(57)【要約】【課題】自動で主変速装置の変速が入らないようなときにオペレータに注意を喚起する。  【解決手段】多段変速可能なシンクロ式主変速装置と減速比が主変速装置よりも大きい副変速装置と油圧式前後進切替装置とを備え、主変速装置の切替時には前記油圧式前後進切替装置を中立にした後、アクチュエータにより変速用シフターを切り替え、変速完了後に油圧式前後進切替装置を接続するように構成したトラクタにおいて、変速動作が完了しない場合には所定の回数だけ変速指令を出力し、略同時にその異常を計器盤のモニターに表示させるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段変速可能なシンクロ式主変速装置と減速比が主変速装置よりも大きい副変速装置と油圧式前後進切替装置とを備え、主変速装置の切替時には前記油圧式前後進切替装置を中立にした後、アクチュエータにより変速用シフターを切り替え、変速完了後に油圧式前後進切替装置を接続するように構成したトラクタにおいて、変速動作が完了しない場合には所定の回数だけ変速指令を出力し、略同時にその異常を計器盤のモニターに表示させるように構成したことを特徴とする移動車両の変速装置。
【請求項２】
モニターへの表示は、メインキーがオフとなる状態まで表示させたことを特徴とする請求項1記載の移動車両の変速装置。
【請求項３】
所定回数の変速指令によっても主変速装置の接続動作が完了しないときには、前記油圧式前後進切替装置の作動を一旦中立位置に保持させるセーフティモードとしたことを特徴とする請求項１記載の移動車両の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トラクタや建設車両等の移動車両の変速制御装置に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
トラクタ等の動力車両には主変速装置以外に副変速装置や前後進切替装置が装備され、変速段数も乗用車と異なって多段に亘る。変速段数が少ないトラクタでも主変速装置は通常４段、副変速装置は高低２段であるが、変速段数が多い中型以上のトラクタでは、主変速段数が８段、副変速段数が３段にもなり、変速段数の合計は主・副変速装置の夫々の変速段数の掛け合わせで決まる２４段にもなる。このような変速装置を有するトラクタにおいて、変速をノークラッチ操作で行うように構成したものがあり、出願人も過去に特許文献１に示すようなものを提案している。
【０００３】
この文献に記載されたものは、シンクロ式で多段変速可能な主変速装置と副変速装置と油圧式の前後進切替装置とを直列に備え、主変速装置を切り替えるときには油圧式前後進切替装置を一旦中立位置に保ち、変速完了後に再び油圧式前後進切替装置を接続するように構成したものである。主変速装置がシンクロ式であるためにシフト出力を出しているにも拘らずシフターが所定の変速位置に入らないといった不具合を生じることがあり、このような不具合を避けるためにこの文献１に記載されたものは再出力を出した後に変速が完了しない場合には別の位置にシフトするようにしている。
【特許文献１】特開平６−９４１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明が解決しようとする問題点は、上記のようにコントローラから変速が行なえないシフターに対して再出力指令、所謂リトライ指令が出たときには、オペレータに変速動作が完了していないか自動変速動作に支障があることを早く知らせ、点検修理等の適切な処置を施すように注意を促すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、多段変速可能なシンクロ式主変速装置と減速比が主変速装置よりも大きい副変速装置と油圧式前後進切替装置とを備え、主変速装置の切替時には前記油圧式前後進切替装置を中立にした後、アクチュエータにより変速用シフターを切り替え、変速完了後に油圧式前後進切替装置を接続するように構成したトラクタにおいて、変速動作が完了しない場合には所定の回数だけ変速指令を出力し、略同時にその異常を計器盤のモニタに表示させるように構成したことを特徴とする移動車両の変速装置とした。
【０００６】
請求項２の発明は、モニタへの表示は、メインキーがオフとなる状態まで表示させたことを特徴とする請求項1記載の移動車両の変速装置とした。
請求項３の発明は、所定回数の変速指令によっても主変速装置の接続動作が完了しないときには、前記油圧式前後進切替装置の作動を一旦中立位置に保持させるセーフティモードとしたことを特徴とする請求項１記載の移動車両の変速装置とした。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明による効果は次のとおりである。即ち、リトライ処理をしているにも拘わらず、主変速装置の変速が完了しないときには計器盤のモニタに変速動作の異常があったことが表示されるので、オペレータがその異常に気付かずに機体を暴走させてしまうようなことがなく安全性を確保できる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明ではその異常表示は車両のエンジンを停止させるまで継続表示されるので、オペレータが異常に気付かないといった不具合を回避できる。
また、請求項３の発明では、セーフティー機構が働いて機体を強制的に停止させることができるものであるから安全性が高まり、事故に繋がる危険を回避することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
主変速８段、副変速３段、併せて２４段の変速が可能なトラクタに適用し、手動操作レバーによって副変速装置の切替えを行い、手動操作レバーのノブに設けた増減速スイッチを操作することによって主変速の切替えを行い、アクセルペダル操作によっても主変速の切替えが行なえるようにした。
【実施例１】
【００１０】
以下、図面に基づいて実施例を説明する。
図１はトラクタ１の側面図である。このトラクタ１は操舵用の前輪２，２と推進車輪としての後輪３，３を有し、ボンネット４内に搭載したエンジン５の回転動力をミッションケース６内の変速装置によって適宜減速し、その回転動力を後輪３，３に伝達するように構成している。エンジン５の回転動力を後輪３，３のみならず、前輪２，２にも伝えて四輪全部を駆動する構成としても良い。
【００１１】
また、ミッションケース６内には機体の進行方向を切替える前後進切替装置９と８段の変速が可能な主変速装置１０、１１と３段の変速が可能な副変速装置１２が直列に接続されている。なお、これら伝動系については図２に基づいて後から説明する。
【００１２】
図１において、ミッションケース６の上部には油圧シリンダケース１４が設けられ、この油圧シリンダケース１４の左右両側にはリフトアーム１５，１５が回動自在に枢着されている。リフトアーム１５，１５とロワーリンク１６，１６との間にはリフトロッド１７，１７が介装連結され、ロワーリンク１６，１６の後部には作業機であるロータリ耕耘装置１８が連結されている。油圧操作レバー２８を操作して油圧シリンダケース１４内に収容されている油圧シリンダ１４ａに作動油を供給するとリフトアーム１５，１５が上昇側に回動され、リフトロッド１７、ロワーリンク１６等を介して作業機が上昇する。反対にこの油圧操作レバー２８を下降側に操作すると油圧シリンダ１４ａ内の作動油は油圧タンクを兼ねるミッションケース６内に排出され、リフトアーム１５，１５を下降させる。
【００１３】
符号１８はロータリ耕耘装置であってこのロータリ耕耘装置１８は耕耘部１９と耕耘部１９上方を覆う主カバー２０と主カバー２０後部に枢着されたリヤカバー２２等を有する。
【００１４】
図１の他の部分の構成について説明すると、ステアリングハンドル２４を支えるハンドルポスト２５の左右一側上部には前記前後進切替装置９を操作する前後進切替レバー２７が設けられ、この前後進切替レバー２７を中立位置から前側に倒すと機体は前進し、反対に後側に引くと機体は後進するようになっている。
【００１５】
次に図２に示す動力線図に基づいて動力伝達系について説明する。エンジン５の後部には主クラッチ３０が設けられ、この主クラッチ３０の伝動後位に前後進切替装置９が設けられている。前後進切替装置９は多板摩擦式の油圧クラッチ９ａ，９ｂからなり、常態では中立位置に保たれ、前後進切替レバー２７を前後に操作することにより、前進側油圧クラッチ９ａが接続され、あるいは後進側油圧クラッチ９ｂが接続される。この前後進切替装置９の後位には４段変速可能なシンクロメッシュ式の第１主変速装置１０が設けられ、コントローラからの指令を受けてアクチュエータ３１，３１が伸縮するとシフター３２，３２が移動させられて変速を行なう。図２において前側のシフター３２が前後に移動すると４速と３速が得られ、後側のシフター３２が前後に動くと２速と１速が得られる。なお、この場合において、主変速が切替えられるときにはまず最初に油圧式の前後進切替装置９が中立に戻され、変速後に再びこの前後進切替装置９が接続されるように構成している。
【００１６】
この第１主変速装置１０の後部には高低２段に切替可能な油圧式の第２主変速装置１１が設けられている。前側の油圧クラッチ１１ａが高速クラッチであり、後側の油圧クラッチ１１ｂが低速の油圧クラッチである。従って、この実施例における主変速装置１０，１１では併せて８段の変速が可能である。
【００１７】
更にこの第２主変速装置１１の後部には３段の変速が可能で減速比が主変速よりも比較的大きな副変速装置１２が設けられている。変速用の操作レバー３４を操作して前側のシフター３５を前後に移動させると高速（Ｈ）と中速（Ｍ）が得られ、後側のシフター３５を後側に移動させると低速（Ｌ）が得られる。副変速装置１２を操作するときには主クラッチ３０の入切操作を要す。即ち、主クラッチペダル２９を踏み込んで操作レバー３４を前後方向あるいは左右方向に操作し、変速操作後に主クラッチペダル２９を離して動力を伝える。
【００１８】
なお、主変速装置１０，１１については操作レバー３４のノブに設けた増速スイッチ３７と減速スイッチ３８を押し込んで変速を行なう（図３参照）。増速スイッチ３７を押しても減速スイッチ３８を押しても１段づつしか変速は行なわれない。速度が遅い１速から速度が速い８速までの範囲で変速がなされる。そして、この副変速装置１２によって減速された動力をドライブピニオン４０に伝え、後輪デフ装置４１、最終減速装置４２を順次介して後輪３，３を駆動する。後輪デフ装置４１の手前で後輪駆動系より分岐した動力は前輪駆動系として利用され、前輪駆動系の中には前輪２，２を後輪３，３と等速で駆動させたり後輪３，３よりも増速させて回転させる前輪増速装置４４が設けられている。前側の油圧クラッチ４４ａが接続されると前輪増速状態となり、後側の油圧クラッチ４４ｂが接続されると等速四輪駆動状態になり、両方の油圧クラッチ４４ａ，４４ｂがＯＦＦになると後輪３，３のみ駆動される二輪駆動の状態になる。符号４６は前輪デフ装置、４７は前輪最終減速装置である。
【００１９】
なお、この図２の動力伝達線図において、副変速装置１２が高速（Ｈ）速になっているときに限り、操作レバー３４をそのまま横に倒すと路上走行速に適した超高速位置（ＨＨ）に切り換わる。この場合、主変速は１速から８速までのうち、高速側の５速、６速、７速、８速が選択できるが、１速から４速までの低速側４段はいくら増減速スイッチ３７，３８を操作してもプログラム上選択できないようになっている。道路を走行する場合は高速走行を前提としているので高速側のみを優先し、低速側を自動的にカットさせて操作性を向上させている。
【００２０】
図３は操作レバー３４と操縦席４８、及びレバーガイド４９の位置関係を示すものである。レバーガイド４９は操縦席４８の左側に設けられ、その形状は平面から見ると逆Ｕ字状をなし、このレバーガイド４９の溝内を操作レバー３４が移動する。高速（Ｈ）と超高速（ＨＨ）とは副変速装置１２の変速位置は変わらずに主変速装置１０，１１の変速範囲だけが変わる。即ち、副変速装置１２の位置は高速（Ｈ）位置にあり、この状態で主変速装置１０，１１の変速可能な範囲だけがプログラムによって変更されるものである。そして、副変速装置１２を操作する操作レバー３４がどの変速位置にあるかを検出するためにレバーガイド４９には４個のスイッチ５０，５１，５２，５３が設けられている。
【００２１】
また、操作レバー３４には増減速スイッチ３７，３８とは別に自動モードスイッチ５５が設けられ、この自動モードスイッチ５５を押込むと後述するアクセルペダル５８変速が可能になる。更に詳述すると、この自動モードスイッチ５５がＯＮの状態にあり、副変速装置１２が超高速（ＨＨ）に変速されているときにはアクセルペダル５８を用いて主変速装置１０，１１を所定の範囲内において自動的に変速させることができる。即ち、主変速装置１０，１１を１速から８速までの範囲で自動的に増速あるいは減速させることもできるが、この実施例では先に述べたように高速側の５速から８速までの範囲だけで順次切替えられる。
【００２２】
次に図４のブロック図について説明する。マイコンからなるコントローラ（制御手段）６０の入力側には第１主変速装置１０及び第２主変速装置１１の変速位置を読み取る主変速位置センサ６２，６３と副変速位置１２の変速位置を読み取る副変速位置検出スイッチ５０，５１，５２，５３が接続されている。更に前後進切替レバー２７が前進側に切替えられているのか、後進側に切替えられているのかを検知する前後進位置センサ６５と、アクセルペダル５８の踏込量を検出するアナログ式のアクセルペダルセンサ６６と、エンジン５の回転数を検出するエンジン回転センサ６７と、ステアリングハンドル２４の横に設けられていて作業中のスロットル操作量を設定するアクセルレバー５９のアクセルレバーセンサ６８が接続されている。
【００２３】
更にこの発明においては、ＰＴＯ変速装置７０の変速位置を検出するセンサ７２が設けられ、ＰＴＯ変速装置７０が中立位置にあるときにＯＮの信号を発するようになっている。
【００２４】
また、油圧操作レバー２８が上昇操作されたことを検出する油圧操作レバー位置センサ７４がコントローラ６０に接続されている。前記自動モードスイッチ５５もコントローラ６０の入力側に接続されている。
【００２５】
一方、コントローラ６０の出力側には主変速切替バルブ７６と前後進切替バルブ７７とクラッチ昇圧バルブ７８とオート入りランプ７９が接続される。主変速切替バルブ７６は第１主変速装置１０の２個のアクチュエータ３１，３１を切替え操作するために設けられたものであり、前後進切替バルブ７７は前後進切替装置９を切替えるためのバルブである。
【００２６】
クラッチ昇圧バルブ７８は主変速装置１０の切替えにあたって前後進切替装置９を構成する油圧クラッチの圧力を徐々に高めてクラッチの接続を滑らかにするために介装されたものである。オート入りランプ７９は自動モードスイッチ５５が押されたときに点灯するようになっている。更にこのコントローラ６０の出力側には液晶表示部を有するモニター１００を接続している。このモニター１００は種々のセンサ情報や制御で用いる設定値を文字や数値で表示したり絵で示すことが出来るものである。エンジンのオーバヒートや油圧機構のセーフティ機構が働いているような場合にはその対処方法や解除操作を文字情報を流すことによってオペレータに示すようにしている。
【００２７】
この発明におけるアクセルペダル変速の仕方について説明する。すなわち、この発明では自動モードスイッチ５５がＯＮになり、副変速用の操作レバー３４が超高速位置（ＨＨ）になっているときであって、ＰＴＯ変速装置７０が中立位置にあり、且つアクセルレバー５９が高回転位置にあり、油圧操作レバー２８が上昇操作されている場合にはオートランプを点灯させ、機体が前進中にあるときに限りアクセルペダル５８による変速を可能とするようになっている。
【００２８】
アクセルペダル５８による自動変速は、エンジン回転数とアクセルペダル５８の踏込み位置によって決まり、これらの関係はデータマップとしてコントローラ内のメモリに記憶されている。
【００２９】
アクセルペダル５８の踏込量が大きくなり、同時にエンジン５の回転数が増大するにしたがって、増速側に主変速装置１０，１１が切り換わる。この場合、主変速装置１０，１１は、高速側の５速から８速の範囲内で増減速される。
【００３０】
上例において、副変速装置１２が路上速以外にある場合、言い換えると副変速装置１２が高速（Ｈ）、中速（Ｍ）、低速（Ｌ）にある場合にはアクセルペダル５８による変速はなされずに、増減速スイッチ３７，３８による変速のみが可能となる。
【００３１】
各ステップ毎に説明すると、アクセル開度とエンジン回転の関係から減速指令がコントローラから出力されている場合には主変速を１段減速し、反対に増速を指示しているときには主変速を１段増速する。
【００３２】
このとき、主変速装置の増減速スイッチ３７，３８操作があったかどうかが判別され、減速スイッチ３８による操作が行われた場合には、アクセルペダル５８によって踏込指示された変速位置との比較がなされ、さらに減速を行う必要性があれば減速スイッチ３８の指示位置に変速を行なう。なお、この場合においてはその後、制御の安定を図るために一定時間だけアクセルペダル変速を禁止する。また、アクセルペダル５８による自動変速中に主変速の増速スイッチ３７が押されて増速が指示された場合、その指示位置とアクセルペダル５８によって指示された変速位置との比較がなされ、増速スイッチ３７による変速指示位置がアクセルペダル５８による指示位置以上に大きい場合には優先して増速させる。
【００３３】
このように、この発明では、アクセルペダル５８による自動変速中でも増減速スイッチ３７，３８を用いた手動操作を優先させるように構成しているので目的とする車速を迅速に得ることができて、オペレータの意図する通りにトラクタを走行させることができるものである。
【００３４】
上記の場合において、自動制御中における主変速装置１０の変速、言い換えるとアクセルペダル５８による変速はコントローラ６０からの指令によりアクチュエータ３１が駆動されるが、主変速装置１０を構成するギヤの歯面同士が当たってシンクロの同期がうまく作動しない場合には変速指令が出ているにも拘わらず変速動作が完了しないといった状況になる。そこで、このように主変速位置センサ６２が変速完了を検知しない場合にはリトライ処理信号を３回出力するようにしている。そして、３回出力しても前記主変速位置センサ６２がその完了を検出できないときにはモニター１００にその旨表示する。一例として異常内容の表示は、「１速異常、１速以外で走行してください」というように異常の生じた変速位置と対処方法を表示する。なお、この表示は１回だけでなく、メインキースイッチをＯＦＦにしてエンジンを停止させるまで継続させて表示させるものであり、このようにエンジンの停止操作まで継続表示させることによりオペレータにトラクタの異常を確実に伝えることができる。なお、リトライ処理のカウントはエンジンがアイドリング回転以上で回転しているときに限りカウントさせる方がよい。エンジンがアイドリング以下、あるいは停止に近い状態では油圧が正常に働かない場合があるのでシフターを動かすアクチュエータ３１に指令を出す回数をカウントすることは意味をなさないからである。
【００３５】
また、リトライ処理信号を出すにあたり、３回のカウントに対して次のような場合はカウントしないようにしている。即ち、前後進切替レバー２７が中立位置に切り替えられているか、主クラッチペダル２９が踏込まれているか、副変速装置１２が中立位置にある場合にはリトライ処理のカウントをしないようにしている。これは機体が停止しているときには主変速が入り難い状態が発生しているために、敢えてリトライ処理の信号は出力しないようにしているのである。
【００３６】
また、この発明では3回のリトライ処理信号を出して3回以内の変速指令で変速が完了した場合に、前後進切替装置９の油圧クラッチの圧力を昇圧していくことになるが、この圧力波形は発進時のパターンで接続するようにしている。発進時の昇圧波形のパターンは他の場合の圧力波形に対してその立上りカーブが穏やかであり、滑らかに接続する波形になっている。このため、通常のシフト変更のクラッチ接続パターンに比べてショックが少なくなる特徴が存する。
【００３７】
次にセーフティー機構について説明する。この発明に係る変速装置においては、アクセルペダル５８のみならず、増速スイッチ３７と減速スイッチ３８によっても主変速装置１０の変速が行なえるようになっているが、これらの増速スイッチ３７、減速スイッチ３８を用いて変速操作を行う際に主変速装置１０が入らない場合には前後進切替装置９を強制的に中立にして機体が走行しないようになっている。このような場合、通常は前後進切替レバー２７が前進側あるいは後進側に入っているにも拘らず機体が停止している状態と考えられるので、前後進切替装置９の油圧を強制的に切って安全装置、所謂セーフティー機構を働かせるようにしているのである。このようにセーフティー機構が働いているときにはモニター１００にその状態、若しくは解除条件を表示させるようにしているのである。
【００３８】
モニター１００への表示内容は、一例として「前後進切替レバーを中立位置にしてください」というようなものであり、文字、あるいはシンボリックマークを用いて表示させるようにすればよい。
【００３９】
次に図６に基づいて液晶表示部を有するモニター１００の利用発明について具体的構成を説明する。計基盤１０１の中央にはエンジン回転計１０２が設けられ、このエンジン回転計１０２の左横には種々の警告ランプ群１０４が設けられている。計基盤１０１の中にはコントローラ１０５が設けられ、液晶表示部であるモニター１００の表示内容を制御する。液晶表示部では副変速装置１２の変速位置と主変速装置の変速位置を表示したり、車速を表示したり、燃料の残存量を表示したり、エンジンの水温を表示したりすることができる。また、中央の小区画部分では作業機を用いた作業量を表示することができるようになっている。計基盤１０１のコントローラ１０５にはテレビチューナ１０６やビデオチューナ１０７が接続され、テレビだけでなく後方カメラ１０８を接続することによって機体後方をモニター１００画面に写しだすことができるようになっている。また、トラクタ１の制御系を構成するコントローラとしては、前記計基盤１０１のコントローラ１０５以外にエンジン５の回転を制御するエンジンＥＣＵ、作業機を油圧で昇降させる昇降制御ＥＣＵ、走行変速制御を司る走行系制御ＥＣＵなどがあり、これらは通信回線（ＣＡＮ）で接続されている。エンジンＥＣＵにはエンジン回転センサ１０９とアクセル位置を検出するアクセル位置センサ１１０とエンジン水温センサ１１１と燃料コントロールアクチュエータ１１２等が接続されている。
【００４０】
昇降制御ＥＣＵの出力側には作業機を昇降させるための上昇ソレノイド１１４、下降ソレノイド１１５が接続され、入力側にはコントロールレバー１１６とリフトアームセンサ１１７が接続されている。コントロールレバー１１６を適宜操作することによって、その設定された高さとなるように上昇ソレノイド１１４、または下降ソレノイド１１５を励磁させて作業機を昇降させる。同図に記載された操作パネルＥＣＵは前記昇降制御系以外のものを制御するために備えられたものであって、この操作パネルＥＣＵでは、作業機のローリング制御やデプス制御等を行う。走行系制御ＥＣＵは変速制御を行うためのコントローラであり、入力側  にはシフト位置センサ１１９、前後進操作レバー１２０、副変速位置センサ１２１、車速センサ１２２が接続され、出力側には変速アクチュエータ１２３、クラッチ昇圧アクチュエータ１２４が接続される。副変速レバーを操作したり、前後進切替レバーを操作することにより前後進切替装置が中立に戻され、変速アクチュエータ１２３により所定の変速位置にシフトされた後に前記前後進切替装置が再び接続され、クラッチ接続動作が完了する。この場合、昇圧動作はクラッチ昇圧アクチュエータ１２４により行われ、クラッチは滑らかに接続されるようになっている。
【００４１】
図中符号１５０で示すものは外部機器側の制御系ユニットであり、トラクタ１に連結される作業機側の種々のセンサ、アクチュエータ情報を先の場合とは異なる高速通信回線（ＣＡＮ２）を介して昇降制御ＥＣＵに接続する構成としている。ここで、作業機側の情報は高速通信回線ＣＡＮ２によって収集され、計基盤１０１側が必要とする情報を高速通信回線ＣＡＮ１によってモニター１００側に流すようにしている。
【００４２】
図５において液晶表示部では通常表示モードとカメラ表示モードとを備え、通常表示モードでは変速位置や車速や燃料残量やエンジン水温などのトラクタの運転状態を表示するようになし、中央の小区画部にカメラ表示とテレビ放送の映像を写すようにしている。小区画の画面に映し出された映像は画面いっぱいに拡大して表示することができ、表示中にエラーメッセージ等が入力されたときには優先的にこれらのメッセージを表示させるようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】トラクタの全体側面図である。
【図２】動力伝達線図である。
【図３】レバーガイド部の斜視図である。
【図４】ブロック図である。
【図５】昇圧波形のパターン図である。
【図６】制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    トラクタ
２    前輪
３    後輪
４    ボンネット
５    エンジン
６    ミッションケース
９    前後進切替装置
１０  第１主変速装置
１１  第２主変速装置
１２  副変速装置
３７  増速スイッチ
３８  減速スイッチ
５５  自動モードスイッチ
５８  アクセルペダル
６０  コントローラ
【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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