(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線を介してセンタサーバ装置に接続される網制御装置と、センサデータを出力する複数のセンサとの間に接続され、網制御装置を介してセンタサーバ装置との間でリンクを確立し、各センサから取得したセンサデータを送信するセンサ端末装置において、
データ取得周期で前記複数のセンサから前記センサデータを取得する第１の手段と、
前記データ取得周期の２以上の整数倍のデータ保存周期ごとに、当該データ保存周期内で取得した前記センサデータの最大値、最小値、平均値の少なくとも１つを保存データとして保存する第２の手段と、
前記データ保存周期の２以上の整数倍のデータ重畳周期ごとに、当該データ重畳周期内で保存した前記保存データの中で最古の保存データを保存した時刻と前記保存データを重畳した重畳データを生成する第３の手段と、
所定の前記センサの所定の前記データ重畳周期に対応する前記重畳データをその識別子とともに一括して送信する第４の手段と
を備えたことを特徴とするセンサ端末装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ端末装置において、
前記第４の手段は、時計部の時刻情報に基づき、前記重畳データを一括送信する時刻にセンサ端末装置から自律的に送信する構成、または前記センタサーバ装置から要求するセンサの識別子と、重畳データの識別子を含む要求電文に応答して、対応する前記重畳データを一括して送信する構成である
ことを特徴とするセンサ端末装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ端末装置において、
前記第４の手段は、前記センタサーバ装置に対する前記重畳データの伝送状態に応じて前記データ重畳周期を変更する構成である
ことを特徴とするセンサ端末装置。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサ端末装置において、
前記第４の手段は、センサデータと規定値を比較し、前記重畳データを構成する前記保存データの変化量を監視し、当該センサデータが規定値を規定数連続して超えた場合、または下回った場合にのみ、当該センサデータを含むデータ保存周期で生成される保存データを一括して送信する構成である
ことを特徴とするセンサ端末装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ端末装置において、
前記第２の手段は、所定時刻を起点に、前記センサデータの平均値を積算した積算値を保存し、
前記第４の手段は、前記重畳データとともにその時点の前記積算値を送信する構成である
ことを特徴とするセンサ端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサから取得したセンサデータを通信回線を介して遠隔のセンタサーバ装置へ転送するセンサ端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔監視システムは、例えばガス・水道・電気等の検針値や、例えば温度・湿度・風量・気圧等のセンサデータをセンサ端末装置で収集し、さらにセンタサーバ装置へ送信して処理するシステムであり、Ｍ２Ｍ通信のアプリケーションの一つとして世の中に広く導入されている。
【０００３】
図８は、従来の遠隔監視システムの構成例を示す。
図８において、センサ１１が接続されるセンサ端末装置１２やガスメーター１３は、通信インタフェースを介して網制御装置（以下「ＮＣＵ」と記述する）１４に接続される。このＮＣＵ１４は通信回線１５を介してセンタサーバ装置１６と接続され、双方向通信する構成になっている。通信回線１５は、例えばＰＳＴＮ、ＩＳＤＮ、ＡＤＳＬ、光回線、携帯電話回線、ＰＨＳ回線等の公衆回線が用いられる。
【０００４】
なお、ＮＣＵ１４とセンサ端末装置１２やガスメータ１３との間の通信に特定小電力無線を利用する構成、すなわちＮＣＵ１４として無線接続されるＮＣＵ親機とＮＣＵ子機で構成し、ＮＣＵ子機にセンサ端末装置１２やガスメータ１３を接続する構成であってもよい。
【０００５】
従来の遠隔監視システムにおけるセンサ端末装置は、所定の周期でセンサデータを取得し、ＮＣＵ経由でセンタサーバ装置に送信する構成であり、設置場所を選ばないためにＮＣＵを含めて電池駆動が望まれている。また、従来のセンサ端末装置は、取得したセンサデータを１つずつタイムスタンプを付与してセンタサーバ装置へ送信し、センタサーバ装置は受信したセンサデータを蓄積して管理する構成になっている。したがって、センサデータの取得周期が短くなるほど通信回数が増大し、センサ端末装置とＮＣＵの電池寿命が短くなっていた。
【０００６】
これに対して、所定の周期で取得したセンサデータをメモリに蓄積し、ある程度まとまったセンサデータを一括してセンタサーバ装置へ転送するバッチ処理も一般的に行われている。しかし、例えば１分ごとに取得したセンサデータを１日分一括して送信する場合、1440個のセンサデータにそれぞれタイムスタンプを付与して送信することになり、しかもセンサ端末装置に接続されるセンサの数に応じてデータ量が増大することになるので、バッチ処理の周期を長くすることにも限界があった。
【０００７】
一方、逐次取得するセンサデータの時間的な変化率が設定値を超えたとき（異常を検出したとき）に、それまで蓄積したセンサデータの一部を一括送信する方法もある（特許文献１）。この方法は、リアルタイムデータを扱う火災報知機などに適用されるもので、センサデータを送信する基準となる設定値は異常と判断するための値である。そのため、蓄積したセンサデータの一部を一括送信するタイミングは異常検出時に限られるが、データ送信頻度は異常とみなす設定値次第であり適宜調整されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３０２９７１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明で想定する遠隔監視システムのセンサ端末装置は、例えば温度や使用電気量などの日常的なセンサデータを定期的に収集するものであり、電池寿命の長期化を図りながらデータ送信頻度（バッチ処理の周期）と１回に送信するデータ量の最適化が課題となる。すなわち、電池寿命の長期化のためにデータ送信頻度を小さくすると１回に送信するデータ量が大きくなり、センタサーバ装置側のメモリ量および受信処理負担が大きくなる。データ送信頻度を大きくすると１回に送信するデータ量は小さくなるものの、送信回数の増大によってセンサ端末装置とＮＣＵの電池寿命が短くなる。
【００１０】
また、センサデータの取得周期を長くしてバッチ処理で一括送信するデータ量を小さくする方法もあるが、センサデータの変化に対する時間分解能が低下する。
【００１１】
本発明は、遠隔監視システムにおいて、電池寿命の長期化を図りながらデータ送信頻度と１回に送信するデータ量の最適化を図ることができるセンサ端末装置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】
【００１２】
本発明は、通信回線を介してセンタサーバ装置に接続される網制御装置と、センサデータを出力する複数のセンサとの間に接続され、網制御装置を介してセンタサーバ装置との間でリンクを確立し、各センサから取得したセンサデータを送信するセンサ端末装置において、データ取得周期で複数のセンサからセンサデータを取得する第１の手段と、データ取得周期の２以上の整数倍のデータ保存周期ごとに、当該データ保存周期内で取得したセンサデータの最大値、最小値、平均値の少なくとも１つを保存データとして保存する第２の手段と、データ保存周期の２以上の整数倍のデータ重畳周期ごとに、当該データ重畳周期内で保存した保存データの中で最古の保存データを保存した時刻と保存データを重畳した重畳データを生成する第３の手段と、所定のセンサの所定のデータ重畳周期に対応する重畳データをその識別子とともに一括して送信する第４の手段とを備える。
【００１３】
本発明のセンサ端末装置において、第４の手段は、時計部の時刻情報に基づき、重畳データを一括送信する時刻にセンサ端末装置から自律的に送信する構成、またはセンタサーバ装置から要求するセンサの識別子と、重畳データの識別子を含む要求電文に応答して、対応する重畳データを一括して送信する構成である。
【００１４】
第１の発明のセンサ端末装置において、第４の手段は、センタサーバ装置に対する重畳データの伝送状態に応じてデータ重畳周期を変更する構成である。
【００１５】
本発明のセンサ端末装置において、第４の手段は、センサデータと規定値を比較し、前記重畳データを構成する前記保存データの変化量を監視し、当該センサデータが規定値を規定数連続して超えた場合、または下回った場合にのみ、当該センサデータを含むデータ保存周期で生成される保存データを一括して送信する構成である。
【００１６】
第１の発明のセンサ端末装置において、第２の手段は、所定時刻を起点に、センサデータの平均値を積算した積算値を保存し、第４の手段は、重畳データとともにその時点の積算値を送信する構成である。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、時刻情報に基づくタイミングで、所定のデータ取得周期で検出した複数のセンサデータから、最大値、最小値、平均値、積算値等の有用データを算出し、所定のデータ保存周期で保存データとして保存するため、保存データ量が減り、メモリ容量を節約できる。
【００２０】
さらに、複数のセンサに対して共通の時刻情報に基づいて処理できるので、当該センサデータをセンタサーバ装置でグラフ化し、変化の推移を比較する際にも容易にセンサデータの時間軸を揃えることができるため、正確なデータ比較が可能となる。
【００２１】
また、保存データを複数個重畳した重畳データとして、所定の時刻に一括で送信するため、センサ端末装置からの送信データ量、通信回数を削減することができる。
【００２２】
また、センサ端末装置が通信回線状況に応じて、保存データを重畳するデータ重畳周期を変更するため、送信１回あたりのデータ長を調整でき、効率的なデータ通信を実現できる。
【００２３】
また、重畳データ内における保存データの変化量に応じて、データ送信が有意である場合にのみデータが送信されるため、通信回数を削減することができる。
【００２４】
第２の発明によれば、複数のセンサからのセンサデータを処理した保存データを複数個重畳して所定の時刻に送信するため、センサ端末装置からの送信データ量、通信回数を削減することができる。
【００２５】
また、データ取得周期で取得したセンサデータの変化量に応じて、データ送信が有意である場合にのみデータが送信されるため、イベント発生時には、リアルタイム性を確保しながら通信回数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のセンサ端末装置の実施例構成を示す図である。
【図２】センサデータの取得および処理手順を示すタイムチャートである。
【図３】記憶部１３４に保存されるデータ構成を示す図である。
【図４】送信電文のフォーマット例を示す図である。
【図５】データ重畳周期の変更処理手順を示すフローチャートである。
【図６】保存データの変化量監視による送信制御手順を示すフローチャートである。
【図７】各センサの保存データの一括送信処理手順を示すフローチャートである。
【図８】遠隔監視システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明のセンサ装置の実施例構成を示す。
図１において、センサ端末装置１００は、ＮＣＵ１４との通信を行う通信インタフェース部１１０、センサ１１からセンサデータを入力するセンサデータ入力部１２０、センサ端末装置全体を制御する制御部１３０により構成される。
【００２８】
本実施例のセンサ端末装置１００は、センサデータ入力部１２０を介して、複数（図１では一例として、４つ）のセンサ１１からセンサデータ（アナログ値またはデジタル値）を取得し、通信インタフェース部１１０を介して所定の標準インタフェースにより、ＮＣＵ１４とデータの送受を行う。
【００２９】
制御部１３０は、センサ端末装置１００の動作を管理するために使用する時刻情報の管理を行う時計部１３１と、センサ１１から所定のデータ取得周期でセンサデータを取得するデータ取得制御部１３２と、取得したセンサデータを所定のデータ保存周期で演算処理（最大値、最小値、平均値、所定時刻から平均値を積算した積算値の少なくとも１つを算出）する演算部１３３と、演算処理した保存データを記憶部１３４へ保存するデータ書き込み制御部１３５と、保存データを所定のデータ重畳周期で重畳した重畳データまたは保存データから送信電文を構築するデータ構築部１３６と、送信電文の送信タイミングを制御する送信制御部１３７とから構成される。
【００３０】
時計部１３１は、年（ここでは一例として、西暦）、月、日、時、分、秒の中のデータ取得周期以上の時刻情報を保持している。例えば、データ取得周期が１分であれば、分以上の時刻情報を保持する。随時、センタサーバ装置から送信される時刻情報を含むデータを受信して時刻調整が行われる。データ取得制御部１３２、演算部１３３、データ書き込み制御部１３５、データ構築部１３６、送信制御部１３７は、時計部１３１からの時刻情報に基づいて各動作が制御される。
【００３１】
以下、センサ端末装置１００の運用開始時刻が2012年１月１日00時00分（24時間表記）、各センサからセンサデータを取得するデータ取得周期が１分、取得したセンサデータを演算処理して保存するデータ保存周期が１時間（60分）、データ保存周期で保存された保存データを重畳するデータ重畳周期が１日（24時間）、重畳データを一括送信する時刻が毎日01時30分の場合について説明する。
【００３２】
なお、データ保存周期はデータ取得周期の整数倍であり、データ重畳周期はデータ保存周期の整数倍の関係であればよく、上記の数値はその一例である。また、各センサから同じデータ取得周期でセンサデータを取得し、同じデータ保存周期で保存データを生成／保存し、同じデータ重畳周期で保存データを重畳してもよく、各センサごとにそれぞれ異なるタイミングあってもよい。
【００３３】
図２は、センサデータの取得および処理手順を示す。図３は、記憶部１３４に保存されるデータ構成を示す。
【００３４】
図２および図３において、センサ端末装置１００のデータ取得制御部１３２は、データ取得間隔（１分）でセンサからセンサデータを取得して蓄積する。演算部１３３は、データ保存周期（１時間）ごとに蓄積した60個のセンサデータの最大値、最小値、平均値の少なくとも１つからなる保存データを生成し、データ書き込み制御部１３５がデータ保存周期（１時間）ごとに第１保存データ、第２保存データ、…として記憶部１３４に保存する。なお、第１保存データには、タイムスタンプとして最初のセンサデータを取得した時刻「2012年１月１日０時00分」が保存される。すなわち、第１保存データとして０時00分から０時59分までの60個のセンサデータの最大値、最小値、平均値の少なくとも１つとタイムスタンプが保存され、第２保存データとして１時00分から１時59分までの60個のセンサデータの最大値、最小値、平均値の少なくとも１つが保存される。第３保存データ以降も同様である。
【００３５】
ここで、記憶部１３４にデータ重畳周期（2012年１月１日０時00分〜23時59分）に対応する第１保存データ〜第24保存データが保存されると、このデータ群を第１重畳データとして管理する。以下同様に、次のデータ重畳周期（2012年１月２日０時00分〜23時59分）に対して、センサデータの取得を開始し、データ保存周期ごとに第１保存データ〜第24保存データを保存し、第２重畳データが生成される。図３には、センサ(1) 〜センサ(N) のデータとして、それぞれ最新のＭ日分の第１重畳データ〜第Ｍ重畳データが記憶部１３４に保存された状態を示し、Ｍ日分以降は順次上書きされる。なお、Ｍは、記憶部１３４の容量に依存し、２以上の値とすることが望ましい。
【００３６】
第１重畳データと第２重畳データの区切りは、第２重畳データの第１保存データに付与されたタイムスタンプの位置で識別することができる。また、各重畳データの第２保存データ〜第24保存データは、第１保存データのタイムスタンプに１時間ずつ加算すればデータ取得時間を識別できるので、タイムスタンプは不要である。これにより、各重畳データにおけるタイムスタンプを１／24に削減でき、重畳データの容量を低減することができる。
【００３７】
また、演算部１３３は、センサ端末装置１００の運用開始時刻を起点に、データ保存周期ごとに算出されるセンサデータの平均値を積算した積算値を記憶部１３４に保存する。図３では、センサ(1) 〜センサ(N) の積算値が保存された状態を示す。例えば、第１保存データが保存されるときは１時間分のセンサデータの平均値が積算値として保存され、第２保存データが保存されるときは第１保存データにおける平均値と第２保存データにおける平均値の和が積算値として保存され、以下同様に、第１重畳データが形成されるときは第１保存データ〜第24保存データの24個の平均値の和が積算値として保存される。したがって、積算される平均値はデータ保存周期ごとの60個のセンサデータの平均値であるので、当該積算値を60倍することにより、運用開始時刻からの全センサデータの積算値を算出することができる。すなわち、当該積算値は全センサデータを積算する場合に比べて１／60の値となる。
【００３８】
データ構築部１３６は、第１重畳データが揃った時点で、第１保存データ〜第24保存データとして保存されている各データ保存周期（１時間）における最大値、最小値、平均値と、その時点の積算値の中から所望のデータを読み出し、電文化し、１時30分に送信制御部１３７からセンタサーバ装置へ一括送信する。ここで、読み出すデータは、最大値、最小値、平均値、積算値の全てであってもよいし、例えば平均値のみであってもよい。
【００３９】
図４は、送信電文のフォーマット例を示す。
図４(1) に示す電文は、センサ(n) の第ｍ重畳データ（ｎは１〜Ｎ、ｍは１〜Ｍの整数）を一括送信する例である。センサ端末装置を一意に識別するための端末ＩＤ、処理内容を識別するためのコマンド種別、センサ(n) を一意に識別するセンサ識別子、第ｍ重畳データを識別する重畳データ識別子、第ｍ重畳データの第１保存データを保存したときのタイムスタンプ、第ｍ重畳データの第１保存データから第24保存データから構成される。各保存データは、データ保存周期におけるセンサデータの最大値、最小値、平均値の少なくとも１つが含まれる。また、電文には、必要に応じて第ｍ重畳データが形成される時点の積算値が含まれていてもよい。複数のセンサの重畳データを送信する場合には、センサごとにセンサ識別子で区別される当該電文を１つずつ送信する。
【００４０】
図４(2) に示す電文は、センサ(1) 〜(N) の第ｍ重畳データを一括送信する例である。端末ＩＤ、コマンド種別、さらにセンサ(1) 〜(N) の重畳データ識別子と第ｍ重畳データが順番に配置される。
【００４１】
図４(3) に示す電文は、センサ(1) 〜(N) の所定の第ｍ重畳データを一括送信する例である。一括送信する所定の第ｍ重畳データがセンサごとに同じであれば重畳データ識別子が省略され、センサ(1) 〜(N) の第ｍ重畳データが順番に配置される。例えば、各センサの最新の重畳データを一括送信する場合には、センサ(1) 〜(N) の第Ｍ重畳データが順番に配置される。
【００４２】
図４(4) に示す電文は、センサ(1) 〜(N) の特定の保存データ（最大値、最小値、平均値、その時点の積算値の少なくとも１つ）を一括送信する例である。当該電文を送信するタイミングについては実施例２として別途説明する。
【００４３】
ところで、図４(1),(2),(3) に示す電文は、センサ端末装置の時計部１３の時刻情報に基づき、重畳データを一括送信する時刻（上記の例では毎日01時30分）にセンサ端末装置から自律的に送信されるが、センサ端末装置がセンタサーバ装置からの要求電文に応答して送信してもよい。図４(1) の電文を要求するセンタサーバ装置からの要求電文には、要求するセンサの識別子と、重畳データの識別子が含まれる。図４(2),(3) の電文を要求するセンタサーバ装置からの要求電文には、重畳データの識別子が含まれる。
【００４４】
（データ重畳周期の変更）
以上説明した実施例では、データ保存周期が１時間でデータ重畳周期が１日であれば、重畳データには第１保存データから第24保存データまでが含まれるが、データ重畳周期に応じて送信する重畳データのデータ長を変えてもよい。重畳データを送信して伝送エラーによりＡＣＫ応答待ち時間がタイムアウトする場合、そのタイムアウト回数を計数する手段を設ける。そして、タイムアウト回数が規定値を超えた場合には、データ重畳周期を短縮して次の重畳データのデータ長を短くする制御を行うことにより、伝送エラーの頻度が低下し、タイムアウト回数を低減することができる。
【００４５】
図５は、データ重畳周期の変更処理手順を示す。
図５において、データ重畳周期分の保存データを重畳して重畳データを形成し（Ｓ１）、当該重畳データを電文化して送信する（Ｓ２）。ＡＣＫ応答待ちのタイムアウト回数が規定値を超過すれば（Ｓ３：Yes ）、データ重畳周期を短縮する（Ｓ４）。
【００４６】
（保存データの変化量監視）
以上説明した実施例では、センサ端末装置がセンタサーバ装置に対して、所定の時刻（毎日01時30分）に重畳データ（第１保存データ〜第24保存データ）を一括送信するが、重畳データ内における保存データの変化量を監視する手段を設け、当該変化量が規定値を超えた場合のみ、重畳データを送信するようにしてもよい。重畳データの第１保存データから第24保存データの変化量の評価は、標準偏差または変化量絶対値総和を算出し、規定値と比較する方法を用いることができる。変化量絶対値総和は、隣接する保存データの差分の絶対値を積算したものである。
【００４７】
図６は、保存データの変化量監視による送信制御手順を示す。
図６において、データ重畳周期分の保存データを重畳して重畳データを形成し（Ｓ11）、当該重畳データ内の保存データの変化量を算出する（Ｓ12）。当該変化量が規定値を超過すれば（Ｓ３：Yes ）、重畳データ内の保存データのデータ変動が大きいと判断し、重畳データを電文化して送信する（Ｓ14）。一方、当該変化量が規定値以下であれば（Ｓ３：No）、重畳データ内の保存データのデータ変動が小さく、有意な保存データではないと判断して当該重畳データの送信は行わず、次の重畳データの処理に入る。したがって、送信されなかった重畳データは保存限界であるＭ日後に最新の重畳データに上書きされ、有意な重畳データのみの送信によってデータ送信を必要最小限に抑えることができる。
【実施例２】
【００４８】
実施例２のセンサ端末装置は、図４(4) に示すように、センサ(1) 〜(N) の特定の保存データ（最大値、最小値、平均値、その時点の積算値の少なくとも１つ）を一括送信する。送信するタイミングは、例えば予め設定された所定の周期としてもよい。時計部１３１の時刻情報に基づき、所定の周期で記憶部１３４から保存データを読み出し、電文化して送信する。例えば、午前３時に送信する場合には、各センサごとに重畳データとして確定する前の第３保存データにタイムスタンプを添えて一括送信される。また、センサ端末装置がセンタサーバ装置からの要求電文に応答し、その時点の最新の保存データをタイムスタンプを添えて送信してもよい。
【００４９】
また、データ取得周期（１分）で取得したセンサデータと規定値を比較する手段を設け、所定のセンサのセンサデータが規定値を規定数連続して超えた場合、または下回った場合にのみ、当該センサデータを含むデータ保存周期で生成される各センサの保存データを一括送信してもよい。例えば、午前３時から始まるデータ保存周期（60分）の中で、センサデータが規定値を規定数連続して超えた場合に、午前４時に各センサの第４保存データを送信する。
【００５０】
図７は、各センサの保存データの一括送信処理手順を示す。
図７において、データ取得周期ごとに各センサのセンサデータを取得し（Ｓ21）、少なくとも１つのセンサのセンサデータが規定値を超えまたは下回り（Ｓ22：Yes ）、その連続超過回数が規定数を超えたときに（Ｓ23：Yes ）、センサデータに変化があったと判断し、各センサの保存データを一括送信する（Ｓ24）。一方、センサデータに規定値を超えるまたは下回る変化がないか、変化があっても規定数だけ連続していなければ、センサデータの変化が小さく、有意なセンサではないと判断して保存データの送信は行わない。このように、有意な保存データのみの送信によってデータ送信を必要最小限に抑えることができる。
【００５１】
なお、センサ端末装置は、本実施例の各センサの保存データを一括送信する形態と、図４(1) 〜(3) に示した重畳データを一括送信する形態とを組み合わせて、それぞれ適当なタイミングで各センサデータから処理された保存データあるいは重畳データをセンタサーバ装置へ送信するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１１  センサ
１２  センサ端末装置
１３  ガスメーター
１４  網制御装置（ＮＣＵ）
１５  通信回線
１６  センタサーバ装置                                                          １００  センサ端末装置
１１０  通信インタフェース部
１２０  センサデータ入力部
１３０  制御部
１３１  時計部
１３２  データ取得制御部
１３３  演算部
１３４  記憶部
１３５  データ書き込み制御部
１３６  データ構築部
１３７  送信制御部
【図１】
0005591869.tif 000002
【図２】
0005591869.tif 000003
【図３】
0005591869.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005591869.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005591869.tif 000009