(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと前輪および後輪との間にそれぞれ設けられた動力伝達機構のいずれか一方に設けられ、この動力伝達機構における動力伝達の断続を行う切換ユニットを備え、この切換ユニットが、駆動側に連結された駆動軸と、この駆動軸に環状の隙間をおいて嵌合された従動軸と、これらの駆動軸と従動軸との隙間に介装され、これらの対向面に係脱させられることにより、これらの駆動軸と従動軸との接続および切り離しを行う複数の係脱部材と、これらの係脱部材を操作して、前記駆動軸と従動軸とを接続する４輪駆動形態と、前記駆動軸と従動軸とを切り離す２輪駆動形態とに切り換える切換機構と、この切換機構の駆動を制御するコントロールユニットと、運転者によって操作されて、前記コントロールユニットに、２輪駆動形態と４輪駆動形態との切換信号を入力する切換スイッチとを備え、前記コントロールユニットに前記前輪と後輪の回転数及び車速が入力され、前記コントロールユニットが、前記切換スイッチから４輪駆動形態への切換信号が出力された際に、前記前輪と後輪との回転差が、車速に応じて予め複数設定されている所定値以上である場合に、前記駆動軸と従動軸とを切り離した状態に保持し、前記前輪と後輪との回転差が、車速に応じて予め複数設定されている所定値未満である場合に、前記駆動軸と従動軸とを接続状態に切り換えるようになされていることを特徴とする車輌用２輪４輪駆動切換装置。
【請求項２】
前記車速を複数領域に区分し、これらの車速領域毎に、前記所定値が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車輌用２輪４輪駆動切換装置。
【請求項３】
前記車速を、前記前輪あるいは後輪の回転数をパラメータとして検出するようになされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車輌用２輪４輪駆動切換装置。
【請求項４】
前記所定値が、車輌の後進時に対して個別に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の車輌用２輪４輪駆動切換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌用２輪４輪駆動切換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２輪駆動と４輪駆動を切り換えて走行できる車輌が知られている。
図４および図５は、前述した車輌の一例を示すもので、これらの図において符号１で示す車輌は、エンジン２が中央部に搭載される車体フレーム３と、この車体フレーム３の前部および後部の両側に配設される前輪４および後輪５と、前記車体フレーム３の前方上部に配設されて、前記前輪４の操舵を行うステアリングハンドル６と、前記エンジン２の上方で、前記車体フレーム３に取り付けられた燃料タンク７と、この燃料タンク７の後方に取り付けられたシート８とによって概略構成されている。
【０００３】
前記各前輪４は、図５に示すように、前記車体フレーム３の前部両側部に設けられた懸架装置９によって上下動可能に支持され、また、前記後輪５は、前記車体フレーム３の後部両側部に設けられた懸架装置１０とによって、それぞれ上下動可能に支持されている。
【０００４】
また、前記車体フレーム３の前方中央部および後方中央部には、前記エンジン２にプロペラシャフト１１・１２によって連結された前輪用最終減速器１３と後輪用最終減速器１４が設けられ、これらの前輪用最終減速器１３と後輪用最終減速器１４のそれぞれに、左右の前輪４および左右の後輪５が接続されている。
【０００５】
そして、たとえば、前記前輪用最終減速器１３とプロペラシャフト１１との間に、前記前輪４へ伝達される動力の断続を行い、後輪駆動の形態と４輪駆動の形態とに切り換える２輪４輪駆動切換装置が設けられている。
あるいは、後方のプロペラシャフト１２と後輪用最終減速器１４との間に、前記２輪４輪駆動切換装置を設けて、前輪駆動の形態と４輪駆動の形態とに切り換える場合もある。
この駆動形態の切り換えは、路面状態や走行形態、あるいは、前輪と後輪との回転差が設定値以上に達した場合等、車輌の走行形態に応じて切り換えられるものである。
【０００６】
前記２輪４輪駆動切換装置は、たとえば、図８に示す構造のものが提案されている。
この図において符号１５で示す２輪４輪駆動切換装置は、前輪用最終減速器１３の入力軸１６を軸方向に２分割して形成され、同一軸線上において突き合わされる２つの入力軸構成体１６ａ・１６ｂと、これらの接続と切り離しを行う切換ユニット１７とによって構成されている。
【０００７】
詳述すれば、前記前輪用最終減速器１３側に位置させられる入力軸構成体１６ａの端面中央には、円柱状の位置決め突起１８が突設され、また、外側に位置させられる入力軸構成体１６ｂの端面中央には、前記位置決め突起１８が回転自在に嵌合させられる位置決め凹部１９が形成され、両入力軸構成体１６ａ・１６ｂを、位置決め突起１８と位置決め凹部１９とを嵌合させるようにして突き合わせることにより、両入力軸構成体１６ａ・１６ｂが、同一軸線上に位置させられるとともに、相対回転自在に連結されるようになっている。
【０００８】
また、前記両入力軸構成体１６ａ・１６ｂのそれぞれの突き合わせ部の外周面には、スプラインＳ１、Ｓ２が形成されているとともに、この突き合わせ部を取り囲むように前記切換ユニット１７が設けられている。
【０００９】
この切換ユニット１７は、内面にスプラインが形成されて、前記両入力軸構成体１６ａ・１６ｂの突き合わせ部に摺動可能に被嵌されて、それぞれのスプラインＳ１、Ｓ２に係脱させられる切換リング２０と、この切換リング２０を前記両入力軸構成体１６ａ・１６ｂの軸方向に摺動させて、一方の入力軸構成体１６ａのみに噛合させる位置と、両入力軸構成体１６ａ・１６ｂのスプラインＳ１、Ｓ２に同時に噛合させる位置とに選択的に移動させるソレノイドからなる駆動機構２１とによって構成されている。
【００１０】
このように構成された２輪４輪駆動切換装置１５は、駆動機構２１によって、前記切換リング２０を一方向に移動させて、一方の入力軸構成体１６ａのみに噛合させて前輪４への駆動力の伝達を遮断することにより、後輪のみ駆動する２輪駆動の形態とし、また、前記切換リング２０を摺動させることにより、この切換リング２０を、一方の入力軸構成体１６ａに噛合させた状態で他方の入力軸構成体１６ｂへ噛合させ、これによって、両入力軸構成体１６ａ・１６ｂを連結することにより前輪４へ駆動力を伝達し、前輪４および後輪５を同時駆動する４輪駆動の形態とするようになっている。
そして、駆動形態の切換方法として、たとえば、実開昭６２−２５２２３号公報に示されるように、前輪と後輪との回転差が、予め設定されている所定値以上となった際に、４輪駆動状態に保持して走破性を高めることが行われている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の２輪４輪駆動切換装置１５においては、つぎのような改善すべき課題が残されている。
【００１２】
すなわち、駆動形態の切換時に、前輪４と後輪５との間に少しでも周速差があると、切換リング２０と入力軸構成体１６ｂとの噛合がうまくいかず、切り換えできない場合があるといった課題である。
また、切り換えが行われた場合にあっても、その切り換え時にスプラインどうしがぶつかり、音が発生するといった課題もある。
【００１３】
このような課題を解消するためには、切換リング２０のスプラインと入力軸構成体１６ｂのスプラインとを同期させる（位置合わせする）ような機構が必要となることから、構造が複雑になり、また、２輪４輪駆動切換装置１５を組み込む際に、組み込み位置の部材を、既存の構造から大幅に変更する必要がある。
一方、前記実開昭６２−２５２２３号公報に示された技術にあっては、４輪駆動形態に切り替える際の衝撃が運転者に伝わる。
そして、この衝撃は、車輌の車速や、前進時と後進時との違いといった、車輌の走行状態によっても異なることから、この衝撃を極力小さくすることが望まれる。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、構成が簡素で、既存の構成を極力変更せずに組み込みが可能であり、音の発生が小さく、かつ、前輪と後輪の回転差に基づいて４輪駆動形態に切り換える際の衝撃を小さく抑えることのできる車輌用２輪４輪駆動切換装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の車輌用２輪４輪駆動切換装置は、前述した目的を達成するために、エンジンと前輪および後輪との間にそれぞれ設けられた動力伝達機構のいずれか一方に設けられ、この動力伝達機構における動力伝達の断続を行う切換ユニットを備え、この切換ユニットが、駆動側に連結された駆動軸と、この駆動軸に環状の隙間をおいて嵌合された従動軸と、これらの駆動軸と従動軸との隙間に介装され、これらの対向面に係脱させられることにより、これらの駆動軸と従動軸との接続および切り離しを行う複数の係脱部材と、これらの係脱部材を操作して、前記駆動軸と従動軸とを接続する４輪駆動形態と、前記駆動軸と従動軸とを切り離す２輪駆動形態とに切り換える切換機構と、この切換機構の駆動を制御するコントロールユニットと、運転者によって操作されて、前記コントロールユニットに、２輪駆動形態と４輪駆動形態との切換信号を入力する切換スイッチとを備え、前記コントロールユニットに前記前輪と後輪の回転数及び車速が入力され、前記コントロールユニットが、前記切換スイッチから４輪駆動形態への切換信号が出力された際に、前記前輪と後輪との回転差が、車速に応じて予め複数設定されている所定値以上である場合に、前記駆動軸と従動軸とを切り離した状態に保持し、前記前輪と後輪との回転差が、車速に応じて予め複数設定されている所定値未満である場合に、前記駆動軸と従動軸とを接続状態に切り換えるようになされていることを特徴とする。本発明の請求項２に記載の車輌用２輪４輪駆動切換装置は、請求項１に記載の前記車速を複数領域に区分し、これらの車速領域毎に、前記所定値が設定されていることを特徴とする。本発明の請求項３に記載の車輌用２輪４輪駆動切換装置は、請求項１または請求項２に記載の前記車速を、前記前輪あるいは後輪の回転数をパラメータとして検出するようになされていることを特徴とする。本発明の請求項４に記載の車輌用２輪４輪駆動切換装置は、請求項１ないし請求項３の何れかに記載の前記所定値が、車輌の後進時に対して個別に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図１ないし図３を参照して説明する。
なお、以下の説明中、車輌の主要構成部分は、図４および図５と共通することから、同一符号を用いて説明を簡略化する。
【００１７】
図１において符号３０で示す本実施形態に係る２輪４輪駆動切換装置（以下、駆動切換装置と略称する）は、前輪４とエンジン２との間に設けられた動力伝達機構に設けられたもので、この動力伝達機構における動力伝達の断続を行う切換ユニット３１とからなり、この切換ユニット３１が、駆動側に連結された駆動軸３２と、この駆動軸３２に環状の隙間をおいて嵌合された従動軸３３と、これらの駆動軸３２と従動軸３３との隙間に介装され、これらの対向面に係脱させられることにより、これらの駆動軸３２と従動軸３３との接続および切り離しを行う複数の係脱部材３４と、これらの係脱部材３４を、前記駆動軸３２と従動軸３３とを接続する位置と切り離す位置とに選択的に位置させる切換機構３５と、これらを取り囲むケーシング３６とによって概略構成されている。
【００１８】
ついで、これらの詳細について説明すれば、本実施形態においては、前記ケーシング３６内に、エンジン２側へ突出する円筒状のアウターリング３７が軸受け３８を介して回転自在に設けられている。
このアウターリング３７は、その軸線方向に２分割されて、第１のアウターリング３７ａと第２のアウターリング３７ｂとなされているとともに、それぞれの端部に設けられたスプラインを介して一体回転可能に連結されている。
また、前記第２のアウターリング３７ｂの、前記エンジン２側の端部内周面には、スプライン３９が形成されており、この第２のアウターリング３７ｂに、前記スプライン３９と噛合するようにして前記駆動軸３２が挿入されることにより、この駆動軸３２と第２のアウターリング３７ｂとが連結されている。
【００１９】
また、前記アウターリング３７の内部には、円筒状のインナーリング４０が、前記アウターリング３７の内周面との間に所定幅の環状の間隔をおいて配設されている。
このインナーリング４０の内面にはスプライン４１が形成されており、前記ケーシング３６内に挿入される前記従動軸３３が、前記スプライン４１を介して前記インナーリング４０に連結されている。
そして、この従動軸３３の長さ方向の中間部は、前記ケーシング３６に取り付けられた軸受け４２によって回転自在に支持されている。
【００２０】
また、前記従動軸３３の先端部にはベベルギア４３が一体に設けられており、前輪用最終減速器１３のリングギア４４に噛合させられている。
【００２１】
前記切換ユニット３１を構成する係脱部材３４は、図１および図２に示すように、前記アウターリング３７の軸線と平行に配設された複数のローラーによって構成され、前記切換機構３５が、前記係脱部材３４を回転自在に保持するとともに、前記アウターリング３７に相対回転可能（軸線まわりの相対移動可能）に装着されたリテーナー４５と、前記インナーリング４０の表面に形成されて、前記リテーナー４５との相対移動に伴って、前記係脱部材３４を径方向に移動させるカム４６とによって構成されている。
【００２２】
そして、前記アウターリング３７のケーシング３６の内側に位置させられている端部には、前記リテーナー４５とアウターリング３７との固定および切り離しを行う、前記切換機構３５を構成する電磁クラッチ４７が設けられている。
【００２３】
この電磁クラッチ４７は、前記リテーナー４５とアウターリング３７との間に介装されたクラッチ板４８と、このクラッチ板４８の圧接および切り離しを行う電磁コイル４９とによって構成されている。
【００２４】
この電磁コイル４９は、前記クラッチ板４８を励磁することによって接続状態とし、これによって、前記リテーナー４５とアウターリング３７とを相対回動不可能に固定するようになっている。
【００２５】
また、前記電磁コイル４９は、環状に形成されており、同じく環状に形成され鉄心を構成するハウジング５０内に収納されているとともに、このハウジング５０が、前記従動軸３３を取り囲むようにして、前記ケーシング３６に装着されることにより、このケーシング３６に取り付けられている。
【００２６】
そして、前記アウターリング３７、インナーリング４０、および、切換機構３５は、前記ケーシング３６内に組み込まれてユニット化され、図１に示すように、従動軸３３が装着された状態において、ケーシング３６が前記前輪用最終減速器１３のケースにボルト締めされることによって、この前輪用最終減速器１３に取り付けられる。
また、前記電磁コイル４９には、そのＯＮ・ＯＦＦを制御するコントロールユニット５１と、前記電磁コイル４９の駆動電力を供給する電源５２が接続されている。
【００２７】
また、図１において符号６１および６２は、オイルシールを示し、また、符号６３は、ダストシールを示す。
【００２８】
さらに、本実施形態においては、図１に示すように、前記コントロールユニット５１には、運転者によって操作されることにより、前記コントロールユニット５１に２輪駆動形態と４輪駆動形態との切換信号を出力する切換スイッチ７０が接続されている。
【００２９】
一方、前記コントロールユニット５１は、前記切換スイッチ７０が操作されて、４輪駆動形態への切換信号が出力された際に、前記前輪４と後輪５との回転差が、車速（Ｖ）に応じて予め複数設定されている所定値（Ｙ）以上である場合には、前記駆動軸３２と従動軸３３とを切り離し状態に保持し、また、前記前輪４と後輪５との回転差が、車速（Ｖ）に応じて予め複数設定されている所定値（Ｙ）未満である場合には、前記駆動軸３２と従動軸３３とを接続状態に切り換えるようになされている。
【００３０】
そして、本実施形態においては、前記所定値Ｙが、図６および図７に示すように、前記車速Ｖを複数領域（本実施形態においてはＶ１ないしＶ４）に区分し、これらの車速領域Ｖ１ないしＶ４毎に、前記所定値Ｙ１ないしＹ５が設定されている。
【００３１】
このように構成された本実施形態に係る駆動切換装置３０は、前記切換スイッチ７０の操作によって出力される２輪駆動形態の信号に基づき、前輪４への駆動力の伝達を解除するために、前記電磁コイル４９への通電を遮断して、電磁クラッチ４７によるリテーナー４５とアウターリング３７との固定を解除する。
これによって、図３（ａ）に示すように、前記係脱部材３４が、前記カム４６のボトム部に位置させられて、前記アウターリング３７から離間した位置に保持される。
この結果、前記アウターリング３７とインナーリング４０とが切り離されることとなり、前記駆動軸３２の回転が従動軸３３へ伝達されることが阻止され、前輪４の駆動が停止される。
【００３２】
また、４輪駆動の駆動形態にするには、前記切換スイッチ７０の操作によって出力される４輪駆動形態の信号に基づき、前記電磁コイル４９へ通電して電磁クラッチ４７をつなぐことにより、前記リテーナー４５をアウターリング３７に固定する。
これによって、前記リテーナー４５に保持されている係脱部材３４がアウターリング３７と共に移動させられて、図３（ｂ）に示すように、前記インナーリング４０に形成されている前記カム４６のトップ部に移動させられるとともに、アウターリング３７の内面に当接させられる。
この結果、前記アウターリング３７とインナーリング４０とが、前記係脱部材３４を介して連結され、これに伴い、駆動軸３２と従動軸３３とが連結され、駆動軸３２の回転が従動軸３３へ伝達され、前輪４の駆動が開始される。
【００３３】
このように構成された本実施形態の駆動切換装置３０にあっては、係脱部材３４が、アウターリング３７とインナーリング４０との間に挟み込まれることによって、動力伝達可能な状態となることから、その音が極めて小さく、この結果、駆動形態の切り換え時における音の発生を小さく抑えることができる。
【００３４】
また、切換ユニット３１をユニット化し、この切換ユニット３１を前輪用最終減速器１３へ固定することによって装着可能であるから、既存の構造の大幅な変更を伴うことなく組み込みが可能である。
【００３５】
また、前後輪４・５に周速差があっても駆動軸３２と従動軸３３との接続および切り離しが可能であり、同期機構等の複雑な補助機構を設ける必要が無く、この点からも構成が簡素化される。
【００３６】
ついで、４輪駆動形態への切換操作時における操作手順について、図６および図７を参照して説明する。
車輌１の走行時において、前記コントロールユニット５１においては、前記車輌１の車速Ｖが常時入力されているとともに、前輪４および後輪５の回転数が入力されている。
そして、４輪駆動形態に切り換えるべく、運転者によって切換スイッチ７０が操作されて、その切換信号がコントロールユニット５１へ出力されると、このコントロールユニット５１においては、車速Ｖ＞Ｖ１であるか否かの判定がなされ（ステップＳ１）、車速Ｖ＜Ｖ１であると判定された場合には、所定値ＹをＹ１に設定し（ステップＳ２）、車速Ｖ＞Ｖ１であると判定された場合には、つぎのステップＳ３へ移行する。
【００３７】
このステップＳ３においては、車速Ｖ＞Ｖ２であるか否かの判定がなされ、車速Ｖ＜Ｖ２であると判定された場合には、所定値ＹをＹ２に設定し（ステップＳ４）、車速Ｖ＞Ｖ２であると判定された場合には、つぎのステップＳ５へ移行する。
【００３８】
このステップＳ５においては、車速Ｖ＞Ｖ３であるか否かの判定がなされ、車速Ｖ＜Ｖ３であると判定された場合には、所定値ＹをＹ３に設定し（ステップＳ６）、車速Ｖ＞Ｖ３であると判定された場合には、つぎのステップＳ７へ移行する。
【００３９】
このステップＳ７においては、車速Ｖ＞Ｖ４であるか否かの判定がなされ、車速Ｖ＜Ｖ４であると判定された場合には、所定値ＹをＹ４に設定し（ステップＳ８）、車速Ｖ＞Ｖ４であると判定された場合には、つぎのステップＳ９へ移行して、前記設定値をＹ５に設定する。
【００４０】
このように、本実施形態においては、運転者が２輪駆動形態から４輪駆動形態に切り換えるべく、切換スイッチ７０を４輪駆動側に切り換えた際に、前記前輪４と後輪５との回転差が所定値Ｙ以上である場合には、２輪駆動の駆動形態が保持され、また、前記前輪４と後輪５との回転差が所定値Ｙ未満となった時点で、４輪駆動の駆動形態へ切り換えられる。
したがって、全ての車速領域において適切なタイミングで４輪駆動への切り換えが行われ、運転者へ伝わる衝撃が最小限度に抑えられる。
【００４１】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
たとえば、前記実施形態においては、車速Ｖの領域区分を４領域としたが、この区分数は、任意に設定されるものであり、また、前記前輪４あるいは後輪５の回転数をパラメータとして車速Ｖを検出するようにしてもよい。
さらに、前記実施形態においては、前進時を前提として説明したが、後進時における所定値Ｙを別途設定しておくことにより、後進時の４輪駆動への切り換えを制御するようにしてもよい。
また、このような後進時においては、ミッションをリバース位置にシフトした時点で、あるいは、後進が検出された時点で４輪駆動へ切り換えるようにすることも可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、駆動軸と従動軸の嵌合部分に介装された係脱部材によって、これらの駆動軸と従動軸との連結および切り離しを行うようにしたから、これらの回転速度に差がある場合にあっても、円滑に接続および切り離しが行える。
したがって、同期機構等の複雑な補助機構を設ける必要が無く、簡素な構造とすることができる。
また、接続および切り離し時の音を小さく抑えることができ、この結果、駆動形態の切り換え時における音の発生を小さく抑えることができる。
また、切換ユニットをユニット化し、この切換ユニットを最終減速器等の既存の構造体へ固定することによって装着可能であるから、既存構造の大幅な変更を伴うことなく組み込みが可能である。
また、車輌の速度領域に応じて、４輪駆動の駆動形態への切り換えを禁止する前輪と後輪との回転差が設定されていることにより、車輌の速度に応じた切り換えタイミングで、４輪駆動への切り換えを行うことができ、これによって、全ての車速領域において適切なタイミングで４輪駆動への切り換えを行うことができ、運転者へ伝わる衝撃を最小限度に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すもので、要部の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すもので、駆動切換装置の作動を説明するための要部の拡大断面図である。
【図４】２輪４輪駆動切換装置を備えた車輌の一例を示す側面図である。
【図５】図５に示す車輌の車体構成を説明するための平面図である。
【図６】本発明の一実施形態の制御フロー図である。
【図７】本発明の一実施形態における４輪駆動への切り換えタイミングと車速との関係を示す図である。
【図８】従来の２輪４輪駆動切換装置の一構造例を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
１  （２輪４輪駆動切換型）車輌
２  エンジン
３  車体フレーム
４  前輪
５  後輪
６  ステアリングハンドル
７  燃料タンク
８  シート
９  懸架装置
１０  懸架装置
１１  プロペラシャフト
１２  プロペラシャフト
１３  前輪用最終減速器
１４  後輪用最終減速器
１５  ２輪４輪駆動切換装置
１６  入力軸
１６ａ  入力軸構成体
１６ｂ  入力軸構成体
１７  切換ユニット
１８  位置決め突起
１９  位置決め凹部
２０  切換リング
２１  駆動機構
３０  （２輪４輪）駆動切換装置
３１  切換ユニット
３２  駆動軸
３３  従動軸
３４  係脱部材
３５  切換機構
３６  ケーシング
３７  アウターリング
３７ａ  第１のアウターリング
３７ｂ  第２のアウターリング
３８  軸受け
３９  スプライン
４０  インナーリング
４１  スプライン
４２  軸受け
４３  ベベルギア
４４  リングギア
４５  リテーナー
４６  カム
４７  電磁クラッチ
４８  クラッチ板
４９  電磁コイル
５０  ハウジング
５１  コントロールユニット
５２  電源
６１  オイルシール
６２  オイルシール
６３  ダストシール
７０  切換スイッチ
Ｓ１、Ｓ２  スプライン
【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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