(57)【要約】【課題】  ＩＰネットワークによるＭＰＥＧ２−ＴＳの映像配信において、電波と同様の誤り特性を実現することができる送信装置、受信装置および映像配信システムを提供することを目的とする。【解決手段】  冗長符号を含まないＭＰＥＧ２−ＴＳパケットであって、受信または生成したＭＰＥＧ２−ＴＳパケットである第１のパケットに外符号を付与し、この外符号を付与したパケットを、第２のパケットとして出力する外符号処理部と、上記外符号処理部が出力した上記第２のパケットを複数個並べ、バイト単位で、複数個パケットに渡って並び替え処理し、この並び替えたパケットを、第３のパケットとして出力するインタリーブ処理部と、上記インタリーブ処理部が出力した上記第３のパケットを、複数個グループ化し、ＲＴＰヘッダとＵＤＰヘッダとが付与されたＩＰパケットを生成し、出力するＩＰパケット生成部とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＰネットワーク上に送信する送信装置において、
冗長符号を含まないＭＰＥＧ２−ＴＳパケットであって、受信または生成したＭＰＥＧ２−ＴＳパケットである第１のパケットに外符号を付与し、この外符号を付与したパケットを、第２のパケットとして出力する外符号処理部と；
上記外符号処理部が出力した上記第２のパケットを複数個並べ、バイト単位で、複数個パケットに渡って並び替え処理し、この並び替えたパケットを、第３のパケットとして出力するインタリーブ処理部と；
上記インタリーブ処理部が出力した上記第３のパケットを、複数個グループ化し、ＲＴＰヘッダとＵＤＰヘッダとが付与されたＩＰパケットを生成し、出力するＩＰパケット生成部と；
を有することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記インタリーブ処理部は、上記第２のパケットのバイト数の整数倍の数の上記第２のパケットを蓄積し、上記蓄積された各第２のパケットから、整数倍のバイトを読み出し、所定の位置に配置することによって、並び替え処理を実行し、これによって、上記第３のパケットを生成する処理部であることを特徴とする送信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
上記外符号処理部が付与する外符号は、短縮化リードソロモン（２０４、１８８）であることを特徴とする送信装置。
【請求項４】
ＩＰネットワークからＩＰパケットを受信する受信装置において、
受信したＲＴＰヘッダと、ＵＤＰヘッダとが付与されたＩＰパケットのペイロード部を、予め決められた長さに分割し、上記ペイロード部が分割されたパケットを第４のパケットとして出力するＩＰパケット処理部と；
上記ＩＰパケット処理部が出力した上記第４のパケットを複数個並べ、バイト単位に複数個パケットに渡って並べ替え処理を行い、第５のパケットを生成し、出力するデインタリーブ処理部と；
上記デインタリーブ処理部が出力した上記第５のパケットの予め定められた部分を、外符号と見なし、誤り訂正処理を行い、この誤り訂正処理したパケットを第６のパケットとして出力する外符号処理部と；
を有し、上記第６のパケットを、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットとして扱うことを特徴とする受信装置。
【請求項５】
請求項４において、
上記デインタリーブ処理部は、上記第４のパケットのバイト数の整数倍の数の第４のパケットを蓄積し、この蓄積された各第４のパケットから、整数個のバイトを読み出し、所定の位置に配置することによって、並び替え処理を行い、これによって、上記第５のパケットを生成する処理部であることを特徴とする受信装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、
上記外符号処理部で行われる誤り訂正処理は、短縮化リードソロモン（２０４、１８８）であることを特徴とする受信装置。
【請求項７】
ＭＰＥＧ２−ＴＳによって映像を送信する映像配信システムであって、
冗長符号を含まないＭＰＥＧ２−ＴＳパケットであって、受信または生成したＭＰＥＧ２−ＴＳパケットである第１のパケットに外符号を付与し、この外符号を付与したパケットを、第２のパケットとして出力する外符号処理部と、上記外符号処理部が出力した上記第２のパケットを複数個並べ、バイト単位で、複数個パケットに渡って並び替え処理し、この並び替えたパケットを、第３のパケットとして出力するインタリーブ処理部と、上記インタリーブ処理部が出力した上記第３のパケットを、複数個グループ化し、ＲＴＰヘッダとＵＤＰヘッダとが付与されたＩＰパケットを生成し、出力するＩＰパケット生成部とを具備する送信装置と；
受信したＲＴＰヘッダと、ＵＤＰヘッダとが付与されたＩＰパケットのペイロード部を、予め決められた長さに分割し、上記ペイロード部が分割されたパケットを第４のパケットとして出力するＩＰパケット処理部と；
上記ＩＰパケット処理部が出力した上記第４のパケットを複数個並べ、バイト単位に複数個パケットに渡って並べ替え処理を行い、第５のパケットを生成し、出力するデインタリーブ処理部と、上記デインタリーブ処理部が出力した上記第５のパケットの予め定められた部分を、外符号と見なし、誤り訂正処理を行い、この誤り訂正処理したパケットを第６のパケットとして出力する外符号処理部とを具備し、上記第６のパケットを、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットとして扱う受信装置と；
ＩＰネットワークと；
を有することを特徴とする映像配信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰネットワーク上におけるＭＰＥＧ２−ＴＳ伝送に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＥＧ２−ＴＳは、映像、音声のデジタル化、ネットワークを経由した配信に関する技術であり、デジタル放送の中核的技術であるので、近年急速に普及している。
【０００３】
一方、近年のＡＤＳＬ、ＦＴＴＨの普及によって、広帯域の通信環境を安価に構築することができる。ＭＰＥＧ２−ＴＳを、ＩＰ上で伝送することによって、現在、電波やＣＡＴＶ等で行われている放送とほぼ同等の映像サービスが可能になると考えられる。
【０００４】
電波等、従来の放送では、品質を確保するために、リードソロモン等、外符号による誤り訂正と、ビタビ符号化等、内符号による誤り訂正とを組み合わせて訂正している。これら誤り訂正技術を適用する場合、内符号による誤り訂正後に、１０−４の誤り率が求められ、内符号とリードソロモンによる外符号とによる誤り訂正を行った後に、１０−１１の誤り率が求められている。
【０００５】
一方、ＩＰネットワークでは、一般に品質が保証されないので、通信経路に転送データが集中した場合によく生じるパケットロスによる品質の低下が懸念される。
【０００６】
ＭＰＥＧ２−ＴＳをＩＰ上で伝送する従来技術として、ＩＥＴＦ  ＲＦＣ２２５０が存在している。
【０００７】
なお、ＩＰ上で、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットをカプセリングすることが知られ（たとえば、非特許文献１参照）、ＩＰ上で用いられる誤り制御訂正機能も知られている（たとえば、非特許文献２参照）。
【非特許文献１】D. Hoffmann他, ＩＥＴＦ  ＲＦＣ２２５０ “RTP Payload Format for MPEG1/MPEG2 Video”１９９８年１月（URL:http://www.ietf.org/rfc/rfc2250.txt?number=2250）
【非特許文献２】J. Rosenberg他, ＩＥＴＦ  ＲＦＣ２７３３ “An RTP Payload Format for Generic Forward Error Correction”１９９９年１２月（URL:http://www.ietf.org/rfc/rfc2733.txt?number=2733）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記ＩＥＴＦ  ＲＦＣ２２５０は、ＲＴＰヘッダを伴い、ＩＰパケット中におけるＭＰＥＧ２−ＴＳパケットの格納方法を規定している。この方法は、誤り訂正等、配信の信頼性の向上に関する仕組みは特になく、受信した映像の品質は、単純にＩＰパケットのパケットロス率によって決まる。全くのベストエフォートでパケットを伝送した場合、放送で要求している１０−１１の誤り率を実現することは困難であるという問題がある。
【０００９】
また、これを、ＤｉｆｆＳｅｒｖ、ＭＰＬＳ等のＱｏＳ技術のみで実現することも困難であるという問題がある。
【００１０】
ＩＰにおいて、再送機能をもつＴＣＰによって、高信頼な伝送が可能であるが、しかし、ＴＣＰは、再送制御であるので、時間遅延が生じ、したがって、受信者に違和感を与える可能性がある。
【００１１】
ＩＥＴＦ  ＲＦＣ２７３３はＩＰレベルでの高信頼性伝送技術を提供している。
【００１２】
しかし、ＩＰにおいては、電波とは異なり、データの誤りは、ランダムではなく、パケット単位で発生すると考えられ、したがって、データが誤った場合、電波の場合に比べて、より大きな影響が画像に出るという問題がある。
【００１３】
この問題は、ＩＥＴＦ  ＲＦＣ２７３３をベースに、誤り訂正符号を、たとえばリードソロモン等、他の誤り訂正技術に置き換えたとしても、解決されるものではない。
【００１４】
上記問題があるので、電波における放送と同レベルの誤り特性をもつ映像配信システムを、ＩＰで構築することは不可能であった。
【００１５】
本発明は、ＩＰネットワークによるＭＰＥＧ２−ＴＳの映像配信において、電波と同様の誤り特性を実現することができる送信装置、受信装置および映像配信システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ＩＰネットワーク上に送信する送信装置において、冗長符号を含まないＭＰＥＧ２−ＴＳパケットであって、受信または生成したＭＰＥＧ２−ＴＳパケットである第１のパケットに外符号を付与し、この外符号を付与したパケットを、第２のパケットとして出力する外符号処理部と、上記外符号処理部が出力した上記第２のパケットを複数個並べ、バイト単位で、複数個パケットに渡って並び替え処理し、この並び替えたパケットを、第３のパケットとして出力するインタリーブ処理部と、上記インタリーブ処理部が出力した上記第３のパケットを、複数個グループ化し、ＲＴＰヘッダとＵＤＰヘッダとが付与されたＩＰパケットを生成し、出力するＩＰパケット生成部とを有する送信装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＩＰネットワークを利用して映像を配信する場合、ネットワーク自身の大きな改良をせずに、映像配信の品質を向上することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明によれば、誤り訂正符号化として短縮化リードソロモンを利用するので、既存の市販技術を利用することができ、安価に実施できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例である。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の実施例１である映像配信システム１００の全体構成を示すブロック図である。
【００２１】
映像配信システム１００は、１台の送信装置１０と、複数台の受信装置２０とを有し、送信装置１０と受信装置２０とがＩＰネットワークＮＷに接続されている。
【００２２】
送信装置１０は、エンコーダ１に接続され、エンコーダ１を介して、ＭＰＥＧ２−ＴＳを受信する。なお、エンコーダ１を介してＭＰＥＧ２−ＴＳを受信する代わりに、送信装置１０の内部で、ＭＰＥＧ２−ＴＳを生成するようにしてもよい。
【００２３】
ここで、エンコーダ１から受信または送信装置１０が生成するＭＰＥＧ２−ＴＳパケットは、外符号のないものであり、パケット長は１８８バイトである。
【００２４】
図２は、送信装置１０の構成を示すブロック図である。
【００２５】
送信装置１０は、外符号処理部１１と、インタリーブ処理部１２と、ＩＰパケット生成部１３とを有する。
【００２６】
外符号処理部１１は、冗長符号を含まないＭＰＥＧ２−ＴＳパケットであって、受信または生成したＭＰＥＧ２−ＴＳパケットである第１のパケットに外符号を付与し、この外符号を付与したパケットを、第２のパケットとして出力する処理部である。
【００２７】
インタリーブ処理部１２は、上記外符号処理部が出力した上記第２のパケットを複数個並べ、バイト単位で、複数個パケットに渡って並び替え処理し、この並び替えたパケットを、第３のパケットとして出力する処理部である。なお、インタリーブは、データの順番を前後に入れ替えるという意味である。
【００２８】
ＩＰパケット生成部１３は、上記インタリーブ処理部が出力した上記第３のパケットを、複数個グループ化し、ＲＴＰヘッダとＵＤＰヘッダとが付与されたＩＰパケットを生成し、出力する生成部である。
【００２９】
次に、外符号処理部１１における処理の概要について説明する。
【００３０】
図３は、外符号処理部１１における処理の概要を示す図である。
【００３１】
受信したＭＰＥＧ２−ＴＳパケットは、外符号処理部１１で処理される。外符号処理部１１は、短縮化リードソロモン（２０４、１８８）による符号を計算し、この計算が、外符号として、各ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットに付与される。つまり、外符号処理部１１は、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケット（１８８バイト）に、短縮化リードソロモンによる外符号（１６バイト）を付加し、外符号付ＭＰＥＧ２−ＴＳパケット（２０４バイト）を出力する。
【００３２】
次に、外符号が付与されたＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを、インタリーブ処理部１２が処理する概要について説明する。
【００３３】
図４は、外符号が付与されたＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを、インタリーブ処理部１２が処理する概要を示す図である。
【００３４】
なお、図４中、縦長の小さい四角の枠囲い部分で、斜線が付されている部分(斜線四角部分)と、矢印とによって、斜線四角部分のパケットのどのデータが、どの部分に移動するか示している。
【００３５】
インタリーブ処理部１２は、上記外符号が付与されたＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを処理する。つまり、インタリーブ処理部１２は、１４２８個のＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを蓄積する。蓄積されたパケットのデータを、Ｂｉｎ（ｘ，ｙ）と表現し、このデータＢｉｎ（ｘ，ｙ）は、ｙ番目のＭＰＥＧ２−ＴＳパケットのｘ番目のバイトの値である。
【００３６】
ここで、外符号が付与されたＭＰＥＧ２−ＴＳパケットのパケット長が２０４バイトであるので、１≦ｘ≦２０４である。また、蓄積しているパケット数が１４２８個であるので、１≦ｙ≦１４２８である。
【００３７】
また、出力するパケットを、Ｂｏｕｔ（ｘ，ｙ）と表現する。そして、インタリーブ処理は、次のように記述することができる。
【００３８】
Bout(x, y)＝Bin(x, x＋y mod 1428), (1≦x≦204, 1≦y≦1428)  …  式（１）
インタリーブ処理部１２が出力したパケットは、２０４バイトのパケットであり、そのパケット数は、入力パケットの数と同じく、１４２８個である。
【００３９】
インタリーブ処理として、上記処理以外に、様々な処理方法が考えられる。たとえば、インタリーブによる符号の拡散（データを前後に入れ替えることによる符号の拡散）を大きくすることによって、ＩＰパケットのブロック的な誤りに対する耐力を強化するようにしてもよく、また、ネットワークである程度の品質を確保することができる状況では、インタリーブによる符号の拡散を小さくすることによって、遅延を小さくするようにしてもよい。
【００４０】
インタリーブ処理部１２が出力したパケットを、ＩＰパケット生成部１３が、ＩＰパケットに編成し、ＩＰネットワークＮＷに送信する。
【００４１】
図５は、ＩＰパケット生成部１３で処理された出力パケットのフォーマットを示す図である。
【００４２】
ＩＰパケット生成部１３で処理された出力パケットのフォーマットには、ＲＴＰヘッダを付与する。ＲＴＰヘッダには、シーケンス番号のフィールドが設けられている。このときに、１４２８個のパケットを、７パケット毎に分割し、この分割された２０４個のＩＰパケットで伝送する。ＲＴＰヘッダのシーケンス番号（２０４個のシーケンス番号）を１つの単位とし、この１つの単位となったシーケンス番号に基づいて、受信装置２０側で、パケットの欠落を認識することができ、また、パケットを整列する場合に利用することができる。
【００４３】
次に、受信装置２０について説明する。
【００４４】
図６は、受信装置２０の構成を示すブロック図である。
【００４５】
受信装置２０は、ＩＰパケット処理部２１と、デインタリーブ処理部２２と、外符号処理部２３とによって構成されている。
【００４６】
ＩＰパケット処理部２１は、受信したＲＴＰヘッダと、ＵＤＰヘッダとが付与されたＩＰパケットのペイロード部（パケットのうちで、ヘッダを除いた部分）を、予め決められた長さに分割し、上記ペイロード部が分割されたパケットを第４のパケットとして出力する処理部である。
【００４７】
デインタリーブ処理部２２は、上記ＩＰパケット処理部が出力した上記第４のパケットを複数個並べ、バイト単位に複数個パケットに渡って並べ替え処理を行い、第５のパケットを生成し出力する処理部である。
【００４８】
外符号処理部２３は、上記デインタリーブ処理部が出力した上記第５のパケットの予め定められた部分を、外符号と見なし、誤り訂正処理を行い、この誤り訂正処理したパケットを第６のパケットとして出力する処理部である。
【００４９】
そして、受信装置２０は、上記第６のパケットを、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットとして扱う。
【００５０】
ＩＰパケット処理部２１は、受信したＩＰパケットから、各種ヘッダを取り除き、ペイロード部（パケットのうちで、ヘッダを除いた部分）を抽出する。このペイロード部（１４２８バイト）を、７個に分割し、２０４バイトのパケットを生成する。
【００５１】
次に、デインタリーブ処理部２２が、７個に分割された２０４バイトのパケットを処理する動作について説明する。
【００５２】
図７は、デインタリーブ処理部２２が、２０４バイトのパケットを処理する概要を示す図である。
【００５３】
上記式（１）に従って、処理すれば、送信装置１０の外符号処理部１１が出力したパケットと同じパケットを生成することができる。このパケットを、外符号処理部２３に入力することによって、リードソロモンによる誤り訂正が行われたＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを生成する。
【００５４】
本実施例では、受信装置２０は、ＭＰＥＧ２のデコード機能を含まないが、ＭＰＥＧ２のデコード機能を、ＳＴＢ等に組み込むようにしてもよい。
【００５５】
ＩＰネットワークＮＷ上で、ＩＰパケットが失われた場合、デインタリーブ処理部２２で、ダミー符号を生成し、デインタリーブを行うことによって、ＭＰＥＧ２−ＴＳ上では、バイト単位の疑似ランダム誤りとして扱うことができる。つまり、本実施例では、リードソロモン符号によって情報を回復することができる。
【００５６】
また、本実施例では、連続８パケットのパケット誤り、パケットロスを回復することができる。このように、連続８パケットのパケット誤り、パケットロスを回復することができることは、バースト的に誤ることが多いＩＰネットワークＮＷ上で、品質を確保する観点から、重要である。
【００５７】
ＪＣＴＥＡＳＴＤ００７に記述されているように、短縮化リードソロモン（２０４、１８８）は、１０−４程度の誤り率を、１０−１１の誤り率に改善することが可能である。また符号を前後に拡散することによって誤った場合でも、インタリーブによって、画質への影響を小さくすることができる。
【００５８】
本実施例では、パケットの蓄積が行われることによって、遅延の発生が懸念される。送信装置１０に入力されるＭＰＥＧ２−ＴＳパケットのデータレートを、デジタルＣＡＴＶに相当する２９．１６２Ｍｂｐｓとする。本実施例では、送受信ともに、１４２８個のパケットを蓄積するので、送信、受信側それぞれで発生する遅延時間は
１４２８×１８８×８／２９１６２０００＝７３．６ｍｓｅｃ
であり、送信側の遅延時間と、受信側遅延時間とを合計すると、約１５０ｍｓｅｃの遅延時間になる。ＩＰネットワークＮＷでは、パケットロスとともに、遅延やジッタも発生するので、１５０ｍｓｅｃ程度の遅延は、バッファとして必要になる値である。また、衛星放送によって発生する遅延と比較しても、顕著な値ではない。
【００５９】
上記のように、送信装置１０は、外符号処理部１１と、インタリーブ処理部１２と、ＩＰパケット生成部１３とを有する。外符号処理部１１は、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットに外符号を付与し、ＩＰパケットには、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケット単位で格納されるので、このままではＩＰパケット単位の誤りに対処できない。
【００６０】
しかし、本実施例では、インタリーブ処理部１２において、外符号が付与されたＭＰＥＧ２−ＴＳパケットの各バイトを、複数のＭＰＥＧ２−ＴＳパケットに渡って入れ替えるので、ＩＰパケットが１つ欠落したとしても、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットのデータが、前後のＩＰパケットに分散しているので、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケット全体の情報が失われることを防止することができる。
【００６１】
上記実施例において、送信装置１０におけるインタリーブ処理部１２が、第２のパケットの長さのバイト数の整数倍の数の第２のパケットを蓄積するので、バイト単位の並べ替え処理を単純化することができる。
【００６２】
また、上記実施例において、送信装置１０における外符号処理部１１で付与される外符号を、短縮化リードソロモン（２０４、１８８）とし、この短縮化リードソロモン（２０４、１８８）は、広く利用されている外符号の符号化技術であるので、装置を安価に構成することができる。
【００６３】
上記実施例において、受信装置２０は、ＩＰパケット処理部２１と、デインタリーブ処理部２２と、外符号処理部２３とを有する。ＩＰパケット処理部２１は、受信したＩＰパケットのペイロード部を予め決められた長さに分割し、第４のパケットを生成する。デインタリーブ処理部２２は、複数の第４のパケットを並べ替える。この並べ替え処理によって生成される第５のパケットは、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットに外符号が付与されたパケットに相当すると想定される。
【００６４】
したがって、これを外符号処理部２３に入力することによって、外符号による誤りの訂正されたＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを生成することができる。このようにすることによって受信したＩＰパケットのうちで、１つが欠落していたとしても、ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットのデータが、前後のＩＰパケットに分散しているので、外符号の処理によってＭＰＥＧ２−ＴＳパケット中の失われた情報を回復することができる。
【００６５】
上記実施例において、受信装置２０におけるデインタリーブ処理部２２が、第４のパケットの長さのバイト数の整数倍の数の第４のパケットを蓄積するので、バイト単位の並べ替えの処理を単純化することができる。
【００６６】
上記実施例において、受信装置２０における外符号処理部２３で処理される外符号を、短縮化リードソロモン（２０４、１８８）とし、短縮化リードソロモン（２０４、１８８）は広く利用されている外符号の符号化技術であるので、装置を安価に構成することができる。
【００６７】
また、上記実施例において、ＩＰネットワークＮＷを利用した映像配信システムにおいて、送信装置１０、受信装置２０は、上記処理を行うので、ＩＰネットワークＮＷ中において、一定のパケットロスが発生しても、情報の回復が可能であり、回復不可能なパケットロスが発生しても、それはバイト単位のランダム上のものであり、画像の大きな毀損を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１である映像配信システム１００の全体構成を示すブロック図である。
【図２】送信装置１０の構成を示すブロック図である。
【図３】外符号処理部１１における処理の概要を示す図である。
【図４】外符号が付与されたＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを、インタリーブ処理部１２が処理する概要を示す図である。
【図５】ＩＰパケット生成部１３で処理された出力パケットのフォーマットを示す図である。
【図６】受信装置２０の構成を示すブロック図である。
【図７】デインタリーブ処理部２２が、２０４バイトのパケットを処理する概要を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１００…映像配信システム、
１…エンコーダ、
１０…送信装置、
１１…外符号処理部、
１２…インタリーブ部、
１３…ＩＰパケット生成部、
２０…受信部、
２１…ＩＰパケット処理部、
２２…デインタリーブ部、
２３…外符号処理部、
３０…デコーダ。
【図１】
2005236739.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005236739.tif 000007
【図６】
2005236739.tif 000008
【図７】
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