(57)【要約】【課題】光学ユニットの歩留まりを向上させる。【解決手段】光学ユニット１３は光学系１６と鏡枠１５と固定部２１とを有する。光学系１６は複数の光学素子２２〜２６を有する。鏡枠１５は対物側の開口が光学系１６の中で最も対物側の光学素子２２の最外縁より小さくなるように形成される。鏡枠１５は結像側の開口が光学系１６の中で最も結像側の光学素子２６の最外縁以上に大きくなるように形成される。鏡枠１５は光学系１６を内部に収容する。固定部２１は鏡枠１５の結像側の開口から光学系１６を収容した状態で結像側の開口において光学系１６を固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子を有する光学系と、
対物側の開口が前記光学系の中で最も対物側の光学素子の最外縁より小さくなるように形成され、結像側の開口が前記光学系の中で最も結像側の光学素子の最外縁以上に大きくなるように形成され、前記光学系を内部に収容する鏡枠と、
前記鏡枠の前記結像側の開口から前記光学系を収容した状態で、前記結像側の開口において前記光学系を固定する固定部とを備える
ことを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の光学ユニットであって、前記鏡枠は、前記光学系を収容している状態において、前記対物側の端部が前記光学系の中で最も対物側の光学素子の光学的に機能する面から突出しない形状に、形成されることを特徴とする光学ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学ユニットであって、前記光学系の中で最も結像側の光学素子および前記固定部の間に介設されるスペーサとを更に備えることを特徴とする光学ユニット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学ユニットであって、前記固定部は、前記鏡枠の結像側の開口を変形させたかしめであることを特徴とする光学ユニット。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学ユニットであって、前記鏡枠は結像側の開口にネジ溝を有し、前記固定部は前記鏡枠に螺合することにより前記光学系を固定する押さえ部材であることを特徴とする光学ユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学ユニットであって、前記光学系における結像側の光学素子の最外縁は対物側の光学素子の最外縁以上に大きく、各前記光学素子は前記鏡枠に嵌合することを特徴とする光学ユニット。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学ユニットであって、前記光学素子の外縁側から保持し、前記鏡枠に嵌合する保持部を更に備えることを特徴とする光学ユニット。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学ユニットと、
前記光学系によって結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の撮像装置を搭載した移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩留まりを向上させる光学ユニット、撮像装置、および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
収差を抑制しながら、被写体像を撮像素子の受光面上に結像させるために、光学ユニットにはレンズおよび絞りなどの複数の光学素子が設けられる。求められる光学性能を発揮するためには、各光学素子を所定の位置に所定の姿勢で固定する必要がある。
【０００３】
光学ユニットの製造において、光学素子を収容する鏡枠の結像側の開口の端部に一体的に連結した絞り壁を形成し、弾性部材を介して光学素子を絞り壁に付勢することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３２９０２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に記載された製造方法では、光学素子を鏡枠内に固定するために、鏡枠の物体側から、例えばかしめなどの固定部材を用いて光学素子を押圧する必要がある。しかし、かしめは鏡枠の一部の変形により形成されるので、外観を損ねたり、物体側の光学素子の光学的機能に影響を与えることがある。このような影響は、光学ユニット歩留まりを低下させていた。
【０００６】
したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、歩留まりを向上させる光学ユニット、撮像装置、および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による光学ユニットは、
複数の光学素子を有する光学系と、
対物側の開口が前記光学系の中で最も対物側の光学素子の最外縁より小さくなるように形成され、結像側の開口が前記光学系の中で最も結像側の光学素子の最外縁以上に大きくなるように形成され、前記光学系を内部に収容する鏡枠と、
前記鏡枠の前記結像側の開口から前記光学系を収容した状態で、前記結像側の開口において前記光学系を固定する固定部とを備える
ことを特徴とするものである。
【０００８】
また、第２の観点による光学ユニットは、
前記鏡枠は、前記光学系を収容している状態において、前記対物側の端部が前記光学系の中で最も対物側の光学素子の光学的に機能する面から突出しない形状に、形成される
ことが好ましい。
【０００９】
また、第３の観点による光学ユニットは、
前記光学系の中で最も結像側の光学素子および前記固定部の間に介設されるスペーサとを更に備える
ことが好ましい。
【００１０】
また、第４の観点による光学ユニットは、
前記固定部は、前記鏡枠の結像側の開口を変形させたかしめである
ことが好ましい。
【００１１】
また、第５の観点による光学ユニットは、
前記鏡枠は結像側の開口にネジ溝を有し、前記固定部は前記鏡枠に螺合することにより前記光学系を固定する押さえ部材である
ことが好ましい。
【００１２】
また、第６の観点による光学ユニットは、
前記光学系における結像側の光学素子の最外縁の径は対物側の光学素子の最外縁以上に大きく、各前記光学素子は前記鏡枠に嵌合する
ことが好ましい。
【００１３】
また、第７の観点による光学ユニットは、
前記光学素子の外縁側から保持し、前記鏡枠に嵌合する保持部を更に備える
ことが好ましい。
【００１４】
また、第８の観点による撮像装置は
複数の光学素子を有する光学系と、前記光学系の中で最も対物側の光学素子の最外縁より対物側の開口の径が小さくなるように形成され、前記光学系の中で最も結像側の光学素子の最外縁以上となるように結像側の開口の径が形成され、前記光学系を内部に収容する鏡枠と、前記鏡枠の前記結像側の開口から前記光学系を収容した状態で、前記結像側の開口において前記光学系を固定する固定部とを有する光学ユニットと、
前記光学系によって結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備える
ことを特徴とするものである。
【００１５】
また、第９の観点による移動体は
複数の光学素子を有する光学系と、前記光学系の中で最も対物側の光学素子の最外縁より対物側の開口の径が小さくなるように形成され、前記光学系の中で最も結像側の光学素子の最外縁以上となるように結像側の開口の径が形成され、前記光学系を内部に収容する鏡枠と、前記鏡枠の前記結像側の開口から前記光学系を収容した状態で、前記結像側の開口において前記光学系を固定する固定部とを有する光学ユニット、および前記光学系によって結像する被写体像を撮像する撮像素子を有する撮像装置を備える
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成された本発明に係る光学ユニット、撮像装置、および移動体によれば、歩留まりを向上可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットを有する撮像装置の移動体内における設置場所を示す配置図である。
【図２】図１における光学ユニットの光軸に沿った断面図である。
【図３】光学ユニットとして組立て後の鏡枠の断面図である。
【図４】光学ユニットとして組立て前の鏡枠の断面図である。
【図５】組立て途中における光学ユニットの断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る光学ユニットの光軸に沿った断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る光学ユニットの光軸に沿った断面図である。
【図８】第１の変形例のスペーサを用いた光学ユニットの光軸に沿った断面図である。
【図９】第２の変形例のスペーサを用いた光学ユニットの光軸に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
まず、本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットを有する撮像装置について説明する。図１は、第１の実施形態に係る光学ユニットを有する撮像装置の移動体における取付け位置を示す配置図である。
【００２０】
図１に示すように、光学ユニット１３を有する撮像装置１０は、表示装置１１とともに、移動体１２内に設けられる。撮像装置１０は、移動体１２の何処に設けてもよいが、本実施形態では、後述する視界の周辺画像を撮像するために、移動体１２の後方外部に固定される。表示装置１１は、運転席から視認可能に設けられる。
【００２１】
光学ユニット１３は、移動体後方の被写体像を撮像装置１０内の撮像素子１４に結像させる。撮像装置１０は撮像素子１４を用いて被写体像を撮像し、表示装置１１に伝達する。表示装置１１は、撮像素子１４から取得する被写体像を表示する。
【００２２】
光学ユニット１３の構成について、図２を用いて説明する。図２は光学ユニット１３の光軸に沿った断面図である。光学ユニット１３は、鏡枠１５、光学系１６、およびスペーサ１７を含んで構成される。
【００２３】
鏡枠１５は、図３に示すように、外壁部１８および収容部１９を有する。外壁部１８および収容部１９は、それぞれ中心軸ＣＸに関して回転対称に形成される。鏡枠１５においては、中心軸ＣＸに沿った一方の方向が対物側方向、他方の方向が結像側方向に定められる。
【００２４】
収容部１９は、内部に光学系１６を収容する（図２参照）。収容部１９の内面は、内径が一定である円筒内面状に形成される（図３参照）。収容部１９の対物側の開口端には、中心軸方向に延びる環状の係止部２０が予め形成されている。収容部１９の結像側の開口端は、後述するように、光学ユニット１３の組立て後には、収容部１９の結像側の開口端に固定部２１が形成される。
【００２５】
図２において、光学系１６は、例えば、第１の光学素子２２、第２の光学素子２３、第３の光学素子２４、第４の光学素子２５、および第５の光学素子２６のように複数の光学素子によって構成される。第１の光学素子２２、第２の光学素子２３、第３の光学素子２４、および第５の光学素子２６は、樹脂製のレンズである。第４の光学素子２５は開口絞りである。光学系１６が例えば焦点距離および被写界深度などの所望の光学特性を備えるように、各光学系が形成され、組合される。
【００２６】
第１の光学素子２２は、光学系１６の中で最も対物側に配置される光学素子である。第１の光学素子２２は本体２７から径方向外側に延びる鍔部２８を有する。したがって、鍔部２８は、第１の光学素子２２の最外縁に相当する。本体２７の外径は鏡枠１５の係止部２０の内径と実質的に同じ長さである。また、鍔部２８の外径は係止部２０の内径より長く、収容部１９（図３参照）の内径より短い。鍔部２８が係止部２０に係合するまで第１の光学素子２２を係止部２０に嵌合させた状態においては、第１の光学素子２２の対物側の面および係止部２０の間に段差が生じない、すなわち互いに連続しており、互いに他方に対して突出しないように、本体２７および係止部２０が形成される（図２参照）。
【００２７】
第２の光学素子２３、第３の光学素子２４、第４の光学素子２５、および第５の光学素子２６の最外縁の外径は、収容部１９の内径と実質的に同じ長さである。
【００２８】
スペーサ１７は、中心の孔部の内径が第５の光学素子２６の光学的に機能するレンズ部の外径よりも大きくなるようにリング状に形成された、金属製の部材である。また、スペーサ１７の外径は、収容部１９の内径と実質的に同じ長さである。
【００２９】
以上のような光学ユニット１３の組立て方法を、以下に説明する。図４に示すように、光学ユニット１３の組立て前には、収容部１９の結像側の開口端に固定部２１は形成されず、収容部１９は一定の内径のまま開口端まで連続している。
【００３０】
最初に、第１の光学素子２２が、収容部１９の結像側方向から挿入される（図５参照）。鍔部２８が係止部２０に係合するまで、第１の光学素子２２の本体２７が鏡枠１５の係止部２０に嵌め込まれる。鍔部２８と収容部１９内面の間にＯリング２９が設けられる。
【００３１】
次に、第２の光学素子２３から第５の光学素子２６が、収容部１９に嵌合するように、順番に挿入される。第５の光学素子２６を収容部１９内に挿入した状態で、スペーサ１７が挿入される。スペーサ１７の挿入後、収容部１９の結像側の開口を内側に折り曲げることにより、開口を変形させ固定部２１として機能するかしめが形成される（図２参照）。
【００３２】
光学系１６を構成するレンズは、対物側から結像側に向かって、径が小さくなることが一般的である。それゆえ、各レンズの光軸方向の変位を防ぐように収容部の内径は結像側に向かうほど小さくなるように形成されることが一般的である。このように形成された収容部において径の大きな最も対物側のレンズを結像側から挿入することが不可能であったため、従来は対物側から光学素子が挿入され、固定されていた。
【００３３】
しかし、本実施形態においては、第１の光学素子２２よりも結像側の光学素子（第２の光学素子２３から第５の光学素子２６）の最外縁を一致させることにより、各光学素子の径方向への変位を防止しながら、結像側から光学素子を挿入可能である。それゆえ、従来の光学ユニットと異なり、本実施形態の光学ユニット１３においては、収容部１９の結像側の開口から光学系１６を固定可能である。
【００３４】
以上のような構成の第１の実施形態の光学ユニットによれば、収容部１９の結像側の開口から光学系１６を固定しているので、光学ユニット１３の外観への影響の発生を防止可能である。以下に説明するように、光学ユニットの外観への影響の発生の防止などの効果を有しているので、歩留まりを向上させることが可能である。
【００３５】
例えば、車載カメラに光学ユニットを用いる場合には、車両に対して定められる外部突起要件を満たす必要がある。従来の光学ユニットのように対物側から固定、特にかしめにより固定する構成においては、外部突起要件を満たすことが容易ではなかった。しかし、本実施形態の光学ユニットによれば、光学ユニット１３の外観に影響を及ぼさないので、外部突起要件を満たすことが容易となる。
【００３６】
また、収容部１９の結像側の開口から光学系１６を固定しているので、対物側の光学素子（第１の光学素子２２）の光軸方向位置の位置ズレを低減化可能である。従来の光学ユニットのように対物側から光学系を固定する構成においては、かしめるときに位置ズレが生じやすかった。しかし、本実施形態においては対物側の開口端には予め係止部２０が形成されているので、従来の光学ユニットに比べて位置ズレの低減化が可能である。
【００３７】
また、収容部１９の対物側の開口から光学系１６を固定しているので、ケラレの発生を抑制することが可能である。従来の光学ユニットのように対物側から光学系を固定する構成においては、かしめが設計以上に大きくレンズを覆いケラレが発生することがあった。しかし、本実施形態によれば、対物側の開口端にケラレが生じないように設計した係止部２０が予め形成されているので、ケラレの発生が抑制される。
【００３８】
また、光学素子のレンズ面に固定部２１が接触しないので、光学素子の光学的機能低下を防止することが可能である。従来の光学ユニットのように対物側から機械的変形または熱的変形によりかしめを形成して光学系を固定する構成においては、レンズ面に機械的変形および熱的変形が生じる可能性がある。そのため、レンズの光学的機能が低下する恐れがあった。しかし、本実施形態においては、一般的に対物側よりレンズ面が小さな結像側から光学系１６を固定するので、光学的機能を発揮する部位の外部において固定部２１と係合可能である。それゆえ、光学素子の光学的機能低下を防止することが可能である。
【００３９】
さらに、本実施形態の光学ユニットによれば、スペーサ１７を介して第５の光学素子２６を固定するので、すべての光学素子を樹脂によって形成することが可能である。前述のように従来の光学ユニットにおいては、レンズ面に機械的変形および熱的変形が生じる可能性があるので、樹脂より強度および耐熱性の高いガラス製の光学素子を用いる必要があった。しかし、本実施形態によれば、スペーサ１７により第５の光学素子２６への機械的変形および熱的変形の発生が防がれるので、かしめによって固定される第５の光学素子２６にも樹脂製の光学素子を選択可能である。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では固定部の構成が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能および構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００４１】
図６に示すように、光学ユニット１３０は、鏡枠１５０、光学系１６、スペーサ１７、および固定部２１０を含んで構成される（図６参照）。光学系１６およびスペーサ１７の構成および機能は、第１の実施形態と同様である。
【００４２】
第１の実施形態と同様に、鏡枠１５０は、外壁部１８および収容部１９０を有する。外壁部１８の構成および機能は第１の実施形態と同様である。第１の実施形態と異なり、収容部１９０の外面には雄ネジが形成される。また、第１の実施形態の収容部と比べて、中心軸方向の長さが短くなるように形成される。ただし、収容部１９０は、第１の光学素子２２から第５の光学素子２６の外縁を覆うことが可能となるように、中心軸方向の長さを有する。雄ネジが形成される点および中心軸方向の長さが短い点以外の収容部１９０の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４３】
第２の実施形態においては、固定部２１０は、内面に雌ネジが形成された円筒部３００および円筒端部において内方に延びる係止部３１０を有する。収容部１９０に光学系１６とともにスペーサ１７を挿入した状態で円筒部３００を収容部１９０に螺合させることにより、係止部３１０がスペーサ１７を介して光学系１６を収容部１９０内に固定する。
【００４４】
以上のような構成の第２の実施形態の光学ユニットによれば、第１の実施形態と同様に、光学ユニット１３０の外観への影響の発生の防止、位置ズレの低減化、ケラレの発生の抑制、光学素子の光学的機能の低下の防止、および樹脂製の光学素子の選択が可能となる効果を有する。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。第３の実施形態では一部のレンズを支持部材によって収容部内に固定する点において第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能および構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００４６】
図７に示すように、光学ユニット１３１は、鏡枠１５、光学系１６１、およびスペーサ１７を含んで構成される。鏡枠１５およびスペーサ１７の構成および機能は第１の実施形態と同様である。
【００４７】
光学系１６１は、例えば、第１の光学素子２２、第２の光学素子２３１、第３の光学素子２４１、第４の光学素子２５、および第５の光学素子２６１のように複数の光学素子、第１の保持部３２１、第２の保持部３３１、および第３の保持部３４１によって構成される。第１の光学素子２２および第４の光学素子２５の構成および機能は第１の実施形態と同様である。第２の光学素子２３１、第３の光学素子２４１、および第５の光学素子２６１は樹脂製のレンズであって、その外径は収容部１９の内径より短い。
【００４８】
第１の保持部３２１は、内径が第２の光学素子２３１の外径に等しく、外径が収容部１９の内径に等しくなるように形成され、内部において第２の光学素子２３１を保持する。第２の保持部３３１は、内径が第３の光学素子２４１の外径に等しく、外径が収容部１９の内径に等しくなるように形成され、内部において第３の光学素子２４１を保持する。第３の保持部３４１は、内径が第５の光学素子２６１の外径に等しく、外径が収容部１９の内径に等しくなるように形成され、内部において第５の光学素子２６を保持する。
【００４９】
第１の実施形態と同様に、光学ユニット１３１の組立てにおいて、最初に、第１の光学素子２２が、収容部１９の結像側方向から挿入される。次に、第１の保持部３２１によって保持された第２の光学素子２３１、第２の保持部３３１によって保持された第３の光学素子２４１、第４の光学素子２５、および第３の保持部３４１によって保持された第５の光学素子２６１が、順番に収容部１９に嵌合するように挿入される。以後は、第１の実施形態と同様に、収容部１９に更にスペーサ１７が挿入された状態で、収容部１９の結像側の開口を内側に折り曲げることにより、開口を変形させ固定部２１として機能するかしめが形成される。
【００５０】
以上のような構成の第３の実施形態の光学ユニットによれば、第１の実施形態と同様に、光学ユニット１３１の外観への影響の発生の防止、位置ズレの低減化、ケラレの発生の抑制、光学素子の光学的機能の低下の防止、および樹脂製の光学素子の選択が可能となる効果を有する。
【００５１】
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００５２】
例えば、第１の実施形態から第３の実施形態では、スペーサ１７は第５の光学素子２６、２６１の保護のために用いられる構成であるが、他の機能を追加してもよい。例えば、図８に示すように、スペーサ１７２に円筒形状の部位を形成し、円筒形状の内部に第２の光学素子２３から第５の光学素子２６を収容させ、径方向の変位を抑制させる構成であってもよい。また、図９に示すように、スペーサ１７３に、例えばＩＲカットフィルタ３５３のような光学素子を保持させる構成であってもよい。
【００５３】
また、第１の実施形態から第３の実施形態では、収容部１９の内面は円筒内面状に形成されるが円筒内面状には限定されない。また、第１の実施形態および第２の実施形態において第２の光学素子２３から第５の光学素子２６の最外縁は円形であり、第３の実施形態において第１の保持部３２１から第３の保持部３４１の最外縁は円形であるが、円形に限定されない。収容部１９の断面が多角形であって、最も結像側の光学素子即ち第５の光学素子２６または第３の保持部３４１の最外縁が円形で無くても、結像側の開口が第５の光学素子２６または第３の保持部３４１の最外縁以上に大きければ、光学ユニット１３、１３０の組立て前に第１の光学素子２２から第５の光学素子２６までを収容部１９に収容可能である。なお、開口が第５の光学素子２６または第３の保持部３４１の最外縁以上に大きいとは、開口の最大幅が、第５の光学素子２６の最大幅より長いことを意味する。
【００５４】
また、第１の実施形態から第３の実施形態において、鏡枠１５の係止部２０および第１の光学素子２２の鍔部２８は円形であるが、円形に限定されない。係止部２０の開口が、鍔部２８の最外縁より小さければ、係止部２０によって第１の光学素子２２の対物側からの逸脱を防止可能である。なお、開口が鍔部２８の最外縁より小さいとは、開口の最小幅が、鍔部２８の最大幅より短いことを意味する。
【００５５】
また、第１の実施形態および第２の実施形態では、第２の光学素子２３から第５の光学素子２６の外径が等しく、且つ収容部１９、１９１の内径は一定な構成であるが、隣接する光学素子同士において、結像側の光学素子の外径が対物側の光学素子の外径より大きく、収容部が結像側方向に向かって段階的に内径が長くなる構成であっても、すべての光学素子を結像側の開口から挿入可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  撮像装置
１１  表示装置
１２  移動体
１３、１３０、１３１  光学ユニット
１４  撮像素子
１５、１５０  鏡枠
１６、１６１  光学系
１７、１７２  スペーサ
１８  外壁部
１９、１９０  収容部
２０  係止部
２１、２１０  固定部
２２  第１の光学素子
２３  第２の光学素子
２４  第３の光学素子
２５  第４の光学素子
２６  第５の光学素子
２７  本体
２８  鍔部
２９  Ｏリング
３００  円筒部
３１０  係止部
３２１  第１の保持部
３３１  第２の保持部
３４１  第３の保持部
ＣＸ  中心軸
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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