(57)【要約】【課題】スイッチによるパケットロスを防ぐと同時に素材送出に必要な伝送制御単位レベルでの制御が可能な放送素材送出装置を提供する。【解決手段】映像データ入出力部１１４１〜１１４３において、データ記憶部１１５１〜１１５３に記憶された映像データを映像の管理単位となる１ブロックより小さい映像パケット単位でネットワーク伝送部１１６に送信するようにしている。また、制御管理部１２０において、各映像データ入出力部１１４１〜１１４３による映像データの送出単位ではタイミング同期を行わず、映像データの１ブロック単位でのみ制御を行うようにしている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入出力系統の伝送路を切り替えるスイッチ部と、
このスイッチ部の入力系統の伝送路に接続され、放送番組の素材データを記録媒体に記憶する送り側信号処理部と、
前記スイッチ部の出力系統の伝送路に接続され、前記送り側信号処理部から送出される前記素材データを受信する受け側信号処理部とを具備し、
前記送り側信号処理部は、
前記記録媒体に記憶された素材データを当該素材の管理単位となる１ブロックより小さい単位で前記スイッチ部に送信する送信手段を備え、
前記スイッチ部は、
前記出力系統ごとに設けられ、前記送り側信号処理部から送られた前記素材データを格納し、前記受け側信号処理部に向けて送信する送出バッファを備えたことを特徴とする放送素材送出装置。
【請求項２】
前記スイッチ部の複数の入力系統の伝送路にそれぞれ接続される送り側信号処理部間のタイミング同期及び送出制御を前記ブロック単位で実行する制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の放送素材送出装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記送り側信号処理部が送出する映像のフレーム周期に合わせて送出制御を行うことを特徴とする請求項２記載の放送素材送出装置。
【請求項４】
前記送り側信号処理部は、前記素材データを前記記録媒体に記録する際に、各ブロックの先頭位置を保存することを特徴とする請求項１記載の放送素材送出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記送り側信号処理部を接続する伝送路の速度と前記受け側信号処理部を接続する伝送路の速度とが異なる場合に、前記素材データの送出単位をタイムスロット単位とし、前記受け側信号処理部を接続する伝送路の速度に合わせて前記記録媒体に記憶された素材データに対しタイムスロットへの送出割り当てを行うことを特徴とする請求項２記載の放送素材送出装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記素材データの送出単位をタイムスロット単位とし、伝送経路が競合しない場合に、前記複数の送り側信号処理部間で送出する素材データに対し同一のタイムスロットを割り当てることを特徴とする請求項２記載の放送素材送出装置。
【請求項７】
前記制御部は、伝送時に前記素材データのブロックの間に、前記スイッチによる素材データの送出切替時のデータロスを回避するための送信間隔のタイムマージンを設けることを特徴とする請求項２記載の放送素材送出装置。
【請求項８】
前記送信手段は、送出する素材データ間にエラー訂正符号を付加することを特徴とする請求項１記載の放送素材送出装置。
【請求項９】
複数の入出力系統の伝送路を切り替えるスイッチ部と、このスイッチ部の入力系統の伝送路に接続され、放送番組の素材データを記録媒体に記憶する送り側信号処理部と、前記スイッチ部の出力系統の伝送路に接続され、前記送り側信号処理部から送出される前記素材データを受信する受け側信号処理部とを備えた放送素材送出装置で用いられ、
前記送り側信号処理部において、前記記録媒体に記憶された素材データを当該素材の管理単位となる１ブロックより小さい単位で前記スイッチ部に送信し、
前記スイッチ部において、前記出力系統ごとに設けられる送出バッファに、前記送り側信号処理部から送られた前記素材データを格納し、前記受け側信号処理部に向けて送信することを特徴とするデータ送出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放送局内において、放送番組の送出素材の送出処理を行う放送素材送出装置及びデータ送出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、放送番組送出システムにあっては、放送番組の送出素材を予め送出サーバに格納しておき、自動番組送出制御装置（ＡＰＣ）からの指示に従って該当する素材を再生し、オンエアを行うようになっている。このようなオンエア処理において、通常、オンエア前にオンエア順序に従った素材の確認作業が行われている。
【０００３】
ところで、従来の送出サーバでは共有型のバスを利用して送出を行っていたが、更なる出力数の拡大や、伝送距離の延長のため、汎用のイーサネット（登録商標）を利用した構成が考えられるが、イーサネットスイッチを用いた構成で多数の映像の出力を行うとバッファオーバーフローによるパケットロスを起こすことになる。
【０００４】
この種に関連する従来技術として、複数の物理回線をグループ化して送信データをグループ内で分散して送信する手法（例えば、特許文献１）や、パケット分割を行う手法（例えば、特許文献２）が考えられるが、これらはフレーム単位で映像を切り替えるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０５１９５５
【特許文献２】特開２００４−３２２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記スイッチでは、パケットが短い時間に集中するとパケットロスが起きるという問題や、スイッチのポート間ではクロック同期していないため、正確にタイミングを合わせて映像を切り替えられないという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、スイッチによるパケットロスを防ぐと同時に素材送出に必要な伝送制御単位レベルでの制御が可能な放送素材送出装置及びデータ送出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明に係る放送素材送出装置は、複数の入出力系統の伝送路を切り替えるスイッチと、このスイッチの入力系統の伝送路に接続され、放送番組の素材データを記録媒体に記憶する送り側信号処理部と、スイッチの出力系統の伝送路に接続され、送り側信号処理部から送出される素材データを受信する受け側信号処理部とを具備し、送り側信号処理部は、記録媒体に記憶された素材データを当該素材の管理単位となる１ブロックより小さい単位でスイッチに送信する送信手段を備え、スイッチは、出力系統ごとに設けられ、送り側信号処理部から送られた素材データを格納し、受け側信号処理部に向けて送信する送出バッファを備えるようにしたものである。
【０００９】
この構成によれば、送り側信号処理部において、記録媒体に記憶された素材データを１ブロックより小さい単位でスイッチに送信するようにしているので、スイッチの送出バッファのバッファオーバーフローによるデータのロスを回避することができる。
【００１０】
また、この発明に係る放送素材送出装置は、スイッチの複数の入力系統の伝送路にそれぞれ接続される送り側信号処理部間のタイミング同期及び送出制御をブロック単位で実行する制御部をさらに備えるようにしたものである。
【００１１】
この構成によれば、各送り側信号処理部による素材データの送出単位ではタイミング同期を行わず、素材データのブロック単位でのみ制御部による制御を行うようにしているので、制御回数及び制御処理を節減することができる。
【００１２】
また、この発明に係る放送素材送出装置において、送り側信号処理部は、素材データを記録媒体に記録する際に、各ブロックの先頭位置を保存するようにしている。これにより、記録媒体に保存された各ブロックの先頭位置を利用して、送出制御時の応答時間を保証することができる。
【００１３】
また、この発明に係る放送素材送出装置において、制御部は、送り側信号処理部を接続する伝送路の速度と受け側信号処理部を接続する伝送路の速度とが異なる場合に、素材データの送出単位をタイムスロット単位とし、受け側信号処理部を接続する伝送路の速度に合わせて記録媒体に記憶された素材データに対しタイムスロットへの送出割り当てを行うようにしている。
【００１４】
この構成によれば、伝送路の速度の違いがあっても、スイッチによるデータのロスを回避することができる。
【００１５】
また、この発明に係る放送素材送出装置において、制御部は、素材データの送出単位をタイムスロット単位とし、伝送経路が競合しない場合に、複数の送り側信号処理部間で送出する素材データに対し同一のタイムスロットを割り当てるようにしている。
【００１６】
この構成によれば、受け側信号処理部において、タイムスロット番号をもとに、各送り側信号処理部が送出する各素材データを、時間差が解消された状態で処理することができる。
【００１７】
また、この発明に係る放送素材送出装置において、制御部は、伝送時に素材データのブロックの間に、スイッチ部による素材データの送出切替時のデータロスを回避するための送信間隔のタイムマージンを設けるようにしている。
【００１８】
この構成によれば、スイッチ部の入出力系統間が非同期であっても、素材データのブロック間にタイムマージンを設けておくことで、スイッチ部による素材データの送出切替時のデータロスを回避することができる。
【００１９】
さらに、この発明に係る放送素材送出装置において、送信手段は、送出する素材データ間にエラー訂正符号を付加するようにしている。
【００２０】
この構成によれば、バーストエラーに対する耐性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
上記発明によれば、スイッチによるパケットロスを防ぐと同時に素材送出に必要な伝送制御単位レベルでの制御が可能な放送素材送出装置及びデータ送出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明が適用される放送番組送出システムの構成を示すブロック図。
【図２】この発明の一実施形態とするビデオサーバの構成を示す回路ブロック図。
【図３】同実施形態において、映像データ入出力部からの映像データ出力時におけるパケット送出の形態の詳細を示す図。
【図４】同実施形態において、複数の映像データ入出力部からの映像データ送出時の形態を示す図。
【図５】同実施形態において、ネットワーク伝送部の入出力ポートによってネットワーク速度が異なる場合の送出の様子を示す図。
【図６】同実施形態において、システムとして、同時出力する映像データ数を増やす例を示す図。
【図７】同実施形態において、ビデオサーバにおける映像データ伝送動作の手順とその内容を示すシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。  
図１はこの発明が適用される放送番組送出システムの構成を示すブロック図である。図１において、符号１１はビデオサーバで、カメラ１２、再生デッキ１３及びノンリニア編集機１４からのオンエア用放送番組の素材データ（ここでは、映像データと称する）を格納し、オンエア指示に従って該当する映像データを選択的に再生する。この再生データは、ビデオサーバ１１内で映像信号にデコードされて放送設備１５に導かれて、オンエア出力される。また、ビデオサーバ１１から再生される映像信号はモニタ１６に供給される。
【００２４】
一方、ビデオサーバ１１は、操作端末１７の操作入力指示に従い、映像データの書き込み／読み出し制御が行われる。
【００２５】
図２は、この発明の一実施形態とするビデオサーバ１１の構成を示す回路ブロック図である。  
ビデオサーバ１１は、ＨＤ(High Definition)−ＳＤＩ（Serial Digital Interface）形式などの映像信号で入力された映像をＭＰＥＧ２(Moving Picture Experts Group 2)等の符号化形式で符号化を行う複数の映像符号化部１１１１〜１１１ｎ、符号化済みのファイル形式での入力を受け付けるファイル入出力ＩＦ部１１２、符号化された映像データを伝送するネットワーク伝送部１１３,１１６,１１８１〜１１８ｍ、映像データを保存するデータ記憶部１１５１〜１１５３、送り側信号処理部としてネットワークで伝送されてきた映像データのデータ記憶部１１５１〜１１５３への入出力を行う映像データ入出力部１１４１〜１１４３、受け側信号処理部として映像データ入出力部１１４１〜１１４３からの映像データを復号化する複数の映像復号化部１１９１〜１１９９、映像データ入出力部１１４１〜１１４３間のタイミング同期及び映像データの送出制御をフレーム単位（制御単位Ｂ）で実行する制御管理部１２０から構成される。
【００２６】
本発明は、主に映像データ入出力部１１４１〜１１４３から映像復号化部１１９１〜１１９９までのネットワーク伝送部１１６，１１８１〜１１８ｍ経由での映像データ伝送における、パケットロスの回避と映像データの再生制御に関するものであり、映像データ入出力部１１４１〜１１４３から映像データをパケットとして送出する際に、制御単位Ａ、制御単位Ｂと２つの制御単位を持つ。ネットワーク伝送部１１６，１１８１〜１１８ｍは例えばイーサネットスイッチを用いて構成されることを想定する。
【００２７】
このうち、ネットワーク伝送部１１６には、出力ポート数分の出力バッファ１１７１〜１１７ｍが設けられる。
【００２８】
図３は、例えば映像データ入出力部１１４１，１１４２からの映像データ出力時におけるパケット送出の形態の詳細を示す。２つの制御単位のうち制御単位Ａはタイムスロット構造を持ち、映像データを小さい単位で送出することで、パケットロスを回避する。ネットワーク伝送部１１６の特性としてイーサネットスイッチ等の場合、入出力ポート間のクロック同期は無い。そのため、映像データ入出力部１１４１，１１４２からの出力において、タイムスロットのタイミング同期は行うことができない。
【００２９】
そこで、映像データ入出力部１１４１，１１４２はそれぞれ独立してタイムスロット管理を行い、データの送出を行う。すなわち、映像データ入出力部１１４１は、映像データを映像パケットＰａ，Ｐｂに順次変換してネットワーク伝送部１１６へ送信する。なお、これら映像パケットＰａ，Ｐｂのヘッダには、タイムスロット番号１，２が挿入される。映像データ入出力部１１４２は、映像データを映像パケットＰｃに順次変換してネットワーク伝送部１１６へ送信する。なお、この映像パケットＰｃのヘッダには、タイムスロット番号３が挿入される。
【００３０】
また、制御単位Ａを複数個まとめた単位で制御を行う制御単位Ｂを設ける。この制御単位Ｂは、映像データ等の素材データの管理単位、伝送制御単位である。ここでは例として制御単位Ｂを映像のフレーム単位と合わせて行う場合の説明を行う。
【００３１】
映像データ入出力部１１４１，１１４２は、管理制御部１２０から制御単位Ｂ毎に制御命令をもらうことで同期を行う。ただし同期の精度はネットワーク伝送部１１６の精度に制限される。そのため、制御単位Ｂには映像データの送出を切り替える際のタイムマージンが設けられる。
【００３２】
図４は、複数の映像データ入出力部１１４１〜１１４３からの映像データ送出時の形態を示す。図４では三種類の映像データをそれぞれの映像データ入出力部１１４１〜１１４３から送出している様子を表している。映像データ入出力部１１４１〜１１４３は、それぞれの映像データを制御単位Ａのタイムスロットに割り当てて送出する。タイムスロットを分けていても、ネットワーク伝送部１１６で入出力ポート間の伝送クロックの同期は無く、さらに映像データ入出力部１１４１〜１１４３間で同期を取ることができないため、ネットワーク伝送部１１６にはパケットが同時に到着することが起きる。この場合、ネットワーク伝送部１１６のパケットルーティング性能が十分であっても、入出力ポート毎の送出性能には上限があるため、入出力ポート毎に備えられている出力バッファ１１７１〜１１７ｍの容量を越えてパケットが到着すると、バッファオーバーフローを起こし、パケットロスが発生する。
【００３３】
しかし、制御単位Ａを十分小さくし、制御単位Ａの間に送出される総パケット容量をネットワーク伝送部１１６の出力バッファ１１７１〜１１７ｍより小さくすることで、パケットの到着が重なってもバッファオーバーフローを回避することができる。
【００３４】
一方で、制御管理部１２０は、制御単位Ｂで映像データ入出力部１１４１〜１１４３を制御することで、制御管理部１２０からの制御回数を減らすと同時に、制御単位Ｂを映像のフレームに合わせることで最終的な映像出力の最小単位であるフレーム毎の制御を行うことができる。
【００３５】
図５は、ネットワーク伝送部１１６の入出力ポートによってネットワーク速度が異なる場合の送出の様子を示す。  
映像データ入出力部１１４１〜１１４３からネットワーク伝送部１１６までのネットワークの速度が速く、ネットワーク伝送部１１６からネットワーク伝送部１１８１，１１８３へのネットワークの速度が遅い場合、制御管理部１２０は出力バッファ１１７１，１１７３の容量に合わせた制御単位Ａの大きさに加え、遅いネットワーク速度に合わせた出力映像データ数の管理を行う。この場合、映像データ入出力部１１４１から送出される映像パケットＰａはネットワーク伝送部１１６の出力バッファ１１７１に格納され、映像パケットＰｂはネットワーク伝送部１１６の出力バッファ１１７３に格納される。そして、出力バッファ１１７１に格納された複数の映像パケットＰａのうち３つの映像パケットＰａがセットでネットワーク伝送部１１８１に送られ、出力バッファ１１７３に格納された複数の映像パケットＰｂのうち３つの映像パケットＰｂがセットでネットワーク伝送部１１８３に送られる。
【００３６】
これにより、ネットワーク毎の帯域上限を上回らないよう管理すると共に、タイムスロットによる送出で送出帯域の平滑化が行われ、短い時間でのピーク帯域を押さえ、バッファオーバーフローによるパケットロスの回避を行う。
【００３７】
図６は、ネットワーク伝送部１１６の前後のネットワーク速度は同等な場合で図５と同様に出力側のネットワーク毎に出力映像データ数の管理を行うことで、複数の映像データ入出力部１１４１，１１４２，１１４４で同じタイムスロットにそれぞれ映像データの出力を割り当て、システムとして、同時出力する映像データ数を増やす例を示す。
【００３８】
この場合、同一のタイムスロットに割り当てても入出力ポートが異なる場合つまりネットワークが競合しない場合、それぞれポートの出力バッファ１１７１，１１７２の容量を超えることなく送出できるため、バッファオーバーフローによるパケットロスを回避することができる。
【００３９】
すなわち、映像データ入出力部１１４１から送出される映像パケットＰａはネットワーク伝送部１１６の出力バッファ１１７２に格納され、映像パケットＰｂはネットワーク伝送部１１６の出力バッファ１１７１に格納される。また、映像データ入出力部１１４２から送出される映像パケットＰｃはネットワーク伝送部１１６の出力バッファ１１７１に格納される。さらに、映像データ入出力部１１４４から送出され映像パケットＰａと同一のタイムスロット番号が割り当てられた映像パケットＰｄは出力バッファ１１７１に格納され、映像パケットＰｂと同一のタイムスロット番号が割り当てられた映像パケットＰｅは出力バッファ１１７２に格納され、映像パケットＰｃと同一のタイムスロット番号が割り当てられた映像パケットＰｆは出力バッファ１１７２に格納される。
【００４０】
出力バッファ１１７１に格納された映像パケットＰｄ＋Ｐｂ＋Ｐｃは、３つのセットでネットワーク伝送部１１８１に送られる。出力バッファ１１７２に格納された映像パケットＰｅ＋Ｐｆ＋Ｐａは、ネットワーク伝送部１１８１２に送られる。
【００４１】
また、ここまでに説明したどの形態であっても、パケットロスに対応するために、パケットに跨るリードソロモン符号等によるエラー訂正を行う場合、タイムスロットにより映像パケットが時間的に拡散されるため、外部ノイズ等によるバーストエラーに対する耐性を向上させることができる。
【００４２】
次に、上記構成されるビデオサーバ１１の動作について説明する。図７は、ビデオサーバ１１における映像データ伝送動作の手順とその内容を示すシーケンス図である。
【００４３】
例えば、映像データ入出力部１１４１は、ステップＳＴ１ａにおいて送出開始待ち状態となる。この状態で制御管理部１２０から転送トリガを受け付けると、データ記憶部１５１に記憶された１フレーム分の映像データを複数個の映像パケットに分割し、宛先及びタイムスロット番号を記述したヘッダを付加し（ステップＳＴ１ｂ）、各パケット毎に誤り訂正符号を付加して（ステップＳＴ１ｃ）、ネットワーク伝送部１１６に送出する（ステップＳＴ１ｄ）。このとき、映像データ入出力部１１４１は、１フレームの映像データを複数の映像パケットに分割するとき、例えばチャンネル番号、先頭タイムコード、素材長を記述したテーブルを作成し、データ記憶部１１５１に保存する。また、この分割処理において、映像データがＧＯＰ(Group of Pictures)構造の場合、素材長（全フレーム数）をＧＯＰのフレーム数を単位として分割する。すなわち、Ｎ分割された映像データの先頭フレームがＧＯＰの先頭フレームとなるようにし、この先頭フレームをデータ記憶部１１５１に保存しておく。
【００４４】
なお、上記送信処理は、ステップＳＴ１ｅにおける終了判定により終了が検知されるまで繰り返し行なわれる。
【００４５】
一方、例えば映像復号化部１１９１は、ステップＳＴ２ａにおいて受信開始待ちとなっている。この状態で転送トリガを受け付けると、映像データ入出力部１１４１から送られる映像パケットに付加される誤り訂正符号に基づいて誤り訂正復号化処理を行い（ステップＳＴ２ｂ）、各映像パケットを映像信号に復号化する（ステップ２ｃ）。この受信処理は、ステップＳＴ２ｄにおける終了判定により終了が検知されるまで繰り返し行なわれる。
【００４６】
以上のように上記実施形態では、映像データ入出力部１１４１〜１１４３において、データ記憶部１１５１〜１１５３に記憶された映像データを１フレームより小さい映像パケット単位でネットワーク伝送部１１６に送信するようにしているので、ネットワーク伝送部１１６の出力バッファ１１７１〜１１７ｍのバッファオーバーフローによるパケットロスを回避することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、制御管理部１２０において、各映像データ入出力部１１４１〜１１４３による映像データの送出単位ではタイミング同期を行わず、映像データの１フレーム単位でのみ制御を行うようにしているので、制御回数及び制御処理を節減することができる。
【００４８】
また、各映像データ入出力部１１４１〜１１４３は、映像データをデータ記憶部１１５１〜１１５３に記録する際に、各フレームの先頭位置を保存するようにしているので、データ記憶部１１５１〜１１５３に保存された各フレームの先頭位置を利用して、送出制御時の応答時間を保証することができる。
【００４９】
また、上記実施形態によれば、ネットワーク速度の違いがあっても、ネットワーク伝送部１１６によるパケットロスを回避することができる。
【００５０】
また、上記実施形態によれば、映像復号化部１１９１〜１１９９において、タイムスロット番号をもとに、各映像データ入出力部１１４１〜１１４３が送出する各映像パケットを、時間差が解消された状態で処理することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、制御管理部１２０において、伝送時に、映像データのフレーム間（制御単位Ｂ）にタイムマージンを設けるようにしているので、ネットワーク伝送部１１６の入出力ポート間が非同期であっても、映像データの送出切替時のデータロスを回避することができる。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、送出する映像パケット間に誤り訂正符号を付加するようにしているので、バーストエラーに対する耐性を向上させることができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、制御単位Ｂを映像フレームに合わせる例について説明したが、その他、映像フレーム以外に映像素材の管理単位となるブロックに合わせるようにしてもよい。
【００５４】
なお、この発明のビデオサーバ１１は、図２に示す構成に限定されるものではなく、例えば映像データ入出力部１１４１〜１１４３、映像復号化部１１９１〜１１９９の数は任意に変更可能である。また、映像データの伝送処理の手順とその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。
【００５５】
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わせにより、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。
【符号の説明】
【００５６】
１１…ビデオサーバ、１２…カメラ、１３…再生デッキ、１４…ノンリニア編集機、１５…放送設備、１６…モニタ、１７…操作端末、１１１１〜１１１ｎ…映像符号化部、１１２…ファイル入出力ＩＦ部、１１３，１１６，１１８１〜１１８ｍ…ネットワーク伝送部、１１４１〜１１４３…映像データ入出力部、１１５１〜１１５３…データ記憶部、１１７１〜１１７ｍ…出力バッファ、１１９１〜１１９９…映像復号化部、１２０…制御管理部。
【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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