(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の伝送路を用いて高速に大容量のデータを伝送できるようにネットワークを構成する。【解決手段】第１フレーム配信部は、現在のFIFOの空きを確認する第１ステップと、第１ステップで確認したFIFOに空きが有るか無いかを判断する第２ステップと、第２ステップで空きが有ると判断した場合、フレームをエンキューする第３ステップと、第２ステップで空きが無いと判断した場合、次のFIFOを選択する第４ステップと、を実行し、第２フレーム配信部は、現在のFIFOのデータを確認する第５ステップと、第５ステップで確認したFIFOにフレームが有るか無いかを確認する第６ステップと、第６ステップでフレームが有ると判断した場合、このフレームをデキューする第７ステップと、第６ステップでフレームが無いと判断した場合、次のFIFOを選択する第８ステップと、を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１フレーム配信部を有する第１端末と、
第２フレーム配信部を有する第２端末と、
前記第１端末と前記第２端末を接続する複数の伝送路とを備え、
前記第１フレーム配信部は、
現在のFIFOの空きを確認する第１ステップと、
前記第１ステップで確認したFIFOに空きが有るか無いかを判断する第２ステップと、
前記第２ステップで空きが有ると判断した場合、フレームをエンキューする第３ステップと、
前記第２ステップで空きが無いと判断した場合、次のFIFOを選択する第４ステップと、を実行し、
前記第２フレーム配信部は、
現在のFIFOのデータを確認する第５ステップと、
前記第５ステップで確認したFIFOにフレームが有るか無いかを確認する第６ステップと、前記第６ステップでフレームが有ると判断した場合、このフレームをデキューする第７ステップと、
前記第６ステップでフレームが無いと判断した場合、次のFIFOを選択する第８ステップと、を実行することを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】
前記複数の伝送路は、FIFOの優先順位に従って前記第１端末と前記第２端末に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項３】
前記第１フレーム配信部は、
現在のFIFOにリンクダウンが有るか無いかを判断する第９ステップを実行し、
前記第９ステップでリンクダウンが無いと判断した場合、前記第１ステップを実行し、
前記第９ステップでリンクダウンが有ると判断した場合、次のFIFOを選択する第１０ステップを実行することを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項４】
前記伝送路は、第１グループと第２グループに分かれていて、前記第１フレーム配信部は、前記第１グループと前記第２グループに同じフレームを同時に伝送することを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項５】
前記第２フレーム配信部は、
リンクエラーの発生が有るか無いかを判断する第１１ステップを実行し、
前記第１１のステップでリンクエラーの発生が有ると判断した場合、フレームの配信先を現在のグループから次のグループに変更する第１２ステップを実行し、
前記第１１のステップでリンクエラーの発生が無いと判断した場合、現状のフレームの配信先を維持することを特徴とする請求項４に記載のデータ伝送装置。
【請求項６】
前記第１フレーム配信部は、
未使用のFIFOにリンクアップが有るか無いかを判断する第１３ステップを実行し、
前記第１３ステップでリンクアップが有ると判断した場合、このリンクアップされたFIFOをグループに加える第１４ステップを実行し、
前記第１３ステップでリンクアップが無いと判断した場合、前記第１ステップを実行することを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項７】
前記第２フレーム配信部は、
未使用のFIFOにリンクアップが有るか無いかを判断する第１５ステップを実行し、
前記第１５ステップでリンクアップが有ると判断した場合、このリンクアップされたFIFO
をグループに加える第１６ステップを実行し、
前記第１５ステップでリンクアップが無いと判断した場合、前記第５ステップを実行することを特徴とする請求項６に記載のデータ伝送装置。
【請求項８】
前記複数の伝送路は、FIFOの優先順位とは異なる順位で前記第１端末と前記第２端末に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、データ伝送装置に関し、特に、複数の伝送路を用いて接続された端末の間で通信を行うデータ伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
端末Ａと端末Ｂの間を複数の伝送路で接続したデータ伝送装置では、同一のデータが複数の伝送路を並列に伝送されている（例えば特許文献１〜５）。伝送路の一部に障害が発生した場合には、代替の伝送路を用いて、通信を継続する。この方式では、複数の伝送路を用いているためにデータ通信の信頼性が増している反面、伝送路を余分に冗長化していることにより、帯域の利用効率が低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平4−278751号公報
【特許文献２】特開平8−186587号公報
【特許文献３】特開平9−83496号公報
【特許文献４】特開平9−36827号公報
【特許文献５】特開平11−313087号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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あり、複数の伝送路を用いて高速に大容量のデータを伝送できるようにネットワークを構成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願に係るデータ伝送装置は、第１フレーム配信部を有する第１端末と、第２フレーム配信部を有する第２端末と、第１端末と第２端末を接続する複数の伝送路とを備えている。第１フレーム配信部は、現在のFIFOの空きを確認する第１ステップと、第１ステップで確認したFIFOに空きが有るか無いかを判断する第２ステップと、第２ステップで空きが有ると判断した場合、フレームをエンキューする第３ステップと、第２ステップで空きが無いと判断した場合、次のFIFOを選択する第４ステップと、を実行し、第２フレーム配信部は、現在のFIFOのデータを確認する第５ステップと、第５ステップで確認したFIFOにフレームが有るか無いかを確認する第６ステップと、第６ステップでフレームが有ると判断した場合、このフレームをデキューする第７ステップと、第６ステップでフレームが無いと判断した場合、次のFIFOを選択する第８ステップと、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るデータ伝送装置によれば、複数伝送路による障害時の通信回復機能を実現すると同時に、通信時の帯域増大にも対応する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の実施の形態１に係るデータ伝送装置の全体構成を示す図である。
【図２】実施の形態１による送信手順を表すフローチャートを示す図である。
【図３】実施の形態１による受信手順を表すフローチャートを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るデータ伝送装置の全体構成を示す図である。
【図５】実施の形態２による送信手順を表すフローチャートを示す図である。
【図６】実施の形態２による受信手順を表すフローチャートを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るデータ伝送装置の全体構成を示す図である。
【図８】実施の形態３による送信手順を表すフローチャートを示す図である。
【図９】実施の形態３による受信手順を表すフローチャートを示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係るデータ伝送装置の全体構成を示す図である。
【図１１】実施の形態４による送信手順を表すフローチャートを示す図である。
【図１２】実施の形態４による受信手順を表すフローチャートを示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係るデータ伝送装置の全体構成を示す図である。
【図１４】実施の形態５による送信手順を表すフローチャートを示す図である。
【図１５】実施の形態５による受信手順を表すフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明にかかるデータ伝送装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の既述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。図において、同一番号が付与されている構成要素は、同一の、または、相当する構成要素を表している。
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。データ伝送装置１００は、第１端末１と伝送路１０ａ〜１０ｅと第２端末２とから構成されている。第１端末１は、伝送路１１ａを介してネットワークに接続されている。第２端末２は、伝送路１１ｂを介してネットワークに接続されている。第１端末１および第２端末２は、それぞれ、フレーム配信部５Ａおよびフレーム配信部５Ｂを備えている。伝送路１０ａ〜１０ｅを経由して、第１端末１と第２端末２の間で、双方向のデータ通信が行われる。
【００１０】
図には、第１端末１のフレーム配信部５Ａから第２端末２のフレーム配信部５Ｂに向かってフレームＦｒが伝送されている状態が表わされている。第２端末２のフレーム配信部５Ｂから第１端末１のフレーム配信部５Ａに向かってフレームを伝送する場合は、全く逆の手順でデータ通信が行われる。第１端末１において、送信側のフレーム配信部５Ａは、複数の伝送路の送信バッファを選択して、フレームをFIFO（First-In First-Out）にエンキューする機能を持つ。
【００１１】
ここで、送信バッファ（Buffer）は、複数の機器やソフトウェアの間でデータをやり取りするときに、処理速度や転送速度の差を補うためにデータを一時的に保存しておく記憶装置や記憶領域のことである。キューは、コンピュータの機ノン的なデータ構造の一つで、データを先入れ先出しのリスト構造で保持するものである。FIFOはキューの動作原理を表すものであり、最初に入ってきたものを最初に処理し、次に入ってきたものは最初の処理が終わるまで待たせる、ということを意味している。キュー（Queue）にデータを入れることをエンキュー（Enqueue）、キューからデータを取り出すことをデキュー（Dequeue）という。
【００１２】
それぞれの伝送路の送信部は、送信FIFOを有する。ここでは、データ伝送装置１００は５チャネルの伝送路を備えているので送信部は送信FIFOａ〜送信FIFOｅを有する。同様に、それぞれの伝送路の受信部は、５チャネルのフレームを受信するために受信FIFOＡ〜受信FIFOＥを有する。フレーム配信部５Ｂは受信FIFOＡ〜受信FIFOＥからフレームを抜き出し、伝送路１１ｂを経由して次の伝送路（ネットワーク）へ配信する。ここでは送信FIFOａ〜送信FIFOｅおよび受信FIFOＡ〜受信FIFOＥは、それぞれ、最大で３個のフレームを格納することができるものとする。
【００１３】
第１端末１における送信FIFOの優先順位は、送信FIFOａ、送信FIFOｂ、送信FIFOｃ、送信FIFOｄ、送信FIFOｅの順である。第２端末２における受信FIFOの優先順位は、受信FIFOＡ、受信FIFOＢ、受信FIFOＣ、受信FIFOＤ、受信FIFOＥの順である。伝送路はFIFOの優先順位に従って、送信FIFOと受信FIFOを接続している。本実施の形態では、送信FIFOａは、伝送路１０ａによって受信FIFOAに接続されている。同様に、送信FIFOｂは、伝送路１０ｂによって受信FIFOBに接続されている。同様に、送信FIFOｃは、伝送路１０ｃによって受信FIFOＣに接続されている。同様に、送信FIFOｄは、伝送路１０ｄによって受信FIFOＤに接続されている。さらに送信FIFOｅは、伝送路１０ｅによって受信FIFOＥに接続されている。
【００１４】
次に図２に基づいて送信動作について説明する。フレーム配信部５Ａは、処理が開始すると（ＳＴ０１）、先ず送信するフレームが有るか無いかを確認する（ＳＴ０２）。送信するフレームが無ければ伝送路１１Ａを経由してデータが送信されてくるまで何度も確認を繰り返す。送信が必要なフレームが見つかれば、フレーム配信部５Ａは、送信FIFOａから送信FIFOｅまでを優先順位に従って順番に参照していく（ＳＴ０３〜ＳＴ０５）。フレーム配信部５Ａは、送信FIFOが空いている場所を見つけた場合、その空いているFIFOに対してフレームをエンキューする（ＳＴ０６）。本実施の形態では極めて大量のデータが高速で送信されているケースを想定しているため、全てのFIFOが埋まっており、FIFOにフレームをエンキューできないケースも存在する。その場合でも順次高速にFIFOの空きをチェックし、空きを見つけた場合には、ただちにフレームをエンキューする。
【００１５】
例えば伝送路１１ａからフレーム1〜フレーム１５が送信されてきたとする。フレーム配信部５Ａは、先ず送信FIFOａがフルになるまでフレームを割り当てるので、送信FIFOａにはフレーム1〜フレーム３が割り当てられる。送信FIFOａがフルの状態になるとフレーム配信部５Ａは、次の送信FIFOｂを参照する。送信FIFOｂにはフルになるまでフレームが割り当てられる。その結果、フレーム４〜フレーム６がフレーム配信部５Ａによって送信FIFOｂに割り当てられる。以後同様にして、フレーム配信部５Ａは、フレーム７〜９を送信FIFOｃに、フレーム１０〜１２を送信FIFOｄに、フレーム１３〜１５を送信FIFOｅに、割り当てる。続きのフレームがさらに送信されてくれば、フレーム配信部５Ａは、この割り当てる操作（エンキュー）を、送信FIFOａ〜送信FIFOｅに対して順次繰り返す。
【００１６】
フレーム配信部５Ａと各FIFOは高速のバスで接続されており、FIFOにエンキューする処理はただちに実行される。伝送路１０ａからフレーム1〜３が送信されてくると、フレーム1〜３は受信FIFOＡに格納される。以後、同様に、伝送路１０ｂから伝送されてくるフレーム４〜６は受信FIFOＢに、伝送路１０ｃから伝送されてくるフレーム７〜９は送信FIFOＣに、伝送路１０ｄから伝送されてくるフレーム１０〜１２は送信FIFOＤに、伝送路１０ｅから伝送されてくるフレーム１３〜１５は送信FIFOＥに、格納される。本実施の形態では、処理単位はフレーム単位で行われ、送信元から送信されたフレームが受信側に必ず送信順に到達されることは保証されていない。すなわち、フレーム配信部５Ａから高速に入ってきたフレームは順番が入れ替わってフレーム配信部５Ｂから配信される可能性もある。
【００１７】
次に図３に基づいて受信動作について説明する。フレーム配信部５Ｂは、処理が開始すると（ＳＴ２０）、受信FIFOにデータが有るかどうかを確認し（ＳＴ２１）、配信するフレームがあるかどうかを判断する（ＳＴ２２）。フレームが無ければ、フレーム配信部５Ｂは、次のFIFOを選択して、データの確認に戻る（ＳＴ２３）。フレームがあれば、フレーム配信部５Ｂは、そのフレームをデキューして、伝送路１１ｂからネットワークに配信する（ＳＴ２４）。  
【００１８】
例えば、先ずフレーム配信部５Ｂは、現在の受信FIFOＡにフレームが有るかどうかを確認する。その結果、フレーム配信部５Ｂは、受信FIFOＡに格納されていたフレーム1〜３を伝送路１１ｂを経由してネットワークに配信する。ついで、フレーム配信部５Ｂは、次の受信FIFOＢを確認し、受信FIFOＢに格納されていたフレーム４〜６を配信する。以後同様に、フレーム配信部５Ｂは、受信FIFOＣからフレーム７〜９を、受信FIFOＤフレーム１０〜１２を、受信FIFOＥからフレーム１３〜１５をそれぞれ配信する。
【００１９】
本発明では、インターネットで代表されるように順番が逆転してフレームが到達するようなネットワークを想定している。順番の逆転などへの対応は端末側のプロトコルで対応する。上記の実施の形態では、複数のネットワークを用いて次々にデータを転送するようにしたので、伝送路の本数に応じて、帯域を大きくとることも自由に可能になっている。
【００２０】
実施の形態２．
次に実施の形態２について図４〜図６を参照して説明する。本実施の形態では、それぞれのチャネルはイーサネット（登録商標）のリンクダウン（Link down）のような伝送路の異常を検出する機構を持つものとする。図４では５つの伝送路１０ａ〜１０ｅのうち、伝送路１０ｂが故障している場合を想定している。フレーム配信部５Ａは、伝送路１０ｂに異常を検出したため、フレームを送信FIFObに割り当てることを止めている。本実施の形態によれば、一つの伝送路が故障した場合でも、その他の伝送路が正常であるため引き続き通信を継続することが可能である。
【００２１】
送信動作について図５に基づいて説明する。フレーム配信部５Ａは、フレームを各伝送路にエンキューする前に、リンクダウンを使って伝送路に異常があるかどうかを確認する（ＳＴ０７〜ＳＴ０９）。フレームを各伝送路にエンキューする場合、リンクダウンが検出されていると、スキップして次の伝送路のFIFOにフレームをエンキューする。
【００２２】
受信動作について図６に基づいて説明する。受信側のフレーム配信部５Ｂは、伝送路の異常があった場合でもフレームが受信FIFOに残っている可能性があるため、実施の形態１と同様に、全ての受信FIFOをサーチし、フレームを逐次配信する（ＳＴ２１〜ＳＴ２４）。フレーム送信中に伝送路が異常になった場合にも、フレームの再送などは実施しない。この場合、フレーム抜けが発生するが、引き続きフレームの配信を継続実施する。フレーム抜けなどの再送処理などについては、上位のプロトコルに依存し、本ネットワークシステムでは引き続きネットワークにフレームの配信を継続実施する。
【００２３】
実施の形態３．
次に実施の形態３について図７〜図９を用いて説明する。本実施の形態では、伝送路のFIFOを複数のグループに分割している。それぞれのグループは同じデータを通信する。図７では送信FIFOは、送信FIFOａおよび送信FIFOｂが属するグループ１と、送信FIFOｄおよび送信FIFOｅが属するグループ２とに分かれている。同様に、受信FIFOは、受信FIFOＡおよび受信FIFOＢが属するグループ１と、受信FIFOＤおよび受信FIFOＥが属するグループ２とに分かれている。フレーム配信部５Ａは、グループ１及びグループ２に同時に同じデータをエンキューするため、受信側のグループ１が送信側のグループ１から受け取るデータは、受信側のグループ２が送信側のグループ２から受け取るデータと同じである。フレームの配信はグループ１が受信したデータをもとに行われている。ここで伝送路１０ａに故障が発生すれば、グループ１では正常な通信が損なわれる。
【００２４】
送信動作を図８に基づいて説明する。送信FIFOａおよび送信FIFOｂが属するグループ１と、送信FIFOｄおよび送信FIFOｅが属するグループ２では、同時に同じデータのエンキューが進行していく（ＳＴ０１〜ＳＴ０６）。フレーム配信部５Ａは、伝送路に障害が発生した場合でも、グループ１とグループ２に対する同時のエンキューを継続する。伝送路１０ａに故障が発生したとしても、グループ２の伝送路を通じてデータが正常に送信されているため、フレームが抜けることなくデータ送信が可能になる。
【００２５】
受信動作を図９に基づいて説明する。フレーム配信部５Ｂは、フレームをデキューする対象として優先順位に従い先ずグループ１を選択する（ＳＴ２５）。通常時であれば、伝送路１１Ｂからグループ１（受信FIFOＡとFIFOＢ）のデータがネットワークに配信される（ＳＴ２１〜ＳＴ２４）。次にリンクエラーの発生を確認する（ＳＴ２６）。伝送路１０ａに障害が発生した場合には、フレーム配信部５Ｂは、伝送路の障害（リンクエラー）をリンクダウンにより検出することができる（ＳＴ２７）。リンクエラーが発生していなければ、フレーム配信部５Ｂは、フレームの配信対象としてグループ１を維持する。リンクエラーが発生していれば、フレーム配信部５Ｂは、フレームの配信対象を受信FIFOＡとFIFOＢを含むグループ２に変更する（ＳＴ２５）。
【００２６】
実施の形態３によれば、送信側のフレーム配信部５Ａが、グループ１及びグループ２から同一のフレームを流し続けているため、伝送路に障害が発生した場合でも、フレームが抜けることなく通信を継続することが可能である。
【００２７】
実施の形態４．
次に、実施の形態４について図１０〜図１２を用いて説明する。図１０では、実施の形態１にて記載のとおり５チャネル分の伝送路を使用して逐次配信を実施しているものとする。通信量が増加し、ネットワークの帯域を増やす必要が出てくれば、伝送路１０ｆを増設（リンクアップ）する。この場合、伝送路１０ｆが接続されたことを、第１端末１と第２端末２はそれぞれ検出することができる。第１端末１のフレーム配信部５Ａは、新たに送信FIFOｆを送信先に加える。第２端末２のフレーム配信部５Ｂは、受信FIFOＦを受信チェック対象に加えることにより受信を継続する。
【００２８】
送信動作を図１１に基づいて説明する。伝送路１０の増設は、第１端末１と第２端末２に接続されたネットワークインターフェースカードの枚数及び各カードのポート数が許す限り可能である。伝送路の増設作業時には、ネットワーク通信を止めることなく、ネットワークインターフェースカード等を増設することができる。以上により、将来ネットワークトラフィックが増大し、ネットワークの帯域を増強する必要が出てきた場合でも柔軟に、対応することが可能である。
【００２９】
受信動作を図１２に基づいて説明する。フレーム配信部５Ｂは、データ通信に使用されていない受信FIFOがあるかどうかを確認する。新たにリンクアップされた受信FIFOはグループのメンバーに加えられる（ＳＴ２８〜ＳＴ３０）。新たにリンクアップされた受信FIFOが無ければ、実施の形態１と同様にフレームのエンキューが進行する（ＳＴ２１〜ＳＴ２４）。
【００３０】
実施の形態５．
次に、実施の形態５について図１３〜図１５を用いて説明する。本実施の形態では、ポートの組み合わせは任意であるが、ユーザーにより伝送路を接続する際にどのような組み合わせで伝送路を接続しても通信が可能となる。例えば図１３では、送信FIFOａは、伝送路１０ａによって受信FIFOＣに接続されている。同様に、送信FIFOｂは、伝送路１０ｂによって受信FIFOＡに接続されている。同様に、送信FIFOｃは、伝送路１０ｃによって受信FIFOＢに接続されている。同様に、送信FIFOｄは、伝送路１０ｄによって受信FIFOＥに接続されている。さらに送信FIFOｅは、伝送路１０ｅによって受信FIFOＤに接続されている。
【００３１】
送信動作を図１４に基づいて説明する。フレーム配信部５Ａは、接続相手に関係なく、優先順位が一位である送信FIFOａに先ずエンキューする。キューがフルの状態になった場合に、優先順位が二位である次の送信FIFOｂにエンキューを行う。フレーム配信部５Ａは、以上のキューフルになった場合に次のキューにエンキューを行う動作を、実施の形態１と同様に、連続して実行する。
【００３２】
受信動作を図１５に基づいて説明する。フレーム配信部５Ｂは、実施の形態１と同様に受信FIFOの優先順位に従って、受信FIFOＡ〜受信FIFOＥにアクセスする。フレーム配信部５Ｂは、フレームがある限り次々にフレームをデキューしていき、順次ネットワークにフレームを配信していく。その結果、第２端末２のフレーム配信部５Ｂは、フレーム４〜６、フレーム７〜９、フレーム１〜３、フレーム１３〜１５、フレーム１０〜１２、の順でフレームを配信する。
【００３３】
本実施の形態では、伝送路は第１端末１と第２端末２に、FIFOの優先順位とは異なる順位で接続されている。フレーム配信部５Ｂにおけるフレームの到達順番についての管理は本ネットワークシステムでは実施しない。到達順番の管理は上位のプロトコルにて実施するものとし、本ネットワークシステムでは、高速にフレームを配信することに集中する。
【００３４】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  第１端末、２  第２端末、５Ａ  フレーム配信部、５Ｂ  フレーム配信部、１０  伝送路、１１Ａ  伝送路、１１Ｂ  伝送路、１００  データ伝送装置、Ｆｒ  フレーム
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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