JP2002528371A - 屈折率均一性の高い石英ガラス板 - Google Patents
屈折率均一性の高い石英ガラス板Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract
(57)【要約】
均一でストリークのない石英ガラス板を製造するため、幾何学的軸 X-X を有し屈折率の均一性が中心部分で高く前記軸から遠ざかるにつれて低くなるような素材石英ガラス体を用い、中心部分を加工した後前記軸に平行に縦断して少なくとも２個のシェル状部分に分割する。同部分を対応する型に入れて加熱融解することにより希望する厚さの石英ガラス板を得る。
Description
【０００１】
本発明は、特許請求項に示すような屈折率均一性が高い石英ガラス板の製造方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
均一でストリークのない石英ガラス板を製造するため、石英ガラス円筒を融解
し、熱的変形によって所望の平板状に成形することが知られている。石英ガラス
円筒を変形する前に、屈折率の均一性が劣る外層（側面）部を除去することもあ
る。石英ガラス円筒は、たとえば DE 32 26 451 および DE 42 03 287 によって
製造することができる。このような石英ガラス円筒の屈折率の均一性は、軸方向
および周方向に 2×10-6未満、縁部を除去した後の半径方向には 2×10-5未満で
ある。
し、熱的変形によって所望の平板状に成形することが知られている。石英ガラス
円筒を変形する前に、屈折率の均一性が劣る外層（側面）部を除去することもあ
る。石英ガラス円筒は、たとえば DE 32 26 451 および DE 42 03 287 によって
製造することができる。このような石英ガラス円筒の屈折率の均一性は、軸方向
および周方向に 2×10-6未満、縁部を除去した後の半径方向には 2×10-5未満で
ある。
【０００３】 したがって極めて正確に回転対称である光学部品を製造するには、石英ガラス
円筒の限られた中心部しか使用することができない。この中心部分は通常中空ダ
イヤモンドドリルを用いて切り出され、残る外部円管部は利用されない。従来こ
の円管（Zylinderring）部分は光学的均一性の必要性が低い、あるいは均一性を
全く必要としないような部品の製造に用いられている。
円筒の限られた中心部しか使用することができない。この中心部分は通常中空ダ
イヤモンドドリルを用いて切り出され、残る外部円管部は利用されない。従来こ
の円管（Zylinderring）部分は光学的均一性の必要性が低い、あるいは均一性を
全く必要としないような部品の製造に用いられている。
【０００４】 石英ガラス板の製造に際しては多くの場合、屈折率均一性の回転対称な分布な
いし維持は要求されず、均一性自体を維持することが要求される。この均一性と
しては出発石英ガラス円筒の軸方向には ≦2×10-6を保証することができる。
いし維持は要求されず、均一性自体を維持することが要求される。この均一性と
しては出発石英ガラス円筒の軸方向には ≦2×10-6を保証することができる。
【０００５】
本発明の目的は、石英ガラス円筒から屈折率均一性が高い光学部品を製造する
ために円筒形またはこれに類似の形状のリングを使用する方法を提供することで
ある。
ために円筒形またはこれに類似の形状のリングを使用する方法を提供することで
ある。
【０００６】
本発明によれば、この目的は特許請求範囲の第１請求項に示す特徴により達成
される。積層構造のない素材石英ガラス体としては円筒状のものが便利であり、
場合によっては外層部を、たとえば研磨によって除去したのち同軸的に縦断して
シェル状の部分に分割できることが望ましい。原則として、本発明によれば石英
ガラス体から X-X 軸方向に、それと平行な、望ましくは回転対称の、少なくと
も十分に均一な屈折率を有する内部領域を分離することができる。望ましくは円
管状である残りの部分は、少なくとも２つ、望ましくは３個の部分（セグメント
）に縦に分割され、その各々は型に入れて加熱することにより所望の厚さの石英
ガラス板に変形される。シェル状部分を型に入れる前に、その半径方向の境界面
を、内周と外周の比が 1:1.4〜1.6 となるように、すなわち外周が内周の 1.4〜
1.6 倍になるように加工することが好適である。変形された板の厚さは可能な限
り、その素材となったシェル状部分の半径方向の厚さと実質的には異ならないこ
とが望ましい。各セグメントは元の円管外面が、ガラス板の上面または下面を構
成するように型に入れる。型の内側の幅と長さは、シェル状部分の外周および長
さよりそれぞれ 2 mm 大きくすることが好適である。各部分の光学軸 O-O すな
わち光学的に使用される方向は出発石英ガラス体の X-X 軸と少なくとも近似的
に垂直である。したがって光学軸 O-O に垂直な方向の屈折率の均一性が 2×10- 6 以下の板を製造することができる。出発石英ガラス体の直径と高さは製造およ
び変形の方法の選択により望む値とすることができ、これによって本発明による
石英ガラス板の寸法が決まり、必要に応じて屈折率の均一な部分を切り出すこと
のできる。更に本発明によれば、 − １つの石英ガラス円筒から４個以上のセグメントを得ること、及び − 石英ガラス円筒またはそのセグメントの少なくとも１つから、その軸に垂直
な光学軸（使用方向）を有する光学部品を製造することも可能である。
される。積層構造のない素材石英ガラス体としては円筒状のものが便利であり、
場合によっては外層部を、たとえば研磨によって除去したのち同軸的に縦断して
シェル状の部分に分割できることが望ましい。原則として、本発明によれば石英
ガラス体から X-X 軸方向に、それと平行な、望ましくは回転対称の、少なくと
も十分に均一な屈折率を有する内部領域を分離することができる。望ましくは円
管状である残りの部分は、少なくとも２つ、望ましくは３個の部分（セグメント
）に縦に分割され、その各々は型に入れて加熱することにより所望の厚さの石英
ガラス板に変形される。シェル状部分を型に入れる前に、その半径方向の境界面
を、内周と外周の比が 1:1.4〜1.6 となるように、すなわち外周が内周の 1.4〜
1.6 倍になるように加工することが好適である。変形された板の厚さは可能な限
り、その素材となったシェル状部分の半径方向の厚さと実質的には異ならないこ
とが望ましい。各セグメントは元の円管外面が、ガラス板の上面または下面を構
成するように型に入れる。型の内側の幅と長さは、シェル状部分の外周および長
さよりそれぞれ 2 mm 大きくすることが好適である。各部分の光学軸 O-O すな
わち光学的に使用される方向は出発石英ガラス体の X-X 軸と少なくとも近似的
に垂直である。したがって光学軸 O-O に垂直な方向の屈折率の均一性が 2×10- 6 以下の板を製造することができる。出発石英ガラス体の直径と高さは製造およ
び変形の方法の選択により望む値とすることができ、これによって本発明による
石英ガラス板の寸法が決まり、必要に応じて屈折率の均一な部分を切り出すこと
のできる。更に本発明によれば、 − １つの石英ガラス円筒から４個以上のセグメントを得ること、及び − 石英ガラス円筒またはそのセグメントの少なくとも１つから、その軸に垂直
な光学軸（使用方向）を有する光学部品を製造することも可能である。
【０００７】
以下、２つの実施例に関する図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。 図１には、石英ガラス体、すなわち幾何学的軸 X-X を有する石英ガラス円筒
体 a を示す。直径 q に沿った屈折率の変化を点線 b で示してある。この場合
屈折率の変化は、横断面図に示した軸 X-X に関して回転対称である。平面（ま
たはほぼ平面）部 b1 では屈折率の変化は製造方法により一貫して小さいか或い
は全く存在せず、外側部 b2 では屈折率は放物線状に増大する。
体 a を示す。直径 q に沿った屈折率の変化を点線 b で示してある。この場合
屈折率の変化は、横断面図に示した軸 X-X に関して回転対称である。平面（ま
たはほぼ平面）部 b1 では屈折率の変化は製造方法により一貫して小さいか或い
は全く存在せず、外側部 b2 では屈折率は放物線状に増大する。
【０００８】 図２は図１の石英ガラス円筒を熱的に変形して素材石英ガラス体 c としたも
ので、屈折率の分布は図１と同様であり、X-X 軸に関して回転対称な中心部分 d は中空ドリルで切り出し、外周部 e は切削あるいは研磨により除去することが
できる。
ので、屈折率の分布は図１と同様であり、X-X 軸に関して回転対称な中心部分 d は中空ドリルで切り出し、外周部 e は切削あるいは研磨により除去することが
できる。
【０００９】 図３においては、均一性の良好な部分 d および均一性が著しく不良な部分 e
を除去して残った石英ガラス体 c が３個の等しい部分 c1, c2, c3 に分割され
ている。これらの各々は円管の一部をなしている。
を除去して残った石英ガラス体 c が３個の等しい部分 c1, c2, c3 に分割され
ている。これらの各々は円管の一部をなしている。
【００１０】 図４においては、紙面に垂直、即ち円管の外周線と平行な稜 g を有する円管
の部分たとえば c1 が型 f 内で板 p（型の底に平行な破線で示す）に変形され
る。その屈折率の均一性は、光学軸 O-O に垂直な方向では軸方向の屈折率変化
に準じ、円筒 a の周方向には良好ではあるが回転対称ではない。
の部分たとえば c1 が型 f 内で板 p（型の底に平行な破線で示す）に変形され
る。その屈折率の均一性は、光学軸 O-O に垂直な方向では軸方向の屈折率変化
に準じ、円筒 a の周方向には良好ではあるが回転対称ではない。
【００１１】 図５もセグメント c1 を示すもので、そこから X-X 軸に垂直な光学軸 O-O を
有する光学的に有効な部品 h が切り出される。軸 X-X 自体は紙面に垂直な方向
にある。更にこの部品を目的に応じた形態に加工するためには、曲面 i を研磨
して平面とすることが有利な場合がある。
有する光学的に有効な部品 h が切り出される。軸 X-X 自体は紙面に垂直な方向
にある。更にこの部品を目的に応じた形態に加工するためには、曲面 i を研磨
して平面とすることが有利な場合がある。
【００１２】 以上の説明、後掲の特許請求範囲、および図面に示した特徴は、個別的にも任
意の組み合わせにおいても、本発明の本質的をなすものである。
意の組み合わせにおいても、本発明の本質的をなすものである。
【００１３】
【発明の効果】 本発明により、屈折率分布を有し光学的に品質が劣ると考えられる円筒ないし
円管の部分から光学的品質の高い板を製造することができ、その屈折率の均一性
は前記により出発材の均一性により決定される。特に出発材の屈折率の軸方向お
よび周方向の均一性は通常良好であり、これを利用すれば得られた板に要求され
る均一性を達成することができる。
円管の部分から光学的品質の高い板を製造することができ、その屈折率の均一性
は前記により出発材の均一性により決定される。特に出発材の屈折率の軸方向お
よび周方向の均一性は通常良好であり、これを利用すれば得られた板に要求され
る均一性を達成することができる。
【図１】 図１は出発石英ガラス体の側面図である。
【図２】 図２は、穴を形成したガラス円筒の正面図である。
【図３】 図３は、図２の穴を形成したガラス円筒の側面図である。
【図４】 図４は型に入れたシェル状部分を示す。
【図５】 図５はシェル状部分からの光学部品の製造を示す。
a 出発石英ガラス体、石英ガラス円筒 b 曲線（屈折率均一性の変化） b1 均一部分 b2 外周部分（放物線状） c 石英ガラス体 c1, c2, c3 円管の部分 d 中心部分 e 外層部分 f 型 g 切断線 h 部品 i 曲面 p 板 q 直径 O-O 光学軸 X-X 幾何学的軸
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月１２日（２０００．１０．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 屈折率均一性の高い石英ガラス板
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、特許請求項に示すような屈折率均一性が高い石英ガラス板の製造方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 均一でストリークのない石英ガラス板を製造するため、石英ガラス円筒を融解
し、熱的変形によって所望の平板状に成形することが知られている。石英ガラス
円筒を変形する前に、屈折率の均一性が劣る外層（側面）部を除去することもあ
る。石英ガラス円筒は、たとえば DE 32 26 451 および DE 42 03 287 によって
製造することができる。このような石英ガラス円筒の屈折率の均一性は、軸方向
および周方向に 2×10-6未満、縁部を除去した後の半径方向には 2×10-5未満で
ある。
し、熱的変形によって所望の平板状に成形することが知られている。石英ガラス
円筒を変形する前に、屈折率の均一性が劣る外層（側面）部を除去することもあ
る。石英ガラス円筒は、たとえば DE 32 26 451 および DE 42 03 287 によって
製造することができる。このような石英ガラス円筒の屈折率の均一性は、軸方向
および周方向に 2×10-6未満、縁部を除去した後の半径方向には 2×10-5未満で
ある。
【０００３】 したがって極めて正確に回転対称である光学部品を製造するには、石英ガラス
円筒の限られた中心部しか使用することができない。この中心部分は通常中空ダ
イヤモンドドリルを用いて切り出され、残る外部円管部は利用されない。従来こ
の円管（Zylinderring）部分は光学的均一性の必要性が低い、あるいは均一性を
全く必要としないような部品の製造に用いられている。
円筒の限られた中心部しか使用することができない。この中心部分は通常中空ダ
イヤモンドドリルを用いて切り出され、残る外部円管部は利用されない。従来こ
の円管（Zylinderring）部分は光学的均一性の必要性が低い、あるいは均一性を
全く必要としないような部品の製造に用いられている。
【０００４】 石英ガラス板の製造に際しては多くの場合、屈折率均一性の回転対称な分布な
いし維持は要求されず、均一性自体を維持することが要求される。この均一性と
しては出発石英ガラス円筒の軸方向には ≦2×10-6を保証することができる。
いし維持は要求されず、均一性自体を維持することが要求される。この均一性と
しては出発石英ガラス円筒の軸方向には ≦2×10-6を保証することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 本発明の目的は、石英ガラス円筒から屈折率均一性が高い光学部品を製造する
ために円筒形またはこれに類似の形状のリングを使用する方法を提供することで
ある。
ために円筒形またはこれに類似の形状のリングを使用する方法を提供することで
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、この目的は特許請求範囲の第１請求項に示す特徴により達成
される。積層構造のない素材石英ガラス体としては円筒状のものが便利であり、
場合によっては外層部を、たとえば研磨によって除去したのち同軸的に縦断して
シェル状の部分に分割できることが望ましい。原則として、本発明によれば石英
ガラス体から X-X 軸方向に、それと平行な、望ましくは回転対称の、少なくと
も十分に均一な屈折率を有する内部領域を分離することができる。望ましくは円
管状である残りの部分は、少なくとも２つ、望ましくは３個の部分（セグメント
）に縦に分割され、その各々は型に入れて加熱することにより所望の厚さの石英
ガラス板に変形される。シェル状部分を型に入れる前に、その半径方向の境界面
を、内周と外周の比が 1:1.4〜1.6 となるように、すなわち外周が内周の 1.4〜
1.6 倍になるように加工することが好適である。変形された板の厚さは可能な限
り、その素材となったシェル状部分の半径方向の厚さと実質的には異ならないこ
とが望ましい。各セグメントは元の円管外面が、ガラス板の上面または下面を構
成するように型に入れる。型の内側の幅と長さは、シェル状部分の外周および長
さよりそれぞれ 2 mm 大きくすることが好適である。各部分の光学軸 O-O すな
わち光学的に使用される方向は出発石英ガラス体の X-X 軸と少なくとも近似的
に垂直である。したがって光学軸 O-O に垂直な方向の屈折率の均一性が 2×10- 6 以下の板を製造することができる。出発石英ガラス体の直径と高さは製造およ
び変形の方法の選択により望む値とすることができ、これによって本発明による
石英ガラス板の寸法が決まり、必要に応じて屈折率の均一な部分を切り出すこと
のできる。更に本発明によれば、 − １つの石英ガラス円筒から４個以上のセグメントを得ること、及び − 石英ガラス円筒またはそのセグメントの少なくとも１つから、その軸に垂直
な光学軸（使用方向）を有する光学部品を製造することも可能である。
される。積層構造のない素材石英ガラス体としては円筒状のものが便利であり、
場合によっては外層部を、たとえば研磨によって除去したのち同軸的に縦断して
シェル状の部分に分割できることが望ましい。原則として、本発明によれば石英
ガラス体から X-X 軸方向に、それと平行な、望ましくは回転対称の、少なくと
も十分に均一な屈折率を有する内部領域を分離することができる。望ましくは円
管状である残りの部分は、少なくとも２つ、望ましくは３個の部分（セグメント
）に縦に分割され、その各々は型に入れて加熱することにより所望の厚さの石英
ガラス板に変形される。シェル状部分を型に入れる前に、その半径方向の境界面
を、内周と外周の比が 1:1.4〜1.6 となるように、すなわち外周が内周の 1.4〜
1.6 倍になるように加工することが好適である。変形された板の厚さは可能な限
り、その素材となったシェル状部分の半径方向の厚さと実質的には異ならないこ
とが望ましい。各セグメントは元の円管外面が、ガラス板の上面または下面を構
成するように型に入れる。型の内側の幅と長さは、シェル状部分の外周および長
さよりそれぞれ 2 mm 大きくすることが好適である。各部分の光学軸 O-O すな
わち光学的に使用される方向は出発石英ガラス体の X-X 軸と少なくとも近似的
に垂直である。したがって光学軸 O-O に垂直な方向の屈折率の均一性が 2×10- 6 以下の板を製造することができる。出発石英ガラス体の直径と高さは製造およ
び変形の方法の選択により望む値とすることができ、これによって本発明による
石英ガラス板の寸法が決まり、必要に応じて屈折率の均一な部分を切り出すこと
のできる。更に本発明によれば、 − １つの石英ガラス円筒から４個以上のセグメントを得ること、及び − 石英ガラス円筒またはそのセグメントの少なくとも１つから、その軸に垂直
な光学軸（使用方向）を有する光学部品を製造することも可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】 以下、２つの実施例に関する図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。 図１には、石英ガラス体、すなわち幾何学的軸 X-X を有する石英ガラス円筒
体 a を示す。直径 q に沿った屈折率の変化を点線 b で示してある。この場合
屈折率の変化は、横断面図に示した軸 X-X に関して回転対称である。平面（ま
たはほぼ平面）部 b1 では屈折率の変化は製造方法により一貫して小さいか或い
は全く存在せず、外側部 b2 では屈折率は放物線状に増大する。
体 a を示す。直径 q に沿った屈折率の変化を点線 b で示してある。この場合
屈折率の変化は、横断面図に示した軸 X-X に関して回転対称である。平面（ま
たはほぼ平面）部 b1 では屈折率の変化は製造方法により一貫して小さいか或い
は全く存在せず、外側部 b2 では屈折率は放物線状に増大する。
【０００８】 図２は図１の石英ガラス円筒を熱的に変形して素材石英ガラス体 c としたも
ので、屈折率の分布は図１と同様であり、X-X 軸に関して回転対称な中心部分 d
は中空ドリルで切り出し、外周部 e は切削あるいは研磨により除去することが
できる。
ので、屈折率の分布は図１と同様であり、X-X 軸に関して回転対称な中心部分 d
は中空ドリルで切り出し、外周部 e は切削あるいは研磨により除去することが
できる。
【０００９】 図３においては、均一性の良好な部分 d （図２）および均一性が著しく不良
な部分 e （図２）を除去して残った石英ガラス体 c が３個の等しい部分 c1, c
2, c3 に分割されている。これらの各々は円管の一部をなしている。
な部分 e （図２）を除去して残った石英ガラス体 c が３個の等しい部分 c1, c
2, c3 に分割されている。これらの各々は円管の一部をなしている。
【００１０】 図４においては、紙面に垂直、即ち円管の外周線と平行な稜 g を有する円管
の部分たとえば c1 が型 f 内で板 p（型の底に平行な破線で示す）に変形され
る。その屈折率の均一性は、光学軸 O-O に垂直な方向では軸方向の屈折率変化
に準じ、円筒 a の周方向には良好ではあるが回転対称ではない。
の部分たとえば c1 が型 f 内で板 p（型の底に平行な破線で示す）に変形され
る。その屈折率の均一性は、光学軸 O-O に垂直な方向では軸方向の屈折率変化
に準じ、円筒 a の周方向には良好ではあるが回転対称ではない。
【００１１】 図５もセグメント c1 を示すもので、そこから X-X 軸に垂直な光学軸 O-O を
有する光学的に有効な部品 h が切り出される。軸 X-X 自体は紙面に垂直な方向
にある。更にこの部品を目的に応じた形態に加工するためには、曲面 i を研磨
して平面とすることが有利な場合がある。
有する光学的に有効な部品 h が切り出される。軸 X-X 自体は紙面に垂直な方向
にある。更にこの部品を目的に応じた形態に加工するためには、曲面 i を研磨
して平面とすることが有利な場合がある。
【００１２】
【発明の効果】 本発明により、屈折率分布を有し光学的に品質が劣ると考えられる円筒ないし
円管の部分から光学的品質の高い板を製造することができ、その屈折率の均一性
は前記により出発材の均一性により決定される。特に出発材の屈折率の軸方向お
よび周方向の均一性は通常良好であり、これを利用すれば得られた板に要求され
る均一性を達成することができる。
円管の部分から光学的品質の高い板を製造することができ、その屈折率の均一性
は前記により出発材の均一性により決定される。特に出発材の屈折率の軸方向お
よび周方向の均一性は通常良好であり、これを利用すれば得られた板に要求され
る均一性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は出発石英ガラス体の側面図である。
【図２】 図２は、穴を形成したガラス円筒の側面図である。
【図３】 図３は、図２の穴を形成したガラス円筒の正面図である。
【図４】 図４は型に入れたシェル状部分を示す。
【図５】 図５はシェル状部分からの光学部品の製造を示す。
【符号の説明】 a 出発石英ガラス体、石英ガラス円筒 b 曲線（屈折率均一性の変化） b1 均一部分 b2 外周部分（放物線状） c 石英ガラス体 c1, c2, c3 円管の部分 d 中心部分 e 外層部分 f 型 g 切断線 h 部品 i 曲面 p 板 q 直径 O-O 光学軸 X-X 幾何学的軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュミット，ヴォルフガング ドイツ連邦共和国 イエナ ディー− 07743 ガルテンシュトラーセ ２ Ｆターム(参考） 4G014 AH01 4G015 FA01 FA09 FB03 FC10
Claims (8)
- 【請求項１】 幾何学的軸 X-X の方向および周方向に高い屈折率均一性を
有し且つ軸 X-X に関して少なくとも近似的に回転対称に変化する屈折率分布を
有する出発石英ガラス体から石英ガラス板を製造する方法であって、出発石英ガ
ラス体を軸 X-X に平行に少なくとも２個のシェル状部分に分割し、各々別個に
型に入れて加熱し、希望する厚さの石英ガラス板に変形することを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 前記シェル状部分への分割線が常に X-X 軸を含むことを特
徴とする、請求項１の方法。 - 【請求項３】 出発石英ガラス体が円筒形であることを特徴とする、請求項
２の方法。 - 【請求項４】 出発石英ガラス体から、 X-X 軸の方向に延び、かつ屈折率
が十分に均一な内側部分及び／又は X-X 軸の方向に延びる周囲部分を除いた後
、残った部分をシェル状部分に分割することを特徴とする、請求項１〜３の少な
くともいずれか１つの方法。 - 【請求項５】 出発石英ガラス体の前記内側部分を中空ドリルにより除去す
ることを特徴とする、請求項４の方法。 - 【請求項６】 出発石英ガラス体の前記周囲部分を切削により除去すること
を特徴とする、請求項４の方法。 - 【請求項７】 前記シェル状部分のX-X 軸に平行な外郭稜を、同部分を型に
入れる前に切除することを特徴とする、請求項１〜４の少なくともいずれか１つ
の方法。 - 【請求項８】 前記シェル状部分を加工して前記 X-X 軸に少なくとも近似
的に垂直な光学軸 O-O を有する光学部品を製造することを特徴とする、請求項
１または４の方法。
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