(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＲＩＢ（電波産業会）規格ＳＴＤ−７９に規定されるＴＣＨとＦＡＣＣＨを送信する無線通信システムであって、前記ＴＣＨは１フレームで送信し、前記ＦＡＣＣＨは２フレームに分けて送信するものにおいて、
送信側では、前記ＴＣＨの送信状態から前記ＦＡＣＣＨの送信に切り換える場合は、１フレームで前半部分のＦＡＣＣＨデータとＦＡＣＣＨの伝送を表す情報を送信し、前記ＦＡＣＣＨの送信状態から前記ＴＣＨの送信に切り換える場合は、１フレームで後半部分のＦＡＣＣＨデータとＴＣＨの伝送を表す情報を送信し、
受信側では、前記１フレームに含まれるＦＡＣＣＨの伝送を表す情報とＴＣＨの伝送を表す情報に基づいてＴＣＨの受信かＦＡＣＣＨの受信であるかを判断することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムにおいて、マルチパスフェージングによる誤り率劣化を軽減するための送受信処理に関するものであり、特に同期ワードのみが固有パターンとなるような無線通信システムでのエンコードおよびデコード処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ARIB(Association of Radio Industries and Businesses：電波産業会)規格STD-79（非特許文献１）を用いた公共用システムは、一自治体を基本単位として、統制局に接続された基地局及び移動局で構成され、基地局−移動局、あるいは移動局−移動局（基地局経由または直接）で通信を行う。また通信方式は、一つの無線キャリアをフレームに区切り、フレームを４つのスロットに分けることによってマルチチャネル化するTDM/TDMA方式としている。
【０００３】
基地局には、公共用システムの使用周波数帯から単一若しくは複数の無線キャリア（ペア波）が割り当てられ、その無線キャリアをフレームに分割し、さらにフレームを４つのスロットに分けた後、そのスロットを制御用チャネルと通信用に割り当てる。
【０００４】
ARIB(Association of Radio Industries and Businesses：電波産業会)規格STD-79（非特許文献１）を用いたTDMA(Time Division Multiple Access：時分割多重アクセス)システムの通話時を例として説明を行う。図３は基地局の送受信ブロック構成、図４は通信チャネル構成、図５Ａはスロット番号と同期ワード対応及び同期ワード詳細例、図５Ｂはチャネル内容及びスーパーフレームカウンタと同期ワード種別対応例を示し、図６はエンコード、デコード処理フローチャート及び図７はFACCHデータのビット配置例を示す。
【０００５】
図３において、301は受信アンテナを示し、302は受信高周波部を示し、303はADC(Analog Digital Converter：AD変換器)を示し、304は直交復調処理部を示し、305は受信フィルタを示し、306は受信フィルタ出力バッファを示し、307は同期ワード(Sync Word：SW)検出部を示し、308は等化処理部を示し、309は等化出力バッファを示し、310は検波及び符号判定処理部を示し、311はデコード処理部を示し、312はCPU(Central Processing Unit)を示し、313はエンコード処理部を示し、314は変調処理部を示し、315は送信フィルタ処理部を示し、316はDAC(Digital Analog Converter：DA変換器)を示し、317は送信高周波部を及び318は送信アンテナを示す。
【０００６】
通常、基地局と移動局は同期バーストなどにより同期処理を行い、またスーパーフレームについても、両者で同期を行ってから、図４に示すような通信チャネルの送受を行い、音声やデータを転送する。今回の特許に関する部分では両者の送受信処理はほぼ同一のため、図３を用いて基地局の送受信処理を説明する事により移動局処理の説明を省略する。
【０００７】
まず、受信処理について説明をする。受信アンテナ301より受信した高周波信号は受信高周波部302において、帯域制限処理や周波数変換処理を行った後、ADC303にて量子化される。量子化された受信信号は直交復調処理部304において、直交復調処理を行われ、受信フィルタ305へ出力される。受信フィルタ305では、自帯域信号のみを抽出するフィルタ処理を行い、受信フィルタ出力バッファ306へ出力される。
【０００８】
受信フィルタ出力バッファ306に蓄積されたデータから同期ワード受信タイミングに相当するデータを同期ワード検出処理部307はむき出し、ビット判定や相関演算といった方法を用い、受信した同期ワード種別を判定する。この時同期ワード検出処理部307は、受信スロットとスーパーフレームカウンタは既知である。このため通信チャネルの送受信時同期ワード検出処理部307は図５Ａや図５Ｂに示すようにTCHの同期ワードかFACCHの同期ワードかを判定するだけで良い。
【０００９】
なお、図４の通信チャネル構成例は１スロット内の通信チャネル構成例であり、図５のは、４スロット（スロット０＋スロット１＋スロット２＋スロット３の４スロット）から構成される１フレームについて、図３の通信チャネル構成例中の通信用物理チャネルＴＣＨ（ＦＡＣＣＨ）が、ＴＣＨの場合に図４のＳＷ（同期ワード）に挿入する内容を示したのが上段、ＦＡＣＣＨの場合に図４のＳＷ（同期ワード）に挿入する内容を示したのが下段と決められている。また図５Ｂは、各フレームの任意のスロット例えばスロット０だけを並べ、各フレームのスロット０でのチャネル内容、同期ワード種別、スーパーフレームカウンタを列記したものである。
【００１０】
同期ワード検出処理部307において判定された同期ワード種別は等化処理部308へ出力され、等化処理部308では、同期ワードを利用して等化処理を受信フィルタ出力バッファ306のデータに対し行い、等化出力バッファ309へ出力する。等化出力バッファ309のデータは検波及び符号判定処理部310にてビット列データに変換され、デコード処理部311へ出力される。
【００１１】
デコード処理部311では図６に示したフローチャートに従いデコード処理を行う。デコード処理は、チャネル種別判定処理S601にて受信したフレームが通信チャネルかそれ以外かを判定し、通信チャネル以外の場合は、各フレーム対応処理S603にてフレームに対応したデコード処理を行う。今回の特許では通信チャネル以外のフレームは関係ないので省略する。
【００１２】
チャネル種別判定処理S601で受信フレームが通信チャネルと判定された場合は、信号分解処理S602を行う。信号分解処理S602では、デスクランブル処理S6021及び図４に示したチャネルごとにデータを分割し、記憶する処理S6022を行う。次に前フレームがFACCH分割処理を実行したかをS604で判定し、実行していた場合はFACCH復号処理S605へ、していない場合は同期ワード種別による処理判定部S606へ分岐する。
【００１３】
FACCH復号処理S605では、S6051において現受信フレームTCH部から1bitおきにデータを抜き出す処理を行う。抜き出すbitは図７に示す後半部（14,12,…,0）ビット情報である。次に前フレームで記憶しておいた前半部データとの結合処理をS6052にて行う。その後結合したデータに対し、S6053でデインタリーブ処理をS6054において誤り訂正を行うビタビ復号処理をS6055において誤り訂正が適正に行われたかをチェックするCRCチェックを行った後、S6056においてCPUへFACCHデータを出力する。
【００１４】
現フレームがTCHかFACCH処理をすべきか、S606において同期ワード情報により判定を行う。同期ワード情報は受信データと共にデコード処理部311に通知されており、同期ワードがFACCHの場合はFACCH分割処理S607へ、それ以外の場合はFACCH復号処理実行判定処理S608へ分岐を行う。
【００１５】
FACCH分割処理S607では、現受信フレームTCH部から1bitおきにデータを抜き出す処理をS6071において行う。抜き出すビットは図７に示す前半部(15,13,…,1)である。抜き出したデータはS6072において記憶される。
【００１６】
FACCH復号処理実行判定処理S608では、FACCH復号処理S605においてFACCHデータが既にCPUに出力されたかをチェックし、出力されていたならば他処理S610へ、そうでなければ現受信フレームはTCHが受信されたものと見なして、TCHデータをCPUへ出力する処理S609へ分岐し、S609において、TCHデータをCPUへ出力する。他処理S610では、本特許とは関係の無い他チャネルデータ(SACCHなど)処理を行い、デコード処理を終了する。
【００１７】
次に送信処理について説明する。CPU312はエンコード処理部313に対して、送信するデータ種別(TCHまたはFACCH)とそれに対応するデータを通知する。エンコード処理部313は図６に示すフローチャートに従いエンコード処理を行い、フレームを作成する。
【００１８】
エンコード処理はまずS620においてCPUから通知された現フレーム送信チャネル種別を識別し、通信チャネル以外ならば他チャネル信号組立処理部S622へ、通信チャネル指示ならばTCHへデータを挿入する処理S621へ分岐を行う。多チャネル信号組立処理部の処理S622は、本特許とは関係が無いので説明を省略する。
【００１９】
TCH部へ伝送するデータを挿入する処理S621を行った後、前フレームでFACCH分割処理が行われていたかを判定する処理S623を行う。前フレームでFACCH分割処理が実行されていた場合は、FACCH後半部データを転送するための処理S624へ、それ以外の場合は現フレームがTCHもしくはFACCHの何れを送信するのかを判断する処理S625へ分岐を行う。
【００２０】
S624では現フレームTCH部に前フレームで記憶していたFACCH後半部のデータを1bitおきに挿入する。挿入するビット位置は図７に示す後半部(14,12,…,0)である。S625では現フレームの送信データがFACCHであるかを判定し、FACCHであればFACCH符号化処理S626へ、TCHであればTCH用同期ワード挿入処理S629へ分岐する。
【００２１】
FACCH符号化処理S626では、FACCHデータに対してS6261においてCRC符号を付加し、S6262において畳み込み符号化を行い、S6263においてインタリーブ処理を行った後、S6264において、前半部データと後半部データに分けて記憶する。前半部データはS627において現送信フレームのTCH部へ1bitおきに挿入される。
【００２２】
その後S628においてFACCH用の同期ワードを挿入し、信号組立処理S630を実行する。S629にてTCH用同期ワードを挿入された後信号組立処理S630を実行する。信号組立処理S630は図３に示すTCHまたはFACCH及び同期ワード以外のデータを生成し、通信チャネルを作成する。
【００２３】
このようにTCHデータはそのフレームで全て送信され、FACCHデータは図５Ａに示すように2フレームに分けて送信されることとなる。
【００２４】
作成されたフレームは変調処理部314にて変調信号に変換され、送信フィルタ315へ出力される。送信フィルタ315にて、帯域制限処理を行った後、DAC316を介し、送信高周波部317にて周波数変換処理を行い、送信アンテナ318より送信される。
【００２５】
なお、デジタル無線機に受信機、特に、受信信号と同期ワードパターンとの時間的相互相関を用いたフレーム検出技術は、例えば特開2002-111646号公報（特許文献１）等に記載されている。
【００２６】
【非特許文献１】ARIB(Association of Radio Industries and Businesses：電波産業会)規格STD-79。
【００２７】
【特許文献１】特開2002-111646号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
前述のようなシステムにおいては、同期ワードの種別により転送フレームの内容を指示する事が仕様に定められているため、受信機側ではまず、どの同期ワードが受信されたかを判定した上で処理を行う必要がある。
【００２９】
この際マルチパスフェージング環境ではこの同期ワードの判定が誤る可能性があり、その場合誤った同期ワードによりそのフレームの等化処理が行われる事となってしまう。その結果、フレームのデータはほぼ誤りとなる。
本発明の目的は、フレームのスロット内容を正確に伝送することを可能とする無線通信システムおよび無線通信システムの通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は、統制局と、少なくとも１つの基地局と、複数の移動局とより構成される無線通信システムにおいて、前記基地局若しくは移動局は、送信すべき通信チャネルのデータフレームの所定のスロットを監視し、空きスロットであることを検出すると、当該スロットに当該通信チャネルの種別を判別するデータを挿入して、変調処理を行うことを特徴とした無線通信システムである。
【００３１】
また本発明は、統制局と、少なくとも１つの基地局と、複数の移動局とより構成される無線通信システムにおいて、前記基地局若しくは移動局は、受信して復調したデータフレームの所定のスロットを監視し、該監視により通信チャネルの種別を判別するデータを検出して当該判別した種別に応じて復号処理を行うことを特徴とした無線通信システムである。
【００３２】
また本発明は、統制局と、少なくとも１つの基地局と、複数の移動局とより構成される無線通信システムの通信方法において、前記基地局若しくは移動局が送信を行う場合、送信すべき通信チャネルのデータフレームの所定のスロットを監視するステップと、空きスロットであることを検出するステップと、当該スロットに当該通信チャネルの種別を判別するデータを挿入するステップと、データフレームを所定の変調処理を行い送信するステップと、該送信されたデータフレームを受信する前記移動局若しくは基地局は、受信して復調したデータフレームの所定のスロットを監視するステップと、該監視により通信チャネルの種別を判別するデータを検出するステップと、当該判別した種別に応じて復号処理を行うステップと、を備えたことを特徴とする無線通信システムの通信方法である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、フレームのスロット内容を正確に伝送することを可能とする無線通信システムおよび無線通信システムの通信方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態による通信処理を説明する。図１は本発明による通信方法を有する無線通信システムの構成、図２は本発明による基地局の送受信ブロック構成、図４は通信チャネル構成、図８は本発明によるデコード処理フローチャート、図９は本発明によるエンコード処理フローチャート及び図７はFACCHデータのビット配置例を示す。
【００３５】
本発明による無線通信システムの構成は、図１に図示のように、統制局101に接続された基地局102と、移動局103等で構成される無線通信システムで、一つの基地局102で移動局の運用エリアをカバーする基地ゾーン102a内で、基地局102−移動局103、あるいは移動局104−移動局105（基地局経由または直接）で通信を行う。
【００３６】
図２は本発明による基地局の送受信ブロック構成図である。図２において、201は同期ワード検出指示処理、202はデコード処理部、203はエンコード処理部を示し、他の従来の図３と同様な動作をする処理に関しては、同一の番号を付した。
【００３７】
まず、受信処理について説明をする。受信アンテナ301より受信した高周波信号は受信高周波部302において、帯域制限処理や周波数変換処理を行った後、ADC303にて量子化される。量子化された受信信号は直交復調処理部304において、直交復調処理を行われ、受信フィルタ305へ出力される。受信フィルタ305では、自帯域信号のみを抽出するフィルタ処理を行い、受信フィルタ出力バッファ306へ出力される。
【００３８】
受信フィルタ出力バッファ306に蓄積されたデータから同期ワード受信タイミングに相当するデータを同期ワード検出指示処理部201はむき出し、受信した同期ワード種別を判定する。この時同期ワード検出処理部307は、受信スロットとスーパーフレームカウンタは既知である。
【００３９】
同期ワード検出指示処理部201において判定された同期ワードは等化処理部308へ出力され、等化処理部308では、同期ワードを利用して等化処理を受信フィルタ出力バッファ306のデータに対し行い、等化出力バッファ309へ出力する。等化出力バッファ309のデータは検波及び符号判定処理部310にてビット列データに変換され、デコード処理部202へ出力される。
【００４０】
デコード処理部202では図８に示したフローチャートに従いデコード処理を行う。デコード処理は、チャネル種別判定処理S601にて受信したフレームが通信チャネルかそれ以外かを判定し、通信チャネル以外の場合は、各フレーム対応処理S603にてフレームに対応したデコード処理を行う。今回の特許では通信チャネル以外のフレームは関係ないので省略する。
【００４１】
チャネル種別判定処理S601で受信フレームが通信チャネルと判定された場合は、信号分解処理S602を行う。信号分解処理S602では、デスクランブル処理S6021及び図４に示したチャネルごとにデータを分割し、記憶する処理S6022を行う。次に前フレームがFACCH分割処理を実行したかをS604で判定し、実行していた場合はFACCH復号処理S605へ、していない場合はFACCH判定処理S801へ分岐する。
【００４２】
FACCH復号処理S605では、S6051において現受信フレームTCH部から1bitおきにデータを抜き出す処理を行う。抜き出すbitは図７に示す後半部（14,12,…,0）ビット情報である。次に前フレームで記憶しておいた前半部データとの結合処理をS6052にて行う。その後結合したデータに対し、S6053でデインタリーブ処理をS6054において誤り訂正を行うビタビ復号処理をS6055において誤り訂正が適正に行われたかをチェックするCRCチェックを行った後、S6056においてCPUへFACCHデータを出力する。
【００４３】
FACCH判定処理S801では、現フレームでFACCH復号処理が実行されたかをS8011で検証し、実行されていない場合はS8012にて現受信フレームTCH部から1bitおきにデータを抜き出す。抜き出すデータは図７での後半部(14,12,…,0)である。FACCH復号処理が実行されている場合はS8013において現受信フレームTCH部から1bitおきにデータを抜き出す。抜き出すデータは図７での前半部(15,13,…,1)である。
【００４４】
それぞれデータを抜き出した後、S8014において、抜き出したデータに対してビタビ復号を行い、S8015においてCRCチェックを行う。この際CRCエラーの場合はTCHが受信されたものとする。CRCエラーが発生しない場合はS8016においてデータを取得し、データ内容でTCHかFACCHかの判断を行う。S802は前処理S801の結果を検証し、FACCHの場合はFACCH分割処理S607へ、TCHの場合はFACCH復号処理実行判定処理S608へ分岐を行う。
【００４５】
FACCH分割処理S607では、現受信フレームTCH部から1bitおきにデータを抜き出す処理をS6071において行う。抜き出すビットは図７に示す前半部(15,13,…,1)である。抜き出したデータはS6072において記憶される。
【００４６】
FACCH復号処理実行判定処理S608では、FACCH復号処理S605においてFACCHデータが既にCPUに出力されたかをチェックし、出力されていたならば他処理S610へ、そうでなければ現受信フレームはTCHが受信されたものと見なして、TCHデータをCPUへ出力するS609処理へ分岐し、S609において、TCHデータをCPUへ出力する。他処理S610では、本特許とは関係の無い他チャネルデータ(SACCHなど)処理を行い、デコード処理を終了する。
【００４７】
次に送信処理について説明する。CPU312はエンコード処理部203に対して、送信するデータ種別(TCHまたはFACCH)とそれに対応するデータを通知する。エンコード処理部203は図９に示すフローチャートに従いエンコード処理を行い、フレームを作成する。
【００４８】
エンコード処理はまずS620においてCPUから通知された現フレーム送信チャネル種別を識別し、通信チャネル以外ならば他チャネル信号組立処理部S622へ、通信チャネル指示ならばTCHへデータを挿入するS621へ分岐を行う。多チャネル信号組立処理部S622の処理は、本特許とは関係が無いので説明を省略する。
【００４９】
TCH部へ伝送するデータを挿入する処理をS621で行った後、前フレームでFACCH分割処理が行われていたかを判定する処理S623を行う。前フレームでFACCH分割処理が実行されていた場合は、FACCH後半部データを転送するため処理S624へ、それ以外の場合は現フレームがTCHもしくはFACCHの何れを送信するのかを判断する処理S625へ分岐を行う。
【００５０】
S624では現フレームTCH部に前フレームで記憶していたFACCH後半部のデータを1bitおきに挿入する。挿入するビット位置は図７に示す後半部(14,12,…,0)である。S625では現フレームの送信データがFACCHであるかを判定し、FACCHであればFACCH符号化処理S626へ、TCHであればTCH伝送情報作成処理S901へ分岐する。
【００５１】
FACCH符号化処理S626では、FACCHデータに対してS6261においてCRC符号を付加し、S6262において畳み込み符号化を行い、S6263においてインタリーブ処理を行った後、S6264において、前半部データと後半部データに分けて記憶する。前半部データはS627において現送信フレームのTCH部へ1bitおきに挿入される。
【００５２】
FACCH伝送情報作成処理S902では、S9021において前フレームでFACCH符号化が実行されたかを検証し、実行された場合は終了し、実行されていない場合は、FACCH伝送情報に対しCRC符号化をS9022で行い、畳み込み符号化をS9023で行い、現送信フレームTCH部へ1bitおきに作成したデータを挿入する処理をS9024で行う。挿入は図７での後半部が格納される領域とする。このことで、FACCHが開始というフレームのデータ作成（図５Ａの太枠ａ）が行われる。
【００５３】
TCH情報作成処理S901では、前フレームでFACCH符号化が実行されたかを検証し、実行されていない場合は終了、実行されていた場合はTCH伝送情報に対しCRC符号化をS9012で行い、畳み込み符号化をS9013で行い、現送信フレームTCH部へ1bitおきに作成したデータを挿入する処理をS9014で行う。挿入は図７での前半部が格納される領域とする。このことで、FACCHが終了というフレームのデータ作成（図５Ａの太枠ｂ）が行われる。
【００５４】
S629においてTCH用同期ワードを送信フレームに挿入し、信号組立処理S630を実行する。信号組立処理S630は図４に示すTCHまたはFACCH及び同期ワード以外のデータを生成し、通信チャネルを作成する。
【００５５】
この処理によって、TCH用同期ワードだけで、転送フレームの内容を正しく把握でき、等化処理も正しく行われる。
【００５６】
このようにTCHデータはそのフレームで全て送信され、FACCHデータは図５Ｂに示すように２フレームに分けて送信されることとなる。FACCHが伝送開始される場合は前半部分のFACCHデータとFACCH伝送情報が伝達され、FACCHが終了する際には後半部分FACCHデータとTCH伝送情報が伝送される。受信側ではTCHデータが送信された場合でもTCH/FACCHの判定処理を行う事となるが、主に音声データが送信されるTCHデータについて前述のTCH/FACCH判定処理を行ってもCRCエラーとなりデコード部はTCHとして処理を行う事が可能となる。
【００５７】
作成されたフレームは変調処理部314にて変調信号に変換され、送信フィルタ215へ出力される。送信フィルタ315にて、帯域制限処理を行った後、DAC316を介し、送信高周波部317にて周波数変換処理を行い、送信アンテナ318より送信される。
【００５８】
本実施の形態によれば、FACCHもしくはTCHの判定手段として、FACCHの送信開始時及び終了時に送出される「TCH/FA」と記されたスロット０及び「FA/TCH」と記されたスロット０の内の「TCH」の空きチャネルを利用することにより、TCHまたはFACCHの処理を行うべきかを判定させる。したがって本実施の形態では、通信チャネル時の同期ワードを固定することにより、受信側での同期ワード判定ミスを廃し、フレームのスロット内容を正確に伝送することを可能とする。
【００５９】
また、本発明の実施の形態では、説明の簡便化のため、基地局を単一としたシステム構成としているが、基地局が複数存在する場合や中継局を有するシステムなど、システムの態様によってそれぞれ適応されることが可能であることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による通信方法を有する無線通信システムの構成図である。
【図２】本発明による基地局および移動局共通の送受信ブロック構成図である。
【図３】従来の基地局および移動局共通の送受信ブロック構成図である。
【図４】通信チャネル構成例である。
【図５Ａ】スロット番号と同期ワード対応及び同期ワード詳細例である。
【図５Ｂ】チャネル内容及びスーパーフレームカウンタと同期ワード種別対応例である。
【図６】従来のデコード及びエンコード処理フローチャートである。
【図７】FACCHデータ転送時ビット配置である。
【図８】本発明によるデコード処理フローチャートである。
【図９】本発明によるエンコード処理フローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
101:統制局、102:基地局、103,104,105：移動局、201：同期ワード検出指示処理部、202:デコード処理部、203:エンコード処理部、301：受信アンテナ、302：受信高周波部、303：ADC(Analog Digital Converter：AD変換器)、304：直交復調処理部、305：受信フィルタ、306：受信フィルタ出力バッファ、307：同期ワード(Sync Word：SW)検出部、308：等化処理部、309：等化出力バッファ、310：検波及び符号判定処理部、311：デコード処理部、312：CPU(Central Processing Unit)、313：エンコード処理部、314：変調処理部、315：送信フィルタ処理部、316：DAC(Digital Analog Converter：DA変換器)、317：送信高周波部、318：送信アンテナ。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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