(57)【要約】【課題】送信側から発信された振幅変調信号の位相情報に対し、受信側がその位相情報の判別に安全性が担保できる列車制御装置を提供する。【解決手段】列車制御装置１は、信号確定部３の位相差確定回路９において、搬送波の隣接する波形から検出された位相差が採用可能であるか否かを使用条件記憶部１１に記憶された使用条件に基づいて判別し、搬送波から低位現示に相当する位相情報を検出した場合と、高位現示に相当する位相情報を検出した場合とでは、位相情報の使用条件を異ならせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報により位相変調処理された搬送波を識別する列車制御装置であって、
前記搬送波の隣接する波形から検出された位相差が採用可能であるか否かを判別する、列車制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の列車制御装置であって、前記搬送波の隣接する波形の位相差が予め設定された許容値の範囲内である場合には、前記位相差は採用可能であると判別する、列車制御装置。
【請求項３】
情報により位相変調処理された搬送波を識別する列車制御装置であって、
前記搬送波から低位現示に相当する位相情報を検出した場合と、高位現示に相当する位相情報を検出した場合とでは、前記位相情報の使用条件を異ならせる、列車制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の列車制御装置であって、
前記位相情報の値は、高位現示か低位現示かを角度の高低により割付け、前記低位現示に相当する位相情報を検出した場合には、前記搬送波の隣接する波形の位相差が、予め設定された許容値の範囲内で所定の持続回数を超えた場合には前記位相情報を採用し、前記高位現示に相当する位相情報を検出した場合には、前記持続回数より多い回数で予め設定された許容値以内である場合に前記位相情報を採用する、列車制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の列車制御装置であって、
前記搬送波の前記位相差又は位相情報が判別できない場合は、前記位相情報は無いものとする、列車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車制御装置に係り、特に、列車の速度制限情報等により振幅変調処理及び位相変調処理された搬送波を識別する列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に、本発明に係る列車制御装置１において、地上装置２０から車上装置３０へと伝達される列車制御信号を示す。自動列車制御装置（以下、ＡＴＣ装置という。）は，地上側に設けられた地上装置２０から列車側に設けられる車上装置３０に向けて、列車２１の列車制御信号であるＡＴＣ信号が送信される。そして、このＡＴＣ信号を受けた車上装置３０は、その信号に含まれる列車２１の速度制限情報等により列車２１の制御を行う。
【０００３】
ＡＴＣ装置において、地上装置２０から車上装置３０に送信されるＡＴＣ信号は、例えば、列車の速度制限情報に割り当てた変調波により搬送波を変調する方法が一般的に採用されている。この変調波の個数、すなわち速度制限情報の数は、変周波選定上の制約により数多く採用することはできない。そのため、速度制限情報の種類を増加させる手段として、互いに周波数の異なる２種類の搬送波をそれぞれの速度制限情報に割り当てられた変調信号で振幅変調し、受信側では、その信号をそれぞれ識別し、その識別した変調信号の組み合わせで多数の情報を獲得する方法が採用されている。ここで、搬送波が変調処理された情報を「主情報」と称し、搬送波が位相処理された情報を「副情報」と称する。
【０００４】
特許文献１には、上述したように、識別した変調信号の組み合わせで多数の情報を獲得する方法の実施例として、ＡＴＣ（自動列車制御装置）又はＡＴＳ（自動列車停止装置）に情報量を増大することが可能な地上車上間情報伝送装置が開示されている。この地上車上間情報伝送装置は、地上では搬送波を自動列車制御情報又は自動列車停止情報となるコード信号で振幅変調して送信し、車上ではこの振幅変調された変調波を受信し、復調してこのコード信号を検出することが記載されている。
【０００５】
これに対して、さらにより多くの情報を一つの搬送波で実現する方法として、振幅変調の隣り合うマーク間の搬送波位相差を変えて、その位相差分の変化量を速度制限情報とする方法が特許文献２に提案されている。この振幅変調の隣り合うマーク間の搬送波位相差を変えて、その位相差を速度制限情報とする。
【０００６】
特許文献２には、地上装置から車上装置への情報量を簡単に多くできるＡＴＣ装置に好適な列車制御装置が開示されている。ここでは、列車制御装置は、主情報と異なる副情報に対応した所定の位相で搬送波の位相を変調処理する地上装置に設けられた位相変調処理手段と、地上装置から受信した信号の位相を検出する車上装置に設けられた位相検出手段と、検出された位相に対応した副情報を抽出する副情報抽出手段と、抽出された副情報に基づいて列車を制御する列車制御手段とを有することが記載されている。
【０００７】
図５に、地上装置２０における列車制御情報である搬送波（ｆ０）、変調波（ｆ１，ｆ２）等の生成過程を示す。図５（ａ）は、地上装置２０において発生された所定の周波数からなる搬送波（ｆ０）を示す。また、図５（ｂ）は、この搬送波（ｆ０）を振幅変調処理するパルス状の変調波（ｆ１，ｆ２）を示す。このうち変調波（ｆ１）は、地上装置２０から車上装置３０に送信される一つの列車制御信号であり、変調波（ｆ２）は、他の列車制御信号である。但し、この列車制御信号の個数は、これに限らない。
【０００８】
図５（ｃ）は、搬送波（ｆ０）を変調波（ｆ１，ｆ２）で振幅変調した信号であり、その波形は断続信号の形として表れる。この断続信号のうち、変調波（ｆ１）に対応した信号部分が一つの送信信号であり、変調波（ｆ１）の１サイクルに相当する箇所が一つの列車制御信号となる変調波（Ｆ１）である。また、変調波（ｆ２）に対応した信号部分が他の送信信号であり、変調波（ｆ２）の１サイクルに相当する箇所が他の列車制御信号となる変調波（Ｆ２）である。
【０００９】
上述した列車制御情報であるＡＴＣ信号には、列車の速度情報として、信号が指示する条件である「信号現示」が含まれる。この「信号現示」とは、例えば「停止信号」，「進行信号」，「警戒信号」等の信号現示の他に、列車が信号により保護される区間に進入する際の列車の制限速度を細かく指示する信号現示がある。これらの信号現示により列車の進路の安全性が担保されている。そして、この信号現示により列車に列車制限速度を指示する際に、より低い速度を指示する場合を「低位現示」といい、より高い速度を指示する場合を「高位現示」という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−１６７１２９号公報
【特許文献２】特開２００８−１３０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
位相差を一つの情報とした場合、ノイズ等による影響を受け、検出した位相差に影響を与える可能性がある。そのため、車上装置において検出された位相差について、その判別の際に安全性を担保する方法を確立する必要がある。
【００１２】
本願の目的は、かかる課題を解決し、送信側から発信された振幅変調信号の位相情報に対し、受信側がその位相差の判別に安全性が担保できる列車制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る列車制御装置は、情報により位相変調処理された搬送波を識別する列車制御装置であって、搬送波の隣接する波形から検出された位相差が採用可能であるか否かを判別することを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、搬送波の隣接する波形の位相差に対して、判別条件を適用して判定する。これにより、ノイズ等により検出された位相差に影響が発生しても、検出された位相差が採用可能であるか否かが的確に判別できる。
【００１５】
また、本発明に係る列車制御装置は、搬送波の隣接する波形の位相差が予め設定された許容値の範囲内である場合には、その位相差は採用可能であると判別することが好ましい。これにより、搬送波の隣接する波形の位相差に許容範囲を設定し、検出した位相差がこの規定された許容範囲を超えたと判定される場合には、その位相差の情報を採用せずに破棄する。この判定条件により、受信側は、その位相差の判別に安全性が担保できる。なお、この安全性の判定条件において、検出した位相差がこの規定された許容範囲を規定の回数だけ超えた場合に位相情報がなかったと判定しても良い。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明に係る列車制御装置は、情報により位相変調処理された搬送波を識別する列車制御装置であって、搬送波から低位現示に相当する位相情報を検出した場合と、高位現示に相当する位相情報を検出した場合とでは、位相情報の使用条件を異ならせることを特徴とする。
【００１７】
高位現示への動作は、低位現示への動作と比較すると判別時間が長くなっても列車の運行に与える影響は少ない、すなわち、より高い速度へ変更する場合は、その動作時間が多少長くなっても問題ない。しかし、より低い速度へ変更する場合は、その動作時間が少しでも長くなると問題が発生する虞がある。従って、上記構成により、高位現示への動作と、低位現示への動作とについて位相情報の使用条件を異ならせることでより合理的に安全性を高めることができる。
【００１８】
また、本発明に係る列車制御装置は、位相情報の値が、高位現示か低位現示かを角度の高低により割付けられ、低位現示に相当する位相情報を検出した場合には、搬送波の隣接する波形の位相差が、予め設定された許容値の範囲内で所定の持続回数を超えた場合には位相情報を採用し、高位現示に相当する位相情報を検出した場合には、低位現示の採用持続回数より多い回数で予め設定された許容値以内である場合に位相情報を採用することが好ましい。これにより、列車の運行に対する影響がより少ない高位現示への動作と、列車の運行に対する影響がより大きい低位現示への動作とを合理的に区別することができる。
【００１９】
さらに、本発明に係る列車制御装置は、搬送波の位相差又は位相情報が判別できない場合は、位相情報は無いものとすることが好ましい。そして、位相が確定できない場合には、「副情報無し」として主情報である変調波に相当する最下位現示とする。これにより、位相変調処理された搬送波の位相情報が判別できない場合は、列車には安全側の制限速度が適用され、列車運行上の安全性が担保される。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明に係る列車制御装置によれば、送信側から発信された振幅変調信号の位相情報に対し、受信側がその位相差又は位相情報の判別に安全性が担保できる列車制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る列車制御装置の一つの実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】振幅変調波における位相の変化を示す説明図である。
【図３】位相情報が３つの場合の位相情報採用の処理方法について示すフロー図である。
【図４】列車制御装置において地上装置から車上装置へと送信される列車制御信号の生成の流れを示すブロック図である。
【図５】地上装置における搬送波に位相情報を付加した波形の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（列車制御装置の構成）
以下に、図面を用いて本発明に係る列車制御装置１につき、詳細に説明する。図１に列車制御装置１の一つの実施形態の概略構成をブロック図で示す。図４に示すように、列車制御装置１は、地上側に設けられる地上装置２０と列車２１の車上側に設けられる車上装置３０から構成される。本発明に係る列車制御装置１は、そのうちの車上装置３０に関する発明である。
【００２３】
（地上装置）
まず、図４のブロック図、及び図５の説明図を用いて地上装置２０について説明する。図４は、列車制御装置１において地上装置２０から車上装置３０へと送信される列車制御信号の生成の流れをブロック図で示す。図５は、地上装置２０における搬送波（ｆ０）に位相情報を付加した波形の例を示す。
【００２４】
図４に示すように、地上装置２０は、車上装置３０に向けて、例えば、列車２１の速度制御情報等のＡＴＣ信号を送信する。そして、このＡＴＣ信号を受けた車上装置３０は、その信号に含まれる速度制御情報により列車速度の制御を行う。本発明では、車上装置３０が地上装置２０から速度制御情報である信号現示に関する情報を受信した場合について説明する。なお、本発明において「列車」とは、電車や気動車等の車両をいう。また、この「列車」には、鉄車輪によりレール上を走行する車両及び軌道上をゴムタイヤを用いて走行する車両が含まれる。
【００２５】
この地上装置２０は、図５（ａ）に示す所定の周波数を有する搬送波（ｆ０）を発生させる搬送波発生回路２３を有する。この搬送波発生回路２３で発生された搬送波（ｆ０）は、後述する移相回路２４を経由して変調回路２５に入力される。そして、この搬送波（ｆ０）は、変調回路２５において、主情報選択回路２６から選択された変調波（ｆ１，ｆ２）により振幅が変調される。なお、この変調波（ｆ１，ｆ２）の個数は２個に限らない。これらの変調波（ｆ１，ｆ２）は、例えば、変調波（ｆ１）が、列車２１に対して４５ｋｍ／ｈの走行を許可するＡＴＣ信号であり、変調波（ｆ２）は、列車２１に対して１５ｋｍ／ｈの走行を許可するＡＴＣ信号であるとする。この場合、変調波（ｆ１）は、変調波（ｆ２）に対して上述した「高位現示」に相当する信号現示となる。一方、変調波（ｆ２）は、変調波（ｆ１）に対して上述した「低位現示」に相当する信号現示となる。
【００２６】
また、これらの変調波（ｆ１，ｆ２）により振幅変調処理された搬送波（ｆ０）は、図５（ｃ）に示すように、移相回路２４により、主情報と異なる副情報に対応して搬送波（ｆ０）の位相（θ）を位相変調処理し、位相変調処理された変調波（Ｆ１，Ｆ２）となる。すなわち、移相回路２４には、副情報（位相）選択回路２７に用意された、例えば、搬送波（ｆ０）の位相（θ）を＋π／２ラジアン進める副情報、搬送波（ｆ０）の位相（θ）をゼロ（０）ラジアンとする副情報、搬送波（ｆ０）の位相（θ）を−π／２ラジアン進める副情報等から選択されて位相変調処理が行われる。なお、搬送波（ｆ０）の位相（θ）は、＋π／２ラジアン，０ラジアン，−π／２ラジアンに限らず、例えば、＋１８０度（＋π），−１８０度（−π）等、任意の角度で良い。また、搬送波（ｆ０）の位相（θ）の個数は、３個に限らず任意の個数で良い。なお、位相変調処理された変調波（Ｆ１，Ｆ２）は、マーク部１８及びスペース部１９（図５参照）から構成される。
【００２７】
これらの位相変調された変調波（Ｆ１，Ｆ２）の位相（θ）の具体的な実施例は、例えば、列車２１の軌道回路が信号現示の場合には、位相（θ）として＋π／２ラジアンが選択され、軌道回路が注意現示の場合に位相（θ）は、ゼロ（０）ラジアンが選択され、軌道回路が停止現示の場合には、位相（θ）として−π／２ラジアンが選択されても良い。
【００２８】
図２に、振幅変調波における位相（θ）の変化を示す。横軸は、時間軸であり、縦軸は振幅を示す。搬送波（ｆ０）の位相（θ）の基準マーク（Ｍ０）の位相（θ）をゼロ（０）ラジアンとし、連続する３個のマーク（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）を示す。第１マークＭ１の基準マーク（Ｍ０）に対する位相差は＋θ１となる。また、第２マークＭ２の位相（θ）の基準マーク（Ｍ０）に対する位相差は＋２θ１となる。さらに、第３マークＭ３の基準マーク（Ｍ０）に対する位相差は＋３θ１となる。このように、隣り合うマーク間の搬送波の位相（θ）は、いずれの場合においても同じ位相差（Δθ）となるように設定されている。つまり、この搬送波（ｆ０）の位相差（Δθ）により列車制御情報が付加される。
【００２９】
移相回路２４で位相変調処理され、変調回路２５で振幅変調処理された出力信号である変調波（Ｆ１，Ｆ２）は、パワーアンプ２８により増幅処理され、軌道回路を形成するレール２２に供給される。そして、図１に示すように、車上装置３０は、列車２１に設けられた受電器１３を介して地上側から送信されてきた信号を受信し、増幅回路１４で増幅処理を行う。
【００３０】
（車上装置）
図１に示すように、車上装置３０は、信号処理部２及び信号確定部３から構成される。信号処理部２は、主情報を処理する変調波検出回路６と、副情報を処理する位相差検出回路７から構成される。変調波検出回路６は、送信された出力信号から変調波（Ｆ１，Ｆ２）に関する情報のみを抽出する。そして、変調波（Ｆ１，Ｆ２）をそれぞれ認識する。一方、位相差検出回路７は、地上装置から送信された出力信号を受信した信号から位相角（θ）に関する情報のみを抽出する。
【００３１】
信号処理部２のフィルタ回路５で処理された主情報及び副情報は、それぞれ信号確定部３に送信される。そして、主情報は、変調波確定回路８に送信され、受信した振幅変調波を判別して変調波（ｆ１，ｆ２）を確定する。一方、副情報は、位相差確定回路９に送信され、受信した位相差（Δθ１，Δθ２，Δθ３）を使用条件記憶部１１に記憶された判定条件に従って判別し、位相差（Δθ）を確定する。そして、変調波確定回路８及び位相差確定回路９により確定された主情報及び副情報は、信号情報決定回路１０に合流され、地上装置２０から送信された信号情報として決定される。この決定された信号情報は、現示情報出力部１２から出力される。
【００３２】
この列車制御装置１は、主情報により速度制限等の列車制御ができる他、搬送波（ｆ０）の位相角（θ）に基づく副情報を有しているため、その副情報を用いてより高度な列車制御を行うことができる。しかし、副情報である位相差に基づいて列車制御を行うためには、位相角（θ）を判断する際の安全性を向上させる必要がある。本発明は、この安全性に対する対処方法を提案するものであり、以下にその内容を説明する。
【００３３】
（位相差に対する使用条件）
上述したように、位相差検出回路７が検出した位相差（Δθ）は、ノイズ等により影響を受けている可能性がある。そこで、位相差確定回路９は、搬送波（ｆ０）の隣接する波形から検出された位相差（Δθ）が使用可能であるか否かを下記に示す使用条件（１）〜（４）により判別する。なお、これらの使用条件（１）〜（４）は、組み合わせて使用されても良い。このように、複数の使用条件を組合せて用いれば、位相差（Δθ）の判別結果に対し、より高い安全性を持たせることが可能となる。
【００３４】
（位相情報の処理フロー）                  
図３に、位相情報が３つの場合について、位相情報の採用の処理方法をＳ１〜Ｓ１４のフロー図で示す。このフロー図では、位相情報として最も低位である位相差Δθ１、中間値である位相差Δθ２及び最も高位である位相差Δθ３の３つの位相差を有する場合について説明する。
【００３５】
まず、位相差確定回路９は、使用条件（１）として変調波（Ｆ１，Ｆ２）の隣接する波形の位相差（Δθ）が予め設定された許容値の範囲内である場合には、その位相差（Δθ）は採用可能であると判別する。すなわち、まず信号処理部２の位相差検出回路７は受信信号から位相差（Δθ）を検出する（Ｓ１）。そして、位相差確定回路９で検出された位相差（Δθ）が規定の範囲内であるか否かを判断する（Ｓ２）。規定の範囲内である場合（Ｙｅｓの場合）には、次に、検出された位相差（Δθ）が低位の位相差（Δθ１）であるかが判断される（Ｓ３）。低位である場合（Ｙｅｓの場合）には、それが規定の回数が繰り返されたか否かが判断される（Ｓ４）。そして、その位相情報は規定の回数（Ｌ回数）が繰り返された場合（Ｙｅｓの場合）には低位の位相差（Δθ１）として採用される（Ｓ５）。
【００３６】
位相差確定回路９は、使用条件（２）として搬送波（ｆ０）から低位現示に相当する位相情報を検出した場合と、高位現示に相当する位相情報を検出した場合とでは、位相情報の使用条件を異ならせる。すなわち、上述した位相差の判断において、低位でない場合（Ｓ３にてＮｏの場合）には、中間値の位相差（Δθ２）であるか否かが判断される（Ｓ６）。中間値である場合（Ｙｅｓの場合）には、その位相情報は、規定の回数（Ｍ回数）が繰り返されたか否かが判断され（Ｓ７）、繰り返された場合（Ｙｅｓの場合）には、中間の位相差（Δθ２）として採用され（Ｓ８）、ステップ７で規定の回数（Ｍ回数）が繰り返されなかった場合（Ｎｏの場合）には、ステップ１に戻り受信信号から次の位相差が検出される。
【００３７】
上述したステップ６の位相差の判断において、低位及び中間値でない場合には、高位の位相差（Δθ３）であると判断できる（Ｓ９）。その場合には、その位相情報が規定の回数（Ｎ回数）が繰り返されたか否かが判断され（Ｓ１０）、繰り返された場合（Ｙｅｓの場合）には、高位の位相差（Δθ３）として採用され（Ｓ１１）、規定の回数（Ｎ回数）が繰り返されなかった場合（Ｎｏの場合）には、ステップ１に戻り受信信号から次の位相差が検出される。
【００３８】
ここで、上記規定回数には、低位の持続回数Ｌは、中間値の持続回数Ｍより多く、中間値の持続回数Ｍは、高位の持続回数Ｎより多いという大小関係があるものとする。このように、使用条件（３）として、低位現示に相当する位相情報を検出した場合には、搬送波の隣接する波形の位相差が、既定の範囲内で規定の持続回数（Ｌ回数）を超えた場合にはその位相情報を採用する。そして、高位現示に相当する位相情報を検出した場合には、低位の持続回数（Ｌ回数）より多い回数（Ｎ回数）で既定の範囲内である場合に位相情報として採用する。
【００３９】
ステップ２において、検出された位相差（Δθ）が規定の範囲外である場合（Ｎｏの場合）には、それが規定の回数（Ｐ回数）繰り返されたかが判断される（Ｓ１２）。規定の回数（Ｐ回数）繰り返された場合（Ｙｅｓの場合）には、その位相差情報は無しとする（Ｓ１３）。規定の回数（Ｐ回数）繰り返されなかった場合（Ｎｏの場合）には、ステップ１に戻り受信信号から次の位相差を検出する。位相情報は無しとされた場合（Ｓ１３）には、既定の回数（Ｐ回数）のカウントをクリアして（Ｓ１４）ステップ１に戻り、受信処理が継続される。このように、規定の範囲を越えた位相差（Δθ）が規定の回数（Ｐ回数）を越えて検出された場合には、その位相差（Δθ）は、本来の位相情報は無いものとして採用されない。
【００４０】
このように、使用条件（４）として、位相変調処理された搬送波（Ｆ０）の位相情報が判別できない場合は、受信した信号には位相情報は無いものとする。すなわち、位相（θ）を確定できない場合には、「副信号無し」として主情報である位相変調処理された搬送波（Ｆ１，Ｆ２）に相当する最下位現示とする。
【００４１】
次の位相差を判別する場合（Ｙｅｓの場合）には回数のカウント（Ｌ，Ｍ，Ｎ）をクリアして（Ｓ１５）ステップ１に戻り、受信処理が継続される。
【００４２】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ、及び配置関係については、本発明が理解、実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  列車制御装置、２  信号処理部、３  信号確定部、５  フィルタ回路、６  変調波検出回路、７  位相差検出回路、８  変調波確定回路、９  位相差確定回路、１０  信号情報決定回路、１１  使用条件記憶部、１２  現示情報出力部、１３  受電器、１４  増幅回路、１８  マーク部、１９  スペース部、２０  地上装置、２１  列車、２２  レール、２３  搬送波発生回路、２４  移相回路、２５  変調回路、２６  主情報選択回路、２７  副情報（位相）選択回路、２８  パワーアンプ、３０  車上装置、Ｍ０  基準マーク、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  搬送波の第１，第２、第３マーク、ｆ０  搬送波、ｆ１，ｆ２  変調波、Ｆ１，Ｆ２  （位相変調処理された）搬送波、θ，θ１，θ２，θ３  位相又は位相角、Δθ，Δθ１，Δθ２，Δθ３  位相差。
【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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