JP6273955B2 - 光学フィルムの製造方法及び光学フィルム製造装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は以下の通りである。
前記溶融樹脂フィルムをキャスティングドラムに連続的に導き、前記キャスティングドラムの回転により前記溶融樹脂フィルムを前記キャスティングドラムの周面上の搬送経路に沿って搬送し、前記溶融樹脂フィルムを冷却する冷却工程
を含む、光学フィルムの製造方法であって、
前記冷却工程は、
前記周面上の搬送経路中の区域(X)に沿って設けられ、前記区域(X)における前記溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度を調節する温度調節器(X)、及び前記区域(X)の下流の区域(Y)に沿って設けられ、前記区域(Y)における前記溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度を調節する温度調節器(Y)により、前記溶融樹脂フィルムの前記外側の表面の温度を調節することを含み、
前記区域(X)の上流端の位置に前記溶融樹脂フィルムが達する時点での前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度T1(℃)が、式(I):
Tg−10℃≦T1≦Tg+50℃ (I)
を満たし、
前記区域(X)と区域(Y)との境界の位置に前記溶融樹脂フィルムが達する時点での前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度T2(℃)が、式(II):
Tg+10℃≦T2≦Tg+30℃ (II)
を満たし、
前記区域(Y)の下流端の位置に前記溶融樹脂フィルムが達する時点での前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度T3(℃)が、式(III):
T3≦Tg−10℃ (III)
を満たし、
前記溶融樹脂フィルムが前記区域(X)の上流端の位置から下流端の位置まで移動する時間K(X)(秒)が0.25以上である、光学フィルムの製造方法。
〔2〕 前記キャスティングドラムの直径が、300mm〜1200mmである、〔1〕に記載の光学フィルムの製造方法。
〔3〕 前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方が、前記溶融樹脂フィルムの外側の表面に近接する空間を囲繞するチャンバーを備え、前記区域(X)における温度の調節、前記区域(Y)における温度の調節又はこれらの両方を、温度が調節された空気を前記チャンバー内に導入することにより行う、〔1〕又は〔2〕に記載の光学フィルムの製造方法。
〔4〕 前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方が、前記溶融樹脂フィルムの外側の表面に近接する発熱体、吸熱体又はこれらの両方を備え、前記区域(X)における温度の調節、前記区域(Y)における温度の調節又はこれらの両方を、前記発熱体、前記吸熱体又はこれらの両方による発熱、吸熱又はこれらの両方により行う、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
〔5〕 前記区域(X)における温度の調節、前記区域(Y)における温度の調節、又はこれらの両方が、
前記周面上の搬送経路中の前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度を温度センサにより計測し、
計測された前記表面温度に基づき、前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方の温度を調節することを含む、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
〔6〕 熱可塑性樹脂を溶融状態で押し出し溶融樹脂フィルムを連続的に成形する溶融樹脂フィルム成形装置、及び
前記溶融樹脂フィルム成形装置の下流に設けられ、前記溶融樹脂フィルムを冷却する冷却装置
を備える、光学フィルム製造装置であって、
前記冷却装置は、
前記溶融樹脂フィルムを冷却及び搬送するキャスティングドラム、
前記キャスティングドラムの周面上の前記溶融樹脂フィルムの搬送経路中の区域(X)に沿って設けられ、前記区域(X)における前記溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度を調節する温度調節器(X)、及び
前記区域(X)の下流の区域(Y)に沿って設けられ、前記区域(Y)における前記溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度を調節する温度調節器(Y)を備える、光学フィルム製造装置。
〔7〕 前記キャスティングドラムの直径が、300mm〜1200mmである、〔6〕に記載の光学フィルム製造装置。
〔8〕 前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方が、前記溶融樹脂フィルムの外側の表面に近接する空間を囲繞するチャンバーを備える、〔6〕又は〔7〕に記載の光学フィルムの製造装置。
〔9〕 前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方が、前記溶融樹脂フィルムの外側の表面に近接する発熱体、吸熱体又はこれらの両方を備える、〔6〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造装置。
〔10〕 前記周面上の搬送経路中の前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度を計測する温度センサ、及び
計測された前記表面温度に基づき、前記温度調節器(X)及び前記温度調節器(Y)の温度を調節する制御器を備える、〔6〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の光学フィルム製造装置。
本発明の光学フィルムの製造方法は、ガラス転移温度がTg(℃)である樹脂を溶融状態で押し出し溶融樹脂フィルムを連続的に成形する溶融樹脂フィルム成形工程、及び溶融樹脂フィルムをキャスティングドラムに連続的に導き、キャスティングドラムの回転により溶融樹脂フィルムをキャスティングドラムの周面上の搬送経路に沿って搬送し、溶融樹脂フィルムを冷却する冷却工程を含む。また、本発明の光学フィルム製造装置は、ガラス転移温度がTg(℃)である樹脂を溶融状態で押し出し溶融樹脂フィルムを連続的に成形する溶融樹脂フィルム成形装置、及び溶融樹脂フィルム成形装置の下流に設けられ、溶融樹脂フィルムを冷却する冷却装置を備える。
光学フィルム製造装置10の操作において、光学フィルムの材料となる樹脂は、押出成形機111において溶融され、必要に応じてポリマーフィルター及びギヤポンプ(不図示)を経て、ダイ112に供給される。ダイ112のリップ部分から樹脂が吐出され、これにより樹脂は溶融樹脂フィルム101として押し出され、溶融樹脂フィルム101が連続的に成形される。押出成形機111の内部の温度及びダイ112の温度は適宜調整することができ、それにより、溶融樹脂フィルム101を所望の温度でダイ112から押し出しうる。溶融樹脂フィルム成形工程においては、複数の層を有する溶融樹脂フィルムを共押出成形することもできるが、通常は一の層を有する溶融樹脂フィルムを押出成形し、単層の光学フィルムを製造する。
得られた溶融樹脂フィルム101は、連続的に、冷却装置200のキャスティングドラム130に連続的に導かれる。キャスティングドラム130は軸131を中心として回転し、これにより、溶融樹脂フィルム101はキャスティングドラムの周面上の搬送経路に沿って搬送され、同時に、溶融樹脂フィルム101が冷却される。溶融樹脂フィルム101の熱は、その一部は周囲の空気中にも放熱されるが、大部分はキャスティングドラム130へ伝達され、それにより、溶融樹脂フィルム101の冷却が達成される。かかる冷却により、溶融樹脂フィルム101は光学フィルム102となり、矢印A1方向に搬送される。光学フィルム102は、必要に応じて自動複屈折系141及び膜厚計142によりその性状を測定した後、巻き取り機により巻き取られ、光学フィルムのロール151とされる。
Tg−10℃≦T1≦Tg+50℃ (I)
Tg+10℃≦T2≦Tg+30℃ (II)
T3≦Tg−10℃ (III)
図2〜図3に示す第一実施形態において、温度調節器(W)としての温度調節器221Wは、区域(W)における溶融樹脂フィルム101の外側の表面に近接する空間を囲繞するチャンバーを備え、温度調節器(X)としての温度調節器221X及び222Xは、区域(X)における溶融樹脂フィルム101の外側の表面に近接する空間を囲繞するチャンバーを備え、温度調節器(Y)としての温度調節器221Yは、区域(Y)における溶融樹脂フィルム101の外側の表面に近接する空間を囲繞するチャンバーを備える。第一実施形態においては、区域(W)における溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度の調節、区域(X)における溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度の調節、及び前記区域(Y)における溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度の調節は、温度が調節された空気を、温度調節器のチャンバー内に導入することにより行われる。温度が調節された空気の導入は、加熱器又は冷却器により加温又は冷却された空気を、チャンバーに連結された送風機で導入することにより行いうる。
上述した実施形態は、更に変更して実施してもよい。
本発明の製造方法及び本発明の装置に用いる温度調節器は、図2〜図3及び図5〜図6に図示したものに限られず、さらなる追加的な構成要素を有するものであってもよい。
本発明の製造方法において、光学フィルムの材料として用いうる樹脂としては、溶融押出法により成形しうる各種の熱可塑性樹脂を用いることができる。
本発明の製造方法及び本発明の製造装置により得られる光学フィルムは、その面内方向の位相差Re及び厚み方向の位相差Rthの両方を、小さい値とすることができる。具体的には、Reについては、好ましくは5nm以下、より好ましくは3nm未満とすることができる。また、Rthについては、好ましくは10nm以下、より好ましくは3nm未満とすることができる。
自動複屈折計(王子計測機器社製、KOBRA−21ADH)を用いて波長590nmにおいて、フィルム幅方向に150mm間隔、長さ方向に200mm間隔で測定した。幅方向5箇所×長さ方向5箇所の25箇所についてRe及びRthを測定し、それぞれの平均値を測定結果とした。
Reについては、測定結果が3nm未満のものを「良」、3nm〜5nmのものを「可」、5nmを超えるものを「不可」と評価した。
Rthについては、測定結果が3nm未満のものを「良」、3nm〜10nmのものを「可」、10nmを超えるものを「不可」と評価した。
膜厚計(明産株式会社製、RC−1 ROTARY CALIPER)を用いて、フィルムの幅方向に、フィルムの中央部1000mmにわたり0.48mm間隔で厚さを測定し、その最大値及び最小値の差を膜厚バラツキとした。
膜厚バラツキが1μm未満のものを「良」、1μm〜3μmのものを「可」とし、3μmを超えるものを「不可」と評価した。
Re、Rth、膜厚バラツキの3項目のうち全てが「良」であったものを総合評価として「優」とし、1項目以上「不可」があったものを総合評価として「不可」とし、それ以外を総合評価として「良」とした。
図1に模式的に示す光学フィルム製造装置(図1に模式的に示す溶融樹脂フィルム成形装置110及び図1〜図3に模式的に示す冷却装置200を含む)を用いて、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。
光学フィルムの材料の樹脂として、ノルボルネン系重合体(ノルボルネン系モノマーの開環重合体の水素添加物、商品名「ZEONOR1420R」、日本ゼオン社製、ガラス転移温度(Tg)は136℃)のペレットを用意した。シリンダー内径が90mm、L/D(長さ/径)が32の単軸押出成形機(日本製鋼所製)111において、このペレットを、バレル温度260℃で溶融させ、溶融樹脂とした。この溶融樹脂を、ポリマーフィルター及びギヤポンプ(不図示)を経て、ダイ温度260℃のTダイ112に供給し、Tダイ112から押し出し、幅1200mmの溶融樹脂フィルム101を連続的に成形した。この際、図2中の位置211において、溶融樹脂フィルム101の幅方向両端部にエアピニングを実施し、この溶融樹脂フィルム101の幅方向両端部をキャスティングドラム130に付着させた。
図2に模式的に示す冷却装置200を用いて、冷却工程を行った。冷却装置200において、キャスティングドラム130としては、直径は350mmのものを用いた。したがってキャスティングドラム130の全周長さLは1100mmであった。キャスティングドラム130の周面上の搬送経路の始点位置211から終点位置219までのうち、始点位置211から位置212までの区域を区域(W)、その下流の、位置212から位置213までの区域を区域(X)、その下流の、位置213から位置214までの区域を区域(Y)と設定した。区域(W)の角度θwは30°、区域(X)の角度θxは180°、区域(Y)の角度θyは30°とした。区域(W)に沿って、温度調節器221Wを配置し、区域(X)に沿って、温度調節器221X及び222Xを配置し、区域(Y)に沿って、温度調節器221Yを配置した。
冷却工程の終点位置219において、フィルムを、キャスティングドラム130から離脱するよう導き、厚さ80μmの光学フィルム102を得た。得られた光学フィルム102は、自動複屈折計141及び膜厚計142に導き、面内方向位相差Re及び厚み方向位相差Rth並びにフィルムの膜厚バラツキを測定して評価し、その後巻き取り機にて巻き取り、ロール151とした。
光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において下記の事項を変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。
キャスティングドラム130の周面上の搬送経路の始点位置211から終点位置219までのうち、始点位置211から位置212までの区域を区域(W)、その下流の、位置212から位置215までの区域を区域(X)、その下流の、位置215から位置214までの区域を区域(Y)と設定した。区域(W)の角度θwは30°、区域(X)の角度θxは90°、区域(Y)の角度θyは120°とした。
工程(1−2)において、T1の設定値をTg+50℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T1の設定値をTg+30℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T1の設定値をTg+10℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T1の設定値をTg−10℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T2の設定値をTg+30℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T2の設定値をTg+10℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T3の設定値をTg−30℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T3の設定値をTg−10℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において下記の事項を変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。
工程(1−2)において、キャスティングドラム130の回転速度Vを833mm/秒に変更し、K(X)を0.66秒に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、キャスティングドラム130の回転速度Vを550mm/秒に変更し、K(X)を1.00秒に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T1の設定値をTg+60℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T1の設定値をTg−20℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T2の設定値をTg+40℃に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T2の設定値をTgに変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T3の設定値をTgに変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において、T3の設定値をTg+10に変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。光学フィルムのRe、Rth及び膜厚バラツキの評価結果、並びにこれらの総合評価の結果を表1に示す。
工程(1−2)において下記の事項を変更した他は、実施例1と同様にして、光学フィルムの製造を行い、得られた光学フィルムの評価を行った。
41 溶融フィルムがダイから押し出された後の時間経過に伴う温度変化を示す曲線
110 溶融樹脂フィルム成形装置
101 溶融樹脂フィルム
111 押出成形機
112 ダイ
130 キャスティングドラム
141 自動複屈折計
142 膜厚計
151 光学フィルムのロール
200 冷却装置
211 搬送経路上の位置
213 搬送経路上の位置
214 搬送経路上の位置
215 搬送経路上の位置
216 搬送経路上の位置
219 搬送経路上の位置
221W 温度調節器
221X 温度調節器
221Y 温度調節器
222X 温度調節器
223 隔壁
500 温度調節器
511 上面板
511C 上面板の縁部
512 側面板
512C 側面板の縁部
513 底面板
513C 底面板の縁部
514 側面板
514C 側面板の縁部
515 背面板
521 導気管
700 温度調節器
741 整流板
900 温度調節器
921〜928 導気管
1100 温度調節器
1021〜1028 導気管
1051 隔壁
1300 温度調節器
1321〜1328 導気管
1361〜1363 隔壁
θw 区域(W)の角度
θx 区域(X)の角度
θy 区域(Y)の角度
Claims (10)
- ガラス転移温度がTg(℃)である樹脂を溶融状態で押し出し溶融樹脂フィルムを連続的に成形する溶融樹脂フィルム成形工程、及び
前記溶融樹脂フィルムをキャスティングドラムに連続的に導き、前記キャスティングドラムの回転により前記溶融樹脂フィルムを前記キャスティングドラムの周面上の搬送経路に沿って搬送し、前記溶融樹脂フィルムを冷却する冷却工程
を含む、光学フィルムの製造方法であって、
前記冷却工程は、
前記周面上の搬送経路中の区域(X)に沿って設けられ、前記区域(X)における前記溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度を調節する温度調節器(X)、及び前記区域(X)の下流の区域(Y)に沿って設けられ、前記区域(Y)における前記溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度を調節する温度調節器(Y)により、前記溶融樹脂フィルムの前記外側の表面の温度を調節することを含み、
前記区域(X)の上流端の位置に前記溶融樹脂フィルムが達する時点での前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度T1(℃)が、式(I):
Tg−10℃≦T1≦Tg+50℃ (I)
を満たし、
前記区域(X)と区域(Y)との境界の位置に前記溶融樹脂フィルムが達する時点での前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度T2(℃)が、式(II):
Tg+10℃≦T2≦Tg+30℃ (II)
を満たし、
前記区域(Y)の下流端の位置に前記溶融樹脂フィルムが達する時点での前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度T3(℃)が、式(III):
T3≦Tg−10℃ (III)
を満たし、
前記溶融樹脂フィルムが前記区域(X)の上流端の位置から下流端の位置まで移動する時間K(X)(秒)が0.25以上である、光学フィルムの製造方法。 - 前記キャスティングドラムの直径が、300mm〜1200mmである、請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方が、前記溶融樹脂フィルムの外側の表面に近接する空間を囲繞するチャンバーを備え、前記区域(X)における温度の調節、前記区域(Y)における温度の調節又はこれらの両方を、温度が調節された空気を前記チャンバー内に導入することにより行う、請求項1又は2に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方が、前記溶融樹脂フィルムの外側の表面に近接する発熱体、吸熱体又はこれらの両方を備え、前記区域(X)における温度の調節、前記区域(Y)における温度の調節又はこれらの両方を、前記発熱体、前記吸熱体又はこれらの両方による発熱、吸熱又はこれらの両方により行う、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記区域(X)における温度の調節、前記区域(Y)における温度の調節、又はこれらの両方が、
前記周面上の搬送経路中の前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度を温度センサにより計測し、
計測された前記表面温度に基づき、前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方の温度を調節することを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。 - 熱可塑性樹脂を溶融状態で押し出し溶融樹脂フィルムを連続的に成形する溶融樹脂フィルム成形装置、及び
前記溶融樹脂フィルム成形装置の下流に設けられ、前記溶融樹脂フィルムを冷却する冷却装置を備える、光学フィルム製造装置であって、
前記冷却装置は、
前記溶融樹脂フィルムを冷却及び搬送するキャスティングドラム、
前記キャスティングドラムの周面上の前記溶融樹脂フィルムの搬送経路中の区域(X)に沿って設けられ、前記区域(X)における前記溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度を調節する温度調節器(X)、及び
前記区域(X)の下流の区域(Y)に沿って設けられ、前記区域(Y)における前記溶融樹脂フィルムの外側の表面の温度を調節する温度調節器(Y)を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学フィルムの製造方法に用いる、光学フィルム製造装置。 - 前記キャスティングドラムの直径が、300mm〜1200mmである、請求項6に記載の光学フィルム製造装置。
- 前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方が、前記溶融樹脂フィルムの外側の表面に近接する空間を囲繞するチャンバーを備える、請求項6又は7に記載の光学フィルムの製造装置。
- 前記温度調節器(X)、前記温度調節器(Y)又はこれらの両方が、前記溶融樹脂フィルムの外側の表面に近接する発熱体、吸熱体又はこれらの両方を備える、請求項6〜8のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造装置。
- 前記周面上の搬送経路中の前記溶融樹脂フィルムの外側の表面温度を計測する温度センサ、及び
計測された前記表面温度に基づき、前記温度調節器(X)及び前記温度調節器(Y)の温度を調節する制御器を備える、請求項6〜9のいずれか1項に記載の光学フィルム製造装置。
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