(57)【要約】【課題】  不要な共振音を抑制しつつ、運転者に対して振動を十分に感知させることができ、確実に情報伝達できる振動機構を備えたステアリングホイールを提供する。【解決手段】  芯材と、前記芯材に連結される把持部とを備えるステアリングホイールであって、振動カバーと、前記振動カバーに設けられ、振動カバーを加振するための加振器とを有し、前記振動カバーは把持部の一部を成し、振動可能な状態で保持するばね要素を介して前記芯材に連結されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と、前記芯材に連結される把持部とを備えるステアリングホイールであって、振動カバーと、前記振動カバーに設けられ、振動カバーを加振するための加振器とを有し、前記振動カバーは把持部の一部を成し、振動可能な状態で保持するばね要素を介して前記芯材に連結されていることを特徴とする振動ステアリングホイール。
【請求項２】
請求項１記載のステアリングホイールにおいて、前記ばね要素は、前記振動カバーと一端側が連結される連結部およびその周辺部からなり、かつ前記連結部の他端側は前記心材と連結されたことを特徴とするステアリングホイール。
【請求項３】
請求項１または２記載のステアリングホイールにおいて、前記加振器は前記振動カバーの共振周波数に合わせた周波数で振動することを特徴とするステアリングホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動により握っている者に警告等の情報を伝達し得る振動機構を備えたステアリングホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のような車両には運転者に対し警告等の情報伝達を行う手段として従来から警告灯や警告ブザーがある。しかし、警告灯にあっては一般的に速度メータ等が配されている計器盤内に設けられており、この場合、運転者が目視して点灯状況（警告状態）を確認しなければならず、前方への注意が疎かになるおそれがある。
【０００３】
また、警告ブザーのような警告音にあっては音量が大きいと騒音となり、かつ運転者以外の乗員に対しては不快感を与えるおそれがある。また、聴覚に障害を有する運転手には聞こえないか、聞き取りにくい。
【０００４】
そこで、振動を発生させる機構を車両のステアリングホイールの把持部内に設けたり（特許文献１参照）、スポーク部の芯金に設けたりして（特許文献２参照）、有事の際にはステアリングホイールを振動させて運転者に情報伝達を行う技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６８４６８
【特許文献２】特開２０１６−３０４７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、ステアリングホイールの把持部内に振動機構を設けるにはその装動機構のサイズが制限される。また、ステアリングホイールを十分に振動させることができず運転者が気づかないおそれがある。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の技術のように、把持部よりもスペースを確保できるスポーク部に振動機構を設ける場合は比較的大きな装動機構を設けることができる。しかし、ステアリングシャフトに固定されている芯金を介してステアリングホイール全体を振動させる構成であるため、大きな加振力が必要となる。また、ステアリングホイール全体を振動させるため、スポーク部からボス部を覆うカバーにまで振動が伝達されて不要な共振音が生ずるおそれがある。
【０００８】
本発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、不要な共振音を抑制しつつ運転者に対して振動を十分に感知させることができ、確実に情報伝達できる振動機構を備えたステアリングホイールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために請求項１に係る本発明は、芯材と、前記芯材に連結される把持部とを備えるステアリングホイールであって、振動カバーと、前記振動カバーに設けられ、振動カバーを加振するための加振器とを有し、前記振動カバーは把持部の一部を成し、振動可能な状態で保持するばね要素を介して前記芯材に連結されていることを特徴とする。
請求項２に係る本発明は、請求項１記載のステアリングホイールにおいて、前記ばね要素は、前記振動カバーと一端側が連結される連結部およびその周辺部からなり、かつ前記連結部の他端側は前記芯材と連結されたことを特徴とする。
請求項３に係る本発明は、請求項１または請求項２記載のステアリングホイールにおいて、前記加振器は前記振動カバーの共振周波数に合わせた周波数で振動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加振器で発生した振動が振動カバーに伝達され、振動カバーはばね要素を介し芯材に連結されているため、振動カバーは振動しやすく、かつ芯材への振動の伝達を弱め不要振動を防止することができる。更に振動カバーの共振周波数に合わせた周波数で振動させることで、効率良く振動カバーを振動させることができる。これにより振動カバーが握られていれば確実に運転者に情報を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例に係る振動機構を有するステアリングホイールの斜視図。
【図２】本発明の第１実施例に係る振動機構を有するステアリングホイールの正面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】第１実施例の振動機構部分の拡大正面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図７】第１実施例に係る振動の様子を示す概念説明図である。
【図８】第２実施例の振動機構部分の拡大正面図。
【図９】図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図１０】第３実施例の振動機構部分の拡大正面図。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【図１２】第４実施例の振動機構周辺の拡大正面図。
【図１３】図１２のＦ−Ｆ線に沿う断面図。
【図１４】図１２のＧ−Ｇ線に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、本発明の第１実施例を図１から図７の図面に基づき説明する。本実施例では、図１において上下方向で示されるように、ステアリングホイール１において運転者側を表側、車体側を裏側として説明する。
【００１３】
本実施例に係る振動機構を備えるステアリングホイール１の外形は、例えば丸ハンドル型であり、このステアリングホイールは、大別すると、図示しないステアリングシャフトと連結されるボス部２と、当該ボス部２を有するスポーク部３と、当該スポーク部３と連結される円環状の把持部４とから構成されている。これらボス部２、スポーク部３、及び把持部４は、好ましくは金属からなる強度確保のための芯材５によりスポーク部３と把持部４は一体化されている。芯材５ａはスポーク部３に相当する。なお、以下において、操舵の際に把持部４を回転させる方向、即ち円環状の把持部に沿った円弧方向を、回転方向といい、ステアリングホイール１を回転させれば車両の向きを回転方向に向けることができる。
【００１４】
スポーク部３における芯材（以下、スポーク芯材５ａという）は、中央にボス部２が配設された正面視ほぼＴ字状の板材からなる。図示しないが、スポーク部３には、例えばエアバッグ等の図示しない関連部品を組み込むことが可能であり、そのためにスポーク芯材５ａは中央部分が把持部４よりも裏方向に膨出している。
【００１５】
また、図３に示すように、把持部４における芯材（以下、枠芯材５ｂという）、つまり芯材５の外端部は、スポーク芯材５ａの各先端と連結され、把持部４内を通るほぼ円環状をなしている。図３に示すように、枠芯材５ｂは裏方向に開放した断面コの字状をなしており、その周りを発砲ウレタン等の充填材６ａが覆い、断面角丸正方形の把持部４が形成されている。芯材５は、操作者の操舵のための力や通常使用時の操舵以外の力に対して操作上必要無い変形が生じない程度の強度が必要であり、通常アルミ合金等の金属が用いられている。
【００１６】
そして、正面から見て把持部４の左右にはそれぞれ、当該把持部４の一部を成すように振動機構１０、１０が設けられている。具体的には、振動機構１０、１０は左右の周長約１／４円の円弧状の範囲を占めている。なお、左右一対の振動機構１０、１０は左右対称でそれぞれ同じ構成をなすことから、以下、図４から図６に示す左側の振動機構１０に基づき説明し、右側の振動機構１０についての説明は省略する。
【００１７】
振動機構１０の大部分は、図５に示すように、振動機構１０以外の部分の把持部４と同様に断面の外形は角丸正方形を成しつつ、基部１１を振動カバー１２が覆うシェル構造をなしている。
【００１８】
詳しくは、基部１１は、枠芯材５ｂの裏側を充填材６ｂが覆って連結され、振動機構１０の周面裏側半分（周面の周方向裏側面）を形成している。振動カバー１２は振動機構１０の周面表側半分（周面の周方向表側面）を形成する曲面板であり、把持部４において外周側の端辺と内周側の端辺は、それぞれ基部１１との間に空隙Ｇ１があり、離間している。
隙間Ｇ１は、振動カバー１２が略一体的に振動可能な程度の自由度が確保できれば良い。
【００１９】
そして図４に示す振動機構１０の回転方向（円弧方向）両端付近の外周側には、図５に示すように振動カバー１２と基部１１を連結する連結部１２ａが形成されている。当該連結部１２ａは円柱状をなしており、振動カバー１２内面から基部１１に向って延び、先端は基部１１に埋まっている。連結部１２ａは弾性を有しているが、前記隙間Ｇ１の範囲で振動カバー１２が略一体的に振動可能な程度の強度とすることで連結部１２ａおよび（又は）振動カバーの１２付近がばね要素となり得る。なお、ばね要素となる部分の強度は、連結部１２ａの長さ、直径等の形状や連結部１２ａおよび振動カバー１２の材質等の調整により任意に設定可能である。例えば、連結部１２ａの直径を大きくした場合や、材質をヤング率の大きいものにした場合は強度が大きくなり、ばね要素をしてのばね係数Ｋは大きくなる。また、逆に設定することでばね係数は小さくできる。実用上の耐久性を考慮しての適切な強度設計が必要であるが、当業者であれば各種既存のシミュレーションツール等を利用して、また、実験的に最適な設定をすることができる。
【００２０】
さらに、振動カバー１２の内周側であって把持部４における円弧方向の中央部、即ちスポーク芯材５ａと枠芯材５ｂとの連結部分の位置にて、把持部４の内周側に突出した突出部１３が形成されている。突出部１３は、振動カバー１２と外形が連続する箱状に成形されており、裏側が開放されている。
【００２１】
そしてこの突出部１３の表側面内壁には、振動を発生させる加振器１４が設けられている。加振器１４は振動を発生させるものであればよく、例えばボイスコイル、磁気ギャップ方式のアクチュエータ、モータの回転軸に偏心した錘を取り付けた偏心モータ、圧電素子、磁歪素子を用いた公知の構成でよい。また、加振器１４はこのような慣性質量を利用して振動させるものではなく、振動カバー１２と基部１１との間にて互いに離間させる力及び近接させる力が発生するように構成してもよい。この場合、加振器１４の振動により基部１１側にも振動が伝達されることになるが、振動カバー１２の方が軽量または振動カバー１２のみ振動しやすい周波数または基部及び芯材５の共振周波数以外の周波数で振動させることで、基部１１側の振動を抑えることは可能である。特に本実施形態の加振器１４は、振動カバー１２の共振周波数に合わせた周波数で振動を発生させるよう設定されている。
【００２２】
このように構成されたステアリングホイール１では、運転者に対して警告等の情報を伝達する必要があるような有事の際に、振動機構１０の加振器１４が振動するようにしている。有事の際とは、例えば自動運転技術と組み合わせ、前方の車と接近し過ぎた、人または動物等の障害物が飛び出してきた場合などが挙げられる。これらはセンサーによって検出可能であり、センサー出力に対応して加振器１４を振動させればよい。あるいは例えば高齢者などが手首に巻いた血圧計、脈拍計が異常値を示した時の出力により動作するようにしても良い。
【００２３】
図７は、本発明の実施例に係るステアリングホイールの振動動作の概念説明図である。図において破線で示すＡは機械要素でステアリングホイールの把持部４および把持部４付近の質量要素である。実線で示すＢは振動カバー１２の質量要素、Ｃは振動カバー１２と芯材５の間に介在するばね要素、Ｄは芯材５ｂと芯材５ｂ付近の部材の質量要素、Ｅはスポーク芯材５ａ部分のばね要素である。
【００２４】
ステアリングホイール１の把持部４および把持部４付近の質量要素Ａはスポーク芯材５ａ部分のばね要素に係る負荷であって、加振器１４の質量、振動カバー１２の質量要素Ｂ、芯材５と芯材５付近の部材の質量要素Ｄ等を含んでなる。
【００２５】
このうちＢの振動カバー質量要素は、把持部４の一部をなす振動カバー１２のうち加振器１４によって一体的に振動する部分の質量である。Ｄの質量要素は、枠芯材５ｂおよびスポーク芯材５ａの一部と、他の把持部や充填材６ａおよび附属部品等とからなる。
【００２６】
内部に、加振器１４が設けられた振動カバー１２は連結部を介し基部１１に連結され、この実施例では連結部１２ａおよび連結部付近の一部がばね要素となる。連結部付近の一部とは、振動カバー１２と連結部１２ａとの連結部分の周辺部である。連結部１２ａの基部側は振動要素と分離される。加振器１４に振動をさせるための入力信号が加えられると加振器１４は振動し、その振動は振動カバー１２に伝達され振動するが、この場合、振動カバー１２の連結部分は材質、形状等に起因してばね要素として機能し、機械要素として質量の大きい芯材５から分離された質量の小さい振動カバー１２は容易に振動する。また、前記ばね要素及び芯材５の質量が大きいことにより、基部１１側へ振動は伝達されないか、振動は軽減させることが可能であり、ステアリングホイール全体への不要な振動やスポーク部芯材５ａ付近に配置された部品の共振による異音発生を防ぐことができる。
【００２７】
また、少なくとも、振動カバー１２の質量とＣの振動カバー１２から芯材５間のばね要素（本実施形態では連結部１２ａまたは（及び）１２ａ付近）による共振に基づく振動カバー１２の共振周波数と、Ａのステアリングホイール把持部１４及び把持部１４付近の質量とスポーク部芯材５ａのばね要素による共振に基づく芯材５の共振周波数との少なくとも二つの共振点が存在するが、少なくとも芯材５の共振周波数以外の周波数で加振器１４を駆動することで、振動カバー１２以外の振動による異音の発生を防止することができる。更に、振動カバー１２の共振周波数に合わせた周波数で駆動させることにより振動カバー１２をより効率良く振動させることができる。
【００２８】
なお、振動カバー１２の共振周波数は振動カバー１２の材質、形状、断面積等によって異なるが、例えば５０〜２００Ｈｚとすると好ましい。これに対し芯材５の共振周波数は例えば１００Ｈｚ以下とすると好ましい。ただし、芯材５の共振周波数は振動カバー１２の周波数よりも低くし、双方の周波数比は大きいほど良い。加振器１４は振動カバー１２の共振周波数での加振に適した構造とすれば良い。
【００２９】
また、図６に示すように、加振器１４は、振動カバー１２から内周側に突出した突出部１３内に設けられていることで、把持部４内に設けるよりもスペースの制限を受けることがなく、加振器選択の自由度を向上させることができる。さらに、突出部１３は、把持部４の左右の限られた範囲に設けられる振動機構１０において、円弧方向中央部にてスポーク芯材５ａに沿って内周側に突出していることから、運転者が振動機構１０部分を把持するのを妨げることもない。
【００３０】
さらに、加振器１４が設けられている振動カバー１２は、曲面板で基部１１よりも軽量であり、外周側及び内周側のそれぞれの端辺が隙間Ｇ１を介し基部１１と離間して開放され、回転方向両端付近でばね要素である連結部１２ａによって支持されていることで加振器１４で発生した振動が振動カバー１２全体に作用して振動することとなる。これにより、把持部４の周長を変化させることもなく、小さな振動力の加振器１４でも振動カバー１２にて共振し、運転者の把持による握力がかかっても運転者に振動を感知させることができる。
【００３１】
さらにまた、運転者が把持する頻度の多い把持部４の左右に形成される振動機構１０の振動カバー１２に限定して振動させることで、不要な部位の振動を抑えた効率的な振動を行うことができる。
【００３２】
これらのことから、本実施例に用いられるステアリングホイール１によれば、振動機構１０部分を把持している運転者に対し、不要な共振音を抑制しつつ、振動を十分に感知させ、情報伝達することができる。
【００３３】
次に本発明の第２実施例について説明する。
【００３４】
ここで図８には第２実施例の振動機構の拡大図、図９は図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図を示しており、以下これらの図に基づき第２実施例の振動装置について説明する。なお、第２実施例の振動装置は振動機構以外の構成が第１実施例と同じであることから、ここでは第２実施例の振動機構についてのみ説明し、その他の部分は第１実施例と同じ符号を付して説明を省略する。
【００３５】
第２実施例の振動機構２０は、芯材５の外端部の枠芯材５ｂと連結された基部２１と振動カバー２２とを備え、振動カバー２２の周方向両端辺のほとんどは空隙Ｇ１を有して離間している。また、振動カバー２２から突出した突出部２３内に加振器２４が設けられている。
【００３６】
上記振動カバー２２は、図８に示す振動機構２０の回転方向両端部分にて、図９に示すように、振動カバー２２の外周側の端辺の一部が基部２１まで延長して結合した結合部２２ａが形成されている。つまり、当該振動カバー２２は結合部２２ａにより支持されている。
【００３７】
このように構成された第２実施例の振動機構２０は、加振器２４が振動すると、少なくとも結合部２２ａ及びその周辺部がばね要素となる。このばね要素は結合部の周方向の幅によりばね係数を調整することが可能である。また、結合部２２ａと非振動部である枠芯材５ｂとの間に距離がある為、基部２１を構成する充填材６ｂもばね要素となり得る。
【００３８】
これにより、第２実施例における振動機構２０も、結合部２２ａ及び充填材６ｂからなるばね要素を介して支持された振動カバー２２は、加振器２４の振動により振動することとなり、上記第１実施例と同様の効果を奏する。
【００３９】
次に第３実施例について説明する。
【００４０】
ここで、図１０には第３実施例の振動機構の拡大図、図１１には図１０のＥ−Ｅ線に沿う断面図を示しており、以下これらの図に基づき第３実施例の振動装置について説明する。なお、第３実施例の振動装置についても振動機構についてのみ説明し、その他の部分は第１実施例と同じ符号を付して説明を省略する。
【００４１】
第３実施例の振動機構３０は、第１、第２実施例と同様に基部３１と振動カバー３２を有し、振動カバー３２の周方向両端辺は空隙Ｇ１を有して離間している。また、振動カバー３２から突出した突出部３３内に加振器３４が設けられている。
【００４２】
そして、当該振動カバー３２は、図１０に示す振動機構３０の回転方向両端付近の外周側にて、図１１に示すように振動カバー３２と基部３１とを連結する連結部３２ａが形成されている。当該連結部３２ａは剛性体の円柱状をなしており、振動カバー３２内面から基部３１に延び、先端が基部上面にて結合されている。そして、振動カバー３２において連結部３２ａの根元周囲は、環状の可撓性材料からなる可撓性部３２ｂにより覆われている。
【００４３】
このように構成された第３実施例の振動機構３０は、加振器３４が振動すると、振動カバー３２と連結された連結部３２ａの周辺部である剛性体からなる連結部３２ａの周りの可撓性部３２ｂがばね要素となって、振動カバー３２の振動を容易にする。これにより、第３実施例における振動機構３０も上記第１、第２実施例と同様の効果を奏することとなる。更に、振動時において振動カバー部の変形を抑えられるため、振動カバー全体でより一様な振動を得ることが可能となる。
【００４４】
次に第４実施例について説明する。
【００４５】
ここで、図１２には第４実施例の振動機構周辺の拡大図、図１３は図１２のＦ−Ｆ線に沿う断面図が示されており、以下これらの図に基づき第４実施例の振動装置について説明する。なお、第４実施例についても振動機構についてのみ説明し、その他の部分は第１実施例と同じ符号を付して説明を省略する。図１４は図１２のＧ−Ｇ線に沿う断面図を示していて振動カバー４２は当該表層部材４５を介して空隙Ｇ１を跨いで基部４１と連結されている。
【００４６】
第４実施例の振動機構４０は、前述の実施例のような基部と振動カバー４２とを有し、振動カバー４２の周方向両端辺は空隙Ｇ２を有し把持部本体４ａと離間している。また、振動カバー４２から突出した突出部４３内に加振器４４が設けられている。
【００４７】
そして、第４実施例の振動機構４０は振動機構４０を含む把持部４全体の周面を覆う表層部材４５を有している。振動カバー４２の回転方向両端は振動機構４０以外の部分の把持部（以下、把持部本体４ａという）との間に空隙Ｇ２を有している。少なくとも振動カバー４２と表層部材４５は接着等により結合されている。したがって、振動カバー４２は表層部材４５を介して空隙Ｇ２を跨いで当該把持部本体４ａと連結されている。
【００４８】
このように構成された第４実施例の振動機構４０は、加振器４４が振動すると、空隙Ｇ２をつなぐ表層部材４５がばね要素となって、振動カバー４２の振動を容易とする。
【００４９】
これにより、第４実施例における振動機構４０も上記第１〜第３実施例と同様の効果を奏することとなる。
【００５０】
以上で本発明の実施例の説明を終えるが、本発明の態様はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５１】
例えば、上記各実施例における空隙Ｇ１、Ｇ２はいずれも開放されているが、この空隙Ｇ１に振動カバーの振動を許容するクッション材を設けてもよい。これにより、振動機構内部への異物の浸入を防ぐことができる。
【００５２】
また、上記第１実施例の連結部１２ａは先端が基部１１に埋め込まれ、第３実施例の連結部３２ａは先端が基部に接着されて、それぞれ結合されているが、結合方法はこれに限られるものではなく、ネジ結合等、他の結合方法を用いてもよい。
【００５３】
また、上記各実施例では振動機構１０は把持部４の左右に周長約１／４円の円弧長の範囲で設けられているが、振動機構が占める範囲はこれよりも広くしたり、狭くしたりしてもよい。
【００５４】
さらに、上記各実施例では振動機構において基部が裏側、振動カバーが表側に形成されているが、基部は振動機構の周面の周方向一部を占め、振動カバーは振動機構の周面の周方向他部を占めていればよく、例えば表裏を逆転し、表側に基部、裏側に振動カバーを形成した構成としてもよいし、周方向における振動カバーと基部との割合を変えてもよい。
【００５５】
また、上記各実施例では突出部は振動カバーの円弧方向中央部にて把持部の内周側に突出しているが、突出部の位置及び突出する方向はこれに限られるものではなく、運転者が把持するのを妨げない位置及び方向であれば他の位置に形成してもよい。
【００５６】
また、上記各実施例では左右それぞれの振動機構に突出部が１つ形成され、そこに１つの加振器が配設されているが、振動機構の数や、その中の突出部及び加振器の数はこれに限られるものではない。
【符号の説明】
【００５７】
１  ステアリングホイール
２  ボス部
３  スポーク部
４  把持部
４ａ  把持部本体
５  芯材
５ａ  スポーク芯材
５ｂ  枠芯材
６ａ、６ｂ  充填材
１０、２０、３０、４０  振動機構
１１、２１、３１、４１  基部
１２、２２、３２、４２  振動カバー
１２ａ  連結部
１３、２３、３３、４３  突出部
１４、２４、３４、４４  加振器
２２ａ  結合部
Ｇ１、Ｇ２  空隙
３２ａ  連結部
３２ｂ  可撓性部
４５  表層部材
【図１】
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【図２】
2019026186.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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