(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からのスイッチの開閉成信号をディジタル信号に変換して出力するゲートＩＣ、又は、所定のアナログ入力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換用ＩＣが所望に応じて設けられてなるディジタル／アナログ共用インターフェイス回路であって、
外部に設けられる素子の一端が接続される第１の接続端子と、前記第１の接続端子に接続された第２の接続端子と、前記第２の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、所定の電圧が印加される第３の接続端子と、前記第１の接続端子に接続された第４の接続端子と、前記第４の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、アースに接続された第５の接続端子と、前記第１の接続端子に接続された第６の接続端子と、前記第６の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、電源電圧が印加される第７の接続端子と、前記第１の接続端子に一端が接続され、他端が前記ゲートＩＣ又は前記アナログ・ディジタル変換用ＩＣの入力段に接続された入力用抵抗器と、前記入力用抵抗器の他端に接続された第８の接続端子と、前記第８の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、電源電圧が印加される第９の接続端子と、前記第８の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、アースに接続された第１０の接続端子と、前記ＩＣの入力段に一端が接続され、他端がアースに接続されたコンデンサとが設けられてなり、
前記第１の接続端子に外部から印加される信号が、スイッチの開閉成信号か、所定のアナログ信号かに応じて、
前記第２の接続端子と前記第３の接続端子との間に抵抗器を、
前記第４の接続端子と前記第５の接続端子との間に抵抗器を、
前記第６の接続端子と前記第７の接続端子との間に抵抗器を、
前記第８の接続端子と前記第９の接続端子との間にダイオードを、
前記第８の接続端子と前記第１０の接続端子との間にダイオードを、
それぞれ選択的に実装可能に構成されてなることを特徴とするディジタル／アナログ共用インターフェイス回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチの開閉信号に代表されるディジタル信号やセンサのアナログ出力信号等を所定の信号レベルに変換して、これらの信号を必要とする回路へ入力するためのインターフェイス回路に係り、特に、ディジタル信号入力とアナログ信号入力に対する共用化を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回路の代表的なものとして、いわゆるスイッチ信号入力のためのインターフェイス回路と、アナログ信号入力のためのインターフェイス回路とがある。
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）には、スイッチ信号入力のためのインターフェイス回路の回路構成例が示されており、以下、同図を参照しつつこの回路例について説明する。
最初に、図７（Ａ）に示されたインターフェイス回路においては、外部に設けられたスイッチ６１の一端がアースに接続され、他端がインターフェイス回路に接続されるような用い方がなされる場合、インターフェイス回路内部では、一般にプルアップ抵抗器と称される抵抗器Ｒ１を介して、そのスイッチ６１の他端に所定の電圧ＶBが印加されると共に、そのスイッチ６１の他端と抵抗器Ｒ１との接続点は抵抗器Ｒを介して所定のＩＣの入力段へ接続されるような構成とされている。
そして、ＩＣは、スイッチ６１の開閉成に応じたその入力段における電圧変化を、所定のディジタル信号のレベルに変換し、いわゆる論理値Ｈｉｇｈ、論理値Ｌｏｗのディジタル信号として後段の回路へ出力するようになっている。
【０００３】
また、外部に設けられたスイッチ６１の一端に外部で所定の電圧ＶBが印加され、他端がインターフェイス回路に接続されるような用い方がなされる場合には、図７（Ｂ）に示されたように、そのスイッチ６１の他端は、一般にプルダウン抵抗器と称される抵抗器Ｒ２を介してアースに接続されると共に、抵抗器Ｒを介してＩＣの入力段に接続されるような構成とされる。
そして、ＩＣにおいては、図７（Ａ）に示された回路構成例の場合と同様にして、スイッチ６１の開閉成に応じたディジタル信号が出力されるようになっている。
【０００４】
また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）には、アナログ信号入力のためのインターフェイス回路の回路構成例が示されており、以下、同図を参照しつつつこの回路例について説明する。
最初に、図８（Ａ）に示されたインターフェイス回路について説明すれば、この回路は、被測定対象たるある種の物理量の変化に応じて抵抗値変化を生ずるようなセンサ（例えばサーミスタ）が外部に設けられ、そのセンサの抵抗値変化を最終的にディジタル信号として得る場合に適する構成となっているものである。
すなわち、サーミスタセンサ６２の一端は、アースに接続される一方、他端は、インターフェイス回路において、電源電圧Ｖccが印加されるラインとアースとの間に直列接続された２つの抵抗器Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されたものとなっている。そして、この抵抗器Ｒ３，Ｒ４の接続点は、抵抗器Ｒを介してＩＣへ接続されて、サーミスタセンサ６２の抵抗値に応じた電圧がＩＣへ入力されるようになっている。なお、かかる回路におけるＩＣとしては、例えば、アナログ・ディジタル変換器が用いられ、結局、サーミスタセンサ６２の抵抗値、換言すれば検出値に応じたディジタル信号が図示されない後段の回路へ出力されるようになっている。
【０００５】
一方、図８（Ｂ）に示されたインターフェイス回路は、被測定対象の移動量や変位量を抵抗値変化として検出するセンサを用いる場合に適する構成となっているものである。
すなわち、例えば、ポテンショメータ６３は、車両のアクセル（図示せず）の踏み込み量を検出するため設けられたもので、その一端は、インターフェイス回路に接続されて、電源電圧Ｖccが印加される一方、他端は、アースに接続されている。さらに、被測定物の適宜な部位（例えばアクセルの適宜な部位）に接続された摺動端子６３ａは、いわゆるプルダウン抵抗器としての抵抗器Ｒ４を介してアースに接続されると共に、抵抗器Ｒを介してＩＣの入力段に接続されたものとなっている。
かかる構成においては、摺動端子６３ａの移動（変位）位置に応じたディジタル信号が図示されない後段の回路へ出力されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は、スイッチ信号入力に代表されるディジタル信号入力のためのインターフェイス回路と、アナログ信号入力のためのインターフェイス回路の回路は、別個であり、入力信号の種類に応じて回路構成し、通常は、それに適合した専用のいわゆるプリント配線基板を用いて部品の実装、接続を行うものであった。したがって、スイッチ信号入力を用いるか、アナログ信号入力を用いるかによって、それぞれ別個の配線を施した回路基板が必要となり、通常は、いわゆるプリント配線基板を別々に製造することとなるため、経済的効率が低いという問題があった。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、ディジタル信号入力とアナログ信号入力のいずれにも用いることができ、それぞれに適した回路構成を実現することのできるインターフェイス回路を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記発明の目的を達成するため、本発明に係るディジタル／アナログ共用インターフェイス回路は、
外部からのスイッチの開閉成信号をディジタル信号に変換して出力するゲートＩＣ、又は、所定のアナログ入力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換用ＩＣが所望に応じて設けられてなるディジタル／アナログ共用インターフェイス回路であって、
外部に設けられる素子の一端が接続される第１の接続端子と、前記第１の接続端子に接続された第２の接続端子と、前記第２の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、所定の電圧が印加される第３の接続端子と、前記第１の接続端子に接続された第４の接続端子と、前記第４の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、アースに接続された第５の接続端子と、前記第１の接続端子に接続された第６の接続端子と、前記第６の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、電源電圧が印加される第７の接続端子と、前記第１の接続端子に一端が接続され、他端が前記ゲートＩＣ又は前記アナログ・ディジタル変換用ＩＣの入力段に接続された入力用抵抗器と、前記入力用抵抗器の他端に接続された第８の接続端子と、前記第８の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、電源電圧が印加される第９の接続端子と、前記第８の接続端子と所定の間隔を隔てて、かつ、アースに接続された第１０の接続端子と、前記ＩＣの入力段に一端が接続され、他端がアースに接続されたコンデンサとが設けられてなり、
前記第１の接続端子に外部から印加される信号が、スイッチの開閉成信号か、所定のアナログ信号かに応じて、
前記第２の接続端子と前記第３の接続端子との間に抵抗器を、
前記第４の接続端子と前記第５の接続端子との間に抵抗器を、
前記第６の接続端子と前記第７の接続端子との間に抵抗器を、
前記第８の接続端子と前記第９の接続端子との間にダイオードを、
前記第８の接続端子と前記第１０の接続端子との間にダイオードを、
それぞれ選択的に実装可能に構成されてなるものである。
【０００８】
かかる構成においては、外部から入力される信号に応じて選択的に接続される部品を除いて、入力信号がスイッチの開閉成信号の場合と、入力信号がアナログ信号の場合のそれぞれにおいて必要となる部品間の必要な配線は予めなされているため、選択的に部品を接続するだけで、入力信号の種類に応じて好適な回路が構成されることとなり、ディジタル信号入力とアナログ信号入力のいずれにも用いることができるインターフェイス回路を提供することができることとなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図６を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、この発明の実施の形態におけるディジタル／アナログ共用インターフェイス回路（以下、単に「インターフェイス回路」と言う）の基本的な構成について図１を参照しつつ説明する。なお、図１において、便宜的に、二点鎖線を境にして紙面右側の部分（白抜き矢印以降の部分）がインターフェイス回路（図１においては「Ｉ／Ｆ」と表記）であり、二点鎖線を境に紙面左側の部分（白抜き矢印の方向と反対方向の部分）は、外部であるとし、他の図面においても同様であるとする。
まず、後述するように外部のスイッチ等の一端が接続される第１の接続端子１が設けられており、この第１の接続端子１には、入力用抵抗器２１の一端が接続され、この入力用抵抗器２１の他端は、所定のＩＣ（半導体集積化回路）３４の入力段に接続されるよう配線がなされている。
また、第１の接続端子１には、第２の接続端子２が接続されており、この第２の接続端子２と適宜な間隔を隔てて第３の接続端子３が設けられている。そして、この第３の接続端子３には、所定の電圧ＶBが印加されるように、図示されない所定の電圧ＶBの発生部からの配線がなされている。ここで、第２及び第３の接続端子２，３の間隔は、後述するようにこの間に実装される抵抗器の大きさに十分適合したものであればよいものである。
【００１０】
さらに、第１の接続端子１には、第４の接続端子４が接続されており、この第４の接続端子４と適宜な間隔を隔てて第５の接続端子５が設けられている。そして、この第５の接続端子５は、アースに接続されたものとなっている。ここで、第４及び第５の接続端子４，５の間隔は、第２及び第３の接続端子２，３間の間隔同様、抵抗器が実装されるに適した距離であればよいものである。
またさらに、第１の接続端子１には、第６の接続端子６が接続されており、この第６の接続端子６と適宜な間隔を隔てて第７の接続端子７が設けられている。
そして、この第７の接続端子７には、電源電圧Ｖccが印加されるように、図示されない電源電圧Ｖccの発生部からの配線がなされている。ここで、第６及び第７の接続端子６，７の間隔は、第２及び第３の接続端子２，３間の間隔同様、抵抗器が実装されるに適した距離であればよいものである。
【００１１】
また、先の入力用抵抗器２１とＩＣ３４の入力段との間には、第８の接続端子８が設けられて、入力用抵抗器２１の一端及びＩＣ３４の入力段と接続されたものとなっており、この第８の接続端子８と適宜な間隔を隔てて第９の接続端子９と、第１０の接続端子１０が設けられている。そして、第９の接続端子９には、電源電圧Ｖccが印加されるように、図示されない電源電圧Ｖccの発生部からの配線がなされている一方、第１０の接続端子１０は、アースに接続されたものとなっている。
さらに、ＩＣ３４の入力段は、ノイズ除去用のバイパスコンデンサ２０を介してアースに接続されたものとなっている。
なお、図１においては、ＩＣ３４の部分は簡略化した表示となっている。すなわち、通常、ＩＣは、複数の接続用のピンがそのＩＣ本体の周囲に突出形成されており、インターフェイス回路には、この複数のピンと接続される接続部分、具体的には、プリント配線基板が用いられる場合であれば、一般にスルホールと称される導電性部材が表面に形成された通孔が設けられ、この部分にＩＣが実装されるものとなっている。
【００１２】
ＩＣ３４は、このインターフェイス回路をスイッチ信号入力のために用いるか、アナログ信号入力に用いるかで、その種類は異なる（例えば、スイッチ信号入力用としては、いわゆるゲートＩＣが、アナログ信号入力用としては、アナログ・ディジタル変換用ＩＣが用いられる）が、いずれのＩＣも入力端子と出力端子とが同一のものであって、その大きさ、形状等が同一の規格のものであれば、その規格に応じて上述のような通孔を設けておけば、スイッチ信号入力用又はアナログ信号入力用いずれのＩＣであっても共通に実装可能とすることができる。
また、仮に、スイッチ信号入力用のＩＣと、アナログ信号入力用のＩＣのピンの配置等が異なり、共通の実装領域を用いることができない場合には、予めそれぞれの実装のための上述したような通孔を配した部分を形成すると共に、それぞれの入力段（入力ピン）同士を接続し、また、それぞれの出力段（出力ピン）同士を接続するようにしておけば、使用するＩＣの種類に応じていずれかの部分にＩＣを実装することで、このインターフェイス回路を共通に使用することができる。
【００１３】
なお、上述したような回路は、実際には、いわゆるプリント配線基板とするのが好適である。具体的にプリント配線をどのように配置するかは、基板の形状や大きさによって種々採り得るものであるので、ここでは特定しないが、プリント配線を用いても図１に示された回路構成が変わるものではない。
【００１４】
次に、入力信号に応じたこのインターフェイス回路の用い方について図２乃至図５を参照しつつ説明する。
最初に、スイッチ信号入力に用いられる場合において、インターフェイス回路の外部に設けられる外部スイッチ４１の一端がアースに接続され、他端が第１の接続端子１に接続されて用いられる際のこのインターフェイス回路の用い方について図２を参照しつつ説明する。
この場合、まず、第２の接続端子２と第３の接続端子３との間に、第１の抵抗器（図２においては「Ｒ１」と表記）２２を実装する。
そして、第８の接続端子８と第１０の接続端子１０との間に、ツェナーダイオード３３を、第１０の接続端子１０にそのアノード側が接続されるようにして実装することで、この外部スイッチ４１に適合したインターフェイス回路となる。
なお、この場合、ＩＣ３４は、ゲートＩＣが用いられる。
【００１５】
かかる構成においては、まず、外部スイッチ４１が開成状態とされた場合、第１の接続端子１は、第１の抵抗器２２を介して所定の電圧ＶBとなり、この電圧が入力用抵抗器２１を介してＩＣ３４の入力段へ印加されることとなる。その結果、ＩＣ３４からは、論理値Ｈｉｇｈ（又は論理値Ｌｏｗ）のディジタル信号が出力され、図示されない後段の回路へ入力されることとなる。なお、ＩＣ３４をいずれの論理値の信号を出力するものとするかは、後段の回路の動作によって要求される論理によって定まるものである。
一方、外部スイッチ４１が閉成状態とされると、第１の接続端子１は、アース電位となり、それに伴いＩＣ３４の入力段もアース電位となるため、ＩＣ３４の出力は、外部スイッチ４１が開成状態とされた場合と反対の論理値となる。
結局、このインターフェイス回路により、外部スイッチ４１の開閉成に応じたディジタル信号が得られることとなる。
【００１６】
次に、スイッチ信号入力に用いられる場合において、インターフェイス回路の外部に設けられる外部スイッチ４１の一端に所定の電圧ＶBが印加され、他端が第１の接続端子１に接続されて用いられる際のこのインターフェイス回路の用い方について図３を参照しつつ説明する。
この場合、まず、第４の接続端子４と第５の接続端子５との間に、第２の抵抗器（図３においては「Ｒ２」と表記）２３を実装する。
そして、第８の接続端子８と第１０の接続端子１０との間には、先の図２に示された例と同様にツェナーダイオード３３を実装すればよい。また、この場合、ＩＣ３４に、ゲートＩＣが用いられるもの図２に示された例と同様である。
【００１７】
かかる構成においては、まず、外部スイッチ４１が開成状態とされた場合、第１の接続端子１は、ほぼアース電位となり、同時にＩＣ３４の入力段も同電位となる。その結果、ＩＣ３４からは、論理値Ｈｉｇｈ（又は論理値Ｌｏｗ）のディジタル信号が出力され、図示されない後段の回路へ入力されることとなる。なお、ＩＣ３４をいずれの論理値の信号を出力するものとするかは、後段の回路の動作によって要求される論理によって定まるものである。
一方、外部スイッチ４１が閉成状態とされると、第１の接続端子１は、この外部スイッチ４１を介して所定の電圧ＶBとなり、この電圧が入力用抵抗器２１を介してＩＣ３４の入力段へ印加されることとなる。その結果、ＩＣ３４の出力は、外部スイッチ４１が開成状態とされた場合と反対の論理値となる。
結局、このインターフェイス回路により、外部スイッチ４１の開閉成に応じたディジタル信号が得られることとなる。
【００１８】
次に、アナログ信号入力に用いられる場合において、インターフェイス回路の外部に設けられるサーミスタ４２の一端がアースに接続され、他端が第１の接続端子１に接続されて用いられる際のこのインターフェイス回路の用い方について図４を参照しつつ説明する。
この場合、まず、第４の接続端子４と第５の接続端子５との間に、第２の抵抗器２３を実装するのは先に図３に示された例と同様である。
また、第６の接続端子６と第７の接続端子７との間に、第３の抵抗器（図４においては「Ｒ３」と表記）２４を実装する。
そして、第８の接続端子８と第９の接続端子９との間に、第１のダイオード３１を、第８の接続端子８にそのアノード側が接続されるようにして実装すると共に、第８の接続端子８と第１０の接続端子１０との間に、第２のダイオード３２を、第１０の接続端子１０にそのアノード側が接続されるようにして実装すればよい。
【００１９】
かかる構成においては、まず、サーミスタ４２は、良く知られているように、その周囲の雰囲気温度によって、その抵抗値が変化するものである。そして、この例の場合、サーミスタ４２は、第３の抵抗器２４と直列接続されて、電源電圧Ｖccが印加されると共に、第２の抵抗器２３がサーミスタ４２と並列に接続された構成となっている。したがって、第１の接続端子１には、電源電圧Ｖccが、サーミスタ４２と第２の抵抗器２３との並列接続による合成抵抗値と第３の抵抗器２４の抵抗値とによるいわゆる抵抗分圧で分圧された電圧が生じ、これがＩＣ３４に印加され、その印加電圧に対応したディジタル値がＩＣ３４から出力されることとなる。
【００２０】
次に、アナログ信号入力に用いられる場合において、インターフェイス回路の外部に、例えばポテンショメータ４３が設けられ、その一端がアースに接続され、他端にインターフェイス回路からの電源電圧Ｖccが印加され、さらに、摺動端子４３ａが第１の接続端子１に接続されて用いられる際のこのインターフェイス回路の用い方について図５を参照しつつ説明する。
この場合、ポテンショメータ４３の一端にインターフェイス回路の電源電圧Ｖccが印加される点を除けば、部品の実装は、基本的に先に図４に示された例と同様である。
すなわち、まず、第４の接続端子４と第５の接続端子５との間に、第２の抵抗器２３を実装する。そして、第８の接続端子８と第９の接続端子９との間に、第１のダイオード３１を、第８の接続端子８と第１０の接続端子１０との間に、第２のダイオード３２を、先に説明したと同様にして実装すればよい。
【００２１】
かかる構成においては、ポテンショメータ４３の摺動端子４３ａは、移動量の検出を所望する被測定対象物の適宜な箇所に接続されて、その被測定対象物と共に移動できるようになっている。
したがって、第１の接続端子１には、摺動端子４３ａの移動に応じた電圧が生ずることとなり、これがＩＣ３４に印加され、その印加電圧に対応したディジタル値がＩＣ３４から出力されることとなる。
【００２２】
次に、特に、プリント配線基板の実装に適したツェナーダイオードとダイオードの例について図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照しつつ説明する。
この例は、ツェナーダイオード３３と、第１及び第２のダイオード３１，３２が、それぞれ同一形状寸法の収納ケースに収納されたものである。
すなわち、ツェナーダイオード３３が収納される収納ケース５１も、第１及び第２のダイオード３１，３２が収納される収納ケース５２もいずれも同一形状寸法のもので、しかも、同一数の接続用ピン５１ａ〜５１ｃ，５２ａ〜５２ｃを有してなるものである。
そして、収納ケース５１においては、第１の接続ピン５１ａにツェナーダイオード３３のカソードが、第２の接続ピン５１ｂにツェナーダイオード３３のアノードが、それぞれ接続されたものとなっており、第３の接続ピン５１ｃには、収納ケース５１内部で何も接続されておらず、いいわゆる空きピンとなっている。
【００２３】
一方、収納ケース５２においては、第１の接続ピン５２ａに第１のダイオード３１のカソード及び第２のダイオード３２のアノードが、第２の接続ピン５２ｂに第１のダイオード３１のアノードが、第３の接続ピン５２ｃに第２のダイオード３２のカソードが、それぞれ接続されたものとなっている。
そして、いずれのものにおいても、第１の接続ピン５１ａ，５２ａを、第８の接続端子８に、第２の接続ピン５１ｂ，５２ｂを第１０の接続端子１０に、第３の接続ピン５１ｃ，５２ｃを第９の接続端子９に、それぞれ接続するようにすることで、それぞれの素子の方向性を確認することなく実装を終えることが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、入力信号がスイッチの開閉成信号の場合と、入力信号がアナログ信号の場合のそれぞれにおいて必要となる部品間の必要な配線は予めなされているため、入力信号の種類に応じて、選択的に部品を接続するだけで、入力信号の種類に適した回路が構成されることとなり、ディジタル信号信号入力とアナログ信号入力のいずれにも用いることができるインターフェイス回路を提供することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディジタル／アナログ共用インターフェイス回路の基本構成を示す回路図である。
【図２】スイッチ信号入力に用いられる場合の第１の部品実装例を示す回路図である。
【図３】スイッチ信号入力に用いられる場合の第２の部品実装例を示す回路図である。
【図４】アナログ信号入力に用いられる場合の第１の部品実装例を示す回路図である。
【図５】アナログ信号入力に用いられる場合の第２の部品実装例を示す回路図である。
【図６】プリント配線基板に適するツェナーダイオードとダイオードの例を示す模式図であって、図６（Ａ）はツェナーダイオードの例を示す模式図、図６（Ｂ）はダイオードの例を示す模式図である。
【図７】従来のスイッチ信号入力の場合のインターフェイス回路の構成例を示し回路図であって、図７（Ａ）は第１の構成例を示す回路図、図７（Ｂ）は第２の構成例を示す回路図である。
【図８】従来のアナログ信号入力の場合のインターフェイス回路の構成例を示し回路図であって、図８（Ａ）は第１の構成例を示す回路図、図８（Ｂ）は第２の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１…第１の接続端子
２…第２の接続端子
３…第３の接続端子
４…第４の接続端子
５…第５の接続端子
６…第６の接続端子
７…第７の接続端子
８…第８の接続端子
９…第９の接続端子
１０…第１０の接続端子
３４…ＩＣ
【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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