(57)【要約】【課題】回路規模の増大を抑制しつつ、検波器の見かけ上のダイナミックレンジを拡大することの可能な検波回路を提供する。【解決手段】検波回路１００は、出力信号を減衰させて出力する減衰器１８と、減衰器から出力された出力信号を増幅して出力する増幅器１２と、増幅器から出力された出力信号を分岐させて、当該出力信号から分岐信号を取り出す分岐部１４と、分岐信号を増幅して出力する可変利得増幅器１５と、可変利得増幅器から出力された分岐信号を検波し、当該分岐信号の信号レベルに応じた値を有し、所定の変曲点電圧で線形特性が変化する検波電圧を出力する検波部１６と、検波電圧に基づいて、減衰器が出力信号を減衰させる減衰量を調節し、検波電圧と変曲点電圧とを比較して、当該比較結果および調節した減衰量に基づいて、可変利得増幅器が分岐信号を増幅させる増幅量を調節する制御回路１７と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力信号を減衰させて出力する減衰器と、
前記減衰器から出力された出力信号を増幅して出力する増幅器と、
前記増幅器から出力された出力信号を分岐させて、当該出力信号から分岐信号を取り出す分岐部と、
前記分岐信号を増幅して出力する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器から出力された分岐信号を検波し、当該分岐信号の信号レベルに応じた値を有し、所定の変曲点電圧で線形特性が変化する検波電圧を出力する検波部と、
前記検波電圧に基づいて、前記減衰器が前記出力信号を減衰させる減衰量を調節し、前記検波電圧と前記変曲点電圧とを比較して、当該比較結果および前記調節した減衰量に基づいて、前記可変利得増幅器が前記分岐信号を増幅させる増幅量を調節する制御回路と、を備える検波回路。
【請求項２】
請求項１に記載の検波回路において、
前記制御回路は、前記比較結果が示す前記検波電圧と前記変曲点電圧の大小関係に応じて、前記減衰量との大小関係が変化するように前記増幅量を調節する検波回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の検波回路において、
前記制御回路は、前記減衰量を増やすと、前記増幅量を増やし、前記減衰量を減らすと、前記増幅量を減らす、検波回路。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検波回路において、
前記減衰器は、入力された減衰量制御電圧に応じて前記出力信号を減衰させ、
前記制御回路は、前記減衰量制御電圧を変化させることで、前記減衰量を調節する、検波回路。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の検波回路において、
前記可変利得増幅器は、入力された増幅量制御電圧に応じて前記出力信号を増幅し、
前記制御回路は、前記増幅量制御電圧を変化させることで、前記増幅量を調節する、検波回路。
【請求項６】
出力信号を減衰させて出力する減衰器と、
前記減衰器から出力された出力信号を増幅して出力する増幅器と、
前記増幅器から出力された出力信号を分岐させて、当該出力信号から分岐信号を取り出す分岐部と、
前記分岐信号を増幅して出力する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器から出力された分岐信号を検波し、当該分岐信号の信号レベルに応じた値を有し、所定の変曲点電圧で線形特性が変化する検波電圧を出力する検波部と、を備える検波回路が、
前記検波電圧に基づいて、前記減衰器が前記出力信号を減衰させる減衰量を調節し、
前記検波電圧と前記変曲点電圧とを比較し、
当該比較結果および前記調節した減衰量に基づいて、前記可変利得増幅器が前記分岐信号を増幅させる増幅量を調節する、検波方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検波回路および検波方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の回路では、増幅器から出力される出力信号の信号レベルを正確に制御するために、出力信号の信号レベルの変化を検出する検波器が用いられている。検波器は、入力された信号の信号レベルに応じた値の検波電圧を出力することで、信号レベルの変化を検出する。しかしながら、このような検波器では、検出可能な信号レベルの範囲（以下、ダイナミックレンジと称する。）が決まっているため、出力信号の信号レベルを制御できる範囲には制限がある。
【０００３】
これに対して特許文献１および２には、出力信号の信号レベルを調節して検波器に入力し、その信号レベルを調節した調節量と、検波器に入力された信号に対して検出された信号レベルとに基づいて、元の出力信号の信号レベルを検出する技術が記載されている。これにより、検波器が元の出力信号の信号レベルを検出できる範囲である、見かけ上のダイナミックレンジを拡大することが可能である。このような技術では、検波器に入力される信号の信号レベルが検波器の実際のダイナミックレンジに収まるように、信号レベルを調節する必要がある。
【０００４】
特許文献１に記載の検出回路は、基地局などの外部装置が出力した制御信号に基づいて、検波器に入力される信号の信号レベルが検波器の実際のダイナミックレンジに収まるように、検波器に入力する信号を減衰させる減衰量を調節している。
【０００５】
また、特許文献２に記載の検出回路は、検波器に入力する信号の信号レベルを調節する可変高周波減衰器と、検波器からの検波電圧を増幅する直流増幅器とを備える。そしてこの検出回路は、直流増幅器の出力を可変高周波増幅器にフィードバックさせることで、検波器に入力される信号の信号レベルが検波器の実際のダイナミックレンジに収まるように、検波器に入力する信号を減衰させる減衰量を調節している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１５２９７７号公報
【特許文献２】特開昭６２−２１０７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された検波回路は、基地局などの外部装置が出力した制御信号に基づいて減衰量を調節しているため、この制御信号を受け付けるための構成が必要となり、回路規模が増大してしまう。また、特許文献２に記載された検波回路は、検波電圧を増幅して可変高周波減衰器にフィートバックさせる直流増幅器が必要となるため、回路規模が増大してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、回路規模の増大を抑制しつつ、検波器の見かけ上のダイナミックレンジを拡大することの可能な検波回路および検波方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による検波回路は、
出力信号を減衰させて出力する減衰器と、
前記減衰器から出力された出力信号を増幅して出力する増幅器と、
前記増幅器から出力された出力信号を分岐させて、当該出力信号から分岐信号を取り出す分岐部と、
前記分岐信号を増幅して出力する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器から出力された分岐信号を検波し、当該分岐信号の信号レベルに応じた値を有し、所定の変曲点電圧で線形特性が変化する検波電圧を出力する検波部と、
前記検波電圧に基づいて、前記減衰器が前記出力信号を減衰させる減衰量を調節し、前記検波電圧と前記変曲点電圧とを比較して、当該比較結果および前記調節した減衰量に基づいて、前記可変利得増幅器が前記分岐信号を増幅させる増幅量を調節する制御回路とを有する。
【００１０】
また、本発明による検波方法は、
出力信号を減衰させて出力する減衰器と、
前記減衰器から出力された出力信号を増幅して出力する増幅器と、
前記増幅器から出力された出力信号を分岐させて、当該出力信号から分岐信号を取り出す分岐部と、
前記分岐信号を増幅して出力する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器から出力された分岐信号を検波し、当該分岐信号の信号レベルに応じた値を有し、所定の変曲点電圧で線形特性が変化する検波電圧を出力する検波部と、を備える検波回路が、
前記検波電圧に基づいて、前記減衰器が前記出力信号を減衰させる減衰量を調節し、
前記検波電圧と前記変曲点電圧とを比較し、
当該比較結果および前記調節した減衰量に基づいて、前記可変利得増幅器が前記分岐信号を増幅させる増幅量を調節する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回路規模の増大を抑制しつつ、検波器の見かけ上のダイナミックレンジを拡大することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる検波回路の構成を示すブロック図である。
【図２】検波ダイオードが入力された信号の信号レベルに対して出力する検波電圧の特性を示すグラフである。
【図３】アッテネータが印加された減衰量制御電圧に対して用いる減衰量の関係を説明するためのグラフである。
【図４】可変利得増幅器が印加された利得制御電圧に対して用いる増幅量の関係を説明するためのグラフである。
【図５】検波回路が行う増幅量の調節について説明するための図である。
【図６】増幅量の調節による検波ダイオードのダイナミックレンジの変化について説明するための図である。
【図７】本発明の変形例における検波ダイオードの特性を示す図である。
【図８】変形例における増幅量の調節について説明するための図である。
【図９】変形例における増幅量の調節による検波ダイオードのダイナミックレンジの変化について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、同一の機能を有する構成要素については同じ符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態にかかる検波回路１００の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示す検波回路１００は、入力端子１１と、増幅器１２と、出力端子１３と、カプラ１４と、可変利得増幅器１５と、検波ダイオード１６と、電圧制御回路１７と、アッテネータ（ＡＴＴ：Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１８とを有する。また検波回路１００は、第１抵抗２１と、第１コンデンサ２２と、第１コイル２３と、第２抵抗２４と、第２コイル２５と、第２コンデンサ２６とをさらに有する。
【００１６】
入力端子１１は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受け付ける入力ポートであり、増幅器１２の入力側と接続されている。増幅器１２の出力側は、出力端子１３と接続されており、増幅器１２は、入力端子１１から入力されたＲＦ信号を所定の利得で増幅して出力する。出力端子１３は、増幅器１２から出力されたＲＦ信号を出力する出力ポートである。
【００１７】
また、増幅器１２と出力端子１３との間には、カプラ１４が設けられている。カプラ１４は、増幅器１２から出力されたＲＦ信号を分岐させて、ＲＦ信号から分岐信号を取り出す分岐部である。カプラ１４は、可変利得増幅器（ＶＧＡ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１５および一端が接地された第１抵抗２１と接続されており、ＲＦ信号から取り出した分岐信号を可変利得増幅器１５に出力する。なお、分岐信号が取り出されたＲＦ信号が出力端子１３から出力される。
【００１８】
可変利得増幅器１５の出力側は、検波ダイオード１６と接続されており、カプラ１４が取り出した分岐信号を増幅して検波ダイオード１６に出力する。
【００１９】
検波ダイオード１６は、可変利得増幅器１５から出力された分岐信号を検波して、その検波結果を示す検波電圧Ｖｄｅｔを出力する検波部である。検波電圧Ｖｄｅｔは、具体的には、入力された分岐信号の信号レベルに応じた値を有し、所定の変曲点電圧で線形特性が変化する。検波ダイオード１６が出力した検波電圧Ｖｄｅｔは、電圧制御回路１７に入力される。
【００２０】
図２は、検波ダイオード１６に入力された信号の信号レベルに対する検波電圧の関係を示すグラフである。検波ダイオード１６は、変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆの前後で入力信号の信号レベルに対する検波電圧の線形特性が変化しており、信号レベルの変化量に対する検波電圧の変化量が変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆの前後で異なる。検波ダイオード１６が出力する検波電圧の下限Ｖｄｅｔ＿ｍｉｎに対応する信号レベルＰｉｎ＿ｍｉｎと、検波電圧の上限Ｖｄｅｔ＿ｍａｘに対応する信号レベルＰｉｎ＿ｍａｘとによって検波ダイオード１６のダイナミックレンジが決まる。
【００２１】
図１の説明に戻る。
【００２２】
電圧制御回路１７は、検波電圧Ｖｄｅｔに基づいて、可変利得増幅器１５が分岐信号を増幅する増幅量Ｇａｉｎと、アッテネータ１８がＲＦ信号を減衰させる減衰量ＡＴＴとを調節する制御回路である。電圧制御回路１７は、可変利得増幅器１５の制御端子と接続されており、可変利得増幅器１５の制御端子に印加する利得制御電圧Ｖｖｇａを変化させることによって、可変利得増幅器１５の増幅量Ｇａｉｎを調節する。また、電圧制御回路１７は、アッテネータ１８の制御端子と接続されており、アッテネータ１８の制御端子に印加する減衰量制御電圧Ｖａｔｔを変化させることによって、アッテネータ１８の減衰量ＡＴＴを調節する。
【００２３】
アッテネータ１８は、入力端子１１と増幅器１２とを接続する経路に接続されており、入力端子１１に入力されたＲＦ信号を減衰させて増幅器１２に入力させる減衰器である。
【００２４】
なお、検波ダイオード１６と電圧制御回路１７とを接続する経路には、第１コンデンサ２２と、一端が接地された第１コイル２３と、一端が接地された第２抵抗２４とが接続されている。また、電圧制御回路１７は、第２コイル２５を介してアッテネータ１８と接続されており、アッテネータ１８は、第２コンデンサ２６を介して入力端子１１および増幅器１２を接続する経路に接続されている。
【００２５】
以上説明した検波回路１００では、入力端子１１がＲＦ信号を受け付けると、このＲＦ信号は、アッテネータ１８により減衰されて増幅器１２に入力される。増幅器１２に入力されたＲＦ信号は、所定の利得で増幅された後、カプラ１４により分岐されて一部が出力端子１３から出力され、残りの分岐信号は、可変利得増幅器１５に入力される。可変利得増幅器１５に入力された分岐信号は、増幅された後、検波ダイオード１６に入力される。
【００２６】
分岐信号が検波ダイオード１６に入力されると、検波ダイオード１６は、可変利得増幅器１５から出力された分岐信号を検波し、分岐信号の信号レベルに応じた値を有し、所定の変曲点電圧で線形特性が変化する検波電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００２７】
検波ダイオード１６が出力した検波電圧Ｖｄｅｔは、電圧制御回路１７に入力される。電圧制御回路１７は、入力された検波電圧Ｖｄｅｔに基づいてアッテネータ１８の減衰量ＡＴＴを調節し、調節した減衰量ＡＴＴと、検波電圧Ｖｄｅｔと、検波ダイオード１６の変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆとに基づいて、可変利得増幅器１５の増幅量Ｇａｉｎを調節する。
【００２８】
以下、電圧制御回路１７の具体的な処理について説明する。電圧制御回路１７は、検波電圧Ｖｄｅｔの増減に応じてアッテネータ１８の減衰量ＡＴＴを増減させる。検波電圧Ｖｄｅｔが増加した場合、電圧制御回路１７は、減衰量ＡＴＴを増加させて増幅器１２に入力するＲＦ信号の信号レベルを低下させる。また、検波電圧Ｖｄｅｔが減少した場合、電圧制御回路１７は、減衰量ＡＴＴを減少させて増幅器１２に入力するＲＦ信号の信号レベルを増加させる。
【００２９】
そして、電圧制御回路１７は、調節した減衰量ＡＴＴを増やすと、増幅量Ｇａｉｎを増やし、調節した減衰量ＡＴＴを減らすと、増幅量Ｇａｉｎを増やす。このとき、電圧制御回路１７は、検波電圧Ｖｄｅｔと変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆとを比較して、その比較結果に基づいて増幅量Ｇａｉｎを調節する。具体的には、電圧制御回路１７は、比較結果が示す検波電圧Ｖｄｅｔと変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆとの大小関係に応じて、減衰量ＡＴＴと増幅量Ｇａｉｎとの大小関係が変化するように、増幅量Ｇａｉｎを調節する。
【００３０】
電圧制御回路１７が調節する増幅量Ｇａｉｎは、アッテネータ１８、可変利得増幅器１５、および検波ダイオード１６の特性によって異なるため、これらの特性の一例を挙げて、より具体的に説明する。検波ダイオード１６は、図２に示した特性を有する。
【００３１】
図３は、アッテネータ１８に印加する減衰量制御電圧Ｖａｔｔと、減衰量ＡＴＴとの関係の一例を示すグラフである。減衰量ＡＴＴは、最小値ＡＴＴ＿ｍｉｎから最大値ＡＴＴ＿ｍａｘの間の値をとり、この減衰量ＡＴＴを設定するための減衰量制御電圧Ｖａｔｔは、最小値Ｖａｔｔ＿ｍｉｎから最大値Ｖａｔｔ＿ｍａｘの間の値をとる。減衰量ＡＴＴと減衰量制御電圧Ｖａｔｔとの関係は、線形である。
【００３２】
図４は、可変利得増幅器１５に印加する利得制御電圧Ｖｖｇａと、増幅量Ｇａｉｎとの関係の一例を示すグラフである。増幅量Ｇａｉｎは、最小値Ｇａｉｎ＿ｍｉｎから最大値Ｇａｉｎ＿ｍａｘの間の値をとり、この増幅量Ｇａｉｎを設定するための増幅量制御電圧Ｖｖｇａは、最小値Ｖｖｇａ＿ｍｉｎから最大値Ｖｖｇａ＿ｍａｘの間の値をとる。増幅量Ｇａｉｎと増幅量制御電圧Ｖｖｇａとの関係は、線形である。
【００３３】
この例では、検波ダイオード１６が図２に示すように変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆに対応する信号レベルＰｉｎ＿ｒｅｆよりも入力される分岐信号の信号レベルが大きい場合、Ｐｉｎ＿ｒｅｆよりも信号レベルが小さい場合と比較して、信号レベルの変化に対する検波電圧Ｖｄｅｔの変化量が小さい。
【００３４】
図５は、アッテネータ１８に印加される減衰量制御電圧Ｖａｔｔとそのときアッテネータ１８に減衰量ＡＴＴと、可変利得増幅器１５に増幅量Ｇａｉｎと関係を示すグラフである。ここで、変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆと同じ値の検波電圧Ｖｄｅｔに対応する減衰量制御電圧Ｖａｔｔを、変曲点減衰量制御電圧Ｖａｔｔ＿ｒｅｆとする。
【００３５】
電圧制御回路１７は、検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも大きい場合、増幅量Ｇａｉｎを減衰量ＡＴＴよりも大きくし、検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも小さい場合、増幅量Ｇａｉｎを減衰量ＡＴＴよりも小さくする。
【００３６】
図６は、増幅量Ｇａｉｎを検波電圧Ｖｄｅｔと変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆとの比較結果に基づいて調節した場合に、検波ダイオードに入力した信号の信号レベルに対して出力される検波電圧Ｖｄｅｔの関係を示すグラフである。
【００３７】
検波ダイオード１６は、検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも大きいか否かによって、信号レベルの変化に対する検出電圧Ｖｄｅｔの線形特性が変化する。このため、電圧制御回路１７が検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも大きいか否かによって増幅量Ｇａｉｎと減衰量ＡＴＴとの大小関係が変化するように、増幅量Ｇａｉｎを調節することによって、出力信号の信号レベルの変化に対する検波電圧Ｖｄｅｔの変化量を小さくすることが可能である。したがって、検波ダイオード１６の見かけ上のダイナミックレンジが拡大される。
【００３８】
（変形例）
図７は、検波ダイオード１６の特性が異なる変形例を説明するための図である。
【００３９】
上記の例では、検波ダイオード１６は、検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも大きい場合、検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも小さい場合よりも、入力された信号の信号レベルに対する検波電圧Ｖｄｅｔの変化が小さかった。これに対して、本変形例では、検波ダイオード１６は、検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも大きい場合、検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも小さい場合よりも、入力された信号の信号レベルに対する検波電圧Ｖｄｅｔの変化が大きい。
【００４０】
このように、検波ダイオード１６の特性が異なると、上記の例と比較して、本変形例は、検波電圧Ｖｄｅｔと変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆとの大小関係と、増幅量Ｇａｉｎと減衰量ＡＴＴとの大小関係との対応が逆になる。
【００４１】
図８は、本変形例において、アッテネータ１８に印加される減衰量制御電圧Ｖａｔｔとそのときアッテネータ１８に減衰量ＡＴＴと、可変利得増幅器１５に増幅量Ｇａｉｎと関係を示すグラフである。本変形例では、電圧制御回路１７は、検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも大きい場合、増幅量Ｇａｉｎを減衰量ＡＴＴよりも小さくし、検波電圧Ｖｄｅｔが変曲点電圧Ｖｄｅｔ＿ｒｅｆよりも小さい場合、増幅量Ｇａｉｎを減衰量ＡＴＴよりも大きくする。
【００４２】
これにより、本変形例における検波ダイオード１６が入力された信号の信号レベルに応じて出力する検波電圧Ｖｄｅｔの特性は、図９に示されるように調節され、信号レベルの変化に対する検波電圧Ｖｄｅｔの変化量を小さくすることが可能である。したがって、検波ダイオード１６のダイナミックレンジが拡大される。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、検波ダイオード１６から出力される検波電圧と、検波電圧の線形特性が変化する変曲点電圧とに基づいて、出力信号を減衰させる減衰量と、検波ダイオード１６に入力される分岐信号を増幅する増幅量とが調節される。これにより、外部装置からの制御信号を受け付けるための構成を設ける必要がなく、検波された信号を可変利得増幅器１５にフィードバックするためだけに構成要素を設ける必要がないため、回路規模の増大を抑制しつつ、検波ダイオード１６の見かけ上のダイナミックレンジを拡大することが可能になる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、検波電圧と変曲点電圧との比較結果に応じて、減衰量との大小関係が変化するように増幅量が調節される。これにより、出力信号の信号レベルの変化量に対する検波電圧の変化量を小さくすることができるため、検波ダイオード１６の見かけ上のダイナミックレンジをより確実に拡大することが可能になる。さらにこの場合、出力信号の信号レベルに対する検波電圧の線形特性の変曲点電圧における変化を小さくすることができるため、検波ダイオード１６が信号レベルの変化をより正確に検波することが可能になる。
【００４５】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１００    検波回路
１１      入力端子
１２      増幅器
１３      出力端子
１４      カプラ（分岐部）
１５      可変利得増幅器
１６      検波ダイオード（検波部）
１７      電圧制御回路（制御回路）
１８      アッテネータ（減衰器）
【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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