(57)【要約】【課題】ハンドオーバの回数を削減可能な基地局の選択を行うことができる技術を提供することを目的とする。【解決手段】無線通信システムは、予め定められた経路上を移動する少なくとも１つの移動局１０１と、経路に沿って配設され移動局１０１と無線通信を行い当該無線通信の受信品質が所定の品質以上であるか否かを判定する複数の基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと、複数の基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと接続され、移動局１０１と基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを介して通信するに際し、無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した基地局１０２ａ，１０２ｂの中から、移動局１０１から最も遠い基地局１０２ａを選択する中央装置１０５とを備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた経路上を移動する少なくとも１つの移動局と、
前記経路に沿って配設され、前記移動局と無線通信を行い、当該無線通信の受信品質が所定の品質以上であるか否かを判定する複数の基地局と、
前記複数の基地局と接続され、前記移動局と前記基地局を介して通信するに際し、前記無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した前記基地局の中から、前記移動局から最も遠い基地局を選択する中央装置と、
を備えた、無線通信システム。
【請求項２】
前記予め定められた経路は線路であり、
前記無線通信システムは列車無線通信システムであり、
前記移動局は、各前記移動局ごとに対応づけられた列車番号を前記複数の基地局へ送信し、
前記中央装置は、前記複数の基地局を介して受信した前記列車番号に基づいて前記移動局の進行方向を検出し、前記移動局の進行方向に基づいて前記移動局から最も遠い基地局を選択する、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記予め定められた経路は線路であり、
前記無線通信システムは列車無線通信システムであり、
前記移動局は、前記移動局の進行方向を示す上下線情報を前記複数の基地局へ送信し、
前記中央装置は、前記複数の基地局を介して受信した前記上下線情報に基づいて前記移動局の進行方向を検出し、前記移動局の進行方向に基づいて前記移動局から最も遠い基地局を選択する、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記複数の基地局は、前記無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した場合、前記中央装置へ所定の信号を出力する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項５】
請求項１記載の無線通信システムに用いられる中央装置。
【請求項６】
請求項１記載の無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項７】
請求項３記載の無線通信システムに用いられる移動局。
【請求項８】
予め定められた経路上を移動する少なくとも１つの移動局と、前記経路に沿って配設された複数の基地局を介して、中央装置と無線通信を行う無線通信方法であって、
前記移動局と無線通信を行い、当該無線通信の受信品質が所定の品質以上であるか否かを判定し、前記移動局と前記基地局を介して通信するに際し、前記無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した前記基地局の中から、前記移動局から最も遠い基地局を選択する、無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め定められた経路上を移動する少なくとも１つの移動局と、経路に沿って配設された複数の基地局を介して、中央装置と無線通信を行う技術に関し、例えば列車無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、列車無線通信システムでは、地上局に通話機能を有する設備（中央装置）が設けられ、中央装置と、複数の無線基地局（基地局）のうちのいずれかの基地局を介して移動局と音声通話を行っている。列車無線通信システムを含む従来の無線通信システムの技術では、例えばＣＤＭＡに採用されているダイバーシチハンドオーバという技術がある。この技術では移動局から出力されるデータを複数の基地局が受信した際、各基地局は受信品質を示すデータを付加して基地局制御装置へ送信し、この基地局制御装置が各基地局から出力された受信品質を示すデータに基づいて最良の受信品質が得られた基地局を選択して通信を行う（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、アナログ無線で通話する場合、無線品質が良くてもベースバンド信号が同一音声であるかの判断が困難であることから音声のＳ／Ｎを中央装置側で監視し、Ｓ／Ｎが一番大きな基地局を選択することで最適な基地局を選択して通信を行うものもある（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８５９１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２０１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術は、受信品質が一番良い基地局を選択する技術であるが、無線通信システムでは必ずしも受信品質が一番良い基地局を選択する必要はない。むしろ受信可能な基地局が複数存在する場合、音声断になる可能性を有するハンドオーバの回数を削減できるような基地局の選択を行う方が望ましい。
【０００６】
そこで、本発明は、ハンドオーバの回数を削減可能な基地局の選択を行うことができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る無線通信システムは、予め定められた経路上を移動する少なくとも１つの移動局と、前記経路に沿って配設され、前記移動局と無線通信を行い、当該無線通信の受信品質が所定の品質以上であるか否かを判定する複数の基地局と、前記複数の基地局と接続され、前記移動局と前記基地局を介して通信するに際し、前記無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した前記基地局の中から、前記移動局から最も遠い基地局を選択する中央装置とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明に係る無線通信方法は、予め定められた経路上を移動する少なくとも１つの移動局と、前記経路に沿って配設された複数の基地局を介して、中央装置と無線通信を行う無線通信方法であって、前記移動局と無線通信を行い、当該無線通信の受信品質が所定の品質以上であるか否かを判定し、前記移動局と前記基地局を介して通信するに際し、前記無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した前記基地局の中から、前記移動局から最も遠い基地局を選択するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の無線通信システムによれば、複数の基地局は、移動局と無線通信を行い、当該無線通信の受信品質が所定の品質以上であるか否かを判定し、中央装置は、移動局と基地局を介して通信するに際し、無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した基地局の中から、移動局から最も遠い基地局を選択するため、無線通信の受信品質を考慮した、中央装置と移動局との間のハンドオーバの回数を削減可能な基地局を選択することができる。
【００１０】
また、本発明の無線通信方法によれば、移動局と基地局を介して無線通信を行い、無線通信の受信品質が所定の品質以上であるか否かを判定し、移動局と基地局を介して通信するに際し、無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した基地局の中から、移動局から最も遠い基地局を選択するため、無線通信の受信品質を考慮した、中央装置と移動局との間のハンドオーバの回数を削減可能な基地局を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る列車無線通信システムの構成図である。
【図２】移動局の構成図である。
【図３】基地局の構成図である。
【図４】中央装置の構成図である。
【図５】中央装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２に係る列車無線通信システムの移動局の構成図である。
【図７】実施の形態２に係る列車無線通信システムの中央装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る列車無線通信システムの構成図である。列車無線通信システムは、少なくとも１つの移動局１０１と、複数の基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと、中央装置１０５と、操作卓１０６とを備えている。なお、移動局は１つ以上であればよく、また基地局は２つ以上であればよい。
【００１３】
移動局１０１は、予め定められた経路である線路上を移動し、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを介して中央装置１０５と無線通信を行う。基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、線路に沿って配設され、移動局１０１と無線通信を行い、無線通信の受信品質が所定の品質以上であるか否かを判定する。中央装置１０５は、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと接続され、移動局１０１と基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを介して通信するに際し、無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した基地局の中から、移動局１０１から最も遠い基地局を選択する。
【００１４】
次に、列車無線通信システムの動作について簡単に説明する。移動局１０１にいる運転手は操作卓１０６の前にいる指令員を呼び出す際、移動局１０１から通話を開始するが、この際、無線信号１０９に音声を乗せて通話しようとする。無線信号１０９は基地局１０２ａ，１０２ｂに到達したとすると、それぞれの基地局１０２ａ，１０２ｂは無線信号１０９を復調して生成した移動局音声信号１０３ａ，１０３ｂを中央装置１０５に送信する。
【００１５】
また、基地局１０２ａ，１０２ｂは、無線信号１０９を復調した際に受信品質が所定の品質以上であると判定したとすると、着信信号１０４ａ，１０４ｂ（所定の信号）を中央装置１０５に出力する。ここで、基地局１０２ｃは無線信号１０９を受信していないため、復調信号である移動局音声信号１０３ｃと、着信信号１０４ｃを出力しない。
【００１６】
中央装置１０５は、基地局１０２ａ，１０２ｂにより出力された着信信号１０４ａ，１０４ｂに基づいて、移動局１０１から最も遠い基地局（例えば基地局１０２ａ）の移動局音声信号１０３ａを最適な基地局の音声として選択した上で、移動局音声信号（基地局選択）１０７を出力する。そして、中央装置１０５は、選択した基地局１０２ａに対して無線スタンバイ解除信号１０８ａをＯＮすることで基地局１０２ａをスタンバイ解除状態にする。中央装置１０５から出力された移動局音声信号１０７は操作卓１０６に出力され、操作卓１０６を介して指令員に音声が伝達される。
【００１７】
次に、列車無線通信システムを構成する移動局１０１、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ、中央装置１０５の詳細について説明する。以下、移動局１０１からの無線信号１０９は基地局１０２ａ，１０２ｂに到達し、基地局１０２ａ，１０２ｂにおいて受信品質が所定の品質以上であると判定し、基地局１０２ａが移動局１０１から最も遠い基地局であるとして説明する。最初に、図２を用いて移動局１０１について説明する。図２は、移動局１０１の構成図である。移動局１０１は、アンテナ２０１と、無線部２０２と、列車番号信号生成部２０３と、結合器２０４と、スピーカ２０５と、マイク２０６とを備えている。
【００１８】
マイク２０６は、運転手の声を拾いマイク入力音声信号２０９として結合器２０４へ出力する。列車番号信号生成部２０３は、各移動局１０１ごとに対応づけられた列車番号（ＩＤ）を列車番号信号として結合器２０４へ出力する。なお、列車番号は、予め列車番号信号生成部２０３に設定されていてもよいし、別途外部から列車番号信号生成部２０３に設定できるようにしてもよい。また、列車番号信号２１０はある特定の周波数信号（１波または複数波）でもよいし、データ信号を音声変換した信号でもよい。
【００１９】
結合器２０４は、マイク入力音声信号２０９と列車番号信号２１０とを合成して重畳音声信号２０８として無線部２０２へ出力する。無線部２０２は、重畳音声信号２０８を変調し、アンテナ２０１を介して無線信号１０９として出力する。また、無線部２０２は、基地局１０９ａから出力される無線信号１０９がアンテナ２０１を介して入力された場合に無線信号１０９を復調して、操作卓音声信号２０７としてスピーカ２０へ出力しスピーカ２０５を介して運転員に通知する。
【００２０】
次に、図３を用いて基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃについて説明する。図３は、基地局１０２ａの構成図である。なお、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは同じ構成であるため、ここでは基地局１０２ａについてのみ説明することとする。基地局１０２ａは、アンテナ３０１ａと、無線部３０２ａと、受信品質比較部３０３ａと、受信品質閾値テーブル３０４ａとを備えている。
【００２１】
移動局１０１から出力された無線信号１０９は、アンテナ３０１ａを介して無線部３０２ａに入力される。無線部３０２ａは、無線信号１０９を復調し移動局音声信号１０３ａとして出力する。また、無線部３０２ａは、無線信号１０９から受信品質を示す情報である電界強度、Ｃ／Ｎ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）値、Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）値を検出し、これらを受信品質データ３０５ａとして出力する。なお、これら全てを受信品質データとして出力する必要はなく、これらのうちの少なくとも１つを受信品質データとしてもよい。また、受信品質データとして他に妥当なデータがあればそのデータを出力させてもよい。
【００２２】
受信品質閾値テーブルは、電界強度、Ｃ／Ｎ値、Ｓ／Ｎ値についてそれぞれの閾値である受信品質閾値３０６ａが記憶されたテーブルである。受信品質比較部３０３ａは、受信品質データ３０５ａと、受信品質閾値テーブル３０４ａから出力された受信品質閾値３０６ａとを比較し、受信品質データ３０５ａが閾値を超えている場合のみ着信信号１０４ａを中央装置１０５へ出力する。ここで、無線部３０２ａは、中央装置１０５から出力された無線スタンバイ解除信号１０８ａのＯＮにより無線部３０２ａがスタンバイ解除状態へ移行することで、無線部３０２ａは変調可能となる。なお、無線部３０２ａにおいて復調はスタンバイ状態中でも可能である。
【００２３】
次に、図４を用いて中央装置１０５について説明する。図４は、中央装置１０５の構成図である。中央装置１０５は、音声信号セレクタ部４０１と、音声分岐部４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃと、列車番号検出部４０３と、上下線判定部４０４と、列車番号テーブル４０５とを備えている。なお、音声分岐部は基地局の個数以上であればよい。
【００２４】
音声分岐部４０２ａ，４０２ｂは、基地局１０２ａ，１０２ｂから出力された移動局音声信号１０３ａ，１０３ｂを分岐し、音声信号セレクタ部４０１と列車番号検出部４０３へ出力する。列車番号検出部４０３は、分岐されて入力された移動局音声信号１０３ａ，１０３ｂから重畳された列車番号を検出し、列車番号信号４０６として上下線判定部４０４へ出力する。なお、本実施の形態では、移動局音声信号１０３ｃは出力されないが、音声分岐部４０２ｃについても音声分岐部４０２ａ，４０２ｂと同様の機能を有する。
【００２５】
列車番号テーブル４０５は、列車番号に対して上り方向／下り方向区分が対応づけられたテーブルであり、メモリ上にテーブル化されている。上下線判定部４０４は、列車番号テーブル４０５を参照し、列車番号検出部４０３から出力された列車番号信号４０６を用いて、移動局１０１が上下線のうちのいずれの線を走行しているか、すなわち移動局１０１の進行方向を判定する。そして、上下線判定部４０４は、判定結果を上下線通知信号４０７として音声信号セレクタ部４０１へ出力する。
【００２６】
音声信号セレクタ部４０１は、着信信号１０４ａ，１０４ｂに基づいて、所定の品質以上の受信品質データが得られた基地局１０２ａ，１０２ｂを特定し、これらの基地局１０２ａ，１０２ｂから、上下線通知信号４０７（Ｈｉｇｈ：上り線、Ｌｏｗ：下り線）に基づいて、移動局１０１から最も遠い基地局１０２ａの移動局音声信号１０３ａを選択し、移動局音声信号１０７として操作卓１０６へ出力する。
【００２７】
ここで、移動局１０１から最も遠い基地局の選択方法について説明する。例えば、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに対して、上り線では０１，０２，０３という番号がそれぞれ割り当てられ、下り線では０３，０２，０１という番号がそれぞれ割り当てられている。基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃおよび割り当てられた番号がテーブル化されており、一番大きな番号が移動局１０１から最も遠い基地局であると判断される。また、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃについて上り線と下り線とで同じ番号を割り当てて、上り線では一番大きな番号（０３）が最も遠い基地局、下り線では一番小さな番号（０１）が移動局１０１から最も遠い基地局であると判断されてもよい。
【００２８】
操作卓１０６に入力された移動局音声信号１０７は指令員に通知され、また、中央装置１０５が無線スタンバイ解除信号１０８ａをＯＮすることで、基地局１０２ａの無線部３０２ａをスタンバイ解除状態とする。これにより操作卓１０６と移動局１０１は基地局１０２ａを介して通話可能となる。
【００２９】
上記では移動局１０１から発呼した場合の通信方法について説明したが、操作卓１０６から発呼する場合について簡単に説明する。中央装置１０５は、全ての基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに対して無線スタンバイ解除信号１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃをＯＮし、全ての基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの無線部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃを一旦スタンバイ解除状態にすることで、操作卓１０６から全ての移動局（本実施の形態では移動局１０１のみ）への一斉放送が可能となる。その後、移動局１０１から操作卓１０６へ発呼することで、操作卓１０６から発呼するときの動作と同一動作になる。
【００３０】
次に、図５を用いて中央装置１０５の動作を説明する。図５は、中央装置１０５の動作を示すフローチャートである。移動局１０１から着信があった場合に本動作を開始する。無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定された基地局１０２ａ，１０２ｂは着信信号１０４ａ，１０４ｂを中央装置１０５へ出力し、着信信号１０４ａ，１０４ｂの受信により、中央装置１０５は、移動局１０１から着信があった基地局１０２ａ，１０２ｂを検出する（ステップＳ１）。中央装置１０５は、基地局１０２ａ，１０２ｂを検出後、列車番号信号４０６を用いて移動局１０１の進行方向を検出する（ステップＳ２）。
【００３１】
次に、中央装置１０５は、検出された進行方向に基づいて、移動局１０１から最も遠い基地局１０２ａを選択する（ステップＳ３）。中央装置１０５は、選択された基地局１０２ａ以外の基地局１０２ｂ，１０２ｃに対する無線スタンバイ解除信号１０８ｂ，１０８ｃをＯＦＦすることで基地局１０２ｂ，１０２ｃをスタンバイ状態にする（ステップＳ４）。なお、選択された基地局１０２ａに対しては、無線スタンバイ解除信号１０８ａをＯＮすることで基地局１０２ａをスタンバイ解除状態にする。スタンバイ状態中、基地局１０２ｂ，１０２ｃ無線部はリセット状態であるため、無線信号は送信不可となる。これにより、基地局１０２ｂ，１０２ｃの消費電力を抑制することができる。
【００３２】
本実施の形態に係る列車無線通信システムでは、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、移動局１０１と通信を行い、無線通信の受信品質が所定の品質以上であるか否かを判定し、中央装置１０５は、移動局１０１と基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを介して通信するに際し、無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した基地局１０２ａ，１０２ｂの中から、移動局１０１から最も遠い基地局１０２ａを選択する。これにより、無線通信の受信品質を考慮した、中央装置１０５と移動局１０１との間のハンドオーバの回数を削減可能な基地局１０２ａを選択することができる。
【００３３】
また、移動局１０１は、各移動局ごとに対応づけられた列車番号を複数の基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃへ送信し、中央装置１０５は、複数の基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを介して受信した列車番号に基づいて移動局１０１の進行方向を検出し、移動局１０１の進行方向に基づいて移動局１０１から最も遠い基地局１０２ａを選択するため、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは移動局１０１の進行方向の検出に関与しないことから、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの構成は複雑化することなく、基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃが大型化することを抑制できる。
【００３４】
また、複数の基地局１０２ａ，１０２ｂは、無線通信の受信品質が所定の品質以上であると判定した場合、中央装置１０５へ着信信号１０４ａ，１０４ｂを出力するため、中央装置１０５は、所定の品質以上の受信品質データが得られた基地局１０２ａ，１０２ｂを容易に特定することができる。
【００３５】
さらに、中央装置１０５と移動局１０１との間のハンドオーバの回数を削減することで、基地局選択の際に必要な消費電力を抑制できるため、エネルギー消費量の削減を図ることができる。
【００３６】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る列車無線通信システムについて説明する。実施の形態１では、中央装置１０５は、移動局１０１から出力された列車番号に基づいて移動局１０１の進行方向を検出し基地局１０２ａを選択したが、列車番号の代わりに、移動局１０１Ａから出力される上下線情報に基づいて移動局１０１Ａの進行方向を検出し基地局１０２ａを選択してもよい。図６は、実施の形態２に係る列車無線通信システムの移動局１０１Ａの構成図であり、図７は、実施の形態２に係る列車無線通信システムの中央装置１０５Ａの構成図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３７】
最初に、図６を用いて移動局１０１Ａについて説明する。移動局１０１Ａは、列車番号信号生成部２０３の代わりに、上下線設定スイッチ６０１と上下線通知信号生成部６０２を備えている。上下線設定スイッチ６０１は、移動局１０１Ａの進行方向を設定するスイッチである。運転員が上下線設定スイッチ６０１を設定することで、上下線通知信号生成部６０２から上下線通知信号６０３が出力される。
【００３８】
ここで、上下線通知信号６０３は、移動局１０１Ａの列車番号と進行方向を含む信号である。結合器２０４は、マイク入力音声信号２０９と上下線通知信号６０３とを合成して重畳音声信号２０８とし無線部２０２へ出力する。なお、上下線通知信号は、移動局１０１Ａの列車番号を含まず、移動局１０１Ａの進行方向のみを含むものであってもよい。
【００３９】
次に、図７を用いて中央装置１０５Ａについて説明する。中央装置１０５Ａは、列車番号検出部４０３と上下線判定部４０４と列車番号テーブル４０５の代わりに、上下線検出部７０１を備えている。上下線検出部７０１は、移動局１０１により重畳された上下線通知信号４０７を検出し、音声信号セレクタ部４０１へ出力する。
【００４０】
本実施の形態に係る列車無線通信システムでは、移動局１０１Ａは、移動局１０１Ａの進行方向を示す上下線情報を複数の基地局１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃへ送信し、中央装置１０５Ａは、複数の基地局１０２ａ，１０２ｂを介して受信した上下線情報に基づいて移動局１０１Ａの進行方向を検出し、移動局１０１Ａの進行方向に基づいて移動局１０１Ａから最も遠い基地局１０２ａを選択する。実施の形態１と比較すると、列車番号から移動局１０１Ａの進行方向を検出するための構成が不要となるため、中央装置１０５Ａの構成が簡単化し、ひいては列車無線通信システムの小型化を図ることができる。
【００４１】
なお、実施の形態１，２では列車無線通信システムについて説明したが、本発明は列車無線通信システムだけではなく、移動局の進行方向が固定され、かつ、移動局の進行方向が通信相手から特定可能な無線通信システム全てに適用可能である。また、アナログ無線通信システムだけでなく、デジタル無線通信システムにも適用可能である。
【００４２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０１，１０１Ａ  移動局、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ  基地局、１０５，１０５Ａ  中央装置。
【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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