(57)【要約】【課題】小型且つ安価でありながらレンズの高精度な光軸方向変位を実現できるレンズユニット及びそれを用いた撮像装置を提供する。【解決手段】圧縮バネ１０９を用いて、受け部１３１に対してカムユニット１０６を図２で矢印方向(Ｚ方向)に付勢しているので、カムユニット１０６の下面と、ベース部１０５ａの上面との間に作用する摩擦力が高まることとなる。これにより、例えウォームギヤ１０７ａとウォームホイール１０６ａとの歯同士の間にガタが存在していたとしても、カムユニット１０６のベース部１０５ａに対する保持力が高まることで、オーバーシュート等を有効に抑制できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源を設置した基部と、
前記駆動源の駆動力に応じて回転する第１のギヤと、
カム面を備え、前記基部に対して回転可能に接しており、前記第１のギヤに噛み合うことにより前記駆動力を伝達可能となっている第２のギヤと、
前記カム面に当接する当接部を備え、レンズを保持するレンズ保持枠と、を有し、
前記駆動力を伝達された前記第２のギヤが前記基部に対して回転することに応じて、前記カム面と前記当接部との光軸方向位置が変位し、それにより前記レンズ保持枠が光軸方向に位置決めされるようになっており、
前記基部に対して前記第２のギヤを付勢する弾性部材を設けたレンズユニット。
【請求項２】
前記第２のギヤは、前記弾性部材に係合する係合部を設けている請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項３】
駆動源を設置した基部と、
前記駆動源の駆動力に応じて回転する第１のギヤと、
カム面を備え、前記基部に対して回転可能に接しており、前記第１のギヤに噛み合うことにより前記駆動力を伝達可能となっている第２のギヤと、
前記カム面に当接する当接部を備え、レンズを保持するレンズ保持枠と、を有し、
前記駆動力を伝達された前記第２のギヤが前記基部に対して回転することに応じて、前記カム面と前記当接部との光軸方向位置が変位し、それにより前記レンズ保持枠が光軸方向に位置決めされるようになっており、
前記基部と前記第２のギヤの互いに当接し合う当接面の少なくとも一方は粗面であるレンズユニット。
【請求項４】
前記粗面の表面粗さは算術平均粗さＲａで１２．５μｍ以上である請求項３に記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記粗面の摩擦係数は０．５以上である請求項３又は４に記載のレンズユニット。
【請求項６】
前記基部に備えられ、前記レンズ保持枠を光軸方向に案内するガイド部材と、前記基部に対して前記レンズ保持枠を光軸方向に付勢する第１付勢部材と、前記基部に対して前記レンズ保持枠を光軸直交方向に付勢する第２付勢部材とを有する請求項１〜５のいずれかに記載のレンズユニット。
【請求項７】
前記基部に備えられ、前記レンズ保持枠を光軸方向に案内するガイド部材と、前記基部に対して前記レンズの光軸から傾いた方向に付勢力を付与する付勢部材とを有する請求項１〜５のいずれかに記載のレンズユニット。
【請求項８】
被写体像を光電変換する光電変換部と、請求項１〜７のいずれかに記載のレンズユニットとを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズの光軸方向変位を可能とするレンズユニット及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、CCD（Charge Coupled Device）型イメージセンサあるいはCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が搭載されたデジタルスチルカメラや携帯端末などの撮像機器が普及している。しかるに、一般的にユーザーのニーズは、これら撮像機器の携帯上の利便性やデザイン性の向上は勿論、更なる高画質化の促進にあるとされる。高画質化を促進させる例としては、被写体のピンぼけを抑えるべく、フォーカシングレンズを光軸方向に変位させるフォーカシング機能を撮像装置に持たせることなどがある。一方で、撮像機器の携帯上の利便性やデザイン性の向上の為には、撮像装置の小型化が必要となる。
【０００３】
ここで、特許文献１に示すように、ズームレンズを光軸方向に変位させるため、回転体の外周に設けられたカム部に、ズームレンズを保持するレンズ移動枠体の一部(当接部という)を当接させ、前記回転体を回転させることで、当接部を介してレンズ保持枠体と一体でズームレンズを駆動する技術が知られている。回転体の回転角は、レンズ移動枠体の当接部が当接するカム部の光軸方向位置に精度良く対応するので、その回転角を定めることでズームレンズを精度良く変位させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の回転体は、ギヤ列を介してモータの回転駆動力を伝達されるようになっている。一般的には、回転駆動力の円滑な伝達の為に、ギヤ列の噛み合う歯同士の間にガタ（バックラッシュ）を設けていることが多い。ところが、噛み合う歯同士の間にガタが存在すると、駆動源側のギヤが静止した状態でも、被駆動側になる回転体のギヤはガタ分だけ任意の回転が許容されてしまうこととなり、これによりレンズ保持枠の位置決めを精度良く行えないという問題が生じる。より具体的な例としては、駆動時における各部の慣性力などに起因して、駆動源側のギヤの回転量に対して、これに噛み合う回転体のギヤの減速比に応じた回転量がガタ分以内で過剰となる、いわゆるオーバーシュート現象が生じる恐れがある。
【０００６】
これに対し、レンズ移動枠体の当接部を当該カム部に向かって光軸方向一方向に付勢するためのバネ部材等を、別途設ける構成も考えられる。このような構成によれば、バネ部材等の付勢力によりカム部の当接点に、その傾きに応じた接線方向成分力が生じるため、これを利用して回転方向一方向のトルクを回転体に常時付与することができるから、それにより噛み合う歯同士の離間を抑えることでオーバーシュート現象などを抑制することができる。ここで、噛み合う歯同士の離間を有効に抑制できるよう接線方向成分力を高めようとすると、軸線直交方向に対するカム部の傾きを大きくすること、又はバネ部材等を強化して，より強大な付勢力を付与できるようにすること等が必要になる。
【０００７】
しかるに、カム部の傾きを大きくした場合には、回転体の全長が長くなり構成の大型化を招くこととなる。一方、バネ部材等を強化した場合には、カム部に当接部の圧痕や傷等が生じて、カム部に対する当接部の円滑な摺動が妨げられる恐れがあり、また強化されたバネ部材等に対応して回転駆動力を高めた高出力の駆動源が必要になるなどの問題がある。よって、カム部の当接点に作用する接線方向成分力に頼ることなく、噛み合う歯同士の離間を有効に抑制できる方策が望まれている。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決することを目的としたものであり、小型且つ安価でありながらレンズの高精度な光軸方向変位を実現できるレンズユニット及びそれを用いた撮像装置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】
【０００９】
本発明のレンズユニットは、
駆動源を設置した基部と、
前記駆動源の駆動力に応じて回転する第１のギヤと、
カム面を備え、前記基部に対して回転可能に接しており、前記第１のギヤに噛み合うことにより前記駆動力を伝達可能となっている第２のギヤと、
前記カム面に当接する当接部を備え、レンズを保持するレンズ保持枠と、を有し、
前記駆動力を伝達された前記第２のギヤが前記基部に対して回転することに応じて、前記カム面と前記当接部との光軸方向位置が変位し、それにより前記レンズ保持枠が光軸方向に位置決めされるようになっており、
前記基部に対して前記第２のギヤを付勢する弾性部材を設けたものである。
【００１０】
本発明のレンズユニットは、
駆動源を設置した基部と、
前記駆動源の駆動力に応じて回転する第１のギヤと、
カム面を備え、前記基部に対して回転可能に接しており、前記第１のギヤに噛み合うことにより前記駆動力を伝達可能となっている第２のギヤと、
前記カム面に当接する当接部を備え、レンズを保持するレンズ保持枠と、を有し、
前記駆動力を伝達された前記第２のギヤが前記基部に対して回転することに応じて、前記カム面と前記当接部との光軸方向位置が変位し、それにより前記レンズ保持枠が光軸方向に位置決めされるようになっており、
前記基部と前記第２のギヤの互いに当接し合う当接面の少なくとも一方は粗面である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型且つ安価でありながらレンズの高精度な光軸方向変位を実現できるレンズユニット及びそれを用いた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態にかかるレンズユニットを含む撮像装置１００の分解図である。
【図２】撮像ユニットを外した撮像装置１００を図２のII-II線を通る面で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】本実施の形態にかかるカムユニット１０６の斜視図であるが、ウォームホイールは簡略図示している。
【図４】本実施の形態にかかるベース部１０５ａと軸部１０５ｂの斜視図である。
【図５】別な実施の形態にかかるカムユニット１０６’の斜視図であるが、ウォームホイールは簡略図示している。
【図６】別な実施の形態にかかるベース部１０５ａ’と軸部１０５ｂの斜視図である。
【図７】変形例にかかるカムユニット１０６’の斜視図である。
【図８】更に別な実施の形態にかかるレンズユニットを含む撮像装置の上蓋と撮像ユニットを取り外して示す斜視図である。
【図９】撮像ユニットを外した撮像装置を図８のIX-IX線を通る面で切断して矢印方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかるレンズユニットを含む撮像装置１００の分解図であるが、筐体の一部(ハッチングで示す部位)を切り欠いて示している。図２は、撮像ユニットを外した撮像装置１００を図２のII-II線を通る面で切断して矢印方向に見た図であるが、撮像ユニットは取り外している。図３は、本実施の形態にかかるカムユニット１０６の斜視図であるが、ウォームホイールは簡略図示している。図４は、本実施の形態にかかるベース部１０５ａと軸部１０５ｂの斜視図である。撮像装置１００は、携帯電話やスマートフォン等の携帯機器に搭載され、カメラとして機能する。ここで、レンズの光軸方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向及びＹ方向とする。
【００１４】
図１において、上壁のないボックス状の筐体１０１の下側に、撮像ユニット１１０が取り付けられている。撮像ユニット１１０は、矩形形状の基板１１１と、基板１１１の上面に形成されたＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサからなる光電変換部１１２とを含む。撮像ユニット１１０は図示しない制御回路に接続されており、光学像を電気信号に変換して外部に出力する機能を有する。
【００１５】
筐体１０１は、撮像ユニット１１０が取り付けられる底壁１０１ａと、底壁１０１ａの周縁から上方に向かって延在する側壁１０１ｂ〜１０１ｅ(但し側壁１０１eは切り欠かれた状態で図示)とを有する。底壁１０１ａには、光電変換部１１２に対向して開口部(不図示)が形成され、この開口部を挟んでガイド部材として２本のガイド軸１０２，１０３が植設されている。円筒状のガイド軸１０２，１０３は、後述するレンズＬＳの光軸方向(Ｚ方向)に平行に延在している。ガイド軸１０２，１０３の上端は、図２に示すように上蓋１３０の下面に当接して保持されている。
【００１６】
底壁１０１ａにおけるガイド軸１０２の近傍に、Ｌ字状の掛け部１０４が形成されている。又、ガイド軸１０３の近傍における側壁１０１ｄの内側面に、図２に示すようにＬ字状の掛け部１０８が形成されている。
【００１７】
更に、底壁１０１ａにおけるガイド軸１０２の近傍に、図４に示すような円筒状のベース部１０５ａが形成され、且つベース部１０５ａの平滑な上面１０５ｃの中央からは、軸部１０５ｂが光軸ＯＡに平行に延在している。軸部１０５ｂの上端は、図２に示すように上蓋１３０の下面に形成された受け部１３１に当接して保持されている。
【００１８】
第２のギヤとしてのカムユニット１０６は、図３に示すように、ウォームホイール１０６ａの上面にカム片１０６ｂを接着又は一体成形している。カム片１０６ｂの上面は、周方向に向かうにつれて高さが変化する螺旋状のカム面１０６ｃが形成されている。カム面１０６ｃの中央は円筒状に盛り上がった係合部１０６ｄとなっている。
【００１９】
カムユニット１０６の中央には貫通孔１０６ｅが形成されており、これに軸部１０５ｂが回転自在に嵌合している。かかる状態で、カムユニット１０６の平滑な下面１０５ｇと、ベース部１０５ａの上面１０５ｃとは、当接面として互いに当接し合っている。更に図２において、受け部１３１の下面と係合部１０６ｄとの間であって、軸部１０５ｂの周囲には、圧縮バネ１０９が配置されており、受け部１３１に対してカムユニット１０６を、図２で矢印方向(Ｚ方向下方)に付勢している。尚、弾性部材として、圧縮バネ１０９の代わりにゴムや樹脂などを設けても良い。係合部１０６ｄは、上端が平面でも良いし、圧縮バネ１０９を嵌合可能とするテーパ面でも良い。
【００２０】
更に底壁１０１ａに、駆動源としてのモータ１０７が取り付けられている。モータ１０７の回転軸には、第１のギヤとしてのウォームギヤ１０７ａが取り付けられており、このウォームギヤ１０７ａは、カムユニット１０６のウォームホイール１０６ａに噛合している。ウォームギヤ１０７ａの軸線は、Ｘ方向に延在している。
【００２１】
図１において、フォーカシングレンズであるレンズＬＳ(複数枚でも良い)を保持した保持枠（レンズ保持枠）１２０は、全体的に円筒状であって、光軸直交方向に突出した２つの突出部１２１，１２２を有する。突出部１２１は、ガイド軸１０２に係合する円形開口１２１ａを有し、突出部１２２は、ガイド軸１０３に係合する開口１２２ａを有する。ここで、開口１２２ａを、光軸直交方向に長い長孔とすることで、組み付け許容難易度を低減できる。かかる場合、組み付け基準をガイド軸１０２と円形開口１２１ａとの嵌合により行うことが好ましい。
【００２２】
又、突出部１２１から、当接部である板状のアーム部１２３がカムユニット１０６側に延在しており、その先端は、図２に示すようにカム面１０６ｃに当接している。更に、突出部１２１に、鈎部１２４が突出するようにして設けられている。鈎部１２４と，筐体１０１の掛け部１０４には、第１付勢部材としてのコイルバネ１２５の端部がそれぞれ取り付けられており、図２に示すように、筐体１０１の底壁１０１ａ側に向かってＺ方向に保持枠１２０を付勢している。又、アーム部１２３を介してカムユニット１０６も底壁１０１ａ側に付勢されており、これによりカムユニット１０６の光軸方向位置も固定されることとなる。尚、アーム部１２３とカム面１０６ｃとを圧接させるコイルバネ１２５の付勢力については、カム面１０６ｃに摺動痕などがつかない程度の比較的低い値とされている。
【００２３】
一方、突出部１２２に、鈎部１２６が突出するようにして設けられている。鈎部１２６と，筐体１０１の掛け部１０８には、第２付勢部材としてのコイルバネ１２７の端部がそれぞれ取り付けられており、筐体１０１の側壁１０１ｅ側に向かってＹ方向に保持枠１２０を付勢している。コイルバネ１２７は、ガイド軸１０２、１０３に対して保持枠１２０をＹ方向に付勢することでガタ取りを行い、筐体１０１に対して光軸ＯＡを精度良く位置決めする機能を有する。
【００２４】
筐体１０１の側壁１０１ｂ〜１０１ｅの上端には、矩形板状の上蓋１３０が取り付けられている。上蓋１３０には開口部１３０ａが形成されている。ベース部１０５ａを含む筐体１０１と上蓋１３０とで、基部を構成する。レンズＬＳ及び保持枠１２０を筐体１０１と上蓋１３０の間に組み付けた状態で、上蓋１３０の開口部１３０ａがその物体側を露出するようになっている。又、かかる状態で、ガイド軸１０２，１０３に案内されて保持枠１２０は光軸方向に変位可能となっている。コイルバネ１２５と、筐体１０１と、上蓋１３０と、レンズＬＳと、保持枠１２０と、カムユニット１０６と、モータ１０７のウォームギヤ１０７ａとで、レンズユニットを構成する。
【００２５】
次に、本実施の形態にかかる撮像装置の動作を説明する。撮影時においては、不図示の撮像機器に搭載された撮像装置１００のレンズＬＳを被写体に向けると、レンズＬＳを介して入射した被写体光は、撮像ユニット１１０の光電変換部１１２に結像する。光電変換部１１２は、被写体の像を電気信号に変化し、図示しない液晶ディスプレイに出力する。これにより、ディスプレイに被写体の画像が表示される。適切なタイミングでユーザーがレリーズ操作を行うと、被写体が撮像され、その画像データが光電変換部１１２から出力され、所定の画像処理が行われた後に不図示のメモリに記録される。
【００２６】
本実施の形態の撮像装置１００は、被写体距離に応じてレンズユニットを光軸方向に変位させて、フォーカシング動作を行なうことができる。不図示の測距装置により被写体までの距離（被写体距離）の測定を行った後、モータ１０７が正転駆動してウォームギヤ１０７ａを回転させると、ウォームホイール１０６ａが正方向に回転し、カムユニット１０６が同方向に回転する。ここで、カム片１０６ｂのカム面１０６ｃには、コイルバネ１２５の付勢力により、アーム部１２３の先端が圧接しているので、カムユニット１０６の回転に応じてカム面１０６ｃのＺ方向高さ位置が変化することに応じ、アーム部１２３と共に保持枠１２０がガイド軸１０２，１０３により案内されつつ光軸方向に変位して、レンズＬＳを被写体距離に好適な光軸方向位置へと変位させることができる。
【００２７】
本実施の形態においては、上述したようにコイルバネ１２５の付勢力が比較的小さく、且つカム面１０６ｃの斜度も小さいため、アーム部１２３の先端からカム面１０６ｃに押圧力を付与したときに、カム面１０６ｃに生じる接線方向成分力が小さくなる。従って、これのみではウォームギヤ１０７ａとウォームホイール１０６ａとの歯同士の間に存在するガタの存在により、駆動時における各部の慣性力などに起因したオーバーシュートなどを抑制することが困難となる。
【００２８】
そこで本実施の形態では、圧縮バネ１０９を用いて、受け部１３１に対してカムユニット１０６を図２で矢印方向(Ｚ方向下方)に付勢しているので、カムユニット１０６の下面１０６ｇと、ベース部１０５ａの上面１０５ｃとの間に作用する摩擦力が高まることとなる。これにより、例えウォームギヤ１０７ａとウォームホイール１０６ａとの歯同士の間にガタが存在していたとしても、カムユニット１０６のベース部１０５ａに対する保持力が高まることで、オーバーシュート等を有効に抑制できる。
【００２９】
図５は、別な実施の形態にかかるカムユニット１０６’の斜視図であるが、ウォームホイールは簡略図示している。図６は、別な実施の形態にかかるベース部１０５ａ’と軸部１０５ｂの斜視図である。図５に示すカムユニット１０６’は、下面１０６ｇ（ベース部１０５ａ’に対向する面）に、環状に突出した平面部１０６ｆを形成しており、且つその表面を粗面としている。一方、ベース部１０５ａ’における軸部１０５ｂの周囲の環状面１０５ｃ’は、粗面となっている。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
【００３０】
平面部１０６ｆの表面及び環状面１０５ｃ’は、例えば射出成形用の金型の転写面にシボを設けるなどして、成形と同時に形成できる。平面部１０６ｆの表面及び環状面１０５ｃ’の表面粗さは算術平均粗さＲａで１２．５μｍ以上、２００μｍ以下であると好ましい。又、平面部１０６ｆの表面及び環状面１０５ｃ’の摩擦係数は、０．５以上であると好ましい。尚、平面部１０６ｆの表面及び環状面１０５ｃ’の少なくとも一方を粗面とすれば足りる。
【００３１】
本実施の形態によれば、互いに当接し合う平面部１０６ｆの表面と環状面１０５ｃ’とを所定の粗面としているので、例え圧縮バネ１０９を用いない場合でも、且つウォームギヤ１０７ａとウォームホイール１０６ａとの歯同士の間にガタが存在していたとしても、カムユニット１０６のベース部１０５ａに対する摩擦力を高めて、オーバーシュート等を有効に抑制できる。尚、圧縮バネ１０９を組み合わせて用いることで、更にカムユニット１０６のベース部１０５ａに対する保持力を高めることが可能になる。
【００３２】
図７は、変形例にかかるカムユニット１０６’の斜視図である。本変形例では、図５の実施の形態に対して、平面部１０６ｆを周方向に等間隔に離間させた３つの扇形状としている。これにより平面部１０６ｆの面積を小さくできるから、コストを抑えつつ金型加工精度等を高めることができると共に、環状面１０５ｃ’との当接時の摩擦係数をより安定して保持することが可能になる。
【００３３】
図８は、更に別な実施の形態にかかるレンズユニットを含む撮像装置の上蓋と撮像ユニットを取り外して示す斜視図であるが、筐体の一部(ハッチングで示す部位)を切り欠いて示している。図９は、撮像ユニットを外した撮像装置を図８のIX-IX線を通る面で切断して矢印方向に見た図であるが、上蓋を取り付けた状態で示している。
【００３４】
本実施の形態においては、保持枠１２０の突出部１２１に設けられた鈎部１２４と、筐体１０１の底壁１０１ａに設けられた掛け部１０４とは、Ｚ方向に対してずれており、従って、鈎部１２４と掛け部１０４に両端がそれぞれ取り付けられたコイルバネ１２８（付勢部材）は、図９に示すようにその軸線ＡＸがＺ方向及びＹ方向に対して傾いている。これに伴い、図１，２の実施の形態におけるコイルバネ１２５，１２７は設けられていない。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
【００３５】
本実施の形態によれば、Ｚ方向に対して傾いて取り付けられたコイルバネ１２８の付勢力のＺ方向成分Ｆｚにより、コイルバネ１２５と同様にカム面１０６ｃにアーム部１２３の先端を圧接させることが出来る。又、コイルバネ１２８の付勢力のＹ方向成分Ｆｙにより、ガイド軸１０２、１０３に対して保持枠１２０をＹ方向に付勢することで、筐体１０１に対して光軸ＯＡを精度良く位置決めすることができる。加えて、コイルバネ１２５，１２７の代わりにコイルバネ１２８を設けているので、部品点数が少なくなり、コスト低減に貢献する。
【００３６】
以上の実施の形態では、互いに噛合しているウォームギヤとウォームホイールとを介してモータの駆動力をカムユニットに伝達しているが、これに限らず例えば平歯車などを介して駆動力を伝達しても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１００            撮像装置
１０１            筐体
１０１ａ          底壁
１０１ｂ-１０１ｅ    側壁
１０２，１０３        ガイド軸
１０４            掛け部
１０５ａ、１０５ａ’    ベース部
１０５ｂ          軸部
１０５ｃ          上面
１０５ｃ’        環状面
１０６、１０６’      カムユニット
１０６ａ          ウォームホイール
１０６ｂ          カム片
１０６ｃ          カム面
１０６ｄ          係合部
１０６ｅ          貫通孔
１０６ｆ          平面部
１０７            モータ
１０７ａ          ウォームギヤ
１０８            掛け部
１０９            圧縮バネ
１１０            撮像ユニット
１１１            基板
１１２            光電変換部
１２０            保持枠
１２１，１２２        突出部
１２１ａ          円形開口
１２２ａ          開口
１２３            アーム部
１２４            鈎部
１２５            コイルバネ
１２６            鈎部
１２７            コイルバネ
１２８            コイルバネ
１３０            上蓋
１３０ａ          開口部
１３１            受け部
【図１】
2017156607.tif 000003
【図２】
2017156607.tif 000004
【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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