(57)【要約】【課題】固定筒とカム筒のガタによるレンズの倒れを小型の構成で低減すること【解決手段】レンズ鏡筒は、固定筒１と、固定筒に対して回転可能に構成されたカム筒２と、カム筒をレンズ３ａの光軸の周りに回転させる出力ギア７ｂと、カム筒を光軸と直交する方向に付勢するバネ部材１０と、を有する。光軸方向から見て、レンズの中心から出力ギア７ｂがカム筒に駆動力を加える点へ向かう方向とレンズの中心からバネ部材１０が前記カム筒に弾性力を加える点へ向かう方向が異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定筒と、
前記固定筒に係合するカム筒と、
レンズを保持し、前記カム筒の回転に連動して直進移動する移動筒と、
前記固定筒に対して前記カム筒を前記レンズの光軸の周りに回転駆動する駆動手段と、
前記カム筒を光軸と直交する方向に付勢する弾性部材と、
を有し、
光軸方向から見て、前記レンズの中心から前記駆動手段が前記カム筒に駆動力を加える点へ向かう方向と前記レンズの中心から前記弾性部材が前記カム筒に弾性力を加える点へ向かう方向が異なることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記光軸方向から見て、前記レンズの中心から前記駆動手段が前記カム筒に駆動力を加える点へ向かう方向と前記レンズの中心から前記弾性部材が前記カム筒に弾性力を加える点へ向かう方向のなす角が９０°±４５°であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記駆動手段と前記弾性部材は前記光軸に直交するいずれかの方向において重なることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記カム筒に形成されたギア部と、当該ギア部に噛み合う出力ギアと、を有し、
前記ギア部は前記カム筒の内周の一部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記カム筒の内側で前記カム筒と、前記固定筒の外側で前記固定筒と接触していることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項６】
前記弾性部材は前記固定筒に一か所で固定されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項７】
前記弾性部材は前記光軸方向にのびるビスで締結されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項８】
前記弾性部材は、ビスによって前記固定筒に固定される固定穴を有する固定部と、当該固定部に固定された腕部と、を有し、
前記腕部は、前記カム筒の内側に接触する第１の当接部と、前記固定筒の外側に接触して前記第１の当接部よりも前記固定穴に近い第２の当接部と、を有し、
前記弾性部材の前記固定穴を中心として前記ビスを締結する方向の回転が、前記第２の当接部で規制されていることを特徴とする請求項６に記載のレンズ鏡筒。
【請求項９】
前記カム筒は、前記弾性部材と接触する第３の当接部を有し、
前記カム筒が前記固定筒に対して第１の回転位置の時に前記弾性部材と前記第３の当接部は接触せず、前記カム筒が前記固定筒に対して第２の回転位置の時に前記弾性部材と前記第３の当接部は接触することを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項１０】
前記弾性部材が加える前記弾性力は、前記駆動手段が前記カム筒に加える前記駆動力の前記弾性力の方向の成分よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項１１】
前記弾性力は、前記駆動力と前記カム筒の重量の前記弾性力の方向の成分よりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載のレンズ鏡筒。
【請求項１２】
前記カム筒を回転するための操作環と、
前記操作環に連動して回転し、前記操作環の回転を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
【請求項１３】
前記光軸方向にのびるビスで締結され、
前記弾性部材は、前記固定筒に固定される固定穴を有する固定部と、当該固定部に固定された腕部と、を有し、
前記固定筒は、前記腕部の一部を光軸方向に抑える押さえ部材を有することを特徴とする請求項６に記載のレンズ鏡筒。
【請求項１４】
請求項１乃至１３に記載のレンズ鏡筒を有する撮像装置。
【請求項１５】
固定筒と、
前記固定筒に係合するカム筒と、
光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズを保持し、前記カム筒の回転に連動して直進移動する移動筒と、
前記固定筒に対して前記カム筒を前記フォーカスレンズの光軸の周りに回転駆動する駆動手段と、
前記カム筒を光軸と直交する方向に付勢する弾性部材と、
を有し、
光軸方向から見て、前記フォーカスレンズの中心から前記駆動手段が前記カム筒に駆動力を加える点へ向かう方向と前記フォーカスレンズの中心から前記弾性部材が前記カム筒に弾性力を加える点へ向かう方向が異なることを特徴とするフォーカスレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカスレンズユニット、レンズ鏡筒および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ鏡筒においては、フォーカスレンズなどの各種の可動レンズの倒れを防止して光学性能や合焦精度を高める必要がある。また、近年、背面の液晶モニタにおいて撮影画像を確認するいわゆるライブビュー表示や動画撮影が普及し、画像の揺れに対する要求精度が厳しくなっており、フォーカスレンズの倒れ防止は重要な課題となっている。
【０００３】
特許文献１は、カム筒を固定筒に対して回転駆動させる回転出力部材をカム筒の外周面に有するレンズ鏡筒において、固定筒とカム筒のガタによるフォーカスレンズの倒れを防止するために板ばねを設けている。特許文献１では、光軸方向から見て、レンズ中心から回転出力部材へ向かう方向とレンズ中心から板ばねが回転出力部材に弾性力を加える点へ向かう方向が同じになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６６９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１は、レンズ中心から径方向に板ばねと回転出力部材が重なっているため、回転出力部材がカム筒を駆動する際の駆動力によってカム筒が固定筒に対して移動し易く、また、レンズ鏡筒も大型になり易い。
【０００６】
本発明は、固定筒とカム筒のガタによるレンズの倒れを小型の構成で低減可能なフォーカスレンズユニット、レンズ鏡筒および撮像装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のレンズ鏡筒は、固定筒と、前記固定筒に係合するカム筒と、レンズを保持し、前記カム筒の回転に連動して直進移動する移動筒と、前記固定筒に対して前記カム筒を前記レンズの光軸の周りに回転駆動する駆動手段と、前記カム筒を光軸と直交する方向に付勢する弾性部材と、を有し、光軸方向から見て、前記レンズの中心から前記駆動手段が前記カム筒に駆動力を加える点へ向かう方向と前記レンズの中心から前記弾性部材が前記カム筒に弾性力を加える点へ向かう方向が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固定筒とカム筒のガタによるレンズの倒れを小型の構成で低減可能なフォーカスレンズユニット、レンズ鏡筒および撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のレンズ鏡筒の図である。（実施例１）
【図２】図１に示すレンズ鏡筒の別の図である。（実施例１）
【図３】図２に示すバネ部材がない場合の問題を説明するための図である。（実施例１）
【図４】図１及び図２に示すバネ部材の取り付けを説明するためのレンズ鏡筒の部分拡大平面図である。（実施例１）
【図５】図１に示すレンズ鏡筒の変形例の図である。（実施例１）
【図６】本発明のレンズ鏡筒の図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施例のレンズ鏡筒について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。レンズ鏡筒は不図示のカメラ本体（撮像装置）に装着される。本発明の撮像装置は、レンズ鏡筒とレンズ鏡筒が着脱可能に装着されるカメラ本体から構成される一眼レフデジタルカメラやミラーレスカメラであるが、本発明はレンズ一体型の撮像装置であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどを含む。レンズ鏡筒は、物体の光学像を形成する撮像光学系を収納する。即ち、レンズ鏡筒はレンズを保持する。撮像装置は、撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を有する。
【００１１】
撮像光学系は、レンズ鏡筒内に固定される固定レンズ、レンズ鏡筒内で移動する可動レンズを有する。可動レンズは、光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズ、光軸方向に移動して焦点距離を変更するズームレンズ、光軸に直交する方向に移動されて像ぶれを補正する補正レンズを含む。可動レンズは一または複数のレンズ群から構成される。以下の実施例では、レンズ鏡筒に含まれるフォーカスレンズユニットについて説明している。
【実施例１】
【００１２】
図１（ａ）は、実施例１のレンズ鏡筒のフォーカスレンズユニットの部分分解斜視図である。フォーカスレンズユニットは、固定筒１、固定筒に係合するカム筒２、第一の移動筒３、第二の移動筒４を有する。固定筒１はレンズ鏡筒内に固定される。カム筒２は固定筒１に対して回転可能に構成される。第一の移動筒３と第二の移動筒４はカム筒２の回転に連動して光軸方向に移動可能に構成される。
【００１３】
不図示のカメラ本体に装着されるマウント部を有する固定筒１には、光軸方向に延びた案内溝１ａが複数設けられている。固定筒１の外周部には回転可能にカム筒２が嵌装され、カム筒２には複数のカム溝２ａが形成されている。なお、本実施例では、固定筒１の外側にカム筒２が配置されているが、これに限定されない。
【００１４】
固定筒１にはカム筒２を光軸の周りに回転させるための駆動手段であるモータユニット７が設けられており、モータ７ａの回転出力をモータユニット内部のギア列を介して出力ギア７ｂ（駆動手段）まで伝達する。本実施例では、モータ７ａとギア列は固定筒１の内部に設けられている。駆動手段は、キー窓と±３０°の範囲で変位可能なレバーなどモータとギア列に限定されない。
【００１５】
各図においては、モータユニット７の内部を可視化するため、ギア列を支持するモータユニット７の筺体は省略されている。出力ギア７ｂはカム筒２のギア部２ｂと噛み合っており、カム筒２を回転駆動することができる。カム筒２は移動規制部位２ｃにより、光軸方向の移動が規制された状態で回動される。ギア部２ｂは、カム筒２の内側に、カム筒２の内周の全周ではなく一部に設けられている。
【００１６】
固定筒１の内周部に設けられた第一の移動筒３は、移動レンズ群（フォーカスレンズ群）３ａを保持し、固定筒１の案内溝１ａに案内されて、光軸方向に移動可能になっている。第一の移動筒３の外周部にはカムピン３ｂが設けられ、対応する固定筒１の案内溝１ａを貫通して対応するカム筒２のカム溝２ａに接触している。
【００１７】
図１（ｂ）はカムピン３ｂを光軸方向からみた拡大断面図である。案内溝１ａと幅規制部位３ｃが係合し、第一の移動筒３の回転が規制されているので、対応するカム溝２ａからカムピン３ｂが作用力を受けて、カム筒２の回転駆動が第一の移動筒３の直進移動に変換される。固定筒１と第一の移動筒３との間には、複数のばね８の力が光軸方向に作用しており、第一の移動筒３の光軸方向のガタを一方向に詰めて、ガタつきを解消している。
【００１８】
固定筒１の内周部に設けられた第二の移動筒４は、移動レンズ群（フォーカスレンズ群）４ａを保持し、第一の移動筒３に設けられたガイド軸５・６に案内されて、光軸方向に移動可能になっている。第二の移動筒４の外周部にもカムピン４ｂが設けられ、対応する固定筒１の案内溝１ａを貫通して、対応するカム筒２のカム溝２ａに当接している。
【００１９】
ガイド軸５・６によって、第二の移動筒４の光軸周りの回転が規制されているので、対応するカム溝２ａからカムピン４ｂが作用力を受けて、カム筒２の回転駆動が第二の移動筒４の直進駆動に変換される。
【００２０】
図１（ｃ）はカムピン４ｂをカム溝２ａの延在方向からみた拡大断面図である。第一の移動筒４のカムピン４ｂの内部には、半径方向に作用するばね９が設けられており、カムピン４ｂとカム溝２ａのテーパー面の作用によって第二の移動筒４の光軸方向のガタを一方向に詰めて、ガタを解消している。
【００２１】
以上の構成では、まず、レンズ鏡筒を不図示のカメラ本体に装着し、レリーズボタンを半押し操作すると、カメラ本体内の焦点検出装置で演算された焦点検出信号がレンズ鏡筒内のＣＰＵ（不図示）に入力される。そうすると、ＣＰＵはモータ７ａを駆動し、出力ギア７ｂを介してカム筒２を回動させる。これに伴ってカム筒２のカム溝２ａが回動し、第一の移動筒３と第二の移動筒４が光軸方向に移動してフォーカシングが行われる。
【００２２】
図２（ａ）はレンズ鏡筒の正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＳ−Ｓ断面図、図２（ｃ）はバネ部材１０周辺の部分拡大平面図、図２（ｄ）はレンズ鏡筒に搭載されるバネ部材１０の平面図及び側面図（左上から見た側面図と右上から見た側面図）とである。
【００２３】
バネ部材１０は、光軸から半径方向に見て出力ギア７ｂとは重ならない位置に設けられる。バネ部材１０は、固定筒１とカム筒２との間に弾性力を加え、固定筒１とカム筒２との間のガタを防止する弾性部材の一例である。その他の弾性部材としてゴムなどがある。本実施例のバネ部材１０は、固定筒１とカム筒２の間に配置されているが、カム筒２の外側に設けられてもよい。
【００２４】
出力ギア７ｂとは重ならない位置に設けられているのでレンズ鏡筒が径方向に厚くならず、小型の構成を維持することができる。また、バネ部材１０が加える弾性力によってカム筒２の径方向の移動が生じないため、カムピンとカム溝の当り点のずれに伴うフォーカスレンズの倒れを防止し、光学性能と合焦精度を向上することができる。更に、ライブビュー表示や動画撮影における画像揺れを防止することができる。
【００２５】
即ち、バネ部材１０がなければ、図３（ａ）に示すように、固定筒１とカム筒２の間には係合ガタａが存在している。このため、縦位置撮影と横位置撮影の姿勢差による重力方向の変化や、カム筒２の回動する力や回動方向の反転などにより、カム筒２は最大係合ガタａ相当分だけ半径方向に移動することになる。その際、３ケ所のカムピン３ｂをそれぞれ３ｂ１、３ｂ２、３ｂ３とすると、カムピン３ｂ２、３ｂ３とカム溝２ｂの当り点がずれようとし、実際は各々のカムピン３が嵌入しているカム溝２ｂに沿って移動する。この結果、以下の２つの成分のレンズ倒れが生じうる。
【００２６】
第一の成分は、図３（ｂ）に示すように、カムピン３ｂとカム溝２ｂの当り点の半径をｒ、カム溝２ｂのリード角をαとすると、下記の式で表わされるフォーカスレンズの倒れ成分θ１であって、倒れる回転軸はズレａの方向と平行な方向のＸ軸である。
θ１＝ａｒｃｔａｎ［（ａ×ｓｉｎ６０°×ｔａｎα）／（ｒ×ｃｏｓ３０°）］  …（１）
第二の成分は、図３（ｃ）に示すように、カムピン３ｂとカム溝２ｂの当り点の半径をｒ、カムピン３ｂのテーパー角をβとすると、下記の式で表わされるフォーカスレンズの倒れ成分θ２であって、倒れる回転軸はズレａの方向と直交するＹ軸である。
θ２＝ａｒｃｔａｎ［（ａ×（１＋ｃｏｓ６０°）×ｔａｎβ）／（ｒ×（１＋ｓｉｎ３０°））］  …（２）
フォーカスレンズの敏感度が高い光学系においては、θ１、θ２が光学性能を劣化させ、画像周辺のピントずれによって合焦精度が悪くなる。
【００２７】
本実施形態のバネ部材１０は板ばねであり、図２（ｄ）に示すように、固定部１１、接続部１２、腕部１３を有する。
【００２８】
固定部１１は、光軸に垂直に配置された平板部材であり、Ｌ字形状を有する。Ｌ字形状の一端には、図２（ａ）および図２（ｃ）に示すように、固定筒１にビス（ネジ）１４で締結される固定穴１１ａが設けられている。バネ部材１０は光軸方向にのびるビスによって締結されるため、ビス１４の下孔が金型の構成上成形しやすく、締結し易い。また、固定穴１１ａを回転中心としてビス１４を締結する時計回りの回転が、カム筒２との当接部（第１の当接部）１３ｂより近い固定筒１との当接部（第２の当接部）１３ａによって規制されるので、カム筒２への付勢力のばらつきが生じにくい。
【００２９】
Ｌ字形状の一端には、接続部１２が結合されている。接続部１２は固定部１１からほぼ直角に折れ曲がっており、光軸にほぼ平行に延びている。接続部１２は腕部１３の当接部１３ａ付近において腕部１３と結合している。
【００３０】
腕部１３は平板形状を有し、当接部１３ｂにおいて折れ曲がっている。腕部１３は、当接部１３ａ〜ｃを有する。当接部１３ｂにおいて、バネ部材１０はカム筒２の内側を押圧している。腕部１３の先端は当接部１３ｃとして機能する。当接部１３ａ、１３ｃは固定筒１の外側に接触する。この結果、バネ部材１０はカム筒２を半径方向Ａに付勢し、カム筒２はガタ相当分だけ移動することがなくなり、フォーカスレンズの倒れを低減することができる。
【００３１】
バネ部材１０は固定部１１の一端で固定筒１に固定され、反対側は自由端となっている。これにより、単位変形量当たりの付勢力の変化が小さく、寸法ばらつきが生じても付勢力のばらつきが抑制でき、フォーカスレンズの倒れを抑制しやすくなる。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、光軸と直交するいずれかの方向において（つまり、レンズ鏡筒の円周方向に）バネ部材１０は出力ギア７ｂが設けられている範囲Ｚと一部が重なる範囲Ｗに設けられている。出力ギア７ｂが加える駆動力とバネ部材１０が加える弾性力によって、カム筒２の中心軸が光軸に対して倒れようとする回転Ｃの偶力が発生しにくく、バネ部材１０を設けたことによりカム筒２が倒れにくくなる。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、光軸方向からレンズ鏡筒を見ると、バネ部材１０は出力ギア７ｂが設けられている領域Ｘから９０°離れた領域Ｙに設けられている。これによって、出力ギア７ｂとバネ部材１０は干渉しないのでレンズ鏡筒を小型に維持することができる。
【００３４】
また、かかる配置によって、出力ギア７ｂが加える駆動力の方向Ｂと略平行な半径方向Ａに付勢力が作用する。このため、出力ギア７ｂが加える駆動力によって発生するカム筒２の回動する力や回動方向の反転などによってカム筒２が移動することを最小限の付勢力で効率よく防止することができる。なお、バネ部材１０が加える弾性力が、出力ギア７ｂが加える駆動力の少なくとも一部を打ち消すようにバネ部材１０が配置されていれば足りる。
【００３５】
本実施例では、当接部１３ｂの一点でバネ部材１０はカム筒２と接触しているが、バネ部材１０がカム筒２と複数点で接触したり、面接触したりすることを禁止するものではない。この場合、バネ部材１０の弾性力の方向は、複数点の径方向の弾性力の合力の方向または面接触における弾性力の合力の方向となる。
【００３６】
光軸方向から見てレンズの中心から出力ギア７ｂがカム筒２に作用する点へ向かう方向とレンズの中心からバネ部材１０がカム筒２を付勢する点へ向かう方向のなす角は９０°に限定されない。出力ギア７ｂが加える駆動力によってカム筒２が移動することを可及的に小さい付勢力で効率よく防止することができる範囲として、出力ギアの作用力とばねの付勢力が鋭角をなす９０°±４５°の範囲であることが好ましい。
【００３７】
カム筒２は、バネ部材１０との当接部（第３の当接部）２ｄを有する。そして、カム筒２は固定筒１に対して回転するため、当接部２ｄは、図４（ｂ）の矢印で示すように回転する。図４（ａ）に示す第１の回転位置では、当接部２ｄは当接部１３ｂと接触しない。バネ部材１０はカム筒２とは接触しない図４（ａ）に示す第１の回転位置において固定筒１に取り付け、及び、ビス１４の締結を行う。その後、図４（ｂ）に示す第２の回転位置まで、カム筒２を矢印方向に回転させて当接部１３ｂにカム筒２の当接部２ｄを当接させて、弾性力を作用させる。この結果、バネ部材１０を組み立て作業が容易になる。
【００３８】
カム筒２のガタを低減するために、バネ部材１０による弾性力が、出力ギア７ｂで生じるカム筒２に対する作用力のバネ部材１０による付勢方向の成分よりも大きいことが好ましい。より好ましくは、カム筒２の重量と出力ギア７ｂで生じるカム筒２に対する作用力のバネ部材１０による付勢方向の成分よりも大きいことが好ましい。
【００３９】
図２（ｃ）に示すように、バネ部材１０の腕部１３の一部である当接部１３ｂと１３ｃの間が、固定筒１に固定された押さえ部材１５によって上から光軸方向に押さえられている。これによって、自由端である当接部１３ｃ付近の位置は変動しやすいので当接部１３ｂがカム筒２に加える弾性力のばらつきを一定に維持することが容易になる。
【００４０】
本実施例では、図２（ｂ）に示すように、範囲Ｚと範囲Ｗが重複しているので重複しない場合に比べて、光軸方向の小型化の効果も有している。レンズ鏡筒においては、使用者が操作する操作環に連動して回転し、操作環の回転を検出する円環状の検出手段を有する場合があり、図５はその一例を示している。図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＳ−Ｓ断面図である。検出手段として全周に櫛歯状の遮蔽部を有するエンコーダ１７を設け、フォトインタラプタ１８によって、遮蔽部の有無を連続的に検出して操作環の回転を検出する。このような構成のレンズ鏡筒の場合、検出手段であるエンコーダは全周に存在する必要があるので、検出手段であるエンコーダの光軸方向の寸法分だけ、レンズ鏡筒の光軸方向の寸法が増大してしまう。このため、範囲Ｚと範囲Ｗを重複させた小型化の効果は大きい。撮影装置に本実施形態のレンズ鏡筒を用いれば、上述と同様の効果を得た撮影装置を実現することができる。
【実施例２】
【００４１】
本実施例は、板ばねから構成されるバネ部材１０の代わりに線ばねから構成されるバネ部材２０を使用する点で実施例１とは相違する。図６（ａ）はレンズ鏡筒部の正面図、図６（ｂ）はバネ部材２０の平面図及び側面図である。バネ部材２０は、バネ部材１０と同様に、固定部２１、接続部２２、腕部２３を有する。バネ部材２０を固定部２１で固定筒１に固定し、腕部２３の当接部２３ｂでカム筒２を付勢し、当接部２３ａ、２３ｃで固定筒１を付勢することによって実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
レンズ鏡筒は、一眼レフデジタルカメラの分野に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…固定筒、２…カム筒、３…第一の移動筒、４…第二の移動筒、３ａ、４ａ…フォーカスレンズ、７ｂ…出力ギア（駆動手段）、１０、２０…バネ部材（弾性部材）
【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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