JP3339277B2 - 光伝送システム - Google Patents

光伝送システム

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JP3339277B2
JP3339277B2 JP31022795A JP31022795A JP3339277B2 JP 3339277 B2 JP3339277 B2 JP 3339277B2 JP 31022795 A JP31022795 A JP 31022795A JP 31022795 A JP31022795 A JP 31022795A JP 3339277 B2 JP3339277 B2 JP 3339277B2
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重幸 秋葉
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送システムに
関し、より具体的には、信号光を合分波する光分岐装置
を有する光伝送システムであって、周期的に累積波長分
散を補償する光伝送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】光海底ケーブルなどの長距離光伝送シス
テムでは、一般に、矩形波形の光パルスを伝搬するNR
Z(Non−Return Zero)方式又は孤立光
パルスを伝送する光ソリトン伝送方式が用いられる。
【0003】光ソリトン伝送方式は、光ファイバの非線
形性と波長分散とをバランスさせることで、極短光パル
スをそのパルス波形を一定以下に維持したまま長距離伝
送させる方式である。信号波長における波長分散値を有
限とした結果、距離に応じて波長分散値が累積する。こ
のままではゴードン・ハウス・ジッタと呼ばれる時間軸
上のジッタが無視できなくなり、これが伝送制限要因と
なると共に、符号誤り率の増大を招く。
【0004】NRZ伝送方式でも、光ファイバの非線形
性による伝送特性劣化を避けるため、伝送用光ファイバ
の波長分散が信号波長λsにおいて有限値になるように
設計される。波長分散が非ゼロの有限値であることか
ら、伝送距離に従い波長分散値が累積して徐々に大きく
なり、伝送波形が大きく劣化する。
【0005】そこで、従来、波長分散の累積値を一定値
以内に制限する手段として、伝送用光ファイバの間に伝
送用光ファイバの波長分散の極性とは逆の極性の波長分
散特性を具備する分散補償ファイバ(等化ファイバとも
呼ばれる。)を挿入し、全体としての波長分散をゼロ又
は極く少ない値に制限する構成が提案されている。
【0006】図2は、波長分散補償方式の伝送系の説明
図を示す。図2(a)は、波長分散補償方式の伝送系の
模式図を示し、同(b)は、伝送距離に対する累積波長
分散の変化を示す。信号波長は、1,558nmとして
いる。
【0007】図2(a)において、光送信端局110と
光受信端局112との間で、伝送用光ファイバ(1.5
μm帯で波長分散がほぼゼロになる光ファイバ(いわゆ
る分散シフト・ファイバ)が使用される。)114,1
14,・・・が光増幅中継器116,116,・・・を
介して接続され、1等化区間に1つの等化ファイバ11
8が挿入される。例えば、1本の伝送用光ファイバ11
4の長さは約40km、1等化区間の距離は、NRZ方
式では約500km、光ソリトン伝送方式では200k
mである。
【0008】図2(b)は、光ソリトン伝送方式での、
伝送距離に対する累積波長分散値の変化を示し、縦軸は
累積波長分散、横軸は伝送距離を示す。通常、光ソリト
ン伝送方式では、図2(b)に示すように、波長分散が
プラス側に累積するように設計される。なお、NRZ方
式では、逆に、波長分散がマイナス側に累積するように
設計される。図3は、伝送用光ファイバ114と等化フ
ァイバ118の群遅延特性を示す。縦軸は群遅延量、横
軸は波長を示す。
【0009】図4は、波長1,500nm帯の光増幅中
継器116の概略構成図を示す。エルビウム・ドープ・
ファイバ120に、その下流側からWDM(波長分割多
重)カプラ122を介してポンプLD(レーザ・ダイオ
ード)モジュール124の出力レーザ光を導き、エルビ
ウム・ドープ・ファイバ120を励起するようになって
いる。WDMカプラ122の下流側には、反射光を遮断
するための光アイソレータ126が配置され、光アイソ
レータ126の下流側に光フィルタ128が配置され
る。光フィルタ128は省略されることもある。NRZ
方式では、一般には、この光フィルタ128は不要であ
る。光フィルタ128は、信号波長帯域の光信号のみを
通過するバンドパス・フィルタであり、例えば、2.1
nm幅の二次バタワース型光バンドパス・フィルタであ
る。
【0010】光ソリトン伝送方式では、このような分散
補償方式を適用することにより、20Gビット/秒の超
高速伝送で、14,000kmの超長距離伝送の成功が
報告されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このような波長分散補
償方式を適用した長距離光伝送システム、例えば、海底
光伝送システムでも、途中に1以上の分岐路を設けるこ
とがある。例えば、メイン・パスから分岐パスに光信号
を分波したり、分岐パスからの光信号をメイン・パスに
合波したりする。この合波及び分波のための光分岐装置
は、波長分散補償方式を適用した長距離光伝送システム
においても、分散補償の等化区間を全く考慮せずに設置
されている。
【0012】本発明は、周期的分散補償の分散補償効果
を最大限に発揮できるように光分岐装置を配置した光伝
送システムを提示することを目的とする。
【0013】本発明はまた、光分岐装置をより自由に配
置できる周期的分散補償の光伝送システムを提示するこ
とを目的とする。
【0014】本発明はまた、光分岐装置をより自由に配
置できる光伝送システムを提示することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明では、第1の等化
手段及び第2の等化手段により、メイン・パス上での波
長分散を等化でき、光分岐装置をメイン・パス上で等化
区間の中間的な位置に配置できるようになる。これによ
り、メイン・パス上での光分岐装置の設置位置の自由度
が増し、他の光分岐装置又は端局との間の光ケーブル長
の設計自由度が増す。
【0016】また、第3及び第4の等化手段により、分
岐パス上でも光分岐装置を等化区間の中間に配置できる
ようになる。これらにより、分岐パスのケーブル長の設
計自由度が増す。
【0017】各等化手段の補償量を同じにすることによ
り、施工時に各等化手段を区別しなくてよくなり、施工
と保守などの分散補償の管理が容易になる。
【0018】各等化手段がその上流側又は下流側の所定
伝送区間の波長分散を補償するように構成することによ
り、光ケーブルの変更・追加に柔軟に対応できるように
なる。
【0019】第1の伝送区間が第1の等化手段のみから
なり、且つ、第3の伝送区間が上記第3の等化手段のみ
からなるようにすることで、メイン・パスから分岐パス
に分かれるパスに関して、光分岐装置を等化区間の区切
り近くにも配置できる。また、第2の伝送区間が第2の
等化手段のみからなり、第4の伝送区間が第4の等化手
段のみからなるようにすることで、分岐パスからメイン
・パスに合流するパスに関して、光分岐装置を等化区間
の区切り近くにも配置できる。これらもまた、光分岐装
置の設置位置の自由度を増し、他の光分岐装置又は端局
との間の光ケーブル長の設計自由度を増すことにつなが
る。
【0020】光分岐装置の入力側と出力側に等化手段を
配分することで、上りパスと下りパスの対称性が良くな
り、光ケーブルの製造と設置が容易になる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施の形態を詳細に説明する。
【0022】図1は、1,500nm帯の超長距離海底
ケーブル・システムに適用した本発明の一実施例の概略
構成図を示す。10はハブ局の光送信端局、12は異な
るハブ局の光受信端局、14は光送信端局10から光受
信端局12へのメイン・パス上に設けられる光分岐装
置、16は、光分岐装置14を介してメイン・パスとの
間で光信号を遣り取りする光送受信端局である。光分岐
装置14は海底に設置され、光送受信端局16は一般に
陸上に設置される。
【0023】本実施例では、光分岐装置14を1等化区
間の中間(厳密に中央であることを要しない。)に配置
でき、光分岐装置14と送受信端局16との間も、1等
化区間の整数倍の距離に限定されない。以下、詳細に説
明する。
【0024】送信端局10と光受信端局12との間のメ
イン・パスは、基本的には、多数の伝送用光ファイバ1
8(分散シフト・ファイバ)を光増幅中継器20を介し
て直列に接続した構成になっており、各等化区間の波長
分散を補償する等化手段として、光分岐装置14を含む
1等化区間(A点からB点)を除いた区間では、1等化
区間毎に、その終端に1つの等化ファイバ22を挿入
し、光分岐装置14を含むメイン・パス上の1等化区間
では、光分岐装置14の入力側に、その1等化区間で予
定されている累積波長分散の0.5倍を補償する等化フ
ァイバ24を挿入し、光分岐装置14の出力側にも、そ
の1等化区間で予定されている累積波長分散の0.5倍
を補償する等化ファイバ26を挿入する。光送信端局1
0から光受信端局にメイン・パスを伝送する光信号は、
光分岐装置14を含む1等化区間では、その1等化区間
の累積波長分散を等化ファイバ24,26により補償さ
れることになる。
【0025】メイン・パス上で、光送信端局10から、
光分岐装置14を含む1等化区間の始まり(A点)まで
の区間は、n等化区間に相当する距離になっている。n
は、図5の場合と同様に、0以上の整数である。また、
光分岐装置14を含む1等化区間の終わり(B点)から
光受信端局12までの間の区間も、m等化区間に相当す
る距離になっているのが好ましいが、光受信端局12の
入力段における累積波長分散が所定の許容値以内であれ
ば、最後の等化ファイバ22は無くてもよい。即ち、m
は、図5の場合と同様に、一般的には0以上の整数であ
るが、必ずしも整数でなくてもよい。
【0026】光受信端局12の入力側には、等化ファイ
バ22との間に、距離調整用又は接続用として光ファイ
バ28を接続することもある。光ファイバ28は、伝送
用光ファイバ18と同程度の長さ又はこれより短くて同
じ光ファイバからなる。光分岐装置14の入力側と等化
ファイバ24との間にも、光ファイバ28と同様の距離
調整用又は接続用として光ファイバを接続してもよい。
光受信端局12の直前のファイバ28及び必要によりフ
ァイバ22は、光受信端局12の筐体内に装備されるこ
ともある。
【0027】分岐先の光送受信端局16と光分岐装置1
4との間の分岐パスは、光送受信端局16から光分岐装
置14に向かう上りパスと、光分岐装置14から光送受
信端局16に向かう下りパスの2つのパスからなり、何
れも、基本的には、多数の伝送用光ファイバ30(分散
シフト・ファイバ)を光増幅中継器32を介して直列に
接続し、1等化区間に1つの等化ファイバ34を挿入し
た構成になっている。
【0028】但し、分岐パスの下りパスについては、メ
イン・パスのA点から、分岐パスの下りパスのC点まで
の間を1等化区間とし、光分岐装置14の出力段にその
1等化区間の波長分散の0.5倍を補償する等化ファイ
バ36を挿入し、分岐パスの上りパスについては、分岐
パスの上りパスのD点からメイン・パスのB点までの間
を1等化区間とし、光分岐装置14の入力段にその1等
化区間の波長分散の0.5倍を補償する等化ファイバ3
8を挿入してある。即ち、A点から光分岐装置14を素
通りしてB点に到達するまでの伝送距離(又は累積波長
分散)、A点から光分岐装置14で分岐されてC点に到
達するまでの伝送距離(又は累積波長分散)、及び、D
点から光分岐装置14でメイン・パスに合流してB点に
到達するまでの伝送距離(又は累積波長分散)が同じに
なるように、A,B,C及びD点を設定する。一般的に
は、C点とD点は、光分岐装置14から等しい距離にあ
る。
【0029】下りパスのC点から送受信端局16まで、
及び上りパスの送受信端局16からD点までは、基本的
にはk等化区間からなる。送受信端局16の入力段及び
上りパスのD点では、累積波長分散がほぼゼロにされた
状態になっている。kは一般的には、0以上の整数であ
る。送受信端局16の入力段で累積波長分散が制限値以
内でよければ、必ずしも累積波長分散をゼロ又はほぼゼ
ロにしておかなくてもよく、直前の等化ファイバ34を
省略できる。ケーブル作成上の都合からは、端局16の
直前のファイバ40及び必要によりファイバ34は、端
局16の筐体内に装備されることもある。
【0030】光送受信端局16の入力段で累積波長分散
が許容値以内で良ければ、必ずしも、等化ファイバ34
により累積波長分散をゼロ又はほぼゼロにしておかなく
てもよい。光送受信端局16の入力側には、光受信端局
12の入力側に挿入される光ファイバ28と同様に、等
化ファイバ34との間に光ファイバ40を距離調整用又
は接続用として接続することもある。
【0031】伝送用ファイバ18と同30は通常、全く
同じ光ファイバからなり、等化ファイバ22,24,2
6,34,36,38も、全く同じファイバからなる。
但し、補償量の相違により、等化ファイバ24,26,
36,38は等化ファイバ22,34の半分の長さであ
る。光増幅中継器20と同32も全く同じ素子からな
る。
【0032】3つの波長λ1,λ2,λ3の波長分割多
重方式で、光送信端局10が波長λ1,λ2,λ3の波
長分割多重光信号をメイン・パスに出力し、光送受信端
局16が波長λ3の光信号を送受信するとする。光分岐
装置14は、光送信端局10からの波長λ1,λ2の光
信号を素通しして光受信端局12に送信すると共に、光
送信端局10からの波長λ3の光信号を光送受信端局1
6に分岐する。光分岐装置14はまた、光送受信端局1
6からの波長λ3の光信号をメイン・パス上に合流し
て、光受信端局12に供給する。
【0033】このような光信号の流れでは、メイン・パ
スをA点からB点に伝送される光信号の、A点からB点
までの累積波長分散は、中間に位置する等化ファイバ2
4,26により、B点でゼロになるように予め補償され
ることになる。
【0034】また、メイン・パスのA点から光分岐装置
14で分岐パスに分岐され、分岐パスの下りパスのC点
に伝送される光信号の、A点からB点までの累積波長分
散は、中間に位置する等化ファイバ24,36により、
C点でゼロになるように予め補償されることになる。
【0035】分岐パスの上りパスのD点から光分岐装置
14によりメイン・パスに合流してメイン・パスのB点
に伝送される光信号の、D点からB点までの累積波長分
散は、中間に位置する等化ファイバ38,26により、
B点でゼロになるように予め補償されることになる。
【0036】上記実施例のように、分岐パスが上り用と
下り用に別々に用意されている場合、等化ファイバ24
の補償量と等化ファイバ38の補償量を一致させ、等化
ファイバ26の補償量と等化ファイバ36の補償量を一
致させればよい。その条件下では、A−B間、A−C間
及びD−B間の補償量を同じ値にできる。例えば、等化
ファイバ24,38の補償率を0.4、等化ファイバ2
6,36の補償率を0.6としてもよい。
【0037】上記実施例では、メイン・パスのA点と光
分岐装置14との間、及び光分岐装置14とメイン・パ
スのB点との間の両方に、伝送用光ファイバ18を配分
しているが、例えば、図5に示すように、光分岐装置1
4とメイン・パスのB点と間に等化ファイバ26のみを
配置するように、メイン・パス上の1等化区間を設定し
てもよい。この場合、メイン・パス上では光分岐装置1
4は等化区間の終端に配置されていることになる。B点
の変更に応じて、分岐パスの下りパスのC点は、光分岐
装置14との間に等化ファイバ36のみを具備するよう
に設定し、分岐パスの上りパスのD点については、A点
と光分岐装置14との間の累積波長分散と同じ量の波長
分散を与える位置に設定すればよい。
【0038】勿論、図5とは逆に、光分岐装置14を1
等化区間の始端に配置し、A点と光分岐装置14との間
が等化ファイバ24のみとなるように、A点を設定して
もよい。
【0039】このように、光分岐装置14を1等化区間
の始端又は終端に配置する場合、メイン・パスだけを見
れば、端局10と光分岐装置14との間の距離、及び光
分岐装置14と端局12との間の距離の自由度は少なく
なるが、分岐パスに関する設計自由度は損われない。ま
た、分散補償管理が容易であるという利点は損われな
い。
【0040】分岐パスとして1つの光ファイバ伝送路を
双方向で使用する場合には、1つの等化ファイバが等化
ファイバ36及び同38として機能することになるの
で、その等化ファイバの補償率及び等化ファイバ24,
26の補償率は全て0.5でなければならない。また、
使用する等化ファイバ24,26,36,38が同じ補
償率でよければ、設置工事や保守等の分散補償管理が楽
になるのは明らかである。
【0041】等化ファイバ24,26,36,38とし
て、ある程度、自由に分散補償量を設定できる場合に
は、等化ファイバ24の分散補償量を、A点から等化フ
ァイバ24の直前までの累積波長分散を補償する量と
し、等化ファイバ26の分散補償量を、等化ファイバ2
6の直後からB点までの累積波長分散を補償する量と
し、等化ファイバ36の分散補償量を、等化ファイバ3
6の直後からC点までの累積波長分散を補償する量と
し、等化ファイバ38の分散補償量を、D点から等化フ
ァイバ38の直前までの累積波長分散を補償する量とす
ればよい。勿論、光送受信端末16と光分岐装置14と
の間の分岐パスを、1等化区間の整数個分とする場合に
は、光分岐装置14とC点及びD点までの伝送区間は不
要であり、等化ファイバ36,38も不要になる。
【0042】メイン・パス上に複数の光分岐装置が設置
される場合、それぞれの光分岐装置について光分岐装置
14と同様に、等化区間の中間に設置できることはいう
までもない。
【0043】光送信端局10から光受信端局12への1
本のメイン・パスに関する分岐を例を説明したが、通常
は、互いに逆方向に光信号が伝搬する2本のメイン・パ
スが用意される。そのような場合、各メイン・パスにつ
いて本発明が適用され得ることは明らかである。
【0044】2入力・2出力の光分岐を例に説明した
が、本発明は、1入力を複数の出力に分岐する場合、及
び、複数の入力を1つに合波する場合にも適用できる。
【0045】波長分割多重方式として、光送受信端局1
6が送信する光信号の波長をλ3とし、光送受信端局1
6が受信する光信号の波長を、波長λ3以外の波長(例
えば、波長λ1,λ2)とした場合でも、本発明を適用
できることは明らかである。
【0046】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、分散補償効果を確保しつつ、光分
岐装置を等化区間内の任意の位置に自在に設置できるよ
うになり、光分岐装置の設置位置の制約が緩和される。
また、ケーブル・ネットワーク全体の分散補償管理が用
意になる。更には、上りパスと下りパスの対称性が良く
なるので、光ケーブルの製造と設置が容易になる。
【0047】即ち、第1の等化手段及び第2の等化手段
により、光分岐装置をメイン・パス上で等化区間内で自
在に配置でき、これにより、メイン・パス上での光分岐
装置の設置位置の自由度が増し、他の光分岐装置又は端
局との間の光ケーブル長の設計自由度が増す。
【0048】第3及び第4の等化手段により、分岐パス
上でも光分岐装置を等化区間内で自在に配置できるよう
になるので、分岐パスのケーブル長についても設計自由
度が増す。
【0049】各等化手段の補償率を同じにすることによ
り、施工時に各等化手段を区別しなくてよくなり、施工
と保守などの分散補償管理が容易になる。
【0050】光分岐装置の入力側と出力側に等化手段を
配分することで、上りパスと下りパスの対称性が良くな
り、光ケーブルの製造と設置が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。
【図2】 波長分散補償方式の伝送系の説明図である。
【図3】 伝送用光ファイバ114と等化ファイバ11
8の群遅延特性を示す。
【図4】 光増幅中継器116の概略構成図である。
【図5】 本実施例の変更例の概略構成ブロック図であ
る。
【符号の説明】
10:ハブ局の光送信端局 12:異なるハブ局の光受信端局 14:光分岐装置 16:光送受信装置 18:多数の伝送用光ファイバ 20:光増幅中継器 22,24,26:等化ファイバ 28:距離調整用又は接続用の光ファイバ 30:伝送用光ファイバ 32:光増幅中継器 34,36,38:等化ファイバ 40:距離調整用又は接続用の光ファイバ 110:光送信端局 112:光受信端局 114:伝送用光ファイバ 116:光増幅中継器 118:等化ファイバ 120:エルビウム・ドープ・ファイバ 122:WDM(波長分割多重)カプラ 124:ポンプLD(レーザ・ダイオード)モジュール 126:光アイソレータ 128:光フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−112907(JP,A) 特開 平7−74683(JP,A) 特開 平7−87013(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2の信号光を出力する光送信
    端局(10)と、 当該第2の信号光を受信し、且つ、第3の信号光を出力
    する光送受信端局(16)と、 当該第1の信号光及び当該第3の信号光を受信する光受
    信端局(12)と、 当該第1、第2及び第3の信号光を伝送する光伝送路か
    らなるメイン・パス(18,20,22)と、 当該メイン・パス上に配置され、当該第2の信号光を当
    該メイン・パスから分岐し、当該第3の信号光を当該メ
    イン・パス上に合波する光分岐装置(14)と、 当該光分岐装置(14)から当該光送受信端局(16)
    に当該第2の信号光を伝搬する第1の光分岐パスと(3
    0,32,34,40)と、 当該光送受信端局816)から当該光分岐装置(14)
    に第3の信号光を伝搬する第2の光分岐パス(30,3
    2,34,38) とを具備し、当該メイン・パス並びに当該第1及び第2
    の光分岐パスが、信号光の累積波長分散を補償する複数
    の等化区間に区分される光伝送システムであって、 当該光分岐装置を含む当該メイン・パス上の当該第1の
    信号光に対する1等化区間の、当該メイン・パスの上流
    側及び下流側をそれぞれ第1及び第2の伝送区間とし、 当該第1の伝送区間と合わせて当該第2の信号光に対す
    る1等化区間となる、当該第1の光分岐パスの当該光分岐
    装置に接続する光伝送区間を第3の伝送区間とし、 当該第2の伝送区間と合わせて当該第3の信号光に対す
    る1等化区間となる、当該第2の光分岐パスの当該光分
    岐装置に接続する光伝送区間を第4の伝送区間とし、 当該第1及び第2の伝送区間に、併せて当該第1の信号光
    に対する1等化区間の分散補償量となる第1及び第2の等
    化手段(24,26)をそれぞれ配置し、 当該第3の伝送区間に、当該第1の等化手段の分散補償
    量と併せて当該第2の 信号光に対する1等化区間の分散
    補償量となる第3の等化手段(36)を配置し、 当該第4の伝送区間に、当該第2の等化手段の分散補償
    量と併せて当該第3の信号光に対する1等化区間の分散
    補償量となる第4の等化手段(38)を配置した ことを
    特徴とする光伝送システム。
  2. 【請求項2】 当該第1の等化手段の当該第1の信号光
    に対する補償量と当該第2の等化手段の当該第1の信号
    光に対する補償量が等しい請求項1に記載の光伝送シス
    テム。
  3. 【請求項3】 当該第1の等化手段の当該第2の信号光
    に対する補償量と当該の等化手段の当該第2の信号
    光に対する補償量が等しく、且つ、当該第2の等化手段
    当該第3の信号光に対する補償量と当該の等化手
    段の当該第3の信号光に対する補償量が等しい請求項
    又は2に記載の光伝送システム。
  4. 【請求項4】 当該第2の伝送区間が当該第2の等化手
    段のみからなり、且つ、当該第3の伝送区間が当該第3
    の等化手段のみからなる請求項1乃至3の何れか1項に
    記載の光伝送システム。
  5. 【請求項5】 当該第1の伝送区間が当該第1の等化手
    段のみからなり、当該第4の伝送区間が当該第4の等化
    手段のみからなる請求項1乃至3の何れか1項に記載の
    光伝送システム。
  6. 【請求項6】 当該第1の等化手段が、当該第1の伝送
    区間の累積波長分散を補償し、当該第2の等化手段が
    第2の伝送区間の累積波長分散を補償し、当該第3の
    等化手段が当該第3の伝送区間の累積波長分散を補償
    し、当該第4の等化手段が当該第4の伝送区間の累積
    長分散を補償する請求項に記載の光伝送システム。
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