(57)【要約】【課題】感度温度特性調整回路において、センサの感度温度特性を調整した後にゲインを再調整する必要をなくす。【解決手段】並列に接続された、複数の異なる温度特性を有する同値抵抗５、６のうち、オペアンプ２の帰還抵抗として用いる同値抵抗を切換スイッチＳａ、Ｓｂで選択的に切り換えることにより、感度温度特性調整回路１のゲイン温度特性を調整して、センサの感度温度特性を調整するようにした。これにより、センサの感度温度特性を調整した場合でも、この調整回路１内のオペアンプ２の基準温度における入力抵抗値Ｒ０と帰還抵抗値Ｒが変化しないので、基準温度における感度温度特性調整回路１のゲインの値が変化しない。従って、センサの感度温度特性の調整後に、感度温度特性調整回路１のゲインを調整する必要性を減じることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象となる物理量に応じた値の電圧信号を出力するセンサの感度温度特性を調整する感度温度特性調整回路において、
前記センサから入力された電圧信号を増幅して出力するオペアンプと、このオペアンプに接続された帰還抵抗部と入力抵抗とを備え、
前記帰還抵抗部は、互いに異なる温度特性を有し、並列に接続された、複数の同じ抵抗値を持つ同値抵抗と、これら複数の同値抵抗のうち、前記オペアンプの帰還抵抗として用いる同値抵抗を選択的に切り換えるための切換スイッチとを含むことを特徴とする感度温度特性調整回路。
【請求項２】
前記帰還抵抗部を複数備え、これら複数の帰還抵抗部が直列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の感度温度特性調整回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象となる物理量に応じた値の電圧信号を出力するセンサの感度温度特性を調整する感度温度特性調整回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、対象となる物理量に応じた値の電圧信号を出力するセンサと接続されて、このセンサの感度温度特性を調整する感度温度特性調整回路が知られている。例えば、特許文献１に記載されたセンサ用温度特性補正回路装置は、感度温度係数（感度温度特性）調整回路に加えて、センサ部（圧力センサ）の感度を補正する感度調整回路と、感度調整回路のゲイン（増幅率）を切り換えるためのアナログスイッチとを備えている。また、このセンサ用温度特性補正回路装置は、上記の感度温度係数調整回路内のオペアンプの入力抵抗値と帰還抵抗値の比を切り換えることにより、感度温度係数調整回路のゲイン温度特性（増幅率の温度特性）を切り換えるためのアナログスイッチを備えている。
【０００３】
上記のセンサ部に物理量（外部からの圧力）が加わると、センサ部から物理量に応じた値の電圧信号が出力される。上記の温度特性補正回路装置は、この電圧信号を、上記の感度調整回路及び感度温度係数調整回路を用いて補正し、補正後の電圧信号を出力する。これにより、センサ部を構成する回路素子のばらつきに起因して、センサ部の感度や感度温度特性が変化した場合でも、ラッチメモリ等からの出力信号でアナログスイッチを切り換えることにより、センサ部の感度をほぼ一定に保てる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４２８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のセンサ部の感度温度特性を補正するために、感度温度係数調整回路のゲイン温度特性（抵抗温度係数）をアナログスイッチで切り換えた場合には、この回路内の入力抵抗値と帰還抵抗値の比も変化するため、この回路のゲインの値が変化してしまう。このため、この感度温度係数調整回路を有する温度特性補正回路装置全体のゲインの値が変化してしまう。従って、たとえ事前に感度調整回路によりセンサ部の感度（装置全体のゲイン）の調整が完了していたとしても、その後に感度温度係数調整回路により感度温度特性を補正（調整）した場合には、感度調整回路により装置全体のゲインを再調整する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、センサの感度温度特性を調整した場合でも、その後にゲインを再調整する必要のない感度温度特性調整回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の感度温度特性調整回路は、対象となる物理量に応じた値の電圧信号を出力するセンサの感度温度特性を調整する感度温度特性調整回路において、前記センサから入力された電圧信号を増幅して出力するオペアンプと、このオペアンプに接続された帰還抵抗部と入力抵抗とを備え、前記帰還抵抗部は、互いに異なる温度特性を有し、並列に接続された、複数の同じ抵抗値を持つ同値抵抗と、これら複数の同値抵抗のうち、前記オペアンプの帰還抵抗として用いる同値抵抗を選択的に切り換えるための切換スイッチとを含むことを特徴とする。ここで、「同値抵抗」とは、基準温度において同じ抵抗値を持つ抵抗を意味する。
【０００８】
この感度温度特性調整回路において、前記帰還抵抗部を複数備え、これら複数の帰還抵抗部が直列に接続されていることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の感度温度特性調整回路によれば、並列に接続された、複数の異なる温度特性を有する同値抵抗のうち、オペアンプの帰還抵抗として用いる同値抵抗を切換スイッチで選択的に切り換えることにより、回路のゲイン温度特性を調整して、センサの感度温度特性を調整（補正）するようにした。これにより、この調整回路のゲイン温度特性を調整する（センサの感度温度特性を調整する）ために、オペアンプの帰還抵抗として用いる同値抵抗を切換スイッチで切り換えた場合でも、この調整回路内のオペアンプの（基準温度における）入力抵抗値と帰還抵抗値が変化しないので、基準温度における感度温度特性調整回路の増幅率（ゲインの値）が変化しない。従って、センサの感度温度特性の調整後に、この調整回路のゲインを調整する必要性を減じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る感度温度特性調整回路の回路構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る感度温度特性調整回路の回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施形態による感度温度特性調整回路について、図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態による感度温度特性調整回路（以下、「調整回路」と略す）の回路構成を示す。この調整回路１は、対象となる物理量に応じた値の電圧信号を出力するセンサ（例えば、外部からの圧力に応じた値の電圧信号を出力する圧力センサ）と電気的に接続されて、このセンサの感度温度特性を調整する回路である。この調整回路１は、センサから入力された電圧信号を増幅して出力するオペアンプ２と、このオペアンプ２に接続された帰還抵抗部３と入力抵抗４とを備え、オペアンプ２と帰還抵抗部３と入力抵抗４とにより構成された反転増幅回路である。
【００１２】
上記の帰還抵抗部３は、互いに異なる温度特性を有し、並列に接続された、複数の同じ抵抗値Ｒを持つ同値抵抗５、６と、これら２つの同値抵抗５、６のうち、オペアンプ２の帰還抵抗として用いる同値抵抗を選択的に切り換えるための切換スイッチＳａ，Ｓｂを含む。これらの切換スイッチＳａ，Ｓｂは、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等で構成されている。なお、上記の「同値抵抗」とは、基準温度において同じ抵抗値を持つ抵抗を意味する。
【００１３】
上記のオペアンプ２の正相（＋）側の入力ピンには、基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。また、オペアンプ２の逆相（−）側の入力ピンは、入力抵抗４を介して、センサに接続されており、この逆相側の入力ピンには、基準電圧Ｖｒｅｆにセンサからの電圧信号Ｖｉを重畳した電圧（Ｖｒｅｆ＋Ｖｉ）が入力される。オペアンプ２は、上記の正相側の入力ピンに入力される基準電圧Ｖｒｅｆと、入力抵抗４を介して逆相側の入力ピンに入力される電圧（Ｖｒｅｆ＋Ｖｉ）との差分の電圧である入力電圧信号Ｖｉを、入力抵抗値と帰還抵抗値との比で決定される電圧増幅率ＡＶで増幅する。そして、この入力電圧信号Ｖｉを電圧増幅率ＡＶで増幅した信号を出力電圧信号ＶＯとして出力する。
【００１４】
入力抵抗４の抵抗温度係数ＴＣＲ０、及び帰還抵抗部３内の同値抵抗５の抵抗温度係数ＴＣＲａを考慮すると、上記の電圧増幅率ＡＶ（調整回路１のゲインＧ）は、切換スイッチＳａがオンの場合には、下記の（１）式のように表される。
Ｇ＝Ｒ（１＋ＴＣＲａ・Ｔ）／Ｒ０（１＋ＴＣＲ０・Ｔ）
≒（Ｒ／Ｒ０）｛１＋（ＴＣＲａ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝・・・（１）
ただし、上式におけるＲ０、Ｒは、それぞれ入力抵抗４、同値抵抗５の基準温度における抵抗値を表し、Ｔは、基準温度からの温度差を表す。また、ＴＣＲａ＜＜１、ＴＣＲ０＜＜１とする。
【００１５】
また、入力抵抗４の抵抗温度係数ＴＣＲ０、及び帰還抵抗部３内の同値抵抗６の抵抗温度係数ＴＣＲｂを考慮すると、上記の電圧増幅率ＡＶ（調整回路１のゲインＧ）は、切換スイッチＳｂがオンの場合には、下記の（２）式のように表される。
Ｇ＝Ｒ（１＋ＴＣＲｂ・Ｔ）／Ｒ０（１＋ＴＣＲ０・Ｔ）
≒（Ｒ／Ｒ０）｛１＋（ＴＣＲｂ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝・・・（２）
ただし、上式におけるＲ０、Ｒは、それぞれ入力抵抗４、同値抵抗５の基準温度における抵抗値を表し、Ｔは、基準温度からの温度差を表す。また、ＴＣＲｂ＜＜１、ＴＣＲ０＜＜１とする。
【００１６】
上記の（１）式と（２）式より、切換スイッチＳａがオンのときの調整回路１のゲイン温度特性は、｛１＋（ＴＣＲａ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝であり、切換スイッチＳｂがオンのときの調整回路１のゲイン温度特性は、｛１＋（ＴＣＲｂ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝である。本調整回路１は、上記の２種類のゲイン温度特性を用いて、センサの感度温度特性を補正（調整）する。より詳細に言うと、本調整回路１では、切換スイッチＳａ，Ｓｂで、調整回路１自体のゲイン温度特性を切り換える（変更する）ことにより、センサの感度温度特性を設計値に近づけるように補正することができる。従って、上記の調整回路１のゲイン温度特性（｛１＋（ＴＣＲａ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝、又は｛１＋（ＴＣＲｂ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝）は、センサの感度温度特性に対する補正値でもある。このことから、本調整回路１は、センサの感度温度特性に対する補正値を切換スイッチＳａ，Ｓｂで変更することができるようにしたものであるとも言える。
【００１７】
第１の実施形態の調整回路１によれば、並列に接続された、複数の異なる温度特性を有する同値抵抗５、６のうち、オペアンプ２の帰還抵抗として用いる同値抵抗を切換スイッチＳａ，Ｓｂで切り換えることにより、調整回路１のゲイン温度特性を調整して、センサの感度温度特性を調整（補正）するようにした。これにより、調整回路１のゲイン温度特性を調整する（センサの感度温度特性を調整する）ために、オペアンプ２の帰還抵抗として用いる同値抵抗５、６を切り換えた場合でも、調整回路１内のオペアンプ２の（基準温度における）入力抵抗値Ｒ０と帰還抵抗値Ｒが変化しないので、基準温度における調整回路１のゲインの値（Ｒ／Ｒ０）が変化しない。従って、調整回路１のゲイン温度特性の調整（センサの感度温度特性の調整）後に、調整回路１のゲインを調整する必要性を減じることができる。
【００１８】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態による調整回路１の回路構成を示す。本実施形態の調整回路１は、２つの帰還抵抗部３１、３２を備え、これら２つの帰還抵抗部３１、３２が直列に接続されている点が、上記第１の実施形態と異なっている。本実施形態における他の構成については、上記第１の実施形態と同様である。
【００１９】
上記の帰還抵抗部３１は、互いに異なる温度特性を有し、並列に接続された、複数の同じ抵抗値Ｒ１を持つ同値抵抗５１、６１を有している。また、帰還抵抗部３１は、２つの同値抵抗５１、６１のうち、オペアンプ２の帰還抵抗として用いる同値抵抗を切り換えるための切換スイッチＳａ１，Ｓｂ１を含んでいる。
【００２０】
上記の帰還抵抗部３２は、互いに異なる温度特性を有し、並列に接続された、複数の同じ抵抗値Ｒ２を持つ同値抵抗５２、６２を有している。また、帰還抵抗部３２は、２つの同値抵抗５２、６２のうち、オペアンプ２の帰還抵抗として用いる同値抵抗を選択的に切り換えるための切換スイッチＳａ２，Ｓｂ２を含んでいる。
【００２１】
オペアンプ２は、正相側の入力ピンに入力される基準電圧Ｖｒｅｆと、入力抵抗４を介して逆相側の入力ピンに入力される電圧（Ｖｒｅｆ＋Ｖｉ）との差分の電圧である入力電圧信号Ｖｉを、入力抵抗値と帰還抵抗値との比で決定される電圧増幅率ＡＶで増幅する。そして、この入力電圧信号Ｖｉを電圧増幅率ＡＶで増幅した信号を出力電圧信号ＶＯとして出力する。ただし、図２中の反転増幅回路では、帰還抵抗が、２つの直列に接続された帰還抵抗部３１、３２から構成されている。このため、その帰還抵抗値Ｒは、帰還抵抗部３１における同値抵抗５１又は同値抵抗６１の抵抗値Ｒ１と、帰還抵抗部３２における同値抵抗５２又は同値抵抗６２の抵抗値Ｒ２とを加算した抵抗値（Ｒ１＋Ｒ２）になる。
【００２２】
上記の電圧増幅率ＡＶ（調整回路１のゲインＧ）は、入力抵抗４の抵抗温度係数ＴＣＲ０、及び同値抵抗５１、５２の抵抗温度係数ＴＣＲａを考慮すると、切換スイッチＳａ１、Ｓａ２がオンの場合には、下記の（３）式のように表される。
Ｇ＝｛Ｒ１（１＋ＴＣＲａ・Ｔ）＋Ｒ２（１＋ＴＣＲａ・Ｔ）｝／Ｒ０（１＋ＴＣＲ０・Ｔ）
≒（Ｒ／Ｒ０）｛１＋（ＴＣＲａ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝・・・（３）
ただし、上式におけるＲ０、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ入力抵抗４、同値抵抗５１、同値抵抗５２の基準温度における抵抗値を表し、Ｔは、基準温度からの温度差を表す。また、Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２であり、ＴＣＲａ＜＜１、ＴＣＲ０＜＜１とする。
【００２３】
また、上記の電圧増幅率ＡＶ（調整回路１のゲインＧ）は、入力抵抗４の抵抗温度係数ＴＣＲ０、及び同値抵抗６１、６２の抵抗温度係数ＴＣＲｂを考慮すると、切換スイッチＳｂ１、Ｓｂ２がオンの場合には、下記の（４）式のように表される。
Ｇ＝｛Ｒ１（１＋ＴＣＲｂ・Ｔ）＋Ｒ２（１＋ＴＣＲｂ・Ｔ）｝／Ｒ０（１＋ＴＣＲ０・Ｔ）
≒（Ｒ／Ｒ０）｛１＋（ＴＣＲｂ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝・・・（４）
ただし、上式におけるＲ０、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ入力抵抗４、同値抵抗６１、同値抵抗６２の基準温度における抵抗値を表し、Ｔは、基準温度からの温度差を表す。また、Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２であり、ＴＣＲｂ＜＜１、ＴＣＲ０＜＜１とする。
【００２４】
また、上記の電圧増幅率ＡＶ（調整回路１のゲインＧ）は、入力抵抗４の抵抗温度係数ＴＣＲ０、及び同値抵抗５１、６２の抵抗温度係数ＴＣＲａ、ＴＣＲｂを考慮すると、切換スイッチＳａ１、Ｓｂ２がオンの場合には、下記の（５）式のように表される。
Ｇ＝｛Ｒ１（１＋ＴＣＲａ・Ｔ）＋Ｒ２（１＋ＴＣＲｂ・Ｔ）｝／Ｒ０（１＋ＴＣＲ０・Ｔ）
≒（Ｒ／Ｒ０）［１＋｛（Ｒ１／Ｒ）・ＴＣＲａ＋（Ｒ２／Ｒ）・ＴＣＲｂ−ＴＣＲ０｝・Ｔ］・・・（５）
ただし、上式におけるＲ０、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ入力抵抗４、同値抵抗５１、同値抵抗６２の基準温度における抵抗値を表し、Ｔは、基準温度からの温度差を表す。また、Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２であり、ＴＣＲａ＜＜１、ＴＣＲｂ＜＜１、ＴＣＲ０＜＜１とする。
【００２５】
また、上記の電圧増幅率ＡＶ（調整回路１のゲインＧ）は、入力抵抗４の抵抗温度係数ＴＣＲ０、及び同値抵抗６１、５２の抵抗温度係数ＴＣＲａ、ＴＣＲｂを考慮すると、切換スイッチＳｂ１、Ｓａ２がオンの場合には、下記の（６）式のように表される。
Ｇ＝｛Ｒ１（１＋ＴＣＲｂ・Ｔ）＋Ｒ２（１＋ＴＣＲａ・Ｔ）｝／Ｒ０（１＋ＴＣＲ０・Ｔ）
≒（Ｒ／Ｒ０）［１＋｛（Ｒ１／Ｒ）・ＴＣＲｂ＋（Ｒ２／Ｒ）・ＴＣＲａ−ＴＣＲ０｝・Ｔ］・・・（６）
ただし、上式におけるＲ０、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ入力抵抗４、同値抵抗６１、同値抵抗５２の基準温度における抵抗値を表し、Ｔは、基準温度からの温度差を表す。また、Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２であり、ＴＣＲａ＜＜１、ＴＣＲｂ＜＜１、ＴＣＲ０＜＜１とする。
【００２６】
上記の（３）式より、切換スイッチＳａ１、Ｓａ２がオンのときの調整回路１のゲイン温度特性は、｛１＋（ＴＣＲａ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝である。上記の（４）式より、切換スイッチＳｂ１、Ｓｂ２がオンのときの調整回路１のゲイン温度特性は、｛１＋（ＴＣＲｂ−ＴＣＲ０）・Ｔ｝である。上記の（５）式より、切換スイッチＳａ１、Ｓｂ２がオンのときの調整回路１のゲイン温度特性は、［１＋｛（Ｒ１／Ｒ）・ＴＣＲａ＋（Ｒ２／Ｒ）・ＴＣＲｂ−ＴＣＲ０｝・Ｔ］である。上記の（６）式より、切換スイッチＳｂ１、Ｓａ２がオンのときの調整回路１のゲイン温度特性は、［１＋｛（Ｒ１／Ｒ）・ＴＣＲｂ＋（Ｒ２／Ｒ）・ＴＣＲａ−ＴＣＲ０｝・Ｔ］である。
【００２７】
本調整回路１は、上記の４種類のゲイン温度特性を用いて、センサの感度温度特性を補正（調整）する。より詳細に言うと、本調整回路１では、切換スイッチＳａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２を用いて、調整回路１自体のゲイン温度特性を切り換える（変更する）ことにより、センサの感度温度特性を設計値に近づけるように補正することができる。従って、上記の調整回路１の４種類のゲイン温度特性は、センサの感度温度特性に対する補正値でもある。このことから、本調整回路１は、センサの感度温度特性に対する補正値を切換スイッチＳａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２で変更することができるようにしたものであるとも言える。
【００２８】
第２の実施形態の調整回路１によれば、上記第１の実施形態の調整回路１に比べて、切換スイッチＳａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２により切り換え可能な（調整回路１の）ゲイン温度特性の種類が増すので、センサの感度温度特性に対する補正値の種類も増す。このため、上記第１の実施形態の調整回路１に比べて、センサの感度温度特性に対する補正をより精度良く行うことが可能になる。
【００２９】
さらにまた、第２の実施形態の調整回路１によれば、帰還抵抗部３１において、並列に接続された、２つの異なる温度特性を有する同値抵抗５１、６１のうち、オペアンプ２の帰還抵抗として用いる同値抵抗を切換スイッチＳａ１，Ｓｂ１で切り換えるようにした。また、帰還抵抗部３２において、並列に接続された、２つの異なる温度特性を有する同値抵抗５２、６２のうち、オペアンプ２の帰還抵抗として用いる同値抵抗を切換スイッチＳａ２，Ｓｂ２で切り換えるようにした。これらの帰還抵抗として用いる同値抵抗の切り換えにより、調整回路１のゲイン温度特性を調整して、センサの感度温度特性を調整（補正）することができる。これにより、調整回路１のゲイン温度特性を調整する（センサの感度温度特性を調整する）ために、オペアンプ２の帰還抵抗として用いる同値抵抗５１、６１、５２、６２を切り換えた場合でも、調整回路１内のオペアンプ２の（基準温度における）入力抵抗値Ｒ０と帰還抵抗値Ｒ（＝Ｒ１＋Ｒ２）が変化しないので、基準温度における調整回路１のゲインの値（Ｒ／Ｒ０）が変化しない。従って、調整回路１のゲイン温度特性の調整（センサの感度温度特性の調整）後に、調整回路１のゲインを調整する必要性を減じることができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記第１及び第２の実施形態では、並列に接続された２つの異なる温度特性を有する同値抵抗のうち、オペアンプの帰還抵抗として用いる同値抵抗を切り換えるようにした。けれども、並列に接続された３つ以上の異なる温度特性を有する同値抵抗のうち、オペアンプの帰還抵抗として用いる同値抵抗を切り換えるようにしてもよい。これにより、上記第１及び第２の実施形態の調整回路に比べて、切り換え可能な（調整回路の）ゲイン温度特性の種類が増すので、センサの感度温度特性に対する補正値の種類も増す。このため、上記第１及び第２の実施形態の調整回路に比べて、センサの感度温度特性に対する補正をより精度良く行うことが可能になる。
【００３１】
また、上記第２の実施形態では、オペアンプの帰還抵抗が、２つの直列に接続された帰還抵抗部により構成されている場合の例を示したが、３つ以上の直列に接続された帰還抵抗部により構成されていてもよい。この構成においても、上記第２の実施形態の調整回路に比べて、切り換え可能な（調整回路の）ゲイン温度特性の種類が増すので、センサの感度温度特性に対する補正値の種類も増す。このため、上記第２の実施形態の調整回路に比べて、センサの感度温度特性に対する補正をより精度良く行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００３２】
１    調整回路（感度温度特性調整回路）
２    オペアンプ
３、３１、３２    帰還抵抗部
４    入力抵抗
５、６、５１、５２、６１、６２  同値抵抗
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２  切換スイッチ
【図１】
2013021527.tif 000003
【図２】
2013021527.tif 000004