(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド信号を非同期伝送網で伝送するための変換装置であって、
前記非同期伝送網から受信するデータをバッファするバッファ手段と、
前記バッファ手段のバッファ・サイズを制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記バッファ手段及び前記非同期伝送網を介して対向する変換装置のバッファ手段のいずれかでアンダー・フローが生じると、前記バッファ手段のバッファ・サイズと前記対向する変換装置におけるバッファ手段のバッファ・サイズとの合計値が所定値以下となる様に、前記バッファ手段のバッファ・サイズを制御することを特徴とする変換装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記バッファ手段でアンダー・フローが生じると、前記バッファ手段のバッファ・サイズを増加させ、前記対向する変換装置のバッファ手段でアンダー・フローが生じたことの通知を前記対向する変換装置から受信すると、前記バッファ手段のバッファ・サイズを減少させることを特徴とする請求項１に記載の変換装置。
【請求項３】
ベースバンド信号を非同期伝送網で伝送するための変換装置であって、
前記非同期伝送網から受信するデータをバッファするバッファ手段と、
前記バッファ手段のバッファ・サイズを制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記バッファ手段のバッファ・サイズを第１の値だけ増加させると決定すると、前記非同期伝送網を介して対向する変換装置に、バッファ・サイズを前記第１の値だけ減少させることを通知し、前記バッファ手段のバッファ・サイズを第１の値だけ減少させると決定すると、前記対向する変換装置に、バッファ・サイズを前記第１の値だけ増加させることを通知することを特徴とする変換装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記通知に対する応答信号を受信すると、前記バッファ手段のバッファ・サイズを前記第１の値だけ変更することを特徴とする請求項３に記載の変換装置。
【請求項５】
ベースバンド信号を非同期伝送網で伝送するための変換装置であって、
前記非同期伝送網から受信するデータをバッファするバッファ手段と、
前記バッファ手段のバッファ・サイズと前記非同期伝送網を介して対向する変換装置におけるバッファ手段のバッファ・サイズとの合計値が所定値以下となる様に、前記バッファ手段のバッファ・サイズを制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記対向する変換装置のバッファ手段に格納されているデータ量を前記対向する変換装置から受信し、過去所定期間の前記データ量に基づき、前記バッファ手段のバッファ・サイズの増加量を決定することを特徴とする変換装置。
【請求項６】
ベースバンド信号を非同期伝送網で伝送するための変換装置であって、
前記非同期伝送網から受信するデータをバッファするバッファ手段と、
前記バッファ手段のバッファ・サイズと前記非同期伝送網を介して対向する変換装置におけるバッファ手段のバッファ・サイズとの合計値が所定値以下となる様に、前記バッファ手段のバッファ・サイズを制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、過去所定期間の前記バッファ手段に格納されているデータ量に基づき、前記バッファ手段のバッファ・サイズの減少量を決定することを特徴とする変換装置。
【請求項７】
ベースバンド信号を非同期伝送網で伝送するための変換装置であって、
前記非同期伝送網から受信するデータをバッファするバッファ手段と、
前記バッファ手段のバッファ・サイズを制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記非同期伝送網を介して対向する変換装置から受信する変更要求信号で通知される値だけ前記バッファ手段のバッファ・サイズを変更し、前記バッファ手段でアンダー・フローが生じると、前記非同期伝送網を介して対向する変換装置に前記アンダー・フローの発生を通知し、
前記バッファ手段のバッファ・サイズと前記非同期伝送網を介して対向する変換装置におけるバッファ手段のバッファ・サイズとの合計値は所定値以下であることを特徴とする変換装置。
【請求項８】
前記バッファ手段でアンダー・フローが生じると、前記バッファ手段のバッファ・サイズは増加され、前記対向する変換装置のバッファ手段でアンダー・フローが生じると、前記バッファ手段のバッファ・サイズは減少されることを特徴とする請求項７に記載の変換装置。
【請求項９】
ベースバンド信号を非同期伝送網で伝送するための変換装置であって、
前記非同期伝送網から受信するデータをバッファするバッファ手段と、
前記バッファ手段のバッファ・サイズを制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記非同期伝送網を介して対向する変換装置から受信する変更要求信号で通知される値だけ前記バッファ手段のバッファ・サイズを変更し、前記バッファ手段に格納されているデータ量を繰り返し前記対向する変換装置に通知し、
前記対向する変換装置は、過去所定期間の前記データ量に基づき、前記バッファ手段のバッファ・サイズの減少量を決定し、
前記バッファ手段のバッファ・サイズと前記非同期伝送網を介して対向する変換装置におけるバッファ手段のバッファ・サイズとの合計値は所定値以下であることを特徴とする変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線通信ネットワークにおいて、無線信号を送受信する基地局と、当該基地局との間でベースバンド信号を送受信するベースバンド処理装置との間の通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、無線通信ネットワークの柔軟な展開のため、基地局においてベースバンド信号の生成及び無線信号への変換を行うのではなく、基地局（ＲＲＨ：Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｈｅａｄ）とは異なる場所に設置されたベースバンド処理装置（ＢＢＵ：ＢａｓｅＢａｎｄ  Ｕｎｉｔ）においてベースバンド信号を生成する構成が提案されている。この構成において、ベースバンド処理装置は、送信データに基づき変調を行ってベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号を光ファイバ等の伝送路を使用して基地局に送信する。なお、ベースバンド信号は、通常、アナログ信号であるが、当該構成においては、光ファイバ等の伝送路を使用して伝送できる様に、アナログのベースバンド信号は、所定フォーマットのデジタル信号に変換される。基地局は、伝送路から受信するデジタル形式のベースバンド信号をアナログ形式に変換し、その後、周波数変換（アップコンバージョン）や増幅処理を行って無線信号として移動端末に向けて送信する。一方、基地局は、移動端末から受信する無線信号の増幅や周波数変換（ダウンコンバージョン）を行って、最終的にデジタル形式のベースバンド信号に変換し、このベースバンド信号を光ファイバ等の伝送路を使用してベースバンド処理装置に送信し、ベースバンド処理装置は受信したベースバンド信号の復調を行う。
【０００３】
このベースバンド処理装置と基地局との間の伝送方式の規格として、ＣＰＲＩ（登録商標）（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）やＯＲＩ（Ｏｐｅｎ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）が規定されている。しかしながら、これら規格は、ベースバンド処理装置と基地局とを１対の光ファイバで接続することを前提としており、多くの基地局を含む移動通信網においては、各基地局をベースバンド処理装置に収容するための光ファイバの敷設コストが問題となる。このため、特許文献１は、１つのベースバンド処理装置と、複数の基地局とを受動光網（以下、ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）により接続する構成を開示している。特許文献１においては、波長多重を利用し、ＰＯＮに収容する各基地局は１対の波長を占有する。また、非特許文献１は、１つのベースバンド処理装置と、複数の基地局とを、例えば、ＥＰＯＮ（イーサネットＰＯＮ）といったイーサネット（登録商標）網により接続する構成を開示している。さらに、特許文献２は、イーサネット網といった非同期伝送網で生じるジッタをジッタ・バッファにより低減する構成において、ジッタ・バッファのサイズを制御することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１０５７４号公報
【特許文献２】特開２００９−２７８２１２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】柴田  直剛、他、「モバイル光ネットワークのＴＤＭ−ＰＯＮ収容に向けたＣＰＲＩ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ変換伝送の検討」、２０１４年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、Ｂ−８−１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の構成では、収容する基地局の数に応じた光送受信部をベースバンド処理装置に設ける必要がありコスト高となる。非特許文献１の構成では、１つの光送受信部をベースバンド処理装置に設けるだけで良いが、非特許文献１は、非同期伝送網で生じるジッタや、ベースバンド処理装置と基地局との間で許容される最大遅延についての対策については何ら開示していない。
【０００７】
本発明は、ベースバンド信号を非同期伝送網で伝送するための変換装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面によると、ベースバンド信号を非同期伝送網で伝送するための変換装置は、前記非同期伝送網から受信するデータをバッファするバッファ手段と、前記バッファ手段のバッファ・サイズを制御する制御手段と、を備えており、前記制御手段は、前記バッファ手段及び前記非同期伝送網を介して対向する変換装置のバッファ手段のいずれかでアンダー・フローが生じると、前記バッファ手段のバッファ・サイズと前記対向する変換装置におけるバッファ手段のバッファ・サイズとの合計値が所定値以下となる様に、前記バッファ手段のバッファ・サイズを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
ベースバンド信号を非同期伝送網で伝送することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による基地局側変換装置の構成図。
【図２】一実施形態による処理装置側変換装置の構成図。
【図３】一実施形態による非同期伝送網を介したリンク確立処理のタイミング・チャート。
【図４】一実施形態による処理装置側変換装置におけるバッファ・サイズ制御処理のフローチャート。
【図５】一実施形態による処理装置側変換装置におけるバッファ・サイズ制御処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の実施形態は例示であり本発明を実施形態の内容に限定するものではない。
【００１２】
図１は、基地局（ＲＲＨ）側に設置される、本実施形態による変換装置（以下、基地局側変換装置）１の構成図であり、図２は、ベースバンド処理装置（ＢＢＵ）側に設置される、本実施形態による変換装置（以下、処理装置側変換装置）２の構成図である。図１及び図２に示す様に、基地局側変換装置１と処理装置側変換装置２は非同期伝送網３を介して対向し、相互に通信を行う。なお、非同期伝送網３とは、例えば、イーサネット等のパケット網である。また、基地局側変換装置１は、ＲＲＨ４と接続され、処理装置側変換装置２は、ＢＢＵ５と接続される。本実施形態において、ＢＢＵ５とＲＲＨ４は、ＣＰＲＩ規格に従うベースバンド信号を送受するものとするが、他の規格に従うベースバンド信号であっても良い。ＢＢＵ５及びＲＲＨ４からは、基地局側変換装置１、処理装置側変換装置２及び非同期伝送網３の存在は認識されず、ＢＢＵ５とＲＲＨ４とがＣＰＲＩ規格に従うベースバンド信号により接続している様に見える。
【００１３】
処理装置側変換装置２のＣＰＲＩ−Ｒ２１は、ＢＢＵ５からＣＰＲＩ規格に従うベースバンド信号を受信し、変換部２２は、ベースバンド信号を非同期伝送網３において送受信されるパケットにパケット化し、パケット−Ｔ２３は、パケットを非同期伝送網３に送信する。また、パケット−Ｒ２７は、非同期伝送網３からパケットを受信して、バッファ部２６に格納する。変換部２５は、バッファ部２６に格納されたパケットを取り出して、ベースバンド信号に変換し、ＣＰＲＩ−Ｔ２４は、ベースバンド信号をＢＢＵ５に送信する。バッファ部２６は、非同期伝送網３で生じるジッタを低減するために設けられる。制御部２８は、バッファ部２６のバッファ・サイズの制御等、処理装置側変換装置２の各部を制御する。また、制御部２８は、処理装置側変換装置２において使用するクロックの生成及び各部への分配を行う。アイドル生成部２９は、バッファ部２６にアンダー・フローが生じ、ＢＢＵ５に送信する信号を取得できなくなると、アイドル信号をＣＰＲＩ−Ｔ２４に出力してＢＢＵ５に向けて送信させる。
【００１４】
基地局側変換装置１のＣＰＲＩ−Ｒ１１は、ＲＲＨ４からＣＰＲＩ規格に従うベースバンド信号を受信し、変換部１２は、ベースバンド信号を非同期伝送網３において送受信されるパケットにパケット化し、パケット−Ｔ１３は、パケットを非同期伝送網３に送信する。また、パケット−Ｒ１７は、非同期伝送網３からパケットを受信して、バッファ部１６に格納する。変換部１５は、バッファ部１６に格納されたパケットを取り出して、ベースバンド信号に変換し、ＣＰＲＩ−Ｔ１４は、ベースバンド信号をＲＲＨ４に送信する。バッファ部１６は、非同期伝送網３で生じるジッタを低減するために設けられる。制御部１８は、バッファ部１６のバッファ・サイズの制御等、基地局側変換装置１の各部を制御する。また、制御部１８は、基地局側変換装置１において使用するクロックの生成及び各部への分配を行う。アイドル生成部１９は、バッファ部１６にアンダー・フローが生じ、ＲＲＨ４に送信する信号を取得できなくなると、アイドル信号をＣＰＲＩ−Ｔ１４に出力してＲＲＨ４に向けて送信させる。
【００１５】
図３は、処理装置側変換装置２と基地局側変換装置１とが非同期伝送網３を介したリンクを確立する手順のタイミング・チャートである。制御部２８は、事前に設定された基地局側変換装置１のアドレスを宛先として、リンク確立要求信号を送信する。リンク確立要求信号は、制御部２８におけるリンク確立要求の送信時間であるタイムスタンプを含んでいる。制御部１８は、リンク確立要求信号に含まれるタイムスタンプに応じて、制御部１８での時刻を調整し、処理装置側変換装置２に応答信号を送信する。応答信号も、応答信号の送信時間であるタイムスタンプを含んでいる。制御部２８は、応答信号の受信までの時間に基づき、処理装置側変換装置２と基地局側変換装置１との間の往復伝搬時間（ＲＴＴ：Ｒｏｕｎｄ  Ｔｒｉｐ  Ｔｉｍｅ）を算出する。
【００１６】
また、制御部２８は、ＢＢＵ５とＲＲＨ４との間で許容されるＲＴＴの上限値と、図３の処理により測定されたＲＴＴ値に基づき、バッファ部２６及びバッファ部１６の初期サイズＴｍ及びＴｓを求める。例えば、ＢＢＵ５とＲＲＨ４との間で許容されるＲＴＴの上限値をＲＴＴｍａｘとし、図３の処理により測定されたＲＴＴ値をＲＴＴａとすると、Ｔｍ＝Ｔｓ＝（ＲＴＴｍａｘ−ＲＴＴａ）／２として求めることができる。さらに、処理装置側変換装置２や基地局側変換装置１での他の処理にかかる時間を考慮し、Ｔｍ及びＴｓの値を、（ＲＴＴｍａｘ−ＲＴＴａ）／２から処理装置側変換装置２や基地局側変換装置１での他の処理にかかる時間だけ減じた値とすることもできる。制御部２８は、バッファ部２６のバッファ・サイズがＴｍとなる様に制御する。また、制御部２８は、基地局側変換装置１にＴｓの値を示す情報と、ベースバンド信号の伝送速度等を含む応答信号を送信する。制御部１８は、バッファ部１６のバッファ・サイズがＴｓとなる様に制御する。また、ベースバンド信号の伝送速度に基づき非同期伝送網３を介して送受信すべきパケットの間隔が決定される。
【００１７】
例えば、ＥＰＯＮ等のＰＯＮを使用する非同期伝送網では、下り方向、つまり、処理装置側変換装置２から基地局側変換装置１と比較して、上り方向、つまり、基地局側変換装置１から処理装置側変換装置２に送信するパケットにおける伝送遅延の変動が大きい。つまり、バッファ部２６においてアンダー・フローが生じ易い。バッファ部２６におけるアンダー・フローを防ぐため、バッファ部２６のサイズを大きくすると、ＢＢＵ５とＲＲＨ４との間の往復伝搬遅延が必要条件を満たさなくなり得る。本実施形態では、バッファ部１６に格納されているパケットの数（以下、キュー・サイズと呼ぶ。）に基づき、バッファ部１６及びバッファ部２６のバッファ・サイズを変更し、これにより、上り方向におけるバッファのアンダー・フローを防ぐと共に、ＢＢＵ５とＲＲＨ４との間の往復伝搬遅延を必要条件内に抑える。
【００１８】
図４は、本実施形態において、制御部２８が実行するバッファ・サイズ制御処理のフローチャートである。なお、制御部２８は、繰り返し、例えば、周期的に、基地局側変換装置１から、当該基地局側変換装置１のバッファ部１６におけるキュー・サイズを示すキュー・サイズ情報を取得する。なお、キュー・サイズ情報の取得は、基地局側変換装置１が自律的に処理装置側変換装置２に通知する構成であっても、処理装置側変換装置２がキュー・サイズ情報の送信を基地局側変換装置１に要求し、当該要求の応答として基地局側変換装置１が処理装置側変換装置２に通知する構成であっても良い。制御部２８は、過去Ｍ回のバッファ部１６のキュー・サイズを記憶し、その中の最小値を判定する。例えば、時刻ｔにおけるバッファ部１６のキュー・サイズをＱ（ｔ）とすると、制御部２８は、過去Ｍ回のキュー・サイズＱ（ｔ）、Ｑ（ｔ−１）、Ｑ（ｔ−２）、・・・、Ｑ（ｔ−Ｍ＋１）を保持し、その中の最小値をＱｍｉｎとする。
【００１９】
制御部２８は、Ｓ１０でバッファ部２６にアンダー・フローが生じたかを判定し、アンダー・フローが生じるまで待機する。バッファ部２６にアンダー・フローが生じると、つまり、バッファ部２６が空になると、制御部２８は、Ｓ１１で、現在保持している、過去Ｍ回のキュー・サイズの最小値Ｑｍｉｎに基づき、バッファ・サイズの変更量αＱｍｉｎを求める。ここで、αは０より大きく１未満の係数であり、予め制御部２８に設定されている。そして、制御部２８は、Ｓ１２で、基地局側変換装置１に、バッファ・サイズの減少量であるαＱｍｉｎを示す情報を含む変更要求信号を送信する。制御部１８は、変更要求信号で指定された量だけバッファ部１６のサイズを減少させ、サイズを変更すると、変更応答信号を処理装置側変換装置２に通知する。制御部２８は、Ｓ１３で、変更応答信号を受信すると、バッファ部２６のサイズを増加量であるαＱｍｉｎだけ増加させる。なお、制御部２８は、変更要求信号の送信後、一定時間が経過しても変更応答信号を受信しない場合、変更要求信号を再送する。さらに、制御部２８は、変更要求信号の所定回数だけ送信しても変更応答信号を受信しない場合、サイズの変更を中止する（Ｓ１３及びＳ１４）。
【００２０】
制御部２８は、バッファ部２６のサイズを変更すると、アイドル生成部２９を制御して、バッファ部２６に十分な数のパケットが格納されるまで、ＢＢＵ５に向けてアイドル信号を送信する。例えば、アイドル信号の送信時間は、Ｔｍ＋αＱ（ｔ）×Ｔｆとすることができる。ここで、Ｔｆは、ベースバンド信号の伝送速度を確保するために必要な非同期伝送網でのパケットの送信間隔に対応する時間である。つまり、Ｔｍ＋αＱ（ｔ）×Ｔｆは、バッファ部２６をフルにするための時間である。しかしながら、アイドル信号の送信時間は、Ｔｍ＋αＱ（ｔ）×Ｔｆ以下の時間、例えば、バッファ部２６を２／３や、１／２だけ満たす時間とすることもできる。
【００２１】
本実施形態では、バッファ部２６とバッファ部１６との合計サイズを一定に保ちながら、バッファ部２６とバッファ部１６の変更を行うため、ＢＢＵ５とＲＲＨ４との間の往復伝搬遅延が必要条件を満たさなくなることはない。そして、伝搬遅延の変動の少ない下り方向のジッタを除去するためのバッファ部１６に格納されているパケットの数に基づき、バッファ部２６及びバッファ部１６のサイズを決定する。この構成より、上り方向におけるジッタを除去するバッファ部２６のアンダー・フローを抑制することができる。
【００２２】
図５は、本実施形態において、制御部２８が実行するバッファ・サイズ制御処理のフローチャートである。図５は、図４とは異なり、基地局側変換装置１のバッファ部１６で生じたアンダー・フローに対処するための処理である。基地局側変換装置１の制御部１８は、バッファ部１６でアンダー・フローが発生すると、変更要求信号を処理装置側変換装置２に送信する。制御部２８は、Ｓ２０で変更要求信号を受信するまで待機する。変更要求信号を受信すると、制御部２８は、Ｓ２１で、現在保持している、過去Ｍ回のキュー・サイズの最小値Ｒｍｉｎに基づき、バッファ・サイズの変更量βＲｍｉｎを求める。なお、ここでのキュー・サイズは、バッファ部２６のキュー・サイズである。また、βは、０より大きく１未満の係数であり、予め制御部２８に設定されている。そして、制御部２８は、Ｓ２２で、基地局側変換装置１に、増加させるバッファ・サイズであるβＲｍｉｎを示す情報を含む変更要求信号を送信する。制御部１８は、変更要求信号で指定された量だけバッファ部１６のサイズを増加させ、サイズを変更すると、変更応答信号を処理装置側変換装置２に通知する。制御部２８は、Ｓ２３で、変更応答信号を受信すると、バッファ部２６のサイズをβＲｍｉｎだけ減少させる。なお、制御部２８は、変更要求信号の送信後、一定時間が経過しても変更応答信号を受信しない場合、変更要求信号を再送する。さらに、制御部２８は、変更要求信号の所定回数だけ送信しても変更応答信号を受信しない場合、サイズの変更を中止する（Ｓ２３及びＳ２４）。
【００２３】
なお、制御部１８は、バッファ部１６のサイズを変更すると、アイドル生成部１９を制御して、バッファ部１６に十分な数のパケットが格納されるまで、ＲＲＨ４に向けてアイドル信号を送信する。アイドル信号の送信時間に対する考え方は、処理装置側変換装置２と同様である。
【００２４】
なお、本実施形態では、処理装置側変換装置２と基地局側変換装置１とがリンクを確立する際にＲＴＴを測定し、測定したＲＴＴに基づきバッファ部１６及びバッファ部２６の初期サイズを決定したが本発明はその様な構成に限定されない。例えば、ユーザが処理装置側変換装置２と基地局側変換装置１とのＲＴＴを測定し、測定値に基づきバッファ部１６及びバッファ部２６の初期サイズを決定して処理装置側変換装置２と基地局側変換装置１に設定する構成であっても良い。いずれにしても、バッファ部１６及びバッファ部２６のバッファ・サイズの合計値は、この初期サイズの合計値に保たれる。また、バッファ部１６及びバッファ部２６のバッファ・サイズの合計値を、この初期サイズの合計値以下、つまり所定値以下に制御する構成とすることもできる。例えば、本実施形態では、制御部２８が、バッファ部１６及びバッファ部２６の変更量を決定するため、バッファ部１６及びバッファ部２６のバッファ・サイズの合計値が初期サイズの合計値以下となる様に、バッファ部１６及びバッファ部２６の変更量を決定することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態では、過去所定期間、実施形態では過去Ｍ回のバッファ部１６又はバッファ部２６のキュー・サイズの最小値に基づきバッファ・サイズの変更量を決定したが、最小値ではなく、平均値や最大値等に基づきバッファ・サイズの変更量を決定する構成であっても良い。さらに、本実施形態において、キュー・サイズはバッファ部１６又はバッファ部２６に格納されているパケットの数であったが、パケットの数ではなく、バッファ部１６又はバッファ部２６に格納されているデータ量によりバッファ・サイズの変更量を決定する構成であっても良い。
【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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