(57)【要約】【課題】  十分に大きな画角を確保しつつコンパクトな構成を有し、良好な収差性能を発揮することが可能なレトロフォーカスレンズを提供する。【解決手段】  このレトロフォーカスレンズは、物体側から順に、全体として負の第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳｔと、全体として正の第２レンズ群Ｇ２とを備える。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第３レンズＬ３と、正の第４レンズＬ４と、正の第５レンズＬ５および負の第６レンズＬ６からなる接合レンズＬ５６とを有する。さらに、条件式（１），（２）を満足する。０．７＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．０……（１）、６５＜ν１  ……（２）、但し、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ν１は第１レンズＬ１のアッベ数。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群とを備え、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第３レンズと、正の第４レンズと、正の第５レンズおよび負の第６レンズからなる接合レンズとを有し、
さらに、以下の条件式（１）および（２）を満足するように構成されている
ことを特徴とするレトロフォーカスレンズ。
０．７＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．０  ……（１）
６５＜ν１  ……（２）
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
ν１：第１レンズのアッベ数
【請求項２】
前記第２レンズ群は、負レンズと正レンズと負レンズとを順に貼り合わせた３枚構成の接合レンズを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のレトロフォーカスレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画角が大きく、特に高画素の固体撮像素子を用いたＨＤＴＶ（High Definition Television）カメラに好適なレトロフォーカスレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＣＤ（電荷結合素子）などの撮像素子を備えたテレビカメラやビデオカメラが普及している。このようなテレビカメラやビデオカメラにおける広角な撮像レンズ系としては、一般に、広画角であると共に焦点距離に対して十分に長いバックフォーカスを確保し易いレトロフォーカス型の広角レンズ（以下、単にレトロフォーカスレンズという。）が採用されている。これは、撮像レンズ系と撮像素子との間にローパスフィルタや赤外線カットフィルタなど、他の光学部品を配置する空間が必要となるからである。レトロフォーカスレンズは、絞りを挟むように物体側から順に負の群（前群）と正の群（後群）とを配置し、絞りに対して前後非対称な構成をなすものである。
【０００３】
このようなレトロフォーカスレンズには、前群において物体側から順に負レンズを２枚配設することにより１２０°を超えるような広画角を確保しつつ、最も物体側のレンズ面を非球面形状とすることにより広画角化に伴う諸収差を補正するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。また、特許文献１と異なり、最も物体側に正のレンズを配置することにより、広画角化に伴う負の歪曲収差を抑えるようにしたものもある（例えば、特許文献２および特許文献３参照。）。
【特許文献１】特許第２７９０４５３号公報
【特許文献２】特開平７−１８１３７６号公報
【特許文献３】特開平１１−２０２１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、より大きな画素数を有する撮像素子の開発によって、テレビカメラやビデオカメラにおける高画質化が図られてきている。これと並行してカメラ全体のコンパクト化も進んでいる。このような背景により、テレビカメラやビデオカメラに搭載されるレトロフォーカスレンズに対しても光学性能の向上および小型化への要求が強まっている。特にＨＤＴＶカメラなどに搭載される場合には極めて高い結像性能が要求されるので、球面収差や非点収差あるいはディストーションなどの諸収差を極めて良好に補正する必要がある。
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のレトロフォーカスレンズでは、諸収差、特にディストーションおよび非点収差が大きく、高画素の撮像素子に対応することが困難である。一方、特許文献２，３のレトロフォーカスレンズでは、ある程度の収差性能を確保しているものの、画角が、特許文献２では６６．６°、特許文献３では７６°程度（推定値）に留まっており、広角レンズとしては不十分となるケースも想定される。
【０００６】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、十分に大きな画角を確保しつつコンパクトな構成を有し、良好な収差性能を発揮することが可能なレトロフォーカスレンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるレトロフォーカスレンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群とを備えている。第１レンズ群は、物体側から順に、正の第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第３レンズと、正の第４レンズと、正の第５レンズおよび負の第６レンズからなる接合レンズとを有するように構成される。このレトロフォーカスレンズは、さらに、以下の条件式（１）および（２）を満足する。
０．７＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．０  ……（１）
６５＜ν１  ……（２）
但し、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｆは全系の焦点距離であり、ν１は第１レンズのアッベ数である。
【０００８】
本発明によるレトロフォーカスレンズでは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群とを備えることにより、十分なバックフォーカスと共に広画角が得られる。第１レンズ群では、第１レンズが正の屈折力を有することにより正の歪曲収差が生じ、この正の歪曲収差と後続の第２〜第６レンズで発生する負の歪曲収差とが互いに打ち消しあうこととなる。また、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第３レンズと、正の第４レンズとが順に配置されることにより、負の歪曲収差の発生そのものが抑制される。また、正の第５レンズおよび負の第６レンズからなる接合レンズを有することにより、軸上色収差が補正される。
【０００９】
さらに、条件式（１）により、全系の屈折力（１／ｆ）に対する第１レンズ群の屈折力（１／ｆ１）の大きさを表す量（｜ｆ１／ｆ｜）が適正化されているので、諸収差の補正と、小型化とがバランス良く保たれている。さらに、条件式（２）により、第１レンズのアッベ数が適正化されているので、特に画面周辺部における倍率色収差が良好に補正される。
【００１０】
本発明のレトロフォーカスレンズでは、第２レンズ群が、負レンズと正レンズと負レンズとを順に貼り合わせた３枚構成の接合レンズを含むように構成されることが好ましい。この場合、軸上および倍率色収差が、さらに良好に補正される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレトロフォーカスレンズによれば、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群とを備え、第１レンズ群が、物体側から順に、正の第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第３レンズと、正の第４レンズと、正の第５レンズおよび負の第６レンズからなる接合レンズとを有し、さらに、条件式（１）および（２）を満足するようにしたので、焦点距離よりも長いバックフォーカスと十分に大きな画角とを確保しつつコンパクトな構成を有することができるうえ、ＨＤＴＶカメラ等への搭載にも好適な、極めて良好な収差性能を得ることができる。具体的には、第１レンズ群において、正の第１レンズを配置することにより正の歪曲収差を発生させ、この正の歪曲収差と後続の第２〜第６レンズで発生する負の歪曲収差とを互いにキャンセルさせることができる。また、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第３レンズと、正の第４レンズとを順に配置することにより、負の歪曲収差の発生そのものを抑制することができる。また、正の第５レンズおよび負の第６レンズからなる接合レンズを配置することにより、軸上色収差を補正することができる。
【００１２】
さらに、条件式（１）を満足することにより、全系の屈折力（１／ｆ）に対する第１レンズ群の屈折力（１／ｆ１）の大きさを表す量（｜ｆ１／ｆ｜）を適正化でき、諸収差の補正と小型化とをバランス良く保つことができる。さらに、条件式（２）を満足することにより、第１レンズのアッベ数を適正化でき、特に画面周辺部における倍率色収差を良好に補正できる。
【００１３】
本発明のレトロフォーカスレンズでは、さらに、第２レンズ群が負レンズと正レンズと負レンズとを順に貼り合わせた３枚構成の接合レンズを含むようにした場合には、軸上および倍率色収差が、さらに良好に補正される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカスレンズの一構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図５）のレンズ構成に対応している。また、図２〜図４は、本実施の形態に係るレトロフォーカスレンズにおける他の構成例を示している。図２〜図４の構成例は、後述の第２〜第４の数値実施例（図６〜図８）のレンズ構成に対応している。なお、各構成例共に基本的な構成は同じなので、以下では、図１に示したレトロフォーカスレンズの構成を基本にして説明する。本実施の形態のレトロフォーカスレンズは、例えば画角１００°以上を性能を有し、特に、高画素の撮像素子を備えたＨＤカメラに好適に用いられる。図１において、符号Ｚobjで示す側が物体側（被写体側）であり、符号Ｚimgで示す側が像面側（結像側）である。符号Ｒｉ（Ｒ１〜Ｒ２７）は、開口絞り（以下、単に絞りという。）Ｓｔも含めて最も物体側の構成要素の面を１番目として、像面側に向かうに従い順次増加するｉ番目の構成要素の面Ｓｉ（ｉ＝１〜２７）の曲率半径を示す。ここで、符号Ｓ１２が絞りＳｔに対応する。符号Ｄｉ（Ｄ１〜Ｄ２７）は、ｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓi+1との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００１６】
このレトロフォーカスレンズは、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳｔと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備えている。レトロフォーカスレンズの結像面Ｉｐには、ＣＣＤ等の撮像素子（図示せず）が配置され、この撮像素子と第２レンズ群Ｇ２との間には、色分解プリズム等からなる色分解光学系ＧＣが配置されている。
【００１７】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第３レンズＬ３と、正の第４レンズＬ４と、正の第５レンズＬ５および負の第６レンズＬ６からなる接合レンズＬ５６とを有している。
【００１８】
さらに、このレトロフォーカスレンズは、以下の条件式（１）および（２）を満足するように構成されている。ここで、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離であり、ｆは全系の焦点距離であり、ν１は第１レンズＬ１のアッベ数である。
【００１９】
０．７＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．０  ……（１）
６５＜ν１  ……（２）
【００２０】
第２レンズ群Ｇ２は、負レンズと正レンズと負レンズとを順に貼り合わせた３枚構成の接合レンズを含む複数のレンズにより構成されている。具体的には、例えば、物体側から順に、両凸形状をなす第７レンズＬ７と、両凹形状をなす第８レンズＬ８、両凸形状をなす第９レンズＬ９および像側に凸の負のメニスカス形状をなす第１０レンズＬ１０からなる接合レンズＬ８１０と、両凹形状をなす第１１レンズＬ１１と、両凸形状をなす第１２レンズＬ１２と、両凸形状をなす第１３レンズＬ１３とを配設した構成となっている。
【００２１】
次に、以上のように構成されたレトロフォーカスレンズの作用および効果を説明する。
【００２２】
このレトロフォーカスレンズでは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳｔと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備えることにより、十分なバックフォーカスと共に広画角とを得るようにしている。第１レンズ群Ｇ１では、正の屈折力を有する第１レンズＬ１が、透過光に対して正の歪曲収差を発生させる一方、後続の第２〜第６レンズＬ２〜Ｌ６が、透過光に対して負の歪曲収差を発生させるように作用する。したがって、物体側からの入射光は、第１レンズＬ１を透過することにより正の歪曲収差を生じるものの、第２レンズＬ２から第６レンズＬ６まで順次透過することで負の歪曲収差の作用を受けるので、第１レンズ群Ｇ１全体を透過した際には歪曲収差がキャンセルされることとなる。ここで、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第３レンズＬ３と、正の第４レンズＬ４とが順に配置されているので、負の歪曲収差の発生そのものを抑制するようになっている。さらに、正の第５レンズＬ５および負の第６レンズＬ６からなる接合レンズＬ５６は、透過光に対して、軸上色収差を良好に補正するように作用する。
【００２３】
また、第２レンズ群Ｇ２が、負の第８レンズＬ８と正の第９レンズＬ９と負の第１０レンズＬ１０とを順に貼り合わせた３枚構成の接合レンズＬ８１０を含むように構成したので、軸上および倍率色収差が、さらに良好に補正される。この場合、例えば、２枚構成の接合レンズを２つ配設することにより軸上および倍率色収差の補正を行うようにする方法も考えられる。しかし、３枚構成とするほうが、小型化の面で有利である。
【００２４】
ここで、上記した条件式（１），（２）の意義について説明する。
【００２５】
条件式（１）は、全系の屈折力（１／ｆ）に対する第１レンズ群Ｇ１の屈折力（１／ｆ１）の大きさを表す量（｜ｆ１／ｆ｜）の適正な範囲を表す式である。第１レンズ群Ｇ１の屈折力配分を適正化することにより、諸収差の補正と、小型化とをバランス良く確保することができる。条件式（１）の上限を超えて第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１が長くなりすぎると、バックフォーカスが短くなってしまううえ、レンズ系全体が大型化してしまう。一方、条件式（１）の下限を下回って第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１が短く小さくなりすぎると、第１レンズ群Ｇ１において発生するディストーションの補正が困難となってしまう。
【００２６】
さらに、条件式（２）は、第１レンズＬ１のアッベ数ν１を規定する式である。条件式（２）の下限を下回ると画面周辺部における倍率色収差を補正することが困難となってしまう。
【００２７】
このように、本実施の形態に係るレトロフォーカスレンズによれば、各レンズ群Ｇ１，Ｇ２を上記のように構成し、さらに上記各条件式（１），（２）を満足することにより、焦点距離よりも長いバックフォーカスと十分に大きな画角とを確保しつつコンパクトな構成を有することができるうえ、ＨＤＴＶカメラ等への搭載にも好適な、極めて良好な収差性能を得ることができる。収差補正に関して、具体的には、まず、第１レンズ群Ｇ１において、正の屈折力を有する第１レンズＬ１を配置することにより予め正の歪曲収差を生じさせておき、この正の歪曲収差と後続の第２〜第６レンズＬ２〜Ｌ６で発生する負の歪曲収差とが互いに打ち消しあうようにすることができる。また、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなす負の第３レンズＬ３と、正の第４レンズＬ４とを順に配置することにより、負の歪曲収差の発生そのものを抑制することが可能となる。また、正の第５レンズＬ５および負の第６レンズＬ６からなる接合レンズＬ５６を設けることにより、軸上色収差を補正することができる。これに加え、第２レンズ群Ｇ２において、負の第８レンズＬ８と正の第９レンズＬ９と負の第１０レンズＬ１０とを順に貼り合わせた３枚構成の接合レンズＬ８１０を含むように構成したことにより、軸上および倍率色収差をさらに良好に補正することができる。
【実施例】
【００２８】
次に、本実施の形態に係るレトロフォーカスレンズの具体的な数値実施例について説明する。
【００２９】
以下では、第１〜第４の数値実施例（実施例１〜４）をまとめて説明する。ここで、図５〜図８は、図１〜図４に示したレトロフォーカスレンズの構成にそれぞれ対応する基本レンズデータを示している。
【００３０】
図５〜図８におけるＳｉ（面番号）の欄には、各実施例のレトロフォーカスレンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、絞りＳｔおよび色分解光学系ＧＣを含めて像面側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜２７）の構成要素の面の番号を示している。Ｒｉ（曲率半径）の欄には、図５〜図８で付した符号Ｒｉに対応した、物体側からｉ番目（ｉ＝１〜２７）の面Ｓｉの曲率半径の値を示す。曲率半径Ｒｉの値が∞の部分は、平面であることを示す。同様に、Ｄｉ（面間隔）の欄には、図２および図３で付した符号Ｄｉに対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓi+1との光軸上の間隔を示す。ここで、曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの単位はミリメートル（ｍｍ）である。さらに、Ndj（屈折率）およびνdj（アッベ数）の欄には、色分解光学系ＧＣも含めて、それぞれ、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜１５）のレンズ要素のｄ線（波長；５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。
【００３１】
また、実施例１〜４における全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）およびＦナンバー（FNO.）の値を、図９にまとめて示す。
【００３２】
さらに、実施例１〜４に係るレトロフォーカスレンズにおける各条件式の数値を図１０にまとめて示す。
【００３３】
図１０に示したデータから明らかなように、実施例１〜４のレトロフォーカスレンズは、いずれも上記条件式（１），（２）を満足している。
【００３４】
次に、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に、実施例１のレトロフォーカスレンズにおける球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示す。球面収差を示す図１１（Ａ）においては、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）およびＣ線（６５６．３ｎｍ）についての値を示す。非点収差を示す図１１（Ｂ）においては、実線がサジタル像面に対する収差を示し、破線がタンジェンシャル（メリジオナル）像面に対する収差を示す。倍率色収差を示す図１１（Ｄ）においては、ｇ線およびＣ線についての値を示す。図１１（Ａ）〜（Ｄ）において、特に波長を明記していないものは、ｄ線に対する収差を示す。また、FNO.はFナンバーを示し、ωは半画角を示す。
【００３５】
同様に、実施例２〜４のレトロフォーカスレンズについての諸収差を、図１２（Ａ）〜（Ｄ）、図１３（Ａ）〜（Ｄ）および図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
【００３６】
以上、各数値データおよび各収差図に示したように、各実施例において、十分な長さのバックフォーカスを有すると共に１００°を超える大きな画角を確保しつつ、収差が極めて良好に補正されている。
【００３７】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
【００３８】
また、本発明の主な特徴部分は第１レンズ群Ｇ１にあり、第２レンズ群Ｇ２の構成は図示したものに限定されず、レンズ枚数やレンズ形状などの観点において他の構成をとり得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカスレンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応する断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカスレンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応する断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカスレンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応する断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカスレンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応する断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカスレンズにおける実施例１の基本レンズデータを示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカスレンズにおける実施例２の基本レンズデータを示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカスレンズにおける実施例３の基本レンズデータを示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカスレンズにおける実施例４の基本レンズデータを示す図である。
【図９】第１〜第４の実施例に係るレトロフォーカスレンズにおける全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）およびＦナンバー（ＦＮＯ．）の値を示す図である。
【図１０】第１〜第４の実施例に係るレトロフォーカスレンズにおける各条件式の数値を示す図である。
【図１１】第１の実施例に係るレトロフォーカスレンズの球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
【図１２】第２の実施例に係るレトロフォーカスレンズの球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
【図１３】第３の実施例に係るレトロフォーカスレンズの球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
【図１４】第４の実施例に係るレトロフォーカスレンズの球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、ＧＣ…色分解光学系、Ｌ１〜Ｌ１３…第１〜第１３レンズ、Ｌ５６，Ｌ８１０…接合レンズ、Ｉｐ…結像面（撮像面）、Ｓｔ…絞り、Ｚ１…光軸。
【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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【図１４】
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