(57)【要約】【課題】暗夜や積雪時などで障害物が視認できないときに車体の走行位置をＧＰＳ受信装置で受信して、障害物判断処理を実行する制御手段を具備した作業車両を提供する。【解決手段】地図情報を格納するデータベースＤ１と、前記地図情報に基づく作業機の位置検出手段及び位置表示手段とを有する作業車両において、作業車両の走行時に、現在の走行位置と、データベースＤ１に格納された障害物地図情報と比較し、障害物が近づくと警報を発する。また、前記警報時に、障害物の種類と位置を表示する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地図情報を格納するデータベースと、前記地図情報に基づく作業機の位置検出手段及び位置表示手段とを有する作業車両において、作業車両の走行時に、現在の走行位置と、データベースに格納された障害物地図情報と比較し、障害物が近づくと警報を発することを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記警報時に、障害物の種類と位置を表示することを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
地図情報を格納するデータベースと、前記地図情報に基づく作業機の位置検出手段及び位置表示手段とを有する作業車両において、作業車両の走行時に、現在の走行位置と、データベースに格納された農道地図情報と比較し、農道側端に所定距離近づくと警報を発することを特徴とする作業車両。
【請求項４】
前記データベースにおいて、地図情報に側溝位置及び河川位置情報及び法面位置情報を加えて格納することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両の技術に関し、特に暗夜や積雪時など障害物が容易に視認できないときの障害物判断処理を実行させる制御手段を具備する作業車両の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して車体の走行位置を認識するＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）受信装置を備えた農業用作業機は公知となっている（特許文献１参照）。これにより、例えば運転部のモニタに走行位置等を表示することにより、作業者に運転操作をしながら運転状態などの確認を容易に可能とさせる。また、前記ＧＰＳ受信装置から位置情報を管理者に送信することにより、管理者が作業車両を管理することを容易としている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８７４５５号公報
【特許文献２】特開平１１−２０３５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、暗夜や積雪時などで農作業をしたり、除雪作業をしたりするために作業車両を運転する場合、障害物と接近していることを認知することができず、突然障害物と接触する可能性があった。また、予め障害物があることは認識しているが、その障害物の位置を特定できない場合には、障害物付近を迂回して作業することとなり、効率的な作業ができなかった。
そこで本発明はかかる課題に鑑み、暗夜や積雪時などで障害物が視認できないときに車体の走行位置をＧＰＳ受信装置で受信して、障害物判断処理を実行する制御手段を具備した作業車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、地図情報を格納するデータベースと、前記地図情報に基づく作業機の位置検出手段及び位置表示手段とを有する作業車両において、作業車両の走行時に、現在の走行位置と、データベースに格納された障害物地図情報と比較し、障害物が近づくと警報を発するものである。
【０００６】
請求項２においては、前記警報時に、障害物の種類と位置を表示するものである。
【０００７】
請求項３においては、地図情報を格納するデータベースと、前記地図情報に基づく作業機の位置検出手段及び位置表示手段とを有する作業車両において、作業車両の走行時に、現在の走行位置と、データベースに格納された農道地図情報と比較し、農道側端に所定距離近づくと警報を発するものである。
【０００８】
請求項４においては、前記データベースにおいて、地図情報に側溝位置及び河川位置情報及び法面位置情報を加えて格納するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１においては、視界の悪い夜や雪の中のように地面の凹凸や溝等の障害物を作業者が発見しづらい状況での走行及び作業時に、障害物を回避して走行可能とする。
【００１１】
請求項２においては、溝や縁石やガードレールや欄干や標識や看板や電柱等の障害物の種類が判るので、回避方向が容易に判り、回避方法を容易に判断できる。
【００１２】
請求項３においては、視界の悪い夜や雪の中など農道の側端が目視し難い状況において農道を走行する場合、作業車両が側端に近づきすぎて脱輪や転倒するのを防止する。
【００１３】
請求項４においては、特に、側溝や河川や法面に作業車両が突っ込むと転倒のおそれがあるため、側溝や河川や法面を認識しながらできるだけ離れて走行することができ、大きな事故を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る作業車両の全体的な構成を示した側面図、図２は作業車両の平面図、図３は操向制御及び通信制御のブロック図である。図４はＧＰＳによるトラクタ位置情報を示す概略図、図５は障害物判断処理の流れ図、図６はＧＰＳによるトラクタ位置情報を示す概略図、図７は障害物判断処理の流れ図、図８は（ａ）表示部に表示する警告の一例を示す図、（ｂ）表示部に表示する警告の一例を示す図である。
【００１５】
本実施例に係る作業車両の一実施例であるトラクタについて、図１及び図２を用いて説明する。なお、本実施例にかかる作業車両はトラクタに限定するものではなく、例えば散布機やコンバインや除雪機やローダなどに本発明を適用することもできる。
１は作業車両の一例であるトラクタの走行機体で、走行機体１の前後部に夫々前輪２・２と後輪３・３とを備え、前記走行機体１前部のボンネット４内には図示せぬエンジンが配置されている。該ボンネット４の後方にはステアリングハンドル５が配設され、該ステアリングハンドル５の後方には運転座席６が配置されている。また、運転座席６の側部には主変速レバー、副変速レバー、ＰＴＯ変速レバー、ポジションレバー等が配設されている。
エンジンの後部にはクラッチハウジング７が配置され、クラッチハウジング７の後部に図示せぬミッションケースが配設され、該ミッションケースの左右両側面に固設した後車軸ケースを介して後輪３・３が取り付けられており、前記エンジンからの駆動力を前輪２・２及び後輪３・３に伝達可能として駆動する。
【００１６】
前記クラッチハウジング７の上部にフロア９が設けられており、該フロア９の正面視右側方下部には作業者が運転座席６に乗り込むための補助ステップ１０が配設されている。前記フロア９前方の左右にはブレーキペダル１１とクラッチペダル１２が配設されている。
前記フロア９の後方には前記後輪３・３の上方を覆うための左右フェンダ１６・１６と、機体後部を保護するリヤカバー１８と、前記左右フェンダ１６・１６の内側下部に配置され機体側面を保護する側板が一体的に連結固定されている。
前記走行機体１後方には、三点リンク機構１３を介して作業機の一例である耕耘ロータリ装置１４を昇降自在に装設させて耕耘作業を行うように構成している。
【００１７】
次にトラクタの制御手段について図３を用いて説明する。
前記トラクタのエンジンの回転数をアクセルの設定回転数に自動的に調節する電子ガバナなどのエンジン制御機構２３と、前記トラクタの走行速度を自動制御する油圧無段変速装置などの変速機構２４と、前記トラクタの走行進路を自動的に変更する油圧操向装置などの操向機構２５と、トラクタを片ブレーキ状態として左右旋回させる左右ブレーキ機構２６と、前記トラクタが方向転換するときに耕耘ロータリ装置１４を自動的に上昇及び下降させる油圧昇降シリンダなどの昇降機構２７とを操向コントローラ２８に接続させている。また、前記トラクタの方位を検出する方位センサ２９と、トラクタの前後傾斜を検出するピッチングセンサ３０と、トラクタの左右傾斜を検出するローリングセンサ３１と、ステアリングハンドル５のハンドル軸の回転などより操舵角を検出する操舵角センサ３２と、ミッションケースの副変速出力軸の回転より前輪２・２の回転を検出する車輪回転センサ３３とを操向コントローラ２８に接続させている。前記操向コントローラ２８は、演算部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク）等を備えた制御手段４０より構成されている。前記制御手段４０は電子計算機によって構成されている。
【００１８】
また、前記操向コントローラ２８とは別に通信制御用コントローラ４１を設けている。
前記制御手段４０には、通信制御用コントローラ４１が操向コントローラ２８と共に構成されている。ＧＰＳ衛生からの電波を受信するＧＰＳ受信機４２が入力側に接続されており、出力側には通信制御用コントローラ４１の記憶部に記憶したデジタルマップ上に車体の現在位置情報を画面表示する表示部４３が接続されている。また、前記トラクタにはユーザー用カメラ４４とマイク４５がステアリングハンドル５前方のダッシュボード上に配設され、作業機用カメラ４６が安全フレームの上部に配設され、温度センサ４７が運転席近傍に配設され、それぞれ前記通信制御コントローラ４１の入力側に接続されている。但し、カメラ４４・４６やマイク４５や温度センサ４７の配置位置は限定するものではなく、ユーザー用カメラ４４は作業者の周辺を撮影し、作業機用カメラ４６は作業機及び作業状態を撮影し、マイク４５は作業者や作業機や車両が発する音を録音でき、温度センサ４７は本体周囲温度温度を検知できる位置であればよい。
前記カメラ４４・４６で撮影した画像データやマイク４５で収集した音声データや温度データは前記通信制御用コントローラ４１の記憶部に記憶する。前記ユーザー用カメラ４４及びマイク４５はトラクタ周辺の状況、トラクタ本体の状況、及び作業者の状況を撮影および収集することが可能となっている。作業用カメラ４６は作業機自体の状態や作業機による作業状態を撮影可能となっている。また、前記制御手段には、デジタルマップに記載する溝や縁石やガードレールや欄干や標識や看板や電柱等の障害物の位置情報を格納したデータベースＤ１が接続されている。前記データベースＤ１は専用の記憶装置を用いて構築される。
【００１９】
また、前記操向コントローラ２８及び通信制御コントローラ４１を構成する制御手段４０はインターネットと接続して前記方位センサ２９、ピッチングセンサ３０、ローリングセンサ３１、操舵角センサ３２及び車輪回転センサ３３から入力されるデータと、ＧＰＳ受信機４２で受信した位置情報、カメラ４４の画像データ、マイク４５の音声データを監視センターに送付し、監視センターでは該送付されたデータ及び情報を分析し、表示可能とし、データベースＤ１に蓄積するようにし、トラクタや作業者の異常や事故等を未然に防止し、異常や事故等が生じた場合には原因を容易に追求できるようにしている。
【００２０】
つまり、このように構成することにより、監視センターに、作業者やトラクタ（本機）及び作業機の状況の詳細なデータを常時送信することが可能となるため、トラクタや作業機の異常を発見することにより故障や事故等を未然に防止し、故障を早期に発見し、トラクタの効率的な保全を図ることができる。また、故障や事故が発生した場合には、その原因を容易に追求して分析することが可能となり、容易に修理することができ、今後の故障や事故を防止するための対策を容易に講じることができる。さらに、作業状態を録画（撮影及び録音）することにより、作業効率や作業精度が低下した場合の原因究明や、作業効率や作業精度を上げるための対策や、作業状態の変化する原因究明等を図ることができる。
また、作業者の作業状況を監視することで、居眠りやよそ見等に対して注意したり、作業者自身の表情や行為に対して病気等の異常がないかの確認したり、作業者の異常行動により誤作動や不慮の事故が発生したか等を発見したりすることができ、画像データ及び音声データに基づいてその対策も容易にできるようになるのである。
【００２１】
また、該制御手段４０には、操向コントローラ２８及び通信制御コントローラ４１としての制御機能だけでなく、その他、開発試験時に必要な計測、解析機能を追加することが可能となっている。また、追加する計測、解析機能によっては、操向コントローラ２８及び通信制御コントローラ４１の制御機能に影響を与えない構成となっている。すなわち、追加する計測、解析機能と操向コントローラ２８及び通信制御コントローラ４１とを並列に実行することが可能となっている。
【００２２】
そして、前記ＧＰＳ受信機４２のアンテナは、前記表示部４３の上部に配設している。また、方位センサ２９やピッチングセンサ３０を運転座席６付近に配置させるように構成している。
前記ＧＰＳ受信装置であるＧＰＳ受信機４２を備えたことにより、ＧＰＳ衛星からの電波を受信してトラクタの走行位置を認識することが可能となる。また、運転座席６の前方に、デジタルマップ上に走行機体１の現在位置情報を画面表示する表示部４３を配設して、運転操作しながらの運転状態などの確認を容易に可能とさせて、作業能率を向上させることができるものである。
【００２３】
次に、トラクタ走行時の障害物判断処理について説明する。
トラクタ走行時の障害物判断処理では、前記ＧＰＳ受信機４２から受信した現在位置情報と、予め制御手段４０に接続されたデータベースＤ１に記憶していた障害物の位置とを照合し、障害物とトラクタの走行機体との距離が設定値以内になった（接近した）場合に、作業者に対して警報等を発して知らせるものである。このように構成することにより、視界の悪い夜や雪道の走行のように地面の凹凸や溝等の障害物を作業者が発見しづらい状況での走行及び作業時に、障害物を回避して走行可能とする。
【００２４】
以下、図５を用いて障害物判断処理の流れについて説明する。
まず、トラクタの走行を開始し、トラクタの走行機体１の現在位置をＧＰＳ受信機４２によって受信する（ステップ１０）。この際、図４に示すように、トラクタの走行機体１の中心線Ｃ１と平行で、走行機体の右端位置を通る直線Ｒ１及び走行機体の左端位置を通る直線Ｌ１が演算され求められる。なお、走行機体１の右端位置とは、耕耘ロータリ装置１４などの作業機を装着している場合には、最外側に位置する走行機体１本体または作業機の位置のことを指し、左も同様とする。
次に前記制御手段４０に接続されたデータベースＤ１に格納されたデジタルマップに障害物を記載したものを呼び出し（ステップ２０）、前記ＧＰＳ受信機４２から受信した走行機体の現在位置情報と照合することにより、トラクタの走行機体１の現在位置及び周辺の障害物情報を、運転座席６前方の表示部４３に表示する。ここで障害物とは、例えば側溝や地面の隆起又は陥没等である。また障害物を記憶したデジタルマップについては、インターネットを介して取得することも可能である。
【００２５】
更に、前記制御手段４０の演算部では、障害物とトラクタの走行機体１の右端位置を通る直線Ｒ１との距離ＤＲ（図４参照）と、障害物とトラクタの走行機体１の左端位置を通る直線Ｌ１との距離ＤＬ（図４参照）とを計算し（ステップ３０）、距離ＤＬと距離ＤＲとを比較する（ステップ４０）。なお、走行機体１の右端位置とは、耕耘ロータリ装置１４などの作業機を装着している場合には、最外側に位置する走行機体１本体または作業機の位置のことを指し、左も同様とする。
距離ＤＲが距離ＤＬよりも短い場合には（ステップ４０：ＹＥＳ）、この距離ＤＲが基準となる設定値Ａよりも小さくなるかどうか判断し（ステップ５０）、距離ＤＲが設定値Ａよりも小さくなる場合には（ステップ５０：ＹＥＳ）、機体右端が障害物に接触する危険があるものとして、図８（ａ）に示す警告を表示部４３に表示し、警報音を鳴らして作業者に対して警告を行う（ステップ５１）。このように警告を表示することにより、作業者に障害物を避けるように左へステアリングハンドル５を切ることを促すことができる。一方距離ＤＲが設定値Ａよりも大きくなる場合には、機体が障害物に接触する危険がないものとして通常走行を行う（ステップ６０）。
【００２６】
距離ＤＬが距離ＤＲよりも長い場合には（ステップ４０：ＮＯ）、この距離ＤＬが基準となる設定値Ａよりも小さくなるかどうか判断し（ステップ７０）、距離ＤＬが設定値Ａよりも小さくなる場合には（ステップ７０：ＹＥＳ）、機体左端が障害物に接触する危険があるものとして図８（ｂ）に示す警告を表示部４３に表示し、警報音を鳴らす等して作業者に対して警告を行う（ステップ７１）。このように警告を表示することにより、作業者に障害物を避けるように右へステアリングハンドル５を切ることを促すことができる。一方距離ＤＲが設定値Ａよりも大きくなる場合には、機体が障害物に接触する危険がないものとして通常走行を行う（ステップ８０）。
【００２７】
なお、設定値Ａは運転部に設けた設定器により変更可能としており、最初から障害物との距離が近い位置で走行する場合には設定値Ａを小さくすることにより、効果的に警告をすることが可能となる。
このように構成することにより、作業者が暗夜や積雪など障害物を視認できない状況でも、障害物の存在を認識できる。また、警告を表示部に表示し、警報音を鳴らすことにより、作業者に障害物の回避を促すことができる。
【００２８】
また、前記障害物判断手段は、トラクタが農道を走行する際に、前記ＧＰＳ受信機４２から受信した現在位置情報と、予め制御手段４０に接続されたデータベースＤ１に記憶していた農道地図情報における農道側端の位置とを照合し、側端とトラクタの前輪または車輪（または走行機体）との距離が設定値以内になった（接近した）場合に、作業者に対して警報等を発して知らせることができる。前記データベースＤ１の地図情報にはさらに側溝位置及び河川位置情報及び法面位置情報を加えて格納することができる。
【００２９】
以下、図７を用いて農道を走行する際の障害物判断処理の流れについて説明する。
まず、トラクタの走行を開始し、トラクタの走行機体１の現在位置をＧＰＳ受信機４２によって受信する（ステップ１１０）。この際、図６に示すように、トラクタの走行機体１の中心線Ｃ１と平行で、走行機体の右端位置を通る直線Ｒ１及び走行機体の左端位置を通る直線Ｌ１が演算され求められる。なお、走行機体１の右端位置とは、耕耘ロータリ装置１４などの作業機を装着している場合には、最外側に位置する走行機体１本体または作業機の位置のことを指し、左も同様とする。
次に前記制御手段４０に接続されたデータベースＤ１に格納された圃場マップに農道や側溝を記載したものを呼び出し（ステップ１２０）、前記ＧＰＳ受信機４２から受信した走行機体の現在位置情報と照合することにより、トラクタの走行機体１の現在位置及び側端との位置関係を、運転座席６前方の表示部４３に表示する。
【００３０】
更に、前記制御手段４０の演算部では、右側の農道側端とトラクタの走行機体１の右端位置を通る直線Ｒ１との距離ＤＲ（図６参照）と、左側の農道側端とトラクタの走行機体１の左端位置を通る直線Ｌ１との距離ＤＬ（図６参照）とを計算し（ステップ１３０）、距離ＤＬと距離ＤＲとを比較する（ステップ１４０）。なお、走行機体１の右端位置とは、耕耘ロータリ装置１４などの作業機を装着している場合には、最外側に位置する走行機体１本体または作業機の位置のことを指し、左も同様とする。
距離ＤＲが距離ＤＬよりも短い場合には（ステップ１４０：ＹＥＳ）、この距離ＤＲが基準となる設定値Ａよりも小さくなるかどうか判断し（ステップ１５０）、距離ＤＲが設定値Ａよりも小さくなる場合には（ステップ１５０：ＹＥＳ）、走行機体が農道右側端に近づき過ぎており、脱輪もしくは転倒する危険があるものとして、図８（ａ）に示す警告を表示部４３に表示し、警報音を鳴らして作業者に対して警告を行う（ステップ１５１）。このように警告を表示することにより、作業者に農道右側端を避けるように左へステアリングハンドル５を切ることを促すことができる。一方距離ＤＲが設定値Ａよりも大きくなる場合には、機体が障害物に接触する危険がないものとして通常走行を行う（ステップ１６０）。
【００３１】
距離ＤＬが距離ＤＲよりも長い場合には（ステップ１４０：ＮＯ）、この距離ＤＬが基準となる設定値Ａよりも小さくなるかどうか判断し（ステップ１７０）、距離ＤＬが設定値Ａよりも小さくなる場合には（ステップ１７０：ＹＥＳ）、走行機体が農道左側端に近づき過ぎており、脱輪若しくは転倒する危険があるものとして図８（ｂ）に示す警告を表示部４３に表示し、警報音を鳴らす等して作業者に対して警告を行う（ステップ１７１）。このように警告を表示することにより、作業者に農道左側端を避けるように右へステアリングハンドル５を切ることを促すことができる。一方距離ＤＲが設定値Ａよりも大きくなる場合には、機体が障害物に接触する危険がないものとして通常走行を行う（ステップ１８０）。
【００３２】
なお、設定値Ａは運転部に設けた設定器により変更可能としており、最初から側端との距離が近い位置で走行する場合には設定値Ａを小さくすることにより、効果的に警告をすることが可能となる。
このように構成することにより、作業者が暗夜や積雪など農道側端を視認できない状況でも、障害物の存在を認識できる。また、警告を表示部に表示し、警報音を鳴らすことにより、作業者に障害物の回避を促すことができる。
【００３３】
また、前記障害物の情報を位置だけでなく、障害物の大きさ、種類まで表示することも可能である。具体的には、前記制御手段４０に障害物の幅や高さ、側溝やガードレールや土手や橋等の種類等の情報を入力して、表示部に障害物の幅や種類等の情報を反映させて表示する。このように構成することにより、障害物の種類や大きさがわからないときと比較して、迂回などの対処を容易に判断することが可能となる。また、機体前端（作業機を装着している場合には、最前端に位置する本体または作業機、後も同様）と障害物までの距離や、機体後端と障害物までの距離も同様計測して、前進時または後進時に、設定距離に近づくと警報を発するように構成することができる。
【００３４】
以上のように、地図情報を格納するデータベースＤ１と、前記地図情報に基づく作業機の位置検出手段及び位置表示手段とを有する作業車両において、作業車両の走行時に、現在の走行位置と、データベースＤ１に格納された障害物地図情報と比較し、障害物が近づくと警報を発するものである。このように構成することにより、視界の悪い夜や雪の中のように地面の凹凸や溝等の障害物を作業者が発見しづらい状況での走行及び作業時に、障害物を回避して走行可能とする。
【００３５】
また、前記警報時に、障害物の種類と位置を表示するものである。このように構成することにより、溝や縁石やガードレールや欄干や標識や看板や電柱等の障害物の種類が判るので、回避方向が容易に判り、回避方法を容易に判断できる。
【００３６】
また、地図情報を格納するデータベースＤ１と、前記地図情報に基づく作業機の位置検出手段及び位置表示手段とを有する作業車両において、作業車両の走行時に、現在の走行位置と、データベースＤ１に格納された農道地図情報と比較し、農道側端に所定距離近づくと警報を発するものである。このように構成することにより、視界の悪い夜や雪の中など農道の側端が目視しづらい状況において農道を走行する場合、作業車両が側端に近づきすぎて脱輪や転倒するのを防止する。
【００３７】
また、前記データベースにおいて、地図情報に側溝位置及び河川位置情報及び法面位置情報を加えて格納するものである。このように構成することにより、特に、側溝や河川や法面に作業車両が突っ込むと転倒のおそれがあるため、側溝や河川や法面を認識しながらできるだけ離れて走行することができ、大きな事故を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例に係る作業車両の全体的な構成を示した側面図。
【図２】作業車両の平面図。
【図３】操向制御及び通信制御のブロック図。
【図４】ＧＰＳによるトラクタ位置情報を示す概略図。
【図５】障害物判断処理の流れ図。
【図６】ＧＰＳによるトラクタ位置情報を示す概略図。
【図７】障害物判断処理の流れ図。
【図８】（ａ）表示部に表示する警告の一例を示す図、（ｂ）表示部に表示する警告の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１    走行機体
２    前輪
３    後輪
２８    操向コントローラ
４０    制御手段
４１    通信制御コントローラ
４２    ＧＰＳ受信機
４３    表示部
【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】
2008224625.tif 000008
【図７】
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【図８】
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