JP6734804B2 - キャッシュサーバおよびキャッシュ方法 - Google Patents
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Description
よって、コンテンツサーバに新たな機能を追加することなく、コンテンツサーバへの問
合せの増加を抑制することができる。また、従来技術のようにコンテンツサーバからキャッシュサーバへレコード情報を送信する必要がなく、キャッシュサーバのみで処理可能であるため、転送のための通信時間が不要となり即時性の観点でも有利となる。
また、キャッシュサーバは、期限切れキャッシュに基づき新たなキャッシュを生成する際に、その新たなキャッシュのキャッシュ保持期間を所定の値に設定することができる。例えば、問合せが急増している一方で、そのレコード情報が更新される予定がない場合に、キャッシュ保持期間をより大きな値に設定することが可能となる。これにより、キャッシュサーバは、コンテンツサーバへの問合せを抑制できるとともに、期限切れキャッシュの保存処理や新たなキャッシュの生成処理の実行を抑制できるため、キャッシュサーバの処理負荷も低減させることができる。
そして、本発明のキャッシュサーバを設けることにより、コンテンツサーバ側で、問合せの増加を抑制するための新たな機能を増設する必要をなくすことができる。
まず、本実施形態に係るキャッシュサーバ1を含むシステムと処理の概要を説明する。
図1は、本実施形態に係るキャッシュサーバ1を含むシステムの構成と処理概要を説明するための図である。
図1(a)に示すように、システムは、クライアント3に接続されるキャッシュサーバ1と、そのキャッシュサーバ1に接続させるコンテンツサーバ2とから構成される。
キャッシュサーバ1は、クライアント3からの情報要求メッセージを受け取り、自身がその要求された情報をキャッシュとして記憶していない場合は、コンテンツサーバ2への問合せを行う。そして、キャッシュサーバ1は、コンテンツサーバ2に記憶されたレコード情報を取得しクライアント3に応答するとともに、自身のキャッシュにそのレコード情報を記憶する。
なお、従来のキャッシュサーバにおいて、キャッシュとして保存される情報は、予め設定されたTTL(Time To Live:キャッシュ保持期間)が過ぎると破棄される。
これにより、特定のレコード情報への問合せが急増した場合に、期限切れキャッシュから生成したキャッシュの情報に基づき、クライアント3に対して応答することができる。よって、コンテンツサーバ2への問合せの増加を抑制することができる。
また、図1に示したシステムは、DNSシステムに限定されずENUMシステム等でもよい。この場合、キャッシュサーバ1は、例えば、ENUMキャッシュサーバ等でもよく、コンテンツサーバ2は、ENUM権威サーバ等でもよい。
図2は、本実施形態に係るDNSキャッシュサーバ10を含むDNSシステムの構成例を示す機能ブロック図である。
DNS権威サーバ20は、各ドメイン名に対応するIPアドレス等のレコード情報200を記憶する。DNSキャッシュサーバ10は、クライアント3からのドメイン名に対応するIPアドレスの問合せ(後記する「レコード情報要求メッセージ(DNS要求)」)を受け付け、自身のキャッシュ100に記憶している場合には、そのキャッシュの情報を応答情報としてクライアント3に返信する。一方、DNSキャッシュサーバ10は、自身のキャッシュ100に問合せに関する情報を記憶していない場合には、DNS権威サーバ20に対し問合せを行い、クライアント3に返信するとともに、その情報(レコード情報)をキャッシュ100に記憶する。
本実施形態に係るDNSキャッシュサーバ10は、記憶部13内に期限切れキャッシュデータベース300を備える。このDNSキャッシュサーバ10は、TTL(キャッシュ保持期間)の期限が切れたキャッシュの情報を破棄せずに、期限切れキャッシュデータベース300に保存しておく。そして、DNSキャッシュサーバ10は、輻輳時若しくはキャッシュ100のメモリ使用率が所定の閾値を下回った場合等に、期限切れキャッシュデータベース300に保存された期限切れのキャッシュ(期限切れキャッシュ)を利用してキャッシュを生成することを特徴とする。
このDNSキャッシュサーバ10は、通信部11と、制御部12と、記憶部13とを備える。
なお、この制御部12は、例えば、DNSキャッシュサーバ10の記憶部13に格納されたプログラムをCPU(Central Processing Unit)がRAM(Random Access Memory)に展開し実行することにより実現される。
レコード情報キャッシュ検索部121は、問合せ情報(ドメイン名)に対応する接続先情報(IPアドレス)がキャッシュ100に記憶されている場合には、その接続先情報(IPアドレス)を抽出し、レコード情報応答部123に応答処理の指示を出力する。一方、レコード情報キャッシュ検索部121は、問合せ情報(ドメイン名)に対応する接続先情報(IPアドレス)がキャッシュ100に記憶されていない場合には、その旨の情報をレコード情報取得部122に出力する。
そして、レコード情報取得部122は、問合せ情報(ドメイン名)を付したレコード情報要求メッセージを、通信部11を介して、DNS権威サーバ20に送信することにより、レコード情報(問合せ情報(ドメイン名)に対応する接続先情報(IPアドレス))が付されたレコード情報応答メッセージ(DNS応答)をDNS権威サーバ20から取得する。レコード情報取得部122は、取得したレコード情報(問合せ情報(ドメイン名)に対応する接続先情報(IPアドレス))をキャッシュ100に記憶する。
また、レコード情報取得部122は、取得したレコード情報をキャッシュ100に記憶すると、レコード情報応答部123に応答処理の指示を出力する。
図3(a)は、DNS要求として、DNS権威サーバ20に記憶されたAレコードに基づき、ドメイン名「example.com」に対応するIPv4アドレスの取得を要求する例を示している。このDNS要求に対する応答メッセージであるDNS応答において、ドメイン名「example.com」に対応する「xxx.xxx.xxx.xxx(IPv4アドレス)」と「TTL = 120」が返信される。なお、このTTLは、DNS権威サーバ20において予め設定されたキャッシュ保持期間(秒)である。
なお、期限切れキャッシュ保存部124は、TTL(キャッシュ保持期間)が経過したレコード情報のうち、問合せ情報(例えば、ドメイン名)をキーとして期限切れキャッシュデータベース300内を検索する。そして、期限切れキャッシュ保存部124は、問合せ情報が同一の期限切れキャッシュ(レコード情報)が存在しない場合には、新規にそのレコード情報を期限切れキャッシュとして期限切れキャッシュデータベース300に記憶する。一方、期限切れキャッシュ保存部124は、問合せ情報が同一の期限切れキャッシュ(レコード情報)が存在する場合には、そのレコード情報に上書きして保存する。
キャッシュ生成部125が、期限切れキャッシュの情報を用いて、キャッシュを生成する契機(所定のキャッシュ生成要件)は、例えば以下のような場合がある。
DNSキャッシュサーバ10は、自身のリソース使用率を監視する監視部126を備えており、例えば、監視部126が、CPU使用率が所定の閾値を上回った場合や、キャッシュ100のメモリ使用率が所定の閾値(第1の閾値)を上回った場合に、その旨の監視情報をキャッシュ生成部125に出力する。そして、キャッシュ生成部125が、その監視情報を取得したことにより、問合せが増加しDNS権威サーバ20において輻輳が発生するおそれがあると判定し、期限切れキャッシュを用いてキャッシュを生成する。
また、キャッシュ生成部125は、監視部126から、キャッシュ100のメモリ使用率が所定の閾値(第2の閾値)を下回ったことを示す監視情報を取得した場合に、期限切れキャッシュを用いて、キャッシュを生成する。この処理は、例えば、充分にキャッシュ100のメモリ容量が確保されている場合に、そのメモリを有効活用することにより、DNS権威サーバ20への問合せ数を抑え、DNS権威サーバ20の負荷を低減したい場合に設定される。
なお、このとき、キャッシュ生成部125が生成の対象とする期限切れキャッシュ(レコード情報)は、例えば、DNSキャッシュサーバ10の監視部126において、問合せに関する統計情報を記録しておき、問合せ数の多いレコード情報を優先して、期限切れキャッシュからキャッシュを生成するようにする。
DNSキャッシュサーバ10は、自身が処理する信号数(トラヒック数)を監視する監視部126を備えており、例えば、監視部126が、単位時間当たりの信号数(トラヒック数)についての閾値を上回った場合に、その旨の監視情報をキャッシュ生成部125に出力する。そして、キャッシュ生成部125が、その監視情報を取得したことにより、問合せが増加しDNS権威サーバ20において輻輳が発生するおそれがあると判定し、期限切れキャッシュを用いてキャッシュを生成する。
なお、監視部126は、単位時間当たりの信号数(トラヒック数)について、その閾値を所定回数連続で上回った場合に、その旨の監視情報をキャッシュ生成部125に出力し、期限切れキャッシュを用いてキャッシュを生成させるようにしてもよい。
DNSキャッシュサーバ10のキャッシュ生成部125は、ネットワーク管理装置(不図示)等から、ネットワーク保守者による指示情報を受信したことを契機として、期限切れキャッシュからキャッシュを生成する。
例えば、ネットワーク保守者が、特定のレコード情報について、所定の期間、更新することがないと分かっている場合に、ネットワーク管理装置からDNSキャッシュサーバ10に対して指示情報を送信する。この指示情報に基づき、DNSキャッシュサーバ10のキャッシュ生成部125は、その特定のレコード情報についての期限切れキャッシュを用いてキャッシュを生成する。
DNSキャッシュサーバ10のキャッシュ生成部125は、ネットワーク全体の輻輳を監視していている監視装置(不図示)や、トラヒックを監視している装置(不図示)等から輻輳の発生を知らせる輻輳情報を受信したことを契機として、期限切れキャッシュからキャッシュを生成する。キャッシュ生成部125は、例えば、輻輳が発生しているエリアが、取得した輻輳情報により特定できる場合には、その輻輳エリアに関係する期限切れキャッシュ(レコード情報)を抽出し、その抽出した期限切れキャッシュを用いてキャッシュを生成する。
例えば、キャッシュ生成部125は、問合せが急増している一方で、そのレコード情報が更新される予定がない場合等では、TTLの値をより大きく設定する。具体的には、既存のTTLのn倍に設定したり、予め既存のTTLよりも大きい値を所定のキャッシュ保持期間として設定したりしておく。
このようにすることで、DNSキャッシュサーバ10自身の処理負荷も減らすことができる。
この記憶部13には、図2に示すように、キャッシュ100、期限切れキャッシュデータベース300が格納されるとともに、制御部12の各機能を実行させるためのプログラムや、制御部12の処理に必要な情報が一時的に記憶される。
なお、キャッシュ100は、キャッシュメモリにより構成させる。また、期限切れキャッシュデータベース300は、ハードディスクやメモリにより構成される。
次に、本実施形態に係るDNSキャッシュサーバ10の処理を図5〜図7を参照して説明する。図5〜図7において、DNSキャッシュサーバ10が実行する処理を順を追って説明する。
図5(a)は、DNSキャッシュサーバ10がクライアント3からレコード情報要求メッセージ(DNS要求)を受信した場合に、キャッシュ100内に該当するレコード情報が記憶されていないため、レコード情報取得部122(図2参照)によりDNS権威サーバ20から、レコード情報を取得する際の処理を示している。
ここで、DNSキャッシュサーバ10のレコード情報取得部122は、DNS権威サーバ20から図5(a)に示すように、レコード情報として「example.com. TTL=120 IN A xxx.xxx.xxx.xxx(IPv4アドレス)」を取得し、そのレコード情報を、キャッシュAとしてキャッシュ100に記憶する(ステップS1)。
そして、DNSキャッシュサーバ10のレコード情報応答部123が、クライアント3宛てのレコード情報応答メッセージ(DNS応答)を生成し、問合せ情報(ドメイン名)に対応する接続先情報(IPアドレス)をクライアント3に送信する。
図5(b)に示す例では、キャッシュA(レコード情報)がTTL=0となったことにより、期限切れキャッシュ保存部124が、そのキャッシュAを期限切れキャッシュデータベース300に保存し、キャッシュ100内のキャッシュAを破棄する。
また、図6(a)に示すように、DNS権威サーバ20において、問合せの対象となるレコード情報が「example.com. TTL=120 IN A yyy.yyy.yyy.yyy(IPv4アドレス)」に更新されたものとする。
そして、DNSキャッシュサーバ10のレコード情報応答部123(図2参照)は、キャッシュ100に記憶されたキャッシュA2に基づき、クライアント3宛てのレコード情報応答メッセージ(DNS応答)を生成し、問合せ情報(ドメイン名:example.com)に対応する接続先情報(IPアドレス:yyy.yyy.yyy.yyy)をクライアント3に送信する。
つまり、キャッシュ生成部125は、DNSキャッシュサーバ10自身のリソース使用率(CPU使用率、メモリ使用率等)が所定の閾値を上回った場合や、処理信号数(トラヒック数)が所定の閾値を上回った場合、他の装置からキャッシュ生成の指示情報や輻輳情報を取得した場合等に、対象となる期限切れのキャッシュの情報(図7(b)においてはキャッシュA2)を抽出してキャッシュを生成し(図7(b)のステップS6)、キャッシュ100に記憶する。
なお、ここでキャッシュ生成部125が新たに生成するキャッシュのTTLは、予め設定された所定のロジックに基づき決定される。例えば、期限切れキャッシュ(レコード情報)に付された既存のTTLの値をそのまま用いてもよいし、既存のTTLの値よりも長い若しくは短い任意の値を設定するようにしておいてもよい。
これにより、コンテンツサーバ2(DNS権威サーバ20)において、キャッシュサーバ1に対して輻輳等に関連するレコード情報を出力させる特別な機能を備えさせなくても、キャッシュサーバ1側において、コンテンツサーバ2への問合せの増加を抑制することができる。
2 コンテンツサーバ
3 クライアント
10 DNSキャッシュサーバ
11 通信部
12 制御部
13 記憶部
20 DNS権威サーバ
100 キャッシュ
121 レコード情報キャッシュ検索部
122 レコード情報取得部
123 レコード情報応答部
124 期限切れキャッシュ保存部
125 キャッシュ生成部
126 監視部
200 レコード情報
300 期限切れキャッシュデータベース
Claims (5)
- 問合せ情報に対応する接続先情報をレコード情報として記憶するコンテンツサーバに接続され、前記コンテンツサーバが有するレコード情報を取得して記憶するキャッシュ機能を有し、クライアントからの要求に応答するキャッシュサーバであって、
前記問合せ情報を含むレコード情報要求メッセージを受信した場合において、当該問合せ情報に関する前記レコード情報がキャッシュとして記憶されていないときに、前記コンテンツサーバに対して、前記レコード情報要求メッセージを送信することにより、当該レコード情報を取得し、キャッシュとして記憶するレコード情報取得部と、
キャッシュとして記憶したレコード情報のうち、キャッシュ保持期間が経過したレコード情報を抽出し、期限切れキャッシュデータベースに、期限切れキャッシュとして保存する期限切れキャッシュ保存部と、
所定のキャッシュ生成要件を満たした場合に、前記期限切れキャッシュデータベースに保存された前記期限切れキャッシュに基づく新たなキャッシュを生成するキャッシュ生成部と、を備え、
前記キャッシュ生成部は、前記レコード情報が更新される予定がない場合に、前記生成する新たなキャッシュにおいて、前記期限切れキャッシュに付されたキャッシュ保持期間よりも大きい値の前記キャッシュ保持期間を設定すること、
を特徴とするキャッシュサーバ。 - キャッシュサーバ自身のリソース使用率を監視する監視部をさらに備え、
前記所定のキャッシュ生成要件が、前記リソース使用率が所定の閾値を上回ることであり、
前記キャッシュ生成部は、前記リソース使用率が所定の閾値を上回ったことを示す監視情報を前記監視部から取得したときに、前記新たなキャッシュを生成すること、
を特徴とする請求項1に記載のキャッシュサーバ。 - キャッシュサーバ自身の処理信号数を監視する監視部をさらに備え、
前記所定のキャッシュ生成要件が、前記処理信号数が所定の閾値を上回ることであり、
前記キャッシュ生成部は、前記処理信号数が所定の閾値を上回ったことを示す監視情報を前記監視部から取得したときに、新たなキャッシュを生成すること、
を特徴とする請求項1に記載のキャッシュサーバ。 - 問合せ情報に対応する接続先情報をレコード情報として記憶するコンテンツサーバに接続され、前記コンテンツサーバが有するレコード情報を取得して記憶するキャッシュ機能を有し、クライアントからの要求に応答するキャッシュサーバであって、
前記問合せ情報を含むレコード情報要求メッセージを受信した場合において、当該問合せ情報に関する前記レコード情報がキャッシュとして記憶されていないときに、前記コンテンツサーバに対して、前記レコード情報要求メッセージを送信することにより、当該レコード情報を取得し、キャッシュとして記憶するレコード情報取得部と、
キャッシュとして記憶したレコード情報のうち、キャッシュ保持期間が経過したレコード情報を抽出し、期限切れキャッシュデータベースに、期限切れキャッシュとして保存する期限切れキャッシュ保存部と、
所定のキャッシュ生成要件を満たした場合に、前記期限切れキャッシュデータベースに保存された前記期限切れキャッシュに基づく新たなキャッシュを生成するキャッシュ生成部と、
キャッシュサーバ自身のキャッシュのメモリ使用率を監視する監視部とを備え、
前記所定のキャッシュ生成要件が、前記メモリ使用率が所定の閾値を下回ることであり、
前記キャッシュ生成部は、前記メモリ使用率が所定の閾値を下回ったことを示す監視情報を前記監視部から取得したときに、前記新たなキャッシュを生成すること、
を特徴とするキャッシュサーバ。 - 問合せ情報に対応する接続先情報をレコード情報として記憶するコンテンツサーバに接続され、前記コンテンツサーバが有するレコード情報を取得して記憶するキャッシュ機能を有し、クライアントからの要求に応答するキャッシュサーバのキャッシュ方法であって、
前記キャッシュサーバは、
前記問合せ情報を含むレコード情報要求メッセージを受信した場合において、当該問合せ情報に関する前記レコード情報がキャッシュとして記憶されていないときに、前記コンテンツサーバに対して、前記レコード情報要求メッセージを送信することにより、当該レコード情報を取得し、キャッシュとして記憶するステップと、
キャッシュとして記憶したレコード情報のうち、キャッシュ保持期間が経過したレコード情報を抽出し、期限切れキャッシュデータベースに、期限切れキャッシュとして保存するステップと、
所定のキャッシュ生成要件を満たした場合に、前記期限切れキャッシュデータベースに保存された前記期限切れキャッシュに基づく新たなキャッシュを生成するステップと、
を実行し、
前記新たなキャッシュを生成するステップにおいて、前記レコード情報が更新される予定がない場合に、前記生成する新たなキャッシュにおいて、前記期限切れキャッシュに付されたキャッシュ保持期間よりも大きい値の前記キャッシュ保持期間を設定すること、
を特徴とするキャッシュ方法。
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