(57)【要約】【課題】  論理ゲート数の使用効率を高めることができるソフトウェア無線通信装置及びハードウェア設計言語プログラムを提供する。【解決手段】  ソフトウェア無線演算処理部１を有するソフトウェア無線装置であって、入力される異なる種類の無線周波数帯域毎に、その種類の識別子をヘッダに含むパケットを生成するパケット構成部１３１と、演算処理部と、入力されたパケットのヘッダに含まれる識別子に応じて該パケットを演算処理部で処理して出力するか又は処理せず出力するかを切り替えるヘッダ判定手段とを有する複数のモジュール１３２〜１３８と、パケットのヘッダに含まれる識別子に応じた出力ポートに、該パケットのデータのみを出力するパケット分解部１３９とを有し、複数のモジュールは、一方向に接続されていることを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソフトウェア無線演算処理部を有するソフトウェア無線装置であって、
入力される異なる種類の無線周波数帯域毎に、その種類の識別子をヘッダに含むパケットを生成するパケット構成手段と、
演算処理手段と、入力されたパケットのヘッダに含まれる識別子に応じて該パケットを前記演算処理手段で処理して出力するか又は処理せず出力するかを切り替えるヘッダ判定手段とを有する複数のモジュールと、
前記パケットのヘッダに含まれる識別子に応じた出力ポートに、該パケットのデータのみを出力するパケット分解手段と
を有し、
前記複数のモジュールは、一方向に接続されていることを特徴とするソフトウェア無線装置。
【請求項２】
前記ヘッダ判定手段は、前記パケットのヘッダに含まれる識別子に応じて該パケットを更に廃棄するように切り替えることができ、
前記複数のモジュールは、一部で並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のソフトウェア無線装置。
【請求項３】
前記モジュールは、前記パケットを出力する際に、該パケットのヘッダに含まれる識別子に応じて、前記パケットを前記ソフトウェア無線演算処理部として最終的に出力するか、又は、次モジュールへ出力するかを切り替える出力切替手段を更に有し、
前記複数のモジュールは、リング状に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のソフトウェア無線装置。
【請求項４】
前記ソフトウェア無線演算処理部は、ＦＰＧＡであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のソフトウェア無線装置。
【請求項５】
ＦＰＧＡによって構成されたソフトウェア無線演算処理部におけるハードウェア設計言語プログラムであって、
入力される異なる種類の無線周波数帯域毎に、その種類の識別子をヘッダに含むパケットを生成するパケット構成手段と、
演算処理手段と、入力されたパケットのヘッダに含まれる識別子に応じて該パケットを前記演算処理手段で処理して出力するか又は処理せず出力するかを切り替えるヘッダ判定手段とを有する複数のモジュールと、
前記パケットのヘッダに含まれる識別子に応じた出力ポートに、該パケットのデータのみを出力するパケット分解手段と
して前記ＦＰＧＡを機能させ、
前記複数のモジュールは、一方向に接続されているように前記ＦＰＧＡを機能させることを特徴とするハードウェア設計言語プログラム。
【請求項６】
前記ヘッダ判定手段は、前記パケットのヘッダに含まれる識別子に応じて該パケットを更に廃棄するように切り替えるように前記ＦＰＧＡを機能させ、
前記複数のモジュールは、一部で並列に接続されているように前記ＦＰＧＡを機能させることを特徴とする請求項５に記載のハードウェア設計言語プログラム。
【請求項７】
前記モジュールは、前記パケットを出力する際に、該パケットのヘッダに含まれる識別子に応じて、前記パケットを前記ソフトウェア無線演算処理部として最終的に出力するか、又は、次モジュールへ出力するかを切り替える出力切替手段を更に前記ＦＰＧＡを機能させ、
前記複数のモジュールは、リング状に接続されているように前記ＦＰＧＡを機能させることを特徴とする請求項５に記載のハードウェア設計言語プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソフトウェア無線通信装置及びハードウェア設計言語プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線機は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)と称される専用ＩＣを用いて構成される。これは特定の通信方式に専用のものであるために、小型化、低消費電力化及びコストダウンが可能になる。しかしながら、異なる通信方式に対応するためには、通信方式毎に複数の無線機が必要となり、大型化、高消費電力化及びコストアップにつながる。また、新たな通信方式に対応するためには、別途無線機が必要となり、柔軟性にも欠ける。
【０００３】
このような問題に対し、「ソフトウェア無線」と称される技術がある（例えば非特許文献１及び２参照）。これは、無線処理をソフトウェアで記述し、ユーザの要求に合わせて変更可能な技術である。ソフトウェア無線演算処理部の実装対象デバイスとしては、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)又はＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)が用いられる。ＦＰＧＡによれば、各処理部は、搭載されたプロセッサを用いてハードウェア設計言語プログラムを実行することにより実現される。従って、新たな通信方式又は複数の通信方式に対応するための処理部の機能変更は、プログラムの変更のみで対応可能となる。
【０００４】
図１は、従来技術におけるソフトウェア無線演算処理部の機能構成図である。
【０００５】
図１のソフトウェア無線演算処理部１は、携帯電話用ＩＦ（中間周波数）信号と、無線ＬＡＮ用ＩＦ信号とを処理する。そのために、ソフトウェア無線演算処理部１は、携帯電話用モジュール１１と、無線ＬＡＮ用モジュール１２とを有する。携帯電話用モジュール１１は、携帯電話用ＩＦ信号のためのＡＤＣ(Analog Digital Converter)部１１１と、フィルタ部１１２と、逆拡散部１１３と、ＰＮ符号発生部１１４と、復調部１１５と、デインタリーバ部１１６と、デスクランブル部１１７と、誤り訂正復号部１１８とを有する。一方、無線ＬＡＮ用モジュール１２は、無線ＬＡＮ用ＩＦ信号のためのＡＤＣ部１２１と、フィルタ部１２２と、逆拡散部１２３と、ＰＮ符号発生部１２４と、復調部１２５と、デスクランブル部１２７とを有する。ＡＤＣ部から出力されたデータは連続したものであり、処理部は、その連続するデータを逐次処理する。このように、従来技術のソフトウェア無線通信装置は、処理すべき無線周波数帯域に応じてモジュールを構成する。
【０００６】
【非特許文献１】荒木 純道、「ソフトウェア無線」、電子情報通信学会誌、Ｖｏｌ．８３、Ｎｏ．３、ｐｐ．１８３−１９０、２０００年３月
【非特許文献２】Ｊｏｅ  Ｍｉｔｏｌａ、「Ｔｈｅ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｒａｄｉｏ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ」、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．５、ｐｐ２６−３８、１９９５年５月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１の従来技術によれば、通信方式毎に、モジュール間で同じ演算処理部を有することとなる。これは、１つのソフトウェア無線演算処理部の中で、同じ論理ゲート群を複数備えることとなり、リソースを無駄に消費していることとなる。
【０００８】
一方で、実際に、異なる通信方式の信号処理を想定した場合、パラメータの違いはあっても、処理自体は類似する場合が多い。また、実装する通信方式をある程度限定することによって、信号処理の流れもある程度限定することができる。
【０００９】
従って、本発明は、論理ゲート数の使用効率を高めることができるソフトウェア無線通信装置及びハードウェア設計言語プログラム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】
【００１０】
本発明によれば、ソフトウェア無線演算処理部を有するソフトウェア無線装置であって、
入力される異なる種類の無線周波数帯域毎に、その種類の識別子をヘッダに含むパケットを生成するパケット構成手段と、
演算処理部と、入力されたパケットのヘッダに含まれる識別子に応じて該パケットを演算処理部で処理して出力するか又は処理せず出力するかを切り替えるヘッダ判定手段とを有する複数のモジュールと、
パケットのヘッダに含まれる識別子に応じた出力ポートに、該パケットのデータのみを出力するパケット分解手段とを有し、
複数のモジュールは、一方向に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のソフトウェア無線装置における他の実施形態によれば、
ヘッダ判定手段は、パケットのヘッダに含まれる識別子に応じて該パケットを更に廃棄するように切り替えることができ、
複数のモジュールは、一部で並列に接続されていることも好ましい。
【００１２】
また、本発明のソフトウェア無線装置における他の実施形態によれば、
モジュールは、パケットを出力する際に、該パケットのヘッダに含まれる識別子に応じて、パケットをソフトウェア無線演算処理部として最終的に出力するか、又は、次モジュールへ出力するかを切り替える出力切替手段を更に有し、
複数のモジュールは、リング状に接続されていることも好ましい。
【００１３】
更に、本発明のソフトウェア無線装置における他の実施形態によれば、ソフトウェア無線演算処理部は、ＦＰＧＡであることも好ましい。
【００１４】
本発明によれば、ＦＰＧＡによって構成されたソフトウェア無線演算処理部におけるハードウェア設計言語プログラムであって、
入力される異なる種類の無線周波数帯域毎に、その種類の識別子をヘッダに含むパケットを生成するパケット構成手段と、
演算処理部と、入力されたパケットのヘッダに含まれる識別子に応じて該パケットを演算処理部で処理して出力するか又は処理せず出力するかを切り替えるヘッダ判定手段とを有する複数のモジュールと、
パケットのヘッダに含まれる識別子に応じた出力ポートに、該パケットのデータのみを出力するパケット分解手段と
してＦＰＧＡを機能させ、
複数のモジュールは、一方向に接続されているようにＦＰＧＡを機能させることを特徴とする。
【００１５】
本発明のハードウェア設計言語プログラムにおける他の実施形態によれば、
ヘッダ判定手段は、パケットのヘッダに含まれる識別子に応じて該パケットを更に廃棄するように切り替えるようにＦＰＧＡを機能させ、
複数のモジュールは、一部で並列に接続されているようにＦＰＧＡを機能させることも好ましい。
【００１６】
また、本発明のハードウェア設計言語プログラムにおける他の実施形態によれば、
モジュールは、パケットを出力する際に、該パケットのヘッダに含まれる識別子に応じて、パケットをソフトウェア無線演算処理部として最終的に出力するか、又は、次モジュールへ出力するかを切り替える出力切替手段を更にＦＰＧＡを機能させ、
複数のモジュールは、リング状に接続されているようにＦＰＧＡを機能させることも好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、同一の演算処理部を異なる無線周波数帯域で共有することができるので、従来技術と比較して、論理ゲート数の使用効率を高めることができる。また、本発明は、基本的に一方向にモジュールが接続されるために、モジュール間のスイッチングが必要なくなり、動作遅延を減少させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図２は、本発明におけるモジュールの第１の機能構成図である。
【００２０】
「モジュール」とは、信号を処理する演算処理ブロックをいう。本発明におけるモジュール２は、ヘッダとデータとからなるパケットを入力し、処理されたデータを含むパケットを出力する。特に、本発明によれば、モジュール間は、パケット単位で転送される。
【００２１】
ヘッダは、ソフトウェア無線演算処理部に入力される無線周波数帯域毎に割り当てられた信号識別子を含む。データ部は、処理対象となるデジタルデータを含む。パケットの長さは、固定長であっても可変長であってもよい。しかしながら、ＦＰＧＡにおいては、固定長で実現するのが好ましい。
【００２２】
モジュール２は、ヘッダ判定部２１と、処理部２２とを有する。ヘッダ判定部２１は、入力されたパケットのヘッダを判定し、そのパケットを「処理」「スルー」「廃棄」に切り替える。即ち、ヘッダ判定部２１は、例えば以下のようなテーブルを予め記憶し、「処理」すべき信号識別子と、「スルー」すべき信号識別子と、「廃棄」すべき信号識別子とを判定する。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
ヘッダ判定部２１は、パケットを「処理」すべきと判定した場合、そのパケットを処理部２２へ通知する。パケットを「スルー」すべきと判定した場合、そのパケットは、処理部２２へ通知することなく、データ部に対して何ら処理をすることなく、そのまま出力される。パケットを「廃棄」すべきと判定した場合、その入力パケットは廃棄され、何も出力されない。
【００２５】
モジュール２は、少なくとも１つの入力ポート及び出力ポートを有する。本発明の構成によれば、基本的に１入力１出力であって、一方向に接続されている。一方向とは、一方のモジュールの出力ポートが、他方のモジュールの入力ポートに接続されることを意味する。特に、複数のモジュールが直列に接続されており、一部並列に接続されていてもよい。また、最終出力ポート（パケット分解部への出力ポート）を更に含み、１入力２出力として、リング状に接続するものであってもよい。モジュール２の他の実施形態としては、例えばミキサのような複数入力１出力のものであってもよい。この場合、入力ポート毎に複数のヘッダ判定部２１を備える。複数のヘッダ判定部２１の出力ポートは、処理部２２の複数の入力ポートへ入力される。
【００２６】
処理部２２は、ヘッダ判定部２１によって「処理」と判定されたパケットを入力し、信号処理を行い、処理したデータを含むパケットを出力する。処理部２２の信号処理は、全てのパケットに対して固定的な処理をするものであってもよいし、処理に必要なパラメータを切り替えて異なる処理をするものであってもよい。
【００２７】
図３は、本発明におけるソフトウェア無線演算処理部の第１の機能構成図である。
【００２８】
ソフトウェア無線演算処理部１は、ＦＰＧＡによって構成されるのが好ましい。従って、ＦＰＧＡがハードウェア設計言語プログラムを実行することによって各演算処理部が実現される。ここで、ハードウェア設計言語プログラムとは、ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ（Ｖｅｒｉｌｏｇ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）又はＶＨＤＬと称されるハードウェア記述言語によって記述された再構成データ又は配線配置情報をいう。この再構成データ又は配線配置情報によって、ＦＰＧＡの中に論理回路を構成（又は再構成）する。
【００２９】
図３のソフトウェア無線演算処理部１は、携帯電話用ＩＦ信号と、無線ＬＡＮ用ＩＦ信号とを入力する。ソフトウェア無線演算処理部１は、携帯電話用ＩＦ信号のためのＡＤＣ部１１１と、無線ＬＡＮ用ＩＦ信号のためのＡＤＣ部１２１と、パケット構成部１３１と、フィルタモジュール１３２と、逆拡散モジュール１３３と、復調モジュール１３５と、デインタリーバモジュール１３６と、デスクランブルモジュール１３７と、誤り訂正復号モジュール１３８とを有する。図３のモジュール構成によれば、複数のモジュール１３２〜１３８は、一方向に接続されており、特に直列に接続されている。
【００３０】
携帯電話用ＩＦ信号のためのＡＤＣ部１１１と、無線ＬＡＮ用ＩＦ信号のためのＡＤＣ部１２１とは、既存の図１の構成と同様に、別々の機能部を有する。ＡＤＣ部１１１及び１２１によってデジタル化されたデータは、パケット構成部１３１へ入力される。ここで、入力される異なる種類の無線周波数帯域毎にＡＤＣ部が存在するとは限らない。例えば、１つのＡＤＣ部で、異なる無線周波数帯域（例えばＦＭラジオ信号とＡＭラジオ信号）を、又は、同一システムの複数のチャネルを、同時にサンプリングしてデジタル化する場合もある。１つのＡＤＣ部で処理された場合であっても、後述するパケットのヘッダに含まれる識別子は、無線帯域毎に異なるものとなる。
【００３１】
パケット構成部１３１は、ヘッダとデータとからなるパケットを生成する。ＡＤＣ部１１１から受け取ったデータには、携帯電話識別子のヘッダが付加される。ＡＤＣ部１２１から受け取ったデータには、無線ＬＡＮ識別子のヘッダが付加される。パケット構成部１３１は、生成したパケットを、フィルタモジュール１３２へ通知する。
【００３２】
例えば、図１の従来技術によれば、ＡＤＣ部から出力されたデータは、パケットで構成されておらず、処理部は、入力される連続データを逐次処理して出力する。これに対し、本発明によれば、ＡＤＣ部から出力されたデータはパケットに構成され、モジュール間の転送はパケット単位で行われる。
【００３３】
フィルタ処理は、携帯電話用パケットと無線ＬＡＮ用パケットとの両方に必要となる。フィルタモジュール１３２は、両方のパケットをフィルタ部によって処理する。フィルタ部によって処理されたデータを含むパケットは、逆拡散モジュール１３３へ通知される。
【００３４】
逆拡散処理部は、携帯電話用パケットと無線ＬＡＮ用パケットとの両方に必要となる。逆拡散モジュール１３３は、両方のパケットを逆拡散部によって処理する。逆拡散部によって処理されたデータを含むパケットは、復調モジュール１３５へ通知される。
【００３５】
復調処理は、携帯電話用パケットと無線ＬＡＮ用パケットとの両方に必要となる。復調モジュール１３５は、両方のパケットを復調部によって処理する。復調部によって処理されたデータを含むパケットは、デインタリーバモジュール１３６へ通知される。
【００３６】
デインタリーバ処理は、携帯電話用パケットでは必要であるが、無線ＬＡＮ用パケットでは必要でない。デインタリーバモジュール１３６は、携帯電話用パケットに対しては「処理」すべきと判定し、デインタリーバ部によって処理する。一方、無線ＬＡＮ用パケットに対しては「スルー」すべきと判定し、データ部に何ら処理をすることなく、そのまま出力する。デインタリーバモジュール１３６から出力されたパケットは、デスクランブルモジュール１３７へ通知される。
【００３７】
デスクランブル処理は、携帯電話用パケットと無線ＬＡＮ用パケットとの両方に必要となる。デスクランブルモジュール１３７は、両方のパケットをデスクランブル部によって処理する。デスクランブル部によって処理されたデータを含むパケットは、誤り訂正復号モジュール１３８へ通知される。
【００３８】
誤り訂正復号処理は、携帯電話用パケットでは必要であるが、無線ＬＡＮ用パケットでは必要でない。誤り訂正復号モジュール１３８は、携帯電話用パケットに対しては「処理」すべきと判定し、誤り訂正復号部によって処理する。一方、無線ＬＡＮ用パケットに対しては、「スルー」すべきと判定し、データ部に何ら処理をすることなく、そのまま出力する。誤り訂正復号モジュール１３８から出力されたデータは、パケット分解部１３９へ通知される。
【００３９】
パケット分解部１３９は、パケットのヘッダを取り除き、ヘッダ毎にデータのみを出力する。ソフトウェア無線演算処理部内においてのみ、パケット形式でデータが転送される。
【００４０】
本発明によれば、パケットのヘッダに含まれる識別子に応じた出力ポートに、該パケットのデータのみを出力する。図３のモジュール構成によれば、異なる無線周波数帯域毎に出力ポートを備えている。しかしながら、他の実施形態によれば、異なる無線周波数帯域に対して１つの出力ポートを備えるものであってもよい。例えば、ＦＭラジオ信号とＡＭラジオ信号を切り替えて処理する場合、出力データは同じ音声データ（スピーカの入力となるアナログ信号）であり、１つの出力ポートを備えれば十分である。即ち、本発明におけるソフトウェア無線演算処理部１は、少なくとも１つ以上の入力ポート及び出力ポートを備えており、入力ポート及び出力ポートの数が一致する必要はない。
【００４１】
図４は、本発明における第１のモジュール構成図である。
【００４２】
図４のモジュール構成によれば、複数のモジュール４１〜４７は、一方向に接続されている。特に全体的に直列に接続されているが、モジュール４２から、モジュール４３及びモジュール４５へ一部並列に接続されている。この場合、例えば、第１のパケットについては、モジュール４５によって「廃棄」され、モジュール４３によって「処理」又は「スルー」にされる。一方、第２のパケットについては、モジュール４３によって「廃棄」され、モジュール４５によって「処理」又は「スルー」にされる。このように、ヘッダ判定部がパケットを「廃棄」することによって、モジュールを並列に構成することもできる。
【００４３】
図５は、本発明における第２のモジュール構成図である。
【００４４】
図５のモジュール構成によれば、複数のモジュール５１〜５８は、一方向に接続されている。特に全体的にリング状に構成されている。この場合、例えば、第１の識別子を含むパケットは、モジュール５１から入力され、モジュール５４から出力されている。また、第２の識別子を含むパケットは、モジュール５２から入力され、モジュール５６から出力されている。このように、信号識別子の異なるパケット毎に、入力モジュールと出力モジュールとが異なるような構成にすることもできる。また、モジュールがリング状に構成されることにより、パケットが同一モジュールで複数回処理され得る。
【００４５】
図６は、本発明におけるモジュールの第２の機能構成図である。
【００４６】
図６のモジュールは、図２のモジュールと比較して、出力段に出力切替部６１を更に有する。モジュールは、ソフトウェア無線演算処理部１から最終出力する最終出力ポートと、次モジュールへ出力する出力ポートとを有する。出力切替部６１は、パケットのヘッダに含まれる識別子に応じて当該モジュールが出力モジュールであると判定すると、最終出力ポートへそのパケットを出力する。そのパケットは、パケット分解部１３９へ通知される。
【００４７】
このようなモジュールは、例えば、図５のようにモジュールがリング状に構成されている場合に有効となる。例えば、図５のモジュール５４は、第１の識別子を含むパケットを最終出力としてパケット分解部１３９へ出力し、第２の識別子を含むパケットを次モジュール５５へ出力する。また、図５のモジュール５６は、第２の識別子を含むパケットを最終出力としてパケット分解部１３９へ出力する。
【００４８】
本発明によれば、同一の演算処理部を異なる無線周波数帯域で共有することができるので、従来技術と比較して、論理ゲート数の使用効率を高めることができる。また、本発明は、基本的に一方向にモジュールが接続されるために、モジュール間のスイッチングが必要なくなり、動作遅延を減少させることもできる。
【００４９】
前述した本発明における種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略を、当業者は容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来技術におけるソフトウェア無線演算処理部の機能構成図である。
【図２】本発明におけるモジュールの第１の機能構成図である。
【図３】本発明におけるソフトウェア無線演算処理部の第１の機能構成図である。
【図４】本発明におけるソフトウェア無線演算処理部の第２の機能構成図である。
【図５】本発明におけるソフトウェア無線演算処理部の第３の機能構成図である。
【図６】本発明におけるモジュールの第２の機能構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ソフトウェア無線演算処理部
１１  携帯電話用モジュール
１２  無線ＬＡＮ用モジュール
１１１、１２１  ＡＤＣ部
１１２、１２２  フィルタ部
１１３、１２３  逆拡散部
１１４、１２４  ＰＮ符号発生部
１１５、１２５  復調部
１１６  デインタリーバ部
１１７、１２７  デスクランブル部
１１８  誤り訂正復号部
１３１  パケット構成部
１３２  フィルタモジュール
１３３  逆拡散モジュール
１３５  復調モジュール
１３６  デインタリーバモジュール
１３７  デスクランブルモジュール
１３８  パケット分解部
２  モジュール
２１  ヘッダ判定部
２２  処理部
４１〜４７、５１〜５８  モジュール
４０１、４０２、５０１、５０２  ＡＤＣ部
【図１】
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【図２】
2006295298.tif 000005
【図３】
2006295298.tif 000006
【図４】
2006295298.tif 000007
【図５】
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【図６】
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