(57)【要約】【課題】円滑な走行を妨げることなく、隊列同士の合流か交差が可能な車両走行制御を実施する。【解決手段】車両走行制御装置は、自車両の状態を取得する車両状態取得手段と、他の車両との間で車両状態を交換する車車間通信手段と、自車両および他車両の車両状態に基づいて、車両を制御する車両走行制御手段と、を備える。そして、前記車両走行制御手段は、第１の道路を走行しているときに、該第１の道路と合流または交差する第２の道路上を走行している他の車両を検出した場合に、第１および第２の道路上の車両の位置を共通の車線上に対応させた位置を算出し、当該共通の車線上での車両の車間距離が適切になるように自車両の走行位置を調整する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の状態を取得する車両状態取得手段と、
他の車両との間で車両状態を交換する車車間通信手段と、
自車両および他車両の車両状態に基づいて、車両を制御する車両走行制御手段と、
を備える車両走行制御装置であって、
前記車両走行制御手段は、
第１の道路を走行しているときに、該第１の道路と合流または交差する第２の道路上を走行している他の車両を検出した場合に、
第１および第２の道路上の車両の位置を共通の車線上に対応させた位置を算出し、当該共通の車線上での車両の車間距離が適切になるように自車両の走行位置を調整する、
車両走行制御装置。
【請求項２】
前記車両走行制御手段は、他車両と隊列走行を行うように自車両の制御を行うものであり、自車両が前記第１の道路を隊列走行している際に前記第２の道路を走行している他の車両を検出した場合に、前記自車両の走行位置の調整を行う、
請求項１に記載の車両走行制御装置。
【請求項３】
前記共通の車線上に対応させた車両の位置を表示する表示手段をさらに備える、
請求項１または２に記載の車両走行制御装置。
【請求項４】
前記第１および第２の道路は、互いに平行な道路であり、
前記共通の車線は、前記第１または第２の道路のいずれかである、
請求項１〜３のいずれかに記載の車両走行制御装置。
【請求項５】
前記第１および第２の道路は、交差点で交わる非平行な道路であり、
前記共通の車線は、前記第１の道路、前記第２の道路、または前記交差点を含む仮想的な道路のいずれかである、
請求項１〜３のいずれかに記載の車両走行制御装置。
【請求項６】
車車間通信によって車両状態を車両間で交換しつつ車両走行制御を行う車両走行システムにおける車両走行制御方法であって、
第１の道路を走行しているときに、該第１の道路と合流または交差する第２の道路上を走行している他の車両を検出するステップと、
第１および第２の道路上の車両の位置を共通の車線上に対応させた位置を算出し、当該共通の車線上での車両の車間距離が適切になるように自車両の走行位置を調整するステップと、
を含む車両走行制御方法。
【請求項７】
前記車両走行制御は、他車両と隊列走行を行うように自車両の制御を行うものであり、
前記自車両の走行位置を調整するステップは、自車両が前記第１の道路を隊列走行している際に前記第２の道路を走行している他の車両を検出した場合に行われる、
請求項６に記載の車両走行制御方法。
【請求項８】
前記共通の車線上に対応させた車両の位置を表示するステップを更に含む、
請求項６または７に記載の車両走行制御方法。
【請求項９】
前記第１および第２の道路は、互いに平行な道路であり、
前記共通の車線は、前記第１または第２の道路のいずれかである、
請求項６〜８のいずれかに記載の車両走行制御方法。
【請求項１０】
前記第１および第２の道路は、交差点で交わる非平行な道路であり、
前記共通の車線は、前記第１の道路、前記第２の道路、または前記交差点を含む仮想的な道路のいずれかである、
請求項６〜８のいずれかに記載の車両走行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行制御装置および車両走行制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の車両を隊列で走行させるためのシステムが研究・開発されている。車車間通信などを用いて車両の制御情報を交換することで、前方車両との間の車間距離を短く保つことができる。隊列走行により、交通流の改善と、空気抵抗の低減に起因する燃費向上とが見込まれている。
【０００３】
ところで、車線減少箇所や高速道路のランプなど側方合流の際に、合流を支援する技術については多くの研究がなされているが、その多くが個々の車両を制御対象とするものである。隊列同士が合流する場合の制御はそれほど研究されていない。たとえば、早く合流地点に到着する隊列の後ろに、別の隊列を合流させるという制御が提案されている（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０７７７号公報
【特許文献２】特開平１１−３２８５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
合流の際に一方の隊列の後ろに別の隊列を合流させる方式では、隊列に含まれる車両台数が多くなると、合流のために一方の隊列を停止させる必要が生じてしまう。このような事態を回避するためには、それぞれの隊列に含まれる車両同士が互いに間に入り込む形での合流することが望まれる。なお、上記の問題点は、複数の車両からなる隊列と一台の車両が合流する場合にも当てはまる。したがって、本明細書においては、「隊列同士の合流」という概念は、複数の車両からなる隊列と一台の車両が合流する場合も含むものとする。
【０００６】
本発明の目的は、円滑な走行を妨げることなく隊列同士を合流させる技術を提供することにある。なお、隊列同士の合流を円滑に行えれば、隊列同士の交差も円滑に行える。したがって、本発明の目的は、円滑な走行を妨げることなく隊列同士を交差させる技術を提供することにあるともいえる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両走行制御装置は、自車両の状態を取得する車両状態取得手段と、他の車両との間で車両状態を交換する車車間通信手段と、自車両および他車両の車両状態に基づいて、車両を制御する車両走行制御手段と、を備える。そして、前記車両走行制御手段は、第１の道路を走行しているときに、該第１の道路と合流または交差する第２の道路上を走行している他の車両を検出した場合に、第１および第２の道路上の車両の位置を共通の車線上に対応させた位置を算出し、当該車線上での車両の車間距離が適切になるように自車両の走行位置を調整する。
【０００８】
このように、第１および第２の道路上の車両を、共通の道路上に対応させた位置を算出し、これらを全体で１つの隊列とみなして車間距離を調整することで、第１および第２の道路上を走行中の車両を合流あるいは交差させることが可能となる。共通の車線とは、第
１の道路または第２の道路であっても良いし、第１の道路および第２の道路とは異なる道路（仮想的な道路を含む）であっても良い。なお、合流・交差時に、第１の隊列内の車両と第２の隊列内の車両とが互い違いに並ぶ必要は必ずしもない。
【０００９】
本発明において、車両走行制御手段は、他車両と隊列走行を行うように自車両の制御を行うことが好ましい。そして、自車両が第１の道路を隊列走行している際に、第２の道路を走行している他の車両を検出した場合に、上記の走行位置調整処理を行うことが好ましい。ここで、第２の道路を走行している車両は、隊列走行をしている複数の車両であっても良いし、単独で走行している一台のみの車両であっても良い。また逆に、第１の道路を走行している車両が単独で走行している車両であり、第２の道路を走行している車両が隊列走行をしている複数の車両であっても良い。
【００１０】
本発明における車両走行制御装置は、共通の車線上に対応させた第１および第２の道路上の車両の位置を表示する表示手段をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
車両の搭乗者は、共通の車線における車両の位置を確認できることで、合流・交差時に安全を確認することができる。
【００１２】
本発明において、第１および第２の道路は、互いに平行な道路であり、共通の車線は、前記第１または第２の道路のいずれかである、とすることができる。たとえば、車線の減少や高速道路のランプなどが該当する。この場合の共通の車線上に対応させた車両の位置というのは、車両の位置を共通の車線上に正射影した位置とすることが好ましい。
【００１３】
また、本発明において、第１および第２の道路は、交差点で交わる非平行な道路であり、共通の車線は、前記第１の道路、前記第２の道路、または前記交差点を含む仮想的な道路のいずれかである、とすることができる。この場合の共通の車線上に対応させた車両の位置というのは、車両の位置を共通の車線上に正射影した位置でもあっても良いが、交差点からの距離を保つように射影した位置であることが好ましい。
【００１４】
なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を有する車両走行制御装置として捉えることができる。または、本発明はこれら車両走行制御装置を有する複数の車両から構成される車両走行システムとして捉えることもできる。また、本発明は上記処理を実行する車両走行制御方法、またはこの方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、円滑な走行を妨げることなく、隊列同士を合流させたり交差させたりすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】隊列走行システムを構成する車両に搭載される隊列制御装置の機能ブロックを示す図である。
【図２】車車間通信のパケットフォーマットを示す図である。
【図３】第１の実施形態における隊列同士の合流を説明する図である。
【図４】第１および第２の実施形態において隊列同士が合流する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５Ａ】第２の実施形態における隊列同士の合流（交差）を説明する図である。
【図５Ｂ】第２の実施形態における隊列同士の合流（交差）を説明する図である。
【図５Ｃ】第２の実施形態における隊列同士の合流（交差）を説明する図である。
【図５Ｄ】第２の実施形態における隊列同士の合流（交差）を説明する図である。
【図６】本実施形態における車車間通信の送達確認制御を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態にかかる隊列走行制御システムにおける各車両が有する隊列走行制御装置（車両走行制御装置）の機能構成を示す概略図である。隊列走行制御装置１は、ミリ波レーダ２、ＧＰＳ装置３、車車間通信装置４、隊列走行制御ＥＣＵ５を備える。隊列走行制御ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータであって、ＣＰＵがプログラムを実行することで、以下で説明する機能を実現する。
【００１９】
隊列走行制御ＥＣＵ５は、ミリ波レーダ２から周囲の車両との距離、ＧＰＳ装置３から現在位置を取得するとともに、車車間通信装置４によって周囲の車両から種々の情報を取得する。車車間通信では、各車両が、自車両の現在位置、目標加速度、目標速度、現在の加速度、現在の速度、車群内での順番などの情報を交換する。車車間通信装置４は、たとえば、１００ミリ秒ごとに１回などの頻度で、車両情報を送信する。
【００２０】
隊列走行を維持・管理するための車車間通信の詳細処理については省略するが、車車間通信は送達確認を行わない片方向通信であっても良いし、送達確認を行う双方向通信であっても良い。ただし、高度な隊列制御を行うためには安全性が確保できる双方向通信を採用することが好ましい。双方向通信の実現方法は任意であって良いが、一つの車両からの送信に対して各受信車両がＡＣＫを返すと、車両数と共に通信量が急激に（台数の２乗のオーダーで）増加する。そこで、本実施形態では、例えば、車群内の管理リーダーが定期的にメッセージ送信し、これに応答する形で他の車両がメッセージを送信する形態が採用可能である。
【００２１】
本実施形態に双方向通信をより詳細に説明すると、図６（Ａ）に示すように、車群内でリーダー（図中Ａ）がブロードキャスト通信を行い、それに応答して各メンバ（図中Ｂ，Ｃ）が応答を返す通信方式を採用する。ここでは、リーダーからの通信をＨＢ（HeartBeat）、メンバからの通信をＭＲ（Membership Report）と称する。このような通信方式とすることで、車群内の通信にサイクルを定義することができる。１サイクルは、リーダーからのＨＢで始まり、次のＨＢの直前で終了する。リーダーおよびメンバは、１サイクルにおいて１回の送信権が得られる。
【００２２】
図６（Ｂ）を参照してＡＣＫ制御の方式を説明する。図６（Ｂ）において、「カウンタ」は各車両が送信するメッセージを識別するものであり、「ＡＣＫ」はそのメッセージ送信においてどのメッセージに対するＡＣＫを返すかを示す。図に示すように、リーダーは、前サイクルにおける各メンバからの通信に対するＡＣＫを格納してＨＢパケットを送信する。また、メンバは、現サイクルにおけるリーダーからの通信に対するＡＣＫと、前サイクルにおける他のメンバからの通信に対するＡＣＫを格納してＭＲパケットを送信する。このようにサイクルごとのＡＣＫをまとめて伝達することで、通信回数を減らしつつ、互いの通信の双方向性が確認できる。
【００２３】
図２に、車車間通信に用いられるパケットフォーマットの例を示す。図に示すように、パケットは、送信元ＩＤ２０１、宛先ＩＤ２０２、送信元車両の位置情報２０３、その他の隊列制御用情報２０４を含む。図示はしていないが、これらのペイロードに対して、各種プロトコルにしたがったヘッダ情報およびフッタ情報が付加される。
【００２４】
隊列走行制御ＥＣＵ５は、ミリ波レーダ２、ＧＰＳ装置３、車車間通信装置４などから得られる情報に基づいて、自車の目標加速度、目標速度、目標位置などを決定し、それを実現するように、スロットル６、ブレーキ７、ステアリング８などを制御する。各種入力情報に基づいて、車両の制御量を決定する処理は、従来の隊列走行制御と同様に行えば良いので、詳細な説明は省略する。
【００２５】
表示装置９には、隊列同士が合流する際の車両の位置関係を表示する。表示装置９は、例えば、地図や経路などを表示するカーナビケーション装置の表示装置と兼用することができる。隊列の合流の際に、表示装置９に表示される情報の詳細については後で説明する。
【００２６】
本実施形態にかかる隊列走行制御ＥＣＵ５は、仮想車両射影部５１と隊列走行制御部５２を備える。隊列走行制御ＥＣＵ５は、これらの機能部を用いて、車線減少や高速道路のランプなどで隊列同士が側方合流するのを支援する。図３は、合流エリアにおいて２つの隊列１００，２００が合流する様子を示す図である。隊列１００は優先レーン１０を走行している。隊列２００は非優先レーン２０を走行している。これらの隊列１００，２００はほぼ併走しており、そのままの状態では隊列２００が優先レーン１０に合流することはできない。本実施形態にかかる隊列走行制御ＥＣＵ５は、このような状況において隊列の合流を支援する。
【００２７】
以下、隊列同士の合流の際の隊列走行制御について図３及び図４を参照して説明する。図４は、隊列同士が合流する際の隊列走行制御装置が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【００２８】
まず、合流エリアの手前で、優先レーン１０を走行する隊列１００と非優先レーン２０を走行する隊列２００が近接しているか否かを検出する（Ｓ４０１）。上述のように、隊列内の車両は、種々の情報を車車間通信によって交換しながら隊列制御を行っている。隊列同士が隣接している場合は、一方の隊列内の車両は車車間通信によって他方の隊列を検知できるだけでなく、他方の隊列内の車両の位置や速度などの情報も取得できる。したがって、隊列１００，２００内の車両は互いに位置や速度などの情報を把握することができ、隊列同士が併走しているかどうかも判断可能である。
【００２９】
隊列同士が併走していない場合（Ｓ４０１−ＮＯ）には、それ以上の処理を行わない。隊列同士が併走している場合（Ｓ４０１−ＹＥＳ）には、ステップＳ４０２へ進む。
【００３０】
ステップＳ４０２では、併走する２つの隊列の間で、各車両の位置情報を交換する。前ステップまでに各車両の位置情報が全て取得できている場合には、改めて位置情報を取得する処理を行う必要はないが、位置情報を取得できていない車両が存在する場合にはここで取得する。なお、位置情報を含む車両情報の交換はこの後も定期的に行われる。
【００３１】
次に、仮想車両射影部５１が、非優先レーン２０上の車両を優先レーン１０上に射影した場合の位置を算出する（Ｓ４０３）。図３中央では、隊列２００を構成する車両２０１、２０２、２０３に対応する正射影２０１’、２０２’、２０３’が示されている。ここで、優先レーン１０と非優先レーン２０は平行である。したがって、車両位置の正射影は、非優先レーン２０上の車両を道路の進行方向と垂直な方向に移動させた場合の優先レーン１０上での位置である。図３に点線で示す仮想車両が、非優先レーン２０上の車両（隊列２００を構成する車両）の優先レーン１０への正射影である。なお、合流エリア進入直後は、隊列内での車間距離が狭いため優先レーン１０上の実車両の位置と仮想車両の位置とが重なっている。
【００３２】
なお、このようにして算出された仮想車両の位置および実車両の位置は、表示装置９に表示することが好ましい。表示の態様は任意であって構わないが、少なくとも前方車両および後方車両との車間距離が把握可能な態様で表示されることが好ましい。運転者は車間距離を知ることで安全を確認できる。
【００３３】
隊列１００、２００を構成する車両の隊列走行制御部５２は、優先レーン１０上の実車両と射影された仮想車両の位置を利用して、自車両の走行位置を調整する（Ｓ４０４）。すなわち、優先レーン上での実車両と仮想車両とで１つの隊列として捉え、各車両はこれらの車両の中から先行車を特定し、その先行車との間の車間距離が適切なものとなるように、走行制御を行う。この際、優先レーン１０と非優先レーン２０は平行であるため、道路の進行方向の位置のみを制御すればよい。
【００３４】
なお、上記の制御の際の位置情報の取得は、車車間通信を通じて行われる。しかしながら、安全確保のためにミリ波レーダ２は現実の前方車両の捕捉を継続し追突などの事態を防止することが好ましい。また、実車両と仮想車両を１つの隊列と捉えた時の先行車両特定をより正確に行うために、路側機からの支援を行うことも好ましい。例えば、路側機がカメラや通信機などの設備を有し、撮影される映像や路車間通信などから車両の位置関係を把握し、各車両に対してどの車両を先行車両とすべきかを通知するようにしても良い。
【００３５】
また、隊列走行において、１つの隊列に隊列外の車両が割り込んだ場合には、その前後で隊列を分割したり隊列自体を解散したりする制御が採用される場合がある。これは隊列走行の安全面から有効であると考えられる。同様の制御を上記の合流に適用した場合は、仮想車両を割り込み車両であると捉えると隊列が分割されてしまう。そこで、本実施形態では、合流エリア内では割り込みがあったとしても隊列の分割や解散は行わずに、車間距離を拡張するようにする。
【００３６】
上記の処理によって、隊列１００と隊列２００の車両の間の車間距離が適切なものとなったら（Ｓ４０５−ＹＥＳ）、図３右側に示すように隊列１００と隊列２００の車両を１つの隊列３００として統合する（Ｓ４０６）。
【００３７】
その後、非優先レーン２０上の車両が物理的に優先レーン１０に移動して、隊列の合流が完了する（Ｓ４０７）。なお、走行レーンの変更は、隊列走行制御装置が自動的に行っても良いし、運転者に車線変更するように促して運転者の操作によって行っても良い。
【００３８】
以上のように、本実施形態によれば、車車間通信によって合流する車両間で通信によって車両の位置を交換し、車両の射影も共有可能となる。そして、隊列間での協調による合流の支援が実現できる。この際、車車間通信の双方向性が担保されているので、安全性や確実性が確保される。なお、本実施形態で説明した通信方式は一具体例であり、双方向性を確保できる方式であればその他のどのような通信方式を採用しても良い。
【００３９】
併走する隊列同士が適当に車間距離を空けて合流するので、一方の隊列を後方の別の隊列に接続させる従来の方式と比較すると、一方の隊列が他方の隊列が通り過ぎるのを待ったりする必要がなくなり、円滑な合流が可能となる。特に、優先レーンでの隊列が途切れないような場合であっても、円滑な合流が可能となる。
【００４０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、平行する道路上を走行する隊列同士が合流する際の制御を説明した。同様の制御によって、交差する道路上を走行する隊列同士が交差する（すれ違う）ことも可能である。本実施形態では、隊列同士の交差について説明する。
【００４１】
図５Ａは、道路４０と道路５０とが交差する交差点を示す。道路４０上には隊列４００が走行しており、道路５０上には隊列５００が走行している。第１の実施形態と同様に、車車間通信によって隊列４００と隊列５００が接近していることを検知したら、互いの位置情報等を交換する。
【００４２】
本実施形態においては、図５Ｂに示すように、道路４０および道路５０上の車両の位置を、仮想的な道路７０の上に射影する。なお、仮想的な道路７０は、交差点中心８０を通り、道路４０と道路５０が交わる角度を二等分する道路とすることが好ましい。ただし、交差点中心８０を通るという条件を満たせば、その他の方向に延びる道路であっても構わない。また、射影先は仮想的な道路７０である必要はなく、実際の道路４０または道路５０のいずれかとしても構わない。
【００４３】
なお、車両の射影は、交差点中心８０からの距離を保存するような射影とすることが好ましい。すなわち、交差点中心８０を中心とする回転移動によって車両の位置を仮想道路７０上に移動させるような射影が好ましい。実際の道路と仮想道路上での車間距離が保存されるからである。ただし、正射影などによって仮想車両の位置を求めても構わない。この場合は車両間の距離が変化するが、変換式によって仮想道路上での距離と実際の道路上での距離は相互に変換可能である。
【００４４】
そして図５Ｃに示すように、第１の実施形態と同様に、射影された仮想車両の位置に基づいて車間距離の調整を行う。なお、仮想道路７０に基づいて決定される制御内容は実際の道路５０，６０上での制御内容に変更する必要がある。具体的には、目標位置や操舵角など位置に関係する制御量は、上記射影の逆変換などによって適切な量に調整する必要がある。
【００４５】
なお、正射影などのように車両間の距離が保存されないような射影を採用した場合には、仮想道路７０上での車間距離と実際の道路５０，６０上での車間距離とを適宜変換して、走行制御を調整する必要がある。
【００４６】
このように隊列４００と隊列５００の車間距離を制御することで、隊列４００と隊列５００が交差点に同時に進入しても、図５Ｄに示すように、車両同士が衝突することなく交差点を抜けることができる。すなわち、交差点における２つの隊列の交差が実現できる。
【００４７】
（その他）
上記の説明は例示であって本発明を限定するものではない。例えば、仮想車両が射影される道路は、優先レーンであっても非優先レーンであっても良く、またこれら以外の道路あるいは仮想的な道路であっても構わない。
【００４８】
また、上記の例では隊列は３台の車両から構成されているが、その台数は任意であって構わない。それぞれの隊列に含まれる車両の数は同じである必要はない。また、隊列が合流あるいは交差する際に、異なる隊列に属する車両が交互に合流あるいは交差する例を用いて説明したが、１つの隊列に属する車両が連続しても構わない。
【００４９】
また、上記第１の実施形態では、平行する２つの道路（または２車線の道路）にいる２つの隊列が合流する場合を例に説明したが、本発明の適用はこのような場面に限られない。例えば、平行ではない２つの道路が合流する地点においても第１の実施形態と同様の制御により、それぞれの道路から進入する隊列同士を合流させることができる。
【００５０】
また、上記第１の実施形態は合流を目的とするものであったが、第２の実施形態と同様に隊列同士を交差させる目的にも利用できる。すなわち、例えば、３車線以上の道路にお
いて、左側レーンと中央レーンに隊列がある場合に、左側レーンの隊列が中央レーンの隊列を通り抜けて右側レーンに車線変更するような場合にも利用することができる。
【００５１】
また、上記の説明では隊列同士が合流や交差をする例を説明したが、本発明は、複数の車両からなる隊列と、１台のみの車両とが合流や交差する場合にも適用可能である。１台の車両が隊列と合流したり交差したりする場合に本発明を適用することで、隊列の中間においても合流や交差が可能となり、合流や交差が円滑に行える。
【符号の説明】
【００５２】
１    隊列走行装置
２    ミリ波レーダ
３    ＧＰＳ装置
４    車車間通信装置
５    隊列走行制御ＥＣＵ
５１  仮想車両射影部
５２  隊列走行制御部
６    スロットル
７    ブレーキ
８    ステアリング
９    表示装置
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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