(57)【要約】【課題】簡単な構成で、誤った通信確立をなくする通信機器における通信確立方式を提供する。【解決手段】２つの通信機器１，２間で通信が確立していない状態から通信を確立させる方式において、通信が確立していない状態で一方の通信機器２が他方の通信機器１へ特定の信号パターンを送信し、該他方の通信機器１が前記信号パターンを正しく受信することを通信が確立した状態になる条件の一つとする。特定の信号パターンが正しく受信されない限り、条件は成立しない。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの通信機器間で通信が確立していない状態から通信を確立させる方式において、通信が確立していない状態で一方の通信機器が他方の通信機器へ特定の信号パターンを送信し、該他方の通信機器が前記信号パターンを正しく受信することを通信が確立した状態になる条件の一つとすることを特徴とする通信機器における通信確立方式。
【請求項２】
前記他方の通信機器が前記信号パターンを正しく受信したとき前記一方の通信機器へ信号を出力し、前記一方の通信機器が前記他方の通信機器からの信号を受信したとき前記信号パターンの送信を停止し、前記他方の通信機器が前記信号パターンの停止を確認することを通信が確立した状態になる条件の一つとすることを特徴とする請求項１記載の通信機器における通信確立方式。
【請求項３】
前記信号パターンとしてＩＥＥＥ８０２．３に規定されているファー・エンド・フォルト信号を用いることを特徴とする請求項２記載の通信機器における通信確立方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの通信機器間で通信を確立させる通信確立方式に係り、特に、簡単な構成で、誤った通信確立をなくする通信機器における通信確立方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示されるように、送信部（送信ポート）３１，３２，３３，３４と受信部（受信ポート）４１，４２，４３，４４とをそれぞれ１つ以上備えた通信機器１，２同士が伝送媒体２１，２２によって接続されており、この２つの通信機器間で通信を行うために、様々なプロトコルや伝送媒体が用いられている。対になる送信部３１，３２，３３，３４と受信部４１，４２，４３，４４とをまとめて送受信部（又はポート）１１，１２，１３，１４と呼ぶ。図示例では、通信機器１の送信部３１が伝送媒体２１を介して通信機器２の受信部４３に接続され、通信機器２の送信部３３が伝送媒体２２を介して通信機器１の受信部４１に接続されている。
【０００３】
上記のプロトコルの中には正しく通信できていることを保証しない方式もある。しかし、高い信頼性を必要とされる通信システムにおいては、信号の送受信が正確に行われていることを保証しなければならない。
【０００４】
例として、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）８０２．３に規定されている通信方式は、簡単で、安価にネットワークを構成できることからオフィスや家庭内におけるＬＡＮに用いられている。上記規格には、自身の通信装置が通信対象と信号を正しく送受信できることを確認した後に信号の送受信を開始するよう規定されている。上記規格内に規定されている、通信速度１００Ｍｂｐｓで送受信が可能である１００ＢＡＳＥ−Ｘについて、その通信確立の状態遷移図を図９に示す。
【０００５】
通信非確立の状態９０１は、通信が確立していない状態、例えば、ケーブル未接続、伝送媒体の障害などにより、信号を検出できない状態であることを示す。
状態９０２は、信号を受信し、規定レベルの信号が一定時間保持されることを確認するべく待機している状態である。この状態９０２を状態９０１から状態９０４までの間に挟むことにより、受信信号が不安定な場合に通信の確立と断絶とが頻繁に起こらないようにしている。状態９０３は、ＩＥＥＥ８０２．３にオプションとして規定されているオート・ネゴシエイション（Ａｕｔｏ−ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ）を行っている状態である。オート・ネゴシエイションは、通信対象との間で自動的に適切な通信方式や通信速度を決定する機能を持つ。状態９０４は、通信が確立した状態であり、この状態９０４となって初めて通信が開始される。
【０００６】
図８の通信機器１，２をＩＥＥＥ８０２．３の１００ＢＡＳＥ−Ｘに適合した通信機器であるとして、通信機器１について通信が確立していない状態９０１から通信が確立した状態９０４に移行するまでの経緯を解説する。
【０００７】
まず、通信が確立していない状態９０１では図８の受信部４１において受信信号の強度が規定のレベルに達するまで通信機器１は状態を保持する。受信部４１の受信信号の強度が規定のレベルに達すると、通信機器１は状態９０２へ移行し、一定時間待機する。待機している期間中、信号レベルが安定していれば、通信機器１は状態９０３へ移行し、オート・ネゴシエイションで通信機器２との間で通信速度を決定する。通信速度が決定されると、通信機器１は状態９０４へ移行し、通信確立とみなされ、信号の送受信が開始できる状態となる。
【０００８】
このように、ＩＥＥＥ８０２．３　１００ＢＡＳＥ−Ｘでは通信方式までが確定して、初めて通信を開始する。即ち、通信が可能な状態の時は、信号の送受信が成功しているものとみなすことができ、信頼性の高い通信システムとなる。
【０００９】
また、実際の通信機器も上記規格に適合する形で前述の通信確立の方式が採用されている。
【００１０】
他の通信システムにおいても、同様に、通信を開始するまでには様々な条件が設定されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現実には、条件によって通信対象との間で通信確立の状態が食い違う状態や、障害を検出できない状態に陥り、通信不能な状態で信号の送受信を続けてしまう場合がある。例として、前述のＩＥＥＥ８０２．３、１００ＢＡＳＥ−Ｘにおいてオート・ネゴシエイションはオプションであり、光ファイバを伝送媒体として用いる１００ＢＡＳＥ−ＦＸではオート・ネゴシエイションは規定されていない。その場合、図９におけるオート・ネゴシエイションは常に成立しているものと見なされ、通信確立の判定条件から除外される。従って、場合によっては受信部において規定レベル以上の信号強度が検出されると、すなわち通信確立となる。その際の問題点を以下に述べる。
【００１２】
１）通信機器２の送信部３３の故障による誤った通信確立（図１０参照）
図１０に示されるように、通信機器２の送信部３３は、故障しているために信号を正しく送信することができないが、受信部４１に規定レベル以上の信号が現れることがあるものとする。このように通信機器１の受信部４１で検出された信号強度が規定レベルに達している場合、その信号が故障や誤接続によるもので通信機器１にとって無意味な信号であっても、通信機器１は通信確立とみなし、信号の送受信を開始する。この時、通信機器１は正常に通信ができないにもかかわらず、通信確立の状態９０４となり、通信機器１を調査しても表面上正常に通信している状態と区別がつかない問題がある。
【００１３】
２）通信機器１の送信部３１の故障の非検知（図１１参照）
図１１に示されるように、伝送路２１に障害があるため、通信機器１の送信部３１が信号を送信しても通信機器２の受信部４３はその信号を受信することができないものとする。このように通信機器１の送信部３１から、伝送路２１、通信機器２の受信部４３までの経路に障害がある場合でも、通信機器１は通信機器２からの信号を受信しているため通信確立とみなし、通信を継続する。しかし、通信機器１の送信部側に障害があるため通信機器２は正確に信号を受信できない。
従って、通信機器１が送信したデータは失われる。１）の場合と同様に表面上正常に通信している状態と区別がつかない。
【００１４】
３）伝送媒体共有時の送信信号反射による誤った通信確立（図１２参照）
図１２に示されるように、伝送媒体２３を送信、受信で共有した通信システムでは、送信部３１からの送信信号の受信部４１への反射や回り込みが発生する。
伝送媒体２３上で反射した送信信号の強度が受信部４１で規定レベルを上回った場合、通信機器１は通信確立とみなし、通信を開始する。このように、通信機器１は通信機器２の送信信号とは異なる雑音により通信確立となる可能性がある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、簡単な構成で、誤った通信確立をなくする通信機器における通信確立方式を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、２つの通信機器間で通信が確立していない状態から通信を確立させる方式において、通信が確立していない状態で一方の通信機器が他方の通信機器へ特定の信号パターンを送信し、該他方の通信機器が前記信号パターンを正しく受信することを通信が確立した状態になる条件の一つとするものである。
【００１７】
前記他方の通信機器が前記信号パターンを正しく受信したとき前記一方の通信機器へ信号を出力し、前記一方の通信機器が前記他方の通信機器からの信号を受信したとき前記信号パターンの送信を停止し、前記他方の通信機器が前記信号パターンの停止を確認することを通信が確立した状態になる条件の一つとしてもよい。
【００１８】
前記信号パターンとしてＩＥＥＥ８０２．３に規定されているファー・エンド・フォルト信号を用いてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
本実施形態では、図８の接続構成において、通信機器１が特定パターンの信号（特定の信号パターンと同義）を受信する側の機器、通信機器２が特定パターンの信号を送信する側の機器とする。
【００２１】
図１は、本発明による通信確立の状態遷移図である。この状態遷移図には、双方の通信機器１，２において通信が確立していない状態から双方の通信機器１，２において通信が確立した状態に至るまでの複数の状態及び複数の通信確立条件が示されている。状態名の下の枠内には通信機器１及び通信機器２の動作が示され、枠同士を繋ぐ矢印により状態の移行の方向が示され、各矢印に添えて移行の条件が記されている。
【００２２】
図１に示すように、通信が確立していない状態（通信非確立の状態）１０１、通信機器１が特定パターンの信号を受信した状態１０２、通信機器２が信号を受信した状態１０３、通信機器１が特定パターンの信号の停止を確認した状態１０４の４つの状態がある。状態１０４は、通信が確立した状態である。通信確立の条件の一つは、通信機器１が特定パターンの信号を正しく受信すること１０５であり、通信確立の条件の別の一つは、通信機器１が特定パターンの信号の停止を確認すること１０６である。
【００２３】
本発明による通信確立条件は、通信機器１と通信機器２との間で双方向に信号をやり取りして信号の送受信が正しく行われるかを検査することにより成立する。通信機器２は特定パターンの信号を生成し送信する能力を持ち、通信機器１はその特定パターンの信号を解釈する能力を持つだけでよいので、通信機器１，２に複雑な構成は必要ない。以下、通信が確立していない状態１０１から通信確立条件が成立して通信が確立した状態１０４になるまでの経緯を解説する。
【００２４】
通信非確立の状態１０１では、通信機器１は、通信機器２が送信している又は送信してくるであろう特定パターンの信号を受信するまで待機している。そのとき通信機器１は送信出力を停止している。通信機器１は、通信機器２からの特定パターンの信号を受信し、解釈する（正しく特定パターンであることを検査する）と、次の状態１０２へと移行し、通信機器２への信号の出力を開始する。
【００２５】
通信機器２は、通信機器１からの信号を受信すると（より詳しくは規定レベル以上の信号強度を検出すると）、次の状態１０３へと移行し、通信機器１への特定パターンの信号の送信を停止する。通信機器２では、この時点で通信確立の条件が成立したとみなす。通信機器１は、通信機器２からの特定パターンの信号の停止を確認すると、通信確立の条件が成立したとみなし、通信が確立した状態１０４に移行する。
【００２６】
なお、図１の状態遷移図には、受信信号レベルによる通信確立条件も含まれている。即ち、通信機器１において受信信号が規定レベル以下であれば、どの状態からでも状態１０１に戻る。また、通信機器２において受信信号が規定レベル以下であれば、状態１０３又は状態１０４から状態１０２へ戻る。
【００２７】
本発明のように、特定パターンの信号は、通信機器２から通信機器１への一方向として固定することで、通信機器１，２の機能を簡略化することができ、簡単な構成で信号の送受信を検査することができる。通信機器１から通信機器２へ送信する信号は、特にパターンを規定せずともよい。
【００２８】
本発明の通信確立方式を採用することで、従来の通信確立方式では誤って通信確立してしまう状態を回避することができる。例として、前述のＩＥＥＥ８０２．３　１００ＢＡＳＥ−ＦＸの通信確立で問題があった３例について本発明を採用したときの動作を説明する。この場合、特定の信号パターンとしてＩＥＥＥ８０２．３　１００ＢＡＳＥ−Ｘでオプションとして規定されているＦＥＦ（Ｆａｒ−Ｅｎｄ−Ｆａｕｌｔ；ファー・エンド・フォルト）信号を用いることにより、そのオプションがサポートされているハードウェアであれば、ハードウェアを変更することなくソフトウェアの変更のみで本発明の通信確立方式を実装することができる。
【００２９】
本発明によりＦＥＦ信号を用いた１００ＢＡＳＥ−ＦＸの通信機器１と通信機器２との間の通信確立の状態遷移図を図２、図３に示す。図２に示されるように、通信機器１には、通信が確立しておらず信号を停止している状態（通信非確立の状態）２０１、受信される何らかの信号が所定時間継続するのを待っている待機の状態２０２、受信される信号が正しいＦＥＦ信号であるか否かを検査しているＦＥＦ信号待機の状態２０３、受信される信号が正しいＦＥＦ信号であることが確認されて信号を出力するＦＥＦ信号受信の状態２０４、通信が確立した状態２０５の５つの状態がある。なお、初期状態については内容を特に規定しない。
通信確立の条件の一つは、通信機器１がＦＥＦ信号を正しく受信すること２０６であり、通信確立の条件の別の一つは、通信機器１がＦＥＦ信号の停止を確認すること２０７である。
【００３０】
一方、図３に示されるように、通信機器２には、通信が確立しておらずＦＥＦ信号を送信している状態（通信非確立の状態）３０１、ＦＥＦ信号を送信しつつ通信機器１から来た信号が所定時間継続するのを待っている待機の状態３０２、通信が確立してＦＥＦ信号を停止した状態３０３の３つの状態がある。なお、初期状態については内容を特に規定しない。
【００３１】
このようにＦＥＦ信号を受信する通信機器１の状態遷移図２とＦＥＦ信号を送信する通信機器２の状態遷移図３とは同一でないので、伝送媒体２１，２２の両端でこれら通信機１，２は非対称のものとなる。
【００３２】
以下、各例について説明する。
【００３３】
１）通信機器２の送信部３３の故障（図４参照）
図４に示されるように、通信機器２の送信部３３は、故障しているためにＦＥＦ信号を正しく送信することができないが、受信部４１に規定レベル以上の信号が現れることがあるものとする。この場合、通信機器１は受信部４１で検出された信号強度が規定レベルの信号であるから、図２の状態２０１から状態２０２を通過し、状態２０３へと移行する。しかし、受信信号が無意味な信号であるためＦＥＦ信号とは認められず、状態２０３を維持する。通信機器１の送信部３１は、この状態２０３では出力が停止される。このため図３において通信機器２は、通信機器１からの信号を検出できず、状態３０１から状態３０２へ移行することがない。従って、通信機器１、通信機器２ともに当該ポートの通信が確立することはない。
【００３４】
２）通信機器１の送信側の伝送路２１の障害（図５参照）
図５に示されるように、伝送路２１に障害があるため、通信機器１の送信部３１が信号を送信しても通信機器２の受信部４３はその信号を受信することができないものとする。この場合、図３において通信機器２は、ＦＥＦ信号を出力し続けながら状態３０１から状態３０２へ移行して信号検出が所定時間継続するのを待機するが、通信機器２の受信部４３が信号を喪失し、状態３０１になる。よって、通信機器２は、ＦＥＦ信号を出力し続ける。図２において通信機器１は、ＦＥＦ信号を受信し続ける。状態２０４にて通信機器１は、ＦＥＦ信号が受信停止になれば状態２０５に移行できるが、ＦＥＦ信号を受信し続けるので、状態２０４を維持する。従って、通信機器１、通信機器２ともに当該ポートの通信が確立することはない。
【００３５】
３）伝送媒体共有時の通信機器１の送信信号反射（図６参照）
図６に示されるように、伝送媒体２３を送信、受信で共有した通信システムにおいて、通信機器１の送信部３１からの出力信号が通信機器１の受信部４１へ反射、回り込みが発生する環境にあるものとする。本発明の通信確立方式においては、通信機器１は初期状態或いはそれに続く通信非確立の状態２０１で信号を出力することがない。従って、信号反射により自身の受信部４１が規定レベル以上の信号を検出して待機の状態２０２へ移行することがない。仮に、送信部３１の故障により何らかの信号が出力されてその反射信号が受信部４１に達したとしても、その信号はＦＥＦ信号ではないので、状態２０４に移行することがなく、通信は確立しない。
【００３６】
以上のように、従来技術ではＩＥＥＥ８０２．３　１００ＢＡＳＥ−ＦＸの通信確立で問題があった３例について、本発明の通信確立方式を採用することで、誤った通信確立を回避することができる。
【００３７】
次に、本発明に使用する特定の信号パターンの一例としてＦＥＦ信号について説明する。ＦＥＦ信号とは、ＩＥＥＥ８０２．３のＰＣＳ層で定義される論理値“１”を意味する信号が８４個連続し、その後、論理値“０”を意味する信号が１個続くという計８５個の信号グループが３回以上連続した信号のことである。
従来のＦＥＦ信号の利用方法では、通信機器が対向の通信機器からの信号受信が途絶えたときに、そのことをＦＥＦ信号で対向の通信機器に通知し、対向の通信機器はＦＥＦ信号を検出したとき自らの信号送信に異常があったことを検知する。本発明では、ＦＥＦ信号をトリガとして通信確立の手順を開始することにＦＥＦ信号を利用していることになる。本発明に利用できる特定の信号パターンは、ＦＥＦ信号に限定されず、論理値“１”，“０”が適宜な順序で並んだ適宜な長さの信号列であって、既に他の目的のために解釈が決められている信号列以外のものであればよい。
【００３８】
次に、他の実施形態を説明する。
【００３９】
本発明は、前述の実施形態で適用したＩＥＥＥ８０２．３　１００ＢＡＳＥ−Ｘ或いはＩＥＥＥ８０２．３　１００ＢＡＳＥ−ＦＸだけでなく、他の通信プロトコルにも適用することができる。ＩＥＥＥの規格内の１０００ＢＡＳＥ−Ｘにおける従来の通信確立の状態遷移図を図７に示す。
【００４０】
初期状態から移行した通信非確立の状態７０１においては、通信は不可である。相手の通信機器が送信した信号を当該通信機器が検出すると、信号検出の状態７０２となるが、まだ通信は不可である。当該通信機器が受信信号に同期できるとオート・ネゴシエイションの状態７０３に移行する。受信信号への同期に失敗すると、通信非確立の状態７０１に戻る。次に、オート・ネゴシエイションの状態７０３において、通信速度が確定すると、通信確立の状態７０４に移行し、初めて通信が可能となる。オート・ネゴシエイションの状態７０３や通信確立の状態７０４であっても、受信信号への同期に失敗すると、通信非確立の状態７０１に戻る。
【００４１】
この状態遷移図は、図９に示した１００ＢＡＳＥ−Ｘの状態遷移図に類似していることがわかる。１０００ＢＡＳＥ−Ｘの場合、１００ＢＡＳＥ−Ｘとは異なり、オート・ネゴシエイションが無効（通信確立の判定条件から除外される）であっても、受信信号から同期してデータを取り出せるか否かを判別しているので、無意味な信号を受信しても通信確立とはならない。しかし、受信信号の同期のみを確認しているため、同じ１０００ＢＡＳＥ−Ｘの別の送信ポートを誤って当該受信ポートに接続した場合、信号を検出し、同期してしまうので、通信確立とみなされる。また、受信信号の同期が確認されると、送信ポートの接続の有無にかかわらず通信確立してしまう。
【００４２】
このような１０００ＢＡＳＥ−Ｘの通信確立方式として本発明を採用すると、特定パターンの信号を利用して双方向に信号を送受信し、通信確立を判定するため、通信機器の片方だけが通信確立となる可能性は減り、簡単な処理でオート・ネゴシエイションと同等の信頼性を得ることができる。
【００４３】
同様のことが他の通信プロトコルにも当てはめることができる。即ち、本発明は、実施形態として説明した１００ＢＡＳＥ−ＦＸや１０００ＢＡＳＥ−Ｘに限らず、他の通信プロトコルにも適用することができる。
【００４４】
また、特定パターンの信号の送信側、受信側を自動的に割り当てる方式も考えられる。即ち、通信機器１、通信機器２の双方に、特定パターンの信号を送信する機能と特定パターンの信号を受信する機能とをそれぞれ持たせ、特定パターンの信号の送信側の状態遷移処理を実行するソフトウェアと受信側の状態遷移処理を実行するソフトウェアとをそれぞれ搭載しておくと共に、一方の通信機器が特定パターンの信号の送信側となったときに他方の通信機器が受信側になる手順を実行するソフトウェアをそれぞれ搭載しておく。
【００４５】
さらに、本発明は、通信機器１を親機、通信機器２を子機とした１対多通信のハンドシェイクに応用することができる。
【００４６】
本発明は、通信機器における通信確立の手順の単純な変更のみで、通信機器の誤った通信確立を減少させることができる。また、本発明は、従来の方式では異常を検知できない障害が発生したとき、障害原因を細分化して特定する効果があり、信頼性の向上に大きく貢献するものである。従って、その通信経路を管理するものにとって簡易であり、利用するものにとっては信頼性の高い、優れた経路とすることができる。
【００４７】
また、本発明は、通信機器が受信信号をある程度解釈する能力を持つ場合、わずかなハードウェアとソフトウェアの変更、或いはソフトウェアの変更のみで実現することが可能であり、簡単に無効化できるので、従来の通信システムとの相互運用も可能である。例えば、ＦＥＦ信号を特定の信号パターンとして用いた場合、ＦＥＦ信号を検出できる物理層が既にある通信機器についてはハードウェアは変更せずともそのまま利用することができる。ＦＥＦ信号を検出できない物理層が物理層ＬＳＩ又はＭＡＣ層と物理層とをワンチップ化したＬＳＩの形態で実装されている通信機器については、そのＬＳＩをＦＥＦ信号を検出できる物理層を含んだＬＳＩに変更するか、そのＬＳＩと伝送媒体との間にＦＥＦ信号を検出する素子を挿入するというハードウェア変更を行うことになる。また、ＦＥＦ信号を出力できる物理層が既にある通信機器についてはハードウェアは変更せずともそのまま利用することができる。ＦＥＦ信号を出力できないハードウェアについては、上記と同様に物理層を変更するか、ＦＥＦ信号を出力する素子を伝送媒体との間に挟み込むことで実現可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４９】
（１）従来技術では避けられなかった誤った通信確立をなくすることができ、信頼性が向上する。
【００５０】
（２）簡単な構成で実現できるので、コストアップを伴わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す通信確立の状態遷移図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す特定の信号パターンを受信する側の通信機器の状態遷移図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す特定の信号パターンを送信する側の通信機器の状態遷移図である。
【図４】本発明を適用したネットワークの部分図である。
【図５】本発明を適用したネットワークの部分図である。
【図６】本発明を適用したネットワークの部分図である。
【図７】従来技術による通信確立の状態遷移図である。
【図８】本発明又は従来技術を適用したネットワークの構成図である。
【図９】従来技術による通信確立の状態遷移図である。
【図１０】従来技術を適用したネットワークの部分図である。
【図１１】従来技術を適用したネットワークの部分図である。
【図１２】従来技術を適用したネットワークの部分図である。
【符号の説明】
１，２　通信機器
２１，２２　伝送媒体
３１，３２，３３，３４　送信部
４１，４２，４３，４４　受信部
１０１　通信が確立していない状態
１０４　通信が確立した状態
【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】
2004088562.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004088562.tif 000011
【図１０】
2004088562.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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