JP5787577B2 - 全周カメラ及びレンズフード - Google Patents

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Description

本発明は、複数のカメラが実装され、全周の景色を撮像する全周カメラ及びレンズフードに関するものである。
全周カメラでは、筐体内部に複数のカメラが放射状に収納されており、カメラは広画角のレンズ(広角レンズ)、或は魚眼レンズを具備している。又、全周カメラは、野外で使用されることが多く、筐体には防水構造が要求される。従って、窓孔は平面ガラスの様な透明な部材で、液密に閉塞される。又、平面ガラスを液密に設ける場合、平面ガラスの保持部にOリング等の封止部材が用いられることが一般的である。
上記した様に、カメラには、広角レンズ或は魚眼レンズが用いられ、カメラを収納する筐体は、レンズの広画角を確保する為、各レンズに対応した大きな窓孔を必要とする。特にレンズの画角が160度を超える超広角レンズ53では、窓孔が大きくなると共に平面ガラス54の大きさも大きくなり、筐体が大型化し、全周カメラのサイズが大きくなる上にコストが掛る(図10参照)。
又、筐体のサイズを小さくする為、レンズを筐体から突出させる構造とすると、レンズの保護の為、レンズフード55を必要とするが、レンズの画角を確保する為、レンズフード55が大型化し、やはり、筐体が大型化する(図11参照)。
特開2007−171048号公報
本発明は斯かる実情に鑑み、広角レンズの画角を確保しつつレンズを保護するレンズフードを提供すると共にカメラが複数実装された全周カメラの小型化を図るものである。
本発明は、放射状に複数設けられた水平カメラユニットを有するカメラアッセンブリと、該カメラアッセンブリを収納するカバーとを具備し、該カバーには前記水平カメラユニットの対物レンズが露出するレンズ孔が穿設され、該レンズ孔と同心にレンズフードが前記カバーに設けられ、該レンズフードは前記水平カメラユニットの画角を遮らない表面形状を有し、該レンズフードの最大高さは前記対物レンズが前記カバーより突出する量よりも大きい全周カメラに係るものである。
又本発明は、前記カメラアッセンブリは液密構造体であり、前記カバーは通気性を有する全周カメラに係るものである。
又本発明は、前記水平カメラユニットが長方形の撮像素子を有し、前記レンズフードの形状は正方形であり、前記レンズフードの表面形状は、前記撮像素子の長辺と平行な部位の高さより、前記撮像素子の短辺と平行な部位の高さが低く、又対角方向には対角線に沿って凹曲面が形成された全周カメラに係るものである。
又本発明は、広角カメラユニットのレンズユニットと同心に設けられるレンズフードであって、該レンズフードの表面形状は、前記広角カメラユニットの画角を遮らない形状であり、前記レンズフードの最大高さは、前記レンズユニットの先端より高くなっているレンズフードに係るものである。
本発明によれば、放射状に複数設けられた水平カメラユニットを有するカメラアッセンブリと、該カメラアッセンブリを収納するカバーとを具備し、該カバーには前記水平カメラユニットの対物レンズが露出するレンズ孔が穿設され、該レンズ孔と同心にレンズフードが前記カバーに設けられ、該レンズフードは前記水平カメラユニットの画角を遮らない表面形状を有し、該レンズフードの最大高さは前記対物レンズが前記カバーより突出する量よりも大きいので、該カバーに穿設するレンズ孔はレンズユニットの外径と同等でよく、カバーの形状を小型化でき、又レンズ孔を平面ガラスで閉塞する必要がないので、コストの低減が図れる。
又本発明によれば、前記カメラアッセンブリは液密構造体であり、前記カバーは通気性を有するので、カメラアッセンブリからの熱が前記カバーに籠ることなく、効果的に放熱できる。
又本発明によれば、前記水平カメラユニットが長方形の撮像素子を有し、前記レンズフードの形状は正方形であり、前記レンズフードの表面形状は、前記撮像素子の長辺と平行な部位の高さより、前記撮像素子の短辺と平行な部位の高さが低く、又対角方向には対角線に沿って凹曲面が形成されたので、水平カメラユニットの画角が遮られることなく、又レンズユニットの損傷、破損を防止できる。
又本発明によれば、広角カメラユニットのレンズユニットと同心に設けられるレンズフードであって、該レンズフードの表面形状は、前記広角カメラユニットの画角を遮らない形状であり、前記レンズフードの最大高さは、前記レンズユニットの先端より高くなっているので、小さな形状でカメラユニットの機能を損わずレンズの保護ができるという優れた効果を発揮する。
本発明が実施される全周カメラの斜視図である。 該全周カメラの分解斜視図である。 全周カメラの立断面図である。 図3のA矢視図である。 図3のB矢視図である。 全周カメラに用いられるレンズフードの斜視図である。 該全周カメラに用いられるレンズユニットと画角との関係を示す説明図である。 該レンズユニットと画角との関係を示す斜視説明図である。 走行時、又は風が吹いている状態での冷却作用を示す図であり、遮熱カバーの一部を破断した斜視図である。 従来のレンズユニットと窓孔及び平面ガラスとの関係を示す説明図である。 従来のレンズユニットとレンズフードとの関係を示す説明図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
先ず、図1〜図5に於いて、本発明が実施される全周カメラについて説明する。
全周カメラ1は、主にカメラアッセンブリ2、画像処理用集積回路及び電子回路等を収納した画像処理部3、カメラアッセンブリ2を収納し、通気性を有する遮熱カバー4、該遮熱カバー4に設けられるレンズフード38を具備している。
前記カメラアッセンブリ2は、アルミニウム、銅等の良伝熱性の金属材料からなるカメラ実装フレーム5を有し、該カメラ実装フレーム5は断面が円形の筒状中空体であり、該カメラ実装フレーム5には、該カメラ実装フレーム5の軸心に垂直な水平面内に存在し、直交する2軸心上に、各一対、計4組の水平カメラユニット6が配設されている。又、前記カメラ実装フレーム5の上端には該カメラ実装フレーム5の軸心と合致する様に垂直カメラユニット7が配設されている。尚、前記カメラ実装フレーム5は断面が多角形の筒状中空体であってもよい。又、前記水平カメラユニット6の数は2組又は3組又は5組以上が、放射状に設けられてもよい。
前記水平カメラユニット6は、第1マウントブロック8と該第1マウントブロック8に半径方向の外側から挿入されたレンズユニット9及び該レンズユニット9の焦点位置に配設された撮像素子10とを具備し、前記第1マウントブロック8は良伝熱性の材料、例えばアルミニウム、銅等の金属材料からなっている。前記撮像素子10は、長方形の受光面を有し、該受光面は垂直方向に長くなっている。
前記カメラ実装フレーム5の前記水平カメラユニット6が取付けられていない部分には、水平方向に放熱フィン20が形成され、該放熱フィン20は鉛直方向に所定ピッチで設けられている。
前記第1マウントブロック8は、中心側に向って突出するブロック部8aと該ブロック部8aの周囲に張出すフランジ部8bとを有している。前記第1マウントブロック8は、前記ブロック部8aが前記カメラ実装フレーム5を貫通する様に外側から挿入される。前記フランジ部8bと前記カメラ実装フレーム5とは、金属接触により密着し、前記フランジ部8bは前記カメラ実装フレーム5にボルト等の固着手段によって固定されている。前記フランジ部8bと該カメラ実装フレーム5との間にはシールリング11が介設され、前記第1マウントブロック8と前記カメラ実装フレーム5の間は液密となっている。
前記レンズユニット9は、レンズ群46、該レンズ群46を収納する鏡筒47、該鏡筒47の外端に設けられた対物レンズ48を有している。該対物レンズ48と前記鏡筒47間にはシールリング49が設けられ、前記レンズユニット9単体で液密構造となっている。
該レンズユニット9は前記第1マウントブロック8に挿入され、螺合することで組込まれ、前記第1マウントブロック8と前記レンズユニット9との間にシールリング12が介設され、前記レンズユニット9は液密に前記第1マウントブロック8に保持されている。
前記第1マウントブロック8の内面には配線基板13が取付けられ、前記撮像素子10は前記配線基板13に実装されている。又、該配線基板13の表側面(第1マウントブロック8と当接する面)にはグランド層が形成されており、前記配線基板13はグランド層を介して前記第1マウントブロック8に接触している。
前記垂直カメラユニット7は、第2マウントブロック14と、該第2マウントブロック14に上方から挿入されたレンズユニット15と、該レンズユニット15の焦点位置に配設された撮像素子16とを具備し、前記第2マウントブロック14はアルミニウム、銅等の良伝熱性の金属材料からなっている。前記撮像素子16は、長方形の受光面を有し、該受光面は紙面に対し垂直方向に長くなっている(図3参照)。
又前記第2マウントブロック14は略円盤形状をしており、中心部を上下に延びるブロック部14aと該ブロック部14aと同心に形成された円形のフランジ部14bとを有している。前記フランジ部14bの上面には、前記ブロック部14aを中心とし、該ブロック部14aから放射状に、又所定角度ピッチで3角形状の放熱フィン21が形成されている。
前記レンズユニット15は前記レンズユニット9と同構造であり、前記レンズユニット15は単体で液密構造となっている。前記レンズユニット15は前記第2マウントブロック14に挿入され、螺合することで組込まれ、該第2マウントブロック14と前記レンズユニット15の間にはシールリング17が設けられ、該レンズユニット15と前記第2マウントブロック14との間は液密となっている。
前記第2マウントブロック14は、前記カメラ実装フレーム5の上端開口を閉塞する様に取付けられ、該カメラ実装フレーム5の上端と前記フランジ部14bとは金属接触で密着し、該フランジ部14bは前記カメラ実装フレーム5にボルト等の固着手段によって固定されている。前記カメラ実装フレーム5の上端と前記フランジ部14bの間にはシールリング18が設けられ、前記カメラ実装フレーム5と前記第2マウントブロック14との間は液密となっている。
前記第2マウントブロック14の下面には配線基板19が取付けられ、前記撮像素子16は前記配線基板19に実装されている。又、該配線基板19の上面(前記第2マウントブロック14と当接する面)にはグランド層が形成されており、前記配線基板19はグランド層を介して前記第2マウントブロック14に接触している。
前記カメラ実装フレーム5の下端にはフランジ22が形成され、該フランジ22の下面には前記画像処理部3が取付けられ、該画像処理部3と前記フランジ22との間にはシールリング23が介設され、前記画像処理部3と前記フランジ22との間は液密となっている。
前記画像処理部3は、底部ケース24及び該底部ケース24に収納される配線基板25を有し、該配線基板25の裏面には画像処理用集積回路26が実装されている。前記底部ケース24の前記画像処理用集積回路26に対峙する位置に伝熱部27が突設され、該伝熱部27は伝熱部材28を介して前記画像処理用集積回路26に接触している。前記伝熱部材28としては、例えば絶縁性のシリコンゴム等の熱伝導性スポンジが用いられる。
前記底部ケース24と前記伝熱部27は一体に成形され、前記底部ケース24は良伝熱性の金属材料、例えばアルミニウム、銅からなっている。
前記カメラ実装フレーム5、該カメラ実装フレーム5に取付けられる水平カメラユニット6、前記垂直カメラユニット7、前記画像処理部3によって、前記カメラアッセンブリ2は液密構造体を構成している。又、前記カメラ実装フレーム5、前記第1マウントブロック8、前記第2マウントブロック14、前記底部ケース24が良伝熱性の金属材料であり、又前記放熱フィン20、前記放熱フィン21が形成され、前記カメラアッセンブリ2自体が、放熱器としての機能を有している。
前記遮熱カバー4は、前記カメラアッセンブリ2を収納する様に設けられ、該カメラアッセンブリ2が収納された状態で、該カメラアッセンブリ2と前記遮熱カバー4間には下部断熱部材31、上部断熱部材32が介設されている。該下部断熱部材31、上部断熱部材32の材質としては、例えば、ポリアセタール樹脂等、熱伝導率の低い材質が用いられる。
前記遮熱カバー4は、平断面が8角形の8角柱に形成され、前記8角形は長辺と短辺が交互に配置されて形成され、対峙する2組の長辺と2組の短辺はそれぞれ平行となっている。
前記長辺を含む側面(以下、長辺面34とする)と前記短辺を含む側面(以下、短辺面35とする)との間には、稜線に沿ってスリット36が形成され、前記長辺面34と前記短辺面35とは前記スリット36によって分離された状態となっている。
前記長辺面34は、前記水平カメラユニット6と対峙しており、前記長辺面34には前記水平カメラユニット6の光軸と同心にレンズ孔37が穿設されている。該レンズ孔37の径は、前記レンズユニット9の先端部の径より大きく設定されている。前記遮熱カバー4に前記カメラアッセンブリ2を収納させた状態では、前記対物レンズ48が前記長辺面34の表面より突出し、又前記レンズユニット9の周囲には隙間が形成される。
又、前記長辺面34には、前記レンズ孔37と同心にレンズフード38が取付けられる。該レンズフード38について、図6を参照して説明する。
該レンズフード38は、外形形状が正方形であり、中央に前記レンズ孔37と同径の孔57が形成されている。前記レンズフード38の表面は、前記水平カメラユニット6の画角を遮らない様な曲面で構成され、前記レンズフード38の表面の最大高さ(前記長辺面34からの高さ)は、前記レンズユニット9の最大突出部の高さより、更に、高くなっている。
前記水平カメラユニット6が画像を取得する際の画角は、前記レンズユニット9の持つ最大画角の他に、撮像素子10の形状で制限される。
即ち、該撮像素子10の形状が長方形の場合、短辺方向の画角Waは小さく、長辺方向の画角Wbは画角Waより大きく、対角方向の画角Wcは最大となる(図7、図8参照)。
従って、前記レンズフード38表面の曲面は、前記画角Wa,Wb,Wcを遮らない様に形成される。即ち、前記レンズフード38の外形形状が正方形として、前記撮像素子10の長辺と平行な部位の高さHaとすると、前記撮像素子10の短辺と平行な部位の高さはHb(<Ha)となり、又対角方向には対角線に沿って凹曲面51が形成される。該凹曲面51の前記孔57縁での高さはHc(<Hb)である。又、前記凹曲面51の対角方向の画角は、前記レンズユニット9の最大画角と等しいか又は大きくなる様に形成されている。而して、前記レンズフード38の表面を上記の如く構成することで、画角を確保しつつレンズ最前面よりも突出した位置に突起部を設けることができ、且つ画角外の光を効果的に遮断できる。
前記レンズフード38の最大の高さHaは、前記対物レンズ48の前記長辺面34の表面からの突出量より大きくなっている。
前記遮熱カバー4の天井面にも同様に、前記レンズユニット15の光軸と同心にレンズ孔37が穿設され、該レンズ孔37と同心にレンズフード38が取付けられている。該レンズフード38は、前記遮熱カバー4より突出した前記対物レンズ48を保護する。
前記下部断熱部材31は、凸字形状の4つの部材片31aと隣接する部材片31aに掛渡って取付けられる円弧状の固定部材片31bから構成される。前記部材片31aは、前記フランジ22に載置された状態で前記カメラ実装フレーム5の下部に螺子により固定され、前記固定部材片31bは、前記短辺面35の下端を前記部材片31aの端面との間に挾持する様に前記部材片31aに螺子により固定される。
又、前記上部断熱部材32は、前記第2マウントブロック14が挿通可能な孔41が形成されたリング形状をしており、外形形状が正8角形であり、隔辺毎に、上面に凸部43が形成されている。前記上部断熱部材32は前記第2マウントブロック14の上面に取付けられる。
前記遮熱カバー4は、前記部材片31a、前記上部断熱部材32が取付けられた状態で、前記第2マウントブロック14の上方から被せられ、前記遮熱カバー4の天井面を挿通した螺子により前記凸部43に固着される。又、前記固定部材片31bが固定される。
前記遮熱カバー4が被せられた状態の前記下部断熱部材31、前記上部断熱部材32との関係が図4、図5に示されている。前記遮熱カバー4の下端は、前記下部断熱部材31によって略密閉された状態となっている。前記上部断熱部材32は隔辺毎に、前記長辺面34に当接し、隣接する隔辺毎に前記短辺面35から離反し、該短辺面35と前記上部断熱部材32との間には間隙44が形成されている。
而して、前記カメラ実装フレーム5は、前記下部断熱部材31と前記上部断熱部材32によって、前記遮熱カバー4の中央に保持され、又前記カメラ実装フレーム5の周囲には放熱用の空間45が形成される。又、前記下部断熱部材31と前記上部断熱部材32との間に形成される空間45aと、前記上部断熱部材32の上方に形成される空間45bとは前記間隙44によって連通されている。又、前記カメラアッセンブリ2と前記遮熱カバー4との間に前記下部断熱部材31と前記上部断熱部材32とが介在することで、前記カメラアッセンブリ2と前記遮熱カバー4とは熱的に隔離された状態となっている。
前記全周カメラ1は、液密構造の前記カメラアッセンブリ2を開放性の遮熱カバー4に収納された構成としたので、更に、前記対物レンズ48を前記遮熱カバー4から突出させる構造としたので、前記遮熱カバー4には前記レンズユニット9、前記レンズユニット15と略同径のレンズ孔37を穿設するだけでよく、大きな窓孔を穿設する必要がないので、前記遮熱カバー4を小型化できる。又、窓孔を液密に閉塞するガラスが必要ないので、コストも低減する。
更に、前記レンズ孔37には前記レンズフード38を設けているので、前記対物レンズ48は前記レンズフード38に保護され、前記全周カメラ1が転倒等しても、前記対物レンズ48が損傷し、或は破損することが防止される。
又、前記全周カメラ1は、以下の冷却作用を有する。
該全周カメラ1に於ける代表的な発熱部品は、前記撮像素子10,16と前記画像処理用集積回路26である。
前記撮像素子10で発熱された熱は、前記配線基板13のグランド層から前記ブロック部8aに伝達され、更に前記フランジ部8bより前記カメラ実装フレーム5に伝達される。前記第1マウントブロック8、前記カメラ実装フレーム5が熱の放熱体となり、前記フランジ部8bの表面、前記カメラ実装フレーム5の表面から前記空間45aに放熱される。更に、該カメラ実装フレーム5の表面には前記放熱フィン20が形成されているので、熱は効果的に放熱される。
又、前記撮像素子16で発熱された熱は、前記配線基板19のグランド層から前記ブロック部14aに伝達される。該ブロック部14aに伝達された熱は、前記フランジ部14bの表面、前記放熱フィン21より効果的に前記空間45bに放熱される。又、熱の一部は、前記フランジ部14bを介して前記カメラ実装フレーム5に伝達され、該カメラ実装フレーム5の表面からも放熱される。
尚、前記放熱フィン20、前記放熱フィン21は放熱状態に応じ、いずれか一方、或は両方を省略してもよい。
前記カメラアッセンブリ2は液密構造となっていると共に発熱体である前記撮像素子10、前記撮像素子16を内部に収納しており、前記撮像素子10、前記撮像素子16が発熱した熱は、グランド層を介して効率よく前記カメラ実装フレーム5、前記第1マウントブロック8、前記第2マウントブロック14に伝達され、前記カメラ実装フレーム5、第1マウントブロック8、前記第2マウントブロック14の表面から発熱される。従って、全体としては前記カメラアッセンブリ2を発熱体として見なすことができる。
前記空間45aは、前記スリット36、前記レンズ孔37を介して前記遮熱カバー4の外部と連通している。又、前記空間45bは、前記スリット36の上部、前記レンズユニット15の周囲を介して外部と連通している。更に、前記空間45aと空間45bとは前記間隙44を介して上下に連通している。
従って、前記カメラアッセンブリ2に隣接する前記空間45a、前記空間45bの空気は、前記カメラアッセンブリ2で暖められ、暖められた空気は対流が阻害されることなく、上昇し、又前記スリット36、前記レンズユニット9の周囲の隙間より外部の空気を吸引して、前記カメラ実装フレーム5、前記第1マウントブロック8、前記第2マウントブロック14からの熱を効果的に外部に放出する。
上記した様に、前記カメラアッセンブリ2は液密構造を有するので、前記遮熱カバー4にスリット36を形成し、前記遮熱カバー4の内外を連通させた構造としても、雨天時等天候の悪い状態でも野外での使用が可能となる。
次に、前記画像処理用集積回路26の発熱について説明する。
該画像処理用集積回路26で発熱した熱は、前記伝熱部材28及び前記伝熱部27を介して前記底部ケース24に伝達され、該底部ケース24の表面から放熱される。
上記全周カメラ1の冷却作用は、該全周カメラ1が静止状態の場合について説明したが、全周カメラ1は画像取得の為、移動体に積載される。例えば、自動車の天井に設置され、移動しつつ全周画像を取得する。
前記全周カメラ1が移動中の、冷却作用について図9を参照して説明する。
図9では、全周カメラ1が図中、右方に移動している状態を示している。前記全周カメラ1が移動することで、風56が風上の前記スリット36から遮熱カバー4内部に流入し、風下のスリット36より抜けていく。従って、冷却効果は著しく向上する。
尚、風が吹いている状態でも同様な冷却作用が得られる。
次に、前記全周カメラ1が高温で、而も直射日光下で使用される場合を説明する。
直射日光に照射されると、太陽熱により、照射部分が著しく高温となる。
前記全周カメラ1の場合は、前記遮熱カバー4が直射日光に照射され、高温となる。一方、前記カメラアッセンブリ2は、前記遮熱カバー4内に収納され、該遮熱カバー4により直射日光が遮断される。更に前記カメラアッセンブリ2は、該遮熱カバー4から前記下部断熱部材31、前記上部断熱部材32によって熱的に遮断された状態にある。従って、熱伝導により、前記カメラアッセンブリ2が前記遮熱カバー4によって加熱されることはない。
又、前記カメラアッセンブリ2の周囲には空間45が形成されており、而も該空間45は前記スリット36、前記レンズ孔37によって外部と連通しているので、前記遮熱カバー4が高熱になり、遮熱カバー4によって前記空間45の空気が熱せられたとしても、熱せられた空気は対流により、外部に放出され、熱せられた空気が内部に滞留することもない。
従って、高温で、而も直射日光下で使用される場合でも、正常に作動する。
尚、前記遮熱カバー4の形状は、断面が円であっても、矩形であってもよく、前記カメラアッセンブリ2を収納できる形状となっていればよい。又、前記上部断熱部材32の形状は、該上部断熱部材32の上下で空間45が連通すればよく、前記上部断熱部材32の周囲に凹部を形成しても、或は上下に貫通する孔を穿設してもよい。又、上記実施例は、水平カメラユニット6を4組設けたが、3組であっても、5組以上であってもよい。更に、上方の画像を取得する必要がない場合は、前記垂直カメラユニット7は省略することが可能である。
又、前記カメラ実装フレーム5の下端開口部を、前記底部ケース24で液密に閉塞したが、別途底板を設け、該底板により液密に閉塞してもよい。
1 全周カメラ
2 カメラアッセンブリ
3 画像処理部
4 遮熱カバー
5 カメラ実装フレーム
6 水平カメラユニット
7 垂直カメラユニット
8 第1マウントブロック
9 レンズユニット
10 撮像素子
13 配線基板
14 第2マウントブロック
15 レンズユニット
16 撮像素子
19 配線基板
20 放熱フィン
21 放熱フィン
25 配線基板
26 画像処理用集積回路
27 伝熱部
28 伝熱部材
31 下部断熱部材
32 上部断熱部材
36 スリット
38 レンズフード
44 間隙
48 対物レンズ
49 シールリング
51 凹曲面

Claims (4)

  1. 放射状に複数設けられた水平カメラユニットを有するカメラアッセンブリと、該カメラアッセンブリを収納するカバーとを具備し、該カバーには前記水平カメラユニットの対物レンズが露出するレンズ孔が穿設され、該レンズ孔と同心にレンズフードが前記カバーに設けられ、該レンズフードは前記水平カメラユニットの画角を遮らない表面形状を有し、該レンズフードの最大高さは前記対物レンズが前記カバーより突出する量よりも大きいことを特徴とする全周カメラ。
  2. 前記カメラアッセンブリは液密構造体であり、前記カバーは通気性を有する請求項1の全周カメラ。
  3. 前記水平カメラユニットが長方形の撮像素子を有し、前記レンズフードの形状は正方形であり、前記レンズフードの表面形状は、前記撮像素子の長辺と平行な部位の高さより、前記撮像素子の短辺と平行な部位の高さが低く、又対角方向には対角線に沿って凹曲面が形成された請求項1の全周カメラ。
  4. 広角カメラユニットのレンズユニットと同心に設けられるレンズフードであって、該レンズフードの表面形状は、前記広角カメラユニットの画角を遮らない形状であり、前記レンズフードの最大高さは、前記レンズユニットの先端より高くなっていることを特徴とするレンズフード。
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