(57)【要約】【課題】  周波数の有効利用を図る際の、送受信特性の劣化を防ぐ。【解決手段】  複数のアンテナを備える基地局装置において、全てのアンテナを用いるモードと、複数のアンテナを２以上のアンテナからなる複数のグループに分割してグループ毎のアンテナを用いるモードとを備え、いずれかのモードにてアレイアンテナパターンを形成する際に、全てのアンテナを用いるモードでは、ひとつのシンセサイザの信号を全てのアンテナの送受信回路に入力し、一方、アンテナを複数のグループに分けて用いるモードでは、グループ毎に、異なるシンセサイザの信号をアンテナの送受信回路に入力する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローカル周波数信号を発生する複数のローカル発振部と、
前記ローカル周波数信号を入力として動作する複数の無線部と、
前記複数のローカル発振部と前記複数の無線部との間に位置し、その接続を選択的に切り替える経路切替スイッチと、
前記複数の無線部の全てで同一周波数による送受信動作、あるいは前記複数の無線部を複数のグループに分割してそのグループ毎に異なる周波数による送受信動作のいずれかを選択的に切替える送受信形態切替制御部と、
前記送受信形態切替制御部が、全ての無線部で送受信動作する場合は、１つのローカル発振部を全ての無線部に共通に接続するよう前記経路切替スイッチを制御し、グループ毎で送受信動作する場合には、グループ毎に異なるローカル発振部を無線部に接続するよう前記経路切替スイッチを制御する経路切替制御部と、
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記ローカル発振部の電源投入を制御する電源制御部を更に備え、 
前記電源制御部は、前記経路切替スイッチで前記無線部へ接続されなかったローカル発振部への電源を遮断することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
前記送受信形態切替制御部は、無線信号のスロット単位で、全ての無線部による送受信動作か、あるいはグループ毎の無線部による送受信動作かを選択することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基地局装置。
【請求項４】
前記経路切替制御部により設定される前記複数のローカル発振部と前記複数の無線部の経路について、その経路数に応じた無線特性の補正情報を記憶する記憶部を更に備え、
前記記憶部は、前記全ての無線部による送受信動作の場合と、前記グループ毎の無線部による送受信動作の場合とで、前記ローカル発振部と前記無線部の経路のうち、共通の経路となる補正情報については、補正情報を共通とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置に関する。特に、複数のアンテナを備える基地局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話システムや簡易型携帯電話システムが普及し、多くのユーザによって使用されている。これらのシステムにおいて、端末装置は、基地局装置から割当てられたチャネルで所定のデータを通信する。また、ひとつの基地局装置は、複数のチャネルをそれぞれ端末装置に割当て、これらの端末装置を多重化する。特に、携帯電話システムや簡易型携帯電話システムでは、一般的に多重化技術としてＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式が使用されている。ＴＤＭＡ方式は、時間軸を、タイムスロットと呼ぶ所定時間で分割し、各ユーザに割当てて多重化する方式である。
【０００３】
また、端末装置との接続をより安定的に行う技術として、アダプティブアレイアンテナに基づいたアンテナの指向性制御技術が検討されている。
【０００４】
具体的には、ｎ本のアンテナを備えるアダプティブアレイ基地局装置は、ｎ系統の送受信回路の位相と振幅を操作して、受信時には、アンテナ毎の受信信号に好適な位相差と振幅比とを与えて合成することによって所望方向に選択的に受信利得を高め、送信時には、当該好適な位相差と振幅比とをアンテナ毎の送信信号に与えることによって当該所望方向に選択的に送信利得を高める。
【０００５】
これにより、通信を所望する端末装置との受信および送信の利得をより向上させることができ、より安定した通信が可能になる。
【０００６】
また、アンテナの指向性制御技術により、周波数の有効利用を図る技術も提案されている（特許第３３２６４１６号公報）。
【０００７】
この技術は、複数のアンテナを備える基地局装置において、全てのアンテナを用いてアレイアンテナパターンを形成するモード（全アンテナモード）と、複数のアンテナを２以上のアンテナからなる複数のグループに分割し、そのグループ毎に異なる周波数を用いて、個々にアレイアンテナパターンを形成するモード（グループモード）とを備え、ユーザの接続数に応じて、モード切り替え、すなわち、１波と複数波の利用を切り替え、周波数資源を効率的に利用しつつ、より多くのユーザを収容する技術である。
【特許文献１】特許第３３２６４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者は、こうした状況下、以下の課題を認識するに至った。
【０００９】
従来の技術において、例えば、全てのアンテナを用いてアレイアンテナパターンを形成する場合、複数のローカル発振器（シンセサイザ）を同一周波数に設定するが、完全に同一の特性を備えたハードウェアでなければ、その特性の差異により、アダプティブアレイの特性に影響を及ぼすことがある。また、この補正には、ローカル発振器間の差による影響を予め測定し、装置内にテーブルとして保持して、運用時にＤＳＰ、ＣＰＵ等で演算などを行って補正する方法があるが、記憶容量の増加と、演算能力の高度化が要求される。
【００１０】
本発明者は、こうした状況を認識して本発明をなしたものであり、その目的は、アンテナの構成を変更して、周波数の有効利用を図る基地局装置において、補正のためのデータ記憶領域や処理速度の増加、向上を図ることなく、送受信特性の劣化を防ぐ基地局装置を提供することにある。 
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある態様は、無線通信装置である。この装置は、ローカル周波数信号を発生する複数のローカル発振部と、ローカル周波数信号を入力として動作する複数の無線部と、複数のローカル発振部と複数の無線部との間に位置し、その接続を選択的に切り替える経路切替スイッチと、複数の無線部の全てで同一周波数による送受信動作、あるいは複数の無線部を複数のグループに分割してそのグループ毎に異なる周波数による送受信動作のいずれかを選択的に切替える送受信形態切替制御部と、送受信形態切替制御部が、全ての無線部で送受信動作する場合は、１つのローカル発振部を全ての無線部に共通に接続するよう経路切替スイッチを制御し、グループ毎で送受信動作する場合には、グループ毎に異なるローカル発振部を無線部に接続するよう経路切替スイッチを制御する経路切替制御部とを備える。
【００１２】
ローカル発振部の電源投入を制御する電源制御部を更に備え、 電源制御部は、経路切替スイッチで無線部へ接続されなかったローカル発振部への電源を遮断してもよい。
【００１３】
また、送受信形態切替制御部は、無線信号のスロット単位で、全ての無線部による送受信動作か、あるいはグループ毎の無線部による送受信動作かを選択してもよい。
【００１４】
更に、経路切替制御部により設定される複数のローカル発振部と複数の無線部の経路について、その経路の数に応じた無線特性の補正情報を記憶する記憶部を更に備え、記憶部は、全ての無線部による送受信動作の場合と、グループ毎の無線部による送受信動作の場合とで、ローカル発振部と無線部の経路のうち、共通の経路となる補正情報については、補正情報も共通に用いてもよい。
【００１５】
以上の構成により、無線部の構成を変更して、周波数の有効利用を図る基地局装置において、記憶容量や処理速度の向上を図ることなく、送受信特性の劣化を防ぐことができる。
【００１６】
尚、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、無線部の構成を変更して、周波数の有効利用を図る基地局装置において、記憶容量や処理速度の向上を図ることなく、送受信特性の劣化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本実施の形態は、複数のアンテナとそのアンテナ毎に設けられた送受信回路を備える基地局装置において、全てのアンテナを用いるモードと、複数のアンテナを２以上のアンテナからなる複数のグループに分割してグループ毎のアンテナを用いるモードとを備え、いずれかのモードにてアレイアンテナパターンを形成する際に、全てのアンテナを用いるモードでは、ひとつのシンセサイザの信号を全てのアンテナの送受信回路に入力し、一方、アンテナを複数のグループに分けて用いるモードでは、グループ毎に、異なるシンセサイザの信号をアンテナの送受信回路に入力する基地局装置に関する。
【００１９】
以下、簡易型携帯電話システムの基地局装置を例に詳細を説明する。
【００２０】
図１は、本実施例に係る通信システム１０の動作状態の一例を示す。通信システム１０は、基地局装置１００、端末装置２００、ネットワーク３００を含む。
【００２１】
図１においては、基地局装置１００は、基地局装置１００の備える４本全ての基地局アンテナ１０２を用いて、端末装置に対するアレイパターンを形成する。以下では、この接続形態を「全アンテナモード」と称する。
【００２２】
また、図２に、本実施例に係る通信システム１０の動作モードの他の一例を示す。
【００２３】
図２においては、４本の基地局アンテナ１０２を２本ずつの基地局アンテナ（１０２ａ，ｂと１０２ｃ、ｄ）からなる２つのグループに分割（以下、グループＡ、グループＢと称する）し、グループ毎にアレイアンテナパターンを形成する。以下、この接続の形態を「グループモード」と称する。
【００２４】
図３に基地局装置１００によって割り当てられる無線チャネルの構造を示す。
【００２５】
本実施の形態では、時分割多重としてＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム毎に４チャネルを多重化する。
【００２６】
ここで、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームとは、５ｍＳの周期を有し、８等分されてできる上り（端末装置から基地局装置）４タイムスロットと下り（基地局装置から端末装置）４タイムスロットから構成される。
【００２７】
本実施例における全アンテナモード（図１に示す動作状態に該当）においては、上りと下りそれぞれ４タイムスロットのうち、１つを制御情報用のチャネル（ＣＣＨ）に、残り３つを通話用のチャネル（ｆ１〜ｆ３）にそれぞれ割り当て、３ユーザの多重を行う。
【００２８】
また、アンテナを複数のグループに分けて用いるグループモード（図２に示す動作状態に該当）においては、グループＡとグループＢ、それぞれに上り、下り４タイムスロットで、計８タイムスロットがあり、このうち、１つあるいは２つを制御用チャンネル（ＣＣＨ）に、残るチャンネルを通話用チャネル（ｆ１〜ｆ６もしくはｆ７）にそれぞれ割り当て、ユーザを多重する。
【００２９】
さらに、「全アンテナモード」と「グループモード」とを時間軸で切替えることも可能であり、例えば、図示するようタイムスロット単位で切替える。
【００３０】
図４に、本実施例に係る基地局装置１００の構造を示す。
【００３１】
基地局装置１００は、基地局アンテナ１０２と総称される第１基地局アンテナ１０２ａ、第２基地局アンテナ１０２ｂ、第３基地局アンテナ１０２ｃ、第４基地局アンテナ１０２ｄ、ＦＥＭ（Ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  Ｍｏｄｕｌｅ）１０４と総称される第１ＦＥＭ１０４ａ、第２ＦＥＭ１０４ｂ、第３ＦＥＭ１０４ｃ、第４ＦＥＭ１０４ｄ、無線部１１２と総称される第１無線部１１２ａ、第２無線部１１２ｂ、第３無線部１１２ｃ、第４無線部１１２ｄ、主ローカル発振部１１８、従ローカル発振部１２８、分配器１２６、経路切替スイッチ１３０、分配器１３２、分配器１３４、無線信号処理部１３６、ベースバンド処理部１４６、回線インタフェース部１４８、制御部１５０、電源制御部１５２を含む。
【００３２】
また、ＦＥＭ１０４は、送受信スイッチ１０６、パワーアンプ１０８、ローノイズアンプ１１０を、無線部１１２は、送信部１１４、受信部１１６を、主ローカル発振部１１８は、シンセサイザＡ１２０、シンセサイザＢ１２２、スイッチ１２４を、無線信号処理部１３６は、アレイ処理部１３８、記憶部１４０、変調部１４２、復調部１４４をそれぞれ含む。
【００３３】
基地局アンテナ１０２は、無線周波数の信号を送受信する。
【００３４】
ＦＥＭ１０４は、無線部１１２からの信号を送信可能な電力に増幅するパワーアンプ１０８と、受信した無線信号の増幅を行うローノイズアンプ１１０と、送信と受信とを時分割で切替えるアンテナ送受信スイッチ１０６から構成される。
【００３５】
無線部１１２は、無線信号の周波数変換やＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換を行う回路で、送信部１１４と受信部１１６から構成される。
【００３６】
主ローカル発振部１１８は、無線部における周波数変換等の各種処理に用いるローカル周波数信号を出力する。この発振部は、内部に２つの周波数シンセサイザを有し、タイムスロット毎に異なるローカル周波数信号を生成できる。
【００３７】
従ローカル発振部１２８についても、その構成は、主ローカル発振部１１８と同様であるが、後述する制御部１５０の制御で、電源制御部１５２を介して電源投入が制御される構成となっている。
【００３８】
分配器１２６、１３２、１３４は、主ローカル発振部１１８あるいは、従ローカル発振部１２８から出力されるローカル周波数信号を、それぞれ２分配する。
【００３９】
経路切替スイッチ１３０は、主ローカル発振部１１８あるいは、従ローカル発振部１２８から出力されるローカル周波数信号を、後述する制御部１５０の指示で、選択的に切替えて出力する。
【００４０】
アレイ処理部１３８は、アダプティブアレイアンテナ信号処理を行う処理部で、端末装置毎に機能する。
【００４１】
具体的には、全アンテナモードでは４本のアンテナを１つのアレイアンテナとして指向性を得るようにアレイアンテナパターンを形成するためのウエイト量（位相・振幅調整部で調整するゲインと位相）を算出する。
【００４２】
また、グループモードにおいてはグループＡ、Ｂのアンテナをそれぞれ１つのアレイアンテナとして指向性を得るようにアレイアンテナパターンを形成するためのウエイト量を算出する。
【００４３】
受信または送信信号のアレイアンテナパターンは、複数のアンテナから当該信号を受信または送信するときに、アンテナ毎に当該信号に与えられる振幅と位相量とを調整することにより形成される。
【００４４】
振幅の調整は、例えばアンテナに対応する送受信部の増幅率（ゲイン）を調整することや、アンテナ毎に受信信号または送信信号自身の振幅を調整することにより行われる。それによりアンテナ毎の信号の振幅が調整される。
【００４５】
位相の調整はアンテナ毎に信号自身の位相を付加することにより行われる。
【００４６】
記憶部１４０は、アダプティブアレイ処理を行うにあたり、各系統間の誤差を補正する目的で、予め測定した補正情報が格納される。
【００４７】
変調部１４２は、送信すべき情報信号を変調し、変調信号をアレイ処理部１３８へ出力する。
【００４８】
復調部１４４は、アレイ処理部１３８で処理された各端末装置ごとの受信信号を入力し、復調処理を行って情報信号の再生を行う。
【００４９】
ベースバンド処理部１４６は、ＴＤＭＡやＴＤＤなどの信号処理を行う。
【００５０】
回線インタＩ／Ｆ部１４８は、ネットワーク３００とのインタフェースである。
【００５１】
制御部１５０は、基地局装置１００全体の動作タイミングを制御する他、全アンテナモードとグループモードとを、無線信号処理部１３６におけるトラヒック量（無線接続している端末装置の台数、パケットの量）等に応じて切り換える。
【００５２】
この構成は、ハードウェア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的には図示しないメモリ上に予め記憶され、実行時に読み出されるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００５３】
以上の構成による通信システム１０の動作を説明する。
【００５４】
図１において、基地局アンテナ１０２ａと、ＦＥＭ１０４ａおよび無線部１１２ａからなる回路部分は、主ローカル発振部１１８から出力されるローカル周波数信号を用いて無線周波数とベースバンド信号との周波数変換を行い、信号を送受信する。
【００５５】
基地局アンテナ１０２ｂ、ＦＥＭ１０４ｂ、無線部１１２ｂについても同様に、主ローカル発振部１１８から出力されるローカル周波数信号を用いて無線周波数とベースバンド信号との周波数変換を行い、信号を送受信する。
【００５６】
また、基地局アンテナ１０２ｃ、ＦＥＭ１０４ｃ、無線部１１２ｃ、基地局アンテナ１０２ｄ、ＦＥＭ１０４ｄ、無線部１１２ｄについては、経路切替スイッチ１３０により、主ローカル発振部１１８もしくは、従ローカル発振部１２８から出力されるローカル周波数信号を選択的に用いて無線周波数とベースバンド信号との周波数変換を行い、信号を送受信する。
【００５７】
この経路スイッチの選択は、全アンテナモードの場合は、制御部１５０は、経路切替スイッチ１３０を、主ローカル発振部１１８を選択するように制御する（図４に示すＡ側）。
【００５８】
このとき、制御部１５０は、電源制御部１５２に指示し、信号の出力先が接続されない状態となった従ローカル発振部１２８の電源を遮断し、従ローカル発振部１２８を動作させないように制御する。
【００５９】
これにより、従ローカル発振部１２８は、シンセサイザ等が動作することによる不要な周波数成分を発生せず、スプリアス性能を向上させることができる。
【００６０】
一方、グループモードの場合は、制御部１５０は、経路切替スイッチ１３０にて、従ローカル発振部１２８を選択するように制御する（図４に示すＢ側）。このとき、制御部１５０は、電源制御部１５２に指示して、従ローカル発振部１２８の電源を投入し、従ローカル発振部１２８を動作させて、グループＡ、グループＢで別々の周波数で通信する。
【００６１】
更に図３のように、全アンテナモードとグループモードを兼用した場合は、スロット毎に経路切替スイッチ１３０を全アンテナモードなら主ローカル発振部１１８（図４に示すＡ側）にし、グループモードならば従ローカル発振部１２８（図４に示すＢ側）にする。
【００６２】
そのとき電源制御部１５２は、制御部１５０の指示で、シンセサイザのロックオンの時間分とグループモードの動作時は電源を投入する。
【００６３】
尚、全アンテナモードとグループモードの選択は、接続するユーザの数に応じて適応的に変化させればよいが、例えば、制御部１５０が、無線信号処理部１３６やベースバンド処理部１４６の処理を監視し、接続ユーザの数が所定の閾値を超えた場合に全アンテナモードからグループモードに切り替えることで設定する。
【００６４】
次に、無線信号処理部１３６の動作を説明する。
【００６５】
端末装置２００から無線受信する場合、アレイ処理部１３８は、受信信号の複素包絡線が一定であるといった信号の性質を予め知って、加算された信号の複素包絡線を一定とするウエイトを逐次算出したり、あるいは、通信相手から受信される所望信号のうち、内容が既知である部分（無線信号の場合ＵＷの部分）について、本来受信されるべき信号と、アレイ処理部１３８の加算された信号とを比較して、両者の誤差を減少させるウエイトを逐次算出する。このような制御を行うことによって、所望信号の到来方向に選択的に受信利得を高めた受信指向性が形成される。
【００６６】
一方、送信時は受信時に得られたウエイトをそれぞれのアンテナの送信信号のウエイトにすることにより、受信時の指向性と同一の指向性が送信時に形成され、送信信号は前記所望信号の到来方向へ選択的に送信される。但し、送信系と受信系との振幅差、位相差をキャリブレーションしておかないと送信時の指向性は所望信号に向かないことになる。
【００６７】
以上示した構成によれば、基地局アンテナ１０２ａと、１０２ｂにおいては、全アンテナモードおよびグループモードとも、主ローカル発振部１１８の出力するローカル信号が同経路で入力されるので、アレイ特性を補正するためのキャリブレーションデータを同一にでき、その処理のための演算回路とメモリ容量を減少させることができる。
【００６８】
また、同時に、キャリブレーション作業自体も経路の同一化により削減されるので時間短縮をすることができる。
【００６９】
更に、全アンテナモードで動作している場合においては、従ローカル発振部１２８の電源を遮断するよう構成したので、不要なスプリアスを発することなく、特性に優れた基地局装置を提供することができる。  
【００７０】
以上、本発明の実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００７１】
本実施の形態において、ローカル周波数信号の出力源として、主ローカル発振部１１８と従ローカル発振部１２８とを備える構成とした。しかしこれに限らず、例えば、グループモード時は、主ローカル発振部１１８を使用せず、従ローカル発振部１６０を更に備える構成であってもよい。
【００７２】
図５に従ローカル発振部１６０を更に備える構成を示す。図４に示した構成に対し、従ローカル発振部１６０と、経路切替スイッチ１６２が追加されている。
【００７３】
この構成において、全アンテナモードにて動作する場合には、経路切替スイッチ１３０と１６２は、共に主ローカル発振部１１８のローカル周波数信号を選択するよう（図５に示すＡ側）設定する。
【００７４】
一方、グループモードにて動作する場合には、互いに従ローカル発振部１２８，１６０のローカル周波数信号を選択するよう（図５に示すＢ側）設定する。
【００７５】
この構成によれば、従ローカル発振部（１２８、１６０）を、それぞれの接続先となる無線部の近傍に配置することができるため、系統間のアイソレーションの確保が容易となり、グループモード時の特性の改善を図ることができる。
【００７６】
本実施の形態において、基地局装置１００の備えるアンテナの数は、４本を例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、８本のアンテナを備え、４本毎のグループを２つ構成してもよいし、あるいは、２本毎のグループを４つ構成してもよい。すなわち、アンテナの数を分割して無線周波数を有効利用する構成であればよい。
【００７７】
また、本実施の形態においては、複数のアンテナによりアダプティブアレイ動作を行う基地局装置を例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、選択ダイバや合成ダイバなどのダイバーシチであってもよい。すなわち、全てのアンテナで動作する場合には、ひとつのローカル発振部から出力されるローカル周波数信号で動作し、複数のグループで動作する場合には、複数のローカル発振部から出力されるローカル周波数信号で動作すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本実施の形態に係る通信システムを示す図である。
【図２】本実施の形態に係る通信システムを示す図である。
【図３】本実施の形態に係るフレームフォーマットを示す図である。
【図４】本実施の形態に係る基地局装置の構成図である。
【図５】本実施の形態に係る基地局装置の構成図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  通信システム、１００  基地局装置、２００  端末装置、１０２  基地局アンテナ１０４  ＦＥＭ、１０６  送受信スイッチ、１０８  パワーアンプ、１１０  ローノイズアンプ、１１２  無線部、１１４  送信部、１１６  受信部、１１８  主ローカル発振部、１２０  シンセサイザＡ、１２２  シンセサイザＢ、１２４  スイッチ、１２８  従ローカル発振部、１２６  分配器、１３０  経路切替スイッチ、１３２  分配器、１３４  分配器、１３６  無線信号処理部、１３８  アレイ処理部、１４０  記憶部、１４２  変調部、１４４  復調部、１４６  ベースバンド処理部、１４８  回線インタフェース部、１５０  制御部、１５２  電源制御部、１６０  従ローカル発振部、１６２  経路切替スイッチ。
【図１】
2005124096.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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