(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の結像面を有し、前記結像面上に結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
光軸が前記結像面に対して略平行な第１の方向と平行となるように配置され、当該第１の方向にある第１の被写体に対応する光が入射するレンズ、および該レンズから出射した前記第１の被写体に対応する光を反射して前記第１の被写体の像を前記結像面における１の角部近傍に設ける第１の領域に結像させる反射手段を有して構成される第１の撮影光学系と、
該第１の撮像光学系よりも焦点距離を小さく設定され、前記結像面に対して略垂直な第２の方向にある第２の被写体の像を、前記結像面において前記１の角部と対角に位置する他の角部近傍に設ける第２の領域に結像させる第２の撮影光学系と、
前記第１の方向または前記第２の方向のいずれか一方の方向に対応する撮像方向選択信号を出力する手段、前記撮像方向選択信号に応じて前記第１の領域または前記第２の領域のいずれか一方の領域に対応する領域選択信号を出力する手段、および前記領域選択信号に応じて、前記第１の領域に結像された被写体の像、または前記第２の領域に結像された被写体の像のいずれかの像に対応する信号を出力する手段とを有して構成される選択手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記選択手段が、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であって、前記第１の位置にあるときに前記第１の方向にある被写体からの光を遮り、前記第２の位置にあるときに前記第２の方向にある被写体からの光を遮る遮光部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
長手方向を有し、且つその長手方向の一端に頂面を有し、前記長手方向に沿って形成された前面を有する筐体と、
前記前面に設けられた表示部及びキー入力部と、
前記筐体内に設けられ、矩形状の結像面を有し、前記結像面上に結像した光学像を電気信号に変換する撮像手段と、
光軸が前記結像面に対して略平行な第１の方向と平行となるように配置され、当該第１の方向にある第１の被写体に対応する光が入射するレンズ、および該レンズから出射した前記第１の被写体に対応する光を反射して前記第１の被写体の像を前記結像面における１の角部近傍に設ける第１の領域に結像させる反射手段を有して構成され、前記第１の被写体からの光を、前記頂面を通して取込んで前記撮像手段に導く第１の光学系、および前記第１の撮像光学系よりも焦点距離を小さく設定され、前記結像面に対して略垂直な第２の方向にある第２の被写体からの光を、前記前面を通して取込んで、前記撮像手段の前記結像面において前記１の角部と対角に位置する他の角部近傍に設ける第２の領域に導く第２の光学系によって構成される光学系と、
前記第１の方向または前記第２の方向のいずれか一方の方向に対応する撮像方向選択信号を出力する手段、前記撮像方向選択信号に応じて前記第１の領域または前記第２の領域のいずれか一方の領域に対応する領域選択信号を出力する手段、および前記領域選択信号に応じて、前記第１の領域に結像された前記第１の被写体の像、または前記第２の領域に結像された被写体の像のいずれかの像に対応する信号を出力する手段とを有して構成される選択手段と
を備えた撮像装置一体型ハンドセット電話機。
【請求項４】
少なくとも第１の面及び第２の面を有し、上記第１の面と第２の面が互いに略直角をなす筐体と、
前記第１の面に設けられた表示部及びキー入力部と、
前記筐体内に設けられ、矩形状の結像面を有し、前記結像面上に結像した光学像を電気信号に変換する撮像手段と、
光軸が前記結像面に対して略平行な第１の方向と平行となるように配置され、当該第１の方向にある第１の被写体に対応する光が入射するレンズ、および該レンズから出射した前記第１の被写体に対応する光を反射して前記第１の被写体の像を前記結像面における１の角部近傍に設ける第１の領域に結像させる反射手段を有して構成され、前記第１の被写体からの光を、前記第２の面を通して取込んで前記撮像手段に導く第１の光学系、および前記第１の撮像光学系よりも焦点距離を小さく設定され、前記結像面に対して略垂直な第２の方向にある第２の被写体からの光を、前記第１の面を通して取込んで、前記撮像手段の前記結像面において前記１の角部と対角に位置する他の角部近傍に設ける第２の領域に導く第２の光学系によって構成される光学系と、
前記第１の方向または前記第２の方向のいずれか一方の方向に対応する撮像方向選択信号を出力する手段、前記撮像方向選択信号に応じて前記第１の領域または前記第２の領域のいずれか一方の領域に対応する領域選択信号を出力する手段、および前記領域選択信号に応じて、前記第１の領域に結像された被写体の像、または前記第２の領域に結像された被写体の像のいずれかの像に対応する信号を出力する手段とを有して構成される選択手段と
を備えた撮像装置一体型携帯情報機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に関し、より詳しくはハンドセット電話機や携帯情報機器と一体にして構成するのに適した撮像装置に関する。本発明はまた、そのような撮像装置を組込んだ撮像装置一体型ハンドセット電話機及び撮像装置一体型携帯情報機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の撮像装置としては、特開平８−２２３４９２号公報に開示されたカメラ一体型携帯端末がある。同公報に開示されている撮像装置は図９に示すように、ボディケース２に対して回動可能で撮影孔４を有するカメラヘッド部１と、液晶ディスプレイ３と、電話番号を入力する操作ボタン８とを有し、被写体からの光を撮影孔４を通してボディケース２内の撮像素子に導くようになっている。また、カメラヘッド部１を回転軸を中心にして符号Ｒで示すように回転させて被写体に撮影孔４を向け得るようになっている。さらに撮影の際液晶ディスプレイ３はビューファインダとして使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の撮像装置においては、撮像装置を回転させるための空間をカメラヘッド部１の周辺に設けなければならないために、装置全体を小型化するのが困難であるという問題があった。
【０００４】
また、カメラヘッド部１がボディケース２に回転可能に支持されているため、カメラヘッド部１とボディケース２との電気的な接続を回転軸部分で行わなければならず、構造が複雑になるという問題もあった。
【０００５】
さらに、カメラヘッド部１がボディケース２に回転可能に支持されているため、該支持部分における機械的な強度が不足しがちであるという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためのもので、その一つの目的は、小型で堅牢な撮像装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、電気的接続が簡単な撮像装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、機械的強度がハンドセット型電話機や携帯情報機器と一体に形成するのに適した撮像装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、生産性が良好であり、安価な撮像装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、小型で、堅牢であり、電気的接続が簡単な撮像装置一体型ハンドセット電話機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像装置は、矩形状の結像面を有し、前記結像面上に結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、光軸が前記結像面に対して略平行な第１の方向と平行となるように配置され、当該第１の方向にある第１の被写体に対応する光が入射するレンズ、および該レンズから出射した前記第１の被写体に対応する光を反射して前記第１の被写体の像を前記結像面における１の角部近傍に設ける第１の領域に結像させる反射手段を有して構成される第１の撮影光学系と、該第１の撮像光学系よりも焦点距離を小さく設定され、前記結像面に対して略垂直な第２の方向にある第２の被写体の像を、前記結像面において前記１の角部と対角に位置する他の角部近傍に設ける第２の領域に結像させる第２の撮影光学系と、前記第１の方向または前記第２の方向のいずれか一方の方向に対応する撮像方向選択信号を出力する手段、前記撮像方向選択信号に応じて前記第１の領域または前記第２の領域のいずれか一方の領域に対応する領域選択信号を出力する手段、および前記領域選択信号に応じて、前記第１の領域に結像された被写体の像、または前記第２の領域に結像された被写体の像のいずれかの像に対応する信号を出力する手段とを有して構成される選択手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明一実施の形態の撮像装置を搭載した携帯電話機、言換えると撮像装置一体型携帯電話機を示す斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、これらの図により撮像装置部分が示されている。図示のようにこの撮像装置一体型携帯電話機は、略直方体状の筐体２を有する。筐体２は、前面２ａと、背面（前面２ａの反対側にあり、図に現われていない）と、第１の側面２ｂと、第２の側面（第１の側面２ｂの反対側にあり、図に現われていない）と、頂面２ｃと、底面（頂面２ｃの反対側にあり、図に現われていない）とを有する。筐体２は全体として細長く、前面２ａ、背面、第１の側面２ｂ及び第２の側面は筐体の長手方向に略平行であり、頂面２ｃ及び底面は上記長手方向に略垂直である。
【００１６】
頂面２ｃには、図面において左側の端部の近傍にアンテナ５が形成され、右側に第１の撮影孔４１ｃが形成されて、該撮影孔４１ｃに対物レンズ４１ａがはめ込まれている。前面２ａの上端の近傍には第２の撮影孔４２ｃが形成され、該撮影孔４２ｃに対物レンズ４２ａがはめ込まれている。
【００１７】
また、前面２ａの第２の撮影孔４２ｃの下方にスピーカ７が形成され、その下方に画像表示部３が形成され、さらにその下方にキー入力部８が形成され、さらにその下方にマイク９が形成されている。
【００１８】
キー入力部８は、０ないし９の番号キーのほか、機能キーを含み、電話番号の入力、電話機が備えている各種機能の選択実行の為に使用されるほか、撮像装置の制御にも用いられる。
【００１９】
画像表示部３は、例えば液晶ディスプレイで構成され、キー入力部８による入力内容、入力の案内の表示、受信した文字メッセージの表示など、携帯電話機としての機能を果すために用いられるほか、撮像装置により撮影されている映像を表示するため、即ちビューファインダとして用いられる。さらに、他の同様の撮像機能装置付き電話機などから送られて来る映像を表示するのにも用いられる。
【００２０】
撮像装置６は、図２及び図３に示されるように、レンズ４１ａ、４２ａのほか、レンズ４１ｂ、全反射プリズム１２、撮像素子１０、及び回路基板１１を有する。
【００２１】
撮像素子１０は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）若しくはＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）で構成されたもので、回路基板１１に搭載され、その結像面１０ａが筐体２の前面２ａに平行に配置されている。
【００２２】
レンズ４１ａ、レンズ４１ｂは、その光軸が、筐体２の長手方向、即ち頂面２ｃに略垂直な方向、従って、結像面１０ａに平行な方向、に延在するように配置され、頂面２ｃ側に位置する被写体からの光は、光路Ｌ１に沿いレンズ４１ａ、４１ｂを通り、プリズム１２で９０度反射され撮像素子１０の結像面１０ａ上の第１の結像領域１０ｂに結像される。
【００２３】
レンズ４２ａは、その光軸が前面２ａに略垂直な方向、従って検出像面１０ａに延在するように配置され、前面２ａ側に位置する被写体からの光は、光路Ｌ２に沿いレンズ４２ａを通り撮像素子１０の結像面１０ａ上の、第１の結像領域１０ｂとは異なり、第１の結像領域１０ｂとは重ならない第２の結像領域１０ｃに結像される。
【００２４】
図４は、撮像素子１０からの電気信号を処理する回路を示す。これらの回路の一部は例えば回路基板１１上に搭載されている。
【００２５】
選択回路１４は、第１の結像領域１０ｂからの信号と第２の結像領域１０ｃからの信号のいずれかを選択して出力するものである。このような選択をすることにより、結果として、頂面２ｃに略垂直な方向にある被写体からの光による像に対応する電気信号、及び前面２ａに略垂直な方向にある被写体からの光による像に対応する電気信号のいずれかを選択することになる。本願明細書ではこのような選択を単に被写体の選択とも言う。
【００２６】
このような選択は、例えばキー入力部８を用いた選択入力（例えばファンクションキーと特定の番号キーの組み合わせ操作による）、又は筐体２に別個に設けた専用の切換スイッチ（図示しない）の操作に応じて行われる。より具体的には、キー入力部８の選択入力（又は専用の切換えスイッチの操作）に応じて図示しない制御部が撮像方向選択信号Ｓｄの内容を変える。
【００２７】
タイミング回路１３は、撮像素子１０の動作を制御するための各種タイミング信号を発生する。タイミング発生回路１３はまた、入力される撮像方向選択信号Ｓｄの内容に応じて、撮像素子出力Ｇｐのうち第１の結像領域１０ｂまたは第２の結像領域１０ｃのいずれか一方に対応する領域選択信号Ｓｒを生成し、選択回路１４に供給する。
【００２８】
画像信号処理回路１５は、選択回路１４の出力を受け、種々の信号処理を行い、伝送のための画像信号Ｇｔ及び表示のための画像信号Ｇｄを出力する。
【００２９】
送信制御部１６は、画像信号処理回路１５の出力、及びマイク９からの音声信号、キー入力された文字メッセージなどを受け、アンテナ５を介してこれらの信号を送信する。
【００３０】
表示駆動部１７は、画像信号処理回路１５の出力及び受信回路１８の出力を受け、これに基づき表示内容を決め、画像表示部３を駆動して必要な表示を行わせる。
【００３１】
撮像素子１０はレンズ部４からの光学像を電気的画像信号に変換し、該画像信号をタイミング発生回路１３からのタイミングパルスＰｔにより順に出力し、撮像素子出力Ｇｐとして出力する。
【００３２】
選択回路１４は、撮像素子１０から入力された撮像素子出力Ｇｐのうち領域選択信号Ｓｒに対応する部分のみを選択して、画像信号Ｇｓとして出力する。
【００３３】
画像信号処理回路１６は、画像信号Ｇｓを受け、Ａ／Ｄ変換、符号化、圧縮などを行い、伝送用画像信号Ｇｔ、表示用画像信号Ｇｄとして出力する。
【００３４】
図５及び図６は、上記の撮像装置一体型携帯電話機で撮像をするときの扱い方を示している。
【００３５】
被写体（図示しない）が操作者Ｈｓの前方（図５において左側）にある場合（言換えると操作者Ｈｓの前方にある被写体を撮像したい場合）には、結像面１０ａの第１の領域１０ｂから得られる信号を選択するようキー入力部８の操作を行う。そして、図５に示すように、撮像装置一体型携帯電話機を、通話時と同じように握ったまま、前面２ａを上に向け、電話機を略水平にして、頂面２ｃのレンズ４１ａを被写体に向ける。このとき、撮像により得られている映像が表示部３に表示されているので、操作者Ｈｓはこれを見ながら（即ち、表示部３をビューファインダとして利用しながら）、頂部２ｃの向きを調整する。
【００３６】
被写体が操作者Ｈｓ自身である場合（言換えると操作者Ｈｓ自身を撮像したい場合）には、第２の領域１０ｃからの電気信号を選択するように、キー入力部８の操作を行う。そして、図６に示すように、撮像装置一体型携帯電話機を、通話時と同じように握ったまま、前面２ａを手前に（操作者自身の方に）向け、電話機を略垂直に立て、レンズ４２ａを自分に向ける。このときも、表示部３に表示される画像を見ることによりレンズ４２ａの向きを調整する。
【００３７】
操作者Ｈｓの後方の被写体を操作者Ｈｓの肩越しに撮像する場合にも、操作者Ｈｓ自身を撮像する場合と略同様に、撮像装置一体型携帯電話機を保持すれば良い。
【００３８】
上方にある被写体を撮像する場合には、レンズ４１ａを上方に向け、第１の領域１０ｂから得られる電気信号を選択しても良く、レンズ４２ａを上方に向け、第２の領域１０ｃから得られる電気信号を選択しても良い。
【００３９】
このように、いずれの場合にも、通話のために使用する場合と同じように握ったままで、被写体を選択して撮像することができる。従って、電話を掛けながら、被写体の映像を送信するような場合、例えば電話機をテレビ電話として使用する場合に、特に便利である。
【００４０】
また、テレビ電話として用いなくても、単に撮像装置として用いる場合にも、握り変える必要なしに被写体の選択を行うことができるので、便利である。
【００４１】
また、前面２ａを上に向けた状態では、表示部３が上を向くので、反射型液晶ディスプレイを用いた場合であっても表示部３に十分な照度を確保でき、良好な視認性が得られる。
【００４２】
実施の形態２．
図７及び図８は、本発明の他の実施の形態の撮像装置一体型電話機の撮影孔４１ｃ、４２ｃ及びその周辺、言換えれば、頂面２ｃと、前面２ａのうちの頂面２ｃの近傍の部分を示す斜視図である。この実施の形態では、レンズ４１ａ、４２ａを覆うことができる可動の遮光部材２４が設けてある。この遮光部材２４は、第１の遮光板２４ｃ及び第２の遮光板２４ａを有し、Ｘ軸方向（＋Ｘ及びその逆の−Ｘ方向）に移動可能であり、図７に示す位置にあるときは第１の遮光板２４ｃによりレンズ４１ａが覆われ、レンズ４２ａは露出されている。一方、図８に示す位置にあるときは第２の遮光板２４ａによりレンズ４２ａが覆われ、レンズ４１ａが露出されている。このようにレンズ４１ａとレンズ４２ａを選択的に覆い得るのは、第１の遮光板２４ｃと第２の遮光板２４ａとがＸ軸方向の互いに異なる位置に設けてあるためである。
【００４３】
即ち、この遮光部材２４は、第１の遮光板２４ｃ、第２の遮光板２４ａのほか、これらを連結する広幅の連結部２４ｂを有する。連結部２４ｂは、頂面２ｃと前面２ａとの間の角部に沿う形状を有する。図示の例では、頂面２ｃと前面２ａとは略直角をなし、連結部２４ｂは、頂面２ｃに沿って延在する第１の部分２４ｄと、前面２ａに沿って延在する第２の部分２４ｅとを有し、これら２つの部分２４ｄ及び２４ｅは、頂面２ｃと前面２ａの交差部に形成される稜線に沿う部分で互いに略直角をなすように接合されている。第１の遮光板２４ｃは、第１の部分２４ｄの、上記稜線とは反対の側の縁部の、図において左側の部分に接合されている。第２の遮光板２４ａは、第２の部分２４ｅの、上記稜線とは反対の側の縁部の、図において右側の部分に接合されている。
【００４４】
遮光部材２４のＸ軸方向の移動は本実施の形態では、手動で行うようになっている。代りに、図示しない電動機構によって行うようにしても良い。
【００４５】
図７の位置においては、レンズ４２ａを通して導入される光のみが結像面１０ａに達する。図８の位置においては、レンズ４１ａを通して導入される光のみが結像面１０ａに達する。従って、図４に示される選択回路１４の代りに、遮光部材２４が被写体を選択する役割を果す。この場合、レンズ４１ａ、４１ｂを通して導入される光とレンズ４２ａを通して導入される光とが同じ領域に結像するようにしても良い。言換えると、結像面１０ａを第１の領域１０ｂと第２の領域１０ｃに分けなくても良い。
【００４６】
また、本実施の形態２は、実施の形態１に示した選択回路１４と組み合わせてもよい。この場合には、選択信号Ｓｄの内容は、選択回路１４に、遮光部材２４によって遮光されていない方の光路を通る光の結像領域を選択させるものとなる。
【００４７】
このような構成とすることにより、選択回路１４で選択していない光学像（第１及び第２の領域の一方）が選択した光学像（第１及び第２の領域の他方）に影響を与えることがなくなり、より良好な画像を得ることができる。
【００４８】
また、遮光板２４の−Ｘ、＋Ｘ方向への（手動による）移動に応じ図示しないスイッチを操作して、選択信号Ｓｄの内容を切換え、撮像素子１０の出力を選択するようにしても良い。
【００４９】
なお、遮光部材２４は撮像装置１に、取外しできないように取り付けられていてもよく、また、操作者が着脱できるように取り付けられていてもよい。後者の構造とした場合には、操作者は被写体を撮像する場合にのみ遮光部材２４を取り付ければよい。
【００５０】
上記の実施の形態の遮光部材の代りに、遮光部材が、図７と図８の略中間の位置にあるときに、レンズ４１ａ、４２ａがともに遮光板２４ｃ及び２４ａで覆われるような構成としても良い。このようにすれば、撮像装置を利用しないときに、レンズ４１ａ、４２ａをともに覆い、ほこりの付着や損傷を防ぐことができる。
【００５１】
上記の実施の形態は、撮像装置一体型携帯電話機であるが、本発明は携帯電話機に限らず他のハンドセット電話機、例えば据え置き型電話機のハンドセットにも適用できる。また、電話機以外の携帯情報機器、例えばパームトップコンピュータやノート型コンピュータにも適用できる。ノート型コンピュータの場合には、前方にある被写体を撮像するときは、両手でそれぞれの側部を把持し、頂面を被写体に向けて、頂面の撮影孔を通して導入される光により撮像を行うとともに、前面の表示部で撮像している映像を観察し、一方、操作者自身を撮像するときには、前面を操作者に向け、前面の撮像孔を通して導入される光により撮像を行うとともに、前面の表示部で撮像している映像を観察するのが便利である。
【００５２】
本発明の撮像装置は、静止画の撮影用として構成することもでき、また動画の撮影用として構成することもできる。静止画の場合、撮像により得られた静止画情報を電子メールに添付して送信することも可能であり、また撮像装置、携帯情報機器、電話機などが備える記録媒体に記録するようにしても良い。
【００５３】
本発明に係る撮像装置によれば、操作者は、撮像装置の撮像手段の向きを変えることなく、方向の異なる被写体を選択して撮像することができる。撮像手段の向きを変えるために従来の装置で用いられていたカメラヘッドの回転機構を必要としないために、撮像装置の寸法を小さくすることができ、また、カメラヘッドと画像処理回路との電気的な接続が容易となる。さらに、カメラヘッドを回転可能に支持する必要がないので、堅牢な構造とすることができる。また、第２の方向の被写体からの光は真っ直ぐに結像面に導けば良く、第１の方向の被写体からの光は反射プリズムなど広く使われている部材を用いて光路を略直角に曲げれば良いので、撮影光学系の構成が簡単である。さらに、１個の撮像素子で、２つの方向の被写体からの光による画像を得ることができ、撮像装置の寸法をさらに小さくでき、またコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１にかかる撮像装置を組込んだ携帯電話機の斜視図である。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】  図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】  実施の形態１の画像信号処理回路を示すブロック図である。
【図５】  実施の形態１の撮像装置一体型携帯電話機で前方の被写体を撮像するときの扱い方を示す斜視図である。
【図６】  実施の形態１の撮像装置一体型携帯電話機で操作者自身を撮像するときの扱い方を示す斜視図である。
【図７】  本発明の実施の形態２にかかる撮像素子の遮光板を＋Ｘ方向に移動させた状態を示す斜視図である。
【図８】  本発明の実施の形態２にかかる撮像素子の遮光板を−Ｘ方向に移動させた状態を示す斜視図である。
【図９】  従来の撮像装置一体型携帯電話機の斜視図である。
【符号の説明】
２  筺体、  ３  画像表示部、  ４  レンズ部、  ５  アンテナ、  ６  撮像装置、  ７  スピーカ、  ８  キー入力部、  ９  マイク、  １０  撮像素子、  １０ａ  結像面、  １１  回路基板、  １２  プリズム、  １３  タイミング発生回路、  １４  選択回路、  １５  画像信号処理回路、  ２４  遮光部材、  ４１ａ、４１ｂ、４２ａ  レンズ。
【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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