と、前記フィルムの他方の面側に設けられた第２偏光板とを用い、前記第１偏光板及び前記第２偏光板をクロスニコルに配置して、前記フィルムの欠陥を検出する欠陥検出装置において、
輝線を有しない又は１つのみ有する光を、前記第１偏光板を介して、前記フィルムに投光する投光器と、
前記フィルムから出た光を、前記第２偏光板を介して受光する受光器と、
前記受光器で得られた受光信号に基づいて、前記フィルムの欠陥を検出する欠陥検出部とを備えることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項２】
前記フィルムは位相差フィルムであり、前記第１及び第２偏光板の偏光方向は前記位相差フィルムの遅相軸に対して４５°の方向に向けられていることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。
【請求項３】
前記投光器はハロゲンランプであることを特徴とする請求項１または２記載の欠陥検出装置。
【請求項４】
前記第１及び第２偏光板はヨウ素系偏光板であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の欠陥検出装置。
【請求項５】
フィルムの一方の面側に設けられた第１偏光板と、前記フィルムの他方の面側に設けられた第２偏光板とを用い、前記第１偏光板及び前記第２偏光板をクロスニコルに配置して、前記フィルムの欠陥を検出する欠陥検出方法において、
輝線を有しない又は１つのみ有する光を、前記第１偏光板を介して、前記フィルムに投光し、
前記フィルムから出た光を、前記第２偏光板を介して受光器で受光し、
前記受光器で得られた受光信号に基づいて、前記フィルムの欠陥を検出することを特徴とする欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光方向を直交させた一対の偏光板を用いて欠陥を検出する欠陥検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学異方性のある液晶層を透明なフィルム上に形成することにより、液晶表示装置の視野角を改善することができる光学補償フィルム（以下「位相差フィルム」という）が知られている。この位相差フィルムは、長尺な透明フィルムに配向膜を形成する工程と、その上に液晶を塗布し乾燥して液晶層を形成する工程を経て製造される（例えば特許文献１参照）。各製造工程は厳格な品質管理の下に置かれているが、異物の混入・付着による分子配向ムラ、支持体となる透明フィルムの厚みムラ、液晶層の塗工ムラ等の欠陥を完全に無くすことは容易ではない。
【０００３】
これまで、このような欠陥を検出するために、位相差フィルムなどの検査対象に対して投光器から光を照射し、その検査対象からの光を受光器で受光し、その受光器が受光した光の信号を解析することによって、欠陥の位置、大きさ、強さをオンラインで把握していた。さらに、投光器と検査対象との間に第１の偏光板を、検査対象と受光器との間に第２の偏光板を、それぞれの偏光板の偏光方向が直交（クロスニコル）するように配置することで、検査対象上の欠陥により散乱・拡散した光のみを、受光器に入るようにする検査方法が知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−７３０８１号公報
【特許文献２】特開平６−１４８０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、更なる高品質の位相差フィルムが求められているため、微細な欠陥までも検出することができる精度の良い欠陥検出方法が要望されている。欠陥の検出精度は一般的にＳ／Ｎ比で表され、欠陥検出の精度を上げるためにはＳ／Ｎ比を向上させることが不可欠である。ここで、Ｓ／Ｎ比は、欠陥部分の信号（以下「欠陥信号」という）を欠陥以外の部分の信号（以下「ノイズ信号」という）で除した値で表される。
【０００５】
上述のように、一対の偏光板をクロスニコルに配置した欠陥検査では、欠陥信号には欠陥で散乱・錯乱した光の信号が、ノイズ信号には一対の偏光板からわずかに透過する光の信号が含まれている。したがって、Ｓ／Ｎ比を向上させるためには、ノイズ信号を最小限に抑えるとともに、欠陥信号を大きくする必要がある。欠陥信号を大きくする方法の一つとして、高い輝度の光を発する投光器を検査対象への照射に用いることで、欠陥で散乱・拡散する光を強める方法がある。
【０００６】
しかしながら、高い輝度の光を発する投光器には、メタルハライドランプのような複数の輝線を有するものがある。このような投光器を、位相差フィルムのような薄い透明体の欠陥検査に用いた場合には、フィルム上に鮮明な干渉縞ができてしまう。干渉縞により光が強まり合った明るい部分がフィルム上できてしまうため、一対の偏光板からわずかに透過する光の信号が大きくなってしまう。そのため、ノイズ信号が大きくなり、結果としてＳ／Ｎ比が低下してしまう。したがって、高い輝度を有する投光器であっても、複数の輝線を有する投光器を用いた場合には、干渉縞の影響により逆にＳ／Ｎ比が低下してしまうことがある。
【０００７】
本発明は、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく精度の良い欠陥検出を行うことができる検出装置及び方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、フィルムの一方の面側に設けられた第１偏光板と、前記フィルムの他方の面側に設けられた第２偏光板とを用い、前記第１偏光板及び前記第２偏光板をクロスニコルに配置して、前記フィルムの欠陥を検出する欠陥検出装置において、輝線を有しない又は１つのみ有する光を、前記第１偏光板を介して、前記フィルムに投光する投光器と、前記フィルムから出た光を、前記第２偏光板を介して受光する受光器と、前記受光器で得られた受光信号に基づいて、前記フィルムの欠陥を検出する欠陥検出部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記フィルムは位相差フィルムであり、前記第１及び第２偏光板の偏光方向は前記位相差フィルムの遅相軸に対して４５°の方向に向けられていることが好ましい。前記投光器はハロゲンランプであることが好ましい。前記第１及び第２偏光板はヨウ素系偏光板であることが好ましい。
【００１０】
本発明の欠陥検出方法は、輝線を有しない又は１つのみ有する光を、前記第１偏光板を介して、前記フィルムに投光し、前記フィルムから出た光を、前記第２偏光板を介して受光器で受光し、前記受光器で得られた受光信号に基づいて、前記フィルムの欠陥を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、輝線を有しない又は１つのみ有する光をフィルムに投光することで、フィルム上に干渉縞が生じることはほとんどない。これにより、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく精度の良い欠陥検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示すように、位相差フィルム製造ライン１０は、配向膜形成装置１１、液晶層形成装置１２、欠陥検出装置１３、及び巻取装置１４を備えている。
【００１３】
配向膜形成装置１１は、フィルムロール１８から送り出された透明樹脂フィルム１５の表面に、配向膜形成用樹脂が含まれる塗布液を塗布して加熱乾燥する。これにより、透明樹脂フィルム１５の表面に配向膜形成用樹脂層が形成される。そして、配向膜形成装置１１は、配向膜形成用樹脂層に対してラビング処理を施して配向膜を形成する。
【００１４】
液晶層形成装置１２は、透明樹脂フィルム１５の配向膜上に液晶化合物を含む塗布液を塗布し、塗布後に加熱乾燥して液晶層を形成する。そして、液晶層に対して紫外線を照射して、液晶層を架橋する。これにより、透明樹脂フィルム１５の上に配向膜及び液晶層が形成された位相差フィルム１６（以下「フィルム」という）が製造される。フィルム１６は、以下で詳しく述べる欠陥検出装置１３を経た後に、巻取装置１４により巻き取られる。ここで、フィルムロール１８を出て巻取装置１４に巻き取られるまでのフィルム１６の搬送方向を、Ｘ方向とする。Ｘ方向はフィルム１６の遅相軸方位と一致している。
【００１５】
欠陥検出装置１３はフィルム１６上に発生した欠陥を検出する。欠陥としては、例えば、傷、厚みムラ、塗工ムラ、分子配向ムラなどが挙げられる。なお、検査対象とするフィルムは位相差フィルムに限る必要はなく、透明体や半透明体などの光を透過する部材であればよく、例えば反射防止フィルムなどがある。
【００１６】
欠陥検出装置１３は、ガイドローラ２０，２１、ハロゲンランプ２２、光量調整部２３、受光器２４、第１及び第２偏光板２５，２６、除去光学系２７、コントローラ２８を備えている。ガイドローラ２０，２１はフィルム１６の搬送路に一定の間隔で離間して配置されている。これらガイドローラ２０，２１は回動自在であり、フィルム１６の搬送に従動して回転する。また、フィルム１６は、ガイドローラ２０，２１の掛け渡しによって平面状に保持されている。また、ガイドローラ２１にはエンコーダ３０が接続されており、このエンコーダ３０はフィルム１６が一定長搬送されるごとにエンコーダパルス信号を発生する。エンコーダパルス信号はコントローラ２８に送信され、欠陥位置を特定する際に用いられる。
【００１７】
ハロゲンランプ２２はフィルム１６の搬送路の下方に設置されている。ハロゲンランプ２２は、図２に示すように、波長が６００ｎｍと８００ｎｍとの間で輝線を１つのみ有する。そのため、フィルム１６上に干渉縞が生じることはほとんどない。また、仮に、干渉縞が生じた場合であっても、干渉縞のうち光が強まりあった明るい部分の輝度は、ハロゲンランプ２２から発する光の輝度よりもほんのわずか大きい程度である。したがって、干渉縞が欠陥検出の精度に影響を与えることはない。なお、輝線を有さない又は１つのみ有する投光器であれば、ハロゲンランプに限る必要はない。
【００１８】
光量調整部２３は、ハロゲンランプ２２の近傍に設置されたセンサ（図示省略）で検出した光量検出信号に基づき、光量が一定になるようにハロゲンランプ２２を制御している。これにより、光量が均一な光をフィルム１６に対して照射することができるため、常に同じ感度で欠陥検出を行うことができる。
【００１９】
受光器２４はＣＣＤカメラから構成されており、フィルム１６の搬送路の上方に設置されている。受光器２４は、フィルム１６の幅方向にライン状に並べられた多数の受光素子を備えており、フィルム１６が一定長搬送されるごとに、フィルムをその幅方向に１ラインずつ撮像する。撮像で得られる信号には、欠陥により散乱・錯乱した光の信号（以下「欠陥信号」という）と、第１及び第２偏光板２５，２６からわずかに透過する光などの信号（以下「ノイズ信号」という）が含まれている。これら信号はコントローラ２８に送信される。なお、受光器は１台に限らず２台以上であってもよい。
【００２０】
第１及び第２偏光板２５，２６はヨウ素系偏光板から構成されており、図３に示すように、第１偏光板２５はハロゲンランプ２２とフィルム１６との間に、第２偏光板２６はフィルム１６と受光器２４との間に設置されている。また、第１及び第２偏光板２５，２６は、互いの偏光方向２５ａ，２６ａが直交（クロスニコル）するように配置されている。なお、性能と価格の面からヨウ素系偏光板を用いているが、これに限らず、染料系偏光板、金属偏光子、方解石などからなる偏光板を用いてもよい。
【００２１】
第１及び第２偏光板２５，２６をクロスニコルに配置することで、欠陥がないフィルム１６が位置するときには、第１偏光板２５により特定の偏光面に偏光した光はもう一方の第２偏光板２６において遮られるため、その光は受光器２４にほとんど入らない。即ち、受光器２４は暗視野状態となる。一方、欠陥があるフィルム１６が位置するときには、第１偏光板２５により特定の偏光面に偏光した光は欠陥により散乱・錯乱し、その偏光面が変化する。このように偏光面が変化すると、もう一方の第２偏光板２６から光が出るようになる。即ち、受光器２４は受光状態となる。
【００２２】
また、第１偏光板の偏光方向２５ａはＸ方向（フィルム１６の遅相軸方向）に対する角度θが４５°となるように設定されており、第２偏光板の偏光方向２６ａはＸ方向に対する角度（９０°−θ）が４５°になるように設定されている。
【００２３】
図４は、角度θに対して、第１偏光板２５に入射する入射光の光量と第２偏光板２６を透過する透過光の光量との比率（透過光量比（％））がどのように変化するかを示すグラフである。また、図５は、フィルム１６の位相差に対して透過光量比がどのように変化するかを示すグラフであり、「○」は角度θが０°のときの透過光量比を、「□」は角度θが１５°のときの透過光量比を、「△」は角度θが３０°のときの透過光量比を、「◇」は角度θが４５°のときの透過光量比を示している。
【００２４】
図４に示すように、角度θが４５°のときに、透過光量比が最も高くなる。したがって、角度θを４５°とすることで、傷などの欠陥により散乱・錯乱する光の光量が増加するため、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、図５に示すように、角度θが０°から４５°にかけて徐々に透過光量比の位相差依存性が強くなり、角度θが４５°のときに最も位相差依存性が強くなる。塗布ムラなどの位相差欠陥はその位相差欠陥で散乱・錯乱する光の光量が少ないため検出されないこともあったが、角度θを４５°とすることで、位相差欠陥の部分の透過光量比が大きくなるため、傷などの欠陥だけでなく位相差欠陥も確実に検出することができる。
【００２５】
除去光学系２７は赤外線カットフィルタから構成されており、受光器２４の直前に設置されている。除去光学系２７は、第２偏光板２６からの光のうち、波長が７００ｎｍ以上の光を除去する。これにより、波長が７００ｎｍ未満の光のみが受光器２４に入射するため、以下に示す理由から、高いＳ／Ｎ比で精度良く欠陥を検出することができる。
【００２６】
図６は、欠陥検出装置１３から除去光学系２７を除いた状態で、第１偏光板の偏光方向２５ａの角度θを４５°にした場合における第１及び第２偏光板２５，２６の光の透過率を示しており、第１及び第２偏光板２５，２６は、波長が７００ｎｍまでの光をほぼ遮光するが、波長が７００ｎｍを超える光については高い透過率で透過してしまう。一方、受光器２４は、波長が７００ｎｍを超える光に対しても感度を有している。そのため、波長が７００ｎｍを超える光が受光器２４のノイズ信号に含まれてしまう。
【００２７】
そこで、波長が７００ｎｍ以上の光（ハッチングエリア３５内の光）を除去光学系２７により除去することで、波長が７００ｎｍ未満の光のみが受光器２４に入射する。そのため、波長が７００ｎｍ以上の光が、受光器２４のノイズ信号に含まれることがなくなる。これにより、ノイズ信号を最小限に抑えることができるため、十分に大きいＳ／Ｎ比を得ることができる。なお、欠陥である塗布スジを検出したときのＳ／Ｎ比は、波長が７００ｎｍ以上の光を除去しない場合には１．５であるのに対して、波長が７００ｎｍ以上の光を除去した場合には２．１に向上する。
【００２８】
除去光学系２７として、赤外線カットフィルタを用いたが、その他、誘電体多層膜を使用したバンドパスフィルタ、モノクロメータ、波長カットフィルタ、色ガラスフィルタ、回折格子などを用いてもよい。また、除去光学系２７で除去する光の波長域は７００ｎｍ以上に限る必要はなく、欠陥検出に使用する偏光板の種類に応じて適宜変更してもよい。また、波長６００ｎｍ以上の光を除去する除去光学系を、ハロゲンランプ２２と第１偏光板２５との間に設置して、ハロゲンランプ２２の光から輝線を除去してもよい。
【００２９】
除去光学系２７の設置位置は、受光器２４の直前（以下「本発明の設置位置」という）以外に、以下のような６つの設置位置が考えられる。第１の設置位置はハロゲンランプ２２と第１偏光板２５との間、第２の設置位置は受光器２４と第２偏光板２６との間、第３の設置位置は第２偏光板２６とフィルム１６との間、第４の設置位置はフィルム１６と第１偏光板２５との間、第５の設置位置はハロゲンランプ２２の内部、第６の設置位置はハロゲンランプ２２との一体型である。
【００３０】
上記第１〜第６の設置位置のうちいずれの設置位置が最適であるかを以下検討する。一般的に偏光板はハロゲンランプ２２の光や熱に対して弱いことから第２〜第４の設置位置は好ましくない。これに対して、第１の設置位置では、ハロゲンランプ２２からの光が除去光学系２７を介して間接的に偏光板に当たるため、光や熱により偏光板の性能を劣化させることがない。したがって、第１の設置位置は好ましい。
【００３１】
また、受光器２４のフォーカスはフィルムに合わせていることから、除去光学系２７とフィルム１６との距離はできるだけ離れているほうがよい。そのため、第３及び第４の設置位置は好ましくない。また、第６の設置位置については、ハロゲンランプ２２を交換する度に欠陥の検出精度が変わってしまうため好ましくない。これに対して、除去光学系２７をハロゲンランプ２２内に配置すると、その除去光学系２７は小さいもので済むため、安価となる。よって、第５の設置位置は好ましい。
【００３２】
以上から、本発明の設置位置、第１の設置位置、及び第５の設置位置のいずれかに除去光学系２７を設置することが好ましいが、本発明の設置位置に除去光学系２７を設置したときに最もＳ／Ｎ比が高くなる。したがって、本発明の設置位置に除去光学系２７を設置することが最も好ましい。
【００３３】
コントローラ２８は、受光器２４からの撮像信号に基づき欠陥信号を検出する欠陥信号検出部２８ａと、欠陥信号とエンコーダ３０からのエンコーダパルス信号とに基づきフィルム１６上の欠陥の位置を特定する欠陥位置特定部２８ｂとを備えている。
【００３４】
次に、本発明の欠陥検出装置の作用について説明する。欠陥検出装置１３には、配向膜形成装置１１及び液晶層形成装置１２で製造されたフィルム１６が送り込まれる。フィルム１６は第１偏光板２５と第２偏光板２６の間を走行する。それら第１及び第２偏光板２５，２６に対しては、ハロゲンランプ２２から光が発せられている。
【００３５】
ハロゲンランプ２２からの光は、第１偏光板２５により特定の偏光面に偏光する。ここで、フィルム１６上に欠陥がない場合には偏光した光は第２偏光板２６により遮られ、一方フィルム１６上に欠陥がある場合には、偏光した光は欠陥により散乱・錯乱し、その散乱・錯乱した光が第２偏光板２６から出るようになる。第２偏光板２６から出た光は、除去光学系２７により波長が７００ｎｍ以上の光が除去される。そして、除去光学系２７を経た光は、受光器２４で受光される。
【００３６】
受光器２４は、フィルム１６が一定長送られるごとに１ライン分の撮像を行う。欠陥信号検出部２８ａでは、受光器２４からの撮像信号に基づいて、欠陥信号を検出する。欠陥位置特定部２８ｂは、欠陥信号とエンコーダ３０からのエンコーダパルス信号とに基づきフィルム１６上の欠陥の位置を特定する。コントローラ２８での結果は、ディスプレイ（図示省略）に表示される。
【実施例】
【００３７】
以下の実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例及び比較例に限定されるものではない。
【００３８】
［実施例１］
図３に示す欠陥検出装置を用いて、フィルム１６上の欠陥検出を行った。検査対象のフィルム１６の下方にハロゲンランプ２２を設置し、その上方に受光器２４を設置した。ハロゲンランプ２２とフィルム１６との間に第１偏光板２５を、フィルム１６と受光器２４との間に第２偏光板２６を設置した。その際、第１偏光板２５の偏光方向２５ａと第２偏光板２６の偏光方向２６ａをクロスニコルにし、欠陥がないときには受光器２４が暗視野状態となるようにした。また、第１偏光板２５の偏光方向２５ａをフィルム１６の遅相軸（Ｘ方向（フィルムの搬送方向）に対して４５°にし、第２偏光板２６の偏光方向２６ａをＸ方向に対して４５°にした。なお、第１及び第２偏光板にはヨウ素系偏光板を用い、受光器にはＣＣＤラインカメラを用いた。
【００３９】
また、受光器２４の直前に、赤外線カットフィルタから構成される除去光学系２７設置した。除去光学系２７により、第２偏光板２６からの光のうち波長が７００ｎｍ以上の光を除去した。受光器２４は除去光学系２７を出た光を検出し、検出した信号をコントローラ２８に送信した。
【００４０】
［比較例１］
ハロゲンランプに代えてメタルハライドランプから光を発した以外は、実施例１と同様に欠陥検出を行った。
【００４１】
［比較例２］
ハロゲンランプに代えて蛍光灯から光を発した以外は、実施例１と同様に欠陥検出を行った。
【００４２】
［評価］
上記実施例１及び比較例１、２で行った欠陥検査について、フィルム上に干渉縞がどの程度発生したか、Ｓ／Ｎ比がどの程度であったかを評価した上で、各実施例及び比較例を総合評価した。また、周知の分光測定器を用いて各実施例及び比較例の投光器の分光放射強度を測定し、その測定結果から各実施例及び比較例の投光器に輝線がいくつあるかを調べた。
【００４３】
下記表１は各実施例及び比較例の評価結果を示している。図７は各実施例及び比較例で測定した分光放射強度を示しており、グラフ６０はハロゲンランプの分光放射強度を、グラフ６１はメタルハライドランプの分光放射強度を、グラフ６２は蛍光灯の分光放射強度を示している。
【表１】
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表１の「投光器」は各実施例及び比較例で使用する投光器の種類を、「輝線」は投光器の輝線の数を示している。また、「干渉縞」の「○」はフィルム上に干渉縞が発生しなかったことを、「×」はフィルム上に鮮明な干渉縞が発生したことを示している。また、「Ｓ／Ｎ」の「○」は２以上であることを、「△」は１．５以上であることを示している。また、「評価」の「○」は製品上問題となる欠陥を検出したことを、「×」は製品上問題となる欠陥を確実に検出できなかったことを示している。なお、Ｓ／Ｎ比については、「２」以上あれば安定的に欠陥検出を行うことができる。
【００４４】
実施例１では、ハロゲンランプの輝線は１つのみであったため、フィルム上には干渉縞が発生することはなかった。これに対して、比較例１及び２では、２以上の輝線があるため、明るい部分と暗い部分とがはっきりとした干渉縞が生じた。この干渉縞が影響して、Ｓ／Ｎ比が低下し製品上問題となる欠陥の検出を確実に行うことができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】位相差フィルム製造ラインの概略図である。
【図２】ハロゲンランプの分光放射強度を示すグラフである。
【図３】欠陥検出装置の斜視図である。
【図４】角度θと透過光量比との関係を示すグラフである。
【図５】フィルムの位相差と透過光量比との関係を示すグラフである。
【図６】クロスニコルに配置した一対の偏光板の分光透過率を示すグラフである。
【図７】ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、蛍光灯の分光放射強度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１３  欠陥検出装置
１６  フィルム
２２  ハロゲンランプ
２４  受光器
２５  第１偏光板
２６  第２偏光板
２７  除去光学系
【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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