(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源および導光板を有するフロントライトユニットと、上記フロントライトユニットで照明される表示デバイスとを備えた表示装置であって、
上記導光板は、上記表示デバイス側に面する第１の面が平面に形成されると共に、上記第１の面と対向する第２の面にプリズムアレイが形成され、そのエッジに入射される上記光源からの光を上記プリズムアレイにて反射させて平面光に変換し上記第１の面から出射し、
前記プリズムアレイは、その頂点より前記エッジ側にある傾斜面と、その頂点より前記エッジの反対側にあり、エッジに入射される上記光源からの光を反射させる反射面とを有する、複数のプリズムが鋸歯状に並んだ形状であって、上記頂点で形成される稜線が上記導光板のエッジと平行になる形状を備えており、
上記反射面は、上記第１の面から出射される光の光軸が上記第１の面の法線よりも上記エッジから離れる方向に進むときに輝度ピークになるように、前記第１の面に対して所定の傾斜角度を有し、
上記導光板は、さらに、上記表示デバイスに対して所定の角度だけ傾けられている、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記所定の角度は、上記導光板から出射される光の光軸が、該光で照明される上記表示デバイスの平面に対してほぼ垂直になるように設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記導光板は、前記エッジが前記表示デバイスの上部から離れかつ該エッジの反対側が前記表示デバイスの下部に近づくように傾けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示デバイスは円形文字板である
ことを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記円形文字板は金属製である
ことを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フロントライトユニットと、フロントライトユニットで照明される表示デバイスとを備えた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車両には、車両速度及びエンジン回転数等の計測値を指示する指針式表示装置や、電動式ドアミラーや電動式シート等の動作状態をグラフィック表示するマルチ表示装置が搭載されている。
【０００３】
上述のマルチ表示装置は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を表示素子として用いているが、消費電力を抑えるため反射型液晶表示パネルを使用する場合は、夜間等の暗いところでも表示可能となるように反射型液晶表示パネルの前面側から光を当てて照明するためにフロントライトユニットを備えている。
【０００４】
また、上述の指針式表示装置は、表面に目盛及び数字、文字または記号等の指標が設けられた文字板と、この文字板の前面に配置される指針と、計測量に応じて指針を駆動する内機と、回路パターンが設けられ、内機が固定される配線板とを有して構成している。この指針式表示装置では、夜間でも昼間と同じように文字板が視認できるように、文字板の前面側から光を当てて照明するフロントライトユニットを備えているものがある。
【０００５】
図１０は、上述のマルチ表示装置や指針式表示装置に用いられるフロントライトユニットの構造の一例を示す斜視図である。この例では、車両の指針式表示装置の文字板を照明する場合のフロントライトユニットを示す。同図に示すように、文字板４０の前方に配置されるフロントライトユニット５０は、透明樹脂製の導光板５１と、導光板５１のエッジを照明する光源（たとえば、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＣＣＴ（冷陰極管）等）５２と、光源５２の光を導いて導光板５１のエッジ５１ｃに入射する導光体（たとえば、リフレクタまたはライトガイド等）５３とを有する。
【０００６】
導光板５１の一方の面（文字板４０側の面）５１ａは平面に形成され反射防止膜（図示しない）が設けられ、一方の面５１ａと対向する他方の面（運転者視点Ｅ側の面）５１ｂには、プリズムが鋸歯状に並んだ形のプリズムアレイが形成されている。
【０００７】
光源５２からの光は、導光体５３で反射され、導光板５１のプリズムアレイＰと平行なエッジ５１ｃに入射される。導光板５１のエッジ５１ｃから入射された光またはエッジ５１ｃから入射されて導光板の一方の面５１ａで反射された光は、他方の面５１ｂのプリズムアレイで反射され、平面光に変換されて一方の面５１ａから文字板４０の方へ出射され、そして、文字板４０で反射され、導光板５１を透過して運転者視点Ｅに届く。
【０００８】
次に、図１１は、図１０のフロントライトユニットを使用した指針式表示装置の構成例を示す断面図である。指針式表示装置は、計測値を指示するための指針１０と、この指針１０を回転駆動するムーブメント２０が実装されている基板３０と、指針１０が指示する計測値の指示に対応した指標が印刷などによって形成されている金属製の文字板４０と、文字板４０および指針１０の前方、すなわち運転者視点側に設けられた導光板５１を含むフロントライトユニット５０と、透光性表カバー５４を備えている。フロントライトユニット５０は、導光板５１と、光源（図示しない）と、光源の光を導光板５１のエッジに入射する導光体（図示しない）とを有する。
【０００９】
導光板５１は、フロントライトユニット押え６０と見返し７０との間に挟持されることによって、文字板４０および指針１０より前方の運転者視点側に、文字板４０の平面と平行に支持され、そのエッジに光源から光が入射される。
【００１０】
光源からの光は、導光板５１で平面光に変換され、一方の面５１ａから文字板４０の方へ出射され、そして、文字板４０で反射され、導光板５１と透光性表カバー５４を透過して、運転者視点に届く。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の指針式表示装置では、さらに、金属製の文字板４０の西日によるウォッシュアウト対策のため、透光性表カバー５４としてスモーク入り樹脂板を使用する場合がある。このような構成の指針式表示装置においては、表カバーにスモーク入り樹脂板を用いるため、フロントライトユニット５０の輝度不足が懸念されている。特に、金属製の文字板４０として明色系のものを用いた場合は、西日の影響を大きく受けるので、スモーク度合いを濃くしなければならず、フロントライトユニット５０の輝度を上げることが必須である。
【００１２】
また、光源としてＬＥＤを用いる場合、ＣＣＴに比べて、省電力、ノイズレス、低コストの利点があるが、輝度が低いため、使用が困難であり、輝度上昇対策が必要である。
【００１３】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、輝度上昇を図ることができるフロントライトユニットを用いた表示装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、光源および導光板を有するフロントライトユニットと、上記フロントライトユニットで照明される表示デバイスとを備えた表示装置であって、
上記導光板は、上記表示デバイス側に面する第１の面が平面に形成されると共に、上記第１の面と対向する第２の面にプリズムアレイが形成され、そのエッジに入射される上記光源からの光を上記プリズムアレイにて反射させて平面光に変換し上記第１の面から出射し、前記プリズムアレイは、その頂点より前記エッジ側にある傾斜面と、その頂点より前記エッジの反対側にあり、エッジに入射される上記光源からの光を反射させる反射面とを有する、複数のプリズムが鋸歯状に並んだ形状であって、上記頂点で形成される稜線が上記導光板のエッジと平行になる形状を備えており、上記反射面は、上記第１の面から出射される光の光軸が上記第１の面の法線よりも上記エッジから離れる方向に進むときに輝度ピークになるように、前記第１の面に対して所定の傾斜角度を有し、上記導光板は、さらに、上記表示デバイスに対して所定の角度だけ傾けられていることを特徴とする表示装置に存する。
【００１５】
請求項１記載の発明においては、光源および導光板を有するフロントライトユニットと、フロントライトユニットで照明される表示デバイスとを備えた表示装置であって、導光板は、表示デバイス側に面する第１の面が平面に形成されると共に、第１の面と対向する第２の面にプリズムアレイが形成され、そのエッジに入射される光源からの光をプリズムアレイにて反射させて平面光に変換し第１の面から出射する。プリズムアレイは、その頂点よりエッジ側にある傾斜面と、その頂点よりエッジの反対側にあり、エッジに入射される光源からの光を反射させる反射面とを有する、複数のプリズムが鋸歯状に並んだ形状であって、頂点で形成される稜線が導光板のエッジと平行になる形状を備えており、反射面は、第１の面から出射される光の光軸が第１の面の法線よりもエッジから離れる方向に進むときに輝度ピークになるように、第１の面に対して所定の傾斜角度を有する。導光板は、さらに、上記表示デバイスに対して所定の角度だけ傾けられている。
【００１６】
それにより、フロントライトユニットにおける光源からの光を効率よく利用して、フロントライトユニットで照射される表示デバイスの面発光輝度を上昇させることができる。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、前記所定の角度は、上記導光板から出射される光の光軸が、該光で照明される上記表示デバイスの平面に対してほぼ垂直になるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置に存する。
【００１８】
請求項２記載の発明においては、所定の角度は、導光板から出射される光の光軸が、該光で照明される表示デバイスの平面に対してほぼ垂直になるように設定されている。それにより、フロントライトユニットで照射される表示デバイスの面発光輝度を最も効率良く上昇させることができる。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、前記導光板は、前記エッジが前記表示デバイスの上部から離れかつ該エッジの反対側が前記表示デバイスの下部に近づくように傾けられていることを特徴とする請求項１または２記載の表示装置に存する。
【００２２】
請求項３記載の発明においては、導光板は、エッジが表示デバイスの上部から離れかつ該エッジの反対側が表示デバイスの下部に近づくように傾けられている。それにより、太陽光等の外部光が導光板で反射する悪影響を軽減できると共に、導光板から出射する光の輝度傾斜の影響を軽減することができる。
【００２３】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、前記表示デバイスは円形文字板であることを特徴とする請求項３記載の表示装置に存する。
【００２４】
請求項４記載の発明においては、表示デバイスは円形文字板とされている。それにより、円形文字板の面発光輝度の上昇を図ることができる。
【００２５】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、前記円形文字板は金属製であることを特徴とする請求項４記載の表示装置に存する。
【００２６】
請求項５記載の発明においては、円形文字板は金属製とされている。それにより、金属製文字板の面発光輝度の上昇を図ることができ、明色系の金属製文字板の場合にも、十分な輝度上昇を図ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
【００３２】
まず、フロントライトユニットの基本的構成および動作について説明する。図１に示すように、フロントライトユニット５０は、導光板５１と、光源５２（この例ではＬＥＤ）と、光源５２からの光を導光板５１のエッジ５１ｃに入射する導光体（この例ではライトガイド）５３とを有する。
【００３３】
導光板５１の第１の面としての一方の面（表示デバイス、たとえば文字板４０側の面）５１ａは、平面に形成され、一方の面５１ａと対向する第２の面としての他方の面（運転者視点側の面）５１ｂには、複数のプリズムが鋸歯状に並んだ形のプリズムアレイＰが、エッジ５１ｃと平行に形成されている。
【００３４】
プリズムアレイＰは、頂点よりエッジ５１ｃの反対側にある反射面Ｐ１と、頂点よりエッジ５１ｃ側にある傾斜面Ｐ２とを有して構成されている。反射面Ｐ１の傾斜角度、すなわち反射面Ｐ１と一方の面５１ａがなす角度は、エッジ５１ｃから入射された光が反射面Ｐ１にて反射して、この反射した光が文字板４０に向かって出射されるように設定される。
【００３５】
図２に示すように、導光板５１の一方の面５１ａの法線に対して、一方の面５１ａから出射する光の方向を示す光軸のなす出射角度ηは、反射面Ｐ１の傾斜角度を変えることにより変わる。そこで、光軸が一方の面５１ａの法線よりもエッジ５１ｃから離れる方向をプラス（＋）側とし、近づく方向をマイナス（−）側とすると、フロントライトユニット５０は、通常、出射角度ηがゼロ度のとき、すなわち光軸が一方の面５１ａの法線と一致するときに光の輝度がピーク値となるように反射面Ｐ１の傾斜角度を設定する。
【００３６】
この場合の出射角度対輝度特性を図３に示す。図３から分かるように、フロントライトユニットの仕様を、出射角度ηがゼロ度のとき輝度ピークになるように設定すると、フロントライトユニットの光は、出射角度ηのマイナス側よりプラス側に多く出射される。
【００３７】
そこで、フロントライトユニットの設計手法として、図４（Ａ）に示すように、フロントライトの仕様を、反射面Ｐ１の傾斜角度αを小さくして、出射角度ηがプラス側の所定の角度のとき輝度ピークになるように設定すると、フロントライトユニットの光は、プラス側に多く出射され、文字板４０の面発光輝度が高くなる。
【００３８】
また、図４（Ｂ）に示すように、フロントライトの仕様を、反射面Ｐ１の傾斜角度αを大きくして、出射角度ηがマイナス側の所定の角度のとき輝度ピークになるように設定すると、フロントライトユニットの光は、反射面Ｐ１によって全反射を起こす効率が上述の図４（Ａ）の仕様に比べて低くなり、より多くの光が反射面Ｐ１から抜けてしまい、文字板４０の面発光輝度が低くなる。
【００３９】
次に、本発明の表示装置の第１の実施の形態を図５および図６を参照して説明する。図５（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明の表示装置の第１の実施の形態を示す分解斜視図および側面図、図６は、図５の表示装置を運転者視点側から見た場合の略図である。図５において、本発明の表示装置は、導光板５１、光源（ここではＣＣＴ直管）５２および導光体（ここでは、ＣＣＴ直管の周りを囲むリフレクタ）５３を有するフロントライトユニット５０を、表示デバイスとしての円形かつ金属製の文字板４０の平面に対して所定の角度βだけ傾けて配置される。すなわち、フロントライトユニット５０の導光板５１は、光源５２および導光体５３が取り付けられたエッジ５１ｃが、文字板４０の上部から離れ、エッジ５１ｃの反対側が文字板４０の下部に近づくように傾けられている。
【００４０】
導光板５１の第１の面としての一方の面（文字板４０側の面）５１ａは、平面に形成され、一方の面５１ａと対向する第２の面としての他方の面（運転者視点側の面）５１ｂには、複数のプリズムが鋸歯状に並んだ形のプリズムアレイＰが、エッジ５１ｃと平行に形成されている。
【００４１】
プリズムアレイＰは、頂点よりエッジ５１ｃの反対側にある反射面Ｐ１と、頂点よりエッジ５１ｃ側にある傾斜面Ｐ２とを有して構成されている。反射面Ｐ１の傾斜角度αは、エッジ５１ｃから入射された光が反射面Ｐ１にて反射して、この反射した光が文字板４０に向かって出射される際の光軸が、一方の面５１ａの法線よりもエッジ５１ｃから離れる方向に進むときに、その輝度がピークになるように設定されている。言い換えると、反射面Ｐ１の傾斜角度αは、上述のフロントライトユニットの原理における図４（Ａ）の場合と同様に、出射角度ηがプラス側の所定の角度のとき輝度ピークになるように設定されている。また、傾斜面Ｐ２の傾斜角度は、エッジ５１ｃから入射された光と略平行になっており、この面を反射したり透過したりする光はほとんどない。このため、導光板５１自体が発光して見え、導光板５１の後ろにある文字板４０が見えにくくなるということがない。
【００４２】
また、上述の文字板４０の平面と、フロントライトユニット５０の一方の面５１ａのなす所定の角度βは、任意に設定することができるが、好適には、文字板４０に対して、導光板５１の一方の面５１ａから出射される光の光軸が、その輝度がピークの時に文字板４０の平面に対してほぼ垂直になるように設定される。
【００４３】
上述の構成により、ＣＣＴ直管からなる光源５２からの光は、リフレクタ５３で導かれてエッジ５１ｃから導光板５１に入射され、他方の面５１ｂのプリズムアレイＰにおける反射面Ｐ１で反射され、一方の面５１ａから文字板４０に向けて出射される。このとき、反射面Ｐ１の傾斜角度αは、出射角度ηがプラス側の所定の角度のとき輝度ピークになるように設定されているので、反射面Ｐ１で反射された光は、導光板５１の一方の面５１ａから効率良く出射される。
【００４４】
次いで、導光板５１の一方の面５１ａから効率良く出射された光は文字板４０に当たり、文字板４０の面発光輝度が上昇するが、好適には、導光板５１の一方の面５１ａから出射される光の光軸が、その輝度がピークの時に文字板４０の平面に対してほぼ垂直になるように、文字板４０の平面とフロントライトユニット５０の一方の面５１ａのなす所定の角度βが、文字板４０に対して設定されている場合、文字板４０の面発光輝度が最も上昇する。
【００４５】
このように、文字板４０の面発光輝度の上昇を図ることができ、文字板４０が明色系の金属製の場合にも、十分な輝度上昇を図ることができる。
【００４６】
なお、フロントライトユニット５０においては、導光板５１における光源５２に近い場所から出射して文字板４０に当たる光の輝度が高く、光源５２から離れた場所から出射して文字板４０に当たる光の輝度が光源５２から離れるにつれて徐々に低下するという輝度傾斜を生じるが、図１の表示装置では、フロントライトユニット５０の導光板５１は、光源５２および導光体５３が取り付けられたエッジ５１ｃが、文字板４０の上部から離れ、エッジ５１ｃの反対側が文字板４０の下部に近づくように傾けられているので、導光板５１から出射して文字板４０の上部に当たる光の輝度と、文字板４０の下部に当たる光の輝度がほぼ同じになり、上述の輝度傾斜が軽減される。
【００４７】
次に、本発明の表示装置の第２の実施の形態を図７および図８を参照して説明する。図７は、本発明の表示装置の第２の実施の形態を示す分解斜視図、図８は、図７の表示装置を運転者視点側から見た場合の略図である。図７において、表示装置は、図５に示す第１の実施形態と異なる構成上の特徴は、導光板５１を文字板４０に合わせた円形の形状とし、光源５２として、図５のＣＣＴ直管に代えて、導光板５１の円弧状のエッジ５１ｃに合わせて曲げられたＣＣＴ曲げ管および同様に導光板５１の円弧状のエッジ５１ｃに合わせて曲げられ、ＣＣＴ曲げ管を囲むリフレクタ５３を採用した点にある。
【００４８】
この構成によれば、上述の第１の実施の形態と同様に、文字板の面発光輝度の上昇を図ることができる。また、第１の実施の形態においては、図６に示すように光源５２およびリフレクタ５３と円形文字板４０との間にデッドスペースＤＳが大きく存在するため、表示装置の意匠に与える影響が大きくなっているが、本発明の第２の実施の形態においては、図８に示すように、光源５２およびリフレクタ５３と円形文字板４０との間のデッドスペースＤＳが小さくなり、表示装置の意匠に与える影響が小さくなるという利点がある。
【００４９】
次に、本発明の表示装置を利用した車両用表示装置の構成例を図９の断面図を参照して説明する。図９において、車両用表示装置は、計測値を指示するための指針１０と、この指針１０を回転駆動するムーブメント２０が実装されている基板３０と、指針１０が指示する計測値の指示に対応した指標が印刷などによって形成されている円形かつ金属製の文字板４０と、文字板４０および指針１０の前方、すなわち運転者視点側に設けられたフロントライトユニット５０とを備えている。フロントライトユニット５０は、この例では、図５に示す第１の実施形態を採用している。
【００５０】
このフロントライトユニット５０は、フロントライトユニット押え６０と、文字板４０を除いて表示装置内部が見えないようにする見返し７０との間に、導光板５１と、導光板５１の上部に取り付けられた光源５２および導光体５３とを挟むことによって、文字板４０の平面に対して上述のように所定の角度に支持されている。また、見返し７０の開口部には、透光性表カバー５４が取り付けられており、開口部から埃などが入らないようになっている。
【００５１】
上述した構成の車両用表示装置において、光源５２の点灯により、フロントライトユニット５０の一方の面５１ａから平面光として出射され、文字板４０で反射された面発光は、導光板５１および表カバー５４を介して運転者視点側から見ることができる。また、光源５２は導光板５１の上部に配置され、導光板５１は、光源５２および導光体５３が取り付けられた上部が、文字板４０の上部から離れ、下部が文字板４０の下部に近づくように傾けられているので、太陽光等の外部光が入ってきても導光板５１で下方に反射され、運転者視点に入ることがないので、外部光による悪影響が軽減される。
【００５２】
このように、本発明の車両用表示装置によれば、出射する光の輝度が上昇したフロントライトで金属製の文字板４０を面発光させることができるので、金属感および高級感のある車両用表示装置が得られる。
【００５３】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００５４】
たとえば、上述の第２の実施の形態では、円形の導光板５１の上部エッジ５１ｃに合わせて曲げられたＣＣＴ曲げ管およびリフレクタ５３を採用しているが、これに限らず、同様に円形の導光板５１の上部エッジ５１ｃに合わせて曲げられたライトガイドと、ライトガイドの一端または両端に取り付けられたＬＥＤとを用い、ＬＥＤからの光をライトガイドを介して導光板５１のエッジ５１ｃに導くように構成しても良い。
【００５５】
さらに、上述の実施の形態では、文字板を金属で構成したが、これに限らず、樹脂製のものであっても良い。
【００５６】
また、上述の実施の形態では、フロントライトユニットで照明される表示デバイスが、文字板の場合について説明したが、これに限らず、液晶ディスプレイ等の他の表示デバイスにも適用できることはもちろんである。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、フロントライトユニットにおける光源からの光を効率よく利用して、フロントライトユニットで照射される表示デバイスの面発光輝度を上昇させることができる。
【００５８】
請求項２記載の発明によれば、フロントライトユニットで照射される表示デバイスの面発光輝度を最も効率良く上昇させることができる。
【００６０】
請求項３記載の発明によれば、太陽光等の外部光が導光板で反射する悪影響を軽減できると共に、導光板から出射する光の輝度傾斜の影響を軽減することができる。
【００６１】
請求項４記載の発明によれば、円形文字板の面発光輝度の上昇を図ることができる。
【００６２】
請求項５記載の発明によれば、金属製文字板の面発光輝度の上昇を図ることができ、明色系の金属製文字板の場合にも、十分な輝度上昇を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フロントライトユニットの基本的構成を示す斜視図である。
【図２】図１のフロントライトユニットにおける光の出射角度と輝度の関係を説明する図である。
【図３】フロントライトユニットの出射角度対輝度の特性を示すグラフである。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、フロントライトユニットの設計手法を説明する図である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明の表示装置の第１の実施の形態を示す分解斜視図および側面図である。
【図６】図５の表示装置を運転者視点側から見た場合の略図である。
【図７】本発明の表示装置の第２の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図８】図７の表示装置を運転者視点側から見た場合の略図である。
【図９】本発明の表示装置を利用した車両用表示装置の構成例を示す断面図である。
【図１０】従来の表示装置に用いられるフロントライトユニットの構造の一例を示す斜視図である。
【図１１】図１０のフロントライトユニットを使用した従来の指針式表示装置の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    指針
４０    文字板（表示デバイス）
５０    フロントライトユニット
５１    導光板
５１ａ  一方の面（第１の面）
５１ｂ  他方の面（第２の面）
５１ｃ  エッジ
５２    光源
５３    導光体
５４    表カバー
Ｐ      プリズムアレイ
Ｐ１    反射面
Ｐ２    傾斜面
【図１】
0003782744.tif 000002
【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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