(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機構の変速比を制御する変速比指令発生手段と、前記変速機構の摩擦部材に作用する油圧を指令するライン圧指令発生手段と、前記変速比指令およびライン圧指令の少なくとも一つに応じて前記摩擦部材に作用する油圧を制御する油圧制御手段と、前記油圧制御手段に圧油を供給する電動油圧ポンプを備えた自動変速装置に用いられる自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置であって、
前記自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置は、
前記電動油圧ポンプの電動機出力を指令するポンプ電動機出力指令発生手段と、前記電動機出力指令発生手段からの電動機出力指令に応じて前記電動油圧ポンプの電動機出力を制御するポンプ電動機駆動手段とを有し、更に前記ポンプ電動機出力指令発生手段は前記電動油圧ポンプを起動する時に所定値以上の回転速度指令を実際の油圧が所定値以上に達するまで発生する起動制御指令発生手段を備えていることを特徴とする自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置。
【請求項２】
変速機構の変速比を制御する変速比指令発生手段と、前記変速機構の摩擦部材に作用する油圧を指令するライン圧指令発生手段と、前記変速比指令およびライン圧指令の少なくとも一つに応じて前記摩擦部材に作用する油圧を制御する油圧制御手段と、前記油圧制御手段に圧油を供給する電動油圧ポンプを備えた自動変速装置に用いられる自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置であって、
前記自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置は、
前記電動油圧ポンプの電動機出力を指令するポンプ電動機出力指令発生手段と、前記電動機出力指令発生手段からの電動機出力指令に応じて前記電動油圧ポンプの電動機出力を制御するポンプ電動機駆動手段とを有し、更に前記ポンプ電動機出力指令発生手段は前記電動油圧ポンプを停止させる時に所定値以下の回転速度指令を所定条件が成立するまで発生した後に前記電動油圧ポンプを停止させる停止制御指令発生手段を備えていることを特徴とする自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記所定条件は実際の油圧が所定値以下に達したことであることを特徴とする自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置。
【請求項４】
請求項２において、前記所定条件は前記所定値以下の回転速度指令の発生時間が所定値以上に達したことであることを特徴とする自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置。
【請求項５】
変速機構の変速比を制御する変速比指令発生手段と、前記変速機構の摩擦部材に作用する油圧を指令するライン圧指令発生手段と、前記変速比指令およびライン圧指令の少なくとも一つに応じて前記摩擦部材に作用する油圧を制御する油圧制御手段と、前記油圧制御手段に圧油を供給する電動油圧ポンプを備えた自動変速装置に用いられ、前記電動油圧ポンプの回転速度を制御するポンプ電動機出力指令発生手段を備えた自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置であって、
前記ポンプ電動機出力指令発生手段は前記電動油圧ポンプを起動する時に所定値以上の回転速度指令を実際の油圧が所定値以上に達するまで発生する起動制御信号を発生して前記電動油圧ポンプを制御することを特徴とする自動変速機用電動油圧ポンプ制御御方法。
【請求項６】
変速機構の変速比を制御する変速比指令発生手段と、前記変速機構の摩擦部材に作用する油圧を指令するライン圧指令発生手段と、前記変速比指令およびライン圧指令の少なくとも一つに応じて前記摩擦部材に作用する油圧を制御する油圧制御手段と、前記油圧制御手段に圧油を供給する電動油圧ポンプを備えた自動変速装置に用いられ、前記電動油圧ポンプの回転速度を制御するポンプ電動機出力指令発生手段を備えた自動変速機用電動油圧ポンプ制御装置であって、
前記ポンプ電動機出力指令発生手段は前記電動油圧ポンプを停止する時に所定値以下の回転速度指令を所定条件が成立するまで発生した後に前記電動油圧ポンプを停止させる停止制御信号を発生させて前記電動油圧ポンプを制御することを特徴とする自動変速機用電動油圧ポンプ制御御方法。
【請求項７】
請求項６において、前記所定条件は実際の油圧が所定値以下に達したことであることを特徴とする自動変速機用電動油圧ポンプ制御方法。
【請求項８】
請求項６において、前記所定条件は時間が所定値以上に達したことであることを特徴とする自動変速機用電動油圧ポンプ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用油圧ポンプの制御に係り、特に自動変速機の油圧源として、さらにエンジンが停止するモードを有する自動車に用いるに好適な、電動機駆動式油圧ポンプの制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機では、駆動力を伝達する摩擦部材の押し付け力を与えるために油圧を用いるのが一般的である。このため従来はエンジン回転力で駆動する油圧ポンプを自動変速機の中に内蔵していた。
【０００３】
しかしこのようにエンジンで直接駆動する方式では、エンジンの回転速度の変化が大きいため、吐出圧や吐出量を望みの値に調整することが困難であった。すなわちトルクが大きい時ほど変速機の伝達力を大きくするために高い油圧を必要とするが、トルクが大きい時に必ずしもエンジン回転数が高いとは限らない。低回転でも十分な油量・油圧を確保するように設計しておくと、高回転時に油量が余るため無駄に捨てざるを得ない。このため例えば「自動車工学、１９８７年２月号、Ｐ４７，第１３図」に示すような可変容量型ベーンポンプを用いて、高回転時にベーンポンプの偏心量を小さくして吐出量を下げる等の工夫がなされてきた。しかしポンプ出力を制御する範囲は限られており、どうしても余った圧油をレギュレータ弁で無駄に捨てることになる。このことはエンジンの出力を無駄に使っていることになり、燃費の点で改善が望まれている。
【０００４】
さらに燃費を向上させ排気ガスを低減させるために、一時停止中にもエンジンを停止させるいわゆるアイドリングストップ制御を行う自動車では、エンジンで油圧ポンプを駆動すると、発進時等に油圧が不足して変速機が正常な動作を行うことができないために、独立した油圧源が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はかかる要求に対して、エンジンによる直接駆動をやめて電動油圧ポンプを用いるものとし、変速機が要求する油圧・油量に基づいて必要最小限の油圧・油量を発生させる電動油圧ポンプ制御方式を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため本発明においては、原動機、該原動機の出力を変速して車輪に伝達する自動変速機、該自動変速機の変速比を指令する変速比指令発生手段、前記自動変速機の摩擦部材に印加する油圧を指令するライン圧指令発生手段、前記変速比指令およびライン圧指令の少なくとも一つに応じて前記自動変速機の油圧を制御する油圧制御手段、該油圧制御手段に圧油を供給する電動油圧ポンプ、前記変速比指令およびライン圧指令の少なくとも一つに応じて該電動油圧ポンプの電動機出力を指令する電動機出力指令発生手段、該電動機出力指令に応じて前記電動油圧ポンプの電動機出力を制御する電動機制御手段を設けた。
【０００７】
変速比指令発生手段は、車速およびアクセルペダル踏み角やエンジンのスロットル開度あるいは駆動トルク等に応じて変速比を指令するが、この制御方式については例えば特開平8−334155 号に開示されている。
【０００８】
ライン圧指令発生手段は、エンジンのスロットル開度や駆動トルクおよび変速機入力回転数や車速等に応じてライン圧を指令するが、この制御方式については例えば特開平8−210449号に開示されている。
【０００９】
電動機出力指令発生手段は、油圧ポンプの起動／吐出制御／停止の各段階に応じてそれぞれの回転数あるいはトルク指令を発生する。
【００１０】
起動時には遠心力でポンプのベーンを開かせるため、あるいは油圧制御手段の油圧回路に油を充填するため、高速の回転数指令を所定の条件で発生する。停止時には油圧回路に蓄圧された油を放圧するため、徐々に低減する回転数指令を所定の条件で発生する。
【００１１】
吐出制御中は油圧制御手段から変速機の摩擦部材に供給される油量、および油圧制御手段の中の制御弁から逃がされる油量を計算して、これらを供給するのに必要な回転数を指令する。あるいはライン圧指令を実現できる元圧を発生するのに必要なポンプ電動機トルクを指令する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第一の実施形態である電動油圧ポンプ制御装置を示す。エンジン１の出力は自動変速機２を介して車輪３を駆動する。自動変速機２はプラネタリギヤによりギヤ比を変更する方式を例に示してあるが、平行軸式等他の形式の自動変速機でもよい。
【００１３】
自動変速機２はトルクコンバータ４，プラネタリギヤとクラッチによる変速機構５，終段ギヤを含む伝達ギヤ列６等より成る。変速機構５には図示しないクラッチやブレーキ等の複数の摩擦部材が設けられており、これらの摩擦部材を制御する油圧制御手段７が設けられている。油圧制御手段７には締結する摩擦部材を選択するための変速ソレノイドバルブ、および締結摩擦部材に印加する油圧を制御するライン圧ソレノイドバルブが設けられている。
【００１４】
自動変速機制御装置８には変速ソレノイドバルブを駆動する変速ソレノイド駆動部９，ライン圧ソレノイドバルブを駆動するライン圧ソレノイド駆動部１０が設けられている。
【００１５】
また自動変速機制御装置８には、クランク角センサ１１で検出したエンジン回転数Ｎｅ，タービンセンサ１２で検出したトルクコンバータの出力回転数すなわち変速機構５の入力軸回転数Ｎｉｎ，車速センサ１３で検出した自動変速機２の出力軸回転数Ｎｏ，アクセルペダルセンサ１４で検出したアクセルペダルの踏み角ＡＰＯ，スロットルセンサ１５で検出したスロットル弁の開度ＴＶＯ，ライン圧センサ１６で検出したライン圧ＰＬ等を入力している。
【００１６】
自動変速機制御装置８はこれらのセンサ入力に応じて二つの制御を行う。変速比指令部１７は、車速とスロットル開度あるいはアクセルペダルの踏み角に応じて最適な変速比を計算し、前記変速ソレノイド駆動部９に対して変速比指令を与える。ライン圧指令部１８は、スロットル開度とエンジン回転数・入力軸回転数および出力軸回転数から算出される伝達トルクを基に最適なライン圧を計算し、前記ライン圧ソレノイド駆動部１０に対してライン圧指令を与える。
【００１７】
自動変速機制御装置８のさらに詳細な説明は、本発明の主旨ではなくまた当業者にとっては良く知られた技術であるので省略する。
【００１８】
エンジン制御装置１９は、クランク角センサ１１で検出したエンジン回転数および進角度、アクセルペダルセンサ１４で検出したアクセルペダルの踏み角APO,スロットルセンサ１５で検出したスロットル弁の開度ＴＶＯ，アクセルペダルを踏んでいないときに導通するアクセルスイッチ２０の信号を入力し、燃料噴射量と点火進角度を制御するが、詳細な説明は本発明の主旨ではなく、また当業者にとっては良く知られた技術であるので省略する。
【００１９】
本実施形態においてはこれらの従来からある構成要素のほかに、新たに電動油圧ポンプ２１および電動油圧ポンプ制御装置２２を設けた。
【００２０】
電動油圧ポンプ２１は自動変速機２の油圧源として油圧制御手段７に油を供給する。電動油圧ポンプ制御装置２２はポンプ電動機の回転数およびトルクを制御するもので、自動変速機制御装置８の制御するライン圧を達成するのに必要最小限の油圧・油量を供給するように制御する。このため自動変速機制御装置８の変速比指令部１７およびライン圧指令部１８の出力，前記アクセルスイッチ信号，ブレーキペダルに設けられたブレーキスイッチ３４の信号，前記ライン圧ＰＬを入力する。
【００２１】
電動油圧ポンプ制御装置２２はポンプ電動機駆動部２３と、ポンプ電動機制御指令部２４より成り、具体的な構成を図２に示す。
【００２２】
ポンプ電動機駆動部２３は半導体スイッチ２５による３相インバータ２６を構成しており、油圧ポンプ２１に直結された３相誘導電動機２７を駆動する。本実施形態では３相インバータと３相誘導電動機の組み合わせを示したが、３相同期電動機でも良いことはいうまでもない。いずれにせよポンプ電動機制御指令部２４の指令に応じて、３相交流の周波数によりポンプ電動機の回転数を制御し、出力電流によりポンプ電動機のトルクを制御する。そのためにはポンプ電動機の回転数や位相あるいは電流を検出して、ゲート制御部２８においてフィードバック制御を行うことになるが、これは電動機制御の一般的方法であるので説明を省略する。なお、インバータ２６の代りにチョッパを用い、直流電動機を駆動してもよい。
【００２３】
ポンプ電動機制御指令部２４は、変速指令すなわち自動変速機制御装置８の変速比指令部１７の出力，ライン圧指令すなわち同ライン圧指令部１８の出力，ライン圧センサ１６で検出したライン圧ＰＬおよび図示しない油温センサで検出した油温を入力し、そのライン圧を加えたときに油圧制御手段７の中の各バルブからドレインに逃がす流量を計算する。本実施形態では各変速段毎に油温をパラメータにした流量マップ２９を用いているが、個々のバルブの特性を式の形で入れておいても良い。こうして算出した流量をポンプ１回転当たりの吐出量Ｄｐで割ると必要な回転数が求められるので、ポンプ電動機駆動部２３に回転数指令を与える。
【００２４】
なおポンプを起動するときは起動制御指令部３０が回転数指令を発生する。ベーンポンプを用いた場合は、遠心力でベーンを開かせるため初めに高速で回す必要がある。そこで起動制御指令部３０が所定時間高速指令を出すが、実際のライン圧ＰＬが所定値になれば起動を完了したので、所定時間内であっても通常のポンプ電動機制御に戻す。
【００２５】
またポンプを停止するときは停止制御指令部３１が、所定の低減率で回転数を低下させる回転数指令を発生する。これは油圧制御手段７の中に残った油圧を徐々に低下させてポンプへの逆流を防ぐためであるが、この場合にも実際のライン圧ＰＬが所定値以下になれば停止制御を中断してポンプ電動機の電源を遮断する。
【００２６】
この電動油圧ポンプ制御装置２２は、他の自動変速機制御装置８やエンジン制御装置１９と同様に、マイクロコンピュータによる制御装置として構成され、図３のようなハード構成である。すなわちマイクロプロセッサー１０１は、センサ１６，２０のほか図示しない各種センサからの入力信号を入力回路１０４を通して入力し、読み出し専用メモリ１０２からプログラムやデータを読み出し、ランダムアクセスメモリ１０３を使って数値演算や論理演算を行う。演算処理した信号は、出力回路としてのインバータ２６を通してポンプ電動機としての３相誘導電動機２７を動作させる。
【００２７】
ソフトウエアは図４のように構成され、入力信号処理１１０でセンサおよび他のロジックからの信号を入力して、通常制御判定ロジック１１１で通常制御状態であることを判定すると、流量計算部１１２で通常時の必要流量を計算し、回転数計算部１１３でモータ回転数に変換する。流量計算部１１２の動作を図５のフローチャートに示す。通常制御判定に続いて状態判定ロジック２００において自動変速機の状態を判定する。
【００２８】
ここで特殊な状態すなわち極低温状態であるとか、停車あるいは停車寸前であるとかを判定した場合は、その状態に応じてあらかじめ決められた流量を設定する。すなわち極低温時には油の粘性が高いので油圧制御手段７の動作速度が遅くなり、変速ショックが発生して変速性能を確保できないばかりでなく、変速時の油圧上昇が遅いとクラッチが滑って変速機構を破損する恐れもある。そのためライン圧を最大にして安全性を確保すると共に、油の循環による発熱を促して早く通常温度にするようにポンプ流量を最大に制御する。
【００２９】
一方、停車中あるいは停車寸前では、駆動トルクや回生制動トルクはほぼ零になるのでライン圧は必要ない。そこで極低車速を検知したらポンプ流量を最小に制御する。但しポンプを停めるとベーンが閉じてしまうので、ベーンが閉じない程度の低速でポンプを回転させる。
【００３０】
自動変速機の状態が通常の状態であると判定されたら、ロジック２０１において変速モード毎にライン圧ソレノイドバルブから選択されたクラッチに至る流路を決定し、ロジック２０２でその流路に充填される油量を計算する。多板クラッチ押圧ピストンのシリンダ容積はほぼ一定であるとするが、クラッチ板が擦り減ってくるとストロークが増えるので、シリンダ容積を学習補正するようにしてもよい。特にバンドブレーキのピストンは面積が大きい上に、逆向きに変位させる場合があるので、状態を区分けして学習補正することが有効になる。
【００３１】
ロジック２０３ではその流路にある全てのスプール弁からドレインに逃がされる油量を計算する。これは指示ライン圧に対する各弁の流量式を用いてもよいが、油温により油の粘度が変化して流量が変わるので、図６に示すようにあらかじめ油温毎に設定したマップを用いてライン圧で検索してもよい。
【００３２】
このようにして算出した消費流量に、ロジック２０２で算出した流量を加えて回転数計算部１１３に入力する。
【００３３】
図４において通常制御判定ロジック１１１で通常制御状態でないと判定された場合は、さらに起動／停止判定ロジック１１４でキースイッチＯＮ／ＯＦＦ信号、あるいは上位の総合制御装置からの起動／停止要求信号により、起動制御か停止制御かを判定する。
【００３４】
起動制御ロジック１１５では、油温を考慮して高速で回すべき時間を決め、ベーンが開くまで高速の回転数指令を発生する。但しライン圧センサ１６で検出した実際の油圧ＰＬが所定の条件を満足すれば、起動制御は完了したとみなして所定時間以内でも起動制御を終了する。
【００３５】
停止制御ロジック１１６では、停止制御判定時の回転数を所定の低減率で減少させ、所定時間保持した後停止制御終了信号を発生して電源遮断可能を知らせる。但しライン圧センサ１６で検出した実際の油圧ＰＬが所定の条件を満足すれば、停止制御は完了したとみなして所定時間以内でも停止制御を終了する。
【００３６】
本実施形態によれば、自動変速機制御装置８で制御するライン圧を実現するのに必要な元圧を、必要最小限のポンプモータ出力で無駄なく発生するので、燃費を向上することができる。
【００３７】
以上の実施形態では有段の自動変速機を例に説明したが、本発明の電動油圧ポンプ制御を無段自動変速機に適応しても良いことはもちろんである。無段変速機の場合、一般に変速用ピストンの面積が大きくかつストロークが長いので、ロジック２０２の変速流量計算はこのシリンダ容積が支配的になる。変速比は変速用ピストンの位置により決まるので、現在の変速比から指令された変速比へ移行するのに必要なプーリの変位を計算し、シリンダに送り込む油量を計算する。この計算は毎回計算式で行ってもよいが、変速比と変位および流量の関係をあらかじめ計算してテーブルに記憶させておいてもよい。
【００３８】
本発明の第２の実施形態を図７に示す。図１と同じものには同一符号を付してある。第一の実施形態と異なるのは新たに始動電動発電機３２および電動発電機制御装置３３を設けたことである。
【００３９】
始動電動発電機３２はエンジンに直結して設けられ、エンジン始動時にはスタータモータとして図示しないバッテリからの電流で動作し、エンジン回転中は充電用オルタネータとして、また下り坂においては回生ブレーキ発電機として動作してバッテリにエネルギを回生する。
【００４０】
このため電動発電機制御装置３３は、前記アクセルスイッチ信号，前記ブレーキスイッチ信号，エンジン回転数Ｎｅ，出力軸回転数Ｎｏのほか、図示しないブレーキ制御装置との協調制御を行うための信号，バッテリの充電状況信号等を入力する。このようなシステムにおいては、エンジンの始動／停止が電子制御で実現できるため、走行時以外はエンジンを停めるいわゆるアイドリングストップ運転を行うことができる。すなわち信号待ちなどの一時停止の場合にもエンジンを停止させ、アクセルを踏んだ時にエンジンを始動して発進する。こまめにエンジンを停止することで、排気ガスの発生を抑制するとともに、燃料消費量を抑制することができる。
【００４１】
電動発電機制御装置３３の動作を図８により説明する。入力信号処理４００で上記入力信号を読み込み、モード判定４０１において、前記ブレーキスイッチ信号および前記アクセルスイッチ信号が共にＯＮであれば運転者は走行意思がないので、エンジン停止と判定しエンジン制御装置１９に信号を送りエンジンを停止する。
【００４２】
ブレーキを離した時セレクトレバーの位置がニュートラル（Ｎ）又はパーキング（Ｐ）以外であれば次のモード判定４０２に移行する。モード判定４０２においてエンジンが停止していたらエンジン始動モードへ移行する。始動制御は完爆判定４０４によりエンジン完爆が確認されるまで繰り返される。
【００４３】
モード判定４０２においてエンジンが回転中であれば発電モードへ移行し、制動判定４１０において、アクセルが踏まれていないのに加速する時あるいはブレーキ力が不足している時には回生制動モードへ移行する。制動力制御ロジック４１１では、ブレーキ制御装置との協調制御のための信号あるいは車速の変化に応じて、望みの減速度が得られる制動力制御を行う。
【００４４】
制動判定４１０において回生制動モードでない場合には充電モードへ移行し、充電制御ロジック４１２は、エンジン出力に余裕があってバッテリの充電量が少ない時は充電を行う。但しいつでも回生制動モードに移行できるように、充電量に余力を持たせる制御を行う。
【００４５】
このようなシステムにおいては、電動油圧ポンプ制御装置２２は図９のように動作させる。図４と同じロジックには同じ符号を付けてある。
【００４６】
通常制御判定１１１において、起動判定は最初にキースイッチを入れたときだけ行われ、その後はエンジンを一時停止させてもキースイッチを切る訳ではないので、いつも通常制御と判定する。そこで次段にエンジン状態判定ロジック120を設けエンジンの一時停止を判定する。エンジンが停止中で車速がゼロの時は油圧は必要なく、バッテリも充電されないので出来るだけポンプを停めるようにしたいが、ポンプを停めるとベーンが閉じてしまうので、ベーンが閉じない程度の低速で回転させるエンジン停止中制御を行う。
【００４７】
本実施形態によれば、電動油圧ポンプをエンジンにより直接駆動しなくてもよいので、エンジン停止モードを伴う自動車に好適な油圧源を提供することができ、必要最小限の元圧を供給して燃費を向上することができる。
【００４８】
上記実施形態によれば、油圧制御に必要な最小限の油量を計算して元圧を発生するので、無駄な油をドレインに落とすことなく、効率の良い油圧制御システムを構築できる。これによりエンジンが直接油圧ポンプを駆動する必要がないので燃費が向上するという効果が得られる。さらに、油圧ポンプをエンジンにより直接駆動しなくてもよいので、エンジンが停止するモードを有する自動車にも適用可能な油圧源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の電動油圧ポンプ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の電動油圧ポンプ制御装置のマイクロコンピュータを用いたハード構成を示す構成図である。
【図４】本発明の電動油圧ポンプ制御装置のプログラム構成を示すフローチャートである。
【図５】流量計算部のプログラム構成を示すフローチャートである。
【図６】消費流量特性の一例を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における電動発電機制御装置のプログラム構成を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態における電動油圧ポンプ制御装置のプログラム構成を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…原動機、２…自動変速機、７…油圧制御手段、１７…変速比指令発生手段、１８…ライン圧指令発生手段、２１…電動油圧ポンプ、２２…電動油圧ポンプ制御装置、２３…電動機駆動手段、２４…電動機出力指令発生手段、３０…起動制御指令部、３１…停止制御指令部、３２…電動発電機、３３…電動発電機制御装置。
【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】
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【図８】
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【図９】
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