(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線端末間で無線通信を行って構成されるネットワークが少なくとも一つ存在し、ネットワーク内の各無線端末の間ではパケット通信によってデータを送受信するような無線通信システムにおいて、
各無線端末が送信するデータパケットは、各無線端末が送信するデータの一部を組み込むことができるデータブリゲード部とその端末が送信するデータを格納したデータ部を少なくとも含むように構成され、上記データブリゲード部には受信した各無線端末の送信データの一部を蓄積するとともに自分の端末の送信データの一部をコピーすること、を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
複数の無線端末間で無線通信を行って構成される複数のネットワークと、
前記各ネットワーク内の、一つの無線端末に割り当てられたビーコン局及びそのネットワークの他の無線端末にそれぞれ割り当てられたスレーブ局と、
それぞれ複数のスロットに時分割したビーコン期間とデータ期間が交互に繰り返されるように構成され、ビーコン期間とデータ期間の対を一単位とし、これを１チャンネルとして使用し、ビーコン期間でのビーコンパケットの送受信により各ネットワークでチャンネル取得する手順と、この手順によりチャンネル取得した場合は、ビーコン期間の後に続くデータ期間において各スレーブ局にそれぞれ割り当てられたデータスロットにおいてのみスレーブ局からデータパケットを送信するように制御する手順を含む通信プロトコルと、
を備えた無線通信システムにおいて、
スレーブ局から送信するデータパケットは、少なくともネットワークＩＤとスロットＩＤを含むプリアンブル部と、各スレーブ局が送信するデータの一部を組み込むことのできるデータブリゲード部と、当該スレーブ局が送信するデータを格納したデータ部から構成されること、を特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記無線端末は、データパケットを受信したとき、そのパケットが自機に割り当てられたデータスロットの直前のスロットで送信されたスロットか否かを判定するスロット判定手段と、
前記受信データパケットが直前のスロットで送信されたデータパケットの場合は、該受信データパケットのデータブリゲード部を自機が送信するデータパケットのデータブリゲード部として組み込むデータブリゲード部組み込み手段と、
自機のデータパケットの送信タイミングにおいて、前記データブリゲード部組み込み手段によって受信データパケットのデータブリゲード部が組み込まれた送信データパケットのデータブリゲード部の所定の部分に自機が送信するデータの一部をコピーしてから該データパケットを送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記ビーコン期間でのビーコンパケットの送受信により各ネットワークでチャンネル取得する手順は、
各ネットワークのビーコン局において、ビーコン期間のスロットをランダムに選択してビーコンパケットを送信する準備を行い、選択しないスロットでは受信動作を行い、自ネットワークのビーコン局がビーコンパケットを送信するより前に他のネットワークのビーコンパケットを受信した場合にはそのチャンネルは他のネットワークのものとし、他のネットワークのビーコンパケットを受信する前にビーコンパケットを送信できればそのチャンネルを自ネットワークのものとする、手順であることを特徴とする請求項２または３記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記各無線端末の無線通信部は、パケットを受信して受信バッファ部に格納する受信部と、
受信部によって受信されたパケットを格納する受信バッファ部と、
受信部によって受信されたパケットが自機のスロットの直前のスロットで送信された自ネットワークのデータパケットか否かの判定を行い、前記受信パケットが自機のスロットの直前のスロットで送信された自ネットワークのデータパケットのとき、送信部にデータブリゲード組み込み指示を出すパケット解析部と、
パケット解析部からのデータブリゲード組み込み指示を受けて、前記受信バッファに格納されたパケットのデータブリゲード部を送信パケットのデータブリゲード部として組み込み、その後、送信パケットのデータの一部を該送信パケットのデータブリゲード部にコピーし、プロトコル生成部からのデータ送信タイミングを受けて前記送信パケットの送信を行う送信部と、
データ送信タイミングを生成して前記送信部に与えるプロトコル生成部と、
を備えたことを特徴とする請求項３または４記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記無線端末は移動体に搭載されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記移動体は車両であることを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一のネットワーク内の移動端末が１台のビーコン局と複数台のスレーブ局で構成されている複数のネットワーク間及び同一ネットワーク内での無線通信技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基地局なしで複数のネットワーク間及び同一ネットワーク内での無線通信が行われる通信環境として、例えば、車両間の無線通信システムがあり、基地局を用いることなく車両間の通信を行なうにはコンテンション方式を採用することが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車両間での無線通信技術の開発は、道路交通システムや鉄道車両システム等への応用が大変期待されるものである。具体的には、同一進路上の前方車両の速度や位置を後続車へ通報したり、他車両の異常情報が入手できることは、走行中の車両制御にとって大変貴重な情報となる。
【０００４】
しかし、基地局を用いることなく車両間の通信を行なうためにコンテンション方式をそのまま導入すると車両の台数や運用形態を考慮したシステム設計が不可能となるといった問題点がある。
【０００５】
一方、車両間の通信手段として、線路や道路側に各車両との無線通信制御を行なう装置等の高度なバックボーンを必要とせず、簡便に利用できる無線システムの構築が望まれているが、車両間のこのような無線通信システムの構築に際しては無線通信であるが故に、通信の信頼性、周波数の有効利用、隠れ端末問題や通信チャンネルの確保等を考慮した無線通信システムが当然考慮されなければならないという無線通信技術上の要請がある。
【０００６】
このような課題を解決するための技術として、本願出願人が平成１１年１０月２０日に出願の特願平１１−２９８３８６号に提案の無線通信システムがある。
【０００７】
上記提案の無線通信システムの概要を述べると、この無線通信システムの通信環境には図５に示すように複数のネットワーク１、２、３、４、・・が存在している。また、同一のネットワークの無線端末は図６に示すように１台のビーコン局６１と複数台のスレーブ局６２、６３、・・・、６９、・・で構成されている。
【０００８】
ここで、チャンネルを取得して通信を行いたい時は各ネットワークに１台存在するビーコン局はビーコン期間からランダムに１つのスロットを選択する。そして、この選択したスロットを送信スロットとし、ビーコンパケットを送信する準備をする。
【０００９】
送信スロットとして選択しなかったスロットでは、他のネットワークのビーコン局がビーコンパケットを送信したか否かをチェックするために受信動作を行う。ここで、自ネットワークのビーコン局がビーコンパケットを送信するより前に他のネットワークのビーコンを受信すると、このチャンネルは他のネットワークのチャンネルとなる。これに対し、他のネットワークのビーコンを受信する前にビーコンパケットを送信できればこのチャンネルは自ネットワークのものとなる。つまり、自ネットワークのビーコンを送信、または受信することでチャンネルを取得できれば、図７に示すようにビーコン期間７１に続くデータ期間７２でデータ通信が行われる。
【００１０】
データ期間内の各スロットはネットワーク内に存在するビーコン局とスレーブ局それぞれに個別に割り当てられているため、ビーコン局及びスレーブ局が送信するデータパケットは衝突することがない。
【００１１】
また、上記提案の無線通信システムのようなビーコンを使用したスロット通信では、ビーコン局がビーコンパケットを送信してチャンネルを取得してもビーコン局が送信したビーコンパケットを受信することができなかったスレーブ局（隠れ端末）がある場合には、そのスレーブ局はチャンネルを取得したことを認識できないためデータ期間の自局のスロットでデータを送信することができないが、この問題点を解決するものとして、本願出願人が平成１２年１２月２８日に出願の特願２０００−４００９４５に提案の無線通信システムがある。
【００１２】
上記特願２０００−４００９４５に提案の無線通信システムでは、通信プロトコルは、更に、ビーコン期間に各ネットワークのビーコン局からビーコンパケットを送信する手順と、データ期間を複数のデータスロットに時分割し、各データスロットを各ネットワークのスレーブ局に割り当てる手順と、各ネットワークのスレーブ局は自局に割り当てられたデータスロット期間にのみ自局のデータパケットを送信可能に制御する手順とを含み、各スレーブ局は、それぞれのスレーブ局が属するネットワークのビーコン局または該ネットワークのパケットを受信したとき、この受信パケットが自局の属するネットワークのビーコン局からのビーコンパケットまたは自局の属するネットワークの他のスレーブ局からのデータパケットの場合は、自局に割り当てられているデータスロットで自局のデータパケットを送信するように制御するので、図１に示す例のようにスレーブ局１３（隠れ端末）は障害物９０の存在によりビーコン局１０からのビーコンパケットを受信できなくても、各スレーブ局１１〜１４はデータ送信時に、自ネットワークのパケット（ビーコンパケットまたはデータパケット）を受信すればデータパケットの送信が可能となるように構成されているので、自ネットワークがチャンネル権を取得した場合は、同じネットワークに属するスレーブ局１２やスレーブ局１４からデータパケットを受け取ることができるので、データパケットを送信することができる。
【００１３】
しかしながら、特願２０００−４００９４５に提案の無線通信システムでは、障害物９０がある場合、隠れ端末であるスレーブ局１３はデータパケット送信はできるがビーコン局１０からのビーコンパケットを受信できないので、スレーブ局１３はビーコン局１０が送信したデータパケットを完全に失ってしまうといった問題点が残っている。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、同一のネットワーク内の無線端末が１台のビーコン局と複数台のスレーブ局で構成されている複数のネットワーク間において、同一ネットワーク内でビーコン局に対し隠れ端末が生じるような通信環境にあっても隠れ端末が重要度の高いデータを受信し、自スロット以降の無線端末に送信できる無線通信システムの提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明の無線通信システムは、複数の無線端末間で無線通信を行って構成されるネットワークが少なくとも一つ存在し、ネットワーク内の各無線端末の間ではパケット通信によってデータを送受信するような無線通信システムにおいて、各無線端末が送信するデータパケットは、各無線端末が送信するデータの一部を組み込むことができるデータブリゲード部とその端末が送信するデータを格納したデータ部を少なくとも含むように構成され、上記データブリゲード部には受信した各無線端末の送信データの一部を蓄積するとともに自分の端末の送信データの一部をコピーすること、を特徴とする。
【００１６】
また第２の発明は、上記第１の発明の無線通信システムにおいて、複数の無線端末間で無線通信を行って構成される複数のネットワークと、各ネットワーク内の、一つの無線端末に割り当てられたビーコン局及びそのネットワークの他の無線端末にそれぞれ割り当てられたスレーブ局と、それぞれ複数のスロットに時分割したビーコン期間とデータ期間が交互に繰り返されるように構成され、ビーコン期間とデータ期間の対を一単位とし、これを１チャンネルとして使用し、ビーコン期間でのビーコンパケットの送受信により各ネットワークでチャンネル取得する手順と、この手順によりチャンネル取得した場合は、ビーコン期間の後に続くデータ期間において各スレーブ局にそれぞれ割り当てられたデータスロットにおいてのみスレーブ局からデータパケットを送信するように制御する手順を含む通信プロトコルと、を備えた無線通信システムにおいて、スレーブ局から送信するデータパケットは、少なくともネットワークＩＤとスロットＩＤを含むプリアンブル部と、各スレーブ局が送信するデータの一部を組み込むことのできるデータブリゲード部と、当該スレーブ局が送信するデータを格納したデータ部から構成されること、を特徴とする。
【００１７】
また、第３の発明は上記第２の発明の無線通信システムにおいて、無線端末は、データパケットを受信したとき、そのパケットが自機に割り当てられたデータスロットの直前のスロットで送信されたスロットか否かを判定するスロット判定手段と、受信データパケットが直前のスロットで送信されたデータパケットの場合は、該受信データパケットのデータブリゲード部を自機が送信するデータパケットのデータブリゲード部として組み込むデータブリゲード部組み込み手段と、自機のデータパケットの送信タイミングにおいて、データブリゲード部組み込み手段によって受信データパケットのデータブリゲード部が組み込まれた送信データパケットのデータブリゲード部の所定の部分に自機が送信するデータの一部をコピーしてから該データパケットを送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、第４の発明は上記第２または第３の発明の無線通信システムにおいて、ビーコン期間でのビーコンパケットの送受信により各ネットワークでチャンネル取得する手順は、各ネットワークのビーコン局において、ビーコン期間のスロットをランダムに選択してビーコンパケットを送信する準備を行い、選択しないスロットでは受信動作を行い、自ネットワークのビーコン局がビーコンパケットを送信するより前に他のネットワークのビーコンパケットを受信した場合にはそのチャンネルは他のネットワークのものとし、他のネットワークのビーコンパケットを受信する前にビーコンパケットを送信できればそのチャンネルを自ネットワークのものとする、手順であることを特徴とする。
【００１９】
また、第５の発明は上記第３または第４の発明の無線通信システムにおいて、各無線端末の無線通信部は、パケットを受信して受信バッファ部に格納する受信部と、受信部によって受信されたパケットを格納する受信バッファ部と、受信部によって受信されたパケットが自機のスロットの直前のスロットで送信された自ネットワークのデータパケットか否かの判定を行い、受信パケットが自機のスロットの直前のスロットで送信された自ネットワークのデータパケットのとき、送信部にデータブリゲード組み込み指示を出すパケット解析部と、パケット解析部からのデータブリゲード組み込み指示を受けて、受信バッファに格納されたパケットのデータブリゲード部を送信パケットのデータブリゲード部として組み込み、その後、送信パケットのデータの一部を該送信パケットのデータブリゲード部にコピーし、プロトコル生成部からのデータ送信タイミングを受けて送信パケットの送信を行う送信部と、データ送信タイミングを生成して送信部に与えるプロトコル生成部と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、第６の発明は上記第１乃至第５の発明のいずれかの無線通信システムにおいて、無線端末は移動体に搭載されていることを特徴とする。
【００２１】
また、第７の発明は上記第６の発明の無線通信システムにおいて、移動体は車両であることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は隠れ端末が存在する通信環境の説明図である。図１に示す通信環境では通信しようとしているネットワーク環境に障害物９０があるため、ビーコン局１０が送信するパケットはスレーブ局１３では受信できない。つまり、ビーコン局１０からみてスレーブ局１３は隠れ端末になっている。
【００２３】
本発明の無線通信システムは前述した特願２０００−４００９４５に提案の無線通信システムの通信プロトコル、つまり、ビーコン期間とデータ期間が交互に繰り返されるように構成され、更に、ビーコン期間に各ネットワークのビーコン局からビーコンパケットを送信する手順と、データ期間を複数のデータスロットに時分割し、各データスロットを各ネットワークのスレーブ局に割り当てる手順と、各ネットワークのスレーブ局は自局に割り当てられたデータスロット期間にのみ自局のデータパケットを送信可能に制御する手順とを含んでいる。
【００２４】
また、各スレーブ局は、それぞれのスレーブ局が属するネットワークのビーコン局または該ネットワークのパケットを受信したとき、この受信パケットが自局の属するネットワークのビーコン局からのビーコンパケットまたは自局の属するネットワークの他のスレーブ局からのデータパケットの場合は、自局に割り当てられているデータスロットで自局のデータパケットを送信するように制御する。
【００２５】
また、チャンネルを取得して通信を行いたい時は各ネットワークに１台存在するビーコン局はビーコン期間からランダムに１つのスロットを選択する。そして、この選択したスロットを送信スロットとし、ビーコンパケットを送信する準備をする。送信スロットとして選択しなかったスロットでは、他のネットワークのビーコン局がビーコンパケットを送信したか否かをチェックするために受信動作を行う。ここで、自ネットワークのビーコン局がビーコンパケットを送信するより前に他のネットワークのビーコンを受信すると、このチャンネルは他のネットワークのチャンネルとなる。これに対し、他のネットワークのビーコンを受信するより前にビーコンパケットを送信できればこのチャンネルは自ネットワークのものとなる。つまり、自ネットワークのビーコンを送信、または受信することでチャンネルを取得できれば、図７に示すようにビーコン期間７１に続くデータ期間７２でデータ通信が行われる。
【００２６】
したがって、スレーブ局１３（隠れ端末）は障害物９０の存在によりビーコン局１０からのビーコンパケットを受信できなくても、同じネットワークに属するスレーブ局１２やスレーブ局１４からデータパケットを受け取ることができるので、データパケットを送信できる。
【００２７】
また、このような通信環境にあっても、通常、隣接する無線端末同士では正常に通信できる（以下、図１の例で、スレーブ局１２とスレーブ局１４は隠れ端末（スレーブ局）１３とパケットの送受信が可能であるとする）。
【００２８】
いま、ビーコン局１０がビーコンパケットを送信してチャンネルを取得したとする。チャンネルを取得すると、最初のスロットでビーコン局１０がデータパケットを送信し、続くそれぞれのスロットでスレーブ局１１、スレーブ局１２、スレーブ局１３、スレーブ局１４がデータパケットを送信する、といったように、ネットワーク内の無線端末は、時間的に後に続くデータ期間の各スロットでデータパケットを送信する。
【００２９】
ここで、このとき送信するデータパケットの一部に、順次、次の端末に受け渡す部分を設けておけば、離れた無線端末からのデータパケットを直接受信できなくても、直前の無線端末が送信したデータパケットの特定の部分を読み取ることで受信できなかったデータパケットの一部分を得ることができる。
【００３０】
図２は本発明の無線通信システムで使用するデータパケットの構成例を示す図である。
パケット２０は、図２（ａ）に示すようにネットワークＩＤ情報やスロットＩＤ情報等のパケット自体の情報を含むプリアンブル部２１、無線端末間で順次受け渡していくデータブリゲード部２２、実際にデータとして送信したい情報が含まれているデータ部２３で構成される。
【００３１】
データブリゲード部２２は、パケット２０の中で、順次、次の無線端末に受け渡される部分であり、図２（ｂ）に示すようにデータブリゲード部２２にはデータ部２３の一部２３１がコピーされる。この部分２３１はデータ部２３の中の重要な部分にあたり、必ず送信したい情報である。そのような必ず送信したい重要なデータの例としては、例えば複数の車両に無線通信端末を搭載した場合は「緊急ブレーキが踏まれた情報」等が具体例として上げられる。このパケット２０を自機が割り当てられたデータスロットで送信すると、その次のデータスロットを割り当てられた無線端末がこのデータパケットを受信する。
【００３２】
パケットを受信した無線端末は受信したパケットのデータブリゲード部２２を自機が送信するパケットに組み込み、その後、図２（ｃ）に示すように送信パケットのデータ部２３から重要部分２３２を取り出してデータブリゲード部２２にコピーする。これを各スロットの通信毎に繰り返すことで送信されるデータパケットには、図２（ｄ）に示すように、その無線端末による送信以前のスロットで他の無線端末が送信したデータパケットの重要部分２３３が含まれることになる。このようにパケットを構成することにより、隠れ端末があっても重要なデータは順次伝送され隠れ端末も重要なデータを受信して自スロット以降の無線端末に送信することができる。
【００３３】
図３は本発明の無線端末の送受信部の要部構成例を示すブロック図である。
送受信部３０は、パケットを受信する受信部３１と、受信データを一時的に記憶する受信バッファ３２と、受信したパケットを調べ、その結果により送信部３４に対し受信パケットのデータブリゲード部のコピー指示を出すパケット解析部３３と、パケット解析部３３からの指示により送信パケットに受信パケットのデータブリゲード部を組み込んだり、送信パケットを組み立て、所定のデータ送信タイミング信号により、データブリゲード部にデータ部の重要な１部をコピーし、作成したパケットを次の無線端末に送信する送信部３４と、データ送信タイミングを生成し送信部３４に与えるプロトコル生成部３５と、を備えている。
【００３４】
図４は、送受信部のパケット送受信動作の一実施例を示すフローチャートである。
図４で、受信部３１はデータパケットを受信すると、受信したパケットを受信バッファに記憶すると共にパケット解析部３３に渡す。パケット解析部３３はそのパケットが自機に割り当てられたデータスロットの直前で送信されたデータパケットか否かを判定し、直前で送信されたデータパケットの場合は送信部３４に受信バッファ３２に記憶されている受信パケットのデータブリゲード部を送信するパケットに組み込むよう指示信号を送ってステップＳ２に遷移し、そうでない場合は次のパケットの受信を待つ（ステップＳ１）。
【００３５】
送信部３４は受信バッファ３２に格納されている受信パケットからデータブリゲード部を取り出して送信パケットのデータブリゲード部に組み込む（ステップＳ２）。
【００３６】
次に、送信部３４はプロトコル生成部３５から自機に割り当てられたデータスロットの送信タイミング信号を受け取ると（ステップＳ３）、送信パケットのデータ部から重要な部分を取り出してデータブリゲード部にコピーし、作成したパケットの送信を行う（ステップＳ５）。
【００３７】
以上、本発明の一実施例について説明したが本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能であることはいうまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
上記説明したように、第１の発明の無線通信システムによれば、送信パケットの一部に次の無線端末に受け渡す部分（データブリゲード部）を設け、データの一部をこの部分にコピーできるように構成してあるので、送信パケットを次の無線端末に受け渡すようにすることにより、データの一部を自スロット以降の端末に送信することができる。
【００３９】
また、第２及び第３の発明の無線通信システムによれば、無線送信端末は受信データのデータブリゲード部を送信パケットのデータブリゲード部として組み込み、その後、送信データをデータブリゲード部にコピーした送信パケットを次の無線端末に受け渡す手段を備えているので、隠れ端末が存在する通信環境であっても、重要度の高いデータ等を自スロット以降の端末に送信することができる。
【００４０】
また、第４の発明の無線通信システムによれば、無線送信端末の無線通信部は受信データのデータブリゲード部を送信パケットのデータブリゲード部として組み込み、その後、送信データをデータブリゲード部にコピーした送信パケットを所定の送信タイミングで次の無線端末に送信できるので、隠れ端末が存在する通信環境であっても、重要度の高いデータ等を自スロット以降の端末に送信することができる。
【００４１】
また、第５の発明の無線通信システムによれば、ある１群の移動体中の１つの移動体をビーコン局とし、その移動体に従属する移動体をスレーブ局とした複数のネットワークを構成すれば、障害物があっても、基地局なしに移動体グループの制御を行うことができる。
【００４２】
また、第６の発明の無線通信システムによれば、１群の車両中の１つの車両（通常は先頭車両）をビーコン局とし、その車両に従属する車両をスレーブ局とした複数のネットワークを構成すれば、障害物があっても、基地局なしに車両グループの制御を行うことができるので、道路交通システムや鉄道車両システム等への具体的応用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】隠れ端末が存在する通信環境の説明図である。
【図２】本発明の無線通信システムで使用するデータパケットの構成例を示す図である。
【図３】本発明の無線端末の送受信部の要部構成例を示すブロック図である。
【図４】送受信部のパケット送信動作の一実施例を示すフローチャートである。
【図５】複数のネットワークからなる通信環境の説明図である。
【図６】ネットワーク上でビーコン局とスレーブ局からなる無線端末構成の一実施例を示す図である。
【図７】ビーコンを使用したスロット通信プロトコルの説明図である。
【符号の説明】
１、２、３、４  ネットワーク
１０  ビーコン局（無線端末）
１１、１２、１３、１４  スレーブ局（無線端末）
２０  データパケット
２１  プリアンブル部
２２  データブリゲード部
２３  データ部
３１  受信部
３２  受信バッファ
３３  パケット解析部
３４  送信部
３５  プロトコル生成部
７１  ビーコン期間
７２  データ期間
２３１、２３２、２３３  一部分
【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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