(57)【要約】【課題】本発明では地図データとその利用に関する知識（道路知識）を用いて安全誘導を行なうことを課題とする。【解決手段】上記の課題を解決するため、道路の個々のレーン、停止線、導流線、および車歩道境界（道路縁石）を記載した道路地図データに車両位置を重畳させ、交差点での車両位置を地図にて把握し、さらに道路知識ＤＢによって道路構造物と車両位置の関係を判定し位置関係、距離に基づいて次に取るべき運転情報を運転者に知らせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路標識や道路構造物を含む交差点地図を記録する記録部と、
上記交差点における車制御処理知識に関する情報を記録する記録部と、
自車位置を決定する位置情報生成部と、
上記自車位置や車の進行方向を参照して、上記車制御処理知識に基づいて上記道路情報との位置関係を計算する危険情報計算部と、
運転者に危険を通知する警告アナウンス部とを有することを特徴とする安全走行支援装置。
【請求項２】
上記危険情報計算部で危険が検出された場合に、回避する方向を計算する推奨運転パターン計算部と、
該計算された回避方向に基づいて操舵信号やブレーキ信号を生成して車の制御を行なう走行制御信号生成部を有することを特徴とする請求項１記載の安全走行支援装置。
【請求項３】
上記道路標識は導流線を、上記道路構造物は道路縁石を含み、上記車制御処理知識として、上記導流線と上記道路縁石の場合の処理が格納されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の安全走行支援装置。
【請求項４】
接続される外部配信センタに上記自車位置の情報を通知し、経路上の交差点に関連する上記車制御処理知識の配信を受けることを特徴とする請求項１記載の安全走行支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地理情報システム（ＧＩＳ：Geographic Information System）に係わり、1/500や1/1000縮尺以上の大縮尺地図を利用して車両運転を誘導する方式に関わる。
【背景技術】
【０００２】
これまで、地図を使った応用としてナビゲーションや車両の誘導などが考えられていた。これらは１/25,000または１/2,500縮尺地図の利用が中心であり、道路を表す直線上やレーン上に車両位置を表示して現在位置を表示し、道路中心線に車両位置を引き込むマップマッチング技術の開発が行なわれていた。
【０００３】
また、画像情報に基づいて認識した交通規制情報が道路地図に含まれるかどうかを検索して、含まれていない場合には道路地図に追加して推奨道路を検索する技術がある（例えば、特許文献１参照）。さらに、道路情報として道路標識、道路標示、車線境界線などの情報を運転者に提示して経路案内する方式などが提示されている（例えば、特許文献２参照）。さらにはあらかじめ収集された軌道情報を用いて運転を誘導する方式も提示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５１８９５号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２００４−２０５３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のカーナビゲーションシステムにおいては、道路走行上の誘導は行なえるものの、交差点とくに複数の道路が交差する場合では安全運転上の走行が求められるがこのような場合には対応できない。背景技術に示したようにカメラで取得した規制情報を道路地図に反映したり、その情報を運転者に提示することにより安全運転を支援する方法は提示されていた。しかし道路標識の提示のみとなっており、交差点進入後の運転支援については示されていない。軌道情報を用いて誘導する方法については、常にあらかじめ決められた軌道を通ることが周囲との車両の位置関係によって困難になる場合（例えば軌道上に車両があるなど）があるという問題点があった。そのため、地図データのみを用いて安全誘導を行なう方式が求められていた。本発明では地図データとその利用に関する知識（道路知識）を用いて安全誘導を行なうことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、道路の個々のレーン、停止線、導流線、および車歩道境界（道路縁石）を記載した道路地図データと高精度で車両位置を識別できるＧＰＳ、ジャイロ、加速度・速度センサ、および信号の変化情報により、交差点での車両位置を地図上に表示して、道路知識ＤＢによって指導線または、道路構造物と判断された線分データとの位置関係、距離に基づいて次に取るべき運転情報を運転者に知らせる。
【発明の効果】
【０００８】
大縮尺の地図を用いることにより安全運転のためのガイダンスや車両の制御に利用することができる。とくに車両位置と道路地図との照合により道路走行時に現れる標識情報を地図から検索することにより道路知識データを検索する。そして道路知識データに含まれる起動関数番号から走行支援プログラムを起動して走行制御を行なうことにより、停止線や横断歩道の情報を、車両位置との関係に基づきその場所に到達する前に事前に運転者に通知するとともに無謀な走行を防止する制御を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
車両に道路地図を搭載することにより交差点での運転を支援する方法について以下に示す。図１にシステム構成を示す。
このシステムは、道路地図利用サブシステム、道路構造データ利用サブシステム、位置計測システム、運転支援データ利用システムより構成される。
構成要素を以下に示す。
（１）地図ＤＢ１０１：交差点の地図を格納したデータベース。交差点の地図は、例えば四隅の座標によって管理される。そして座標が入力されたときその座標を含む交差点地図が検索される。この地図は車歩道境界線（車道と歩道との境界を示す線分、道路縁石）のような実際の構造物を記載した形状データである道路構造物とレーン、停止線、導流線、速度標識のような道路上にペイントされた道路標識によって記述される。道路構造物及び道路標識は図形情報として記載される。
（２）道路知識ＤＢ１０２：交差点内の移動を行なうために、地図ＤＢに格納されている道路構造物や道路標識と車両との関係を示した車制御処理知識の手続きを記載したデータベース。この道路知識データは、例えば図８に示すように図形番号８０１、および関数番号８０２、パラメータコード８０３より構成される。
（３）ＧＰＳ１０３：衛星より発せられる電波を用いて測定位置の位置情報を計測するシステム。
（４）ジャイロセンサ１０４：角速度変化を検出して、移動方向の変化を検出するシステム。
（５）速度加速度センサ１０５：車輪の回転速度や角速度を計算して車両の速度を検出するセンサ。
（６）操舵システム１０６：ハンドルなど車両の方向を変更する装置。
（７）ブレーキシステム１０７：車両の走行や停止を行なうシステム。
（８）道路地図検索部１０８：車両位置に応じてその位置と位置の履歴による移動軌跡に基づき交差点地図を検索する機能。
（９）車両センサデータ取得部１０９：ＧＰＳ１０２、ジャイロ１０３や加速度・速度センサ１０４より、センサンデータを取得するインタフェース機能を有する。
（１０）位置情報生成部１１０：センサ情報を用いて位置座標を生成する機能を有する。
（１１）車両軌跡生成部１１１：車両の現在位置と過去の位置情報を元に車両の移動軌跡を図形情報として生成する機能を有する。
（１２）道路誘導情報検索１１２：道路標識や道路構造物の情報を検索する機能を有する。
（１３）危険情報計算部１１３：道路標識や道路構造物と車両との位置関係を計算する機能を有する。
（１４）走行制御信号生成部１１４：操舵やブレーキに関わる車両走行制御信号を生成する機能を有する。
（１５）推奨運転パターン計算部１１５：危険情報生成部１１２で計算した道路標識や道路構造物と車両との位置関係から運転の方向や速度を計算する機能を有する。
（１６）警告アナウンス部１１６：走行時の危険性を運転者に通報する機能
次に、地図データを用いた運転支援の方法を図２に示す交差点地図を例に示す。この交差点２０１は４方向の道路が交差する交差点地図である。この地図には道路構造として左右方向に上り／下り車線からなる道路が各３車線２０２〜２１３、また交差点において右折用のレーン２１４、２１５がある。また上下斜め方向に２車線の道路２１６〜２１９がある。また、２２０、２２１は左折用のレーンである。２２２、および２２３は停止線であり、その周囲にある導流線２２４、２２５がこの停止線に導く導流線である。これらの情報は図形情報として記載される。
【００１０】
道路知識データの構成は図８に示す。ここで、図形番号は８０１、検索した道路標識の図形番号、起動関数番号８０２は図形番号を検索したときにどのようなプログラムを起動するかを決める番号である。起動する関数は番号が対応付けられており起動する関数の番号が指定されると対応するプログラムが起動する。例えば、停止線の図形が検索されると車両の速度を順次落とすようなプログラムが起動される。パラメータコード８０３は起動する関数のパラメータの内容を示す。ここでは、‘入力’と‘出力’が記載される。
【００１１】
この交差点地図２０１に基づいて安全運転支援を行なう方法について示す。ここでは、
（１）上斜め方向の道路から進入して左右方向の道路に右折
（２）上斜め方向の道路から進入して左右方向の道路に左折
について示す。
(１)の右折については、上斜め方向の道路２１７から進入し、左の道路２０５に向けて進行したいとする。このとき、導流線２２５に沿って停止線２２３で一たん停止する必要がある。従来は運転者が停止線まで誘導していたが、道路２０２〜２０４の道路から道路２１６に侵入する車両もあり、接触などの事故が発生する可能性がある。そのため適切に停止線まで誘導する必要がある。このため導流線と車両との位置関係を把握することにより導流線から逸脱せずに停止線まで導くことになる。ここでは停止線だけでなく導流線も記載した高精度地図を用いた誘導について示す。例えば、１／５００の地図を用いることにより25cm精度での位置を把握することができる。また車両の位置計測としてＩＮＳ（Inertial Navigation System）とＧＰＳを組み合わせることにより数10ｃｍ以上の精度の位置を把握することが可能とする。
【００１２】
導流線に沿った移動については車両位置と同流線との距離と車両移動軌跡に基づく方向性を把握することにより逸脱を計算することができる。図３に計算の方法について示す。まず、交差点に進入したと車両位置より判断される場合には車両位置と地図とを重畳する。交差点の座標は交差点全体を包含する矩形範囲に対し、その４隅の座標に含まれるかどうかで判断できる。そして導流線の方向に近づいているかどうかについて判断する。導流線の方向に近づいているかどうかについては導流線の端点３０８、３０９までの距離を計測することにより接近を感知することができる。このとき右折するかどうかについては方向指示器（ウインカー）の指示が出ているかについて感知することにより導流線の誘導を必要とするかどうかについて判定できる。
【００１３】
次に、導流線による誘導を必要とする場合には最新の車両位置を計測し、その位置から導流線に垂線３１０、３１１を下ろす。そしてその距離と車両の横幅を考慮して導流線と車両端との接触を計算する。また、車両軌跡に基づいて曲率を計算する。そしてその曲率が継承されることを想定し、さらに車両の速度値を考慮にいれて移動方向を計算する。図３においては、リアルタイムで取得した車両位置情報に基づいて軌跡（リアルタイム車両軌跡３０３）を取得する。そして車両の形状と配置３０５に基づいて導流線３０１または３０２と接触するかどうかを計算する。もし接触する場合にはステアリング信号を発生させ操舵（ハンドル）操作を左に切る動きをムーズにさせるか、また運転者に警告を発する。さらに停止線３０３に近づいた場合に、あらかじめ決められた閾値以内の距離となった場合には車両速度から停止線までの到達時間を予測して停止線までの到達を計算する。
【００１４】
このとき、道路知識データが道路誘導情報検索部１１２によって検索され、停止線に対する図形番号が起動され、それに対応するプログラムが図形番号８０１に対応する起動関数番号８０２を参照することにより起動される。そのとき、入力するパラメータはパラメータコードによって決められるが、その中に、関連する図形を検索する必要がある場合がある。例えば、図２において、２２２と２２３は停止線であるが、車両軌跡生成部１１１にて車両の現在位置を把握した時点で、軌跡情報と図２に示す道路地図との照合により導流線方向に移動していることがわかるため、導流線２２４と２２５の検索を行う必要がある場合がある。この場合は、入力コードが図形データを表す座標列となる。これより、導流線図形に対応する図形番号が道路知識データから検索され導流線図形を検出するためのプログラムが起動される。また、停止線の先に横断歩道がある場合がある。この場合も車両の軌跡と道路地図との照合から横断歩道の図形を検索することができる。そして道路知識データを検索して、横断歩道の図形に対応するプログラムが起動される。この場合は、徐行速度保持のようなプログラムが起動されることになる。
（２）の左折に対する車両制御方法について図４を用いて説明する。ここでは導流線ではなく車歩道境界（道路縁石）との接触回避が必要となる。このため、導流線との接触回避と同じように車両の位置と、軌跡からの移動方向計算、および速度より接触の可能性を計算することになる。ただしこの場合は、車歩道境界とは接触しない計算を行なう。従って車歩道境界からあらかじめ決められた距離範囲内に車両が納まるように制御したり、警告を発することになる。
【００１５】
図４では車歩道境界４０１に対して接触回避境界４０７、車歩道境界４０２に対して接触回避境界４０８が定義される。この接触回避境界は車歩道境界から一定の居に設置される。そして、車両が進入した場合にその配置と形状４０３とその軌跡４０４から、最新の位置に関して接触回避境界４０７と４０８に垂線４０５、と４０６を設定し、移動方向を考慮して接触回避境界との交差を計算する。もし接触する場合にはステアリング信号を発生させ操舵（ハンドル）操作を左に切る動きをムーズにさせるか、また運転者に警告を発する。
以上のように操舵についてカメラや既存の軌跡を用いずに現在の車両の位置とその軌跡と地図のみを用いて走行計算を行なう。
【００１６】
ここで、導流線と道路縁石の場合の処理が異なるが、これについては道路知識ＤＢ１０２にその処理の方法について手続きを格納しておき、交差点の中に車両が進入したときに、最寄りの道路標識や構造物の情報を地図から検索する。そして検索した標識や構造物について接触回避処理を行なう。図８に道路知識ＤＢの構造を示す。道路知識ＤＢに格納された道路知識データは道路形状図形の対応する図形番号８０１、起動するソフトウエア関数の番号８０２と関数の引数８０３が格納される。具体的には以下のような方式により実現する。標識や構造物は図形番号（レイヤ）管理する。これは図形形状と図形番号を対応させることに対応する。そして、道路標識や構造物の情報を地図から検索されたときに図形番号に対応する処理番号を検索する。例えば、処理番号が１の場合は、その図形自体との接触回避、２番の場合は、接触回避境界４０７、４０８の形状を計算し、その境界との接触を回避する。図８は番号２の場合が記載されている。まず、図形番号５に対応する形状が検索された場合には関数‘２が’起動される。この関数‘２’が起動されると左右の導流線の情報と車両位置（Ｘ，Ｙ）が入力され、出力として右または左への操舵角度が出力される。この操舵角度は走行制御信号生成部１１４に送られて操舵制御に利用されるか、警告アナウンス部１１５に送られて操舵の指示を音声によって出力する。接触回避境界と車歩道境界との距離はあらかじめパラメータとして与えられる。
【００１７】
このような交差点地図２０１および、道路構造・標識データ、車両運転者へ運転警告及び助言を行なう方法を図５に処理フローとして示す。なお前提として、通常のカーナビにおいて経路誘導を行なうためのナビゲーション地図と交差点における安全運転支援を行なう大縮尺の交差点地図の２種類を準備されているとする。
【００１８】
ステップ１：目的地の入力と経路の選定（ステップ５０１）
カーナビを用いて目的地を入力する。そして現在位置から目的地までのルートを検索する。これはあらかじめ用意されたカーナビの経路検索機能を用いることによって行なう。これは地図ＤＢ検索部１０８にて行なう。ここでは、ナビゲーション地図を用いて経路検索を行なう。このナビゲーション地図には道路は一条線で表現されているか道路縁の外に中心線を有している。この一条線または中心線を用いて経路検索を行なう。経路検索自体は既知のアルゴリズムを用いる。
【００１９】
ステップ２：車両位置の計測（ステップ５０２）
高精度の測位位置座標が取得できるＧＰＳやＩＮＳを用いることによって車両の正確な位置を計測する。ＧＰＳとしては、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Real-Time Kinematic ＧＰＳ）の利用が上げられるが、数10ｃｍ程度の精度が取得できるならばこれに限る必要はない。先にあげたようにＩＮＳの利用も可能である。これは車両センサ取得部１０９によってＧＰＳ１０３、ジャイロ１０４、速度・加速度センサ１０５によるセンサ信号を取得し位置座標生成部１１０により位置座標１１０に変換する。
【００２０】
ステップ３：地図検索位置判定（ステップ５０３）
計測した車両位置が交差点地図を検索する位置かどうかを判定する。これは交差点地図はその位置座標がすでに確定しているので、道路地図検索部（１０８）において、交差点位置座標と車両位置との直線距離を算出しあらかじめ決められた閾値以内にある場合には交差点地図の検索を行なうことにする。この交差点地図は大縮尺の地図であり、道路縁や道路上にペイントされた標識や誘導に関する図形情報を有している。これにより車両の誘導を可能とする。
【００２１】
ステップ４：交差点地図の検索（ステップ５０４、ステップ５０５）
交差点地図が検索されていない場合には、現在の車両位置を元に、地図DB検索部１０８は車両位置が包含される交差点地図を検索する。
【００２２】
ステップ５（ステップ５０６）
交差点地図を検索している場合には再び車両位置を検索する。これはステップ２と同じ処理であるが、交差点近傍・内部での走行を支援するため再取得される。実際車両は移動しているのでステップ２で得られた座標値とは異なってくる。
【００２３】
ステップ６（ステップ６０７）
車両軌跡生成部１１１において、車両位置が交差点近傍か内部にあるかを判定する。交差点近傍か内部にある場合にはステップ７を実行する。交差点近傍にも内部にもまだいない場合にはステップ５を繰り返す。
【００２４】
ステップ７：道路標識、道路構造物の検索（ステップ５０８）
車両位置から一定距離の円の中に含まれてくる道路標識、道路構造物を検索する。これは道路誘導情報検索部１１２にて行なう。
【００２５】
ステップ８：図形番号の検索（ステップ５０９）
ステップ７にて道路標識や道路構造物が検索された場合にはその図形番号を検索する。
【００２６】
ステップ９：道路知識の検索（ステップ５１０）
検索した図形番号と道路知識DBに格納された処理番号を照合して道路標識や道路構造物に対応する処理番号（軌道関数番号８０２）を検索する。
【００２７】
ステップ１０：接触危険性の前計算（ステップ５１１）
危険情報計算部１１３において、道路知識に基づいて検索した起動関数番号８０２に対応するソフトウエアを危険情報計算部１１３において起動させることにより接触回避境界などの生成を行なう。
【００２８】
ステップ１１：接触危険性の計算（ステップ５１２）
危険情報計算部１１３において、現在の車両位置から垂線を標識または構造物におろし、その垂線長が車両の端と接触するかどうかを計算する。
【００２９】
ステップ１２：接触回避信号の創出（ステップ５１３）
ステップ１１において、垂線長が車両の橋と接触していると判定される場合には、推奨運転パターン計算部１１５において、接触を回避するための方向計算を行なう。具体的には、車両が右側に寄り過ぎている場合、垂線長が一方に偏って短くなっている場合には左側への操舵角度を出力する。左側に寄りすぎている場合にはその逆の右側への操舵角度を出力する。そして走行制御信号生成部１１４において逆の方向に操舵を切りやすくする操舵信号を生成するか、警告アナウンス部１１６にて逆に操舵をきるような警告情報を生成する。もし接触の可能性のない場合には、信号を発することなくステップ１３以降を継続して行なう。
【００３０】
ステップ１３：交差点内の位置把握（ステップ５１４）
車両軌跡生成部１１１では、車両位置がまだ交差点内部に含まれるかどうかを計算する。もし含まれる場合はステップ７以降を計算する。交差点外に出た場合はステップ１４を行なう。
【００３１】
ステップ１４：目的地到達判定（ステップ５１５）
車両が目的地に到達した場合には終了する。到達していない場合にはステップ２以降を繰り返す。
【００３２】
次に、交差点地図データや道路知識データについてその配信の方法を図７に示す。空間情報配信センタ６０１では交差点地図データ、道路知識データについてすべて保持する。この空間情報配信センタは複数でもよく、この場合は、道路の部分ごとに情報をセンタごとに分割管理する。交差点地図データや道路知識データは配信先の車両６０３に配信して利用される。配信は車両位置と交差点の位置との関係によって決定される。いま、交差点位置は交差点入り口として停止線や横断歩道、または信号機位置をとればよい。そして車両位置を定期的に空間情報配信センタ６０１に車両位置を送る。そして空間情報配信センタ６０１ではその車両位置と道路先の交差点交差点位置との距離が閾値以下になったときに進行先にある交差点地図データや道路知識データを配信する。この場合、頻繁に配信センタとの交信が必要となるので、とくにあらかじめカーナビゲーションにより最短経路検索などによって経路を指定しておけば、経路に沿った交差点地図を配信することも可能である。これにより一回のデータ送受信で交差点地図データや道路知識データを配信することができる。またあらかじめ決められた経路を変更した場合でも経路が変更された時点でその位置情報を空間情報配信センタ６０１に送り、再度経路を計算することによってその経路上にある交差点地図と道路知識を車両６０３に送ることができる。
【００３３】
交差点に関する地図データを用いた上記の運転誘導はカーナビ機能として搭載される。カーナビの地図フォーマットと交差点地図のフォーマットは同一でも良いし同一でなくてもよい。同一でない場合には交差点地図専用のデータ処理機能をカーナビに追加する。また、道路構造・標識データ、車両軌跡データ、鉄道運行データはこれまでにカーナビで利用されていなければ、新たなデータとして利用できるようにする。上記した交差点での安全運転支援機能はカーナビの新しい機能として追加されることになる。
【００３４】
安全運転支援用地図はかならずしも表示する必要はない。必要なガイダンスは、音声またはエンジンへの直接の制御信号により行なう。警告アナウンス部１１５は音声による警告や通知を行なう。また、誘導中に運転者によって不必要な加速を起さないように走行制御信号生成部１１４が速度を押さえるような信号を発生させる。
【００３５】
以上、本願では、車両位置と進行方向を広域位置計測装置（ＧＰＳ）やジャイロのような慣性航法装置（ＩＮＳ）および速度・加速度センサにより取得する車両センサ取得部、地図データベース（DB）を検索して交差点地図を検索する地図DB検索部、車両の位置座標を計算する位置情報生成部、交差点地図に車両位置を重畳しリアルタイムで車両の軌跡を生成する車両軌跡生成部、道路知識を検索し誘導情報を生成する道路誘導情報生成部、車両位置と標識や道路構造物の間の接触を計算する危険情報計算部、操舵やブレーキなど走行に必要な制御信号を生成する走行制御信号生成部、接触情報を元に運転方向を割り出す推奨運転パターン生成部、車両の運転者に走行に関する警告を行なう警告アナウンス部より構成される、安全走行支援装置を開示する。車両の位置の計算に必要なセンサ情報を車両センサ取得部より取得して位置情報生成部にて位置座標に変換し、地図DB検索部にて取得した交差点地図上に過去の動きも含めて車両移動軌跡を車両軌跡生成部にて重畳し、道路誘導情報検索部にて車両位置に周辺にある標識や道路構造物を検索し、標識や道路構造物との接触を危険情報生成部にて計算し、接触の可能性がある場合には推奨運転パターン生成部にて運転の方向を計算しその結果を走行制御信号生成部や警告アナウンス部にて操舵やブレーキ信号に変換したり、音声などにより車両の運転者に通知することを特徴とする安全走行支援装置を開示する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】安全運転支援装置の構成を表す図である。
【図２】交差点地図を表す図である。
【図３】導流線を用いた誘導を表す図である。
【図４】道路構造物データ用いた誘導を表す図である。
【図５】安全運転支援の処理フローを表す図である。
【図６】安全運転支援の処理フローを表す図（続き）である。
【図７】地図センタの構成を表す図である。
【図８】道路知識データの構成を表す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０１……地図ＤＢ。１０２……道路知識ＤＢ、１０３……ＧＰＳ。１０４……ジャイロ、１０５……速度・加速度センサ。１０６……操舵システム、１０７……ブレーキシステム。１０８……地図ＤＢ検索部、１０９……車両センサ取得部、１１０……位置情報生成部、１１１……車両軌跡生成部、１１２……道路誘導情報検索部、１１３……危険情報計算部、１１４……走行制御生成部、１１５……推奨運転パターン生成部、１１６……警告アナウンス部。
【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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【図８】
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