(57)【要約】【課題】波長領域１５３０〜１６２５ｎｍに亘る広い波長帯域において多波長の信号光を用いて大容量の情報を長距離伝送可能な分散シフト光ファイバを提供すること。【解決手段】ゼロ分散波長が１６４０ｎｍよりも長波長側に存在し、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおける波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ未満の正の値、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散が０．１ｐｓ／（ｋｍ）１／２以下、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が４０〜７０μｍ２である分散シフト光ファイバ。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼロ分散波長が１６４０ｎｍよりも長波長側に存在し、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおける波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ未満の正の値、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散が０．１ｐｓ／（ｋｍ）１／２以下、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が４０〜７０μｍ２であることを特徴とする分散シフト光ファイバ。
【請求項２】
波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．２００ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の分散シフト光ファイバ。
【請求項３】
波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失よりも小さく、水素エージング試験前後における波長１３８３ｎｍにおける伝送損失の増加量が０．０４ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の分散シフト光ファイバ。
【請求項４】
２２ｍ長におけるケーブルカットオフ波長が、１３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバ。
【請求項５】
光軸中心を含み、第１の屈折率を有する中心コアと、前記中心コアを取り囲み、前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第２コアと、前記第２コアを取り囲み、前記第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第３コアと、前記第３コアを取り囲み、前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有するクラッドとを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバ。
【請求項６】
前記中心コア，前記第２コアおよび前記第３コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が正に設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバ。
【請求項７】
前記中心コアおよび前記第３コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が正に、前記第２コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が負に、それぞれ設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多波長の信号光を多重化して光伝送を行う波長分割多重（ＷＤＭ：　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムにおいて光伝送路として用いられる分散シフト光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ網を用いたＷＤＭ伝送システムは、大容量の情報を長距離伝送することが可能であり、多波長の信号光を送信する送信器、これらの信号光を伝送する光ファイバ、これらの光信号を受信する受信機および信号光を光増幅する光増幅器等を含んで構成される。このようなＷＤＭ伝送システムにおいて、伝送容量を増大するために、信号光の波長帯域の幅を広げる試みがなされている。
【０００３】
この場合、非線形光学現象（特に、四光波混合）に因る信号光の波形劣化を抑制するためには、伝送する信号光の波長帯域において光ファイバの波長分散の絶対値が小さくなり過ぎないようにすることが重要である。一方、累積波長分散に因る信号光の波形劣化を抑制するためには、信号光の波長帯域において、光ファイバの波長分散の絶対値が大き過ぎないように適度な値とすることも重要である。
【０００４】
このため、このような問題点を解消することを意図した光ファイバが開示されている（特許文献１参照）。この光ファイバは、ゼロ分散波長が１５７５〜１５９５ｎｍに存在し、モードフィールド径が７．９〜９．１μｍ、分散スロープが０．１０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、カットオフ波長が１５００ｎｍ以下、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．２０３ｄＢ／ｋｍ以下である。また、この光ファイバは、実施例に記載された分散スロープの値が０．０７〜０．０８ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである（表５参照）。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第６，２８２，３５４号（請求の範囲２，５，７、表５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、光ファイバ増幅器が利得を有する波長帯域の拡大が鋭意検討されてきており、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍの信号光まで増幅が可能となってきた。しかしながら、特許文献１に開示された光ファイバは、波長領域１５２５〜１５６５ｎｍでの使用を意図したものであって、波長領域１５６５〜１６２５ｎｍでの使用については考慮されていない。
【０００７】
従って、このような光ファイバ増幅器と特許文献１に開示された光ファイバとを組み合わせたＷＤＭ伝送システムでは、光ファイバ増幅器が利得を有する波長帯域であっても、特許文献１の光ファイバを用いることによって、ゼロ分散波長付近で非線型光学現象が発生し易いので、このゼロ分散波長付近の信号光を用いて長距離伝送を行うことができないという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍに亘る広い波長帯域において多波長の信号光を用いて大容量の情報を長距離伝送可能な分散シフト光ファイバを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る分散シフト光ファイバは、ゼロ分散波長が１６４０ｎｍよりも長波長側に存在し、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおける波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ未満の正の値、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散（ＰＭＤ：　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が０．１ｐｓ／（ｋｍ）１／２以下、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が４０〜７０μｍ２であることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、分散シフト光ファイバは、波長１５３０〜１６２５ｎｍに亘る広い波長帯域においてゼロ分散となる波長が存在せず、波長分散が上記数値範囲内の値であるので、多波長の信号光を用いて大容量の情報を長距離伝送しても、非線型光学現象に因る信号光の波形劣化および累積波長分散に因る信号光の波形劣化の双方が抑制される。また、分散シフト光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおけるＰＭＤが０．１ｐｓ／（ｋｍ）１／２以下であるので、光通信を高速で行うことが可能となる。さらに、分散シフト光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が４０〜７０μｍ２であるので、非線型光学現象に因る信号光の波形劣化が更に抑制され、ケーブル化等で発生する曲げに対しても、伝送損失の増加が抑制される。
【００１１】
また、請求項２の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．２００ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、分散シフト光ファイバは、伝送損失が十分に小さい。このため、この発明の分散シフト光ファイバを用いた光伝送システムは、中継間隔が長くなり、光増幅器の設置台数が少なくなるので、全体として安価なものとなる。
【００１３】
また、請求項３の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失よりも小さく、水素エージング試験前後における波長１３８３ｎｍにおける伝送損失の増加量が０．０４ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によれば、分散シフト光ファイバは、水分に伴う水酸イオン（ＯＨ基）に起因した吸収ピークが存在する波長１３８３ｎｍ付近の光をも信号光として用いることができるので、伝送容量が更に増大する。
【００１５】
また、請求項４の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、２２ｍ長におけるケーブルカットオフ波長が、１３００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、分散シフト光ファイバは、波長１３００ｎｍ以上でシングルモード動作が可能となるため、１３００ｎｍ〜１６２５ｎｍの波長範囲全体を信号波長帯域とするＷＤＭ伝送路を実現する。
【００１７】
また、請求項５の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、光軸中心を含み、第１の屈折率を有する中心コアと、前記中心コアを取り囲み、前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第２コアと、前記第２コアを取り囲み、前記第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第３コアと、前記第３コアを取り囲み、前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有するクラッドとを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明によれば、このような構成とすることで、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおいて波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる分散シフト光ファイバが実現される。
【００１９】
また、請求項６の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記中心コア，前記第２コアおよび前記第３コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が正に設定され、請求項７の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記中心コアおよび前記第３コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が正に、前記第２コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が負に、それぞれ設定されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６および請求項７の発明によれば、比屈折率差を上記のように設定することで、ゼロ分散波長が１６４０ｎｍよりも長波長側に存在し、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおける波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ未満の正の値、波長１５５０ｎｍにおけるＰＭＤが０．１ｐｓ／（ｋｍ）１／２以下、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が４０〜７０μｍ２となる分散シフト光ファイバが実現される。
【００２１】
ここで、本明細書において、水素エージング試験とは、ＩＥＣ６０７９３−２−５０（ｆｉｒｓｔ　ｅｄｉｔｉｏｎ　２００２−０１）Ａｎｎｅｘ　Ｃ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　Ｃ３．１に規定される方法に従って行う試験をいう。ただし、波長λｙは、１３８３ｎｍとする。２２ｍ長におけるケーブルカットオフ波長とは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０で定義するケーブルカットオフ波長λｃｃをいう。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５０における定義，測定方法に従うものとする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明に係る分散シフト光ファイバの好適な実施の形態について説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である分散シフト光ファイバを示し、（ａ）は分散シフト光ファイバの構成図、（ｂ）は屈折率プロファイルを示す図である。実施の形態１である分散シフト光ファイバ１は、光軸中心Ｃを含む中心コア１ａ（屈折率＝ｎ１，外径Ｄ１）の周囲に第２コア１ｂ（屈折率＝ｎ２，外径Ｄ２），第３コア１ｃ（屈折率＝ｎ３，外径Ｄ３）及びクラッド１ｄ（屈折率＝ｎ４，外径Ｄ４）が同心円状に形成されている。分散シフト光ファイバ１は、各部分の屈折率をｎ１，ｎ３＞ｎ２、ｎ１，ｎ２，ｎ３＞ｎ４とすることで、中心コア１ａ，第２コア１ｂ，第３コア１ｃのクラッド１ｄに対する比屈折率差が正に設定され、より好適には、中心コア１ａのクラッド１ｄに対する比屈折率差Δ１（％）が０．７≦Δ１≦０．９である。
【００２４】
このような屈折率プロファイルを有する分散シフト光ファイバ１は、石英ガラスをベースとし、中心コア１ａ，第２コア１ｂ，第３コア１ｃ及びクラッド１ｄに対応する中心コア領域，第２コア領域および第３コア領域にドーパント（ＧｅＯ２）を添加したプリフォームを線引きして製造される。
【００２５】
分散シフト光ファイバ１は、図２に示すように、ゼロ分散波長が１６４０ｎｍよりも長波長側に存在し、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおける波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ未満の正の値である。従って、分散シフト光ファイバ１は、信号光の波形劣化および累積波長分散に因る信号光の波形劣化の双方が抑制され、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍに亘る広い波長帯域における多波長の信号光を用いて大容量の長距離伝送が可能である。
【００２６】
また、分散シフト光ファイバ１は、波長１５５０ｎｍにおけるＰＭＤを０．１ｐｓ／（ｋｍ）１／２以下とすることで、光通信を高速で行うことが可能となる。さらに、分散シフト光ファイバ１は、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積を４０〜７０μｍ２とすることで、非線型光学現象に因る信号光の波形劣化を更に抑制できると共に、ケーブル化等で発生する曲げに対しても、伝送損失の増加を抑制できる。
【００２７】
図１に示す構成の分散シフト光ファイバ１を試作したところ、中心コア１ａの外径Ｄ１は５．４μｍ、第２コア１ｂの外径Ｄ２は９．８μｍ、第３コア１ｃの外径Ｄ３は２０μｍであり、クラッド１ｄの外径Ｄ４は１２５μｍであった。また、中心コア１ａの比屈折率差Δ１は０．８２％であり、第２コア１ｂの比屈折率差Δ２は０．０５％であり、第３コア１ｃの比屈折率差Δ３は０．３％であった。ここで、線引きされた分散シフト光ファイバ１は、耐水素性を向上させるために、重水素からなる雰囲気中に３時間程、暴露した。
【００２８】
試作した分散シフト光ファイバ１について特性を測定したところ、ゼロ分散波長が１６６４ｎｍ、波長１５３０〜１６２５ｎｍにおける波長分散が−２．０〜−７．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが０．０５６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。また、波長１５５０ｎｍにおけるＰＭＤは０．０７９ｐｓ／ｎｍ／（ｋｍ）１／２、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積は５３μｍ２であった。
【００２９】
一方、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０．１９２ｄＢ／ｋｍであり、波長１３１０ｎｍおよび１３８３ｎｍにおける伝送損失は、それぞれ０．３７ｄＢ／ｋｍ，０．３３ｄＢ／ｋｍであった。また、水素エージング試験前後での波長１３８３ｎｍにおける伝送損失の増加はなかった。さらに、２２ｍ長におけるケーブルカットオフ波長は１２２２ｎｍであった。
【００３０】
（実施の形態２）
図３は、この発明の実施の形態２である分散シフト光ファイバを示し、（ａ）は分散シフト光ファイバの構成図、（ｂ）は屈折率プロファイルを示す図である。実施の形態１である分散シフト光ファイバ１は、中心コア１ａ，第２コア１ｂおよび第３コア１ｃのクラッド１ｄに対する比屈折率差を正に設定したが、実施の形態２である分散シフト光ファイバ２は、中心コア２ａおよび第３コア２ｃのクラッド２ｄに対する比屈折率差が正に、第２コア２ｂのクラッド２ｄに対する比屈折率差が負に、それぞれ設定されている。
【００３１】
ここで、図３に示す構成の分散シフト光ファイバ２を３種類（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）試作したところ、中心コア２ａの外径Ｄ１、第２コア２ｂの外径Ｄ２、第３コア２ｃの外径Ｄ３、クラッド２ｄの外径Ｄ４、中心コア２ａの比屈折率差Δ１、第２コア２ｂの比屈折率差Δ２、第３コア２ｃの比屈折率差Δ３および中心コア２ａの屈折率分布の形状を表す指数αは、表１のようであった。このとき、線引きされた分散シフト光ファイバ２は、分散シフト光ファイバ１と同様に耐水素性を向上させるために、重水素からなる雰囲気中に３時間程、暴露した。
【００３２】
【表１】
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また、試作した分散シフト光ファイバ２について特性を測定したところ、波長分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ），分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ），ＰＭＤ（ｐｓ／（ｋｍ）１／２）および有効コア断面積Ａｅｆｆ（μｍ２）は表２の通りであった。そして、２２ｍ長におけるケーブルカットオフ波長λｃｃ（ｎｍ）を併せて測定したところ、表１に示すように１３００ｎｍよりも短いことが確認された。
【００３３】
【表２】
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分散シフト光ファイバ２は、ゼロ分散波長が１６４０ｎｍよりも長波長側に存在し、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおける波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ未満の正の値である。従って、分散シフト光ファイバ２は、信号光の波形劣化および累積波長分散に因る信号光の波形劣化の双方が抑制され、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍに亘る広い波長帯域における多波長の信号光を用いて大容量の長距離伝送が可能である。
【００３４】
また、分散シフト光ファイバ２は、波長１５５０ｎｍにおけるＰＭＤが０．１以下なので、光通信を高速で行うことが可能となる。さらに、分散シフト光ファイバ２は、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が４０〜４５μｍ２なので、非線型光学現象に因る信号光の波形劣化を更に抑制できると共に、ケーブル化等で発生する曲げに対しても、伝送損失の増加を抑制できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、ゼロ分散波長が１６４０ｎｍよりも長波長側に存在し、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおける波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ未満の正の値で、波長１５３０〜１６２５ｎｍに亘る広い波長帯域においてゼロ分散となる波長が存在せず、波長分散が上記数値範囲内の値であるので、多波長の信号光を用いて大容量の情報を長距離伝送しても、非線型光学現象に因る信号光の波形劣化および累積波長分散に因る信号光の波形劣化の双方が抑制されるという効果を奏する。また、分散シフト光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおけるＰＭＤが０．１ｐｓ／（ｋｍ）１／２以下であるので、光通信を高速で行うことが可能となる。さらに、分散シフト光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が４０〜７０μｍ２であるので、非線型光学現象に因る信号光の波形劣化が更に抑制され、ケーブル化等で発生する曲げに対しても、伝送損失の増加を抑制することができる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．２００ｄＢ／ｋｍ以下であるので、分散シフト光ファイバは、伝送損失が十分に小さいという効果を奏する。このため、この発明の分散シフト光ファイバを用いた光伝送システムは、中継間隔が長くなり、光増幅器の設置台数が少なくなるので、全体として安価なものとなる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失よりも小さく、水素エージング試験前後における波長１３８３ｎｍにおける伝送損失の増加量が０．０４ｄＢ／ｋｍ以下であるので、分散シフト光ファイバは、水分に伴う水酸イオン（ＯＨ基）に起因した吸収ピークが存在する波長１３８３ｎｍ付近の波長をも信号光波長として用いることができるので、伝送容量が更に増大するという効果を奏する。
【００３８】
請求項４の発明によれば、２２ｍ長におけるケーブルカットオフ波長が、１３００ｎｍ以下であるので、分散シフト光ファイバは、波長１３００ｎｍ以上でシングルモード動作が可能となるため、１３００ｎｍ〜１６２５ｎｍの波長範囲全体を信号波長帯域とするＷＤＭ伝送路を実現することができるという効果を奏する。
【００３９】
また、請求項５の発明によれば、光軸中心を含み、第１の屈折率を有する中心コアと、前記中心コアを取り囲み、前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第２コアと、前記第２コアを取り囲み、前記第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第３コアと、前記第３コアを取り囲み、前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有するクラッドとを備えるので、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおいて波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる分散シフト光ファイバが実現されるという効果を奏する。
【００４０】
また、請求項６の発明によれば、前記中心コア，前記第２コアおよび前記第３コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が正に設定され、請求項７の発明によれば、前記中心コアおよび前記第３コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が正に、前記第２コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が負に、それぞれ設定されているので、ゼロ分散波長が１６４０ｎｍよりも長波長側に存在し、波長領域１５３０〜１６２５ｎｍにおける波長分散が−１．０〜−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ未満の正の値、波長１５５０ｎｍにおけるＰＭＤが０．１ｐｓ／（ｋｍ）１／２以下、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が４０〜７０μｍ２となる分散シフト光ファイバが実現されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示し、（ａ）は分散シフト光ファイバの構成図、（ｂ）は屈折率プロファイルを示す図である。
【図２】この発明に係る分散シフト光ファイバの波長分散特性を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示し、（ａ）は分散シフト光ファイバの構成図、（ｂ）は屈折率プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１，２　分散シフト光ファイバ
１ａ，２ａ　中心コア
１ｂ，２ｂ　第２コア
１ｃ，２ｃ　第３コア
１ｄ，２ｄ　クラッド
Ｄ１〜Ｄ４　　外径
Ｃ　光軸中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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