(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、
前記一次光学系の瞳位置に配置され、前記物体を異なる方向から観察できるよう前記瞳内の光束の少なくとも一部を２つの領域に分割する瞳分割手段であって、前記一次光学系からの射出光の少なくとも一部を互いに異なる方向に反射させる２枚のミラーから構成された瞳分割手段と、
前記瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、
前記二次光学系の一方に入射する光束の中心軸と前記二次光学系の他方に入射する光束の中心軸とが前記瞳上でなす間隔を調整する為に、前記瞳面内での前記ミラー間の間隔を調整する調整手段とを備えることを特徴とする立体視硬性内視鏡。
【請求項２】
物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、
前記一次光学系の瞳位置に配置され、前記物体を異なる方向から観察できるよう前記瞳内の光束の少なくとも一部を２つの領域に分割する瞳分割手段であって、前記瞳内に並列する一対のセパレータレンズから構成された瞳分割手段と、
前記瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、
前記二次光学系の一方に入射する光束の中心軸と前記二次光学系の他方に入射する光束の中心軸とが前記瞳上でなす間隔を調整する為に、前記セパレータレンズを相対的に離反、接近する方向に移動させる調整手段とを備えることを特徴とする立体視硬性内視鏡。
【請求項３】
物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、
前記一次光学系の瞳位置に配置され、前記物体を異なる方向から観察できるよう前記瞳内の光束の少なくとも一部を２つの領域に分割し、前記一次光学系からの射出光を互いに異なる方向に反射させる２枚のミラーから構成された瞳分割手段と、
前記瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、
前記ミラーより前記一次光学系側に配置され、前記ミラーの境界に沿って前記射出光の中央部分を遮光する幅の異なる複数の遮光板と、
前記二次光学系の一方に入射する光束の中心軸と前記二次光学系の他方に入射する光束の中心軸との前記瞳上における間隔を調整するように前記複数の遮光板を移動させる調整手段とを備えることを特徴とする立体視硬性内視鏡。
【請求項４】
前記複数の遮光板は、前記瞳にほぼ一致して設けられた円盤状のターレット上に形成され、該ターレットを回動させることにより１つの遮光板を選択的に前記射出光の中央部に配置させることを特徴とする請求項３に記載の立体視硬性内視鏡。
【請求項５】
物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、
前記一次光学系の瞳位置に配置され、前記物体を異なる方向から観察できるよう前記瞳内の光束の少なくとも一部を２つの領域に分割し、前記一次光学系からの射出光を互いに異なる方向に反射させる２枚のミラーから構成された瞳分割手段と、
前記瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、
前記二次光学系の一方に入射する光束の中心軸と前記二次光学系の他方に入射する光束の中心軸とが前記瞳上でなす間隔を調整する調整手段とを備え、
前記調整手段は、前記ミラーの境界線と平行な軸回りに回動可能に設けられた遮光板を有することを特徴とする立体視硬性内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、硬性鏡を用いて物体を立体的に観察、撮影する立体視硬性内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
立体視硬性内視鏡は、物体像を形成する対物レンズ、この像を伝達するリレーレンズから成る一次光学系と、この一次光学系により伝達された像を左右に分割する瞳分割手段と、分割された２つの像をそれぞれ観察、あるいは撮像する二次光学系とを備え、体腔内の部位を観察するための医療用、あるいはエンジン等の機械内部を観察するための工業用の用途等に用いられる。この種の立体視硬性内視鏡は、例えば特開平６−１９４５８１号公報に開示されている。
【０００３】
立体視を可能とするためには、１つの物体を異なる方向から観察する必要があり、そのためには、左右の二次光学系に対して瞳内の異なる領域を通過した光束を導く必要がある。そこで、一次光学系の瞳位置にダハミラー等の瞳分割手段を配置して一次光学系の瞳を左右に分割すると共に、二次光学系に入射する一対の光束の中心軸が瞳上で一定の間隔（入射軸間隔）を有するよう配置する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の立体視硬性内視鏡は、瞳分割手段が固定的に設けられているため、二次光学系の入射軸間隔も固定されており、例えば作動距離や観察対象に応じて立体感（浮上り度）を変更したい場合にも、そのようなような要望に応じることはできなかった。
【０００５】
【発明の目的】
この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、二次光学系の入射軸間隔を変更することにより、観察視野の立体感を変更することができる立体視硬性内視鏡の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる立体視硬性内視鏡は、上記の目的を達成させるため、物体側から順に配置された対物レンズ系とリレーレンズ系とを有する一次光学系と、一次光学系の瞳位置に配置され、物体を異なる方向から観察できるよう瞳内の光束の少なくとも一部を２つの領域に分割する瞳分割手段であって、一次光学系からの射出光の少なくとも一部を互いに異なる方向に反射させる２枚のミラーから構成された瞳分割手段と、瞳分割手段により分割された光束により形成されるそれぞれの像を観察する一対の二次光学系と、一方の二次光学系に入射する光束の中心軸と他方の二次光学系に入射する光束の中心軸とが瞳上でなす間隔を調整する為に、瞳面内でのミラー間の間隔を調整する調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】
以下、この発明にかかる立体視硬性内視鏡の実施例を説明する。実施例１の立体視硬性内視鏡は、図１に示されるように、体腔内等の狭い空間内部に挿入される管状の挿入部１と、この挿入部１の基端側に接続された観察部２とを備える。
【０００８】
挿入部１の内部には、物体の像を形成する３群４枚構成の対物レンズ系１１と、対物レンズ系１１により形成された像を伝達する複数のレンズから構成される第１のリレーレンズ系１２と、射出瞳を形成する第２のリレーレンズ系１３とが物体側から順に配置され、これらのレンズ系により一次光学系１０が構成されている。
【０００９】
観察部２内には、瞳分割手段としての２枚の瞳分割ミラー２０，２１が配置されると共に、これらの瞳分割ミラー２０，２１で分割された光束を受光する一対の二次光学系３０ａ，３０ｂが配置されている。各二次光学系３０ａ，３０ｂは、ミラー３１ａ，３１ｂ、結像レンズ系３２ａ，３２ｂ、接眼レンズ系３３ａ，３３ｂから構成される。
【００１０】
立体視を可能とするためには、１つの物体を異なる方向から観察する必要があり、そのためには、左右の二次光学系に対して瞳内の異なる領域を通過した光束を導く必要がある。そこで、瞳分割ミラー２０，２１は、一次光学系１０の瞳Ｅｐに到達した光束を立体視が可能なように左右の２成分に分割し、それぞれの成分を異なる方向に反射させるよう一次光学系１０の光軸に対して±４５°の角度で屋根型に配置されている。各ミラー２０，２１は、その最も先端側、すなわち一次光学系１０側に位置する分割ライン２０ａ，２１ａが瞳Ｅｐに一致し、かつ、一次光学系１０の光軸Ａｘ１に対して対称となるよう配置される。
【００１１】
これにより、二次光学系３０ａ，３０ｂに入射する光束の中心軸Ａｘ２，Ａｘ３は、瞳Ｅｐ上で所定の間隔をなし、この間隔に応じた視差を二次光学系を介して観察する観察者に与えることができる。なお、二次光学系に入射する光束の中心軸Ａｘ１，Ａｘ２は、分割された光束の断面の重心位置を通る軸として定義され、図１に示した状態では二次光学系３０ａ，３０ｂの機械的な光軸（レンズ系の光軸）とも一致している。
【００１２】
また、瞳分割ミラー２０，２１は、図示せぬガイド手段により光軸Ａｘ１に対する角度を一定に保ちつつ、瞳Ｅｐ内で各分割ライン２０ａ，２１ａと垂直な左右方向に平行移動が可能なように保持されており、調整手段４０を操作することにより、光軸Ａｘ１を中心として互いに離反し、あるいは互いに接近するよう駆動される。
【００１３】
調整手段４０は、この例では観察部２の中心に位置する取り付け部２ａに取り付けられた保持枠４１と、この保持枠４１の一次光学系１０側となる先端側に架設され、両側を保持枠４１により回転自在に支持された間隔調整スクリュー４２と、この間隔調整スクリュー４２の中央に一体に固定された間隔調整つまみ４３とから構成されている。図２に拡大して示すように、間隔調整スクリュー４２には、間隔調整つまみ４３を境として互いに螺旋の向きが逆巻のネジ溝が形成されており、このネジ溝にそれぞれミラー面の背面に一体に形成された保持部材２０ｂ，２１ｂの基端部が螺合している。
【００１４】
この構成により、間隔調整つまみ４３を回転調整することにより、間隔調整スクリュー４２が回転して保持部材２０ｂ，２１ｂを移動させ、結果として瞳分割ミラー２０，２１が一次光学系の光軸Ａｘ１を中心として対称となるよう互いに離反し、あるいは互いに接近するよう移動する。
【００１５】
なお、保持枠４１は、瞳分割ミラー２０，２１を含めて全体として一次光学系１０の光軸Ａｘ１に沿う前後方向、および、ミラーの移動方向に沿う左右方向に位置調整できるよう構成されている。
【００１６】
すなわち、保持枠４１の基端側には、間隔調整スクリュー４２と平行に左右位置調整スクリュー４４が保持枠４１に対して回転可能に取り付けられ、他方、取り付け部２ａには左右位置調整スクリュー４４を保持して保持枠４１を支持する前後位置調整ボルト４５が光軸Ａｘ１方向に進退可能に取り付けられている。
【００１７】
前後位置調整ボルト４５の先端には、左右位置調整スクリュー４４に螺合するナット部４５ａが固定され、かつ、取り付け部２ａの壁面内部には、前後位置調整ボルト４５に螺合する前後位置調整つまみ４６が回転可能に取り付けられている。
【００１８】
この構成によれば、左右位置調整スクリュー４４に固定された左右位置調整つまみ４４ａを回動調整することにより、瞳分割ミラー２０，２１の左右の位置を全体的に調整することができ、かつ、前後位置調整つまみ４６を調整することにより、瞳分割ミラー２０，２１の光軸Ａｘ１方向の位置を調整することができる。これらの２次元方向の調整により、瞳分割ミラー２０，２１の各分割ラインが正確に一次光学系１０の瞳Ｅｐ内に位置し、かつ、一次光学系１０の光軸Ａｘ１に対して対称となるよう位置決めされる。
【００１９】
なお、実施例１では、各調整スクリューを調整つまみにより手動で回動させることにより調整する機構を採用しているが、これらをステッピングモータ等の駆動手段を用いて動力により調整する機構を採用することもできる。
【００２０】
図３は、瞳分割ミラー２０，２１が最も近接して各ミラーの分割ライン２０ａ，２１ａが光軸Ａｘ１と交差する位置で一致した状態を示し、（Ａ）は図１と同一の平面図、（Ｂ）は一次光学系側から見た正面図である。二次光学系に入射する光束の中心軸Ａｘ２，Ａｘ３の間隔（入射軸間隔）は基準値ｄ０に設定される。この状態では、入射軸間隔が狭いために観察視野の立体感は比較的小さくなり、近距離の物体を観察する際に適する。ただし、光量は最大となるため、明るい視野を確保することができる。
【００２１】
また、図４は、瞳分割ミラー２０，２１が最も離反した状態を示し、二次光学系に入射する光束Ｌ２，Ｌ３の中心軸Ａｘ２，Ａｘ３の間隔（入射軸間隔）は、基準値ｄ０より大きな値ｄ１に設定される。二次光学系に入射する光束の中心軸間隔が大きくなると、二次光学系に入射する光量は低下するが、対物レンズから被観察物体までの距離が同一であれば、物体に対する見込み角度が大きくなるため、立体感（浮き上がり度）を増すことができる。したがって、物体距離がより遠い場合にも、立体感を得ることができる。
【００２２】
実施例１の構成によれば瞳分割ミラー２０，２１の間隔を調整することにより、二次光学系に入射する光束の中心軸Ａｘ２，Ａｘ３が瞳Ｅｐ上でなす間隔を変更することができ、これにより立体感を適宜変更することができるため、観察対象や作動距離に応じて適当な立体感を選択することができる。
【００２３】
図５は、実施例２の立体視硬性内視鏡の瞳分割手段部分を拡大して示す光路図であり、（Ａ）が図１と同様の平面図、（Ｂ）が一次光学系側からみた正面図である。この実施例２では、瞳分割ミラー２０，２１を相互の間隔が変化しないように一体的に設け、両ミラーの境界ラインに沿って矩形の遮光板２２を配置している。これにより、瞳Ｅｐの中央部を遮光し、二次光学系に入射する光束Ｌ２，Ｌ３の中心軸Ａｘ２，Ａｘ３の間隔（入射軸間隔）ｄ２を、遮光板２２が設けられていない場合の基準値ｄ０と比較して大きく設定することができる。
【００２４】
遮光板２２の幅は、設定したい入射軸間隔に応じて適宜設定することができる。例えば、図６に示すように、瞳Ｅｐに一致する位置に回転可能な円盤状のターレット２３を設け、このターレット２３上に幅が異なる複数の遮光部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを形成し、所望の立体感に応じていずれかの遮光部を瞳分割ミラー２０，２１の左右方向の中央部に配置するよう構成してもよい。
【００２５】
実施例２の構成では、実施例１のように瞳分割ミラー２０，２１が移動しないため、光路長が変化せず、入射軸間隔を変更した際にもピントの再調整を必要としない。
【００２６】
図７は、実施例３の立体視硬性内視鏡の瞳分割手段部分を拡大して示す説明図であり、(Ａ)が図１と同様の平面図、(Ｂ)が一方の瞳分割ミラー側から見た側面図である。
【００２７】
実施例３では、瞳分割ミラー２０，２１は相互の間隔が変化しないように一体的に設けられ、第２のリレーレンズ系１３と瞳分割ミラー２０，２１との間に、瞳分割ミラー２０，２１の境界ラインと平行な回転軸２４ａ回りに回転可能な遮光板２４が設けられている。
【００２８】
この遮光板２４により二次光学系に入射する光束Ｌ2，Ｌ3の中心軸Ａｘ2，Ａｘ3の間隔(入射軸間隔)ｄ3を、遮光板２２が設けられていない場合の間隔ｄ0と比較して大きく設定することができる。
【００２９】
また、遮光板２４を回調整することにより遮光される光束の幅を変更することができる。
【００３０】
光束の幅を変更することにより観察視野の立体感を調整することが可能となる。
【００３１】
図８〜図１２は、この発明の立体視硬性内視鏡の実施例４〜８を示す全体の平面図である。いずれの実施例も一次光学系１０の構成は実施例１と同一である。以下、順に説明する。
【００３２】
図８に示す実施例４の立体視硬性内視鏡は、二次光学系３０ａ，３０ｂがミラー３１ａ，３１ｂ、結像レンズ３２ａ，３２ｂ、観察手段としてＣＣＤセンサのような撮像素子３４ａ，３４ｂを有する。瞳分割ミラー２０，２１、調整手段４０の構成は実施例１と同様である。瞳分割ミラー２０，２１で左右に分割された光束は、ミラー３１ａ，３１ｂで反射され、結像レンズ３２ａ，３２ｂによりそれぞれ撮像素子３４ａ，３４ｂ上に左右の像を形成する。
【００３３】
実施例４によれば、各撮像素子３４ａ，３４ｂにより撮影された画像をそれぞれ別個のディスプレイに表示し、各ディスプレイを右眼、左目で別個に観察することにより、立体画像を得ることができる。
【００３４】
瞳分割ミラー２０，２１は、実施例１と同様の調整手段４０により互いに離反し、あるいは接近する方向に調整可能であり、これにより立体感(浮き上がり感)を変更することができる。また、実施例４によれば、左右の各画像をビデオテープ等の記録媒体に保存することにより、撮影後にも被検物の立体視による確認が可能となる。
【００３５】
図９に示す実施例５の立体視硬性内視鏡は、前述の実施例１の構成に加え、瞳分割ミラー２０，２１の内側に結像レンズ３５と撮像素子３６とを配置して構成されている。瞳分割ミラー２０，２１が互いに離反した際には、これらのミラーの間に間隙が形成され、かつ、この間隙に入射した光束は立体視のためには利用されない。
【００３６】
そこで、実施例５では、瞳分割ミラー２０，２１の間隙に入射した光束を電子映像の撮影に利用している。すなわち、ミラーの間隙から入射した瞳中心部の光束は、結像レンズ３５により撮像素子３６上に結像する。撮像素子の出力信号は、図示せぬ画像処理回路を介してディスプレイ上に表示され、直接内視鏡を使用している観察者以外の者も観察者と同時に被検物を観察することができる。
【００３７】
図１０に示す実施例６の立体視硬性内視鏡は、瞳分割手段として一次光学系側の第１面が瞳Ｅｐに一致して配置された一対のセパレータレンズ３７ａ，３７ｂを備える。これらのセパレータレンズ３７ａ，３７ｂは、瞳Ｅｐ中の一定領域の光束を取り込んでそれぞれ撮像素子３８ａ，３８ｂ上に結像させる作用を有している。
【００３８】
セパレータレンズ３７ａと撮像素子３８ａとは一体的に支持部材４７ａに保持されており、同様にしてセパレータレンズ３７ｂと撮像素子３８ｂは一体的に支持部材４７ｂに保持されている。支持部材４７ａ，４７ｂの基端部は、実施例１のミラーの保持部材２０ｂ，２１ｂと同様に間隔調整スクリュー４２に螺合しており、間隔調整つまみ４３を回動調整することにより、セパレータレンズ３７ａ，３７ｂの間隔を撮像素子３８ａ，３８ｂと共に変化させることができる。
【００３９】
セパレータレンズを利用した瞳分割方法では、上記のようにセパレータレンズを移動させることにより入射軸間隔を調整することができ、これにより視野の立体感を変更することができる。また、瞳分割ミラーを利用した前述の実施例と異なり、それぞれのセパレータレンズに取り込まれる光束の範囲は常に一定であり、立体感を変更した際の光量の変化を抑えることができる。
【００４０】
図１１に示す実施例７の立体視硬性内視鏡は、実施例６と同様に瞳分割手段としてセパレータレンズ３７ａ，３７ｂを用いると共に、これらのセパレータレンズ３７ａ，３７ｂにより形成された像をイメージファイバー束３９ａ，３９ｂにより接眼レンズ系３３ａ，３３ｂに導くよう構成されている。
【００４１】
イメージファイバー束３９ａ，３９ｂの入射側の端面は、セパレータレンズ３７ａ，３７ｂの結像位置に一致して設けられ、その射出側の端面は、接眼レンズ系３３ａ，３３ｂの焦点位置にほぼ一致して設けられており、射出側の端面に伝達された像を接眼レンズ系３３ａ，３３ｂを介して観察することができる。
【００４２】
イメージファイバー束３９ａ，３９ｂの入射側の端部は、支持部材４７ａ，４７ｂによりセパレータレンズと一体に保持されており、各支持部材の基端は間隔調整スクリュー４２に螺合している。イメージファイバー束３９ａ，３９ｂは可撓性を有するため、間隔調整つまみ４３を回動調整して支持部材を移動させると、ファイバーは変形しつつ移動して入射軸間隔が変化し、これにより立体感を変更することができる。
【００４３】
図１２に示す実施例８の立体視硬性内視鏡は、一次光学系１０が設けられた挿入部１のみで単眼視用の硬性鏡を構成しており、この硬性鏡に瞳分割手段と二次光学系とが設けられた観察部２を両眼視用アダプターとして取り付けて構成されている。光学的な構成、および調整手段４０の構成は、図８に示す実施例４と同一である。
【００４４】
挿入部１の基端側には、単眼での観察時に観察者の目の周囲に接触して周辺光を遮断するつば状のフード１４が取り付けられている。観察部２は、このフード１４に取り付けられたアタッチメント５０を介して挿入部１に固定されている。
【００４５】
アタッチメント５０は、図１３に拡大して示したように、フード１４に観察部２側から当てつけられてフード１４を外側から囲み込む取り付け環５１と、このフード１４に物体側から当接して取り付け環５１に当てつける当てつけ片５２と、当てつけ片５２を取り付け環５１に固定する固定ボルト５３とから構成される。
【００４６】
取り付け環５１は、フード１４に当接する中央に開口が形成された円板部５１ａと、この円板部５１ａの周縁部から物体側に向けて立ち上げられてフード１４の外周を囲む円筒部５１ｂと、この円筒部の物体側先端から内周に向けて形成されたフランジ部５１ｃとから一体に構成されている。当てつけ片５２は、断面Ｌ字状の小片であり、周方向の少なくとも３カ所でフード１４を取り付け環５１に当てつけている。
【００４７】
また、取り付け環５１の観察部２側の面の外周部には、周方向の３カ所に観察部２側に向けて突出する調整ボルト５４が固定されている。観察部２には、挿入部１側の周辺部に外方フランジ２ｂが形成されると共に、この外方フランジ２ｂには調整ボルト５４が挿通される貫通孔２ｃが穿設されている。調整ボルト５４は、貫通孔２ｃに挿通された状態で外方フランジ２ｂの両側に位置するナット５５，５６により外方フランジ２ｂに固定され、アタッチメント５０に取り付けられた挿入部１を観察部２に対して固定する。
【００４８】
なお、この実施例では、３本の調整ボルト５４に螺合するそれぞれのナット５５，５６の位置を調整することにより、アタッチメント５０と観察部２との位置関係を三次元的に調整することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、調整手段を操作することにより、二次光学系に入射する光束の一次光学系の瞳上での中心軸の間隔（入射軸間隔）を変更することができ、両眼で観察する際の観察視野の立体感を変更することができる。したがって、観察対象、あいるは物体距離に応じて観察者が所望する立体感で観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の立体視硬性内視鏡の実施例１を示す全体の平面図である。
【図２】実施例１の立体視硬性内視鏡の瞳分割手段部分を拡大して示す説明図である。
【図３】実施例１の瞳分割ミラーが最も接近した際の瞳分割手段近傍の光路図であり、(Ａ)が図１と同様の平面図、(Ｂ)が一次光学系側からみた正面図である。
【図４】実施例１の瞳分割ミラーが最も離間した際の瞳分割手段近傍の光路図であり、(Ａ)が図１と同様の平面図、(Ｂ)が一次光学系側からみた正面図である。
【図５】実施例２の立体視硬性内視鏡の瞳分割手段部分を拡大して示す光路図であり、(Ａ)が図１と同様の平面図、(Ｂ)が一次光学系側からみた正面図である。
【図６】実施例２の具体的構成の一例を示す図５(Ｂ)と同様の正面図である。
【図７】実施例３の立体視硬性内視鏡の瞳分割手段部分を拡大して示す説明図であり、(Ａ)が図１と同様の平面図、(Ｂ)が一方の瞳分割ミラー側から見た側面図である。
【図８】  この発明の立体視硬性内視鏡の実施例４を示す全体の平面図である。
【図９】  この発明の立体視硬性内視鏡の実施例５を示す全体の平面図である。
【図１０】  この発明の立体視硬性内視鏡の実施例６を示す全体の平面図である。
【図１１】  この発明の立体視硬性内視鏡の実施例７を示す全体の平面図である。
【図１２】  この発明の立体視硬性内視鏡の実施例８を示す全体の平面図である。
【図１３】  図１２に示す実施例８の観察部を示す拡大図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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