(57)【要約】【課題】幅広い領域でエンジンの捩り振動を抑制する。【解決手段】エンジン１２と変速機１３との間に設けられるダンパ装置１１であって、エンジン１２に接続されるキャリアＣと、エンジン１２に第１スプリング２２を介して接続される第１リングギヤＲ１と、変速機１３に接続されるサンギヤＳと、変速機１３に第２スプリング２４を介して接続される第２リングギヤＲ２と、を備えるトルク分配機構２０を有する。また、サンギヤＳと変速機１３との間に設けられ、サンギヤＳを変速機１３に接続する締結状態とサンギヤＳを変速機１３から切り離す解放状態とに切り換えられる第１クラッチＣＬ１と、第２リングギヤＲ２と変速機１３との間に設けられ、第２リングギヤＲ２を変速機１３に接続する締結状態と第２リングギヤＲ２を変速機１３から切り離す解放状態とに切り換えられる第２クラッチＣＬ２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと変速機との間に設けられるダンパ装置であって、
前記エンジンに接続される第１入力要素と、前記エンジンに第１弾性部材を介して接続される第２入力要素と、前記変速機に接続される第１出力要素と、前記変速機に第２弾性部材を介して接続される第２出力要素と、を備えるトルク分配機構と、
前記第１出力要素と前記変速機との間に設けられ、前記第１出力要素を前記変速機に接続する締結状態と前記第１出力要素を前記変速機から切り離す解放状態とに切り換えられる第１クラッチと、
前記第２出力要素と前記変速機との間に設けられ、前記第２出力要素を前記変速機に接続する締結状態と前記第２出力要素を前記変速機から切り離す解放状態とに切り換えられる第２クラッチと、
を有する、ダンパ装置。
【請求項２】
請求項１記載のダンパ装置において、
前記エンジンの回転速度に基づいて、前記第１クラッチまたは前記第２クラッチを締結状態に切り換えるクラッチ制御部を、有する、ダンパ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のダンパ装置において、
前記トルク分配機構は遊星歯車機構である、ダンパ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のダンパ装置において、
前記第１入力要素は、第１ピニオンギヤを回転自在に支持するキャリアであり、
前記第２入力要素は、前記第１ピニオンギヤに噛み合う第１リングギヤであり、
前記第１出力要素は、前記第１ピニオンギヤに固定されて一体に回転する第２ピニオンギヤに噛み合うサンギヤであり、
前記第２出力要素は、前記第２ピニオンギヤに噛み合う第２リングギヤである、ダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと変速機との間に設けられるダンパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから変速機に伝達される捩り振動を低減するため、エンジンと変速機との間にはダンパ装置が設けられている。このようなダンパ装置として、スプリングを介して連結される２つのフライホイールを備えたダンパ装置が提案されている（特許文献１参照）。このように、スプリングを介して２つのフライホイールを連結することにより、エンジンの捩り振動を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／６６６８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ダンパ装置においては、ダンパ装置を構成する各部材の質量やバネ定数を調整することにより、エンジン回転数の常用領域からダンパ装置の共振点（固有振動数）を外すように設計される。しかしながら、ダンパ装置の質量やバネ定数を調整するだけでは、低回転域から高回転域までの幅広い領域からダンパ装置の共振点を外すことは困難であった。このため、従来のダンパ装置を用いた場合には、幅広い領域においてエンジンの捩り振動を抑制することが困難となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、幅広い領域でエンジンの捩り振動を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のダンパ装置は、エンジンと変速機との間に設けられるダンパ装置であって、前記エンジンに接続される第１入力要素と、前記エンジンに第１弾性部材を介して接続される第２入力要素と、前記変速機に接続される第１出力要素と、前記変速機に第２弾性部材を介して接続される第２出力要素と、を備えるトルク分配機構と、前記第１出力要素と前記変速機との間に設けられ、前記第１出力要素を前記変速機に接続する締結状態と前記第１出力要素を前記変速機から切り離す解放状態とに切り換えられる第１クラッチと、前記第２出力要素と前記変速機との間に設けられ、前記第２出力要素を前記変速機に接続する締結状態と前記第２出力要素を前記変速機から切り離す解放状態とに切り換えられる第２クラッチと、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１クラッチまたは第２クラッチを締結状態に切り換えることにより、変速機に接続されるトルク分配機構の出力要素を切り換えることができ、捩り振動の減衰特性を変化させることが可能となる。これにより、幅広い領域で捩り振動の減衰特性を向上させることができ、幅広い領域でエンジンの捩り振動を抑制することが可能となる。さらに、第２出力要素と変速機との間に第２弾性部材を設けることにより、第２出力要素からエンジントルクを出力する際の共振点を使用領域外に引き下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両に搭載されるパワーユニットを示す概略図である。
【図２】パワーユニットに組み込まれるダンパ装置の構造モデルを示す説明図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）はエンジントルクの伝達状況を示す説明図である。
【図４】第２出力経路から第２スプリングを省いたダンパ装置の構造モデルを示す説明図である。
【図５】第２出力経路から出力される捩り振動の減衰特性を示すイメージ図である。
【図６】ダンパ装置による捩り振動の減衰特性を示すイメージ図である。
【図７】第１クラッチと第２クラッチとの制御状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両に搭載されるパワーユニット１０を示す概略図である。図１に示されるパワーユニット１０には本発明の一実施の形態であるダンパ装置１１が組み付けられている。また、図２はパワーユニット１０に組み込まれるダンパ装置１１の構造モデルを示す説明図である。さらに、図３（ａ）および（ｂ）はエンジントルクの伝達状況を示す説明図である。図１に示すように、パワーユニット１０は、内燃機関であるエンジン１２と、これにダンパ装置１１を介して接続される変速機１３とを有している。このように、エンジン１２と変速機１３との間にはダンパ装置１１が設けられており、このダンパ装置１１を用いてエンジン１２の加振力に起因する捩り振動を減衰させている。なお、エンジン１２の捩り振動とは、エンジン１２のクランク軸２１に作用する燃焼加振力や不平衡慣性力等に起因するトルク変動を意味している。また、変速機１３には、図示しないディファレンシャル装置等を介して駆動輪１４が接続されている。
【００１０】
図１および図２に示すように、ダンパ装置１１は、複合遊星歯車列からなるトルク分配機構（遊星歯車機構）２０を備えている。トルク分配機構２０は、クランク軸２１に接続されるキャリア（第１入力要素）Ｃと、クランク軸２１に第１スプリング（第１弾性部材）２２を介して接続される第１リングギヤ（第２入力要素）Ｒ１とを備えている。第１スプリング２２を介してクランク軸２１に接続される第１リングギヤＲ１には、所定の質量を備えるイナーシャ部材２３が固定されている。また、トルク分配機構２０は、変速機１３に接続されるサンギヤ（第１出力要素）Ｓと、変速機１３に第２スプリング（第２弾性部材）２４を介して接続される第２リングギヤ（第２出力要素）Ｒ２とを備えている。さらに、キャリアＣには、第１ピニオンギヤＰ１と第２ピニオンギヤＰ２とが一体となる複合ピニオンギヤＣＰが回転自在に支持されている。一方の第１ピニオンギヤＰ１は第１リングギヤＲ１に噛み合っており、他方の第２ピニオンギヤＰ２は第２リングギヤＲ２およびサンギヤＳに噛み合っている。
【００１１】
このように、トルク分配機構２０には、エンジントルクを入力する２つの入力経路２５，２６と、エンジントルクを出力する２つの出力経路２７，２８とが設けられている。すなわち、トルク分配機構２０には、キャリアＣにエンジントルクを入力する第１入力経路２５と、第１スプリング２２を介して第１リングギヤＲ１にエンジントルクを入力する第２入力経路２６とが設けられている。このように、第２入力経路２６に第１スプリング２２が設けられるため、エンジン１２の捩り振動に応じて第１スプリング２２を伸縮させることができ、キャリアＣと第１リングギヤＲ１とを相対的に回転させることが可能となる。また、トルク分配機構２０には、サンギヤＳからからエンジントルクを出力する第１出力経路２７と、第２リングギヤＲ２から第２スプリング２４を介してエンジントルクを出力する第２出力経路２８とが設けられている。このように、第２出力経路２８に第２スプリング２４を設けることにより、後述するように、第２リングギヤＲ２からなる振動系２９の共振点（固有振動数）を高周波数領域から低周波数領域に引き下げることが可能となる。なお、入力経路２５，２６や出力経路２７，２８は、回転軸、ハブ部材、ドラム部材等によって構成されている。
【００１２】
また、サンギヤＳと変速機１３との間には、締結状態と解放状態とに切り換えられる第１クラッチＣＬ１が設けられている。第１クラッチＣＬ１を締結状態に切り換えることにより、サンギヤＳが変速機１３に接続される一方、第１クラッチＣＬ１を解放状態に切り換えることにより、サンギヤＳが変速機１３から切り離される。図３（ａ）に示すように、第１クラッチＣＬ１を締結状態に切り換えた場合には、第１入力経路２５と第２入力経路２６とに分配されるエンジントルクＴ１，Ｔ２が、トルク分配機構２０を経て合成された後に、サンギヤＳおよび第１出力経路２７から変速機１３に出力される。このとき、エンジントルクＴ１とこれのトルク変動を打ち消すためのエンジントルクＴ２との分配比は、第１リングギヤＲ１、第１ピニオンギヤＰ１、第２ピニオンギヤＰ２、サンギヤＳの歯数に基づき設定される。
【００１３】
同様に、第２リングギヤＲ２と変速機１３との間には、締結状態と解放状態とに切り換えられる第２クラッチＣＬ２が設けられている。第２クラッチＣＬ２を締結状態に切り換えることにより、第２リングギヤＲ２が変速機１３に接続される一方、第２クラッチＣＬ２を解放状態に切り換えることにより、第２リングギヤＲ２が変速機１３から切り離される。図３（ｂ）に示すように、第２クラッチＣＬ２を締結状態に切り換えた場合には、第１入力経路２５と第２入力経路２６とに分配されるエンジントルクＴ１，Ｔ２が、トルク分配機構２０を経て合成された後に、第２リングギヤＲ２および第２出力経路２８から変速機１３に出力される。このとき、エンジントルクＴ１とこれのトルク変動を打ち消すためのエンジントルクＴ２との分配比は、第１リングギヤＲ１、第１ピニオンギヤＰ１、第２ピニオンギヤＰ２、第２リングギヤＲ２の歯数に基づき設定される。
【００１４】
また、図１に示すように、ダンパ装置１１の第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２を制御するため、パワーユニット１０にはクラッチ制御部として機能する制御ユニット３０が設けられている。また、パワーユニット１０には、複数の電磁バルブによって構成されるバルブユニット３１と、バルブユニット３１に向けて作動油を圧送するオイルポンプ３２とが設けられている。制御ユニット３０には、クランク軸２１の回転速度（以下、エンジン回転数と記載する）を検出するエンジン回転数センサ３３が接続されている。そして、制御ユニット３０は、エンジン回転数センサ３３によって検出されたエンジン回転数に基づいて、締結状態に切り換えるクラッチＣＬ１，ＣＬ２を選択してバルブユニット３１に制御信号を出力する。すなわち、制御ユニット３０は、エンジン回転数に基づいて第１クラッチＣＬ１または第２クラッチＣＬ２を締結状態に切り換えることにより、エンジントルクを取り出すための出力経路２７，２８を選択している。なお、制御ユニット３０は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成されている。
【００１５】
ここで、図４は第２出力経路２８から第２スプリング２４を省いた比較例としてのダンパ装置１００の構造モデルを示す説明図である。なお、図４において図３（ｂ）に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図５は第２出力経路２８から出力される捩り振動の減衰特性を示すイメージ図である。図５において、横軸は捩り振動の振動数つまり周波数を示しており、縦軸は捩り振動の振動加速度レベルである駆動系感度を示している。なお、図５において、破線で表される特性線Ｌａは、図４に記載される構造モデルの第２出力経路２８から出力される捩り振動の減衰特性を示している。また、図５において、実線で表される特性線Ｌｂは、前述した図３（ｂ）に記載される構造モデルの第２出力経路２８から出力される捩り振動の減衰特性を示している。
【００１６】
図４に示すように、第２出力経路２８から第２スプリング２４を省いた場合には、図５に特性線Ｌａで示すように、中周波数領域において捩り振動が減衰されるものの、低周波数領域および高周波数領域において捩り振動が増幅されていた。低周波数領域においては、第１スプリング２２、第１リングギヤＲ１およびイナーシャ部材２３からなる振動系３４の共振点が存在しており、この共振点の存在が低周波数領域における捩り振動の増幅要因となっていた。また、高周波数領域においては、質量が増加し易い第２リングギヤＲ２からなる振動系２９の共振点が存在しており、この共振点の存在が高周波数領域における捩り振動の増幅要因となっていた。これに対し、図３（ｂ）に示すように、第２出力経路２８に第２スプリング２４を設けた場合には、図５に特性線Ｌｂで示すように、低周波数領域において捩り振動が増幅されるものの、中周波数領域および高周波数領域において捩り振動を減衰させることが可能となる。すなわち、第２出力経路２８に第２スプリング２４を設けることにより、図５に矢印αで示すように、第２リングギヤＲ２からなる振動系２９の共振点を、高周波数領域から低周波数領域に引き下げることが可能となる。
【００１７】
続いて、図６はダンパ装置１１による捩り振動の減衰特性を示すイメージ図である。図６において、破線で表される特性線Ｌ１は、図５に示した特性線Ｌｂであり、第２リングギヤＲ２から出力される捩り振動の減衰特性を示している。また、図６において、一点鎖線で表される特性線Ｌ２は、サンギヤＳから出力される捩り振動の減衰特性を示している。
【００１８】
図６に特性線Ｌ１で示すように、第２クラッチＣＬ２を締結して第２リングギヤＲ２からエンジントルクを出力した場合には、低周波数領域においては捩り振動が増幅される一方、中高周波数領域においては捩り振動が減衰される。すなわち、振動系３４の共振点Ｆ１を下回る低周波数領域においては、クランク軸２１の回転位相と第１リングギヤＲ１の回転位相とが同じ向きとなる。つまり、クランク軸２１の回転位相と第２リングギヤＲ２の回転位相とが同じ向きとなるため、低周波数領域において第２リングギヤＲ２からエンジントルクを出力した場合には、クランク軸２１と第２リングギヤＲ２とが同位相で振動して捩り振動が増幅される。一方、振動系３４の共振点Ｆ１を上回る中高周波数領域においては、クランク軸２１の回転位相と第１リングギヤＲ１の回転位相とが逆向きとなる。つまり、クランク軸２１の回転位相と第２リングギヤＲ２の回転位相とが逆向きとなるため、中高周波数領域において第２リングギヤＲ２からエンジントルクを出力した場合には、クランク軸２１と第２リングギヤＲ２とが逆位相で振動して捩り振動が減衰される。
【００１９】
また、図６に特性線Ｌ２で示すように、第１クラッチＣＬ１を締結してサンギヤＳからエンジントルクを出力した場合には、低周波数領域においては特性線Ｌ１よりも捩り振動の増幅量が抑制される一方、中高周波数領域においては特性線Ｌ１よりも捩り振動の減衰量が抑制される。前述したように、振動系３４の共振点Ｆ１を下回る低周波数領域においては、クランク軸２１の回転位相と第１リングギヤＲ１の回転位相とが同じ向きとなる。つまり、クランク軸２１の回転位相とサンギヤＳの回転位相とが逆向きとなるため、低周波数領域においてサンギヤＳからエンジントルクを出力した場合には、特性線Ｌ１に比べて捩り振動の増幅量が抑制されることになる。一方、振動系３４の共振点Ｆ１を上回る中高周波数領域においては、クランク軸２１の回転位相と第１リングギヤＲ１の回転位相とが逆向きとなる。つまり、クランク軸２１の回転位相とサンギヤＳの回転位相とが同じ向きとなるため、中高周波数領域においてサンギヤＳからエンジントルクを出力した場合には、特性線Ｌ１に比べて捩り振動の減衰量が抑制されることになる。
【００２０】
図６に示すように、サンギヤＳからエンジントルクを出力した場合と、第２リングギヤＲ２からエンジントルクを出力した場合とでは、捩り振動の減衰特性に差が現れることになる。すなわち、第１出力経路２７からエンジントルクを出力した場合と、第２出力経路２８からエンジントルクを出力した場合とでは、第１入力経路２５と第２入力経路２６とに分配されるエンジントルクＴ１，Ｔ２の分配比が相違することから、捩り振動の減衰特性に差が現れることになる。特に、図示する構成においては、第１スプリング２２を伸縮させながら複合ピニオンギヤＣＰが回動した場合に、第２リングギヤＲ２とサンギヤＳとの回動方向が相違することから、捩り振動の減衰特性に関して差が顕著に現れるようになっている。
【００２１】
このように、出力経路２７，２８を切り換えることで減衰特性を変化させることができるため、制御ユニット３０は、捩り振動の周波数つまりエンジン回転数に基づいて、第１クラッチＣＬ１または第２クラッチＣＬ２を締結状態に切り換えている。ここで、図７は第１クラッチＣＬ１と第２クラッチＣＬ２との制御状態を示す説明図である。図７に示すように、特性線Ｌ１，Ｌ２が交差する周波数Ｆ２を下回る周波数領域、つまり捩り振動の周波数Ｆ２に対応する基準回転数をエンジン回転数が下回る領域では、第１クラッチＣＬ１が締結されてサンギヤＳからエンジントルクが出力される。一方、周波数Ｆ２を上回る周波数領域、つまり捩り振動の周波数Ｆ２に対応する基準回転数をエンジン回転数が上回る領域では、第２クラッチＣＬ２が締結されて第２リングギヤＲ２からエンジントルクが出力される。
【００２２】
このように、エンジン回転数に基づいてクラッチＣＬ１，ＣＬ２を締結状態に切り換えることにより、図７に太線で示すように、全周波数領域において良好な減衰特性を得ることが可能となる。特に、第２出力経路２８に第２スプリング２４を設けることにより、振動系２９の共振点を高周波数領域から低周波数領域に引き下げることが可能となる。すなわち、第２クラッチＣＬ２が解放状態となる低周波数領域つまり使用領域外に、振動系２９の共振点を移動させることができるため、全周波数領域において捩り振動の良好な減衰特性を得ることが可能となる。これまで説明したように、ダンパ装置１１によってエンジン１２の捩り振動を抑制することができるため、振動や騒音を抑えて車両品質を向上させることが可能となる。また、エンジン１２の捩り振動が抑制されることから、変速機１３に作用する負荷を軽減することができ、変速機１３の耐久性を向上させることが可能となる。また、エンジン１２の捩り振動が抑制されることから、エンジン１２の気筒数を削減したり、エンジン回転数の使用領域を下げたりすることができ、車両の燃費性能を向上させることが可能となる。
【００２３】
図示する場合には、キャリアＣを第１入力要素として機能させ、第１リングギヤＲ１を第２入力要素として機能させているが、これに限られることはない。例えば、クランク軸２１に対して第１リングギヤＲ１を直に接続し、クランク軸２１に第１スプリング２２を介してキャリアＣを接続しても良い。この場合には、第１リングギヤＲ１が第１入力要素として機能し、キャリアＣが第２入力要素として機能することになる。また、第１ピニオンギヤＰ１に噛み合うサンギヤを設けることにより、このサンギヤを第１入力要素（または第２入力要素）として機能させても良い。このように、第１ピニオンギヤＰ１に噛み合うサンギヤを第１入力要素（または第２入力要素）として機能させる場合には、第１リングギヤＲ１を第２入力要素（または第１入力要素）として機能させても良く、キャリアＣを第２入力要素（または第１入力要素）として機能させても良い。さらに、図示する場合には、サンギヤＳを第１出力要素として機能させ、第２リングギヤＲ２を第２出力要素として機能させているが、これに限られることはない。例えば、前述したように、第１ピニオンギヤＰ１に噛み合うサンギヤを第１入力要素（または第２入力要素）として機能させ、第１リングギヤＲ１を第２入力要素（または第１入力要素）として機能させる場合には、クランク軸２１から切り離した上でキャリアＣを第１出力要素（または第２出力要素）として機能させても良い。
【００２４】
また、前述の説明では、サンギヤＳを第１出力要素として機能させ、第２リングギヤＲ２を第２出力要素として機能させている。これにより、複合ピニオンギヤＣＰが回動した場合に、第１出力要素と第２出力要素とを逆向きに回動させているが、これに限られることはない。例えば、第２リングギヤＲ２、第２ピニオンギヤＰ２、サンギヤＳによって構成される遊星歯車列を、ダブルピニオン型の遊星歯車列として構成することにより、複合ピニオンギヤＣＰが回動した場合に第１出力要素と第２出力要素とを同方向に回動させても良い。この場合であっても、トルク分配機構２０を構成する各ギヤの歯数を調整することにより、第１出力要素からエンジントルクを出力した場合と、第２出力要素からエンジントルクを出力した場合とで、前述したエンジントルクＴ１，Ｔ２の分配比を変えることができ、捩り振動の減衰特性を相違させることが可能となる。
【００２５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、１つの周波数Ｆ２を境に、第１クラッチＣＬ１の締結領域と第２クラッチＣＬ２の締結領域とを分けているが、これに限られることはなく、得られる減衰特性によっては複数の周波数を境に、第１クラッチＣＬ１の締結領域と第２クラッチＣＬ２の締結領域とを分けても良い。また、前述の説明では、遊星歯車列によってトルク分配機構２０を構成しているが、これに限られることはなく、傘歯車等を用いてトルク分配機構を構成しても良い。
【００２６】
また、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２は、油圧によって締結状態と解放状態とに切り換えられる油圧クラッチに限られることはなく、電磁力によって締結状態と解放状態とに切り換えられる電磁クラッチであっても良い。また、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２は、摩擦クラッチであっても良く、噛合クラッチであっても良い。また、前述の説明では、弾性部材としてスプリング２２，２４を挙げているが、これに限られることはなく、弾性部材としてゴム部材を採用しても良い。
【００２７】
また、変速機１３は、手動変速機であっても良く、無段変速機であっても良く、遊星歯車式や平行軸式の自動変速機であっても良い。また、ダンパ装置１１と変速機１３との間にトルクコンバータを設けても良く、ダンパ装置１１と変速機１３との間に発進クラッチを設けても良い、さらに、トルクコンバータのケース内にダンパ装置１１を組み込んでも良い。なお、エンジン１２は、ガソリンエンジンに限られることはなく、ディーゼルエンジン等であっても良い。
【符号の説明】
【００２８】
１１    ダンパ装置
１２    エンジン
１３    変速機
２０    トルク分配機構（遊星歯車機構）
２２    第１スプリング（第１弾性部材）
２４    第２スプリング（第２弾性部材）
３０    制御ユニット（クラッチ制御部）
ＣＬ１  第１クラッチ
ＣＬ２  第２クラッチ
Ｃ      キャリア（第１入力要素）
Ｒ１    第１リングギヤ（第２入力要素）
Ｒ２    第２リングギヤ（第２出力要素）
Ｓ      サンギヤ（第１出力要素）
Ｐ１    第１ピニオンギヤ
Ｐ２    第２ピニオンギヤ
【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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