(57)【要約】  双方向電気−光（ＥＯ）メディア・コンバータを備えた海底コネクタ・ユニットが提供され、このコネクタ・ユニットは、電気ケーブル・コネクタ・ユニットに接続するように構成された第１の端部と、海底光または電気−光イーサネット・ジャンパ・ケーブルに接合される第２の端部とを有する。このＥＯメディア・コンバータは、接続された電気イーサネット・ケーブル内の電気信号導体と通信する１つまたは複数の電気入力／出力（Ｉ／Ｏ）接合部と、海底ジャンパ・ケーブルから延在する１本または複数本の光ファイバに接続される１つまたは複数の光Ｉ／Ｏ接合部とを有する。電気Ｉ／Ｏ接合部で受信された電気入力信号が、海底ジャンパ・ケーブルに沿って伝送されるように、光Ｉ／Ｏ接合部で供給される対応する光信号に変換され、ジャンパ・ケーブルから受信された光入力信号が、電気ケーブルに出力されるように電気Ｉ／Ｏ接合部で電気信号に変換される。
2014527697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底光または電気−光ケーブルに接続するように構成された第１のポート、および第２のポートを有する少なくとも第１のチャンバを収容した海底ハウジングと、
前記第１のチャンバ内に搭載されたメディア・コンバータ装置と、
前記海底ハウジングに連結され、電気イーサネット・ケーブルに解除可能に接続するように構成された海底電気コネクタ・モジュールと
を備え、
前記メディア・コンバータ装置が、少なくとも１つの光入力／出力接合部および少なくとも１つの電気入力／出力接合部と、前記入力／出力接合部間に接続され、前記光入力／出力接合部で受信された光入力信号を、前記電気入力／出力接合部で電気出力信号に変換し、かつ前記電気入力／出力接合部で受信された電気入力信号を、前記光入力／出力接合部で光出力信号に変換するように構成された双方向電気／光コンバータ・モジュールとを有し、
前記光入力／出力接合部が、海底コネクタ・ユニットの前記第１のポートに接続された海底光または電気−光ケーブルから延在する１本または複数本の光ファイバと通信し、
前記コネクタ・モジュールに接続された電気イーサネット・ケーブルの電気導体の少なくとも数本と通信するように、前記電気入力／出力接合部から前記電気ケーブル・コネクタ・モジュールへと延在する、１本または複数本の電気導体と
を備える、海底電気−光コネクタ・ユニット。
【請求項２】
前記第１のチャンバが、気密封止された強化大気圧チャンバを備える、請求項１に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項３】
前記大気圧チャンバの第２のポートと封止係合した気密電気ペネトレータをさらに備え、前記電気ペネトレータが、それぞれが複数の電気接点を有する、第１および第２の対向する端部を有し、前記ペネトレータの前記第１の端部が、前記大気圧チャンバに面する、請求項２に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項４】
前記電気ケーブル・コネクタ・モジュールと前記第２のポートとの間にコネクタ部分をさらに備え、前記電気導体が、前記電気入力／出力接合部から前記ペネトレータの前記第１の端部にある前記電気接点へと延在する第１の電気導体と、前記ペネトレータの前記第２の端部から前記電気ケーブル・コネクタ・モジュールへと延在し、前記ケーブル・コネクタ・モジュールに接続された電気ケーブル内の導体と通信する第２の電気導体とを備える、請求項３に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項５】
前記ハウジングが、前記第１のチャンバを収容した第１のハウジング部分と、前記第１のハウジング部分と電気コネクタ・モジュールとの間の第２のハウジング部分とを有し、前記第２のハウジング部分が第２のチャンバを有し、前記第２のポートが、第１のチャンバと第２のチャンバとの間にある連結通路を備える、請求項１に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項６】
前記第１のチャンバが、大気圧チャンバを備え、第２のチャンバが、封止され圧力補償された流動性媒体入りチャンバを備え、電気ペネトレータが、前記第１のチャンバと第２のチャンバとの間にある前記第２のポートと封止係合して搭載され、前記電気導体が、前記電気入力／出力接合部から前記電気ペネトレータへと延在する第１の電気導体と、前記電気ペネトレータから前記第２のチャンバを通って前記電気ケーブル・コネクタ・モジュールへと延在し、前記ケーブル・コネクタ・モジュールに接続された電気イーサネット・ケーブル内の導体と通信する第２の電気導体とを備える、請求項５に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項７】
前記第１のポートと封止係合して搭載された電気−光ケーブル終端アセンブリをさらに備える、請求項１に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項８】
前記電気−光ケーブル終端アセンブリが、前記第１のポートに封止可能に搭載され、かつ外側端部と、前記第１のチャンバと通信している内側端部と、貫通孔とを有するケーブル終端スリーブを備え、直径に段差のある第１および第２のケーブル把持部が、前記ケーブル終端スリーブに搭載され、前記第１のケーブル把持部が、前記貫通孔の第１の部分を通り抜けて延在する、剥がされていない光または電気−光ケーブルの第１の長さの外面を把持するように構成され、前記第２のケーブル把持部が、前記第１の、剥がされていない長さから前記貫通孔の内側端部の方へと延在する、前記ケーブルの第２の剥がされた長さの内側層の外面を把持するように構成される、請求項７に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項９】
前記ケーブル終端アセンブリが、前記外側端部と第１のケーブル把持部との間で前記貫通孔に搭載された第１のグランド封止部と、前記第２のケーブル把持部と前記内側端部との間で前記貫通孔に搭載された第２のグランド封止部とをさらに備え、前記第１のグランド封止部が、前記孔へと延在する前記ケーブルの前記剥がされていない長さの外側ケーシングと封止係合するように構成され、前記第２のグランド封止部が、前記第２のケーブル把持部後ろの、前記ケーブルの前記剥がされた長さの内側ケーシングと封止係合するように構成される、請求項８に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項１０】
前記第１のポートに接続された海底電気−光ケーブルから、前記第１のチャンバを通って真っ直ぐに延在し、前記海底電気コネクタ・モジュールに接続された電気ケーブル内の対応する電力搬送導体と通信する、１本または複数本の電力搬送導体をさらに備える、請求項１に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項１１】
前記メディア・コンバータ装置が、前記電気−光コンバータ・モジュールに電力を供給するように構成された電源モジュールをさらに備える、請求項１に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項１２】
前記電源モジュールが、電力入力接合部を有し、１本または複数本の電力導体が、前記海底電気コネクタ・モジュールに接続された電気イーサネット・ケーブルの前記電力導体の１本または複数本と通信するように、前記電力入力接合部から前記第１のチャンバを通って延在する、請求項１１に記載のコネクタ。
【請求項１３】
前記海底電気コネクタ・モジュールが、電気イーサネット・ケーブルの端部にある第２の嵌合可能部品と海底で解除可能に嵌合係合するように構成された、解除可能に嵌合可能な海底電気コネクタの第１の嵌合可能部品を備え、前記嵌合可能部品の一方が、突出した電気導体ピンを有するプラグ・ユニットを備え、他方の嵌合可能部品が、前記海底電気コネクタが嵌合された状態で前記電気導体ピンと係合するように構成された封止電気接点ソケットを有するレセプタクル・ユニットを備える、請求項１に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項１４】
海底光または電気−光イーサネット・ケーブルの端部に封止接続するように構成された第１のケーブル入口ポートと、第２の端部とを有する単一部品または多部品の外側ハウジングであって、少なくとも１つの封止チャンバを有し、周囲の海底環境の圧力に耐えるように構築されたハウジングと、
電気イーサネット・ケーブルの端部にある嵌合式コネクタ部分に解除可能に接続するように構成された、前記ハウジングの前記第２の端部にある電気ケーブル・コネクタ部分と、
前記封止チャンバに搭載され、光信号を入力および出力するための第１の接合部と、電気信号を入力および出力するための第２の接合部とを有する双方向電気−光コンバータと、
前記第２の接合部と、前記電気コネクタ部分に接続された電気イーサネット・ケーブルとの間で電気信号通信するための、前記ケーブル・コネクタ部分から前記第２の接合部へと延在する複数本の電線と、
前記第１の接合部と、前記ハウジングの第１の端部に接続された海底光または電気−光ケーブルとの間で光信号通信するための、前記第１の接合部から前記ハウジングの第１の端部へと延在する１本または複数本の光ファイバと
を備え、
前記電気−光コンバータが、前記電気イーサネット・ケーブルと通信するように、前記海底光または電気−光ケーブルから入来する光信号を電気信号に変換し、前記光または電気−光イーサネット・ケーブルと通信するように、入来する電気信号を光信号に変換するように構成される、水中電気−光コネクタ・ユニット。
【請求項１５】
前記ハウジングが、第１の内側チャンバを収容した第１の強化ハウジング部分を有し、前記第１のハウジング部分が、どちらも前記第１の内側チャンバと連通した第１の入口ポートおよび第２のポートを含み、前記第１の内側チャンバが、封止された一気圧チャンバを備える、請求項１４に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項１６】
前記ハウジングが、前記第１のハウジング部分とケーブル・コネクタ部分との間にある第２のハウジング部分であって、圧力平衡化された流体媒体を収容した第２の内側チャンバを有する第２のハウジング部分と、前記第１の内側チャンバと前記第２の内側チャンバとの間に、封止電気ペネトレータが封止バリアを貫通して延在する前記封止バリアとをさらに備える、請求項１５に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項１７】
前記光イーサネット・ケーブルが、圧力平衡化された油が充填されたホースである、請求項１４に記載のコネクタ・ユニット。
【請求項１８】
第１および第２の端部を有する少なくとも１本の海底光または電気−光ケーブルと、
少なくとも１本の電気イーサネット・ケーブルと、
前記光または電気−光ケーブルの前記第１の端部に接続された第１の端部と、前記電気ケーブルの一端部に接続された第２の端部とを有し、大気圧チャンバと、前記大気圧チャンバ内に搭載されたメディア・コンバータ装置とを収容した海底ハウジングを有する少なくとも第１の海底電気−光コネクタ・ユニットであって、
前記メディア・コンバータ装置が、少なくとも１つの光入力／出力接合部および少なくとも１つの電気入力／出力接合部と、前記入力／出力接合部間に接続され、前記光入力／出力接合部で受信された光入力信号を、前記電気入力／出力接合部で電気出力信号に変換し、かつ前記電気入力／出力接合部で受信された電気入力信号を、前記光入力／出力接合部で光出力信号に変換するように構成された双方向電気／光コンバータ・モジュールとを有する、コネクタ・ユニットと、
前記光または電気−光ケーブルの前記第１の端部から前記第１のエンド・コネクタ・ユニットの前記大気圧チャンバへと延在し、前記メディア・コンバータ・モジュールの第１の接合部に接続された１本または複数本の信号搬送光ファイバと、
第２の接合部から延在し、第１の電気ケーブル内の電気信号線と通信する１本または複数本の電気信号線または導体と
を備える、海底イーサネット信号伝送システム。
【請求項１９】
前記光または電気−光ケーブルの前記第２の端部に接続された第２の電気−光エンド・コネクタ・ユニットと、前記第２の電気−光エンド・コネクタ・ユニットの前記第２の端部に解除可能に接続された第２の電気ケーブルとをさらに備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記光または電気−光ケーブルが、複数本の光信号搬送ファイバと、１本または複数本の電力搬送電線とを担持した電気−光ジャンパ・ケーブルを備え、前記電力搬送電線の少なくとも１本が、前記第１のケーブル入口ポートから延在し、前記電気ケーブル内の対応する電力搬送電線と通信し、それによって電力が前記電気−光ジャンパ・ケーブルを介して伝送されて、前記電気−光ケーブルの両端部にあるエンド・コネクタに接続された電気ケーブル間で電力を伝送する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記光または電気−光ケーブルの前記第２の端部に接続された嵌合可能な湿式の光もしくは電気−光ハイブリッド・プラグまたはソケット・コネクタをさらに備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記メディア・コンバータ装置が電力入力接合部を有し、前記電気−光ケーブルまたは電気ケーブル内の前記電力搬送電線の少なくとも１本が、前記メディア・コンバータ装置に電力を供給するように前記電力入力接合部に接続される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記大気圧チャンバが、前記コネクタ・ユニットの前記第１の端部にある第１のポートと、第２のポートとを有し、前記コネクタ・ユニットが、前記大気圧チャンバの前記第２のポートと封止係合した気密電気ペネトレータをさらに備え、前記電気ペネトレータが、それぞれが複数の電気接点を有する、第１および第２の対向する端部を有し、前記ペネトレータの前記第１の端部が、前記大気圧チャンバに面する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
前記コネクタ・ユニットが、前記電気ケーブル・コネクタ部分と前記第２のポートとの間にコネクタ部分をさらに備え、前記電気信号導体が、前記電気入力／出力接合部から前記ペネトレータの前記第１の端部にある前記電気接点へと延在する第１の電気導体と、前記ペネトレータの前記第２の端部から第２のコネクタ部分を通って前記電気ケーブル・コネクタ部分へと延在し、前記ケーブル・コネクタ部分に接続された電気ケーブル内の導体と通信する第２の電気導体とを備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記外側ハウジングが、前記第１のチャンバを収容した第１のハウジング部分と、前記第１のハウジング部分と前記電気ケーブル・コネクタ部分との間の第２のハウジング部分とを有し、前記第２のハウジング部分が第２のチャンバを有し、前記第２のポートが、第１のチャンバと第２のチャンバとの間にある連結通路を備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第２のチャンバが、封止され圧力補償された流動性媒体入りチャンバを備える、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記海底ハウジングの前記第１の端部が、第１のポートを備え、前記コネクタ・ユニットが、前記第１のポートと封止係合して搭載された電気−光ケーブル終端アセンブリをさらに備え、前記光または電気−光ケーブルの前記端部が、前記ケーブル終端アセンブリと封止係合して固定される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２８】
前記コネクタ・ユニットの前記海底電気コネクタ部分が、解除可能に嵌合可能な海底電気コネクタの第１の嵌合可能部品を備え、前記電気ケーブルの前記一端部が、前記第１の嵌合可能部品と海底で解除可能に嵌合係合する解除可能に嵌合可能な海底電気コネクタの第２の部品を備え、前記嵌合可能部品の一方が、突出した電気導体ピンを有するプラグ・ユニットを備え、他方の嵌合可能部品が、前記海底電気コネクタが嵌合された状態で前記電気導体ピンと係合するように構成された封止電気接点ソケットを有するレセプタクル・ユニットを備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２９】
光または電気−光ケーブルを備える海底ジャンパ・ケーブルの第１の端部にある第１の海底電気−光エンド・コネクタ・ユニットを、電気ケーブルの端部に解除可能に接続すること、
前記電気ケーブルからの入力電気信号を、前記第１の海底電気−光エンド・コネクタ・ユニット内の双方向電気／光コンバータ装置の１つまたは複数の電気信号入出力（Ｉ／Ｏ）接合部に通信すること、
前記電気ケーブルからの前記入力電気信号を光信号に変換し、変換された前記光信号を前記電気／光コンバータ装置の１つまたは複数の光信号Ｉ／Ｏ接合部に供給すること、
前記ジャンパ・ケーブルの第２の端部へと海底伝送するように、変換された前記光信号を前記海底ジャンパ・ケーブルに通信すること、
前記海底ジャンパ・ケーブルからの入力光信号を前記電気／光コンバータ装置の前記１つまたは複数の光信号Ｉ／Ｏ接合部に通信すること、
前記入力光信号を電気信号に変換し、変換された前記電気信号を前記電気／光コンバータ装置の前記１つまたは複数の電気信号Ｉ／Ｏ接合部に供給すること、および
前記電気ケーブルに接続された機器へと伝送するように、変換された前記電気信号を前記電気ケーブルに通信すること
を含む、電気−光イーサネット伝送方法。
【請求項３０】
前記装置の構成要素に電力を供給するように、前記ケーブルの１本内の少なくとも１本の電力搬送導体から前記電気／光コンバータ装置の電力入力接合部に電力を通信することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
第２の電気ケーブルを、前記海底ジャンパ・ケーブルの前記第２の端部にある第２の海底電気−光エンド・コネクタ・ユニットに接続することをさらに含み、前記第２の海底電気光エンド・コネクタ・ユニットが、前記１つの電気／光コンバータ装置と同一の第２の電気／光コンバータ装置を収容し、前記第１のエンド・コネクタ・ユニットから前記ジャンパ・ケーブルの前記第２の端部へと送信された光信号を、前記第２の電気／光コンバータ装置において対応する電気信号に変換し、結果として得られた前記電気信号を前記第２の電気ケーブルに送出し、それによって２本の電気ケーブル間で、電気ケーブルよりも長い前記光信号搬送ジャンパ・ケーブルに沿って、信号が海底で伝送され得ることをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の電気ケーブル内の１本または複数本の電力導体を、前記第１のエンド・コネクタ・ユニットを介して前記海底ジャンパ・ケーブル内の１本または複数本の対応する電力導体に接続すること、および前記海底ジャンパ・ケーブル内の前記１本または複数本の電力導体を、前記海底ジャンパ・ケーブルの前記第２の端部にある前記第２のエンド・コネクタ・ユニットを介して、前記第２の電気ケーブル内の１本または複数本の対応する電力導体に接続し、それによって前記電気ケーブル間で前記ジャンパ・ケーブルを介して電力が伝送されることをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記電気ケーブルの一方が、地上設備から前記海底電気−光エンド・コネクタ・ユニットに、また、前記海底電気−光エンド・コネクタ・ユニットから前記地上設備に電気イーサネット信号を伝送するように、前記地上設備と通信する、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、海底石油産業、および海底ガス産業に使用される機器など、海底作業で使用される機器の沿岸基地への接続に関し、特に、イーサネット伝送システムにおける海底光ケーブルと電気ケーブルとの間の接続用の海底電気／光コネクタ・ユニット、および海底通信のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底通信システムは一般に、電気通信撚り対線（ｔｗｉｓｔｅｄ  ｐａｉｒ  ｃａｂｌｅ）、または純粋に光ファイバによる通信システムを介した電気イーサネットを使用している。純粋に電気によるシステムは、海底環境ではいくつかの制限を有する。標準の電気入力／出力相互接続、および電気ケーブルでは、約５０メートルの距離しかステップ・アウトする（ｓｔｅｐ  ｏｕｔ）ことができない。その理由は、１０／１００ＢａｓｅＴイーサネット・ケーブルは、標準大気圧で１００メートルの最大伝送距離を有し、その後、信号は認識できない状態まで劣化し始めるからである。完全な光ファイバ通信システムは、この問題を克服するが、地上にいるオペレータが、光伝送システムに接続する前に、地上と沖合との両方で、電気入力／出力信号を光信号に変換する必要があり、したがってかかるシステムの費用が嵩むことになる。
【０００３】
不利な、または厳しい環境において、電気ケーブルと光ファイバ・ケーブルとの接続を行うコネクタが多種類あり、海洋深くの水中で繰返し嵌脱され得る、水中または海底用の電気コネクタ、光コネクタ、ならびに電気および光のハイブリッド・コネクタなどがある。これらのコネクタは、電気のみのコネクタでも、光のみのコネクタでも、または電気および光のハイブリッド・コネクタでもよい。これらのコネクタは通常、解除可能に嵌合可能なプラグおよびレセプタクル・ユニット、またはコネクタ部品からなり、それぞれ、完全な回路を形成するようにコネクタによって接合されるように意図されたケーブルまたは他の装置に搭載される。各コネクタ・ユニットは、２つのユニットが一体に嵌合される場合に、他方のユニットの接合部と係合する１つまたは複数の電気および／または光接点または接合部を収容している。接合されるべき接点を周囲環境から完全に絶縁するために、これらのコネクタの一方または両部品とも、こうした接点を油が充填された圧力平衡化チャンバ内に収納している。
【０００４】
海底または湿式の嵌合可能な電気コネクタの片側にある接点は通常、ピンまたはプローブの形であり、一方、他方側にある接点または接合部は、プローブを受けるソケットの形である。典型的には、ソケット接点は、誘電性流体または他の流動性物質を収容した封止チャンバ内に収容され、プローブは、１つまたは複数の封止開口を介してチャンバに入り、これらの封止開口は、嵌合状態、および非嵌合状態で接点チャンバから海水および／または汚染物質を排除する封止部を含む。かかる電気コネクタは、ピン−ソケット型コネクタとして一般に知られている。水中電気ピン−ソケット・コネクタの一例が、Ｃａｉｒｎｓの米国特許第５，６４５，４４２号に記載されており、フロリダ州デイトナビーチのＴｅｌｅｄｙｎｅ  ＯＤＩ，Ｉｎｃ．によって名称Ｎａｕｔｉｌｕｓ（登録商標）として販売されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書に記載の実施形態は、海底光または電気−光ケーブルに接続するように構成され、内蔵式の双方向電気−光メディア・コンバータを有する電気−光（ＥＯ）海底エンド・コネクタ・ユニット、および電気−光海底イーサネット伝送システム、およびこのエンド・コネクタ・ユニットを、海底光ケーブルと電気イーサネット・ケーブルとの間の双方向通信に使用する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、海底光もしくは電気−光ケーブル、またはジャンパ・ケーブルに接続するように構成された第１の端部と、電気ケーブルに接続するように構成された第２の端部とを有する、海底電気−光エンド・コネクタ・ユニットが提供される。このコネクタは、コネクタ・ユニットの第１の端部に接続された光ケーブル内の光ファイバと通信する第１の、または光入力／出力接合部と、第２の、または電気入力／出力接合部とを有するメディア・コンバータ・モジュールを収容した第１のチャンバを有する。電線または導体が、第２の入力／出力接合部と、コネクタ・ユニットの第２の端部との間に延在し、ユニットの第２の端部と通信している電気イーサネット・ケーブルの少なくとも信号搬送電線と通信するように構成される。場合によっては、電気イーサネット・ケーブルは、海底ケーブルであってもよいが、他の場合には、電気イーサネット・ケーブルは、通常の電気イーサネット・ケーブルでもよい。電気−光コンバータ・コネクタ・ユニットは、適切な相手方コネクタ、すなわちプラグまたはレセプタクルに接続し、こうした相手方コネクタは、一台の機器に搭載され得る。一実施形態では、電力搬送線が、接続された電気−光ケーブルから、少なくとも第１のチャンバを通って延在し、ユニットの第２の端部に接続された電気ケーブルの電力線と通信する。
【０００７】
一実施形態では、コネクタ・ユニットの第１の端部は、海底光もしくは電気−光イーサネット・ケーブルの端部を受けるケーブル終端アセンブリを備え、ケーブルからの光ファイバが、第１のチャンバに延在し、メディア・コンバータ・モジュールの第１の入力／出力接合部に接続され、一方、第２の端部は、嵌合可能な海底電気コネクタの一部品を備え、この部品は、電気ケーブルの端部にある、嵌合可能な海底電気コネクタの嵌合式部品と解除可能に嵌合係合するように構成されている。
【０００８】
別の態様によれば、海底伝送システムは、少なくとも１本の海底光または電気−光ケーブルおよび少なくとも１本の電気イーサネット・ケーブルと、電気−光ケーブルの一端部に接続された第１の端部、および電気ケーブルの一端部に接続された第２の端部を有する少なくとも第１の電気−光コネクタ・ユニットとを備える。一実施形態では、海底光または電気−光ケーブルは、その第２の端部に第２の海底電気エンド・コネクタ・ユニットを有し、第２の電気イーサネット・ケーブルが、第２のエンド・コネクタ・ユニットの第２の端部に接続されている。電気イーサネット・ケーブルの一方または両方とも、通常の電気イーサネット・ケーブルでも、海底用の電気イーサネット・ケーブルでもよい。１本または複数本の信号搬送光ファイバが、光または電気−光ケーブルの第１の端部から、第１のエンド・コネクタ・ユニットの内側チャンバへと延在し、メディア・コンバータ・モジュールの第１の接合部に接続されており、１本または複数本の電気信号線または導体が、第１の接合部から延在し、エンド・コネクタ・ユニットの第２の端部、および第１の電気ケーブルの対応する端部のそれぞれにある、第１の海底電気コネクタ・ユニットと第２の海底電気コネクタ・ユニットとが嵌合され、そこを介して第１の電気ケーブル内の電気信号線と通信している。
【０００９】
一実施形態では、電気−光メディア・コンバータ・モジュールは、周囲の海底環境の圧力に耐えるように構築された強化一気圧チャンバ内に格納されている。第２の海底電気コネクタ・ユニットから延在している電気信号導体は、一気圧チャンバの壁を、封止開口を通り抜けて貫通する気密電気ペネトレータを介して、メディア・コンバータ回路の電気入力／出力接合部と通信することができる。電気導体は、電気ペネトレータからメディア・コンバータ・モジュールの第１の接合部へと延在している。電気ペネトレータは、Ｔｅｌｅｄｙｎｅ  ＯＤＩ，Ｉｎｃ．の米国特許出願公開第２０１１／００３４０４１号に記載の電気ペネトレータでよく、その内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【００１０】
本発明の別の態様では、別のケーブルに接続するためのプラグまたはソケット・エンド・コネクタ・ユニットをケーブルの各端部に有する、または機器ハウジングに接続するためのフィードスルーを一端部に有する光もしくは電気−光イーサネット・ケーブル、またはジャンパ・ケーブルが提供される。エンド・コネクタ・ユニットの一方または両方とも、内蔵式の電気−光メディア・コンバータ・モジュールを備えた水中電気−光コネクタ・ユニットでよい。上記によって、最大イーサネット伝送距離またはステップ・アウト距離が、純粋に電気によるイーサネット・システムの５０メートルから４０ｋｍの距離まで増大されることが可能となる。伝送は、双方向性である。
【００１１】
一実施形態では、電気−光エンド・コネクタ・ユニットがケーブルの両端部に設けられる。この実施形態では、電気イーサネット信号が、第１のエンド・コネクタ・ユニットで光イーサネットに変換され、この光イーサネット信号が、ジャンパ・ケーブルの取付け端部に供給され、このケーブルを介して送信され、次いで、第２の、または遠隔にあるエンド・コネクタ・ユニットの電気−光メディア・コンバータで、電気イーサネット信号に変換し戻される。別の実施形態では、内蔵式の電気−光メディア・コンバータを備えた電気−光コネクタ・ユニットが、ケーブルの一端部のみに配置され、反対側の端部は、標準の嵌合可能な湿式の光もしくは電気−光ハイブリッド・プラグまたはソケット・コネクタ、またはフィードスルーを有する。
【００１２】
この構成は、最高４０ｋｍの沖合に配置された海底の石油設備およびガス設備などの海底機器と通信するために、地上の顧客が、標準の電気入力／出力信号を、地上で光信号に変換する必要なく使用することを可能とする。その代わりに、水中または海底電気−光コネクタ・ユニットが、必要となる光変換を全て実施し、したがって地上機器に光変換ハードウェアを配置する費用が回避される。
【００１３】
本発明の詳細は、その構造および動作の両方に関して、同じ参照番号は同じ部品を示す添付の図面を検討することによって、幾分理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電気−光エンド・コネクタ・ユニットを各端部に有する光イーサネット・ケーブルを備えた海底イーサネット伝送システムの一実施形態を示す図である。
【図２】図１の光イーサネット・ケーブル・エンド・コネクタ・ユニットの１つの一実施形態の拡大斜視図である。
【図３】図２のエンド・コネクタ・ユニットの底面図である。
【図４】図３の線４−４におけるケーブル・エンド・コネクタ・ユニットの断面図である。
【図５】図４の電気−光メディア・コンバータの一実施形態の概略ブロック図である。
【図６】図３から図４のエンド・コネクタ・ユニットの光ケーブル終端部の拡大図である。
【図７】図４および図６のケーブル把持部の１つの拡大斜視図である。
【図８】コネクタ・ユニットの内側で終端し、光ファイバと封止係合している光ケーブルと、封止チャンバ内へと延在している電力線とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書に開示のある実施形態は、イーサネット・ケーブルへの解除可能な接続を可能とする、海底光または電気−光イーサネット・ケーブル用の電気−光双方向エンド・コネクタ・ユニット、および電気−光コネクタ・ユニットを一端部または両端部に備え、圧力平衡化された油が充填されたホースを備える光イーサネット・ケーブルを提供する。
【００１６】
この説明を読めば、本発明を様々な代替実施形態、および代替実応用例においてどのように実施するかが当業者には明白となろう。しかし、本明細書では本発明の様々な実施形態について説明されるが、これらの実施形態は単なる例によって呈示されるものにすぎず、限定されるものではないことが理解されよう。したがって、様々な代替実施形態のこの詳細な説明は、本発明の範囲または広さを限定するものとして解釈されるべきではない。
【００１７】
図１は、光もしくは電気−光イーサネット・ケーブルまたはジャンパ・ケーブル１０の一実施形態を示し、ケーブルの各端部には、一体型の海底電気−光エンド・コネクタまたはユニット１２が固定されている。各コネクタ・ユニット１２は、以下で詳細に説明されるように、内蔵式の双方向電気−光コンバータ・モジュールまたはメディア・コンバータを収容している。代替実施形態では、コネクタ・ユニット１２は、ケーブルの一端部のみに設けられてもよく、他方の端部は、標準の海底光コネクタ、または電気−光ハイブリッド・コネクタ、またはフィードスルー取付け具で終端している。図３から図８は、電気−光コネクタ・ユニット１２の一実施形態をより詳細に示す。コネクタ・ユニット１２は、１０／１００／ｌ０００ＢＡＳＥ−Ｔケーブルなどの電気イーサネット・ケーブル１１の端部にある嵌合式電気コネクタ・ユニット（図示されず）への接続を行うように構成されている。
【００１８】
光／電気−光イーサネット・ケーブル１０は、２本から４本の電力導体線（そのうちの２本は冗長でよい）とともに、１本または複数本のイーサネット信号搬送光ファイバを収容しており、これらの光ファイバは、シングル・モード・ファイバでもマルチ・モード・ファイバでもよく、また、フロリダ州デイトナビーチのＴｅｌｅｄｙｎｅ  ＯＤＩ，Ｉｎｃ．によって製造された油が充填されたホースまたはケーブルなど、海底通信用に設計されたケーブル、または圧力平衡化された油が充填されたホースを備える。しかし、光もしくは電気−光コネクタ・ユニットまたはフィードスルーで終端するホース端部取付け具を有する標準の光イーサネット・ケーブルとは異なり、ケーブル１０の少なくとも一端部は、電気信号搬送イーサネット・ケーブル１１の嵌合式コネクタ・ユニットに解除可能に接続するように構成された電気−光（ＥＯ）コネクタ・ユニット１２で終端している。図１の実施形態では、ケーブル１０の両端部が、それぞれの電気−光（ＥＯ）コネクタ・ユニット１２で終端している。
【００１９】
図２は、図１の、電気−光コネクタ・ユニット１２を各端部に備えた光もしくは電気−光イーサネット・ケーブルまたはジャンパ・ケーブル１０をより詳細に示す。図２から図４で最もよく示されるように、一実施形態では、各コネクタ・ユニット１２は、ケーブル１０の端部を受ける光ケーブル入力ポート１５を有する第１のハウジング部分またはモジュール１４を有する外側ハウジングと、開口した第２の端部１９を有し、電気ケーブル１１の端部にある嵌合式電気コネクタ・ユニット（図示されず）に解除可能に接続するための嵌合可能な海底電気コネクタ・ユニットまたはモジュール１８を収容しているケーブル・コネクタ部分またはモジュール１６とを備える。電気コネクタ・ユニット１８は、フロリダ州デイトナビーチのＴｅｌｅｄｙｎｅ  ＯＤＩ，Ｉｎｃ．によって名称Ｎａｕｔｉｌｕｓ（登録商標）として販売されている水中電気プラグおよびレセプタクル・コネクタなど、電気イーサネット・ケーブルの端部にある嵌合式レセプタクルまたはプラグ・ユニットと解除可能に嵌合可能ないかなる標準のプラグまたはレセプタクル・ユニットも備えることができるので、図４には詳細に示されていない。この実施形態では、コネクタ部分１６は、かかるプラグまたはレセプタクル・ユニットの外側シェルを備える。
【００２０】
第２のハウジングまたは接合部分１７が、ケーブル・コネクタ部分１６を第１のハウジング部分１４の電気入力ポート３２に接続し、この第１のハウジング部分１４は、図４に示されるように、メディア・コンバータまたは双方向電気−光コンバータ・モジュール２８を収容している。図２に示されるように、ＲＯＶ把持部２０が、第２のハウジング部分１６に固定されている。
【００２１】
メディア・コンバータ２８は、外部の海底環境から封止された強化外側ハウジング１４内に格納されている。回路またはコンバータ２８の構成要素は、堅固な支持プラットフォームまたは枠５０に搭載された単層または多層の回路基板２９に実装されることができ、この支持プラットフォームまたは枠５０は、ハウジング１４の強化壁に適切ないかなる形でも固定され得る。ファイバ管理装置（図示されず）が、光ケーブル入力部とメディア・コンバータ２８との間に延在するファイバ２５のために設けられてもよい。適切なファイバ管理装置の一例が、Ｃａｉｒｎｓの米国特許第７，７６９，２６５号に記載されている。ハウジング１４は、高強度材料および構成のものであり、海底での使用に適しており、標準の海底機器格納容器またはハウジングの壁と同様の構成のものでよい。第１のハウジング部分またはモジュール１４は、海底環境で通常さらされる高い外圧に耐えるように構築された高強度材料製の強化気密封止一気圧ハウジングであり、気密封止された大気圧チャンバ２２を収容し、このチャンバは一気圧チャンバでよい。
【００２２】
双方向光／電気メディア・コンバータが、チャンバ２２の上側部分２４に搭載され、このコンバータは図５により詳細に示されており、以下で説明される。光ケーブル終端アセンブリ２７が、一気圧ハウジング１４の入口ポート１５に搭載され、チャンバ２２の下側部分と通信している。図４および図５に示されるように、光ケーブル終端アセンブリ２７からチャンバ２２に入るシングル・モードまたはマルチ・モード光ファイバ（複数可）２５が、回路２８の光入力／出力接合部２６に送られている。光ケーブル１０の電力線２９が、光ケーブル終端アセンブリ２７からチャンバ２２を通って真っ直ぐに延在し、電気ペネトレータ３０の適切な電力搬送ピン３１に接続されており、この電気ペネトレータ３０は、一気圧チャンバ２２と、接合または接続ハウジング部分１７内の、封止され圧力補償された油が充填されたまたは流動性物質入りチャンバ３３との間にある、ハウジング・モジュール１４の電気入力／出力ポート３２と封止係合して配置されている。チャンバ３３は、プラグまたはレセプタクル・コネクタ・モジュール１８の出口端部から電気ペネトレータ３０へと延在している。電気ペネトレータ３０は、Ｔｅｌｅｄｙｎｅ  ＯＤＩ，Ｉｎｃ．の米国特許出願公開第２０１１／００３４０４１号に記載の電気ペネトレータでよく、その内容が参照により本明細書に組み込まれるものであり、または他の既知のいかなる種類の電気ペネトレータでもよい。
【００２３】
電気ケーブル・コネクタ部分１６と、第２のハウジングまたは接合部１７とは、例示の実施形態では別個に形成されているが、これらは、代替実施形態では、単一の、または一体型のハウジングとして形成されてもよい。さらに、他の実施形態では、３つの部分１４、１７、および１６の全てもやはり、一体型のハウジングとして形成されてもよい。
【００２４】
電気コネクタ・モジュール１８は、標準の海底もしくは湿式の嵌合可能な電気プラグまたはレセプタクル・コネクタ・ユニットまたはモジュール、例えばＣａｉｒｎｓの米国特許第５，６４５，４４２号または同第５，１７１，１５８号、あるいはＣａｉｒｎｓの米国特許出願公開第２０１１／０１３００２４号に記載のプラグまたはレセプタクル・コネクタ・ユニットと同様または同一であり、上記それぞれの内容が参照により本明細書に組み込まれるものであり、または他のかかる海底電気コネクタ・ユニットである。したがって、コネクタ・ユニット１８は、電気イーサネット・ケーブル１１の端部にある標準の嵌合式電気レセプタクルまたはプラグ・コネクタ・ユニットに解除可能に接続するように設計されている。
【００２５】
一実施形態では、コネクタ・ユニット１８は、１２個の電気接点を有する１２方向電気コネクタを備え、図４に示されるように、付随する導体または電線３５が、それらの接点から、第２のハウジング部分１７内の、封止され圧力補償された油または流動性物質入りチャンバ３３を通って、ペネトレータ３０のそれぞれの貫通ピンまたはソケット３６まで延在している。電線３５のいくつかは信号搬送線であり、他の線は電力搬送線である。油が充填されたチャンバ３３は、このチャンバの、ポート３９を介して海底環境に露出されている一端部にある補償ブラダ（ｂｌａｄｄｅｒ）３８を介して、周囲の海底環境と圧力平衡化されている。電気ペネトレータ３０は、チャンバ間で封止されたバリアを形成するように、油が充填されたチャンバ３３と一気圧チャンバ２２との間にある連結通路またはポート３２でＯリング封止部４０を介して封止されている。接続された電気ケーブルの電力搬送線と通信する電力搬送線が、光ケーブル１０の電力線２９に接続されるペネトレータ・ピン３１と通信している。接続された電気ケーブルの信号線と通信する信号搬送線が、信号搬送ペネトレータ・ピン３１Ａに接続されている。電気信号線４２が、ペネトレータ・ピン３１Ａから、メディア・コンバータまたは回路２８の電気入力／出力接合部４３へとチャンバ２２内に延在している（図５参照）。
【００２６】
電気−光メディア・コンバータ回路またはユニット２８が、図５により詳細に示されている。回路２８は、回路２８の電気入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートまたは接合部４３で受信された電気信号を、光入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートまたは接合部２６で送信される光信号に変換し、Ｉ／Ｏポート２６で受信された光信号を、Ｉ／Ｏポート４３で電気信号に変換する。接合部２６および４３は、単一のＩ／Ｏ接合部として示されているが、ある実施形態では、別個の信号搬送線およびファイバの本数に依存して、２つ以上の電気Ｉ／Ｏ接合部、および光Ｉ／Ｏ接合部が設けられることが理解されよう。コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）バス構成が、回路２８の信号通信用に使用され得る。
【００２７】
電気イーサネット・ケーブルの信号搬送線が、電気ペネトレータ３０を介して、コンバータ・モジュールまたは回路２８のＩ／Ｏポートまたは接合部４３と通信しており、この電気ペネトレータ３０は、上記のように、一気圧ハウジング１４の封止された電気入力／出力ポート３２を貫通して延在している。一実施形態では、１２本の電気導体（電気イーサネット信号用の４本の撚り対線と、４本の電力導体とであり、電力導体のうちの２本は冗長でよい）が、電気コネクタ・ユニット１８から流体入りチャンバ３３を通ってペネトレータ３０の第１の端部へと延在し、２本から４本の光ファイバ２５が、ケーブル終端アセンブリ１８と電気−光コンバータ・モジュールの光入力／出力接合部２６との間に延在し、最高４本の電力導体または線２９が、電気ケーブル１１内の電力導体と電気通信するように、光ケーブルからチャンバ２２を通ってペネトレータ３０の第２の端部へと延在している。しかし、代替実施形態では、より多数の、またはより少数の電気導体および光ファイバが設けられてもよく、光ファイバは、シングル・モード・ファイバでもマルチ・モード・ファイバでもよい。
【００２８】
回路は、光入力／出力ポートまたは接合部２６に接続された光送受信機１４０と、双方向光／電気コンバータ・モジュールまたはチップ１４２と、コンバータ・モジュール１４２の動作を制御するマイクロ・コントローラ１４３と、電気入力／出力装置１３０に接続されたクワッド・トランスフォーマ・モジュール１４４とを基本的に備え、電気入力／出力装置１３０は、一実施形態ではＲＪ−４５コネクタでよい。ＡＣ電源（図示されず）がＡＣフィルタ１４５に接続され、その後にＡＣ−ＤＣコンバータ１４６、およびＤＣ−ＤＣコンバータ１４８が続き、これらは、モジュール構成要素、具体的には図５に示される光送受信機１４０、コンバータ・チップ１４２、およびマイクロプロセッサまたはマイクロ・コントローラ１４３によって必要とされる正確な電圧を得るためである。電源がＤＣ電源電圧である場合、ＡＣフィルタ１４５、およびＡＣ−ＤＣコンバータ１４６は省略される。あるいは、メディア・コンバータ２８用の電源は、このユニットに接続された、電気ケーブルまたは光ケーブルのいずれかの電力搬送線によって供給されてもよく、この場合、電力搬送線はＤＣ−ＤＣコンバータ１４８に接続される。
【００２９】
一実施形態では、同時係属の米国特許出願第１３／５５１，３４６号に記載の海底光ＣＡＮバス・システムが、光または電気−光ジャンパ・ケーブルに沿って搬送される電気信号から光信号への変換、またはその逆の変換に使用されることができ、米国特許出願第１３／５５１，３４６号の内容が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００３０】
図６は、ハウジング部分１４の一気圧チャンバ２２と通信する光ケーブル終端アセンブリ２７の拡大断面図である。図示のように、アセンブリ２７は、ハウジング部分１４の入力ポート１５に封止可能に係合または固定されたケーブル終端スリーブ５４と、ハウジング部分１４の周囲壁領域、およびスリーブ５４の外側端部にボルトで固締された第１のエンド・キャップまたはグランド封止ハウジングまたは強化部材５５と、スリーブ５４の反対側、すなわち内側端部に固定された第２のエンド・キャップ６６とを含む。エンド・キャップ５５は、ケーブル入力部またはガイド部分５６と、ケーブル終端スリーブ５４を捕捉する、内側に向いた端部部分５８とを有する。Ｏリング封止部５３が、スリーブ５４の入力端部部分と、強化部材５５の内側に突出した端部部分５８との間に設けられている。追加のＯリング封止部５１が、スリーブ５４の外面と、入力ポート１５の周囲壁との間に配置されている。ケーブルの異なる層を把持するための、内径に段差のついた第１および第２のケーブル把持ハウジング５９、６０が、スリーブ５４の入力側端部にある第１のグランド封止部６３およびスペーサ６１と、スリーブ５４の端部壁６２との間に搭載されている。第２のグランド封止部６４が、壁６２の陥凹した端部部分６５に搭載され、エンド・キャップ６６によって定位置に固定されている。
【００３１】
図７は、ケーブル把持ハウジング５９をより詳細に示す。ケーブル把持ハウジング６０は、実質的に同一の構造のものであるが、内径がより大きい。ハウジング５９は、ケーブル層の外面を把持するように設計されたねじ山付き貫通孔６８を有し、２つの半円半体５９Ａおよび５９Ｂとして形成されている。把持半体５９Ａと５９Ｂとは、２つの半体の端面にある、軸方向に垂直な方向のねじ山付き開口６９が位置合せされ、その中を貫通して延在する締付けボルトによって一体に固締されている。２つのハウジング５９、６０は、図６および図７に示されるように、それぞれのハウジング５９、６０の各半体にある、軸方向に平行に延在するねじ山付き孔７２、７３が位置合せされ、その中を貫通して延在するボルトまたはねじ固締具７０によって一体に固定されている。ハウジング６０は、ケーブル把持ハウジング５９の孔６８よりも大径のねじ山付き貫通孔７４を有する。
【００３２】
図８は、ケーブル終端部分２７に固定された光イーサネット・ケーブル１０の端部部分を示す。ケーブルの外側層７５は、最も右側にあるケーブル把持部６０によって把持されている。外装がケーブルからきれいに引き剥がされ、２つのケーブル把持部の間に挟まれている。最も左側のケーブル把持部ハウジング５９は、ケーブルの内側層７６を把持している。電力線２９、および光ファイバ２５が、ケーブルの剥がされた部分から出て、一気圧チャンバ２２に入り、エンド・キャップ６６の左側へと達しているのが見られる。外側ブーツ封止部７８（図２参照）が、ケーブル１０のある長さを覆って、かつエンド・プレート５５の外側ガイド部分５６を覆って延在し、この外側ガイド部分５６は、外側ブーツ封止部を定位置に保持する一助となるリップ７９を有する。
【００３３】
上記の通り、各ケーブル内の電線または導体は、２本から４本の電力導体を含む。一実施形態では、エンド・コネクタ１８に接続された電気ケーブル内の電力導体または電線のうちの２本は、顧客使用向けに最大６００Ｖ／５Ａの電力を搬送し、線３５および電気ペネトレータ３０を介して、チャンバ２２内の電力線２９と通信する。上記によって、電力が、コネクタ・ユニット１２からジャンパ・ケーブル１０を経由して伝送されることが可能となる。他の２本の電力搬送電線は、メディア・コンバータ２８に電力を供給するように、線４２のうち、回路基板２９に送られる２本に接続されてもよい。これらの電線は、ＤＣ電力（一実施形態では５ＶＤＣ／４８ＶＤＣ／１０Ｗ）を搬送し、この場合、図５のメディア・コンバータ回路２８のＡＣフィルタ、およびＡＣ−ＤＣコンバータは省略され、電源線がＤＣ−ＤＣコンバータ・モジュール４８に接続される。各エンド・コネクタ・ユニット１２内のメディア・コンバータ回路用の電力は、光イーサネット・ケーブルのその端部に接続された電気イーサネット・ケーブルを介して上記のように供給される。
【００３４】
上述のケーブル・エンド・コネクタ・ユニット１２は、海底イーサネット伝送システムの一部として使用できるように設計され、ジャンパ・ケーブル１０を介した、より長距離の海底イーサネット伝送のために、地上設備から海底コネクタ・ユニットに供給された電気イーサネット信号を、光イーサネット信号に変換する一体型の双方向電気−光メディア・コンバータ２８を有する。ユニット１２はまた、地上設備に戻る短距離の電気イーサネット・ケーブルを介した伝送のために、地上設備に向けて送信し戻された光信号を電気イーサネット信号に変換する。上記は、地上設備の所有者が、最高４０ｋｍの沖合までステップ・アウトするために、地上機器の内部に光変換ハードウェアを配置する費用を賄う必要を回避する。その代わりに、電気通信、ならびに石油産業およびガス産業に必要とされるものなどの長距離海底用途向けの地上設備によって、標準の電気入力／出力信号が送受信されることができ、必要となる全ての変換は、内蔵式の双方向電気／光コンバータを備えた海底電気−光海底コネクタ・ユニットで行われる。
【００３５】
開示の実施形態の上記説明は、いかなる当業者も本発明を作成または使用することが可能となるように示されるものである。これらの実施形態に対する様々な改変が、当業者には容易に明白となるものであり、本明細書に記載の一般的原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態にも適用され得る。したがって、本明細書に示される説明および図面は、本発明の現時点で好ましい実施形態を代表するものであり、したがって本発明によって広く企図される主題を代表するものであることが理解されよう。本発明の範囲は、当業者には明白となり得る他の実施形態を完全に包含するものであり、したがって本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることがさらに理解されよう。
【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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【国際調査報告】
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