(57)【要約】【課題】スペクトラム拡散信号の受信装置において、受信特性の向上を図る。【解決手段】複数のアンテナの受信信号を逆拡散して復調する受信装置１０において、逆拡散処理部１８は、一つのアンテナブランチの受信信号を、そのアンテナブランチまたは他のアンテナブランチの受信信号から取得された逆拡散タイミング（遅延）で逆拡散することができるように構成される。かかる構成により、プリアンブルの受信強度が弱く、逆拡散タイミングが取得できなかった場合にも、他のアンテナブランチの受信信号から取得された逆拡散タイミングによって、受信強度の復活したメッセージパートの逆拡散および復調を実行することができるので、受信特性が向上する。【選択図】        図１
2004328418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナブランチの受信信号を逆拡散して復調するスペクトラム拡散信号受信装置であって、
既知の拡散符号列との相関値に基づいて各アンテナブランチの受信信号について逆拡散タイミングを取得する逆拡散タイミング取得部と、
複数のアンテナブランチのうちいずれか一つの受信信号を、前記逆拡散タイミング取得部で取得された逆拡散タイミングで逆拡散する複数の逆拡散処理部と、
を備え、
前記逆拡散処理部は、一のアンテナブランチの受信信号を、そのアンテナブランチまたは他のアンテナブランチの受信信号から取得された逆拡散タイミングで逆拡散することができるように構成されることを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。
【請求項２】
複数の前記逆拡散処理部のそれぞれに対し、処理対象とする受信信号のアンテナブランチと処理を行う逆拡散タイミングとの組み合わせを割り当てる割当処理部を備え、
前記割当処理部は、相関値が所定の閾値を超える逆拡散タイミングと当該逆拡散タイミングの取得された受信信号のアンテナブランチとの組み合わせを優先して逆拡散処理部に割り当て、その割り当てによって未割当の逆拡散処理部が残存するときは、相関値が所定の閾値を超える逆拡散タイミングと当該逆拡散タイミングの取得された受信信号のアンテナブランチとは異なるアンテナブランチとの組み合わせを割り当てることを特徴とする請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
【請求項３】
前記割当処理部は、相関値が所定の閾値を超える逆拡散タイミングとそれを取得した受信信号のアンテナブランチとは異なるアンテナブランチとの組み合わせの割り当てについては、相関値の大きさに基づく優先順位で行うことを特徴とする請求項２に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
【請求項４】
前記割当処理部は、アンテナブランチと逆拡散タイミングとの組み合わせが複数の逆拡散処理部で重複しないように割り当てを行うことを特徴とする請求項２または３に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
【請求項５】
複数の前記逆拡散処理部のそれぞれに対し、処理対象とする受信信号のアンテナブランチと処理を行う逆拡散タイミングとの組み合わせを割り当てる割当処理部であって、相関値の大きい逆拡散タイミングから順に、当該逆拡散タイミングと各アンテナブランチとの組み合わせを割り当てる割当処理部を備えることを特徴とする請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散された信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直接拡散方式のスペクトラム拡散通信システムでは、送信装置は、ベースバンド信号を所定の変調方式で変調し、ＰＮ符号等の拡散符号を用いてスペクトラム拡散処理することで送信信号を生成する。一方、受信装置は、送信装置での拡散処理で用いた拡散符号で受信信号を逆拡散し、それを復調することで復調信号を得る。
【０００３】
ここで、従来の受信装置の構成および動作の概要について図７を参照して説明する。図７に示す従来の受信装置４０は、大別して信号処理部１２とサーチャ４２とを備える。
【０００４】
このうち、信号処理部１２は、Ａ／Ｄ変換器１６、逆拡散処理部１８、復調処理部２０、およびＲＡＫＥ合成部２４を有する。このうち、Ａ／Ｄ変換器１６は、Ｉチャネル（Ｉｃｈ）およびＱチャネル（Ｑｃｈ）に分離された受信信号Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）をディジタル信号に変換する。ディジタル変換された信号は逆拡散処理部１８で逆拡散され、復調処理部２０で復調される。そして、復調処理部２０で復調された複数の信号がＲＡＫＥ合成部２４で合成され、復調信号が生成される。ここで、逆拡散処理部１８と復調処理部２０とが直列に接続された部分はフィンガ２２と称される。フィンガ２２は、並列に複数設けられており、それぞれ、異なる伝送経路（マルチパス）を経て受信された信号を復調するのに用いられる。このため、フィンガ２２の逆拡散タイミング（位相）は、各パスに対応するよう、相互に異なるタイミングに設定される。そして、各フィンガ２２で逆拡散および復調された信号がＲＡＫＥ合成部２４で合成され、復調信号が取得される。なお、フィンガ２２は、受信信号のメッセージパートに対して逆拡散および復調を行う。
【０００５】
サーチャ４２は、ディジタル化された受信信号に基づいて、各フィンガ２２（逆拡散処理部１８）の逆拡散タイミングを決定する。サーチャ４２は、複素相関器２８、電力検出部３０、閾値判定部３２およびタイミング決定部３４を有する。このうち、複素相関器２８は、ディジタル受信信号のプリアンブルに対してＡ／Ｄ変換器１６のサンプリングレートの各タイミングで順次複素逆拡散を行って相関値を取得する。電力検出部３０は、各タイミングについて複素相関器２８の出力レベル（すなわち相関値の大きさ）を検出する。閾値判定部３２は、電力検出部３０による出力レベルの所定の閾値に対する大小を判定する。タイミング決定部３４は、その大小判定結果に基づいて逆拡散タイミングを決定する。具体的には、電力検出部３０による出力レベル（すなわち相関値）が閾値より高くなるタイミングのうち、相関値の経時変化のピークとなっているタイミングを一つ以上取得する。ここで、ピークとなるタイミングが複数ある場合には、相関値の大きいものから順にフィンガ２２の逆拡散タイミングとして採用される。なお、このタイプの受信装置としては、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２９０２７７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、上述したように、従来の受信装置では、逆拡散タイミングは受信信号のプリアンブルから取得され、また、復調信号は受信信号のメッセージパートから取得される。通常、プリアンブルとメッセージパートとの間にはタイムラグ（例えば３．９９ｍｓ）がある。このため、従来の受信装置では、ある伝送経路で到来した信号のメッセージパートが復調可能なレベルで受信されており、それに対応する逆拡散タイミングで逆拡散を実行すればその成分を加算合成できる状態であるにも拘わらず、例えばフェージング等で一時的にプリアンブルが劣化してその逆拡散タイミングを取得できなかった場合には、当該成分を加算合成することができない。すなわち、その場合には、取得できなかった逆拡散タイミングに対応する成分の分だけ受信特性が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるスペクトラム拡散信号受信装置は、複数のアンテナブランチの受信信号を逆拡散して復調するスペクトラム拡散信号受信装置であって、既知の拡散符号列との相関値に基づいて各アンテナブランチの受信信号について逆拡散タイミングを取得する逆拡散タイミング取得部と、複数のアンテナブランチのうちいずれか一つの受信信号を、上記逆拡散タイミング取得部で取得された逆拡散タイミングで逆拡散する複数の逆拡散処理部と、を備え、上記逆拡散処理部は、一のアンテナブランチの受信信号を、そのアンテナブランチまたは他のアンテナブランチの受信信号から取得された逆拡散タイミングで逆拡散することができるように構成される。
【０００９】
また、本発明にかかるスペクトラム拡散信号受信装置では、複数の上記逆拡散処理部のそれぞれに対し、処理対象とする受信信号のアンテナブランチと処理を行う逆拡散タイミングとの組み合わせを割り当てる割当処理部を備え、上記割当処理部は、相関値が所定の閾値を超える逆拡散タイミングと当該逆拡散タイミングの取得された受信信号のアンテナブランチとの組み合わせを優先して逆拡散処理部に割り当て、その割り当てによって未割当の逆拡散処理部が残存するときは、相関値が所定の閾値を超える逆拡散タイミングと当該逆拡散タイミングの取得された受信信号のアンテナブランチとは異なるアンテナブランチとの組み合わせを割り当てるのが好適である。
【００１０】
また、本発明にかかるスペクトラム拡散信号受信装置では、上記割当処理部は、相関値が所定の閾値を超える逆拡散タイミングとそれを取得した受信信号のアンテナブランチとは異なるアンテナブランチとの組み合わせの割り当てについては、相関値の大きさに基づく優先順位で行うのが好適である。
【００１１】
また、本発明にかかるスペクトラム拡散信号受信装置では、上記割当処理部は、アンテナブランチと逆拡散タイミングとの組み合わせが複数の逆拡散処理部で重複しないように割り当てを行うのが好適である。
【００１２】
また、本発明にかかるスペクトラム拡散信号受信装置では、複数の上記逆拡散処理部のそれぞれに対し、処理対象とする受信信号のアンテナブランチと処理を行う逆拡散タイミングとの組み合わせを割り当てる割当処理部であって、相関値の大きい逆拡散タイミングから順に、当該逆拡散タイミングと各アンテナブランチとの組み合わせを割り当てる割当処理部を備えるのが好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態にかかる受信装置１０の要部の概略構成を示すブロック図である。なお、受信装置１０は、上述した従来の受信装置４０と同様の構成要素を含んでいる。よって、ここでは、それら構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
受信装置１０は、空間的に離間させて配置された複数（例えば二つ）のアンテナ１４Ａ，１４Ｂによって信号を受信するいわゆるダイバーシティの構成を有する。各アンテナ１４Ａ，１４Ｂで受信された信号は、逆拡散処理部１８の手前、すなわちＡ／Ｄ変換器１６Ａ，１６Ｂまでは、別個の経路（回路）で伝送される。本明細書では、このようなアンテナ１４Ａ，１４Ｂ毎の信号経路をアンテナブランチと称する。
【００１６】
逆拡散処理部１８は、複数のアンテナブランチのうちいずれか一つのアンテナブランチからのディジタル受信信号に対して逆拡散処理を施す。ここで、逆拡散処理部１８は、どのアンテナブランチの受信信号に対してもそれを逆拡散処理できるように構成してもよいし、いずれか一つのアンテナブランチ専用として構成してもよい。前者の場合、どのアンテナブランチの受信信号に対して逆拡散処理を行うかについては、サーチャ２６の割当処理部３５の指示に従うことになる。逆拡散処理部１８、復調処理部２０、フィンガ２２、およびＲＡＫＥ合成部２４の構成および基本的な動作は上述した受信装置４０と同様である。
【００１７】
サーチャ２６は、アンテナブランチ毎に、複素相関器２８Ａ，２８Ｂ、電力検出部３０Ａ，３０Ｂ、閾値判定部３２Ａ，３２Ｂ、およびタイミング決定部３４Ａ，３４Ｂを備える。これら構成要素の構成および基本的な動作は上述した受信装置４０と同様であり、ここで、アンテナブランチ毎に相関値が閾値を超えるタイミングのピークが逆拡散タイミングとして取得される。すなわち、タイミング決定部３４が、本発明の逆拡散タイミング取得部に相当する。
【００１８】
割当処理部３５は、各逆拡散処理部１８における逆拡散処理の条件、すなわち、処理対象とする受信信号のアンテナブランチと処理を行う逆拡散タイミングとの組み合わせを決定する。ここで、図２および図３を参照して、本実施形態にかかる割当処理部３５の動作について説明する。図２は、各アンテナブランチの受信信号から取得された逆拡散タイミングおよび当該逆拡散タイミングにおける相関値の一例を示す図、また、図３は、各逆拡散処理部１８に割り当てられたアンテナブランチと逆拡散タイミングとの組み合わせの一例を示す図である。なお、図２の横軸は時間、縦軸は相関値である。また、ここでは、フィンガ２２の数が８の場合、すなわち合計８個の逆拡散処理部１８の処理条件を決定する場合の例について示す。
【００１９】
図２の例において、アンテナブランチＡでは、閾値Ｃｔｈを超えて（または閾値Ｃｔｈ以上で）ピークとなる相関値ａ１，ａ２がタイミング（位相）ｔ１，ｔ２で検出されており、これらタイミングｔ１，ｔ２が逆拡散タイミングとして取得される。またアンテナブランチＢでは、閾値Ｃｔｈを超えてピークとなる相関値ｂ１，ｂ３がタイミングｔ１，ｔ３で検出されており、これらタイミングｔ１，ｔ３が逆拡散タイミングとして取得される。なお、相関値の大きさは、ａ１＞ｂ１＞ａ２＞ｂ３となっている。
【００２０】
割当処理部３５は、図３に示すように、まず、逆拡散タイミングとその逆拡散タイミングの取得された受信信号のアンテナブランチとの組み合わせを、逆拡散処理部１８に割り当てる。すなわち、第１番目（Ｎｏ．１）の逆拡散処理部１８には、アンテナブランチＡと逆拡散タイミングｔ１を、第２番目（Ｎｏ．２）の逆拡散処理部１８には、アンテナブランチＢと逆拡散タイミングｔ１を、第３番目（Ｎｏ．３）の逆拡散処理部１８には、アンテナブランチＡと逆拡散タイミングｔ２を、また第４番目（Ｎｏ．４）の逆拡散処理部１８には、アンテナブランチＢと逆拡散タイミングｔ３を、割り当てる。なお、ここでの割り当ては、このように相関値の大きい順に行うのが好適である。
【００２１】
この例では、逆拡散処理部１８は合計８個であり、逆拡散タイミングとその逆拡散タイミングの取得された受信信号のアンテナブランチとの組み合わせは合計４つであるから、これらの組み合わせの全てを各逆拡散処理部１８に割り当てたとしても、未割当の逆拡散処理部１８は依然として４個残存していることになる。このような場合、本実施形態にかかる割当処理部３５は、逆拡散タイミングと当該逆拡散タイミングの取得された受信信号のアンテナブランチとは異なるアンテナブランチとの組み合わせ、具体的には、上記Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の組み合わせにおいてアンテナブランチを他方のアンテナブランチに変更した組み合わせを、逆拡散処理部１８に割り当てる。すなわち、第５番目（Ｎｏ．５）の逆拡散処理部１８には、アンテナブランチＢと逆拡散タイミングｔ１を、第６番目（Ｎｏ．６）の逆拡散処理部１８には、アンテナブランチＡと逆拡散タイミングｔ１を、第７番目（Ｎｏ．７）の逆拡散処理部１８には、アンテナブランチＢと逆拡散タイミングｔ２を、また第８番目（Ｎｏ．８）の逆拡散処理部１８には、アンテナブランチＡと逆拡散タイミングｔ３を、割り当てる。なお、ここでの割り当ても、相関値の大きい順に行っている。
【００２２】
複数のアンテナ１４Ａ，１４Ｂを適切な間隔で離間させて配置すると、それら複数のアンテナ１４Ａ，１４Ｂの双方で、ほぼ同じ経路（パス）の信号が受信されることがある。このような場合、複数のアンテナブランチＡ，Ｂで、逆拡散タイミングが揃う（あるいは相互に近いタイミングとなる）ことになる。図２の例では、アンテナブランチＡ，Ｂの双方で逆拡散タイミングｔ１が検出されている。
【００２３】
ところが、図２の例において、アンテナブランチＢでは、アンテナブランチＡで検出された逆拡散タイミングｔ２は検出されず、また、アンテナブランチＡでは、アンテナブランチＢで検出された逆拡散タイミングｔ３は検出されていない。他の逆拡散タイミング（図２の例ではｔ１）が複数のアンテナブランチで揃っている状況下でこのような現象が生じた場合、フェージング等の影響によりプリアンブルの受信強度が一時的に弱まり、逆拡散タイミング（図２の例ではｔ２，ｔ３）が検出されなかったというケースが考えられる。そして、そのような場合、メッセージパートを受信するときには、受信強度が復活する可能性がある。
【００２４】
そこで、本実施形態にかかる割当処理部３５は、上述したように、逆拡散タイミングと当該逆拡散タイミングの取得された受信信号のアンテナブランチとは異なるアンテナブランチとの組み合わせを、逆拡散処理部１８に割り当てる。これにより、図３の例では、第７番目（Ｎｏ．７）の逆拡散処理部１８によって、アンテナブランチＢの受信信号が、当該受信信号からは検出されずアンテナブランチＢの受信信号で検出された逆拡散タイミングｔ２で逆拡散され、また、第８番目（Ｎｏ．８）の逆拡散処理部１８によって、アンテナブランチＡの受信信号が、当該受信信号からは検出されずアンテナブランチＢの受信信号で検出された逆拡散タイミングｔ３で逆拡散されることになる。これら逆拡散処理部１８によって、上述したように、ある経路で受信された信号について、プリアンブルの受信時点では受信強度が弱く、その後メッセージパートの受信時点で受信強度が強くような場合にも、その信号の成分を逆拡散して、ＲＡＫＥ合成することができるようになる。すなわち、こうした成分を逆拡散することができなかった従来の受信装置に比べ、受信特性が向上することになる。
【００２５】
図４は、本実施形態にかかる受信装置１０と上記従来の受信装置４０との受信特性を比較して示す図である。図４において、横軸はＥｂ／Ｎ０（１ビット当たりの信号対雑音電力比：ｄＢ）、縦軸はＢＬＥＲ（ＢＬｏｃｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ：ブロック誤り率）である。この図から、上述した割り当てによって、ブロック誤り率が大幅に低減しているのがわかる。この効果は、受信信号中で逆拡散タイミングを取得する対象となる領域のシンボル数が少ない場合に特に顕著となることが判明している。
【００２６】
なお、上述した例では、逆拡散タイミングと当該逆拡散タイミングの取得された受信信号のアンテナブランチとは異なるアンテナブランチとの組み合わせを、逆拡散処理部１８に割り当てる際、相関値の大きい順にその割り当てを行ったが、これに替えて、相関値の小さい順にその割り当てを行ってもよい。特に、比較的良好な通信環境では、図２の例にも示すように、相関値の大きい逆拡散タイミングは、複数のアンテナブランチＡ，Ｂで取得される確率が高くなる。このような場合に、閾値Ｃｔｈを超える範囲で相関値の小さい順に割り当てるようにすれば、重複する組み合わせ（すなわち図３ではＮｏ．５およびＮｏ．６に設定された組み合わせ）の割り当てが後回しになり、メッセージパートの受信時点で受信強度が復活したときにそれを逆拡散して復調させるための組み合わせ（同Ｎｏ．７およびＮｏ．８に設定された組み合わせ）が先に優先的に割り当てられるようになる。
【００２７】
次に、本発明の第二の実施形態について図面を参照して説明する。図５は、本実施形態において各逆拡散処理部１８に割り当てられたアンテナブランチと逆拡散タイミングとの組み合わせの一例を示す図である。本実施形態は、割当処理部３５の動作が異なる点を除き、上記第一の実施形態と同じである。よって、ここでは割当処理部３５の動作についてのみ説明する。なお、ここでも、フィンガ２２の数が８である場合、すなわち合計８個の逆拡散処理部１８の処理条件を決定する場合において、図２の逆拡散タイミングが取得された場合を例にあげて示す。
【００２８】
ここで、図３を参照すると、Ｎｏ．１とＮｏ．６、ならびにＮｏ．２とＮｏ．５では、アンテナブランチと逆拡散タイミングとの組み合わせが重複している（同じである）ことがわかる。本来、複数の逆拡散処理部１８で共通のパスの信号の逆拡散を行う必要は無い。そこで、本実施形態にかかる割当処理部３５は、決定しようとした組み合わせが、既に決定した組み合わせと同じものである場合には、それを割り当てないようにする。具体的には、既に割り当てることを決定した組み合わせを記憶するメモリ（図示せず）を設け、割当処理部３５は、組み合わせを決定する際にそのメモリに記憶された組み合わせを参照し、そのメモリに候補となる組み合わせと同じ組み合わせを示す情報が格納されているときには、それを採用しないようにすればよい。なお、本実施形態では、割当処理部３５が組み合わせの重複を抑制すべくメモリに記憶された情報を参照するから、割り当て処理に要する時間は上記第一の実施形態の方が短い。すなわち、ＤＳＰあるいはＣＰＵを用いて割当処理部３５を構成する場合、上記第一の実施形態の方が処理負荷が軽くなる。
【００２９】
次に、本発明の第三の実施形態について図面を参照して説明する。図６は、本実施形態において各逆拡散処理部１８に割り当てられたアンテナブランチと逆拡散タイミングとの組み合わせの一例を示す図である。本実施形態は、割当処理部３５の動作が異なる点を除き、上記第一の実施形態と同じである。よって、ここでは割当処理部３５の動作についてのみ説明する。なお、ここでも、フィンガ２２の数が８の場合、すなわち合計８個の逆拡散処理部１８の処理条件を決定する場合において、図２の逆拡散タイミングが取得された場合を例にあげて示す。
【００３０】
図６に示すように、本実施形態では、割当処理部３５は、複数のアンテナブランチで取得された逆拡散タイミングのうち、相関値が最も大きいもの（すなわち相関値ａ１の取得されたタイミングｔ１）を取得し、その逆拡散タイミングｔ１と、各アンテナブランチ（全てのアンテナブランチの個々）Ａ，Ｂとの組み合わせを割り当てる（図６のＮｏ．１とＮｏ．２）。それ以降も、相関値の大きいものから順に、同様の割り当て処理を行う。すなわち、図６のように、Ｎｏ．３およびＮｏ．４は、次に大きい相関値ｂ１の取得されたタイミングｔ１と、各アンテナブランチＢ，Ａとの組み合わせとなり、Ｎｏ．５およびＮｏ．６は、その次に大きい相関値ｂ２の取得されたタイミングｔ２と、各アンテナブランチＡ，Ｂとの組み合わせとなる。このような割り当てによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。なお、本実施形態においても、上記第二の実施形態と同様に、組み合わせが重複しないように割り当ててもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、逆拡散タイミングの検出時には受信強度が弱くその検出ができなかったパスについても、メッセージ受信時に受信強度が復活した場合には、逆拡散および復調できるため、受信特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる受信装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる受信装置で取得された逆拡散タイミングとそのタイミングにおける相関値の一例を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態にかかる受信装置において、各逆拡散処理部に割り当てられたアンテナブランチと逆拡散タイミングとの組み合わせの一例を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施形態にかかる受信装置による受信特性向上の効果の一例を示す図である。
【図５】本発明の第二の実施形態にかかる受信装置において、各逆拡散処理部に割り当てられたアンテナブランチと逆拡散タイミングとの組み合わせの一例を示す図である。
【図６】本発明の第三の実施形態にかかる受信装置において、各逆拡散処理部に割り当てられたアンテナブランチと逆拡散タイミングとの組み合わせの一例を示す図である。
【図７】従来の受信装置のブロック図である。
【符号の説明】
１０  受信装置、１２  信号処理部、１４Ａ，１４Ｂ  アンテナ、１６Ａ，１６Ｂ  Ａ／Ｄ変換器、１８  逆拡散処理部、２０  復調処理部、２２  フィンガ、２４  ＲＡＫＥ合成部、２６  サーチャ、２８Ａ，２８Ｂ  複素相関器、３０Ａ，３０Ｂ  電力検出部、３２Ａ，３２Ｂ  閾値判定部、３４Ａ，３４Ｂ  タイミング決定部、３５  割当処理部。
【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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