(57)【要約】【課題】レンズのフォーカスの調整がねじの締め付けに影響されにくい撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１は、レンズ２と、レンズ２によって結像した被写体像を撮像する撮像素子３と、光透過性を有する少なくとも１つの板状部材４と、レンズ２と撮像素子３と板状部材４とを保持する保持部材５とを備える。保持部材５は、全体の厚みが異なる少なくとも１つの板状部材４を、レンズ２と撮像素子３との間の光路に交差する方向から挿入可能な板状部材保持部５４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、
前記レンズによって結像した被写体像を撮像する撮像素子と、
光透過性を有する少なくとも１つの板状部材と、
前記レンズと前記撮像素子と前記板状部材とを保持する保持部材と
を備え、
前記保持部材は、全体の厚みが異なる前記少なくとも１つの板状部材を、前記レンズと前記撮像素子との間の光路に交差する方向から挿入可能な板状部材保持部を有する
撮像装置。
【請求項２】
前記板状部材は、バンドパスフィルタである、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記板状部材保持部は、
前記板状部材の挿入方向に沿って延在するガイド部と、
前記板状部材の挿入状態で、前記板状部材の端部が当接するストッパ部と
を有する、請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記板状部材は、ＩＲカットフィルタである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
レンズを保持する保持部材と、前記レンズによって結像した被写体像を撮像する撮像素子とを締結するステップと、
前記撮像素子が締結された状態における解像度を測定するステップと、
光透過性を有し、全体の厚みが前記解像度の測定結果に応じた厚みとなる少なくとも１つの板状部材を、前記保持部材に挿入するステップと
を含む撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記撮像素子を前記保持部材に締結する前に、前記レンズと前記撮像素子とのデフォーカス特性を測定するステップをさらに含む、請求項５に記載の撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置において、レンズを含むユニットが、レンズのフォーカスの調整部材とあわせて、ねじ止めで取り付けられる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レンズのフォーカスの調整部材は、レンズ及び撮像素子の特性に合うように、ねじ止め後のレンズ及び撮像素子の位置を想定して、適切に選択されうる。レンズ及び撮像素子の位置は、ねじの締め付けによって、想定からずれることがある。つまり、調整部材が適切に選択された場合でも、ねじの締め付けによって、レンズのフォーカスがずれることがある。
【０００５】
本開示は、レンズのフォーカスの調整がねじの締め付けに影響されにくい撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る撮像装置は、レンズと、前記レンズによって結像した被写体像を撮像する撮像素子と、光透過性を有する少なくとも１つの板状部材と、前記レンズと前記撮像素子と前記板状部材とを保持する保持部材とを備える。前記保持部材は、全体の厚みが異なる前記少なくとも１つの板状部材を、前記レンズと前記撮像素子との間の光路に交差する方向から挿入可能な板状部材保持部を有する。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る撮像装置の製造方法は、レンズを保持する保持部材と、前記レンズによって結像した被写体像を撮像する撮像素子とを締結するステップを含む。前記製造方法は、前記撮像素子が締結された状態における解像度を測定するステップを含む。前記製造方法は、光透過性を有し、全体の厚みが前記解像度の測定結果に応じた厚みとなる少なくとも１つの板状部材を、前記保持部材に挿入するステップを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一実施形態に係る撮像装置及びその製造方法によれば、レンズのフォーカスの調整がねじの締め付けに影響されにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る撮像装置の構成例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】板状部材保持部の例を示す平面図である。
【図４】一実施形態に係る撮像装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】デフォーカス特性の一例を示すグラフである。
【図６】一実施形態に係る撮像装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１及び図２に示されるように、一実施形態に係る撮像装置１は、レンズ２と、撮像素子３と、板状部材４と、保持部材５とを備える。
【００１１】
レンズ２は、撮像装置１に入射する被写体像を撮像素子３の受光面で結像させる。レンズ２は、第１レンズ２１と第２レンズ２２とを含むものとする。レンズ２の数は、２枚に限られず、１枚であってよいし、３枚以上であってよい。レンズ２は、保持部材５に接合される。第１レンズ２１及び第２レンズ２２はそれぞれ、第１レンズ保持部５１及び第２レンズ保持部５２に接合される。レンズ２は、例えば接着剤等の樹脂によって保持部材５に接合されてよい。レンズ２は、嵌合構造によって保持部材５に接合されてよい。レンズ２は、ねじ等の締結によって保持部材５に接合されてよい。
【００１２】
撮像素子３は、レンズ２によって受光面に結像された被写体像を撮像する。撮像素子３は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）等で構成されてよい。撮像素子３は、基板３１に実装される。基板３１は、締結部材３２によって、保持部材５の撮像素子保持部５３に締結される。締結部材３２は、ねじ又はリベット等であってよい。撮像素子３は、基板３１を介して保持部材５に締結されるともいえる。撮像素子３は、基板３１を介さずに締結部材３２によって保持部材５に締結されてよい。
【００１３】
板状部材４は、光透過性を有し、レンズ２から撮像素子３に向かう光を透過させる。板状部材４は、レンズ２又は撮像素子３のカバーであってよい。板状部材４は、所定の波長を有する光を透過させるバンドパスフィルタであってよい。板状部材４は、赤外線（ＩＲ：Infra Red）をカットするＩＲカットフィルタであってよい。板状部材４は、Ｚ軸方向に厚みを有するものとする。板状部材４のＺ軸の正の方向及び負の方向それぞれの側の面は、矩形の形状を有するものとする。つまり、板状部材４は、Ｚ軸方向に厚みを有する矩形の板状であるものとする。板状部材４は、矩形の板に限られない。板状部材４は、多角形の板であってよいし、外周が線分又は曲線で特定される形状の板であってよい。
【００１４】
板状部材４は、少なくとも１枚の部材で構成される。板状部材４が１枚の部材で構成される場合、板状部材４の全体の厚みは、当該部材の厚みとなる。板状部材４が２枚以上の部材で構成される場合、板状部材４の厚みは、各部材の厚みをあわせた厚みとなる。板状部材４の全体の厚みは、ｔで表されるものとする。板状部材４の全体の厚みは、挿入される枚数、又は、挿入される各部材の厚みに応じて異ならせられうる。
【００１５】
板状部材４は、保持部材５の板状部材保持部５４で保持される。板状部材４は、板状部材保持部５４に接着剤等の樹脂によって接合されてよい。樹脂は、熱硬化性又はＵＶ（Ultra Violet）硬化性を有してよい。
【００１６】
板状部材４は、所定の屈折率を有する。所定の屈折率は、空気の屈折率より大きいものとし、ｎで表されるものとする。空気の屈折率は、１であるとみなされるものとする。レンズ２の結像側に板状部材４が位置する場合、板状部材４を通過する光の光路長に応じてレンズ２の焦点距離が変化する。板状部材４がない場合のレンズ２の焦点距離と、板状部材４がある場合のレンズ２の焦点距離との差は、焦点距離変化量ともいい、Δｆで表されるものとする。板状部材４の全体の厚みがｔで表され、板状部材４の全体の厚みが光路長とみなされる場合、Δｆは、以下の式（１）で表される。
Δｆ＝ｔ−ｔ／ｎ      （１）
【００１７】
式（１）によれば、Δｆは、ｔよりも小さくなる。つまり、板状部材４の全体の厚みの誤差は、焦点距離変化量に対して影響を及ぼしにくい。
【００１８】
保持部材５は、第１レンズ保持部５１と、第２レンズ保持部５２とを備える。レンズ保持部は、接着又は嵌合等の種々の方法によって、レンズ２を接合する。レンズ保持部の数は、２個に限られず、レンズ２の数に応じて決定されてよい。保持部材５は、撮像素子保持部５３を備える。撮像素子保持部５３は、締結部材３２と螺合可能又は嵌合可能に構成される。撮像素子保持部５３は、撮像素子３を保持する。
【００１９】
保持部材５は、板状部材保持部５４を備える。板状部材保持部５４は、板状部材４をレンズ２と撮像素子３との間で保持する。板状部材保持部５４は、板状部材４が所定の方向から挿入可能に構成される。所定の方向は、レンズ２から撮像素子３に向かう光の光路に対して交差する方向であってよい。例えば図２において、光路がＺ軸方向に沿う場合、所定の方向は、Ｚ軸方向に交差する方向であってよい。所定の方向は、Ｘ軸方向であってよい。所定の方向は、レンズ２と撮像素子３とが対向してできる空間に、レンズ２と撮像素子３とに接触しないように板状部材４を挿入可能な方向であってよい。板状部材４が挿入される方向は、板状部材４の挿入方向ともいう。
【００２０】
保持部材５は、例えば樹脂等の材料を含んで構成されてよい。保持部材５は、樹脂に限られず、種々の材料を含んで構成されてよい。
【００２１】
図３に示されるように、板状部材保持部５４は、ストッパ部５４１と、ガイド部５４２と、支持部５４３とを備える。図１〜図３において、板状部材４は、Ｘ軸の負の方向から正の方向に向けて挿入されるものとする。つまり、板状部材保持部５４は、板状部材４がＸ軸の負の方向から正の方向に向けて挿入可能に構成されるものとする。板状部材４がＸ軸方向に沿って挿入可能とされることによって、板状部材４は、レンズ２と撮像素子３とが保持部材５に接合又は締結された後で、保持部材５に挿入されうる。つまり、板状部材４が保持部材５に挿入された後に、ねじ等の締結作業が行われない。板状部材４の挿入後に締結作業が行われないことによって、板状部材４によって調整された焦点距離が保たれやすくなる。
【００２２】
図３において、二点鎖線で示される位置に板状部材４が挿入されるものとする。板状部材４が挿入される位置は、板状部材４の挿入位置ともいう。板状部材保持部５４は、板状部材４の挿入位置の４隅に設けられる。板状部材保持部５４は、板状部材４の形状にあわせて適宜設けられてよい。板状部材保持部５４の数は、４つに限られず、３つ以下であってよいし、５つ以上であってよい。
【００２３】
ストッパ部５４１は、板状部材４の挿入位置に対して、Ｘ軸の正の方向の側に位置する。板状部材４がＸ軸の負の方向の側から挿入され、Ｘ軸の正の方向の側の端部でストッパ部５４１に当接することによって、板状部材４のＸ軸方向の位置が決定される。板状部材４が保持部材５に挿入された状態は、板状部材４の挿入状態ともいう。つまり、板状部材４の挿入状態で、板状部材４の端部は、ストッパ部５４１に当接する。
【００２４】
ガイド部５４２は、板状部材４の挿入位置に対して、Ｙ軸の正の方向及び負の方向それぞれの側に位置する。ガイド部５４２は、板状部材４の挿入方向に沿って延在する。ガイド部５４２は、各板状部材保持部５４に設けられる。板状部材４がＹ軸の正の方向及び負の方向それぞれの側の端部でガイド部５４２に当接することによって、板状部材４のＹ軸方向の位置が決定される。
【００２５】
支持部５４３は、板状部材４の挿入位置に対して、Ｚ軸の負の方向の側に位置する。支持部５４３は、各板状部材保持部５４に設けられる。板状部材４がＺ軸の負の方向の側の面で支持部５４３に当接することによって、板状部材４のＺ軸方向の位置が決定される。
【００２６】
ストッパ部５４１は、Ｘ軸の正の方向の側に位置する板状部材保持部５４に設けられる。Ｘ軸の正の方向の側に位置する板状部材保持部５４は、ストッパ部５４１とガイド部５４２とで形成されるＬ字型のリブを含むともいえる。一方で、ストッパ部５４１は、Ｘ軸の負の方向の側に位置する板状部材保持部５４に設けられない。Ｘ軸の負の方向の側に位置する板状部材保持部５４は、Ｌ字型のリブを含まないともいえる。Ｘ軸の負の方向の側にストッパ部５４１がない場合、ストッパ部５４１がある場合と比較して、Ｘ軸の負の方向の側から板状部材４が挿入されやすくなる。
【００２７】
支持部５４３は、接着剤を保持する穴又は溝等の凹部を有してよい。ストッパ部５４１又はガイド部５４２は、板状部材保持部５４に接着剤を注入するための孔又は溝等を有してよい。
【００２８】
本実施形態に係る撮像装置１は、例えば図４のフローチャートに示される製造方法によって、製造されうる。
【００２９】
本実施形態に係る製造方法によれば、撮像素子３は、レンズ２を保持する保持部材５に締結される（ステップＳ１）。撮像素子３が保持部材５に締結されることによって、保持部材５に保持されるレンズ２と、撮像素子３との位置関係が決定される。つまり、撮像素子３が締結された状態において、レンズ２から見た撮像素子３の受光面の位置が決定される。撮像素子３の受光面は、レンズ２から見て、Ｚ軸の正の方向に位置する。受光面の位置は、レンズ２の中心を原点としたＺ座標で表されるものとする。
【００３０】
本実施形態に係る製造方法によれば、撮像素子３が締結された状態における撮像装置１の解像度が測定される（ステップＳ２）。解像度は、解像度チャートの撮像画像に基づいて算出されうる。解像度チャートは、ラインとスペースとが繰り返されるパターン、ドットが繰り返されるパターン、又はラインが放射状に並ぶパターン等を含んでよい。解像度チャートは、文字又は図形等の種々のパターンを含んでよい。解像度チャートの撮像画像が本来の解像度チャートのパターンに近いほど、解像度が高いものとする。
【００３１】
解像度は、レンズ２の中心に対する受光面のＺ座標に応じて変化する。解像度が最大になる場合に、受光面のＺ座標がレンズ２のベストフォーカス位置と一致するものとする。レンズ２のベストフォーカス位置は、レンズ２の中心から焦点距離だけ離れた位置に対応する。受光面のＺ座標がレンズ２のベストフォーカス位置と一致する場合、レンズ２と受光面との間の距離は、レンズ２の焦点距離に一致するともいえる。
【００３２】
解像度と受光面のＺ座標との関係は、デフォーカス特性ともいう。デフォーカス特性は、例えば図５に示されるグラフのように表される。デフォーカス特性における解像度は、受光面のＺ座標がベストフォーカス位置となる場合に最大となる。受光面のＺ座標がベストフォーカス位置から離れるほど、解像度は低くなりうる。デフォーカス特性は、予め測定された結果から標準化されていてよい。図４のフローチャートの処理においては、デフォーカス特性は、予め測定された結果から標準化された特性であるものとする。デフォーカス特性に基づけば、解像度チャートの撮像結果から算出された解像度に対応して、撮像素子３が締結された状態における受光面のＺ座標が決定されうる。デフォーカス特性に基づけば、撮像素子３が締結された状態における受光面のＺ座標とレンズ２のベストフォーカス位置との差が算出されうる。撮像素子３が締結された状態における受光面のＺ座標とレンズ２のベストフォーカス位置との差は、フォーカスずれ量ともいう。
【００３３】
本実施形態に係る製造方法によれば、フォーカスずれ量に基づいて、板状部材４が板状部材保持部５４に挿入される（ステップＳ３）。レンズ２のフォーカスは、レンズ２のベストフォーカス位置と、撮像素子３の受光面のＺ座標とを合わせるように調整される。つまり、レンズ２のフォーカスは、レンズ２のベストフォーカス位置を移動させることによって調整されてよい。板状部材４がレンズ２と撮像素子３の受光面との間に挿入されることによって、レンズ２のベストフォーカス位置が移動しうる。板状部材４の挿入に応じたレンズ２のベストフォーカス位置の移動によって、撮像装置１は、受光面のＺ座標とレンズ２のベストフォーカス位置とが一致するように構成されうる。
【００３４】
レンズ２のベストフォーカス位置がフォーカスずれ量だけ移動することによって、レンズ２のフォーカスが調整されうる。つまり、図５に示されるように、フォーカスずれ量は、焦点距離移動量（Δｆ）に対応づけられうる。上述の式（１）の関係に基づいて、レンズ２のベストフォーカス位置が受光面のＺ座標に近づくように、挿入される板状部材４の全体の厚みが調整されうる。フォーカスずれ量は、解像度の測定結果から算出されうる。つまり、解像度の測定結果に基づいて、板状部材４の全体の厚みが調整されうる。撮像装置１は、レンズ２のベストフォーカス位置が受光面のＺ座標に近づくように構成されることによって、被写体に対するフォーカスがあった撮像画像を取得しうる。
【００３５】
式（１）に基づけば、レンズ２のベストフォーカス位置の移動量は、板状部材４の全体の厚みの変化量よりも小さくされうる。本実施形態に係る撮像装置１は、板状部材４の全体の厚みを異ならせることによって、レンズ２のベストフォーカス位置を精度よく移動させうる。
【００３６】
一方で、レンズ２のフォーカスは、撮像素子３の受光面のＺ座標を移動させることによって調整されてよい。例えば、受光面のＺ座標は、レンズ２と撮像素子３との間にスペーサ等の部材が挿入されることによって移動されうる。受光面のＺ座標の移動量は、スペーサ等の部材の厚みと同一又は略同一となる。つまり、受光面のＺ座標の調整の精度は、スペーサ等の部材の厚みの精度に応じて決定される。
【００３７】
レンズ２のフォーカスは、板状部材４の全体の厚みによって調整される場合、スペーサ等の部材が挿入されることによって調整される場合と比べて、より高い精度で調整されうる。
【００３８】
ステップＳ３において、板状部材４を接合する接着剤が板状部材保持部５４に塗布又は注入されてよい。接着剤は、板状部材４が板状部材保持部５４に挿入された後で、板状部材４と板状部材保持部５４との間に注入されてよい。接着剤は、板状部材４が挿入される前に、ストッパ部５４１又は支持部５４３に塗布されてよい。接着剤は、乾燥、加熱又はＵＶ光照射等の処理によって硬化することで、板状部材４を板状部材保持部５４に接合しうる。
【００３９】
図４のステップＳ２では、解像度と受光面のＺ座標との関係について、予め測定されていた結果から標準化された特性をデフォーカス特性とみなした。デフォーカス特性は、レンズ２及び撮像素子３それぞれの個体差によって異なりうる。例えば図６のフローチャートに示される製造方法のように、撮像素子３を保持部材５に締結する前に、デフォーカス特性が測定されてよい。
【００４０】
図６のフローチャートに示される製造方法によれば、レンズ２が保持される保持部材５と、撮像素子３とがそれぞれ１つ選択された組み合わせについて、デフォーカス特性が測定される（ステップＳ１１）。デフォーカス特性は、受光面のＺ座標を変化させつつ、各Ｚ座標における解像度を算出することによって、測定されうる。デフォーカス特性の測定においては、解像度が最大となるときの受光面のＺ座標が特定される。解像度は、レンズ２のベストフォーカス位置よりＺ軸の正の方向の側のＺ座標について算出されてよい。解像度は、レンズ２のベストフォーカス位置が板状部材４の挿入に応じて変化しうる範囲に応じたＺ座標について算出されてよい。
【００４１】
ステップＳ１２からステップＳ１４における処理は、図４のステップＳ１からステップＳ３における処理とそれぞれ類似する。ステップＳ１４では、図４のステップＳ３と類似して、板状部材４の全体の厚みが決定される。ステップＳ１４では、実際に組み合わされるレンズ２と撮像素子３とのデフォーカス特性に基づいて板状部材４の全体の厚みが決定される。結果として、レンズ２のベストフォーカス位置の調整の精度が向上されうる。
【００４２】
本実施形態に係る撮像装置１によれば、レンズ２と撮像素子３とがねじ等で締結された後に、受光面のＺ座標とレンズ２のベストフォーカス位置とが合うように、レンズ２のベストフォーカス位置と撮像素子３との位置関係が調整されうる。各部材の締結前にレンズ２のベストフォーカス位置と撮像素子３との位置関係の調整が行われる場合、締結によって生じうる各部材間の位置ずれによって、再度の調整が必要になりうる。つまり、各部材の締結後にレンズ２のベストフォーカス位置と撮像素子３との位置関係が調整されることによって、レンズ２のフォーカスの調整がねじ等の締結に影響されにくくなる。結果として、受光面のＺ座標は、レンズ２のベストフォーカス位置に合わせられやすくなる。
【００４３】
本実施形態に係る撮像装置１によれば、板状部材４の全体の厚みを異ならせることによって、レンズ２のフォーカスが調整されうる。レンズ２のフォーカスの調整精度は、スペーサ等の部材によって調整される場合よりも、板状部材４の全体の厚みによって調整される場合の方が、部材の寸法誤差の影響を受けにくい。つまり、本実施形態において、レンズ２のフォーカスは、より高い精度で調整されうる。
【００４４】
本実施形態に係る撮像装置１によれば、板状部材４の全体の厚みを異ならせることによって、レンズ２のベストフォーカス位置が調整されうる。板状部材４がカバー又はフィルタ等として機能する既存部材である場合、新たな部品が追加されなくとも、既存部品の調整によって、レンズ２のベストフォーカス位置が調整されうる。結果として、部品点数が低減されうる。
【００４５】
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例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又は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、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００４６】
本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１レンズは、第２レンズと識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
【００４７】
本開示において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４８】
１  撮像装置
２  レンズ
２１  第１レンズ
２２  第２レンズ
３  撮像素子
３１  基板
３２  締結部材
４  板状部材
５  保持部材
５１  第１レンズ保持部
５２  第２レンズ保持部
５３  撮像素子保持部
５４  板状部材保持部
５４１  ストッパ部
５４２  ガイド部
５４３  支持部
【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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