(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ通信およびデータ処理を行うデータ処理装置と、
データ処理装置との間でデータ通信を行うとともにデータに基づいて被制御対象を監視制御する複数のリレーと、
上記データ処理装置と上記複数のリレーとの間を接続する伝送路とを備えた同期動作システムにおいて、
複数のリレーは、リレーグループに分けられ、
上記データ処理装置は、各リレーグループに属するリレーのうちの１つに対して基準時刻情報または遅延時間測定用情報を同報送信し、
上記各リレーグループの上記１つのリレーは、受信した上記基準時刻情報あるいは遅延時間測定用情報の返信データを直ちに返信し、
上記データ処理装置は、それぞれのリレーグループからの返信データの受信時に内部タイマーから受信時刻情報を取り込み、上記基準時刻情報あるいは遅延時間測定用情報を送信したときの時刻情報と上記受信時刻情報との時間差に基づいて、上記データ処理装置と上記各リレーグループ間において発生する通信データの送受信に伴うそれぞれの遅延時間を測定し、測定された各遅延時間を対応するリレーグループに属する複数のリレーに対して同報送信し、
各リレーグループの各リレーは、受信した遅延時間をそれぞれ保持し、保持された遅延時間を用いて自身が扱う通信データに含まれる時間情報の補正を行うことを特徴とする同期動作システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ処理装置と複数のリレーとを伝送路で接続した同期動作システムに係り、詳しくは、データ処理装置および複数のリレーを通信データに基づいて同期動作させるための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
データ処理装置と複数のリレーとを伝送路で接続した同期動作システムでは一般的に、データ処理装置と各リレーそれぞれにタイマーを持たせるとともに、これらデータ処理装置および複数のリレーの間で通信データを交換し、この通信データに含まれる時間情報に基づいて各部のタイマーの時刻にあわせて動作することにより、相互に同期を図りつつ動作する。
【０００３】
図８は特開平０１−４１９６号公報に開示された従来の同期動作システムの構成を示すブロック図である。図において、４はデータ通信を行うデータ処理装置、５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・はそれぞれ機器や系統などの状態を監視しているリレー、３はこれら複数のリレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・とデータ処理装置４とを接続する伝送路である。
【０００４】
次に動作について説明する。
図９は上記従来の同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。図に示すように、まず、データ処理装置４は全てのリレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・に対して基準時刻情報を同報送信する。各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・はその基準時刻情報を受信したら、その基準時刻情報に基づいて自身のリレータイマーの時刻を設定する（時刻を同期させる）。
【０００５】
その後、データ処理装置４はリレー５ａへ時刻設定確認コマンドを送信し、リレー５ａがその時刻設定確認コマンドの受信に応じて応答データをデータ処理装置４に返信する。これにより、データ処理装置４はリレー５ａに対して基準時刻情報が受信されているか否かを確認することができる。そして、データ処理装置４はこの動作を全てのリレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・に対して順番に行い、これにより同報送信に基づく時刻設定が全てのリレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・においてなされたか否かを確認する。
【０００６】
そして、このようにデータ処理装置４の基準時刻を各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・に設定することで、従来の同期動作システムは、これらデータ処理装置および複数のリレーの間で通信データを交換し、この通信データに含まれる時間情報に基づいて各部のタイマーの時刻にあわせて動作することで、相互に同期を図りつつ動作することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の同期動作システムは以上のように構成されているので、伝送路３における通信データの遅延により、データ処理装置４と複数のリレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・との時刻を精度良く一致させることはできないなどの課題があった。そして、プラントなどを監視制御するシステムとして利用した場合には、その時刻不一致により所望の同期精度が得られなくなったり、システムの動作が不当に制限されてしまったりするなどの問題があった。
【０００８】
つまり、データ処理装置４と各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・との間の伝送路３の距離は一般的に異なるのが常であるため、データ処理装置４が基準時刻情報を各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・に向けて同報送信しても、それが各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・に到達するタイミングは一般的に異なる。従って、同一の基準時刻情報に基づいて各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・のリレータイマーの時刻を設定したとしても、その設定するタイミング自体が各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・毎に異なるものとなってしまい、基準時刻情報に基づいて各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・がカウントを始めるタイミングがずれてしまうからである。
【０００９】
また、例え、データ処理装置４と各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・との伝送路３の距離を精度良く一致させたとしても、その距離を０とすることは現実的ではないので、データ処理装置４並びに各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・の時刻とを精度良く一致させることはできず、少なくともデータ処理装置４の時刻と各リレー５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・の時刻とを精度良く一致させることはできない。
【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、伝送路による遅延時間の影響に制限されることなく、高い精度にてデータ処理装置および複数のリレーの動作を同期させることができ、かつ遅延測定の負荷、時間を簡略化、軽減化させる同期動作システムを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る同期動作システムは、データ通信およびデータ処理を行うデータ処理装置と、データ処理装置との間でデータ通信を行うとともにデータに基づいて被制御対象を監視制御する複数のリレーと、データ処理装置と複数のリレーとの間を接続する伝送路とを備えた同期動作システムにおいて、複数のリレーが、リレーグループに分けられ、データ処理装置が、各リレーグループに属するリレーのうちの１つに対して基準時刻情報または遅延時間測定用情報を同報送信し、各リレーグループの１つのリレーは、受信した基準時刻情報あるいは遅延時間測定用情報の返信データを直ちに返信し、データ処理装置は、それぞれのリレーグループからの返信データの受信時に内部タイマーから受信時刻情報を取り込み、基準時刻情報あるいは遅延時間測定用情報を送信したときの時刻情報と受信時刻情報との時間差に基づいて、データ処理装置と各リレーグループ間において発生する通信データの送受信に伴うそれぞれの遅延時間を測定し、測定された各遅延時間を対応するリレーグループに属する複数のリレーに対して同報送信し、各リレーグループの各リレーは、受信した遅延時間をそれぞれ保持し、保持された遅延時間を用いて自身が扱う通信データに含まれる時間情報の補正を行うようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
参考例１．
図１はこの発明の実施の形態ではないがこの発明に関連する参考例１による同期動作システムの構成を示すブロック図である。図において、１はデータ通信およびデータ処理を行うデータ処理装置であり、２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・はデータ処理装置１との間でデータ通信を行うとともにデータに基づいて機器や系統などの被制御対象を監視制御する複数の保護リレーであり、３はデータ処理装置１と複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・との間を接続する伝送路である。
【００１３】
次に動作について説明する。
図２は参考例１による同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。図に示すように、まず、データ処理装置１が全ての保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に対して、データ処理装置１の内部タイマーが刻む基準時刻の基準時刻情報を時刻データとして同報送信する。各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・はその時刻データを受信すると、すぐにその基準時刻情報と保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・自身のアドレスデータをデータ処理装置１に返信する。データ処理装置１はその返信データを受信すると、即座にデータ処理装置１の内部タイマーが刻む時刻データを、受信時刻情報として取り込む。そして、基準時刻情報を送信したときの時刻情報とこの受信時刻情報との時間差から、データ処理装置１と保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・との間において発生する通信データの送受信に伴う遅延時間を求める。
【００１４】
ここでは、上記時間差はデータ処理装置１と保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・との間を時刻データが往復するのに要した時間そのものであると仮定し、その時間差の半分の時間が、データ処理装置１と保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・との間における通信データの送受信に伴う遅延時間として求められる。
【００１５】
次に、データ処理装置１は上記遅延時間測定処理において得られた各遅延時間情報をそれぞれの保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に送信し、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・はこの遅延時間情報を保持する。
【００１６】
この遅延時間情報送信処理に引き続いて、データ処理装置１は同報送信により全ての保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に対して基準時刻情報を送信する。各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・は、その基準時刻情報を受け取ると、この基準時刻情報に保持された上記遅延時間分の補正を加えた時刻をリレータイマーに設定する。このデータ処理装置１による基準時刻情報の送信は一定の周期ごとに行われ、この周期ごとにリレータイマーの設定値は更新される。
【００１７】
このようなタイマーの時刻の同期化が図られた状態で、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・はそれぞれのタイマーの補正された時刻情報に基づいてデータ処理装置１との間でデータ通信を行ったり、データに基づいて機器や系統などの被制御対象を監視制御する。
【００１８】
そして、このようにデータ処理装置１の基準時刻を各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に設定することで、この同期動作システムは、これらデータ処理装置１および複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・の間で通信データを交換し、この通信データに含まれる時間情報を各部のタイマーの時刻にあわせることで、相互に同期を図りつつ動作することができる。
【００１９】
以上のように、参考例１では、データ処理装置１が、同一の基準時刻情報を各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に対し同報送信し、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・は、受信した基準時刻情報に保護リレー自身のアドレスデータを付けた返信データを直ちに返信し、データ処理装置１は、それぞれの保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・からの返信データの受信時に内部タイマーから受信時刻情報を取り込み、基準時刻情報を送信したときの時刻情報と受信時刻情報との時間差に基づいてデータ処理装置１と各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・間において発生する通信データの送受信に伴うそれぞれの遅延時間を測定し、データ処理装置１と上記各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・間で送受信される各通信データに含まれる時間情報が、測定された遅延時間に応じて補正されてデータ処理や被制御対象の監視制御に利用されるので、伝送路３による遅延時間の影響に制限されることなく高い精度にてデータ処理装置１および複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・の動作を同期させることができる。
【００２０】
参考例１では、データ処理装置１が、各遅延時間情報を各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に送信するとともに、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に対して基準時刻情報を一定の周期で同報送信し、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・が、受信した遅延時間情報を保持し、受信した基準時刻情報の時刻を保持された遅延時間に基づいて補正し、補正した時刻を自身のリレータイマーの時刻として設定するので、各タイマーに対する伝送路３による遅延時間の影響を取り除くことができ、あたかも、データ処理装置１および複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・が１つのタイマーに基づいて動作しているように同期動作させることができる。従って、データ処理装置１および複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・が通信データに含まれる時間情報を独自に発生するだけで、通信データに基づいてこれらを同期動作させることができる。
【００２１】
なお、参考例１では、データ処理装置１と複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・とがマルチドロップ方式の伝送路３にて接続された例に基づいて説明したが、他にも例えば、図３に示すようにバス方式の伝送路３にてデータ処理装置１と複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・とを接続しても、あるいは、従来の技術の項で説明したＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ方式の伝送路３にてデータ処理装置１と複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・とを接続しても、同様の効果を期待することができる。
【００２２】
参考例２．
図４はこの発明の実施の形態ではないがこの発明に関連する参考例２による同期動作システムの遅延時間測定処理時の動作を示すタイムチャートである。図のように、データ処理装置１は、遅延時間を測定するための遅延測定信号を再送する場合には、その再送タイミングを基準として遅延時間の測定を行う。これ以外の構成および動作は参考例１と同様であり説明を省略する。
【００２３】
以上のように、この参考例２では、データ処理装置１が、遅延時間を測定するための遅延測定信号を再送する場合には、その再送タイミングを基準として遅延時間の測定を行うので、遅延時間測定の際にデータの通信衝突などが発生し、これに応じて遅延測定信号を再送する場合に、この再送までの経過時間による遅延時間の測定誤差をなくすことができ、正確な遅延時間を測定できる。
【００２４】
実施の形態１．
図５はこの発明の実施の形態１による同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。図において、保護リレー２ａ，２ｂをリレーグループαに、保護リレー２ｃ，２ｄをリレーグループβとするように、複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・をグループ分けしている。データ処理装置１は、複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・から構成される各リレーグループα，β，・・・に属する保護リレーのうちのそれぞれ１つ（例、グループαについては２ａ、また、グループβについては２ｃ）について遅延時間を測定する。測定した各遅延時間を対応するリレーグループに属する複数の保護リレー（例、グループαに対しては２ａと２ｂへ、また、グループβに対しては２ｃと２ｄへ）に対して遅延時間情報として同報送信する。各リレーグループの保護リレーは、この遅延時間分の補正を基準時刻情報に加えた時刻をリレータイマーに設定する。なお、上記保護リレーのグループは、例えば１つのルータを介して接続されている複数の保護リレー（２ａ，２ｂ），（２ｃ，２ｄ）・・・毎のグループのように設定すれば良い。これ以外の構成および動作は参考例１と同様であり説明を省略する。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、複数の保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・は、リレーグループα，β，・・・に分けられ、データ処理装置１が、全保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・対する代わりに、各リレーグループα，β，・・・に属する保護リレー（２ａ，２ｂ），（２ｃ，２ｄ）・・・のうちの１つに対して基準時刻情報または遅延時間測定用情報を同報送信することによりそれぞれのグループ毎に遅延時間を測定し、測定された各遅延時間を、対応するリレーグループに属する複数の保護リレー（２ａ，２ｂ），（２ｃ，２ｄ）・・・に対して遅延時間情報として同報送信し、各リレーグループα，β，・・・の各保護リレー（２ａ，２ｂ），（２ｃ，２ｄ）・・・は、受信した遅延時間をそれぞれ保持し、保持された遅延時間を用いて自身が扱う通信データに含まれる時間情報の補正を行うようにしたので、伝送路による遅延時間の影響に制限されることなく高い精度にてデータ処理装置および複数のリレーの動作を同期させることができ、加えて、全ての保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・の遅延時間を測定して送信する場合に比べて、遅延測定の負荷、時間を簡略化、軽減化させることができる効果がある。
【００２６】
参考例３．
図６はこの発明の実施の形態ではないがこの発明に関連する参考例３の同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。図において、データ処理装置１は遅延時間測定処理において保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に対応した各遅延時間情報を得ると、それぞれの保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に送信し、引き続き基準時刻情報を同報送信する。各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・は、自己の遅延時間情報を受信するとそれぞれを保持する。また、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・は、基準時刻情報を受け取ると、その基準時刻情報の時刻をリレータイマーに設定して動作する。
【００２７】
このような同期化が図られた状態で、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・はそれぞれのタイマーの時刻情報を有する通信データなどに基づいてデータ処理装置１との間でデータ通信を行ったり、データに基づいて機器や系統などの被制御対象を監視制御する。そして、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・は、例えば、機器や系統などの被制御対象においてイベントが発生し、それに応じて通信データを送信する場合などには、リレータイマーから読み出したイベント発生時刻に遅延時刻情報分の補正を加えた時刻を通信データに重畳して送信する。データ処理装置１においてはこのように補正された時刻に基づいてデータ通信やデータ処理を行う。これ以外の構成および動作は参考例１と同様であり説明を省略する。
【００２８】
以上のように、この参考例３では、データ処理装置１が、測定された各遅延時間情報を各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に送信するとともに、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に対して基準時刻情報を一定の周期で同報送信し、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・は、受信した自己の遅延時間情報をそれぞれ保持し、かつ基準時刻情報の時刻を自身のタイマーに設定し、保持された遅延時間に基づいて通信データに含まれる時間情報を補正するようにしたので、各タイマーの時刻自体は精度良く同期がとれない状態ではあるが、通信データに基づく各装置、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・の動作を実質的に同期させることができる。従って、プラント制御などのように通信データの交換頻度が各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・のタイマーの更新頻度よりも低くなるような用途においては、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・における遅延時間情報に基づく補正処理の頻度を低減させることができ、保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・のデータ処理負荷を低減させることができる。
【００２９】
参考例４．
図７はこの発明の実施の形態ではないがこの発明に関連する参考例４の同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。図において、データ処理装置１は、遅延時間測定処理で得られた各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・の遅延時間を保持するとともに、これに引き続いて全ての保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に対して同報送信により基準時刻情報を送信する。各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・は、その基準時刻情報の時刻を自身のリレータイマーに設定して動作する。
【００３０】
このような同期化が図られた状態で、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・はそれぞれのタイマーの時刻情報を有する通信データなどに基づいてデータ処理装置１との間でデータ通信を行ったり、データに基づいて機器や系統などの被制御対象を監視制御する。そして、データ処理装置１は、例えば、保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・から通信データを受信した場合などにおいては、この通信データに含まれる時刻情報に上記各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・の遅延時間分の補正を加えた時刻に基づいてデータ通信やデータ処理を行う。これ以外の構成および動作は参考例１と同様であり説明を省略する。
【００３１】
以上のように、参考例４では、データ処理装置１が、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・からの各通信データに含まれる時間情報を、自己が保持している各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・の遅延時間情報に基づいてそれぞれ補正するので、各タイマーの時刻自体は精度良く同期がとれない状態ではあるが、通信データに基づく各装置、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・の動作を実質的に同期させることができる。また、遅延時間測定を行うデータ処理装置１内で遅延時間に基づく補正処理を行うので、データ処理装置１から各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・に対して遅延時間を送信する必要はなく、しかも、各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・において遅延時間に基づく補正処理を行う必要はなくなり、総合的にみて、データ処理装置１および各保護リレー２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・の負荷を低減させることができる。
【００３２】
なお、以上の実施の形態や参考例では、基準時刻情報を各リレーに同報送信して、各リレーに対してデータを送受信する際に発生する遅延時間を測定する例で説明したが、この基準時刻情報とは異なる遅延時間測定用情報を各リレーに同報送信して、各リレーに対してデータを送受信する際に発生する遅延時間を測定してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、データ通信およびデータ処理を行うデータ処理装置と、データ処理装置との間でデータ通信を行うとともにデータに基づいて被制御対象を監視制御する複数のリレーと、データ処理装置と複数のリレーとの間を接続する伝送路とを備えた同期動作システムにおいて、複数のリレーが、リレーグループに分けられ、データ処理装置が、各リレーグループに属するリレーのうちの１つに対して基準時刻情報または遅延時間測定用情報を同報送信し、各リレーグループの１つのリレーは、受信した基準時刻情報あるいは遅延時間測定用情報の返信データを直ちに返信し、データ処理装置は、それぞれのリレーグループからの返信データの受信時に内部タイマーから受信時刻情報を取り込み、基準時刻情報あるいは遅延時間測定用情報を送信したときの時刻情報と受信時刻情報との時間差に基づいて、データ処理装置と各リレーグループ間において発生する通信データの送受信に伴うそれぞれの遅延時間を測定し、測定された各遅延時間を対応するリレーグループに属する複数のリレーに対して同報送信し、各リレーグループの各リレーは、受信した遅延時間をそれぞれ保持し、保持された遅延時間を用いて自身が扱う通信データに含まれる時間情報の補正を行うように構成している。したがって、伝送路による遅延時間の影響に制限されることなく高い精度にてデータ処理装置および複数のリレーの動作を同期させることができ、特に、全てのリレーの遅延時間を測定して送信する場合に比べて、遅延測定の負荷、時間を簡略化、軽減化させることができる効果がある。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に関連する参考例１の同期動作システムの構成を示すブロック図である。
【図２】同参考例１の同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。
【図３】同参考例１の同期動作システムの変形例を示すブロック図である。
【図４】同参考例２の同期動作システムの遅延時間測定処理時の動作を示すタイムチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。
【図６】この発明の参考例３の同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。
【図７】同参考例４による同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。
【図８】従来の同期動作システムの構成を示すブロック図である。
【図９】従来の同期動作システムの動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  データ処理装置、２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・  保護リレー（リレー）、３  伝送路。
【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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【図９】
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