(57)【要約】      （修正有）【課題】地形の形態に関係なく全方位に容易に移動可能であり、大きさおよび種類に関係なく多様な種類の物品を搭載できる多目的移動装置の制御方法を提供する。【解決手段】球状の駆動ホイールと、駆動ホイールの内部に設けた４つのオムニホイール３２、および各オムニホイールに駆動力を提供する駆動装置と、磁力を発生させるドッキング部と、駆動ホイールの表面に付着可能で、物品を搭載でき、搭載されたオブジェクトを識別する識別素子を備えた搭載部とを含む多目的移動装置１００の制御方法において、搭載部に搭載されたオブジェクトを識別素子を介して識別し、カメラ搭載の有無を判断し、カメラが搭載された場合、オブジェクト追従モードか否かを判断し、オブジェクト追従モードの場合に追従オブジェクトを認識し、オブジェクトとの距離および方向を判断し、オブジェクトとの距離および方向の判断に応じて駆動装置を介した駆動制御と姿勢制御を実行する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状の駆動ホイールと、前記駆動ホイールに回転力を加えるように前記駆動ホイールの内部に設けられ、円周方向に等間隔をおいて配置された４つのオムニホイール、および各オムニホイールに駆動力を提供する駆動モータを備えた駆動装置と、前記駆動ホイールの内部に設けられて磁力を発生させるドッキング部と、前記ドッキング部の磁力によって前記駆動ホイールの表面に付着可能で、物品を搭載でき、搭載されたオブジェクトを識別する識別素子を備えた搭載部とを含む多目的移動装置の制御方法において、
前記ドッキング部にドッキングされたドッキングオブジェクトと前記ドッキング部および前記駆動装置をモニタリングし、
搭載部に搭載されたオブジェクトを前記識別素子を介して識別し、
カメラ搭載の有無を判断し、
カメラが搭載された場合、オブジェクト追従モードか否かを判断し、
オブジェクト追従モードの場合に追従オブジェクトを認識し、
前記オブジェクトとの距離および方向を判断し、
前記オブジェクトとの距離および方向の判断に応じて前記駆動装置を介した駆動制御と姿勢制御を実行することを特徴とする多目的移動装置の制御方法。
【請求項２】
各種センサ情報をアップデートし、
前記モニタリング、前記アップデートおよび前記識別素子を介したオブジェクトの識別がされなければ、フェイルセーフ制動のために駆動／姿勢制御を実行し終了することを特徴とする請求項１に記載の多目的移動装置の制御方法。
【請求項３】
前記カメラ搭載の有無の判断結果、カメラが搭載されていなければ、前記ドッキングオブジェクトによる駆動力制限および姿勢制御敏感度を決定し、操縦入力情報を無線通信を介してアップデートした後に、前記駆動装置を介した駆動制御と姿勢制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の多目的移動装置の制御方法。
【請求項４】
操縦入力情報の無線通信を介してアップデートが行われなければ、フェイルセーフ制動のために駆動／姿勢制御を実行し終了することを特徴とする請求項３に記載の多目的移動装置の制御方法。
【請求項５】
前記オブジェクト追従モードでない場合、前記ドッキングオブジェクトによる駆動力制限および姿勢制御敏感度を決定し、操縦入力情報を無線通信を介してアップデートした後に、前記駆動装置を介した駆動制御と姿勢制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の多目的移動装置の制御方法。
【請求項６】
前記追従オブジェクトの認識がされなければ、操縦モードに変更後、前記ドッキングオブジェクトによる駆動力制限および姿勢制御敏感度を決定し、操縦入力情報を無線通信を介してアップデートした後に、前記駆動装置を介した駆動制御と姿勢制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の多目的移動装置の制御方法。
【請求項７】
前記操縦入力情報の無線通信を介してアップデートが行われなければ、フェイルセーフ制動のために駆動／姿勢制御を実行し終了することを特徴とする請求項５に記載の多目的移動装置の制御方法。
【請求項８】
前記駆動装置が隣接した２つのオムニホイールを時計方向に回転させ、他の２つのオムニホイールを反時計方向に回転させて、前記駆動ホイールを全方位に直線移動させることを特徴とする請求項１に記載の多目的移動装置の制御方法。
【請求項９】
前記駆動装置が４つの前記オムニホイールのうち１８０度に配置された２つのオムニホイールだけを回転させて、前記駆動ホイールを全方位に直線移動させることを特徴とする請求項１に記載の多目的移動装置の制御方法。
【請求項１０】
前記駆動装置が４つの前記オムニホイールを同一方向に回転させながら各オムニホイールの駆動軸を可変制御して、前記駆動ホイールを曲線移動させたりその場回転させることを特徴とする請求項１に記載の多目的移動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多目的移動装置の制御方法に係り、より詳しくは、スマート機器などを搭載して全方位（すべての方向）に自己推進して転がり移動できる多目的移動装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ドローンのような飛行体を用いて物品を移送したり、あるいはカメラをドローンに搭載して映像を撮影するなど多方面への利用がなされているが、このようなドローンは飛行体であるので、地上では使用できず、その活用に制約があった。
そこで、地上で物品を適切に搭載して所望の場所に自由に移動させることができる自己推進移動装置が開発および提案されており、例えば、大韓民国特許公開１０−２０１６−００１６８３０号の「多目的自己推進装置」に開示がなされている。
前記技術は、球状ホイールの内部に自己推進駆動システムが内蔵されており、球状ホイールの内部に小型物品を搭載可能なペイロード空間が設けられているので、小型物品を球状ホイールの内部に搭載して自己推進駆動システムで物品を移送することができる。
【０００３】
しかし、前記技術は、限定された球状ホイールの内部にペイロード空間が設けられているので、搭載可能な物品の種類が制限されることから、その活用範囲が広くなかった。
そこで、物品の大きさおよび種類に関係なく多様な種類の物品を搭載して移動させることができる、広範囲に活用可能な自己推進移動装置の開発が必要となった。
本出願人は大韓民国特許出願第１０−２０１８−００３８２６８号の多目的移動装置を出願しており、本発明は、前記多目的移動装置の効果的な制御方法を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１６−００１６８３０号
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２０１８−００３８２６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が目的とするところは、地上で地形の形態に関係なく全方位に容易に移動可能であり、物品の大きさおよび種類に関係なく多様な種類の物品を搭載でき、スマートモビリティにも活用できるなどの汎用性を有する多目的移動装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、球状の駆動ホイールと、前記駆動ホイールに回転力を加えるように前記駆動ホイールの内部に設けられ、円周方向に等間隔をおいて配置された４つのオムニホイール、および各オムニホイールに駆動力を提供する駆動モータを備えた駆動装置と、前記駆動ホイールの内部に設けられて磁力を発生させるドッキング部と、前記ドッキング部の磁力によって前記駆動ホイールの表面に付着可能で、物品を搭載でき、搭載されたオブジェクトを識別する識別素子を備えた搭載部とを含む多目的移動装置の制御方法において、前記ドッキング部にドッキングされたドッキングオブジェクトと前記ドッキング部および前記駆動装置をモニタリングし、、搭載部に搭載されたオブジェクトを前記識別素子を介して識別し、、カメラ搭載の有無を判断し、、カメラが搭載された場合、オブジェクト追従モードか否かを判断し、、オブジェクト追従モードの場合に追従オブジェクトを認識し、、前記オブジェクトとの距離および方向を判断し、、前記オブジェクトとの距離および方向の判断に応じて前記駆動装置を介した駆動制御と姿勢制御を実行することを特徴とする。
【０００７】
各種センサ情報をアップデートし、前記モニタリング、前記アップデートおよび前記識別素子を介したオブジェクトの識別がされなければ、フェイルセーフ制動のために駆動／姿勢制御を実行し終了することを特徴とする。
【０００８】
前記カメラ搭載の有無の判断結果、カメラが搭載されていなければ、前記ドッキングオブジェクトによる駆動力制限および姿勢制御敏感度を決定し、操縦入力情報を無線通信を介してアップデートした後に、前記駆動装置を介した駆動制御と姿勢制御を実行することを特徴とする。
【０００９】
前記操縦入力情報の無線通信を介してアップデートが行われなければ、フェイルセーフ制動のために駆動／姿勢制御を実行し終了することを特徴とする。
【００１０】
前記オブジェクト追従モードでない場合、前記ドッキングオブジェクトによる駆動力制限および姿勢制御敏感度を決定し、操縦入力情報を無線通信を介してアップデートした後に、前記駆動装置を介した駆動制御と姿勢制御を実行することを特徴とする。
【００１１】
前記追従オブジェクトの認識がされなければ、操縦モードに変更後、前記ドッキングオブジェクトによる駆動力制限および姿勢制御敏感度を決定し、操縦入力情報を無線通信を介してアップデートした後に、前記駆動装置を介した駆動制御と姿勢制御を実行することを特徴とする。
【００１２】
前記操縦入力情報の無線通信を介してアップデートが行われなければ、フェイルセーフ制動のために駆動／姿勢制御を実行し終了することを特徴とする。
【００１３】
前記駆動装置が隣接した２つのオムニホイールを時計方向に回転させ、他の２つのオムニホイールを反時計方向に回転させて、前記駆動ホイールを全方位に直線移動させることを特徴とする。
【００１４】
前記駆動装置が４つの前記オムニホイールのうち１８０度に配置された２つのオムニホイールだけを回転させて、前記駆動ホイールを全方位に直線移動させることを特徴とする。
【００１５】
前記駆動装置が４つの前記オムニホイールを同一方向に回転させながら各オムニホイールの駆動軸を可変制御して、前記駆動ホイールを曲線移動させ、あるいはその場回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の多目的移動装置によれば、複数のオムニホイールを駆動し球状の駆動ホイールを回転させて全方位に移動することができ、駆動ホイールの転がり運動による移動で地形の形態に関係なく容易に移動することができる。
また。駆動ホイールの外部で前記ドッキング部と磁力により脱着可能に結合される搭載部を介在させて、物品の大きさおよび種類に関係なく多様な種類の物品を搭載して移動させることができる。
また、前記搭載部に人が直接座ったり、あるいは椅子などの適切な着席手段を搭載して座ってから着座して移動可能なため、スマートモビリティにも活用でき、カメラやスマート機器を搭載して人が近づきにくい災難現場や救助現場を撮影できるだけでなく、救助器具や装備などを搭載して災難および救助現場に移動して災難および救助活動を直接行ったり役立てることができる。
さらに、個人のフィットネスやヘルスケアなどの運動にも活用でき、個人秘書ロボットなどの移動手段にも活用でき、乳児の遊びや教育などにも積極活用できるなどの広範囲に活用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例による多目的移動装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施例による多目的移動装置の底面図である。
【図３】本発明の実施例による多目的移動装置のドッキング部の斜視図である。
【図４】本発明の実施例による多目的移動装置の駆動装置の分解斜視図である。
【図５】本発明の実施例による多目的移動装置の搭載部の斜視図である。
【図６】本発明の実施例による多目的移動装置の制御方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施例による多目的移動装置が車両内部に収納されて充電される状態を説明する図である。
【図８】本発明の実施例による多目的移動装置の駆動装置を制御して全方位に直線移動させる説明図である。
【図９】本発明の実施例による多目的移動装置の駆動装置を制御して全方位に曲線移動させる説明図である。
【図１０】本発明の実施例による多目的移動装置の駆動装置を制御してその場回転させる説明図である。
【図１１】本発明の実施例による多目的移動装置の制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示す通り、本発明の実施例による多目的移動装置１００は、球状の駆動ホイール１を含む。駆動ホイール１は、好ましくは、非磁性体で形成され、駆動ホイール１の内部には所定の大きさの収納空間が形成される。
駆動ホイール１の内部収納空間の上部にはドッキング部２が配置され、下部には駆動装置３が配置される。
ドッキング部２は、略円板形状をした第１マウンティングプレート４上に装着され、駆動ホイール１の内部収納空間の略中央部位には円板形状の第２マウンティングプレート５が配置され、第１マウンティングプレート４は、第２マウンティングプレート５と複数のブリッジ４２を介して連結され、ドッキング部２が第１マウンティングプレート４とブリッジ４２を介して第２マウンティングプレート５上に支持される。
【００１９】
図２に示す通り、第２マウンティングプレート５の円周方向に沿って複数の収容溝５２が所定間隔をおいて形成され、各収容溝５２にはボールキャスタ６が収容されている。
ボールキャスタ６は、駆動ホイール１が回転しながら転がり運動をする時に第２マウンティングプレート５との干渉を防止し、駆動ホイール１が第２マウンティングプレート５に対して相対回転可能に支持されるようにするためのものである。
第２マウンティングプレート５の下には第３マウンティングプレート７が配置され、第３マウンティングプレート７に駆動装置３が装着されて支持される。
また、第３マウンティングプレート７の下面中央部位にはバッテリパック８が装着され、バッテリパック８は、駆動装置３に電源を供給することができ、外部から充電が行われるようにする。
バッテリパック８は、駆動ホイール１の下部に位置し、重心をとる役割を有する。
【００２０】
図３に示す通り、ドッキング部２は、ドッキングハウジング２２と、このドッキングハウジング２２の上部に装着された複数の磁石２４と、前記ドッキングハウジング２２を挟み支持する支持軸２６と、支持軸２６を弾力的に支持するための弾性体としてスプリング２８とを含む。
支持軸２６の下部は、円板形状の第４マウンティングプレート２１に挟まれ、第４マウンティングプレート２１は、第１マウンティングプレート４にボルトなどで組立てられる。
複数の磁石２４は、永久磁石が好ましいが、必要に応じて電磁石に代替してもよく、円周方向に所定間隔をおいて３つの磁石２４が配置された構造を有するが、２つあるいはそれ以上の個数で構成することができる。
【００２１】
図４に示す通り、駆動装置３は、公知の複数のオムニホイール３２と、オムニホイール３２を駆動するためにオムニホイール３２に結合された駆動モータ３４とを含む。
オムニホイール３２は、略円板形状をした２つのホイールハウジング３２２、３２３と、各ホイールハウジング３２２、３２３に回転可能に装着された複数の第１、第２ローラ３２４、３２５とをそれぞれ含む。
２つのホイールハウジング３２２、３２３は、軸方向に配置されて二重ハウジングを形成する。
第１ホイールハウジング３２２には複数の第１ローラ３２４が円周方向に所定間隔をおいて配置され、第２ホイールハウジング３２３には複数の第２ローラ３２５が円周方向に所定間隔をおいて配置される。
また、円周方向に複数の第１ローラ３２４の間に第２ローラ３２５がそれぞれ配置される構造を有する。
さらに、詳しく図示しないものの、各オムニホイール３２にはエンコーダが設けられ、オムニホイール３２の回転速度を検知することができる。
【００２２】
再び図２に示す通り、複数のオムニホイール３２は、円周方向に９０度の角度をおいて４つ配置される。
各オムニホイール３２が駆動モータ３４を介して回転力を受けて回転すると、オムニホイール３２の各ローラが回転し、各ローラと密着した駆動ホイール１は、各ローラを介して回転力を受けて回転して、転がり移動する。
各オムニホイール３２の各駆動モータ３４の動作を制御すれば、駆動ホイール１がその場で回転できるだけでなく、全方位に転がり移動が可能になる。
図５に示す通り、本発明の実施例による多目的移動装置は、前記ドッキング部２と着脱可能に結合可能な搭載部９をさらに含んでもよい。
搭載部９は、駆動ホイール１の表面に載せられ、磁力によりドッキング部２と結合するので、駆動ホイール１が転がり運動をしてもドッキング部２が本来の位置を維持する限り、常に駆動ホイール１の上部に位置できる。
【００２３】
搭載部９は、略円盤を形成する搭載ハウジング９２と、この搭載ハウジング９２の内部に収納され、ドッキング部２の磁石２４と相互作用をする複数の磁石９４と、搭載ハウジング９２の下面に装着され、駆動ホイール１が回転する時に搭載ハウジング９２と摩擦しないようにするように前記駆動ホイール１の表面と接触する複数のボールキャスタ９６とを含む。
複数の磁石９４は、電磁石あるいは永久磁石を用いることができる。
搭載ハウジング９２の上面を形成する平らな搭載板９２２に多様な物品を載せて搭載することができる。
例えば、スマートフォンあるいはナビゲーションなどのようなスマート機器を搭載して移動させることができ、カメラなどを搭載して周辺状況を撮影可能であり、様々な機器や装備などを搭載して移動させることができ、人が椅子などを搭載して座ったり、あるいは搭載部に直接座って個人移動手段として活用できるなどの多様な用途に広範囲に活用可能である。
【００２４】
図６に示す通り、搭載部９には、搭載されたオブジェクトを識別するために識別素子が設けられる。識別素子としては、例えば、ＲＦＩＤなどが活用される。識別素子を介して搭載されたオブジェクトを識別し、識別されたオブジェクト識別情報を送信するためにサブコントローラなどが搭載部９に内蔵される。
複数の磁石９４を電磁石として用いる場合、前記サブコントローラは、前記複数の電磁石の磁力強度を制御して、前記搭載部９に搭載された物品の搭載磁石を制御することができる。
第２マウンティングプレート５にはメインコントローラが設けられる。メインコントローラは、識別素子あるいはサブコントローラと有無線通信モジュールを介して搭載されたオブジェクトの情報を受信して、搭載されたオブジェクトを識別することができる。（ドッキングオブジェクト判断）
【００２５】
万一、駆動ホイールにカメラを搭載した場合には、駆動ホイール１の周辺状況をカメラ映像により判断し、この判断に基づいて駆動コントロール方向をリアルタイムに判断することができる。
また、メインコントローラは、バッテリパック８に連結され、駆動ホイール１の状態情報、例えば、バッテリパック８の充電状態を判断し診断することができる。
駆動装置３が装着される第３マウンティングプレート７には駆動コントローラが設けられる。
駆動コントローラは、駆動モータ３４のモータドライバに連結され、駆動モータ３４の駆動速度（ＰＷＭ制御）および駆動方向（ＤＩＲ制御）を制御することができる。この時、エンコーダを介して駆動モータ３４の回転速度を判断してフィードバックすることができる。
また、駆動ホイール１には加速度センサおよびジャイロセンサなどを設けて、駆動コントローラが加速度センサを介して駆動ホイール１の転がり移動速度と回転速度などを判断して駆動モータを制御し、ジャイロセンサを介しロールレート信号を判断して駆動ホイールの姿勢が均衡を維持するように制御することができる。
【００２６】
前記駆動コントローラは、有無線通信モジュールを介しメインコントローラと通信してリアルタイムに情報を共有させることができる。
バッテリパック８には無線充電モジュールを内蔵することができる。
また、バッテリパック８は、図７に示すように、車両のトランクルーム２０の内部に収納させて車両により移動可能であり、トランクルーム２０に収納された状態で車両の無線充電パネルと無線通信してバッテリパック８を充電することができる。
図８に示す通り、複数のオムニホイール３２が円周方向に９０度の角度をおいて４つ配置された場合に、駆動コントローラが２つの隣接したオムニホイール３２を時計方向に回転させ、他の２つのオムニホイール３２を反時計方向に回転させて、多目的移動装置１００を全方位に直線移動させることができる。
あるいは、４つのオムニホイール３２のうち１８０度に位置した２つのオムニホイール３２だけを互いに反対方向に回転させて、多目的移動装置１００を全方位に直線移動させることができる。
【００２７】
図９に示す通り、駆動コントローラが４つのオムニホイール３２を時計方向あるいは反時計方向に回転させると、多目的移動装置１００を曲線移動させることができることから、この時、各オムニホイール３２の軸をリアルタイムに可変制御する。
図１０に示す通り、駆動コントローラが４つのオムニホイール３２を特定の同一方向に回転させると、多目的移動装置１００がその場回転可能であり、多目的移動装置１００を加減速あるいは制動する場合には、駆動コントローラがオムニホイール３２の各軸をスロットル（ｔｈｒｏｔｔｌｅ）制御する。
図１１に示す通り、本発明の実施例による多目的移動装置の制御方法は、Ｓ１０段階では、ドッキングオブジェクトとドッキング部２および駆動装置３をモニタリングし、Ｓ２０段階では、各種センサ情報をアップデートし、Ｓ３０段階では、搭載部９で搭載されたオブジェクトを識別する。
Ｓ１０段階からＳ３０段階の実行に成功すれば、Ｓ４０段階でカメラの搭載の有無を判断するのに対し、Ｓ１０段階からＳ３０段階の実行に成功しなければ、Ｓ１８０段階に移って、フェイルセーフ制動のために駆動／姿勢制御を実行し終了する。
【００２８】
Ｓ４０段階でカメラ搭載の有無の判断結果、カメラが搭載されていれば、Ｓ６０段階でオブジェクト追従モードであるかを判断する。カメラが搭載されていなければ、Ｓ１３０段階に移って、搭載部９にドッキングされたオブジェクトによる駆動力制限および姿勢制御敏感度を決定し、Ｓ１４０段階で操縦入力情報を無線通信を介してアップデートした後に、Ｓ１５０段階では、Ｓ１４０段階での情報受信に成功しているか否かを判断し、情報受信に成功していれば、Ｓ１６０段階で駆動力制御およびＳ１７０段階で姿勢制御を実行してから終了するのに対し、情報受信に失敗すれば、Ｓ１８０段階に移って、フェイルセーフ制動のために駆動／姿勢制御を実行し終了する。
前記Ｓ６０段階でオブジェクト追従モードの判断結果、オブジェクト追従モードであれば、Ｓ７０段階で追従オブジェクトを認識し、オブジェクト追従モードでなければ、Ｓ１３０段階からＳ１８０段階を実行し終了する。
【００２９】
Ｓ７０段階で追従オブジェクトの認識後に、Ｓ８０段階でオブジェクト認識に成功すれば、Ｓ９０段階でオブジェクトとの距離および方向を判断した後に、Ｓ１６０段階およびＳ１７０段階でそれぞれ駆動制御および姿勢制御を実行してから終了するのに対し、Ｓ８０段階でオブジェクト認識に失敗すれば、Ｓ１２０段階で操縦モードに変更した後に、Ｓ１３０段階からＳ１８０段階を実行し終了する。
このような一連の制御方法は、メインコントローラにプログラムされて保存される。
【００３０】
以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１：駆動ホイール
２：ドッキング部
３：駆動装置
４：第１マウンティングプレート
５：第２マウンティングプレート
６：ボールキャスタ
７：第３マウンティングプレート
８：バッテリパック
９：搭載部
２１  第４マウンティングプレート
２２  ドッキングハウジング
２４  磁石
２６  支持軸
２８  スプリング
３２  オムニホイール
３４  駆動モータ
４２  ブリッジ
５２  収容溝
９２  搭載ハウジング
９４  磁石
９６  ボールキャスタ
１００  多目的移動装置
３２２、３２３  ホイールハウジング
３２４  第１ローラ
３２５  第２ローラ
９２２  搭載板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020091830.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020091830.tif 000011
【図１０】
2020091830.tif 000012
【図１１】
2020091830.tif 000013