(57)【要約】【課題】  水などの揮発性液体を使用することなしに、高温または低温になった運転者の手を迅速に冷やしたり暖めることができるステアリング装置を提供する。【解決手段】  ステアリング装置１は、運転者がステアリング操作を行う際に手で握る円環状のステアリングコア３を有している。ステアリングコア３には、基準温度よりも低温の熱を発生させる冷却素子６と、基準温度よりも高温の熱を発生させるヒータ素子７とが取り付けられている。また、ステアリングコア３には、冷却素子６で発生した低温の熱を伝導させる伝熱部材８と、ヒータ素子７で発生した高温の熱を伝導させる伝熱部材９とが巻き付けられている。伝熱部材８の櫛状部８ａと伝熱部材９の櫛状部９ａは、ステアリングコア３に交互に巻き付けられている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の進行方向を定めるためのステアリング装置において、
前記車両の運転者がステアリング操作を行う際に握るステアリングコアと、
前記ステアリングコアに取り付けられ、基準温度よりも低温の熱を発生させる第１熱源素子と、
前記ステアリングコアに取り付けられ、前記基準温度よりも高温の熱を発生させる第２熱源素子と、
前記ステアリングコアに巻き付けられ、前記第１熱源素子で発生した前記低温の熱を伝導させる第１伝熱部材と、
前記ステアリングコアに巻き付けられ、前記第２熱源素子で発生した前記高温の熱を伝導させる第２伝熱部材とを備えることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記第１伝熱部材と前記第２伝熱部材との間には、前記第１熱源素子で発生した前記低温の熱と前記第２熱源素子で発生した前記高温の熱とを絶縁するための断熱材が配置されていることを特徴とする請求項１記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記第１伝熱部材及び前記第２伝熱部材は、何れも櫛形状を有し、前記ステアリングコアに交互に巻き付けられていることを特徴とする請求項１または２記載のステアリング装置。
【請求項４】
前記第１伝熱部材は、前記ステアリングコアの一方側において前記ステアリングコアの外部を通ると共に前記ステアリングコアの他方側において前記ステアリングコアの内部を通るように、前記ステアリングコアに螺旋状に巻き付けられ、
前記第２伝熱部材は、前記ステアリングコアの一方側において前記ステアリングコアの内部を通ると共に前記ステアリングコアの他方側において前記ステアリングコアの外部を通るように、前記ステアリングコアに螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする請求項１または２記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の進行方向を定めるためのステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のステアリング装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載のステアリング装置は、リムの内部に形成された送風通路と、この送風通路と接続通路を介して繋がるようにステアリングコラムの外周に配置された混合容器と、この混合容器内に水を霧状に噴出させる噴霧器と、リムの内部に設けられたヒータとを備えている。
【０００３】
このようなステアリング装置において、エアコンが冷房作動される場合には、噴霧器から噴出された霧状の水が混合容器内でエアコンの送風に混合され、エアコンの送風が水の気化熱により冷やされた状態で送風通路に供給されるため、ハンドルが冷やされる。一方、エアコンが暖房作動される場合には、冷房作動時と同様に霧状の水がエアコンの送風に混合されると共に、ヒータが加熱作動されるため、ハンドルが早期に暖められる。これにより、外部環境により著しく高温または低温になったハンドルの表面温度を短時間で適温に制御することが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−３４５３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、噴霧器により水を霧状に噴射させてエアコンの送風に混合させ、水の気化熱でエアコンの送風を冷やしたり暖めるような方式であるため、メンテナンスが必要不可欠となる。また、霧状の水と混合されたエアコンの送風を送風通路に導入し、リムの排気口から排出させるため、湿度等の車室内環境が変動することがある。
【０００５】
本発明の目的は、水などの揮発性液体を使用することなしに、高温または低温になった運転者の手を迅速に冷やしたり暖めることができるステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両の進行方向を定めるためのステアリング装置において、車両の運転者がステアリング操作を行う際に握るステアリングコアと、ステアリングコアに取り付けられ、基準温度よりも低温の熱を発生させる第１熱源素子と、ステアリングコアに取り付けられ、基準温度よりも高温の熱を発生させる第２熱源素子と、ステアリングコアに巻き付けられ、第１熱源素子で発生した低温の熱を伝導させる第１伝熱部材と、ステアリングコアに巻き付けられ、第２熱源素子で発生した高温の熱を伝導させる第２伝熱部材とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このようなステアリング装置において、例えば運転中の運転者の手が熱くなった場合には、第１熱源素子により低温の熱を発生させることにより、その低温の熱が第１伝熱部材に伝わり、ステアリングコアを握っている運転者の手に冷覚が生じるようになる。一方、運転中の運転者の手が冷えた場合には、第２熱源素子により高温の熱を発生させることにより、その高温の熱が第２伝熱部材に伝わり、ステアリングコアを握っている運転者の手に温覚が生じるようになる。従って、特に水などの揮発性液体を使用しなくても、高温または低温になった運転者の手を迅速に冷やしたり暖めることができる。
【０００８】
さらに、例えば運転中の運転者の集中度が低下してきた場合には、第１熱源素子により低温の熱を発生させると共に第２熱源素子により高温の熱を発生させるようにする。この場合には、低温の熱が第１伝熱部材に伝わると共に高温の熱が第２伝熱部材に伝わるため、運転者の手には冷覚及び温覚が同時に生じるようになる。このため、“Thermal Grill Illusion”と呼ばれる錯覚刺激によって運転者は痛覚を感じるようになるため、運転者の気分を変えることができる等といった作用効果が得られる。
【０００９】
好ましくは、第１伝熱部材と第２伝熱部材との間には、第１熱源素子で発生した低温の熱と第２熱源素子で発生した高温の熱とを絶縁するための断熱材が配置されている。これにより、第１伝熱部材と第２伝熱部材との間では熱が伝わりにくくなるので、第１伝熱部材及び第２伝熱部材の熱伝導効率が向上する。
【００１０】
また、好ましくは、第１伝熱部材及び第２伝熱部材は、何れも櫛形状を有し、ステアリングコアに交互に巻き付けられている。このように櫛型状を有する第１伝熱部材及び第２伝熱部材を使用することにより、第１伝熱部材及び第２伝熱部材を容易にステアリングコアに交互に巻き付けることができる。また、第１伝熱部材に第１熱源素子を固定し、第２伝熱部材に第２熱源素子を固定することで、ステアリングコアへの第１熱源素子及び第２熱源素子の取り付けを容易に行うことができる。
【００１１】
第１伝熱部材は、ステアリングコアの一方側においてステアリングコアの外部を通ると共にステアリングコアの他方側においてステアリングコアの内部を通るように、ステアリングコアに螺旋状に巻き付けられ、第２伝熱部材は、ステアリングコアの一方側においてステアリングコアの内部を通ると共にステアリングコアの他方側においてステアリングコアの外部を通るように、ステアリングコアに螺旋状に巻き付けられていても良い。この場合には、第１伝熱部材及び第２伝熱部材として、安価な銅線やニクロム線等を使用することができる。また、第１熱源素子及び第２熱源素子は、ステアリングコアの内部及び外部の何れにも取り付け可能であるため、仕様等に応じて取り付け位置を適宜選択することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水などの揮発性液体を使用することなしに、高温または低温になった運転者の手を迅速に冷やしたり暖めることができる。また、運転者に痛覚刺激を与えることができる。これらにより、運転者は快適な運転を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係わるステアリング装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係わるステアリング装置の一実施形態を示すブロック図である。同図において、ステアリング装置１は、自動車等の車両に搭載され、車両の進行方向を定めるための装置である。
【００１５】
ステアリング装置１は、ステアリングホイール（ハンドル）２を備えている。ステアリングホイール２は、運転者がステアリング操作を行う際に手で握る円環状のステアリングコア（リム）３と、このステアリングコア３に複数（ここでは３つ）のスポーク４を介して一体的に取り付けられたハブ５とを有している。
【００１６】
図２は、ステアリングホイール２の一部分を示す側面図であり、図３は、そのステアリングホイール２の断面図である。図１〜図３において、ステアリングコア３は、略半楕円状の断面形状を有している。ステアリングコア３には、冷却素子６とヒータ素子７とが取り付けられている。冷却素子６は、基準温度ここでは室温（２５℃）よりも低温（例えば２０℃程度）の熱を発生させる熱源素子である。ヒータ素子７は、基準温度よりも高温（例えば４０℃程度）の熱を発生させる熱源素子である。
【００１７】
ステアリングコア３には、冷却素子６で発生した低温の熱（以下、冷却熱）を伝導させる伝熱部材８と、ヒータ素子７で発生した高温の熱（以下、ヒータ熱）を伝導させる伝熱部材９とが巻き付けられている。伝熱部材８，９は、図４に示すように、何れも櫛形状を有する薄板で構成されている。具体的には、伝熱部材８は、櫛状部８ａと基部８ｂとからなっており、伝熱部材９は、櫛状部９ａと基部９ｂとからなっている。伝熱部材８，９は、熱伝導効率が高くエネルギー欠損が少ない金属材料で形成するのが望ましい。このような金属材料としては、例えば金、アルミニウム、銅、銀、白金、亜鉛等が挙げられる。
【００１８】
このような伝熱部材８，９は、以下のようにしてステアリングコア３に巻き付けられている。即ち、伝熱部材８の基部８ｂをステアリングコア３の内周面３ｂに貼り付けた状態で、伝熱部材８の櫛状部８ａを折り曲げてステアリングコア３の外側曲面３ａに貼り付けると共に、伝熱部材９の基部９ｂをステアリングコア３の内周面３ｂに貼り付けた状態で、伝熱部材９の櫛状部９ａを折り曲げてステアリングコア３の外側曲面３ａに貼り付ける。このとき、櫛状部８ａの先端が櫛状部９ａの先端の反対側に位置し、更に櫛状部８ａと櫛状部９ａとが交互に並ぶように、伝熱部材８，９がステアリングコア３に巻き付けられる。この状態では、伝熱部材８，９同士が物理的に接続されることは無い。
【００１９】
冷却素子６は、伝熱部材８の基部８ｂに接合されている。ヒータ素子７は、伝熱部材９の基部９ｂに接合されている。これにより、冷却素子６及びヒータ素子７はステアリングコア３の内側に配置される事になるため、運転者によるステアリング操作が行いにくくなることは無い。
【００２０】
櫛状部８ａと櫛状部９ａとの間には、伝熱部材８を伝導する冷却熱と伝熱部材９を伝導するヒータ熱とを熱的に絶縁するための断熱材１０が配置されている。断熱材１０は、例えばガラスやセラミック等で形成されている。このような断熱材１０を設けることにより、伝熱部材８，９間での熱伝導が抑制されるため、伝熱部材８，９による熱伝導効率が高くなる。
【００２１】
ステアリングコア３の外側曲面３ａには、図５に示すように、複数の断熱材配置用の溝部１１が形成されている。そして、断熱材１０は、溝部１１に入り込んだ状態でステアリングコア３に固定されている。これにより、断熱材１０をステアリングコア３に対して確実にずれないように取り付けることが可能となる。
【００２２】
なお、伝熱部材８，９は、ステアリングコア３に全体的に巻き付けても良いし、或いはステアリングコア３において運転者の手が触れやすい箇所のみに巻き付けても良い。また、伝熱部材８，９は剥き出し状態であっても良く、或いは伝熱部材８，９上に薄い表皮等を被せても良い。
【００２３】
図１に戻り、ステアリングコア３には、伝熱部材８の温度を計測する温度センサ１２と、伝熱部材９の温度を計測する温度センサ１３とが設けられている。なお、温度センサ１２，１３の配置箇所は、櫛状部８ａ，９ａでも良いし、基部８ｂ，９ｂでも構わない。
【００２４】
また、ステアリング装置１は、低温指示ボタン１４、高温指示ボタン１５、刺激指示ボタン１６、温度コントローラ１７、冷却用電源１８、ヒータ用電源１９を更に備えている。
【００２５】
低温指示ボタン１４は、ステアリングコア３を冷やすように運転者が指示するための手動操作ボタンである。高温指示ボタン１５は、ステアリングコア３を暖めるように運転者が指示するための手動操作ボタンである。刺激指示ボタン１６は、錯覚刺激を与えるように運転者が指示するための手動操作ボタンである。
【００２６】
冷却用電源１８は、冷却素子６から冷却熱を発生させるために、冷却素子６に電圧を印加するものである。ヒータ用電源１９は、ヒータ素子７からヒータ熱を発生させるために、ヒータ素子７に電圧を印加するものである。
【００２７】
温度コントローラ１７は、低温指示ボタン１４、高温指示ボタン１５及び刺激指示ボタン１６の操作信号と温度センサ１２，１３の検出信号とに基づいて、冷却用電源１８及びヒータ用電源１９を制御する。この温度コントローラ１７による処理手順の詳細を図６に示す。
【００２８】
図６において、まず低温指示ボタン１４が操作されたかどうかを判断し（手順５１）、低温指示ボタン１４が操作されたときは、冷却用電源１８のスイッチをオンにする（手順５２）。このとき、温度センサ１２により検出される伝熱部材８の温度が設定温度（ここでは２０℃程度）となるように、冷却用電源１８による冷却素子６への印加電圧をフィードバック制御する。
【００２９】
一方、手順５１で低温指示ボタン１４が操作されていないと判断されると、高温指示ボタン１５が操作されたかどうかを判断する（手順５３）。そして、高温指示ボタン１５が操作されたときは、ヒータ用電源１９のスイッチをオンにする（手順５４）。このとき、温度センサ１３により検出される伝熱部材９の温度が設定温度（ここでは４０℃）となるように、ヒータ用電源１９によるヒータ素子７への印加電圧をフィードバック制御する。
【００３０】
また、手順５３で高温指示ボタン１５が操作されていないと判断されると、刺激指示ボタン１６が操作されたかどうかを判断する（手順５５）。そして、刺激指示ボタン１６が操作されたときは、冷却用電源１８及びヒータ用電源１９のスイッチをオンにする（手順５６）。このとき、手順５２と同様に、温度センサ１２による検出温度が設定温度となるように冷却用電源１８を制御すると共に、手順５４と同様に、温度センサ１３による検出温度が設定温度となるようにヒータ用電源１９を制御する。
【００３１】
以上のように構成したステアリング装置１の動作について説明する。ここで、運転者は、ステアリングコア３における伝熱部材８，９が巻き付けられている部分を手で握って、運転を行う。
【００３２】
夏場などで環境温が高いときや、運転中に緊張状態などで手の温度が高くなったときには、運転者は低温指示ボタン１４を押す。すると、温度コントローラ１７により冷却用電源１８が制御され（図６の手順５２）、冷却素子６に電圧が印加されることで、伝熱部材８が冷やされる。このため、ステアリングコア３の温度が下がると共に、伝熱部材８に触れている手の冷覚が刺激されることになり、運転者にとって心地よい状態になる。
【００３３】
冬場などで環境温が低いときや、運転中に手末端の指先が冷えたときには、運転者は高温指示ボタン１５を押す。すると、温度コントローラ１７によりヒータ用電源１９が制御され（図６の手順５４）、ヒータ素子７に電圧が印加されることで、伝熱部材９が暖められる。このため、ステアリングコア３の温度が上がると共に、伝熱部材９に触れている手の温覚が刺激されることになり、運転者にとって心地よい状態になる。
【００３４】
運転中に、運転者が眠気を感じたり、運転者の集中度が下がってきたことで、気分を変えたいときには、運転者は刺激指示ボタン１６を押す。すると、温度コントローラ１７により冷却用電源１８及びヒータ用電源１９が共に制御され（図６の手順５６）、冷却素子６及びヒータ素子７にそれぞれ電圧が印加されることで、伝熱部材８が冷やされると共に伝熱部材９が暖められる。このため、伝熱部材８，９に触れている手の温冷覚が同時に刺激されるようになる。ところで、温冷覚を同時に与えると痛覚を感じることは、臨床的に明らかになっている。これは、“Thermal Grill Illusion（温冷覚の錯覚）”と呼ばれるものである。従って、運転者の手の温冷覚を同時に刺激することで、運転者の手の痛覚が刺激されるため、運転者の眠気が覚めたり、運転者の集中度低下が抑制されるようになる。
【００３５】
以上のように本実施形態にあっては、ステアリングコア３に冷却素子６及びヒータ素子７を取り付けると共に、冷却素子６で生じた冷却熱を伝達させる伝熱部材８とヒータ素子７で生じたヒータ熱を伝達させる伝熱部材９とをステアリングコア３に巻き付けるようにしたので、高温になった運転者の手を短時間で冷やしたり、低温になった運転者の手を短時間で暖めることができる。これにより、車両の運転中に、道路環境や渋滞等の要因があっても、運転者の心理状態を少しでも快適な方向にもっていくことが可能となる。また、伝熱部材８を冷却すると同時に伝熱部材９を暖めることにより、運転者の手に有効な痛覚刺激が与えられるため、運転者の覚醒を維持・向上させることができる。
【００３６】
このように本実施形態によれば、従来のように霧状の水等の揮発性液体が混合されたエアコンの送風をステアリングコア３の内部に供給しなくても、運転者の手の冷覚及び温覚を刺激し、快適な運転を実現することが可能となる。これにより、霧状の水等を用いることで湿度等の車室内環境が変動するといったことが無くなる。
【００３７】
図７は、本発明に係わるステアリング装置の他の実施形態におけるステアリングホイールの一部分を示す側面図であり、図８は、そのステアリングホイールの断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
各図において、本実施形態のステアリング装置２０は、ステアリングホイール２１を備えている。ステアリングホイール２１は、上述した実施形態におけるステアリングコア３に代えて、ステアリングコア２２を有している。
【００３９】
ステアリングコア２２は、円環状のコア本体部２３と、このコア本体部２３の内側に設けられ、コア本体部２３との間に空間Ｓ１を形成するようにコア本体部２３と一体化された内リング２４と、コア本体部２３の外側に設けられ、コア本体部２３との間に空間Ｓ２を形成するようにコア本体部２３と一体化された外リング２５とを有している。コア本体部２３は、断面円形状を有している。内リング２４及び外リング２５は、断面湾曲状を有している。
【００４０】
コア本体部２３の一方側の端部には、上記の冷却素子６が内蔵され、コア本体部２３の他方側の端部には、上記のヒータ素子７が内蔵されている。このように冷却素子６及びヒータ素子７をコア本体部２３の内部に設けることにより、運転者によるステアリング操作が行いにくくなることが無くなると共に、ステアリング装置２０の大型化が抑えられる。
【００４１】
ステアリングコア２２には、冷却素子６で発生した冷却熱を伝導させる伝熱部材２６と、ヒータ素子７で発生したヒータ熱を伝導させる伝熱部材２７とが巻き付けられている。伝熱部材２６，２７は、ニクロム線や銅線等で形成されている。
【００４２】
伝熱部材２６は、コア本体部２３の冷却素子６側の領域においてステアリングコア２２の内部を通ると共にコア本体部２３のヒータ素子７側の領域においてステアリングコア２２の外部を通るように、ステアリングコア２２に螺旋状に巻き付けられている。伝熱部材２７は、コア本体部２３のヒータ素子７側の領域においてステアリングコア２２の内部を通ると共にコア本体部２３の冷却素子６側の領域においてステアリングコア２２の外部を通るように、ステアリングコア２２に螺旋状に巻き付けられている。これらの伝熱部材２６，２７は、ステアリングコア２２に対して交互に巻き付けられている。そして、伝熱部材２６は冷却素子６と物理的に接続され、伝熱部材２７はヒータ素子７と物理的に接続されている。
【００４３】
ステアリングコア２２の一方側（冷却素子６側）の外面と伝熱部材２７との間には空隙Ｐ１が形成され、ステアリングコア２２の他方側（ヒータ素子７側）の外面と伝熱部材２６との間には空隙Ｐ２が形成されている。空隙Ｐ１，Ｐ２つまり伝熱部材２６，２７間には、伝熱部材２６を伝導する冷却熱と伝熱部材２７を伝導するヒータ熱とを熱的に絶縁するための環状の断熱材２８が配置されている。断熱材２８は、コア本体部２３の外面に固定されている。
【００４４】
このようなステアリング装置２０においても、冷却素子６に電圧が印加されると、伝熱部材２６の温度が下がるため、ステアリングコア２２及び運転者の手が冷やされるようになり、ヒータ素子７に電圧が印加されると、伝熱部材２７の温度が上がるため、ステアリングコア２２及び運転者の手が暖められるようになる。また、冷却素子６及びヒータ素子７に同時に電圧が印加されると、伝熱部材２６の温度が下がると共に伝熱部材２７の温度が上がるため、運転者の手に痛覚刺激が与えられるようになる。
【００４５】
なお、本実施形態では、ステアリングコア２２のコア本体部２３の内部に冷却素子６及びヒータ素子７を設ける構造としたが、冷却素子６及びヒータ素子７は、ステアリングコア２２の外部に設けても良い。例えば、ステアリングコア２２の一側に、伝熱部材２６と接続された熱伝導部材を配置し、この熱伝導部材に冷却素子６を固定すると共に、ステアリングコア２２の他側に、伝熱部材２７と接続された熱伝導部材を配置し、この熱伝導部材にヒータ素子７を固定すれば良い。この場合には、冷却素子６及びヒータ素子７をステアリングコア２２に簡単に取り付けることができる。
【００４６】
以上、本発明に係わるステアリング装置の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、低温指示ボタン１４、高温指示ボタン１５及び刺激指示ボタン１６を設け、手動により冷却用電源１８及びヒータ用電源１９を制御するものとしたが、冷却用電源１８及びヒータ用電源１９の制御を環境等に応じて自動的に行っても良い。この一例としては、冷却用電源１８及びヒータ用電源１９の制御をエアコンの作動状態と連動させて行うようにする。
【００４８】
また、運転者の覚醒低下を検出し、その検出結果に応じて冷却用電源１８及びヒータ用電源１９を制御することも可能である。運転者の覚醒低下を検出する方法としては、カメラにより運転者の顔（あくび、目のまばたき等）を観察することにより、運転者が眠気を感じているかどうかを判断したり、或いは生体計測器により運転者の生理データ（血圧や心拍数等）を計測すること等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係わるステアリング装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すステアリングホイールの一部分を示す側面図である。
【図３】図２に示すステアリングホイールの断面図である。
【図４】図２に示す伝熱部材の展開図である。
【図５】図２に示すステアリングホイールの一部拡大断面図である。
【図６】図１に示す温度コントローラによる処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係わるステアリング装置の他の実施形態におけるステアリングホイールの一部分を示す側面図である。
【図８】図７に示すステアリングホイールの断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…ステアリング装置、３…ステアリングコア、６…冷却素子（第１熱源素子）、７…ヒータ素子（第２熱源素子）、８…伝熱部材（第１伝熱部材）、９…伝熱部材（第２伝熱部材）、１０…断熱材、２０…ステアリング装置、２２…ステアリングコア、２６…伝熱部材（第１伝熱部材）、２７…伝熱部材（第２伝熱部材）、２８…断熱材。
【図１】
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【図２】
2006335147.tif 000004
【図３】
2006335147.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006335147.tif 000007
【図６】
2006335147.tif 000008
【図７】
2006335147.tif 000009
【図８】
2006335147.tif 000010