(57)【要約】【課題】走行負荷の増加に対して自動でシフトダウンされた際に、オペレータのシフト操作が続行されていてもても、一定負荷の場合と同様の優れた操作性を確保しつつ自動変速走行することが可能な作業車両の変速制御装置を提供する。【解決手段】作業車両の変速制御装置は、エンジン４から受ける走行動力の変速比を多段に切替え可能な変速伝動部５ａを設けると共に、前記エンジン４の出力回転数が変速段毎に設定された基準エンジン回転数を超えたとき、若しくは下回ったときに前記変速伝動部５ａの変速段を１段ずつシフトアップ／シフトダウンさせる制御部８を備えて構成され、上記制御部８には、同一変速段に亘るシフトアップ条件として、１段ずつ順にシフトアップさせる第一変速条件と、前記アクセル操作が無い状態でシフトダウンされた後に再シフトアップを抑制させる第二変速条件を備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルレバー（１４）の保持位置からアクセルペダル（１６）の踏み込み操作で出力回転数を増減調節可能なエンジン（４）と、このエンジン（４）のアクセル操作を検出するスロットル開度センサ（４ｔ）と、エンジン（４）の出力回転数を検出するエンジン回転センサ（４ｓ）を設け、前記エンジン（４）から受ける走行動力の変速比を多段に切替え可能な変速伝動部（５ａ）を設けると共に、前記エンジン（４）の出力回転数が変速段毎に設定された基準エンジン回転数を超えたとき、若しくは下回ったときに前記変速伝動部（５ａ）の変速段を１段ずつシフトアップ／シフトダウンさせる制御部（８）を備えた作業車両の変速制御装置であって、上記制御部（８）には、同一変速段に亘るシフトアップ条件として、１段ずつ順にシフトアップさせる第一変速条件と、前記アクセル操作が無い状態でシフトダウンされた後に再シフトアップを抑制させる第二変速条件を有することを特徴とする作業車両の変速制御装置。
【請求項２】
前記第二変速条件のシフトアップに係る基準エンジン回転数値を、第一変速条件のシフトアップに係る基準エンジン回転数値より大として、前記再シフトアップを抑制させる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速制御装置。
【請求項３】
前記制御部（８）では、第一変速条件を第二変速条件へ切り替えた後、前記エンジン（４）のスロットル開度位置が所定の低回転位置に操作される迄、前記第二変速条件による判定を継続させる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段変速式の変速伝動部の変速段を自動切替制御する作業車両の変速制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されるように、変速比を多段に切替えが可能な変速伝動部を自動変速切替する変速制御装置が知られている。その変速伝動部は、エンジン回転数とアクセル操作とに応じた切替条件に沿って制御部となるコントローラが切替制御処理することにより、路上走行用の高速走行域における走行負荷状況と対応して適切なシフトアップ・シフトダウン動作が行われ、オペレータの意向を反映した変速切替によって操作性に優れた自動変速走行を可能とするものである。
【０００３】
しかしながら、上記変速制御装置は、路上走行における登坂の際等に、走行負荷の増加に応じてシフトダウン側に変速切替された場合は、エンジン回転の上昇とともに再びシフトアップ側に変速切替されることから、オペレータによるシフト操作が続行されていると、変速制御装置がシフトアップとシフトダウンを頻繁に繰り返すことによってハンチングが生じ、車両の操作性低下を招くという問題があった。
【特許文献１】特開平２００３−２７８９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、走行負荷の増加に対して自動でシフトダウンされた際に、オペレータのシフト操作が続行されていてもてもシフトダウンとシフトアップとを繰り返すことなく、一定負荷の場合と同様の優れた操作性を確保しつつ自動変速走行することが可能な作業車両の変速制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、アクセルレバーの保持位置からアクセルペダルの踏み込み操作で出力回転数を増減調節可能なエンジンと、このエンジンのアクセル操作を検出するスロットル開度センサと、エンジンの出力回転数を検出するエンジン回転センサを設け、前記エンジンから受ける走行動力の変速比を多段に切替え可能な変速伝動部を設けると共に、前記エンジンの出力回転数が変速段毎に設定された基準エンジン回転数を超えたとき、若しくは下回ったときに前記変速伝動部の変速段を１段ずつシフトアップ／シフトダウンさせる制御部を備えた作業車両の変速制御装置であって、上記制御部には、同一変速段に亘るシフトアップ条件として、１段ずつ順にシフトアップさせる第一変速条件と、前記アクセル操作が無い状態でシフトダウンされた後に再シフトアップを抑制させる第二変速条件を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記第二変速条件のシフトアップに係る基準エンジン回転数値を、第一変速条件のシフトアップに係る基準エンジン回転数値より大として、前記再シフトアップを抑制させる構成としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１の構成において、前記制御部では、第一変速条件を第二変速条件へ切り替えた後、前記エンジンのスロットル開度位置が所定の低回転位置に操作される迄、前記第二変速条件による判定を継続させる構成としたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成により、走行負荷の増加に際しては変速伝動部を低速段側に切替え制御するとともに、高速段側に切替えるための切替基準が高負荷側（第二変速条件）に変更されることにより、高速段側への切替が抑えられる。第二変速条件は、例えば、基準エンジン回転数値を高負荷側として設定することができる。また、請求項３の構成によりオペレータ操作で第一変速条件に復帰される。
【発明の効果】
【０００９】
上記作業車両の変速制御装置は、制御部に設定された切替基準に基づき、スロットル開度等のオペレータ操作と対応して変速段切替処理をすることにより変速伝動部がオペレータ操作と走行負荷に応じた変速段に切替えられる。走行負荷の増加に際しては低速段側に切替えられるとともに、高速段側に切替えるための切替基準、例えば、基準エンジン回転数値が高負荷側（第二変速条件）に変更されることから高速段側への切替が抑えられる。
したがって、自動変速走行における走行負荷の増加に対して変速伝動部が低速段側に切替えられた場合は、オペレータのシフト操作が続行されていても高速段側への切替が抑えられるのでその後にシフトダウンとシフトアップとを繰り返すことがなく、一定負荷の場合と同様の優れた操作性を確保することができる。
請求項３の構成では、オペレータ操作で第一変速条件に復帰することから、オペレータ主体の変速操作を含む選択の自由度が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る作業車両の１例を示す農用トラクタの側面図である。
農用トラクタ１は、前輪２、２と後輪３、３とを備えた機体の前部のボンネット内にエンジン４を搭載し、このエンジン４の回転動力をミッションケース５内の変速伝動部５ａに伝達し、この変速伝動部５ａで適宜減速された動力を前輪２、２と後輪３、３とに伝達するとともに、後部のＰＴＯ軸６を介して作業機６ａに出力するように構成している。
【００１１】
また、ミッションケース５の上部に操縦席７を設けて操作部を構成する。
詳細には、図２に示すように、ステアリングハンドル１１の前側に運転状態を表示するモニタ１２を設け、同ハンドル１１の下側に前後進切換の前後進切換レバー１３とアクセルレバー１４、ステアリングハンドル１１の下方にクラッチペダル１５とアクセルペダル１６、左右のブレーキペダル１７ａ，１７ｂ、操縦席７の側方に速度域を選択する操作具となる変速レバー１８等が配置され、後述するＨＨポジションで制御部（コントローラ）８によりアクセルペダル１６等の操作に応じて自動変速可能に構成される。その他、ステアリングハンドル１１の近傍に、作業機昇降ワンタッチレバー１９ｃ、パーキングブレーキレバー１９ｄ、ＰＴＯ変速レバー１９ｅ等を配置する。
【００１２】
変速伝動部５ａは走行動力と作業機動力を伝達するギヤ機構であり、図３に示すように、エンジン４から主クラッチ２１を介して動力を受ける前後進切替部２２、その後段から走行動力を受けて前輪２，２と後輪３，３に伝達する主変速部２３、副変速部２４および二駆四駆切替制御用の前輪伝動クラッチ（二駆四駆切替クラッチ）２５、また、前後進切替部２２で分岐した作業機動力を後部のＰＴＯ軸６に伝達制御するＰＴＯ逆転クラッチ２６、ＰＴＯ変速部２７等から構成される。前輪伝動クラッチ２５による二駆四駆切替制御は、制御部８により、前輪と後輪の回転数が検出され、この差、即ち、スリップ状態に応じて行われ、前後輪駆動（４ＷＤ）と前後輪の一方駆動（２ＷＤ、図例は後輪駆動）とが切替えられる。
【００１３】
上記主変速部２３は、たとえば、高低速のクラッチ切替可能な第一主変速機構と４速のギヤ切替可能な第二主変速機構を直列に連結して制御部８の指令に応じて全８速の変速域内で切替可能に構成する。上記副変速部２４は、高中低の３つの速度域を選択可能に構成する。
【００１４】
上記主変速部２３と副変速部２４の変速組合わせにより、図４に示す全２４速の変速比を選択することができる。組合わせの決定は、変速切替のレバーポジションに応じて制御部８により選択される。その高速側から４段の範囲について路上速度域として自動変速制御を行う。
【００１５】
副変速部２４を切替えるレバーポジションは、詳細には、図５の操作部（側部）機器配置斜視図に示すように、作業走行のための高中低の速度域と対応して「Ｈ」「Ｍ」「Ｌ」の３つのポジション（副変速位置）をレバーガイド１８ｇに設定し、主変速部２３を1段ずつ切替える変速アップスイッチ１８ｕ、変速ダウンスイッチ１８ｄを変速レバー１８に配置する。さらに、「Ｈ」ポジションには、路上走行用の「ＨＨ」サブポジションを付設する。この「ＨＨ」サブポジションは、副変速の「Ｈ」を保ったまま、主変速部２３の切替位置を５速〜８速に限定し、すなわち、路上走行に適した変速位置だけ切替を可能とする。また、「ＨＨ」サブポジションでは、アクセル位置とスロットル位置に応じて主変速部２３が制御部８により１段ずつ切替えられる自動変速制御が行われる。
【００１６】
上記構成の変速伝動部５ａについての変速制御系の構成は、図６の入出力構成図に示すように、制御部８の入力部に、副変速部２４の変速レバーの操作位置検出用の副変速ＳＷ１〜４のスイッチ群２４Ｌ、２４ｍ、２４ｈ、２４ｈｈ、増減速操作用の変速アップスイッチ１８ｕ、変速ダウンスイッチ１８ｄ、自動変速スイッチ（変速制御スイッチ）８ａ、主変速部２３のギヤ位置検出用の主変速センサ群２３ｐ、スロットルセンサ４ｔ等を接続する。また出力部には、クラッチを断接する昇圧用制御弁ソレノイド２２ｂ、主変速部２３の１〜２速、３〜４速を切替駆動する主変速切替用制御弁ソレノイド群２３ａ、２３ｂ、前後進切替部２２を切替駆動する前後進切替用制御弁ソレノイド群２２ａ、主変速部２３のＨｉ−Ｌｏ切替駆動用のＨｉ−Ｌｏ切替用制御弁ソレノイド２３ｃと接続する構成となっている。
【００１７】
自動変速スイッチ８ａは、制御部８による自動変速処理の選択を操作するスイッチであり、この自動変速スイッチ８ａが「入り」、副変速部２４が「ＨＨポジション」、前後進切替部２２が「前進」である場合に、アクセル操作、エンジン負荷条件による主変速切替処理がなされる。
【００１８】
上記自動変速処理のための主変速部２３の切替基準の一例を図７に示す。すなわち、エンジン回転、スロットル開度、余裕度合α、車速、継続時間を条件として主変速部２３を４速の範囲で１段ずつ切替える。
余裕度合αは「スロットル開度−エンジン回転」と対比するべき切替基準であり、増速時がα＞スロットル開度−エンジン回転、減速時はα＜スロットル開度−エンジン回転を切替条件とする。エンジン回転は走行負荷と対応し、スロットル開度はアクセルペダル１６と対応することから、このアクセルペダル１６の踏込を介してオペレータの操作指示に応じた自動変速制御が行われる。
【００１９】
制御部８による制御処理は、上記自動変速制御を前提としてさらに、走行負荷によるシフトダウンが発生した時は、次回のシフトアップの条件を高負荷側に変更するように構成する。ここでは、スロットル指示がエンジン定格回転付近以上で実エンジン回転もエンジン定格回転付近以上の状態が一定時間経過することを条件にシフトアップするように構成する。
このように構成することにより、走行負荷によるシフトダウンの際は、エンジン回転がスロットル指示から離れている時（アクセルを踏んでいてもエンジン回転が上昇しない時）は自動的にシフトダウンされるとともに、次回のシフトアップの条件が高負荷側に変更されることにより、オペレータのシフト操作が維持されていてもシフトアップが抑えられる。
【００２０】
上記自動変速制御の制御手順を詳細に説明すると、図８のフローチャートに示すように、まず、変速制御スイッチ８ａ、副変速スイッチ群２４Ｐ、前後進切替レバースイッチ、スロットル開度センサ４ｔ等の各種センサ値や設定器値の読込み（Ｓ１）と後述の故障判定処理（Ｓ２）をする。続いて、所定条件をチェック（Ｓ３〜Ｓ６）し、全条件が満たされれば、すなわち、変速制御スイッチがオン、変速レバーが路上走行位置、前後進切替レバーが前進位置、スロットル設定位置が所定回転以上の全条件が満たされた場合に限りアクセル操作、エンジン負荷条件に応じた自動の主変速切替処理（Ｓ７）を行う。
なお、いずれの場合についても変速レバー１８、変速アップスイッチ１８ｕ，変速ダウンスイッチ１８ｄによる主変速切替処理（Ｓ８）が適用される。
【００２１】
上記アクセル操作等による自動の主変速切替処理（Ｓ７）の具体例については、図９のフローチャートに示すように、走行負荷により、アクセル開度が一定であるにもかかわらず、４速から３速にシフトダウンした場合に限り負荷大を想定した変速条件（第二変速条件）を設定（Ｓ１１，Ｓ１２ａ）し、他の場合は通常の変速条件（第一変速条件）を設定（Ｓ１２ｂ）し、アップ／ダウン要求（Ｓ１３）に応じてそれぞれ制御弁ソレノイド通電を制御（Ｓ１４ａ，１４ｂ）し、すなわち、前後進切替クラッチ切り、主変速位置の１速増減速、前後進切替クラッチ入りの順で各機器を駆動する。Ｓ１５は「操作解除」の判定であり、判定で元の変速条件（第一変速条件）に復帰する。
【００２２】
上記制御処理により、３速走行時に４速になる条件が成立し、自動で４速にシフトアップした場合において、４速走行ではかなり走行負荷がかかる状況（坂道等）では、切替基準が一定のままであれば３速にシフトダウンする可能性があり、結果として３速と４速間の切替が繰り返されることとなるが、このような現象を解消して安定走行が可能となる。
なお、基準エンジン回転数を異なる値とする構成に代えて車速値を大としたり、継続時間を長くとる構成としても良い。
【００２３】
また、図９のＳ１５のように、「操作解除」により、走行負荷によるシフトダウンの後でも、通常の自動シフトアップの条件（第一変速条件）を復帰させることができる。元の変速条件（第一変速条件）への復帰の制御処理は以下のとおりである。
ここでは、エンジン回転が自動シフトアップする回転の下限値以下（例えば、３速の場合は２０００ｒｐｍ以下）で、オペレータがアクセル踏込みを解除してアクセル開度指示が上記エンジンアイドル回転付近の所定回転数以下の状態が一定時間経過したとき、若しくは、アクセルペダルが最大位置に踏み込まれスロットル開度センサ（４ｔ）によりによりスロットル開度が最大開度となった状態を検出したとき、変速アップスイッチ（１８ｕ）が操作されたとき、第二変速条件により実際にシフトアップが実行されたときに、通常の自動シフトアップ条件を復帰させる構成とする。
この制御処理により、オペレータの操作がない限りシフトアップしないという状況が改善され、違和感のない自動シフトアップが可能となる。
【００２４】
また、オペレータが増減速の変速アップスイッチ１８ｕ，変速ダウンスイッチ１８ｄを操作した時に、通常の自動シフトアップ条件とすることによっても、同様の効果を得ることができる構成となっている。その他、主変速目標位置が適応主変速位置以外になった時に、例えば、走行負荷で４速から３速に、さらに３速から２速になった時に、次の３速から４速へのシフトアップを通常のシフトアップ条件とすることによっても通常のシフトアップ条件を復帰する構成となっている。
【００２５】
自動変速を適用する変速の組合せは、主変速部２３の４速のうち、高速側の２速（３速と４速）およびＨｉ−Ｌｏクラッチによる組合せを最高車速として構成する。すなわち、低速側から、１速のＬｏ、１速のＨｉ、２速のＬｏ、２速のＨｉ、３速のＬｏ、３速のＨｉ、４速のＬｏ、４速のＨｉの順で高速となるので、その上位４速を使用することにより、スムーズな自動変速が可能となる。
【００２６】
次に、前記主変速部２３のＨｉ−Ｌｏクラッチによる切替えのクラッチ圧について説明する。自動変速の際に、Ｈｉ−Ｌｏクラッチのみによる切替について、主変速の切替わり相当の時間（想定時間）は主クラッチをオフしてからその後に昇圧させる構成とする。
【００２７】
詳細には、自動変速指示発生後、主変速切替わり想定時間（例えば、３００〜４００ｍｓｅｃ）は主クラッチの圧力をオフし、その後、通常の自動変速の昇圧パターンで主クラッチを接続する。このように圧力制御することにより、２速と３速との間の主変速を切替えて自動変速するフィーリングとほぼ同様に変速することができる。
【００２８】
また、前記自動変速制御において、主変速が路上速の最下段の位置に入らない場合については、路上速範囲よりさらに低速側に１速シフトダウンさせて４速位置（主変速ギヤが２速でＨｉクラッチオンによる全８段シフトの中の低速側から４段目）に自動減速する構成となっている。このように変速することにより、２速が入らない場合に同一のギヤを使用するその下の１速にも入らないことによる走行停止を回避することができる。この場合の主変速モニタ表示は、路上速と同様に４段表示とし、１速の文字が点滅（または反転）表示とする。これにより、主変速異常であることをオペレータに判り易くすることができる。
【００２９】
次に、前記前後進切替クラッチのクラッチ圧力を制御する例について説明する。
クラッチに与える圧力は、クラッチ軸に与えるトルクと比例関係にあり、車両に与える加速度に換算される一方、アクセル操作で変化する実エンジン回転数は、ある主変速位置で車両の加速度を変更していることとなる。したがって、この加速度と変速直後の加速度とが大きく差があると変速時ショックとなるので、クラッチ昇圧ソレノイド２２ｂへの通電を制御部８により制御することにより、そのような問題を解決することができる。
【００３０】
すなわち、主変速を油圧制御によって変速できる構成のもので、副変速位置には路上走行に適した変速位置を有する構成で、副変速が路上走行に適した変速位置ＨＨにあるときに主変速２３をアクセル操作と連動して自動変速するものにおいて、その制御処理手順を図１１に示すように、増速する場合は、発生している車両加速度を演算し（Ａ）、増速するタイミングが発生した時ｔ１に、前記演算した加速度により発生直後のクラッチに与える初期圧と半クラッチ圧を図１０に示すように変更する（Ｂ〜Ｃ）ようにする。
【００３１】
上記のように、増速時の加速度対応処理により、現在発生位置でアクセル操作により発生している車両加速度に近い加速度を発生直後に継続することができるので発生フィーリングがよくなるので、変速時ショックの問題を解決することができる。
【００３２】
次に、前記トラクタの一部油圧回路図の構成について説明する。図１２に示すように、走行・ミッション系に使用する減圧弁３１は単独に配置する一方で、メインリリーフバルブ３２は別置きに構成する。このように構成することにより、減圧弁３１の入口のラインフィルタ３３（主に比例弁へのコンタミ対応）の大流量化によるリリーフ作動時の差圧強度を確保することができる。
【００３３】
また、前後進切替クラッチのクラッチポートに、圧力を強制的に抜くニュートラルバルブ（電磁比例減圧弁）３４にを設ける。このように構成することにより、クラッチペダル踏込み、前後進切替レバーのニュートラル操作で確実に前後進切替２２のクラッチ圧力を抜くことができる。
したがって、万が一、電磁比例減圧弁２２ｖ、２２ｖの作動不具合が生じても安全である。
【００３４】
３・４速切替の油圧クラッチ２３ｂおよびＨｉ−Ｌｏ速切替の油圧クラッチ２３ｃは、バルブを通じての固定流量とした後側潤滑油を放出する構成とする。このように構成することにより、油圧クラッチの潤滑油が確保されるとともに、二次圧側の圧力を保持できる流量を潤滑油として供給することができる。
【００３５】
前後進切替の油圧クラッチ２２ａ、１・２速切替の油圧クラッチ２３ａには、パワステ３６（パワーステアリング）の戻り油を低圧リリーフバルブ３５により圧力をたて、オリフィス３５ａによる差圧分の流量を前側潤滑油として放出する構成とする。また、この時の不要な油は、ポンプＰのサクション側に戻す。このように構成することにより、油圧クラッチの大流量潤滑を確保しつつ、ポンプ負圧を低減することができる。
【００３６】
次に、前記図８の故障表示について説明する。油圧クラッチを使用し、前後進切替が可能なトラクターにおいて、クラッチ圧を検出する圧力センサを設け、次の条件が成立した時にメータパネルに装備された液晶表示部に表示する構成とする。上記条件は、例えば、エンジン始動後６０秒以上経過し、かつ、前後進シフトが入り、油圧クラッチへの昇圧が完了している状態で圧力センサが１０ｋｇｆ／平方ｃｍ以下の圧力値を１０秒以上継続して検出した時であり、エンジン始動の判定は８００ｒｐｍ以上で行う。
【００３７】
上記構成により、異常発生時に初期段階でオペレータに警告を行えるので、そのままクラッチが滑っている状況で使い続ける時間が短くなり、クラッチが焼ける故障に至る前の修理が可能となる。
したがって、バルブの洗浄等で対応することができる油圧関係のちょっとした異常（ごみ詰まり等）で圧力が低い状態になっている場合に、異常が判らずにそのまま使用し続けることによってクラッチが焼け、クラッチＡＳＳＹの交換で多額の出費を強いられるという事態を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】農用トラクタの側面図である。
【図２】操作部（前側）機器配置構成図である。
【図３】変速伝動部の伝動系統展開図である。
【図４】変速段の組合わせ構成表である。
【図５】操作部（側部）機器配置斜視図である。
【図６】制御系入出力図である。
【図７】変速段別の切替条件の構成一覧である。
【図８】変速処理のフローチャートである。
【図９】主変速切替のフローチャートである。
【図１０】クラッチ圧特性図である。
【図１１】クラッチ圧制御のフローチャートである。
【図１２】自動変速装置の油圧回路図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    農用トラクタ（作業車両）
２    前輪
２ｓ    車速センサ
３    後輪
４    エンジン
４ｓ    エンジン回転センサ
４ｔ    スロットル開度センサ
５ａ    変速伝動部
８    制御部
８ａ    変速制御スイッチ（自動変速スイッチ）
１４    アクセルレバー
１６    アクセルペダル
１８ｄ    変速ダウンスイッチ（変速スイッチ）
１８ｕ    変速アップスイッチ（変速スイッチ）
１８    変速レバー
２２    前後進切替部
２３    主変速部
２３ａ    主変速ソレノイド群
２３ｐ    主変速センサ群
２３ｂ    油圧クラッチ
２３ｃ    油圧クラッチ
２４    副変速部
２５    前輪伝動クラッチ
α    余裕度合
【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】
2006342942.tif 000009
【図８】
2006342942.tif 000010
【図９】
2006342942.tif 000011
【図１０】
2006342942.tif 000012
【図１１】
2006342942.tif 000013
【図１２】
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