(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を結像する焦点距離可変のズームレンズと、
上記ズームレンズにより入射した光を光電変換する撮像手段と、
上記撮像手段で光電変換された信号に処理を施して映像信号を生成する信号処理手段と、
上記信号処理手段で処理を施す信号の露出状態を制御する露出制御手段と、
上記露出制御手段の露出状態を保持する露出状態保持手段と、
上記ズームレンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
上記露出状態保持手段により上記露出制御手段で制御している露出状態を保持する動作を行っているときに、上記焦点距離検出手段で検出した上記ズームレンズの焦点距離に応じて上記信号処理手段の出力レベルを補正する露出補正手段とを備えた撮像装置。
【請求項２】
上記信号処理手段は、
上記撮像手段で光電変換された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、
上記Ａ／Ｄ変換手段の出力に処理を施して上記映像信号を生成する映像信号処理手段と、
上記映像信号処理手段の出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段とを備え、
上記露出補正手段は、上記Ｄ／Ａ変換手段の出力レベルを補正するようにした請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記信号処理手段は、上記映像信号の信号レベルを制御信号に応じて減衰させるフェード手段を備え、
上記露出補正手段は、上記フェード手段の減衰量を制御することにより、上記映像信号のレベルを補正するようにした請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
上記信号処理手段は、色差信号のゲインを制御する色差信号ゲイン制御手段を備え、
上記露出補正手段は、上記色差信号ゲイン制御手段を制御することにより、上記色差信号のレベルを補正するようにした請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置の露出制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撮像装置の構成、動作について図９のブロック図を用いて以下に説明する。
図９において、１は被写体の結像用レンズ群であり、焦点距離可変のズームレンズ、２は入射光量を制御する絞り羽根構造のアイリスや透過光量を制御する液晶手段などの絞り機構手段であり、ここではアイリスを用いた場合を示す。３は入射した光を光電変換するＣＣＤ等の撮像素子、６は絞り機構２を駆動する駆動モータ、７は駆動モータ６を駆動する絞り機構駆動回路、８は撮像素子３を制御し光電変換された信号を読み出すとともに、信号の蓄積時間を制御するいわゆる電子シャッタ機能を制御する撮像素子駆動回路、９は撮像素子３で光電変換された信号をサンプリングするサンプルホールド回路、１０は信号を電気的に増幅するオートゲインコントロール（以下ＡＧＣ）回路である。
【０００３】
１１は、ガンマ補正、色分離、色差マトリクス等の処理を施した後、同期信号を加え標準テレビジョン信号を生成するデジタル信号処理部であり、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１１とカメラ信号処理回路１１２とデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１１３とを備えている。Ａ／Ｄ変換器１１１とＤ／Ａ変換器１１３とには変換レベルを決定するのに必要な基準電圧ＲＥＦが加えられている。１２はデジタル信号処理部１１の出力信号をテープに記録するビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲ）、１３は撮影している映像をモニタするための電子ビューファインダ（以下ＥＶＦ）等のモニタ手段である。
【０００４】
１４は露出制御部であり、ここではマイクロコンピュータを用いた場合を示し、その内部はデジタル信号処理部１１の映像信号から被写体の露出状態を検出する露出検出部１４１、露出検出部１４１の検出信号から絞り機構２、撮像素子駆動回路８で制御される電子シャッタのシャッタ速度、ＡＧＣ回路１０のゲイン等の制御量を演算する露出制御演算部１４２、露出状態をホールドするデータホールド部１４３、露出制御演算部１４２の演算結果から各露出制御手段をそれぞれ制御するＡＧＣ制御部１４４、電子シャッタ制御部１４５、絞り制御部１４６から構成され、図１０で示す制御フローチャートに従って動作する。１５は露出制御状態を保持するＡＥロック動作を行うためのトリガ信号を入力するトリガキーである。
【０００５】
次に動作について説明する。
上記構成による撮像装置において、様々な場所、様々な状況下で簡単な撮影で最適な映像が得られることを可能とするために、露出検出部１４１で映像信号より被写体の明るさの変化を検出し、露出制御演算部１４２において露出検出部１４１の検出信号を基に絞り機構２、撮像素子３の蓄積時間を制御する電子シャッタ、ＡＧＣ回路１０のゲイン等の露出制御パラメータの選択及び各パラメータの補正量を決定し、常に安定した最適な露出になるように制御を行う。これにより被写体の明るさが変化しても撮影者の手を煩わすこと無く、自動的に最適な露出制御を行う自動露出制御が可能になる。
【０００６】
しかし、上述した自動露出制御では、常にズームレンズ１から入射してくる被写体の明るさに応じて露出状態を制御しているために、主被写体の明るさが変化していなくてもズームレンズ１による焦点距離の変動や主被写体の移動等により周辺被写体の明るさが変化すると露出制御状態も変化する。そのため、主被写体の露出状態が最適になっていても周辺被写体の明るさが変化すると露出制御状態が変化し、結果的に主被写体の露出状態が不適性になる問題がある。
【０００７】
このような撮影状況に対応するために従来より最適な露出制御状態を保持するために、いわゆるＡＥロックが考案されている。ＡＥロックの動作は、撮影者がモニタ手段であるＥＶＦ１３の画面を確認しながら保持したい露出状態となった時、トリガキー１５からトリガ信号を入力することで、このトリガ信号に連動して露出制御回路１４の露出状態保持部１４３でホールド状態に制御することにより、その時点の露出制御演算部１４２で演算された絞り機構２、撮像素子３の蓄積時間を制御する電子シャッタ、ＡＧＣ回路１０のゲイン等の各露出パラメータの補正量を保持することで行われる。
【０００８】
このＡＥロックには、主被写体と周辺被写体との明るさの差が大きく、自動露出制御では主被写体の露出状態が適切にならない時、例えば逆光での人物撮影の場合、背景の明るい部分に影響され人物の露出状態が暗く沈む、いわゆる黒つぶれになったり、逆にスポットライト光で照らされた人物撮影のように過順光の場合に人物の露出状態が明るくなりすぎてしまう、いわゆる白飛びになったりする撮影状況において、ズームレンズ１の焦点距離を変化させて主被写体をズームアップすることで周辺被写体の明るさの影響をなくし、主被写体の露出状態が最適になったところでＡＥロック動作を行い、その後、ズームレンズ１の焦点距離を戻し、撮影者の意図する画角に合わせて撮影を開始するような用いられ方がある。
【０００９】
図１０は上記ＡＥロックの動作を含む露出制御回路１４の動作を示すフローチャートである。
まずステップＳ１で、露出検出部１４１によりカメラ信号処理回路１１２で処理された映像信号から露出状態を検出する。ステップＳ２でＡＥロックを行うか否かを判断し、ＡＥロックを行わない場合は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では露出制御演算部１４２において上記ステップＳ１で検出した露出状態が最適な露出状態より明るいか暗いかを調べる。
【００１０】
そして明るい場合はステップＳ４で、データホールド部１４３に保持されている前回の各露出制御パラメータのデータの値より小さい制御データを求めて保持させる。暗い場合は、前回のデータの値より大きい制御データを求めて保持させる。そしてステップＳ９により、上記保持した制御データを出力してＡＧＣ制御部１４４、電子シャッタ制御部１４５、アイリス制御部１４６を介してＡＧＣ回路１０、撮像素子駆動回路８、絞り機構駆動回路７に与えることにより、露出制御が行われる。
【００１１】
以上の処理が行われている状態で、撮影者はＥＶＦ１３を見ながら所望の露出状態となったとき、トリガキー１５を操作すると、ステップＳ２でＡＦロックが行われると判断され、制御データの出力が１回目であることがステップＳ６で判断されると、ステップＳ７でトリガキー１５が操作される直前の制御データを先ず記憶して保持する。次にステップＳ８、Ｓ９でその制御データを読み出して１回目の出力を行う。２回目以降は、ステップＳ８、Ｓ９で上記保持した制御データを出力し続けることにより、上記所望の露出状態が保持され、ＡＥロックが完了する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したＡＥロックを用いる場合、ズームレンズ１からの入射光量が一定で、かつ入射光量を制限する絞り機構２が一定状態であっても、ズームレンズ１の焦点距離によってレンズのＦ値が変化するため撮像素子３の撮像面に入射する光量が変動し、このため最適な状態でＡＥロック動作を行っても、ズームレンズ１の焦点距離を変化させると絞り機構２、ＡＧＣ、電子シャッタ等の露出制御パラメータの制御状態が変化していないにも係わらず、ＡＥロック動作を行なった時点の露出状態から変化し、最適な露出状態が保たれないという問題があった。
【００１３】
そこで本発明は、ＡＥロックを用いてズームレンズの焦点距離を変化させても、ＡＥロック動作を行った時点の最適な露出状態を保持することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、被写体を結像する焦点距離可変のズームレンズと、上記ズームレンズにより入射した光を光電変換する撮像手段と、上記撮像手段で光電変換された信号に処理を施して映像信号を生成する信号処理手段と、上記信号処理手段で処理を施す信号の露出状態を制御する露出制御手段と、上記露出制御手段の露出状態を保持する露出状態保持手段と、上記ズームレンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、上記露出状態保持手段により上記露出制御手段で制御している露出状態を保持する動作を行っているときに、上記焦点距離検出手段で検出した上記ズームレンズの焦点距離に応じて上記信号処理手段の出力レベルを補正する露出補正手段とを設けている。
【００１５】
【作用】
上記の構成により、ズームレンズ焦点距離を変化させても、ＡＥロック動作を開始した時点での最適な露出状態を保持することができるＡＥロックを行うことができ、ＡＥロックを行った場合においても、焦点距離を変化させて撮影者の意図する画角に合わせた撮影を行うことができ、様々な被写体や撮影状況に応じた最適な映像を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１〜第３の実施の形態を図面を用いて説明する。尚、図１、図７、図８においては、図９及び互いに対応する部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
本実施の形態の図９と異る構成は、ズームレンズ１の焦点距離を検出する焦点距離検出手段４と、絞り機構２の絞り状態をホール素子等を用いて検出する絞り状態検出手段５と、デジタル信号処理部１１のＤ／Ａ変換器１１３の基準電圧値ＲＥＦを制御するＤ／Ａ変換器１６が追加されると共に、露出制御回路１４内にズームレンズ１の焦点距離によるＦ値の変化を補正する露出補正部１４７が追加されている点である。露出制御部１４の内部処理は図２の制御フローチャートに従って行なわれ、本発明の特徴である露出補正部１４７の処理は図３の制御フローチャートに従って行なわれる。
【００１７】
露出補正部１４７は、ズームレンズ１の焦点距離によってＦ値が変動することによる明るさの変化を補正する補正データを格納したルックアップテーブル（以下ＬＵＴ）を備えている。例えばズームレンズ１の焦点距離に対するＦ値の特性が図４の▲１▼のような特性を持っているとすると、ズームレンズ１からの入射光量が一定で、絞り機構２が開放状態の時の撮像素子３の撮像面での明るさはズームレンズ１の焦点距離がワイド端の時の明るさを１００％とすると図５の▲１▼のようにＦ値の変化に対応して変動する。露出補正部１４７に備えたＬＵＴは、図５の焦点距離に対する明るさの変化を補正するＦ値補正データを備えたものである。
【００１８】
また絞り機構２が例えばＦ２の状態まで絞っている状態では、ズームレンズ１のＦ値の変化が撮像素子２の撮像面では見かけ上、図４の▲２▼のようになり、その時の撮像素子２の撮像面での明るさは図５の▲２▼のように変化する。従って、焦点距離に対するＦ値の変化は絞り機構２の状態によっても異るため、露出補正部１４７に備えたＦ値補正データは、絞り機構２の絞り状態に応じて図６（ａ）（ｂ）（ｃ）のようなＬＵＴを備えている。
【００１９】
次に本発明の特徴であるＡＥロックの動作について説明する。
通常は従来と同様に露出制御回路１４において露出検出部１４１で映像信号より被写体の変化による露出の変化を検出し、露出制御演算部１４２において露出検出部１４１の検出信号を基に絞り機構２、撮像素子３の蓄積時間を制御する電子シャッタ、ＡＧＣ回路９のゲイン等の露出制御パラメータの選択及び各パラメータの補正量を決定し、常に安定した最適な露出になるように制御を行う。
【００２０】
次に撮影者が適性になった露出状態を保持したい時にＡＥロックを行うために、トリガキー１５からトリガ信号を入力することにより、露出状態保持部１４３でホールド状態に制御され、その時点の露出制御演算部１４１で演算された絞り機構２、撮像素子３の蓄積時間を制御する電子シャッタ、ＡＧＣ回路１０のゲインの各露出制御パラメータの補正量を保持する。ここまでは、図２のステップＳ１〜Ｓ９により、図１０と同様に行われる。
【００２１】
次に、ステップＳ１０によるＦ値補正処理が、図３のように露出補正部１４７で行われる。先ず、ステップＳ１１で絞り機構２の絞り状態を絞り状態検出手段５より検出すると共に、ズームレンズ１の焦点距離を焦点距離検出手段４より検出する。そして、ステップＳ１２でＡＦロックがＯＦＦのときは、ステップＳ１３でデジタル信号処理部１１のＤ／Ａ変換器１１３の基準電圧値ＲＥＦを初期化した後、ステップＳ２０に進む。ステップＳ１２でＡＦロックがＯＮになると、ステップＳ１４を通り、ステップＳ１５において上記ステップＳ１１で検出した絞り状態に対応した図６のＬＵＴを選択し、選択したＬＵＴより上記検出したズームレンズ１の焦点距離に対応したＦ値補正データを選択して基準データとする。
【００２２】
次にズームレンズ１の焦点距離が変化した時、ステップＳ１１でその時の焦点距離を検出し、ステップＳ１６で、上記選択したＬＵＴより焦点距離に対応したＦ値補正データを選択する。次にステップＳ１７で選択したＦ値補正データと上記基準データとを比較してステップＳ１８又はＳ１９で必要な補正量を求める。例えば、ＡＥロック動作した時点の基準データが図６のＬＵＴ１の▲１▼の状態の場合、焦点距離が▲２▼の状態に変化した時の補正量はステップＳ１８により＋６ｄＢとなり、焦点距離が▲３▼の状態に変化した時の補正量はステップＳ１９により−５ｄＢとなる。この補正量に応じてステップＳ２０では、デジタル信号処理部１１のＤ／Ａ変換器１１３の基準電圧値ＲＥＦを補正し、補正された基準電圧値ＲＥＦをＤ／Ａ変換器１６でＤ／Ａ変換した後、デジタル信号処理部１１のＤ／Ａ変換器１１３に出力する。
【００２３】
Ｄ／Ａ変換器１１３の基準電圧値ＲＥＦが変化すると、カメラ信号処理回路１１２の入力信号レベルが一定であっても出力信号レベルがＤ／Ａ変換器１１３の基準電圧値ＲＥＦに応じて変化する。従って、上記補正量に応じて基準電圧値ＲＥＦを補正することより、レンズのＦ値変化による明るさ変動を補正し、カメラ信号処理部１１２の入力信号レベルが変動しても出力信号レベルが一定に制御される。
【００２４】
図７は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
第１の実施の形態では、ＡＥロック動作時のズームレンズ１のＦ値変化によるデジタル信号処理ブロック１１の出力信号レベルの変動を、Ｄ／Ａ変換変換器１１３の基準電圧値ＲＥＦを制御することにより補正しているが、第２の実施の形態では、デジタル信号処理部１１のカメラ信号処理部１１２の機能の１つであるフェード手段１１４を用いて行うようにしている。そのため露出補正部１４７は、フェード手段１１４を用いてズームレンズ１のＦ値変化によるデジタル信号処理部１１の出力信号レベルの変動を補正するようにしている。露出補正部１４７の処理は図３の制御フローチャートにおけるステップＳ１８〜Ｓ２０のＤ／Ａ変換基準電圧値に関する処理部分がフェード手段１１４の制御値に代わるだけで、全体の処理動作は同様に行われる。
【００２５】
フェード手段１１４は、フェード制御信号に応じて入力信号が減衰する特性を備えたものであり、通常の撮影時は減衰量が０％に制御されて入力信号がそのまま出力され、撮影シーンの切り替わり時等に出力信号が０％になるまで除々に入力信号を減衰させる特殊効果、いわゆるフェードイン、フェードアウト機能を行うものである。
本実施の形態の形態では、通常撮影時においてもこの、フェード手段１１４を利用して一定の減衰量が加わるように制御している。
【００２６】
次に、通常撮影時においても５０％の減衰量を与える場合を例にしてＡＥロックの動作を説明する。
第１の実施の形態と同様に、撮影者が適性になった露出状態を保持したい時にトリガキー１５からトリガ信号を入力することにより、露出制御回路１４の露出状態保持部１４３でホールド状態に制御されるＡＥロック動作が成される。この時、露出補正部１４７ではトリガ信号によってＡＥロック動作した時点での絞り機構２の絞り状態を絞り状態検出手段５により検出すると共に、またズームレンズ１の焦点距離を焦点距離検出手段４より検出し、上記検出した絞り状態に対応したＬＵＴを選択し、選択したＬＵＴより上記検出したズームレンズ１の焦点距離に対応したＦ値補正データを選択して基準データとする。次にズームレンズ１の焦点距離が変化した時、その時の焦点距離を検出し、上記選択したＬＵＴより焦点距離に対応したＦ値補正データを選択する。選択したＦ値補正データと上記基準データとを比較し、必要な補正量を求める。
【００２７】
この補正量に応じてデジタル信号処理部１１のカメラ信号処理部１１２のフェード手段１１４の減衰量に補正を加え、フェード手段１１４の出力が一定になるように制御する。例えばフェード手段１１４の減衰量が通常５０％であるのに対して、補正量が＋６ｄＢ必要であれば、フェード手段１１４の減衰量を２５％に下げることにより、フェード手段１１４の出力信号レベルは一定に保たれる。従って補正量に応じてフェード手段１１４の減衰量を補正することにより、レンズのＦ値変化による明るさ変動を補正し、デジタル信号処理部１１の入力信号レベルが変動しても出力信号レベルが一定に制御される。
【００２８】
ここではフェード手段１１４の通常撮影時の減衰量を５０％とした場合について説明したが、ズームレンズ１の焦点距離に対するＦ値変化の特性に合わせて最適な補正が行えるように通常撮影時の減衰量を設定すれば良い。
【００２９】
図８は本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。
この第３の実施の形態では、ＡＥロック動作時のズームレンズ１のＦ値変化によるデジタル信号処理部１１の出力信号レベルの変動を、カメラ信号処理部１１２の機能の１つである色差信号のゲインを制御する色差信号ゲイン制御手段１１５を用いて行う。このために露出補正部１４７は、上記色差信号ゲイン制御手段１１５を用いてズームレンズ１のＦ値変化によるデジタル信号処理部１１の出力信号レベルの変動を補正するようにしている。露出補正部１４７の処理は図３の制御フローチャートにおけるＤ／Ａ変換基準電圧値に関する処理部分が色差信号ゲイン制御手段１１５の制御値に変わるだけで全体の処理動作は同様に行われる。すなわち、第３の実施の形態の動作は、第２の実施の形態で用いたフェード手段の代わりに色差信号ゲイン制御手段１１５を用いて色差信号のレベルを補正するものである。
【００３０】
上述した説明では、カメラ信号処理をデジタル信号処理部１１で行う場合を示したが、フェード手段１１４を用いていた場合に、露出補正部１４７が色差信号ゲイン制御手段１１５を用いてズームレンズのＦ値変化を補正するものであれば、カメラ信号処理をアナログ信号処理によって行うこともできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、露出状態保持手段で露出制御手段で制御している露出状態を保持する保持動作を行った場合に、焦点距離検出手段で検出したズームレンズの焦点距離に応じて露出補正手段により信号処理手段の出力レベルを補正するように構成したことにより、ズームレンズの焦点距離が変化しても、露出状態保持動作を行った時点での最適な露出状態が保たれ、撮影者の意図通りの映像を提供できるという効果が得られる。
【００３２】
また、請求項２の発明によれば、露出状態保持手段で露出制御手段で制御している露出状態を保持する保持動作を行った場合に、焦点距離検出手段で検出したズームレンズの焦点距離に応じて信号処理手段のＤ／Ａ変換手段の出力レベルを補正するように構成したことにより、信号処理手段を用いた撮像装置において、ズームレンズの焦点距離が変化しても、露出状態保持動作を行った時点での最適な露出状態が保たれ、撮影者の意図通りの映像を提供できるという効果が得られる。
【００３３】
また、請求項３の発明によれば、露出状態保持手段で露出制御手段で制御している露出状態を保持する保持動作を行なった場合に、焦点距離検出手段で検出したズームレンズの焦点距離に応じて、フェード手段の減衰量を制御するように構成したことにより、デジタル信号処理手段を用いた撮像装置のみならず、アナログ信号処理手段を用いた撮像装置においても、ズームレンズの焦点距離が変化しても、露出状態保持動作を行った時点での最適な露出状態が保たれ、撮影者の意図通りの映像を提供できるという効果が得られる。
【００３４】
さらに請求項４の発明によれば、露出状態保持手段で露出制御手段で制御している露出状態を保持する保持動作を行った場合に、焦点距離検出手段で検出したズームレンズの焦点距離に応じて、色差信号ゲイン制御手段のゲインを制御するように構成したことにより、デジタル信号処理手段を用いた撮像装置のみならず、アナログ信号処理手段を用いた撮像装置においても簡単な構成でズームレンズの焦点距離が変化しても露出状態保持動作を行った時点での最適な露出状態が保たれ、撮影者の意図通りの映像を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】露出制御回路の制御フローチャートである。
【図３】露出制御回路のＦ値補正制御フローチャートである。
【図４】ズームレンズの焦点距離に対するＦ値の特性を示すグラフである。
【図５】ズームレンズの焦点距離に対する明るさの変化を示すグラフである。
【図６】Ｆ値補正を行うためのルックアップデーブルの一例を示す構成図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図９】従来の撮像装置を示すブロック図である。
【図１０】従来の露出制御回路の制御フローチャートである。
【符号の説明】
１  被写体結像用ズームレンズ
２  絞り機構
３  撮像素子
４  焦点距離検出手段
５  絞り機構状態検出手段
６  絞り機構駆動モータ
７  絞り機構駆動回路
８  撮像素子駆動回路
１０  オートゲインコントロール回路
１１  デジタル信号処理部
１４  露出制御回路
１５  トリガキー
１６  Ｄ／Ａ変換器
１１１  Ａ／Ｄ変換器
１１２  カメラ信号処理部
１１３  Ｄ／Ａ変換器
１１４  フェード手段
１１５  色差ゲイン制御手段
【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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【図１０】
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