(57)【要約】【課題】カスケード接続された複数の遠隔基地局において、各遠隔基地局が所望の信号レベルの範囲で光信号を受け取れるように信号レベルを調整する集中基地局および光伝送システムを提供することである。【解決手段】本発明に係る集中基地局１０は、遠隔基地局２０毎に異なるサブキャリアを割り当てて多重したダウンリンク信号を生成するダウンリンク信号生成部１１２と、ダウンリンク信号を光信号に変換する電気光変換部１１４とを備え、ダウンリンク信号生成部１１２は、各遠隔基地局２０が受け取る、各遠隔基地局２０に割り当てられたサブキャリアの信号レベルが所望の信号レベルの範囲内になるように、サブキャリア毎に信号レベルを調整して多重することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の遠隔基地局と光ファイバを介して結合する集中基地局であって、
前記遠隔基地局毎に異なるサブキャリアを割り当てて多重したダウンリンク信号を生成するダウンリンク信号生成部と、
前記ダウンリンク信号を光信号に変換する電気光変換部と
を備え、
前記ダウンリンク信号生成部は、前記各遠隔基地局が受け取る、前記各遠隔基地局に割り当てられたサブキャリアの信号レベルが所望の信号レベルの範囲内になるように、サブキャリア毎に信号レベルを調整して多重する
ことを特徴とする集中基地局。
【請求項２】
集中基地局および複数の遠隔基地局を備える光伝送システムにおいて、当該集中基地局は、請求項１に記載の集中基地局である光伝送システム。
【請求項３】
請求項２に記載の光伝送システムであって、
前記各遠隔基地局は、さらに、多重された前記ダウンリンク信号を分岐する分岐カプラを備え、
当該分岐カプラの分岐比は、全ての前記遠隔基地局において等しい
ことを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集中基地局および光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの無線通信システムにおいては、ビル内や地下街等の電波不感地帯を解消するため、遠隔基地局（ＢＳ：Base Station）を電波不感地帯に設置し、遠隔基地局が電波不感地帯にあった無線端末と無線通信を行うことにより電波不感地帯を解消している。遠隔基地局は、ベースバンド処理などを行う集中基地局（ＣＳ：Central Station）と光ファイバを介して接続している。
【０００３】
集中基地局と遠隔基地局との間の光ファイバを介した伝送技術として、ＲｏＦ（Radio over Fiber）が知られている。ＲｏＦは、無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）信号を光信号に変換し、アナログ信号として光ファイバ内を伝送する技術である。ＲｏＦを用いた無線通信システムとしては、例えば、特許文献１などが知られている。
【０００４】
低コストで無線信号を光ファイバ内で伝送するためには、１本の光ファイバで複数の無線信号を多重して伝送できることが望ましい。これを実現する方式として、無線信号を電気信号の段階で多重し、まとめて光信号に変換するサブキャリア多重（ＳＣＭ：Sub Carrier Modulation）方式が知られている。
【０００５】
また、低コストで集中基地局と複数の遠隔基地局とを光ファイバにより接続するためには、接続に使用する光ファイバは少ない方が望ましい。少ない光ファイバで光伝送システムを構成するためには、スター接続で集中基地局と各遠隔基地局を接続するよりも、カスケード接続で集中基地局から複数の遠隔基地局を接続する方が望ましい。
【０００６】
複数の遠隔基地局をカスケード接続するには、例えば、各遠隔基地局が分岐カプラを備え、分岐カプラをカスケード接続する構成とすることができる。すなわち、分岐カプラにより分岐された一方の光信号を各遠隔基地局が受け取り、他方の光信号を後段の遠隔基地局内の分岐カプラが受け取るようにして、分岐カプラを直列的に接続する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−８７９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、分岐カプラを用いることにより集中基地局から複数の遠隔基地局をカスケード接続することができる。この際、設備のメンテナンスや保守部品の確保等を考慮すると各遠隔基地局の仕様は共通であることが望ましい。そのためには、各遠隔基地局は同一の分岐比の分岐カプラを備える必要がある。
【０００９】
しかしながら、同一の分岐比の分岐カプラをカスケード接続でつなげると、後段になるほど各遠隔基地局が受け取る光信号の信号レベルが小さくなってしまう。
【００１０】
例えば、ダウンリンク方向（下り方向）の光信号について、分岐カプラが３０％と７０％の比率で光信号を分岐し、各遠隔基地局が３０％の光信号を受け取るとした場合、集中基地局が出力する光信号の信号レベルを１００％とすると、各遠隔基地局が受け取る光信号の信号レベルは、初段が３０％、２段目が２１％、３段目が１４．７％と後段になるほど小さくなる。
【００１１】
このように後段の遠隔基地局の受け取る光信号の信号レベルが小さくなっていくと、いずれかの遠隔基地局以降において、所望の信号レベルの範囲を下回る光信号しか受け取れなくなる場合が生じ得る。
【００１２】
したがって、係る点に鑑みてなされた本発明の目的は、カスケード接続された複数の遠隔基地局において、各遠隔基地局が所望の信号レベルの範囲で光信号を受け取れるように信号レベルを調整する集中基地局および光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する第１の観点に係る集中基地局の発明は、
複数の遠隔基地局と光ファイバを介して結合する集中基地局であって、
前記遠隔基地局毎に異なるサブキャリアを割り当てて多重したダウンリンク信号を生成するダウンリンク信号生成部と、
前記ダウンリンク信号を光信号に変換する電気光変換部と
を備え、
前記ダウンリンク信号生成部は、前記各遠隔基地局が受け取る、前記各遠隔基地局に割り当てられたサブキャリアの信号レベルが所望の信号レベルの範囲内になるように、サブキャリア毎に信号レベルを調整して多重する
ことを特徴とする。
【００１４】
第２の観点に係る光伝送システムの発明は、集中基地局および複数の遠隔基地局を備える光伝送システムにおいて、当該集中基地局は、第１の観点に係る集中基地局であることを特徴とする。
【００１５】
第３の観点に係る発明は、
第２の観点に係る光伝送システムであって、
前記各遠隔基地局は、さらに、多重された前記ダウンリンク信号を分岐する分岐カプラを備え、
当該分岐カプラの分岐比は、全ての前記遠隔基地局において等しい
ことを特徴とする。
【００１６】
上述したように本発明の解決手段を装置およびシステムとして説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、カスケード接続された複数の遠隔基地局において、各遠隔基地局が所望の信号レベルの範囲で光信号を受け取れるように信号レベルを調整する集中基地局および光伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る光伝送システムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る集中基地局の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るサブキャリア多重の様子を示すである。
【図４】本発明の一実施形態に係る遠隔基地局の概略を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る光伝送システムの概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るサブキャリアの信号レベルを調整した様子を示すである。
【図７】本発明の他の実施形態に係る光伝送システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る光伝送システムの概略図である。光伝送システム１は、集中基地局１０および遠隔基地局２０（２０ａ、２０ｂおよび２０ｃ）を備え、それぞれの間は光ファイバで接続される。なお、図１においては、３つの遠隔基地局２０を示しているが、これは一例であって、遠隔基地局２０は２つ以上の任意の個数でよい。
【００２１】
集中基地局１０は、デジタル信号処理機能、電気信号と光信号の変換機能などを備え、遠隔基地局２０を一括して管理する。集中基地局１０は、ダウンリンク信号を生成し、当該ダウンリンク信号を電気信号の段階で多重し、まとめて光信号に変換する。ダウンリンク信号を電気信号の段階で多重化する方法はいくつかの方法が考えられるが、本実施形態の説明においては、互いに周波数が異なるＩＦ（Intermediate Frequency）信号を多重化する方法を例として説明する。遠隔基地局２０は、カバーするセル内の通信端末２とＲＦ信号により無線通信を行う。無線通信システムとしてＬＴＥを採用している場合は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）通信方式が採用される。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態に係る集中基地局の概略を示すブロック図である。集中基地局１０は、第１ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）カプラ１１０、ダウンリンク信号生成部１１２、電気光変換部１１４、光電気変換部１１６およびアップリンク信号処理部１１８を備える。
【００２３】
まず、ダウンリンク（下り）信号の流れに沿って説明する。
【００２４】
ダウンリンク信号生成部１１２は、ダウンリンク信号を生成し、遠隔基地局２０毎に異なるＩＦ周波数を割り当てて多重化する。また、遠隔基地局２０がＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を採用し複数のアンテナを有する場合は、ダウンリンク信号生成部１１２は、当該アンテナ毎にも異なるＩＦ周波数を割り当てて多重化する。
【００２５】
図３に、ダウンリンク信号生成部１１２が、各遠隔基地局２０のアンテナ毎に異なるＩＦ周波数を割り当てて多重化した信号の様子を示す。各遠隔基地局２０は、２本のアンテナを有しており、遠隔基地局２０ａにはＩＦ１およびＩＦ２が、遠隔基地局２０ｂにはＩＦ３およびＩＦ４が、遠隔基地局２０ｃにはＩＦ５およびＩＦ６が割り当てられている。
【００２６】
ダウンリンク信号生成部１１２は、上記の多重化したダウンリンク信号を電気光変換部１１４に出力する。
【００２７】
電気光変換部１１４は、ダウンリンク信号生成部１１２から受け取った多重化されたダウンリンク信号を光信号に変換して、第１ＷＤＭカプラ１１０に出力する。電気光変換部１１４としては、例えば半導体レーザが用いられる。
【００２８】
第１ＷＤＭカプラ１１０は、ダウンリンク光信号の波長とアップリンク光信号の波長に対して、異なる周波数選択性を有する。ダウンリンク光信号の波長に対しては、ポート３（Ｐ３）から入力した光信号をポート１（Ｐ１）から出力するという特性を有する。また、アップリンク光信号の波長に対しては、ポート１（Ｐ１）から入力した光信号をポート２（Ｐ２）から出力するという特性を有する。
【００２９】
第１ＷＤＭカプラ１１０は、電気光変換部１１４からダウンリンク光信号をポート３において受け取り、ポート１から出力する。
【００３０】
続いて、アップリンク（上り）信号の流れに沿って説明する。
【００３１】
第１ＷＤＭカプラ１１０は、遠隔基地局２０からアップリンク光信号をポート１において受け取り、ポート２から光電気変換部１１６へ出力する。
【００３２】
光電気変換部１１６は、第１ＷＤＭカプラ１１０から受け取ったアップリンク光信号を無線信号に変換してアップリンク信号処理部１１８に出力する。光電気変換部１１６としては、例えばＰＩＮフォトダイオードが用いられる。
【００３３】
アップリンク信号処理部１１８は、光電気変換部１１６から受け取った無線信号をＩＦ周波数毎に分離し、また、その他のベースバンド信号処理などを行う。
【００３４】
図４は、本発明の一実施形態に係る遠隔基地局の概略を示すブロック図である。遠隔基地局２０は、無線部２１１（２１１−１および２１１−２）、加算部２１３、アップリンク信号光電気変換部２１５、アップリンク信号加算部２１７、電気光変換部２１９、信号処理部２２３、第２ＷＤＭカプラ２３０、第１ＷＤＭカプラ２４０および分岐カプラ２５０を備える。なお、遠隔基地局２０は２つのアンテナ２１２−１および２１２−２を有するＭＩＭＯ構成であり、無線部２１１−１および無線部２１１−２が、それぞれアンテナ２１２−１および２１２−２に接続している。
【００３５】
まず、ダウンリンク（下り）信号の流れに沿って説明する。
【００３６】
第２ＷＤＭカプラ２３０は、ポート１においてダウンリンク光信号を受け取りポート３から分岐カプラ２５０に出力する。
【００３７】
第２ＷＤＭカプラ２３０は、ダウンリンク光信号の波長とアップリンク光信号の波長に対して、異なる周波数選択性を有する。第２ＷＤＭカプラ２３０は、ダウンリンク光信号の波長に対しては、ポート１（Ｐ１）から入力した光信号をポート３（Ｐ３）から出力するという特性を有する。また、第２ＷＤＭカプラ２３０は、アップリンク光信号の波長に対しては、ポート２（Ｐ２）から入力した光信号をポート１（Ｐ１）から出力するという特性を有するものである。
【００３８】
分岐カプラ２５０は、第２ＷＤＭカプラ２３０から受けとったダウンリンク光信号を一定の分岐比で分岐し、一方をダウンリンク信号光電気変換部２２１に出力し、他方を第１ＷＤＭカプラ２４０に出力する。例えば、分岐カプラ２５０の分岐比を３０％と７０％にして、３０％をダウンリンク信号光電気変換部２２１に出力し、７０％を第１ＷＤＭカプラ２４０に出力することができる。
【００３９】
第１ＷＤＭカプラ２４０がポート３において分岐カプラ２５０から受け取ったダウンリンク光信号は、ポート１から出力される。第１ＷＤＭカプラ２４０の入出力特性は、図２で説明した第１ＷＤＭカプラ１１０の入出力特性と同様である。
【００４０】
ダウンリンク信号光電気変換部２２１は、分岐カプラ２５０から受けとったダウンリンク光信号を無線信号に変換する。この無線信号は各遠隔基地局２０、および、各遠隔基地局２０のアンテナ毎に異なるＩＦ周波数で多重化された信号である。
【００４１】
信号処理部２２３は、異なるＩＦ周波数で多重化されている無線信号から、アンテナ２１２−１およびアンテナ２１２−２からの送信に用いるＩＦ周波数を分離して、それぞれ、無線部２１１−１および無線部２１１−２に出力する。
【００４２】
信号処理部２２３は、例えば、それぞれのＩＦ周波数を中心周波数とする２つのバンドパスフィルタを用いてＩＦ周波数を分離する。
【００４３】
無線部２１１−１および無線部２１１−２は、信号処理部２２３から、分離されたＩＦ信号を受け取り、アップコンバート、増幅などの処理をして、それぞれ、アンテナ２１２−１および２１２−２から通信端末２に無線信号を送信する。なお、無線部２１１−１および無線部２１１−２は、アップコンバートにはミキサなどの回路を用い、増幅にはパワーアンプなどの回路を用いる。
【００４４】
続いて、アップリンク（上り）信号の流れに沿って説明する。
【００４５】
無線部２１１−１および無線部２１１−２は、それぞれ、アンテナ２１２−１および２１２−２から無線信号を受信し、増幅、ダウンコンバートなどの処理をして、ＩＦ周波数に変換された無線信号を加算部２１３に出力する。ここで、無線部２１１−１および無線部２１１−２は、無線信号をそれぞれ異なるＩＦ周波数にダウンコンバートすることにより、ＩＦ信号の多重化を可能にする。なお、無線部２１１−１および無線部２１１−２は、無線信号の増幅には、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）などの回路を用い、ダウンコンバートにはミキサなどの回路を用いる。
【００４６】
加算部２１３は、無線部２１１−１および無線部２１１−２から受け取った異なる周波数のＩＦ信号を加算して多重化する。加算部２１３は、多重化したＩＦ信号をアップリンク信号加算部２１７に出力する。
【００４７】
アップリンク信号加算部２１７は、自局の多重化されたＩＦ信号および他の遠隔基地局２０から受け取った多重化されたＩＦ信号を加算する。ここで、自局のＩＦ信号と他の遠隔基地局２０のＩＦ信号とは、各遠隔基地局２０の無線部２１１−１および無線部２１１−２によって異なるＩＦ周波数に変換されているため、多重化が可能である。
【００４８】
アップリンク信号加算部２１７は、他の遠隔基地局２０からのＩＦ信号をアップリンク信号光電気変換部２１５から受け取る。
【００４９】
アップリンク信号光電気変換部２１５は、他の遠隔基地局２０から第１ＷＤＭカプラ２４０が受け取ったアップリンク光信号を、第１ＷＤＭカプラ２４０のポート２から受け取り、ＩＦ信号に変換してアップリンク信号加算部２１７に出力する。ここで第１ＷＤＭカプラ２４０は、図２において説明したＷＤＭカプラ１１０と同様の入出力特性を有するものである。
【００５０】
アップリンク信号加算部２１７は、自局の多重化されたＩＦ信号と他の遠隔基地局２０の多重化されたＩＦ信号とを多重化して電気光変換部２１９に出力する。
【００５１】
電気光変換部２１９は、アップリンク信号加算部２１７から多重化されたＩＦ信号を受け取り、アップリンク光信号に変換する。
【００５２】
第２ＷＤＭカプラ２３０は、電気光変換部２１９からポート２においてアップリンク光信号を受け取って集中基地局１０または隣の遠隔基地局２０へ出力する。
【００５３】
図５は、本発明の一実施形態に係る光伝送システムの概略図である。図５は、集中基地局１０に遠隔基地局２０ａ、２０ｂおよび２０ｃがカスケード接続した様子を示したものである。なお、図５においては、各遠隔基地局２０に分配されるダウンリンク光信号の信号レベルの様子を強調して示すために、各遠隔基地局２０においては、分岐カプラ２５０とダウンリンク信号光電気変換部２２１のみを示している。
【００５４】
図５には、分岐比が３０％と７０％の分岐カプラ２５０を例として示した。全ての遠隔基地局２０において、同じ分岐比の分岐カプラ２５０を用いている。
【００５５】
図５に、分岐カプラ２５０の分岐比を、３０％と７０％とした場合に、ダウンリンク信号光電気変換部２２１が受け取るダウンリンク光信号の信号レベルを示す。もともと、集中基地局１０が出力したダウンリンク光信号の信号レベルを１００％とすると、ダウンリンク信号光電気変換部２２１が受け取る光信号の信号レベルは、それぞれ、初段が３０％、２段目が２１％、３段目が１４．７％となる。このように、後段になるほど遠隔基地局２０が受け取る光信号の信号レベルは小さくなる。
【００５６】
図６（ａ）は、上述のように、後段になるほど遠隔基地局２０が受け取る光信号の信号レベルは小さくなることを考慮して、集中基地局１０のダウンリンク信号生成部１１２が、後段の遠隔基地局２０に割り当てたＩＦ周波数については信号レベルが大きいダウンリンク信号を生成している様子を示す図である。
【００５７】
図６（ａ）において、ＩＦ１およびＩＦ２は遠隔基地局２０ａに割り当てられたＩＦ周波数であり、ＩＦ３およびＩＦ４は遠隔基地局２０ｂに割り当てられたＩＦ周波数であり、ＩＦ５およびＩＦ６は遠隔基地局２０ｃに割り当てられたＩＦ周波数である。
【００５８】
集中基地局１０のダウンリンク信号生成部１１２は、図６（ａ）に示すように、遠隔基地局２０ｃのような後段の遠隔基地局２０に割り当てているＩＦ周波数の信号レベルが大きくなるように多重化する。これにより、ダウンリンク信号生成部１１２は、後段の遠隔基地局２０の方が分岐カプラ２５０による減衰量が大きくなる影響を相殺している。
【００５９】
例えば、集中基地局１０のダウンリンク信号生成部１１２は、集中基地局１０の出力の３０％の信号レベルを受け取る遠隔基地局２０ａのためのＩＦ信号は、信号レベルを小さくする。また、ダウンリンク信号生成部１１２は、集中基地局１０の出力の１４．７％の信号レベルを受け取る遠隔基地局２０ｃのためのＩＦ信号は、信号レベルを大きくする。
【００６０】
図６（ｂ）は、集中基地局１０のダウンリンク信号生成部１１２が図６（ａ）に示したような多重信号を生成した場合に、遠隔基地局２０内のダウンリンク信号光電気変換部２２１が受け取る信号レベルの様子を示す図である。図６（ｂ）に示すように、集中基地局１０のダウンリンク信号生成部１１２は、分岐カプラ２５０の影響を考慮してＩＦ信号の信号レベルを調整しておくことにより、遠隔基地局２０内のダウンリンク信号光電気変換部２２１が受け取る信号レベルを同等にすることができる。これにより、ダウンリンク信号生成部１１２は、各遠隔基地局２０が受け取る信号レベルが所望の信号レベルの範囲内に入るようにすることができる。
【００６１】
このように、本実施形態によれば、カスケード接続された複数の遠隔基地局２０において、各遠隔基地局２０が所望の信号レベルの範囲で光信号を受け取ることができる。
【００６２】
図７は、本発明の他の実施形態に係る光伝送システムの概略図である。図７は、６つの遠隔基地局２０を集中基地局３０に接続した光伝送システムであるが、６つの遠隔基地局２０を全てカスケード接続するのではなく、遠隔基地局２０を３つカスケード接続したもの２組をスター接続した構成となっている。この構成において、ダウンリンク光信号については、電気光変換部１１４が出力するダウンリンク光信号を３ｄＢカプラ６０により２つに分岐している。ここで３ｄＢカプラとは、分岐カプラのうち分岐比が５０％と５０％のものである。
【００６３】
また、この構成において、アップリンク光信号については、遠隔基地局２０の３つのカスケード接続に対し、１つの第１ＷＤＭカプラ５０が接続するようにし、光電気変換部３１６は、第１ＷＤＭカプラ５０ａおよび第１ＷＤＭカプラ５０ｂの２つからアップリンク光信号を受け取る。本実施形態における光電気変換部３１６は、これを可能にするため、例えば、ＰＩＮフォトダイオードを２つ備える構成となっている。
【００６４】
このように、本実施形態によれば、カスケード接続とスター接続を併用する構成とすることができる。
【００６５】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００６６】
なお、本発明の説明においては、サブキャリア多重としてＩＦ周波数をずらして加算する方式を用いて説明したが、これに限定するものではなく、電気信号を分離できる多重方式であれば他のサブキャリア多重方式とすることもできる。
【符号の説明】
【００６７】
１０  集中基地局
２０  遠隔基地局
３０  集中基地局
５０  第１ＷＤＭカプラ
６０  ３ｄＢカプラ
１１０  第１ＷＤＭカプラ
１１２  ダウンリンク信号生成部
１１４  電気光変換部
１１６  光電気変換部
１１８  アップリンク信号処理部
２１１  無線部
２１３  加算部
２１５  アップリンク信号光電気変換部
２１７  アップリンク信号加算部
２１９  電気光変換部
２２１  ダウンリンク信号光電気変換部
２２３  信号処理部
２３０  第２ＷＤＭカプラ
２４０  第１ＷＤＭカプラ
２５０  分岐カプラ
３１６  光電気変換部
【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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