(57)【要約】【課題】より高精度に紙葉類のこわさを検出することができるこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置を提供する。【解決手段】こわさ検出装置（１０）は、搬搬送される紙葉類（７）に対して音波を送信してラム波を励起させ、前記紙葉類の表面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出し、前記紙葉類の裏面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する。こわさ検出装置は、前記紙葉類の表面から検出する信号と、前記紙葉類の裏面から検出する信号とに基づいて比較データを算出し、算出した比較データと、予め設定される基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記紙葉類が正券であるか否かを判定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される紙葉類に対して音波を送信してラム波を励起させる送信手段と、
前記紙葉類の表面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する第１の受信手段と、
前記紙葉類の裏面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する第２の受信手段と、
前記第１の受信手段により検出する信号と、前記第２の受信手段により検出する信号とに基づいて比較データを算出する比較データ算出手段と、
前記比較データ算出手段により算出した比較データと、予め設定される基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記紙葉類が正券であるか否かを判定する正損判定手段と、
を具備することを特徴とするこわさ検出装置。
【請求項２】
前記第１の受信手段及び第２の受信手段は、前記第１の受信手段及び第２の受信手段の検出点が前記送信手段からそれぞれ同じ距離だけ離隔されるように設置されることを特徴とする請求項１に記載のこわさ検出装置。
【請求項３】
前記比較データ算出手段は、前記第１の受信手段により検出する信号と、前記第２の受信手段により検出する信号との平均値を比較データとして算出することを特徴とする請求項２に記載のこわさ検出装置。
【請求項４】
前記第１の受信手段により検出する信号のゲイン調整を行う第１のゲイン調整手段と、
前記第２の受信手段により検出する信号のゲイン調整を行う第２のゲイン調整手段と、
をさらに具備し、
前記比較データ算出手段は、前記第１のゲイン調整手段によりゲイン調整した信号と、前記第２のゲイン調整手段によりゲイン調整した信号との平均値を比較データとして算出することを特徴とする請求項２に記載のこわさ検出装置。
【請求項５】
前記正損判定手段は、前記比較データ算出手段により算出した比較データと、予め設定される基準値とを比較し、前記比較データ算出手段により算出した比較データが前記予め設定される基準値未満である場合、前記紙葉類を損券と判定することを特徴とする請求項２に記載のこわさ検出装置。
【請求項６】
前記第１の受信手段及び第２の受信手段は、前記紙葉類が搬送される搬送領域の全体から漏洩波を検出することを特徴とする請求項２に記載のこわさ検出装置。
【請求項７】
前記第１の受信手段及び第２の受信手段は、前記紙葉類の搬送方向と直交する方向に複数配列される受信センサを具備することを特徴とする請求項６に記載のこわさ検出装置。
【請求項８】
前記第１の受信手段及び第２の受信手段は、前記紙葉類の搬送方向と直交する方向に前記紙葉類が搬送される搬送領域以上の長さを有する受信センサを具備することを特徴とする請求項６に記載のこわさ検出装置。
【請求項９】
前記紙葉類を挟んで前記送信手段と対向する位置に設けられ、前記送信手段から射出されて前記紙葉類を透過する透過波を検出する第３の受信手段と、
前記第３の受信手段により検出する信号に基づいて前記紙葉類の重なり、及び前記紙葉類に異物が貼付されていること、を検知する検知手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のこわさ検出装置。
【請求項１０】
前記紙葉類を挟んで前記送信手段と対向する位置に設けられ、前記送信手段から射出されて前記紙葉類を透過する透過波を検出する第３の受信手段をさらに具備し、
前記正損判定手段は、前記第３の受信手段により検出する信号と、前記比較データ算出手段により算出した比較データとに基づいて、前記紙葉類の疲弊度を判定し、判定した疲弊度に基づいて前記紙葉類が正券であるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のこわさ検出装置。
【請求項１１】
搬送される紙葉類に対して音波を送信してラム波を励起させ、
前記紙葉類の表面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出し、
前記紙葉類の裏面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出し、
前記紙葉類の表面から検出する信号と、前記紙葉類の裏面から検出する信号とに基づいて比較データを算出し、
前記算出した比較データと、予め設定される基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記紙葉類が正券であるか否かを判定する、
ことを特徴とするこわさ検出方法。
【請求項１２】
紙葉類を搬送する搬送部と、
前記搬送部により搬送される紙葉類に対して音波を送信してラム波を励起させる送信手段と、
前記紙葉類の表面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する第１の受信手段と、
前記紙葉類の裏面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する第２の受信手段と、
前記第１の受信手段により検出する信号と、前記第２の受信手段により検出する信号とに基づいて比較データを算出する比較データ算出手段と、
前記比較データ算出手段により算出した比較データと、予め設定される基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記紙葉類が正券であるか否かを判定する正損判定手段と、
前記正損判定手段による判定結果に基づいて、前記紙葉類を区分する区分処理部と、
を具備することを特徴とする紙葉類処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙葉類のこわさを検出するこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の紙葉類の計数及び判別を行う紙葉類処理装置が実用化されている。紙葉類処理装置は、投入部に投入された紙葉類を１枚ずつ取り込み、紙葉類の検査装置に搬送する。検査装置は、紙葉類に対して種々の処理を行い紙葉類の状態を判別する。例えば、紙葉類が紙幣である場合、紙葉類処理装置は、検査装置の検査結果に基づいて、紙葉類の種類判定、真偽判定、及び再流通が可能な紙葉類であるか否かの判定（正損判定）などを行う。
【０００３】
紙葉類処理装置は、剛性の劣化した紙葉類は再流通に適さない紙葉類であると判定する。この為に、検査装置は、紙葉類の剛性の劣化の度合い等の機械的特性を検出する。
【０００４】
例えば、特許文献１には、紙葉類に対して音波を送信し、反射波、または透過波のレベルに基づいて、紙葉類の単位面積あたりの重量を測定する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、金属板等の試験体に超音波を入射し、試験体を伝播する波の漏洩波を受信し、受信する波形の振幅に基づいて試験体中の欠陥を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−８０６０５４号公報
【特許文献２】特開２００８−１６４３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記した技術を備える装置により検査を行う紙葉類には、表面にインクなどによる印刷が施されている場合がある。この場合、紙葉類の表面に付着するインクが媒体を伝播する波に影響を与える可能性がある。
【０００８】
紙葉類の印刷は、表面と裏面とで図柄が異なる。この為、検査装置に対向する紙葉類の面が表面か裏面かで検査結果が異なる。また、搬送される紙葉類の搬送向きによっても検査結果が異なる場合がある。
【０００９】
検査装置に搬送される紙葉類は、搬送状態が表面と裏面とでばらつく。また、検査装置に搬送される紙葉類は、搬送向きがばらつく。この結果、検査装置が紙葉類の正損を正確に判定できない可能性があるという問題がある。
【００１０】
また、紙葉類に折り目などが存在する場合がある。紙葉類の折り目が、紙葉類の表面及び裏面から漏洩する波（漏洩波）に影響を与える可能性があるという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、より高精度に紙葉類のこわさを検出することができるこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態としてのこわさ検出装置は、搬送される紙葉類に対して音波を送信してラム波を励起させる送信手段と、前記紙葉類の表面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する第１の受信手段と、前記紙葉類の裏面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する第２の受信手段と、前記第１の受信手段により検出する信号と、前記第２の受信手段により検出する信号とに基づいて比較データを算出する比較データ算出手段と、前記比較データ算出手段により算出した比較データと、予め設定される基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記紙葉類が正券であるか否かを判定する正損判定手段と、を具備する。
【００１３】
また、本発明の一実施形態としてのこわさ検出方法は、搬送される紙葉類に対して音波を送信してラム波を励起させ、前記紙葉類の表面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出し、前記紙葉類の裏面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出し、前記紙葉類の表面から検出する信号と、前記紙葉類の裏面から検出する信号とに基づいて比較データを算出し、前記算出した比較データと、予め設定される基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記紙葉類が正券であるか否かを判定する。
【００１４】
また、本発明の一実施形態としての紙葉類処理装置は、紙葉類を搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送される紙葉類に対して音波を送信してラム波を励起させる送信手段と、前記紙葉類の表面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する第１の受信手段と、前記紙葉類の裏面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する第２の受信手段と、前記第１の受信手段により検出する信号と、前記第２の受信手段により検出する信号とに基づいて比較データを算出する比較データ算出手段と、前記比較データ算出手段により算出した比較データと、予め設定される基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記紙葉類が正券であるか否かを判定する正損判定手段と、前記正損判定手段による判定結果に基づいて、前記紙葉類を区分する区分処理部と、を具備する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の一形態によれば、より高精度に紙葉類のこわさを検出することができるこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、一実施形態に係るこわさ検出装置の構成例について説明するための説明図である。
【図２】図２は、図１に示すこわさ検出装置の動作について説明するための説明図である。
【図３】図３は、こわさ検出装置の各部の配置の例について説明するための説明図である。
【図４】図４は、こわさ検出装置により検査する紙葉類の例について説明するための説明図である。
【図５】図５は、こわさ検出装置により検査する紙葉類の例について説明するための説明図である。
【図６】図６は、こわさ検出装置により検査する紙葉類の例について説明するための説明図である。
【図７】図７は、こわさ検出装置の受信部により検出する波形の例について説明するための説明図である。
【図８】図８は、こわさ検出装置の受信部により検出する波形の例について説明するための説明図である。
【図９】図９は、こわさ検出装置の信号処理系の構成の例について説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、こわさ検出装置の受信部により検出する波形に対する処理について説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、こわさ検出装置の受信部の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１２】図１２は、こわさ検出装置の受信部の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１３】図１３は、こわさ検出装置の受信部の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、透過波の強度と疲弊度との関係について説明する為の説明図である。
【図１５】図１５は、一実施形態に係る紙葉類処理装置の外観について説明するための説明図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す紙葉類処理装置の構成例について説明するための説明図である。
【図１７】図１７は、図１５及び図１６に示す紙葉類処理装置の制御系の構成例について説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、一実施形態に係るこわさ検出装置の構成例について説明するための説明図である。  
こわさ検出装置１０は、紙葉類７の機械的性質を検査する。例えば、こわさ検出装置１０は、紙葉類７の弾性率、引っ張り強度、または曲げ強度などのこわさを検出する。こわさ検出装置１０は、例えば紙葉類処理装置の搬送部の近傍に設置される。
【００１９】
図１に示すように、こわさ検出装置１０は、送信部１、受信部２Ａ、受信部２Ｂ、及び制御部９を備える。
【００２０】
送信部１は、搬送される紙葉類７に対して音波を送信してラム波を励起させる送信手段として機能する。送信部１は、紙葉類７にラム波（板波）を励起させる超音波の発信器である。
【００２１】
送信部１は、例えば、スピーカ、圧電トランスデューサ、またはＭｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＭＥＭＳ）を用いた振動発生器などを備える。送信部１は、印加される電圧に応じて振動面を振動させ、音波を発生させる。送信部１は、受信部２Ａ、及び受信部２Ｂより上流側に設置される。
【００２２】
受信部２Ａ、及び受信部２Ｂ（受信部２と称する）は、紙葉類７において発生したラム波の波形を検出する受信器である。受信部２は、紙葉類の表面及び裏面の検出点から射出されるラム波の漏洩波を検出する受信手段として機能する。
【００２３】
受信部２は、送信部１と同様の構成であり、例えば、マイクロフォン、圧電トランスデューサ、または振動を変位として計測する干渉光を用いた変位計（干渉計）などの受信センサを備える。受信部２は、紙葉類７から漏洩する波により励起される振動面の振動に応じて電圧を得る。
【００２４】
送信部１及び受信部２は、振動面を備える。振動面は、印加される電圧に応じて変位する。また、振動面は、面の変位に応じて電圧を発生させる。即ち、送信部１は、振動面に電圧を印加することにより、振動面を振動させ、波を生成する。また、受信部２は、波により振動する振動面の変位により生じる電圧を検出する。なお、送信部１は、振動面と直交する方向に音波を射出すると仮定する。また、受信部２は、振動面と直交する方向で入射する音波を検出すると仮定する。
【００２５】
図１に示すように、受信部２Ａ、及び受信部２Ｂは、互いに対向する位置に設けられている。即ち、受信部２Ａは、送信部１と同じ側に設けられている。また、受信部２Ｂは、受信部２Ａと対向する位置に設けられている。なお、送信部１と受信部２とは、紙葉類７の搬送方向Ａにおいて距離Ｌを離隔して設置されている。
【００２６】
送信部１は、搬送される紙葉類７に対して音波を照射する。また、受信部２は、搬送される紙葉類７を伝播するラム波の漏洩波を検出する。しかし、非接触で紙葉類７に音波を射出する場合、音波の減衰が大きい。この為に、送信部１及び受信部２は、搬送ベルト５により搬送される紙葉類７に近い位置に設置される。
【００２７】
搬送ベルト５は、搬送部として機能する。搬送ベルト５は、図１に示すように、上下１対のベルトを備える。搬送ベルト５は、駆動プーリなどにより駆動される。搬送ベルト５は、上下１対のベルトにより紙葉類７を挟み入れて図１に示す搬送方向Ａの方向に一定の速度で搬送する。
【００２８】
制御部９は、こわさ検出装置１０の全体の制御を司るものである。制御部９は、ＣＰＵ、バッファメモリ、プログラムメモリ、及び不揮発性メモリなどを備えている。ＣＰＵは、種々の演算処理を行う。バッファメモリは、ＣＰＵにより演算結果を一時的に記憶する。プログラムメモリ及び不揮発性メモリは、ＣＰＵが実行する種々のプログラム及び制御データなどを記憶する。制御部９は、ＣＰＵによりプログラムメモリに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の処理を行うことができる。例えば、制御部９は、送信部１及び受信部２の動作タイミングを制御する。本実施形態では、制御部９は、受信部２Ａと受信部２Ｂとが同時に波を検出するように制御する。
【００２９】
また、制御部９は、受信部２により検出した信号に対して信号処理を施す信号処理手段と、正損判定を行う正損判定手段とを備える。信号処理手段及び正損判定手段に関しては後に詳述する。
【００３０】
こわさ検出装置１０は、紙葉類７を検知する場合、送信部１により超音波を発生させる。これにより、こわさ検出装置１０は、紙葉類７に超音波を照射する。紙葉類７中では、超音波によりラム波が励起される。励起されたラム波は、紙葉類７内部を伝播する間に、紙葉類７の表面及び裏面から漏洩波を発生させる。こわさ検出装置１０は、受信部２Ａ及び受信部２Ｂによりラム波の漏洩波を検出する。
【００３１】
ラム波は、振動方向が媒体に垂直であり、且つ、伝播方向に同じ振動成分を持って伝播する波である。ラム波は、波長と同程度の厚さを持つ媒体を伝播する波である。ラム波は、伝播する媒体中のどの点においてでも検出することができる、伝播時間から音速を算出することができる、媒体が均一でない場合に影響を受ける、狭時により信号強度が変動しない、などの特徴を有する。
【００３２】
紙葉類７は、繊維とバインダとにより構成される。しかし、紙葉類７が疲弊する場合、バインダが欠損し、相対的に空気の含有量が増加する。この結果、疲弊した紙葉類７は、疲弊していない紙葉類に比べて密度が低くなる。紙葉類７の中の空気の比率が大きくなる場合、空気の性質と紙葉類７の性質とが近くなる。この為、音響的な抵抗値が低下する。即ち、紙葉類７を伝播するラム波が外部に漏洩しやすくなる。この結果、受信部２Ａ及び受信部２Ｂの検出点に到達するまでにラム波が減衰し、受信部２Ａ及び受信部２Ｂにより検出する波の振幅が小さくなる。
【００３３】
上記したように、本実施形態に係るこわさ検出装置１０の制御部９は、受信部２Ａ及び受信部２Ｂにより検出する信号のレベル（振幅）に基づいて紙葉類７が正券であるか損券であるかを判定する。この為に、制御部９は、判定の基準となる基準値を記憶する基準値記憶部を備える。
【００３４】
図２は、図１に示すこわさ検出装置１０を送信部１側から見た図である。  
図２に示すように、こわさ検出装置１０は、紙葉類７の搬送方向に並んで設置される送信部１及び受信部２Ａを備える。また、こわさ検出装置１０は、受信部２Ａと紙葉類７を挟んで対向する位置設けられる図示しない受信部２Ｂを備える。なお、受信部２は、搬送される紙葉類７上の常に同じ領域（検出点）から漏洩波を検出するように設置される。即ち、受信部２は、受信部２の振動面の中心と搬送される紙葉類７の幅方向における中心とが重なる位置に設けられる。
【００３５】
図３は、図２に示すこわさ検出装置１０をＢＢ線で切り取った断面図である。  
送信部１は、振動面から音波３Ａを射出し、搬送路１１５により搬送される紙葉類７中にラム波３Ｂを励起させる。ラム波３Ｂは、紙葉類７内を伝播する。
【００３６】
紙葉類７を伝播するラム波３Ｂは、紙葉類７上の受信部２Ａの検出点から漏洩波３Ｃを射出する。また、ラム波３Ｂは、紙葉類７上の受信部２Ｂの検出点から漏洩波３Ｄを射出する。受信部２Ａは、漏洩波３Ｃに基づいて電圧を生成し、制御部９に出力する。また、受信部２Ｂは、漏洩波３Ｄに基づいて電圧を生成し、制御部９に出力する。
【００３７】
なお、送信部１から射出される音波が入射する入射点と、受信部２の検出点との水平方向における距離を、ラム波を受信部２が受信でき、且つ十分なＳ／Ｎ比を確保することができる範囲で最短距離にすることにより、こわさ検出装置１０をコンパクトに配置することができる。
【００３８】
図４及び５は、本実施形態に係るこわさ検出装置１０により検査する紙葉類７の例について説明する為の説明図である。図４は、紙葉類７の表面の例について示す図である。図５は、紙葉類７の裏面の例について示す図である。  
また、図６は、紙葉類７に塗布されているインクの量について説明する為の説明図である。
【００３９】
図４及び図５に示すように、表面と裏面とで印刷の図柄が異なる。この為、図６に示すように、紙葉類７に塗布されているインク８の量が表面と裏面とで異なる。図６に示す例では、表面のほうが裏面より塗布されているインク８の量が多い。
【００４０】
図７は、図６に示す例において受信部２Ａにより検出する信号について説明する為の説明図である。即ち、図７に示す信号７１は、インク８の量の多い表面から漏洩した漏洩波を検出した信号である。また、図８は、図６に示す例において受信部２Ｂにより検出する信号について説明する為の説明図である。即ち、図８に示す信号８１は、インク８の量の少ない裏面から漏洩した漏洩波を検出した信号である。
【００４１】
なお、図７及び図８に示す信号７１及び８１は、搬送されている紙葉類７から連続して検出する漏洩波の波高値である。図７及び図８に示す信号の横軸は、紙葉類７の先端を０とする場合の紙葉類７上における受信部２の検出点の移動距離である。また、図７及び図８に示す信号の縦軸は、受信部２により検出する漏洩波の波高値に応じた値である。
【００４２】
インク８は、紙葉類７を伝播するラム波が紙葉類７の外に漏洩するのを妨げる異物である。ラム波を用いて紙葉類７のこわさを検出する場合、受信部２の検出結果は、紙葉類７に塗布されているインク８の量に影響を受ける。この為、図７及び８に示すように、インク８の量の多い表面から漏洩する漏洩波は、インク８の量の少ない裏面から漏洩する漏洩波に比べて波高値が小さい。なお、受信部２Ａ及び受信部２Ｂにより検出する漏洩波の信号は、疲弊度が高くなるに従って、波高値が小さいレベルになる。
【００４３】
図９は、図１に示す制御部９について説明する為の説明図である。  
制御部９は、ゲイン調整回路１１Ａ及び１１Ｂ（ゲイン調整回路１１）、アナログディジタル変換器１２Ａ及び１２Ｂ（アナログディジタル変換器１２）、平均化処理部１３、及び判定部１４などを備える。
【００４４】
受信部２Ａ及び受信部２Ｂは、１枚の紙葉類の全体から検出した漏洩波の信号をゲイン調整回路１１に入力する。即ち、ゲイン調整回路１１には、１枚の紙葉類の表面と裏面とから検出する漏洩波の信号７１及び８１が入力される。
【００４５】
ゲイン調整回路１１及びアナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１２は、信号処理手段として機能する。なお、ゲイン調整回路１１は、ゲイン調整手段として機能する。ゲイン調整回路１１Ａは、受信部２Ａから出力される信号を予め設定される増幅率で増幅する。また、ゲイン調整回路１１Ｂは、受信部２Ｂから出力される信号を予め設定される増幅率で増幅する。ゲイン調整回路１１Ａは、増幅した信号をＡ／Ｄ変換器１２Ａに入力する。また、ゲイン調整回路１１Ｂは、増幅した信号をＡ／Ｄ変換器１２Ｂに入力する。
【００４６】
なお、紙葉類７を伝播するラム波は、波が入射した側に多く漏洩するという特性を有する。この為、紙葉類７が均一な媒体である場合でも、受信部２Ｂにより検出する信号より送信部１と同じ側に設置されている受信部２Ａにより検出する信号のほうが小さい。
【００４７】
そこで、本実施形態では、ゲイン調整回路１１Ａよりゲイン調整回路１１Ｂの増幅率を大きく設定する。例えば、制御部９は、印刷などの無い均一な紙葉類７に対する検出結果が、受信部２Ａと受信部２Ｂとで同じ値になるようにゲイン調整回路１１Ａ及びゲイン調整回路１１Ｂの増幅率を設定する。
【００４８】
Ａ／Ｄ変換器１２Ａは、ゲイン調整回路１１Ａから入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１２Ｂは、ゲイン調整回路１１Ｂから入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１２は、アナログ変換した信号を平均化処理部１３に入力する。即ち、ゲイン調整回路１１及びＡ／Ｄ変換器１２は、受信部２Ａから出力される信号と、受信部２Ｂから出力される信号とに信号処理を施し、信号を平均化処理部１３に出力する。
【００４９】
平均化処理部１３及び判定部１４は、正損判定手段として機能する。平均化処理部１３は、Ａ／Ｄ変換器１２Ａ及びＡ／Ｄ変換器１２Ｂから入力される信号を平均化する。即ち、平均化処理部１３は、紙葉類７の表面から漏洩する漏洩波の信号と、裏面から漏洩する漏洩波の信号との平均化する。
【００５０】
平均化処理部１３は、受信部２Ａ及び２Ｂにより検出する信号に基づいて比較データを算出する比較データ算出手段として機能する。平均化処理部１３は、図１０に示すように、受信部２Ａにより検出する信号７１と、受信部２Ｂにより検出する信号８１とに基づいて、比較データとしての平均値９１を算出する。即ち、平均化処理部１３は、受信部２Ａにより検出する信号７１と、受信部２Ｂにより検出する信号８１との全体の平均値９１を算出する。平均化処理部１３は、算出した平均値９１を判定部１４に入力する。
【００５１】
判定部１４は、予め基準値を記憶する基準値記憶部１５を備える。基準値記憶部１５は、判定の基準となる基準値を紙葉類７の種類毎に記憶する。
【００５２】
判定部１４は、基準値記憶部１５に記憶される基準値と、平均化処理部１３から入力される平均値９１とを比較し、紙葉類７が正券であるか否かを判定する。判定部１４は、平均化処理部１３により算出する比較データと、予め設定される基準値とを比較し、比較結果に基づいて紙葉類７が正券であるか否かを判定する正損判定手段として機能する。
【００５３】
即ち、判定部１４は、平均化処理部１３から入力される平均値９１が基準値記憶部１５に記憶される基準値以上の値である場合、紙葉類７が正券であると判定する。また、判定部１４は、平均化処理部１３から入力される平均値９１が基準値記憶部１５に記憶される基準値未満の値である場合、紙葉類７が損券であると判定する。
【００５４】
なお、基準値記憶部１５は、予め基準値を記憶する構成としたが、この構成に限定されない。例えば、こわさ検出装置１０により紙葉類７を処理し、基準値を設定する構成であってもよい。この場合、こわさ検出装置１０は、予め正券と判定した紙葉類７と予め損券と判定された紙葉類７とを処理し、それぞれの紙葉類７から信号を検出する。こわさ検出装置１０は、検出した信号の値に基づいて基準値を算出し、算出した基準値を基準値記憶部１５に記憶する。
【００５５】
例えば、こわさ検出装置１０は、紙葉類７から上記した方法により表面の信号と裏面の信号との平均値を算出する。こわさ検出装置１０は、算出した損券及び正券の平均値をさらに平均化した値を基準値として基準値記憶部１５に記憶する。
【００５６】
上記したように、本実施形態に係るこわさ検出装置１０は、送信部１により、搬送される紙葉類７に対して音波を照射する。こわさ検出装置１０は、紙葉類７の表面と裏面から発せられるラム波の漏洩波を受信部２Ａ及び受信部２Ｂにより検出する。こわさ検出装置１０の制御部９は、受信部２Ａにより検出した信号と、受信部２Ｂにより検出した信号の平均値９１を算出する。こわさ検出装置１０は、予め記憶される基準値と、算出した平均値９１とを比較し、紙葉類７が正券であるか否かを判定する。これにより、こわさ検出装置１０は、紙葉類７が表面と裏面のどちらが送信部１側に対向している場合であっても、紙葉類７の正損判定を行う事ができる。
【００５７】
この結果、高精度に紙葉類のこわさを検出することができるこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【００５８】
なお、上記した実施形態では、こわさ検出装置１０は、受信部２Ａにより検出した信号と、受信部２Ｂにより検出した信号との平均値を算出し、算出した平均値と基準値とを比較する構成として説明したがこの構成に限定されない。例えば、こわさ検出装置１０は、受信部２Ａにより検出した信号と、受信部２Ｂにより検出した信号との和を算出し、算出した値と基準値とを比較する構成であってもよい。なお、基準値記憶部１５に記憶する基準値は、比較の方法に応じて適宜設定する必要がある。また、比較の方法は、受信部２Ａにより検出した信号と、受信部２Ｂにより検出した信号とに基づく値と基準値とを比較する方法であれば如何なる方法であってもよい。
【００５９】
また、上記した実施形態における受信部２は、図２に示すように、搬送される紙葉類７上の一部の検出点から漏洩波を検出する構成として説明したが、これに限定されない。受信部２を複数設置することにより、紙葉類７全体から漏洩波を検出する構成であってもよい。
【００６０】
図１１は、こわさ検出装置１０の受信部２の他の構成例について説明するための説明図である。  
図１１に示すように、受信部２Ａ及び受信部２Ｂは、紙葉類７の搬送方向と直交する方向に複数配列されるトランスデューサを備える。これらのトランスデューサは、少なくとも紙葉類７の搬送される領域を覆う幅を持って設置される。これにより、受信部２Ａ及び受信部２Ｂは、紙葉類７の全体から漏洩波を検出することができる。
【００６１】
なお、この場合、平均化処理部１３は、各トランスデューサにより検出される信号のレベルを平均化することにより、平均値９１を算出する。
【００６２】
また、受信部２Ａ及び受信部２Ｂのトランスデューサは、如何なる形状で構成されていてもよい。この為、受信部２Ａ及び受信部２Ｂのトランスデューサの形状を変形させることにより、紙葉類７全体から漏洩波を検出する構成であってもよい。
【００６３】
図１２は、こわさ検出装置１０の受信部２の他の構成例について説明するための説明図である。  
図１２に示すように、受信部２Ａ及び受信部２Ｂは、紙葉類７の搬送方向と直交する方向に少なくとも紙葉類７の搬送される領域を覆う幅で設置される。即ち、受信部２Ａ及び受信部２Ｂの振動面が、少なくとも紙葉類７の幅以上の長さを有する。このようなトランスデューサを設置することにより、受信部２Ａ及び受信部２Ｂは、紙葉類７の全体から漏洩波を検出することができる。
【００６４】
また、こわさ検出装置１０は、さらに受信部２Ｃを備える構成であってもよい。  
図１３は、こわさ検出装置１０の受信部２の他の構成例について説明するための説明図である。  
図１３に示すこわさ検出装置１０は、図３に示す構成にさらに受信部２Ｃを備える。
【００６５】
受信部２Ｃは、受信部２Ｃは、受信部２Ａ及び２Ｂと同様の構成であり、送信部１と紙葉類７を挟んで対向する位置に設置される。即ち、受信部２Ｃの振動面は、送信部１の振動面と同じ角度で設置されている。また、受信部２Ｃは、送信部１の振動面の中心から
送信部１の振動面と直交する方向に延長した線上に受信部２Ｃの振動面の中心が重なるように設置される。
【００６６】
送信部１から射出されて紙葉類７に入射する波の一部は、送信部１の反対側に透過する。受信部２Ｃは、紙葉類７を透過する透過波３Ｅを検出する。紙葉類７を透過する透過波３Ｅは、紙葉類７の状態に影響を受ける。制御部９は、受信部２Ｃにより検出する信号に基づいて、紙葉類７が複数枚重なっていること、または、紙葉類７にテープなどの異物が貼付されていること検知する。この場合、制御部９は、検知手段として機能する。
【００６７】
また、透過波は、紙葉類７の疲弊度が著しく高くなった場合にも影響をうける。図１４は、紙葉類７の疲弊度と、透過波及びラム波の漏洩波との関係について説明する為の図である。横軸は、紙葉類７の疲弊度を数値化した値（ｔａｗａｍｉ［ｍｍ］）である。縦軸は、受信部２Ａ、受信部２Ｂ、及び受信部２Ｃにより検出する波の振幅（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ［ｄＢ］）である。
【００６８】
なお、グラフ１４１は、受信部２Ａにより検出する波の振幅と受信部２Ｂにより検出する波の振幅との平均値を示すグラフである。また、グラフ１４２は、受信部２Ｃにより検出する透過波の振幅を示すグラフである。
【００６９】
図１４に示すように、例えば、紙葉類７の疲弊度が低い（例えば、ｔａｗａｍｉ＝２０）場合、グラフ１４１及びグラフ１４２は、振幅が大きい。また、例えば、紙葉類７の疲弊度が中程度（例えば、ｔａｗａｍｉ＝３０）である場合、グラフ１４１の振幅が小さく、グラフ１４２の振幅が大きい。またさらに、紙葉類７の疲弊度が高い（例えば、ｔａｗａｍｉ＝５０）である場合、グラフ１４１及びグラフ１４２の振幅が小さい。
【００７０】
上記したように、紙葉類７の疲弊度に対する変化は、透過波よりラム波の方が大きい。そこで、例えば、ラム波と透過波とにそれぞれ個別に閾値を設定することにより、紙葉類７の疲弊度を段階的に検出することができる。
【００７１】
次に、上記したこわさ検出装置１０を備える紙葉類処理装置について説明する。  
図１５は、一実施形態に係る紙葉類処理装置の外観について説明するための説明図である。  
図１５に示すように、紙葉類処理装置１００は、装置外部に、投入部１１２、操作部１３６、操作表示部１３７、ドア１３８、取出口１３９、及びキーボード１４０を備えている。
【００７２】
投入部１１２は、紙葉類７を投入するための構成である。投入部１１２は、重ねられた状態の紙葉類７をまとめて受け入れる。操作部１３６は、オペレータによる各種操作入力を受け付ける。操作表示部１３７は、オペレータに対して各種の操作案内、及び処理結果などを表示する。なお、操作表示部１３７は、タッチパネルとして構成されていてもよい。この場合、紙葉類処理装置１００は、操作表示部１３７に表示されるボタンと、操作表示部１３７に対するオペレータによる操作と、に基づいて、各種の操作入力を検知する。
【００７３】
ドア１３８は、投入部１１２の投入口を開閉する為のドアである。取出口１３９は、紙葉類処理装置１００により再流通不可と判断された紙葉類７がスタックされる集積部から紙葉類７を取り出す為の構成である。キーボード１４０は、オペレータによる各種操作入力を受け付ける入力部として機能する。
【００７４】
図１６は、図１５に示す紙葉類処理装置１００の構成例について説明するための説明図である。  
紙葉類処理装置１００は、装置内部に、投入部１１２、取出部１１３、吸着ローラ１１４、搬送路１１５、検査部１１６、ゲート１２０乃至１２５、排除搬送路１２６、排除集積部１２７、集積・結束部１２８乃至１３１、裁断部１３３、及びスタッカ１３４を備える。また、紙葉類処理装置１００は、主制御部１５１を備える。主制御部１５１は、紙葉類処理装置１００の各部の動作を統合的に制御する。
【００７５】
取出部１１３は、投入部の上部に設けられる。取出部１１３は、吸着ローラ１１４を備えている。吸着ローラ１１４は、投入部１１２にセットされた紙葉類７を集積方向の上端に接するように設けられている。即ち、吸着ローラ１１４は、回転することにより、投入部１１２にセットされた紙葉類７を集積方向の上端から１枚ずつ装置内部に取り込む。吸着ローラ１１４は、たとえば、１回転するごとに１枚の紙葉類７を取出すように機能する。これにより、吸着ローラ１１４は、紙葉類７一定のピッチで取出す。吸着ローラ１１４により取り込まれた紙葉類７は、搬送路１１５に導入される。
【００７６】
搬送路１１５は、紙葉類７を紙葉類処理装置１００内の各部に搬送する搬送手段である。搬送路１１５は、搬送ベルト５及び図示しない駆動プーリなどを備えている。搬送路１１５は、図示しない駆動モータ及び駆動プーリにより搬送ベルト５を動作させる。搬送路１１５は、吸着ローラ１１４により取り込まれた紙葉類７を搬送ベルト５により一定速度で搬送する。なお、搬送路１１５における取出部１１３に近い側を上流側、スタッカ１３４に近い側を下流側として説明する。
【００７７】
取出部１１３から延びた搬送路１１５上には、検査部１１６が設けられている。検査部１１６は、画像読取装置１１７、画像読取装置１１８、こわさ検出装置１０、及び厚み検査部１１９を備えている。検査部１１６は、紙葉類７の光学的特徴情報、機械的特徴、及び磁気的特長情報を検出する。これにより、紙葉類処理装置１００は、紙葉類７の種類、汚棄損、表裏、及び真偽などを検査する。
【００７８】
画像読取装置１１７、及び１１８は、それぞれ搬送路１１５を挟んで対面するように設けられている。画像読取装置１１７、及び１１８は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の両面の画像を読み取る。画像読取装置１１７、及び１１８は、それぞれ、Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）カメラを備える。紙葉類処理装置１００は、画像読取装置１１７、及び１１８により撮像した画像に基づいて、紙葉類７の表面及び裏面の模様画像を取得する。
【００７９】
画像読取装置１１７、及び１１８は、読み取った画像を検査部１１６内の図示しないメモリに一時的に記憶する。紙葉類処理装置１００は、このメモリに記憶されている画像を操作入力に応じて操作表示部１３７に表示する。
【００８０】
こわさ検出装置１０は、上記したように、紙葉類７の機械的特性を検出する。これにより、こわさ検出装置１０は、紙葉類７が疲弊して再流通不可能な損券であるか、再流通可能な正券であるかを判定する。
【００８１】
厚み検査部１１９は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の厚みを検査する。例えば、検出した厚みが規定値以上である場合、紙葉類処理装置１００は、紙葉類７の２枚取りを検出する。
【００８２】
また、検査部１１６は、図示しない磁気センサなどを備えている。磁気センサは、紙葉類７の磁気的な特徴情報を検出する。
【００８３】
主制御部１５１は、画像読取装置１１７、１１８、こわさ検出装置１０、厚み検査部１１９、及び磁気センサなどによる検出結果に基づいて、紙葉類７が正券、損券、または排除権であるかを判定する。
【００８４】
紙葉類処理装置１００は、正券と判定した紙葉類７を集積・結束部１２８乃至１３１に搬送する。また、紙葉類処理装置１００は、損券と判定した紙葉類７を裁断部１３３に搬送する。裁断部１３３は、搬送される損券を裁断する。なお、紙葉類処理装置１００は、損券をスタッカ１３４に搬送し集積してもよい。スタッカ１３４は、集積した損券が例えば１００枚に到達するごとに施封を行う。
【００８５】
排除券は、正券及び損券に該当しない紙葉類７である。紙葉類処理装置１００は、排除券と判定した紙葉類７を排除集積部１２７に搬送する。排除券は、例えば、２枚取り券などの搬送異常券、折れ・破れなどの不良券、及び適用外券種・偽券などの判別不能券を含む。
【００８６】
検査部１１６の下流側の搬送路１１５上には、ゲート１２０乃至１２５が順に配設されている。ゲート１２０乃至１２５は、それぞれ、主制御部１５１により制御される。主制御部１５１は、検査部１１６による検査の結果に基づいて各ゲート１２０乃至１２５の動作を制御する。これにより、主制御部１５１は、搬送路１１５を搬送されている紙葉類７を所定の処理部に搬送するように制御する。
【００８７】
検査部１１６の直後に配設されたゲート１２０は、搬送路１１５を排除搬送路１２６に分岐する。即ち、ゲート１２０は、検査部１１６による検査の結果、真券ではないと判定された排除券、または、検査部１１６による検査を行うことができない検査不能券等を排除搬送路１２６に搬送するように切り替えられる。
【００８８】
排除搬送路１２６の終端部には、排除集積部（排除部）１２７が設けられている。排除集積部１２７は、取出部１１３にて取出した姿勢のまま、上記したような排除券、及び検査不能券を集積する。排除集積部１２７に集積された紙葉類７は、取出口１３９から取り出すことができる。
【００８９】
また、ゲート１２１乃至１２４により分岐される先には、集積・結束部１２８乃至１３１（総じて集積結束部１３２と称する）がそれぞれ設けられている。集積・結束部１３２には、再流通可能であると判定された紙葉類７が種類及び表裏毎に区別されて集積される。集積・結束部１３２は、集積した紙葉類７を所定枚数毎に結束して格納する。また、紙葉類処理装置１００は、図示しない大束結束部により、所定枚数毎で結束した紙葉類７を複数集積し、結束する。
【００９０】
ゲート１２５により分岐される先には、裁断部１３３が配設されている。裁断部１３３は、紙葉類７を裁断して収納する。ゲート１２５に搬送される紙葉類７は、正規の紙葉類７であり、且つ、再流通が不可能であると判定された紙葉類７（損券）である。
【００９１】
また、ゲート１２５により分岐される他方の搬送路の先には、スタッカ１３４が配設されている。主制御部１５１は、損券裁断モードが選択されている場合、紙葉類７を裁断部１３３に搬送するようにゲート１２５を制御する。また、主制御部１５１は、損券裁断モードが選択されていない場合、紙葉類７をスタッカ１３４に搬送するようにゲート１２５を制御する。
【００９２】
なお、主制御部１５１は、集積・結束部１３２に集積された紙葉類７の枚数、及び、裁断部１３３により裁断された紙葉類７の枚数及び識別情報を逐次記憶する。
【００９３】
図１７は、図１５及び図１６に示す紙葉類処理装置１００の制御系の構成例について説明するためのブロック図である。
【００９４】
紙葉類処理装置１００は、主制御部１５１、検査部１１６、搬送制御部１５２、集積・結束制御部１５３、裁断制御部１５６、操作表示部１３７、及びキーボード１４０などを備える。
【００９５】
主制御部１５１は、紙葉類処理装置１００の全体的な制御を司る。主制御部１５１は、操作表示部１３７により入力される操作、及び検査部１１６による検査結果に基づき、搬送制御部１５２及び集積・結束制御部１５３を制御する。
【００９６】
例えば、操作員は、操作表示部１３７またはキーボード１４０により、処理する紙葉類７の券種、枚数、正損判別レベル、供給元の名称、及び処理方法などを入力する。
【００９７】
検査部１１６は、画像読取装置１１７、及び１１８、厚み検査部１１９、こわさ検出装置１０、その他のセンサ類１５４、及びＣＰＵ１５５を備える。
【００９８】
画像読取装置１１７、及び１１８は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の両面の画像を読み取る。画像読取装置１１７、及び１１８は、例えばＣＣＤなどの受光素子と光学系とを備える。画像読取装置１１７、及び１１８は、搬送される紙葉類７に対して光を投光し、反射光または透過光を光学系により受光する。画像読取装置１１７、及び１１８は、光学系により受光した光をＣＣＤに結像させ、電気信号（画像）を取得する。
【００９９】
主制御部１５１は、紙葉類７の基準となる画像（基準画像）を記憶部１５１ａに予め記憶する。主制御部１５１は、紙葉類７から取得した画像と、記憶部１５１ａに記憶される基準画像とを比較することにより、静養類の正損判定及び偽券判定を行う。
【０１００】
こわさ検出装置１０は、上記したように、こわさ検出装置１０は、送信部１により搬送される紙葉類７に対して音波を照射する。こわさ検出装置１０は、紙葉類７の表面及び裏面から漏洩するラム波の漏洩波を、受信部２Ａ及び受信部２Ｂにより受信する。こわさ検出装置１０の制御部９は、受信部２Ａ及び２Ｂにより検出した信号に基づいて、平均値９１を算出する。
【０１０１】
制御部９は、基準値記憶部１５に記憶される基準値と、算出した平均値９１とを比較し、紙葉類７が正券であるか否かを判定する。これにより、こわさ検出装置１０は、紙葉類７が正券として再流通可能であるか否かを判定することができる。
【０１０２】
厚み検査部１１９は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の厚みを検査する。その他のセンサ類１５４は、例えば、磁気センサなどである。磁気センサは、搬送路１１５を搬送される紙葉類７から磁気的な特徴情報を検出する。
【０１０３】
ＣＰＵ１５５は、画像読取装置１１７、１１８、厚み検査部１１９、こわさ検出装置１０、及びその他のセンサ類１５４などによる検査の結果に基づいて、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の種類、正損、表裏、及び真偽などを判別する。
【０１０４】
搬送制御部１５２は、主制御部１５１の制御に基づき、取出部１１３、搬送路１１５、排除搬送路１２６、及びゲート１２０乃至１２５を制御する。これにより、搬送制御部１５２は、紙葉類７の取り込み及び搬送を制御する。また、搬送制御部１５２は、判定した紙葉類７の種類毎に区分する区分処理を行う。即ち、搬送制御部１５２は、区分処理部として機能する。なお、搬送制御部１５２は、紙葉類７の種類毎に区分するとしたがこれに限定されない。例えば、こわさ検出装置１０の検出結果に基づいて、紙葉類７を疲弊度毎に区分して処理してもよい。
【０１０５】
集積・結束制御部１５３は、主制御部１５１の制御に基づき、前記排除集積部１２７及び集積・結束部１２８〜１３１を制御する。これにより、集積・結束制御部１５３は、紙葉類７の集積、及び結束の制御を行なう。
【０１０６】
裁断制御部１５６は、主制御部１５１の制御に基づき、裁断部１３３の動作を制御する。これにより、裁断部１３３は、搬送される紙葉類７の裁断を行う。
【０１０７】
上記したように、本発明の一実施形態に係るこわさ検出装置１０を備える紙葉類処理装置１００は、紙葉類７に対してこわさ検出装置１０により検査を行う。こわさ検出装置１０は、紙葉類７の機械的特性を検査し、再流通可能であるか否かを判定する。紙葉類処理装置１００は、判定結果に基づいて紙葉類７を適切に処理することができる。
【０１０８】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１…送信部、２…受信部、３Ａ…音波、３Ｂ…ラム波、３Ｃ…漏洩波、３Ｄ…漏洩波、３Ｅ…透過波、５…搬送ベルト、７…紙葉類、８…インク、９…制御部、１０…検出装置、１１…ゲイン調整回路、１２…アナログディジタル変換器、１３…平均化処理部、１４…判定部、１５…基準値記憶部、１００…紙葉類処理装置、１１２…投入部、１１３…取出部、１１４…吸着ローラ、１１５…搬送路、１１６…検査部、１１７…画像読取装置、１１８…画像読取装置、１１９…厚み検査部、１５１…主制御部、１５１ａ…記憶部、１５２…搬送制御部、１５３…集積・結束制御部、１５４…他のセンサ類、１５５…ＣＰＵ、１５６…裁断制御部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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