(57)【要約】【課題】可変分周器の出力信号のデューティー比を任意の比率に設定する。【解決手段】入力クロックを予め設定された分周比で分周した分周クロックを出力する可変分周器であって、入力クロックを分周した内部クロックを出力する分周部と、内部クロックを２分周して分周クロックとして出力する固定分周器と、分周クロックの論理値に応じて第１分周比および第２分周比のいずれかを選択し、分周部が入力クロックを分周する分周比として設定する選択部とを備える可変分周器を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力クロックを予め設定された分周比で分周した分周クロックを出力する可変分周器であって、
入力クロックを分周した内部クロックを出力する分周部と、
前記内部クロックを２分周して前記分周クロックとして出力する固定分周器と、
前記分周クロックの論理値に応じて第１分周比および第２分周比のいずれかを選択し、前記分周部が前記入力クロックを分周する分周比として設定する選択部と
を備える可変分周器。
【請求項２】
前記選択部は、前記分周クロックがＨレベルの場合に前記第１分周比を選択し、前記分周クロックがＬレベルの場合に前記第２分周比を選択し、
前記分周部は、前記入力クロックを前記選択部が選択した分周比に応じた回数カウントした場合に前記内部クロックのパルスを出力する
請求項１に記載の可変分周器。
【請求項３】
前記分周部は、
前記内部クロックのエッジでリセットされ、前記入力クロックを前記第１分周比に応じた回数カウントした場合にパルス信号を出力する第１分周器と、
前記内部クロックのエッジでリセットされ、前記入力クロックを前記第２分周比に応じた回数カウントした場合にパルス信号を出力する第２分周器とを有し、
前記選択部は、前記分周クロックの論理値に応じて前記第１分周器が出力する信号または前記第２分周器が出力する信号を選択し、前記分周クロックとして出力する
請求項１に記載の可変分周器。
【請求項４】
前記分周クロックの分周比およびデューティー比の指定値を取得する取得部と、
前記第１分周比および前記第２分周比として、合計が前記分周クロックの分周比となり、前記分周クロックの分周比に対する前記第１分周比の比率が前記デューティー比と略同一となる分周比を算出する算出部と
を更に備え、
前記選択部は、前記分周クロックがＨレベルの場合に前記第１分周比を選択し、前記分周クロックがＬレベルの場合に前記第２分周比を選択する
請求項１に記載の可変分周器。
【請求項５】
前記分周クロックの分周比の指定値を取得する取得部と、
前記第１分周比および前記第２分周比として、合計が前記分周クロックの分周比となり、差の絶対値が１以下の分周比を算出する算出部と
を更に備える請求項１に記載の可変分周器。
【請求項６】
前記選択部は、
第１の分周クロックサイクルにおいて、前記分周クロックがＨレベルおよびＬレベルである場合に対応して前記第１分周比および前記第２分周比をそれぞれ選択し、
前記第１の分周クロックサイクルの次の第２の分周クロックサイクルにおいて、前記分周クロックがＨレベルおよびＬレベルである場合に対応して前記第２分周比および前記第１分周比をそれぞれ選択する
請求項５に記載の可変分周器。
【請求項７】
入力信号を検波する検波器であって、
基準クロックに基づく第１固定クロックを分周した分周クロックを出力する可変分周器と、
第１制御電圧に応じた周波数の第１クロックを発生する第１発振器と、
前記第１クロックと、基準クロックに基づく第２固定クロックとを混合して、前記第１クロックの周波数を前記第２固定クロックの周波数分ダウンコンバートする第１ミキサと、
前記第１ミキサが出力するクロックおよび前記分周クロックの位相差の変化を低減させる前記第１制御電圧を出力する第１位相検出部と、
基準クロックに基づく第３固定クロックを予め定められた周波数範囲内で周波数変換するダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
第２制御電圧に応じた周波数のローカル信号を発生する第２発振器と、
前記ローカル信号と、前記第１クロックとを混合して、前記ローカル信号の周波数を前記第１クロックの周波数分ダウンコンバートする第２ミキサと、
前記第２ミキサが出力するクロックおよび前記ダイレクト・デジタル・シンセサイザが出力するクロックの位相差の変化を低減させる前記第２制御電圧を出力する第２位相検出部と、
前記入力信号および前記ローカル信号を混合する第３ミキサと、
前記第３ミキサが出力する信号に基づいて、前記入力信号を検波する検波部と
を備え、
前記可変分周器は、
前記第１固定クロックを入力クロックとし、前記入力クロックを分周した内部クロックを出力する分周部と、
前記内部クロックを２分周して前記分周クロックとして出力する固定分周器と、
前記分周クロックの論理値に応じて第１分周比および第２分周比のいずれかを選択し、前記分周部が前記入力クロックを分周する分周比として設定する選択部と
を有する
検波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変分周器および検波器に関する。特に本発明は、様々な周波数の信号生成を目的とした可変分周器および検波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力信号を所望の比率で分周するために、パルススワローカウンタが用いられている。図１は、パルススワローカウンタ１０の構成を示す。パルススワローカウンタ１０は、プリスケーラ１００と、分周器１１０と、分周器１２０とを有する。プリスケーラ１００は、入力した基準信号を１／Ｐに分周して出力する。また、プリスケーラ１００は、分周器１１０から受けた制御信号（ＣＬＢ）に基づいて、分周比を１／Ｐから１／（Ｐ＋１）に変更し、または、分周比を１／（Ｐ＋１）から１／Ｐに変更する（例えば、３から４、または、４から３に変更する。）。分周器１１０は、プリスケーラ１００によって出力された信号（ＣＬＡ）を予め定められた分周比１／Ａで分周して、制御信号（ＣＬＢ）として出力する。分周器１２０は、プリスケーラ１００によって出力された信号（ＣＬＡ）を予め定められた分周比１／Ｂで分周して、出力信号（ＣＬＯＵＴ）として出力する。
【０００３】
このパルススワローカウンタ１０においては、分周比Ｐ、ＡおよびＢを設定することにより、入力信号を任意の分周比で分周できる。例えば、入力信号を分周比１／Ｎで分周するためには、分周器１２０における分周比Ｂをｉｎｔ（Ｎ／Ｐ）とし、分周器１１０における分周比ＡをＢ−（Ｎ  ｍｏｄ  Ｐ）とすればよい。但し、ｉｎｔ（）は小数点以下の切捨てを示し、ｍｏｄは剰余を示す。一例として、入力信号を２９分周したい場合には、プリスケーラ１００に分周比１／３を設定し、分周器１１０に分周比１／７を設定し、分周器１２０に分周比１／９を設定すればよい。このように設定された場合の信号波形を図２に示す。
【０００４】
図２は、パルススワローカウンタ１０の入出力信号を示すタイミングチャートである。制御信号（ＣＬＡ）は、入力信号（ＣＬＫＩＮ）を３分周した信号である。制御信号（ＣＬＡ）の出力に応じて分周器１１０内のカウンタ値および分周器１２０内のカウンタ値はインクリメントされる。分周器１１０内のカウンタ値の上限は６である。カウンタ値が上限値に達すると、分周器１１０は制御信号（ＣＬＢ）をプリスケーラ１００に対し出力する。この制御信号（ＣＬＢ）に応じ、プリスケーラ１００は分周比を１／４に変更する。プリスケーラ１００は、入力信号（ＣＬＫＩＮ）を４分周した信号を制御信号（ＣＬＡ）として出力する。
【０００５】
その後も分周器１２０はカウンタ値のインクリメントを継続する。カウンタ値が上限値の８に達すると、分周器１２０は出力信号（ＣＬＯＵＴ）を出力する。また、出力信号（ＣＬＯＵＴ）は分周器１１０および分周器１２０のリセット端子（ＣＬＲ）に入力され、カウンタ値が初期値に戻り、初期状態から再度以上の処理が繰り返される。これにより、入力信号（ＣＬＫＩＮ）は２９分周されて出力信号（ＣＬＯＵＴ）が生成される。
以上のように、パルススワローカウンタ１０によれば、奇数を含めた様々な比率で信号を分周できる。
【０００６】
なお、現時点で先行技術文献の存在を認識していないので、先行技術文献に関する記載を省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パルススワローカウンタ１０において、分周された信号が論理値"１"となる期間ＤＨは、制御信号（ＣＬＡ）の１周期分である。これに対し、分周された信号が論理値"０"となる期間ＤＬは、制御信号（ＣＬＡ）の８周期分である。このように、パルススワローカウンタ１０においては、信号のデューティー比が一方の論理値に偏る場合があった。デューティー比が一方に偏ると、分周された信号を入力したデバイスが、その信号のパルスを検知できない場合があった。これを解決するために、出力先に分周期を追加して設け、出力信号をさらに２分周して出力することも考えられるが、その場合には奇数の分周比を設定できない問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる可変分周器および検波器を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の形態によると、入力クロックを予め設定された分周比で分周した分周クロックを出力する可変分周器であって、入力クロックを分周した内部クロックを出力する分周部と、内部クロックを２分周して分周クロックとして出力する固定分周器と、分周クロックの論理値に応じて第１分周比および第２分周比のいずれかを選択し、分周部が入力クロックを分周する分周比として設定する選択部とを備える可変分周器を提供する。
【００１０】
また、選択部は、分周クロックがＨレベルの場合に第１分周比を選択し、分周クロックがＬレベルの場合に第２分周比を選択し、分周部は、入力クロックを選択部が選択した分周比に応じた回数カウントした場合に内部クロックのパルスを出力してもよい。
【００１１】
また、分周部は、内部クロックのエッジでリセットされ、入力クロックを第１分周比に応じた回数カウントした場合にパルス信号を出力する第１分周器と、内部クロックのエッジでリセットされ、入力クロックを第２分周比に応じた回数カウントした場合にパルス信号を出力する第２分周器とを有し、選択部は、分周クロックの論理値に応じて第１分周器が出力する信号または第２分周器が出力する信号を選択し、分周クロックとして出力してもよい。
【００１２】
また、分周クロックの分周比およびデューティー比の指定値を取得する取得部と、第１分周比および第２分周比として、合計が分周クロックの分周比となり、分周クロックの分周比に対する第１分周比の比率がデューティー比と略同一となる分周比を算出する算出部とを更に備え、選択部は、分周クロックがＨレベルの場合に第１分周比を選択し、分周クロックがＬレベルの場合に第２分周比を選択してもよい。
【００１３】
また、分周クロックの分周比の指定値を取得する取得部と、第１分周比および第２分周比として、合計が分周クロックの分周比となり、差の絶対値が１以下の分周比を算出する算出部とを更に備えてもよい。
また、選択部は、第１の分周クロックサイクルにおいて、分周クロックがＨレベルおよびＬレベルである場合に対応して第１分周比および第２分周比をそれぞれ選択し、第１の分周クロックサイクルの次の第２の分周クロックサイクルにおいて、分周クロックがＨレベルおよびＬレベルである場合に対応して第２分周比および第１分周比をそれぞれ選択してもよい。
【００１４】
本発明の第２の形態においては、入力信号を検波する検波器であって、基準クロックに基づく第１固定クロックを分周した分周クロックを出力する可変分周器と、第１制御電圧に応じた周波数の第１クロックを発生する第１発振器と、第１クロックと、基準クロックに基づく第２固定クロックとを混合して、第１クロックの周波数を第２固定クロックの周波数分ダウンコンバートする第１ミキサと、第１ミキサが出力するクロックおよび分周クロックの位相差の変化を低減させる第１制御電圧を出力する第１位相検出部と、基準クロックに基づく第３固定クロックを予め定められた周波数範囲内で周波数変換するダイレクト・デジタル・シンセサイザと、第２制御電圧に応じた周波数のローカル信号を発生する第２発振器と、ローカル信号と、第１クロックとを混合して、ローカル信号の周波数を第１クロックの周波数分ダウンコンバートする第２ミキサと、第２ミキサが出力するクロックおよびダイレクト・デジタル・シンセサイザが出力するクロックの位相差の変化を低減させる第２制御電圧を出力する第２位相検出部と、入力信号およびローカル信号を混合する第３ミキサと、第３ミキサが出力する信号に基づいて、入力信号を検波する検波部とを備え、可変分周器は、第１固定クロックを入力クロックとし、入力クロックを分周した内部クロックを出力する分周部と、内部クロックを２分周して分周クロックとして出力する固定分周器と、分周クロックの論理値に応じて第１分周比および第２分周比のいずれかを選択し、分周部が入力クロックを分周する分周比として設定する選択部とを有する検波器を提供する。
【００１５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、可変分周器の出力信号のデューティー比を任意の比率に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１８】
図３は、本実施形態に係る可変分周器３０の構成を示す。可変分周器３０は、入力クロックを予め設定された分周比で分周した分周クロックを出力する機器であり、取得部３００と、算出部３１０と、選択部３２０と、分周部３５０と、固定分周器３６０とを有する。取得部３００は、分周クロックの分周比およびデューティー比の指定値を取得する。図３の例において取得部３００は、分周比の指定値として１／２９を取得し、デューティー比の指定値として１：１を取得する。
【００１９】
算出部３１０は、マルチプレクサ３３０に対し設定すべき第１分周比および第２分周比について、分周クロックの分周比に対する第１分周比の比率がデューティー比と略同一となる値を算出する。具体的には、算出部３１０は、第１分周比および第２分周比として、合計が指定された分周比となり、差の絶対値が１以下の分周比を算出してもよい。図３の例において算出部３１０は、第１分周比として１／１５を算出し、第２分周比として１／１４を算出する。そして、選択部３２０は、分周クロックの論理値に応じて第１分周比および第２分周比のいずれかを選択し、分周部３５０が入力クロックを分周する分周比として設定する。即ち選択部３２０は、分周クロックの論理値に応じて１／１５または１／１４を選択して分周部３５０に設定する。
【００２０】
具体的には、選択部３２０は、マルチプレクサ３３０を有する。マルチプレクサ３３０は、分周クロックがＨレベルの場合に第１分周比を選択し、分周クロックがＬレベルの場合に第２分周比を選択する。また、選択部３２０は、切替部３４０を更に有してもよい。切替部３４０は、第１の分周クロックサイクルにおいては分周クロックをそのまま出力し、第１の分周クロックサイクルの次の第２の分周クロックサイクルにおいては分周クロックの論理値を反転して出力させる。この結果、マルチプレクサ３３０は、第１の分周クロックサイクルにおいて、分周クロックがＨレベルおよびＬレベルである場合に対応して第１分周比および第２の分周比をそれぞれ選択する。一方で、マルチプレクサ３３０は、第２の分周クロックサイクルにおいて、分周クロックがＨレベルおよびＬレベルである場合に対応して第２分周比および第１分周比をそれぞれ選択する。これにより、指定された分周比が奇数でありデューティー比を厳密な１：１に設定できない場合であっても、分周クロックがＨレベルとなる時間とＬレベルとなる時間とを略同一とすることができる。
【００２１】
分周部３５０は、例えばプリスケーラ等であり、入力クロックを分周した内部クロックを出力する役割を果たす。具体的には、分周部３５０は、入力クロックを選択部３２０が選択した分周比に応じた回数カウントした場合に内部クロック（ＣＬＡ）のパルスを出力する。固定分周器３６０は、内部クロック（ＣＬＡ）を２分周して分周クロック（ＣＬＯＵＴ）として出力する。
【００２２】
図４は、本実施形態に係る可変分周器３０の入出力信号を示すタイミングチャートである。初期状態において、選択部３２０によって第１分周比（たとえば１：１５）が選択されている。この状態において、分周部３５０は、入力クロックを１５回カウントした場合に（つまり、第１４パルスのときに）、内部クロック（ＣＬＡ）のパルスを出力する。内部クロックのパルスを受けて、固定分周器３６０は、内部クロックを２分周するべく分周クロックをＨレベルとする。
【００２３】
分周クロックがＨレベルとなったことに応じ、選択部３２０は、第２分周比（たとえば１：１４）を選択する。この状態において、分周部３５０は、入力クロックを１４回カウントした場合に（つまり、第２８パルスのときに）、内部クロック（ＣＬＡ）のパルスを出力する。内部クロックのパルスを受けて、固定分周器３６０は、内部クロックを２分周するべく分周クロックをＬレベルとする。これにより再度第１分周比が選択され、初期状態に戻る。
【００２４】
なお、選択部３２０が切替部３４０を有する場合には、第１分周比と第２分周比とを１４と１５とに設定された状態と、第１分周比と第２分周比とを１５と１４とに設定された状態とが交互に繰り返される。
以上、図４を参照して説明したように、図３に示す可変分周器３０によれば、入力クロックを任意の比率で分周でき、かつ、分周クロックのデューティー比を任意の比率に設定することができる。
【００２５】
図５は、本実施形態の変形例に係る可変分周器３０の構成概略を示す。可変分周器３０は、取得部５００と、算出部５１０と、分周部５２０と、選択部５５０と、固定分周器５６０とを有する。取得部５００は、分周クロックの分周比およびデューティー比の指定値を取得する。算出部５１０は、第１分周比および第２分周比として、合計が分周クロックの分周比となり、分周クロックの分周比に対する第１分周比の比率がデューティー比と略同一となる分周比を算出する。
【００２６】
分周部５２０は、第１分周器５３０と、第２分周器５４０とを有する。第１分周器５３０は、内部クロック（ＣＬＡ）のエッジでリセットされ、入力クロックを第１分周比に応じた回数カウントした場合にパルス信号を出力する。第２分周器５４０は、内部クロック（ＣＬＡ）のエッジでリセットされ、入力クロックを第２分周比に応じた回数カウントした場合にパルス信号を出力する。選択部５５０は、分周クロックの論理値に応じて第１分周器５３０が出力する信号または第２分周器５４０が出力する信号を選択し、内部クロック（ＣＬＡ）として出力する。固定分周器５６０は、内部クロックを２分周して分周クロック（ＣＬＯＵＴ）として出力する。
【００２７】
以上、本変形例によっても、分周比およびデューティー比を任意の値とすることができる。なお、本変形例における各信号の波形はＰＮを除き図４の例と略同一であるから説明を省略する。
【００２８】
図６は、実施形態またはその変形例に係る可変分周器３０を用いた検波器６０の構成概略を示す。検波器６０は、外部から入力した入力信号にローカル信号を混合することで、入力信号から特定の周波数成分を検出することを目的とする。検波器６０は、信号生成部６００と、第３ミキサ６１０と、バンドパスフィルタ６２０と、検波部６３０とを有する。信号生成部６００は、上述の可変分周器３０を用いて構成されており、様々な周波数のローカル信号を出力する。第３ミキサ６１０は、入力信号およびローカル信号を混合する。バンドパスフィルタ６２０は、入力信号およびローカル信号を混合した信号から、特定の周波数帯の信号のみを検波部６３０に通過させる。検波部６３０は、受けた信号に基づいて入力信号を検波する。
【００２９】
図７は、信号生成部６００の構成を示す。信号生成部６００は、可変分周器３０と、固定クロック生成部７００と、第１発振器７１０と、第１ミキサ７２０と、第１位相検出部７３０と、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ７４０と、第２発振器７５０と、第２ミキサ７６０と、第２位相検出部７７０とを有する。固定クロック生成部７００は、基準クロックに基づいて、第１固定クロック、第２固定クロック、および、第３固定クロックを生成して出力する。可変分周器３０は、第１固定クロックを入力クロックとし、第１固定クロックを分周した分周クロックを出力する。可変分周器３０は、利用者の設定に応じ、分周比を順次変更してもよい。
【００３０】
第１発振器７１０は、第１制御電圧に応じた周波数の第１クロックを発生する。第１ミキサ７２０は、第１クロックと第２固定クロックとを混合して、第１クロックの周波数を第２固定クロックの周波数分ダウンコンバートする。第１位相検出部７３０は、第１ミキサ７２０が出力するクロックおよび分周クロックの位相差の変化を低減させる第１制御電圧を出力する。これにより、第１クロックは、第２固定クロックの周波数との差分が可変分周器３０の出力周波数である信号となるよう制御される。
【００３１】
ダイレクト・デジタル・シンセサイザ７４０は、第３固定クロックを予め定められた周波数内で周波数変換する。例えば、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ７４０は、数百ＭＨｚの第３固定クロックを、数十ＭＨｚ程度に変換してもよい。周波数変換された信号は、さらに所定の比率で分周等され、第２位相検出部７７０に入力される。第２発振器７５０は、第２制御電圧に応じた周波数のローカル信号を発生する。第２ミキサ７６０は、ローカル信号と、第１クロックとを混合して、ローカル信号の周波数を第１クロックの周波数分ダウンコンバートする。第２位相検出部７７０は、第２ミキサ７６０が出力するクロックおよびダイレクト・デジタル・シンセサイザ７４０が出力するクロックの位相差の変化を低減させる第２制御電圧を出力する。
【００３２】
以上、図７に示す構成によれば、第１発振器７１０、第１ミキサ７２０および第１位相検出部７３０によって広範囲の周波数を設定可能とし、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ７４０、第２発振器７５０、第２ミキサ７６０および第２位相検出部７７０によって周波数の微調整を可能とする。これにより、例えば１Ｈｚ単位などの任意の周波数を広帯域に渡って出力させることができる。また本実施形態に係る可変分周器３０を用いることで、出力信号の分周比およびデューティー比を任意の比率に設定することができる。
【００３３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、パルススワローカウンタ１０の構成を示す。
【図２】図２は、パルススワローカウンタ１０の入出力信号を示すタイミングチャートである。
【図３】図３は、本実施形態に係る可変分周器３０の構成を示す。
【図４】図４は、本実施形態に係る可変分周器３０の入出力信号を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、本実施形態の変形例に係る可変分周器３０の構成概略を示す。
【図６】図６は、実施形態またはその変形例に係る可変分周器３０を用いた検波器６０の構成概略を示す。
【図７】図７は、信号生成部６００の構成を示す。
【符号の説明】
【００３５】
１０  パルススワローカウンタ
３０  可変分周器
６０  検波器
１００  プリスケーラ
１１０  分周器
１２０  分周器
３００  取得部
３１０  算出部
３２０  選択部
３３０  マルチプレクサ
３４０  切替部
３５０  分周部
３６０  固定分周器
５００  取得部
５１０  算出部
５２０  分周部
５３０  第１分周器
５４０  第２分周器
５５０  選択部
５６０  固定分周器
６００  信号生成部
６１０  第３ミキサ
６２０  バンドパスフィルタ
６３０  検波部
７００  固定クロック生成部
７１０  第１発振器
７２０  第１ミキサ
７３０  第１位相検出部
７４０  ダイレクト・デジタル・シンセサイザ
７５０  第２発振器
７６０  第２ミキサ
７７０  第２位相検出部
【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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