JP2009171477A - 無線通信システムおよび無線通信システムにおけるソフトハンドオフ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無線端末よりソフトハンドオフを促す複数無線基地局に関する受信電波強度の測定結果を受信した場合、基地局制御装置において、無線通信路追加先無線基地局におけるチャネルリソース使用率が所定の閾値を超えている状態でトラヒックチャネル獲得を行う場合は、通信路確立済み無線基地局と通信路追加先無線基地局の電波強度比がある所定の閾値を超えているときあるいは通信路確立済み無線基地局と通信路追加先無線基地局の電波強度差がある所定の閾値より小さいときのみトラヒックチャネル獲得を許容する。
【選択図】図6
Description
非特許文献1の規格では、ソフトハンドオフ状態において、同時に確立する通信路(トラヒックチャネル)の数は、最大は6まで許容されている。(p8-86, p8-132)
3GPP2 C.S0024−A cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification Version3.0 第8章(p8-1〜P8-170)
無線端末との通信で消費されるトラヒックチャネルは、無線基地局毎に使用可能数(チャネル容量)に応じて空塞管理が必要となる有限のリソースである。無線基地局の圏内に存在する無線端末数が設備設計条件を超えてしまった場合や、特に、複数無線端末が集団で移動した場合などで、ソフトハンドオフ状態の無線端末が多数存在する場合には、トラヒックチャネルが急激に消費され、トラヒックチャネルのリソース枯渇に至ると考えられる。このような状況では、新規接続呼やドーマント状態からの再接続呼に対し、1つのトラヒックチャネルも割り当てできず、接続処理不可能という問題が発生する。またひとつの基地局とのみ無線通信路を確立している無線端末が移動してきた場合は、ハンドオフ先の無線基地局が無いために呼が切断されてしまうという問題も発生する。
無線端末100と、無線端末100と無線通信路を接続する無線基地局である無線基地局200、複数の無線基地局200とIPネットワーク400とを接続する基地局制御装置である基地局制御装置300、IPネットワーク400を経由してアプリケーションデータのやり取りを行うインターネット・サービス・プロバイダ(ISP:Internet Service Provider)500から構成される。インターネット・サービス・プロバイダ500は、データを蓄積しているサーバ510を有する。
さらに、無線端末100がB地点からC地点に移ると、今度は無線基地局200−3からの電波が測定可能な強度となる。無線端末100は、無線基地局200−3からの受信電波の強度を測定し、基地局制御装置300−1に報告する。これを受けて基地局制御装置300−1は、さらに無線基地局200−3を経由する無線通信路を確保する。この結果、無線端末100は、同時に3つの無線基地局と無線通信路を確立している状態となる。
以降の説明では、この図1で示した通信システムを例にとり説明する。
図2は、本発明の一実施例における基地局制御装置のハードウェア構成を示す図である。
基地局制御装置300は、例えば、無線基地局200とのインタフェース310と、他基地局制御装置とのインタフェース320と、インターネット等のIPネットワークとのインタフェース340と、これらのインタフェース間で送受信される信号をスイッチング等の信号処理を行うパケット処理部330と、基地局制御装置300全体の制御を行う制御部350とを備える。
制御部350は、基地局制御装置300全体の動作を制御するプロセッサであるCPU360と、プログラム動作に必要な各種データを蓄積するメモリ370と、外部機器との信号を送受信するI/O部380とを有する。また、制御線390は、上述した各ブロック同士を接続するものである。
図3は、基地局制御装置300のソフトウェア構成例を示す機能構成図である。
基地局制御装置300の制御部350は、複数の無線基地局200とIPネットワークなどを介して無線セッションの通信を行う無線セッション部3510と、IPネットワーク400との有線回線による通信を行うIPネットワーク送受部3501とを含む。
無線セッション部3510は、無線基地局200とデータを送受信するデータ送受部(1)3511と、データ送受部(1)3511が受信したデータから無線端末が測定した複数無線基地局との受信電波強度の報告値を取り出しソフトハンドオフ処理を行うソフトハンドオフ実行制御部3512と、各収容無線基地局のチャネルリソースの空塞管理を行うトラヒックチャネルリソース管理部3513と、隣接基地局制御装置に跨るソフトハンドオフ発生時に他基地局制御装置とデータを送受信するデータ送受部(2)3514と、データ送受部(2)3514が受信したデータから、配下に存在する無線基地局がソフトハンドオフ先となるときに隣接基地局制御装置から受信するトラヒックチャネル獲得要求メッセージを処理するソフトハンドオフ実行制御部3515と、同一の無線端末からのトラヒックデータを複数の無線基地局を経由して受信した場合には、それらトラヒックデータからエラー率の低く最も品質のよいデータを選択しIPネットワークへ送信を行うトラヒックデータ選択合成部3516と、IPネットワーク送受部から受信データを取り出し送信先無線基地局を判定するデータ送信判定部3517とを含む。図3では、データ送受信部(1)3511とデータ送受信部(2)3514からはひとつずつしか接続線を示していないが、基地局制御装置は複数の基地局および複数の基地局制御装置と接続されデータを送受信している。
図4は、無線端末から無線基地局毎受信電波強度の測定値を受信したときの基地局制御装置の動作を説明するフロー図である。
図6は、図4におけるソフトハンドオフ時にトラヒックチャネルの捕捉可否を判定する処理についてその詳細な動作フローを説明する図である。
図11は、ソフトハンドオフにおける基地局制御装置の動作を説明するシーケンス図であり、無線端末100が、図1におけるエリア10−1のA地点に存在し、そこでユーザトラヒック送受信開始のための初期接続処理が行われ、その後、同無線端末100が、地点Bに移動し、さらに地点Cに移動するまでの過程を含んでいる。
説明においては、図11をベースに図4および図6の動作フローを適宜参照する。
(A地点における初期接続)図1のA地点に存在していた無線端末100は、初期接続要求(無線通信路設定要求)をA地点で受信電波の測定が可能な無線基地局200−1へ送信する。初期接続要求は、無線基地局200−1を収容する基地局制御装置300−1へ通知される(図11:610、611)。
基地局制御装置300−1は、初期接続要求に対して、無線基地局200−1で未使用のトラヒックチャネルリソースが存在すれば、空きトラヒックチャネルを捕捉し、そのトラヒックチャネルの識別子をパラメータとして含むトラヒックチャネル設定指示を無線基地局200−1を経由して無線端末100へ通知する(図11:612,613)。
無線端末100は、指定トラヒックチャネルにおける同期処理等のデータ送受信準備が完了すると、無線基地局200−1を経由して基地局制御装置300−1へチャネル設定完了の通知を行い、無線端末100と無線基地局200−1と基地局制御装置300−1との間のトラヒックリンク1(無線通信路)が確立される(図11:616、617)。
図7にアクティブセット情報の構成を示す。
図7に示されるように、アクティブセット情報は、無線端末識別子、確立済み無線通信路の数、各通信路における接続無線基地局の識別子、それらの無線基地局で使用しているパイロットPNフェーズ(PilotPNPhase)値、無線端末より通知されたそれらの無線基地局の受信電波強度、使用トラヒックチャネル識別子を含む。なお、ここでパイロットPNフェーズは、無線基地局毎に異なる値が設定されている。以降のステップで無線端末が複数無線基地局に関する受信電波強度の測定結果を無線基地局に通知する時は、この、パイロットPNフェーズと対応付けて無線基地局に通知される。(非特許文献1(p8-102〜p8-104)
続いて、無線端末100が、A地点からB地点まで移動する場合について説明する。
(A地点→B地点)無線端末100が、さらにA地点からB地点に移動すると、無線基地局200−2からの受信電波も測定可能になる。無線端末100は、無線基地局200−1と無線基地局200−2の2つの無線基地局からの受信電波強度の測定結果を基地局制御装置300−1へ通知する(図11:618、619)。基地局制御装置300−1は、通知されてきた2つの無線基地局からの受信電波強度の測定結果を受け、アクティブセット情報を調べる。基地局制御装置は、アクティブセット情報内に存在しない新規のパイロットPNフェーズが測定結果に含まれていることを検出し、新規無線基地局分の受信電波強度が測定結果に含まれていると判断(図4:S401)する。そして、無線端末100と通信路が既に確立されている無線基地局の中で受信電波強度が最大の値である無線基地局を抽出する。(ここでは、既に通信路確立済み無線基地局は無線基地局200−1しか存在しないため、無線基地局200−1の受信電波強度を抽出する。)
続いて、無線端末100と通信路が既に確立されている無線基地局の中で受信電波強度が最大の値である無線基地局(ここでは、既に通信路確立済み無線基地局は無線基地局200−1しか存在しないため、無線基地局200−1)と、新規無線基地局(無線基地局200−2)の受信電波強度との比を以下の式に従って算出する。
φ=(無線基地局200−2の受信電波強度)/(無線基地局200−1の受信電波強度)
次に基地局制御装置300−1は、新規に受信したパイロットPNフェーズが、自装置が収容している基地局かどうかを、収容基地局情報を参照して調べる。
図9に、基地局制御装置の収容基地局情報の構成を示す。
収容基地局情報は、図9に示すように、自装置が収容する基地局の数と、それら収容する各基地局について基地局識別子とパイロットPNフェーズ番号を含む。
新規に受信したパイロットPNフェーズが自装置が収容している収容基地局情報の中に存在すれば、新規無線基地局(無線基地局200−2)は自装置が収容している無線基地局であると判定する。自装置収容であれば自装置内にてトラヒックチャネル捕捉可否判定処理を実施する。トラヒックチャネルの捕捉可否を判定する処理の詳細な動作フローを図6に示す。
まず、トラヒックチャネル使用率が所定の1次閾値α%よりも低いか高いか判定する。トラヒックチャネル使用率が所定の1次閾値α%よりも低い場合は、トラヒックチャネルリソースを捕捉可能と判断する。そして、空きトラヒックチャネルの獲得を行う(図6:S4061)。
判定後、基地局制御装置300−1は、捕捉したトラヒックチャネルの識別子をパラメータとして含むトラヒックチャネル追加設定指示を無線基地局200−1を経由して無線端末100へ通知する(図11:620,621)。無線端末100は、指定トラヒックチャネルにおける同期処理等のデータ送受信準備が完了すると、無線基地局200−1を経由して基地局制御装置300へチャネル設定完了の通知を行い、無線端末100〜無線基地局200−2〜基地局制御装置300−1間のトラヒックリンク2(無線通信路)が確立される(図11:626、627)。基地局制御装置300−1は、このチャネル設定完了の通知を受信すると、追加確立された無線通信路に関する情報をアクティブセット情報に追加格納する(図8)。
(B地点→C地点)無線端末100がC地点に移動すると、さらに無線基地局200−3からの受信電波も測定可能になる。無線端末100は、無線基地局200−1と200−2と200−3の3つの受信電波強度の測定結果を基地局制御装置300−1へ通知する(図11:628、629)。基地局制御装置300−1は、測定結果を受信し、最後に格納したアクティブセット情報内には存在しないパイロットPNフェーズが含まれていることを検出し、新規無線基地局分の受信電波強度が測定結果に含まれていると判断(図4:S401)する。そして、既に無線端末100と通信路確立済みの無線基地局の中で受信電波強度が最大の値を抽出する。ここでは、既に通信路確立済みの無線基地局は、無線基地局200−1と無線基地局200−2であり、無線基地局200−2よりも無線基地局200―1の受信電波強度の方がわずかに高いとする。基地局制御装置300−1は、既に無線端末100と通信路確立済みの無線基地局の中で受信電波強度が最大の無線基地局200−1の受信電波強度値と、新規無線基地局(無線基地局200−3)の受信電波強度との比を次の式に基づいて算出する(図4:S402)。
φ=(無線基地局200−3の受信電波強度)/(無線基地局200−1の受信電波強度)
次に基地局制御装置300−1は、新規に受信したパイロットPNフェーズが自装置の配下の基地局であるか収容基地局情報を参照する。新規に受信したパイロットPNフェーズが収容基地局情報に含まれ、新規無線基地局(無線基地局200−3)が自基地局制御装置収容であると判定し(図4:S404)、自基地局制御装置収容であれば自基地局制御装置内にて図6に示されるトラヒックチャネル捕捉可否判定処理を実施する。図11のシーケンスにおいては、トラヒックチャネル捕捉可否判定処理を行った結果、トラヒックチャネル使用率が2次閾値βを超え、無線端末100が無線基地局200−3の電波エリアのほぼ境界にいるため、電波強度比φが2次閾値Yよりも低い場合を例示している。この場合、トラヒックチャネルの捕捉は不可と判定される。
(別の無線端末からの初期接続要求)図11のシーケンス区間604は、無線基地局200−3の電波エリア(図1のエリア10−3)に存在する無線端末100とは異なる無線端末101が、ユーザトラヒック送受信開始のため、無線基地局200−3へ初期接続要求(無線通信路設定要求)を送信した場合のシーケンス動作である。その初期接続要求は、無線基地局200−3を収容する基地局制御装置300−1へ通知される(図11:631、632)。基地局制御装置300−1は、初期接続要求に対して、無線基地局200−3で未使用のトラヒックチャネルリソースが存在すれば、そのトラヒックチャネルを捕捉して初期接続要求への処理継続が可能となる。ここで、上述した本願発明のトラヒックチャネル使用率に応じた、トラヒックチャネル消費の抑制処理が適用されていれば、ソフトハンドオフに起因するトラヒックチャネルのリソース枯渇を未然に回避することができる。
具体的には、図11に示すような流れにより、トラヒックチャネル消費抑制効果が得られ、トラヒックチャネルのリソース枯渇を未然に防いで未使用のトラヒックチャネルの捕捉に成功した例を示している。基地局制御装置300−1は、トラヒックチャネルの識別子をパラメータとして含むトラヒックチャネル設定指示を無線基地局200−3に送信する。これを受けて無線端末101〜無線基地局200−3〜基地局制御装置300間のトラヒックリンク1(図11:637、638)が確立される。
そこで、無線端末より、追加の無線基地局に関する受信電波強度の測定結果が基地局制御装置に報告された後、基地局制御装置で対応する無線基地局上の空きトラヒックチャネルの予約・獲得を行う前に、その無線基地局におけるトラヒックチャネルの使用率を判定するようにした。使用率が所定の閾値以上である場合は、次に既に無線通信路確立済み無線基地局の中で無線端末における受信電波強度が最大であるものと追加無線基地局の受信電波強度の比を評価する。電波強度比が所定の閾値以上である場合は、空きトラヒックチャネル獲得および無線通信路の追加処理を継続する。所定の閾値以下である場合は、無線通信路の追加処理を中断する。
具体的には、無線通信システムを構成する無線基地局を経由して無線端末における追加無線基地局を含む全無線基地局の受信電波強度の測定結果を基地局制御装置が受信すると、基地局制御装置は、無線通信路確立済み無線基地局の受信電波強度の中からの最大である値を取り出し、追加の無線基地局における受信電波強度との比を算出し、その電波強度比をパラメータに含んだトラヒックチャネル獲得要求メッセージを作成し、当該無線基地局の接続管理を行っている基地局制御装置へ送信する構成とする。無線基地局の接続管理を行っている基地局制御装置は他基地局制御装置である場合と自基地局制御装置である場合を含む構成とする。また、トラヒックチャネル獲得要求メッセージを受信した基地局制御装置は、現在の当該無線基地局におけるトラヒックチャネル使用率を収集し、当該使用率が所定の閾値を超えている場合は、次に通知された電波強度比が所定の閾値以上であるときのみ空きトラヒックチャネル捕捉処理を行う構成とする。
図5は、通信路を追加する無線基地局が、受信電波強度の測定値を受信した基地局制御装置と異なる場合に、通信路を追加する対象となる無線基地局を収容する基地局制御装置の動作を説明するフロー図である。
図6は、図4におけるソフトハンドオフ時にトラヒックチャネルの捕捉可否を判定する処理についてその詳細な動作フローを説明する図である。
図12は、図1における無線基地局200−3が、他の基地局制御装置(図示せず)に収容されている場合の動作シーケンス例である。図12のシーケンス区間641および642は、図11の601および602と同様、無線端末100が地点Aにて初期接続要求を行い、その後に地点Bに移動したときの動作シーケンスであり、図11における601および602と処理内容は同じである。
説明においては、図12をベースに図5および図6の動作フローを適宜参照する。以下、図12における643以降の動作シーケンスについて説明する。
φ=(無線基地局200−3の受信電波強度)/(無線基地局200−1の受信電波強度)
次に基地局制御装置300−1は、自装置内の収容基地局情報を参照し、新規受信したパイロットPNフェーズが自装置の収容基地局情報内に存在するかどうか調べる。基地局制御装置は、さらに隣接基地局情報を有している。自装置の収容基地局情報内に存在しない場合は、さらにその隣接基地局情報を調べる。
新規受信したパイロットPNフェーズが隣接基地局情報内に存在すれば、新規無線基地局(無線基地局200−3)が他基地局制御装置収容であると判断する。(図4:S403)そして、算出した電波強度比(φ)をパラメータとして含むトラヒックチャネル獲得要求メッセージを作成する。(図4:S404)無線基地局200−3を収容する基地局制御装置300−2へ前記メッセージを送信する(図12:652)。基地局制御装置300−2は、他基地局制御装置より前記トラヒックチャネル獲得要求メッセージを受信すると図6に示すトラヒックチャネル捕捉可否判定処理を実施する(図5:S410,S406)。図12のシーケンス653においては、トラヒックチャネル使用率が1次閾値αを超え、無線端末100が無線基地局200−3の電波エリアのほぼ境界にいるため、電波強度比φが1次閾値Xよりも低い場合を示している。従ってトラヒックチャネル捕捉は不可と判定され、基地局制御装置300−2はトラヒックチャネル獲得失敗メッセージを作成して送信(図5:S414)する。
(C地点から重複エリア中心部への移動)無線端末100がC地点からエリア10−3のより中心側に移動し、無線端末100から無線基地局200−1と200−2と200−3の3つの受信電波強度の最新の測定結果が基地局制御装置300−1へ通知される(図12:654、655)。受信電波強度の測定値を受信した基地局制御装置300−1は、同様に、無線基地局200−3の受信電波強度が新規無線基地局(通信路が未確立である無線基地局)の受信電波強度であることを検出し(図4:S401)し、受信電波強度比(φ)を算出する。そしてトラヒックチャネル獲得要求メッセージを作成し(図4:S404)、基地局制御装置300−2へ送信する(図12:656)。基地局制御装置300−2におけるトラヒックチャネル捕捉可否判定処理を行った結果、トラヒックチャネル使用率が1次閾値αを超えているが、電波強度比φが1次閾値Xよりも高かった場合を示す。この場合、トラヒックチャネル捕捉は可と判定される。基地局制御装置300−2は、捕捉したトラヒックチャネルの識別子をパラメータとして含むトラヒックチャネル獲得成功メッセージを作成して送信する(図5:S413、図12:657)。
200 無線基地局
300 基地局制御装置
400 IPネットワーク
500 インターネット・サービス・プロバイダ
310,320,340 インタフェース
330 パケット処理部
360 CPU
370 メモリ
380 I/O
3501 IPネットワーク送受信部
3511、3514 データ送受信部
3512、3515 ソフトハンドオフ実行制御部
3513 基地局毎トラフィックチャネルリソース管理部
3516 トラヒックデータ選択合成部
Claims (10)
- 複数の無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、それら複数の基地局を収容する基地局制御装置とを含む無線通信システムであって、
前記基地局制御装置は、ソフトハンドオフ実行制御部と、前記収容基地局に関する情報を管理する基地局情報管理部とを有し、
前記ソフトハンドオフ実行制御部は、ソフトハンドオフ状態の無線端末から、該無線端末との間に通信路が確立されていない基地局の受信電波強度の測定値を受信すると、前記基地局情報管理部を参照して該受信した受信電波強度の測定値と、前記無線端末と既に通信路が確立されている基地局の中で最大の受信電波強度の測定値との比を算出し、該算出した比と、前記無線端末との間に通信路が確立されていない基地局のトラヒックチャネルの使用率に基づいて、前記無線端末と前記基地局との間の通信路確立可否を判断することを特徴とする無線通信システム。 - 複数の無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、それら複数の基地局を収容する複数の基地局制御装置とを含む無線通信システムであって、
前記基地局制御装置は、ソフトハンドオフ実行制御部と、前記収容基地局に関する情報を管理する基地局情報管理部とを有し、
前記ソフトハンドオフ実行処理部は、ソフトハンドオフ状態の無線端末から、他の基地局制御装置が収容する基地局であって該無線端末との間に通信路が確立されていない基地局の受信電波強度の測定値を受信すると、前記基地局情報管理部を参照して該受信した受信電波強度の測定値と、前記無線端末と既に通信路が確立されている基地局の中で最大の受信電波強度の測定値との比を算出し、該算出した比をパラメータをして含むメッセージを作成して該基地局を収容する基地局制御装置に送信し、
該メッセージを受信した基地局制御装置は、前記無線端末との間に通信路が確立されていない基地局のトラヒックチャネルの使用率に基づいて、前記無線端末と前記基地局との間の通信路確立可否を判断することを特徴とする無線通信システム。 - 前記基地局のトラヒックチャネルの使用率について、判断の基準となる閾値を第1の閾値と第2の閾値の2段階設定しておき、また前記電波強度比についても判断の基準となる値を第1の基準値と第2の基準値の2種類設定しておいて、トラヒックチャネルの使用率が第1の閾値より低い場合と、トラヒックチャネルの使用率が第1の閾値以上第2の閾値以下で電波強度比が第一の基準値より大きい場合と、トラヒックチャネルの使用率が第2の閾値より大きく電波強度比が第2の基準値より大きい場合には、通信路確立可を判断することを特徴とする請求項1または2に記載の無線通信システム。
- 前記第1、第2の閾値および第1、第2の基準値は、前記無線通信システム内で複数種類存在することを特徴とする無線通信システム。
- 前記無線端末が既に確立済みの通信路の数によって、前記第1、第2の閾値および第1、第2の基準値の値を決めることを特徴とする前記請求項4に記載の無線通信システム。
- 複数の無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、それら複数の基地局を収容する基地局制御装置とを含む無線通信システムにおけるソフトハンドオフ制御方法であって、
前記基地局制御装置は、ソフトハンドオフ状態の無線端末から、該無線端末との間に通信路が確立されていない基地局の受信電波強度の測定値を受信すると、該受信した受信電波強度の測定値と、前記無線端末と既に通信路が確立されている基地局の中で最大の受信電波強度の測定値との比を算出し、該算出した比と、前記無線端末との間に通信路が確立されていない基地局のトラヒックチャネルの使用率に基づいて、前記無線端末と前記基地局との間の通信路確立可否を判断することを特徴とするソフトハンドオフ制御方法。 - 複数の無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、それら複数の基地局を収容する複数の基地局制御装置とを含む無線通信システムにおけるソフトハンドオフ制御方法であって、
前記基地局制御装置は、ソフトハンドオフ状態の無線端末から、他の基地局制御装置が収容する基地局であって該無線端末との間に通信路が確立されていない基地局の受信電波強度の測定値を受信すると、該受信した受信電波強度の測定値と、前記無線端末と既に通信路が確立されている基地局の中で最大の受信電波強度の測定値との比を算出し、該算出した比をパラメータをして含むメッセージを作成して該基地局を収容する基地局制御装置に送信し、
該メッセージを受信した基地局制御装置は、前記無線端末との間に通信路が確立されていない基地局のトラヒックチャネルの使用率に基づいて、前記無線端末と前記基地局との間の通信路確立可否を判断することを特徴とするソフトハンドオフ制御方法。 - 前記基地局のトラヒックチャネルの使用率について、判断の基準となる閾値を第1の閾値と第2の閾値の2段階設定しておき、また前記電波強度比についても判断の基準となる値を第1の基準値と第2の基準値の2種類設定しておいて、トラヒックチャネルの使用率が第1の閾値より低い場合と、トラヒックチャネルの使用率が第1の閾値以上第2の閾値以下で電波強度比が第一の基準値より大きい場合と、トラヒックチャネルの使用率が第2の閾値より大きく電波強度比が第2の基準値より大きい場合には、通信路確立可を判断することを特徴とする請求項6または7に記載のソフトハンドオフ制御方法。
- 前記第1、第2の閾値および第1、第2の基準値は、前記無線通信システム内で複数種類存在することを特徴とするソフトハンドオフ制御方法。
- 前記無線端末が既に確立済みの通信路の数によって、前記第1、第2の閾値および第1、第2の基準値の値を決めることを特徴とする前記請求項9に記載のソフトハンドオフ制御方法。
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