(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに伝送線によって接続された複数のノード装置からなり、端末間においてパケットを転送するパケット転送装置であって、
前記複数のノード装置の各々が、
前記伝送線毎に各々が接続され、前記パケットを他のノード装置との間で送受信する複数の伝送ユニットと、
前記伝送線及び伝送ユニットを含む伝送経路の障害を監視し、当該障害が検知された障害伝送経路について障害情報を生成する監視ユニットと、
前記パケットの宛先毎の伝送経路が設定されたルーティングテーブルを保持し、前記ルーティングテーブルを参照して前記パケットのルーティング処理を行うルータユニットと、を含み、
前記監視ユニットは自身が生成した障害情報を、前記ノード装置のうちで前記障害伝送経路を介して対向するノード装置及び前記障害伝送経路の迂回経路に含まれる中継ノード装置に通知し、前記ノード装置の各々に含まれる各ルータユニットは、当該通知された障害情報に基づいて自身のルーティングテーブルを変更することを特徴とするパケット転送装置。
【請求項２】
互いに伝送線によって接続された複数のノード装置からなり、端末間においてパケットを転送するパケット転送装置であって、
前記複数のノード装置の各々が、
前記伝送線毎に各々が接続され、前記パケットを他のノード装置との間で送受信する複数の伝送ユニットと、
前記伝送線及び伝送ユニットを含む伝送経路の障害を監視し、当該障害が検知された障害伝送経路について障害情報を生成する監視ユニットと、
前記パケットの宛先毎の伝送経路が設定されたルーティングテーブルを保持し、前記ルーティングテーブルを参照して前記パケットのルーティング処理を行うルータユニットと、を含み、
前記ノード装置の全てから各ノード装置が生成した障害情報を取得する伝送管理手段と、
前記ノード装置の全てから取得された障害情報に基づいて、前記ノード装置のうちで前記障害伝送経路を介して対向するノード装置及び前記障害伝送経路の迂回経路に含まれる中継ノード装置のルーティングテーブルを変更するルータ管理手段と、
を含むことを特徴とするパケット転送装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のパケット転送装置であって、前記伝送線に用いられる伝送装置が、波長多重光伝送装置、波長多重光クロスコネクト装置、又は波長多重光ＡＤＭ装置であることを特徴とするパケット転送装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のパケット転送装置であって、前記複数のノード装置の各々が、少なくとも前記障害情報に応じて、前記伝送線を切替する伝送線切替手段を更に有することを特徴とするパケット転送装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載のパケット転送装置であって、前記ルーティングテーブルの変更又は前記伝送線の切替を、前記パケットの各々の障害時の通過優先度に応じて行う切替制御手段を有することを特徴とするパケット転送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端末間をパケット形式にて情報を転送するパケット転送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、パケット転送装置の従来例を示している。パケット通信網としてインターネットを用いた場合の従来例である。複数の端末１の各々は、インターネットにダイヤルアップ可能なパーソナルコンピュータである。これら複数の端末１は、公衆電話回線網２に接続される。公衆電話回線網２の複数の端子がノード装置３のルータ４のダイヤルイン・インタフェース４１に接続されている。
【０００３】
ルータ４は、ＩＳＰ（Internet Service Provider）内に設置されるハードウェアであり、ダイヤルアップユーザに対してインターネットへの接続を提供する。ルータ４は、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）プロトコルにおける１つのＩＰアドレスが付与される。一方、ルータ４は、そのＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）機能により、複数の端末１の各々に対してダイヤルアップ接続毎にＩＰアドレスを付与する。ルータ４のパスインタフェース４３ａ、４３ｂは、伝送装置５の伝送ユニット５１ａ及び５１ｂに接続されている。更に、伝送ユニット５１ａ及び５１ｂは伝送線９ａ及び９ｂに各々接続されている。
【０００４】
尚、端末１は、ダイヤルアップ以外に、ＬＡＮ経由又は専用線によって直接ルータ４に接続されている場合もある。又、ルータ４には、インタフェースとしてダイヤルインインタフェース４１等のアクセス用のインタフェースを持たず、他のルータとのみ接続される構成の場合もある。
パケットの送受信に際しては、複数の端末１の各々は、パケットの差し出しアドレスに自己の端末のアドレスを指定し、宛先アドレスに相手方の端末のアドレスを指定する。これにより、複数の端末１の何れか２つの間でパケット通信を行うことが可能となる。
【０００５】
ルータ４は、ルーティングテーブル４２に従ってパケットを経路設定（ルーティング）する。即ち、パケットの宛先アドレスに対応して設定されたノードに向けた経路上にパケットを転送する。例えば、あるパケットの宛先が伝送線９ｂに接続されたノードに繋がれた端末である場合には、かかるパケットをパスインタフェース４３ｂを介して伝送ユニット５１ｂにより伝送線９ｂを介して送信する様に、ルーティングテーブル４２が設定される。
【０００６】
以上の如く、ルータ４内のルーティングテーブル４２は、パケット転送おいて重要な役割を担う。ルーティングテーブル４２は、ルータ４内のメモリ上に展開され、ルータ４はこのルーティングテーブル４２の経路情報に従って、供給されるパケットの経路を決定する。ルーティングテーブル４２は、静的なテーブルとして固定的な経路情報を持つことも可能であるが、通常、ネットワークの状態に応じて適切な状態に動的に変更される。かかる変更を行うプロトコルの例としては、ＲＩＰ（Routing Information Protocol）が代表的であり、これはルータ４内の１つのプログラムとして動作する。かかるプロトコルによる経路設定の変更をなす基準としては、例えば、待ち時間、スループット及びホップ数（宛先ノードに至るまで途中のノード数）があり、１つの端末から発信されるパケットが最適に目的端末に到達するように設定される。又、該プロトコルは、他のノード或いは伝送経路（以下経路と称する）の障害発生の検出情報に応じて、かかる経路を迂回するようにルーティングテーブルを動的に変更し、障害時においてもパケットの欠損が発生しないようにしている。更には、１つのルータ４は、網内の他のルータ４とも連携動作する。即ち、１つのルータ４は、自己の経路情報を例えば３０秒周期でネットワークに同報配信する。これを受信した他のルータ４は、その情報を元に自己のルーティングテーブルを内容を修正する。
【０００７】
図２は、３つのノード装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃを含むパケット転送装置の従来例を示している。ノード３Ａについて見ると、複数の端末１が公衆電話回線網を介してルータ４ａに接続される。ルータ４ａは、光ファイバ伝送路の如き伝送線により伝送装置５ａに接続されている。ルータ４ａと伝送装置５ａは、同一筐体内に収まっていても良い。ルータ４ａからの伝送経路は、伝送装置５ａ内の伝送ユニットを経て、伝送線ＡＢ及びＡＣを介してノード３Ｂ及びノード３Ｃに各々接続されることになる。ノード３Ｂに接続された伝送線ＡＢは、ノード３Ｂの伝送装置５ｂ内の伝送ユニット（図示せず）を介してノード３Ｂのルータ４ｂに接続されている。更に、ノード３Ｂのルータ４ｂには、ノード３Ａの場合と同様に複数の端末１が接続されている。一方、ノード３Ｃへの伝送線ＡＣは、ノード３Ｃの伝送装置５ｃ内の伝送ユニットを介してノード３Ｃのルータ４ｃに接続されている。更に、ノード３Ｃのルータ４ｃには、ノード３Ａの場合と同様に複数の端末１が接続されている。ノード３Ｂ及び３Ｃの間は伝送線ＢＣを介して接続されている。
【０００８】
図２の従来例の動作において、ルータ４ａ、４ｂ、４ｃの各々の間では、適当な時間間隔をおいて、他のルータに対して診断メッセージを発信し、相手側のルータがこれに応答することにより経路の正常状態を確認している。例えば、何らかの不具合により伝送線ＡＢが断線し、ノード３Ａのルータ４ａが何回かの診断メッセージをノード３Ｂのルータ４ｂに送信しても応答がなかった場合、ノード３Ａのルータ４ａは、ノード３Ａとノード３Ｂとの間の経路が切断されたと判断し、ルーティングテーブル４２を書き換える。この結果、パケットは、伝送線ＡＣを介してノード３Ｃのルータ４ｃに送られ、次いでノード３Ｂのルータ４ｂに転送される。これにより、ノード３Ａとノード３Ｂとの間の通信はノード３Ｃに迂回されることで確保される。このような経路制御は、前述のＲＩＰにより行われ得る。しかし、診断メッセージを３０秒に一度の割合でしか送信しないので障害発生から障害検出迄に時間がかかるという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、障害に即時に対応して適切な経路設定の変更を高速になすことのできるパケット転送装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のパケット転送装置は、互いに伝送線によって接続された複数のノード装置からなり、端末間においてパケットを転送するパケット転送装置であって、前記複数のノード装置の各々が、前記伝送線毎に各々が接続され、前記パケットを他のノード装置との間で送受信する複数の伝送ユニットと、前記伝送線及び伝送ユニットを含む伝送経路の障害を監視し、当該障害が検知された障害伝送経路について障害情報を生成する監視ユニットと、前記パケットの宛先毎の伝送経路が設定されたルーティングテーブルを保持し、前記ルーティングテーブルを参照して前記パケットのルーティング処理を行うルータユニットと、を含み、前記監視ユニットは自身が生成した障害情報を、前記ノード装置のうちで前記障害伝送経路を介して対向するノード装置及び前記障害伝送経路の迂回経路に含まれる中継ノード装置に通知し、前記ノード装置の各々に含まれる各ルータユニットは、当該通知された障害情報に基づいて自身のルーティングテーブルを変更することを特徴とする。
請求項２に係る発明のパケット転送装置は、  互いに伝送線によって接続された複数のノード装置からなり、端末間においてパケットを転送するパケット転送装置であって、前記複数のノード装置の各々が、前記伝送線毎に各々が接続され、前記パケットを他のノード装置との間で送受信する複数の伝送ユニットと、前記伝送線及び伝送ユニットを含む伝送経路の障害を監視し、当該障害が検知された障害伝送経路について障害情報を生成する監視ユニットと、前記パケットの宛先毎の伝送経路が設定されたルーティングテーブルを保持し、前記ルーティングテーブルを参照して前記パケットのルーティング処理を行うルータユニットと、を含み、前記ノード装置の全てから各ノード装置が生成した障害情報を取得する伝送管理手段と、前記ノード装置の全てから取得された障害情報に基づいて、前記ノード装置のうちで前記障害伝送経路を介して対向するノード装置及び前記障害伝送経路の迂回経路に含まれる中継ノード装置のルーティングテーブルを変更するルータ管理手段と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図３は、本発明の第１の実施例を示している図である。この実施例においては、ノード３Ａ乃至３Ｃの各々の伝送装置１５ａ乃至１５ｃが、障害監視部５３ａ乃至５３ｃとルータ連絡部５２ａ乃至５２ｃとを含んでいて、ルータ１４ａ乃至１４ｃが対応するルータ連絡部５２ａ乃至５２ｃから障害情報を各々受け入れる。以上の点を除いて、図３の伝送装置は、図２の従来例と同様である。
【００１２】
第１の実施例における障害時の障害処理動作について説明する。
例えば、伝送線ＡＢに断線等の障害が発生したとすると、この障害をノード３Ｂの障害監視部５３ｂが検出する。障害監視部５３ｂは、伝送装置１５ｂ内のルータ連絡部５２ｂを介してノード３Ｂのルータ１４ｂに通知する。そして、ノード３Ｂのルータ１４ｂは、自己のルーティングテーブルを変更すると共に、ノード３Ａのルータ１４ａに対して、以後のノード３Ｂ宛のパケット送受信を伝送線ＡＣ及び伝送線ＢＣを含む経路を介して行う様に依頼する。この依頼は、伝送線ＢＣを含む経路（ノード３Ｂ→ノード３Ｃの向き）及び伝送線ＡＣを含む経路（ノード３Ｃ→ノード３Ａの向き）によりなされる。尚、途中のルータ１４ｃに対しても、同様にルーティングテーブルの変更が必要な場合には、その旨の依頼を行うパケットを送り、適切な転送を行う様に依頼する。上記動作によって、ルータ４ａ乃至４ｃのルーティングテーブルの書き換え後は、新たな経路（図中太線ライン）を介してパケットが転送される。
【００１３】
尚、伝送線障害時のルーティングテーブル書き換え依頼のパケット転送は、例えば、ＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）の様なラベルを用いた転送により行っても良い。
かかる構成においては、障害監視部５３ａ、５３ｂ，５３ｃが、ルータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃとは独立に直接障害検出を行う。従って高速な障害処理動作が可能となる。
【００１４】
図４は、本発明の第２の実施例を示している。各ノード内の伝送装置１５ａ乃至１５ｃは、障害監視・連絡部５４ａ乃至５４ｃを各々含んでいる。障害監視・連絡部５４ａ乃至５４ｃは、伝送線を含む経路の障害の発生を監視する。又、障害監視・連絡部５４ａ乃至５４ｃは、得られる障害情報を相互に供給し合う。第１の実施例においては、ルータ１４ａ乃至１４ｃが障害情報の相互転送をその同報配信機能により行い得るが、本実施例においては、障害情報の発信を伝送装置に含まれる障害監視・連絡部５４ａ乃至５４ｃが行う点で異なる。以上の点を除いて、第２の実施例は第１の実施例と同様である。
【００１５】
第２の実施例における障害時の動作について説明する。例えば、伝送線ＡＢに断線等の障害が発生したとする。伝送線ＡＢの障害をノード３Ｂの障害監視・連絡部５４ｂが検出する。障害監視・連絡部５４ｂは、伝送装置１５ｂ内のルータ連絡部５２ｂを介してノード３Ｂのルータ１４ｂに通知する。ルータ１４ｂは、自己のルーティングテーブルを変更する。又、ノード３Ｂの障害監視・連絡部５４ｂは、ノード３Ａの障害監視・連絡部５４ａに対して、ノード３Ｂ宛の以後のパケット送受信を伝送線ＡＣ及び伝送線ＢＣを含む経路を介して行う様に依頼する。この依頼は、伝送線ＢＣを含む経路（ノード３Ｂ→ノード３Ｃの向き）及び伝送線ＡＣを含む経路（ノード３Ｃ→ノード３Ａの向き）によりなされる。かかる依頼を受けたノード３Ａの障害監視・連絡部５４ａは、ルータ連絡部５２ａを介してノード３Ａのルータ１４ａにかかる依頼を転送し、これを受信したルータ１４ａは自身のルーティングテーブルを変更する。尚、途中のルータ１４ｃに対しても、同様にルーティングテーブルの変更が必要な場合には、その旨の依頼を行うパケットを送り、適切な転送を行う様にルータ１４ｃに依頼する。
【００１６】
尚、障害監視・連絡部５４ａ乃至５４ｃの各々の間の経路設定に関する制御情報の転送は、国際標準機構（ＩＳＯ）の提唱する開放型システム相互接続モデル（ＯＳＩ）のレイヤ２におけるデータリンクを各ノード間に設けることにより実現しても良い。
かかる構成においては、障害情報の転送にルータが関与しないので、より速い障害処理動作を行うことが可能である。
【００１７】
図５は、本発明の第３の実施例を示している。ここで、パケット転送装置は、各ノード３Ａ乃至３Ｃの各々に、第２の実施例における障害監視部・連絡部５４ａ乃至５４ｄに代えて障害監視・送信部５５ａ乃至５５ｃを含んでいる。障害監視・送信部５５ａ乃至５５ｃは、伝送線の障害発生を監視すると共に、該障害情報を伝送管理装置８に送信する機能を有する。伝送管理装置８は、ＮＥ−ＯｐＳ（Network Element Operation System）の如き網内の伝送装置を集中管理する装置であり、更に障害監視／送信部５５ａ乃至５５ｃから障害情報を一括して取り込みこれを保持する機能と、該障害情報をルータ管理装置６に連絡する連絡機能を有している。ルータ管理装置６は、ポリシサーバの如き網内の各ルータを管理する管理装置であり、更に、伝送管理装置８からの障害情報の連絡を受け取る機能と、各ルータ１４ａ乃至１４ｃの経路制御を指令管理する機能とを有している。伝送管理装置８とルータ管理装置６との間は、例えば専用線の如き回線により接続され、障害情報の連絡を可能としている。
【００１８】
第３の実施例における障害時の動作を説明する。例えば、伝送線ＡＢに断線等の障害が発生したとする。ノード３Ｂの障害監視・送信部５５ｂは、かかる障害情報を伝送管理装置８に送信する。送信を受けた伝送管理装置８は、該障害情報をその連絡機能によりルータ管理装置６に連絡する。連絡を受けたルータ管理装置６は、該障害情報に応じて新たなルーティング経路を導出する。そして、該ルーティング経路を各ノードのルータ１４ａ乃至１４ｃに対して伝達する。ルータ１４ａ乃至１４ｃは、これに応じてルーティングテーブルを書き換える。かかる一連の動作によって、以後、伝送線ＡＣ及び伝送線ＢＣを含む経路（図中の太線ライン）を介してパケットが転送される。
【００１９】
図６は、本発明の第４の実施例を示している。ここで、ノード３Ｃの伝送装置１５ｃは伝送線切替装置（以下ＳＷと称する）５６ｃを含み、ノード３Ｄの伝送装置１５ｄはＳＷ５６ｄを含んでいる。ＳＷ５６ｃは、ノード３Ａからの伝送線とルータ１４ｃに接続された伝送線とノード３Ｄに接続された伝送線との間で接続を切り替える機能を有する。ＳＷ５６ｄは、ノード３Ｃからの伝送線とルータ１４ｄに接続された伝送線とノード３Ｂに接続された伝送線との間で接続を切り替える機能を有する。この機能によって、必ずしも隣接していない２つのノード間に、中継ノードを経由した一連の伝送路（以下パスと称する）が設定される。例えば、図６において、パスＰ１は、ノード３ａのルータ１４ａからのノード３ｄのルータ１４ｄへのパスである。この様な網では、中継ノードおける伝送装置のＳＷを通るのでルータに負荷がかからない利点があり、トラヒックの多い２つのノード間にパスを設定することが可能である。その他の点は、図４の第２の実施例と同様である。尚、ＳＷ５６ｃ及びＳＷ５６ｄとして、光クロスコネクトを用いても良い。
【００２０】
図７は、本実施例において伝送線を切り替えた場合のブロック図である。
第４の実施例における障害時の障害処理動作について説明する。図６において、例えば、伝送線ＡＢ及びＡＢ’に断線等の障害が発生したとする。伝送線ＡＢ及びＡＢ’の障害をノード３Ｂの障害監視・連絡部５４ｂが検出する。当該障害監視・連絡部５４ｂは、これをルータ連絡部５２ｂを介してルータ１４ｂに通知する。ルータ１４ｂは、自己のルーティングテーブルを変更する。更に、ノード３Ｂの障害監視・連絡部５４ｂは、ノード３Ａの障害監視・連絡部５４ａに対して、ノード３Ｂ宛の以後のパケット送受信をパスＰ３及びＰ２を通る経路を介して行う様に依頼する。又、ノード３Ｂの障害監視・連絡部５４ｂは、ＳＷ５６ｄへの切り換え指示とルーティングテーブルの変更をノード３Ｃ及び３Ｄの各々の障害監視・連絡部５４ｃ及び５４ｄに対して行う。障害監視・連絡部５４ｃ及び５４ｄは、これに応じてＳＷ５６ｃ及びＳＷ５６ｄを対応して切り換える。かかる一連の動作により、ノード３Ａからノード３Ｂに至るパケットは、以後、図７のパスＰ４を含む経路を介して行われる。
【００２１】
図７のパスＰ４を含む経路は、ノード３ＤにおけるＳＷ５６ｄを切り換え、ノード３ｃ及びノード３ｄのルーティングテーブルを変更して接続された経路であり、ノード３Ｃ及びノード３Ｄの各々のルータ１４ｃ及び１４ｄを中継しない経路である。このようなルータの中継を経ない経路を設けることの利点としては、障害時に代替経路を提供する中継ノードのルータに余計な負荷を転嫁することなく障害処理動作を達成することにあるが、必ずしも、全ての中継ルータを通らないようにパスの経路が設定される訳ではなく、残存する伝送資源で最大スループットが出せる様にパス配置することが可能となる。
【００２２】
尚、上述の障害監視・連絡部５４ｃ及び５４ｄによる伝送線の切替は、必ずしも隣接した２つのノード間で行われる必要はなく、複数のノードを介した伝送線の接続において、中間に存在するノードの伝送線の切替を行うことで、ノード間の接続関係を変更する構成でも良い。
又、図７のパスＰ４の如きルータを経ない経路は、障害時の経路として利用されるばかりでなく、正常時においてもパケットの経路上のフロー分布を平準化するために使用されても良い。又、障害情報の一括収集並びにＳＷ５６ｃ及び５６ｄの切替指示を、第３の実施例における伝送管理装置８及びルータ管理装置６による連携動作により達成しても良い。
【００２３】
以上の４つの実施例において、各ノード間の伝送線に用いる伝送装置としては、通常の銅線によるアナログ／デジタル回線装置だけでなく、光ファイバによる波長多重光伝送装置、波長多重光クロスコネクト装置、或いは光波長多重光ＡＤＭ（Add Drop MUX）装置でも良い。
又、パケット通信におけるプロトコルとしては、インターネットにおいて用いられているＴＣＰ／ＩＰを代表例として説明したが、その他のパケット通信プロトコルを用いても良い。
【００２４】
又、障害情報に応じた伝送経路の設定又は切替装置の制御を、パケット各々の通過優先度に応じてなす制御手段を更に含んでも良い。この場合の通過優先度とは、障害発生に起因する網の伝送容量低減に際しても優先的に網を通過させるべきパケットの重要度を意味する。これを実現するには、例えば、以下のような手順が考えられる。先ず、正常時には、１）経路のスループットが最大化されるように経路設定して伝送線資源を使用する。次いで、２）各ノードがルータを通過する優先パケットの量と宛先を管理する。更に、３）経路設定に際して、通過優先度の高いパケットの比率に応じた伝送容量を提供する伝送線の配置を導出し、それを基に各ノード用のルーティングテーブルを作成して各ノードに配布する。
そして異常時に、４）該導出された伝送線配置に切り替えた上で、各ルータのルーティングテーブルを書き換える。かかる手順により、通過優先度の高いパケットのフローに最適化した伝送線の配置をなすことが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によるパケット転送装置においては、伝送線に直接繋がれた伝送装置が即時に障害を検出することにより、すばやい障害処理動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１つのノード装置を含むパケット転送装置の従来例を示すブロック図である。
【図２】３つのノード装置を含むパケット転送装置の従来例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例であるパケット転送装置のブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるパケット転送装置のブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施例であるパケット転送装置のブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施例であるパケット転送装置のブロック図である。
【図７】第４の実施例のパケット転送装置において伝送線を切り替えた場合のブロック図である。
【符号の簡単な説明】
１  複数の端末
２  公衆電話回線網
３  ノード
６  ルータ管理装置
８  伝送管理装置
１４  ルータ
１５  伝送装置
５２  ルータ連絡部
５３  障害監視部
５４  障害監視・連絡部
５５  障害監視・送信部
５６  伝送線切替装置
【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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