(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有料道路の自動料金収受システムに使用する車輌搭載のカード挿入式の車載端末であって、該カードのアクセス速度に比して高速なメモリを設けておき、有料道路への進入及び有料道路の利用完了に伴う収受情報等の更新は、カード内の情報を受け取ったメモリと路側装置との間で行い、その結果をメモリからカード内に書き戻すようにした有料道路の自動料金収受システムの車載端末において、
カード挿入後にカードが挿入されているか否かを監視手段によって逐次的に監視し、カードの挿入異常を検出した場合、メモリ内の収受情報を消去し、挿入異常の旨の表示を行うようにした車載端末。
【請求項２】
有料道路の自動料金収受システムに使用する車輌搭載の車載端末において、
有料道路の入口又は出口に設置された路側装置と交信する通信手段と、車内利用者にメッセージや必要な情報を表示する表示手段と、着脱自在に装着可能であって、料金収受に関する収受情報を含む情報を記憶するカード型記憶媒体と、カード型記憶媒体の装着を検知する手段と、この装着検出に基づきカード型記憶媒体内の収受情報を含む情報を読み取り一時記憶する高速メモリと、装着検出後に所定間隔でカード型記憶媒体の装着状態を、この記憶媒体にコマンドを送りその応答から判断する監視手段と、装着状態の正常判断のもとで、上記通信手段を介して有料道路利用完了に伴って上記メモリ内の収受情報の更新を行う手段と、更新したメモリ内の収受情報を含む情報を上記記憶媒体に書き換える手段と、装着状態の異常判断のもとで、上記メモリ内の収受情報を消去し、その旨の表示を表示手段に表示させる手段と、より成る有料道路の自動料金収受システムの車載端末。
【請求項３】
上記カード型記憶媒体は、ＩＣカードとし、コマンドはＩＳＯ規格によるものとした請求項２の車載端末。
【請求項４】
上記監視手段による監視中に路側装置から上記通信手段を介して通信要求があった場合、その通信要求に応じた処理を行うと共に、この処理後は再び監視を継続させるようにする請求項２の車載端末。
【請求項５】
上記処理は、メモリからのデータ項目の路側装置への送信、メモリ内のデータ項目の書き換え、決済情報の書き換え終了処理、を含むものとした請求項４の車載端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有料道路の利用料金をこの有料道路を通行する車輌との交信により自動的に徴収する自動料金収受システムの車載端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有料道路の入口と出口に設けられる料金所等のゲートの無人化、料金支払いのキャッシュレス化、および料金所をノンストップで通行可能にする自動料金収受システムが種々提案されている。
例えば、特開平７−１４０４３号公報あるいは特開平８−１６９７７号公報に開示された自動料金収受システムでは、有料道路の入口と出口におよび分岐箇所などのチェックバリアに路側装置を設置し、その路側装置との間で無線による交信が可能な車載端末を車輌に搭載し、それらの間で交信することにより、車載端末に着脱自在に装着されたＩＣカード等のカード型記憶媒体から、自動的に利用料金を徴収するようにしている。つまり、入口においては、路側装置から入口ゲートの識別情報、通行日時等の路側情報を通過する車輌に送信して、車輌に搭載された車載端末のメモリに格納せしめる。そして、出口においては、通過する車輌の車載端末のメモリに格納されている入口ゲートやチェックバリアの識別情報と、その車輌の車種等の車側情報を車載端末から路側装置へ送信する。路側装置は、入口から出口までの経路を求めて利用料金を計算し、車載端末に装着されているＩＣカードから、プリペイド方式、クレジット方式等で料金を徴収する。これにより、ＩＣカードに記憶されている残高情報、支払履歴情報等の利用料金の支払いに関する情報が書き換えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような無線による交信を用いる自動料金収受システムでは、路側装置と車載端末との交信可能なエリアは直径３〜５ｍ程度と狭く設定されている。これは、隣のレーンの路側装置との間での混信、他のレーンを走行する車輌との不要な通信を防ぐためである。また、車輌が路側装置の下を高速で通過した場合にも正しく利用料金の徴収が行われなければならない。このため、路側装置と車載端末との間の交信はきわめて短時間のうちに行なわなければならない。例えば、直径３ｍの交信可能エリアを車輌が時速８０ｋｍで通過する場合、路車間通信の可能な時間は約１３５ｍ秒である。
【０００４】
一方国内外で広く用いられているＩＳＯ７８１６準拠のＩＣカードとＩＣカード端末間の通信は、一般に９６００ｂｉｔ／秒のシリアル通信方式であり、１文字あたり１１ｂｉｔ（スタートビット１ｂｉｔ＋データ８ｂｉｔ＋パリティビット１ｂｉｔ＋ストップビット１ｂｉｔ）であり、１文字の伝送に約１．１ｍ秒の時間が必要である。また、ＩＣカードには８ビットのＣＰＵが広く用いられているため処理速度が遅く、ＩＣカード端末からデータ読み出し等のコマンドを受信してから応答を返すまでの時間は一般に数１０ｍ秒以上必要である。そして通常、ＩＣカードがＩＣカード端末に挿入されてから決済処理に必要な情報の読み出しが終了するまで５００ｍ秒〜１秒程度の時間が必要である。これは、一般にＩＣカードは商店等の店頭での決済処理に用いられるため、ＩＣカードをＩＣカード端末へ挿入してから決済処理が終了するまでに数秒かかってもよく、またＩＣカードの価格を出来るだけおさえるために、ＩＣカードの処理性能を犠牲にしているためである。
この様なＩＣカードを自動料金収受システムの車載端末で用いる場合、車輌が路側装置との通信可能エリアに入ってから、ＩＣカードから料金収受に必要な情報を読み出していたのでは時間的に間に合わない。つまり、ＩＣカードから読み出した決済情報を路側装置へ送信完了する前に、通信可能エリアを通過してしまう、という問題が生じる。
【０００５】
また、現在広く用いられているＩＳＯ７８１６準拠のＩＣカードは、接触式でありＩＣカード上の接点を通じてＩＣカード端末と通信を行う。ＩＣカードは車輌の走行中ずっと車載端末に挿入されたままになっているため、車輌の走行中の振動等で、ＩＣカードがずれて接点が接触不良になることもある。車載端末の利用者がこれに気付かず入口、チェックバリア、出口などに設置されている路側装置の下を通過すると、路側装置へＩＣカード内に格納されている料金の自動収受に必要な情報をＩＣカードから読み出し路側装置へ送信することが出来ず、料金の自動収受が不可能となってしまう。特に出口ゲートの場合は、利用者は出口ゲートを通過できずに収受員のいる料金所ゲートに誘導され、そこで一旦停止して料金を精算することになる。
また、ＩＣカードの不正使用の例がある。例えば、ＩＣカードを用いて料金の支払いが行われたにもかかわらず、その支払の記録（料金差し引き）がＩＣカードに記録できないような不正行為がある。
【０００６】
本発明は、このようなＩＳＯ７８１６準拠のＩＣカードの如き動作の遅いＩＣカードを用いつつ、車輌が高速で路側装置の下を通過した場合でも確実に料金の自動収受が可能な自動料金収受システムの車載端末を提供することを目的とする。
更に本発明は、車輌の振動などによるＩＣカード接点の接触不良によるエラーの発生を最小限に抑えることのできる自動料金収受システムの車載端末を提供することを目的とする。
更に本発明は、ＩＣカードの不正使用を検出可能にする自動料金収受システムの車載端末を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有料道路の自動料金収受システムに使用する車輌搭載のカード挿入式の車載端末であって、該カードのアクセス速度に比して高速なメモリを設けておき、有料道路への進入及び有料道路の利用完了に伴う収受情報等の更新は、カード内の情報を受け取ったメモリと路側装置との間で行い、その結果をメモリからカード内に書き戻すようにした有料道路の自動料金収受システムの車載端末において、
カード挿入後にカードが挿入されているか否かを監視手段によって逐次的に監視し、カードの挿入異常を検出した場合、メモリ内の収受情報を消去し、挿入異常の旨の表示を行うようにした車載端末を開示する。
【０００９】
更に本発明は、有料道路の自動料金収受システムに使用する車輌搭載の車載端末において、
有料道路の入口又は出口に設置された路側装置と交信する通信手段と、車内利用者にメッセージや必要な情報を表示する表示手段と、着脱自在に装着可能であって、料金収受に関する収受情報を含む情報を記憶するカード型記憶媒体と、カード型記憶媒体の装着を検知する手段と、この装着検出に基づきカード型記憶媒体内の収受情報を含む情報を読み取り一時記憶する高速メモリと、装着検出後に所定間隔でカード型記憶媒体の装着状態を、この記憶媒体にコマンドを送りその応答から判断する監視手段と、装着状態の正常判断のもとで、上記通信手段を介して有料道路利用完了に伴って上記メモリ内の収受情報の更新を行う手段と、更新したメモリ内の収受情報を含む情報を上記記憶媒体に書き換える手段と、装着状態の異常判断のもとで、上記メモリ内の収受情報を消去し、その旨の表示を表示手段に表示させる手段と、より成る有料道路の自動料金収受システムの車載端末を開示する。
【００１０】
更に本発明は、カード型記憶媒体は、ＩＣカードとし、コマンドはＩＳＯ規格によるものとした車載端末を開示する。
更に本発明は、上記監視手段による監視中に路側装置から上記通信手段を介して通信要求があった場合、その通信要求に応じた処理を行うと共に、この処理後は再び監視を継続させるようにする車載端末を開示する。
更に本発明は、処理は、メモリからのデータ項目の路側装置への送信、メモリ内のデータ項目の書き換え、決済情報の書き換え終了処理、を含むものとした車載装置を開示する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施の形態の、車輌に搭載する車載端末とＩＣカードの構成を示すブロック図である。図１において、車載端末１は、前記車載端末１を制御する端末制御部１０２と、前記端末制御部１０２に接続され、図示していない路側装置との通信を制御するための通信制御部１０３と、この通信制御部１０３に接続され前記路側装置と通信を行うためのアンテナ３と、前記端末制御部１０２に接続され、本車載端末の利用者へ音声および液晶表示にてメッセージを伝える表示装置１０４と、前記端末制御部１０２に接続されている高速メモリ１０５およびＩＣカードインターフェース１０１とから構成され、車輌の車体に固定して搭載される。
【００１３】
通信制御部１０３は、路側装置との間で交信する機能を有し、端末制御部１０２の指令に基づいて路側装置へ送信する信号を発生し、これを変調してアンテナ３を介して送信するとともに、路側装置からの信号を受信、復調し、端末制御部１０２へ送出する。メモリ１０５は、車輌番号、車種等の本車載端末が搭載されている車輌固有の情報を記憶する不揮発メモリ（又は不揮発メモリ領域。以下同じ）と、ＩＣカードに記憶されている自動料金収受のために必要な情報（以下決済情報と記す）を一時的に記憶する揮発メモリ（又は揮発メモリ領域。以下同じ）から構成される。この揮発メモリはキャッシュメモリである。
ＩＣカードインターフェース１０１は、ＩＣカード２が着脱自在に装着可能に形成され、ＩＣカード２の着脱状態を検出し前記端末制御部１０２へ伝える機構を有するＩＣカードコネクタと、端末制御部１０２の指令に応じてＩＣカード２との信号の授受を行う回路から構成される。
【００１４】
ＩＣカード２は、ＩＳＯ７８１６−１、２、３および４に準拠しており、車載端末１側のＩＣカードインターフェース１０１と接続するための物理接点およびこれを駆動する回路を有するＩＣカードインターフェース２０１と、ＩＣカード２を制御するＣＰＵ２０２と、不揮発のメモリ２０３から構成される。ＩＣカード２は、車載端末１に着脱自在に装着されるよう形成されており、ＩＣカードインターフェース２０１と車載端末１のＩＣカードインターフェース１０１とを介して、車載端末１との間でISO7816-3および4に準拠したコマンド/応答の送受を行うことが出来る。
ＣＰＵ２０２は、ＩＣカード２と車載端末１間の信号の送受動作、およびメモリ２０３に対する書き込みと読み出しの動作を制御することで、ISO7816-3および4に準拠したコマンドを受信、解釈し、応答を生成し、車載端末１へ送信する。メモリ２０３には、車載端末１が路車間通信により受信した有料道路の入口、チェックバリア、又は出口等の路側情報、残金等の金銭情報や利用明細情報、およびＩＣカード２や車載端末１を識別するためのＩＤ情報やセキュリティのための暗証番号ならなる前記決済情報が格納されている。また、ＩＣカード２の料金収受方式としては、プリペイド方式、クレジット方式等を適用することができる。
【００１５】
次に動作について説明する。
車載端末１は、カーオーディオシステム等と同様に、車輌のエンジンの作動とともに電源が投入され、エンジンを停止することで電源が切断される。よって車輌の走行中は、常に電源が投入された状態になっている。車載端末１は、電源が投入されると、端末制御部１０２の指令により初期化処理、自己診断処理などを行った後、ＩＣカードの着脱または路側装置からの無線電波を受信するまでの間、待機状態になっている。
【００１６】
図２は、車載端末１にＩＣカード２が挿入又は脱着されたときの動作を示している。ＩＣカード２が車載端末１に挿入されると、ＩＣカードインターフェース１０１により挿入が検出され、端末制御部１０２へ伝えられる。端末制御部１０２はこれを認識し、Ｓ４０１以降の処理を開始する。端末制御部１０２はＩＣカード２へ電源、クロック信号等を供給し、ＩＳＯ７８１６に規定されている活性化シーケンスを実行して、ＩＣカード２を活性化（動作状態）する（Ｓ４０２）。
この時、車載端末１およびＩＣカード２が不正に偽造されたものでないかを確認するための相互認証処理、またはＩＣカード２の使用者が正当であることを確認するための暗証番号による認証などを行っても良い。次に端末制御部１０２は、ＩＣカード２へリードコマンドを送信し、ＩＣカード２内の決済情報を読み取り、メモリ１０５内の決済情報キャッシュ領域へ格納する（Ｓ４０３）。その後、端末制御部１０２はＩＣカード２へコマンドを送信する（Ｓ４０４）。これは、ＩＣカード２が車載端末１に正しく挿入されていることを確認するもので、ＩＳＯ７８１６−４に規定されているＲＥＡＤ ＲＥＣＯＲＤコマンド、ＳＥＬＥＣＴ ＦＩＬＥコマンド等が使用できる。このコマンドフォーマットを図４（ｉ）に、コマンドの構成を図４（iii）、（iV）に示した。端末制御部１０２は、ＩＣカード２からこのコマンドに対する処理結果を受信し（Ｓ４０５）、コマンド処理結果が正しいかを判断する（Ｓ４０６）。これは、ＩＳＯ７８１６に規定されているＩＣカードのコマンド転送プロトコル（Ｔ＝０、Ｔ＝１等）で処理結果が転送エラーなく正しく転送され、かつ処理が正常終了した（処理結果中のＩＳＯ７８１６に規定されているステータスＳＷ１が６１である）場合に正しいと判断する。かかる処理のフォーマット（レスポンスフォーマット）を図４（ii）に示した。結果が正しい場合は、ＩＣカードインターフェース１０１とＩＣカード２間の物理的接続が正しく、及び又はＩＣカードの不正な交換が行われていないと判断できるので、Ｓ４０４へ戻り再びカードチェック確認処理を続ける。このカードチェックの確認作業は、継続して行う。結果が不正な場合、またはＩＣカード２からの応答が無い場合は、ＩＣカードインターフェース１０１とＩＣカード２間の物理的接続異常、又はＩＣカードの不正な交換が行われたと判断し、メモリ１０５内の決済情報キャッシュ内の決済情報を消去し（Ｓ４０７）、表示装置１０４を通じて車載端末の利用者へＩＣカードを再度挿入するようメッセージを表示し（Ｓ４０８）、待機状態へ戻る（Ｓ４０９）。決済情報を消去せずに、異常や不正交換等を示すフラグをつけて、一時的に他のエリアに対比させるやり方もある。そして、その後でのモニタ等で利用する。
【００１７】
ＩＣカードインターフェース１０１によりＩＣカード排出が検出された場合、端末制御部１０２では、ＩＣカードへ供給している電源、クロック信号を切断することでＩＣカードを非活性化（Ｓ４１１）した後、メモリ１０５内の決済情報キャッシュ内の決済情報を消去し（Ｓ４０７）、表示装置１０４を通じて車載端末の利用者へＩＣカードを再度挿入するようメッセージを表示し（Ｓ４０８）、待機状態へ戻る（Ｓ４０９）。
【００１８】
図３に車載端末１が路側装置からコマンドを受信した場合の処理フローを示す。ここで、路側装置からのコマンドとは、路側装置へのデータ送信要求、決済情報の更新要求、路車間通信の終了要求（又は終了報告）、等である。Ｓ４０４〜Ｓ４０６のループを実行中に路側装置からコマンドを受信した場合、このループを一時中断し、Ｓ５０１からの処理を実行し、終了後はＳ５０９の待機状態へ戻らずに、Ｓ４０４〜Ｓ４０６のループの実行を再開する。
【００１９】
端末制御部１０２は、ＩＣカードインターフェース１０１を通じてＩＣカード２が挿入されているかを検知する（Ｓ５０２）。ＩＣカード２が挿入されており、かつ決済情報がメモリ１０５内の決済情報キャッシュへ読み込まれている場合、Ｓ５０２からＳ５０３へ進む。そうでない場合、路側装置へエラーを送信する（Ｓ５０８）。路側装置はエラーを受信すると、この車輌を料金収受員のいる料金所ゲートへ誘導する。
次に端末制御部１０２は、路側装置から受信したコマンド種別を判断する（Ｓ５０３）。該コマンドがＤＡＴＡ−ＧＥＴコマンドである場合、路側装置へのデータ送信要求なので、端末制御部１０２はメモリ１０５内の決済情報キャッシュ内の決済情報から路側装置により指定されたデータ項目を通信制御部１０３およびアンテナ３を通じて路側装置へ送信する（Ｓ５０４）。該コマンドがＤＡＴＡ−ＳＥＴコマンドである場合、決済情報の更新要求なので、端末制御部１０２は、メモリ１０５内の決済情報キャッシュ内の決済情報のうち路側装置により指定されたデータ項目を路側装置から受信したデータで更新する（Ｓ５０５）。該コマンドがＤＡＴＡ−ＥＮＤコマンドである場合、路車間通信の終了を示すので、端末制御部１０２はメモリ１０５内の決済情報キャッシュの内容が、更新されたかをチェックする（Ｓ５０６）。これは例えば、決済情報キャッシュの各データ項目毎にフラグを設け、ＩＣカード２からの決済情報の読み取り時（Ｓ４０３）に該フラグをクリアしておき、データ項目の更新時（Ｓ５０５）に更新されたデータ項目の該フラグをセットする。Ｓ５０６では、各データ項目の該フラグをチェックすることで、どのデータ項目が更新されたのか判断できる。決済情報キャッシュ内の決済情報のデータ項目が更新されていた場合、更新されたデータ項目のみをＩＣカード２へ書き戻し（Ｓ５０７）た後、待機状態へ戻る（Ｓ５０９）。この処理は、車輌が出口料金所を通過した後に行われる。ただし、Ｓ４０４〜Ｓ４０６のループを実行中に路側装置からコマンドを受信し該ループを一時中断した場合は、待機状態へ戻らずに、該ループ処理（即ちカードチェック）を再開する。
【００２０】
Ｓ４０６でＮＯと判断した場合、車輌走行中の振動などでＩＣカードインターフェース１０１とＩＣカード２間の物理的接続が不良となった、又はＩＣカードが不正な方法で抜かれたか交換されたと判断できるので、Ｓ４０７を行うことが必須である。Ｓ４０７を行わないと、メモリ１０５内の決済情報キャッシュにはＩＣカード挿入時にＩＣカードから読み込まれた決済情報が格納されているので、出口料金所通過時にＳ５０２がＹＥＳと判断されてしまい、路側装置とのデータ項目のやり取りが、ＩＣカードが正しく挿入されている時と同様に行われる。この結果、この車輌はＩＣカードが正しく挿入されていないにもかかわらず、出口料金所でエラーは検出されず正常に通過できてしまう。そして、出口料金所通過後、Ｓ５０７を行う際に、ＩＣカードへの書き込みエラーとなり、決済情報を正しくＩＣカードへ書き戻すことができなくなる。プリペイド方式の場合、この結果残高情報が正しく更新されないということが起こる。
【００２１】
例えば、車載端末の利用者がＩＣカードインターフェース１０１に細工をして、ＩＣカードインターフェース１０１がＩＣカードの排出を検出できないようにすることが出来る。そして、出口料金所の手前でＩＣカードを抜いてしまえば、前述のように料金所を正常に通過でき、かつＩＣカード内の残高情報が正しく更新されない、という問題が生じる。
Ｓ４０６で異常検出した場合に、Ｓ４０７により決済情報キャッシュ内の決済情報を即座に消去することにより、出口料金所通過時に、Ｓ５０２においてＮＯと判断され、Ｓ５０８の処理により路側装置はエラーを検出することが出来るため、この車輌を料金収受員のいる料金所ゲートへ誘導することが出来る。したがって、プリペイド方式の場合でも確実に料金の収受が行える。
【００２２】
図４に、Ｓ４０４で使用するコマンドを示す。図４（ｉ）はＩＣカードへ送信するコマンド、図４（ii）はＩＣカードから受信する処理結果であるレスポンスのフォーマットを示す。いずれもＩＳＯ７８１６に規定されている。
Ｓ４０４を実行するためには、２種類のＩＳＯ７８１６規定のコマンドを使用することが出来る。図４（iii）はＳＥＬＥＣＴ ＦＩＬＥコマンドを使用した場合である。コマンドのバラメータに、ＩＣカード内の決済情報が格納されているＤＦ名を渡し、このＤＦを選択する。正常に選択できれば、レスポンスとしてＳＷ１＝６１が受信できる。
図４（iV）はＲＥＡＤ ＲＥＣＯＲＤコマンドを使用した場合である。本コマンドを使用して、ＩＣカード内の決済情報が格納されているＥＦをリードする。正常にリードできれば、レスポンスとしてＳＷ１＝６１が受信できる。
【００２３】
本実施の形態によれば、路側装置と交信して料金収受処理を行う際に、ＩＣカードから決済情報を読み出すのではなく、ＩＣカードの装着時に車載端末内のメモリへ読み込んだ決済情報を用いることにより、車輌が路側装置の下を高速で通過した場合にも正しく利用料金の徴収が行われる。
また、一定間隔でＩＣカードへコマンドを送り、前記カード型記憶媒体から受信した応答が正しいことを確認することにより、ＩＣカードの不正な脱着、交換、および本車載端末とＩＣカードとの間の物理的接続の異常を検知し、利用者へ通知することが出来る。
【００２４】
車載装置は、カーナビゲーションシステム又はカーオーディオシステムの操作端末装置と一体化させると便利である。
【００２５】
尚、コマンドとしてＩＳＯ規格例を述べたが、これ以外のコマンドの適用も可能である。更に、ＩＣカードをＩＳＯ規格準拠としたが、それ以外の例もありうる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、動作の遅いＩＣカードを用いつつ、車輌が高速で路側装置の下を通過した場合でも確実に料金の自動収受ができ、また車輌の振動などによるＩＣカード接点の接触不良によるエラーの発生を最小限に抑えることのできる自動料金収受システムの車載端末を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車載端末とＩＣカードの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施の形態のＩＣカード着脱時の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の実施の形態の路側コマンド受信時の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の実施の形態のＩＣカードコマンド及びレスポンスのフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
１  車載端末
２  ＩＣカード
３  アンテナ
１０１  ＩＣカードインターフェース
１０２  端末制御部
１０３  通信制御部
１０４  表示装置
１０５  メモリ
２０１  ＩＣカードインターフェース
２０２  ＣＰＵ
２０３  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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