(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交変調信号の搬送波に同期した搬送波を再生する搬送波再生回路に於いて、
前記直交変調信号の搬送波と再生搬送波との位相差を検出する位相検出部と、
該位相検出部の出力信号を加えるループフィルタと、
該ループフィルタの出力信号を制御信号として出力信号位相を制御して、前記再生搬送波を出力する電圧制御発振器と、
同期引込み時に前記ループフィルタの出力信号に複数の異なるレベル値をランダム的に選択したスイープ信号を加算して前記電圧制御発振器の制御電圧とするスイープ部と
を備えたことを特徴とする搬送波再生回路。
【請求項２】
前記ループフィルタは、同期引込み開始時に周波数成分をリセットするディジタルフィルタにより構成したことを特徴とする請求項１記載の搬送波再生回路。
【請求項３】
前記ループフィルタは、前記スイープ部からの前記複数の異なるレベル値をランダム的に選択したスイープ信号のレベル変化の周期毎に、周波数成分をリセットする構成を有することを特徴とする請求項１又は２記載の搬送波再生回路。
【請求項４】
前記スイープ部は、前回の同期引込み時の前記スイープ信号のレベルを示す値を保持し、同期引込み開始時に該保持した値に対応するレベルのスイープ信号から出力を開始する構成を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の搬送波再生回路。
【請求項５】
前記スイープ部は、同期外れアラーム信号によって起動され、同期引込みによって動作を停止する低周波パルス発生部と、該低周波パルス発生部からのパルス信号をカウントするカウンタと、該カウンタのカウント内容に従って前記スイープ信号のレベルを示す値を選択出力するレベル値セレクタと、前記同期外れアラーム信号によって前記低周波パルス発生部からの最初の１パルス分を前記カウンタに入力しないように阻止するカウント制御部とを有し、前記ループフィルタは、周波数制御経路の周波数成分を一時的に保持するフリップフロップと、前記周波数制御経路の周波数成分と前記レベル値セレクタからの値とを前記低周波パルス発生部からのパルス信号に従って前記フリップフロップに切替えて入力するセレクタとを有することを特徴とする請求項１記載の搬送波再生回路。
【請求項６】
直交変調信号の搬送波に同期した搬送波を再生する搬送波再生回路に於いて、
前記直交変調信号の搬送波と再生搬送波との位相差を検出する位相検出部と、
該位相検出部の出力信号を加えるループフィルタと、
該ループフィルタの出力信号を制御信号として出力信号位相を制御して、前記再生搬送波を出力する電圧制御発振器と、
同期引込み時に前記ループフィルタの出力信号に複数の異なるレベル値をランダム的に選択したスイープ信号を加算して前記電圧制御発振器の制御電圧とするスイープ部と
を備えたことを特徴とする搬送波再生回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交変調信号を復調出力する復調装置に於ける搬送波再生回路に関する。
直交変調信号の復調装置は、その直交変調信号の搬送波に同期した搬送波を再生する搬送波再生回路を含む構成を有するものであり、既に各種の構成が知られている。この搬送波再生回路に於いては、受信し直交変調信号の搬送波の変動に追従した搬送波を再生する構成であると共に、同期引込み時は引込み範囲を広くし、且つ疑似引込みが生じないようにすることが要望されている。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来例のアナログ復調装置の説明図であり、５１は同期検波部、５２，５３はロールオフフィルタ、５４，５５はＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）、５６はトランスバーサル型の等化器、５７は搬送波再生用の電圧制御発振器、５８はＡＤ変換用のサンプリングクロック信号を出力する電圧制御クロック発生器、５９は搬送波再生回路、６０は位相検出部、６１はループフィルタ、６２はスイープ部、６３は制御部、６４はローパスフィルタ、ＩＮは中間周波の入力直交変調信号、Ｉｏｕｔ，Ｑｏｕｔは直交復調出力信号である。
【０００３】
例えば、直交振幅変調（ＱＡＭ；Ｑuadrature Ａmplitude  Ｍodulation ）方式の変調信号を受信し、中間周波の入力直交変調信号ＩＮとして同期検波部５１に入力し、電圧制御発振器５７の出力信号を再生搬送波信号とし、それぞれπ／２の位相差の再生搬送波信号として入力直交変調信号を同期検波し、Ｉ，Ｑチャネルの検波出力信号を、ロールオフフィルタ５２，５３を介してＡＤ変換器５４，５５に入力する。
【０００４】
ＡＤ変換器５４，５５によりディジタル信号に変換されたＩ，Ｑチャネルの検波出力信号は、等化器５６に入力されてＩ，Ｑチャネルの出力信号Ｉｏｕｔ，Ｑｏｕｔとして図示を省略した後段の回路に入力される。又搬送波再生回路５９は、位相検出部６０とループフィルタ６１とスイープ部６２とを含む構成の場合を示すが、電圧制御発振器５７を含めて搬送波再生回路とすることもできる（例えば、特開平１−７８０５８号〔特許第２５５３１０３号〕公報参照）。
【０００５】
この搬送波再生回路５９の位相検出部６０は、Ｉ，Ｑチャネルの出力信号Ｉｏｕｔ，Ｑｏｕｔを基に、入力直交変調信号ＩＮの搬送波と電圧制御発振器５７からの再生搬送波との位相差を検出するもので、再生搬送波の位相誤差Ｐｅとし、Ｉ，Ｑチャネルの識別信号をＩｄ，Ｑｄ、Ｉ，Ｑチャネルの誤差信号をＩｅ，Ｑｅとすると、
Ｐｅ＝Ｉｄ×Ｑｅ−Ｉｅ×Ｑｄ                              …（１）
で表される（例えば、特開平６−５４０１４号公報参照）。
【０００６】
この位相差信号Ｐｅをループフィルタ６１を介して電圧制御発振器５７の制御電圧とし、入力直交変調信号ＩＮの搬送波に位相同期した再生搬送波を電圧制御発振器５７から出力させる。又スイープ部６２は、同期引込み時に、引込み範囲を広くする為に、電圧制御発振器５７の制御電圧を強制的に変化させるものであり、図示を省略した後段の誤り検出部等により同期外れ時の誤り増加を検出して同期外れと判定し、同期外れアラーム信号をスイープ部６２に入力して、電圧制御発振器５７の制御電圧をスイープし、誤り減少により同期引込みと判定して、スイープ部６２の動作を停止させることになる。
【０００７】
又制御部６３は、出力信号Ｉｏｕｔ，Ｑｏｕｔを基にクロック成分を抽出し、ローパスフィルタ６４を介して電圧制御クロック発生器５８の制御電圧とし、シンボル位相に同期したクロック信号を発生させ、そのクロック信号に従ってＡＤ変換器５４，５５に於いて検波出力信号をサンプリングしてディジタル信号に変換する。
【０００８】
図７は従来例のディジタル復調装置の説明図であり、７１は準同期検波部、７２，７３はロールオフフィルタ、７４，７５はＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）、７６は等化器、７７は位相回転部、７８は電圧制御位相信号発生器、７９は搬送波再生回路、８０は位相検出部、８１はループフィルタ、８２はスイープ部、８３は制御部、８４はローパスフィルタ、８５は電圧制御クロック発生器、８６は局部発振器である。
【０００９】
局部発振器８６は、中間周波の入力直交変調信号ＩＮの搬送波と同一周波数の発振周波数となるように設定された固定周波数の発振器であり、従って、準同期検波部７１による検波出力信号は、再生搬送波の位相及び周波数が、入力直交変調信号ＩＮの搬送波の位相及び周波数とずれた状態に相当することになる。そこで、位相回転部７７が設けられ、電圧制御位相信号発生器７８からの信号によって出力信号Ｉｏｕｔ，Ｑｏｕｔが所定の位相となるように、位相回転部７７によって位相回転が行われる。
【００１０】
この場合も、ＡＤ変換器７４，７５は、電圧制御クロック発生器８５からのクロック信号に従って検波出力信号をサンプリングしてディジタル信号に変換する。又電圧制御クロック発生器８５は、制御部８３によるシンボル位相検出に従ってローパスフィルタ８４を介して制御電圧が印加されて制御される。又電圧制御位相信号発生器７８は、図６に於ける電圧制御発振器５７に相当し、位相検出部８０とループフィルタ８１とスイープ部８２とを含む搬送波再生回路７９からの制御電圧によって制御され、位相検出部８０は、図６の位相検出部６０と同様な機能によって位相誤差信号を出力することができる。従って、位相誤差が零となるように、位相回転部７７に於いて位相回転を制御することになる。
【００１１】
図８は従来例のディジタル復調装置の説明図であり、９１は準同期検波部、９２，９３はロールオフフィルタ、９４はＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）、９５は電圧制御クロック発生器、９６は等化器、９７は位相回転部、９８は電圧制御位相信号発生器、９９は搬送波再生回路、１００は位相検出部、１０１はループフィルタ、１０２はスイープ部、１０３は制御部、１０４はローパスフィルタである。
【００１２】
このディジタル復調装置は、図７に示す構成に比較して、中間周波の入力直交変調信号ＩＮをＡＤ変換器９４によってディジタル信号に変換して、準同期検波部９１に入力するもので、準同期検波部９１は、直交成分を振分けて出力する構成を有するものである。そして、ロールオフフィルタ９２，９３と等化器９６と位相回転部９７とを介して正規の位相の出力信号Ｉｏｕｔ，Ｑｏｕｔを出力することになる。又搬送波再生回路９９は、図７の搬送波再生回路７９と同一の構成とすることができる。又制御部１０３とローパスフィルタ１０４は、図７の制御部８３とローパスフィルタ８４と同一の構成とすることができる。従って、重複する説明は省略する。
【００１３】
前述の搬送波再生回路５９，７９，９９に於けるスイープ部６２，８２，１０２は、例えば、図９に示す構成を有するものである。同図に於いて、１１１はループフィルタ、１１２はスイープ部、１１３は加算器、１１４はスイープ信号発生器、１１５はスイッチ回路（ＳＷ）、１１６は電圧制御発振器（ＶＣＯ）である。
【００１４】
同期外れアラーム信号ＡＬＭが入力されない時、即ち、同期引込み状態の時は、スイッチ回路１１５はオフ状態であるから、ループフィルタ１１１を介した制御電圧はそのまま電圧制御発振器１１６に入力され、位相誤差成分の変動に追従するように電圧制御発振器１１６の出力位相が制御される。
【００１５】
このような同期引込み状態が何らかの原因により同期外れとなった場合、又は最初の同期引込み時に、同期外れアラーム信号ＡＬＭが入力されることになり、スイッチ回路１１５はオンとなり、スイープ信号発生器１１４からの三角波のスイープ信号が加算器１１３に入力され、ループフィルタ１１１を介した制御電圧に加算される。それによって、電圧制御発振器１１６の出力周波数がスイープされて、同期引込み範囲を広くし、直交変調信号の搬送波に位相同期した搬送波が出力されて同期引込み状態となると、同期外れアラーム信号ＡＬＭが停止され、スイッチ回路１１５はオフとなる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の搬送波再生回路５９，７９，９９に於いては、スイープ部６２，８２，１０２からの三角波等のスイープ信号を電圧制御発振器５７（電圧制御位相信号発生器７８，９８）に印加して、出力信号位相を大きく変化させることにより、引込み範囲の拡大を図るものである。しかし、例えば、疑似安定点に引込んだ状態に於いて、スイープ信号発生器１１４の三角波のスイープ信号と逆の波形の位相誤差信号がループフィルタ１１１を介して制御電圧となる場合がある。このような状態に於いては同期引込み動作が延々と継続される問題がある。
【００１７】
又ループフィルタ１１１をディジタルフィルタにより構成する場合が一般的であり、ディジタルフィルタは比較的追従性が良いことから、前述のような疑似安定点から脱出して、正規の安定点に引込むことが一層困難となる問題がある。
本発明は、比較的簡単な構成によって迅速な同期引込みを行わせることを目的とする。
【００１８】
本発明の搬送波再生回路は、（１）直交変調信号の搬送波に同期した搬送波を再生する搬送波再生回路であって、直交変調信号の搬送波と再生搬送波との位相差を検出する位相検出部１と、この位相検出部１の出力信号を加えるループフィルタ２と、このループフィルタ２の出力信号を制御信号として出力信号位相を制御して、再生搬送波を出力する電圧制御発振器（ＶＣＯ）４と、同期引込み時に、ループフィルタ２の出力信号に複数の異なるレベル値をランダム的に選択したスイープ信号を加算して電圧制御発振器４の制御電圧とするスイープ部３とを備えている。スイープ信号を、ランダム的にそのレベル値を変化させる波形とすることにより、擬似安定点に引込んだ場合でも、その擬似安定点から抜け出して、正規の安定点に引込むことができる。
【００１９】
又（２）ループフィルタ２は、同期引込み開始時に周波数成分をリセットするディジタルフィルタにより構成する。追従性の良いディジタルフィルタをループフィルタとした時にリセットすることによって、一時的に周波数制御経路を初期状態に戻すことになるから、スイープ信号による同期引込みが容易となる。
【００２０】
又（３）スイープ部３は、複数の異なるレベルに対応する値を所定周期で順次選択して、レベルが順次上昇又は下降又はランダム的に変化する階段状のスイープ信号を出力する構成とすることができる。
【００２１】
又（４）ループフィルタ２は、スイープ部３からの階段状のスイープ信号のレベル変化の周期毎に、周波数成分をリセットする構成とすることができる。
【００２２】
又（５）スイープ部３は、前回の同期引込み時の階段状のスイープ信号のレベルを示す値を保持し、同期引込み開始時に該保持した値に対応するレベルの階段状のスイープ信号から出力を開始する構成とすることができる。
【００２３】
又（６）スイープ部３は、同期外れアラーム信号ＡＬＭによって起動され、同期引込みによって動作を停止する低周波パルス発生部７と、この低周波パルス発生部７からのパルス信号をカウントするカウンタと、このカウンタのカウント内容に従って階段状のスイープ信号のレベルを示す値を選択出力するレベル値セレクタと、同期外れアラーム信号ＡＬＭによって低周波パルス発生部７からの最初の１パルス分を前記カウンタに入力しないように阻止するカウント制御部とを有し、ループフィルタ２は、周波数制御経路の周波数成分を一時的に保持するフリップフロップと、周波数制御経路の周波数成分と前記レベル値セレクタからの値とを：低周波パルス発生部７からのパルス信号に従ってフリップフロップに切替えて入力するセレクタとを有する構成とすることができる。
【００２４】
又（７）直交変調信号の搬送波と再生搬送波との位相差を検出する位相検出部１と、この位相検出部１の出力信号を加えるループフィルタ２と、このループフィルタ２の出力信号を制御信号として出力信号位相を制御して、再生搬送波を出力する電圧制御発振器４と、同期引込み時に、ループフィルタ２の出力信号に不連続な値をとるスイープ信号を加算して電圧制御発振器４の制御電圧とするスイープ部３とを備えている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態の要部説明図であり、１は位相検出部、２はループフィルタ、３はスイープ部、４は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、５は加算器、６はレベル値出力部、７は低周波パルス発生部である。位相検出部１は、アナログ復調装置又はディジタル復調装置の出力信号Ｉｏｕｔ，Ｑｏｕｔが入力されて、前述の（１）式に従って位相誤差Ｐｅを算出し、ループフィルタ２を介して電圧制御発振器４の制御電圧として、電圧制御発振器４の出力信号位相を、直交変調信号の搬送波位相に同期化させる。
【００２６】
又スイープ部３のレベル値出力部６は、例えば、カウンタとセレクタとを備えて、同期外れアラームＡＬＭによって起動される低周波パルス発生部７からの低周波パルスをカウントし、そのカウント内容に従ってセレクタからスイープ信号のレベルを示す値を選択出力する構成とすることができるもので、例えば、０，１，２の３値を順次選択して出力することにより、右側に示す階段状のスイープ信号とすることができる。このスイープ信号を加算器５を介して電圧制御発振器４の制御電圧とすることにより、ループフィルタ２の追従性が良い場合でも、疑似安定点に引込んだ状態から確実に抜け出すことが可能となり、正規の安定点に引込むことができる。
【００２７】
又低周波パルス発生部７からのパルス信号を、ループフィルタ２の周波数制御経路の周波数成分のリセット信号ｒｓｔとすることにより、追従性の良いループフィルタ２であっても、スイープ信号を電圧制御発振器４に入力する時に、周波数成分をリセットして、周波数制御経路を一時的に遮断することになるから、疑似安定点から確実に抜け出すことが可能となる。
【００２８】
図２は本発明の第２の実施の形態の要部説明図であり、１は位相検出部、２はループフィルタ、３はスイープ部、６はレベル値出力部、７は低周波パルス発生部、１１，１２は乗算器、１３，１５は加算器、１４はフリップフロップ（ＦＦ）、１６はセレクタであり、電圧制御発振器は図示を省略している。
【００２９】
スイープ部３は、図１に示すスイープ部３と同一のレベル値出力部６と低周波パルス発生部７とを含む構成を有し、又ループフィルタ２は、２次の周波数制御経路と１次の位相制御経路とのディジタルフィルタの場合を示し、基本構成は図３に示すものとなる。この図３に於いて、図２と同一符号は同一部分を示し、α，βはループ帯域を設定する定数である。又乗算器１１と加算器１３とフリップフロップ（ＦＦ）１４との経路は、フリップフロップ１４の出力信号を、その前段の加算器１３に入力する２次の周波数制御経路であり、又乗算器１２の経路は１次の位相制御経路であって、加算器１５によって両方の経路の信号を加算して電圧制御発振器の制御電圧とするものである。
【００３０】
図１に於けるループフィルタ２に、図３のループフィルタを適用した場合、低周波パルス発生部７からのリセット信号ｒｓｔを、フリップフロップ１４のリセット端子に入力して、周波数制御経路の周波数成分をリセットする構成とすることになる。
【００３１】
又図２に於けるループフィルタ２に於いては、フリップフロップ１４の前段にセレクタ１６を設け、このセレクタ１６を、同期外れアラーム信号ＡＬＭによって起動される低周波パルス発生部７からのパルス信号によって制御し、レベル値出力部６からの階段状のスイープ信号を、加算器１３の出力信号の代わりにフリップフロップ１４に入力し、加算器１５を介して電圧制御発振器の制御電圧とする。即ち、フリップフロップ１４は、加算器１３を介した周波数成分をリセットして、スイープ信号を入力したことに相当した構成となる。この場合、例えば、低周波パルス発生部７からのパルス信号の立上りによってセレクタ１６を制御し、レベル値出力部６からのスイープ信号をフリップフロップ１４に入力した後、元に戻して加算器１３の出力信号をフリップフロップ１４に入力するように構成することができる。
【００３２】
図４は本発明の第３の実施の形態の要部説明図であり、図２と同一符号は同一部分を示し、２１はカウンタ、２２はレベル値セレクタ、２３はゲート回路、２４はカウント制御部であり、電圧制御発振器は図示を省略している。位相検出部１とループフィルタ２とは、図２に示す構成と同一である。
【００３３】
この実施の形態は、スイープ部３を、同期外れアラーム信号ＡＬＭによって起動される低周波パルス発生部７と、カウンタ２２と、レベル値セレクタ２２と、ゲート回路２３と、カウント制御部２４とにより構成し、カウンタ２２のカウント内容に従ってレベル値セレクタ２２から例えば図１に示すような０，１，２或いは更に多数の値又はランダム的な順序でスイープ信号を出力する。
【００３４】
又カウント制御部２４は、ゲート回路２３をアンドゲートとした場合は、同期外れアラーム信号ＡＬＭによって“１”の信号を出力するものであるが、最初の低周波パルス発生部７からの１パルス信号については阻止する。その時、低周波パルス発生部７からのパルス信号によってセレクタ１６が制御されて、レベル値セレクタ２２からのスイープ信号をフリップフロップ１４に入力することになるが、カウンタ２１のカウント内容は、前回の同期引込み完了時の内容を保持していることになる。従って、同期引込み開始時に、前回の同期引込み状態となった時のスイープ信号のレベルを保持し、そのレベルから電圧制御発振器のスイープを開始することになり、同期引込みの高速化を図ることができる。
【００３５】
図５は本発明の実施の形態のスイープ信号波形の説明図であり、図１に於いては、０，１，２のレベル値を順次選択する場合を示すが、図５の（Ａ）は、レベル値＋８〜０〜−８をランダム的に選択してスイープ信号を形成した場合を示し、不連続な値をとるスイープ信号に相当し、図４のスイープ部３に適用すると、パルス信号をカウントするカウンタ２１のカウント内容に対応して、レベル値＋８〜０〜−８をレベル値セレクタ２２によってランダム的に選択出力することになる。この場合、カウンタ２１のカウント内容はカウンタの段数に応じて直線的に増加するから、レベル値セレクタ２２に、レベル値＋８〜０〜−８をランダム的に配列した状態として、カウント内容に対応したレベル値を出力する構成とすることができる。
【００３６】
又（Ｂ）はレベル値＋８〜０〜−８をカウント内容に従って順次飛び越し選択出力する場合を示し、その時の最大値又は最小値を順次異なるレベル値とすることにより、大きな繰り返し周期として、レベル値（階段数）を増加した時でも、アナログスイープ信号とは全く異なる引込み動作を行わせることができる。即ち、疑似安定点に引込んだ場合でも容易に抜け出して、正規の安定点に引込むことができる。
【００３７】
本発明は、前述の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々付加変更することができるものであり、例えば、図４に於けるスイープ部３に於いて前回の同期引込み時のレベル値をメモリ等に記憶し、次の同期引込み開始時にそのメモリに保持されたレベル値を最初に使用してスイープ信号を形成する構成とすることも可能であり、又乱数発生器の構成を適用してランダム的にレベル値のスイープ信号を出力することもできる。又ループフィルタ２は、他の構成のディジタルフィルタを適用することも可能であり、又スイープ部３のレベル値出力部６と共に、それらの機能をマイクロプロセッサの演算処理機能によって実現することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、直交変調信号の搬送波と再生搬送波との位相差を位相検出部１により検出し、ループフィルタ２を介して電圧制御発振器４の制御電圧とし、同期外れアラーム信号ＡＬＭによってスイープ部３を起動して、電圧制御発振器４にスイープ信号を加えて同期引込みを行わせるもので、スイープ信号を複数レベルの階段状の波形或いは順次不連続な値のレベルとなる波形とすることによって、疑似安定点から容易に抜け出すことを可能とし、同期引込みの迅速化を図ることができる。又その時にループフィルタ２の周波数成分をリセットして、ループフィルタ２の追従性を一時的に変化させて同期引込みを容易にすることができる。
【００３９】
又前回の同期引込み時の階段状のスイープ信号のレベル値を保持し、同期引込み開始時に、そのレベル値から階段状のスイープ信号を発生させることにより、特に短時間の同期外れ期間後の同期引込み時に、階段状のスイープ信号の繰り返し周期に比較して短い時間で同期引込みを行うことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の要部説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の要部説明図である。
【図３】ループフィルタの説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の要部説明図である。
【図５】本発明の実施の形態のスイープ信号波形の説明図である。
【図６】従来例のアナログ復調装置の説明図である。
【図７】従来例のディジタル復調装置の説明図である。
【図８】従来例のディジタル復調装置の説明図である。
【図９】従来例のスイープ部の説明図である。
【符号の説明】
１  位相検出部
２  ループフィルタ
３  スイープ部
４  電圧制御発振器
５  加算器
６  レベル値出力部
７  低周波パルス発生部
ＡＬＭ  同期外れアラーム信号
ｒｓｔ  リセット信号
【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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