(57)【要約】【課題】屋内において、受信場所に制限を受けることなく地上デジタル放送波を既知の屋内用受信アンテナを備えた放送受信機に受信させようにし、しかも簡単な構成で安価に実現できるようにする。【解決手段】受信アンテナ１１で受信した地上デジタル放送波の受信信号を増幅器１３で所定レベル増幅して再送信号を生成し、この再送信号を再送信アンテナ１４にて屋内に位置するテレビジョン受像機２１に向けて送信するように構成される。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上デジタル放送波を、屋内の放送受信機に設置される既知の屋内用受信アンテナで受信させるために使用される地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置であって、
屋外に設置され、前記地上デジタル放送波を受信する受信手段と、
屋内に設置され、前記受信手段で得られた受信信号と同一周波数の再送信号を前記屋内用受信アンテナへ向けて再送信する送信手段と、
前記受信手段で得られた受信信号の信号レベルを所定レベル増幅して前記再送信号を生成し、前記送信手段に出力する信号増幅手段とを具備したことを特徴とする地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置。
【請求項２】
前記受信手段、前記信号増幅手段及び前記送信手段は、互いに異なる複数の地上デジタル放送波の信号を同時に処理することを特徴とする請求項１記載の地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置。
【請求項３】
前記送信手段は、前記屋内の複数箇所にそれぞれ再送信アンテナを設置し、前記信号増幅手段の出力をこれら再送信アンテナによって送信することを特徴とする請求項１記載の地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置。
【請求項４】
前記信号増幅手段の入力段または出力段に、所定の周波数帯域外の信号成分の除去、所定の周波数帯域の抽出のうちのいずれか１つを行うフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置。
【請求項５】
前記信号増幅手段の入力段または出力段に、入力信号を互いに異なる通過帯域が設定された複数のフィルタに通し、各フィルタの出力を合成して出力する信号抽出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置。
【請求項６】
前記再送信号を生成する際に、前記受信手段で得られる受信信号に含まれる回り込みによる不要波成分を抑制する回り込み抑制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置。
【請求項７】
前記回り込み抑制手段は、想定される回り込みによる信号レベルに応じて減衰すべく信号レベルが設定され、前記受信手段で得られる受信信号を設定された信号レベル分減衰する減衰手段と、前記回り込みの遅延時間に応じて遅延時間が設定され、前記減衰手段の出力を遅延する遅延手段と、この遅延手段で遅延された信号と前記受信手段で得られる受信信号とを合成することで回り込みによる不要波成分を抑制する不要波抑制手段とを備えたことを特徴とする請求項６記載の地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置。
【請求項８】
前記送信手段は、単向性を有するアンテナを使用し、その指向方向を前記屋内に向けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置。
【請求項９】
前記信号増幅手段は、前記受信手段で得られる受信信号から屋内での受信を可能とする最小の信号レベルで前記再送信号を生成することを特徴とする請求項１記載の地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば屋内で地上デジタル放送波を中継するために用いられる地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置に関する。
【従来の技術】
次世代のデジタル放送システムとして、現在の地上波によるテレビジョン帯域を利用した地上デジタル放送の開発が進められている。この地上デジタル放送システムでは、放送サービスエリアの拡大及び難視聴地域の解消を目的として、ギャップフィラー対策の実施が検討されている。
このギャップフィラー対策では、放送波が届かないエリアごとにギャップフィラーと呼ばれる中継装置を設置するようにしている。
【０００２】
ところで、上記地上デジタル放送システムでは、アナログ放送システムにもあるように、テレビジョン受信機の室内用受信アンテナでデジタル放送波を受信できるものも要望されている。このような放送システムにあっても、放送サービスエリア以外に屋内における難視聴域の解消を目的としたギャップフィラー対策の実施も検討されることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記地上デジタル放送システムでは、屋内におけるギャップフィラー対策の実施について、検討段階であって、未だ実現されていないのが現状である。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、屋内において、受信場所に制限を受けることなく地上デジタル放送波を既知の屋内用受信アンテナを備えた放送受信機に受信させることができ、しかも簡単な構成で安価な地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。
（１）地上デジタル放送波を、屋内の放送受信機に設置される既知の屋内用受信アンテナで受信させるために使用される地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置であって、屋外に設置され、地上デジタル放送波を受信する受信手段と、屋内に設置され、受信手段で得られた受信信号と同一周波数の再送信号を屋内用受信アンテナへ向けて再送信する送信手段と、受信手段で得られた受信信号の信号レベルを所定レベル増幅して再送信号を生成し、送信手段に出力する信号増幅手段とを備えるようにしたものである。
【０００６】
（１）の発明によれば、屋外から受信した地上デジタル放送波の受信信号を所定レベル増幅して再送信号を生成し、この再送信号を屋内に位置する屋内用受信アンテナに向けて送信するだけの構成であるので、簡易な構成で、しかも屋内の任意の位置での地上デジタル放送波の受信が可能となり、これにより視聴者は放送受信機の設置位置を意識することなく視聴できる。また、受信周波数を周波数変換することなく、増幅・再送信することにより放送受信機のチャンネル設定変更を不要とすることができ、さらに直接送信所からの電波を受信することも可能となる。
【０００７】
（２）送信手段は、屋内の複数箇所にそれぞれ再送信アンテナを設置し、信号増幅手段の出力をこれら再送信アンテナによって送信することを特徴とする。　（２）の発明によれば、１個の再送信アンテナで屋内全体をカバーしきれない場合に、複数箇所にそれぞれ再送信アンテナを設置するようにしているので、例えば各部屋で既知の屋内用受信アンテナを用意しておくだけで、地上デジタル放送波の受信が可能となる。特に、放送受信機としてポータブルタイプを準備することにより、放送受信機を任意の部屋に持ち込んで楽しむことも可能となる。
【０００８】
（３）信号増幅手段の入力段または出力段に、所定の周波数帯域外の信号成分の除去、所定の周波数帯域の抽出のうちのいずれか１つを行うフィルタをさらに備えることを特徴とする。
（３）の発明によれば、不要輻射による混信妨害を軽減することができる。
【０００９】
（４）信号増幅手段の入力段または出力段に、入力信号を互いに異なる通過帯域が設定された複数のフィルタに通し、各フィルタの出力を合成して出力する信号抽出手段をさらに備えることを特徴とする。
（４）の発明によれば、周波数軸上で再送信すべきデジタル放送チャンネルが連続して配置されていない場合の不要輻射を除去する場合に、デジタル放送波の受信信号を再送信すべき帯域がそれぞれ設定された複数のフィルタに通し、各フィルタで抜き出された信号成分を合成することにより、再送信すべき帯域のみの再送信号を得ることができる。
【００１０】
（５）再送信号を生成する際に、受信手段で得られる受信信号に含まれる回り込みによる不要波成分を抑制する回り込み抑制手段をさらに備えたことを特徴とする。この回り込み抑制手段は、想定される回り込みによる振幅レベルに応じて減衰すべく振幅レベルが設定され、受信手段で得られた受信信号を設定された振幅レベル分減衰する減衰手段と、回り込みの遅延時間に応じて遅延時間が設定され、減衰手段の出力を遅延する遅延手段と、この遅延手段で遅延された信号と受信手段で得られる受信信号とを合成することで回り込みによる不要波成分を抑制する不要波抑制手段とを備えるものである。
（５）の発明によれば、地上デジタル放送波の受信信号に与えられる回り込み成分を、特別な装置を用いることなく軽減することができる。なお、回り込み抑制器としては、遅延器と減衰器を組み合わせることで、回路規模を削減しかつ安価なものが使用できる。
【００１１】
（６）送信手段は、単向性を有するアンテナを使用し、その指向方向を屋内に向けるようにしたことを特徴とする。また、信号増幅手段は、受信手段で得られる受信信号から屋内での受信を可能とする最小の信号レベルで再送信号を生成することを特徴とする。
（６）の発明によれば、回り込み成分を抑制するための手段を新たに設けることなく、既存のアンテナ及び増幅器のみを利用して、回り込み成分を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明に係るホームギャップフィラー装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、送信所から到来する地上デジタル放送波は、屋外に取り付けられた受信アンテナ１１によって受信され、その受信信号がフィーダー１２を介して増幅器１３に供給される。増幅器１３は、入力された受信信号を所定の振幅レベルまで増幅し、この増幅した信号を再送信号として屋内に設置される再送信アンテナ１４に出力する。すると、再送信アンテナ１４は、入力された再送信号を再送信波として屋内に放射する。
そして、屋内に設置されたテレビジョン受像機２１では、既知の簡易受信アンテナ２２で再送信波を受信し、その放送コンテンツを再生表示する。
【００１４】
以上のように上記第１の実施形態によれば、受信アンテナ１１で受信した地上デジタル放送波の受信信号を増幅器１３で所定レベル増幅して再送信号を生成し、この再送信号を再送信アンテナ１４にて屋内に位置する簡易受信アンテナ２２に向けて送信するだけの構成であるので、簡易な構成で、しかも屋内の任意の位置での地上デジタル放送波の受信が可能となり、これにより視聴者はテレビジョン受像機２１の設置位置を意識することなく視聴できる。
また、受信周波数を周波数変換することなく、増幅器１３及び再送信アンテナ１４にて増幅・再送信することによりテレビジョン受像機２１のチャンネル設定変更を不要とすることができ、さらに直接送信所からの電波を受信することも可能となる。
【００１５】
（第２の実施形態）
図２は、この発明に係るホームギャップフィラー装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。図２において、上記図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１６】
すなわち、第２の実施形態では、屋内において、部屋Ｒ１に再送信アンテナ１４を設置するとともに、部屋Ｒ２に再送信アンテナ３１を設置するようにしている。増幅器１３から出力される再送信号は、再送信アンテナ１４に供給されるとともに、再送信アンテナ３１にも供給される。
部屋Ｒ２に設置されたテレビジョン受像機４１では、既知の簡易受信アンテナ４２で再送信アンテナ３１からの再送信波を受信し、その放送コンテンツを再生表示する。
【００１７】
以上のように上記第２の実施形態によれば、部屋Ｒ１に設置された１個の再送信アンテナ１４で屋内全体をカバーしきれない場合に、隣の部屋Ｒ２に再送信アンテナ３１を設置するようにしているので、例えば各部屋Ｒ１，Ｒ２で既知の簡易受信アンテナ２２，４２を用意しておくだけで、地上デジタル放送波の受信が可能となる。特に、テレビジョン受像機２１，４１としてポータブルタイプを準備することにより、テレビジョン受像機２１，４１を任意の部屋の任意の場所に持ち込んで楽しむことも可能となる。
【００１８】
（第３の実施形態）
図３は、この発明に係るホームギャップフィラー装置の第３の実施形態の要部構成を示すブロック図である。図３において、上記図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１９】
この第３の実施形態では、増幅器１３の入力段に、不要帯域成分を除去する帯域除去フィルタ５１を接続するようにしている。
すなわち、図４（ａ）に示すように、再送信を行う所定のデジタル放送チャンネル間に除去すべき信号がある場合に、受信アンテナ１１により得られた受信信号を帯域除去フィルタ５１に通して増幅器１３で増幅することで、図４（ｂ）に示す如く、所定の帯域のみの再送信号が得られる。
【００２０】
従って、このような第３の実施形態であれば、不要輻射による混信妨害を軽減することができる。なお、上記第３の実施形態では、帯域除去フィルタ５１を増幅器１３の入力段に設ける例について説明したが、図５に示すように、増幅器１３の出力段に帯域除去フィルタ５１を設けるようにしてもよい。
【００２１】
（第４の実施形態）
図６は、この発明に係るホームギャップフィラー装置の第４の実施形態の要部構成を示すブロック図である。図６において、上記図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２２】
この第４の実施形態では、増幅器１３の入力段に、任意の帯域成分のみを通過する帯域フィルタ６１を接続するようにしている。
すなわち、図７（ａ）に示すように、再送信号から所望の帯域の信号のみを抽出する場合に、受信アンテナ１１により得られた受信信号を帯域フィルタ６１に通して増幅器１３で増幅することで、図７（ｂ）に示す如く、所定の帯域のみの再送信号が得られる。
【００２３】
従って、このような第４の実施形態であっても、上記第３の実施形態と同様に、不要輻射による混信妨害を軽減することができる。なお、上記第４の実施形態では、帯域フィルタ６１を増幅器１３の入力段に設ける例について説明したが、図８に示すように、増幅器１３の出力段に帯域フィルタ６１を設けるようにしてもよい。
【００２４】
（第５の実施形態）
図９は、この発明に係るホームギャップフィラー装置の第５の実施形態の要部構成を示すブロック図である。図９において、上記図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２５】
この第５の実施形態では、増幅器１３の入力段に、分配器７１と、互いに異なる通過帯域が設定された帯域フィルタ７２，７３と、合成器７４とを設けるようにした。
受信アンンテナ１１で受信された受信信号は、分配器７１で第１系統と第２系統とに分配された後、系統ごとに設けられた帯域フィルタ７２，７３に通されて設定通過帯域成分の信号が抽出される。各帯域フィルタ７２，７３で抽出された信号は、合成器７４で合成された後、増幅器１３で増幅されて再送信アンテナ１４へ出力される。
【００２６】
ここで、図１０（ａ）に示すように、周波数軸上で再送信すべきデジタル放送チャンネルが連続して配置されていない場合の不要輻射を除去するために、抽出すべきデジタル放送チャンネルの通過帯域特性を有する帯域フィルタ７２，７３を増幅器１３の入力段に設けるようにする。これによって、各帯域フィルタ７２，７３で抜き出された信号成分を合成器７４で合成することで、図１０（ｂ）に示す如く、所望の帯域のみの信号が得られる。
【００２７】
このように上記第５の実施形態であれば、周波数軸上で再送信すべきデジタル放送チャンネルが連続して配置されていない場合の不要輻射を除去する場合に、デジタル放送波の受信信号を再送信すべき帯域がそれぞれ設定された帯域フィルタ７２，７３に通し、各帯域フィルタ７２，７３で抜き出された信号成分を合成器７４で合成することにより、再送信すべき帯域のみの再送信号を得ることができる。
【００２８】
なお、上記第５の実施形態では、分配器７１と、帯域フィルタ７２，７３と、合成器７４とを設ける例について説明したが、増幅器１３の出力段に設けるようにしてもよい。また、１または複数の帯域フィルタ、帯域除去フィルタの組み合わせにより任意の帯域の不要信号成分を除去して再送信することも可能である。
【００２９】
（第６の実施形態）
この第６の実施形態では、受信信号に付加される回り込み成分を軽減するようにしたものである。
図１１は、この発明に係るホームギャップフィラー装置の第６の実施形態の要部構成を示すブロック図である。図１１において、上記図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３０】
すなわち、第６の実施形態では、上記回り込みを軽減するために、回り込みキャンセラー８１と、合成器８２とを備えるようにしたものである。このうち、回り込みキャンセラー８１は、減衰器８１１と、遅延器８１２とにより構成されている。この減衰器８１１は、想定される回り込みによる振幅レベルに応じて減衰すべく振幅レベルが設定され、入力信号を設定された振幅レベル分減衰する。遅延器８１２は、回り込みの遅延時間に応じて遅延時間が設定され、減衰器８１２の出力を遅延するものである。この遅延器８１２の出力と受信アンテナ１１で得られた受信信号とが合成器８２により合成されることにより、回り込みによる不要波成分が抑圧されることになる。
【００３１】
次に、上記構成における動作について説明する。
地上デジタル放送波を受信アンテナ１１で受信し、再送信アンテナ１４にて同一周波数で再送信する場合に、この再送信アンテナ１４から受信アンテナ１１に再送信号が回り込み、再度受信増幅され、結果的に信号の品質を劣化させるという現象を生じる。この回り込み成分が大きい場合、ギャップフィラーが発振するという現象も生じる。
【００３２】
図１２は、上記回り込み現象を説明するためのブロック図である。
図１２において、Ｇ（ω）は増幅器１３の伝達特性を示し、Ｃ（ω）は再送信アンテナ１４と受信アンテナ１１との結合、つまり回り込み伝送路の伝達特性を示す。受信信号をＲ（ω）、増幅器１３の入力信号をＳ（ω）とすると、Ｓ（ω）は次式で表される。
Ｓ（ω）＝Ｓ（ω）・Ｇ（ω）・Ｃ（ω）＋Ｒ（ω）
Ｓ（ω）＝Ｒ（ω）／（１−Ｇ（ω）・Ｃ（ω））
従って、系の伝達関数Ｆ（ω）は次式で表される。
Ｆ（ω）＝Ｓ（ω）／Ｒ（ω）＝１／（１−Ｇ（ω）・Ｃ（ω））
上式において、Ｇ（ω）・Ｃ（ω）は回り込み成分を示し、１−Ｇ（ω）・Ｃ（ω）≦０の場合、系は発振する。
【００３３】
系を安定させるためには、（１）回り込みレベルを小さくして、１−Ｇ（ω）・Ｃ（ω）＞０なる条件を実現するか、（２）回り込みキャンセラー８１により、回り込み成分を打ち消す、２通りの方法がある。
上記（１）の方法については、再送信レベルを下げるか（Ｇ（ω）を小さくする）、受信アンテナ１１及び再送信アンテナ１４に指向性を持たせて、結合方向での利得（すなわちＣ（ω））を小さくすることにより、実現できる。なお、再送信レベルについては、簡易受信アンテナ２２の所定の設置位置で受信可能な最小の振幅レベルを増幅器１３に設定する。
【００３４】
但し、再送信レベルを下げてしまうと、簡易受信アンテナ２２によっては受信範囲を狭める場合がある。また、アンテナ間の結合度を下げることは、再送信アンテナ１４の設置位置に制限が生じるため、必ずしも最適な位置に再送信アンテナ１４を設置できない場合がある。
この場合、受信アンテナ１１と再送信アンテナ１４との間に回り込み成分を相殺する回り込みキャンセラー８１を挿入して、回り込み成分の軽減を図るようにすることもできる。
【００３５】
図１３は、回り込みキャンセラー８１を挿入した場合の動作を説明するためのブロック図である。ここで、回り込みキャンセラー８１の伝達特性をＷ（ω）とすると、増幅器１３の入力信号Ｓ（ω）は次式で表される。
Ｓ（ω）＝Ｓ（ω）・Ｇ（ω）・Ｃ（ω）−Ｓ（ω）・Ｗ（ω）＋Ｒ（ω）
Ｓ（ω）＝Ｒ（ω）／（１−｛Ｇ（ω）・Ｃ（ω）−Ｗ（ω）｝）
上式に示すように、回り込みキャンセラー８１の挿入により回り込み成分は、Ｇ（ω）・Ｃ（ω）から｛Ｇ（ω）・Ｃ（ω）−Ｗ（ω）｝に減少することになる。ここで、減衰器８１１のレベルと遅延器８１２による遅延時間を調整することにより、Ｗ（ω）をＧ（ω）・Ｃ（ω）に等しくすることにより、回り込み成分をキャンセルできる。また、Ｗ（ω）の値がＧ（ω）・Ｃ（ω）に一致しなくても、全体として回り込み成分を減少させるように調整されていれば、系の安定性が保たれる。
【００３６】
以上のように上記第６の実施形態によれば、地上デジタル放送波の受信信号に与えられる回り込み成分を、特別な測定器等を用いることなく、軽減することができる。なお、回り込みキャンセラー８１としては、減衰器８１１と遅延器８１２を組み合わせることで、回路規模を削減し、かつ安価なものを使用できる。また、回り込みが多重にある場合は、減衰器８１１と遅延器８１２を複数同様に組み合わせることにより回り込みをキャンセルできる。
【００３７】
（その他の実施形態）
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。前記第１及び第２の実施形態では、１チャンネルの地上デジタル放送波を受信して増幅し、再送信する例について説明した。しかしこれに限ることなく、互いにチャンネルが異なる複数の地上デジタル放送波を同時に、受信して増幅し、再送信するようにしてもよい。
【００３８】
また、前記第６の実施形態では、回り込み抑制手段を回り込みキャンセラーと合成器によって実現する例について説明したが、これ以外にも回り込みを抑制できるものであってもよい。この場合、再送信アンテナ１４に単向性を有するアンテナを使用し、その指向方向を室内に向けるようにすることが考えられる。
その他、ホームギャップフィラー装置の構成、受信アンテナの種類、増幅器の種類、再送信アンテナの種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、屋内において、受信場所に制限を受けることなく、また地上デジタル放送波を既知の屋内用受信アンテナを備えた放送受信機に受信させることができ、しかも簡単な構成で安価な地上デジタル放送のホームギャップフィラー装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るホームギャップフィラー装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】この発明に係るホームギャップフィラー装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図。
【図３】この発明に係るホームギャップフィラー装置の第３の実施形態の要部構成を示すブロック図。
【図４】同第３の実施形態における帯域除去フィルタの動作内容を説明するための周波数特性図。
【図５】同第３の実施形態の他の例を説明するために示すブロック図。
【図６】この発明に係るホームギャップフィラー装置の第４の実施形態の要部構成を示すブロック図。
【図７】同第４の実施形態における帯域フィルタの動作内容を説明するための周波数特性図。
【図８】同第４の実施形態の他の例を説明するために示すブロック図。
【図９】この発明に係るホームギャップフィラー装置の第５の実施形態の要部構成を示すブロック図。
【図１０】同第５の実施形態における帯域フィルタの動作内容を説明するための周波数特性図。
【図１１】この発明に係るホームギャップフィラー装置の第６の実施形態の要部構成を示すブロック図。
【図１２】同第６の実施形態において、回り込み現象を説明するためのブロック図。
【図１３】同第６の実施形態において、回り込みキャンセラーを挿入した場合の動作を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
１１…受信アンテナ、
１２…フィーダー、
１３…増幅器、
１４，３１…再送信アンテナ、
２１，４１…テレビジョン受像機、
２２，４２…簡易受信アンテナ、
５１…帯域除去フィルタ、
６１，７２，７３…帯域フィルタ、
７１…分配器、
７４，８２…合成器、
８１…回り込みキャンセラー、
８１１…減衰器、
８１２…遅延器。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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