(57)【要約】【課題】  地上子のＱ値が低下して正規の共振回路に異常が発生したときに、地上子から地上信号機に列車絶対停止指令を発信する。【解決手段】  正規の共振回路２，３と、自己診断回路４と、非常用の共振回路２０とを有している。正規の共振回路は、１２３ｋＨｚに共振して地上信号機の停止現示に連動させる第１の共振回路２と、１０３ｋＨｚに共振して地上信号機の進行現示に連動させる第２の共振回路３である。自己診断回路４は、地上子の正規の共振回路の故障を検知して信号を出力して非常用の共振回路を動作させるとともに正規の共振回路を開放する。非常用の共振回路２０は、自己診断回路４からの指令を受けて列車絶対停止指令を信号機に発信する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非常用共振回路を有する自己診断機能付地上子であって、
非常用共振回路非常用共振回路は、地上子の正規の共振回路の故障の故障検知信号を受けて回路を構成し、正規の共振回路に代えて列車絶対停止指令を発信するものであることを特徴とする自己診断機能付地上子。
【請求項２】
正規の共振回路と、自己診断回路と、非常用の共振回路とを有する自己診断機能付地上子であって、
正規の共振回路は、１２３ｋＨｚに共振して地上信号機の停止現示に連動させる第１の共振回路と、１０３ｋＨｚに共振して地上信号機の進行現示に連動させる第２の共振回路であり、
自己診断回路は、地上子の正規の共振回路の故障を検知して信号を出力して非常用の共振回路を動作させるとともに正規の共振回路を開放するものであり、
非常用の共振回路は、自己診断回路からの指令を受けて列車絶対停止指令を信号機に発信するものであることを特徴とする自己診断機能付地上子。
【請求項３】
第３の共振回路の同調コイルＬ３は、正規の共振回路の同調コイルＬが巻かれたコアにバイファイラ巻きされ、第３の共振回路は、正規の共振回路とともに地上子に内蔵されているものであることを特徴とする請求項２に記載の自己診断機能付地上子。
【請求項４】
自己診断回路は、正規の共振回路の出力側に結線され、
第３の共振回路は、自己診断回路の故障検知指令を受けて動作する故障検知出力リレーの接点を通じて構成されるものであることを特徴とする請求項２に記載の自己診断機能付地上子。
【請求項５】
自己診断回路の電源回路に、正方向電流を検知して動作する有極リレーが付設され、地上子制御リレーの電源回路に有極リレーの励磁によって構成する接点と、ディレー回路が接続され、
地上子制御リレーは、第１の共振回路と、第２の共振回路との切り替え用であり、
ディレー回路は、有極リレーの接点を通じて予め定められた一定時間経過後も通電状態が保持されているときに地上子制御リレーに通電してこれを動作させるものであることを特徴とする請求項２に記載の自己診断機能付地上子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道線路の軌道内に設置された地上子の機能、特に地上子共振回路の共振周波数及びＱ値の低下を検知する自己診断機能付地上子に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上子は、自動列車停止装置（ＡＴＳ）、自動列車制御装置（ＡＴＣ）、自動列車運転装置（ＡＴＯ）あるいは車内警報などの地上装置である。これらの装置はいずれも地上信号機の条件を示す地上の部分（地上装置）と地上の条件を車上に取上げ所要の動作を行う車上の部分（車上装置）とからなっている。
【０００３】
車上装置は、一定の周波数で発信する車上子を備えている。図７にＡＴＳ地上子の構成を示す。図７において、地上子１は、同調コイルＬ１，２と、コンデンサＣ１とによって構成される第１の共振回路２或いは、同調コイルＬ１，２と、コンデンサＣ１、Ｃ２とによって構成される第２の共振回路３とを有するものであり、第１の共振回路２と、第２の共振回路３とは、スイッチによって切替えられる。スイッチは、地上子制御リレーＱＲの扛上接点ＱＲＵである。
【０００４】
接点ＱＲＵがオフ（落下）のときには、第１の共振回路２が構成されて１２３ｋＨｚに共振し、接点ＱＲＵがオン（扛上）のときには、第２の共振回路が構成されて１０３ｋＨｚに共振する。第２の共振回路３は、地上信号機の進行（青）現示に連動し、１０３ｋＨｚの共振回路が構成された地上子１上を列車が通過しても列車の車上装置１９はなんの動作も行なわない。
【０００５】
一方、第１の共振回路２は、地上信号機の停止（赤）現示に連動し、１２３ｋＨｚに共振する共振回路が構成された地上子１上を列車が通過すると、車上装置（車上子）１９が地上子１に電磁結合して車上装置１９の発振周波数１０５ｋＨｚは、Ｚｉｅｈｅｎ現象により１２３ｋＨｚに変周され、リレー（図示略）が動作して自動的にブレーキがかけられ、列車を停止させる。
【０００６】
他の目的に用いられる地上子についても、車上装置の制御機器が異なるだけで、基本的にその動作は同じである。このように地上子は、列車運行に重要な役割を果たしており、地上子を車上から発信される特定の周波数に感応させるには、地上子の共振周波数が正規の周波数に保たれ、Ｑ値は基準値以上に保たれていなければならない。
【０００７】
従来、地上子の共振周波数のＱ値の測定は、地上子試験器を用いて行われていた。地上子試験器は、測定コイルと本体との２つの部分で構成された携帯用の機器である。その使用に際しては、作業員が本体を収容したケースのバンドを肩にかけ、測定コイルを手に提げて鉄道線路内の地上子の設置現場に携行し、現場において、本体をケースから取出し、測定コイルの脚を起立させてこれを地上子上に配置し、本体とコイルとをケーブルで結線して地上子の共振周波数のＱ値の測定を行なっていた。
【０００８】
しかし、地上子試験器を携帯して定期的或いは不定期に現場に出向いて測定の作業を行うことは、作業者に負担を強いるだけでなく、不測の事態で地上子に故障その他の異常事態が発生したときにも、現場で地上子を測定しない限り異常事態を発見できない。そもそも、地上子試験器を地上子の設置現場に持ち込んで作業員が測定するというシステム自体に問題があるといわなければならない。
【０００９】
このような問題を解決するため、地上子内に自己診断回路を装備して地上子のＱ値を常時監視し、地上子に異常が生じたときに故障情報を自動的に外部に出力する自己診断機能付地上子が開発された（特許文献１参照）。
【００１０】
特許文献１に記載された自己診断機能付地上子の自己診断回路は、地上子に内蔵された共振回路の共振周波数およびＱ値を常時監視し、共振回路の共振周波数またはＱ値が基準値を下回ったときに地上子の故障検知信号を自動的に出力するものであり、自己診断回路は、掃引周波数発振部と、故障検知部とを有し、掃引周波数発振部は、地上子共振回路の共振周波数を含む掃引周波数を繰返し地上子共振回路に印加するものであり、地上子共振回路は、掃引周波数と、地上子の共振周波数との一致信号を故障検知部に出力し、故障検知部は、一致信号の電圧レベルを、下限限界値として予め定められた基準値と比較し、一致信号の電圧レベルが基準値を下回ったときに地上子の故障検知信号を出力するものである。
【００１１】
地上子に自己診断機能を付加することによって、従来のように、地上子試験器を測定現場に持ち込んで測定を行なう手数は一切不用になり、鉄道線路の軌道内に設置された数多くの地上子の共振回路の共振周波数およびそのＱ値を常時監視し、地上子の機能低下を検知したときには、その故障情報を自動的に出力することによって、地上での地上子測定管理やメンテナンスを従来に比して大幅に省力化することが可能となる。
【００１２】
ところで、特許文献１に記載された自己診断機能付地上子では地上子に内蔵した自己診断回路によって常時地上子のＱ値が監視され、Ｑ値に異常が発生した時にはその情報は集中監視室に伝えられて作業員が現場に直行して復旧するシステムになっていたが、もし、Ｑ値の異常発生が集中監視室に報じられ、作業員が現場に直行するまでの間に、Ｑ値の低下が原因で、信号機が進行表示が出されたままになっては危険である。
【特許文献１】特開２００２−３７０７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
解決しようとする問題点は、地上子のＱ値を常時監視し、異常発生時にＱ値の低下の情報を集中監視室に伝えるだけでは、必ずしも列車通行の安全性を確保できない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、地上子に内蔵された正規の共振回路のほかに非常用の共振回路が組み込まれ、地上子のＱ値が低下して正規の共振回路に異常が発生したときには、非常用の共振回路が働いて地上子から列車絶対停止指令（１２３ｋＨｚ）の発信を可能としたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による自己診断機能付地上子は、正規の共振回路のほかに非常用の共振回路が組み込まれているため、正規の共振回路に異常が発生して列車を検知できない異常事態が発生しても、地上子から列車絶対停止指令（１２３ｋＨｚ）を発信して危険を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
地上子に内蔵された正規の共振回路に異常が発生して列車を検知できない異常事態が発生しても、地上子から列車絶対停止指令（１２３ｋＨｚ）を発信して危険を回避するという目的を地上子内に組み込まれた非常用の共振回路を動作させ、非常用の共振回路から列車絶対停止信号を発信することによって実現した。
【実施例１】
【００１７】
以下に本発明をＡＴＳ地上子に適用した例についてその実施の形態を図によって説明する。図１は、自己診断機能付きＡＴＳ地上子の基本構成を示す図である。図４に自己診断回路４の具体例を示す。図１において、本発明によるＡＴＳ地上子１は、自己診断回路４を有している。
【００１８】
自己診断回路４は、ＡＴＳ地上子１の列車進行現示時および列車停止現示時において、地上子１に内蔵された共振回路の共振周波数やＱ値を監視し、共振周波数が変動し、あるいはＱ値が予め定められた基準値を下回ったときに、故障情報として地上子１の故障検知信号を出力するものであり、掃引周波数発振部５と、故障検知部６とからなるものである。
【００１９】
掃引周波数発振部５は、地上子共振回路の共振周波数を含む掃引周波数を繰返し、地上子１に印加するものである。地上子１は、掃引周波数発振部５が発した掃引周波数と、地上子１の共振周波数との一致信号を故障検知部６に出力する。故障検知部６は、地上子１から出力された掃引周波数と、地上子の共振周波数との一致信号の電圧レベル値を下限限界値として予め定められた基準値（例えば８５以下）を示す基準電圧と比較し、一致信号の電圧レベルが基準電圧を下回ったときに地上子１の故障情報を出力するものである。
【００２０】
図２に本発明による自己診断機能付地上子の基本構成を示す。図２において、本発明に適用するＡＴＳ地上子１は、図７に示したＡＴＳ地上子と同じである。すなわち、同調コイルＬ１，２と、コンデンサＣ１とによって構成される第１の共振回路２と、同調コイルＬ１，２と、コンデンサＣ１，Ｃ２とによって構成される第２の共振回路３とを有し、第１の共振回路２と、第２の共振回路３とは、地上子制御リレーＱＲの扛上接点ＱＲＵによって切替えられ、接点ＱＲＵが落下のときには、第１の共振回路２が構成されて１２３ｋＨｚに共振し、接点ＱＲＵが扛上のときには、第２の共振回路３が構成されて１０３ｋＨｚに共振する。以下の説明において、地上子制御リレーＱＲの扛上接点をＱＲ１Ｕ、落下接点をＱＲ１Ｄとして区別する。
【００２１】
第１の共振回路２は、地上信号機の停止（赤）現示に連動し、第２の共振回路３は、地上信号機の進行（青）現示に連動している。したがって、１２３ｋＨｚの第１の共振回路２が構成された地上子１上を列車が通過すると、車上装置がブレーキを動作させて列車を停止させるが、１０３ｋＨｚの第２の共振回路３が構成された地上子１上を列車が通過しても列車の車上装置はなんの動作も行なわない。
【００２２】
本発明においては、第１の共振回路２と、第２の共振回路３とが正規の共振回路であり、地上子内には、正規の共振回路２，３のほかに非常用として第３の共振回路２０が内蔵され、第３の共振回路２０の同調コイルＬ３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように正規の共振回路の同調コイルＬ１，２が巻かれた巻枠２３にバイファイラ巻きされている。
【００２３】
第３の共振回路２０の同調コイルＬ３は、１２３ｋＨｚに共振し、列車絶対停止指令を発して地上信号機に停止（赤）現示させるものである。正規の共振回路２，３の出力側には、自己診断回路４が結線され、自己診断回路４の出力指令を受けて動作する故障検知出力リレーＦＩＲの落下接点（ＦＩＲ１）が第３の共振回路２０に結線され、集中監視室につながる監視回路２１には、故障検知出力リレーＦＩＲの落下接点（ＦＩＲ２）が接続されている。
【００２４】
図４において、掃引周波数発振部５は、掃引発振器７と、電圧制御発振器８とからなっている。
【００２５】
図５において、掃引発振器７は、三角波の掃引パルスＰ1を発振させるものであり、この例では＋７．９Ｖと＋４．３Ｖの帯域幅内で、７００ｍｓの周期で連続的に反復変化する掃引パルスＰ1を発振させる例を示している。電圧制御発振器８は、掃引発振器７から発信された掃引波に制御されて＋７．９Ｖと＋４．３Ｖの帯域幅内で、７００ｍｓの周期で、８０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚ間で連続的に反復変化する掃引周波数の信号Ｐ2を発振し、その掃引周波数の信号Ｐ２を地上子１の共振回路に供給するものである。
【００２６】
この例では、設定した発振周波数の帯域幅８０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚは、地上子１の共振周波数である１２３ｋＨｚ及び１０３ｋＨｚを含む範囲に設定されたものである。本発明において、地上子１の共振回路２または３からは、電圧制御発振器８から供給された掃引周波数の信号Ｐ2と、地上子１の第１の共振回路２の共振周波数１２３ｋＨｚまたは第２の共振回路３の共振周波数１０３ｋＨｚとの一致信号が故障検知部６に出力される。
【００２７】
故障検知部６は、コンパレータ９と、故障検知出力回路１０とを有している。掃引周波数の信号と、地上子１の共振周波数の信号である第１の共振回路２の共振周波数１２３ｋＨｚまたは第２の共振回路３の共振周波数１０３ｋＨｚとの一致信号Ｐ3は、まず、増幅器１１で増幅され、次に電圧レベル変換器１２にて電圧信号に変換され、地上子制御リレーＱＲの接点（扛上接点ＱＲ１Ｕ又は落下接点ＱＲ１Ｄ）の切り換えによってコンパレータ９に入力され、個別に予め定められた基準値と比較される。
【００２８】
増幅器１１は、地上子共振回路の共振周波数を選択増幅するものである。したがって、この実施形態においては、第１の共振回路２の共振周波数１２３ｋＨｚまたは第２の共振回路３の共振周波数１０３ｋＨｚを選択的に増幅する。この結果、掃引周波数の信号と、地上子１の共振周波数の信号である第１の共振回路２の共振周波数１２３ｋＨｚまたは第２の共振回路３の共振周波数１０３ｋＨｚとの一致信号Ｐ3が選択的に増幅され、選択増幅された掃引周波数の信号と、地上子の共振周波数との一致信号は、電圧信号に変換されてコンパレータ９に入力される。
【００２９】
コンパレータ９は、地上子１の第１の共振回路２の共振周波数の電圧レベルと、基準電圧とを比較する第１のコンパレータ９Ａと、第２の共振回路３の共振周波数の電圧レベルと予め定められた基準電圧とを比較する第２のコンパレータ９Ｂとからなり、一致信号Ｐ3は、地上子制御リレーＱＲの扛上接点ＱＲ１Ｕを通じて第１のコンパレータ９Ａに入力され、第２のコンパレータ９Ｂには、地上子制御リレーＱＲの落下接点ＱＲ１Ｄを通じて入力される。
【００３０】
基準電圧は、下限限界値として予め定められた基準値を決定する電圧であり、各コンパレータ９Ａ，９Ｂにおいて、一致信号は、基準電圧と比較され、一致信号の電圧値が基準電圧を上回ったときに、正常検知信号として出力され、ＯＲ回路１３からさらに、モノマルチバイブレータ１４を通して故障検知出力回路１０に入力される。コンパレータ９に入力される一致信号Ｐ３は、図５に示すように例えば７００ｍｓの間に、共振周波数の電圧レベルに比例した大きさの２個のパルスを含むパルス信号である。
【００３１】
この一致信号Ｐ3の電圧レベルが基準電圧以上のときには、コンパレータ９から信号が出力されるが、コンパレータ９に入力された一致信号の電圧レベルが基準電圧以下のときには、コンパレータ９からは信号が出力されない。
【００３２】
コンパレータ９から出力された一致信号Ｐ3（パルス信号）は、モノマルチバイブレータ１４に入力され、モノマルチバイブレータ１４は、コンパレータ９から出力されるパルス信号を矩形波に変換し、その矩形波を正常検知信号Ｐ4として故障検知出力回路１０に入力する。
【００３３】
故障検知出力回路１０に正常検知信号が入力されないときには、共振回路の共振周波数が変動したか、或いは、地上子の共振周波数のＱ値が基準値を下回ったかのいずれかであり、故障検知出力回路１０は、地上子１の機能が低下したものと判断し、地上子１の第１の共振回路２または第２の共振回路３の何れの共振回路の機能が低下したかを特定して地上子の故障検知信号を出力する（出力信号が「０」になる）。
【００３４】
すなわち、自己診断回路４が地上子の故障を検知すると、出力が「０」となり、故障検知出力リレーが消磁してその接点ＦＩＲＵを落下させ、正規の共振回路を開放すると同時に接点ＦＩＲＤの落下によって非常用である第３の共振回路２０を構成し、列車絶対停止信号を発信して地上信号機に停止（赤）を現示させる。
【００３５】
また、集中監視回路２１には、故障検知出力リレーＦＩＲの扛上接点ＦＩＲＵが接続されており、その接点ＦＩＲＵの落下によって、集中監視室には、地上信号機の異常が報知される。なお、図２中、ＩＲは、自己診断回路のイニシャルリセットリレーである。
【００３６】
正規の共振回路２，３には、イニシャルリセットリレーＩＲの扛上接点ＩＲＵが故障検知リレーＦＩＲの扛上接点ＦＩＲＵと並列に結線され、非常用の第３の共振回路２９にはその落下接点ＦＩＲＤが接続されている。地上信号機に発生した異常事態が解消された後、地上子制御リレーの電源を再投入すると、回路の容量Ｃ、抵抗Ｒによって定められる時定数による一定時間経過後、イニシャルリセットリレーＩＲが動作し、非常用の第３の共振回路２０を開放し、正規の共振回路２，３を構成して地上子の機能を復旧させる。
【００３７】
本発明において、自己診断回路４の電源には、既存の地上子制御リレーＱＲの電源回路１５を利用する。もっとも、図７に示すように、地上子１においては、地上子制御リレーＱＲの電源回路１５には、電源リレーの接点ＨＲ１Ｕが介装され、電源リレーの接点ＨＲ１Ｕを扛上させて地上子制御リレーＱＲに電源を供給するようになっている。
【００３８】
したがって、電源リレーの接点ＨＲ１Ｕが落下したときには、地上子制御リレーＱＲの電源回路１５が遮断されるため、このままでは地上子制御リレーＱＲの電源回路１５を利用して自己診断回路４に電源を供給できない。
【００３９】
このため、本発明においては、電源リレーの接点の扛上、落下の何れにおいても自己診断回路４への電源供給が可能な回路構成を用いている。図６において、ブリッジダイオード１６を有する自己診断回路４の電源回路２４に、正方向電流を検知して動作する有極リレーＱＲＰＲを付設し、地上子制御リレーの電源回路１５に有極リレーＱＲＰＲの励磁によって構成する接点（扛上接点ＱＲＰＲ）と、ディレー回路２２とを結線している。
【００４０】
また、電源回路の正端子Ｂ２４側配線と、負端子Ｃ２４側配線にそれぞれ電源リレーの接点（第１接点ＨＲ１、第２接点ＨＲ２）が接続され、電源リレーの第１接点ＨＲ１の扛上接点ＨＲ１Ｕが電源の正端子Ｂ２４に接続され、第２接点ＨＲ２の扛上接点ＨＲ２Ｕが電源の負端子Ｃ２４に接続されている。
【００４１】
さらに電源リレーの第１接点ＨＲ１の落下接点ＨＲ１Ｄを電源の負端子Ｃ２４に接続し、第２接点ＨＲ２の落下接点ＨＲ２Ｄを電源の正端子Ｂ２４に接続している。
【００４２】
したがって、電源リレーを動作させたときには、その第１接点ＨＲ１および第２接点ＨＲ２の扛上接点ＨＲ１Ｕ、ＨＲ２Ｕによって地上子制御リレーＱＲ及び自己診断回路４の電源回路２４が構成され、同時に有極リレーＱＲＰＲが動作し、その接点ＱＲＰＲＤが扛上し、ディレー回路２２に通電され、予め定められた一定時間（例えば０．５秒）経過後も通電状態が保持されているときには、地上子制御リレーＱＲが動作する。
【００４３】
逆に電源リレーを遮断したときには、電源リレーの第１接点ＨＲ１および第２接点ＨＲ２の落下接点ＨＲ１Ｄ、ＨＲ２Ｄによって自己診断回路４の電源回路２４が構成されるが、有極リレーＱＲＰＲは動作しないため、地上子制御リレーＱＲには電源は供給されない。
【００４４】
本発明において、有極リレーを用いたのは、地上子制御リレーＱＲへの逆方向電流を阻止するために例えばダイオードを使用したときに生ずる問題点を解消するためである。
【００４５】
すなわち、地上子制御リレーＱＲへの逆方向電流を阻止するために例えばダイオードを使用したときには、ダイオードが故障のときに、逆方向電流の入力で地上子制御リレーが動作してその接点が扛上し、信号が進行現示（フェールアウト）になるという問題が生ずるが、本発明においては、有極リレーＱＲＰＲを使用し、その接点が一定時間異常継続したときに扛上しているときにはじめて地上子制御リレーＱＲを動作させるため、フェールアウトがなく、また、地上子上を走行する列車の振動によって、たとえ、有極リレーＱＲＰＲが誤動作したとしてもその影響を受けることがない。
【００４６】
また、本発明において、掃引周波数発振部５と、地上子共振回路２または３との間の配線にコンデンサ１８を介在させて両者を高インピーダンスで結合させている。自己診断回路４への供給電圧は非常に微弱であり、地上子１の共振時以外は、５ｍＶＰ−Ｐ以下であるが、万一自己診断回路４に不具合が生じても掃引周波数発振部５と、地上子共振回路２または３との間の配線が高インピーダンスで結合されているため、自己診断回路４の不具合が地上子１の機能に影響を与えることがない。
【００４７】
以上実施形態では、地上信号機の停止現示に連動した第１の共振回路と、地上信号機の進行現示に連動した第２の共振回路とを有するＡＴＳ地上子に適用した例を説明したが、他の目的に使用される１以上の共振回路を備えた地上子についても全く同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】自己診断回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、バイファイラ巻きの例を示す図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面拡大図である。
【図４】自己診断回路の構成を示す図である。
【図５】各部の信号の波形図である。
【図６】自己診断回路の電源回路を示す図である。
【図７】車上子と地上子との構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  地上子
２  第１の共振回路
３  第２の共振回路
４  自己診断回路
５  掃引周波数発振部
６  故障検知部
７  掃引発振器
８  電圧制御発振器
９（９Ａ，９Ｂ）コンパレータ
１０  故障検知出力回路
１１  増幅器
１２  電圧レベル変換器
１３  ＯＲ回路
１４  モノマルチバイブレータ
１５  地上子制御リレーの電源回路
１６  ブリッジダイオード
１７  ダイオード
１８  コンデンサ
１９  車上装置
２０  第３の共振回路
２１  集中監視回路
２２  ディレー回路
２３  巻枠
ＱＲ  地上子制御リレー
ＦＩＲ  故障検知出力リレー
ＱＲＰＲ  有極リレー
ＩＲ  イニシャルリセットリレー
【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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