(57)【要約】【課題】車輪の回転に連動して回転可能なフライホイールを備え、ブレーキ操作力に応じた制動力が得られる車両用制動装置を提供する。【解決手段】車両用制動装置（主制動装置１００）は、車輪の車軸に連結される入力軸と、この入力軸に対して同軸的に配置され入力軸の回転を増速させて出力軸２０に出力する入力側遊星歯車式増速器３０と、この入力側遊星歯車式増速器３０に対して同軸的に配置された無段変速機４０と、この無段変速機４０に対して同軸的に配置されて同無段変速機４０の出力部４２にクラッチ装置５０を介して連結されるフライホイール７０とを備えている。無段変速機４０は、ブレーキ操作力に応じて変速させるべく作動する変換機構部ＣＭを備えている。電気制御装置は、変換機構部ＣＭの作動を制御する変換機構部制御手段と、クラッチ装置５０の断続作動を制御するクラッチ制御手段を備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の車軸に連結される入力軸と、
この入力軸に同軸的に配置されて同入力軸の回転を増速させて出力軸に出力する入力側増速器と、
この入力側増速器に同軸的に配置され、前記入力側増速器の前記出力軸に連結されて一体的に回転する入力部と、この入力部とは別個に回転する出力部を備えるとともに、ブレーキ操作力に応じて変速させるべく作動する変換機構部を備えていて、前記入力部の回転を前記ブレーキ操作力の増大に応じて前記出力部の回転に無段階に増速可能な無段変速機と、
この無段変速機に同軸的に配置されて同無段変速機の前記出力部にクラッチ装置を介して連結されるフライホイールと、
前記変換機構部の作動をブレーキ操作力に応じて制御する変換機構部制御手段と、
前記クラッチ装置の断続作動を前記入力軸及び前記フライホイールの回転速度と前記ブレーキ操作力に応じて制御するクラッチ制御手段と
を備える車両用制動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用制動装置において、
前記クラッチ装置と前記フライホイール間に同軸的に配置され、前記無段変速機の前記出力部に前記クラッチ装置を介して連結される入力要素と、前記フライホイールに連結されて一体的に回転する出力要素を備えている出力側増速器
を備える車両用制動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用制動装置において、
前記フライホイールをロータとする電気モータと、
この電気モータの作動をブレーキ操作とアクセル操作に基づいて制御するモータ制御手段と、
このモータ制御手段に接続された蓄電装置
を備える車両用制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両において車輪を制動するために採用される制動装置に係り、特に、フライホイールを備えた車両用制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フライホイールを備えた車両用制動装置の一つとして、例えば、下記特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６３７３９号公報
【０００４】
上記した特許文献１に記載されている車両用制動装置では、走行時のブレーキ操作に伴って、停止していたフライホイールを回転させることができて、車両を制動することが可能である。なお、上記したフライホイールの回転は、ブレーキ操作力に拘わらず、車輪の回転に応じて決まるようになっている。
【発明の概要】
【０００５】
ところで、上記した特許文献１に記載されている車両用制動装置では、ブレーキ操作力に応じてフライホイールの回転を制御することができなくて、ブレーキ操作力に応じた制動力は得られない。このため、上記した車両用制動装置は、回生ブレーキ装置としては使用できるものの、一般的なブレーキ装置（ブレーキ操作力に応じた制動力が得られるもの）としては使用できないものである。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、
車輪の車軸に連結される入力軸と、
この入力軸に同軸的に配置されて同入力軸の回転を増速させて出力軸に出力する入力側増速器と、
この入力側増速器に同軸的に配置され、前記入力側増速器の前記出力軸に連結されて一体的に回転する入力部と、この入力部とは別個に回転する出力部を備えるとともに、ブレーキ操作力に応じて変速させるべく作動する変換機構部を備えていて、前記入力部の回転を前記ブレーキ操作力の増大に応じて前記出力部の回転に無段階に増速可能な無段変速機と、
この無段変速機に同軸的に配置されて同無段変速機の前記出力部にクラッチ装置を介して連結されるフライホイールと、
前記変換機構部の作動をブレーキ操作力に応じて制御する変換機構部制御手段と、
前記クラッチ装置の断続作動を前記入力軸及び前記フライホイールの回転速度と前記ブレーキ操作力に応じて制御するクラッチ制御手段と
を備える車両用制動装置に特徴がある。
【０００７】
本発明による車両用制動装置においては、車両の非制動の停止時（車輪とフライホイールが共に停止している状態）において、クラッチ装置を接続状態として動力伝達可能状態としておけば、無段変速機が初期状態にあって初期の変速状態（例えば、減速状態）にある。このため、この状態では、車輪の回転が車軸と入力軸と入力側増速器と無段変速機とクラッチ装置を介してフライホイールに伝達可能であり、車輪の回転は所定の比率（入力側増速器での増速比と無段変速機での変速比により決まる比率）でフライホイールに伝達可能であって、車輪とフライホイールは同期状態にある。このため、かかる状態にて車輪が回転すると、車輪の回転が所定の比率でフライホイールに伝達されて、フライホイールは車輪に同期した状態で回転する。
【０００８】
ところで、車輪が回転しこれに同期した状態でフライホイールが回転している状態（車両の非制動の走行状態）にて、ブレーキ操作すれば、無段変速機にて、変換機構部がブレーキ操作力に応じて変速させるべく作動して、入力部の回転がブレーキ操作力の増大に応じて出力部の回転に無段階に増速される。この結果、ブレーキ操作力に応じて、車輪の回転に対してフライホイールが所定の比率以上で高速回転し、車輪側の回転がフライホイールの回転慣性力としてフライホイールに蓄えられて、車輪が制動される。
【０００９】
また、上記した制動状態（車輪の回転に対してフライホイールが所定の比率以上で高速回転している状態）にて、ブレーキ操作を解除したとき、クラッチ装置が接続状態から遮断状態に切り換わるように設定しておけば、ブレーキ操作の解除に伴って、車輪とフライホイールの動力伝達が遮断されて、車輪の制動が解除される。なお、車輪の制動が解除された状態にて、フライホイールの回転が車輪の回転に同期する状態まで減速したとき、クラッチ装置が遮断状態から接続状態に切り換わるように設定しておけば、上記した車両の非制動の走行状態とすることが可能であり、次回の制動に備えることが可能である。
【００１０】
上記した本発明の実施に際して、当該車両用制動装置が、前記クラッチ装置と前記フライホイール間に同軸的に配置され、前記無段変速機の前記出力部に前記クラッチ装置を介して連結される入力要素と、前記フライホイールに連結されて一体的に回転する出力要素を備えている出力側増速器を備えていることも可能である。この場合には、出力側増速器にてフライホイールの回転を増速させることが可能であるため、出力側増速器を設けない場合に比して、フライホイールを高速回転させることが可能であり、フライホイールの小型化が可能である。
【００１１】
また、上記した本発明の実施に際して、当該車両用制動装置が、前記フライホイールをロータとする電気モータと、この電気モータの作動をブレーキ操作とアクセル操作に基づいて制御するモータ制御手段と、このモータ制御手段に接続された蓄電装置を備えていることも可能である。この場合には、ブレーキ操作がなされる制動時において、電気モータを回生モータとして使用し、フライホイールの運動エネルギー（慣性エネルギー）を蓄電装置に電気エネルギーとして回収することが可能であり、また、アクセル操作がなされる発進・加速時において、蓄電装置に回収した電気エネルギーを利用して電気モータを駆動し、フライホイールの運動エネルギーとして再利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による車両用制動装置の一実施形態を概略的に示す全体構成図である。
【図２】図１に示した主制動装置の非制動状態での内部構成を概略的に示した拡大断面図である。
【図３】図１に示した主制動装置の制動状態での内部構成を概略的に示した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明による車両用制動装置の一実施形態を示していて、この実施形態の車両用制動装置は、車速が設定車速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）以上の制動時に作動するように設定されている主制動装置１００と、車速が設定車速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）未満の制動時に作動するように設定されている副制動装置としてのディスクブレーキ装置２００を備えるとともに、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作（ブレーキ操作）に応じて作動するブレーキマスタシリンダＭＣから主制動装置１００とディスクブレーキ装置２００に供給される油圧を制御する油圧制御装置３００と、蓄電池４００と、主制動装置１００、油圧制御装置３００、蓄電池４００等に接続された電源制御回路５００と、この電源制御回路５００と主制動装置１００および油圧制御装置３００とアクセルペダルＡＰに設けたセンサＳ１に接続された電気制御装置ＥＣＵを備えている。
【００１４】
主制動装置１００は、図１〜図３に示したように、車輪Ｗの車軸Ｗａに連結される入力軸１０と、この入力軸１０に対して同軸的に配置され入力軸１０の回転を増速させて出力軸２０に出力する入力側遊星歯車式増速器３０と、この入力側遊星歯車式増速器３０に対して同軸的に配置されたトロイダル式無段変速機４０と、この無段変速機４０に対して同軸的に配置されて同無段変速機４０の出力部４２にクラッチ装置５０と出力側遊星歯車式増速器６０を介して連結されるフライホイール７０とを備えている。
【００１５】
入力側遊星歯車式増速器３０は、キャリア３１を入力要素とし、サンギヤ３２を出力要素とし、リングギヤ３３を固定要素とする増速器であり、支持ピン３４およびプラネタリーギヤ３５を備えている。キャリア３１は、入力軸１０に一体的に連結されている。サンギヤ３２は、出力軸２０に一体的に形成されている。リングギヤ３３は、車体（図示省略）に組付けられるハウジング９０（断面表示省略）に一体的に組付けられている。支持ピン３４は、キャリア３１に一体的に設けられている。プラネタリーギヤ３５は支持ピン３４に回転可能に組付けられていて、サンギヤ３２とリングギヤ３３に噛合している。
【００１６】
無段変速機４０は、図２および図３に示したように、入力部４１と出力部４２と変換機構部ＣＭを備えていて、入力部４１の回転をブレーキ操作力の増大に応じて出力部４２の回転に無段階に増速可能である。入力部４１は、入力側遊星歯車式増速器３０の出力軸２０に連結されていて一体的に回転する。出力部４２は、入力部４１に対して対向配置されていて、入力部４１とは別個に回転する。変換機構部ＣＭは、ブレーキ操作力に応じて変速させるべく作動するものであり、入力部４１および出力部４２と摩擦係合するボール４３と、このボール４３を回転可能に支持する支持軸４４と、この支持軸４４の各端部に連結された一対の支持アーム４５，４６と、各支持アーム４５，４６の内端部を径方向に移動可能（ボール４３と支持軸４４を図２の状態（減速状態）と図３の状態（増速状態）間で傾動可能）に保持するキャリア４７と、このキャリア４７に連結されていてキャリア４７を軸方向に移動させるためのロッド４８と、このロッド４８を軸方向に駆動する（図２の状態から図３の状態に駆動する）ための油圧シリンダ４９を備えている。油圧シリンダ４９（変換機構部ＣＭ）は、電気制御装置ＥＣＵが備える油圧シリンダ（変換機構部）制御手段によって作動を制御されていて、ブレーキ操作力の増大に応じて油圧制御装置３００から供給される油圧が増大してキャリア４７、ロッド４８等（変換機構部ＣＭ）が図３の状態（増速状態）に向けて駆動されるように構成されており、キャリア４７、ロッド４８等を図２の状態（初期状態）に戻すためのリターンスプリング（図示省略）が設けられている。
【００１７】
クラッチ装置５０は、無段変速機４０の出力部４２と、出力側遊星歯車式増速器６０の入力要素としての入力キャリア６１との動力伝達を断続するための電磁式クラッチ装置であり、その断続作動は電気制御装置ＥＣＵが備えるクラッチ制御手段によって、入力軸１０及びフライホイール６０の回転速度（各回転速度は回転センサ（図示省略）によって検出されて電気制御装置ＥＣＵに入力されるように構成されている）とブレーキ操作力（油圧制御装置３００に設けた油圧センサＳ２によって検出されて電気制御装置ＥＣＵに入力されるように構成されている）に応じて制御されるように構成されている。
【００１８】
出力側遊星歯車式増速器６０は、入力側遊星歯車式増速器３０の増速比より大きい増速比で無段変速機４０における出力部４２の回転を増速させてフライホイール７０に出力するものであり、クラッチ装置５０とフライホイール７０間に同軸的に配置されていて、無段変速機４０の出力部４２にクラッチ装置５０を介して連結される入力要素としての入力キャリア６１と、フライホイール７０連結されて一体的に回転する出力要素としての出力軸６２を備えている。また、出力側遊星歯車式増速器６０は、入力キャリア６１に支持ピン６３を介して回転可能に組付けた入力側プラネタリーギヤ６４と、固定要素としての出力側キャリア６５と、この出力側キャリア６５に支持ピン６６を介して回転可能に組付けた出力側プラネタリーギヤ６７と、入力側プラネタリーギヤ６４と出力側プラネタリーギヤ６７が噛合するリングギヤ６８と、出力軸６２に一体的に設けられて入力側プラネタリーギヤ６４が噛合する入力側サンギヤ６９ａと出力側プラネタリーギヤ６７が噛合する出力側サンギヤ６９ｂを備えている。
【００１９】
フライホイール７０は、無段変速機４０が図２の減速状態にあり、クラッチ装置５０が接続状態であって動力伝達可能状態であるとき、車輪Ｗ（入力軸１０）の回転が所定の比率（入力側遊星歯車式増速器３０での増速比と無段変速機４０での変速比と出力側遊星歯車式増速器６０の増速比により決まる増速比率）で増速されて回転するように構成されている。また、フライホイール７０は、ハウジング９０に組付けたコイル８０内にて回転するマグネットロータであり、コイル８０とで電気モータＥＭを構成している。この電気モータＥＭは、電源制御回路５００に３本に電線にて接続されていて、電源制御回路５００が電気制御装置ＥＣＵのモータ制御手段によってブレーキ操作（センサＳ２によって検出される）とアクセル操作（センサＳ１によって検出される）に基づいて制御されることにより、ブレーキ操作時には回生モータとして機能し、アクセル操作時には駆動モータとして機能するように構成されている。
【００２０】
電気制御装置ＥＣＵは、上記したクラッチ制御手段およびモータ制御手段を備えるとともに、油圧シリンダ制御手段と周知のブレーキ油圧制御手段（例えば、ＡＢＳ制御プログラム）等を備えている。クラッチ制御手段は、車両の非制動の停止時（車輪Ｗとフライホイール７０が共に停止している状態）において、クラッチ装置５０を接続状態とする制御プログラムを備えるとともに、制動状態（車輪Ｗの回転に対してフライホイール７０が所定の比率以上で高速回転している状態）にて、ブレーキ操作が解除されたとき、クラッチ装置５０が接続状態から遮断状態に切り換わる制御プログラムと、車輪Ｗの制動が解除された状態にて、フライホイール７０が車輪Ｗに同期する状態まで減速したとき、クラッチ装置５０が遮断状態から接続状態に切り換わる制御プログラムを備えている。
【００２１】
モータ制御手段は、ブレーキ操作がなされる制動時において、電気モータＥＭを回生モータとして機能させてフライホイール７０の運動エネルギーを蓄電地４００に電気エネルギーとして回収する制御プログラムと、アクセル操作がなされる発進・加速時において、電気モータＥＭを駆動モータとして機能させて蓄電地４００に回収した電気エネルギーをフライホイール７０の運動エネルギーとする制御プログラムを備えている。油圧シリンダ（変換機構部）制御手段は、ブレーキ操作がなされたときにブレーキ操作力に応じた油圧が油圧制御装置３００から油圧シリンダ４９に供給されるようにする制御プログラムを備えている。
【００２２】
上記にように構成したこの実施形態の車両用制動装置においては、車両の非制動の停止時（車輪Ｗとフライホイール７０が共に停止している状態）において、クラッチ装置５０が接続状態とされ動力伝達可能状態とされるので、無段変速機４０が図２に示した初期状態にあって初期の変速状態（例えば、減速状態）にある。このため、この状態では、車輪Ｗの回転が車軸Ｗａと入力軸１０と入力側遊星歯車式増速器３０と無段変速機４０とクラッチ装置５０と出力側遊星歯車式増速器６０を介してフライホイール７０に伝達可能であり、車輪Ｗの回転は所定の比率（入力側遊星歯車式増速器３０での増速比と無段変速機４０での変速比と出力側遊星歯車式増速器６０の増速比により決まる増速比率）でフライホイール７０に伝達可能であって、車輪Ｗとフライホイール７０は同期状態にある。このため、かかる状態にて車輪Ｗが回転すると、車輪Ｗの回転が所定の比率でフライホイール７０に伝達されて、フライホイール７０は車輪Ｗに同期した状態（車輪Ｗに対して所定の比率で増速した状態）で回転する。
【００２３】
ところで、車輪Ｗが回転しこれに同期した状態でフライホイール７０が回転している状態（車両の非制動の走行状態）にて、ブレーキペダルＢＰを踏み込んでブレーキ操作すれば、無段変速機４０にて、変換機構部ＣＭがブレーキ操作力に応じて変速させるべく作動して、入力部４１の回転がブレーキ操作力の増大に応じて出力部４２の回転に無段階に増速される。この結果、ブレーキ操作力に応じて、車輪Ｗの回転に対してフライホイール７０が所定の比率以上で高速回転し、車輪Ｗ側の回転がフライホイール７０の回転慣性力としてフライホイール７０に蓄えられて、車輪Ｗが制動される。この制動時には、電気モータＥＭが回生モータとして機能するため、フライホイール７０の運動エネルギーが蓄電地４００に電気エネルギーとして回収される。
【００２４】
また、上記した制動状態（車輪Ｗの回転に対してフライホイール７０が所定の比率以上で高速回転している状態）にて、ブレーキ操作を解除したとき、クラッチ装置５０が接続状態から遮断状態に切り換わるので、ブレーキ操作の解除に伴って、車輪Ｗとフライホイール７０の動力伝達が遮断されて、車輪Ｗの制動が解除される。なお、車輪Ｗの制動が解除された状態にて、フライホイール７０の回転が車輪Ｗの回転に同期する状態まで減速したときには、クラッチ装置５０が遮断状態から接続状態に切り換わるので、上記した車両の非制動の走行状態とすることが可能であり、次回の制動に備えることが可能である。
【００２５】
また、この実施形態の車両用制動装置においては、クラッチ装置５０とフライホイール７０間に出力側遊星歯車式増速器６０が同軸的に配置されている。このため、出力側遊星歯車式増速器６０にてフライホイール７０の回転を増速させることが可能であって、出力側遊星歯車式増速器６０を設けない場合に比して、フライホイール７０を高速回転させることが可能であり、フライホイール７０の小型化が可能である。
【００２６】
また、この実施形態の車両用制動装置においては、フライホイール７０をマグネットロータとする電気モータＥＭと、この電気モータＥＭの作動をブレーキ操作とアクセル操作に基づいて制御するモータ制御手段（電気制御装置ＥＣＵに組み込まれている）と、このモータ制御手段に電源制御回路５００介して接続された蓄電池４００を備えている。このため、ブレーキ操作がなされる制動時において、電気モータＥＭを回生モータとして使用し、フライホイール７０の運動エネルギー（慣性エネルギー）を蓄電池４００に電気エネルギーとして回収することが可能であり、また、アクセル操作がなされる発進・加速時において、蓄電池４００に回収した電気エネルギーを利用して電気モータＥＭを駆動し、フライホイール７０の運動エネルギーとして再利用することが可能である。
【００２７】
上記した実施形態においては、フライホイール７０をマグネットロータとする電気モータＥＭを設けるとともに、電気モータＥＭの作動をブレーキ操作とアクセル操作に基づいて制御するモータ制御手段や電源制御回路５００、蓄電池４００等を設けて実施したが、これらを無くして実施することも可能である。また、上記した実施形態においては、クラッチ装置５０とフライホイール７０間に出力側遊星歯車式増速器６０を設けて実施したが、出力側遊星歯車式増速器６０を無くして実施する（フライホイール７０が無段変速機４０の出力部４２にクラッチ装置５０を介して連結されるように構成して実施する）ことも可能である。また、上記した実施形態においては、無段変速機としてトロイダル式無段変速機４０を採用して実施したが、無段変速機として他の形式の無段変速機（例えば、プラネタリーギヤを用いた無段変速機）を採用して実施することも可能である。
【００２８】
また、上記した実施形態においては、車速が設定車速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）以上の制動時に主制動装置１００が作動し、車速が設定車速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）未満の制動時に副制動装置としてのディスクブレーキ装置２００が作動するように設定されている（フライホイール７０にて回転慣性力として回収できる運動エネルギーが少ないときには、ディスクブレーキ装置２００のような摩擦ブレーキを作動させる）が、車速が設定車速（例えば、１５ｋｍ／ｈ）未満の制動時にも主制動装置１００が作動するように設定すれば、副制動装置としてのディスクブレーキ装置２００を設けないで実施することが可能である。
【００２９】
また、上記した実施形態は本発明の一実施形態であり、本発明は特許請求の範囲の記載内容から逸脱しない範囲において各構成が適宜変更可能であり、上記実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のコイル８０を設けない構成（フライホイール７０をロータとする電気モータＥＭを設けない構成）として、ブレーキ操作後において、ブレーキ操作を解除しアクセル操作が行われる際に、直ちにクラッチ装置５０が遮断状態から接続状態に切り換わるように設定すれば、ブレーキ操作の解除に伴って、無断変速機４０が増速状態から減速状態（初期状態）に切り換わるとともに、アクセル操作に伴って、車輪Ｗとフライホイール７０が動力伝達可能に接続されて、フライホイール７０の運動エネルギーを車輪Ｗの駆動力（発進・加速力）として利用することが可能である。
【００３０】
なお、上記実施形態において、ブレーキ操作がなされる制動時に電気モータＥＭが回生モータとして作動する際に回収される電気エネルギーを小さいものと設定すれば、フライホイール７０の運動エネルギーが大きく減少しないため、上述したように、ブレーキ操作後において、ブレーキ操作を解除しアクセル操作が行われる際に、直ちにクラッチ装置５０が遮断状態から接続状態に切り換わるように設定すれば、上述と同様の作動が得られて、フライホイール７０の運動エネルギーを車輪Ｗの駆動力（発進・加速力）として利用することが可能である。
【００３１】
また、上記実施形態の実施に際して、車輪Ｗの回転に対してフライホイール７０が所定の比率以上で高速に回転している状態で、アクセル操作に応じてクラッチ装置５０を接続状態として、フライホイール７０の慣性エネルギーを車輪Ｗの回転駆動に利用し、フライホイール７０の慣性エネルギーが不足した場合にのみ、電気モータＥＭによる車輪Ｗの駆動を行うようにしてもよい。このため、電気制御装置ＥＣＵが、車輪Ｗの制動が解除されてすぐ、例えば、アクセル操作がなされて車輪の加速が要求される状態において、クラッチ装置５０が遮断状態から接続状態に切り換わるようにする制御プログラムを備えていてもよい。また、ブレーキ操作の解除に伴って、無断変速機４０を、フライホイール７０により車輪Ｗを回転駆動させ得る所定の比率に制御する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１００…主制動装置、１０…入力軸、２０…出力軸、３０…入力側遊星歯車式増速器、４０…トロイダル式無段変速機、４２…無段変速機の出力部、ＣＭ…無段変速機の変換機構部、５０…クラッチ装置、６０…出力側遊星歯車式増速器、７０…フライホイール、８０…コイル、９０…ハウジング、ＥＭ…電気モータ、２００…ディスクブレーキ装置、３００…油圧制御装置、４００…蓄電池、５００…電源制御回路、ＥＣＵ…電気制御装置、ＢＰ…ブレーキペダル、ＡＰ…アクセルペダル、Ｗ…車輪、Ｗａ…車軸
【図１】
2012117591.tif 000003
【図２】
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【図３】
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