(57)【要約】【課題】秘密分散法を適用して機密情報を分散保管する際に、機密情報のデータ量が増えるに従って増大する管理コストを、機密性を保持しながらも、最低限度に抑える。【解決手段】分割部１３は、機密情報Ｓを処理単位でＳ1，Ｓ2,・・・，Ｓtと分割する。相関関係生成部１４は、相関関係作成関数ｇ１，ｇ２により、ＳiとＳi+1間に相関関係を持たせる。分散処理部１５は、分割データＳ1’，Ｓ2’，・・・，Ｓt’の各々に対してそれぞれ、中間シェアとして｛Ｓ11，Ｓ12，・・・，Ｓ1n｝，｛Ｓ21，Ｓ22，・・・，Ｓ2n｝，・・・，｛Ｓt1，Ｓt2，・・・，Ｓtn｝を作成する。分割データＳ1’から作成された中間シェアは、他のシェアを最終的に復元するために必須の情報となるため、管理レベルを他のシェアよりも上げ、特別管理記憶部１８に格納する。他の分割シェアについては通常記憶部１７に格納する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
秘密分散法によるシェア作成方法であって、
機密情報を電子化したファイルを、秘密分散処理を行う処理単位に分割するステップと、
処理単位に分割された分割データ間に相関関係を持たせるステップと、
相関関係を持たせた分割データに秘密分散法を適用してシェアを作成するステップと、
作成されたシェアのうち、生成された相関関係を解くために必須の分割データから作成されたシェアの１つ、あるいは複数、あるいは全てを、特別な管理下に置かれた特別管理記憶部に格納し、該シェア以外のシェアを通常の管理下に置かれた通常記憶部に格納するステップと
を有するシェア作成方法。
【請求項２】
相関関係を持たせるステップにおいて、ＸＯＲを用いた相関関係作成関数を分割データ間に持たせる、請求項１に記載のシェア作成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシェア作成方法により作成されたシェアから、もとの機密情報を復元する復元方法であって、
シェアから秘密分散処理を行う前の分割データを復元するステップと、
復元された分割データ間の相関関係を解くステップと、
相関関係を解かれた分割データを結合して、もとの機密情報を復元するステップと
を有する復元方法。
【請求項４】
秘密分散法によるシェア作成装置であって、
機密情報を電子化したファイルを、秘密分散処理を行う処理単位に分割する手段と、
処理単位に分割された分割データ間に相関関係を持たせる手段と、
相関関係を持たせた分割データに秘密分散法を適用してシェアを作成する手段と、
作成されたシェアのうち、生成された相関関係を解くために必須の分割データから作成されたシェアの１つ、あるいは複数、あるいは全てを格納する、特別な管理下に置かれた特別管理記憶部と
該シェア以外のシェアを格納する、通常の管理下に置かれた通常記憶部と、
外部からの秘密分散要求を受け付ける手段と
を有するシェア作成装置。
【請求項５】
請求項４のシェア作成装置により作成されたシェアから、もとの機密情報を復元する復元装置であって、
シェアから秘密分散処理を行う前の分割データを復元する手段と、
復元された分割データ間の相関関係を解く手段と、
相関関係を解かれた分割データを結合して、もとの機密情報を復元する手段と
を有する復元装置。
【請求項６】
１つまたは複数のクライアント端末と、１つまたは複数のファイル保管サーバにより構成され、前記各ファイル保管サーバは、もとの機密情報を復元するために必須の分割データから作成されたシェアの１つ、あるいは複数、あるいは全てを格納する、請求項４に記載の、特別な管理下に置かれた特別管理記憶部と、該シェア以外のシェアを格納する通常の通常記憶部を有するファイル管理システム。
【請求項７】
端末間の機密情報の送信方法において、請求項１または２のシェア作成方法で、もとの機密情報を復元するために必須の分割データから作成されたシェアの１つ、あるいは複数、あるいは全てを厳重な管理下の別ルートで送受信し、それ以外のシェアをメールなどの通常ルートで送受信することを特徴とする機密情報の送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機密情報を複数に分散して、個々の分散情報（シェア）から元の情報を復元不可能とする秘密分散技術に関するものであり、特にシェアの作成方法、復元方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、企業からの情報漏洩が深刻化している。企業内では、ファイルサーバ上の機密文書の参照や、電子メールに添付された重要文書の受け取りなどが、業務の過程で日常的に行われ、よって、社員が通常使用しているクライアントに機密情報が一時的あるいは永続的に格納されることが多い。クライアントに格納された情報は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）／ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）メモリ等の可搬媒体への複製により容易に外部に持ち出させることから、漏洩の危険性が高い。漏洩を防止する方法として、情報の利用に制限をかけたり、情報を暗号化したりする方法があるが、権限を持った社員による外部への流通を防ぐことは難しく、また機密情報を暗号化した場合、定期的に暗号化鍵を更新する必要があり、その管理が非常に面倒である。
【０００３】
この問題を解決する方法として、機密情報を、秘密分散法によって所定の数が集まらなければ元の情報を全く復元できない複数の断片情報（シェア）に分割し、クライアントのストレージに格納し永続化させる方法がある。すなわち、権限を持った社員がＰＣ内のファイルを持ち出したとしても、それは分割された情報の一部分であり、所要数が集まらなければ全く元の情報を得ることができない。なおかつ、所要数が集まれば元の情報を復元できるため、煩雑である暗号化鍵の管理をする必要が全く無い。
【０００４】
秘密分散法の一つに、Ｓｈａｍｉｒ法と呼ばれる（ｋ，ｎ）閾値型秘密分散法がある（非特許文献１）。また、他の方法として特許文献１や特許文献２に記載された方法もある。
【０００５】
元来、秘密分散法は、機密情報を暗号化する鍵を分散保管する用途に用いられることが多く、最大でも１〜数Ｋバイト程度の秘密鍵を分散可能な処理性能が満足されていればよかった。ところが、機密文書は秘密鍵に比較して非常にファイルサイズが大きく、そのまま秘密分散法を適用するのは難しいことが多い。例えば、Ｓｈａｍｉｒ法を素体で実装しようとした場合、機密文書全体を処理単位とすることが可能な素数を準備することは実用時間では難しく、また、大きな数の剰余演算を行うことは実用時間内では困難であるので、現実的でない（非特許文献２）。そのため、前述の秘密分散法の実装においては、機密文書を適当な処理単位に分割し（この分割されたデータを分割データと呼ぶ）、分割データごとに秘密分散法を適用してシェアを作成し（このシェアを中間シェアと呼ぶ）、最終的に他媒体や端末に分散保管するシェア（最終シェアと呼ぶ）を作成する処理を行う。また、中間シェアを、ネットワーク等を介して他端末のストレージに次々に送信し、他端末上で最終シェアを作成する場合も考えられる。
【非特許文献１】Ａ．Ｓｈａｍｉｒ，“Ｈｏｗ  ｔｏ  Ｓｈａｒｅ  ａ  Ｓｅｃｒｅｔ”，Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＣＭ，Ｖｏｌ．２２，１１，１９７９
【非特許文献２】「秘密分散法を用いた広域分散ファイルシステム」，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｏｃｈｉ−ｔｅｃｈ．ａｃ．ｊｐ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｒｏｎ／２００２／ｇ５／ｉｎｆｏ／１０５５１１５．ｐｄｆ
【特許文献１】特開２００４−２１３６５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述の通り、中間シェアは、分散処理を行う端末のメモリやハードディスク等の記憶領域に一時的もしくは半永久的に格納されたり、ネットワークを介して送信され、他端末に格納されたりするが、この際に、記憶領域への不正アクセスやネットワーク上での盗聴により、中間シェアが流出する可能性がある。すると、中間シェアが流出した分割データ部分については、もとの機密情報を復元するために入手しなければならないシェアの数が少なくなり、機密情報が漏洩する危険性が高くなる。さらに、中間シェアが流出したことが原因で、もとの機密情報が復元された箇所から、機密文書全体に関する情報が漏洩する可能性もあり、中間シェアが流出した箇所だけでなく機密文書全体が漏洩する危険性がある（図１０参照）。
【０００７】
よって、秘密分散法を適用して機密情報を分散保管する場合、機密情報全体の漏洩の危険性を回避するには、分散処理を行う際の中間シェア全てを同等の機密レベルにより管理する必要があり、機密情報のデータ量が大きくなるに従い、管理する必要のある中間シェアが増えるため、管理コストが増大する。
【０００８】
本発明の目的は、秘密分散法を適用して機密情報を分散保管する際に、機密情報のデータ量が増えるに従って増大する管理コストを、機密性を保持しながらも削減し、最低限度に抑えることを可能とするシェア作成方法および装置、ならびに復元方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のシェア作成方法は、機密情報を電子化したファイルを、秘密分散処理を行う処理単位に分割するステップと、処理単位に分割された分割データ間に相関関係を持たせるステップと、相関関係を持たせた分割データに秘密分散法を適用してシェアを作成するステップと、作成されたシェアのうち、生成された相関関係を解くために必須の分割データから作成されたシェアの１つ、あるいは複数、あるいは全てを、特別な管理下に置かれた特別管理記憶部に格納し、該シェア以外のシェアを通常の管理下に置かれた通常記憶部に格納するステップとを有する。
【００１０】
また、本発明の復元方法は、上記シェア作成方法により作成されたシェアから、もとの機密情報を復元する復元方法であって、シェアから秘密分散処理を行う前の分割データを復元するステップと、復元された分割データ間の相関関係を解くステップと、相関関係を解かれた分割データを結合して、もとの機密情報を復元するステップとを有する。
【発明の効果】
【００１１】
秘密分散法に基づいて機密情報を分散保管する際に、最終シェア全体を厳重に管理するのではなく、シェアの一部、すなわち中間シェアを特に厳重に保管することにより、他の中間シェアの管理レベルを上げることなく、全体として機密漏洩の危険を防止しながらも、最終シェアの管理コストを下げることが可能である。
【００１２】
例えば、大規模ファイル分散管理システムを、秘密分散法を用いて複数サーバで実現する場合、複数のサーバに分散配置された最終シェアの漏洩の危険性を下げるには、全サーバの全ストレージで均一に管理レベルを上げる必要があるが、本発明を適用することにより、全サーバ、あるいは一部のサーバの、一部のストレージを耐タンパなストレージとして厳重に管理下に置き、それ以外は通常の管理下に置いておいても、従来の方法に比較して管理コストを削減しながらも機密情報の漏洩の危険性を下げることが可能である。
【００１３】
また、機密情報を分割し、別々のルートで送信する、安全なファイル送信システムにも有効である。従来の秘密分散法を用いたファイル送信システムで、例えばメールとＣＤやＵＳＢメモリ等の可搬媒体の複数ルートに分けて機密情報を送る場合、あるルートの途中で中間シェアが流出すると、もとの機密情報の分割データを復元するために入手する必要のある中間シェア数が少なくなり、例えばＳｈａｍｉｒの（ｋ，ｎ）閾値法においてｋ＝２、ｎ＝３とした場合のように、少ないシェア数でもとの情報を復元するような場合、機密情報の漏洩の危険性への影響が大きく、すぐにシェアを再構成する必要があった。ところが、本発明を適用すれば、ある一つの中間シェアが途中で失われ、機密情報を復元するために入手する必要のあるシェア数が少なくなり、安全レベルが下がったとしても、管理レベルの高い中間シェアが入手されない限り、もとの機密情報の分割データを復元することは難しい。もとの機密情報の分割データは計算量的に安全であるため、従来手法に比較すると緊急に再構成する必要性が低い。ゆえに、もとの機密情報を復元するために必須の情報、つまり特別管理記憶部に格納されている中間シェアを、ＵＳＢメモリ等を用いて確実に手渡し、それ以外の中間シェアはメールなどネットワーク経由で送信しても、機密情報の安全性の観点においては、通常の秘密分散による別ルート送信より低下することはない。メール送信途中で中間シェアが盗聴され、復元に要するシェア数が集まったとしても、ＵＳＢメモリに格納された復元に必須な中間シェアを入手しなければ、もとの機密情報を復元することは計算量的に難しいからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態のシェア作成装置の構成を示すブロック図である。シェア作成装置１０は本発明のシェア作成方法によりシェアを作成する装置である。制御部１１は、シェア作成装置１０全体を制御する。記憶部１２は、作成されたシェアを格納する。通常記憶部１７は通常のＨＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ）等により実現される。特別管理記憶部１８は耐タンパ装置等のような、容易にアクセス不可能な環境を実現可能な記憶部分である。分割部１３は、データサイズの大きい機密情報を、秘密分散処理を行う処理単位に分割する。相関関係生成部１４は機密情報を処理単位ごとに分割した際に、分割データ間に相関関係を持たせる。分散処理部１５は、相関関係を付加された分割データに対して、秘密分散法に則り分散処理を行う。通信部１６は外部との通信を行い、分散要求を受ける。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態の復元装置の構成を示すブロック図である。復元装置２０はシェア作成装置１０により作成されたシェアから、もとの機密情報を復元する装置である。制御部２１は、復元装置２０全体を制御する。記憶部２２は、シェアが格納されている部分であり、通常記憶部２７は通常のＨＤ等により実現され、特別管理記憶部２８は耐タンパ装置等のような、容易にアクセス不可能な環境を実現可能な記憶部分である。なお、シェア作成装置１０と復元装置２０が同一端末内にある場合には、２１、２２、２７、２８はそれぞれ１１、１２、１７、１８と同等の機能である。結合部２３は、相関関係を解いた分割データを結合する。相関関係解除部２４は、分割データ間の相関関係を解く。復元処理部２５は、シェアからもとのデータを復元する。本発明のシェア作成方法によれば、ここで復元されたデータ間には相関関係があるため、もとの機密情報をこの時点で得られるわけではない。通信部２６は、外部からの復元要求を受ける。
【００１７】
シェア作成装置１０による機密情報の分散化について図３のフローチャートおよび図５の説明図を元に説明する。
（１）機密情報をＳとする（ステップ１０１）。
（２）分割部１３は、機密情報Ｓを処理単位でＳ1，Ｓ2,・・・，Ｓtと分割する（ステップ１０２）。
（３）相関関係生成部１４は、相関関係作成関数ｇ１，ｇ２により、ＳiとＳi+1間に以下の関係を持たせる（ステップ１０３）。
【００１８】
Ｓ1’＝ｇ１（Ｓ1）
Ｓi’＝ｇ２（Ｓi-1，Ｓi）  （ｉ≧２）
（４）分散処理部１５は、分割データＳ1’，Ｓ2’，・・・，Ｓt’の各々に対してそれぞれ、中間シェアとして｛Ｓ11，Ｓ12，・・・，Ｓ1n｝，｛Ｓ21，Ｓ22，・・・，Ｓ2n｝，・・・｛Ｓt1，Ｓt2，・・・，Ｓtn｝を作成する（ステップ１０４）。分割データＳ1’から作成された中間シェアは、他のシェアを最終的に復元するために必須の情報となるため、管理レベルを他のシェアよりも上げ、特別管理記憶部１８に格納されるとともに、復元装置２０に転送され、特別管理記憶部２８に格納される。他の分割シェアについては通常記憶部１７に格納されるとともに復元装置２０に転送され、通常記憶部２７に格納される。
【００１９】
次に、復元装置２０による機密情報の復元について図４のフローチャートおよび図６の説明図を元に説明する。
（１）復元処理部２５は、中間シェアＳijから、Ｓ1’，・・・，Ｓt’を復元する（ステップ２０１）。
（２）相関関係解除部２４は相関関係作成関数ｇ１，ｇ２の逆関数ｇ１’，ｇ２’により、分割データＳ1，Ｓ2，・・・，Ｓtを復元する（ステップ２０２）。
【００２０】
Ｓ1＝ｇ１’（Ｓ1’）
Ｓi＝ｇ２（Ｓi-1，Ｓi’）  （ｉ≧２）
（３）結合部２３は分割データＳi（ｉ＝１，２，・・・，ｔ）を結合し機密情報Ｓを復元する（ステップ２０３）。
【００２１】
つまり、本発明においては、ある分割データＳi’を復元するのに足るシェアを集めたとしても、分割データＳiを復元することができない。復元するためには、ｇ１，ｇ２により定義される相関関係を解く必要があり、必ず分割データＳ1が必要となる。すなわち、最終的な機密情報全体を得ることと、分割データＳ1を得ることが計算量的に等しい。よって、分割データＳ1から作成された中間シェアの管理レベルを上げ、分割データＳ1以外のシェアについては管理レベルを分割データＳ1と同等以下にすることによって、安全性を確保しながらも管理コストを削減することが可能である。
【００２２】
Ｓｈａｍｉｒの秘密分散法への本発明のシェア作成手法の適用例を、図７をもとに説明する。本適用例では、Ｓｈａｍｉｒの方式を素体ＧＦ（Ｐ）上で実装するものとし、秘密分散処理を行う処理単位は定長（ｌ：｜Ｐ｜≧ｌ）とする。
（１）秘密としたい機密文書ファイルを一つの数字とみなし、Ｓとおく（ステップ３０１）。
（２）Ｓのデータサイズ｜Ｓ｜が秘密分散処理を行う規定の処理単位ｌの整数倍か否かを判断する（ステップ３０２）。
（３）ｌの整数倍でない場合、整数倍となるまで末尾パディングを行う（ステップ３０３）。
（４）Ｓを処理単位ｌで分割し、分割したデータをＳ1，Ｓ2,・・・,Ｓtとする（ステップ３０４）。
（５）ｉ＝１，２，・・・ｔに対して、以下のステップを実行する（ステップ３０５）。
【００２３】
（１）ｉ＝１であるかどうかを判断する（ステップ３０６）。
【００２４】
（２）ｙｅｓの場合は、相関関数ｇ１を用いて、Ｓ1＝ｇ１（Ｓ1）とする（ステップ３０７）。ｇ１は任意であり、入力値をそのまま出力したり、乱数ＲとＳ1のＸＯＲを取ったり、鍵ＫでＳ1を暗号化したりするなどの方法を採ればよい。
【００２５】
（３）ｉ＝１でない場合、相関関数ｇ２を用いてＳi＝ｇ２（Ｓi-1，Ｓi）とする（ステップ３０８）。ｇ２も任意であり、ＳiとＳi-1とのＸＯＲを出力したり、Ｓi-1をＳiの暗号化の鍵として暗号化したりするなどの方法を採ればよい。
【００２６】
（４）ＳiからＳｈａｍｉｒの秘密分散方式により分割シェアＳij（ｊ＝１，２，・・・,ｎ）を作成する（ステップ３０９）。
（６）分割シェアＳij（ｊ＝１，２，・・・ｔ、ｊ＝１，２，・・・ｎ）から最終シェアＳj（ｊ＝１，２，・・・ｎ）を作成する（ステップ３１０）。
【００２７】
（５）において、ｇ１，ｇ２は任意である。望むべくは、ｇ１として入力値をそのまま出力し、ｇ２としてＳiとＳi-1’のＸＯＲを出力するというような、秘密鍵や乱数が別途不要で、逆関数を求めるのも容易な関数を、相関関係を作成する関数とすべきである。
【００２８】
図８は、本発明のシェア作成方法を適用した大規模ファイル分散管理システムの構成を示している。
【００２９】
本システムは、シェア作成装置１０と復元装置２０を含む複数のファイル保管サーバ３1〜３nと、複数のクライアント端末４1〜４mから構成されている。
【００３０】
クライアント端末４1は、ファイル保管サーバ３1に対して保管したいファイルを送信する。ファイル保管サーバ３1は本発明のシェア作成方法によりシェアを所定の数だけ作成するが、その過程において作成される中間シェアのうち、復元に必須とする中間シェアのみを、耐タンパ記憶装置などで構成される特別管理記憶部２９に格納し、それ以外の中間シェアは通常記憶部１９に格納する。
【００３１】
本システムでは、特別管理記憶部２９の管理レベルを上げることにより、その他のシェアが格納されている通常記憶部１９の管理レベルを上げることなく、全体として保管されている機密情報の漏洩の可能性を抑制することが可能である。
【００３２】
図９は、本発明のシェア作成方法を適用したデータ送受信システムの構成を示している。
【００３３】
本システムは、シェア作成装置１０の構成を有する送信端末５１と、復元装置２０の構成を有する受信端末５２によって構成される。
【００３４】
送信端末５１は、シェアを所定の数だけ作成し、その過程において作成される中間シェアのうち、復元に必須とする中間シェアのみを、厳重な管理下に置かれる別ルートで受信端末５２に渡し、それ以外の中間シェアはメールなどの通常ルートで送信する。図７では、復元に必須とする中間シェア全てを別ルートで渡すようにしているが、必要なコスト削減度合いに応じて復元に必須とする中間シェアの一部だけを別ルートで渡す方法でもよい。
【００３５】
受信端末５２は、別々のルートで受け取った中間シェアからもとの機密情報を復元する。
【００３６】
本システムでは、別ルートで渡される中間シェアの管理レベルを上げることにより、その他のシェアの送信ルートの管理レベルを上げることなく、全体として送信される機密情報の漏洩の危険性を抑制することが可能である。
【００３７】
なお、送信端末と受信端末の機能を１台の端末内に搭載し、場合によって送信端末側となったり、受信端末となったりすることも可能である。
【００３８】
また、シェア作成装置および復元装置の機能は、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータ内の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態のシェア作成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態の復元装置の構成を示すブロック図である。
【図３】シェア作成装置におけるシェア作成時の処理を示すフローチャートである。
【図４】復元装置における復元時の処理を示すフローチャートである。
【図５】シェア作成の処理の説明図である。
【図６】復元の処理の説明図である。
【図７】Ｓｈａｍｉｒの秘密分散法への適用例を示す図である。
【図８】大規模ファイル分散管理システムへの適用例を示す図である。
【図９】機密情報の送受信システムへの適用例を示す図である。
【図１０】従来技術の問題点の説明図である
【符号の説明】
【００４０】
１０    シェア作成装置
１１    制御部
１２    記憶部
１３    分割部
１４    相関関係生成部
１５    分散処理部
１６    通信部
１７、１９    通常記憶部
１８    特別管理記憶部
２０    復元装置
２１    制御部
２２    記憶部
２３    結合部
２４    相関関係解除部
２５    復元処理部
２６    通信部
２７    通常記憶部
２８、２９    特別管理記憶部
３1〜３n    ファイル保管サーバ
４1〜４m    クライアント端末
５１    送信端末
５２    受信端末
１０１〜１０５、２０１〜２０３、３０１〜３１０    ステップ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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