(57)【要約】  車両制御システムにおいて、車両の進行方向における障害を認識する認識部と、前記認識部により認識された障害の種別または形状の少なくとも一方を推定する推定部と、前記推定部による推定結果に基づいて、前記車両の行動計画を生成する行動計画生成部と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の進行方向における障害を認識する認識部と、
前記認識部により認識された障害の種別または形状の少なくとも一方を推定する推定部と、
前記推定部による推定結果に基づいて、前記車両の行動計画を生成する行動計画生成部と、
を備える車両制御システム。
【請求項２】
前記推定部は、前記認識部による認識過程で得られる特徴量に基づいて、前記障害の種別または形状の少なくとも一方を推定する、
請求項１記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記行動計画生成部は、前記推定部による推定結果に基づいて、前記障害を踏み越える、または回避する行動計画を生成する、
請求項１または２に記載の車両制御システム。
【請求項４】
前記行動計画生成部は、前記障害を踏み越える行動計画を生成した場合に、前記車両を減速させる、
請求項３に記載の車両制御システム。
【請求項５】
前記推定部により推定された前記障害の種別または形状の少なくとも一方と、前記車両の形状に関する情報とに基づいて、前記車両が前記障害を踏み越えて通過できるか否かを判定する通過可否判定部を更に備える、
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
【請求項６】
前記行動計画生成部は、前記障害を踏み越える場合に、前記車両の状態の変更または前記車両の操舵に関する制御の少なくとも一方を行う行動計画を生成する、
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
【請求項７】
前記車両に対する路面からの衝撃を緩和する緩衝装置と、
前記車両が前記障害を踏み越える前または前記障害を踏み越える途中で、前記緩衝装置による緩衝度合を制御する緩衝度合制御部と、を更に備える、
請求項１から６のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
【請求項８】
前記車両の乗員からの操作を受け付ける受付部を更に備え、
前記行動計画生成部は、前記受付部により受け付けられた操作に基づく設定情報に基づいて、前記障害に基づく行動計画を変更する、
請求項１から７のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
【請求項９】
前記通過可否判定部は、前記障害の所定形状からの変形度合に基づいて、前記車両が前記障害を踏み越えて通過できると判定する、
請求項５に記載の車両制御システム。
【請求項１０】
車載コンピュータが、
車両の進行方向における障害を認識し、
認識された前記障害の種別または形状の少なくとも一方を推定し、
推定された結果に基づいて、前記車両の行動計画を生成する、
車両制御方法。
【請求項１１】
車載コンピュータに、
車両の進行方向における障害を認識させ、
認識された前記障害の種別または形状の少なくとも一方を推定させ、
推定された結果に基づいて、前記車両の行動計画を生成させる、
車両制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の自動運転について研究が進められている。これに関連して、車両の前方に障害物が存在する場合に、車両の旋回特性と車線の車線幅とに基づいて、車両が障害物を回避して隣接車線に車線変更するため、車両と障害物との間の距離を算出し、算出した距離に基づいて、車両が車線変更する前に停止すべき停止位置を特定し、特定された停止位置に関する案内を出力する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９８６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術の手法では、障害物の種類等に関係なく、障害物に到達する前に車両を停止させたり、その後の障害物を回避する車線変更を行うため、不適切な案内が行われ、その結果、渋滞等を招く可能性があった。【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、障害の種別や形状に応じた適切な自動運転による走行を実現することができる車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、車両の進行方向における障害を認識する認識部（１２１、１２１Ａ）と、前記認識部により認識された障害の種別または形状の少なくとも一方を推定する推定部（１２１Ｂ）と、前記推定部による推定結果に基づいて、前記車両の行動計画を生成する行動計画生成部（１２３）と、を備える車両制御システムである。【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両制御システムであって、前記推定部は、前記認識部による認識過程で得られる特徴量に基づいて、前記障害の種別または形状の少なくとも一方を推定するものである。【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車両制御システムであって、前記行動計画生成部は、前記推定部による推定結果に基づいて、前記障害を踏み越える、または回避する行動計画を生成するものである。【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両制御システムであって、前記行動計画生成部は、前記障害を踏み越える行動計画を生成した場合に、前記車両を減速させるものである。【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車両制御システムであって、前記推定部により推定された前記障害の種別または形状の少なくとも一方と、前記車両の形状に関する情報とに基づいて、前記車両が前記障害を踏み越えて通過できるか否かを判定する通過可否判定部（１２４）を更に備えるものである。【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のうちいずれか１項に記載の車両制御システムであって、前記行動計画生成部は、前記障害を踏み越える場合に、前記車両の状態の変更または前記車両の操舵に関する制御の少なくとも一方を行う行動計画を生成するものである。【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のうちいずれか１項に記載の車両制御システムであって、前記車両に対する路面からの衝撃を緩和する緩衝装置と、前記車両が前記障害を踏み越える前または前記障害を踏み越える途中で、前記緩衝装置による緩衝度合を制御する緩衝度合制御部と、を更に備えるものである。【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のうちいずれか１項に記載の車両制御システムであって、前記車両の乗員からの操作を受け付ける受付部（３０）を更に備え、前記行動計画生成部は、前記受付部により受け付けられた操作に基づく設定情報に基づいて、前記障害に基づく行動計画を変更するものである。【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項５に記載の車両制御システムであって、前記通過可否判定部は、前記障害の所定形状からの変形度合に基づいて、前記車両が前記障害を踏み越えて通過できると判定するものである。【００１５】
請求項１０に記載の発明は、車載コンピュータが、車両の進行方向における障害を認識し、認識された前記障害の種別または形状の少なくとも一方を推定し、推定された結果に基づいて、前記車両の行動計画を生成する、車両制御方法である。【００１６】
請求項１１に記載の発明は、車載コンピュータに、車両の進行方向における障害を認識させ、認識された前記障害の種別または形状の少なくとも一方を推定させ、推定された結果に基づいて、前記車両の行動計画を生成させる、車両制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１、３、１０、および１１に記載の発明によれば、障害の種別や形状に応じた適切な自動運転による走行を実現することができる。【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、特徴量を用いることで障害の種別または形状の少なくとも一方を精度よく推定することができる。【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、障害を踏み越えるときの衝撃を緩和したり、障害によるスリップを抑制することができる。【００２０】
請求項５および９に記載の発明によれば、全ての障害に対して車線変更を実行することないため、適切な自動運転による走行を実現することができる。また、不適切な車線変更による渋滞等を抑制することができる。【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、障害を踏み越える場合に、車両に対して適切な制御を行うことができる。【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、障害の踏み越えるときの車両に対する衝撃を緩和することができる。【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、車両の汚れ等を気にして障害を踏み越えたくない場合等の乗員の意図に応じた自動運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態の自動運転制御ユニット１００を含む車両システム１の構成図である。
【図２】自車位置認識部１２２により走行車線Ｌ１に対する車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。
【図３】推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。
【図４】車両Ｍの前方にある障害物の様子を説明するための図である。
【図５】推定テーブル１６０Ａの一例を示す図である。
【図６】通過可否判定の様子を説明するための図である。
【図７】車両Ｍが障害物３３０を踏み越えて走行する様子を説明するための図である。
【図８】車軸懸架式サスペンションを説明するための図である。
【図９】障害物を回避して走行する様子を示す図である。
【図１０】自動運転の内容を設定する設定画面の一例を示す図である。
【図１１】実施形態の行動計画生成の一例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】
【００２５】
以下、図面を参照し、実施形態の車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムについて説明する。実施形態では、車両制御システムが自動運転車両に適用されたものとする。自動運転とは、例えば、車両の加減速または操舵の少なくとも一方を自動的に制御して、車両を走行させることをいう。
【００２６】
［全体構成］
図１は、実施形態の自動運転制御ユニット１００を含む車両システム１の構成図である。車両システム１が搭載される車両（以下、「車両Ｍ」と称する）は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。
【００２７】
車両システム１は、例えば、カメラ（撮像部）１０と、レーダ装置１２と、ファインダ１４と、物体認識装置１６と、通信装置２０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３０と、サスペンション装置４０と、サスペンション制御部４２と、ナビゲーション装置５０と、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）６０と、車両センサ７０と、運転操作子８０と、車室内カメラ９０と、自動運転制御ユニット１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを備える。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。「車両制御システム」は、例えば、カメラ１０と、レーダ装置１２と、ファインダ１４と、物体認識装置１６と、サスペンション装置４０と、サスペンション制御部４２と、自動運転制御ユニット１００とを含む。また、ＨＭＩ３０および後述するインターフェース制御部１５０の一部または全部は、「受付部」の一例である。また、サスペンション装置４０は、「緩衝装置」の一例である。また、サスペンション制御部４２は、「緩衝度合制御部」の一例である。
【００２８】
カメラ１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ１０は、車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。後方を撮像する場合、カメラ１０は、リアウインドシールド上部やバックドア等に取り付けられる。側方を撮像する場合、カメラ１０は、ドアミラー等に取り付けられる。カメラ１０は、例えば、周期的に繰り返し車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。また、カメラ１０は、車両Ｍの水平方向に関して全方位（３６０°）を撮影可能な全方位カメラでもよい。
【００２９】
レーダ装置１２は、車両Ｍの周辺にミリ波等の電波を放射するとともに、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。
【００３０】
ファインダ１４は、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を検出するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。ファインダ１４は、車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。
【００３１】
物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度等を認識する。物体認識装置１６は、認識結果を自動運転制御ユニット１００に出力する。
【００３２】
通信装置２０は、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）等を利用して、車両Ｍの周辺に存在する周辺車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。
【００３３】
ＨＭＩ３０は、車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示するとともに、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ３０は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キー等を含む。
【００３４】
サスペンション装置４０は、例えば、車軸の位置決めを行う機構と、車重を支えるとともに車両Ｍに対する路面等からの衝撃を吸収する機構と、この衝撃に伴って発生する振動を減衰させる機構とを備える。サスペンション装置４０は、サスペンション装置４０は、例えば、袋状に形成したエラストマ等の容器の中に気体を封入してなるエアーサスペンションである。また、サスペンション装置４０は、オイル等を用いた油圧式サスペンションでもよい。また、サスペンション装置４０は、スプリング等の弾性体を組み合わせてもよい。また、サスペンション装置４０は、車両Ｍの最低地上高を調整するために用いられてもよい。最低地上高とは、例えば、水平な道路の地表面から車体の一番低い箇所までの垂直距離である。
【００３５】
サスペンション制御部４２は、行動計画生成部１２３により生成される目標軌道に基づいて、サスペンション装置４０の空気圧や油圧等を制御して、衝撃に対する緩衝度合を制御する。サスペンション制御部４２の機能の詳細については、後述する。
【００３６】
ナビゲーション装置５０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機５１と、ナビＨＭＩ５２と、経路決定部５３とを備え、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置に第１地図情報５４を保持している。ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、車両Ｍの位置を特定する。車両Ｍの位置は、車両センサ７０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。ナビＨＭＩ５２は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キー等を含む。ナビＨＭＩ５２は、前述したＨＭＩ３０と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部５３は、例えば、ＧＮＳＳ受信機５１により特定された車両Ｍの位置（或いは入力された任意の位置）から、ナビＨＭＩ５２を用いて乗員により入力された目的地までの経路を、第１地図情報５４を参照して決定する。第１地図情報５４は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第１地図情報５４は、道路の曲率やＰＯＩ（Point Of Interest）情報等を含んでもよい。経路決定部５３により決定された経路は、ＭＰＵ６０に出力される。また、ナビゲーション装置５０は、経路決定部５３により決定された経路に基づいて、ナビＨＭＩ５２を用いた経路案内を行ってもよい。なお、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、通信装置２０を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから返信された経路を取得してもよい。
【００３７】
ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１として機能し、ＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置に第２地図情報６２を保持している。推奨車線決定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、第２地図情報６２を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部６１は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部６１は、経路において分岐箇所や合流箇所等が存在する場合、車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な走行経路を走行できるように、推奨車線を決定する。
【００３８】
第２地図情報６２は、第１地図情報５４よりも高精度な地図情報である。第２地図情報６２は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。また、第２地図情報６２には、道路情報、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報等が含まれてよい。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、非常駐車帯の領域、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。第２地図情報６２は、通信装置２０を用いて他装置にアクセスすることにより、随時、アップデートされてよい。
【００３９】
車両センサ７０は、車両Ｍの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。また、車両センサ７０は、ブレーキ装置２１０のブレーキアクチュエータの劣化等を検知するブレーキ故障検知センサや、走行中のタイヤの空気圧が閾値以下であるか否かを検知する空気圧センサ等を含む。
【００４０】
運転操作子８０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイールその他の操作子を含む。運転操作子８０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御ユニット１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一方または双方に出力される。
【００４１】
車室内カメラ９０は、運転席に着座した乗員の顔を中心として上半身を撮像する。車室内カメラ９０の撮像画像は、自動運転制御ユニット１００に出力される。
【００４２】
［自動運転制御ユニット］
自動運転制御ユニット１００は、例えば、第１制御部１２０と、第２制御部１４０と、インターフェース制御部１５０と、記憶部１６０とを備える。第１制御部１２０と、第２制御部１４０と、およびインターフェース制御部１５０とは、それぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。また、以下に説明する第１制御部１２０、第２制御部１４０、およびインターフェース制御部１５０の各機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
【００４３】
第１制御部１２０は、例えば、外界認識部１２１と、自車位置認識部１２２と、行動計画生成部１２３と、通過可否判定部１２４とを備える。外界認識部１２１および後述する障害認識部１２１Ａの一部または全部は、「認識部」の一例である。
【００４４】
外界認識部１２１は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４から物体認識装置１６を介して入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺車両の位置は、その周辺車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、周辺車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、周辺車両の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１２１は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、道路標識その他の物体の位置を認識してもよい。
【００４５】
また、外界認識部１２１は、例えば、障害認識部１２１Ａと、推定部１２１Ｂとを備える。障害認識部１２１Ａは、外界認識部１２１により認識された周囲の物体のうち、車両Ｍの進行方向における障害を認識する。障害とは、車両Ｍの走行を妨げる物理的な有体物または無体物を広く意味する。障害とは、障害とは、例えば、前方を走行中の車両から落下した落下物や、トンネルやブリッジのような上部構造物から落下した落下物である。また、障害とは、道路上で停車または横転している車両であってもよい。また、障害とは、道路上の工事現場等でもよい。また、障害は、道路に進入してきた歩行者や、猫または犬等の動物等であってもよい。また、障害とは、道路上の水溜まりや雪溜まり、道路の亀裂、穴、陥没等の自然現象や道路の劣化、事故等により発生する物体であってもよい。障害は、「障害物」と称されてよく、「障害事象」と称されてもよい。障害認識部１２１Ａの機能の詳細については、後述する。
【００４６】
推定部１２１Ｂは、障害認識部１２１Ａにより認識された障害の種別または形状の少なくとも一方を推定する。推定部１２１Ｂの機能の詳細については、後述する。
【００４７】
自車位置認識部１２２は、例えば、車両Ｍが走行している車線（走行車線）、並びに走行車線に対する車両Ｍの相対位置および姿勢を認識する。自車位置認識部１２２は、例えば、第２地図情報６２から得られる道路区画線のパターン（例えば実線と破線の配列）と、カメラ１０によって撮像された画像から認識される車両Ｍの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。この認識において、ナビゲーション装置５０から取得される車両Ｍの位置やＩＮＳによる処理結果が加味されてもよい。
【００４８】
そして、自車位置認識部１２２は、例えば、走行車線に対する車両Ｍの位置や姿勢を認識する。図２は、自車位置認識部１２２により走行車線Ｌ１に対する車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１２２は、例えば、車両Ｍの基準点（例えば重心）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線Ｌ１に対する車両Ｍの相対位置および姿勢として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１２２は、走行車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する車両Ｍの基準点の位置等を、走行車線に対する車両Ｍの相対位置として認識してもよい。自車位置認識部１２２により認識される車両Ｍの相対位置は、推奨車線決定部６１および行動計画生成部１２３に提供される。
【００４９】
行動計画生成部１２３は、車両Ｍが目的地等に対して自動運転を行うための行動計画を生成する。例えば、行動計画生成部１２３は、推奨車線決定部６１により決定された推奨車線を走行するように、且つ、車両Ｍの周辺状況に対応できるように、自動運転において順次実行されるイベントを決定する。イベントには、例えば、一定速度で同じ走行車線を走行する定速走行イベント、前走車両に追従する追従走行イベント、車線変更イベント、合流イベント、分岐イベント、緊急停止イベント、自動運転を終了して手動運転に切り替えるための切替イベント等がある。また、これらのイベントの実行中に、車両Ｍの周辺状況（障害の存在、道路工事による車線狭窄等）に基づいて、回避のための行動が計画される場合もある。
【００５０】
行動計画生成部１２３は、車両Ｍが将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、車両Ｍの到達すべき地点（軌道点）を順に並べたものとして表現される。軌道点は、所定の走行距離ごとの車両Ｍの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度）ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における車両Ｍの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。
【００５１】
図３は、推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。図示するように、推奨車線は、目的地までの経路に沿って走行するのに都合が良いように設定される。行動計画生成部１２３は、推奨車線の切り替わり地点の所定距離手前（イベントの種類に応じて決定されてよい）に差し掛かると、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント等を起動する。各イベントの実行中に、障害物を回避する必要が生じた場合には、例えば、図示するように回避軌道が生成されてもよい。
【００５２】
行動計画生成部１２３は、例えば、目標軌道の候補を複数生成し、安全性と効率性の観点に基づいて、その時点での最適な目標軌道を選択する。
【００５３】
また、行動計画生成部１２３は、例えば、後述する通過可否判定部１２４による判定結果に基づいて、車両Ｍの行動計画を変更する。この機能の詳細については、後述する。
【００５４】
通過可否判定部１２４は、推定部１２１Ｂにより推定された障害物の種別または形状の少なくとも一方に基づいて、障害を踏み越えて通過できるか否かを判定する。通過可否判定部１２４の機能の詳細については、後述する。
【００５５】
第２制御部１４０は、例えば、走行制御部１４１を備える。走行制御部１４１は、行動計画生成部１２３によって生成された目標軌道を、予定の時刻通りに車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０を制御する。
【００５６】
インターフェース制御部１５０は、ＨＭＩ３０に出力する情報を制御する。また、インターフェース制御部１５０は、ＨＭＩ３０により受け付けられた情報を取得する。
【００５７】
記憶部１６０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置である。記憶部１６０には、例えば推定テーブル１６０Ａおよび設定情報１６０Ｂが格納される。推定テーブル１６０Ａおよび設定情報１６０Ｂの詳細については、後述する。
【００５８】
走行駆動力出力装置２００は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機等の組み合わせと、これらを制御するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、走行制御部１４１から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。
【００５９】
ブレーキ装置２１０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、走行制御部１４１から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置２１０は、運転操作子８０に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置２１０は、上記説明した構成に限らず、走行制御部１４１から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。また、ブレーキ装置２１０は、安全面を考慮して複数系統のブレーキ装置を備えていてもよい。
【００６０】
ステアリング装置２２０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、走行制御部１４１から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。
【００６１】
［障害に応じた自動運転制御］
以下、障害に応じた自動運転制御について説明する。実施形態の車両Ｍは、例えば、行動計画生成部１２３により生成された行動計画に基づく自動運転において、走行経路上に障害があるか否かを判定し、障害が存在する場合には、障害の種別または形状の少なくとも一方に基づいて行動計画を変更する。
【００６２】
図４は、車両Ｍの前方にある障害物の様子を説明するための図である。図４に示す道路３００には、３つの車線３１０−１〜３１０−３が存在する。行動計画生成部１２３は、自動運転により、目的地までの走行経路に基づいて生成した目標軌道３２０に沿って車両Ｍを走行させる。
【００６３】
ここで、外界認識部１２１は、車両Ｍの周辺の物体を検出する。障害認識部１２１Ａは、例えば、検出された物体のうち、車両Ｍの進行方向であって、目標軌道３２０の車線３１０−２上に存在する物体を障害物３３０として認識する。なお、障害認識部１２１Ａは、進行方向に存在する物体の大きさが所定の大きさ以上である場合に、その物体を障害物３３０として認識してもよい。
【００６４】
推定部１２１Ｂは、障害認識部１２１Ａにより認識された障害物３３０の認識過程で得られる特徴量に基づいて、障害物の種別または形状の少なくとも一方を推定する。障害物３３０の特徴量とは、例えば、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４から物体認識装置１６を介して入力される情報に基づいて抽出される特徴量である。特徴量は、例えば、カメラ１０により撮像された画像全体から得られる特徴量、障害物３３０のエッジやエッジパターン等から得られる特徴量、障害物３３０の明暗や色彩、色ヒストグラムから得られる特徴量、または、障害物３３０の形状や大きさから得られる特徴量のうち、少なくとも一つが含まれる。また、特徴量は、レーダ装置１２から得られる物体の位置や速度に対応付けられた特徴量でもよい。また、特徴量は、ファインダ１４から得られる物体の位置に対応付けられたと特徴量でもよい。
【００６５】
推定部１２１Ｂは、これらの特徴量の一部または全部を用いて障害物３３０の特徴量を抽出する。また、推定部１２１Ｂは、抽出した特徴量に対する障害物３３０の種別または形状を推定する。例えば、推定部１２１Ｂは、抽出した特徴量に基づいて、記憶部１６０に記憶された推定テーブル１６０Ａを参照し、特徴量に対応する障害物３３０の種別または形状の少なくとも一方に関する情報を取得する。
【００６６】
図５は、推定テーブル１６０Ａの一例を示す図である。推定テーブル１６０Ａは、例えば、特徴量に、種別および形状が対応付けられた情報である。種別は、物体の種類を特定するための情報である。形状は、例えば、車両Ｍの進行方向から障害物３３０を見たときの障害物３３０の高さおよび幅である。
【００６７】
通過可否判定部１２４は、推定部１２１Ｂで推定された障害物３３０の種別または形状の少なくとも一方と、車両Ｍの形状に関する情報とに基づいて、車両Ｍが障害物３３０を踏み越えて通過することができるか否かを判定する。車両Ｍの形状に関する情報とは、例えば、車両Ｍの車幅、最低地上高、車両Ｍの左右の車輪間の幅、車輪の大きさ、または車体の大きさ等のうち少なくとも一つである。車両Ｍの形状に関する情報は、例えば、記憶部１６０に記憶されている。
【００６８】
図６は、通過可否判定の様子を説明するための図である。なお、図６の例では、道路３００上を走行する車両Ｍと、車両Ｍの走行経路上の障害物３３０とを示している。通過可否判定部１２４は、予め記憶部１６０に記憶された車両Ｍの左右の車輪間の幅ｗ１および最低地上高ｈ１と、推定部１２１Ｂにより推定された障害物の幅ｗ２および高さｈ２とを比較する。
【００６９】
例えば、通過可否判定部１２４は、車両Ｍの最低地上高ｈ１が障害物３３０の高さｈ２よりも高く、左右の車輪間の幅ｗ１が障害物３３０の幅ｗ２よりも長い場合、車両Ｍが障害物３３０を跨いで通過可能であると判定する。また、通過可否判定部１２４は、車両Ｍの最低地上高ｈ１が障害物３３０の高さｈ２よりも高く、左右の車輪間の幅ｗ１が障害物３３０の幅ｗ２以下の場合、障害物３３０の種別に基づいて、障害物３３０を踏み越えての通過が可能であるか否かを判定する。
【００７０】
また、通過可否判定部１２４は、推定部１２１Ｂにより推定された障害物３３０の種別に基づいて、ペットボトルのように柔らかいものである場合に、障害物３３０を踏み越えての通過が可能であると判定してもよい。
【００７１】
また、通過可否判定部１２４は、障害物３３０の種別が段ボール等である場合に、段ボールの中身が空か否かを判定してもよい。中身が空であるとは、障害物３３０の内部に空洞部分を含む場合も含まれる。この場合、通過可否判定部１２４は、レーダ装置１２からＸ線等を障害物３３０に照射させ、照射により得られた情報から、障害物３３０の中身が空か否かを判定してもよい。また、通過可否判定部１２４は、推定テーブル１６０Ａに格納されている所定形状と、カメラ１０により撮像された画像から取得した障害物３３０の実際の形状とから、障害物３３０の変形度合を抽出し、抽出した変形度合が閾値以上である場合に、障害物３３０の中身が空であると判定してもよい。そして、通過可否判定部１２４は、障害物３３０の中身が空であると判定された場合に、障害物３３０を踏み越えての通過が可能であると判定してもよい。これにより、例えば、障害物３３０の高さｈ２が車両Ｍの最低地上高ｈ１よりも高い場合であっても、踏み越えることができる。
【００７２】
図７は、車両Ｍが障害物３３０を踏み越えて走行する様子を説明するための図である。図７の例では、障害物３３０として板を示している。また、図７の例では、車両Ｍの左右の車輪が独立に作動する独立懸架式サスペンションを概略的に示している。車両Ｍは、左右の車輪のそれぞれに対応するサスペンション装置４０Ｌおよび４０Ｒを備える。サスペンション装置４０Ｌおよび４０Ｒは、サスペンション制御部４２により制御される。独立懸架式サスペンションを用いることで、左右の一方の車輪が動いた場合でも他方に影響を及ぼすことがないため、左右それぞれのサスペンションの性能を高めることができる。
【００７３】
また、実施形態では、独立懸架式サスペンションに代えて、車軸懸架式サスペンションを用いてもよい。図８は、車軸懸架式サスペンションを説明するための図である。図８に示す車軸懸架式サスペンションは、独立懸架式サスペンションと比較して構造が簡単で安価に製造することができる。この場合も、左右のサスペンション装置４０Ｌおよび４０Ｒは、サスペンション制御部４２により制御される。
【００７４】
サスペンション制御部４２は、通過可否判定部１２４により車両Ｍが障害物３３０を踏み越えることができると判定された場合に、踏み越える直前（例えば、障害物３３０からの距離が所定距離以内）または障害物３３０を踏み越える途中で、サスペンション装置４０Ｌおよび４０Ｒによる緩衝度合を制御する。例えば、サスペンション制御部４２は、障害物３３０を踏み越える直前または障害物３３０を踏み越える途中で、障害物３３０を踏む車輪に対応するサスペンション装置４０の空気圧または油圧を制御して緩衝度合を高くする。
【００７５】
図７および図８の例では、車両Ｍの左側の車輪のみが障害物３３０を踏み越えている。したがって、サスペンション制御部４２は、左側の車輪に対応するサスペンション装置４０Ｌの空気圧または油圧を制御する。これにより、車両Ｍが障害物３３０を踏み越える際に発生する振動を抑制することができるとともに、車体を水平に保つことができる。また、サスペンション制御部４２は、障害物３３０を左右両方の車輪で踏み越える場合に、左右のサスペンション装置４０Ｌおよび４０Ｒの緩衝度合を高くしてもよい。また、サスペンション制御部４２は、障害物３３０の形状等に応じて、サスペンション装置４０Ｌおよび４０Ｒのそれぞれが異なる緩衝度合になるように制御してもよい。
【００７６】
また、行動計画生成部１２３は、障害物３３０を踏み越えて走行する場合に、行動計画により、車両Ｍの加減速に関する制御を行ってもよい。この場合、行動計画生成部１２３は、例えば、障害物を踏み越える手前の所定の距離から減速制御を行う。これにより、障害物３３０を踏み越えるときの衝撃を緩和したり、障害物３３０に乗り上げている状態でのスリップ等を抑制したりすることができる。なお、行動計画生成部１２３は、障害物３３０を乗り越えた後は、元の速度まで加速制御を行ってもよい。
【００７７】
また、行動計画生成部１２３は、車両Ｍの速度が閾値以下である場合に、車両Ｍが所定の速度以上になるまで加速制御を行ってもよい。これにより、障害物３３０を乗り越えやすくすることができる。
【００７８】
また、行動計画生成部１２３は、障害物３３０を踏み越えて走行する場合に、行動計画により、車両Ｍの操舵に関する制御を行ってもよい。この場合、行動計画生成部１２３は、例えば、障害物を踏み越えている状態で操舵を固定する制御を行う。これにより、障害物３３０に乗り上げている状態での操舵制御により、車両Ｍがスリップしたり、車輪の踏み外し等により障害物３３０が飛ぶ等の現象を抑制することができる。
【００７９】
また、インターフェース制御部１５０は、車両Ｍが障害物３３０を踏み越えている状態において、ＨＭＩ３０のスピーカから出力する音を制御してもよい。例えば、インターフェース制御部１５０は、車両Ｍが障害物３３０を踏み越えている状態において、スピーカから音を出力することにより、障害物３３０を踏んだことで発生する音を乗員に聞こえないようにすることができる。また、インターフェース制御部１５０は、障害物３３０の種別ごとに設定した音をスピーカから出力するようにしてもよい。これにより、乗員は、視認せずに、踏み越えた障害物３３０の種別を特定することができる。
【００８０】
また、通過可否判定部１２４は、例えば、障害物３３０の種別が尖ったものであったり、動物であったりした場合、または、障害物３３０の高さｈ２が車両Ｍの最低地上高ｈ１よりも高い場合に、障害物３３０を踏み越えての通過が不可能であると判定する。この場合、行動計画生成部１２３は、障害物３３０を回避して走行する行動計画を生成する。回避して走行するとは、障害物３３０を跨いで走行する場合と、走行中の車線と同一車線内で障害物３３０を避けて走行する場合と、車線変更して障害物３３０を避けて走行する場合とが含まれる。
【００８１】
図９は、障害物を回避して走行する様子を示す図である。通過可否判定部１２４は、例えば、車両Ｍの最低地上高ｈ１が障害物３３０の高さｈ２よりも高く、左右の車輪間の幅ｗ１が障害物３３０の幅ｗ２よりも長い場合、車両Ｍが障害物３３０を跨いで通過可能であると判定する。この場合、行動計画生成部１２３は、図９に示すように、障害物３３０が左右の車輪の間を通過するように、目標軌道３２２を生成し、生成した目標軌道３２２に沿って、車両Ｍを走行させる。
【００８２】
また、障害物３３０の高さｈ２が車両Ｍの最低地上高ｈ１よりも高い場合、行動計画生成部１２３は、図９に示す車幅ｗｍと、障害物３３０の両端部のそれぞれから車線３１０を区画する区間線の端部までの空き幅ｗｓのうち長い方の空き幅とを比較する。図９の例では、空き幅ｗｓ２よりも空き幅ｗｓ１の方が長い。したがって、行動計画生成部１２３は、車幅ｗｍと、空き幅ｗｓ１とを比較する。そして、行動計画生成部１２３は、車幅ｗｍが空き幅ｗｓ１よりも小さい場合には、走行中の車線３１０−２と同一車線内で障害物を回避できると判定し、同一車線内で障害物３３０を避けて走行するための目標軌道３２４を生成し、生成した目標軌道３２４に沿って車両Ｍが走行させてもよい。
【００８３】
また、行動計画生成部１２３は、車幅ｗｍが距離ｗｓ１よりも大きい場合、図９に示すように、走行中の車線３１０−２に隣接する車線３１０−３への車線変更を行う目標軌道３２６を生成し、生成した目標軌道３２６に沿って車両Ｍを走行させてもよい。
【００８４】
なお、障害物３３０の高さｈ２が車両Ｍの最低地上高ｈ１よりも高い場合、行動計画生成部１２３は、サスペンション制御部４２により、車両Ｍの最低地上高ｈ１が障害物３３０の高さｈ２よりも高くなるようにサスペンション装置４０を制御させてもよい。これにより、行動計画生成部１２３は、車線変更等の大きな移動を行わずに障害物３３０を跨ぐ目標軌道３２２に沿って車両を走行させることができる。
【００８５】
また、行動計画生成部１２３は、障害物３３０の種別が動物である場合には、インターフェース制御部１５０により、クラクション等の音を出力させて、動物を逃がすような制御を行ってもよい。
【００８６】
このように、実施形態では、障害物３３０があった場合に、その障害物３３０の種別や形状に基づいて行動計画を変更することで、障害物に応じて適切な自動運転による走行を実現することができる。したがって、不適切な車線変更等による渋滞を抑制することができる。
【００８７】
また、実施形態において、行動計画生成部１２３は、上述した障害物３３０に応じた自動運転を行う場合に、乗員により設定された設定情報１６０Ｂに基づいて、行動計画を生成してもよい。この場合、通過可否判定部１２４は、記憶部１６０に記憶された設定情報１６０Ｂを参照し、乗員の設定内容が、走行経路を優先させる設定である場合に、上述した障害物３３０の種別または形状の少なくとも一方に基づき、踏み越えて通過することが可能か否かを判定する。また、通過可否判定部１２４は、設定情報１６０Ｂを参照し、乗員の設定内容が、障害物の回避を優先させる設定である場合に、上述した障害物３３０の種別や形状に関係なく、障害物３３０を回避して通過するための行動計画を生成する。
【００８８】
また、インターフェース制御部１５０は、ＨＭＩ３０の表示装置等に設定画面を表示させて、乗員による設定情報１６０Ｂの設定登録や変更等を受け付けてもよい。図１０は、自動運転の内容を設定する設定画面の一例を示す図である。図１０の例では、ＨＭＩ３０の表示装置３１に、設定画面３１Ａが表示される。設定画面３１Ａには、ボタン選択領域３１Ｂが含まれる。インターフェース制御部１５０は、車両Ｍが走行を開始する前、自動運転を開始する前、または、乗員による所定の操作を受け付けた等の所定のタイミングで、表示装置３１に設定画面３１Ａを表示させる。設定画面３１Ａには、走行中の車線を走行することを優先させる、障害物３３０の回避を優先させる等の選択項目が表示される。また、設定画面３１Ａには、複数の選択項目のうち、いずれかを選択するラジオボタンが表示される。
【００８９】
行動計画生成部１２３は、乗員により、ボタン選択領域３１Ｂに表示された「設定完了」のＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチの選択を受け付けた場合、その時点で設定された設定情報に基づいて行動計画を生成する。例えば、行動計画生成部１２３は、図１０に示す「走行経路優先」が設定されている場合、障害物３３０を踏み越えて通過するための行動計画を生成し、生成した行動計画に基づいて自動運転を実行する。また、行動計画生成部１２３は、図１０に示す「障害物回避優先」が設定されている場合、障害物３３０を踏み越えずに障害物３３０を回避して走行する行動計画を生成し、生成した行動計画に基づいて自動運転を実行する。これにより、例えば、車両Ｍの汚れ等を気にして障害物を踏み越えたくない場合等の乗員の意図に応じた自動運転を実現することができる。
【００９０】
［処理フロー］
以下、実施形態の車両システム１による各種車両制御の一例について説明する。図１１は、実施形態の行動計画生成の一例を示すフローチャートである。なお、図１１の処理は、自動運転を実行中に繰り返し実行される。また、図１１の処理は、予め設定した目的値に基づいて行動計画が生成され、生成された行動計画で自動運転が実行されている状態において、所定の条件により行動計画を変更する処理を示している。
【００９１】
まず、外界認識部１２１は、車両Ｍの周辺にある物体を検出する（ステップＳ１００）。次に、障害認識部１２１Ａは、検出した物体の中から障害物を認識したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。障害物を認識した場合、推定部１２１Ｂは、障害物の種別または形状を推定する（ステップＳ１０４）。
【００９２】
次に、通過可否判定部１２４は、推定された障害物の種別または形状と、車両Ｍの形状に関する情報とに基づいて、車両Ｍの障害物に対する通過可否判定を行う（ステップＳ１０６）。通過可否判定部１２４は、障害物を踏み越えての通過が可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。障害物を踏み越えての通過が可能である場合、行動計画生成部１２３は、障害物を踏み越えて通過する行動計画に基づいて自動運転を実行する（ステップＳ１１０）。
【００９３】
また、障害物を踏み越えての通過ができない場合、行動計画生成部１２３は、障害物を回避して通過するための行動計画を生成する。この場合、通過可否判定部１２４は、障害物を跨いだ通過が可能か否かを判定する（ステップＳ１１２）。障害物を跨いだ通過が可能である場合、行動計画生成部１２３は、障害物を跨いで通過する行動計画に基づいて自動運転を実行する（ステップＳ１１４）。
【００９４】
また、障害物を跨いだ通過ができない場合、通過可否判定部１２４は、障害物を同一車線内で避けての通過が可能か否かを判定する（ステップＳ１１６）。同一車線内で避けての通過が可能である場合、行動計画生成部１２３は、同一車線内で障害物を避けて通過するための行動計画に基づいて、自動運転を実行する（ステップＳ１１８）。また、同一車線内で避けての通過ができない場合、行動計画生成部１２３は、車線変更により障害物を避けて通過する行動計画に基づいて自動運転を実行する（ステップＳ１２０）。これにより、本フローチャートの処理を終了する。なお、ステップＳ１０２において、検出した物体の中から障害物が認識できなかった場合も、本フローチャートの処理を終了する。
【００９５】
以上説明した実施形態における車両制御システム、サーバ装置、車両制御方法、および車両制御プログラムによれば、障害の種別や形状に応じた適切な自動運転による走行を実現することができる。また、実施形態によれば、サスペンション装置を制御することで、障害を踏み越えるときの衝撃を緩和したり、障害によるスリップを抑制することができる。また、本実施形態によれば、全ての障害に対して車線変更を実行することないため、適切な自動運転による走行を実現することができる。また、実施形態によれば、不適切な車線変更による渋滞等を抑制することができる。また、実施形態では、車両の汚れ等を気にして障害物を踏み越えたくない場合等の乗員の意図に応じた自動運転を実現することができる。
【００９６】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１…車両システム、１０…カメラ、１２…レーダ装置、１４…ファインダ、１６…物体認識装置、２０…通信装置、３０…ＨＭＩ、４０…サスペンション装置、４２…サスペンション制御部、５０…ナビゲーション装置、６０…ＭＰＵ、７０…車両センサ、８０…運転操作子、９０…車室内カメラ、１００…自動運転制御ユニット、１２０…第１制御部、１２１…外界認識部、１２１Ａ…障害認識部、１２１Ｂ…推定部、１２２…自車位置認識部、１２３…行動計画生成部、１２４…通過可否判定部、１４０…第２制御部、１４１…走行制御部、１５０…インターフェース制御部、１６０…記憶部、Ｍ…車両
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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