(57)【要約】【課題】初期値鋭敏性の影響を受けることなく、復号化装置側で暗号文を正確に復号化することが可能な暗号化を実施することができるようにする。【解決手段】無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、小さな自然数から順次大きな自然数を代入して、その一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する暗号化キー抽出部１２と、平文入力部１１により入力が受け付けられた平文を暗号化キー抽出部１２により抽出された暗号化キーと対にして格納する平文格納処理部１３とを設け、平文格納処理部１３により格納されている平文を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、並び替え後の平文を暗号文とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平文を入力する平文入力手段と、上記平文入力手段により平文が入力されると、無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、小さな自然数から順次大きな自然数を代入して、上記一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する暗号化キー抽出手段と、上記平文入力手段により入力された平文を上記暗号化キー抽出手段により抽出された暗号化キーと対にして格納する平文格納手段と、上記平文格納手段により格納されている平文を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、並び替え後の平文を暗号文とする暗号化手段とを備えた暗号化装置。
【請求項２】
暗号化キー抽出手段は、Ｙの値として最初に１を代入し、順次、Ｙの値を１増やすことを特徴とする請求項１記載の暗号化装置。
【請求項３】
暗号化装置から暗号鍵として無理数ａを入力する暗号鍵入力手段と、上記暗号化装置から暗号文を入力する暗号文入力手段と、上記暗号文入力手段により暗号文が入力されると、上記暗号鍵入力手段により入力された無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、小さな自然数から順次大きな自然数を代入して、上記一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する暗号化キー抽出手段と、上記暗号化キー抽出手段により抽出された暗号化キーを上記自然数と対にして格納する暗号化キー格納手段と、上記暗号化キー格納手段により格納されている自然数を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、上記暗号文入力手段により入力された暗号文を並び替え後の自然数と対にして格納する暗号文格納手段と、上記暗号文格納手段により格納されている暗号文を対の自然数が小さい順に並び替え、並び替え後の暗号文を平文とする復号化手段とを備えた復号化装置。
【請求項４】
暗号化キー抽出手段は、Ｙの値として最初に１を代入し、順次、Ｙの値を１増やすことを特徴とする請求項３記載の復号化装置。
【請求項５】
平文を入力する平文入力手段、上記平文入力手段により平文が入力されると、無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、小さな自然数から順次大きな自然数を代入して、上記一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する暗号化キー抽出手段、上記平文入力手段により入力された平文を上記暗号化キー抽出手段により抽出された暗号化キーと対にして格納する平文格納手段、及び上記平文格納手段により格納されている平文を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、並び替え後の平文を暗号文とする暗号化手段を有する暗号化装置と、上記暗号化装置から暗号鍵として無理数ａを入力する暗号鍵入力手段、上記暗号化装置から暗号文を入力する暗号文入力手段、上記暗号文入力手段により暗号文が入力されると、上記暗号鍵入力手段により入力された無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、小さな自然数から順次大きな自然数を代入して、上記一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する暗号化キー抽出手段、上記暗号化キー抽出手段により抽出された暗号化キーを上記自然数と対にして格納する暗号化キー格納手段、上記暗号化キー格納手段により格納されている自然数を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、上記暗号文入力手段により入力された暗号文を並び替え後の自然数と対にして格納する暗号文格納手段、及び上記暗号文格納手段により格納されている暗号文を対の自然数が小さい順に並び替え、並び替え後の暗号文を平文とする復号化手段を有する復号化装置とを備えた暗号復号化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、平文を暗号化する暗号化装置と、暗号化装置から出力された暗号文を復号化する復号化装置と、暗号化装置と復号化装置からなる暗号復号化システムとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カオス暗号を実施する暗号化装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
カオス暗号は、カオス関数を複数回合成して合成関数を生成し、その合成関数に初期値を与えることにより得られる時系列データに基づいて、カオス時系列データを算出することで得られる。
ただし、カオス暗号は、初期値鋭敏性を有するため、カオス関数に与える初期値の僅かな違いや、カオス関数を合成して時系列データを得る際に混入する誤差により、算出されるカオス時系列データが大きく変わってしまう特性がある。
【０００３】
復号化装置は、暗号化装置から出力された暗号文を復号化する場合、暗号化する際に算出されたカオス時系列データを再現する必要があるが、そのカオス時系列データを再現する際にも、カオス暗号の初期値鋭敏性の影響を受けるため、暗号文を正確に復号化することができないことがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５５８１７号公報（段落番号［００４２］から［００４５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の暗号化装置は以上のように構成されているので、カオス暗号を実施して暗号文を生成するが、カオス暗号は初期値鋭敏性を有するため、カオス関数に与える初期値に僅かな違いが生じたり、カオス関数を合成して時系列データを得る際に誤差が混入したりすると、カオス時系列データが大きく変わり、復号化装置側では暗号文を正確に復号化することができなくなるなどの課題があった。
【０００６】
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、初期値鋭敏性の影響を受けることなく、復号化装置側で暗号文を正確に復号化することが可能な暗号化を実施することができる暗号化装置及び暗号復号化システムを得ることを目的とする。
また、この発明は、暗号文を正確に復号化することができる復号化装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る暗号化装置は、平文入力手段により平文が入力されると、無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、小さな自然数から順次大きな自然数を代入して、その一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する暗号化キー抽出手段と、平文入力手段により入力された平文を暗号化キー抽出手段により抽出された暗号化キーと対にして格納する平文格納手段とを設け、暗号化手段が平文格納手段により格納されている平文を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、並び替え後の平文を暗号文とするようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、平文入力手段により平文が入力されると、無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、小さな自然数から順次大きな自然数を代入して、その一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する暗号化キー抽出手段と、平文入力手段により入力された平文を暗号化キー抽出手段により抽出された暗号化キーと対にして格納する平文格納手段とを設け、暗号化手段が平文格納手段により格納されている平文を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、並び替え後の平文を暗号文とするように構成したので、初期値鋭敏性の影響を受けることなく、復号化装置側で暗号文を正確に復号化することが可能な暗号化を実施することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による暗号復号化システムを示す構成図であり、図において、暗号化装置１は平文を入力して、その平文を暗号化し、暗号文と暗号鍵を復号化装置２に送信する処理を実施する。
復号化装置２は暗号化装置１から送信された暗号鍵を用いて暗号文を復号化し、暗号化装置１に入力された平文と同じ平文を出力する処理を実施する。
【００１０】
図２はこの発明の実施の形態１による暗号化装置を示す構成図であり、図において、平文入力部１１は例えばマウスやキーボードなどのマンマシンインタフェースから構成されており、ユーザにより作成された暗号化対象の平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）の入力を受け付ける処理を実施する。
ここでは、平文入力部１１が暗号化対象の平文の入力を受け付けるものについて示すが、平文入力部１１が平文を生成するワープロ機能を備えるようにしてもよいし、平文入力部１１が他の機器（例えば、パソコン）から送信された暗号化対象の平文を受信するデータ通信機能を備えるようにしてもよい。
なお、平文入力部１１は平文入力手段を構成している。
【００１１】
暗号化キー抽出部１２は平文入力部１１により平文の入力が受け付けられる毎に、無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、前回より大きな自然数を代入して、一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する処理を実施する。即ち、Ｙの値として最初に１を代入し、平文入力部１１により平文の入力が受け付けられる毎に、Ｙの値を１増やして、一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する。なお、暗号化キー抽出部１２は暗号化キー抽出手段を構成している。
【００１２】
平文格納処理部１３は平文入力部１１により入力が受け付けられた平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）を暗号化キー抽出部１２により抽出された暗号化キーと対にして、平文格納テーブル１４に格納する処理を実施する。
平文格納テーブル１４は平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）と暗号化キーの対を格納するメモリである。
なお、平文格納処理部１３及び平文格納テーブル１４から平文格納手段が構成されている。
【００１３】
暗号化部１５は平文格納テーブル１４に格納されている平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、並び替え後の平文を暗号文として、暗号文格納テーブル１６に格納する処理を実施する。
暗号文格納テーブル１６は並び替え後の平文である暗号文と暗号化キーの対を格納するメモリである。
なお、暗号化部１５及び暗号文格納テーブル１６から暗号化手段が構成されている。
【００１４】
暗号文送信部１７は暗号文格納テーブル１６に格納されている暗号文を復号化装置２に送信する処理を実施する。
暗号鍵送信部１８は暗号化キー抽出部１２に与えられる無理数ａを暗号鍵として、復号化装置２に送信する処理を実施する。
ここでは、暗号文送信部１７と暗号鍵送信部１８を別個に設けているものを示しているが、暗号文送信部１７が暗号文と一緒に暗号鍵を復号化装置２に送信するようにしてもよい。
また、暗号文送信部１７及び暗号鍵送信部１８が暗号文などを送信するデータ通信機能を備えているものを想定しているが、暗号文や暗号鍵をフロッピーディスクなどの記録媒体に記録するディスク装置であってもよい。
【００１５】
図３はこの発明の実施の形態１による復号化装置を示す構成図であり、図において、暗号鍵受信部２１は暗号化装置１から送信された暗号鍵である無理数ａを受信する処理を実施する。なお、暗号鍵受信部２１は暗号鍵入力手段を構成している。
暗号文受信部２２は暗号化装置１から送信された暗号文を受信する処理を実施する。なお、暗号文受信部２２は暗号文入力手段を構成している。
ここでは、暗号鍵受信部２１と暗号文受信部２２を別個に設けているものを示しているが、暗号文受信部２２が暗号文と一緒に暗号鍵を受信するようにしてもよい。
また、暗号鍵受信部２１及び暗号文受信部２２が暗号化装置１から暗号文等を受信するデータ通信機能を備えているものを想定しているが、暗号化装置１が暗号文等をフロッピーディスクなどの記録媒体に記録するような場合には、記録媒体から暗号文等を読み込むディスク装置であってもよい。
【００１６】
暗号化キー抽出部２３は暗号文受信部２２により暗号文が受信される毎に、暗号鍵受信部２１により受信された無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、前回より大きな自然数を代入して、一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する処理を実施する。即ち、Ｙの値として最初に１を代入し、暗号文受信部２２により暗号文が受信される毎に、Ｙの値を１増やして、一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する。なお、暗号化キー抽出部２３は暗号化キー抽出手段を構成している。
【００１７】
暗号化キー格納処理部２４は暗号化キー抽出部２３により抽出された暗号化キーを上記自然数と対にして暗号化キー格納テーブル２５に格納する処理を実施する。
暗号化キー格納テーブル２５は暗号化キーと自然数の対を格納するメモリである。
なお、暗号化キー格納処理部２４及び暗号化キー格納テーブル２５から暗号化キー格納手段が構成されている。
【００１８】
暗号文格納処理部２６は暗号化キー格納テーブル２５に格納されている自然数を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、暗号文受信部２２により受信された暗号文を並び替え後の自然数と対にして暗号文格納テーブル２７に格納する処理を実施する。
暗号文格納テーブル２７は暗号文と並び替え後の自然数の対を格納するメモリである。
なお、暗号文格納処理部２６及び暗号文格納テーブル２７から暗号文格納手段が構成されている。
【００１９】
復号化部２８は暗号文格納テーブル２７に格納されている暗号文を対の自然数が小さい順に並び替え、並び替え後の暗号文を平文として出力する処理を実施する。なお、復号化部２８は復号化手段を構成している。
【００２０】
次に動作について説明する。
暗号化装置１の平文入力部１１は、ユーザにより作成された暗号化対象の平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）の入力を受け付け、平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）を暗号化キー抽出部１２及び平文格納処理部１３に出力する。
【００２１】
暗号化装置１の暗号化キー抽出部１２は、平文入力部１１から暗号化対象の平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）を受ける毎に、無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、前回より大きな自然数を代入して、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
即ち、平文Ａ，平文Ｂ，平文Ｃ，平文Ｄ，・・・の順番で平文が入力される場合、最初に、平文Ａが入力される段階では、Ｙの値として“１”を代入して、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
次に、平文Ｂが入力される段階では、Ｙの値として“２”を代入して（前回のＹの値より１増やす）、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
次に、平文Ｃが入力される段階では、Ｙの値として“３”を代入して（前回のＹの値より１増やす）、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
以下、平文Ｄ，平文Ｅ，・・・が入力される段階でも、同様にして、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
【００２２】
暗号化キー抽出部１２は、上記のようにして、一次式の変数Ｘについて解くと、解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する。
ここで、無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、異なる整数が与えられる場合、解Ｘの小数部分は全て異なる値をとり、決して同じ値にはならない。
【００２３】
暗号化装置１の平文格納処理部１３は、暗号化キー抽出部１２が暗号化キー（解Ｘの小数部分）を抽出すると、図４に示すように、平文入力部１１により入力が受け付けられた平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）を暗号化キーと対にして、平文格納テーブル１４に格納する。
因みに、暗号化キー“０．７２２”は、平文Ａが入力されたとき、Ｙの値として“１”が代入されることにより、暗号化キー抽出部１２により算出された解Ｘの小数部分であり、また、暗号化キー“０．１３５”は、平文Ｂが入力されたとき、Ｙの値として“２”が代入されることにより、暗号化キー抽出部１２により算出された解Ｘの小数部分である。
【００２４】
暗号化装置１の暗号化部１５は、平文格納処理部１３が平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）と暗号化キーの対を平文格納テーブル１４に格納すると、平文格納テーブル１４に格納されている平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）を対の暗号化キーが小さい順に並び替える処理を実施する。
暗号化部１５は、図５に示すように、並び替え後の平文を暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）として、暗号文格納テーブル１６に格納する。
【００２５】
暗号化装置１の暗号文送信部１７は、暗号化部１５が暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）を暗号文格納テーブル１６に格納すると、その暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）を復号化装置２に送信する。
暗号化装置１の暗号鍵送信部１８は、暗号化キー抽出部１２に与えられる無理数ａを暗号鍵として、復号化装置２に送信する。
【００２６】
復号化装置２の暗号鍵受信部２１は、暗号化装置１から送信された暗号鍵である無理数ａを受信する。
復号化装置２の暗号文受信部２２は、暗号化装置１から送信された暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）を受信する。
【００２７】
復号化装置２の暗号化キー抽出部２３は、暗号文受信部２２が暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）を受信する毎に、暗号鍵受信部２１により受信された無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
即ち、暗号文Ｂ，暗号文Ｅ，暗号文Ｈ，・・・の順番で暗号文が受信される場合、最初に、暗号文Ｂが入力される段階では、Ｙの値として“１”を代入して、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
次に、暗号文Ｅが入力される段階では、Ｙの値として“２”を代入して（前回のＹの値より１増やす）、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
次に、暗号文Ｈが入力される段階では、Ｙの値として“３”を代入して（前回のＹの値より１増やす）、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
以下、暗号文Ｄ，暗号文Ｇ，・・・が入力される段階でも、同様にして、一次式の変数Ｘについて解く演算を行う。
【００２８】
暗号化キー抽出部２３は、上記のようにして、一次式の変数Ｘについて解くと、解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する。
なお、復号化装置２の暗号化キー抽出部２３により抽出される暗号化キーは、暗号化装置１の暗号化キー抽出部１２により抽出される暗号化キーと同じ暗号化キーである。
【００２９】
復号化装置２の暗号化キー格納処理部２４は、暗号化キー抽出部２３が暗号化キー（解Ｘの小数部分）を抽出すると、図６に示すように、暗号化キー抽出部２３により抽出された暗号化キーを、復号化キー（暗号化キー抽出部２３によりＹの値として代入された自然数（１，２，３，４，５，・・・））と対にして、暗号化キー格納テーブル２５に格納する。
【００３０】
復号化装置２の暗号文格納処理部２６は、暗号化キー格納処理部２４が復号化キー（１，２，３，４，５，・・・）と暗号化キーの対を暗号化キー格納テーブル２５に格納すると、暗号化キー格納テーブル２５に格納されている復号化キー（１，２，３，４，５，・・・）を対の暗号化キーが小さい順に並び替える処理を実施する。
暗号文格納処理部２６は、図７に示すように、並び替え後の復号化キー（２，５，８，４，７，・・・）を暗号文受信部２２により受信された暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）と対にして、暗号文格納テーブル２７に格納する。
【００３１】
復号化装置２の復号化部２８は、暗号文格納処理部２６が並び替え後の復号化キー（２，５，８，４，７，・・・）と暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）を暗号文格納テーブル２７に格納すると、図８に示すように、暗号文格納テーブル２７に格納されている暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）を対の復号化キーが小さい順に並び替え、並び替え後の暗号文を平文として出力する。
【００３２】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、平文入力部１１により平文の入力が受け付けられる毎に、無理数ａを係数に有する一次式Ｙ＝ａ×ＸのＹの値として、前回より大きな自然数を代入して、その一次式の解Ｘの小数部分を暗号化キーとして抽出する暗号化キー抽出部１２と、平文入力部１１により入力が受け付けられた平文を暗号化キー抽出部１２により抽出された暗号化キーと対にして格納する平文格納処理部１３とを設け、暗号化部１５が平文格納処理部１３により格納されている平文を対の暗号化キーが小さい順に並び替え、並び替え後の平文を暗号文とするように構成したので、特に暗号化キー抽出部１２が累積誤差を含まない処理になっていることから、初期値鋭敏性の影響を受けることなく、復号化装置２側で暗号文を正確に復号化することが可能な暗号化を実施することができる効果を奏する。
【００３３】
即ち、カオス暗号のアルゴリズムで行われるカオス関数の合成操作から生じる初期値鋭敏性によるカオス時系列データの再現性の困難を解決することができる。
なお、暗号化装置１における暗号化アルゴリズムや、復号化装置２における復号化アルゴリズムは単純であるため、公開鍵暗号を行う方式であっても、高速に処理を行うことができる。
【００３４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、暗号化装置１の暗号化キー抽出部１２が、平文入力部１１が個々の平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）の入力を受け付ける毎に、暗号化キーの抽出処理を実施するものについて示したが、平文入力部１１が暗号化対象の全ての平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）の入力を受け付けたのち、暗号化キー抽出部１２が、平文入力部１１により入力が受け付けられた平文の個数を計測し、その個数分の暗号化キーを抽出するようにしてもよい。
【００３５】
上記実施の形態１では、復号化装置２の暗号化キー抽出部２３が、暗号文受信部２２が個々の暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）を受信する毎に、暗号化キーの抽出処理を実施するものについて示したが、暗号文受信部２２が全ての暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）を受信したのち、暗号化キー抽出部２３が、暗号文受信部２２により受信された暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）の個数を計測し、その個数分の暗号化キーを抽出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施の形態１による暗号復号化システムを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による暗号化装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による復号化装置を示す構成図である。
【図４】平文格納テーブル１４に格納されている平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）と暗号化キーを示す説明図である。
【図５】暗号文格納テーブル１６に格納されている暗号文（並び替え後の平文）と暗号化キーを示す説明図である。
【図６】暗号化キー格納テーブル２５に格納されている復号化キーと暗号化キーを示す説明図である。
【図７】暗号文格納テーブル２７に格納されている並び替え後の復号化キー（２，５，８，４，７，・・・）と暗号文（Ｂ，Ｅ，Ｈ，・・・）と暗号化キーを示す説明図である。
【図８】並び替え後の暗号文である平文（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  暗号化装置、２  復号化装置、１１  平文入力部（平文入力手段）、１２，２３  暗号化キー抽出部（暗号化キー抽出手段）、１３  平文格納処理部（平文格納手段）、１４  平文格納テーブル（平文格納手段）、１５  暗号化部（暗号化手段）、１６  暗号文格納テーブル（暗号化手段）、１７  暗号文送信部、１８  暗号鍵送信部、２１  暗号鍵受信部（暗号鍵入力手段）、２２  暗号文受信部（暗号文入力手段）、２４  暗号化キー格納処理部（暗号化キー格納手段）、２５  暗号化キー格納テーブル（暗号化キー格納手段）、２６  暗号文格納処理部（暗号文格納手段）、２７  暗号文格納テーブル（暗号文格納手段）、２８  復号化部（復号化手段）。
【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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