(57)【要約】【課題】必要十分な動作性能を確保しつつ消費電力を低減する。【解決手段】内部状態監視部２は各動作ブロックから出力される内部状態信号４を常に監視し、動作モード制御部１から入力される動作モードレジスタに設定されたブロック番号８と内部状態設定９と入力される各動作ブロックの内部状態信号４とを比較する。そして、ある動作ブロックの内部状態信号４とその動作ブロックに該当するブロック番号８が設定された動作モードレジスタに設定された内部状態設定９とが一致したら設定されている動作モード設定１０に従って、クロック制御部３へ該当する動作ブロックに対応するクロック動作指示５を出力する。クロック動作指示５を受取ったクロック制御部３はクロック動作指示５の内容に従って該当する動作ブロックへのクロック供給を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各動作ブロックの内部状態と、その内部状態のときの動作モードとを設定した動作モードレジスタを複数持つ動作モード制御部と、
動作ブロックの状態を監視し動作モードレジスタに設定された内部状態を検出した場合、動作モードレジスタに設定された動作モードに対応した動作指示を出力する内部状態監視部と、
動作指示を受取り動作ブロックに対しクロック制御を行うクロック制御部とを備えることを特徴とする消費電力制御回路。
【請求項２】
さらに、内部状態監視部からの動作指示を受取り動作ブロックに対し電源制御を行う電源制御部を備えることを特徴とする請求項１記載の消費電力制御回路。
【請求項３】
さらに、内部状態監視部から電源制御部への電源停止の動作指示を受取り動作ブロックへレジスタ退避指示を出力し、動作ブロックからレジスタ退避完了通知を受取った後に電源制御部へ電源停止の動作指示を出力し、また電源復帰の動作指示を受取り電源制御部へ電源復帰の動作指示を出力した後、動作ブロックへレジスタ復帰指示を出力するレジスタ退避指示部を備えることを特徴とする請求項２記載の消費電力制御回路。
【請求項４】
内部状態監視部は、さらに、外部指示に基づき動作指示を出力することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３いずかの請求項に記載の消費電力制御回路。
【請求項５】
動作モードレジスタは、さらに関連レジスタ番号を設定しており、
内部状態監視部は、動作モードレジスタに設定された内部状態と、各動作ブロックからの内部状態信号とを比較して一致を検出した際、動作モードレジスタに関連レジスタ番号によって関連付けられた動作モードレジスタ同士の一致検出条件が共に揃った時、それぞれの動作モードレジスタに設定された動作モードに従った動作指示を出力することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４いずれかの請求項に記載の消費電力制御回路。
【請求項６】
請求項２、請求項３、請求項４、請求項５いずれかの請求項に記載の消費電力制御回路を搭載した集積回路において、
各動作ブロックの入力信号線および出力信号線の間には、アイソレーション領域が挿入されており、、
電源制御部は、電源停止の電源動作指示またはレジスタ退避電源動作指示が入力された場合、電源を停止すると共に、電源停止する動作ブロック周辺の動作ブロックの入力信号および出力信号に挿入されたアイソレーション回路に対し分離信号を出力して、当該動作ブロックの出力信号および入力信号を固定することを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動作ブロックの内部状態に対する動作が変更可能なクロック制御、電源制御を行うことで動作性能を確保しつつ消費電力を低減する消費電力制御回路および集積回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は例えば、特開平１１−３５３０５１号公報に示された従来の消費電力制御回路であり、システムクロック１１０を入力し周辺機能部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｎに供給する周辺用クロック１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｎを生成する周辺用クロック生成部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｎと周辺機能部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｎの動作状態を監視する監視部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｎと、この監視部の出力によりシステムクロック１１０の周辺用クロック生成部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｎへの入力を制御するゲート部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｎとを備えている。
【０００３】
次に動作について説明する。監視部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｎが周辺機能部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｎの停止状態を検知した場合、ゲート部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｎを閉じてシステムクロック１１０の周辺用クロック生成部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｎへの入力を阻止する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３５３０５１号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の消費電力制御回路は、検知する状態が一つであり、また検知した後の動作も決まった動作しかせず、動作性能を考慮した柔軟な消費電力制御ができないという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、動作ブロックの内部状態に対してそれぞれの状態を検出した時に移行すべき動作モードを設定可能にすることで、必要十分な動作性能を確保しつつ消費電力を低減することが可能になり、様々な場面に応じた柔軟な制御ができる消費電力制御回路を得ることを目的とする。
【０００７】
また、第２の目的は電源供給を停止した時に停止した動作ブロックが他の動作ブロックに影響を与えないようにできる集積回路を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、レジスタ番号と動作ブロック番号と内部状態と動作モードを設定する動作モードレジスタを複数持つ動作モード制御部と、動作ブロックの状態を監視し動作モードレジスタに設定された内部状態を検出したら設定された動作モードに対応した動作指示を出力する内部状態監視部と、動作指示を受取り動作ブロックへのクロック供給を停止もしくは周波数変更制御を行うクロック制御部を備えた消費電力制御回路である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による消費電力制御回路を示すブロック構成図である。
図において、１は複数の動作モードレジスタを持つ動作モード制御部、２は動作ブロックの内部状態信号４を監視し動作モードレジスタに設定された動作ブロックの内部状態を検出すると動作モードレジスタに設定された動作モードへ移行すべくクロック動作指示５を出力する内部状態監視部、３はクロック動作指示５を受けて動作ブロックへ供給するクロックのクロック供給の停止やクロック周波数変更制御等のクロック制御をするクロック制御部、４は各動作ブロックが出力し内部状態監視部２へ入力される内部状態信号、５は内部状態監視部２が出力しクロック制御部へ入力される各動作ブロックに対応した複数のクロック動作指示、６はクロック制御部３が各動作ブロックへ出力する複数のクロック信号である。
【００１０】
図２は、この発明の実施の形態１による動作モードレジスタの構成図である。
図において、７は複数ある動作モードレジスタを一意に認識するためのレジスタ番号、８は各動作ブロックに関連付けられたブロック番号、９は検出すべき動作ブロックの内部状態を示す内部状態設定、１０は設定された内部状態を検出した時に移行すべき動作モードを示す動作モード設定である。
【００１１】
次に動作について説明する。
内部状態監視部２は各動作ブロックから出力される内部状態信号４を常に監視し、動作モード制御部１から入力される動作モードレジスタに設定されたブロック番号８と内部状態設定９と入力される各動作ブロックの内部状態信号４とを比較する。そして、ある動作ブロックの内部状態信号４とその動作ブロックに該当するブロック番号８が設定された動作モードレジスタに設定された内部状態設定９とが一致したら設定されている動作モード設定１０に従って、クロック制御部３へ該当する動作ブロックに対応するクロック動作指示５を出力する。クロック動作指示５を受取ったクロック制御部３はクロック動作指示５の内容に従って該当する動作ブロックへのクロック供給を制御する。
【００１２】
例えば、ブロック番号８がＡである動作ブロックに対し内部状態設定９にアイドル状態、動作モード設定１０にクロック停止という内容がレジスタ番号７が１の動作モードレジスタに設定され、同じくブロック番号８がＡである動作ブロックに対し内部状態設定９にメモリアクセス、動作モード設定１０にクロック周波数１／２という内容がレジスタ番号７が２の動作モードレジスタに設定されている場合、内部状態監視部２に入力されるブロック番号８がＡである動作ブロックからの内部状態信号４がアイドル状態になったら、内部状態監視部２はクロック制御部３へブロック番号８がＡである動作ブロックのクロックを停止、というクロック動作指示５を出力する。
【００１３】
このクロック動作指示５を受取ったクロック制御部３はブロック番号８がＡである動作ブロックへのクロック供給を停止する。また、内部状態監視部２に入力されるブロック番号８がＡである動作ブロックからの内部状態信号４がメモリアクセスになったら、内部状態監視部２はクロック制御部３へブロック番号８がＡである動作ブロックのクロック周波数を１／２、というクロック動作指示５を出力する。このクロック動作指示５を受取ったクロック制御部３はブロック番号８がＡである動作ブロックへ出力するクロック周波数を１／２にする。このような一連の設定や動作を各動作モードレジスタ、各動作ブロックごとに行う。
【００１４】
以上のように、この実施の形態１によれば、監視対象動作ブロックの内部状態と、その内部状態を検出した時に移行すべきクロックの動作モードを設定するようにしたので、必要十分な動作性能を確保しつつクロックを制御して消費電力を低減できるという効果が得られる。
【００１５】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による消費電力制御回路を示すブロック構成図であり、図１に示す実施の形態１における消費電力制御回路に対し、電源制御部１１を追加したものである。つまり、図３において、２は動作ブロックの内部状態信号４を監視し動作モードレジスタに設定された動作ブロックの内部状態を検出すると、動作モードレジスタに設定された動作モードへ移行すべくクロック制御部３へのクロック動作指示５または電源制御部１１への電源動作指示１２を出力する内部状態監視部、１１は内部状態監視部２からの電源動作指示１２を受けて、動作ブロックへ供給する電源供給を停止したり電圧変更制御等の電源制御を行う電源制御部、１２は内部状態監視部２が出力する各動作ブロックに対応した複数の動作指示、１３は電源制御部１１が各動作ブロックへ供給する複数の電源線である。なお、その他の構成は、図１に示す実施の形態１のものと同じなので、同一符号を付してその説明は省略する。
【００１６】
次に動作について説明する。
内部状態監視部２は各動作ブロックから出力される内部状態信号４を常に監視し、動作モード制御部１から入力される動作モードレジスタに設定されたブロック番号８と、内部状態設定９と入力される各動作ブロックの内部状態信号４とを比較する。そして、ある動作ブロックの内部状態信号４とその動作ブロックに該当するブロック番号８が設定された動作モードレジスタに設定された内部状態設定９とが一致し、設定されている動作モード設定１０がクロックに関するものならクロック制御部３へ該当する動作ブロックのクロック動作指示５を、電源に関するものなら電源制御部１１へ該当する動作ブロックの電源動作指示１２を出力する。電源動作指示１２を受取った電源制御部１１は電源動作指示１２の内容に従って該当する動作ブロックへの電源供給を制御する。
【００１７】
例えば、ブロック番号８がＡである動作ブロックに対し内部状態設定９にアイドル状態、動作モード設定１０に電源停止という内容がレジスタ番号７が１の動作モードレジスタに設定され、同じくブロック番号８がＡである動作ブロックに対し内部状態設定９にメモリアクセス、動作モード設定１０に電源１．５Ｖという内容がレジスタ番号７が２の動作モードレジスタに設定されている場合は、内部状態監視部２に入力されるブロック番号８がＡである動作ブロックからの内部状態信号４がアイドル状態になったら、内部状態監視部２は電源制御部１１へブロック番号８がＡである動作ブロックの電源を停止、という電源動作指示１２を出力する。
【００１８】
すると、この電源動作指示１２を受取った電源制御部１１はブロック番号がＡである動作ブロックへの電源供給を停止する。また、内部状態監視部２に入力されるブロック番号８がＡである動作ブロックからの内部状態信号４がメモリアクセスになったら、内部状態監視部２は電源制御部１１へブロック番号８がＡである動作ブロックの電源を１．５Ｖ、という電源動作指示１２を出力する。この電源動作指示１２を受取った電源制御部１１はブロック番号８がＡである動作ブロックへ供給する電源１３の電圧を１．５Ｖにする。このような一連の設定や動作を各動作モードレジスタ、各動作ブロックごとに行う。なお、クロック制御部３へのクロック制御は、上記実施の形態１と同様である。
【００１９】
以上のように、この実施の形態２によれば、動作ブロックの内部状態とその内部状態を検出した時に移行すべき動作モードを電源制御およびクロック制御について設定するようにしたので、必要十分な動作性能を確保しつつクロックおよび電源電圧を制御して消費電力を低減できるという効果が得られる。
【００２０】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３による消費電力制御回路を示すブロック構成図であり、図３に示す実施の形態２の制御回路の構成にレジスタ退避指示部１４を備えたものである。つまり、図４において、１４は内部状態監視部２より電源動作指示１２を受取り、電源動作指示１２がある動作ブロックへの電源停止指示だった場合、レジスタ退避指示１５を出力し、その動作ブロックからレジスタ退避完了通知１６を受取った後、電源制御部１１へレジスタ退避電源動作指示１９を出力し、また、電源動作指示１２がある動作ブロックへの電源復帰指示だった場合、電源制御部１１へ電源復帰のレジスタ退避電源動作指示１９を出力した後、動作ブロックへレジスタ復帰指示１７をレジスタ復帰完了通知１８が入力されるまで出力し、それ以外の動作指示だった場合、そのままレジスタ退避電源動作指示１９を出力するレジスタ退避指示部である。１５はレジスタ退避指示部１４から動作ブロックへ出力されるレジスタ退避指示、１６は動作ブロックからレジスタ退避指示部１４に入力されるレジスタ退避完了通知、１７はレジスタ退避指示部１４から動作ブロックに出力されるレジスタ復帰指示、１８は動作ブロックからレジスタ退避指示部１４に入力されるレジスタ退避完了通知、１９はレジスタ退避指示部から電源制御部１１へ出力されるレジスタ退避電源動作指示１９である。なお、その他の構成は、図３に示す実施の形態２のものと同じなので、同一符号を付してその説明は省略する。
【００２１】
次に動作について説明する。
レジスタ退避指示部１４は、内部状態監視部２から出力された電源動作指示１２を受取り電源動作指示１２の内容を判断する。その結果、電源動作指示１２がある動作ブロックへの電源停止指示だった場合、電源供給を停止する前にその動作ブロックへレジスタ退避指示１５を出力する。レジスタ退避指示１５を受取った動作ブロックは、ブロック内のレジスタの値を外部メモリなどの記憶素子へ書き込み、書き込み動作が終了したらレジスタ退避完了通知１６を出力する。レジスタ退避完了通知１６を受取ったレジスタ退避指示部１４は、電源制御部１１へ電源停止のレジスタ退避電源動作指示１９を出力し、電源制御部１１はその動作ブロックへの電源を停止する。
【００２２】
一方、電源動作指示１２が電源復帰指示だった場合、レジスタ退避指示部１４は、電源制御部１１へその動作ブロックの電源復帰指示をレジスタ退避電源動作指示１９として出力する。電源復帰のレジスタ退避電源動作指示１９を受取った電源制御部１１は、動作ブロックへの電源供給を再開する。その時、レジスタ退避指示部１４は、動作ブロックへレジスタ復帰指示１７を出力し、動作ブロックはレジスタ復帰指示１７を受取って外部記憶素子から退避していたレジスタ値を読み込んで、電源停止前の状態に復帰したらレジスタ復帰完了通知１８を出力する。電源動作指示１２が電源停止もしくは電源復帰以外の指示だった場合、レジスタ退避指示部１４は電源動作指示１２をそのままレジスタ退避電源動作指示１９として電源制御部１１へ出力する。
【００２３】
以上のように、この実施の形態３によれば、レジスタ退避指示部１４が電源停止前に動作ブロックのレジスタ値を退避するようにしたため、電源復帰時に電源停止前の状態に復帰できるという効果が得られる。
【００２４】
実施の形態４．
本実施の形態４は、以上説明した実施形態１または実施形態２、実施形態３の消費電力制御回路の内部状態監視部２に外部からの外部指示２０の入力を備えたものである。
【００２５】
図５は、この発明の形態４による消費電力制御回路を示すブロック構成図であり、一例として実施形態３消費電力制御回路の内部状態監視部２に外部からの外部指示２０の入力を備えたものである。実施形態１または実施形態２の消費電力制御回路の内部状態監視部２に外部からの外部指示２０の入力を追加した場合も同様である。
【００２６】
次に動作について説明する。
内部状態監視部２にある動作ブロックに対する動作モード指示を外部指示２０として入力すると、内部状態監視部１２は、実施形態１または実施形態２、実施形態３にあるようなクロック動作指示５または電源動作指示１２を出力する。すると、実施の形態１であれば、クロック制御部３がそのクロック動作指示５に基づきクロック信号を出力してクロック制御を行い、実施の形態２であれば、クロック制御部３および電源制御部３がそれぞれクロック動作指示５または電源動作指示１２に基いて電源制御またはクロック制御を行い、実施の形態３の場合であれば、レジスタ退避処理部１４およびクロック制御部３がそれぞれ電源動作指示１２またはクロック動作指示５に基いてレジスタ値退避処理しての電源制御やクロック制御等を行なうことになる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態４によれば、外部から内部状態監視部２に対し動作モードを指示するようにしたので、内部状態によらず消費電力を制御できるという効果が得られる。
【００２８】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５による動作モードレジスタの構成図であり、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４の動作モードレジスタとして備えることができる。図６において、７、８、９、１０は図２と同じものであり、２１は動作モード制御部１に複数備える動作モードレジスタの関連付けを示す関連レジスタ番号である。
【００２９】
次に動作について説明する。
内部状態監視部２が動作モードレジスタに設定された内部状態設定９と、各動作ブロックからの内部状態信号４とを比較して一致を検出するが、この時、動作モードレジスタに関連レジスタ番号２１によって関連付けられた動作モードレジスタ同士の一致検出条件が共に揃った時、それぞれの動作モードレジスタに設定された動作モード設定１０の動作モードに従ったクロック動作指示５または電源動作指示１２を出力する。
【００３０】
例えば、ブロック番号８がＡである動作ブロックに対し内部状態設定９にアイドル状態、動作モード設定１０にクロック停止、関連レジスタ番号２１に２という内容がレジスタ番号７が１の動作モードレジスタに設定され、同じくブロック番号８がＢである動作ブロックに対し内部状態設定９にメモリアクセス、動作モード設定１０に電源電圧１．５Ｖという内容がレジスタ番号７が２の動作モードレジスタに設定されている場合、内部状態監視部２に入力されるブロック番号８がＡである動作ブロックからの内部状態信号４がアイドル状態になり、かつ、ブロック番号８がＢである動作ブロックからの内部状態信号４がメモリアクセスになったら、内部状態監視部２はクロック制御部３へブロック番号８がＡである動作ブロックのクロックを停止、というクロック動作指示５を出力し、ブロック番号８がＢである動作ブロックの電源電圧を１．５Ｖにすべく電源動作指示１２を出力する。ここで、さらにレジスタ番号７が２の動作モードレジスタの関連レジスタ番号２１に３と設定されていたら、レジスタ番号７が３である動作モードレジスタのブロック番号８と内部状態設定９に従った内部状態監視を行って３つの一致条件が揃ったらそれぞれの動作モードレジスタに設定された動作モード設定１０に従ったクロック動作指示５または電源動作指示１２を出力する。
【００３１】
以上のように、この実施の形態５によれば、関連レジスタ番号２１によって動作モードレジスタを関連付けることにより、複数の内部状態を考慮した複雑な消費電力制御を容易に行うことができるという効果が得られる。
【００３２】
実施の形態６．
図７は、この発明の形態６による消費電力制御回路を示すブロック構成図であり、実施形態２〜５の消費電力制御回路を構成する電源制御部１１が分離信号２４を出力するように構成したたものである。
【００３３】
また、図８はこの発明の形態６によるアイソレーション領域を示すブロック図である。図８において、２２の図８中一点鎖線で示す領域は動作ブロックを電気的に分離するアイソレーション領域、２３は動作ブロック間信号の途中に挿入されアイソレーション領域２１を構成するアイソレーション回路、２４はアイソレーション回路２３を有効にする分離信号、２５は動作ブロックからアイソレーション回路２３への動作ブロック出力信号、２６はアイソレーション回路２３から動作ブロックへの動作ブロック入力信号、２７はアイソレーション領域を備えた実施の形態２〜５に示した消費電力制御回路を備えた集積回路である。
【００３４】
次に動作について説明する。
電源制御部１１に電源停止の電源動作指示１２またはレジスタ退避電源動作指示１８が入力された場合、電源線１３を停止すると共に、電源停止する動作ブロック周辺の動作ブロックの入力信号および出力信号に挿入されたアイソレーション回路２３に対する分離信号２４の論理を“１”にする。分離信号２４の論理が“１”になったアイソレーション回路２３は、電源供給が停止した動作ブロックからの動作ブロック出力信号２５および動作ブロックへの動作ブロック入力信号２６を“１”に固定する。
【００３５】
以上のように、この実施の形態６によれば、動作ブロック間にアイソレーション領域２２を設けて、電源停止の間、動作ブロックの動作ブロック出力信号２５および動作ブロック入力信号２６を固定するので、電源停止した動作ブロックの出力が他の動作中の動作ブロックへ影響を与えることを防ぎ、また電源停止した動作ブロックへの入力信号の変化が電源停止した動作ブロックへ影響を与えることを防ぐため、集積回路２７の誤動作を防ぐという効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、動作ブロックの内部状態とその内部状態を検出した時に移行すべき動作モードを設定するようにしたので、必要十分な動作性能を確保しつつクロックを制御して消費電力を低減できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による消費電力制御部の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による動作モードレジスタの構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態２による消費電力制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３による消費電力制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態４による消費電力制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態５による動作モードレジスタの構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態６による消費電力制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態６によるアイソレーション領域を示すブロック図である。
【図９】従来の消費電力制御部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  動作モード制御部
２  内部状態監視部
３  クロック制御部
４  内部状態
５  クロック動作指示
６  クロック
７  レジスタ番号
８  ブロック番号
９  内部状態設定
１０  動作モード設定
１１  電源制御部
１２  電源動作指示
１３  電源線
１４  レジスタ退避指示部
１５  レジスタ退避指示
１６  レジスタ退避完了通知
１７  レジスタ復帰指示
１８  レジスタ復帰完了通知
１９  レジスタ退避電源動作指示
２０  外部指示
２１  関連レジスタ番号
２２  アイソレーション領域
２３  アイソレーション回路
２４  分離信号
２５  動作ブロック出力信号
２６  動作ブロック入力信号
２７  集積回路
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｎ  周辺機能部
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｎ  周辺用クロック生成部
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｎ  監視部
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｎ  ゲート部
１１０  システムクロック
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｎ  周辺用クロック
【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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