JP3504031B2 - 高変倍率ズームレンズ - Google Patents
高変倍率ズームレンズInfo
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- JP3504031B2 JP3504031B2 JP17792695A JP17792695A JP3504031B2 JP 3504031 B2 JP3504031 B2 JP 3504031B2 JP 17792695 A JP17792695 A JP 17792695A JP 17792695 A JP17792695 A JP 17792695A JP 3504031 B2 JP3504031 B2 JP 3504031B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
- G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
- G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++
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Description
カメラ、電子スチルカメラ等に用いられるズームレンズ
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、高変倍率なズームレンズがコンパ
クトな形で台頭してきている。しかし35mmSLRの
場合、広角端が28mmを含むズーム比7近くのズーム
レンズはコンパクト化が困難であり、標準的なズームレ
ンズ(28−70mmクラス)にくらべ大型である。コ
ンパクト化しがたい理由は、高変倍率のために各群の移
動量が増えてズーミングによる収差変動が大きくなるこ
と、広角端の焦点距離が28mmと短いために画角が大
きくなること等から、広範囲な焦点域での収差補正が困
難になるからである。 【0003】特開昭57−161824号公報は、物体
側から順に正、負、正、正の屈折力を有する各レンズ群
からなる4群式ズーム方式によって高変倍率、コンパク
ト化を行った。このズームレンズはワイド端からテレ端
へのズーミングに際し、第1レンズ群と第4レンズ群を
物体側に線形移動することで、ズーミングによって全長
が変わらない古典的な4群ズームに比べ、ワイド端のレ
ンズ全長を飛躍的に短くした。しかし第4群のパワーが
弱いため、近年の高変倍率なズームレンズと比較すると
十分にコンパクトとはいえなく、しかも実施例では、ワ
イド端の焦点距離が35mmと長く広角化も十分ではな
い。 【0004】また本出願人の特開昭62−186216
号公報は、物体側から順に正、負、正、正、正の屈折力
を有する5群式ズームであるが、この5群式ズームレン
ズは物体側から順に正、負、正、正の4群式を基本構成
とし、収差補正を有利にするために最後部に縮小作用を
有する正の固定群である第5レンズ群を付加し、第1レ
ンズ群から第4レンズ群にかけてのパワーの緩和を図る
ことによりコンパクトな高変倍率ズームを試みた。しか
し十分にコンパクトとはいえなく、しかもズーム比が5
程度と小さかった。 【0005】また特開昭60−39613号公報は、物
体側から順に正、負、正、負、正の屈折力を有する5群
で構成された高変倍率ズームであるが、前記特開昭62
−186216号公報と同様にズーム比が5程度と小さ
く、さらにレンズ全長が大きかった。 【0006】また特開平4−70707号公報は、物体
側から順に正、負、正、正、負の屈折力を有する各レン
ズ群からなる5群式ズームであるが、前記発明と比較す
れば十分コンパクトではあるが、構成枚数が17枚と多
い問題点があった。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題点
を改良したものであり、レンズ枚数が少なく、広角域を
含む、ズーム比7程度のコンパクトな高変倍率ズームレ
ンズの提供を目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明の高変倍率ズーム
レンズは、物体側より順に正、負、正、正の屈折力を有
する4つのレンズ群で構成され、以下の条件式を満足さ
せることにより高変倍率でコンパクトなズームレンズを
達成することができる。 (1) 0.37<|f2|/fw<0.62 (2) 0.18<f3/ft<0.29 (3) 0.19<f4/ft<0.34 ただし、 fw:広角端の焦点距離 ft:望遠端の焦点距離 f2:第2レンズ群の焦点距離 f3:第3レンズ群の焦点距離 f4:第4レンズ群の焦点距離 である。 【0009】さらに第4レンズ群は、物体側より順に両
凸の正レンズ、負レンズ、両凸の正レンズ、負レンズの
レンズからなり第4群を構成するレンズが以下の条件式
を満足させることにより少ないレンズ枚数で構成するこ
とが可能となる。 (4) 0.12<f41/ft<0.17 (5) 0.12<|f42|/ft<0.30 ただし、 ft :望遠端の焦点距離 f41:第4レンズ群内の両凸の正レンズL1の焦点距
離 f42:第4レンズ群内の負レンズL2の焦点距離 さらに、前記両凸の正レンズL3と負レンズL4にはさ
まれる空気レンズの焦点距離を以下のようにすることが
収差補正上望ましい。 (6) 0.38<|f434|/ft<0.62 ただし、 f434:第4レンズ群内の凸の正レンズL3と負レン
ズL4にはさまれる空気レンズの焦点距離 である。 【0010】空気レンズの焦点距離は、両凸の正レンズ
L3の屈折率を空気レンズの物界側の屈折率、負レンズ
L4の屈折率を像界側の屈折率とし、両凸の正レンズL
3の像側、負レンズL4の物体側の曲率半径を用いて求
める。 【0011】 【作用】条件式(1)は第2レンズ群のパワーを規定す
る。ワイド端の焦点距離を短くしながら高変倍率を得る
には、第2レンズ群のパワーを強くする必要がある。し
かしパワーを強くすることは一般に収差補正を困難にす
る。したがって、広角域を含む高変倍率でコンパクト
な、しかも収差補正の十分になされたズームレンズを得
るには、かなり限られたパワーを与える必要がある。条
件式(1)の下限を越えると第2レンズ群のパワーが強
くなりすぎるため、収差補正を困難にする。特に球面収
差が補正過剰となりがちで短焦点側での負の歪曲収差も
大きくなる。また、条件式(1)の上限を越えると、第
2レンズ群のパワーが弱くなるため各収差の補正が有利
になる反面、第2レンズ群の変倍時の移動量を大幅に増
やさなければならずレンズ全系が大型化する。 【0012】条件式(2)は第3レンズ群のパワーを規
定する。条件式(2)の下限を越えると、第3レンズ群
のパワーが強くなりすぎるため収差補正を困難にする。
特に球面収差が補正不足となり、これを補正するために
はレンズ構成枚数を増やさなければならず、軸上厚が増
えることによりレンズ系全長が長くなるので好ましくな
い。また、条件式(2)の上限を越えると、第3レンズ
群のパワーが弱くなるため各収差の補正が有利になる反
面レンズ系全長が長くなり本発明の目的に合わない。 【0013】条件式(3)は第4レンズ群のパワーを規
定する。条件式(3)の下限を越えると第4レンズ群の
パワーが強くなりすぎるため、広角端でのバックフォー
カスの確保が難しい。結像倍率を拡大系の方向にシフト
すればバックフォーカスが確保できるが、変倍比を稼ぐ
ためには望遠端ではさらに拡大系となるため、収差補正
を困難にする。また第4レンズ群の構成をレトロフォー
カスタイプにすることにより上記問題点を改善できるが
全長が長くなるので好ましくない。また、条件式(3)
の上限を越えると、第4レンズ群のパワーが弱くなるた
め各収差の補正が有利になる反面レンズ系全長が長くな
り本発明の目的に合わない。 【0014】条件式(4)は第4レンズ群中、最も物体
側へ配置された両凸の正レンズL1の屈折力に関し、第
4レンズ群自身のコンパクト化と全系のレンズ全長を短
縮する条件である。条件式(4)の下限を越えるとコン
パクト化には有利であるが特に望遠側の球面収差が補正
不足になり、更には、第4レンズ群内の最も物体側へ配
置された両凸の正レンズL1と第4レンズ群内の物体側
より2番目に配置された負レンズL2に挟まれた空気間
隔の変動による球面収差の変動の度合が大きくなり、製
造時の公差が厳しくなる。条件式(4)の上限を越える
と球面収差が補正過剰になり、像面湾曲がプラス方向に
増大するので好ましくない。 【0015】条件式(5)は第4レンズ群内の物体側よ
り2番目に配置された負レンズL2の屈折力に関するも
ので、球面収差と軸外上光線を良好に補正する条件であ
る。条件式(5)の下限を越えると特に望遠側の球面収
差が補正過剰になり、更には軸外上光線がオーバーのフ
レアーになるため良好な収差補正が得られない。条件式
(5)の上限を越えると軸外上光線がアンダーのフレア
ーになる。 【0016】本発明のように、広角域を含む高変倍率ズ
ームレンズを少ないレンズ枚数で達成させる場合、レン
ズ間の間隔で構成されるパワー、いわゆる空気レンズも
有効に使う必要がある。また、高次収差を発生させるこ
とにより、残存収差をバランスさせることが可能とな
る。条件式(6)はこの空気レンズのパワーを規定す
る。条件式(6)の下限を越えると軸外上光線がオーバ
ーになり、条件式(6)の上限を越えると軸外上光線の
アンダーなフレアーが発生し、補正することが困難にな
る。 【0017】 【実施例】以下に本発明の高変倍率ズームレンズの数値
実施例1、数値実施例2、数値実施例3、数値実施例
4、および数値実施例5を示す。 【0018】図1は数値実施例1のレンズ断面図、図2
は数値実施例2のレンズ断面図、図3は数値実施例3の
レンズ断面図、図4は数値実施例4のレンズ断面図、図
5は数値実施例5のレンズ断面図である。図1乃至図5
中のIは正の屈折力の第1レンズ群、IIは負の屈折力
の第2レンズ群、IIIは正の屈折力の第3レンズ群、
IVは正の屈折力の第4レンズ群である。L1は第4レ
ンズ群IV内の両凸の正レンズ、L2は第4レンズ群I
V内の負レンズ、L3は第4レンズ群IV内の両凸の正
レンズ、L4は第4レンズ群IV内の負レンズであり、
第4レンズ群IVは、物体側より順に、両凸の正レンズ
L1、負レンズL2、両凸の正レンズL3、負レンズL
4のレンズにより構成される。図6は本発明の数値実施
例1の広角端の収差図、図7は本発明の数値実施例1の
中間域の収差図、図8は本発明の数値実施例1の望遠端
の収差図、図9は本発明の数値実施例2の広角端の収差
図、図10は本発明の数値実施例2の中間域の収差図、
図11は本発明の数値実施例2の望遠端の収差図、図1
2は本発明の数値実施例3の広角端の収差図、図13は
本発明の数値実施例3の中間域の収差図、図14は本発
明の数値実施例3の望遠端の収差図、図15は本発明の
数値実施例4の広角端の収差図、図16は本発明の数値
実施例4の中間域の収差図、図17は本発明の数値実施
例4の望遠端の収差図、図18は本発明の数値実施例5
の広角端の収差図、図19は本発明の数値実施例5の中
間域の収差図、図20は本発明の数値実施例5の望遠端
の収差図である。 【0019】本実施例では第4レンズ群IVを前述の如
く物体側から正、負、正、負の順に配置させ、各々の屈
折力に条件を持たせることにより第4レンズ群IV自身
をコンパクト化し、系全体のコンパクト化を実現した。 【0020】なお、数値実施例1では第3レンズ群II
I先頭凸面を非球面とし、第3レンズ群IIIの構成を
分離型のダブレットで構成し、レンズ枚数のさらなる削
減を行った。 【0021】また、本発明において第4レンズ群IV内
の負レンズL2以降に非球面を導入することにより軸外
上光線の制御が可能となるので収差補正がより有利にな
る。数値実施例3乃至5において、負レンズL2の物体
側と両凸の正レンズL3の結像側に複合非球面を用いる
構成とした。 【0022】「数値実施例1乃至5において、fは焦点
距離、FnoはFナンバー、riは物体側より順に第i
番目のレンズ面の曲率半径、diは物体側より順に第i
番目のレンズ厚および空気間隔、ni,viは各々物体
側より順に第i番目のレンズ屈折率とアッベ数である。
非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にy軸と
したとき、以下の式で表わされる。 x=(y2/r)/[1+{1−A(y2/r2)}1
/2]+A4+A6+A8+A10 光の進行方向を正とし、rを近軸曲率半径、A4,
A6,A8,A10を各々非球面係数、Aを円錐係数と
する。」を「数値実施例1乃至5において、fは焦点距
離、FnoはFナンバー、riは物体側より順に第i番
目のレンズ面の曲率半径、diは物体側より順に第i番
目のレンズ厚および空気間隔、ni,viは各々物体側
より順に第i番目のレンズ屈折率とアッベ数である。非
球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にy軸とし
たとき、以下の式で表わされる。 x=(y2/r)/[1+{1−A(y2/r2)}1
/2]+A4 ・y 4 +A6 ・y 6 +A8 ・y 8 +A10
・y 10 光の進行方向を正とし、rを近軸曲率半径、A4,
A6,A8,A10を各々非球面係数、Aを円錐係数と
する。」に致します。 【0023】 数値実施例1 f=28.92〜77.05〜192.42 Fno=3.83〜5.16〜5.73 ω=38.4°〜14.6°〜6.2° i ri di ni vi ( 1) 122.91 2.00 1.75520 27.5 ( 2) 56.43 10.00 1.61800 63.4 ( 3) −301.67 0.15 ( 4) 45.46 4.23 1.61800 63.4 ( 5) 73.07 可変 ( 6) 102.01 1.20 1.83400 37.3 ( 7) 17.64 5.40 ( 8) −50.65 1.20 1.62041 60.3 ( 9) 18.17 4.35 1.84666 23.8 (10) −100.53 0.77 (11) −35.03 1.20 1.83400 37.3 (12) 160.86 可変 (13) 絞り 0.90 (14) 18.27非球面 4.12 1.51823 59.0 (15) −56.32 1.24 (16) −27.94 1.20 1.84666 23.8 (17) −64.39 可変 (18) 20.52 4.35 1.49700 81.6 (19) −34.79 4.42 (20) −69.52 1.20 1.83400 37.3 (21) 35.77非球面 1.40 (22) 42.95 4.02 1.64769 33.8 (23) −18.44 0.60 (24) −14.50 1.20 1.83400 37.3 (25) −54.30 条件式 (1) │f2│/fw=0.52 (2) f3/ft=0.24 (3) f4/ft=0.28 (4) f41/ft=0.14 (5) │f42│/ft=0.15 (6) │f434│/ft=0.45 【0024】 【表1】 【0025】 【表2】 【0026】 数値実施例2 f=29.08〜77.00〜192.56 Fno=3.83〜5.18〜5.73 ω=38.2°〜15.2°〜6.2° i ri di ni vi ( 1) 159.27 2.00 1.75520 27.5 ( 2) 59.42 8.86 1.61800 63.4 ( 3) −328.68 0.15 ( 4) 47.36 4.76 1.61800 63.4 ( 5) 112.20 可変 ( 6) 96.36 1.20 1.83400 37.3 ( 7) 16.14 4.04 ( 8) −54.48 1.20 1.62041 60.3 ( 9) 16.45 4.09 1.84666 23.8 (10) −117.52 0.85 (11) −36.87 1.20 1.83400 37.3 (12) 145.42 可変 (13) 絞り 0.90 (14) 24.84 2.56 1.62041 60.3 (15) 727.55 0.10 (16) 26.50 3.33 1.48749 70.4 (17) −40.50 0.45 (18) −30.18 1.20 1.83400 37.3 (19) 90.63 可変 (20) 18.48 4.63 1.49700 81.6 (21) −36.01 4.01 (22) −43.18 2.28 1.83400 37.3 (23) 46.22非球面 1.95 (24) 48.69 4.80 1.64769 33.8 (25) −16.85 0.60 (26) −14.38 1.20 1.83400 37.3 (27) −46.05 条件式 (1) │f2│/fw=0.51 (2) f3/ft=0.24 (3) f4/ft=0.25 (4) f41/ft=0.13 (5) │f42│/ft=0.14 (6) │f434│/ft=0.52 【0027】 【表3】 【0028】 【表4】 【0029】 数値実施例3 f=28.98〜76.52〜192.08 Fno=3.88〜5.27〜5.78 ω=38.5°〜15.1°〜6.2° i ri di ni vi ( 1) 141.00 2.00 1.75520 27.5 ( 2) 54.57 9.48 1.61800 63.4 ( 3) −361.00 0.15 ( 4) 45.31 5.48 1.61800 63.4 ( 5) 129.34 可変 ( 6) 139.49 1.10 1.80610 40.7 ( 7) 14.78 4.61 ( 8) −36.56 1.10 1.77250 49.6 ( 9) 57.56 0.30 (10) 27.05 4.33 1.84666 23.8 (11) −38.65 0.42 (12) −28.80 1.10 1.77250 49.6 (13) 58.21 可変 (14) 絞り 0.50 (15) 21.15 4.06 1.49700 81.6 (16) −74.98 0.72 (17) 29.01 2.45 1.51680 64.2 (18) 600.00 1.26 (19) −29.31 1.10 1.83400 37.3 (20) −465.00 可変 (21) 18.03 5.40 1.49700 81.6 (22) −30.60 0.20 (23) 112.46非球面 0.10 1.51840 52.1 (24) 112.69 1.10 1.83400 37.3 (25) 18.24 0.65 (26) 25.50 4.87 1.58144 40.9 (27) −21.08 0.10 1.51840 52.1 (28) −23.34 0.83 (29) −19.66 1.10 1.77250 49.6 (30) −1650.00 条件式 (1) │f2│/fw=0.45 (2) f3/ft=0.21 (3) f4/ft=0.26 (4) f41/ft=0.12 (5) │f42│/ft=0.14 (6) │f434│/ft=0.56 【0030】 【表5】 【0031】 【表6】 【0032】 数値実施例4 f=28.93〜73.03〜193.18 Fno=3.87〜5.32〜5.79 ω=38.2°〜16.0°〜6.2° i ri di ni vi ( 1) 131.36 2.00 1.80518 25.5 ( 2) 54.20 9.30 1.62041 60.3 ( 3) −241.74 0.15 ( 4) 38.69 5.74 1.62041 60.3 ( 5) 92.51 可変 ( 6) 172.34 1.20 1.80610 40.7 ( 7) 14.93 4.58 ( 8) −35.09 1.20 1.77250 49.6 ( 9) 62.32 0.30 (10) 27.80 3.92 1.84666 23.8 (11) −34.10 0.23 (12) −28.37 1.20 1.77250 49.6 (13) 50.50 可変 (14) 絞り 0.50 (15) 22.06 3.37 1.49700 81.6 (16) −233.76 0.10 (17) 24.07 3.31 1.48749 70.4 (18) −131.34 1.06 (19) −30.31 1.20 1.83400 37.3 (20) 248.71 可変 (21) 21.76 4.58 1.49700 81.6 (22) −28.61 1.38 (23) 82.59非球面 0.10 1.51840 52.1 (24) 143.64 1.10 1.83400 37.3 (25) 23.63 0.68 (26) 37.86 3.43 1.58144 40.9 (27) −29.64 0.10 1.51840 52.1 (28) −28.45非球面 1.71 (29) −20.26 1.10 1.77250 49.6 (30) −174.13 条件式 (1) │f2│/fw=0.44 (2) f3/ft=0.23 (3) f4/ft=0.24 (4) f41/ft=0.13 (5) │f42│/ft=0.19 (6) │f434│/ft=0.49 【0033】 【表7】 【0034】 【表8】 【0035】 数値実施例5 f=28.88〜79.04〜192.28 Fno=3.65〜5.39〜5.84 ω=38.4°〜14.6°〜6.1° i ri di ni vi ( 1) 166.24 2.00 1.80518 25.5 ( 2) 60.08 9.00 1.62041 60.3 ( 3) −185.62 0.15 ( 4) 42.81 5.40 1.62041 60.3 ( 5) 111.65 可変 ( 6) 1099.99 1.30 1.80610 40.7 ( 7) 17.13 4.42 ( 8) −37.66 1.30 1.77250 49.6 ( 9) 73.48 0.30 (10) 31.58 3.89 1.84666 23.8 (11) −36.06 0.26 (12) −29.76 1.30 1.77250 49.6 (13) 67.73 可変 (14) 絞り 0.50 (15) 21.26 3.87 1.49700 81.6 (16) −121.77 0.10 (17) 24.89 3.23 1.48749 70.4 (18) −272.43 1.07 (19) −34.18 1.30 1.83400 37.3 (20) 122.53 可変 (21) 19.61 4.73 1.49700 81.6 (22) −33.84 1.74 (23) 47.41非球面 0.10 1.51840 52.1 (24) 59.26 1.10 1.83400 37.3 (25) 22.48 0.80 (26) 42.56 3.08 1.58144 40.9 (27) −29.03 0.10 1.51840 52.1 (28) −27.87非球面 0.93 (29) −21.63 1.10 1.77250 49.6 (30) 111.92 条件式 (1) │f2│/fw=0.5 (2) f3/ft=0.23 (3) f4/ft=0.27 (4) f41/ft=0.13 (5) │f42│/ft=0.25 (6) │f434│/ft=0.56 【0036】 【表9】 【0037】 【表10】 【0038】 【発明の効果】本発明によれば、以上のように物体側よ
り順に正、負、正、正の屈折力を有する4群ズームレン
ズ群においてパワーを限定し、さらに第4群を物体側よ
り順に両凸の正レンズ、負レンズ、両凸の正レンズ、負
レンズのレンズで構成し、パワー配置を適切に設定する
ことにより、レンズ枚数が13枚〜14枚と非常に少な
いコンパクトな広角域を含む高変倍率ズームレンズを実
現できる。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 物体側から順に正、負、正、正の屈折力
を有する4つのレンズ群で構成され、第4レンズ群は、
物体側より順に両凸の正レンズL1、負レンズL2、両凸の
正レンズL3、負レンズL4のレンズからなり、さらに前記
両凸の正レンズL3と負レンズL4にはさまれる空気レンズ
を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする高変
倍率ズームレンズ。 (1)0.37<|f2|/fw<0.62 (2)0.18<f3/ft<0.29 (3)0.19<f4/ft<0.34 (4)0.12<f41/ft<0.17 (5)0.12<|f42/ft|<0.30 (6)0.38<|f434|/ft<0.62 ただし fw:広角端の焦点距離 ft:望遠端の焦点距離 f2:第2レンズ群の焦点距離 f3:第3レンズ群の焦点距離 f4:第4レンズ群の焦点距離 f41:第4レンズ群内の両凸の正レンズL1の焦点距離 f42:第4レンズ群内の負レンズL2の焦点距離 f434:第4レンズ群内の両凸の正レンズL3と負レンズL4
にはさまれる空気レンズの焦点距離である。空気レンズ
の焦点距離は、両凸の正レンズL3の屈折率を空気レンズ
の物界側の屈折率、負レンズL4の屈折率を像界側の屈折
率とし、両凸の正レンズL3の像側、負レンズL4の物体側
の曲率半径を用いて求める。
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Applications Claiming Priority (1)
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JP17792695A JP3504031B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 高変倍率ズームレンズ |
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Family Applications (1)
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JP17792695A Expired - Lifetime JP3504031B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 高変倍率ズームレンズ |
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- 1995-06-22 JP JP17792695A patent/JP3504031B2/ja not_active Expired - Lifetime
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