(57)【要約】【課題】高い同軸性を備え、マルチレンズに代替できる異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体を提供すること。【解決手段】球体１０と、第１レンズ２０を含み、球体１０が透光性を備え、かつ第１屈折率を有し、第１部分１１と第２部分１２で円球状に構成され、第１レンズ２０が透光性を備え、球体１０の第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、第１レンズ２０が球体１０の第１部分１１を覆って形成され、球体１０の第２部分１２が第１レンズ２０の外部に突出して露出され、第１レンズ２０に球体１０の第１部分１１に相対する第１受光曲面２２が設けられ、光線を球体１０の第２部分１２に通過させて第１次集光を行い、第１受光曲面２２に通過させて第２次集光を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体であって、球体と、第１レンズを含み、
前記球体が透光性を備え、かつ第１屈折率を有し、第１次集光を行い、第１部分と第２部分で円球状に構成され、
前記第１レンズが透光性を備え、かつ前記球体の第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、前記第１レンズが前記球体の第１部分を覆って形成され、前記球体の第２部分が第１レンズの外部に突出して露出され、かつ第１レンズに前記球体の第１部分に相対する第１受光曲面が設けられ、光線を前記球体の第２部分に通過させて第１次集光を行い、続いて該光線をさらに前記第１受光曲面に通過させて第２次集光を行う、
ことを特徴とする、異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【請求項２】
前記球体の第２部分は凸レンズを呈し、前記第１レンズの第１受光曲面は凹面であることを特徴とする、請求項１に記載の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【請求項３】
透光性を備えた第２レンズを含み、該第２レンズが前記第１レンズ上に形成されて前記球体に相対し、かつ前記第１屈折率及び第２屈折率と異なる第３屈折率を有することを特徴とする、請求項２に記載の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【請求項４】
前記第２レンズ上に該第１受光曲面と相互に間を隔てた第２受光曲面が設けられ、光線が該第２受光曲面を通過するとき第３次集光が行われることを特徴とする、請求項３に記載の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【請求項５】
前記球体がガラス球であり、前記第１レンズが透明なシリコンを射出成形で該球体の該第１部分上に形成して成り、該第２レンズが透明なプラスチックを射出成形で該第１レンズ上に形成して成ることを特徴とする、請求項３に記載の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【請求項６】
異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体であって、球体と、第１レンズと、第３レンズと、を含み、
前記球体が透光性と第１屈折率を備え、第１次集光を行い、第１部分と第２部分で円球状に構成され、
前記第１レンズが透光性を備え、かつ該球体の該第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、該第１レンズが前記球体の該第１部分を覆って形成され、かつ該第１レンズ上に前記球体の第１部分に相対する第１受光曲面が設けられ、
前記第３レンズが透光性を備え、かつ前記第１レンズと同じ第２屈折率を有し、該第３レンズが前記球体の該第２部分を覆って形成され、かつ前記第１レンズに相対し、前記球体が前記第１レンズと第３レンズの間に包み込まれ、前記第３レンズ上に前記球体の第２部分と相互に間を隔てた第３受光曲面が設けられ、光線が該第３受光曲面を通過して第１次集光を行い、さらに前記球体の第２部分を通過して第２次集光を行い、前記第１レンズの第１受光曲面を通過して第３次集光を行う、
ことを特徴とする、異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【請求項７】
さらに透光性を備えた第２レンズを含み、該第２レンズが前記第１レンズ上に形成され、前記球体に相対し、かつ前記第１屈折率及び第２屈折率と異なる第３屈折率を有することを特徴とする、請求項６に記載の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【請求項８】
さらに透光性を備えた第４レンズを含み、該第４レンズが前記第３レンズ上に形成されて前記球体に相対し、かつ前記第１レンズ及び第２レンズと同じ第３屈折率を有することを特徴とする、請求項７に記載の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【請求項９】
前記第２レンズ上に該第１受光曲面と相互に間を隔てた第２受光曲面が設けられたことを特徴とする、請求項７に記載の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【請求項１０】
前記第４レンズ上に該第３受光曲面と相互に間を隔てた第４受光曲面が凸設されたことを特徴とする、請求項８に記載の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズの構造に関し、特に、高い同軸性を備え、異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学レンズは単一レンズから徐々にマルチレンズに発展しており、光伝播の特殊な要求を満たすために、マルチレンズを利用して光路を変え、光学収差と球面収差を取り除いている。
しかしながら、通常、マルチレンズは各レンズを順にレンズフレーム上に組み込む必要があり、組み立てに手間がかかるだけでなく、多くの空間が浪費される。
また、マルチレンズの構成は、光軸のずれを回避するため、各レンズ間が高い同軸性を満たす必要がある。
【０００３】
上述の問題を改善するために、例えば特許文献１には、複合型レンズ及びその製造方法と製造装置が開示されている。
この複合レンズは、光軸と、１つ以上の基材と、１つ以上の光学耐熱コロイド層を含み、光学耐熱コロイド層が、コロイド層光学有効半径を含み、該コロイド層の光学有効半径の軸心が該光軸と重なり合い、各基材の的中心部位が基材光学有効半径を含み、該光学有効半径の表面が該光学耐熱コロイド層に貼合されたとき、該基材光学有効半径の軸心が該コロイド層光学有効半径の軸心と重なり合い、該光学耐熱コロイドが金型で先に滴定されてから、該基材が該光学耐熱コロイドに貼合される。
【０００４】
また、特許文献２には複合型レンズの製造方法が開示されている。
上記製造方法は、まず基層ビレット、複合層ビレット及び基層成型押圧板、複合層成型押圧板を用意し、２つの成型押圧板がそれぞれ成型表面を備え、次に基層成型押圧板を利用してその成型表面を基層ビレット上にプレスして、複合レンズの基層を形成し、さらに複合層成型押圧板を利用してその成型表面を複合層ビレット上にプレスし、同時に複合層ビレットを複合レンズの基層上にプレスして、複合レンズの複合層を形成している。
【０００５】
これにより複合型レンズでマルチレンズの組み立てを代替し、高同軸性の要求を満たしている。
しかしながら、上記従来の複合レンズは成型上の工程が複雑で、各層のレンズ間に異なる接着材料を通じて各レンズ間の接着力を高め、各レンズ間の剥離を防止する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】台湾特許公告第Ｉ３５６７６０号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２００６２２６５６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、高い同軸性を備え、マルチレンズに代替できる異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体は、球体と、第１レンズを含み、前記球体が透光性を備え、かつ第１屈折率を有し、第１次集光を行い、第１部分と第２部分で円球状に構成され、前記第１レンズが透光性を備え、かつ前記球体の第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、前記第１レンズが前記球体の第１部分を覆って形成され、前記球体の第２部分が第１レンズの外部に突出して露出され、かつ第１レンズに前記球体の第１部分に相対する第１受光曲面が設けられ、光線を前記球体の第２部分に通過させて第１次集光を行い、続いて該光線をさらに前記第１受光曲面に通過させて第２次集光を行う。
【０００９】
一実施例において、前記球体の第２部分は凸レンズを呈し、前記第１レンズの第１受光曲面は凹面である。
一実施例において、透光性を備えた第２レンズを含み、該第２レンズが前記第１レンズ上に形成されて前記球体に相対し、かつ前記第１屈折率及び第２屈折率と異なる第３屈折率を有する。
一実施例において、前記第２レンズ上に該第１受光曲面と相互に間を隔てた第２受光曲面が設けられ、光線が該第２受光曲面を通過するとき第３次集光が行われる。
一実施例において、前記球体がガラス球であり、前記第１レンズが透明なシリコンを射出成形で該球体の該第１部分上に形成して成り、該第２レンズが透明なプラスチックを射出成形で該第１レンズ上に形成して成る。
【００１０】
あるいは、本発明の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体は、球体と、第１レンズと、第３レンズと、を含み、前記球体が透光性と第１屈折率を備え、第１次集光を行い、第１部分と第２部分で円球状に構成され、前記第１レンズが透光性を備え、かつ該球体の該第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、該第１レンズが前記球体の該第１部分を覆って形成され、かつ該第１レンズ上に前記球体の第１部分に相対する第１受光曲面が設けられ、前記第３レンズが透光性を備え、かつ前記第１レンズと同じ第２屈折率を有し、該第３レンズが前記球体の該第２部分を覆って形成され、かつ前記第１レンズに相対し、前記球体が前記第１レンズと第３レンズの間に包み込まれ、前記第３レンズ上に前記球体の第２部分と相互に間を隔てた第３受光曲面が設けられ、光線が該第３受光曲面を通過して第１次集光を行い、さらに前記球体の第２部分を通過して第２次集光を行い、前記第１レンズの第１受光曲面を通過して第３次集光を行う。
【００１１】
一実施例において、さらに透光性を備えた第２レンズを含み、該第２レンズが前記第１レンズ上に形成され、前記球体に相対し、かつ前記第１屈折率及び第２屈折率と異なる第３屈折率を有する。
一実施例において、さらに透光性を備えた第４レンズを含み、該第４レンズが前記第３レンズ上に形成されて前記球体に相対し、かつ前記第１レンズ及び第２レンズと同じ第３屈折率を有する。
一実施例において、前記第２レンズ上に該第１受光曲面と相互に間を隔てた第２受光曲面が設けられる。
一実施例において、前記第４レンズ上に該第３受光曲面と相互に間を隔てた第４受光曲面が凸設される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は従来技術と比較して次のような利点を備えている。
１.本発明の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体は従来のマルチレンズを代替し、高い同軸性の要件を満たすとともに、省スペースの効果を備えている。
２.円球状の球体を利用し、球体全体に球面を形成することで、採光範囲を大幅に増加でき、迷光の問題を効果的に解決できる。同時に受光効率を高め、結像の暗いエリアを減少し、非点収差及び光学収差等の問題を解決して、結像品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１を示す異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体の断面図である。
【図２】本発明の実施例１を示す異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体の分解断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る金型の分解図である。
【図４】本発明の実施例１に係る金型の組み立て図である。
【図５】本発明の実施例２を示す異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体の断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係るカメラモジュールの断面図である。
【図７】本発明の実施例３を示す異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体の断面図である。
【図８】本発明の実施例３を示す異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体の分解断面図である。
【図９】本発明の実施例３に係るカメラモジュールの断面図である。
【図１０】本発明の実施例４を示す異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明の実施例１を示す。
本発明の異なる屈折率の材料を利用して構成されたレンズ構造体は、球体１０と、第１レンズ２０を含む。
球体１０は第１部分１１と、第１部分１１に一体に連接された第２部分１２を備え、第１部分１１と第２部分１２が１つの円球を構成する。球体１０が透光性を備え、かつ第１屈折率を有する。
【００１５】
第１レンズ２０は球体１０の一側に形成される。本実施例において、第１レンズ２０は、球体１０の第１部分１１に相隣する位置に、第１部分１１を嵌設するために用いる第１嵌合槽２１を有し、第１部分１１が第１嵌合槽２１内に嵌設されて第１レンズ２０で覆われ、球体１０の第２部分１２が第１レンズ２０の外部に突出して露出され、第２部分１２が該第１レンズ２０上で凸レンズを形成する。
第１レンズ２０は、球体１０に相対する他側に凹面である第１受光曲面２２を有する。第１レンズ２０は同様に透光性を備え、かつ球体１０の第１屈折率と異なる第２屈折率を有する。
球体１０の第２部分１２が球面であり、第１レンズ２０の外部に突出しているため、光線を球体１０の第２部分１２に通過させて第１次集光を行い、続いて該光線をさらに第１受光曲面２２に通過させて第２次集光を行う。
本実施例において、球体１０はガラス球であり、球体１０の全周面が球面構造を形成する。第１レンズ２０は透明なシリコンで形成され、該透明なシリコンは透光性と高い粘着力を備えているため、第１レンズ２０と球体１０を効果的に相互に接着させることができる。
【００１６】
図３及び図４に示すように、第１レンズ２０の形成は、まず金型３０を用意する。
金型３０は第１金型３１と第２金型３２を含む。
第１金型３１上には球体１０の第２部分１２を収容するための位置決め槽３１１が形成され、球体１０が第２部分１２を利用して位置決め槽３１１内に設置されたとき、球体１０の第１部分１１を第１金型３１の外部に突出して露出させる。
第２金型３２は第１金型３１に相対する方向に成型空間３２１を備え、かつ成型空間３２１内の第１金型３１に相対する一面上に突出部３２２が形成される。
【００１７】
第２金型３２と第１金型３１を相互に組み立て、第１金型３１を利用して第２金型３２上の成型空間３２１を封鎖し、球体１０の第１部分１１を成型空間３２１内に突出して露出させ、その後透光性を備えた液態のシリコンを成型空間３２１内に注入し、液態のシリコンが冷却されて凝固すると、成型空間３２１内に球体１０の第１部分１１に固定された第１レンズ２０が形成される。
図２に示すように、第１レンズ２０の球体１０の第１部分１１外側に第１嵌合槽２１が形成され、突出部３２２の位置に第１受光曲面２２が形成される。続いて第１金型３１と第２金型３２を分離し、同時に第１レンズ２０と球体１０を取り出すと、本発明のレンズ構造体が形成される。
【００１８】
図５及び図６に本発明の実施例２を示す。
図５に示すように、本実施例のレンズ構造体はさらに第２レンズ４０を含む。
第２レンズ４０は第１レンズ２０の球体１０に相対する他側に設置される。第２レンズ４０は透光性を備え、かつ第１屈折率及び第２屈折率と異なる第３屈折率を有する。
本実施例において、第２レンズ４０は透明なプラスチックを射出成形して第１レンズ２０上に成型される。第２レンズ４０の第１レンズ２０に相隣する一面上に、第１受光曲面２２内に嵌設される第１凸レンズ部４１が形成され、かつ第２レンズ４０の第１凸レンズ部４１に相対する他方の一面上に第２受光曲面４２が形成される。第２受光曲面４２の面積は第１受光曲面２２より若干小さく、かつ相互に間が隔てられる。
このほか、第１レンズ２０と第２レンズ４０は射出成形で１つの柱状体として組み立てられてもよい。
【００１９】
図６は、実施例２のレンズ構造体を応用したカメラモジュール５０を示す。
カメラモジュール５０は、レンズ座体５１と、イメージセンサーモジュール５２と、回路板５３を含む。
レンズ座体５１は、第１座体５１１と、第１座体５１１上に設置された第２座体５１２を含み、第１座体５１１と第２座体５１２間に収納空間が形成され、第１レンズ２０と第２レンズ４０が柱状に起立した状態でこの収納空間内に直接設置される。これにより、第１レンズ２０と第２レンズ４０をレンズ座体５１内に迅速に組み込むことができる。
第１座体５１１上に球体１０の第２部分１２を穿設させるための入光孔５１３が設けられ、第２部分１２が入光孔５１３を通じて第１座体５１１の外部に突出して露出される。また、第２座体５１２には第２受光曲面４２に相隣する受光孔５１４が設けられる。
イメージセンサーモジュール５２は受光孔５１４の下に設置され、回路板５３に電気的に接続される。
【００２０】
球体１０の第２部分１２が球面であり、レンズ座体５１の外部に突出して露出されるため、光線がレンズ座体５１外部から球体１０の第２部分１２を通過するとき、第２部分１２を利用してレンズ座体５１外部で採光範囲を増加することができる。かつ、該光線が第２部分１２を通過して第１次集光が行われ、さらに球体１０を通過して第１レンズ２０内に進入する。続いて該光線が第１レンズ２０を通過した後、第１受光曲面２２を通過して第２次集光が行われ、さらに第２レンズ４０に進入する。光線が第２レンズ４０を通過して第３次集光が行われる。該光線が第２受光曲面４２を通過した後さらに受光孔５１４を通過してイメージセンサーモジュール５２内に進入し、効果的に迷光の問題を解決すると同時に、受光効率を高め、結像の暗いエリアを減少し、結像品質を向上することができる。
【００２１】
さらに、第１レンズ２０と第２レンズ４０がいずれも射出成形を利用して順に球体１０上に成型されるため、金型（図示しない）の加工精度を利用して球体１０、第１レンズ２０及び第２レンズ４０相互間の同軸性を効果的に制御でき、マルチレンズの高い同軸性という要件を満たすことができる。
同時に、第１レンズ２０と第２レンズ４０がそれぞれ異なる屈折率の透明材料を利用して射出成形で球体１０上に成型されるため、カメラモジュール５０の体積を効果的に減少し、カメラモジュール５０の省スペース効果を達成することができる。
【００２２】
図７と図８に本発明の実施例３を示す。
本実施例において、レンズ構造体は球体１０と、第１レンズ２０と、第３レンズ６０で構成され、第３レンズ６０が球体１０の第２部分１２上に設置され、かつ第１レンズ２０に相対し、球体１０を第１レンズ２０と第３レンズ６０の間に包み込む。
第３レンズ６０の第１レンズ２０に相隣する一面上に、第１レンズ２０の第１嵌合槽２１に相対し、かつ球体１０の第２部分１２を嵌設させるための第２嵌合槽６１が設けられ、かつ第３レンズ６０の第１レンズ２０から離れた他面上に第３受光曲面６２が形成される。第３受光曲面６２は凸面であり、球体１０の該第２部分１２と相互に間が隔てられる。
【００２３】
第１レンズ２０と第３レンズ６０はいずれも透光性を備えたシリコンを利用してそれぞれ射出成形で形成され、第１レンズ２０と該第３レンズ６０が同じ第２屈折率を有し、かつ第１レンズ２０と第３レンズ６０が１つの柱状体として組み立てられる。
当然、実際の応用上、該第１レンズ２０と該第３レンズ６０はそれぞれ異なる屈折率の透光性材料を利用して製造し、球体１０、第１レンズ２０、第３レンズ６０がそれぞれ異なる屈折率を有してもよい。
【００２４】
図９に示すように、実施例３のレンズ構造体をカメラモジュール５０に応用するとき、組み立てられて柱状体を呈する第１レンズ２０と第３レンズ６０がレンズ座体５１内に設置され、第３レンズ６０の第３受光曲面６２が入光孔５１３を通じてレンズ座体５１の外部に突出して露出され、第１レンズ２０の第１受光曲面２２が受光孔５１４の位置に近く、第１受光曲面２２がイメージセンサーモジュール５２に近づけられる。
光線がレンズ座体５１外部から第３受光曲面６２を通過して第１次集光が行われる。該光線が第３レンズ６０を通過した後、さらに球体１０の第２部分１２により第２次集光が行われて、さらに球体１０内に進入する。光線が該球体１０を通過した後、第１レンズ２０を通過し、かつ第１受光曲面２２を通過して第３次集光が行われる。最後に受光孔５１４を通過してイメージセンサーモジュール５２内に進入し、同様に効果的に迷光の問題を解決すると同時に、受光効率を高め、結像の暗いエリアを減少し、非点収差及び光学収差等の問題も解決でき、結像品質を向上することができる。
【００２５】
図１０に本発明の実施例４を示す。
本実施例において、レンズ構造体は球体１０と、第１レンズ２０と、第２レンズ４０と、第３レンズ６０と、第４レンズ７０で構成される。
球体１０が第１レンズ２０と第３レンズ６０の間に包み込まれ、第２レンズ４０が第１レンズ２０に隣接して球体１０と相対し、第４レンズ７０が第３レンズ６０に隣接して球体１０と相対する。
本実施例において、球体１０は透光性を備えたガラス材料で形成され、第１レンズ２０と第３レンズ６０は透光性を備えたシリコンを射出成形して形成され、第２レンズ４０と第４レンズ７０は透光性を備えたプラスチックをそれぞれ射出成形して形成される。かつ第１レンズ２０、第２レンズ４０、第３レンズ６０、第４レンズ７０が１つの柱状体に組み立てられる。
【００２６】
本実施例では、第４レンズ７０上に第４受光曲面７２が凸設されているため、光線が第４レンズ７０の第４受光曲面７２を通過すると、光線に第１次集光が行われる。該光線が第４レンズ７０を通過した後、さらに第３レンズ６０の第３受光曲面６２を経由して第２次集光が行われ、該光線が球体１０の第２部分１２を通過して該球体１０内部に進入すると、該光線が第２部分１２を通過して第３次集光が行われる。その後、第１レンズ２０内に進入し、第１レンズ２０の第１受光曲面２２を利用して第４次集光が行われ、最後に第２レンズ４０の第２受光曲面４２を通過して第５次集光が行われる。
これにより、異なる屈折率の材料で形成した球体１０、第１レンズ２０、第２レンズ４０、第３レンズ６０、第４レンズ７０を利用して、広角と受光効果を達成し、結像の暗いエリアを減少するとともに、非点収差及び光学収差等の問題を解決し、結像品質を高めることができる。
【００２７】
以上は、本発明の最良の実施例の説明にすぎず、これを以って本願の権利範囲を限定することはできない。当業者による本発明の要旨に基づいた同等効果の修飾や変化はいずれも本願の権利範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  球体
１１  第１部分
１２  第２部分
２０  第１レンズ
２１  第１嵌合槽
２２  第１受光曲面
３０  金型
３１  第１金型
３１１ 位置決め槽
３２  第２金型
３２１ 成型空間
３２２ 突出部
４０  第２レンズ
４１  第１凸レンズ部
４２  第２受光曲面
５０  カメラモジュール
５１  レンズ座体
５１１ 第１座体
５１２ 第２座体
５１３ 入光孔
５１４ 受光孔
５２  イメージセンサーモジュール
５３  回路板
６０  第３レンズ
６１  第２嵌合槽
６２  第３受光曲面
７０  第４レンズ
７２  第４受光曲面
【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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