(57)【要約】【課題】オーディオ信号のボリュームをコントロールするためのボリュームコントロール回路に関し、簡単な回路構成でレベル制御及び振幅制限を行なえるレベル制御回路及びレベル制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、入力信号のレベルを制御するレベル制御回路（２２）において、前記入力信号の振幅を振幅制限レベルで制限する振幅制限回路（３２Ｌ、３２Ｒ）と、制御信号（Ｖｖｏｌ）に応じて前記振幅制限レベルを制御する制限レベル制御回路（３１）とを有することを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号のレベルを制御するレベル制御回路において、
前記入力信号の振幅を振幅制限レベルで制限する振幅制限回路と、
制御信号に応じて前記振幅制限レベルを制御する制限レベル制御回路とを有することを特徴とするレベル制御回路。
【請求項２】
前記制限レベル制御回路は、前記振幅制限回路で制限する上限レベル及び下限レベルを設定し、
前記振幅制限回路は、前記入力信号レベルと前記下限レベルとの差を検出し、該差に応じて前記入力信号レベルが前記下限レベルより大きくなるように制御する下限レベル制限回路と、
前記入力信号レベルと前記上限レベルとの差を検出し、該差に応じて前記入力信号レベルが前記上限レベルより小さくなるように制御する上限レベル制限回路とを有することを特徴とする請求項１記載のレベル制御回路。
【請求項３】
入力信号のレベルを制御するレベル制御方法において、
前記入力信号の振幅を振幅制限レベルで制限する振幅制限回路を有し、
制御信号に応じて前記振幅制限レベルを制御することにより、前記入力信号の振幅制限及びレベル制御を行うことを特徴とするレベル制御方法。
【請求項４】
前記振幅制限回路で制限する上限レベル及び下限レベルを設定し、
前記入力信号レベルと前記下限レベルとの差を検出し、該差に応じて前記入力信号レベルが前記下限レベルより大きくなるように制御し、
前記入力信号レベルと前記上限レベルとの差を検出し、該差に応じて前記入力信号レベルが前記上限レベルより小さくなるように制御することを特徴とする請求項３記載のレベル制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレベル制御回路に係り、特に、入力信号レベルを制御するためのレベル制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より下限レベル制御用演算増幅器により出力信号レベルと下限レベルとを比較し、その差分に応じて下限レベル制限用トランジスタを制御して、入力信号が下限レベルより大きくなるように制限を行い、かつ、上限レベル制御用演算増幅器により出力信号レベルと上限レベルとを比較し、その差分に応じて上限レベル制限用トランジスタを制御して、入力信号が上限レベルより小さくなるように制限を行なうリミッタ回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３２１５６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記の従来のリミッタ回路は、単に、入力信号レベルを上限レベルと下限レベルとの間に制限するものであった。
【０００５】
一方、オーディオ信号に応じてヘッドフォン及びスピーカを駆動するオーディオ用ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）が存在する。このようなオーディオ用ＩＣでは、通常、出力音を制御するためのボリュームコントロール機能と出力音の上限及び下限を制限するリミッタ機能とが内蔵されている。
【０００６】
このとき、従来のリミッタは、上記のように単に、入力信号レベルを上限レベルと下限レベルとの間に制限するものであったため、ボリュームコントロール機能とリミッタ機能とを内蔵するオーディオ用ＩＣに提供する場合、ボリュームコントロール機能を実現するためのボリュームコントロール回路とリミッタ回路とを別々に設ける必要があり、回路構成が複雑になるなどの問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な回路構成でレベル制御及び振幅制限を行なえるレベル制御回路及びレベル制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力信号のレベルを制御するレベル制御回路（２２）において、前記入力信号の振幅を振幅制限レベルで制限する振幅制限回路（３２Ｌ、３２Ｒ）と、制御信号（Ｖｖｏｌ）に応じて前記振幅制限レベルを制御する制限レベル制御回路（３１）とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記制限レベル制御回路（３１）は、前記振幅制限回路（３２Ｌ、３２Ｒ）で制限する上限レベル及び下限レベルを設定し、前記振幅制限回路（３２Ｌ、３２Ｒ）は、前記入力信号レベルと前記下限レベルとの差を検出し、該差に応じて前記入力信号レベルが前記下限レベルより大きくなるように制御する下限レベル制限回路（５１Ｌ、Ｑ２１）と、前記入力信号レベルと前記上限レベルとの差を検出し、該差に応じて前記入力信号レベルが前記上限レベルより小さくなるように制御する上限レベル制限回路（５２Ｌ、Ｑ２２）とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、入力信号のレベル制御と、振幅制限を同時に行なえるため、回路構成を簡略化できる。
【００１１】
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲が制限されるものではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。
【００１３】
本実施例のオーディオシステム１は、オーディオ用ＩＣ１１、電源１２、左オーディオ信号源１３Ｌ、右オーディオ信号源１３Ｒ、バイアス電源１４Ｌ、１４Ｒ、可変直流電圧回路１５、左入力抵抗ＲＩＮＬ、右入力抵抗ＲＩＮＲ、ヘッドフォン（ＨＰ）１６、スピーカ（ＳＰ）１７、ＨＰ／ＳＰ切替スイッチ１８、１９、コンデンサＣ１〜Ｃ５を含む構成とされている。
【００１４】
オーディオ用ＩＣ１１には、直流電圧制御電子ボリューム機能及びステレオヘッドフォン駆動機能並びにモノラルスピーカ駆動機能が内蔵されている。
オーディオ用ＩＣ１１には、電源端子Ｔｖｃｃ、左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔ、右オーディオ信号制御端子Ｔｒｃｏｎｔ、ボリューム端子Ｔｖｏｌ、左オーディオ信号入力端子Ｔｌｉｎ、右オーディオ信号入力端子Ｔｒｉｎ、左オーディオ信号出力端子Ｔｌｏｕｔ、右オーディオ信号出力端子Ｔｒｏｕｔ、スピーカ出力端子Ｔｓｐｏｕｔ、ＨＰ／ＳＰ切替端子Ｔｓｗ、ＧＮＤ端子Ｔｇｎｄを含む構成とされている。
【００１５】
オーディオ用ＩＣ１１の電源端子Ｔｖｃｃには、電源１２から駆動電圧Ｖｃｃが印加される。電源端子Ｔｖｃｃに印加された駆動電圧Ｖｃｃは、電源回路２１に印加される。電源回路２１は、駆動電圧Ｖｃｃからボリュームコントロール回路２２で使用する電源電圧Ｖｃｃ１などを生成する。
【００１６】
左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔには、左オーディオ信号源１３Ｌから入力抵抗ＲＩＮＬを通して左オーディオ信号が供給される。左オーディオ信号は、バイアス電源１４Ｌによりバイアス電圧ＶｂｉａｓＬだけ直流バイアスされている。左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔに供給された左オーディオ信号は、オーディオ用ＩＣ１１内部でボリュームコントロール回路２２に供給される。
【００１７】
右オーディオ信号制御端子Ｔｒｃｏｎｔには、右オーディオ信号源１３Ｒから入力抵抗ＲＩＮＲを通して右オーディオ信号が供給される。右オーディオ信号は、バイアス電源１４Ｒによりバイアス電圧ＶｂｉａｓＲだけ直流バイアスされている。右オーディオ信号制御端子Ｔｒｃｏｎｔに供給された右オーディオ信号は、オーディオ用ＩＣ１１内部でボリュームコントロール回路２２に供給される。
【００１８】
ボリューム端子Ｔｖｏｌには、可変直流電圧回路１５からボリューム制御電圧Ｖｖｏｌが印加される。ボリューム端子Ｔｖｏｌに印加されたボリューム制御電圧Ｖｖｏｌは、オーディオ用ＩＣ１１内部でボリュームコントロール回路２２に供給される。
【００１９】
ここで、ボリュームコントロール回路２２について説明する。
【００２０】
図２はボリュームコントロール回路２２の回路構成図を示す。
【００２１】
ボリュームコントロール回路２２は、上下限レベル設定回路３１及び左オーディオ信号制限回路３２Ｌ、右オーディオ信号制限回路３２Ｒから構成されている。
【００２２】
上下限レベル設定回路３１は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５、コンデンサＣ１１、差動アンプ４１、４２から構成されており、上限レベル及び下限レベルの設定を行なう回路である。
【００２３】
抵抗Ｒ１１、Ｒ１２には、電源回路２１で生成される電源電圧Ｖｃｃ１が印加され、電源電圧Ｖｃｃ１を分圧し、基準電圧Ｖ０を生成する。なお、抵抗Ｒ１２にはコンデンサＣ１１が並列に接続されており、電源電圧Ｖｃｃ１の変動を吸収する。抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とで分圧され、生成された基準電圧Ｖ０は、差動アンプ４１、４２の反転入力端子に印加される。
【００２４】
一方、差動アンプ４１の非反転入力端子には、上限レベル電圧が印加されている。差動アンプ４１は、基準電圧Ｖ０と上限レベル電圧との差に応じた電圧を出力する。差動アンプ４１の出力は、トランジスタＱ１１のゲートに供給される。
【００２５】
トランジスタＱ１１は、Ｐチャネル電界効果トランジスタから構成されており、差動アンプ４１の出力に応じてソース−ドレインに流れる電流が制御される。トランジスタＱ１１の出力電流は、直列接続された抵抗Ｒ１３、Ｒ１４に供給される。
【００２６】
また、差動アンプ４２の非反転入力端子には、下限レベル電圧が印加されている。差動アンプ４２は、基準電圧Ｖ０と下限レベル電圧との差に応じた電圧を出力する。差動アンプ４２の出力は、トランジスタＱ１２のゲートに供給される。
【００２７】
トランジスタＱ１２は、Ｎチャネル電界効果トランジスタから構成されており、差動アンプ４２の出力に応じてソード−ドレインに流れる電流が制御される。トランジスタＱ１２は、直列接続された抵抗Ｒ１３、Ｒ１４からの引き込み電流を制御する。
【００２８】
また、直列接続された抵抗Ｒ１３、Ｒ１４には、ボリューム制御端子Ｔｖｏｌから抵抗Ｒ１５を介してボリューム制御信号に応じた電流が供給される。抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の両端の電圧は、ボリューム制御端子Ｔｖｏｌに供給されたボリューム制御信号により制御されており、流れる電流が大きい程大きくなり、流れる電流が小さい程小さくなる。
【００２９】
直列接続された抵抗Ｒ１３、Ｒ１４に発生する電圧のうちの高電位側は上限レベル電圧として左オーディオ信号制限回路３２Ｌ及び左オーディオ信号制限回路３２Ｒに供給され、低電位側は下限レベル電圧として右オーディオ信号制限回路３２Ｌ及び右オーディオ信号制限回路３２Ｒに供給される。
【００３０】
左オーディオ信号制限回路３２Ｌは、差動アンプ５１Ｌ、５２Ｌ、トランジスタＱ２１、Ｑ２２から構成されている。差動アンプ５１Ｌの反転入力端子には、上下限レベル設定回路３１から下限レベル電圧が印加され、差動アンプ５１Ｌの非反転入力端子は、左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔに接続されている。
【００３１】
差動アンプ５１Ｌは、左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔに供給される左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔと上下限レベル設定回路３１からの下限レベル電圧との差に応じた電圧を出力する。差動アンプ５１Ｌの出力電圧は、トランジスタＱ２１のゲートに印加されている。
【００３２】
トランジスタＱ２１は、Ｐチャネル電界効果トランジスタから構成され、差動アンプ５１Ｌの出力が負極性のときにオンし、差動アンプ５１Ｌの出力電圧に応じた電流を左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔに供給する。
【００３３】
これにより、左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔに供給される左オーディオ信号レベルが下限レベル電圧より小さくなると、トランジスタＱ２１により左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔに電流が供給され、左オーディオ信号レベルが下限レベル電圧以下にならないように制御される。
【００３４】
差動アンプ５２Ｌの反転入力端子には、上下限レベル設定回路３１から上限レベル電圧が印加され、差動アンプ５２Ｌの非反転入力端子は左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔに接続されている。
【００３５】
差動アンプ５２Ｌは、左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔに供給される左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔと上下限レベル設定回路３１からの上限レベル電圧との差に応じた電圧を出力する。差動アンプ５２Ｌの出力電圧は、トランジスタＱ２２のゲートに印加されている。
【００３６】
トランジスタＱ２２は、Ｎチャネル電界効果トランジスタから構成され、差動アンプ５２Ｌの出力が正極性のときにオンし、差動アンプ５２Ｌの出力電圧に応じた電流を左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔから引き込む。
【００３７】
これにより、左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔに供給される左オーディオ信号レベルが上限レベル電圧より大きくなると、トランジスタＱ２２により左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔから電流が引き込まれ、左オーディオ信号レベルが上限レベル電圧以上にならないように制御される。
【００３８】
図３、図４はボリュームコントロール回路２２の動作波形図を示す。
【００３９】
図３はボリューム制御電圧Ｖｖｏｌに応じたオーディオ信号の振幅の特性を示している。また、図４はオーディオ信号の時間に応じたレベル変化を示している。
【００４０】
上下限レベル設定回路３１に供給されるボリューム制御電圧Ｖｖｏｌを上昇させ、閾値電圧Ｖｔｈを超えると、ボリューム制御電圧Ｖｖｏｌに応じて左オーディオ信号制限回路３２Ｌ及び右オーディオ信号制限回路３２Ｒに供給される上限レベル電圧と下限レベル電圧との電圧差を変化させることができる。ボリューム制御電圧Ｖｖｏｌを閾値電圧Ｖｔｈ以上で制御することによりオーディオ信号の振幅を可変できる。
【００４１】
また、本実施例によれば、オーディオ信号は上限レベル電圧Ｖ１及び下限レベル電圧Ｖ２によって図４に示すように所定の振幅ΔＶ（Ｖ１−Ｖ２）に制限される。  このため、オーディオ信号レベルに制限をかける必要がなくなる。したがって、リミッタを削除できる。
【００４２】
なお、右オーディオ信号制限回路３２Ｒは、右オーディオ信号に対して上記の左オーディオ信号制限回路３２Ｌと動作を行なうものであり、その構成及び動作は左オーディオ信号制限回路３２Ｌと同じであるので、その説明は省略する。
【００４３】
本実施例のボリュームコントロール回路２２は、上記の構成によりボリュームコントロールと、レベル制限を同じ回路で実行できる。これによってオーディオ用ＩＣ１１の回路構成を、簡略化できる。
【００４４】
なお、左オーディオ信号制御端子Ｔｌｃｏｎｔで制御されたオーディオ信号は、オーディオ用ＩＣ１１の端子Ｔｌｃｏｎｔ、Ｔｌｉｎ１、Ｔｌｉｎ２及び接地間に外付けされた抵抗Ｒ１Ｌ、Ｒ２Ｌ、コンデンサＣ１１Ｌ、Ｃ１２Ｌ、Ｃ１３Ｌと、オーディオ用ＩＣ１１に内蔵された１倍アンプ２３Ｌとから構成されるアクティブフィルタを介してミュート回路２４Ｌに供給される。
【００４５】
ミュート回路２４Ｌは、ボリュームコントロール回路２２でのボリュームが零レベルのときにボリュームコントロール回路２２からの指示に応じて動作して、左オーディオ信号の出力を停止する。
【００４６】
ミュート回路２４Ｌを通過した左オーディオ信号は、演算増幅回路２５Ｌ及び抵抗Ｒ１１Ｌ、Ｒ１２Ｌから構成される非反転増幅回路に供給される。
【００４７】
演算増幅回路２５Ｌ及び抵抗Ｒ１１Ｌ、Ｒ１２Ｌから構成される非反転増幅回路は、制御回路２８からのＨＰ／ＳＰ切替制御信号に応じて動作しており、ヘッドフォン駆動選択時にミュート回路２４Ｌからの左オーディオ信号を非反転増幅して左オーディオ信号出力端子Ｔｌｏｕｔに供給する。左オーディオ信号出力端子Ｔｌｏｕｔには、ヘッドフォン１６の左側アクチュエータ１６Ｌが接続される。ヘッドフォン１６の左側アクチュエータ１６Ｌは左オーディオ信号出力端子Ｔｌｏｕｔからの左オーディオ信号に応じて駆動され、左オーディオ信号に応じた音を出力する。
【００４８】
また、右オーディオ信号制御端子Ｔｒｃｏｎｔで制御されたオーディオ信号は、オーディオ用ＩＣ１１の端子Ｔｒｃｏｎｔ、Ｔｒｉｎ１、Ｔｒｉｎ２及び接地間に外付けされた抵抗Ｒ１Ｒ、Ｒ２Ｒ、コンデンサＣ１１Ｒ、Ｃ１２Ｒ、Ｃ１３Ｒと、オーディオ用ＩＣ１１に内蔵された１倍アンプ２３Ｒとから構成されるアクティブフィルタを介してオーディオ用ＩＣ１１に内蔵されたミュート回路２４Ｒに供給される。ミュート回路２４Ｒは、ミュート回路２４Ｌと同様に、ボリュームコントロール回路２２でのボリュームが零レベルのときにボリュームコントロール回路２２からの指示に応じて右オーディオ信号の出力を停止する。
【００４９】
ミュート回路２４Ｒを通過したオーディオ信号は、演算増幅回路２５Ｒ、抵抗Ｒ１１Ｒ、Ｒ１２Ｒから構成される非反転増幅回路に供給される。演算増幅回路２５Ｒ、抵抗Ｒ１１Ｒ、Ｒ１２Ｒから構成される非反転増幅回路は、制御回路２８からのＨＰ／ＳＰ切替制御信号に応じて動作しており、ヘッドフォン（ＨＰ）動作が選択された時にミュート回路２４Ｒからのオーディオ信号を非反転増幅して右オーディオ信号出力端子Ｔｒｏｕｔに供給する。右オーディオ信号出力端子Ｔｒｏｕｔには、ヘッドフォン１６の右側アクチュエータ１６Ｒが接続される。ヘッドフォン１６の右側アクチュエータ１６Ｒは右オーディオ信号出力端子Ｔｒｏｕｔからの右オーディオ信号に応じて駆動され、右オーディオ信号に応じた音を出力する。
【００５０】
また、ミュート回路２４Ｌから出力される左オーディオ信号及びミュート回路２４Ｒから出力される右オーディオ信号は、加算器２６に供給される。加算器２６は、ミュート回路２４Ｌからの左オーディオ信号とミュート回路２４Ｒからの右オーディオ信号とを加算する。
【００５１】
加算器２６で加算されたオーディオ信号は、演算増幅回路２７、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４から構成される非反転増幅回路に供給される。演算増幅回路２７、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４から構成される非反転増幅回路は、制御回路２８からのＨＰ／ＳＰ切替制御信号に応じて動作しており、スピーカ（ＳＰ）動作が選択された時に加算器２６からのオーディオ信号を増幅してスピーカ出力端子Ｔｓｐｏｕｔに供給する。スピーカ出力端子Ｔｓｐｏｕｔには、スピーカ１７が接続されている。スピーカ１７は、演算増幅回路２７、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４から構成される非反転増幅回路からスピーカ出力端子Ｔｓｐｏｕｔを介して供給されるオーディオ信号に応じて駆動され、オーディオ信号に応じた音を出力する。
【００５２】
なお、制御回路２８は、ＨＰ／ＳＰ切替端子Ｔｓｗの状態に応じてＨＰ／ＳＰ切替信号を生成している。また、ＨＰ／ＳＰ切替端子Ｔｓｗは、ＨＰ／ＳＰ切替スイッチ１８を介して接地されている。ＨＰ／ＳＰ切替スイッチ１８がオンのとき、ＨＰ／ＳＰ切替端子Ｔｓｗは接地電位とされ、ＨＰ／切替スイッチ１８がオフのときには開放状態とされる。制御回路２８は、例えば、ＨＰ／ＳＰ切替端子Ｔｓｗが接地電位のときには演算増幅回路２５Ｌ、２５Ｒに供給するＨＰ／ＳＰ切替制御信号をローレベルとし、演算増幅回路２７に供給するＨＰ／ＳＰ切替制御信号をハイレベルにする。これによって、演算増幅回路２５Ｌ、２５Ｒの動作が停止し、演算増幅回路２７が動作状態となり、スピーカ（ＳＰ）駆動とされる。
【００５３】
また、ＨＰ／ＳＰ切替端子Ｔｓｗが開放状態のときには演算増幅回路２５Ｌ、２５Ｒに供給するＨＰ／ＳＰ切替制御信号をハイレベルとし、演算増幅回路２７に供給するＨＰ／ＳＰ切替制御信号をローレベルにする。これによって、演算増幅回路２５Ｌ、２５Ｒが動作状態となり、演算増幅回路２７が停止し、ヘッドフォン（ＨＰ）駆動とされる。
【００５４】
なお、本実施例では、本発明のレベル制御回路をオーディオ用ＩＣのボリュームコントロール回路として適用しているが、これに限定されるものではなく、入力信号のレベル及び振幅制限を行なうレベル制御回路一般に適用できることは言うまでもない。
【００５５】
また、本実施例では、回路をＣＭＯＳトランジスタで構成したが、これに限定されるものではなく、バイポーラトランジスタで構成することも可能である。
【００５６】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、入力信号のレベル制御と、振幅制限を同時に行なえるため、回路構成を簡略化できる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のシステム構成図である。
【図２】ボリュームコントロール回路２２の回路構成図である。
【図３】ボリュームコントロール回路２２の動作波形図である。
【図４】ボリュームコントロール回路２２の動作波形図である。
【符号の説明】
１  オーディオシステム
１１  オーディオ用ＩＣ
１２  駆動電源、１３Ｌ  左オーディオ信号源、１３Ｒ  右オーディオ信号源
１４Ｌ、１４Ｒ  バイアス電源、１５  可変直流電圧回路
１６  ヘッドフォン、１６Ｌ  左アクチュエータ、１６Ｒ  右アクチュエータ
１７  スピーカ、１８、１９  ＨＰ／ＳＰ切替スイッチ
２１  電源回路、２２  ボリュームコントロール回路
２３Ｌ、２３Ｒ  バッファアンプ、２４Ｌ、２４Ｒ  ミュート回路
２５Ｌ、２５Ｒ、２７  演算増幅回路、２６  加算器、２８  制御回路
３１  上下限レベル設定回路、３２Ｌ  左オーディオ信号制限回路
３２Ｒ  右オーディオ信号制限回路
４１、４２、５１Ｌ、５１Ｒ、５２Ｌ、５２Ｒ  差動アンプ
Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ３１、Ｑ３２  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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