(57)【要約】      （修正有）【課題】軽量化やレイアウトの自由度を妨げることなく、より衝突エネルギー吸収効率の高いフレーム構造を提供する。【解決手段】車体フレーム構造１は、フロントピラーロア１２から車体後方に延びる左右のサイドシル２１と、フロアサイドメンバ２２とを有して構成されるフロアフレーム部２０と、フロントピラーロア１２より車両前方に延びるアッパメンバ部３１と、前記前輪の中心軸Ｃより下方に位置し、前記フロアフレーム部２０の前方で車両前方に延びるロアメンバ部３４と、前記アッパメンバ部３１と前記ロアメンバ部３４とがこれらの前方で結合される結合部３５より車両前方に延びるフロントメンバ部３６とを有して構成されるフロントフレーム部３０と、前記フロントメンバ部３６の後方において前記アッパメンバ部３１に固定され、前記アッパメンバ部３１と前記フロアフレーム部２０とを接続するフロントメンバリヤ５０と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室下部に配され、車幅方向両端部に配されたフロントピラーロアから車体後方に延びる左右のサイドシルと、前記サイドシルよりも車幅方向内側において車体前後方向に延びる左右のフロアサイドメンバとを有して構成されるフロアフレーム部と、
車室前方に配され、前輪の中心軸より上方に位置し、前記フロントピラーロアより車両前方に延びるアッパメンバ部と、前記前輪の中心軸より下方に位置し、前記フロアフレーム部の前方で車両前方に延びるロアメンバ部と、前記アッパメンバ部と前記ロアメンバ部とがこれらの前方で結合される結合部より車両前方に延びるフロントメンバ部とを有して構成されるフロントフレーム部と、
前記フロントメンバ部の後方において前記アッパメンバ部に固定され、前記アッパメンバ部と前記フロアフレーム部とを接続する接続部材と、を備えたことを特徴とする車体フレーム構造。
【請求項２】
前記接続部材は、前記フロントメンバ部の延長線上の後方において前記アッパメンバ部に固定され、前記アッパメンバ部と前記フロアサイドメンバの前端部とを連結するフロントメンバリヤであることを特徴とする請求項１記載の車体フレーム構造。
【請求項３】
前記フロントメンバリヤは、長手方向に断面形状が連続する押出成形部材であり、前記フロントメンバ部の延長線上後方において車体前後方向に延びる前部と、前記フロアサイドメンバの前端に連続する後部と、前記前部から車幅方向内側下方に向かって斜めに延び前記後部に連続する中間部とを一体に有したことを特徴とする請求項２記載の車体フレーム構造。
【請求項４】
前記フロアフレーム部は、前記左右のフロントピラーロアの下部から車幅方向内側に向かって延びるとともにその車幅方向内側の端面が後方に向かうにつれて車幅内側に向かう斜面を形成するダッシュクロスメンバロアを有し、
前記フロントメンバリヤの前記前部の前端面は前記アッパメンバ部の突出部分の後側壁面に接合され、前記前部の外側壁面は前記アッパメンバ部の後部に接合され、
前記後部の外側壁面は、後方に向かうにつれて車幅内側に向かう斜面を形成し、前記ダッシュクロスメンバロアの前記内側端面に接合され、
前記後部の後端面は前記フロアサイドメンバの前端面の車幅方向内側部分に接合され、
前記ダッシュクロスメンバロアの後側壁面は前記フロアサイドメンバの前端面の車幅方向外側部分に接合されていることを特徴とする請求項３記載の車体フレーム構造。
【請求項５】
前記接続部材は、前記フロントピラーロアと一体に構成され、前記アッパメンバ部と前記サイドシルの前端部とを連結する延出部であることを特徴とする請求項１記載の車体フレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車室前方及び車室下部に配される車体フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体前部の車体フレーム構造として、左右の前輪の頭頂部とほぼ同じ高さに位置する左右のアッパフレームと、フロア部分とほぼ同じ高さに位置する左右のシャシメンバに加え、前輪の中心軸とほぼ同じ高さにおいて車体前後方向へ延びる左右のフロントサイドメンバが配置されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この左右のフロントサイドメンバの車幅方向内側にエンジン及びトランスミッションが配置される。このようなフレーム構造では最大操舵時に前輪がフロントサイドメンバと干渉する場合があるため、衝突エネルギー吸収性能の向上と操舵角を考慮して、前輪がフロントメンバ部よりも車幅方向内側へ進入できる空間を形成し、フロントメンバ部が中心領域とエンジン及びトランスミッションとの間を通らないようなレイアウトにする技術が提供されている（例えば特許文献２参照）。この車体フレーム構造は、前輪の中心軸より上方に位置し、フロントピラーロアより車両前方に延びるアッパメンバ部と、前記前輪の中心軸より下方に位置し、フロアの前端部より車両前方に延びるロアメンバ部と、前記前輪より前方で結合する結合部と、前記結合部より車両前方に延びるフロントメンバ部とを備えている。このような車体フレーム構造において、衝突等の際に車体前方から入力される力は、左右のフロントメンバ部からアッパメンバ部及びロアメンバ部に分散して入力される。
【特許文献１】特許第２８９０９３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４３１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した車体フレーム構造では、次のような問題があった。すなわち、より高い衝突エネルギー吸収効率を求めるには、フロントメンバ部から上下に分散されてアッパメンバ部及びロアメンバ部に伝達されたエネルギーを、さらに吸収する構造が必要となる。しかしながら、エネルギー吸収のための部材を別途追加すると軽量化やレイアウトの自由度を妨げる場合がある。
【０００４】
そこで、本発明は、フロントフレーム部のエネルギーをフロアフレーム部に伝達させる構成とすることで、軽量化やレイアウトの自由度を妨げることなく、より衝突エネルギー吸収効率の高いフレーム構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態にかかる車体フレーム構造は、車室下部に配され、車幅方向両端部に配されたフロントピラーロアから車体後方に延びる左右のサイドシルと、前記サイドシルよりも車幅方向内側において車体前後方向に延びる左右のフロアサイドメンバとを有して構成されるフロアフレーム部と、車室前方に配され、前輪の中心軸より上方に位置し、前記フロントピラーロアより車両前方に延びるアッパメンバ部と、前記前輪の中心軸より下方に位置し、前記フロアフレーム部の前方で車両前方に延びるロアメンバ部と、前記アッパメンバ部と前記ロアメンバ部とがこれらの前方で結合される結合部より車両前方に延びるフロントメンバ部とを有して構成されるフロントフレーム部と、前記フロントメンバ部の後方において前記アッパメンバ部に固定され、前記アッパメンバ部と前記フロアフレーム部とを接続する接続部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の一形態にかかる車体フレーム構造は、前記接続部材は、前記フロントメンバ部の延長線上の後方において前記アッパメンバ部に固定され、前記アッパメンバ部と前記フロアサイドメンバの前端部とを連結するフロントメンバリヤであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の一形態にかかる車体フレーム構造は、前記フロントメンバリヤは、長手方向に断面形状が連続する押出成形部材であり、前記フロントメンバ部の延長線上後方において車体前後方向に延びる前部と、前記フロアサイドメンバの前端に連続する後部と、前記前部から車幅方向内側下方に向かって斜めに延び前記後部に連続する中間部とを一体に有したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の一形態にかかる車体フレーム構造は、前記フロアフレーム部は、前記左右のフロントピラーロアの下部から車幅方向内側に向かって延びるとともにその車幅方向内側の端面が後方に向かうにつれて車幅内側に向かう斜面を形成するダッシュクロスメンバロアを有し、前記フロントメンバリヤの前記前部の前端面は前記アッパメンバ部の内側に突出した突出部分の後側壁面に接合され、前記前部の外側壁面は前記アッパメンバ部の後部における内側壁面に接合され、前記後部の外側壁面は、後方に向かうにつれて車幅内側に向かう斜面を形成し、前記ダッシュクロスメンバロアの前記内側端面に接合され、前記後部の後端面は前記フロアサイドメンバの前端面の車幅方向内側部分に接合され、前記ダッシュクロスメンバロアの後側壁面は前記フロアサイドメンバの前端面の車幅方向外側部分に接合されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一形態にかかる車体フレーム構造は、前記接続部材は、ダイカスト材により前記フロントピラーロアと一体に構成され、前記アッパメンバ部と前記サイドシルの前端部とを連結する延出部であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上記構成により、軽量化やレイアウトの自由度を妨げることなく、より衝突エネルギー吸収効率の高いフレーム構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
[第１実施形態]
以下、本発明に係る第１の実施形態の車体フレーム構造について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、自動車の進行方向を基準に前方（前側）、後方（後側）、左右幅方向を定義し、自動車の幅方向の中心に向かう方向を内方向（内側）、自動車の中心から幅方向に広がる方向を外方向（外側）とする。重力の作用する方向を下方向（下側）、重力に逆らう方向を上方向（上側）とする。図中矢印Ｘ、Ｙ及びＺは直交する３方向を示し、矢印Ｘは車体前方、矢印Ｙは車幅方向左側、矢印Ｚは車体上方向を指している。また、左右で同様な構成については適宜説明を省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態にかかる自動車（車両）の車体フレーム構造の一部を示している。図１、図２及び図３に示すように、左右のフロントピラアッパ１１の下部にそれぞれ形成された左右のフロントピラーロア１２の間に車幅方向に向かって延びるカウルトップ１３、ダッシュクロスメンバアッパ１４、ダッシュクロスメンバロア１５が設けられている。カウルトップ１３はフロントピラーロア１２の上部に配され、車幅方向中央部分が前方に向かうように湾曲している。ダッシュクロスメンバアッパ１４はカウルトップ１３よりも下方に配置され、車幅方向中央部分が下方となるように湾曲形成されている。ダッシュクロスメンバロア１５はダッシュクロスメンバアッパ１４よりも下方に配され、フロントピラーロア１２の下部から内側に向かって延出している。ダッシュクロスメンバロア１５の内側端面１５ａは前方から後方に向かって内側に向かう斜面を形成している。なお、中空部材の端面とは、中空部の周りの外周部分の端面を指す。
【００１３】
左右のフロントピラーロア１２の下部から、車体後方に向けてサイドシル２１が夫々延びている。サイドシル２１の後端部は後輪（不図示）より手前に位置する。サイドシル２１よりも内側においてフロアサイドメンバ２２がダッシュクロスメンバロア１５の内側の端部に接続され車体後方に向かって延びている。車幅方向中央部分にはバックボーン２３が車体前後方向に延びている。
【００１４】
左右のサイドシル２１の間には、車幅方向に延びる各種クロスメンバ２４，２５，２６が設けられている。ダッシュクロスメンバロア１５及び各種クロスメンバ２４，２５，２６の外側の端面は左右のサイドシル２１の内側壁面２１ａに溶接などにより接合されている。
【００１５】
後輪の手前に配されたクロスメンバ２６にフロアサイドメンバ２２及びバックボーン２３の後端部が接合されている。各種クロスメンバ２４，２５，２６の下面と、フロアサイドメンバ２２の上面とは交差する部分においてそれぞれ溶接などにより接合されている。またクロスメンバ２４、２５の内側の端面はバックボーンサイドパネル２７を介してバックボーン２３に接続されている。
【００１６】
これら前後方向に延びるサイドシル２１、フロアサイドメンバ２２及びバックボーン２３と、車幅方向に延びるダッシュクロスメンバロア１５及び各種クロスメンバ２４〜２６とが互いに交差してラダー状に組み合わされ、フロアフレーム部２０を構成している。このフロアフレーム部２０の上部に、車室の床を形成するフロアパネル（不図示）が溶接等で固定される。
【００１７】
フロアフレーム部２０や後述するフロントフレーム部３０を構成する各種フレーム材１３〜１５、２１〜２６、３６、４２等は、例えばアルミニウム合金などの軽合金鋳物から細長形状に形成された押出成形部材からなり、その断面形状は例えば中空部を有する四角形状に構成され、一定の閉断面で長手方向に連続している。湾曲形状のカウルトップ１３やダッシュクロスメンバアッパ１４、はその断面形状が連続する範囲で曲げ変形されて構成される。
【００１８】
フロントピラアッパ１１の下端とフロアフレーム部２０の車幅方向端部とを繋ぐ左右のフロントピラーロア１２はアルミダイカスト材などの軽合金鋳物で構成されている。フロントピラーロア１２の前端部から連続するように、図３に破線で示す前輪Ｗの中心軸Ｃより上方において車体前方かつ下方に向かって湾曲して延びるフロントサイドメンバアッパ３１（アッパメンバ部）が設けられている。フロントサイドメンバアッパ３１の後端面とフロントピラーロア１２の前端面とは溶接により接合されている。フロントサイドメンバアッパ３１はアルミダイカスト材などの軽合金鋳物で構成されている。フロントサイドメンバアッパ３１の後部内側面に、スプリングハウス３２が車体内部方向側に突出するように一体形成されて突出部分を構成している。このスプリングハウス３２よりも前方かつ下方におけるフロントサイドメンバアッパ３１の内側面にフェンダーシールドパネル３３が内側方向に突出して一体形成され、突出部分を構成する。
【００１９】
前輪Ｗの中心軸Ｃより下方でフロアフレーム部２０とほぼ同じ高さにおいて、ダッシュクロスメンバロア１５の外側両端部近傍から車体前方に向かって連続して延びるフロントサイドメンバロア３４（ロアメンバ部）が設けられている。フロントサイドメンバロア３４は、左右のサイド部３４ａが車幅方向内側に向かって湾曲し、互いに近接する部分において連結され、平面視においてＨ字状となるようにアルミダイカスト材などの軽合金鋳物で一体形成されている。フロントサイドメンバアッパ３１の下方であって、フロントサイドメンバロア３４の湾曲部分の外側に形成された左右の空間Ｓに前輪Ｗが配置される。
【００２０】
フロントサイドメンバアッパ３１の前端部とフロントサイドメンバロア３４の前端部とは、前輪Ｗよりも前方に配される結合部３５において例えばボルト締めにより結合されている。図２に示すように、平面視において、結合部３５付近の形状はＹ字状になっている。左右の結合部３５の前方には、車体前方に向けて延びるフロントサイドメンバ（フロントメンバ部）３６がそれぞれ設けられている。結合部３５の前端部とフロントサイドメンバ３６の後端部とは、溶接又はボルト締めにより固定されている。
【００２１】
フロントサイドメンバ３６の前方には車体前方に向けて延びるクラッシュボックス３９が設けられている。フロントサイドメンバ３６の前端部とクラッシュボックス３９の後端部とは、それぞれに設けられたフランジ部４０、４１を介して溶接又はボルト締めにより固定されている。クラッシュボックス３９は車両が低速度で衝突した際に積極的に軸圧潰することで、衝突のエネルギーを吸収し、クラッシュボックス３９より後方の部分が損傷を防ぐ機能を有する。
【００２２】
左右のクラッシュボックス３９の前端部の間に車幅方向に延びるフロントバンパービーム４２が設けられている。フロントバンパービーム４２は左右のクラッシュボックス３９や更にその後方にあるフロントサイドメンバアッパ３１やフロントサイドメンバロア３４等の左右の各種フレーム部材３１に衝突のエネルギーを振り分ける機能を有する。
【００２３】
カウルトップ１３、ダッシュクロスメンバアッパ１４、フロントサイドメンバアッパ３１、フロントサイドメンバロア３４、フロントサイドメンバ３６、フロントバンパービーム４２等によって車体のフロントフレーム部３０が構成される。
【００２４】
フロントサイドメンバアッパ３１の後部とフロアサイドメンバ２２の前端部との間に、両者を連結する接続部としてのフロントメンバリヤ５０が設けられている。フロントメンバリヤ５０はフロントサイドメンバアッパ３１から後方に略水平に延びる水平前部（前部）５１と、この水平前部５１から下方に緩やかなカーブを介して斜め後下方向、かつ車幅方向内側に向かって延びる斜中間部（中間部）５２と、斜中間部５２の後端から緩やかなカーブを介して後方、かつ、車幅方向内側に水平に延びる水平後部（後部）５３とが連続して一体に成形されている。フロントメンバリヤ５０はアルミニウム合金など軽合金塊の押出し成形によって得られ、例えば四角形の中空部を有する中空断面（閉断面形状）が長手方向に連続する細長の押出し部材からなり、一定の閉断面形状が連続する範囲で曲げ加工が施されて構成される。
【００２５】
水平前部５１はフロントサイドメンバ３６と車幅方向及び高さ方向において同位置に配され、フロントサイドメンバアッパ３１を介してフロントサイドメンバ３６の延長線上に連続するように前後方向に延びている。水平前部５１の前端面５１ａはフロントサイドメンバアッパから内側に突出した突出部としてのフェンダーシールドパネル３３の後側壁面３３ａに接合されている。水平前部５１の外側壁面５１ｂはフロントサイドメンバアッパ３１の後端部の内側壁面３１ａの形状に沿うように形成され、スプリングハウス３２の下方であってフェンダーシールドパネル３３の後方において溶接によりフロントサイドメンバアッパ３１の内側壁面３１ａに接合されている。
【００２６】
図２、図４及び図５に示すように、水平後部５３の外側壁面５３ａはダッシュクロスメンバロア１５の内側端面１５ａの斜面形状に沿うように形成され、ダッシュクロスメンバロア１５の内側端面１５ａに溶接により接合されている。また、水平後部５３の後端面５３ｂはフロアサイドメンバ２２の前端面の内側部分に溶接により接合されている。ダッシュクロスメンバロア１５の後側壁面１５ｂはフロアサイドメンバ２２の前端面の外側部分に溶接により接合されている。すなわち、ダッシュクロスメンバロア１５、フロアサイドメンバ２２及びフロントメンバリヤ５０の３つの部材はその端面及び側壁面同士が図に示す溶接部分において溶接され、互いに接合されている。
【００２７】
上記のように構成されたフレーム構造１では、前部から入力される衝撃力は、フロントバンパービーム４２により左右に振り分けられ、クラッシュボックス３９の変形で吸収されるとともにフロントサイドメンバ３６に伝達される。フロントサイドメンバ３６に入力された衝撃力はフロントサイドメンバアッパ３１及びフロントサイドメンバロア３４に振り分けられて分散して伝達されるとともにフロントメンバリヤ５０を介してフロアサイドメンバ２２に伝達される。このとき一体成形の押し出し材で構成されるフロントメンバリヤ５０の座屈変形によって衝撃エネルギーが吸収される。
【００２８】
本実施形態にかかる車体フレーム構造１は以下に掲げる効果を奏する。すなわち、フロントサイドメンバアッパ３１からフロアサイドメンバ２２及びダッシュクロスメンバロア１５に接続されるフロントメンバリヤ５０によりフロントフレーム部３０とフロアフレーム部２０とを繋ぎ、前方からの衝撃力をフロアフレーム部２０に伝達することができるため、衝撃力の吸収効率が向上する。フロントメンバリヤ５０、フロアサイドメンバ２２、及びダッシュクロスメンバロア１５を互いに側壁面及び端面で溶接したことにより衝突エネルギーを効率よく分散することができる。
【００２９】
また、フロントメンバリヤ５０はフロントサイドメンバ３６の延長線上に延びる水平前部５１を備え、一定の閉断面が連続して続き、フロアサイドメンバ２２に接続されるように構成されているため、効率よく力を伝達することができる。フロアフレーム部２０、フロントフレーム部３０及びフロントメンバリヤ５０を一定の閉断面形状が連続するアルミ製の押出成形品で構成したため、高い強度を確保しつつ軽量化することができるとともに、衝突時には前方から後方に順に軸圧潰して変形するため、車室を大きく変形させることなく高い衝撃吸収量を確保することができる。
【００３０】
アッパフレームとフロントサイドメンバの機能を持つフロントサイドメンバアッパ３１を前輪Ｗの中心軸Ｃよりも上方に設け、シャシメンバとフロントサイドメンバの機能を持つフロントサイドメンバロア３４を内側に設けたことにより、フロントサイドメンバ３６が前輪Ｗの中心領域とエンジン及びトランスミッションとの間を通らないようなレイアウトにすることができる。したがって、アッパフレームやシャシメンバに加えて前輪Ｗの中心軸Ｃの高さに横断面積の大きいフロントサイドメンバを車輌前後方向に延びるように配して強度を確保するフレーム構造と比較して、前輪Ｗの最大操舵時の切れ角を大きく設定することができる。また、結合部３５をＹ字状とし、車幅方向に断面中心線がずれているフロントサイドメンバアッパ３１の前端部とフロントサイドメンバロア３４の前端部とを結合したため、自動車に要求される衝突時の衝突エネルギー吸収性能を確保することができる。前記フロントメンバリヤ５０も前輪Ｗの最大操舵時の切れ角を確保している。
【００３１】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係るフレーム構造について図６及び図７を参照して説明する。なお、接続部材以外の構成等については上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００３２】
本実施形態にかかるフレーム構造２では、接続部材として、フロントピラーロア１２にフロントサイドメンバ３６の延長線上においてフロントサイドメンバアッパ３１の後部からサイドシル２１の前端部に連続するように延出形成された延出部６０を備えている。延出部６０はフロントピラーロア１２に一体に形成され、フロントサイドメンバアッパ３１の後部で内側に突出形成されたスプリングハウス３２の後端に連続するように配されている。延出部６０はフロントサイドメンバアッパ３１の下方において、車体内側に入り込むように延出しており、この延出部６０の外側には前輪Ｗ用の空間Ｓが確保される。延出部６０を有するフロントサイドメンバアッパ３１とフロントピラーロア１２が接合されることで、フロントサイドメンバアッパ３１の下部外側に前輪用の空間を確保した状態で、フロントサイドメンバ３６の後端からフェンダーシールドパネル３３、スプリングハウス３２、及び延出部６０を介してサイドシル２１までが連続する。
【００３３】
このような構成の車体フレーム構造２において、車体前方に入力された衝突力は、矢印で示すように、フロントサイドメンバアッパ３１、フロントサイドメンバロア３４及び延出部６０に分散して伝達される。延出部６０に入力された力は矢印で示すようにサイドシル２１に伝達される。
【００３４】
本実施形態においても上述した第１実施形態にかかるフレーム構造１と同様の効果が得られる。
【００３５】
なお本発明を実施するにあたり、格構成部材の具体的な形状や各種フレーム部材の断面形状など本発明の構成要素を発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる車体フレーム構造を示す斜視図。
【図２】同車体フレーム構造を示す平面図。
【図３】同車体フレーム構造を示す側面図。
【図４】同実施形態にかかるフロントメンバリヤの接続構造を示す斜視図。
【図５】同実施形態にかかるフロントメンバリヤの接続構造を示す側面図。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる車体フレーム構造を示す斜視図。
【図７】同車体フレーム構造を示す側面図。
【符号の説明】
【００３７】
１１…フロントピラー、１２…フロントピラーロア、１３…カウルトップ、
１４…ダッシュクロスメンバアッパ、１５…ダッシュクロスメンバロア、
１５ａ…内側端面、１５ｂ…後側壁面、２０…フロアフレーム部、２１…サイドシル、
２１ａ…内側壁面、２２…フロアサイドメンバ、３０…フロントフレーム部、
３１…フロントサイドメンバアッパ、３１ａ…内側壁面、３２…スプリングハウス、
３３…フェンダーシールドパネル、３３ａ…後側壁面、
３４…フロントサイドメンバロア、３４ａ…サイド部、３５…結合部、
３６…フロントメンバ部、５０…フロントメンバリヤ、５１…水平前部、
５１ａ…前端面、５１ｂ…外側壁面、５２…斜中間部、５３…水平後部、
５３ａ…外側壁面、５３ｂ…後端面、６０…延出部。
【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】
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【図７】
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