(57)【要約】【課題】開放姿勢や半開放姿勢では駆動コイルに通電が必要となり、省電力化を図ることが困難であった。【解決手段】固定側磁気駆動部１１には、駆動コイル１５が設けられた磁性部材１２が設けられ、可動側磁気駆動部２１には、可動体２２が前記磁性部材１２に対向して設けられ、前記可動体２２にはマグネット２４が前記磁性部材１２に対向するように固定されている。前記磁性部材１２に形成された凸部１２ａと凸部１２ｂのピッチに対して、マグネット２４の磁極間のピッチが１．５倍に設定されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を閉鎖して光を遮断する閉鎖姿勢と前記開口部を開放して光を通過させる開放姿勢との間で移動させられる光調節部材を駆動させる磁気駆動手段を有し、
前記磁気駆動手段は、前記光調節部材を、前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢とさらに前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢との間の途中の半開放姿勢の少なくとも３姿勢に設定可能であることを特徴とする絞り兼用シャッタ駆動装置。
【請求項２】
前記磁気駆動手段は、ベース側に固定される固定側磁気駆動部と、前記固定側磁気駆動部に対向して直線的に往復動作させられる可動側磁気駆動部で構成されている請求項１記載の絞り兼用シャッタ駆動装置。
【請求項３】
前記可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部は、前記光調節部材が前記開放姿勢と半開放姿勢のときに無通電状態で釣り合うように設定されている請求項２記載の絞り兼用シャッタ駆動装置。
【請求項４】
前記ベースには、前記光調節部材が半開放姿勢であるときに前記可動側磁気駆動部と前記固定側磁気駆動部との間に作用する磁気力と釣り合う弾性力を発生させる弾性部材が設けられている請求項２または３記載の絞り兼用シャッタ駆動装置。
【請求項５】
前記可動側磁気駆動部には、Ｎ極とＳ極が交互に着磁されたマグネットが設けられ、前記固定側磁気駆動部には、前記可動側磁気駆動部に対向する複数の凸部と駆動コイルが設けられ、隣接する前記凸部のピッチが、前記マグネットの隣接するＮ極とＳ極との間の磁極間のピッチの１．３〜１．５倍に設定されている請求項１ないし４のいずれかに記載の絞り兼用シャッタ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラなどに搭載される露光量を調節するための絞り兼用シャッタ駆動装置に係り、特に簡易な構造で絞り機能とシャッタ機能の部材を兼用できる絞り兼用シャッタ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１に示す発明は、カメラに設けられる絞り兼用シャッタ装置である。この装置は、３枚の羽根が開口部の周囲に回動自在に支持されており、これら３枚の羽根が同期して回動するようになっている。また開口部の近傍にはソレノイドが設けられており、このソレノイドにプランジャが進退自在に支持されている。プランジャは回動自在に支持されたレバーの一端に当接し、他端が前記羽根を同期して動作させる部材に連結され、さらにプランジャには付勢部材が装着されて前記プランジャは突出する方向に常に付勢されている。ソレノイドが通電されると、プランジャが前記付勢手段に反発しながら吸引されて、前記羽根が開口部を開放する位置に移動させられ、またソレノイドへの通電が解除されると、プランジャへの吸引力は解除されてプランジャは付勢部材の付勢力によってソレノイドから突出して各羽根が開口部を閉鎖する方向へ移動させられる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１５９８５１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
デジタルカメラなどの電子式のカメラには、撮像素子としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）が内蔵されており、このＣＣＤとこの前方に設けられたレンズとの間に露光量を調節する絞りや光を遮断するシャッタが設けられている。デジタル式のカメラでは、ＣＣＤを介して画像を取り込む際には電子シャッタとメカニカルシャッタとを併用するのが一般的となっており、この場合にはまず電子シャッタを起動させて、その後にメカニカルシャッタを動作させている。また、デジタル式のカメラでは、銀塩フィルムを使用したカメラのように撮影するときだけ開口部を開放してそれ以外は開口部を閉じておくものではなく、通常は開口部を開放しておき撮影後に開口部を閉じるものとなっている。
【０００５】
しかし、特許文献１に示すものでは、開口部を開放状態に維持する場合には、常に通電状態にしておく必要があり、装置の消費電力が大きくなって、頻繁に電池交換をしたり充電する必要が生じる問題がある。また特許文献１に示すものは、通電量を調節することにより、開口部を最大に開いた状態と完全に閉じた状態の途中の絞り状態に設定することが可能であるが、この絞り状態でもソレノイドの通電状態を維持する必要があり、低消費電力化を図ることができない。さらに、ソレノイドやステッピングモータを用いて駆動させているため大型で厚み寸法の大きな構造になってしまい、その結果カメラ自体が大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、機構が簡単、小型・薄型で且つ消費電力を低減できる絞り兼用シャッタ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、開口部を閉鎖して光を遮断する閉鎖姿勢と前記開口部を開放して光を通過させる開放姿勢との間で移動させられる光調節部材を駆動させる磁気駆動手段を有し、
前記磁気駆動手段は、前記光調節部材を、前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢とさらに前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢との間の途中の半開放姿勢の少なくとも３姿勢に設定可能であることを特徴とするものである。
【０００８】
上記本発明では、光調節部材を３姿勢に設定できるため、ひとつのまたは１組の光調節部材により絞り機能とシャッタ機能とを兼用することができ、その結果、ひとつの磁気駆動手段で駆動可能になってコスト的に安価に製造できるようになる。
【０００９】
例えば、前記磁気駆動手段は、ベース側に固定される固定側磁気駆動部と、前記固定側磁気駆動部に対向して直線的に往復動作させられる可動側磁気駆動部で構成されている。
【００１０】
また、前記可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部は、前記光調節部材が前記開放姿勢と半開放姿勢のときに無通電状態で釣り合うように設定されている構成にできる。これにより、通常の姿勢である開放姿勢を無通電で維持することが可能になるため消費電力を低減できる。さらに半開放姿勢においても無通電状態で前記姿勢を維持できるためさらなる低消費電力化を図ることが可能になる。
【００１１】
上記の場合において、前記ベースには、前記光調節部材が半開放姿勢であるときに前記可動側磁気駆動部と前記固定側磁気駆動部との間に作用する磁気力と釣り合う弾性力を発生させる弾性部材が設けられている構成にできる。
【００１２】
例えば、前記可動側磁気駆動部には、Ｎ極とＳ極が交互に着磁されたマグネットが設けられ、前記固定側磁気駆動部には、前記可動側磁気駆動部に対向する複数の凸部と駆動コイルが設けられ、隣接する前記凸部のピッチが、前記マグネットの隣接するＮ極とＳ極との間の磁極間のピッチの１．３〜１．５倍に設定されていることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の絞り兼用シャッタ駆動装置の一例を示す斜視図、図２乃至図４は各姿勢での光調節部材を示す平面図、図５乃至図７は各姿勢での可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部の位置関係を示す平面図、図８は可動側磁気駆動部に働く位置と力の関係を示すグラフである。
【００１４】
本発明の絞り兼用シャッタ駆動装置は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付きの携帯電話、パソコン用カメラなどの絞り機能とシャッタ機能が必要なカメラに搭載することができる。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態の絞り兼用シャッタ駆動装置には、光調節部材を駆動する磁気駆動手段１０が設けられている。前記光調節部材は、図２乃至図４に示すように、３枚１組で動作する羽根部材３１，３２，３３を有している。前記磁気駆動手段１０は、固定側磁気駆動部１１と可動側磁気駆動部２１を有している。
【００１６】
前記固定側磁気駆動部１１には、鉄などの磁性材料で形成された磁性部材１２が設けられている。前記磁性部材１２は、図１に示すように、Ｘ−Ｙ平面視したときの形状がコ字状でＹ１側に突出する四角ブロック状の凸部１２ａ，１２ｂを有している。図５に示すように、前記磁性部材１２の各凸部１２ａ，１２ｂは、Ｘ方向の幅寸法がいずれもＷ１に設定されており、前記凸部１２ａと凸部１２ｂとの間にはＹ１側が開放する凹部１２ｃとなっている。
【００１７】
前記磁性部材１２の凸部１２ａには、銅線などを複数回巻回して形成された駆動コイル１５が設けられている。このとき、前記駆動コイル１５のＹ１側の面と前記凸部１２ａの先端面１２ａ１とが一致するか、あるいは駆動コイル１５のＹ１側の面が前記先端面１２ａ１から突出しないように取り付けられる。
【００１８】
図１に示すように、前記磁性部材１２は、樹脂や非磁性金属などの材料で形成された支持体１６に固定されている。支持体１６は、Ｌ字状に折り曲げ形成された一対の支持部材１６ａ，１６ｂで構成され、前記支持部材１６ａと１６ｂとで前記磁性部材１２をＸ方向の両側から挟むようにして固定されている。前記支持部材１６ａ，１６ｂの先端は、それぞれＹ１側を向くように設定され、前記磁性部材１２と前記支持部材１６ａ，１６ｂにより、Ｙ１側が開口する凹部１７が形成されている。
【００１９】
前記支持部材１６ａ，１６ｂには、それぞれＺ方向に並列に２つの貫通孔１８ａ，１８ｂ（支持部材１６ｂにしか図示していない）が形成されており、支持部材１６ａの貫通孔１８ａ，１８ｂから支持部材１６ｂの貫通孔にかけてガイド軸１９ａ，１９ｂが挿入されている。
【００２０】
前記可動側磁気駆動部２１は、Ｘ方向に長く形成された四角柱状の可動体２２を有しており、前記可動体２２のＸ軸側の側面にはＸ１−Ｘ２方向に貫通するガイド穴２２ａ，２２ｂが穿設されている。前記ガイド穴２２ａ，２２ｂには、前記ガイド軸１９ａ，１９ｂが挿通されて、前記可動体２２がＸ１−Ｘ２方向に移動自在に支持されている。
【００２１】
前記可動体２２のＹ２側の側面には、鉄やフェライトなどの磁性材料で形成された板状のヨーク部材２３が重ねて固定され、さらにヨーク部材２３の側面に永久磁石でＮ極、Ｓ極、Ｎ極およびＳ極となるように交互に磁化されたマグネット２４が重ねて固定されている。図５に示すように、前記マグネット２４は、Ｘ１側の端部がＮ極に磁化されて、そしてＳ極、Ｎ極に磁化されて、Ｘ２側の端部がＳ極に磁化されている。このときマグネット２４のＹ２側の面と前記磁性部材１２のＹ１側の面との間に微小な隙間が形成された状態で対向している。
【００２２】
また、前記可動体２２には、Ｚ１方向に突出する棒状の連結ピン２５（図１参照）が突出して形成されている。この連結ピン２５が以下に示す光調節部材に連結されている。
【００２３】
図２に示すように、本実施の形態の光調節部材はベース３０に固定されている。ベース３０の中央部には円形の開口部３４が形成されている。本実施の形態の光調節部材は３枚の羽根部材３１，３２，３３で構成され、各羽根部材３１，３２，３３が前記ベース３０に軸３１ａ，３２ａ，３３ａを介して回動自在に支持されている。前記羽根部材３１，３２，３３の基端は、前記軸３１ａ，３２ａ，３３ａに支持されている。また前記羽根部材３１，３２，３３の先端には前記開口部３４の周縁部に沿う円弧状の開閉板３１ｂ，３２ｂ，３３ｂが形成されている。
【００２４】
前記羽根部材３１，３２，３３には、前記軸３１ａ，３２ａ，３３ａの近傍に半径方向に延びる長穴３１ｃ，３２ｃ，３３ｃがＺ方向に貫通して形成されている。前記ベース３０の内周縁と前記開口部３４の周縁部との間には、リング状に形成されたリンク部材３５が回動自在に支持されている。前記リンク部材３５には、羽根部材３２，３３側に突出するピン３５ａ，３５ｂが突出して形成され、前記ピン３５ａ，３５ｂが前記長穴３２ｃ，３３ｃに移動自在に挿入されている。
【００２５】
前記ベース３０上には、前記磁気駆動手段１０が前記羽根部材３１と一部重なる位置に固定されている。前記磁気駆動手段１０に設けられた前記連結ピン２５が前記長穴３１ｃ内に移動自在に挿入されている。なお、図示していないが、前記リンク部材３５には、Ｙ軸方向に微小距離移動可能となるように前記連結ピン２５よりもＹ軸方向に延びる長穴が形成されて、この長穴にも前記連結ピン２５が移動自在に挿入されている。これにより、前記連結ピン２５が磁気駆動手段により直線的に動作させられたときに、前記連結ピン２５の移動によってリンク部材３５が回動可能となる。
【００２６】
本実施の形態では、図２に示す位置が開放姿勢すなわち絞りが完全に開放した状態であり、図３に示す位置が半開放姿勢すなわち半絞り状態であり、図４に示す位置が閉鎖姿勢すなわちシャッタ状態である。
【００２７】
図２に示す状態では、前記連結ピン２５がＸ２方向に移動させられており、リンク部材３５が反時計方向に回動させられている。リンク部材３５が反時計方向に回動させられると、羽根部材３１が軸３１ａを支点として時計回り方向に回動させられるとともに、この羽根部材３１の動作に同期して羽根部材３２，３３も時計回り方向に軸３２ａ，３３ａを支点として回動させられる。すなわち、リンク部材３５が反時計方向に回動させられることで、ピン３５ａ，３５ｂが長穴３２ｃ，３３ｃ内を移動させられて、このときの移動力に基づいて羽根部材３２，３３が時計回り方向へ回動させられる。
【００２８】
前記連結ピン２５がＸ１方向に移動させられると、リンク部材３５が時計回り方向に回動させられるとともに連結ピン２５が長穴３１ｃ内を移動させられて、このときの連結ピン２５の移動力によって前記羽根部材３１が軸３１ａを支点として反時計方向へ回動させられる。さらに、リンク部材３５の回動力に基づいてピン３５ａ，３５ｂが長穴３２ｃ，３３ｃ内を移動させられて、羽根部材３１の動作動作に同期して羽根部材３２，３３も反時計方向へ回動させられる。この動作によって、図３に示す光調節部材として機能する羽根部材３１，３２，３３が半開放姿勢に設定される。
【００２９】
さらに、連結ピン２５が図３に示す位置からさらにＸ１方向に移動させられると、図４に示すようにリンク部材３５がさらに時計回り方向に回動させられて、前記羽根部材３１，３２，３３が連結ピン２５、ピン３５ａ，３５ｂの移動力によって同期しながら開口部３４を完全に閉鎖する閉鎖姿勢に至る。
【００３０】
本実施の形態では、図７に示すようにマグネット２４の互いに隣り合うＮ極とＳ極のピッチをｐとすると、磁性部材１２に形成された凸部１２ａと凸部１２ｂのピッチは１．５ｐに設定されている。さらに詳述すると、Ｎ極に磁化された部分のＸ方向の中心から前記Ｎ極に隣接するＳ極の磁化された部分のＸ方向の中心までの距離をｐとしたときに、凸部１２ａのＸ方向の中心から凸部１２ｂのＸ方向の中心までの距離がｐの１．５倍に設定されている。なお、マグネット２４のＮ極−Ｓ極間のピッチに対して磁性部材１２の凸部１２ａ，１２ｂのピッチは、１．５倍に限られるものはなく、１．３倍以上１．５倍未満であってもよく、あるいは１．５倍を若干超えていてもよい。
【００３１】
また、図５に示すように、前記磁気駆動手段１０が固定されるベース３０には、トーションバネで形成された弾性部材３６が設けられている。弾性部材３６の一端は前記ベース３０に掛止され、他端は自由状態に設定されている。本実施の形態では、前記弾性部材３６は、図５に示す開放状態では可動体２２側とは接しておらず、図６に示す半開放姿勢において可動体２２側に接触して弾性復帰力が発生するように設定されている。
【００３２】
次に、本実施の形態の絞り兼用シャッタ駆動装置での３姿勢の設定動作について図５〜図８を参照して説明する。なお、図８の縦軸は推力の大きさ（割合）を示し、横軸（ｘ）の上側が図５〜図７において可動体２２を左側（Ｘ１側）へ動作させる力であり、ｘ軸より下側が可動体２２を右側（Ｘ２側）に動作させる力である。また横軸（ｘ）は、可動体２２の位置を示し、図５に示す位置が０（ゼロ）である。また、図８に示すグラフａは、駆動コイル１５が通電されていないときにマグネット２４と磁性部材１２との間、あるいはマグネット２４と磁性部材１２及び駆動コイル１５との間に働く磁気力（無通電推力）である。またグラフｂは、駆動コイル１５が通電されたときの可動側磁気駆動部（可動体２２側）に働く推力である。
【００３３】
図５に示す位置は、連結ピン２５が光調節部材として機能する羽根部材３１，３２，３３を開放姿勢とする位置に設定させる状態である。このとき、連結ピン２５が設けられた可動体２２が図１に示す支持体１６ｂのＸ１側の内側面に当接してそれ以上可動体２２がＸ２方向へは移動できないようになっている。すなわち、可動体２２は図８のグラフａで示すように、無通電状態では右方向（図５ではＸ２方向）へ磁気力（無通電推力）ｆ１が作用している。したがって、可動体２２は支持体１６ｂの内面に当たっているためそれ以上Ｘ２方向へは移動できず、羽根部材３１，３２，３３は開放姿勢を維持することができる。
【００３４】
前記凸部１２ａと１２ｂが、それぞれマグネット２４のＮ極に対してほぼ等しい面積で対向するように設定すると、無通電状態であっても可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部とが釣り合う状態に設定されるが、図５に示すように、凸部１２ｂ側のＮ極との対向面積を若干凸部１２ａより大きくしておくことで、可動体２２側に対して無通電でＸ２方向への推力を発生させるようにしている。
【００３５】
図５に示す開放姿勢において、駆動コイル１５を一定の電圧で短時間通電し、駆動コイル１５のＸ１側のコイル１５ａに紙面裏側から表側に電流が流れるように、そしてＸ２側のコイル１５ｂに前記とは逆向きの電流が流れるように制御すると、駆動コイル１５とマグネット２４との間にはＸ１方向への推力が発生する。この開放姿勢で発生する推力が図８に符号Ｆ１で示すものである。推力Ｆ１は、前記無通電推力ｆ１よりも大きいため、可動体２２に対して左方向（Ｘ１方向）への推力が発生する。
【００３６】
そして、前記可動体２２は、図６に示す位置に移行させられるが、この位置に至る直前に可動体２２のＸ１側の進行方向に設けられた弾性部材３６の一端に可動体２２のＸ１側の面が当接する。このときには既に駆動コイル１５の通電がカットされて、可動体２２にはＸ１方向への無通電推力が発生し、図６の位置において可動体２２の無通電推力ｆ２と前記弾性部材３７の弾性復帰力Ｓ１とが釣り合って、この時点で可動体２２は停止する。この位置が半開放姿勢となる。よって、この半開放姿勢においても無通電状態で前記姿勢を維持することが可能になる。
【００３７】
なお、半開放姿勢の場合には、図６に示す位置において凸部１２ａ，１２ｂとマグネット２４のＮ極との各対向面積が等しくなる方向すなわちＸ１方向へ可動体２２側を動作させる無通電推力が働くことになる。
【００３８】
さらに図６に示す半開放姿勢において、前記より高い電圧の電流が、駆動コイル１５のコイル１５ａ側では紙面裏側から表側に、コイル１５ｂ側ではそれとは逆向きに短時間だけ流れることにより、可動体２２に対してＸ１方向への推力が発生する。図６に示す姿勢で発生する推力は、図８において符号ｆ３で示すように、前記弾性復帰力Ｓ１よりも大きなものとなる。よって、可動体２２は弾性部材３６の弾性復帰力Ｓ１に打ち勝ってさらにＸ１方向へ移動できることになる。これにより、可動体２２の連結ピン２５は図７に示す羽根部材３１，３２，３３を閉鎖姿勢にする位置まで移動させられる。
【００３９】
閉鎖姿勢の位置に至った可動体２２は、通電状態は解除されているため、その後は弾性部材３６の弾性復帰力によって開放姿勢へと復帰させられる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、羽根部材３１，３２，３３を開放姿勢から直接に閉鎖姿勢へと切り換えるようにすることもできる。この場合には、図５に示す開放姿勢において、駆動コイル１５に対して高い電圧の電流すなわち、半開放姿勢から閉鎖姿勢に移行させるときに発生させる電圧よりも高い電圧の電流を流すことにより、羽根部材３１，３２，３３を開放姿勢から一気に閉鎖姿勢へ移行させることができる。
【００４１】
また、可動体２２が図７に示す閉鎖姿勢の位置から図５に示す開放姿勢の位置に復帰する際に、弾性部材３６の弾性復帰力のみで移行させるだけでなく、駆動コイル１５を通電して可動体２２に対してＸ２方向への移動力を発生させるようにしてもよい。
【００４２】
本実施の形態では、マグネット２４と鉄芯磁性部材１２が羽根部材３１，３２，３３（光調節部材）の開閉動作方向と平行な方向に配置されているが、直交する方向に配置してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した本発明は、絞りとシャッタとを兼用できる光調節部材が設けられているものにおいて、無通電状態で開放姿勢と半開放姿勢に設定できるので省電力化を図ることが可能になる。また、ひとつの磁気駆動手段だけで絞りとシャッタを兼用できるのでコスト的に安価なカメラを提供できる。
【００４４】
また、光調節部材の開閉方向と磁気駆動手段を方向に動作するように設定し、しかもマグネットと駆動コイルの方向を同じ向きに延びるように設定したので、超薄型のアクチュエータにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絞り兼用シャッタ駆動部材を示す斜視図、
【図２】光調節部材が開放姿勢であるときの状態を示す平面図、
【図３】光調節部材が半開放姿勢であるときの状態を示す平面図、
【図４】光調節部材が閉鎖姿勢であるときの状態を示す平面図、
【図５】磁気駆動手段が開放姿勢に設定されているときの状態を示す平面図、
【図６】磁気駆動手段が半開放姿勢に設定されているときの状態を示す平面図、
【図７】磁気駆動手段が閉鎖姿勢に設定されているときの状態を示す平面図、
【図８】可動体の位置と作用する力との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
１１  固定側磁気駆動部
１２  磁性部材
１２ａ，１２ｂ  凸部
１５  駆動コイル
２１  可動側磁気駆動部
２２  可動体
２３  ヨーク部材
２４  マグネット
２５  連結ピン
３０  ベース
３１，３２，３３  羽根部材（光調節部材）
３１ａ，３２ａ，３３ａ  軸
３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ  開閉板
３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ  長穴
３４  開口部
３５  リンク部材
３５ａ，３５ｂ  ピン
３６  弾性部材
【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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