(57)【要約】【課題】センサ無線ネットワークを簡素化し、高感度化と消費電力化を図る。【解決手段】無線部と識別信号の検出・符号化部とセンサを配置して、センサの個別番号と計測データを識別信号の検出・符号化部で符号化し、識別信号の使用/未使用の判定をして無線ネットワークの識別信号として送信する。センサの計測データの処理側では、無線部と識別信号の検出・符号化部とデータ処理部を配置して、受信した識別信号からセンサの個別番号と計測データを分離してデータ処理を行う。必要に応じて暗号化伝送を行い、第三者にデータを見られるリスクを低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを無線で送受信する第１の無線送受信装置と第２の無線送受信装置を含むセンサ無線送受信装置であって、
前記第１の無線送受信装置は、
温度或いは照度をはじめとする所定の周辺状況を計測して得た計測データと自身の個別番号を出力するセンサ部と、
当該センサ部が出力した前記計測データと個別番号が供給され当該計測データと個別番号を検出し符号化して識別信号を生成する検出・符号化部と、
当該検出・符号化部で生成された前記識別信号が供給され当該識別信号を無線ネットワークの識別信号として送信する無線送受信部
を有し、
前記第２の無線送受信装置は、
前記第１の無線送受信装置が送信した前記識別信号を受信する無線送受信部と、
当該無線送受信部が受信した前記識別信号が供給され当該識別信号を検出し前記計測データと個別番号を復号化する検出・符号復号化部と、
当該検出・符号復号化部で復号化された前記計測データと個別番号が供給され前記計測データに係るデータ処理を行うデータ処理部
を有することを特徴とするセンサ無線送受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ無線送受信装置において、
前記第１の無線送受信装置は、他の無線送受信装置が送信した識別信号を受信して得た当該識別信号を登録する識別信号テーブル部を有し、
前記検出・符号化部は、前記センサ部が出力した前記計測データと個別番号に基づいて生成した識別信号が、前記識別信号テーブル部に既に登録された識別信号である場合には登録された識別信号とは異なる識別信号を再生成して前記無線送受信部に供給し、前記識別信号テーブル部に登録されていない場合には前記生成した識別信号を前記無線送受信部に供給する
ことを特徴とするセンサ無線送受信装置。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ無線送受信装置において、
前記第２の無線送受信装置は、他の無線送受信装置が送信した識別信号を受信して得た当該識別信号を登録する識別信号テーブル部を有し、前記第１の無線送受信装置と送受信を行うに先立ち、前記第２の無線送受信装置の識別信号テーブル部に登録された前記識別信号を、前記無線送受信部を介して前記第１の無線送受信装置に送信し、
前記第１の無線送受信装置は、前記第２の無線送受信装置が送信した前記識別信号を、前記無線送受信部を介して受信し前記第１の無線送受信装置の識別信号テーブル部に登録する
ことを特徴とするセンサ無線送受信装置。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサ無線送受信装置において、
前記第１の無線送受信装置は、
前記検出・符号化部が生成した前記識別信号を暗号化して前記無線送受信部に供給する暗号化部を有し、
前記第２の無線送受信装置は、
前記無線送受信部で受信した暗号化された前記識別信号が供給され当該識別信号に対する暗号を復号して前記検出・符号化部に供給する暗号復号化部
を有することを特徴とするセンサ無線送受信装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ無線送受信装置において、
前記第１の無線送受信装置は、
前記検出・符号化部が生成した前記識別信号を圧縮して前記無線送受信部に供給する圧縮部を有し、
前記第２の無線送受信装置は、
前記無線送受信部で受信した圧縮された前記識別信号が供給され当該識別信号に対する圧縮を復号して前記検出・符号化部に供給する伸張部
を有することを特徴とするセンサ無線送受信装置。
【請求項６】
請求項１に記載のセンサ無線送受信装置において、
前記第１の無線送受信装置の前記検出・符号化部で生成された前記識別信号が所定の長さを超える場合には、
前記第１の無線送受信装置は、
前記識別信号を複数の識別信号に分割して送信する
ことを特徴とするセンサ無線送受信装置。
【請求項７】
請求項１に記載のセンサ無線送受信装置において、
当該センサ無線送受信装置は、前記第１の無線送受信装置と第２の無線送受信装置を含む無線送受信装置におけるマルチホップネットワークを構成する
ことを特徴とするセンサ無線送受信装置。
【請求項８】
データを無線で送受信する第１の無線送受信装置と第２の無線送受信装置を含むセンサ無線送受信装置におけるセンサ無線送受信方法であって、
前記第１の無線送受信装置と第２の無線送受信装置は、他の無線送受信装置が送信したデータと個別番号に基づく識別信号を受信して得た当該識別信号を登録する識別信号テーブル部を有し、
前記第２の無線送受信装置は、
前記第１の無線送受信装置を除く他の無線送受信装置が送信した識別信号を受信して得た当該識別信号を前記識別信号テーブル部に登録し、
前記第１の無線送受信装置と送受信を行うに先立ち、前記第２の無線送受信装置の識別信号テーブル部に登録された前記識別信号を前記第１の無線送受信装置に送信し、
前記第１の無線送受信装置は、
前記第２の無線送受信装置が送信した前記識別信号を受信し、
受信した当該識別信号を前記第１の無線送受信装置の識別信号テーブル部に登録し、
前記第２の無線送受信装置に識別信号を送信する際に、
送信するデータと個別番号に基づく識別信号を生成し、
生成した当該識別信号を前記第１の無線送受信装置の識別信号テーブル部に登録された識別信号と比較し、
生成した前記識別信号が前記第１の無線送受信装置の識別信号テーブル部に登録された識別信号とは異なる場合には、
生成した前記識別信号を暗号化し、
暗号化した前記識別信号を圧縮し、
圧縮した前記識別信号を前記第２の無線送受信装置に送信する
ことを特徴とするセンサ無線送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサなどからのデジタル情報を送る無線の送信技術、受信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭内の状況を検出する人感センサや、照明や冷蔵庫などの機器の状態や消費電力をセンサで計測して、その計測結果を用いて機器の制御を行い省電力化するスマートハウスが提案されている。センサの計測結果の伝送や機器の制御には無線が用いられる。家庭内で一般的に用いられている無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の規格としては２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯のマイクロ波帯の無線ＬＡＮがあり、ＩＥＥＥで規格化が行われている(非特許文献１)。また、このセンサの計測や機器の制御に用いる無線通信システムがとしては、たとえば特許文献１などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３６１７３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＩＥＥＥ Ｓｔｄ８０２．１１ｂ−１９９９」、ＩＥＥＥ、１９９９年９月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、無線ネットワークの無線通信方式をソフトウェアで実現する方式が開示されている。
しかしながら、新規の無線通信方式でセンサネットワークを構成するには、新規に無線モジュールの開発や無線デバイスの開発が必要となり、コストが高くなり普及は困難である。広く使用されている非特許文献１で開示されている従来の規格の無線デバイスや無線モジュールを用いて、最小限の機能追加でセンサネットワークを簡素に構成する方法が望ましい。また、センサネットワークで送受されるデータは、一般の無線ＬＡＮで送られるファイル転送やストリーミングに対してデータ情報量は少ないこともあって、電池での駆動が求められるために消費電力が低いことが望ましい。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、無線ネットワークの簡素化と低消費電力化を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、無線ＬＡＮで用いる識別信号たとえばネットワークを識別するＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）等に情報を書き込むことにより、通常の無線ＬＡＮの機能でデータの簡易な検出ができる。また、情報伝送のペイロードを使わないため、送信や受信時間も短くでき低消費電力化ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係るセンサ無線送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例２に係るセンサ無線送受信装置のセンサ側の構成を示すブロック図である。
【図３】実施例３に係るセンサ無線送受信装置のデータ収集側の構成を示すブロック図である。
【図４】実施例４と５に係るセンサ無線送受信装置のセンサ側の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例４と５に係るセンサ無線送受信装置のデータ収集側の構成を示すブロック図である。
【図６】実施例４と５に係るセンサ無線送受信装置のセンサ側の動作を示すフロー図である。
【図７】実施例４と５に係るセンサ無線送受信装置のデータ収集側の動作を示すフロー図である。
【図８】実施例７に係るセンサ無線送受信装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳述する。なお、図面において、同一符号は、同一または相当部分を示す。また、本発明は、図示例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１に係るセンサ無線送受信装置の構成を示すブロック図である。
１０１はセンサ側の無線送受信装置、１０２はセンサ側の無線部（無線送受信部）、１０３はセンサ側の識別信号検出・符号化部、１０４はセンサ側のアンテナ、１０５はセンサ部、１１１はデータ処理側の無線送受信装置、１１２はデータ処理側の無線部、１１３はデータ処理側の識別信号検出・符号化部、１１４はデータ処理側のアンテナ、１１５はデータ処理部である。
【００１１】
センサ部１０５は、例えば室内の人感センサ、温度センサ、湿度センサ、照明の照度センサ、冷蔵庫の庫内温度センサ、或いは電気機器の消費電力を測る電力量センサである。これらセンサからは例えば個々のセンサに付けられたセンサ番号と測定データが出力され、識別信号検出・符号化部１０３へ入力される。
識別信号検出・符号化部１０３は、アンテナ１０４と無線部１０２を介して入力された無線ＬＡＮの受信信号から識別信号を検出して復号化し出力する手段と、センサ部１０５から入力された前記センサ番号と測定データを符号化し識別信号を生成して、無線部１０２へ出力する手段を有する。
センサ部１０５から出力された前記センサ番号と測定データは識別信号検出・符号化部１０３において規格で決められた識別信号のフォーマット、例えば非特許文献１のｐ．７に記載されているＳＳＩＤ  １−３２  Ｏｃｔｅｔｓの文字数に合うように符号化され、無線部１０２に入力されてセンサ送受信機１０１の識別信号として、アンテナ１０４から送信される。
【００１２】
このセンサの情報を処理するデータ処理側は、信号をアンテナ１１４で受信し、無線部（無線送受信部）１１２で復調し、識別信号検出・符号化部１１３に入力する。識別信号検出・符号化部１１３は入力された復調信号から識別信号を検出して復号化し、センサ部１０５から送られてきたセンサ番号と測定データを分離して出力し、データ処理部１１５へ入力する。データ処理部１１５では、センサ番号と測定データに基づいて、データ蓄積や機器の制御を行う。
【００１３】
識別信号は無線システムの存在の有無を示すものであり、無線システムでは最初に検知され、処理時間は短く省電力の効果がある。異なる複数のセンサ部が異なる識別信号を発信するが、間欠的な利用であれば、無線環境に対する負荷は小さい。
なお、識別信号検出・符号化部１０３，１１３は、送信する信号の符号化のみならず、受信した信号の復号化を行う。しかし、図面の煩雑化を避けるため、構成要素の名称としては前記のとおりとする。これは、以下の図面で記される検出・符号化部でも同様である。但し、必要に応じて検出・符号復号部と呼ぶことがある。
【実施例２】
【００１４】
図２は、実施例２に係るセンサ無線送受信装置のセンサ側の構成を示すブロック図である。図１と同じ機能ブロックには同じ符号を付している。２０１は無線部１０２のＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ）部、２０２は無線部１０２のＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）部、２０３は識別信号検出部、２０４は識別信号テーブル、２０５は識別信号符号化部である。
【００１５】
識別信号は任意に選択することができるため、センサ部１０５から出力されたセンサ番号と測定データに基づき、識別信号検出・符号化部１０３の識別信号符号化部２０５が規格で決められた識別信号を生成した場合に、当該識別信号が既に周囲で使われている別の無線システムの識別信号と一致してしまう場合が考えられる。これを防止するために、本センサ無線送受信機１０１は、使用する場所で識別信号検出部２０３において受信信号から検出した別の無線システムの識別信号を登録、或いは更新するため、識別信号テーブル２０４を具備する。
本センサ無線送受信機１０１は、センサ部１０５から出力されたセンサ番号と測定データに基づき識別信号符号化部２０５が生成した識別信号を、識別信号テーブル２０４に登録された識別信号と比較し、識別信号テーブル２０４に未登録ならば無線部１０２に入力して、センサ送受信機１０１の識別信号としてアンテナ１０４から送信する。
【００１６】
また、識別信号符号化部２０５が生成した識別信号を識別信号テーブル２０４に登録された識別信号と比較し、識別信号テーブル２０４に既登録ならばそれを回避した識別信号を再生成したうえで無線部１０２に入力して、センサ送受信機１０１の識別信号としてアンテナ１０４から送信する。
本実施例では、識別信号テーブル２０４に登録された既使用の識別信号を参照している。これにより、センサ部１０５の出力から生成した識別信号が周囲で既使用の識別信号と一致することで、別の無線システムのセンサ無線送受信機とデータ収集側で誤判定される課題を改善する効果がある。
【実施例３】
【００１７】
図３は、実施例３に係るセンサ無線送受信装置のデータ収集側の構成を示すブロック図である。図１、図２と同じ機能ブロックには同じ符号を付している。３０１は無線部１１２のＰＨＹ部、３０２は無線部１１２のＭＡＣ部、３０３は識別信号検出部、３０４は識別信号テーブル、３０５は識別信号符号化部である。本実施例は、データ処理部１１５を有するセンサ無線送受信装置１１１は、前記識別信号テーブル部３０４に周囲で使用されている識別信号を登録する手段を有する点に特徴がある。
センサ無線送受信機としての通常動作においては、アンテナ１１４で受信した信号から識別信号検出部３０３により識別信号から分離したセンサの個別番号と計測データを、データ処理部１１５に入力する。
【００１８】
センサ無線送受信機としての通常動作を行う前に受信動作を行い、アンテナ１１４で受信し、識別信号検出部３０３で検出した他の無線システムの識別信号を識別信号テーブル３０４に登録、或いは更新する。また、識別信号テーブル３０４に登録、或いは更新したテーブル情報を他のセンサ無線送受信装置に通知し、各センサ無線送受信装置の識別テーブルの内容を更新する。
本実施例により、識別信号テーブル部３０４に登録された既使用の識別信号を参照することにより、図２の識別信号符号化部２０５がセンサ部１０５の出力から生成した識別信号が周囲で既使用の識別信号であるか否かの判定を、確実に行える効果がある。
【実施例４】
【００１９】
図４は、実施例４に係るセンサ無線送受信装置のセンサ側の構成を示すブロック図である。図１、図２と同じ機能ブロックには同じ符号を付している。
図５は、実施例４に係るセンサ無線送受信装置のデータ収集側の構成を示すブロック図である。図１、図３と同じ機能ブロックには同じ符号を付している。
４０１と５０１は圧縮信号の伸張と暗号化の復号を行う伸張／圧縮部、４０２と５０２は信号の圧縮と暗号化を行う圧縮／暗号部である。
【００２０】
無線ＬＡＮの識別信号は暗号化されていないため、識別信号にセンサ部の計測情報を載せると第三者に情報を見られてしまう課題がある。
本実施例では、図４に示すセンサ側のセンサ無線送受信装置１０１は、センサ部１０５からのセンサ番号と計測データに基づき識別信号符号化部２０５で識別信号を生成し、圧縮／暗号部４０２で識別信号の暗号化を行い、無線部１０２に入力してセンサ送受信機１０１の識別信号として、アンテナ１０４から送信する。
【００２１】
また、図５に示すデータ処理部側のセンサ無線送受信装置１１１は、アンテナ１１４で受信した信号から無線部１１２を介して伸張／復号部５０１で識別信号の暗号を復号し、識別信号検出部３０３で識別信号を検出して、データ処理部１１５へ入力する。
本実施例により、センサ部１０５の出力を暗号化して送出し受信することにより、第三者に情報を見られてしまう課題を改善する効果がある。
【実施例５】
【００２２】
図４は、実施例５に係るセンサ無線送受信装置のセンサ側の構成を示すブロック図である。図１、図２と同じ機能ブロックには同じ符号を付している。
図５は、実施例５に係るセンサ無線送受信装置のデータ収集側の構成を示すブロック図である。図１、図３と同じ機能ブロックには同じ符号を付している。
４０１と５０１は圧縮信号の伸張と暗号化の復号を行う伸張／圧縮部、４０２と５０２は信号の圧縮と暗号化を行う圧縮／暗号部である。
即ち、実施例５は実施例４と同様のブロック図を用いて説明することができる。
【００２３】
センサ部１０５の計測データ長が長い、あるいは複数のセンサから構成されて計測データ長が長く、規格で決められたデータ長を超える場合には、センサ無線送受信装置１０１は、センサ部１０５の出力に基づき識別信号符号化２０５で識別信号を生成し、圧縮／暗号部４０２で識別信号の圧縮を行って規格で決められたデータ長以下にして無線部１０２に入力し、センサ無線送受信機１０１の識別信号として、アンテナ１０４から送信する。
データ処理部側のセンサ無線送受信装置１１１は、アンテナ１１４で受信した信号から無線部１１２を介して伸張/復号部５０１で圧縮された識別信号を伸張し、識別信号検出部３０３で識別信号を検出して、データ処理部１１５へ入力する。
【００２４】
図６は、実施例４と５に係るセンサ無線送受信装置のセンサ側の動作を示すフロー図である。センサ無線送受信装置１０１は、センサ１０５が生成したセンサ番号と計測データを取得して(Ｓ６０１)、識別信号符号化部２０５で前記センサ番号と計測データを符号化して識別信号を生成し(Ｓ６０２)、識別信号テーブル２０４に当該識別信号が既に登録されているか否かを判定する（Ｓ６０３）。Ｓ６０３での判定において、既に登録されていればＳ６０２に戻り、識別信号符号化部２０５は識別信号を生成し直す。Ｓ６０３での判定において、未登録であれば圧縮／暗号部４０２は、前記識別信号に対するデータ長の圧縮が必要な場合は圧縮を行い(Ｓ６０４)、暗号化が必要な場合は暗号化を行う（Ｓ６０５）。その後、無線部１０２は前記識別信号を送信して（Ｓ６０６）、フローを終了する。
【００２５】
図７は、実施例４と５に係るセンサ無線送受信装置のデータ収集側の動作を示すフロー図である。センサ無線送受信装置１１１は、センサ無線送受信装置１０１を含む周囲の装置から送信された識別信号を無線部１１２で受信する(Ｓ７０１)。伸張／復号部５０１は、識別信号に伸張が必要な場合は伸張を行い（Ｓ７０２）、暗号の復号が必要な場合は復号を行う（Ｓ７０３）。周囲の無線システムの識別信号の状況を測定してテーブルを作成する場合には(Ｓ７０４のＹｅｓ)、識別信号検出部３０３は受信して検出した識別信号を識別信号テーブル３０４に登録、或いは更新する（Ｓ７０６）。
【００２６】
識別信号検出部３０３は受信した全ての識別信号の登録、更新が終了したか否かを判定し（Ｓ７０７）、識別信号テーブルの作成が終了したならば（図中のＹｅｓ）、作成した識別信号テーブルを無線部１１２が他のセンサ無線送受信装置へ配信し（Ｓ７０８）、Ｓ７０１へ戻る。識別信号テーブルの作成が終了していないならば（図中のＮｏ）、Ｓ７０６へ戻り識別信号テーブルの作成を続ける。
【００２７】
先のＳ７０４において、識別信号テーブルの作成ではなく、例えばセンサ無線送受信装置１０１が送信した識別信号を受信してセンサ１０５が生成した測定データを得る場合には（Ｓ７０４のＮｏ）、得られた識別信号からセンサ番号とセンサの測定データを分離する（Ｓ７０５）して、フローを終了する。
本実施例により、識別信号テーブル部に登録された既使用の識別信号を参照することにより周囲で既使用の識別信号であるか否かの判定を確実に行えるように改善し、センサ部の出力を暗号化して送出し受信することにより第三者に情報を見られてしまう課題を改善し、また、規格で決められた長さの識別信号よりもデータ長の長い計測データの無線伝送を可能とする効果がある。
【実施例６】
【００２８】
本実施例においては実施例４、実施例５とは異なり、センサ部１０５の計測データ長が長い、あるいは複数のセンサから構成されて計測データ長が長く、規格で決められたデータ長を超える場合には、センサ無線送受信機１０１は圧縮を行うのではなく、計測データを識別信号が規格で決められたデータ長以下になるようにいくつかに分割して識別信号の生成を行い、順番に識別信号を送信する。
データ処理側のセンサ無線送受信機１１１においては、受信して分離した識別データをつなげて元の長さにしてからデータ処理を行うものである。本実施例により、識別信号よりデータ長の長い計測データの無線伝送を可能とする効果がある。
【実施例７】
【００２９】
図８は、実施例７に係るセンサ無線送受信装置の構成を示すブロック図であり、センサ側のセンサ無線送受信装置とデータ処理側のセンサ無線送受信装置とでマルチホップネットワークを構成した例を示す。８０４，８１４，８２４，８３４はアンテナ、８０１,８１１,８２１はセンサ側のセンサ無線送受信装置、８３１はデータ処理側のセンサ無線送受信装置、８０２,８１２,８２２,８３２は無線部、８０３,８１３,８２３,８３３はビーコン検出・符号化部、８０５,８０６,８１５,８２５はセンサ、８３５はデータ処理部である。
センサ無線送受信装置８０１と８１１は、マルチホップネットワークを構成してデータ処理側のセンサ無線送受信装置８３１と接続されている。センサ無線送受信装置８２１は直接、データ処理側のセンサ無線送受信装置８３１と接続されている。
【００３０】
マルチホップネットワークの接続情報はビーコン検出・符号化部８０３,８１３,８２３で識別信号に重畳されて送信され、識別信号を受信したセンサ無線送受信装置８１１は識別信号に重畳されたマルチホップの情報に基づいて、センサ無線送受信装置８０１の送信信号を中継して、データ処理側のセンサ無線送受信装置８３１にマルチホップ通信を行うことが特徴である。
本実施例により、離れたセンサの計測データのデータ処理部への無線伝送を可能とする効果がある。また、識別信号が送信されるビーコンは、伝送速度の低い変調方式を用いるため、通常のペイロードを用いた情報の無線伝送より高い受信感度が得られる効果がある。
以上で述べた実施例は、本発明を限定するものではない。各実施例に対して変更を加えた実施例を考えることができるが、いずれも本発明の範疇にある。
【符号の説明】
【００３１】
１０１，１１１，８０１，８１１，８２１，８３１：センサ無線送受信装置、１０２，１１２，８０２，８１２，８２２，８３２：無線部、１０３，１１３，８０３，８１３，８２３，８３３：識別信号検出・符号化部、１０４，１１４，８０４，８１４，８２４，８３４：アンテナ、１０５，８１５，８２５：センサ部、１１５，８３５：データ処理部、２０１，３０１：ＰＨＹ部、２０２，３０２：ＭＡＣ部、２０３，３０３：識別信号検出部、２０４，３０４：識別信号テーブル、２０５，３０５：識別信号符号化部、４０１，５０１：伸張／復号部、４０２，５０２：圧縮／暗号化部。
【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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