(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光学系を駆動して撮像素子より出力される撮像結果に基づいて、動画を撮像し静止画像を取得する撮像装置において、
前記動画を撮像している状態において前記静止画像の取り込みの指示に応動して、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の前記動画の前記撮像結果に基づいて、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の合焦の程度を示す現在評価値を検出する評価値検出手段と、
前記現在評価値が比較基準値よりも前記光学系の合焦の位置における合焦の程度を示す合焦評価値に近いと判定したとき、現在のフォーカスの位置を中心とした前後の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、
前記現在評価値が前記比較基準値よりも前記合焦評価値から遠いと判定したとき、前記光学系のフォーカス調整可能な無限遠側端点から近距離側端点の間の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、
前記フォーカスサーチの範囲のいずれかで、前記光学系のフォーカスを可変して前記光学系を合焦の位置に設定し、該合焦の位置で前記撮像結果の取得を指示する制御手段と
を備えることを特徴とする、撮像装置。
【請求項２】
前記評価値検出手段は、遅延時間を異ならせて前記撮像結果の画像信号をエッジ検出することによって二つの異なる評価値を算出し、前記二つの評価値を正規化して前記現在評価値を検出することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
所定の光学系を駆動して撮像素子より出力される撮像結果に基づいて、動画を撮像し静止画像を取得する撮像装置の制御方法において、
前記動画を撮像している状態において前記静止画像の取り込みの指示に応動して、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の前記動画の前記撮像結果に基づいて、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の合焦の程度を示す現在評価値を検出するステップと、
前記現在評価値が比較基準値よりも前記光学系の合焦の位置における合焦の程度を示す合焦評価値に近いと判定したとき、現在のフォーカスの位置を中心とした前後の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、
前記現在評価値が前記比較基準値よりも前記合焦評価値から遠いと判定したとき、前記光学系のフォーカス調整可能な無限遠側端点から近距離側端点の間の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定するステップと、
前記フォーカスサーチの範囲のいずれかで、前記光学系のフォーカスを可変して前記光学系を合焦の位置に設定し、該合焦の位置で前記撮像結果の取得を指示するステップと
を有することを特徴とする、撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び撮像装置の制御方法に関し、例えば静止画像を取り込むことができるように構成されたカメラ一体型ビデオテープレコーダに適用することができる。本発明は、静止画像の取り込みを開始する際に、合焦の状態に応じてフォーカスサーチの範囲を設定することにより、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、静止画像を取り込み得るようになされたものがある。このようなカメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、動画を撮像している場合には、オートフォーカス調整によりフォーカス調整して使い勝手を向上できるようになされ、静止画像を撮像する場合には改めてフォーカスサーチして高い解像度により静止画像を撮影できるようになされている。
【０００３】
すなわちこの種のカメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、例えば撮像結果から所定周波数以上の信号成分を抽出して信号レベルを検出することにより、このようなオートフォーカス調整の調整基準である評価値を検出し、この評価値が常に増大するようにフォーカスを可変する。また例えば撮像結果の中央にこのような評価値を検出する領域を設定し、これらにより所望する被写体が画面の中央に位置するように全体の向きを操作するだけで、簡易かつ確実にフォーカスを調整できるようになされている。
【０００４】
カメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、このようなオートフォーカスにおける制御において、評価値が急激に変化すると、フォーカスを微小な範囲で可変してみて評価値が立ち上がっている側を検出することにより、フォーカス調整すべき方向を検出する。さらにカメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、この検出した方向に緩やかにフォーカス調整し、ここで評価値が順次増大する場合には、この方向にフォーカスを速やかに可変して評価値のピークにフォーカスを調整する。カメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、これらの一連の処理により、例えばレンズの直前を予期しない物体が瞬間的に横切ったような場合には、このような物体に追従してフォーカスを変化させないようにするのに対し、例えばユーザーが被写体を切り換えた場合等にあっては、ユーザーの意図に従ってフォーカスを変化させるようになされている。
【０００５】
これに対して静止画像の取り込みがユーザーにより指示されると、カメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、光学系におけるフォーカス調整可能な範囲でフォーカスを最も近い側より遠い側に順次段階的に可変しながら評価値のピークを検出する。さらにこのようにして検出された評価値のピークの前後で、改めて細かなステップによりフォーカスを可変して評価値のピークを検出し、順次段階的にステップを細かくしてこのような処理を繰り返すことにより、高い精度で合焦の位置を検出する。さらにこのようにして検出した合焦の位置で静止画像を取り込み、これにより動画におけるオートフォーカスによるフォーカス調整の場合に比して、格段的に高い精度により、さらには短い時間によりフォーカス調整するようになされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのようにして静止画像についてフォーカス調整する場合、フォーカス調整を開始して約０．５〔秒〕程度で合焦の状態を得ることができる。この時間をさらに一段と短くすることができれば、この種の撮像装置の使い勝手を向上することができると考えられる。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができる撮像装置及び撮像装置の制御方法を提案しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明は、所定の光学系を駆動して撮像素子より出力される撮像結果に基づいて、動画を撮像し静止画像を取得する撮像装置において、前記動画を撮像している状態において前記静止画像の取り込みの指示に応動して、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の前記動画の前記撮像結果に基づいて、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の合焦の程度を示す現在評価値を検出する評価値検出手段と、前記現在評価値が比較基準値よりも前記光学系の合焦の位置における合焦の程度を示す合焦評価値に近いと判定したとき、現在のフォーカスの位置を中心とした前後の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、前記現在評価値が前記比較基準値よりも前記合焦評価値から遠いと判定したとき、前記光学系のフォーカス調整可能な無限遠側端点から近距離側端点の間の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、前記フォーカスサーチの範囲のいずれかで、前記光学系のフォーカスを可変して前記光学系を合焦の位置に設定し、該合焦の位置で前記撮像結果の取得を指示する制御手段とを備えるようにする。また請求項３の発明は、所定の光学系を駆動して撮像素子より出力される撮像結果に基づいて、動画を撮像し静止画像を取得する撮像装置の制御方法において、前記動画を撮像している状態において前記静止画像の取り込みの指示に応動して、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の前記動画の前記撮像結果に基づいて、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の合焦の程度を示す現在評価値を検出するステップと、前記現在評価値が比較基準値よりも前記光学系の合焦の位置における合焦の程度を示す合焦評価値に近いと判定したとき、現在のフォーカスの位置を中心とした前後の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、前記現在評価値が前記比較基準値よりも前記合焦評価値から遠いと判定したとき、前記光学系のフォーカス調整可能な無限遠側端点から近距離側端点の間の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定するステップと、前記フォーカスサーチの範囲のいずれかで、前記光学系のフォーカスを可変して前記光学系を合焦の位置に設定し、該合焦の位置で前記撮像結果の取得を指示するステップとを有する。
【０００９】
請求項１又は請求項３の構成によれば、評価値により現在の合焦の程度を判定し、該判定結果によりフォーカスサーチの範囲を設定することにより、現在の状態が合焦状態に近い場合には、現在のフォーカスの位置を基準にしてフォーカスサーチの範囲を狭い範囲に設定して合焦の状態を形成することができる。従ってその分、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１１】
（１）実施の形態の構成
図２は、本発明の実施の形態に係るカメラ一体型ビデオテープレコーダを示すブロック図である。このカメラ一体型ビデオテープレコーダ１において、レンズ２は、モータドライバ３によるモータ４の駆動により合焦位置を可変して入射光を撮像素子５の受光面に集光する。これによりカメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、モータドライバ３によりフォーカス調整して所望の被写体を撮像できるようになされている。
【００１２】
撮像素子５は、撮像面に形成された撮像結果を光電変換して出力する。この処理において、撮像素子５は、図示しない駆動回路から供給される各種駆動信号の切り換えにより、動画の撮像時においては、インターレース方式により撮像結果を出力するのに対し、静止画像の撮像時においては、プログレッシブスキャンにより撮像結果を出力する。
【００１３】
サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）／ＡＧＣ回路６は、撮像素子５から出力される撮像結果を相関二重サンプリングし、続く信号処理回路の処理により補色系の色信号を生成する。さらにサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）／ＡＧＣ回路６は、この色信号の利得を補正して出力する。
【００１４】
カメラ信号処理回路７は、このサンプルホールド回路／ＡＧＣ回路６から出力される色信号を信号処理することにより、映像信号ＳＶを生成して出力する。記録系８は、このカメラ信号処理回路７より出力される映像信号ＳＶを例えば磁気テープ等の記録媒体に記録する。
【００１５】
オートフォーカス検波回路（ＡＦ検波）９は、このカメラ信号処理回路７より出力される映像信号ＳＶについて、輝度信号を選択的に信号処理することにより、フォーカス調整の調整基準である評価値を計算する。すなわち図３に示すように、オートフォーカス検波回路９は、エッジ検出回路１０Ａ及び１０Ｂに輝度信号Ｙを入力する。
【００１６】
ここでエッジ検出回路１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれ輝度信号Ｙを所定時間だけ遅延させて元の輝度信号Ｙから減算することにより、エッジの部分で信号レベルが変化するエッジ検出信号を出力する。エッジ検出回路１０Ａ及び１０Ｂは、この輝度信号Ｙを遅延させる遅延時間が異なるように設定され、これにより異なる周波数をカットオフ周波数に設定してなるエッジ検出信号を出力する。
【００１７】
絶対値化回路１１Ａ及び１１Ｂは、それぞれエッジ検出回路１０Ａ及び１０Ｂより出力されるエッジ検出信号を絶対値化して出力し、ピークホルド回路（ＰＨ）１２Ａ及び１２Ｂは、絶対値化回路１１Ａ及び１１Ｂの出力信号を各ライン単位でピークホルドする。積分回路１３Ａ及び１３Ｂは、このピークホルド結果をフレーム単位積分する。このときピークホルド回路１２Ａ及び１２Ｂ、積分回路１３Ａ及び１３Ｂは、評価値検出領域に対応する制御信号ＷＩＮを基準にしてこのピークホールド、積分の処理を実行し、これにより撮像結果のほぼ中央の領域に設定された評価値検出領域について、エッジ検出結果の積分値である積分による評価値ｆａ及びｆｈを算出する。
【００１８】
このようにして検出される積分による評価値ｆａ及びｆｈにおいては、図４に示すように、合焦の状態でピークとなるようにフォーカスの変化に応じて値が変化して観察される。またカットオフ周波数の高い側の積分結果ｆｈの方が、カットオフ周波数の低い側の積分結果ｆａに比して、合焦近傍で信号レベルが急激に立ち上がり、またこのようにして信号レベルが立ち上がるピーク値においては、被写体における輪郭の多少、輪郭における輝度レベルの変化の大きさに応じて変化する。
【００１９】
正規化回路１４においては、このような２つの積分による評価値ｆａ及びｆｈよりそれぞれノイズレベルによる積分値ＬＮを減算した後、カットオフ周波数の高い側の減算結果ｆｈ−ＬＮをカットオフ周波数の低い側の減算結果ｆａ−ＬＮにより割り算することにより、積分結果ｆａ及びｆｈで正規化の処理を実行し、図５に示すように、被写体における輪郭の多少、輪郭における輝度レベルの変化の大きさ等に対してピーク値が一定値に保持されてなる正規化による評価値Ｈを計算する。
【００２０】
マイコン２０は（図２）、図示しない操作子等の操作に応動して各回路ブロックの動作を制御することにより、このカメラ一体型ビデオテープレコーダ１全体の動作を制御する。この制御において、マイコン２０は、オートフォーカス検波回路９で検出される正規化による評価値Ｈと、積分による評価値ｆａ、ｆｈを基準にしてモータドライバ３によりモータ４を駆動することにより、動画の撮像時、オートフォーカスの処理を実行し、さらに静止画像の撮像時、フォーカス調整の処理を実行する。
【００２１】
すなわちマイコン２０は、評価値ｆａ、ｆｈが増加するように、モータ４を駆動して所定方向にフォーカス調整し、評価値ｆａ、ｆｈが減少傾向となると、フォーカス調整の方向を切り換える。これによりマイコン２０は、いわゆる山登り法によりオートフォーカス調整する。このときマイコン２０は、評価値Ｈが立ち上がっていない合焦状態より遠くはなれたフォーカス調整位置においては、モータ４の回転速度を増大し、評価値ｆａによりフォーカス調整し、これにより短い時間で合焦状態となるようにオートフォーカス調整する。
【００２２】
これに対してユーザーがシャッターボタンを操作して静止画像の取り込みを指示すると、図１の処理手順の実行によりフォーカス調整した後、静止画像の取り込みをカメラ信号処理回路７、記録系８に指示する。すなわちマイコン２０は、シャッターボタンが操作されると、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、評価値Ｈが所定値ＴＨＲ以上か否か判断する。
【００２３】
ここで評価値Ｈがある程度大きな値の場合、オートフォーカス調整により合焦の近傍にフォーカス調整されていることになる。これによりマイコン２０は、静止画像の撮像が指示されると、ステップＳＰ２で現在の合焦状態を判定し、ここで肯定結果が得られると、ステップＳＰ３に移り、現在のフォーカス位置に対して前後所定範囲をフォーカスサーチの範囲に設定した後、ステップＳＰ４に移る。これに対してステップＳＰ２で否定結果が得られると、マイコン２０は、ステップＳＰ２からステップＳＰ５に移り、レンズ２におけるフォーカス調整可能な範囲をフォーカスサーチの範囲に設定した後、ステップＳＰ４に移る。
【００２４】
マイコン２０は、このようにしてフォーカスサーチの範囲を設定すると、ステップＳＰ４において、このフォーカスサーチの範囲で評価値ｆｈ、ｆａが最大値となるフォーカスの位置を検出する。すなわちマイコン２０は、フォーカスサーチ範囲を所定のピッチにより区切って設定した評価値検出位置において、順次評価値を検出し、この検出結果より最大の評価値が検出される評価値検出位置を検出する。さらにこのピーク値が検出される評価値検出位置近傍にフォーカスサーチ範囲を設定し直し、設定し直したフォーカスサーチ範囲をさらに細かなピッチにより区切って設定した評価値検出位置において、順次評価値を検出し、この検出結果より最大の評価値が検出される評価値検出位置を検出する。マイコン２０は、この処理をフォーカス調整の最小分解能まで実行し、これにより合焦の位置を高い精度により検出する。
【００２５】
この処理を実行するに当たって、ステップＳＰ３により現在のフォーカス位置を基準にして前後所定範囲をフォーカスサーチの範囲に設定した場合には、ステップＳＰ５によりレンズ２におけるフォーカス調整可能な範囲をフォーカスサーチの範囲に設定した場合に比して、評価値の最大値を検出する範囲が狭いことにより、マイコン２０は、その分短い時間によりこのステップＳＰ４の処理を完了することができる。
【００２６】
これによりマイコン２０は、ステップＳＰ４からステップＳＰ６に移り、このようにして検出した評価値がピーク値となるフォーカス位置にレンズ２のフォーカスを調整した後、ステップＳＰ７に移ってこの処理手順を終了し、これにより高い精度によりフォーカス調整した状態で静止画像を記録系８で記録する。
【００２７】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、カメラ一体型ビデオテープレコーダ１では（図２）、レンズ２により撮像素子５の撮像面に形成される撮像結果が光電変換された後、サンプルホールド回路／ＡＧＣ回路６、カメラ信号処理回路７により信号処理されて映像信号ＳＶが生成され、この映像信号ＳＶが記録系８により磁気テープに記録される。これによりカメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、動画による撮像結果が磁気テープに記録される。
【００２８】
この処理において、カメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、オートフォーカス検波回路９において（図３）、映像信号ＳＶの輝度信号Ｙから異なるカットオフ周波数によりエッジが検出され、このエッジ検出結果が絶対値化された後、ピークホールド回路１２Ａ、１２Ｂ、積分回路１３Ａ、１３Ｂによりピークホールド、積分される。これによりカメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、合焦の程度を示す積分による評価値ｆａ及びｆｈが異なるカットオフ周波数で検出される（図４）。またピークホールド回路１２Ａ、１２Ｂ、積分回路１３Ａ、１３Ｂにおけるピークホールド、積分の処理が、評価値検出領域に対応する制御信号ＷＩＮを基準にして実行され、これにより撮像結果のほぼ中央に設定された評価値検出領域について、合焦の程度を示す積分による評価値ｆａ及びｆｈが検出される。
【００２９】
カメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、この積分による評価値ｆａ及びｆｈからノイズ分の値ＬＮがそれぞれ減算された後、カットオフ周波数が高い側をカットオフ周波数の低い側で割り算して正規化の処理が実行され、これにより被写体による値の変化が防止されて、合焦の程度を示す正規化による評価値Ｈが検出される（図５）。
【００３０】
カメラ一体型ビデオテープレコーダ１では（図２）、マイコン２０によりこれらの評価値ｆｈ、ｆａが常に増大傾向となるように、フォーカス調整の方向を切り換えながらフォーカス調整され、これにより被写体の移動に追従してレンズ２をフォーカス調整してオートフォーカス調整の処理が実行される。
【００３１】
このようにして動画を撮像している状態で、シャッターボタンの操作によりユーザーから静止画像の取り込みが指示されると、カメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、マイコン２０において、評価値Ｈが所定値ＴＨＲより大きいか否か判定されて現在の合焦状態が判定される。この判定において、評価値Ｈが所定値ＴＨＲより大きい場合、オートフォーカス調整によりほぼ合焦の状態に保持されていると判断できることにより、カメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、現在のフォーカス位置の中心にした狭い範囲がフォーカスサーチの範囲に設定される。また評価値Ｈが所定値ＴＨＲに満たない場合、オートフォーカス調整によっては合焦の状態に保持されていないと判断できることにより、カメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、レンズ２のフォーカス調整可能な範囲がフォーカスサーチの範囲に設定される。
【００３２】
カメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、このように設定されたフォーカス調整の範囲で順次フォーカスを可変して評価値ｆｈ、ｆａのピーク位置が検出され、順次このピーク値の検出結果を基準にしてフォーカスサーチ範囲を狭くすると共に分解能を高くして、評価値ｆｈ、ｆａのピークが検出され、これにより合焦の位置が高い精度により検出される。さらにこの検出された合焦の位置で静止画像の取り込みが実行される。
【００３３】
これによりカメラ一体型ビデオテープレコーダ１では、評価値Ｈが所定値ＴＨＲより大きく、現在の状態がほぼ合焦状態と判定される場合には、従来に比して格段的に狭いフォーカスサーチの範囲によりフォーカス調整を開始でき、これにより従来に比して格段的に短い時間により合焦状態を形成して静止画像を撮像することができる。
【００３４】
またこのようにしてフォーカス調整する場合には、ほぼフォーカスが調整された範囲でフォーカス調整することができることにより、その分見苦しい画像の表示を防止することができる。すなわち従来のフォーカス調整においては、レンズ２のフォーカス調整可能な範囲で合焦の位置を検出することにより、それまでオートフォーカスによりほぼ合焦状態となっている場合でも、一旦、大きくピントがぼけた状態となり、ユーザーに対して、見苦しい画像が一時的に提供されることとなっていた。しかしながらこの実施の形態のように、ほぼ合焦の状態に近い場合に、現在のフォーカスの位置を中心にした狭い範囲をフォーカスサーチの範囲に設定してフォーカス調整すれば、このような一時的なピントのずれを防止でき、その分ユーザーによる使い勝手を向上することができる。
【００３５】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、静止画像の取り込みを開始する際に、合焦の状態に応じてフォーカスサーチの範囲を設定することにより、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができる。
【００３６】
すなわちほぼ合焦の状態と判断される場合には、現在のフォーカス位置を中止にした狭い範囲をフォーカスサーチの範囲に設定して、従来に比して格段的に短い時間により静止画像を取得することができる。また一時的なピントのずれを防止することができ、その分見苦しい画像の提供を防止することができる。
【００３７】
また合焦の状態と判断できない場合には、従来と同様にレンズのフォーカス調整可能な範囲をフォーカスサーチの範囲に設定することにより、例えば電源を投入した直後、被写体を切り換えた直後等のオートフォーカス調整によりほぼ合焦状態となっていない場合でも、確実に高い精度によりフォーカス調整して静止画像を取得することができる。
【００３８】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、カットオフ周波数の異なるエッジ検出結果の積分値による評価値と、この積分値の正規化による評価値を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば正規化の処理を省略して単に積分値を評価値として使用する場合、単なる輝度信号の高周波数成分の信号レベルを評価値として使用する場合、さらには輝度信号に代えて色信号の加算値又は緑色の色信号を処理して評価値とする場合等に広く適用することができる。
【００３９】
また上述の実施の形態においては、１つの比較基準値ＴＨＲによりフォーカスサーチの範囲を２段階で切り換える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３段階以上で切り換えるようにしてもよい。
【００４０】
また上述の実施の形態においては、オートフォーカス調整した状態から静止画像を取り込む場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばユーザーによるマニュアル調整による状態から静止画像を取り込む場合にも広く適用することができる。
【００４１】
また上述の実施の形態においては、本発明をカメラ一体型ビデオテープレコーダに適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電子スチルカメラ等、種々の撮像装置に広く適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、静止画像の取り込みを開始する際に、合焦の状態に応じて、フォーカスサーチの範囲を設定することにより、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るカメラ一体型ビデオテープレコーダのマイコンの処理手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係るカメラ一体型ビデオテープレコーダを示すブロック図である。
【図３】図２のカメラ一体型ビデオテープレコーダのオートフォーカス検波回路を示すブロック図である。
【図４】図３のオートフォーカス検波回路の動作の説明に供する特性曲線図である。
【図５】図３のオートフォーカス検波回路による評価値を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
１……カメラ一体型ビデオテープレコーダ、２……レンズ、９……オートフォーカス検波回路、２０……マイコン
【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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