(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキマスタシリンダ（２７）やクラッチマスタシリンダ等の固形物の端部と、この端部から適宜の空間部（７）を隔ててほぼ相対向して配置され、膝（１２）の先端より車幅方向の内側において突出形成される突出面（１３）とこれから斜め前方に向かって傾斜する傾斜面とを形成するパネル面（５）との間に介設され、外力作用時に乗員の膝（１２）を保護するための乗員保護装置（１）であって、該乗員保護装置（１）は、パネル面（５）の前記突出面（１３）及び傾斜面の裏側に密接して配置される膝受体（２）と、前記固形物の端部に対し通常は離間すると共に外力作用時にのみ当接し、かつ前記の端部に対して略平行面をなすフランジ面（１７）と、前記端部後方において前記フランジ面（１７）から膝受体（２）に対して斜め後方に向かって傾斜して延びる平板部（１６）を有する第１の補強部材（３）と、外力作用時における前記固形物の移動方向にほぼ沿って配置され、その一端側を前記フランジ面（１７）に連結固定すると共に他端側を前記突出面（１３）に密接している膝受体（２）の突出部（８）に固定する第２の補強部材（４）とからなり、膝受体（２）と第１の補強部材（３）及び第２の補強部材（４）が鉄材からなることを特徴とする車両の乗員保護装置。
【請求項２】
前記膝受体（２）の傾斜角がほぼ３５度である請求項１に記載の車両の乗員保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の衝突時等の外力作用時において乗員の膝等を保護する車両の乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の衝突時等の外力作用時において、乗員を保護する手段としシートベルトやエアバック等が使用されている。これ等は比較的大きな外力作用時において乗員の身体全体等に上半身を有効に保護するものであるが、これ等が設けられていても乗員の膝は前方に移動し、前方の固形物に干渉するという恐れがある。
【０００３】
図１８に示すようにフロントガラス等を支持するフロントパネル４３の後方にはブレーキマスタバック４４及びクラッチマスタバック４５がペダルブラケット４６に支持されて配置される。ブレーキマスタバック４４及びクラッチマスタバック４５の後端側にはブレーキマスタシリンダ２７及びクラッチマスタシリンダ４７が連結される。
【０００４】
一方、図１８に示すようにフロントパネル４３側には図１６に示すインストルメントパネル３３が連結される。インストルメントパネル３３の開口部４１にはメータクラスタパネル３２ａが図１６に示すように連結される。また、インストルメントパネル３２ａは図１５に示すリインフォース３７により補強される。
【０００５】
メータクラスタパネル３２ａは図１６に示すようにその中央部に空間部４２を形成する。その両側には化粧パネル４９とスイッチ取り付けパネル５０が取り付けられる取り付け部６ａ等が配置される。なお、空間部４２は図１７乃至図１９に示すようにステアリングカウル４８等が通過する空間である。
【０００６】
図１８に示すように、化粧パネル４９の前方側にはブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８がほぼ相対向して配置され、スイッチ取り付けパネル５０の前方側にはクラッチマスタシリンダ４７の後端面５１が相対向して配置される。また、図１７，図１８に示すように、化粧パネル４９及びスイッチ取り付けパネル５０の後方には乗員３４の膝１２がほぼ相対向して配置される。なお、図１８に示すように、一般にステアリングカウル４８に対してブレーキマスタシリンダ２７とクラッチマスタシリンダ４７とは均等な位置に配置されず、ブレーキマスタシリンダ２７の方が近接して配置される。また、乗員３４の膝１２はブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８とほぼ相対向して配置されるため、クラッチマスタシリンダ４７の後端面５１に対しては膝１２はややずれた位置に配置される。従って、車両の衝突時等においてはブレーキマスタシリンダ２７と膝１２との干渉が主に問題となるので、便宜上以下では、ブレーキマスタシリンダ２７と膝１２との干渉防止についてのみ記載する。勿論、クラッチマスタシリンダ４７と膝１２との干渉防止についても本発明は適用される。
【０００７】
図１７に示すように、衝突時においてはフロントパネル４３が後退し、ブレーキマスタシリンダ２７が後方に押される。一方、図１７，図１８に示すように乗員３４は慣性力により前進し、その膝１２が化粧パネル４９を介してブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８に近接する。
【０００８】
膝１２の保護手段として、従来より各種の工夫がされている。例えば、実開平７−３１５１６号公報はその一例を示すものである。この「自動車のニープロテクター」は、ブレーキマスタシリンダやクラッチマスタシリンダのような硬い干渉部材とドライバの脚部との間にニープロテクターを介在せしめたものである。このニープロテクターは弧状のガイドパネル部とこの内側にこれより変形強度の弱い変形パネル部を固着したものからなる。衝突時には、干渉部材の衝撃力を変形パネル部で吸収すると共に、脚部をガイドパネル部のカーブに沿って外方に移動させて脚部と干渉部材との衝突を防止するようにしたものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１５乃至図１９に示した従来技術の場合、衝突時等の外力作用時においてはメータクラスタパネル３２ａ（詳しくは化粧パネル４９）の裏面にブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８が当ると共に化粧パネル４９の表面には乗員３４の膝１２が当り、大腿部３５にも伝わる。一方、実開平７−３１５１６号公報に示す公知技術の場合は、前記のように脚部が外方にずれて保護されるように思われるが、実際は脚部は外方にずれない。すなわち、ガイドパネル部と変形パネル部とからなるニープロテクターは直接脚部と相対向して配置されるものではなく、その間にはインストルメントパネルが介在する。従って、衝突時に干渉部材によって変形パネル部は変形するが、ガイドパネル部はインストルメントパネルを介して脚部に当る。従って、脚部はガイドパネル部のカーブに沿って外方にずれることはできず、２点鎖線で示すようにインストルメントパネルの表面に沿ってわずかに外方にそのままずれるに過ぎない。従って、脚部は保護は不十分となる。
【００１０】
本発明は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、衝突時等の外力作用時において乗員の膝や大腿部を確実に保護すると共に、構造簡単で比較的安価に実施できる車両の乗員保護装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の目的を達成するために、ブレーキマスタシリンダ（２７）やクラッチマスタシリンダ等の固形物の端部と、この端部から適宜の空間部（７）を隔ててほぼ相対向して配置され、膝（１２）の先端より車幅方向の内側において突出形成される突出面（１３）とこれから斜め前方に向かって傾斜する傾斜面とを形成するパネル面（５）との間に介設され、外力作用時に乗員の膝（１２）を保護するための乗員保護装置（１）であって、該乗員保護装置（１）は、パネル面（５）の前記突出面（１３）及び傾斜面の裏側に密接して配置される膝受体（２）と、前記固形物の端部に対し通常は離間すると共に外力作用時にのみ当接し、かつ前記の端部に対して略平行面をなすフランジ面（１７）と、前記端部後方において前記フランジ面（１７）から膝受体（２）に対して斜め後方に向かって傾斜して延びる平板部（１６）を有する第１の補強部材（３）と、外力作用時における前記固形物の移動方向にほぼ沿って配置され、その一端側を前記フランジ面（１７）に連結固定すると共に他端側を前記突出面（１３）に密接している膝受体（２）の突出部（８）に固定する第２の補強部材（４）とからなり、膝受体（２）と第１の補強部材（３）及び第２の補強部材（４）が鉄材からなることを特徴とする。また、前記膝受体（２）の傾斜角がほぼ３５度であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の車両の乗員保護装置は前記膝受体の傾斜角がほぼ３５度であることを特徴とし、前記パネル面がプラスチック材から形成される場合において、前記膝受体と前記第１及び第２の補強部材がプラスチック材より硬質の部材からなることを特徴とする。また、前記第１の補強部材及び／又は前記第２の補強部材には、その剛性をやや低下させる適宜大きさの空隙部が形成されるものであることを特徴とするものである。
【００１３】
衝突時等の外力作用時において、慣性力により乗員は前進し、その膝等がパネル面に当る。このパネル面及びこれを補強する膝受体は斜め前方に向かって傾斜しているため膝等はこの傾斜面に沿って外方に移動する。作用する外力が大きい場合には固形物が大きく後退し第１の補強部材に当接する。この当接位置は前記膝等のパネル面との干渉位置よりも内側寄りのため、前記第１の補強部材の当接面又は当接部を基点としてパネル面や膝受体及び乗員保護装置の全体が大きく前寄りに回動し、膝等は固形物側からますます離れ、傾斜面に沿って大きく外方に移動する。更に大きな外力が加わって固形物と膝等が近接しても乗員保護装置がやや変形しながら更に大きく回動し、膝等は固形物からますます離れる。以上により、膝等と固形物との干渉はなくなり保護される。また、傾斜面の傾斜角度は膝等が円滑に外方に移動し得るものであればよいが、実験的，経験的に３５度前後が好ましいことがわかった。また、第１及び第２の補強部材に空隙部を形成することにより、乗員保護装置が適当に変形して膝等との干渉時における衝撃エネルギーを吸収しながら膝等を円滑に回動させることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳述する。図１５及び図１６に示したように、リインフォース３７により補強されたインストルメントパネル３３の開口部４１にはメータクラスタパネル３２が着脱可能に取り付けられる。本例では図１６に示したメータクラスタパネル３２ａの替りに図１に示すメータクラスタパネル３２が適用される。このメータクラスタパネル３２の下方側には図略のステアリングカウル等が通過する空間部４２とこれを挟んでパネル面５及び取り付け部６が形成される。本例の乗員保護装置１はパネル面５の裏側に配設されるものである。
【００１５】
乗員保護装置１が配設されるパネル面５は、本例の場合は乗員保護装置１の膝受体２の表面輪郭形状とほぼ同一の形状のものからなりメータクラスタパネル３２の成形時に一体的に形成されるものである。従って、パネル面５の形状は膝受体２の形状の説明によって代行し、重複説明を省略する。なお、パネル面５と前記の固形物の１つであるブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８との間には乗員保護装置１の配設する空間部７が形成されている。乗員保護装置１は図２，図３，図４に示すように大別して膝受体２と、第１の補強部材３及び第２の補強部材４とからなり、これ等を一体構造に組み付けたものからなる。以下、その構造を順次説明する。
【００１６】
まず、膝受体２を説明する。図５に示すように、突出部８を基点として側面方向にやや曲面状の傾斜面９が形成され、下方向にやや曲面状の傾斜面１０が形成される。特に、図２に示すように傾斜面９の傾斜角は本例では約３５度に形成される。傾斜面９は前寄りになだらかに傾斜するが、その傾斜端からは図５等に示すように鍔部１１が連続して屈曲形成される。なお、前記したように傾斜面９及び鍔部１１の部分と傾斜面１０の部分はすべてパネル面５の裏面に密接し、パネル面５の膝１２との干渉する部位の全面にわたり配設される。また、突出部８及び突出部８が密接するパネル面５側の突出面１３は最も膝１２に近接して配置されるが、少なくともこの突出面１３と膝１２との通常時における関係位置は、膝１２が突出面１３よりもやや外側に配置されることが望ましい。図５に示すように、膝受体２の傾斜面１０には取り付け孔１４が設けられ、鍔部１１には配線用のクリップの挿通可能な開口部１５が形成されているが開口部１５は本例では不要部に相当する。膝受体２は本例では鉄材からなり、プラスチックのパネル面５の裏面の全面を補強しパネル面５の変形等を防止している。
【００１７】
図６に示すように、鉄材からなる第１の補強部材３は、平板部１６と、その両側に折り曲げ形成されるフランジ面１７，１８と、上方側に突出して形成される取り付け片１９，１９等とからなる。取り付け片１９の先端側には取り付け孔２０が穿孔される。なお、図２に示すように、通常時においてフランジ面１７はブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８とほぼ平行に配置され、フランジ面１７の端部２１（図２にＢ点で示す）に連結する平板部１６は後寄りに小さな傾斜角で下り傾斜する形状からなり、平板部１６の傾斜端から折れ曲がって形成されているフランジ面１８は膝受体２の傾斜面９にほぼ全面に当接する形状のものからなる。また、取り付け片１９は、図３に示すように、パネル面５の裏面に突出して一体形成される取り付け座２２に当接する形状のものからなる。
【００１８】
図７に示すように、第２の補強部材４は平板部２３と、その両側に折り曲げ形成されるフランジ面２４，２５を形成するものからなり、本例では鉄材から形成される。この第２の補強部材４は図２乃至図４等に示すように膝受体２と第１の補強部材３間に架設されるものであり、フランジ面２４は第２の補強部材３のフランジ面１７に重合する形状からなり、フランジ面２５は膝受体２の突出部８と傾斜面１０の内端縁に密接する形状のものからなる。
【００１９】
以上の構造の膝受体２，第１の補強部材３及び第２の補強部材４を組み付けて固着した状態の図１及び図４等に示されている。すなわち、膝受体２の傾斜面９の外輪縁には第１の補強部材３のフランジ面１８が密接し固着される。一方、第１の補強部材３のフランジ面１７には第２の補強部材４のフランジ面２４が密接して固着される。なお、この固着部の外寄りの端部２６を説明の都合上Ｃ点とする（図２，図４）。第２の補強部材４のフランジ面２５は前記したように膝受体２の突出部８と傾斜面１０の内端縁に密接して固着される。図４は膝受体２、第１の補強部材３及び第２の補強部材４の組み付けられた状態を示し、これ等が一体構造となって乗員保護装置１を形成する。
【００２０】
図２及び図３は以上の構造の乗員保護装置１をブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８とパネル面５との間の空間部７に配設した状態を示す。なお、乗員保護装置１は、膝受体２の取り付け孔１４を通るビス２９によりパネル面５側に固定され、第１の補強部材３の取り付け片１９の取り付け孔２０を通るビス３０によりパネル面５側の取り付け座２２に固定される。以上により、乗員保護装置１はパネル面５側に固定される。また、図２に示すように、通常時において、乗員保護装置１の膝受体２及びパネル面５はブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８に対して角度３５度で前寄りに傾斜して配設され、第２の補強部材３はその平板部１６を後端面２８に対してやや後寄りに傾斜して配置される。また、第２の補強部材４は後端面２８に対し、ほぼ垂直に配置される。前記したように、第１の補強部材３のフランジ面１７はブレーキマスタシリンダの後端面２８とほぼ平行に配置され、外力作用時には両者は当接するが、その当接面の平板部１６寄りの端部２１のＢ点は、外力作用時に膝１２とパネル面５に干渉する干渉点３１（図２にＡ点で示す）よりも内寄りに形成される。また、第１の補強部材３のフランジ面１７と第２の補強部材４のフランジ面２４との固着部の端部２６のＣ点は前記のＢ点よりも更に内寄りに配置される。
【００２１】
図８及び図９は以上の構造の乗員保護装置１を配置したメータクラスタパネル３２を有するインストルメントパネル３３まわりの車両の主要部の構造と、乗員３４との位置関係を示す図面である。前記主要部の構造は図１７及び図１８の説明と重複するため説明を省略し、乗員保護装置１の周辺のみを説明する。ブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８に対し、乗員３４の膝１２及び大腿部３５はほぼ相対向する位置に配置され、メータクラスタパネル３２のパネル面５に取り付けられた乗員保護装置１は図８に示すようにやや右寄り（外寄り）に配置される。また、外力の作用しない通常の状態においては図８，図９に示すように乗員保護装置１とブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８との間には隙間３６（δ1で示す）が形成される。また、乗員保護装置１の第１の補強部材３の頂部とリインフォース３７との間には図９に示すように大きな隙間３８（δ2で示す）が形成され、外力作用時においても干渉等が生じない。
【００２２】
次に、本例の乗員保護装置１を配置した車両における外力作用時の固形物と膝との関係を図２，図１０，図１１，図１２等により説明する。図２及び図８，図９は車両外力の作用しない通常の状態を示す。前記したように、乗員保護装置１はブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８から隙間３６（δ1）だけ離れて配置され、乗員３４の膝１２はパネル面５から離れて配置される。
【００２３】
車両に外力が作用すると、図２の状態が図１０の状態となる。すなわち、外力によりブレーキマスタシリンダ２７が後退すると共に慣性力により乗員３４が前進する。この結果、図１０のようにブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８が乗員保護装置１の第１の補強部材３にフランジ面１７に当り、膝１２がパネル面５の突出面１３の近傍の干渉点３１のＡ点に当る。外力が小さい場合には第１及び第２の補強部材３，４が補強機能を発揮してそれ以上の変形は生じない。但し、膝１２の当るＡ点と第２の補強部材４のブレーキマスタシリンダ２７側とに当る端部のＣ点との間に適宜の距離があり、膝１２によりパネル面５に押圧力が作用するため図１０において反時計まわりのモーメントが作用し、膝１２は外寄りに押されて開き気味になり、乗員保護装置１も反時計まわりに回動し易い状態になる。
【００２４】
次に、更に外力が強く作用すると、Ｂ点又はＣ点を基点として図１１に示すように第１の補強部材３及び第２の補強部材が折れ曲がり乗員保護装置１はやや変形しながら反時計方向に回動する。一方、膝１２は前方向に押されているため、膝１２は乗員保護装置１の回動に伴って前膝受体２の傾斜面９に沿って進み、パネル面５に対してはＡ点から図示のＡ′点に移動し、図１０の状態から外開き状態になる。従って、膝１２はブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８から離れる方向に移動し、前進する。なお、膝１２は常時、パネル面５や膝受体２に対し傾斜して干渉するため、パネル面５への押圧力は弱く、かつパネル面５は膝受体２により全面補強されているためパネル面の表面傷等が発生しない。そのため、膝１２は保護される。
【００２５】
更に、外力が加わると、図１２に示すように乗員保護装置１の第１の補強部材３のフランジ面１７やそれに重合している第２の補強部材４のフランジ面２４がブレーキマスタシリンダ２７の後端面２８から離れ、Ｂ点から離れた外側のＢ′点（図１２）を基点として大きく反時計方向に回動する。そのため、膝１２はパネル面５や膝受体２の傾斜面９，１０に押されて更に外開き方向に移動することになる。以上により、膝１２とブレーキマスタシリンダ２７側との干渉は完全に防止され、乗員の保護が図れる。なお、本例の乗員保護装置１は、前記のような板材を曲げ成形した膝受体２，第１及び第２の補強部材３，４を組み合わした枠体状の構造体からなり、軽量で、かつ比較的容易に製作できる。よって簡便に実施することができる。
【００２６】
図１３は第１の補強部材３の平板部１６に空隙部３９を開口形成した第２の補強部材３ａを示し、図４は第２の補強部材４の平板部２３に空隙部４０を開口形成したものからなる。第１及び第２の補強部材３，４は剛性を有する部材であることが必要であるが、乗員保護装置１の外力作用時における変形形状を図１１の点線に示すように適宜変化させて膝１２の動きをより自然に外開きさせるためや、パネル面５側と膝１２の干渉によっても生ずる衝撃エネルギーを極力吸収させて押圧力を低減させるめたには適宜形状の空隙部３９，４０を設けた方がよい場合もある。勿論、本発明は空隙部３９，４０がなくても十分に保護機能を発揮するものである。なお、本発明の乗員保護装置１は以上の構造のものからなるが、全体の輪郭形状はメータクラスタパネル３２等の形状に対応して適宜設定されるものであり、細部構造については前記の内容に限定するものではない。
【００２７】
【発明の効果】
１）本発明の請求項１に記載の車両の乗員保護装置によれば、外力作用時において膝は傾斜面に沿って固形物から離れる方向に移動し、乗員保護装置は鉄材（硬質材）からなるためほとんど変形しない状態で固形物との当接部を基点として全体として回動し、膝を誘導し、膝のぶつかる位置を制御することができ、これにより衝撃吸収構造を集中することができるため効率的な衝撃吸収ができる。また、乗員保護装置は比較的簡便な構造からなり、容易に実施できると共に、重量増への影響は少ない。
２）本発明の請求項２に記載の車両の乗員保護装置によれば、膝受体の傾斜面の傾斜角を３５度前後にすることにより、膝の移動が極めて円滑に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】乗員保護装置を設けたメータクラスタパネルを示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図。
【図４】本発明の車両の乗員保護装置の実施の形態を示す斜視図。
【図５】本発明の乗員保護装置の膝受体の構造を示す斜視図。
【図６】本発明の乗員保護装置の第１の補強部材の構造を示す斜視図。
【図７】本発明の乗員保護装置の第２の補強部材の構造を示す斜視図。
【図８】本発明の乗員保護装置を設けたメータクラスタパネルとブレーキ又はクラッチマスタシリンダと膝との通常時（実線）における位置関係を示す平面図。
【図９】本発明の乗員保護装置を設けたメータクラスタパネルとブレーキマスタシリンダ，膝及びステアリングハンドルまわりとの通常時における位置関係を示す側面図。
【図１０】本発明の乗員保護装置の外力作用時の作用を説明するための模式図。
【図１１】大きな外力作用時における本発明の乗員保護装置及び膝の動きを説明するための模式図。
【図１２】更に大きな外力が作用した場合の本発明の乗員保護装置及び膝の動きを説明するための模式図。
【図１３】本発明の乗員保護装置の第１の補強部材の別の実施の形態を示す斜視図。
【図１４】本発明の乗員保護装置の第２の補強部材の別の実施の形態を示す斜視図。
【図１５】従来のリインフォースの全体構造を示す斜視図。
【図１６】従来のインストルメントパネル及びそれに取り付けられるメータクラスタパネルを示す斜視図。
【図１７】従来の外力作用時における乗員やその膝の移動状態や固形物との干渉状態を示す側面図。
【図１８】従来のメータクラスタパネルとブレーキマスタシリンダ等や膝等との関係位置を示す平面図。
【図１９】従来のメータクラスタパネルとブレーキマスタシリンダとの関係位置を示す部分斜視図。
【符号の説明】
１    乗員保護装置
２    膝受体
３    第１の補強部材
４    第２の補強部材
５    パネル面
６    取り付け部
７    空間部
８    突出部
９    傾斜面
１０  傾斜面
１１  鍔部
１２  膝
１３  突出面
１４  取り付け孔
１５  開口部
１６  平板部
１７  フランジ面
１８  フランジ面
１９  取り付け片
２０  取り付け孔
２１  端部（Ｂ点）
２２  取り付け座
２３  平板部
２４  フランジ面
２５  フランジ面
２６  端部（Ｃ点）
２７  ブレーキマスタシリンダ
２８  後端面
２９  ビス
３０  ビス
３１  干渉点（Ａ点）
３２  メータクラスタパネル
３３  インストルメントパネル
３４  乗員
３５  大腿部
３６  隙間（δ1）
３７  リインフォース
３８  隙間（δ2）
３９  空隙部
４０  空隙部
４１  開口部
４２  開口部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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