(57)【要約】【課題】車両駆動装置の軸方向の小型化を図る。【解決手段】車両駆動装置１００は、互いに一体回転可能に接続された第１リングギヤ１２、第２サンギヤ２１を第１回転要素Ｔ１とし、第１キャリア１４を第２回転要素Ｔ２とし、互いに一体回転可能に接続された第１サンギヤ１１、第２キャリア２４を第３回転要素Ｔ３とし、第２リングギヤ２２を第４回転要素Ｔ４としたときに、第１、第２、第３、第４回転要素Ｔ４は、それぞれの回転数が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成されており、第１回転要素Ｔ１が第１モータ２に接続され、第２回転要素Ｔ２が駆動輪に動力を伝達する出力部材８に接続され、第３回転要素Ｔ３が内燃機関１に接続され、第４回転要素Ｔ４が第２モータ３に接続され、第１遊星歯車機構１０が、第１モータ２のロータ２ｒの内側に配置され、第２遊星歯車機構２０が、第２モータ３のロータ３ｒの内側に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関、第１モータ、第２モータ、第１遊星歯車機構、第２遊星歯車機構、および駆動輪に動力を伝達する出力部材を備える車両駆動装置であって、
前記第１遊星歯車機構は、第１サンギヤと、前記第１サンギヤの外周に設けられた第１リングギヤと、前記第１サンギヤおよび前記第１リングギヤの双方に噛み合う第１プラネタリギヤと、前記第１プラネタリギヤを回転自在に支持する第１キャリアと、を有し、
前記第２遊星歯車機構は、第２サンギヤと、前記第２サンギヤの外周に設けられた第２リングギヤと、前記第２サンギヤおよび前記第２リングギヤの双方に噛み合う第２プラネタリギヤと、前記第２プラネタリギヤを回転自在に支持する第２キャリアと、を有し、
前記第１サンギヤおよび前記第２キャリアは、互いに一体回転可能に接続され、
前記第１リングギヤおよび前記第２サンギヤは、互いに一体回転可能に接続され、
互いに接続された前記第１リングギヤおよび前記第２サンギヤを第１回転要素とし、前記第１キャリアを第２回転要素とし、互いに接続された前記第１サンギヤおよび前記第２キャリアを第３回転要素とし、前記第２リングギヤを第４回転要素としたときに、前記第１回転要素、前記第２回転要素、前記第３回転要素および前記第４回転要素は、それぞれの回転数が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成されており、
前記第１回転要素は、前記第１モータに接続され、
前記第２回転要素は、前記出力部材に接続され、
前記第３回転要素は、前記内燃機関に接続され、
前記第４回転要素は、前記第２モータに接続され、
前記第１遊星歯車機構は、前記第１モータのロータの内側に配置され、
前記第２遊星歯車機構は、前記第２モータのロータの内側に配置されることを特徴とする車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンと、２つの遊星歯車機構と、２つのモータとを備えた車両駆動装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置では、４要素モードにおける共線図において、エンジンに接続された回転要素と、出力回転要素との間に、第１回転電機に接続された回転要素あるいは第２回転電機に接続された回転要素のいずれかが位置するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１３／１４５１９３号（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の装置では、そこに記載の符号を用いると、出力ギヤ（７）が第１キャリア（１４）および第２サンギヤ（２１）に接続され、第２回転電機ＭＧ２の回転軸（３２）が第２サンギヤ２１の内側を通って第２キャリア２４に接続される。このため、特許文献１記載の装置では、第２遊星歯車機構（２０）を第２回転電機ＭＧ２のロータの内側に配置することが難しい。特に、特許文献１記載の構成では、第２回転電機ＭＧ２を第２遊星歯車機構（２０）の軸方向外側に並べて配置しているため、軸方向に大きくなってしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様である車両駆動装置は、内燃機関、第１モータ、第２モータ、第１遊星歯車機構、第２遊星歯車機構、および駆動輪に動力を伝達する出力部材を備える車両駆動装置であって、第１遊星歯車機構は、第１サンギヤと、第１サンギヤの外周に設けられた第１リングギヤと、第１サンギヤおよび第１リングギヤの双方に噛み合う第１プラネタリギヤと、第１プラネタリギヤを回転自在に支持する第１キャリアと、を有し、第２遊星歯車機構は、第２サンギヤと、第２サンギヤの外周に設けられた第２リングギヤと、第２サンギヤおよび第２リングギヤの双方に噛み合う第２プラネタリギヤと、第２プラネタリギヤを回転自在に支持する第２キャリアと、を有し、第１サンギヤおよび第２キャリアは、互いに一体回転可能に接続され、第１リングギヤおよび第２サンギヤは、互いに一体回転可能に接続され、互いに接続された第１リングギヤおよび第２サンギヤを第１回転要素とし、第１キャリアを第２回転要素とし、互いに接続された第１サンギヤおよび第２キャリアを第３回転要素とし、第２リングギヤを第４回転要素としたときに、第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素および第４回転要素は、それぞれの回転数が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成されており、第１回転要素は、第１モータに接続され、第２回転要素は、出力部材に接続され、第３回転要素は、内燃機関に接続され、第４回転要素は、第２モータに接続され、第１遊星歯車機構は、第１モータのロータの内側に配置され、第２遊星歯車機構は、第２モータのロータの内側に配置される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、軸方向の小型化を図ることのできる車両駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両駆動装置の全体構成を概略的に示すスケルトン図。
【図２】図１に示す車両駆動装置のコントローラにより設定される運転モードの一例について示す表。
【図３Ａ】図１の車両駆動装置の第１の運転モードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。
【図３Ｂ】図１の車両駆動装置の第２の運転モードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。
【図３Ｃ】図１の車両駆動装置の第３の運転モードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。
【図３Ｄ】図１の車両駆動装置の第４の運転モードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。
【図３Ｅ】図１の車両駆動装置の第５の運転モードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。
【図４】図１の車両駆動装置の第１の運転モードにおける共線図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両駆動装置は、内燃機関とモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両に適用される。図１は、本実施形態に係る車両駆動装置１００の全体構成を概略的に示すスケルトン図である。
【０００９】
図１に示すように、車両駆動装置１００は、エンジン（ＥＮＧ）１と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）３と、第１遊星歯車機構１０と、第２遊星歯車機構２０と、駆動輪（不図示）に動力を伝達する出力部材８と、を備える。
【００１０】
エンジン１は、スロットルバルブを介して供給される吸入空気とインジェクタから噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。スロットルバルブの開度、インジェクタからの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）、および点火時期等はコントローラ（ＥＣＵ）４により制御される。エンジン１の出力軸１ａは、軸線ＣＬを中心に延在する。エンジン１の出力軸１ａには、ワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）３１が設けられる。ワンウェイクラッチ３１は、エンジン１の出力軸１ａが出力方向にしか回転しないように出力軸１ａを固定する機構であり、エンジン１の出力軸１ａが出力方向とは逆方向に回転することを防止する。
【００１１】
第１および第２モータジェネレータ２，３は、それぞれ軸線ＣＬを中心とした略円筒形状のロータ２ｒ，３ｒと、ロータ２ｒ，３ｒの周囲に配置された略円筒形状のステータ２ｓ，３ｓとを有し、電動機および発電機として機能することができる。すなわち、第１および第２モータジェネレータ２，３のロータ２ｒ，３ｒは、電力制御ユニット（ＰＣＵ）５を介してバッテリ（ＢＡＴ）６からステータ２ｓ，３ｓのコイルに供給される電力により駆動する。このとき第１および第２モータジェネレータ２，３は、電動機として機能する。
【００１２】
一方、第１および第２モータジェネレータ２，３のロータ２ｒ，３ｒの回転軸２ａ，３ａが外力により駆動されると、第１および第２モータジェネレータ２，３は発電し、電力制御ユニット５を介して電力がバッテリ６に蓄電される。このとき第１および第２モータジェネレータ２，３は、発電機として機能する。
【００１３】
なお、通常走行時、例えば定速走行時や加速走行時等には、第１モータジェネレータ２は主に電動機として機能し、第２モータジェネレータ３は主に発電機として機能する。電力制御ユニット５はインバータを含んで構成される。コントローラ４からの指令により、電力制御ユニット５のインバータが制御されることにより、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３のそれぞれの出力トルクまたは回生トルクが制御される。
【００１４】
第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とは、同軸上に軸方向に互いに離間して配置される。第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３は、例えば同一のケース７内に収容される。なお、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３は、互いに別々のケースに収容されていてもよい。
【００１５】
ケース７内には、動力伝達機構９が収容される。本実施形態に係る動力伝達機構９は、第１遊星歯車機構１０と第２遊星歯車機構２０とを有する複合遊星歯車機構である。第１遊星歯車機構１０は、第１モータジェネレータ２のロータ２ｒの内側に配置され、第２遊星歯車機構２０は、第２モータジェネレータ３のロータ３ｒの内側に配置される。エンジン１は、図示するように、第２モータジェネレータ３とで第１モータジェネレータ２を挟むように配置してもよいし、第１モータジェネレータ２とで第２モータジェネレータ３を挟むように配置してもよい。
【００１６】
第１遊星歯車機構１０は、軸線ＣＬを中心として回転する第１サンギヤ１１と、第１サンギヤ１１の外周に設けられ軸線ＣＬを中心として回転する第１リングギヤ１２と、第１サンギヤ１１と第１リングギヤ１２との間に設けられ、第１サンギヤ１１および第１リングギヤ１２の双方に噛み合う第１プラネタリギヤ１３と、第１プラネタリギヤ１３を回転自在に支持する第１キャリア１４と、を有する。第１プラネタリギヤ１３は、周方向に複数設けられる。第１キャリア１４は、複数の第１プラネタリギヤ１３を自転可能に、かつ、軸線ＣＬを中心として公転可能に支持する。
【００１７】
第２遊星歯車機構２０は、軸線ＣＬを中心として回転する第２サンギヤ２１と、第２サンギヤ２１の外周に設けられ軸線ＣＬを中心として回転する第２リングギヤ２２と、第２サンギヤ２１と第２リングギヤ２２との間に設けられ、第２サンギヤ２１および第２リングギヤ２２の双方に噛み合う第２プラネタリギヤ２３と、第２プラネタリギヤ２３を回転自在に支持する第２キャリア２４と、を有する。第２プラネタリギヤ２３は、周方向に複数設けられる。第２キャリア２４は、複数の第２プラネタリギヤ２３を自転可能に、かつ、軸線ＣＬを中心として公転可能に支持する。
【００１８】
第１遊星歯車機構１０と第２遊星歯車機構２０とは、第１サンギヤ１１および第２キャリア２４が互いに一体回転可能に接続され、第１リングギヤ１２および第２サンギヤ２１が互いに一体回転可能に接続される。
【００１９】
第１モータジェネレータ２は第１リングギヤ１２および第２サンギヤ２１に接続され、第２モータジェネレータ３は第２リングギヤ２２に接続される。エンジン１は第１サンギヤ１１および第２キャリア２４に接続され、出力部材８は第１キャリア１４に接続される。
【００２０】
コントローラ（ＥＣＵ）４は、動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）、その他の周辺回路を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ（ＥＣＵ）４は、複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ（ＥＣＵ）４は、走行状態に応じて、エンジン１、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３の動作を制御する。
【００２１】
図２は、図１に示す車両駆動装置１００のコントローラ４により設定される運転モードの一例について示す表である。図２に示すように、コントローラ４は、走行状態に応じて、第１〜第５の運転モードを設定することができる。図３Ａ〜図３Ｅは、図１の車両駆動装置１００の第１〜第５の運転モードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図である。
【００２２】
図２および図３Ａに示すように、第１の運転モードは、第１モータジェネレータ２が駆動状態、第２モータジェネレータ３が非通電状態、エンジン１が停止状態となるモードである。つまり、第１の運転モードは、第１モータジェネレータ２の動力のみによって走行する電気走行モード（ＥＶ走行モード）である。なお、エンジン１の出力軸１ａに接続される第１サンギヤ１１および第２キャリア２４の回転はワンウェイクラッチ３１により阻止されている。第１の運転モードでは、第１モータジェネレータ２から出力されたトルクが、第１リングギヤ１２、第１キャリア１４を介して出力部材８に伝達される。
【００２３】
図２および図３Ｂに示すように、第２の運転モードは、第１モータジェネレータ２が駆動状態、第２モータジェネレータ３が駆動状態、エンジン１が停止状態となるモードである。つまり、第２の運転モードは、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３の動力によって走行する電気走行モード（ＥＶ走行モード）である。第２の運転モードでは、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３から出力されたトルクが、第１リングギヤ１２、第１キャリア１４を介して出力部材８に伝達される。
【００２４】
図２および図３Ｃに示すように、第３の運転モードは、第１モータジェネレータ２が駆動状態、第２モータジェネレータ３が回生状態、エンジン１が駆動状態となるモードである。つまり、第３の運転モードは、エンジン１で発生した動力と第１モータジェネレータ２の動力とによって走行するハイブリッド走行モード（ＨＥＶ走行モード）である。第３の運転モードでは、エンジン１から出力されたトルクは、第１サンギヤ１１を介して第１キャリア１４に伝達されるとともに、第２キャリア２４（第１サンギヤ１１と一体に回転する第２キャリア２４）を介して第２リングギヤ２２にも伝達される。第１モータジェネレータ２から出力されたトルクは、第１リングギヤ１２を介して第１キャリア１４に伝達される。第１キャリア１４に伝達されたトルクは、出力部材８に伝達され、第２リングギヤ２２に伝達されたトルクは、第２モータジェネレータ３の回転軸３ａに伝達される。これにより、第２モータジェネレータ３が駆動されて発電し、バッテリ６が充電される。
【００２５】
図２および図３Ｄに示すように、第４の運転モードは、第１モータジェネレータ２が駆動状態、第２モータジェネレータ３が駆動状態、エンジン１が駆動状態となるモードである。つまり、第４の運転モードは、エンジン１で発生した動力、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３の動力によって走行するハイブリッド走行モード（ＨＥＶ走行モード）である。第４の運転モードでは、エンジン１および第１モータジェネレータ２から出力されたトルクに加え、第２モータジェネレータ３から出力されたトルクが、動力伝達機構９を介して出力部材８に伝達される。
【００２６】
図２および図３Ｅに示すように、第５の運転モードは、第１モータジェネレータ２が停止状態、第２モータジェネレータ３が非通電状態、エンジン１が駆動状態となるモードである。つまり、第５の運転モードは、エンジン１で発生した動力のみによって走行するエンジン走行モード（ＥＮＧ走行モード）である。なお、第１モータジェネレータ２の回転軸２ａに接続される第１リングギヤ１２の回転は阻止されている。第５の運転モードでは、エンジン１から出力されたトルクが、第１サンギヤ１１、第１キャリア１４を介して出力部材８に伝達される。
【００２７】
このように、本実施形態に係る車両駆動装置１００は、走行状態に応じて、エンジン１、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３を制御して、上述のような種々の運転モードで運転される。
【００２８】
図４は、図１に示す車両駆動装置１００の第１の運転モードの共線図である。共線図において、縦軸は、各回転要素の回転数を表し、横軸における縦軸間の距離は、サンギヤまたはリングギヤの歯数の逆数に比例する。
【００２９】
本実施形態に係る動力伝達機構９は、互いに差動回転する４個の回転要素Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を有する。本実施形態に係る動力伝達機構９は、互いに接続された第１リングギヤ（Ｒ１）１２および第２サンギヤ（Ｓ２）２１を第１回転要素Ｔ１とし、第１キャリア（Ｃ１）１４を第２回転要素Ｔ２とし、互いに接続された第１サンギヤ（Ｓ１）１１および第２キャリア（Ｃ２）２４を第３回転要素Ｔ３とし、第２リングギヤ（Ｒ２）２２を第４回転要素Ｔ４としたときに、第１回転要素Ｔ１、第２回転要素Ｔ２、第３回転要素Ｔ３および第４回転要素Ｔ４が、それぞれの回転数が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成されている。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態に係る車両駆動装置１００では、４つの回転要素Ｔ１〜Ｔ４を共線図上に配置した場合、各回転要素Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４がこの順に直線上に並ぶ。共線図上の一端（図示右端）に配置される第１回転要素Ｔ１を構成する第１リングギヤ（Ｒ１）１２および第２サンギヤ（Ｓ２）２１には、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２のロータ２ｒの回転軸２ａが接続される。共線図上の他端（図示左端）に配置される第４回転要素Ｔ４を構成する第２リングギヤ（Ｒ２）２２には、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）３のロータ３ｒの回転軸３ａが接続される。第１回転要素Ｔ１の左隣に配置される第２回転要素Ｔ２を構成する第１キャリア（Ｃ１）１４には、出力部材（ＯＵＴ）８が接続される。第４回転要素Ｔ４の右隣に配置される第３回転要素Ｔ３を構成する第１サンギヤ（Ｓ１）１１および第２キャリア（Ｃ２）２４には、エンジン（ＥＮＧ）１の出力軸１ａが接続される。
【００３１】
本実施形態に係る車両駆動装置１００では、図４に示すように、第１サンギヤ（Ｓ１）１１にエンジン（ＥＮＧ）１が接続され、第１キャリア（Ｃ１）１４に出力部材（ＯＵＴ）８が接続され、第１リングギヤ（Ｒ１）１２に第１モータジェネレータ２が接続されている。このため、本実施形態に係る車両駆動装置１００では、第１サンギヤ１１に第１モータジェネレータ２が接続され、かつ第１リングギヤ１２にエンジン１が接続される構成とする場合に比べて、ＥＶ走行モード時における第１モータジェネレータ２の回転数Ｎｍ１［ｒｐｍ］に対する出力部材８の回転数Ｎｏ［ｒｐｍ］の比（Ｎｏ／Ｎｍ１）を大きくすることができる。
【００３２】
つまり、本実施形態によれば、出力部材８を所望の回転数とする際、第１サンギヤ１１に第１モータジェネレータ２が接続され、かつ第１リングギヤ１２にエンジン１が接続される構成とする場合に比べて、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２の回転数を低く抑えることができる。
【００３３】
一般的にモータジェネレータには、最高回転数が定められている。本実施形態に係る車両駆動装置１００では、上述のとおり、ＥＶ走行モードにおいて第１モータジェネレータ２の回転数を低く抑えることができるので、最高回転数に対して余裕を持たせることができる。このため、出力部材８から駆動輪（不図示）に至るまでの動力伝達経路において、ローレシオ化を図ることができる。また、本実施形態では、足軸トルクを第１モータジェネレータ２の回転で稼ぐことができるので、ＨＥＶ走行モードにおいてエンジン１および第２モータジェネレータ３が出力するトルクを低く抑えることができる。その結果、エンジン１および第２モータジェネレータ３の体格を小さくすることができる。
【００３４】
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。すなわち、車両駆動装置１００は、第１モータジェネレータ２に接続される第１リングギヤ１２および第２サンギヤ２１を第１回転要素Ｔ１とし、出力部材８に接続される第１キャリア１４を第２回転要素Ｔ２とし、エンジン１に接続される第１サンギヤ１１および第２キャリア２４を第３回転要素Ｔ３とし、第２モータジェネレータ３に接続される第２リングギヤ２２を第４回転要素Ｔ４としたときに、第１回転要素Ｔ１、第２回転要素Ｔ２、第３回転要素Ｔ３および第４回転要素Ｔ４は、それぞれの回転数が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成される（図１，４）。
【００３５】
本実施形態では、第１モータジェネレータ２が第１リングギヤ１２に接続され、第１遊星歯車機構１０が第１モータジェネレータ２のロータ２ｒの内側に配置される。さらに、第２モータジェネレータ３が第２リングギヤ２２に接続され、第２遊星歯車機構２０が第２モータジェネレータ３のロータ３ｒの内側に配置される（図１）。このため、車両駆動装置１００の軸方向の小型化を図ることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、第１モータとして電動機（モータ）および発電機（ジェネレータ）として機能する第１モータジェネレータ２を採用し、第２モータとして電動機（モータ）および発電機（ジェネレータ）として機能する第２モータジェネレータ３を採用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１モータジェネレータ２に代えて、電動機としてのみ機能する第１モータを採用してもよいし、第２モータジェネレータ３に代えて、電動機としてのみ機能する第２モータを採用してもよい。
【００３７】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１  エンジン、１ａ  出力軸、２  第１モータジェネレータ（第１モータ）、２ａ  回転軸、２ｒ  ロータ、２ｓ  ステータ、３  第２モータジェネレータ（第２モータ）、３ａ  回転軸、３ｒ  ロータ、３ｓ  ステータ、８  出力部材、１０  第１遊星歯車機構、１１  第１サンギヤ、１２  第１リングギヤ、１３  第１プラネタリギヤ、１４  第１キャリア、２０  第２遊星歯車機構、２１  第２サンギヤ、２２  第２リングギヤ、２３  第２プラネタリギヤ、２４  第２キャリア、１００  車両駆動装置、ＣＬ  軸線、Ｔ１  第１回転要素、Ｔ２  第２回転要素、Ｔ３  第３回転要素、Ｔ４  第４回転要素
【図１】
2020032960.tif 000003
【図２】
2020032960.tif 000004
【図３Ａ】
2020032960.tif 000005
【図３Ｂ】
2020032960.tif 000006
【図３Ｃ】
2020032960.tif 000007
【図３Ｄ】
2020032960.tif 000008
【図３Ｅ】
2020032960.tif 000009
【図４】
2020032960.tif 000010