(57)【要約】少なくとも１つのデータ・ワードのブロックをマッピングして誤り訂正コード（ＥＣＣ）コード・ワードを生成する、データ・ワードを符号化する符号器および方法を与える。ＥＣＣコード・ワードは、境界により分離される複数の多重ビットＥＣＣ記号で定義される。境界に対するビット・パターンの相対的位置に基づいて、ビット・パターンがＥＣＣコード・ワード内で起こるのを制約する。
2004502264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ・ワードを符号化する方法において、
（ａ）  少なくとも１つのデータ・ワードのブロックをマッピングして、境界により分離された複数の多重ビット誤り訂正コード（ＥＣＣ）記号で定義されるＥＣＣコード・ワードを生成するステップと、
（ｂ）  前記境界に対するビット・パターンの相対的位置に基づいて、前記ビット・パターンが前記ＥＣＣコード・ワード内に現れることを制約するステップと、
を含むデータ・ワードを符号化する方法。
【請求項２】
ステップ（ａ）において、各ＥＣＣ記号は、複数の内側のビット位置と、該内側のビット位置より前記各境界の近くにある複数の外側のビット位置とを含み、
ステップ（ｂ）において、前記ビット・パターンを制約することは、前記内側のビット位置とは異なるコード制約を前記外側のビット位置に与えて、選択されたビット・パターンが前記内側のビット位置に現れることは許すが前記外側のビット位置に現れることは防ぐことを含む、
請求項１記載のデータ・ワードを符号化する方法。
【請求項３】
ステップ（ａ）は、
（ａ）（１）  或るコードに従って各データ・ワードを符号化してデータ・コード・ワードを生成するステップであって、当該或るコードは、前記多重ビットＥＣＣ記号の間の前記境界に対応する前記データ・コード・ワード内のビット位置に対する前記データ・コード・ワード内の前記ビット・パターンの位置に基づいて前記ビット・パターンが前記データ・コード・ワード内に現れることを抑制するステップと、
（ａ）（２）  少なくとも１つの前記データ・コード・ワードのブロックをマッピングして、前記ＥＣＣ記号の第１の集合を含む前記ＥＣＣコード・ワードのデータ・フィールドを生成するステップと、
を含む請求項１記載のデータ・ワードを符号化する方法。
【請求項４】
ステップ（ａ）は、
（ａ）（３）  境界により分離された前記ＥＣＣ記号の第２の集合をＥＣＣ記号の前記第１の集合の多項式関数として生成するステップと、
（ａ）（４）  ＥＣＣ記号の前記第２の集合の前記境界に対する前記ビット・パターンの相対的位置に基づいて、前記ビット・パターンがＥＣＣ記号の前記第２の集合内に現れることを制約するステップと、
（ａ）（５）  ＥＣＣ記号の前記第２の集合をマッピングして前記ＥＣＣコード・ワードのＥＣＣフィールドを生成するステップと、
を含む請求項３記載のデータ・ワードを符号化する方法。
【請求項５】
前記ビット・パターンは、第１および第２の２進状態の間の３連続遷移を有するビット・パターンを含み、前記遷移の中央の遷移は前記境界の１つで起こる、
請求項１記載のデータ・ワードを符号化する方法。
【請求項６】
連続したデータ・ワードを符号化してそれぞれの連続したコード・ワードを生成する符号器であって、
データ・ワード入力と、
コード・ワード出力と、
前記データ・ワード入力に受けた各連続したデータ・ワードを第１のコードに従ってマッピングして、前記コード・ワード出力でそれぞれの連続したコード・ワードを生成する第１の符号器ユニットであって、前記第１のコードは、各コード・ワード内の多重ビット誤り訂正コード（ＥＣＣ）記号の間の境界を識別して、前記境界から離れた各コード・ワード内のビット位置とは異なるコード制約を前記境界に近い各コード・ワード内のビット位置に与える、第１の符号器ユニットと、
を備える符号器。
【請求項７】
前記第１の符号器ユニットから前記連続したコード・ワードを受けて、少なくとも１つの前記コード・ワードのブロックをマッピングしてＥＣＣコード・ワードのデータ・フィールドを生成し、前記データ・フィールドと予め定められたＥＣＣ多項式関数に基づいてＥＣＣフィールドを前記データ・フィールドに連結するＥＣＣ符号器であって、前記ＥＣＣコード・ワードは、前記データ・フィールドおよびＥＣＣフィールド内の複数の多重ビットＥＣＣ記号で定義される、ＥＣＣ符号器、
を更に備える請求項６記載の符号器。
【請求項８】
前記ＥＣＣフィールド内の各ＥＣＣ記号を第２のコードに従ってマッピングして符号化されたＥＣＣ記号を生成する第２の符号器ユニットであって、前記第２のコードは、前記ＥＣＣフィールド内の前記符号化されたＥＣＣ記号の間の境界を識別して、前記ＥＣＣフィールド内の境界から離れたビット位置とは異なるコード制約を前記ＥＣＣフィールド内の前記境界に近い各符号化されたＥＣＣ記号内のビット位置に与える、第２の符号器ユニット、
を更に備える請求項７記載の符号器。
【請求項９】
前記第１および第２のコードは、選択されたビット・パターンが前記ＥＣＣコード・ワード内に現れるのを防ぎ、前記選択されたビット・パターンは、第１および第２の２進状態の間の３連続遷移を有し、前記遷移の中央の遷移は前記ＥＣＣコード・ワード内の前記ＥＣＣ記号境界の１つで起こる、請求項８記載の符号器。
【請求項１０】
ディスク・ドライブ記憶チャンネルにおいて、
データ記憶ディスクと通信することができる変換器と、
前記変換器に結合され、データを或るコードに従って符号化して、多重ビット誤り訂正コード（ＥＣＣ）記号で形成する連続したＥＣＣコード・ワードを生成する符号化手段であって、前記コードは多重ビットＥＣＣ記号の間の境界に対するビット・パターンの相対的位置に基づいて前記ビット・パターンが各ＥＣＣコード・ワード内に現れるのを制約し、前記ＥＣＣコード・ワードをコード・ワード・ストリームとして前記変換器に送信する、符号化手段と、
を備えるディスク・ドライブ記憶チャンネル。
【請求項１１】
ディスク・ドライブ記憶チャンネルにおいて、
データ記憶ディスクと通信することができる変換器と、
前記変換器に結合され、読み取り信号を前記変換器から受け、前記読み取り信号により表される連続した誤り訂正コード（ＥＣＣ）コード・ワードを或るコードに従って復号する復号手段であって、各ＥＣＣコード・ワードは複数の多重ビットＥＣＣ記号を含み、前記コードは前記多重ビットＥＣＣ記号の間の境界に対するビット・パターンの相対的位置に基づいて各ＥＣＣコード・ワード内の前記ビット・パターンを制約する、復号手段と、
を備えるディスク・ドライブ記憶チャンネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、米国暫定出願番号第６０／２１４，６９９号、２０００年６月２７日出願、「連結された誤り訂正コードを持つ磁気記録チャンネルのための不等保護を含む符号化（ＣＯＤＩＮＧ ＷＩＴＨ ＵＮＥＱＵＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ ＣＨＡＮＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＣＯＮＣＡＴＥＮＡＴＥＤ ＥＲＲＯＲ ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ ＣＯＤＥＳ）」からの優先権を請求する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は符号化システムに関する。詳しく述べると、本発明はディスク・ドライブやその他のデータ記憶装置などの記録チャンネル内の符号化装置に関する。
【０００３】
（発明の背景）
ディジタル通信システムの分野では、ディジタル情報は送信機から受信機にチャンネルを通して伝送される。「チャンネル」とは、記録媒体や、電話線や、電磁スペクトラムなどの種々の媒体を含む一般化された用語である。磁気ディスク・ドライブなどのデータ記憶装置ではチャンネルは記憶媒体を含み、ディジタル情報は記憶媒体に送られて或る時間記憶された後、回復されて受信機に送られる。
【０００４】
一般的な磁気ディスク・ドライブは、ハブまたはスピンドル上に取り付けられて回転する１個以上の硬いディスクを含む。各ディスクは流体式ベアリングで形成される関連するヘッドと変換器を有し、ディスクの表面と通信する。電気機械式アクチュエータは、データ・ヘッドをディスク表面上で半径方向に動かしてトラックを探索し、変換器をディスク表面上の所望のトラックの真上に保持してトラック追跡を行う。ドライブ・コントローラはホスト・システムから受けた命令に基づいてディスク・ドライブを制御して、ディスクから情報を検索し、またディスク上に情報を記憶する。ドライブ・コントローラは種々のサブシステムを含む。例えば、ホスト・システムと通信するための「ホスト・インターフェース」や、アクチュエータを制御するための「サーボ・サブシステム」や、記憶媒体上にデータを記録するための「書き込みチャンネル」や、記憶媒体から記録されたデータを受けるための「読み取りチャンネル」などである。
【０００５】
情報は一般にディスク表面上の同心データ・トラック内に記憶される。変換器を流れる電流の方向を制御することにより、選択されたデータ・トラック内のディスク表面上に磁束反転を符号化する。非ゼロ復帰反転（ＮＲＺＩ）符号化と呼ばれる符号化方式では、ディジタルの「１」はデータ・トラック内の１つの磁気領域から次の磁気領域への磁束反転で表され、ディジタルの「０」は１つの磁気領域から次の磁気領域への磁束反転がないことで表される。
【０００６】
ディスクからデータを検索するとき、サーボ・サブシステムは電気機械式アクチュエータを制御してデータ・ヘッドを所望のデータ・トラック上に飛ばし、データ・トラック内に記憶されている磁束反転を検出し、かかる磁束反転に基づいて読み取り信号を生成する。一般にこの読み取り信号を読み取りチャンネルで調整して復号し、磁束反転で表されるデータを回復する。一般的な読み取りチャンネルは、自動利得制御回路と、低域フィルタと、アナログ・ディジタル変換器またはサンプラと、シーケンス検出器と、復号器とを含む。
【０００７】
読み取りチャンネル内のシーケンス検出器としては、これまでビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）検出器が用いられてきた。検出器の入力が信号と加算的な白色、ガウス雑音から成るとき、また一般的な分岐規準（検出器に与えられる信号内の誤りの２乗）が用いられるとき、ビタビ検出器は最尤（ＭＬ）シーケンス検出器として動作する。次に、検出されたビット・シーケンスを復号器に送り、復号して元のユーザ・データを生成する。
【０００８】
ディスク・ドライブ記憶チャンネルを含む全てのチャンネルは、搬送する信号内に雑音を生じる。チャンネル雑音に起因する信号誤りを検出しまた場合によっては訂正するため、多数の符号化方式が開発されている。かかる符号化方式は、多数のデータ・ビットで形成されるユーザ・データ・ワードを多数のコード・ビットで形成されるコード・ワードに変換する。コード・ワードに与えられる符号化制約は、誤り事象を生成しやすいビット・シーケンスの発生を防ぐように設計され、チャンネルから受けた信号内の誤りを検出しまた場合によっては訂正することができる。
【０００９】
ユーザ・データ・ビット数とコード・ビット数との平均比率（ｍ／ｎ）をコードのコード・レートと呼ぶ。一般に、受信チャンネル内の誤りを検出して訂正する能力はコード・レートが低いほど高い。なぜなら、コード・レートが低いということはコード・ワード内の冗長情報の量が大きいことを意味するからである。しかし、符号器がビットを追加するほど、チャンネルを通して信号を送信するのに必要な時間とエネルギーは増加する。
【００１０】
複数のコード制約方式が提案されている。例えば、ディスク・ドライブでは、磁気媒体を回転させるスピンドル・モータの回転速度は時間と共に変化する。このため、読み取り信号電圧パルスの間の時間間隔は不均一になる。読み取りタイミング・クロックの位相と周波数を読み取り信号電圧パルスの位相と周波数に同期させるには、位相同期ループ（ＰＬＬ）が用いられる。ＰＬＬを定期的に更新するため、或るコードを用いて、読み取り信号内の連続した「ゼロ」の数が或る最大数「ｋ」より大きくならないように制限してよい。この種のコードを、「ｋ」制約を持つランレングス制限（ＲＬＬ）コードと呼ぶ。「ｋ」の値が小さくなるほどＰＬＬの性能は良くなるが、「ｋ」の値が小さくなるほどこのコードを実現するのが難しくなる。
【００１１】
またこのコードは、符号化されたビット・ストリーム内の連続した「１」の数を制限して記号間の干渉の影響を制限する。記号間の干渉は、送信信号内の連続した遷移が互いに干渉するときに起こる。かかるコードを、「ｊ」制約を持つ最大遷移実行（ｍａｘｉｍｕｍ ｔｒａｓｉｔｉｏｎ ｒｕｎ）（ＭＴＲ）コードと呼ぶ。ただし、「ｊ」はチャンネル信号内に許される連続した遷移の最大数である。例えば、３つ以上の連続した遷移の発生を防ぐには、ＭＴＲ制約ｊ＝２を持つコードを設計してよい。ＭＴＲコードを用いると記号間の干渉は減少するが、多数の利用可能なコード・ワードが除外されるので、高いコード・レートを持つＭＴＲ制約を実現することは困難であり、場合によっては不可能である。
【００１２】
磁気記録チャンネルの中には誤り訂正コード（ＥＣＣ）により更に保護を与えるものがある。データの連続したブロック（符号化されたもの、または符号化されないもの）をマッピングして、データ・フィールドおよびＥＣＣフィールドを有する連続した誤り訂正コード・ワードを生成する。データのブロックをデータ・フィールドにマッピングし、これを多数の多重ビットＥＣＣ記号に分割する。データ・フィールド内のＥＣＣ記号を或る多項式関数に与えると、ＥＣＣフィールドを形成する「パリティ・ビット」と呼ばれる追加の多重ビットＥＣＣ記号を生成する。データ・フィールドに連結される追加のＥＣＣ記号の数は、訂正することが可能なＥＣＣコード・ワード内のＥＣＣ記号の数を決定する。例えば、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ方式のＥＣＣでＥＣＣコード・ワード内の１つの記号を訂正するには、２つの追加のＥＣＣ記号を必要とする。ＥＣＣフィールド内で連結する２４の追加のＥＣＣ記号を有するＥＣＣコード・ワードは、ＥＣＣコード・ワード内で最大１２記号の誤り事象を訂正することができる。
【００１３】
この場合は、読み取りチャンネル内でＥＣＣ復号器を用いてＥＣＣコード・ワード内の誤りを検出して訂正する。送信されたＥＣＣコード・ワード内の対応する記号と一致しない受信されたＥＣＣコード・ワード内の記号毎に、受信されたコード・ワード内の他の記号と、追加の記号を生成するのに用いられた多項式関数とに基づいて、ＥＣＣ復号器は正しい記号を決定する。
【００１４】
かかる符号化方式は、いくつかの誤り事象の発生を防ぎ、残りのほとんどの誤り事象を訂正する手段を与えるのに有効であるが、高いコード・レートで実現するのは困難である。これはコードの効率と記憶チャンネルの速度を制限する。本発明はかかる問題に対処して、従来の技術より優れた方法を提供する。
【００１５】
（発明の概要）
本発明の１つの形態は、データ・ワードを符号化する方法に関する。すなわち、少なくとも１つのデータ・ワードのブロックをマッピングして誤り訂正コード（ＥＣＣ）コード・ワードを生成する。ＥＣＣコード・ワードは、境界により分離された複数の多重ビットＥＣＣ記号と定義される。境界に対するビット・パターンの相対的位置に基づいて、ビット・パターンがＥＣＣコード・ワード内で起こるのを制約する。
【００１６】
本発明の別の形態は、連続したデータ・ワードを符号化してそれぞれの連続したコード・ワードを生成する符号器に関する。この符号器は、データ・ワード入力と、コード・ワード出力と、第１の符号器ユニットを含む。第１の符号器ユニットは、データ・ワード入力に受けた各連続したデータ・ワードを第１のコードに従ってマッピングして、コード・ワード出力でそれぞれの連続したコード・ワードを生成する。第１のコードは、各コード・ワード内の多重ビット誤り訂正コード（ＥＣＣ）記号の間の境界を識別し、境界から離れた各コード・ワード内のビット位置とは異なるコード制約を、境界に近い各コード・ワード内のビット位置に与える。
【００１７】
本発明の別の形態は、変換器と符号器を含むディスク・ライブ記憶チャンネルに関する。変換器はデータ記憶ディスクと通信することができる。符号器は変換器に結合して、データを或るコードに従って符号化して、多重ビットＥＣＣ記号で形成する連続した誤り訂正コード（ＥＣＣ）コード・ワードを生成する。このコードは、多重ビットＥＣＣ記号の間の境界に対するビット・パターンの相対的位置に基づいて、ビット・パターンが各ＥＣＣコード・ワード内で発生するのを防ぐ。次に、符号器はＥＣＣコード・ワードをコード・ワード・ストリームとして変換器に送信する。
【００１８】
本発明の更に別の形態は、変換器と復号器を含むディスク・ドライブ記憶チャンネルに関する。変換器はデータ記憶ディスクと通信することができる。復号器は変換器に結合し、変換器から読み取り信号を受け、読み取り信号により表される連続した誤り訂正コード（ＥＣＣ）コード・ワードを或るコードに従って復号して連続したデータ・ワードを生成する。各ＥＣＣコード・ワードは複数の多重ビットＥＣＣ記号を含み、このコードは、多重ビットＥＣＣ記号の間の境界に対するビット・パターンの相対的位置に基づいて、各ＥＣＣコード・ワード内のビット・パターンを制約する。
【００１９】
（例示の実施の形態の詳細な説明）
図１は、本発明が有効なディスク・ドライブ１００の斜視図である。ディスク・ドライブ１００は、ベース１０２とトップ・カバー（図示せず）を持つハウジングを含む。ディスク・ドライブ１００は、ディスク・クランプ１０８によりスピンドル・モータ（図示せず）上に取り付けられたディスク・パック１０６を更に含む。ディスク・バック１０６は複数の個別のディスクを含み、中心軸１０９の回りに共に回転するように取り付けられる。各ディスク表面には関連するディスク・ヘッド・スライダ１１０があり、スライダ１１０はディスク・ドライブ１００に取り付けられてディスク表面と通信する。図１に示す例では、スライダ１１０はサスペンション１１２により支持され、サスペンション１１２はアクチュエータ１１６のトラック・アクセシング・アーム１１４に取り付けられている。図１に示すアクチュエータは、回転移動コイル・アクチュエータと呼ばれる型であって、一般に１１８で示す音声コイル・モータ（ＶＣＭ）を含む。音声コイル・モータ１１８は、ヘッド１１０を取り付けたアクチュエータ１１６を回転軸１２０の回りに回転させて、ディスク内径１２４とディスク外径１２６の間の弓形経路１２２に沿ってヘッド１１０を所望のデータ・トラックの上に位置決めする。音声コイル・モータ１１８は、ヘッド１１０とホスト・コンピュータ（図示せず）により生成される信号に基づいて、内部回路１２８内のサーボ電子回路により駆動される。
【００２０】
内部回路１２８内の書き込み回路は、記憶すべきデータを符号化して連続したコード・ワードを生成し、これを予備符号化して非ゼロ復帰反転（ＮＲＺＩ）書式（または、ＮＲＺ書式）を生成し、変調して、直列アナログ書き込み信号を形成する。ヘッド１１０上の書き込み変換器は、アナログ書き込み信号に基づいてディスク表面上の磁気層内に磁束反転を符号化する。読み取り動作中は、へッド１１０内の読み取り変換器は磁束反転を検出して直列アナログ読み取り信号を生成する。アナログ読み取り信号は直列ディジタル信号に変換され、内部回路１２８内の検出器および復号器回路に与えられて、回復されたデータ信号が生成される。
【００２１】
図２は、本発明に用いられる一般化された通信装置１３８のブロック図である。図１のディスク・ドライブでは、通信装置１３８はヘッド１１０と、ディスク１０６と、回路１２８内の内部論理により形成される。通信装置１３８は符号器回路１３９を含み、符号器回路１３９は第１のビット・レベル符号器１４０と、記号レベル誤り訂正コード（ＥＣＣ）符号器１４４と、マルチプレクサ１４８と、第２のビット・レベル符号器１５０を含む。ビット・レベル符号器１４０は連続したデータ・ワード１４２を受け、この連続したデータ・ワードを或るコードに従って符号化して連続したデータ・コード・ワード１４３を生成する。各データ・ワード１４２は、任意の数のビットを含んでよい。ビット数が大きいほど符号器１４０が達成するコード・レートは大きい。前記コードは連続したデータ・コード・ワード１４３をビット・レベルで制約して、チャンネル１６０内に或る共通の誤り事象の原因となることが知られているビット・パターンを持つコード・ワードが発生するのを防ぐ。
【００２２】
例えば、前記コードは「ｋ」制約を持つラン・レングス制限（ＲＬＬ）コードを含んでよい。「ｋ」制約は、読み取り信号内の連続したゼロの数が最大数「ｋ」より大きくならないよう制限する。または前記コードは、符号化されたビット・ストリーム内の連続した１の数を制限して、送信信号内の連続した遷移が互いに干渉するときに起こる記号間干渉の影響を制限する。かかるコードを、「ｊ」制約を持つ最大遷移実行（ＭＴＲ）コードと呼ぶ。ただし、「ｊ」はチャンネル信号内に許される連続した遷移の最大数である。符号器１４０は、上に述べたコードの種類に加えてまたは代わりに、他の種類のコードを用いることができる。後で詳細に説明する１つの実施の形態では、このコードは、多重ビットＥＣＣ記号内で各ビットが有する相対的位置に基づいて、各データ・コード・ワード１４２内の異なるビット位置に異なる制約を与える。これには、符号器１４０が実現するコードが、各データ・コード・ワード１４３内のＥＣＣ記号境界を識別する必要がある。
【００２３】
符号器１４０はブロック符号器を含んでよく、または状態で駆動してよく、全てのコード・ワード１４３を注意して選択して、共通の誤り事象の原因となるコード・ワードが発生するのを防ぐ。符号器１４０は組み合わせ論理で実現してよく、または各ユーザ・データ・ワードとその対応するコード・ワードの間の変換を行うルックアップ・テーブルを持つソフトウエアで実現してもよい。その他のハードウエアやソフトウエアを用いて実現してもよい。
【００２４】
符号器１４０が生成した連続したデータ・コード・ワード１４３は、マルチプレクサ１４８の一方の入力とＥＣＣ符号器１４４に入り、この両者はデータ・コード・ワード１４３の連続したブロック（またはセクタ）を符号化して、連続したＥＣＣコード・ワード（ＥＣＣブロックまたはセクタとも呼ぶ）１４９をマルチプレクサ１４８の出力で生成する。各ＥＣＣコード・ワード１４９は、それぞれ１つ以上の多重ビットＥＣＣ記号で形成するデータ・フィールドとＥＣＣフィールドを含む。マルチプレクサ１４８はデータ・コード・ワード１４３の各ブロックをマッピングして、対応するＥＣＣコード・ワード１４９のデータ・フィールドを生成し、１つ以上のＥＣＣ記号をデータ・フィールド内に形成する。
【００２５】
ＥＣＣ符号器１４４は、データ・フィールド内のＥＣＣ記号に基づいてＥＣＣフィールドのための追加のＥＣＣ記号１５２を生成する。例えば、追加のＥＣＣ記号は、データ・フィールド内のＥＣＣ記号を多項式関数に与えて生成してよい。ＥＣＣフィールド内で連結された追加のＥＣＣ記号の数は、各ＥＣＣコード・ワード内の訂正可能なＥＣＣ記号の全数を決定する。例えば、１つの特定のＥＣＣは、ＥＣＣコード・ワード内の訂正可能なＥＣＣ記号毎に２つの追加のＥＣＣ記号を必要とする。任意の種類のＥＣＣ（例えば、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ ＥＣＣ）を用いてよい。
【００２６】
ビット・レベル符号器１５０は、追加のＥＣＣ記号１５２を符号化して、符号器１４０がデータ・コード・ワード１４２に与えたのと同じコード制約を与える。この場合も、このコードは、ＥＣＣ記号内の各ビットの相対的位置に基づいて異なるビット位置に異なる制約を与える。１つの実施の形態では、各ＥＣＣ記号を符号化して対応する符号化されたＥＣＣ記号１４６を生成する。各追加のＥＣＣ記号１５２内のビット数は各データ・ワード１４２内のビット数より少ないので、ビット・レベル符号器１５０のコード・レートはビット・レベル符号器１４０のコード・レートより小さい。別の実施の形態では、複数の追加のＥＣＣ記号を一緒に符号化して対応するコード・ワードを生成する。次に、得られた符号化されたＥＣＣ記号１４６をマルチプレクサ１４８の他方の入力に与える。
【００２７】
マルチプレクサ１４８は、データ・コード・ワード１４３の各ブロックをマッピングして対応するＥＣＣコード・ワード１４９のデータ・フィールドを生成し、またマルチプレクサの入力を時間多重化することにより、追加の符号化されたＥＣＣ記号１４６の各集合をマッピングして対応するＥＣＣコード・ワード１４９のＥＣＣフィールドを生成する。別の実施の形態では、他の構造と方法を用いて、追加の符号化されたＥＣＣ記号１４６を対応するＥＣＣコード・ワード１４９のデータ・フィールドに連結してよい。
【００２８】
並直列変換器１５５は、連続したＥＣＣコード・ワード１４９を受け、各ＥＣＣコード・ワード１４９を直列表現に変換し、この直列表現を連結して、ＥＣＣコード・ワード・ビット１５４の直列ストリームを生成する。送信機／プレコーダ１５６は、直列コード・ワード・ストリーム１５４を受け、チャンネルからの信号を回復するのに用いられる検出器の種類に関して最適になるようにこのシーケンスを調整する。送信機／プレコーダ１５６は、符号化された書き込み信号１５８を生成してチャンネル１６０に与える。
【００２９】
ディスク・ドライブ１００では、チャンネル１６０はヘッド１１０内の書き込み変換器と、デスク・パック１０６と、ヘッド１１０内の読み取り変換器を含む。符号化された書き込み信号は、書き込み変換器によりディスク表面に記憶される。読み取り動作中は、読み取り変換器は記憶され符号化された情報をディスク表面から読み取り、符号化された情報を読み取り信号１６４として受信機／検出器１６２に与える。受信機／検出器１６２は、読み取り信号１６４を増幅して濾波し、複数の既知の検出方法の１つを用いて、読み取り信号から符号化された情報を回復する。例えば、受信機／検出器１６２は、ビタビ検出器、決定フィードバック等化（ＤＦＥ）、決定フィードバックによる固定遅延ツリー探索（ＦＤＴＳ／ＤＦ）、回復状態（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｓｔａｔｅ）シーケンス検出（ＲＳＳＥ）を用いてよい。チャンネル１６０からの信号を検出して増幅した後、受信機／検出器１６２は回復されたコード・ワード・ビットのシーケンス１６５を生成して直並列変換器１６３に与える。
【００３０】
直並列変換器１６３は、ビットをグループ化してＥＣＣコード・ワードを生成し、ＥＣＣコード・ワードを直列書式から並列書式に変換する。連続して回復されたＥＣＣコード・ワード１６６は、符号器１３９が生成したＥＣＣコード・ワードの長さに対応する長さを有する。直並列変換器１６３は、連続して回復されたＥＣＣコード・ワード１６６をＥＣＣ復号器および訂正回路１６８に並列書式で出力する。回路１６８は、符号器１５０が用いた符号化規則の逆を用いてＥＣＣフィールド内の追加のＥＣＣ記号を復号して元のＥＣＣ記号を生成し、ＥＣＣコード・ワード１６６内のＥＣＣ記号とＥＣＣ符号器１４４が用いた多項式関数とに基づいて、誤りを含むＥＣＣ記号があるかどうか判定する。誤りを含むＥＣＣ記号の数が回路１６８で訂正することが可能な記号の最大数より大きくない限り、元の送信ＥＣＣ記号は回復される。
【００３１】
次に、回復されたＥＣＣコード・ワードからデータ・フィールドを取り出してデータ・コード・ワード１７０の元のブロックを回復し、これを復号器１７２に与える。ビット・レベル復号器１７２は、符号器１４０が用いた符号化規則の逆を用いて、連続したデータ・コード・ワード１７０を復号してそれぞれのデータ・ワード１７４を生成する。
【００３２】
上に述べたように、ビット・レベル符号器１４０および１５０は、各ＥＣＣ記号内の異なるビット位置に関して一様でない誤り保護を与える。１つの実施の形態では、各ＥＣＣ記号の中央付近のビット位置に比べてＥＣＣ記号境界の近くのビット位置に対して一層多くの誤り保護を与える。これは、各ＥＣＣ記号の「外側の」ビット位置にコード制約の１つの集合を与え、各ＥＣＣ記号の「内側の」ビット位置にコード制約の別の集合を与えることにより行う。
【００３３】
これは、ＥＣＣ復号器および訂正回路１６８の誤り訂正能力に大きな影響を与える誤り事象に対して大きな保護を与える。符号器１４０および１５０が用いるコードは、ＥＣＣ記号境界をまたがない誤りに比べてＥＣＣ記号境界をまたぐ誤りに対して一層大きな保護を与える。ＥＣＣ記号境界をまたぐ誤り事象は、２つの連続したＥＣＣ記号内に誤りを生じる。かかる多重記号誤り事象が発生するのを防ぐことにより、各ＥＣＣコード・ワード内に存在する誤りを含むＥＣＣ記号の全数が減り、回路１６８が所定のＥＣＣコード・ワード内の全てのＥＣＣ記号を回復できる可能性が大きくなる。
【００３４】
また、或るビット・パターンが起こることを各ＥＣＣ記号の「内側の」ビット位置では許すが「外側の」ビット位置では許さないことにより、比較的高いコード・レートを保持することができる。なぜなら、ＥＣＣ記号境界に影響を与えるビット・パターンだけが制約されるからである。したがって、使用するビット・パターンの可能な全数を一層大きくすることができる。
【００３５】
磁気記録チャンネルでは、最も起こりやすい誤り事象は１ビットと３ビットの誤り事象である。１ビット誤り事象は、常に１ビットＥＣＣ記号誤りになる。３ビット誤り事象は、ＥＣＣ記号境界をまたぐ場合には２つのＥＣＣ記号誤りになることがある。１つの実施の形態では、符号器１４０および１５０はＥＣＣ記号境界での「３ビット」誤り事象を除くために境界ＭＴＲコードを用いる。このコードは、ＥＣＣ記号境界で中央の遷移を行う３ビットを生成するような２つのＮＲＺパターン（または１つのＮＲＺＩパターン）を除去する。
【００３６】
図３−１と図３−２は、符号器１４０および１５０が発生を防ぐ違法のＮＲＺビット・パターンを含むＥＣＣコード・ワードの部分を示す図である。上に述べたように、各ＥＣＣコード・ワードは、データおよびＥＣＣフィールド内で互いに連結する複数の多重ビットＥＣＣ記号で形成する。図３−１において、ＥＣＣコード・ワード３００は、１０ビットのＥＣＣ記号３０１および３０２（他にもあるが）を含み、その間に境界３０３を有する。ＥＣＣコード・ワード３００内の各ＥＣＣ記号は、１つ以上の「外側の」ビット位置３０４と１つ以上の「内側の」境界ビット位置３０６を有し、これらは互いに重なってよい。ＥＣＣ記号３０１の「外側の」境界ビット位置の「０１」とＥＣＣ記号３０２の「外側の」境界ビット位置の「０１」により形成されるＮＲＺパターンは３遷移を含み、中央の遷移は境界３０３で起こる。図３−２では、ＥＣＣコード・ワード３１０はＥＣＣ記号３１１および３１２（他にもあるが）を含み、その間に境界３１３を有する。図３−１に示すパターンと同様に、ＮＲＺパターン「１０１０」は３遷移を含み、中央の遷移は２つのＥＣＣ記号３１１と３１２の間の境界３１３で起こる。符号器１４０および１５０はかかるパターンを、「外側の」境界ビット位置３０４では発生を防ぐが「内側の」ビット位置３０６では許す。
【００３７】
図３−３と図３−４は、符号器１４０および１５０が発生を防がない複数の合法のＮＲＺビット・パターンを含むＥＣＣコード・ワードの部分を示す図である。図３−３において、ＥＣＣコード・ワード３２０はＥＣＣ記号３２１および３２２（他にもあるが）を含み、その間に境界３２３を有する。ＮＲＺパターン「１０１００」は３遷移を含むが、中央の遷移は「外側の」ビット・パターン３０４内の境界３１３で起こらない。図３−４では、ＥＣＣコード・ワード３３０はＥＣＣ記号３３１および３３２（他にもあるが）を含み、その間に境界３３３を有する。図３−３に示すパターンと同様に、ＮＲＺパターン「００１０１」は３遷移を含むが、中央の遷移は２つのＥＣＣ記号３３１と３３２の間の境界３３３で起こらない。
【００３８】
符号器１４０および１５０で図３−１および図３−２に示すパターンを取り除き、復号器１６８および１７２で対応する制約を与えることにより、ＥＣＣ記号境界での２つの可能な３ビット誤り事象と、ＥＣＣ記号境界での３ビットを含む一層大きな誤り事象を全て除去することができる。単一のＥＣＣ記号の内側のビット位置３０６で起こる３ビット誤り事象には同じ制約を与えない。したがって、ＥＣＣ記号の境界の近くのビット位置では、ＥＣＣ記号内のビット位置よりビット誤り率の確率が低い。
【００３９】
全ての３ビット誤り事象を除去するＭＴＲコードを用いるのは、コード・レートが大きいので不利である。なぜなら、３ビットを形成する全てのビット・パターンの発生を防ぐには、多数のコード・ビットを用いなければならないからである。本発明の上述の実施の形態では、ＥＣＣ記号境界での全ての３ビット誤り事象の発生は防ぐが、残りの３ビット誤り事象は防がないので効率的な妥協が得られる。残りの３ビット誤り事象は単一ＥＣＣ記号に限られるので、かかる誤り事象はＥＣＣ復号器で訂正できる可能性が大きい。かかる誤りの発生をＭＴＲコードによりビット・レベルで防ぐ必要はない。したがって、ＭＴＲコード制約を緩和して一層高いコード・レートを得ることができる。
【００４０】
一例として、チャンネル１６０（図２に示す）が３ビット誤りだけを有すると仮定する。ＥＣＣ符号器１４４は１０ビット記号で形成し、ＥＣＣ復号器１６８は、各ＥＣＣコード・ワード内の最大１２のＥＣＣ記号を訂正する能力を有すると仮定する。符号器１４０および１５０（これも図２に示す）が符号化を行わないとき、ＥＣＣコード・ワード内で７つの誤り事象が起こればＥＣＣ能力を超える。この７つの誤り事象が全てＥＣＣ記号境界で起こる場合は、１４のＥＣＣ記号が誤りを持つので、１２のＥＣＣ記号誤り能力を超える。ＥＣＣコード・ワード毎に１パリティ・ビットを用いる場合は、ＥＣＣコード・ワード内に８つの誤り事象が起こればＥＣＣ能力を超える。境界ＭＴＲコード（ＥＣＣ記号境界で３ビット誤りの発生を防ぐ）を用いてパリティがない場合、ＥＣＣコード・ワード内に１３の誤り事象が起こればＥＣＣ能力を超える。
【００４１】
図４は、連結されたＥＣＣコードを有する符号化されたチャンネルと符号化されないチャンネルについて、Ｘ軸４０１に事象誤り率をとり、Ｙ軸４００にその関数として訂正されたビット誤り率をとってプロットしたグラフである。訂正されたビット誤り率は、訂正できないＥＣＣコード・ワード（セクタ）の数を、読み取ったビットの数で割った比である。線４０２は符号化されない例についての訂正されたビット誤り率を表し、線４０３は境界ＭＴＲで符号化された例についての訂正されたビット誤り率を表す。境界ＭＴＲで符号化された例は、符号化されない例に比べて訂正できないＥＣＣコード・ワードが明らかに少ない。
【００４２】
図５は、本発明の１つの実施の形態において、符号器１４０が行う符号化プロセスを示す図である。ステップ５００で、符号器１４０は符号化のための、連続したｍビットのデータ・ワードを受ける。ステップ５０１で、符号器１４０は各連続したｍビットのデータ・ワードを或るコードに従ってマッピングして、それぞれの連続したｎビットのコード・ワードを生成する。このコードは、各コード・ワード内の、ＥＣＣ符号器１４４が後で定義する多重ビットＥＣＣ記号の間の境界を識別し、ＥＣＣ境界から遠い各コード・ワード内のビット位置とは異なるコード制約をＥＣＣ境界に近い各コード・ワード内のビット位置に与える。ステップ５０２で、符号器１４０は得られたコード・ワードをＥＣＣ符号器１４４に出力する。
【００４３】
図６は、本発明の一例において、符号器１４４および１５０が行うプロセスを示す流れ図である。ステップ６００で、ＥＣＣ符号器１４４は符号器１４０から符号化されたデータ・ワードのブロックを受ける。ステップ６０１で、ＥＣＣ符号器１４４はこのデータ・ワードのブロックを対応するＥＣＣコード・ワードのデータ・フィールドに与え、これを複数の多重ビットＥＣＣ記号に分割する。ステップ６０１で、データ・フィールド内のＥＣＣ記号を多項式に与え、これを用いて追加のＥＣＣ記号を生成してデータ・フィールドに連結する。ステップ６０３で、ビット・レベル符号器１５０は、追加のＥＣＣ記号を或るコードに従ってマッピングして符号化されたＥＣＣ記号を生成し、ビット・レベル符号器１４０が与えたのと同じ制約を与えて、ＥＣＣ記号境界で３ビットが発生するのを防ぐ。ステップ６０４で、符号化されたＥＣＣ記号をＥＣＣコード・ワードのＥＣＣフィールドに与えてデータ・フィールドに連結する。得られた符号化されたＥＣＣコード・ワードを書き込みチャンネル内の次の段階に出力する。
【００４４】
図７は、本発明の一例に係る、符号器１３９を通るデータの流れを示す図である。符号器１４０（図２に示す）は、データ・ワードのブロック７００を符号化して、それぞれ符号化されたデータ・ワードのブロック７０１を生成する。符号化されたデータ・ワードのブロック７０１をＥＣＣコード・ワード７０３のデータ・フィールド７０２に直接与える。データ・フィールド７０２は、複数の多重ビットＥＣＣ記号に分割される。別の実施の形態では、ＥＣＣ符号器１４４は符号化されたデータ・ワードのブロックに多項式関数を与えて、データ・フィールド７０２内にＥＣＣ記号を生成する。符号化されたデータ・ワード７０１のブロックを多項式７０４にも与えて、追加のＥＣＣ記号７０５を生成する。所望の誤り訂正コードを実現するのに任意の適当な多項式を用いてよい。次に符号器１５０は、追加のＥＣＣ記号を符号化して符号化されたＥＣＣ記号７０６を生成し、ＥＣＣコード・ワード７０３のＥＣＣフィールド７０８に与える。これは「系統的な」型の符号器の一例である。
【００４５】
図８は、図２に示す符号器回路１３９の代わりに用いることが可能な、本発明の別の実施の形態に係る符号器回路８００のブロック図である。符号器回路８００は、記号レベルＥＣＣ符号器８０２と、マルチプレクサ８０４と、ビット・レベル符号器８０６を含む。連続して入力されたデータ・ワード８１０のブロックをマルチプレクサ８０４の第１のデータ入力に与え、対応するＥＣＣコード・ワード８１２のデータ・フィールドにマルチプレクサ８０４の出力でマッピングする。この場合も、上に述べたように各ＥＣＣコード・ワードのデータフィールドを複数のＥＣＣ記号に分割する。連続したデータ・ワードのブロック８１０をＥＣＣ符号器８０２にも与え、データ・フィールド内のＥＣＣ記号に基づいて、ＥＣＣフィールドのための追加のＥＣＣ記号８１２を生成する。例えば、追加のＥＣＣ記号は、データ・フィールド内のＥＣＣ記号を多項式関数に与えて生成してよい。次に追加のＥＣＣ記号をマルチプレクサ８０４の第２のデータ入力に与える。マルチプレクサ８０４は、追加のＥＣＣ記号８１４の連続した集合を連続したＥＣＣコード・ワード８１２のＥＣＣフィールドに連結する。
【００４６】
ビット・レベル符号器８０６は、各ＥＣＣコード・ワード８１２を受けて、図２の符号器１４０および１５０が与えたのと同じコード制約を与える。１つの実施の形態では、符号器８０６は、ＥＣＣコード・ワード８１２内の各ＥＣＣ記号を符号化して対応する符号化されたＥＣＣ記号を生成するブロック符号器である。この場合も、ＥＣＣ記号内の各ビットの相対的位置に基づいて、コードは異なるビット位置に異なる制約を与える。各ＥＣＣ記号内のビット数は各データ・ワード１４２（図２の）内のビット数より小さいので、符号化回路８００の全コード・レートは符号化回路１３９の全コード・レートより小さい。符号化回路１３９では、各ＥＣＣコード・ワードの大多数のビットはデータ・ビットであり、ビット・レベル符号器１４０により一層高いレートで符号化される。少数のビットだけが符号器１５０によりＥＣＣ記号ベースの低いレートで符号化される。本発明では他の符号化方式も用いてよい。
【００４７】
要約すると、本発明の１つの形態は、データ・ワード１４２を符号化する方法に関する。すなわち、少なくとも１つのデータ・ワード１４２のブロック７００をマッピングして誤り訂正コード（ＥＣＣ）コード・ワード１４９，７０１を生成する。ＥＣＣコード・ワード１４９，７０１は、境界３０３，３１３，３２３，３３３により分離された複数の多重ビットＥＣＣ記号３０１，３０２，３１１，３１２，３２１，３２２，３３１，３３２で定義される。境界３０３，３１３，３２３，３３３に対するビット・パターンの相対的位置３０４，３０６に基づいて、ビット・パターン（例えば、図３−１および３−２に示すもの）がＥＣＣコード・ワード１４９，７０１内で発生するのを制約する。
【００４８】
本発明の別の形態は、連続したデータ・ワードを符号化してそれぞれの連続したコード・ワードを生成するための符号器１３９に関する。この符号器は、データ・ワード入力１４２と、コード・ワード出力１４３と、第１の符号器ユニット１４０を含む。第１の符号器ユニット１４０は、データ・ワード入力１４２に受けた各連続したデータ・ワードを第１のコードに従ってマッピングして、コード・ワード出力１４３でそれぞれの連続したコード・ワードを生成する。この第１のコードは、各コード・ワード内の多重ビット誤り訂正コード（ＥＣＣ）記号３０１，３０２，３１１，３１２，３２１，３２２，３３１，３３２の間の境界３０３，３１３，３２３，３３３を識別し、境界３０３，３１３，３２３，３３３から離れた各コード・ワード内のビット位置３０６とは異なるコード制約を、境界に近い各コード・ワード内のビット位置３０４に与える。
【００４９】
本発明の別の形態は、変換器１１０と符号器１３９を含むディスク・ドライブ記憶チャンネル１３８に関する。変換器１１０は、データ記憶デスク１０６と通信することができる。符号器１３９は変換器１１０に結合して、データ１４２を或るコードに従って符号化して、多重ビットＥＣＣ記号３０１，３０２，３１１，３１２，３２１、３２２，３３１，３３２で形成する連続した誤り訂正コード（ＥＣＣ）コード・ワード１４９，７０１を生成する。このコードは、多重ビットＥＣＣ記号３０１，３０２，３１１，３１２，３２１、３２２，３３１，３３２の間の境界３０３，３１３，３２３，３３３に対するビット・パターンの相対的位置３０４，３０６に基づいて、ビット・パターンが各ＥＣＣコード・ワード１４９，７０１内で発生するのを制約する。次に、符号器１３９は、ＥＣＣコード・ワード１４９，７０１をコード・ワード・ストリーム１５４として変換器１１０に送信する。
【００５０】
本発明の更に別の形態は、変換器１１０と復号器１６８，１７２を含むディスク・ドライブ記憶チャンネル１３８に関する。変換器１１０はデータ記憶ディスク１０６と通信することができる。復号器１６８，１７２は、変換器１１０に結合して変換器１１０から読み取り信号１６４を受け、読み取り信号１６４により表される連続した誤り訂正コード（ＥＣＣ）コード・ワード１６６を或るコードに従って復号して連続したデータ・ワードを１７４を生成する。各ＥＣＣコード・ワード１６６は、複数の多重ビットＥＣＣ記号３０１，３０２，３１１，３１２，３２１，３２２，３３１，３３２を含み、このコードは、多重ビットＥＣＣ記号３０１，３０２，３１１，３１２，３２１，３２２，３３１，３３２の間の境界３０３，３１３，３２３，３３３に対するビット・パターンの相対的位置３０４，３０６に基づいて、各ＥＣＣコード・ワード１６６内のビット・パターンを制約する。
【００５１】
理解されるように、上の説明では本発明の種々の実施の形態の多くの特徴と利点を、本発明の種々の実施の形態の構造と機能の詳細と共に示したが、この開示は単なる例であって、詳細については、特に特許請求の範囲を記述する用語の広い一般的な意味で示される全範囲について本発明の原理内の構造と部品の配置に関して変更を行ってよい。例えば、本発明の範囲と精神から逸れることなくチャンネルの特定の応用に従って特定の要素を変更し、同時に同じ機能性を実質的に保持してよい。更に、ここに説明した実施の形態は、ディスク・ドライブ・システムの読み取りおよび書き込みチャンネルに関するものであるが、当業者が理解するように、本発明の教示は、本発明の範囲と精神から逸れることなく、他の装置や、同様な通信装置や、その他の記憶装置に適用することができる。また本明細書と特許請求の範囲に用いられている「結合」という用語は、直接接続または１つ以上の中間構成要素を通した接続を含んでよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の諸形態を実施することが可能なディスク・ドライブの斜視図である。
【図２】
本発明の１つの実施の形態に係る、図１に示すディスク・ドライブ内のデータ記憶チャンネルのブロック図である。
【図３−１】
図２に示す記憶チャンネル内で用いられる符号器および復号器により発生を防ぐ、違法のＮＲＺビット・パターンを含むＥＣＣコード・ワードの部分を示す図である。
【図３−２】
図２に示す記憶チャンネル内で用いられる符号器および復号器により発生を防ぐ、違法のＮＲＺビット・パターンを含むＥＣＣコード・ワードの部分を示す図である。
【図３−３】
図２に示す記憶チャンネル内で用いられる符号器および復号器により許される、複数の法定のＮＲＺビット・パターンを含むＥＣＣコード・ワードの部分を示す図である。
【図３−４】
図２に示す記憶チャンネル内で用いられる符号器および復号器により許される、複数の法定のＮＲＺビット・パターンを含むＥＣＣコード・ワードの部分を示す図である。
【図４】
連結されたＥＣＣコードを有する符号化されたまたは符号化されないチャンネルについて、訂正されたビット誤り率を事象誤り率の関数としてプロットしたグラフである。
【図５】
本発明の１つの実施の形態に係る、図２に示す第１のビット・レベル符号器が行う符号化プロセスを示す図である。
【図６】
本発明の一例に係る、図２に示すＥＣＣ符号器および第２のビット・レベル符号器が行うプロセスを示す図である。
【図７】
図２に示すＥＣＣ符号器およびビット・レベル符号器を通るデータの流れを示す図である。
【図８】
本発明の別の実施の形態に係る符号器回路のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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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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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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2004502264.tif 000048
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004502264.tif 000049
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004502264.tif 000050
【国際調査報告】
2004502264.tif 000051
2004502264.tif 000052