(57)【要約】【課題】データストリームの暗号化に要する処理時間を短縮することを可能にする。【解決手段】データ送信装置３の制御部３１は、ヘッダ検出部３８により、バッファ３７に取り込まれたストリームからヘッダ部を検出する。そして、ヘッダ部が検出されると、制御部３１は、乱数発生器３３により鍵格納部３５から暗号鍵を選択させ、初期ベクトル生成部３６により生成された初期ベクトルと上記選択された暗号鍵とを用いて乱数を発生させる。そして、演算器３４は、上記発生された乱数により、上記検出されたヘッダ部を暗号化して、この暗号化されたヘッダ部を通信Ｉ／Ｆ３２により送信する。一方、ヘッダ検出部３８において、非ヘッダ部が検出された場合は、上記暗号化処理を行わずに通信Ｉ／Ｆ３２により検出された非ヘッダ部を送信する。【選択図】図２
2006279244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッダ部を有するデータストリームを取得する手段と、
複数の暗号鍵を記憶する手段と、
前記データストリームから前記ヘッダ部を検出する手段と、
前記複数の暗号鍵の中から暗号鍵を選択する手段と、
前記選択された暗号鍵により前記検出されたヘッダ部を暗号化する手段と、
前記データストリームに含まれる前記ヘッダ部を前記暗号化されたヘッダ部に置き換えて暗号化データストリームを生成する手段と、
前記生成された暗号化データストリームを送信する手段と
を具備することを特徴とするデータ送信装置。
【請求項２】
初期ベクトルを生成する手段と、
前記初期ベクトルを用いて鍵ストリームを生成する手段と、
前記鍵ストリームによりデータストリームに含まれる非ヘッダ部を暗号化する手段と、
複数の暗号鍵を記憶する手段と、
前記複数の暗号鍵の中から暗号鍵を選択する手段と、
前記選択された暗号鍵により前記初期ベクトルを暗号化する手段と、
前記暗号化された初期ベクトルを前記非ヘッダ部が暗号化されたデータストリームに付加する手段と、
前記暗号化された初期ベクトルが付加されたデータストリームを送信する手段と
を具備することを特徴とするデータ送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ネットワークカメラ等により撮像された映像データを通信ネットワークを介して接続されるデータ受信装置に送信するデータ送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像をデジタル的に符号化（圧縮）して映像ストリームを作成し、作成された映像ストリームをサーバから端末装置に向けて配信するシステムが広く提供されている。さらに、映像ストリームを配信する際、限られた端末にのみ限定的に映像を配信する部分視聴が行われている。この部分視聴を実現するために、映像ストリームの非ヘッダ部分（つまり、データ部分）を暗号鍵により暗号化する方法がある（例えば、特許文献１を参照）。これにより、暗号鍵を有する端末装置においては元の映像の再生が可能であり、暗号鍵を持たない端末装置においては、映像の部分的な再生あるいは画質の劣化した映像が再生される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３８９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記従来技術において、映像の部分視聴を行う際、暗号鍵で映像ストリームの非ヘッダ部分を全て暗号化しなければならないため、暗号化処理に時間を要していた。また、従来のように、単に非ヘッダ部分のみが暗号化されたデータストリームを配信する場合には、暗号鍵が漏洩して解読されるおそれがある。
【０００５】
そこで、この発明は上記事情に着目してなされたもので、第１の目的とするところは、データストリームの暗号化に要する処理時間を短縮するデータ送信装置を提供することにある。また、第２の目的は、配信されるデータストリームの秘匿性の向上を可能にするデータ送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためにこの発明に係わるデータ送信装置は、ヘッダ部を有するデータストリームを取得する手段と、複数の暗号鍵を記憶する手段とを備える。このデータストリームから上記ヘッダ部を検出すると共に、上記複数の暗号鍵の中から暗号鍵を選択し、選択された暗号鍵により上記検出されたヘッダ部を暗号化する。そして、上記データストリームに含まれるヘッダ部を上記暗号化されたヘッダ部に置き換えて暗号化データストリームを生成し、生成された暗号化データストリームを送信するようにしたものである。
これにより、従来のように非ヘッダ部（つまり、データ部）を暗号化する場合に比べ、暗号化処理を行うデータ量が減少するため、暗号化処理に要する時間を短縮することができる。
【０００７】
また、この発明は、次のような構成を備えることも特徴とする。  
初期ベクトルを生成する手段と、上記初期ベクトルを用いて鍵ストリームを生成する手段と、上記鍵ストリームによりデータストリームに含まれる非ヘッダ部を暗号化する手段とを備える。さらに、複数の暗号鍵を記憶する手段と、上記複数の暗号鍵の中から暗号鍵を選択する手段とを備え、上記選択された暗号鍵により上記初期ベクトルを暗号化し、この暗号化された初期ベクトルを上記非ヘッダ部が暗号化されたデータストリームに付加する。そして、暗号化された初期ベクトルが付加されたデータストリームを送信するようにする。
【０００８】
このように構成すると、上記送信されたデータストリームを復元する場合に、初期ベクトルの復号と非ヘッダ部（すなわち、データ部）の復元と二重に復元処理を行う必要があるため、これにより、配信されるデータストリームの秘匿性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
したがってこの発明によれば、データストリームの暗号化に要する処理時間を短縮することを可能にするデータ送信装置、及び配信されるデータストリームの秘匿性の向上を可能にするデータ送信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、この発明の一実施形態に係わるデータ送信装置を備えたネットワークカメラを利用した映像配信システムの概略構成図である。  
この映像配信システムは、通信ネットワークＮＷを介して、ネットワークカメラ１００とユーザが使用する端末装置ＴＡ，ＴＢ，ＴＣとの間を接続可能としたものである。通信ネットワークＮＷは、例えばインターネットを含むＷＡＮ（Wide Area Network）により構成される。端末装置ＴＡ，ＴＢ，ＴＣは、例えば、デコーダを備えたパーソナル・コンピュータにより構成される。
【００１１】
ネットワークカメラ１００は、例えば、監視用に設置されたウェブカメラにより構成され、撮像された映像ストリームを暗号鍵１〜Ｎ（Ｎは２以上の自然数）を選択的に用いて暗号化し、この暗号化ストリームを端末装置ＴＡ，ＴＢ，ＴＣにそれぞれ配信している。端末装置ＴＡは、暗号鍵１〜Ｎを有するため、ネットワークカメラ１００が配信するすべての暗号化ストリームを復号することができる。一方、端末装置ＴＢは、暗号鍵１と暗号鍵２とを有し、端末装置ＴＣは、暗号鍵１のみを有する。このため、端末装置ＴＢ及び端末装置ＴＣにおいては、ネットワークカメラ１００が配信する暗号化ストリームのうち、それぞれが保持する暗号鍵に該当する一部分のみを復元（つまり、部分視聴）できる。
【００１２】
図２は、この映像配信システムの機能構成を示すブロック図である。なお、端末装置ＴＢ，ＴＣは、端末装置ＴＡと同一の構成であるため説明を省略し、同図では、端末装置ＴＡについて説明を行う。  
ネットワークカメラ１００は、撮像ユニット１と、エンコーダ２と、データ送信装置３とを備える。撮像ユニット１は、例えば、撮像素子としてのＣＣＤ（Charge Coupled Devices）から構成される。エンコーダ２は、撮像ユニット１から出力された映像信号を圧縮符号化してストリームを生成する。圧縮符号化方式としては、例えばＭ−ＪＰＥＧ（Motion-Joint Photographic Experts Group）やＭＰＥＧ（Motion Picture Experts Group）などが使用可能である。
【００１３】
データ送信装置３は、制御部３１と通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）３２とを備える。制御部３１は、例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ：Central Processing Unit）から構成され、各部を制御する。通信Ｉ／Ｆ３２は、制御部３１の制御の下、端末装置ＴＡと間でデータの送受信を行う。さらに、データ送信装置３は、暗号化処理を実現するために、乱数発生器３３と、演算器３４と、鍵格納部３５と、初期ベクトル生成部３６と、バッファ３７と、ヘッダ検出部３８とを備える。
【００１４】
バッファ３７は、ＲＡＭ等の記憶装置で構成され、エンコーダ２が出力する映像ストリームが記憶される。ヘッダ検出部３８は、上記制御部３１の制御の下、バッファ３７に記憶された映像ストリームからヘッダ部を検出する。また、鍵格納部３５は、ストリームの暗号化に用いられる複数の暗号鍵を格納する。初期ベクトル生成部３６は、毎回異なる初期ベクトルの値を生成して出力する。乱数発生器３３は、初期ベクトル生成部３６において出力された初期ベクトル値と鍵格納部３５から選択した暗号鍵とを用いて乱数（鍵ストリーム）を発生させる。演算器３４は、検出されたヘッダ部と乱数発生器３３が出力する乱数との排他的論理和を算出し、上記ヘッダ部を暗号化する。
【００１５】
一方、端末装置ＴＡは、データ受信装置４と、デコーダ５と、表示装置６とを備える。データ受信装置４は、通信ネットワークＮＷを介して受信される暗号化ストリームを復号して、復号化されたストリームをデコーダ５に出力する。デコーダ５は、データ受信装置４から出力されるストリームを伸張して映像信号を生成して表示装置６に出力する。表示装置６は、例えば、液晶表示器（ＬＣＤ）や、テレビジョンモニタが用いられ、上記デコーダ５から出力される映像信号をもとに映像を表示する。
【００１６】
データ受信装置４は、制御部４１と通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）４２と、乱数発生器４３と、演算器４４と、鍵格納部４５と、初期ベクトル格納部４６と、バッファ４７，４８と、ヘッダ判定部４９とを備える。制御部４１は、ＣＰＵから構成され、各部を制御する。通信Ｉ／Ｆ４２は、制御部４１の制御の下、ネットワークカメラ１００と間でデータの送受信を行う。
【００１７】
バッファ４７には、通信Ｉ／Ｆ４２により受信された暗号化ストリームが格納される。制御部４１は、バッファ４７に格納される暗号化ストリームから初期ベクトルを読み出し、読み出された初期ベクトルを初期ベクトル格納部４６に格納する。また、乱数発生部４３は、鍵格納部４５に格納される暗号鍵と上記初期ベクトルとを用いて乱数を発生する。そして、制御部４１は、演算部４４において、上記発生された乱数により暗号化ストリームのヘッダ部を復号し、この復号されたヘッダ部はバッファ４８に記憶される。ヘッダ判定部４９は、制御部４１の制御のもと、上記バッファ４８に記憶される復号されたヘッダ部が、元のヘッダ部に復元されたか否かの判定を行う。
【００１８】
次に、このように構成された映像配信システムの動作について説明する。図３は、データ送信装置３における暗号化処理の手順とその内容を示すフローチャートである。図４は、データ受信装置４における復号化処理の手順とその内容を示すフローチャートである。また、図５は、この映像配信システムで扱うストリームのデータ構造の一例を示す図である。図５に示すように、ストリームは、ヘッダ部と、ＧＯＶ（Group Of VOP）と、ユーザデータ領域と、複数のＶＯＰ（Video Object Plane）とからなるデータ単位の集まりで構成される。ユーザデータ領域は、ＧＯＶに後続する、ユーザにより指定された任意のデータを格納する領域であり、ＶＯＰは、ストリームにおけるデータ部分を格納する領域である。データ送信装置３は、このように構成されたストリームのヘッダ部をそれぞれ異なる暗号鍵を用いて暗号化するものである。
【００１９】
すなわち、データ送信装置３の制御部３１は、ステップＳ３ａにおいて、エンコーダ２から入力されたストリームをバッファ３７に読み込む。そして、ステップＳ３ｂにおいて、制御部３１は、ヘッダ検出部３８により、バッファ３７に読み込まれたストリームにおいてヘッダ部の検出を行う。ステップＳ３ｂにおいてヘッダ部が検出された場合は、ステップＳ３ｃに移行して、制御部３１は、乱数発生器３３に対して、使用する暗号鍵を鍵格納部３５から選択させる。
【００２０】
次に、制御部３１は、ステップＳ３ｄにおいて、乱数発生器３３により、初期ベクトル生成部３６において生成される初期ベクトルと、上記選択された暗号鍵とを用いて乱数を発生させる。ステップＳ３ｅにおいて、制御部３１は、演算器３４に対して、乱数発生器３３により発生された乱数を用いて排他的論理和を算出させて、上記検出されたヘッダ部を暗号化する。そして、ステップＳ３ｆにより、制御部３１は、上記暗号化されたヘッダ部を通信Ｉ／Ｆ３２により端末装置ＴＡに送信する。
【００２１】
一方、上記ステップＳ３ｂにおいて、ヘッダ検出部３８により非ヘッダ部が検出された場合は、制御部３１は、乱数発生器３３を停止し、演算器３４による暗号化処理は行わない。その後、ステップＳ３ｆに移行し、制御部３１は、通信Ｉ／Ｆ３２により、暗号化処理が行われていない非ヘッダ部を端末装置ＴＡに向けて送信する。
【００２２】
かくして、データ送信装置３の制御部３１は、ヘッダ部のみが暗号化された暗号化ストリームを通信Ｉ／Ｆ３２により端末装置ＴＡに向け送信する。なお、上記ステップＳ３ｃにおいて、鍵格納部３５には、複数の暗号鍵が記憶されており、例えば、図５に示すように、乱数発生器３３は、ヘッダ部ごとに別の暗号鍵を選択し、この選択された暗号鍵を用いて暗号化を行う。
【００２３】
次に、図４を参照して、データ受信装置４における暗号化ストリームの復号化処理について説明する。データ受信装置４の制御部４１は、データ送信装置１００から送信される暗号化ストリームを通信Ｉ／Ｆ４２により通信ネットワークＮＷを介して受信している。制御部４１は、ステップＳ４ａにおいて、通信Ｉ／Ｆ４２により受信された暗号化ストリームをバッファ４７に読み込む。
【００２４】
先ず、ステップＳ４ｂにおいて、制御部４１は、乱数発生器３３に対して暗号鍵格納部４５から暗号鍵（例えば、暗号鍵１）を選択させる。また、バッファ４７から初期ベクトルを検出して初期ベクトル格納部４６に格納する。次に、ステップＳ４ｃにおいて、制御部４１は、乱数発生器３３により上記初期ベクトル格納部４６に格納された初期ベクトルと上記選択された暗号鍵とを用いて乱数を発生させる。そして、ステップＳ４ｄにおいて、制御部４１は、演算器４４により、この発生された乱数を用いてバッファ４７に格納されたヘッダ部を復号化してバッファ４８に格納する。
【００２５】
そして、ステップＳ４ｅにおいて、制御部４１は、ヘッダ判定部４９によりバッファ４８に格納されたヘッダ部が元のヘッダ部に復元できたか否かを判定する。この判定は、例えば、ヘッダ部のスタートコードを利用して行われる。このスタートコードは、例えば、（０００００１０１）ｈのような固定値であるため、復元できたか否かを判定することができる。上記ステップＳ４ｅの判定によりヘッダ部が復元できた場合は、ステップＳ４ｇに移行して、制御部４１は、バッファ４８から復元されたヘッダ部をデコーダ５に出力する。
【００２６】
一方、ステップＳ４ｅの判定によりヘッダ部が復元できない場合は、ステップＳ４ｆに移行して、制御部４１は、鍵格納部４５に格納される暗号鍵をすべて選択したか否かを判定する。この例では、端末装置ＴＡは、暗号鍵１〜Ｎを鍵格納部４５に格納するため、ステップＳ４ｂに移行して、乱数発生器４３に別の暗号鍵（例えば、暗号鍵２）を選択させて、上記復号化処理を行う。ステップＳ４ｆの判定において、すべての暗号鍵を用いても復元できなかった場合は、ヘッダ部をデコーダ５に出力せずに処理を終了する。
【００２７】
また、ステップＳ４ｇにおいて、復元されたヘッダ部がデコーダ５から出力された場合は、制御部４１は、乱数発生器４３を停止し、上記ヘッダ部に関連する非ヘッダ部（データ部）を復号化処理を行わずに、デコーダ５に出力する。かくして、デコーダ５は、上記入力された復元されたストリームを映像信号に変換し、変換された映像信号を表示装置６に出力する。表示装置６には、この映像信号をもとに映像が表示される。
【００２８】
以上述べたように、データ送信装置３の制御部３１は、ヘッダ検出部３８により、バッファ３７に取り込まれたストリームからヘッダ部を検出する。そして、ヘッダ部が検出されると、制御部３１は、乱数発生器３３により鍵格納部３５から暗号鍵を選択させ、初期ベクトル生成部３６により生成された初期ベクトルと上記選択された暗号鍵とを用いて乱数を発生させる。そして、演算器３４は、上記発生された乱数により、上記検出されたヘッダ部を暗号化して、この暗号化されたヘッダ部を通信Ｉ／Ｆ３２により送信する。一方、ヘッダ検出部３８において、非ヘッダ部が検出された場合は、上記暗号化処理を行わずに通信Ｉ／Ｆ３２により検出された非ヘッダ部を送信するものである。
【００２９】
したがって、この上記実施形態により、従来のように非ヘッダ部（つまり、データ部）を暗号化する場合に比べ、暗号化処理を行うデータ量が減少するため、暗号化処理に要する時間を短縮することができる。例えば、ネットワークカメラ１００のエンコーダにより、図７に示すようなストリームが入力され、このストリームの部分視聴を行うものとする。また、同図において、ヘッダ部をＶＯＨ、データ部分をＶＯＰとそれぞれ表す。図８には、上記図７に示すストリームを上記実施形態のデータ送信装置３により暗号化した例を示す。図９は、従来技術による部分視聴を行う場合の非ヘッダ部が暗号化された映像ストリームのデータ構成を示す図である。
【００３０】
図８では、ＶＯＨヘッダがそれぞれ異なる暗号鍵で暗号化されているために、クライアントＡは、全ての暗号鍵を有する端末装置ＴＡにおいて、全てのＶＯＰデータを視聴することができる。一方、クライアントＢは、暗号鍵１，２を有する端末装置ＴＢにおいて、それぞれの暗号鍵で暗号化されたＶＯＨヘッダに属するＶＯＰデータを視聴することができる。クライアントＣは、暗号鍵１のみを有する端末装置ＴＣにおいて、暗号鍵１で暗号化されたＶＯＨヘッダに属するＶＯＰデータのみを視聴することができる。このように、データ送信装置３が、各端末装置が有する属性情報（暗号鍵情報を含む）を取得し、この属性情報に応じてデータストリームを暗号化するようにする。これにより、同一の暗号化データストリームを送信することによって、複数のクライアントの有する視聴権限に応じた部分視聴を行うことができる。
【００３１】
これに対し、従来技術では、図９のように、映像の部分視聴を行う際、それぞれの暗号鍵でＶＯＰデータをまとめて暗号化していた。図８及び図９から、ＶＯＰのデータ量に比べると、ＶＯＨのデータ量は小さいため、この発明の上記実施形態により、暗号化処理に要する時間を短縮できることがわかる。
【００３２】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、初期ベクトル生成部３６により生成された初期ベクトルと鍵格納部３５から選択された暗号鍵とを用いて暗号化するように構成したが、初期ベクトル生成部３６を削除して構成することもできる。この場合は、鍵格納部３５から選択された暗号鍵のみを使用してヘッダ部を暗号化するようにする。
【００３３】
また、上記実施形態では、ヘッダ部をすべて暗号化するように構成したが、これに限らず、暗号鍵を有する端末装置のみがデータ部を復元できるように構成すればよく、例えば、ヘッダ部の一部分を暗号化するように構成してもよい。また、他にも、次のような構成も可能である。データ送信装置３において、端末装置が共有する鍵と初期ベクトルとを用いて、データ部（ＶＯＰ）を暗号化して暗号化ストリームを生成する。また、更に、上記初期ベクトルを暗号鍵１〜Ｎにより暗号化して、上記暗号化ストリームのヘッダ部に暗号化された初期ベクトルを格納して端末装置に送るようにする。
【００３４】
このように、初期ベクトルを暗号化した例を図６に示す。初期ベクトルは、暗号化／復号化のために、例えば、ユーザデータ領域に挿入される、各ヘッダ毎に異なる値である。データ部（ＶＯＰ）をある鍵（暗号化ストリームを配信される人が保持する共通の鍵）を用いて暗号化する際に初期ベクトルが用いられる場合、初期ベクトルを前述した共通鍵ではなく暗号鍵１〜Ｎを用いて暗号化することで、該当する暗号鍵を有する端末装置のみが初期ベクトルを復号できると共にデータ部を復元できるようになる。このように構成しても、映像の部分視聴を実現することができる。また、単にデータ部（ＶＯＰ）を暗号化して配信する場合に比べると、データ送信装置３において初期ベクトルの復号とデータ部（ＶＯＰ）の復元と二重に復元処理を行う必要があるため、配信されるデータストリームの秘匿性を向上させることができる。
【００３５】
また、上記実施形態では、データ受信装置4の復号化処理において、端末装置が有する暗号鍵により順に試行するように構成したが、データ送信装置３において暗号鍵情報を付加した暗号化ストリームをデータ受信装置4に送信するようにしてもよい。例えば、各暗号鍵にインデックスを付与し、データ送信装置３は、このインデックスを暗号化ストリームに付加して端末装置に送信する。そして、端末装置では受信した暗号化ストリームから抽出したインデックスに基づいて暗号鍵を選択して復号処理を行う。
【００３６】
また、この発明で用いられるストリームは、映像ストリームに限らず、例えば、音声ストリーム、画像ストリーム、又はこれらが多重化されたストリームでも構わない。また、この発明のデータ送信装置３は、上記実施形態のようにネットワークカメラ１００の内部に配置されてもよいし、その他にも、例えば、データベース装置の内部に配置され、データベースに記憶されるストリームに対して暗号化を行うことも可能である。その他、データ送信装置３の構成や、各部の処理手順とその処理内容についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００３７】
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一実施形態に係わるデータ送信装置を備えたネットワークカメラを利用した映像配信システムの概略図。
【図２】図１に示す映像配信システムの機能構成を示すブロック図。
【図３】図２に示すデータ送信装置の暗号化処理の手順とその内容を示すフローチャート。
【図４】図２に示すデータ受信装置の復号化処理の手順とその内容を示すフローチャート。
【図５】ヘッダ部を暗号化する様子を示すデータ構成図。
【図６】初期ベクトルを暗号化する様子を示すデータ構成図。
【図７】一般的な映像ストリームのデータ構成を示す図。
【図８】ヘッダ部が暗号化された映像ストリームのデータ構成を示す図。
【図９】非ヘッダ部が暗号化された映像ストリームのデータ構成を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１００…ネットワークカメラ、ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ…端末装置、ＮＷ…通信ネットワーク、１…撮像ユニット、２…エンコーダ、３…データ送信装置、４…データ受信装置、５…デコーダ、６…表示装置、３１…制御部、３２…通信Ｉ／Ｆ、３３…乱数発生器、３４…演算器、３５…鍵格納部、３６…初期ベクトル生成部、３７…バッファ、３８…ヘッダ検出部、４１…制御部、４２…通信Ｉ／Ｆ、４３…乱数発生器、４４…演算器、４５…鍵格納部、４６…初期ベクトル格納部、４７，４８…バッファ、４９…ヘッダ判定部。
【図１】
2006279244.tif 000003
【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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