(57)【要約】【課題】エンジンの動力伝達系にＭＧ（モータ）を連結したハイブリッド車において、動力伝達系のギヤのバックラッシュに起因するショックを抑制できるようにする。【解決手段】車両の減速中でエンジン１１の燃焼停止中に車両駆動要求が発生した場合に、駆動軸１５の共振成分を減衰させるインバースフィルタ処理後のガタ詰めトルク指令値でＭＧ１２にトルクを発生させる。これにより、動力伝達系のギヤの歯打ちによるショックの発生を抑制しながら、ＭＧ１２のガタ詰めトルクによる駆動軸１５の共振を抑制して、駆動軸１５の共振によるショックの発生を抑制する。更に、ＭＧ１２のガタ詰めトルクにより駆動軸１５のトルクを負から正に変化させた後に、エンジン１１の燃焼を許可する。これにより、エンジン１１の初爆トルクとギヤのバックラッシュとの相乗効果でギヤが激しく歯打ちすることを回避して大きなショックが発生することを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の動力源としてエンジン（１１）とモータ（１２）とを搭載し、前記エンジン（１１）の動力を車輪（１６）の駆動軸（１５）に伝達する動力伝達系に前記モータ（１２）を動力伝達可能に連結したハイブリッド車のモータ制御装置において、
前記モータ（１２）のトルク指令値に対して前記駆動軸（１５）の共振成分を減衰させるフィルタ処理を実施すると共に前記モータ（１２）の回転速度に基づいて前記駆動軸（１５）の共振を打ち消すように前記モータ（１２）のトルク指令値を補正する制振フィードバック処理を実施するモータ制御手段（２４）を備え、
前記モータ制御手段（２４）は、前記車両の減速中で前記エンジン（１１）の燃焼停止中に車両駆動要求が発生した場合に、前記駆動軸（１５）のトルクを負から正に変化させるためのガタ詰めトルク指令値に前記フィルタ処理を実施した後のトルク指令値で前記モータ（１２）にトルクを発生させて、前記駆動軸（１５）のトルクを負から正に変化させた後、前記エンジン（１１）の燃焼を許可することを特徴とするハイブリッド車のモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータ制御手段（２４）は、前記車両駆動要求が発生したときに、前記フィルタ処理による前記共振成分の減衰度合を強くすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車のモータ制御装置。
【請求項３】
前記モータ制御手段（２４）は、前記エンジン（１１）の燃焼を許可したときに、前記制振フィードバック処理のゲインを大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車のモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータ制御手段（２４）は、前記モータ（１２）の回転速度に基づいて前記エンジン（１１）のフリクショントルクを推定し、該エンジン（１１）のフリクショントルクと前記モータ（１２）のトルクに基づいて前記駆動軸（１５）のトルクを推定して、該駆動軸（１５）のトルクが負から正に変化したか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のハイブリッド車のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御手段（２４）は、所定期間における前記車両の速度の変化率と前記モータ（１２）の回転速度の変化率と前記エンジン（１１）の回転速度の変化率のうちの少なくとも一つに基づいて前記駆動軸（１５）のトルクが負から正に変化したか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のハイブリッド車のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力源としてエンジンとモータとを搭載したハイブリッド車のモータ制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源としてエンジンとモータとを搭載したハイブリッド車が注目されている。このハイブリッド車としては、例えば、エンジンの動力を車輪の駆動軸に伝達する動力伝達系（例えばエンジンと変速機との間）にモータを連結したものがある。
【０００３】
このようなハイブリッド車においては、車両の減速中に運転者のアクセル操作に基づいて車両の駆動トルクを負から正に切り換える際に、動力伝達系のデファレンシャルギヤやファイナルギヤ等のバックラッシュ（ガタ）に起因するギヤの歯打ちによりショックが発生する可能性がある。
【０００４】
そこで、特許文献１（特開２０１２−９１６１８号公報）に記載されているように、車両の駆動トルクを負から正に切り換える際に、モータにガタ詰めトルク（目標駆動トルクよりも小さいトルク）を発生させてギヤのガタ詰めを行うガタ詰め制御を実施するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−９１６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の技術では、ガタ詰め制御の際に、モータのガタ詰めトルクに含まれる駆動軸の共振成分が大きいと、駆動軸の共振によるショックが発生する可能性がある。また、車両の減速中でエンジンの燃焼停止中（燃料カット中）に車両駆動要求が発生した場合には、ガタ詰め制御の途中でエンジンの燃焼が再開される可能性があり、ガタ詰め制御の途中でエンジンが初爆すると、エンジンの急峻な初爆トルクとギヤのバックラッシュとの相乗効果でギヤが激しく歯打ちして大きなショックが発生する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、動力伝達系のギヤのバックラッシュに起因するショックを効果的に抑制することができるハイブリッド車のモータ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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両の動力源としてエンジン（１１）とモータ（１２）とを搭載し、エンジン（１１）の動力を車輪（１６）の駆動軸（１５）に伝達する動力伝達系にモータ（１２）を動力伝達可能に連結したハイブリッド車のモータ制御装置において、モータ（１２）のトルク指令値に対して駆動軸（１５）の共振成分を減衰させるフィルタ処理を実施すると共にモータ（１２）の回転速度に基づいて駆動軸（１５）の共振を打ち消すようにモータ（１２）のトルク指令値を補正する制振フィードバック処理を実施するモータ制御手段（２４）を備え、このモータ制御手段（２４）は、車両の減速中でエンジン（１１）の燃焼停止中に車両駆動要求が発生した場合に、駆動軸（１５）のトルクを負から正に変化させるためのガタ詰めトルク指令値にフィルタ処理を実施した後のトルク指令値でモータ（１２）にトルクを発生させて、駆動軸（１５）のトルクを負から正に変化させた後、エンジン（１１）の燃焼を許可するようにしたものである。
【０００９】
この構成では、車両の減速中でエンジンの燃焼停止中に車両駆動要求が発生した場合には、まず、エンジンの燃焼を開始する前に、駆動軸のトルクを負から正に変化させるためのガタ詰めトルク指令値に対して駆動軸の共振成分を減衰させるフィルタ処理を実施した後のガタ詰めトルク指令値でモータにトルクを発生させる。これにより、モータのガタ詰めトルクにより駆動軸のトルクを負から正に変化させる際に、動力伝達系のギヤの歯打ちによるショックの発生を抑制しながら、モータのガタ詰めトルクに含まれる駆動軸の共振成分を減衰させることができる。その結果、モータのガタ詰めトルクによる駆動軸の共振を抑制することができ、駆動軸の共振によるショックの発生を効果的に抑制することができる。
【００１０】
そして、モータのガタ詰めトルクにより駆動軸のトルクを負から正に変化させた後（つまりギヤのガタ詰め完了後）に、エンジンの燃焼を許可する。これにより、ガタ詰め制御の途中でエンジンが初爆することを防止することができるため、初爆トルクとギヤのバックラッシュとの相乗効果でギヤが激しく歯打ちすることを回避して大きなショックが発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２はＭＧ−ＥＣＵの制振制御機能を示すブロック図である。
【図３】図３は比較例の制御を説明するタイムチャートである。
【図４】図４は本実施例の制御を説明するタイムチャートである。
【図５】図５はショック抑制ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてハイブリッド車の駆動システムの概略構成を説明する。
車両の動力源として内燃機関であるエンジン１１とモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）１２とが搭載されている。エンジン１１の出力軸（クランク軸）の動力がＭＧ１２を介して変速機１３に伝達され、この変速機１３の出力軸の動力がディファレンシャルギヤやファイナルギヤ等からなるギヤ機構１４と駆動軸１５等を介して車輪１６に伝達される。変速機１３は、複数段の変速段の中から変速段を段階的に切り換える有段変速機であっても良いし、無段階に変速するＣＶＴ（無段変速機）であっても良い。
【００１３】
エンジン１１の動力を車輪１６の駆動軸１５に伝達する動力伝達系のうちのエンジン１１と変速機１３との間に、ＭＧ１２の回転軸が動力伝達可能に連結されている。また、エンジン１１とＭＧ１２との間には、動力伝達を断続するための第１のクラッチ１７が設けられ、ＭＧ１２と変速機１３との間には、動力伝達を断続するための第２のクラッチ１８が設けられている。これらのクラッチ１７，１８は、油圧駆動式の油圧クラッチであっても良いし、電磁駆動式の電磁クラッチであっも良い。
【００１４】
また、ＭＧ１２を駆動するインバータ１９がバッテリ２０に接続され、ＭＧ１２がインバータ１９を介してバッテリ２０と電力を授受するようになっている。ＭＧ１２には、ＭＧ１２の回転速度を検出する回転速度センサ２１が設けられている。
【００１５】
ハイブリッドＥＣＵ２２は、車両全体を総合的に制御するコンピュータであり、アクセルセンサ、ブレーキスイッチ、車速センサ等（いずれも図示せず）の各種のセンサやスイッチの出力信号を読み込んで、車両の運転状態を検出する。このハイブリッドＥＣＵ２２は、エンジン１１の運転を制御するエンジンＥＣＵ２３やインバータ１９を制御してＭＧ１２を制御するＭＧ−ＥＣＵ２４（モータ制御手段）との間で制御信号やデータ信号を送受信し、各ＥＣＵ２３，２４によって車両の運転状態に応じて、エンジン１１、ＭＧ１２等を制御する。
【００１６】
以下、第１及び第２のクラッチ１７，１８が両方とも締結状態（つまりエンジン１１とＭＧ１２と駆動軸１５とが動力伝達する状態）のときの制御について説明する。
ＭＧ−ＥＣＵ２４は、駆動軸１５の共振を抑制するための制振制御を実行する。この制振制御では、図２に示すように、インバースフィルタ２５で、ＭＧ１２のトルク指令値に対して駆動軸１５の共振成分を減衰させるインバースフィルタ処理を実施する。更に、制振Ｆ／Ｂ（フィードバック）処理部２６で、ＭＧ１２の回転速度に基づいて駆動軸１５の共振を打ち消すようにＭＧ１２のトルク指令値を補正する制振Ｆ／Ｂ処理を実施する。
【００１７】
具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ２２から出力されるＭＧ１２のトルク指令値を、インバースフィルタ２５に入力して、ＭＧ１２のトルク指令値のうちの駆動軸１５の共振成分（共振周波数帯域の信号成分）を減衰させるインバースフィルタ処理を実施する。インバースフィルタ２５の伝達関数は、例えば下記の式で表される。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
ここで、ξp は減衰率であり、ｆp は駆動軸１５の捩れ方向の共振周波数である。
更に、ＭＧ−ＥＣＵ２４は、回転速度センサ２１で検出したＭＧ１２の回転速度を、制振Ｆ／Ｂ処理部２６のバンドパスフィルタ２７に入力して、ＭＧ１２の回転速度のうちの駆動軸１５の共振成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を実施する。
【００２０】
この後、変換部２８で、バンドパスフィルタ処理後の回転速度（つまり回転速度の共振成分）をトルクの共振成分に変換した後、ゲイン器２９で、トルクの共振成分にゲインＫを乗算して、駆動軸１５の共振を打ち消すためのトルク補正値を求める。
【００２１】
この後、上下限ガード処理部３０で、トルク補正値を所定の上限ガード値及び下限ガード値でガード処理する上下限ガード処理を実施した後、トルク補正部３１で、上下限ガード処理後のトルク補正値を用いてインバースフィルタ処理後のトルク指令値を補正して、最終的なＭＧ１２のトルク指令値を求める。
【００２２】
ＭＧ−ＥＣＵ２４は、最終的なＭＧ１２のトルク指令値を実現するようにインバータ１９を制御してＭＧ１２の印加電圧を制御する。尚、インバースフィルタ２５の減衰率ξp と制振Ｆ／Ｂ処理のゲインＫは、それぞれ車両の運転状態に応じて切り換えられる。車両の運転状態は、例えば、車輪１６の駆動方式（２輪駆動、４輪駆動）、走行モード（エンジン１１の動力とＭＧ１２の動力の両方で走行するＨＶモード、ＭＧ１２の動力のみで走行するＥＶモード）、進行方向（前進、後進）、変速機１３の変速比等である。
【００２３】
ところで、図３に示す比較例のように、車両の減速中でエンジンの燃焼停止中（燃料カット中）に、運転者のアクセル操作に基づいて車両駆動要求が発生した場合に、その時点で、エンジンの燃焼を開始するシステムでは、次のような問題がある。エンジンのトルクにより駆動軸のトルクを負から正に切り換える際に、動力伝達系のデファレンシャルギヤやファイナルギヤ等のバックラッシュ（ガタ）に起因するギヤの歯打ちによりショックが発生する可能性がある。この際、エンジンの急峻な初爆トルクとギヤのバックラッシュとの相乗効果でギヤが激しく歯打ちして大きなショックが発生する可能性がある。更に、ギヤの歯打ちにより駆動軸の共振が発生して、駆動軸の共振によるショックが発生する可能性もある。
【００２４】
そこで、本実施例では、ＭＧ−ＥＣＵ２４により後述する図５のショック抑制ルーチンを実行することで、車両の減速中でエンジン１１の燃焼停止中に車両駆動要求が発生した場合に、駆動軸１５のトルクを負から正に変化させるためのガタ詰めトルク指令値にインバースフィルタ処理を実施した後のトルク指令値でＭＧ１２にトルクを発生させて、駆動軸１５のトルクを負から正に変化させた後、エンジン１１の燃焼を許可する。
【００２５】
具体的には、図４に示すように、車両の減速中でエンジン１１の燃焼停止中（燃料カット中）に、運転者のアクセル操作に基づいて車両駆動要求が発生した場合には、まず、エンジン１１の燃焼を開始する前に、駆動軸１５のトルクを負から正に変化させるためのガタ詰めトルク指令値に対して駆動軸１５の共振成分を減衰させるインバースフィルタ処理を実施する。このインバースフィルタ処理を実施した後のガタ詰めトルク指令値でＭＧ１２にトルクを発生させる。これにより、ＭＧ１２のガタ詰めトルクにより駆動軸１５のトルクを負から正に変化させる際に、動力伝達系のギヤの歯打ちによるショックの発生を抑制しながら、ＭＧ１２のガタ詰めトルクに含まれる駆動軸１５の共振成分を減衰させることができる。その結果、ＭＧ１２のガタ詰めトルクによる駆動軸１５の共振を抑制することができ、駆動軸１５の共振によるショックの発生を効果的に抑制することができる。
【００２６】
そして、ＭＧ１２のガタ詰めトルクにより駆動軸１５のトルクを負から正に変化させた後（つまりギヤのガタ詰め完了後）に、エンジン１１の燃焼を許可する。これにより、ガタ詰め制御の途中でエンジン１１が初爆することを防止することができるため、初爆トルクとギヤのバックラッシュとの相乗効果でギヤが激しく歯打ちすることを回避して大きなショックが発生することを防止することができる。
【００２７】
以下、本実施例でＭＧ−ＥＣＵ２４が実行する図５のショック抑制ルーチンの処理内容を説明する。
図５に示すショック抑制ルーチンは、所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、車両の減速中（例えばアクセルオフ）で且つエンジン１１の燃焼停止中（例えば燃料カット中）であるか否かを判定する。このステップ１０１で、車両の減速中で且つエンジン１１の燃焼停止中ではないと判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を実行することなく本ルーチンを終了する。
【００２８】
一方、上記ステップ１０１で、車両の減速中で且つエンジン１１の燃焼停止中であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、車両駆動要求が発生したか否かを、例えば、アクセルオフからアクセルオンになったか否かによって判定する。このステップ１０２で、車両駆動要求が発生していないと判定された場合には、ステップ１０３以降の処理を実行することなく本ルーチンを終了する。
【００２９】
一方、上記ステップ１０２で、車両駆動要求が発生したと判定された場合には、ステップ１０３に進み、インバースフィルタ２５の減衰率ξp をそれまでよりも小さい所定値に切り換える。これにより、インバースフィルタ処理による駆動軸１５の共振成分の減衰度合を強くする。
【００３０】
この後、ステップ１０４に進み、ハイブリッドＥＣＵ２２から出力されるガタ詰めトルク指令値を読み込む。このガタ詰めトルク指令値は、駆動軸１５のトルクを負から正に変化させるためのトルク指令値であり、アクセル開度に応じた要求トルクよりも小さいトルク値である。
【００３１】
この後、ステップ１０５に進み、ガタ詰めトルク指令値に対して駆動軸１５の共振成分を減衰させるインバースフィルタ処理を実施した後、ステップ１０６に進み、インバースフィルタ処理を実施した後のガタ詰めトルク指令値でＭＧ１２にトルクを発生させる。具体的には、制振Ｆ／Ｂ処理部２６で算出したトルク補正値を用いてインバースフィルタ処理後のガタ詰めトルク指令値を補正して、最終的なＭＧ１２のガタ詰めトルク指令値を求める。この最終的なＭＧ１２のガタ詰めトルク指令値を実現するようにインバータ１９を制御してＭＧ１２の印加電圧を制御する。
【００３２】
この後、ステップ１０７に進み、駆動軸１５のトルクが負から正に変化したか否かを判定する。この場合、例えば、ＭＧ１２の回転速度に基づいてエンジン１１のフリクショントルクを推定し、このエンジン１１のフリクショントルクとＭＧ１２のトルクに基づいて駆動軸１２のトルクを推定して、この駆動軸１５のトルクが負から正に変化したか否かを判定する。
【００３３】
エンジン１１の燃焼開始前は、ＭＧ１２の回転速度に応じてエンジン１１の回転速度が変化してエンジン１１のフリクショントルクが変化するため、ＭＧ１２の回転速度に基づいてエンジン１１のフリクショントルクを精度良く推定することができる。更に、エンジン１１のフリクショントルクとＭＧ１２のトルクによって駆動軸１５のトルクが変化するため、エンジン１１のフリクショントルクとＭＧ１２のトルクに基づいて駆動軸１５のトルクを精度良く推定することができる。このようにして推定した駆動軸１５のトルクを用いることで駆動軸１５のトルクが負から正に変化したか否かを精度良く判定することができる。
【００３４】
或は、所定期間における車速（車両の速度）の変化率とＭＧ１２の回転速度の変化率とエンジン１１の回転速度の変化率のうちの一つ又は二つ以上に基づいて駆動軸１２のトルクが負から正に変化したか否かを判定するようにしても良い。
【００３５】
駆動軸１２のトルクが負から正に変化する際には、車速やＭＧ１２の回転速度やエンジン１１の回転速度の挙動が変化する。従って、車速の変化率とＭＧ１２の回転速度の変化率とエンジン１１の回転速度の変化率のうちの少なくとも一つを監視すれば、駆動軸１５のトルクが負から正に変化したか否かを精度良く判定することができる。
このステップ１０７で、まだ駆動軸１５のトルクが負から正に変化していないと判定された場合には、上記ステップ１０４に戻る。
【００３６】
その後、上記ステップ１０７で、駆動軸１５のトルクが負から正に変化したと判定された場合には、ステップ１０８に進み、エンジン１１の燃焼を許可した後、ステップ１０９に進み、制振Ｆ／Ｂ処理のゲインＫをそれまでよりも大きい所定値に切り換える。エンジン１１の燃焼が許可された後（つまり駆動軸１５のトルクが負から正に変化した後）、エンジンＥＣＵ２３によりエンジン１１の燃焼が再開される。
【００３７】
以上説明した本実施例では、車両の減速中でエンジン１１の燃焼停止中に車両駆動要求が発生した場合に、駆動軸１５の共振成分を減衰させるインバースフィルタ処理を実施した後のガタ詰めトルク指令値でＭＧ１２にトルクを発生させるようにしている。これにより、ＭＧ１２のガタ詰めトルクにより駆動軸１５のトルクを負から正に変化させる際に、動力伝達系のギヤの歯打ちによるショックの発生を抑制しながら、ＭＧ１２のガタ詰めトルクによる駆動軸１５の共振を抑制して、駆動軸１５の共振によるショックの発生を効果的に抑制することができる。更に、ＭＧ１２のガタ詰めトルクにより駆動軸１５のトルクを負から正に変化させた後（つまりギヤのガタ詰め完了後）に、エンジン１１の燃焼を許可するようにしている。これにより、エンジン１１の初爆トルクとギヤのバックラッシュとの相乗効果でギヤが激しく歯打ちすることを回避して大きなショックが発生することを防止することができる。
【００３８】
また、本実施例では、車両の減速中でエンジン１１の燃焼停止中に車両駆動要求が発生したときに、インバースフィルタ２５の減衰率ξp を小さくして、インバースフィルタフィルタ処理による駆動軸１５の共振成分の減衰度合を強くするようにしている。これにより、ＭＧ１２のガタ詰めトルクにより駆動軸１５のトルクを負から正に変化させる際に、ＭＧ１２のガタ詰めトルクに含まれる駆動軸１５の共振成分を効果的に減衰させることができるため、駆動軸１５の共振の抑制効果を高めて、駆動軸１５の共振によるショックの抑制効果を高めることができる。
【００３９】
更に、本実施例では、エンジン１１の燃焼を許可したときに、制振Ｆ／Ｂ処理のゲインＫを大きくするようにしている。これにより、エンジン１１の初爆トルクによるショックを制振Ｆ／Ｂ処理により効果的に抑制することができる。
【００４０】
尚、上記実施例では、インバースフィルタ処理により駆動軸１５の共振成分を減衰させるようにしたが、これに限定されず、例えば、ローパスフィルタ処理（なまし処理）やバンドパスフィルタ処理等により駆動軸１５の共振成分を減衰させるようにしても良い。
【００４１】
また、上記実施例では、車両駆動要求が発生したときに、フィルタ処理による駆動軸１５の共振成分の減衰度合を強くするようにしたが、この処理（駆動軸１５の共振成分の減衰度合を強くする処理）を省略するようにしても良い。
【００４２】
また、上記実施例では、エンジン１１の燃焼を許可したときに、制振Ｆ／Ｂ処理のゲインＫを大きくするようにしたが、この処理（ゲインＫを大きくする処理）を省略するようにしても良い。
【００４３】
また、本発明は、図１に示す構成のハイブリッド車に限定されず、例えば、第１のクラッチ１７（エンジン１１とＭＧ１２との間のクラッチ）と第２のクラッチ１８（ＭＧ１２と変速機１３との間のクラッチ）のうちの一方又は両方を省略した構成のハイブリッド車に適用しても良い等、エンジンの動力を車輪の駆動軸に伝達する動力伝達系にモータを動力伝達可能に連結した構成のハイブリッド車に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…ＭＧ（モータジェネレータ）、１５…駆動軸、１６…車輪、２４…ＭＧ−ＥＣＵ（モータ制御手段）
【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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