(57)【要約】【課題】降雨量を高感度で、センシング可能である雨滴感知装置を提供すること。【解決手段】雨滴感知装置１は、光を照射する発光部２と照射した光を受ける受光部３とを備えている。これらの発光部２と受光部３との間には、光が透過する一対の光透過板７を設け、所定の隙間１２を開けてかつ平行に配置している。光透過板７の上側には、雨滴導入板１０が所定の間隔を開けて多数並設した。各雨滴導入板１０間に形成した隙間は、光透過板７で形成される隙間１２と連通するように配置した。このような、光透過板７の並設構造により、発光部２と受光部３との間を通過する雨滴が、光透過板７の隙間１２を通過するため、雨滴の断面積が拡大される。そのため、雨滴は確実に発光部２と受光部３のセンシング部により検出される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と該発光部から発する光を受ける受光部とを備え、前記発光部と受光部の間を雨滴が通過する際の光の変化を前記受光部で検出することにより雨滴の有無を感知する雨滴感知装置において、前記発光部と前記受光部の間に、複数枚の板を間隔を置いて並設した雨滴拡大部を設けたことを特徴とする雨滴感知装置。
【請求項２】
前記雨滴拡大部を構成する前記板の間隔が０．５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の雨滴感知装置。
【請求項３】
前記雨滴拡大部の上部に、該雨滴拡大部を構成する板の間隔よりも狭い間隔で並設した複数の雨滴導入板から成る雨滴導入部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の雨滴感知装置。
【請求項４】
前記雨滴導入部を構成する雨滴導入板の枚数が、前記雨滴拡大部を構成する板の枚数より多いことを特徴とする請求項３に記載の雨滴感知装置。
【請求項５】
前記雨滴導入部の雨滴受け面が前記雨滴拡大部の雨滴導入面よりも広いことを特徴とする請求項３に記載の雨滴感知装置。
【請求項６】
前記雨滴拡大部の下方に雨滴を吸引する雨滴排出機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の雨滴感知装置。
【請求項７】
前記雨滴拡大部と雨滴導入部を一体で設けたことを特徴とする請求項３に記載の雨滴感知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、降雨時に雨滴を感知し、例えば自動車のワイパー等を自動制御する雨滴感知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
雨滴によりウインドウガラスが濡れると、視認性の低下を伴うためワイパーを駆動する。このワイパー操作は、操作ノブヘの視線の移動や人手によるワイパー操作を行うため、運転操作の負担となる。降雨時のワイパー操作を軽減させる目的として、現在では、雨滴を感知しワイパーの起動および動作速度を自動制御する方法が種々開発されている。
それらのうち、特開平１０−６２５５８号公報（特許文献１）に開示された技術は、図１３に示すように、光を照射する発光部５１と、その光を受ける受光部（フォトダイオード）５２とを間隔を開けて配置している。そして、それらのセンサー間の検出エリア５５内に、雨滴５３が通過する際の光の変化を受光部５２で検出して、雨滴５３を感知する方法を採用している。
特開平４−１９４６５７号公報（特許文献２）に開示された技術では、図１５に示すように、一対の櫛状の電極６４を設け、互いの櫛の刃を、刃と刃との間に間隔を開けて挿入したような金属電極６４を配置している。そして、両金属電極６４上に付着した雨滴６３により、両金属電極６４間を短絡させた感知方法を採用している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−６２５５８号公報　（要約、第２図）
【特許文献２】
特開平４−１９４６５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の特開平１０−６２５５８号公報の光センシング方式では、図１４（図１３のＸ−Ｘ線方向の断面図）に示すように、検出エリア５５が狭く、小雨時の雨滴５３を感知し難いという問題点があった。
後者の特開平４−１９４６５７号公報の電極方式では、検出エリアは広くとれるが、電極６４上の乾湿状態と降雨の有無をリニアにリンクさせるために、電極６４に一旦付着した雨滴６３を迅速に除去する必要がある。そのため、電極６４上に圧縮エアを吹き付け、電極６４上に付着した雨滴６３を除去する方法を採用しているが、大掛かりとなり車載する点で問題となる。さらに、当該公報では、電極６４上の雨滴除去エアを、電極６４の腐食防止にも利用しているが、実際には圧縮エアをエンジン停止時など常に噴射することは困難である。電極６４が濡れる状況は、エンジン稼働時以外の駐車中でも考えられるため、電極６４の腐食を防止することは困難であり腐食の間題を解決することはできない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、従来技術の欠点を補うため、小雨時でも高感度にセンシング可能であり、汚れの影響を受けにくく、センシング部への雨滴の導入とセンシング部からの雨滴の排出が迅速に行える雨滴感知装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の雨滴感知装置は、発光部と該発光部から発する光を受ける受光部とを備え、前記発光部と受光部の間を雨滴が通過する際の光の変化を前記受光部で検出することにより雨滴の有無を感知する雨滴感知装置において、前記発光部と前記受光部の間に、複数枚の板を間隔を置いて並設した雨滴拡大部を設けた。
前記雨滴感知装置は、前記雨滴拡大部を構成する前記板の間隔が０．５ｍｍ未満とすることができ、また、前記雨滴拡大部の上部に、該雨滴拡大部を構成する板の間隔よりも狭い間隔で並設した複数の雨滴導入板から成る雨滴導入部を設けることもできる。
前記雨滴感知装置は、前記雨滴導入部を構成する雨滴導入板の枚数が、前記雨滴拡大部を構成する板の枚数より多くすることができ、前記雨滴導入部の雨滴受け面が前記雨滴拡大部の雨滴導入面よりも広くすることができる。
また、前記雨滴感知装置は、前記雨滴拡大部の下方に雨滴を吸引する雨滴排出機構を設けることができる。
さらに前記雨滴感知装置は、前記雨滴拡大部と雨滴導入部を一体で設けることもできる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による雨滴感知装置について、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る雨滴感知装置１は、図１〜図３に示すように光を照射する発光部２と照射した光を受ける受光部３とを利用した光センサー方式である。このセンシング部の発光部２と受光部３との間に光の透過６が可能な板（以後、光透過板７と記す。）を２枚（本実施の形態では２枚）以上並べた構造を有している。この一対の光透過板７は、本実施の形態では同形で四角形状であり、平行に所定の間隔ｙを開け、光透過板７の面が垂直に配置している。ただし、傾斜して配置してもよい。そして、光透過板７の面に対して、発光部２の照射光が直交するように、発光部２と受光部３とを光透過板７面に対して直角に配置している。
【０００７】
また、光透過板７の上側に配置される雨滴の導入部にも、逆台形状の板（以後、雨滴導入板１０と記す。）を所定の間隔ｘを開けて多数並設した。雨滴導入板１０は、台形状の長辺を上側に向けて配置し、雨滴導入面９には本並設板のその長辺側の端面が上端面１１としてなるように構成し、この雨滴導入板１０の板面は、光透過板７の板面の向きと直交するように配置した。すなわち、光透過板７で形成される隙間１２と雨滴導入板１０で形成される隙間１３が直交するように配置した。いずれの隙間１２，１３も傾斜して配置することも可能であるが、垂直に配置したほうがよい。
【０００８】
このような、光透過板７の並設構造により、センシング部の発光部２と受光部３との間を通過する雨滴４は、並設された光透過板７の隙間１２を通過する。よって、図４に示すように、雨滴４は隙間１２により広げられ雨滴４の断面積が拡大される。これは、従来のように単に発光部２と受光部３との間の空間を通過する方法と比較すると、１滴の雨滴４の面積が広がるため、センシング部により感知することが、確実に可能となる。ここで、雨滴４の粒径は、０．５〜５ｍｍ〔総合衛生公衆衛生学・上巻（外山敏夫）参照〕といわれているため、光透過板７の隙間１２は、０．５ｍｍ未満が有効である。ただし、小さな雨滴４を検知する必要がなく、大きな雨滴４のみを検知すればよい他の用途では、隙間１２の大きさをそれよりも大きくすることができる。
【０００９】
また、光透過板７の上に雨滴導入板１０を併設することにより、雨滴４は雨滴導入板１０同士の非常に狭い隙間１３を通過する。よって、並設された雨滴導入板１０自体がフィルタ同様の役目を果たし、光透過板７の隙間１２へのゴミの侵入を防止する。仮に、雨滴導入板１０の隙間１３を通過する程度のゴミが通過しても、図３に示すように、光透過板７の隙間１２を雨滴導入板１０の隙間１３より大きくして、ゴミは光透過板７の隙間１２を通過することができ、何ら支障を来たさない。ここで、雨滴導入板１０に撥水効果を施すことにより、雨滴導入板１０へのゴミの付着を軽減することができる。
【００１０】
また逆に、親水性のある光触媒コーティングを行うことにより、ゴミの付着を防止することも可能である。この並設した雨滴導入板１０のメリットとして、光透過板７にゴミ等が入ることを防止しするだけでなく、雨滴導入面９の導入孔である隙間１３をできるだけ増やすことができ、降下後の雨滴４を効率よく回収することが可能となる。ここで、隙間１３の増加に関しては、雨滴導入板１０をさらに並設させて増やす方法だけに限らず、雨滴導入板１０の上端面１１を長さ方向へ延ばして、雨滴導入板１０の隙間１３の長さを延長しても実現可能である。また、雨滴４の効率的な回収を考えると、雨滴導入面９と降雨角度は垂直に近いほうが有効である。
【００１１】
次に、上記の雨滴導入板１０および光透過板７の隙間１２，１３に入った雨滴４を強制的に吸引する手段について図５を参照しながら説明する。
この手段は、雨滴導入面９に付着した雨滴４が、雨滴導入板１０の隙間１３に迅速に吸引され、引き続き光透過板７を素早く通過して強制排出させる役割を果たす。つまり、車両の走行時に雨滴導入板１０の表面に降った雨滴４を、雨滴導入板１０間の隙間１３に強制吸引する。次いで、この隙間１３から光透過板隙間１２（センシング部）へ雨滴４を強制排出させ、光透過板隙間１２からの雨滴４の排出を迅速に行うことにより、隙間１２を通る雨滴４の感知ＯＮ／ＯＦＦを迅速化し、光透過板隙間１２の乾湿状態を降雨の有無とリニアにリンクさせることを可能とする。この手段に対する具体的な機構は、下記の実施例で詳細に説明する。
【００１２】
図６は、降雨量に応じたセンシング部の反応を示す図である。上下に３つ並べたグラフのうち、上段のグラフは雨量が少ない場合を示し、中段、下段にしたがって、雨量が多い場合を示す。縦軸に出力Ｖを示し、横軸に時間Ｔを示す。出力Ｖは、光透過板７間に雨滴４が通過した時にタイミングを合わせて縦線Ｓを示している。
雨量の程度の感知方法は、単位時間あたりの雨量を計測するのではなく、この図６に示すように、雨滴４が光透過板７の隙間１２を通る光の変化の間隔で判断する。つまり、雨量が少ない小雨時は、図６の上段に示すように、受光部３でセンシングする光の変化が断続的であり、雨量がそれよりも多くなると、図６の中段に示すように、光の変化の間隔の周期が短くなる。雨量が多いときは、隙間１２に雨が充填し続け、図６の下段に示すように、受光部３のセンシングする光の変化がなくなり、連続的に雨滴４の存在を検出する。
自動車のワイパー速度は、図６の上段のように、光の変化数が少ない場合は、ワイパーの動作速度を小さくまたは間欠的にし、図６の中段、下段に従うにつれてワイパー動作を早くすることができる。
【００１３】
また、光透過板７に撥水処理を施すことにより、センシングのＯＮ／ＯＦＦの反応を機敏にする効果がある。撥水処理を施した光透過板７においては、光透過板７と雨滴４の接触角が大きく雨滴４が通過した光透過板７上の水分の除去速度が、撥水処理を施していない光透過板７と比較して速いことがわかった。この作用は、降雨のＯＮ／ＯＦＦとセンシング部の乾湿がリニアにリンクすることを助長することができる。撥水処理は、雨滴導入板１０の上端面１１及び（または）雨滴導入板１０の隙間１３を形成する各々の対向する面に施すことも可能である。これにより雨滴導入板１０にゴミの付着を防止するとともに、感知速度を高めることができる。ここで、光透過板７及び（または）雨滴導入板１０は、撥水処理を施すのではなく、プレート自体に撥水性を有する樹脂材料等を利用することも可能である。撥水処理が不要のため、生産工数の削減を図ることができる。なお、光透過板７は透明のものを使用する。
【００１４】
【実施例】
本発明の実施例に基づいて説明する。
図７及び図８に雨滴感知装置１の雨滴導入板１０は、撥水性を有するＰＰ樹脂板１４を使用し、光透過板７には透明なガラス板１５を使用した。雨滴導入板１０は厚さが３ｍｍの台形状のＰＰ樹脂板１４を１２枚並べて使用し、雨滴導入面９の面積は９ｃｍ２（４５ｍｍ×２０ｍｍ）とした。光透過板７に関しては、横５ｍｍ×縦２２ｍｍ×厚さ１ｍｍの透明のガラス板１５を使用した。この時、雨滴導入板１０の隙間１３は０．１ｍｍとし、光透過板７の隙間１２は０．２５ｍｍとした。また、センシング部となる光透過板７の平面部を挟む形で発光部２（ＬＥＤ）と受光部３（フォトダイオード）を１組セットした。
【００１５】
雨滴４の強制吸引手段は、雨滴排出機構として、走行時における走行風１６を使用するベンチュリー効果を利用した。図８に示すように、走行風１６を導入する導入口１７（開口面積２０ｃｍ２）を車体の前側に向け、この導入ロ１７に連通する通路１８ａにベンチュリー構造１８を設けている。このベンチュリー構造１８は、導入口１７側の径（開口面積）を広くし、光透過板７の直下で通路１８ａの径（断面積）を狭くし、排出口２１側の径（開口面積）を広くして、隙間１２内の雨滴の吸引力を大きくしている。すなわち、ベンチュリー効果により発生する吸引力は、図５に示すように並設された雨滴導入板１０および光透過板７に作用し、雨滴導入面９に付着した雨滴４を強制的に雨滴導入板１０の隙間１３、続いて光透過板７の隙間１２に導入し、導入後隙間を通過させ強制排出する作用を有している。
【００１６】
これはセンシング部への雨滴４の導入とセンシング部からの雨滴４の排出を迅速に行うことにより、降雨の有無とリニアにリンクさせることを目的とした。この方法では、車速により走行風１６も変化するので、勿論、ベンチュリー効果の程度も変化する。そこで、車速を受光部３でのセンシングの間隔のデータにフィードバックしデータ補正を行えるようにした。
【００１７】
ここで、今回、ベンチュリー効果を誘起するための送風は、自動車の走行風１６を紹介したが、走行風１６に限定することはなく、エンジン動作に伴い正圧・負圧の発生が得られるのであれば、光透過板７間の隙間１２の下部にそれらの管路を配置することができ、さらには、モータポンプのようなものと隙間１２と連通し、別途部品を設けるようにしても同様の効果を得ることができる。これにより、停車時においても、雨滴４の吸引・排出を有効に活用することができ、センシング部への雨滴４の迅速導入およびセンシング部からの雨滴４の迅速排出を可能にすることができる。ただし、ベンチュリー構造にしたものは、車体構造を工夫するだけで特別な装置を追加することなく、雨滴の排出が可能であるので、コストを安くすることができる。
【００１８】
次に、上記した図８の雨滴感知装置１の配置例を図９に示す。
雨滴感知装置１は、自動車のカウリングトップのガーニッシュ１９内にセットした。ここで、雨滴導入面９はガーニッシュ１９の上面と一致するようにセットしてある。また、走行風１６を導入する導入口１７はエンジンルーム２０内に開放し、排出口２１はカウリングトップのガーニッシュ１９内に開放した。
このようにセットすることにより、走行中にエンジンルーム２０内に入ってきた走行風１６は、センサー構造体の導入口１７を通りベンチュリー効果を発揮し、雨滴導入面９に付着した雨滴４を強制的吸引し、雨滴導入板１０の隙間１３を通過後、光透過板７を通過し強制的に排出される。ここで、光透過板７の隙間１２を通過する際、隙間１２により面積が広げられた雨滴４が、発光部２及び受光部３による光の変化により検出される。この光の変化の検出頻度により雨量を推定し、雨量に応じたワイパーの動作速度を決定する。
【００１９】
次に、本発明の雨滴感知装置の変形例について説明する。
上記実施例においては、光透過板７に透明のガラス板１５を使用したが、ガラス板は透明体に限定せず、図１０に示すように、雨滴４の通る隙間側の面を凹凸２８にした磨りガラス２２も光透過板７のうち、少なくともいずれか一方に使用可能である。これは、雨滴４で濡れていない状態では半透明であるが、雨滴４で濡れることにより光が透過しやすくなる。これにより、光の通過、未通過の判断を明確にすることができる。その他の部分については、上記実施の形態のものを適用することができる。
【００２０】
次に、本発明の雨滴感知装置の他の変形例について説明する。
雨滴導入板１０と光透過板７において、それぞれが独立した別体のケースを、これまで説明してきた。しかし、図１１、図１２に示すように、雨滴透明板１０と光透過板７が一体化した構造２３も可能である。この場合、発光・受光部を取り付ける光透過部２４と、その上部の雨滴導入部２５の隙間において、光透過部２４の隙間２６が雨滴導入部２５の隙間２７より大きいほうが、仮に雨滴導入部２５にゴミが浸入した場合でも、センシング部である光透過部２４の隙間２６はスムーズに通過できるため有利となる。その他の部分については、上記実施の形態のものを適用することができる。
【００２１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光透過板７の並設構造により、センシング部における発光部２と受光部３との間を通過する雨滴４は、並設された光透過板７の隙間１２，２６を通過するため、雨滴４は隙間１２，２６により広げられ、雨滴４の隙間１２，２６内での存在面積が拡大される。これにより、従来のように単に発光部２と受光部３との間の空間を雨滴が通過する方法と比較すると、１滴の雨滴の面積が発光部２の照射方向に対して広がるため確実に、雨滴を感知することが可能となる。
光透過板の上に雨滴導入板１０を並設することにより、雨滴は雨滴導入板１０同士の非常に狭い隙間１３，２７を通過するため、重ねられた雨滴導入板１０自体がフィルタ同様の役目を果たし光透過板の隙間へのゴミの侵入を防止することが出来る。
光透過板７の隙間を０．５ｍｍ未満にすることにより、隙間に入った雨滴を有効に広げることが可能となる。
【００２２】
仮に、雨滴導入板１０の隙間１３，２７を通過する程度のゴミが浸入したとしても、光透過板７の隙間１２，２６を雨滴導入板１０の隙間１３，２７より大きくして、ゴミは光透過板７の隙間１２，２６を通過することができ、何ら支障を来たさない。
光透過板７（センシング部）の隙間１２，２６への雨滴の導入と隙間１２，２６からの雨滴の排出を迅速に行うことにより、隙間１２，２６を通る雨滴の感知のＯＮ／ＯＦＦを迅速化し、隙間１２，２６の乾湿状態を降雨の有無とリニアにリンクさせることを可能とする
【００２３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形及び変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、自動車に雨滴感知装置を配置したが、車両用以外の雨滴感知装置にも使用できる。
雨滴導入板１０の形状については、逆台形以外に半円形等の他の形状にも適用が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１によれば、発光部と該発光部から発する光を受ける受光部とを備え、前記発光部と受光部の間を雨滴が通過する際の光の変化を前記受光部で検出することにより雨滴の有無を感知する雨滴感知装置において、前記発光部と前記受光部の間に、複数枚の板を間隔を置いて並設した雨滴拡大部を設けたので、雨滴が各板間を通過する際に広げられることにより、少量の雨でも感知が可能になる。
本発明の請求項２によれば、前記雨滴拡大部を構成する前記板の間隔が０．５ｍｍ未満であるので、粒径が５ｍｍ程度の小さい雨粒でも感知が可能になる。
本発明の請求項３によれば、前記雨滴拡大部の上部に、該雨滴拡大部を構成する板の間隔よりも狭い間隔で並設した複数の雨滴導入板から成る雨滴導入部を設けたので、間隔の狭い雨滴導入部がフィルタの役割を果たし、雨滴拡大部にゴミ等が詰まるのを防止できる。
本発明の請求項４によれば、前記雨滴導入部を構成する雨滴導入板の枚数が、前記雨滴拡大部を構成する板の枚数より多いので、雨滴導入部に降下した雨滴が効率良く回収することができる。
本発明の請求項５によれば、前記雨滴導入部の雨滴受け面が前記雨滴拡大部の雨滴導入面よりも広いので、雨滴導入部に降下した雨滴が効率良く回収することができる。
本発明の請求項６によれば、前記雨滴拡大部の下方に雨滴を吸引する雨滴排出機構を設けたので、雨滴導入面に付着した雨滴が雨滴拡大部に迅速に吸引され、続いて迅速に排出されるため、連続的に感知することが可能であり、感知速度を高めることも可能になる。
本発明の請求項７によれば、前記雨滴拡大部と雨滴導入部を一体で設けたので、雨滴感知装置の車体への組付け工数を減らすとともに、部品点数の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による雨滴感知装置の斜視図である。
【図２】図１の雨滴感知装置のＹ−Ｙ線方向における断面図である。
【図３】図１の雨滴感知装置とその雨滴感知装置の円ａ及び円ｂ内の部分拡大図である。
【図４】図１の雨滴感知装置の光透過板間に雨滴が吸入されたときの状態を示す斜視図である。
【図５】図１の雨滴感知装置に雨滴が降雨してから吸込手段により吸い込まれていく状態を示す断面図である。
【図６】降雨量の大小に対する雨滴感知装置のセンシング部の反応を示す図である。
【図７】本発明の実施例における雨滴感知装置であり、吸引手段を設けた雨滴感知装置の概略斜視図である。
【図８】図７の雨滴感知装置の断面図である。
【図９】図７及び図８に示した雨滴感知装置を自動車のカウリングトップガーニッシュに配設した斜視図である。
【図１０】本発明の変形例による光透過板に曇りガラスを用いた雨滴感知装置の斜視図である。
【図１１】本発明の他の変形例による雨滴導入部と光透過板とを一体的にした雨滴感知装置の斜視図である。
【図１２】図１１の雨滴感知装置の断面図である。
【図１３】従来の雨滴感知装置の発光部と受光部を示す概略図である。
【図１４】図１３のＸ−Ｘ線方向における断面図である。
【図１５】センサーに金属電極を用いた雨滴感知装置の他の従来例の概略図である。
【符号の説明】
１　雨滴感知装置
２　発光部
３　受光部
４　雨滴
７　光透過板
１０　雨滴導入板
１２，１３，２６，２７　隙間
１８　ベンチュリー構造
２２　磨りガラス
２４　光透過部
２５　雨滴導入部
【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】
2004138426.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004138426.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004138426.tif 000011
【図１０】
2004138426.tif 000012
【図１１】
2004138426.tif 000013
【図１２】
2004138426.tif 000014
【図１３】
2004138426.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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