(57)【要約】【課題】高強度の光がカメラレンズに入射しても撮影方向や画角を変化させずに撮像素子の劣化低減をおこなえる雲台装置を提供すること。【解決手段】カメラレンズ装置を搭載し端末機で遠隔操作する雲台装置において、光学的に画像の画角を変化させる光学ズーム部と、電子的に画像の画角を変化させるデジタルズーム部と、光量を検出する光量検出手段と、雲台装置を制御する演算部と、前記光量検出手段の検出値が閾値以上であった場合に前記光学ズーム部のズーム倍率を低下させると共に前記デジタルズーム部のズーム倍率を増す制御手段とを有したことを特徴とする構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラレンズ装置を搭載し端末機で遠隔操作する雲台装置において、光学的に画像の画角を変化させる光学ズーム部と、電子的に画像の画角を変化させるデジタルズーム部と、光量を検出する光量検出手段と、雲台装置を制御する演算部と、前記光量検出手段の検出値が閾値以上であった場合に前記光学ズーム部のズーム倍率を低下させると共に前記デジタルズーム部のズーム倍率を増す制御手段とを有したことを特徴とする雲台装置。
【請求項２】
前記光量検出手段は、撮像素子の各画素の輝度値を読み込んで積分することを特徴とする請求項１に記載の雲台装置。
【請求項３】
前記雲台装置の近傍又は内部に少なくとも１つの温度検出部を設け、前記温度検出部の検出値によって前記光量検出手段の検出値の閾値を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の雲台装置。
【請求項４】
前記光量検出手段の検出値の閾値を変更する閾値変更手段を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の雲台装置。
【請求項５】
前記光量検出値が閾値以上になった場合、表示装置に前記光学ズーム部のズーム倍率を低下させると共に前記デジタルズーム部のズーム倍率を増す制御手段の作動情報を表示する表示手段を有したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の雲台装置。
【請求項６】
前記光量検出手段の検出値が閾値未満に変化した時、前記光学ズーム部のズーム倍率を増すと共に前記デジタルズーム部のズーム倍率を低下させることを特徴とした請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の雲台装置。
【請求項７】
前記雲台装置の電源部をＯＦＦにした時、記憶部に前記光学ズーム部と前記デジタルズーム部の倍率値を記憶した後に、前記光学ズーム部をワイド端にシフトすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の雲台装置。
【請求項８】
前記雲台装置の電源部をＯＮにした直後に、電源ＯＦＦ時に記憶された前記光学ズーム部と前記デジタルズーム部の状態を前記記憶部より読み込み、前の設定値に戻すことを特徴とする請求項７に記載の雲台装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラレンズを有する雲台装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
雲台装置はビルの屋上等に設置し、遠隔地からの端末機によってパンチルト動作やカメラレンズのズーム・フォーカス調整を行うものである。雲台装置の撮影は常時オペレータが監視しているわけではなく、所定の撮影アングルにて無監視状態で運用されることが多い。もし所定の撮影アングルが太陽の軌道を含む場合、高強度の太陽光がレンズに入射する。その時、カメラレンズが長焦点距離側（テレ側）だと前玉一面に入射される平行光が撮像素子に集光し、温度上昇することで撮像素子が劣化する。
【０００３】
特許文献１では高強度の光が雲台装置に入射された時にカメラレンズを覆うカバーを設けている。特許文献２では高強度の光が雲台装置に入射された時に雲台装置をパンチルト動作している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４２９２４号公報
【特許文献２】特開平１１−９５３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１では高強度の光が雲台装置に入射した時、カメラレンズをレンズカバーで保護するために撮影を中断してしまう。特許文献２では撮影を継続しているがオペレータの意図に反してパンチルト動作するために撮影対象が変化してしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、高強度の光がカメラレンズに入射しても撮影方向や画角を変化させずに撮像素子の劣化低減をおこなえる雲台装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の雲台装置は、カメラレンズ装置を搭載し端末機で遠隔操作する雲台装置において、光学的に画像の画角を変化させる光学ズーム部と、電子的に画像の画角を変化させるデジタルズーム部と、光量を検出する光量検出手段と、雲台装置を制御する演算部と、前記光量検出手段の検出値が閾値以上であった場合に前記光学ズーム部のズーム倍率を低下させると共に前記デジタルズーム部のズーム倍率を増す制御手段とを有したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、雲台装置内部に入射される光の光量検出部と光学ズーム倍率を低下させてデジタルズーム倍率を増す制御手段とによって、高強度の光がカメラレンズ内部に入射しても常時撮影対象を撮影し続けながら撮像素子の劣化を低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１における雲台装置のシステム構成図。
【図２】本発明の実施例１における端末機１５に内蔵された設定部１６を示す図。
【図３】本発明の実施例１におけるデジタルズーム部１２における画像切出しのイメージ図。
【図４】本発明の実施例１における輝度値演算手段７ａと閾値判定手段７ｂとの制御動作を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施例１における輝度レベルと画素数の関係を示す図。
【図６】本発明の実施例１における平滑なデジタルズーム制御と光学ズーム制御のイメージ図。
【図７】本発明の実施例２における雲台装置のシステム構成図。
【図８】本発明の実施例２における光波長と光強度分布の関係を示す図。
【図９】本発明の実施例２における太陽光と屋内照明光を撮影した時の輝度ヒストグラムを示す図。
【図１０】本発明の実施例２における制御動作を示す図。
【図１１】本発明の実施例３における作動情報と映像との合成映像イメージ図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
以下、図１から図６を参照して本発明の第１の実施例について説明する。実施例１の概要は、高強度の光がカメラレンズ装置１に入射して閾値以上の時に、画角を保持するよう光学ズーム倍率を低下させてデジタルズーム倍率を増す制御方法を示す。
【００１３】
図１は本発明の実施例１における雲台装置のシステム構成図。
【００１４】
図２は本発明の実施例１における端末機１５に内蔵された設定部１６を示す図。
【００１５】
図３は本発明の実施例１におけるデジタルズーム部１２における画像切出しのイメージ図。
【００１６】
図４は本発明の実施例１における輝度値演算手段７ａと閾値判定手段７ｂとの制御動作を示すフローチャート。
【００１７】
図５は本発明の実施例１における輝度レベルと画素数の関係を示す図。
【００１８】
図６は本発明の実施例１における平滑なデジタルズーム制御と光学ズーム制御のイメージ図。
【００１９】
まず図１における雲台装置のシステム構成図を説明する。図１における構成は、カメラレンズ装置１を収納するハウジング２、ヘッド筐体３、ハウジング２とヘッド筐体３を備えた雲台本体部４、ハウジング２を旋回するチルト駆動部５、ヘッド筐体３を旋回するパン駆動部６、演算部７、輝度値演算手段７ａ、閾値判定手段７ｂ、記憶部８通信部９ａ、通信部９ｂ，光学的ズーム手段を備えた遠隔操作可能な光学ズーム部１０、カラーフィルターを有する撮像素子１１、撮像素子１１からの信号を変換する画像処理部１２、画像を拡大処理し映像を切り出すデジタルズーム部１３、撮像素子１１の輝度値を読込む光量検出手段１４、端末機１５、設定部１６、表示部１７ａ、表示部１７ｂとを備える。
【００２０】
ハウジング２はカメラレンズ装置１を収納して外部の雨や埃や害虫等から保護する。カメラレンズ装置１は光学ズーム部１０と撮像素子１１と画像処理部１２とを構成している。光学ズーム部１０は焦点距離を連続的に変化させて画角を変えるズーム機構とピントズレを補正するフォーカス機構と光量調整する絞り機構とフィルター切替機構とを設けている。  カラーフィルターを有する撮像素子１１は、光学ズーム部１０の結像位置に配置されている。撮像素子１１の受光面に結像された画像は各フォトセンサによっての入射光量に応じた量の信号電荷に変換されて、画像処理部１２に送信する。画像処理部１２は撮像素子１１から入力された輝度値を映像信号に変換し、通信部９ａを通して表示部１７ａと表示部１７ｂとに送信する。同時に画像処理部１２は信号電荷を光量検出部１４に送信する。
【００２１】
ヘッド筐体３はパン駆動部６とチルト駆動部５と演算部７と記憶部８と通信部９とを収納してハウジング２と同様に外部の雨等から保護する。ハウジング２はチルト駆動部５によりチルト方向に回転駆動され、ヘッド筐体３はパン駆動部６によりパン方向に回転駆動される。演算部７はデータやプログラム等を保存しまたは書き換えるようにした書換え可能な記憶部８と接続されており記憶部８に記憶されているプログラムに基づいて光学ズーム部１０と画像処理部１２とパン駆動部６とチルト駆動部５とを制御する。演算部７と接続されている通信部９ａと端末機１５に内蔵されている通信部９ｂとは入出力情報を送受信する。
【００２２】
ハウジング２とヘッド筐体３を組み合わせた構成を雲台本体部４とする。
【００２３】
端末機１５はオペレータが雲台本体部４を遠隔操作する時に使用される。端末機１５は通信部９ｂと表示部１７ｂが備えられており、表示部１７ｂはオペレータが雲台装置の情報を認識できるようタッチパネルモニタ又は液晶モニタである。表示部１７ｂは設定部１６を内蔵しており、図２に示すよう各種設定値の出力部より雲台装置の情報をオペレータが認識することができる。またオペレータは各種設定値の入力部より雲台装置への指令を与えることができ、遠隔地から撮影方向や焦点距離等を変更させて、意図する対象物を撮影することが可能となる。
【００２４】
画像処理部１２にはデジタルズーム部１３と光量検出手段１４とが内蔵されている。図３に示すようデジタルズーム部１３は演算部７からの指令により撮像素子１１上の映像を切り抜いた（図３ａ破線）画像を表示部１７ａ（図３ｂ）と表示部１７ｂ（図３ｂ）とに伝送する。同時にデジタルズーム部１３の映像を切り抜いた制御が実行されたことを知らせる情報を表示部１７ｂに出力する。
【００２５】
実施例１の輝度値演算手段７ａと閾値判定手段７ｂとの制御動作の流れを図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００２６】
光量検出手段１４は撮像素子１１から送信された各画素における信号電荷を輝度値に変換して演算部７に送信する。演算部７には輝度値演算手段７ａが設けられている。輝度値演算手段７ａは光量検出手段１４から送信された値が演算部７に入力される（Ｓ００１）と、撮像素子１１の画素に対して輝度のヒストグラムを作成する（Ｓ００２）。    
【００２７】
図５（ａ−１）は光学ズーム部１０がワイド端にあり、デジタルズーム部１３の制御が無いときのイメージ図。図５（ｂ−１）は光学ズーム部１０がテレ端にあり、デジタルズーム部１３の制御が無いときのイメージ図。図５（ａ−２）は、図５（ａ−１）の画像に対する輝度のヒストグラムを示し、図５（ｂ−２）は、図５（ｂ−１）の画像に対する輝度のヒストグラムを示す。横軸は輝度レベル、縦軸は各輝度レベルの画素数を示している。この時、光学ズーム部１０は焦点距離全域にわたりＦナンバー値が略一定となっており、平行光が入射した場合、撮像素子１１の結像面上単位面積あたりの輝度値は略一定となっている。
【００２８】
図５（ａ−２）と図５（ｂ−２）とでは横軸は０から輝度最高レベルである２５５からなる。例えば図５（ａ−１）のように画像上に太陽光が占める割合が小さいと、図５（ａ−２）のように輝度レベルのピークは低いところに集中する。次に図５（ｂ−１）のように画像上に太陽光が占める割合が大きいと、図５（ｂ−２）のように輝度レベルのピークは高いところに集中する。
【００２９】
図５（ｂ−２）に示すようヒストグラムの横軸上で輝度レベルαが雲台装置のデフォルト値として記憶部８に設定されている。輝度値演算手段７ａはα〜２５５までの輝度レベルを積分（Ｓ００３）し、積分値をβとする。
【００３０】
演算部７には光量検出手段１４の検出値の閾値判定手段７ｂが設けられており、閾値γがデフォルトで記憶部８に設定されている。
【００３１】
閾値判定手段７ｂは、閾値γを記憶部８から読み出（Ｓ００４）してからヒストグラム上で設定した積分値βとの比較（Ｓ００５）をする。
閾値γ≦積分値βの時、演算部７より光学ズーム部１０とデジタルズーム部１３との値を読出し（Ｓ００６）てから、光学ズーム部とデジタルズーム部との倍率変化の目標値を算出する（Ｓ００７）。
【００３２】
次に「光学ズーム部１０の光学ズーム倍率を低下させると共にデジタルズーム部１３のデジタルズーム倍率を増す制御手段を実行（Ｓ００８）」（以下、デジタルズーム制御と記載）する。図６に示すよう、光学ズーム倍率とデジタルズーム倍率を掛け合わせた絶対倍率が変動しないようにする。この時、閾値γと積分値βとの差分により、光学ズーム倍率とデジタルズーム倍率とを決定する。
閾値γ＞積分値βの時、デジタルズーム制御は実行しない。
【実施例２】
【００３３】
図２と図７と図８と図９と図１０とを参照して本発明の第２の実施例について説明する。
【００３４】
実施例２の概要は、閾値γの変更方法を示す。閾値変更する目的は、デジタルズーム制御はデジタルズームを高倍率化することで画質が劣化する。それを軽減するためにデジタルズーム制御を必要最低限の頻度にし、通常の光学ズームを主とした撮影を優先する為である。
【００３５】
図７は本発明の実施例２における雲台装置のシステム構成図。
【００３６】
図８は本発明の実施例２における光波長と光強度分布の関係を示す図。
【００３７】
図９は本発明の実施例２における太陽光と屋内照明光を撮影した時の輝度ヒストグラムを示す図。
【００３８】
図１０は本発明の実施例２における制御動作を示す図。
【００３９】
実施例２における構成は、温度検出手段２１、設定部１６に内蔵された屋内屋外モード入力部１６ｔ、閾値γを変更する閾値変更手段７ｃヘッド筐体３に備えられた電源スイッチ部３１ａとを備える。
【００４０】
まず温度検出手段２１による閾値変更方法について述べる。
【００４１】
温度検出手段２１は雲台装置の近傍又は内部に少なくとも１つ設けられており、ハウジング２内部の雰囲気温度や撮像素子１１の温度を測定する。温度検出手段２１は温度検出値を測定し演算部７に入力する。
【００４２】
演算部７には閾値変更手段が設けられており、温度検出手段２１の値によって閾値γを変更する。例えば、温度検出値をＴｃとすると、閾値γは以下のように変更される。
閾値γ（＝γ×Ｔｃ×温度係数）
これはハウジング２内部の雰囲気温度が低い時は、撮像素子１１の温度が低いことより光が撮像素子１１に集光しても撮像素子１１が劣化しないためにデジタルズーム制御の頻度を低くするように閾値γを変更する。一方ハウジング２内部の雰囲気温度が高い時は撮像素子１１が劣化しやすいためにデジタルズーム制御の頻度を高くするように閾値γを変更する。
【００４３】
次に屋内屋外モード入力部１６ｔによっての閾値変更方法について述べる。
【００４４】
オペレータが雲台の設置場所を「屋内設置ｏｒ屋外設置」と指示することで閾値変更する。
【００４５】
図２に示すよう端末機１５の設定部１６内に屋内屋外モード入力部１６ｔが設けられている。オペレータが屋内屋外モード入力部１６ｔを選択すると、画面上で「屋内設置？ｏｒ屋外設置？」といずれかを選択できるようになっている。「屋内設置」を選択した場合は、その選択情報が演算部７を通して記憶部８に記憶されると同時に、記憶部８に記憶された閾値γを変更する。オペレータが屋内屋外モード入力部１６ｔの入力をしなかった場合は、デフォルトで「屋外設置」とする。
【００４６】
例えばオペレータが、
「屋外設置」を選択した時、閾値γはデフォルトのままである。
「屋内設置」を選択した時、閾値γ（＝γ×屋内係数）として閾値変更する。屋内係数は１．０未満である。
【００４７】
これは屋内環境化において、放送局スタジオ内の照明光を撮影した時には撮像素子１１の劣化には至らないためである。照明光が撮像素子１１の劣化に至らないのは以下の理由がある。図８に示すように太陽光の光強度は、短波長側の紫外域から長波長側に向かうに従い急速に増加して、ほぼ３８０ｎｍ〜６６０ｎｍに光強度のピークを有しており光量は高エネルギーに分布している。そして撮像素子１１の感度分布はピークを約６６０ｎｍに持っている。太陽光の光量分布と撮像素子１１の感度分布を比較すると、撮像素子１１は０〜５００ｎｍの高エネルギーで光強度が高い波長を感知できない。（図８の破線Ａ部）一方、屋内照明光の光量分布は、撮像素子１１の感度分布と重なっている。
【００４８】
これより図９（ａ）と図９（ｂ）とに示すよう、太陽光を撮影した時の積分値βｍと屋内照明光を撮影した時の積分値βｎとはほぼ同等であるが、撮像素子１１の感度範囲による影響で、
「太陽光の撮影時のエネルギー量＞屋内照明光の撮影時のエネルギー量」となる。
【００４９】
よって屋内照明光を撮影しても撮像素子１１の劣化は小さいことより、オペレータが「屋内設置」を選択した時には、屋内係数を１未満にしてデジタルズーム制御の頻度を低くする。
【００５０】
実施例２の動作の流れを図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【００５１】
まずヘッド筐体３内部に設けられた電源スイッチ部３１ａの電源がＯＮであった時に制御（Ｓ１０１）を開始する。温度検出手段２１の値を読出しする（Ｓ１０２）。閾値γと温度検出手段２１の値ＴＣと温度係数とを乗算する（Ｓ１０３）。閾値γを記憶部８に記憶する（Ｓ１０４）。記憶部８に記憶された屋内屋外モード入力部１６ｔの設定値を読み出す（Ｓ１０５）。演算部７にて「屋内設置」であるか「屋外設置」であるかを判断する（Ｓ１０６）。閾値γを記憶部から読出しする（Ｓ１０７）。屋内設定であった場合は閾値γに屋内係数を乗算し（Ｓ１０８）、その値を記憶部８に記憶する（Ｓ１０９）。閾値γを読出しする（Ｓ１１０）。
【００５２】
演算部７にて輝度のヒストグラムを作成し、輝度積分値βを算出する（Ｓ１１１）。閾値γと積分値βの値の大きさを比較（Ｓ１１２）し、積分値βの方が大きい場合は、光学ズーム部１０とデジタルズーム部１３の倍率値を読出し（Ｓ１１３）てから、光学ズーム部１０とデジタルズーム部１３との倍率変化の目標値を算出する（Ｓ１１４）。
【００５３】
次に「光学ズーム部１０の光学ズーム倍率を低下させると共にデジタルズーム部１３１３のデジタルズーム倍率を増す制御手段を実行（Ｓ１１５）する。図６に示すよう、光学ズーム倍率とデジタルズーム倍率を掛け合わせた絶対倍率が変動しないようにする。この時、閾値γと積分値βとの差分により、光学ズーム倍率とデジタルズーム倍率とを決定する。（Ｓ１１６）
【実施例３】
【００５４】
図２と図７と図１１とを参照して本発明の第３の実施例について説明する。実施例３の概要は、デジタルズーム制御を実行した時の作動情報を表示部１７ａに表示することである。
【００５５】
図１１は本発明の実施例３における作動情報と映像との合成映像イメージ図。
【００５６】
実施例３における構成は、録画装置４０を備える。
【００５７】
表示部１７ａは画像処理部１２からの映像信号を表示し、オペレータが雲台装置からの映像を見ることができ録画装置４０と接続されている。録画装置４０は表示部１７ａに映し出された映像を録画する。図２に示すよう録画装置４０は設定部１６の録画装置設定１６ｓより操作可能である。また表示部１７ｂに稼動状態と録画容量と設定情報とを出力することができる。
【００５８】
演算部７でデジタルズーム制御を実行されたと同時に、演算部７より画像処理部１２にデジタルズーム制御の作動情報と映像情報とを合成して映像信号を出力（図１１）するように指令を与える。
【実施例４】
【００５９】
図７を参照して本発明の第４の実施例について説明する。実施例４の概要は、閾値γが目標値以下になった時にデジタルズーム制御を解除する方法を記載。
【００６０】
デジタルズーム制御を実行した時に、実行する直前の光学ズームの倍率値とデジタルズームの倍率値とを記憶部８に記憶する。次にデジタルズーム制御を実行中において、輝度値演算手段７ａが「閾値γ＞輝度値の積分値β」と判断した時は、記憶部８に入力された値に戻すための以下の処理をおこなう。
【００６１】
具体的には、
演算部７より光学ズーム部１０のズーム倍率を増すと共にデジタルズーム部１３のズーム倍率を低下する制御手段を実行する。
閾値γをデフォルト値にリセットする。
表示部１７ａに合成された作動情報を消去する。
【実施例５】
【００６２】
図７を参照して本発明の第５の実施例について説明する。実施例５の概要は、雲台装置の電源ＯＦＦ時でもデジタルズーム制御と同等の効果を狙うことを記載。
【００６３】
実施例５における構成は、端末機１５に設けられた電源スイッチ部３１ｂと備える。
【００６４】
オペレータが電源スイッチ部３１ａ又は電源スイッチ部３１ｂをＯＮからＯＦＦに切替えた直後は、まだ電源供給をし続けて光学ズームの倍率値とデジタルズームの倍率値とを記憶部８に記憶する。次に光学ズーム部１０をワイド端に駆動させてから電源をＯＦＦにする。
【００６５】
反対にオペレータが電源スイッチ部３１ａ又は電源スイッチ部３１ｂをＯＦＦからＯＮに切替えた直後は、まず光学ズームの倍率値とデジタルズームの倍率値とを記憶部８より読出して、その読出しした値と現在値に差分がある場合は、読出しした値を優先して光学ズーム部１０とデジタルズームを駆動する。
【００６６】
これによってオペレータが電源をＯＦＦにして雲台装置を停止状態にしても高強度の光による撮像素子１１の劣化を軽減することができる。
【００６７】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  カメラレンズ装置
７  演算部
１５  端末機
１０  光学ズーム部
１３  デジタルズーム部
１４  光量検出手段
【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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