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図面 (14)

課題・解決手段

光テープ表面(12)を撮像するための溝モニタリングシステム(30)が提供される。光テープ表面(12)は、エンボス加工された複数の溝パターン(18)を含む。溝モニタリングシステムは、光学センサ(32)と第1の光源(38)とを備え、第1の光源は、第1の光ビームが光テープ表面(12)から直接反射されて光学センサ(32)によって撮像されるように、第1の光ビームを第1の入射角で光テープ表面(12)に向ける。また、溝モニタリングシステム(30)は第2の光源(40)を備え、第2の光源は、第2の光ビームが光テープ表面(12)から回折されて光学センサ(32)によって回折光画像として撮像されるように、第2の光ビームを第2の入射角で光テープ表面(12)に向ける。溝モニタリングシステム(30)は、確実にテープの縁(20,22)および溝パターンが平行性の要件を満たすように、溝パターンと光テープ(10)の縁(20,22)との両方の電子画像を同時に作成することが可能である。

概要

背景

背景
光学記録媒体は、一般にレーザーからの光によってパターンが印されおよび読出されるデジタル記憶媒体である。光学データ記録媒体は、記録されたマークを配置するために溝のある構造を必要とする。通常、溝、すなわち光学記録において呼ばれているような「トラック」は、標準光学顕微鏡では見ることがほぼ不可能なサブミクロンの寸法を有している。たとえば、約320ナノメートルトラックピッチを有する溝が、データの読出しおよび書込みの間にそのレーザースポットロックオンするように、必要な表面特徴トラッキングサーボステム呈示する。溝構造は、記録システムが信頼性を有するように、終始一貫して高品質を有していなければならない。光テープの溝にとって重要なパラメータの1つは、溝がテープの縁に対してきちんと平行に保たれていることである。テープスリットプロセスに問題があると、平行性が崩れてしまうことがある。今のところ、溝パターンと光テープの縁との両方の電子画像を同時に作成することが可能な計器は知られていない。

図1および図2は、一般的な光学記録媒体の一部を示す。図1は光学記憶テープの上面図であり、図2は光学記憶テープの側面図である。光学データ記憶テープ10は、光学記憶テープの表面12にエンボス加工された、ナノ構造表面レリーフパターンを含む。ナノ構造はバンド14を含み、バンドの各々は、前形成プロセスにおいて光学データ記憶媒体の表面に平行な方向にエンボス加工されたランド16および溝18を有する複数のトラックを含む。バンド14は、テープの縁20と22との間に挿入されている。

概要

光テープ表面(12)を撮像するための溝モニタリングシステム(30)が提供される。光テープ表面(12)は、エンボス加工された複数の溝パターン(18)を含む。溝モニタリングシステムは、光学センサ(32)と第1の光源(38)とを備え、第1の光源は、第1の光ビームが光テープ表面(12)から直接反射されて光学センサ(32)によって撮像されるように、第1の光ビームを第1の入射角で光テープ表面(12)に向ける。また、溝モニタリングシステム(30)は第2の光源(40)を備え、第2の光源は、第2の光ビームが光テープ表面(12)から回折されて光学センサ(32)によって回折光画像として撮像されるように、第2の光ビームを第2の入射角で光テープ表面(12)に向ける。溝モニタリングシステム(30)は、確実にテープの縁(20,22)および溝パターンが平行性の要件を満たすように、溝パターンと光テープ(10)の縁(20,22)との両方の電子画像を同時に作成することが可能である。

目的

効果

実績

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請求項1

複数の溝パターンを含む光テープ表面を撮像するための溝モニタリングシステムであって、光学センサと、第1の光源とを備え、前記第1の光源は、第1の光ビームが前記光テープ表面から直接反射されて前記光学センサによって直接反射画像として撮像されるように、第1の入射角で前記光テープ表面に向けられる前記第1の光ビームを供給し、第2の光源を備え、前記第2の光源は、第2の光ビームが前記光テープ表面から回折されて前記光学センサによって回折光画像として撮像されるように、前記第2の光ビームを第2の入射角で前記光テープ表面に向ける、溝モニタリングシステム。

請求項2

前記光テープ表面から反射および/または回折された光を収集するレンズシステムをさらに備える、請求項1に記載の溝モニタリングシステム。

請求項3

前記第1の光源および前記第2の光源は、各々独立した発光ダイオードである、請求項1に記載の溝モニタリングシステム。

請求項4

前記第1の光源および前記第2の光源は、各々独立して300〜700ナノメートル平均波長を有する光を供給する、請求項1に記載の溝モニタリングシステム。

請求項5

前記第1の光源および前記第2の光源は、各々独立して単色または準単色の光を供給する、請求項1に記載の溝モニタリングシステム。

請求項6

前記第1の光源および前記第2の光源は、各々独立して300〜700ナノメートルの平均波長および約50〜100ナノメートルの標準偏差を有する光を供給する、請求項1に記載の溝モニタリングシステム。

請求項7

前記第1の光源および前記第2の光源が光を前記テープ表面に向けるように、前記第1の光源および前記第2の光源の近くで前記光テープを保持するテープガイドをさらに備える、請求項1に記載の溝モニタリングシステム。

請求項8

前記光テープを前記第1の光源および前記第2の光源の前方で移動させるためのテープ駆動サブシステムをさらに備え、前記テープ駆動サブシステムは前記テープガイドにわたって前記光テープを移動させる、請求項7に記載の溝モニタリングシステム。

請求項9

前記第1の入射角で、前記第1の光源からの光を前記光テープ表面に反射するミラーをさらに備える、請求項1に記載の溝モニタリングシステム。

請求項10

テープの縁のみが前記直接反射画像に現れるように、前記ミラーの上に設置されて前記ミラーの一部を遮る非反射マスクをさらに備える、請求項9に記載の溝モニタリングシステム。

請求項11

前記光学センサはリニア光学センサアレイである、請求項1に記載の溝モニタリングシステム。

請求項12

θ2inを前記第2の入射角、θ2outを回折角、λを前記第2の光源の平均波長、Λをトラックピッチ、およびnを回折次数としたとき、前記第2の入射角は式Iから求められる、請求項1に記載の溝モニタリングシステム。

請求項13

複数の溝パターンを含む光テープ表面を撮像するための溝モニタリングシステムであって、リニア光学センサアレイと、第1の発光ダイオードとを備え、前記第1の発光ダイオードは、第1の光ビームが直接前記光テープ表面から反射されて前記リニア光学センサアレイによって直接反射画像として撮像されるように、第1の入射角で前記光テープ表面に向けられる前記第1の光ビームを供給し、前記溝モニタリングシステムはさらに、第2の発光ダイオードを備え、前記第2の発光ダイオードは、第2の光ビームが前記光テープ表面から回折されて前記リニア光学センサアレイによって回折光画像として撮像されるように、前記第2の光ビームを第2の入射角で前記光テープ表面に向け、前記溝モニタリングシステムはさらに、前記第1の光源および前記第2の光源が光を前記テープ表面に向けるように、前記第1の光源および前記第2の光源の近くで前記光テープを保持するテープガイドと、前記光テープを前記第1の光源および前記第2の光源の前方で移動させるためのテープ駆動サブシステムとを備え、前記テープ駆動サブシステムは前記テープガイドにわたって前記光テープを移動させる、溝モニタリングシステム。

請求項14

前記光テープ表面から反射および/または回折された光を収集するレンズシステムをさらに備える、請求項13に記載の溝モニタリングシステム。

請求項15

前記第1の光源および前記第2の光源は、各々独立して300〜700ナノメートルの平均波長を有する光を供給する、請求項13に記載の溝モニタリングシステム。

請求項16

前記第1の光源および前記第2の光源は、各々独立して単色の光を供給する、請求項13に記載の溝モニタリングシステム。

請求項17

前記第1の光源および前記第2の光源は、各々独立して300〜700ナノメートルの平均波長および約50〜100ナノメートルの標準偏差を有する光を供給する、請求項13に記載の溝モニタリングシステム。

請求項18

複数の溝パターンを含む光テープ表面を撮像するための方法であって、第1の光ビームを第1の入射角で前記光テープ表面に向けて、前記光テープ表面から直接反射された光を生成することと、第2の光ビームを第2の入射角で前記光テープ表面に向けて、前記光テープ表面から回折された光を生成することと、前記直接反射された光を直接反射画像として撮像することと、前記回折された光を回折光画像として撮像することとを備える、方法。

請求項19

前記第1の光ビームおよび前記第2の光ビームは、各々独立して300〜700ナノメートルの平均波長および約50〜100ナノメートルの標準偏差を有する、請求項18に記載の方法。

請求項20

前記直接反射された光および前記回折された光は、各々リニア光学センサアレイで撮像される、請求項19に記載の方法。

技術分野

0001

少なくとも1つの実施形態において、本発明は、光学記憶テープなどの光学記憶媒体に関する。

背景技術

0002

背景
光学記録媒体は、一般にレーザーからの光によってパターンが印されおよび読出されるデジタル記憶媒体である。光学データ記録媒体は、記録されたマークを配置するために溝のある構造を必要とする。通常、溝、すなわち光学記録において呼ばれているような「トラック」は、標準光学顕微鏡では見ることがほぼ不可能なサブミクロンの寸法を有している。たとえば、約320ナノメートルトラックピッチを有する溝が、データの読出しおよび書込みの間にそのレーザースポットロックオンするように、必要な表面特徴トラッキングサーボステム呈示する。溝構造は、記録システムが信頼性を有するように、終始一貫して高品質を有していなければならない。光テープの溝にとって重要なパラメータの1つは、溝がテープの縁に対してきちんと平行に保たれていることである。テープスリットプロセスに問題があると、平行性が崩れてしまうことがある。今のところ、溝パターンと光テープの縁との両方の電子画像を同時に作成することが可能な計器は知られていない。

0003

図1および図2は、一般的な光学記録媒体の一部を示す。図1は光学記憶テープの上面図であり、図2は光学記憶テープの側面図である。光学データ記憶テープ10は、光学記憶テープの表面12にエンボス加工された、ナノ構造表面レリーフパターンを含む。ナノ構造はバンド14を含み、バンドの各々は、前形成プロセスにおいて光学データ記憶媒体の表面に平行な方向にエンボス加工されたランド16および溝18を有する複数のトラックを含む。バンド14は、テープの縁20と22との間に挿入されている。

発明が解決しようとする課題

0004

光テープはこれまで商業化に成功しなかったため、溝パターンの質を測定する公知の計器は存在しなかった。回折を利用したセンサ光学ディスク業界では確かに存在するが、この技術は光テープにまで及んでいなかった。

0005

したがって、光学記憶テープにおいて平行性を評価するためのシステムおよび方法が必要とされている。

課題を解決するための手段

0006

概要
本発明は、少なくとも1つの実施形態において、エンボス加工された複数の溝パターンを有する光テープ表面を撮像するための溝モニタリングシステムを設けることによって、先行技術の1つ以上の問題を解決する。溝モニタリングシステムは、光学センサと第1の光源とを備え、第1の光源は、第1の光ビームが光テープ表面から直接反射されて光学センサによって撮像されるように、第1の光ビームを第1の入射角で光テープ表面に向ける。また、溝モニタリングシステムは第2の光源を備え、第2の光源は、第2の光ビームが光テープ表面から回折されて光学センサによって回折光画像として撮像されるように、第2の光ビームを第2の入射角で光テープ表面に向ける。本発明は、原子間力顕微鏡または走査型電子顕微鏡などの非常に倍率の高い計器を用いることなく、光学記録テープの溝のパターンが描かれた領域の画像を生成する。本発明は、溝によってCCDまたはCMOS撮像装置などの解像度の高いセンサ上に回折された光を用いて、溝のある領域の画像を生成する。本発明によって、光テープの溝パターンの制御および格付けが可能になる。光テープの製造を容易にするために、本発明は、確実にテープの縁および溝パターンが平行性の要件を満たすように、閉ループテープスリット制御システムで使用することができる。さらに、本発明は、空隙(ドロップアウト)、破片、またはきずが存在し得る領域を特定することによって、溝パターンの一貫性モニタリングを可能にする。これは、テープ製造プロセス中におよびその後の品質制御テストにおいて、テープ駆動装置製造者によって行なうことが可能である。

0007

別の実施形態では、複数の溝パターンを含む光テープ表面を撮像するための溝モニタリングシステムが提供される。溝モニタリングシステムは、リニア光学センサアレイと第1の発光ダイオードとを備え、第1の発光ダイオードは、第1の光ビームが直接光テープ表面から反射されてリニア光学センサアレイによって直接反射画像として撮像されるように、第1の入射角で光テープ表面に向けられる第1の光ビームを供給する。また、溝モニタリングシステムは第2の発光ダイオードを備え、第2の発光ダイオードは、第2の光ビームが光テープ表面から回折されてリニア光学センサアレイによって回折光画像として撮像されるように、第2の光ビームを第2の入射角で光テープ表面に向ける。テープガイドが、第1の光源および第2の光源が光をテープ表面に向けるように、第1の光源および第2の光源の近くで光テープを保持する。また、溝モニタリングシステムは、光テープを第1の光源および第2の光源の前方で移動させるためのテープ駆動サブシステムを備える。特徴として、テープ駆動サブシステムは、テープガイドにわたって光テープを移動する。

0008

別の実施形態では、複数の溝パターンを含む光テープ表面を撮像するための方法が提供される。この方法は、第1の光ビームを第1の入射角で光テープ表面に向けて、光テープ表面から直接反射された光を生成するステップを備える。第2の光ビームは、第2の入射角で光テープ表面に向けられて光テープ表面から回折された光を生成する。直接反射された光を直接反射画像として撮像し、回折された光を回折光画像として撮像することができる。

図面の簡単な説明

0009

光学記憶テープの上面図である。
光学記憶テープの側面図である。
溝モニタリングシステムによって撮影された、著しい溝パターンのうねりを有するテープの2次元ビットマップ画像を示す。
光学記憶テープにおける溝の平行性を評価するための溝モニタリングシステムの斜視図である。
光学記憶テープにおける溝の平行性を評価するための溝モニタリングシステムの概略側面図である。
光学記憶テープにおける溝の平行性を評価するための溝モニタリングシステムの概略上面図である。
光テープ表面の直接反射画像を収集する溝モニタリングシステムの概略側面図である。
テープの縁から直接反射された光の画像を示す。
光テープ表面の回折画像を収集する溝モニタリングシステムの概略側面図である。
数1に従って、回折角を入射角に対してプロットしたものを示す。
光テープの溝パターンからの回折光の画像を示す。
テープの縁からの直接反射光および光テープの溝パターンからの回折光の同時画像を示す。
閉ループテープスリット制御システムの概略図である。

実施例

0010

詳細な説明
ここで、発明者が現在分かっている発明を実施する最良の形態を構成する本発明の現在の好ましい構成、実施形態および方法が詳細に参照される。図面は必ずしも一定の縮尺ではない。しかしながら、開示される実施形態は、さまざまな形態および代替的な形態で具体化され得る、本発明の例示に過ぎないことが理解されるべきである。したがって、本願明細書において開示された特定の詳細は、限定として解釈されるべきでなく、単に本発明の任意の局面の代表的な基礎として、および/または、種々に本発明を採用するよう当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。

0011

これらの例または別の態様で明確に示された場合を除いて、材料の量または反応の条件および/もしくは使用を示すこの記載におけるすべての数的な量は、本発明の最も広い範囲を記載する際に、「約」という単語によって修飾されることが理解されるべきである。述べられた数的限定内の実施が一般に好ましい。また、明確に反対のことが述べられていなければ、本発明と関連して所与の目的のために適した、または、好ましい材料の群またはクラスの記載は、その群またはクラスからの任意の2つ以上のメンバーの混合物も等しく適している、または、好ましいことを示唆する。頭字語または他の略語の第1の定義は、本願明細書における同じ略語のすべてのその後の使用に適用し、最初に規定された略語の通常の文法の変形に準用して適用する。また、明確に反対のことが述べられていなければ、ある特性の測定値は、同じ特性について以前にまたはその後参照されたのと同じ技術によって求められる。

0012

本発明は、特定の構成要素および/または条件が変動し得るので、以下に記載された特定の実施形態および方法に限定されないということが理解されるべきである。さらに、本願明細書において使用される用語は、本発明の特定の実施形態を説明する目的でのみ使用されており、任意の態様で限定するようには意図されない。

0013

なお、明細書および添付の請求の範囲において使用されるように、「ある(a、an)」および「その(the)」といった単数形は、文脈がそうでないことを明白に示さなければ、複数の指示物を含む。たとえば、単数形での構成要素への参照は複数の構成要素を含むように意図される。

0014

公報が参照されるこの出願の全体にわたって、これらの公報の開示はそれらの全体においてこの出願に引用により援用され、本発明が関係する現状技術をより完全に説明する。

0015

ある実施形態では、複数の溝を含む光テープを撮像するための溝モニタリングシステムが提供される。溝モニタリングシステムは、機械的な筐体、発光ダイオード(LEDs)、レンズ、およびリニア光学センサアレイを備える。これらの構成要素は、LEDから照射された準単色の光が溝構造から回折され、レンズによって収集され、光学センサ上で撮像されて溝パターンの電子画像を生じるように、独特幾何学的配列で配置されている。加えて、第2のLEDが、テープの縁からの光を反射してテープの縁を結果として生じる合成画像に含めるように使用される。また、本発明は、対物平面(たとえば、光学記憶テープ)と像平面(光学センサアレイ)との両方がカメラ光軸に対して傾斜される、傾斜面光学撮像方法を用いる。これは、テープ表面に対して光軸に角度をつけつつ、カメラの視野にわたって適切な焦点を維持するためである。図3は、溝モニタリングシステムによって撮影された、著しい溝パターンのうねりを有するテープの2次元ビットマップ画像を示す。画像は4000の連続ラインスキャンで構成される。本例では、テープの速度は毎秒2メートルで、走査速度は毎秒125ライン(lines/sec)である。

0016

図4図5、および図6を参照すると、複数の溝を含む光テープを撮像するための溝モニタリングシステムが概略的に示されている。図4は、溝モニタリングシステムの斜視図である。図5は、溝モニタリングシステムの概略側面図である。溝モニタリングシステム30は、レンズチューブ34などのレンズシステムに接続された光学センサ32を備える。レンズチューブ34は、テープ10の表面から反射および/または回折された光を収集する。テープ10は、ランド16および溝18を有するトラックの帯を含む、図1および図2で説明した一般的な設計である。光源38および40は、テープ10の表面から反射および/または回折された光の光源である。ある改良点では、光源38および40は、300〜700ナノメートルの平均波長を有する光を供給する。別の改良点では、光は単色またはほぼ単色である。この文脈では、「ほぼ単色」は、波長分布が300〜700ナノメートルの平均波長および約50〜100ナノメートルの標準偏差を有することを意味する。ある改良点では、光源38および40は、各々独立した発光ダイオードである。光源マウント/ミラーパドル42に搭載された光源38および40は、テープ10の表面を照射し、独立して、光源制御システム44に搭載された強度およびオン/オフ制御部を有する。ある改良点では、光源はその電力をカメラのUSBケーブルから得る。テープガイド46は、発光ダイオード38および40が光をテープ表面に向けるように、光源の近くでテープ10を適切な位置に保つ。ある改良点では、テープガイド46はテープの縁が巻き上がることを防ぐことが可能なツインバンプスタビライザの組である。反射および/または回折された光は、光学センサ32によって収集される。システム30は、マウント50によってテープ経路の前方で表面48上に搭載される。ラックアンドピニオンステージ52によって、光学部品、すなわち、光学センサ32、レンズチューブ34、光源38、および光源40の位置が調節され、最もよい焦点が得られる。

0017

引き続き図4図5、および図6を参照すると、溝モニタリングシステム30は、光源および画像取得構成要素 (たとえば、光学センサ32)の前でテープ10を移動するためのテープ駆動システム54も備える。テープ駆動サブシステム54は、テープが方向diに沿って移動してテープガイド46を超える間に光テープをモータ駆動ピックアップスプール58に供給する供給スプール56を備える。テープ駆動サブシステム54はテープを事実上あらゆる速度で移動できるが、毎秒0.5〜20メートルのテープ速度が一般的である。

0018

図7を参照すると、光源38は、第1の入射角θ1inで第1の光ビーム60によってテープ10を照射して、直接反射によってテープ表面の画像を生成する。図7に示すように、光源38は下からテープ10を照射する。テープは直接反射によって映像化されるため、θ1inは反射光ビーム62の反射角θ1outに等しい。光源38から照射された光はミラー64で反射してテープ表面に当たる。ミラー64は、レンズチューブ34に取り付けられた光源マウント/ミラーパドル42に搭載される。この撮像モードの主な目的は、ラテラルテープモーションLTM)の輪郭を溝パターンのうねりの測定値から描けるように、テープの縁を「見る」ことである。ある改良点では、非反射マスク66(たとえば、黒のマスク)がミラーの上に置かれ、テープの縁のみが結果として生じる直接反射画像に現れるように、ミラー64で反射された光の一部を遮る。ミラー52の一部を遮ることによって、光学センサ32による溝の撮像が向上する。図8は、光源38が点灯して点灯40が消灯した状態でテープの縁から直接反射される像を示す。

0019

図9を参照すると、光源40は、第2の入射角θ2inで光テープ10の表面を照射する。図7は、テープを上から照射して回折によって溝パターンの画像を生成する光源40を示す。θ2inを第1の入射角、θ2outを回折(出力)角、λを第2の光源の平均波長、Λを格子周期(トラックピッチ)、およびnを回折次数(=1)としたとき、格子からの回折に関して周知の式は、以下の式Iで与えられる。

0020

0021

図9に示すように、θ2inは、テープ表面に入射する光線とテープ表面に垂直な線との間の角度であり、θ2outは、テープ表面に垂直な線とテープ表面に入射する光の位置から光センサに至る線との間の角度である。望ましくは、光の強度は最大でθ2outである。図10は、λ=470nmでΛ=320nmの場合に、出力角入力角に対してプロットしたものである。たとえば、出力角が37°になり得ると、発光ダイオード48の場合、入射角は約60°になり得る。LED放射輝度パターンはかなり範囲が広いため、入射角は、良い回折画像を得るために厳密である必要はない。システムが正しく位置合わせされて光源40のみが作用している場合、図11に似た画像が得られる。最後に、図12はテープの縁から直接反射された光および光テープの溝パターンからの回折光の同時画像を示す。

0022

上記したように、溝モニタリングシステム30は光学センサ32を備える。ある改良点では、光学センサ32はリニア光学センサアレイである。特に便利な光学センサの例は、Mightex Systemsから市販されているMIGHTEX(登録商標ラインスキャンカメラである。特徴として、このカメラは、最大で毎秒125ラインの走査速度で1×3,600ピクセル画像センサを用いて撮像する。さらに、MIGHTEX(登録商標)ラインスキャンカメラに同されたソフトウェアにより、オシロスコープディスプレイと同様のコンピュータモニタ上でのリアルタイムライン走査の映像、連続撮像または外部からのトリガによるシングルライン走査広範囲にわたる露出制御、および、後の評価のためにPCにシングルライン走査画像または合成ビットマップ(2D)グレースケール画像を記憶するためのフレーム取り込み能力が提供される。

0023

図13を参照すると、閉ループテープスリット制御システムの概略図が示されている。テープスリットシステム70は、上述したように溝モニタリングシステム30を備える。大型の光テープ72が、大型の光テープロール76からテープスリット機構74に供給される。テープスリット機構74は、光テープを複数のストランド78に切断する複数のテープ切断ブレードを備える。大型の光テープ72は、方向80に沿ってテープスリット機構76を通ってシングルストランドテープロール82に移動する。溝モニタリングシステム30は、大型の光テープ72の溝が設けられた領域をモニタリングして、フィードバックループ84を通じた切断の間に、溝トラックが平行である度合いを評価する。フィードバックループ84は、溝モニタリングシステム30、制御電子回路88、リニアアクチュエータ90、およびテープスリット機構76を備える。溝モニタリングシステム30から溝トラックの場所についての情報を受け取ると、制御部は、トラックが光テープのストランドの縁に平行になる態様で光テープ72が切断されるように、リニアアクチュエータ90を介してテープスリット機構72を移動させる。リニアアクチュエータ90は、動きリニアスライド96によって案内されている状態で、方向94に沿って光テープ72を移動させる。一般に、この動きの距離は3mm未満と小さい。

0024

代表的な実施形態について説明されているが、これらの実施形態は、本発明のすべての可能な形態について説明することを意図したものではない。むしろ、本明細書で使用される用語は、限定ではなく説明を行なうための用語であって、本発明の精神および範囲内で、さまざまな変更が可能であると理解される。また、さまざまな実施形態の特徴を組み合わせて、本発明の実施形態をさらに形成してもよい。

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