(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能限界位置が機械的に定められた被駆動体の位置を、該移動可能限界位置を基準とするステップモータのステップ数にて制御するステップモータの制御装置であって、
前記ステップモータへの通電停止に際して、前記被駆動体を移動可能限界位置に移動させるように前記ステップモータを制御する停止制御手段と、
前記ステップモータの通電開始時において前記停止制御手段による移動可能限界位置への被駆動体の移動の未完了の場合には前記被駆動体が移動可能限界位置に突き当たるように第１の突き当てステップ数にて前記ステップモータを制御する第１のイニシャル制御手段と、
前記ステップモータの通電開始時において前記停止制御手段による移動可能限界位置への被駆動体の移動の完了の場合において前記被駆動体が移動可能限界位置に突き当たるように前記第１の突き当てステップ数よりも小さい値の第２の突き当てステップ数にて前記ステップモータを制御する第２のイニシャル制御手段と
を備えるステップモータの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステップモータの制御装置において、
前記被駆動体は内燃機関の排気の吸気系への再循環量を調節するバルブであるステップモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステップモータの制御装置に関し、特に、移動可能限界位置が機械的に定められた被駆動体の位置を制御するステップモータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関には排気の一部を吸気系へ再循環させる排気ガス再循環（ＥＧＲ）という技術が知られている。この技術では、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するようにしてＥＧＲ通路が設けられ、該通路の途中には開閉により前記排気ガスの再循環量（ＥＧＲ量）を調節するための被駆動体としてのＥＧＲバルブが設けられている。そして、ＥＧＲバルブを駆動するためのステップモータが制御されることで、ＥＧＲバルブの開度が制御され、もってＥＧＲ量が制御される。このようなＥＧＲバルブでは移動可能限界位置が閉側用ストッパによって定められており、ＥＧＲバルブの位置（開度）はその移動可能限界位置を基準とするステップモータのステップ数にて制御されるようになっている。
【０００３】
このようなステップモータの制御は電子制御装置によって行われるようになっており、ステップモータのステップ数を検出し、これによって通電相を切換える必要がある。このためにステップモータのステップ数の絶対値を直接検出することもあるが、多くの場合、ステップ数が１増減（インクリメントあるいはデクリメント）したことを検出して、これからステップ数を演算してゆく手法がとられる。この場合、絶対的ステップ数を演算するためには、ステップ数の基準となる位置（移動可能限界位置）が明らかになっている必要がある。従って、通常は、基準位置にまで、一旦ステップモータを回転させ、その位置（基準位置）からのステップ数が演算されるようにしている。また、内燃機関の停止時においてステップモータへの通電停止に際してはその演算したステップ数分だけステップモータを回転させることによりＥＧＲバルブを基準位置（移動可能限界位置）に復帰させる停止制御処理が実行され、この停止制御処理が完了するとステップモータへの通電が停止される。
【０００４】
ところが、上記技術では、この停止制御処理においてステップモータを演算したステップ数分回転させたにも関わらず、何らかの原因（例えばステップモータに供給される電圧の低下、振動による外力等）により、ＥＧＲバルブが基準位置まで移動しない場合が生じうる（これを「脱調」という）。
【０００５】
そこで、次の内燃機関の始動時におけるステップモータへの通電開始時において、ＥＧＲバルブが移動可能限界位置に突き当たるようにステップモータを制御する方法が採用されている。
【０００６】
図４は、このような従来技術において電子制御装置によって実行されるステップモータの制御処理のフローチャートを示す。図４に示すように、まず、ステップモータの通電開始時には、イニシャル完了フラグがＯＦＦか否かが判定される（ステップ２００）。ここで、イニシャル判定フラグは内燃機関の停止時において前記ステップモータの停止制御処理が完了したことに基づいて設定されるものであり、前記ステップモータの停止制御処理が完了しているとイニシャル完了フラグはＯＦＦに設定され、前記ステップモータの停止制御処理が未完了の場合にはイニシャル完了フラグはＯＮに設定される。イニシャル完了フラグがＯＦＦであると判定されると、ステップモータの突き当て量がα（例えば１６）ステップに設定され（ステップ２０２）、その突き当て量αステップに基づいてＥＧＲバルブが移動可能限界位置に突き当たるようにモータ駆動（イニシャル処理）が行われる（ステップ２０４）。次に、突き当て処理が完了したか否かが判定され（ステップ２０６）、突き当て処理が完了したと判定すると、イニシャル完了フラグをＯＮに設定し（ステップ２０８）、これ以後通常のモータ駆動制御が実行される。また、前記ステップ２００においてイニシャル完了フラグがＯＮであると判定されると、通常のモータ駆動制御が実行される（ステップ２１０）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンの停止時において、ステップモータの停止制御処理が完了する以前においてエンジンが再始動されるようなことがあると、その再始動時においてイニシャル処理が実行されないこととなる。
【０００８】
すなわち、図５に示すように時刻ｔ１においてイグニション（ＩＧ）スイッチがＯＦＦされると、エンジンが停止されてその回転速度が低下する。このとき、ステップモータの目標ステップ数は「０」に設定され、この目標ステップ数に基づいてステップモータが回転される。そのため、ＥＧＲバルブ（ステップモータ）の実位置は徐々に移動可能限界位置に近づく。
【０００９】
ＥＧＲバルブの実位置が移動可能限界位置に達する以前の時刻ｔ２〜ｔ３においてＩＧスイッチがＯＮされるとともにスタータスイッチがＯＮされると、スタータモータによるクランキングが開始される。このように、エンジンのクランキングが開始されると、ステップモータに供給される電圧が低下することとなり、ステップモータが正常に回転しなくなることがあり、ＥＧＲバルブ（ステップモータ）の実位置は変更されなくなり、ステップモータは脱調することとなる。また、ＥＧＲバルブが移動可能限界位置に復帰する以前にエンジンが再始動されているので、イニシャル完了フラグはＯＮに維持されている。時刻ｔ３においてスタータスイッチがＯＦＦされた後、時刻ｔ４において目標ステップ数が設定され、この目標ステップ数に基づいてステップモータが駆動され、ＥＧＲバルブの開度（位置）が制御される。
【００１０】
このように、エンジンの停止時においてステップモータの停止制御処理が完了する以前にエンジンが再始動されるような場合には、ステップモータの脱調のおそれが高く、それ以後脱調したままステップモータの駆動制御が実行されることになる。従って、ＥＧＲバルブの開度が目標開度からずれ、好適なＥＧＲ制御を実行することができなくなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステップモータの制御精度を向上することができるステップモータの制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、移動可能限界位置が機械的に定められた被駆動体の位置を、該移動可能限界位置を基準とするステップモータのステップ数にて制御するステップモータの制御装置であって、前記ステップモータへの通電停止に際して、前記被駆動体を移動可能限界位置に移動させるように前記ステップモータを制御する停止制御手段と、前記ステップモータの通電開始時において前記停止制御手段による移動可能限界位置への被駆動体の移動の未完了の場合には前記被駆動体が移動可能限界位置に突き当たるように第１の突き当てステップ数にて前記ステップモータを制御する第１のイニシャル制御手段と前記ステップモータの通電開始時において前記停止制御手段による移動可能限界位置への被駆動体の移動の完了の場合において前記被駆動体が移動可能限界位置に突き当たるように前記第１の突き当てステップ数よりも小さい値の第２の突き当てステップ数にて前記ステップモータを制御する第２のイニシャル制御手段とを備えることを要旨とする。
【００１３】
ここで、移動可能限界位置が機械的に定められた被駆動体の位置を、該移動可能限界位置を基準とするステップモータのステップ数にて制御するようにしたステップモータの制御装置においては、ステップモータへの通電停止に際して停止制御手段によって被駆動体を移動可能限界位置に移動させるようにステップモータが制御される。この停止制御手段による被駆動体の移動の未完了の場合にステップモータへの通電が開始される場合には、被駆動体の実位置は移動可能限界位置から離れた位置となり、この位置が被駆動体の位置を制御するための基準位置となるため、ステップモータは脱調することとなる。これに対して、請求項１に記載の発明では、ステップモータの通電開始時において停止制御手段による移動可能限界位置への被駆動体の移動の未完了の場合には第１のイニシャル制御手段によって被駆動体が移動可能限界位置に突き当たるようにステップモータが制御される。そのため、被駆動体の実位置は確実に移動可能限界位置となり、この位置が被駆動体の位置を制御するための基準位置となるため、ステップモータの脱調を好適に抑制することができ、ステップモータの制御精度を向上することができる。
【００１５】
一方、ステップモータへの通電停止に際して停止制御手段による被駆動体の移動が完了したとしても、何らかの原因により被駆動体の実位置が移動可能限界位置とは異なる位置となるおそれがあり、この位置が被駆動体の位置を制御するための基準位置となって、ステップモータが脱調するおそれがある。これに対して請求項１に記載の発明では、ステップモータの通電開始時において停止制御手段による移動可能限界位置への被駆動体の移動の完了の場合において第２のイニシャル制御手段によって被駆動体が移動可能限界位置に突き当たるようにステップモータが制御される。そのため、被駆動体の実位置は確実に移動可能限界位置となり、この位置が被駆動体の位置を制御するための基準位置となるため、ステップモータの脱調をより好適に抑制することができ、ステップモータの制御精度を向上することができる。
【００１７】
他方、停止制御手段による被駆動体の移動の未完了の場合にステップモータへの通電が開始される場合の被駆動体の実位置は移動可能限界位置から離れた位置であり、停止制御手段による被駆動体の移動の完了の場合にステップモータへの通電が開始される場合の被駆動体の実位置は移動可能限界位置若しくはその付近となる。従って、請求項１に記載の発明のように第１のイニシャル制御手段によるステップモータの第１の突き当てステップ数は第２のイニシャル制御手段によるステップモータの第２の突き当てステップ数よりも大きな値に設定することにより、被駆動体の実位置に応じて適切なステップ数にて被駆動体を移動可能限界位置に突き当てることができる。また、停止制御手段による被駆動体の移動の完了の場合に第２のイニシャル制御手段によるステップモータの第２の突き当てステップ数は小さな値に設定されているため、ステップモータの突き当て処理を短時間で行うことができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステップモータの制御装置において、前記被駆動体は内燃機関の排気の吸気系への再循環量を調節するバルブであることを要旨とする。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、内燃機関の排気の再循環量を調節するバルブの基準位置を確実に検出することができ、その基準位置に基づいてステップモータのステップ数を制御することによりバルブの位置を制御することができるので、排気の再循環量を精度良く制御することができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１はガソリンエンジンシステムを示す概略構成図である。内燃機関としてのガソリンエンジン（以下単に「エンジン」と書き表す）１１は、シリンダブロック１２内に形成されたシリンダ１３と、そのシリンダ１３内を上下方向に往復移動するピストン１５と、シリンダ１３及びシリンダヘッド１４とピストン１５の上面とによって区画形成される燃焼室１６と、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１７と、ピストン１５の往復運動をクランクシャフト１７の回転運動に変換するコネクティングロッド１９とを備えている。コネクティングロッド１９にはエンジン１１のクランキングを行うためのスタータモータ２０が連結可能になっている。
【００２１】
各気筒に対応する吸気ポート２１には、図示しないエアクリーナから吸気通路２２に吸入される外気が流れる。各気筒毎に設けられた燃料噴射弁２８は、各吸気ポート２１へ燃料を噴射する。そして、それら外気と燃料との混合気は、各気筒毎に設けられた吸気バルブ２３により吸気ポート２１が開かれるときに、燃焼室１６に導入される。更に、各気筒毎に設けられた点火プラグ２７が作動することにより、燃焼室１６にて混合気が爆発・燃焼してピストン１５が作動し、エンジン１１の駆動力が得られる。その後、各気筒毎に設けられた排気バルブ２６により排気ポート２４が開かれるときに、既燃焼ガスが排気ガスとして燃焼室１６から排気ポート２４及び排気通路２５を介して外部へ排出される。
【００２２】
吸気通路２２の途中に設けられたスロットルバルブ３０は、アクセルペダル（図示しない）の操作に連動して作動し、吸気通路２２を開閉する。このスロットルバルブ３０の作動により、吸気通路２２に対する吸入空気量Ｑが調節される。
【００２３】
さらに、本実施の形態では、公知の排気ガス再循環（ＥＧＲ）機構４０が設けられている。このＥＧＲ機構４０は、排気ガス再循環通路としてのＥＧＲ通路４１と、同通路４１の途中に設けられたＥＧＲバルブ４２と、該ＥＧＲバルブ４２を駆動するためのステップモータ４３とを含んでいる。ＥＧＲ通路４１は、スロットルバルブ３０の下流側のサージタンク２２ａと排気通路２５との間を連通するよう設けられている。
【００２４】
ＥＧＲバルブ４２は支持体４５に支持され、支持体４５には雌ねじが形成されている。支持体４５の内端には基準位置としての移動可能限界位置を定めるためのストッパ４５ａが形成されている。ステップモータ４３のモータ軸４４には雄ネジが形成され、ステップモータ４３のモータ軸４４は支持体４５の雌ねじに螺合されている。ステップモータ４３は電子制御装置（ＥＣＵ）５０から供給される制御信号に基づいて駆動されるようになっており、ステップモータ４３が駆動されてモータ軸４４が回転されるとＥＧＲバルブ４２が支持体４５とともに移動されてＥＧＲバルブ４２の開度（基準位置からの位置）が調節されるようになっている。モータ軸４４の回転に伴って、ストッパ４５ａがステップモータ４３に突き当たるとその位置がＥＧＲバルブ４２の基準位置となる。そして、ＥＧＲバルブ４２が開くことにより、排気通路２５へ排出された排気ガスの一部がＥＧＲ通路４１へと流れる。その排気ガスは、ＥＧＲバルブ４２を介して吸気通路２２へ流れる。すなわち、排気ガスの一部がＥＧＲ機構４０によって吸入混合気中に再循環する。このとき、ＥＧＲバルブ４２の開度が調節されることにより、排気ガスの再循環量が調整されるのである。
【００２５】
ＥＣＵ５０は、所定の制御プログラム等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びエンジン１１の停止時において保存すべきデータを記憶するためのバックアップＲＡＭ等を備える。ＥＣＵ５０にはイグニション（ＩＧ）スイッチ５１が接続されるとともに、スタータスイッチ５２が接続されている。ＥＣＵ５０はＩＧスイッチ５１のＯＮ操作に基づいて活性化され、図示しない各種センサの検出信号に基づいて空燃比制御を含む燃料噴射量制御、及び点火時期制御等を実行するために、燃料噴射弁２８及び点火プラグ２７等を制御する。
【００２６】
また、ＥＣＵ５０はＥＧＲバルブ４２のステップモータ４３を制御する停止制御手段、第１のイニシャル制御手段及び第２のイニシャル制御手段を構成する。ＥＣＵ５０はエンジン１１の停止時においてステップモータ４３への通電停止に際して、ＥＧＲバルブ４２を移動可能限界位置に移動させるようにステップモータ４３を制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０はスタータスイッチ５２のＯＮ操作に基づくエンジン１１の始動時（より正確にはエンジン１１がスタータモータ２０によってクランキングされる時）において、ＥＧＲバルブ４２の移動可能限界位置への移動が未完了である場合には、ステップモータ４３の第１のイニシャル処理を行うことによりＥＧＲバルブ４２を移動可能限界位置に突き当たるように制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０はエンジン１１の始動時において、ＥＧＲバルブ４２の移動可能限界位置への移動が完了している場合には、ステップモータ４３の第２のイニシャル処理を行うことによりＥＧＲバルブ４２を移動可能限界位置に突き当たるように制御するようになっている。ここで、第１のイニシャル処理ではステップモータ４３の突き当て量がβステップに設定され、第２のイニシャル処理ではステップモータ４３の突き当て量がαステップ（α＜β）に設定されるようになっている。なお、本実施形態ではイニシャル処理における突き当て量のβステップはＥＧＲバルブ４２の最大移動量に対応するステップ数に設定されている。
【００２７】
次に、エンジン１１の始動時におけるＥＣＵ５０が実行するステップモータ４３の制御処理について図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図２に示したルーチンは所定時間毎に実行される。
【００２８】
まず、ＩＧスイッチ５１がＯＮ操作されるとステップモータの通電が開始される。そして、スタータスイッチ５２がＯＮからＯＦＦに切り替わったか否かが判定される（ステップ１００）。スタータスイッチ５２がＯＮからＯＦＦに切り替わったと判定されると（ステップ１００でＹＥＳ）ステップ１０２に処理が移行し、否定判定（ステップ１００でＮＯ）の場合にはステップ１０４に処理が移行する。
【００２９】
ステップ１０２ではイニシャル完了フラグがＯＦＦか否かが判定される。ここで、イニシャル判定フラグはエンジン１１の停止時においてステップモータ４３の停止制御処理が完了したことに基づいて設定されるものであり、ステップモータ４３の停止制御処理が完了しているとイニシャル完了フラグはＯＦＦに設定され、ステップモータ４３の停止制御処理が未完了の場合にはイニシャル完了フラグはＯＦＦに設定されない。イニシャル完了フラグがＯＦＦであると判定されると（ステップ１０２でＹＥＳ）、ステップモータ４３の突き当て量がα（例えば１６）ステップに設定される（ステップ１０６）。イニシャル完了フラグがＯＮであると判定されると（ステップ１０２でＮＯ）、ステップモータ４３の突き当て量がβ（例えば１０８）ステップに設定され（ステップ１０８）、次のステップ１１０においてイニシャル完了フラグがＯＦＦに設定される。
【００３０】
次に、ステップ１１２において、前記ステップ１０６にて設定された突き当て量α又はステップ１０８にて設定された突き当て量βに基づいてＥＧＲバルブ４２が基準位置に突き当たるようにステップモータ４３のモータ駆動（イニシャル処理）が行われる。
【００３１】
次に、突き当て処理が完了したか否かが判定され（ステップ１１４）、突き当て処理が完了したと判定すると（ステップ１１４でＹＥＳ）、イニシャル完了フラグをＯＮに設定し（ステップ１１６）、これ以後通常のモータ駆動制御が実行される。また、突き当て処理が完了していないと判定すると（ステップ１１４でＮＯ）、イニシャル処理におけるステップモータ４３のモータ駆動が行われる。
【００３２】
また、前記ステップ１０４においてイニシャル完了フラグがＯＦＦか否かが判定され、イニシャル完了フラグがＯＦＦであると判定されると（ステップ１０４でＹＥＳ）、ステップ１１２に処理が移行してイニシャル処理のモータ駆動が実行され、イニシャル完了フラグがＯＮであると判定されると（ステップ１０４でＮＯ）、次のステップ１１８において通常のモータ駆動制御が実行される。
【００３３】
図３は本実施形態におけるエンジン１１の停止時及び始動時におけるステップモータ４３の制御を態様を示している。
図３に示すように時刻ｔ１においてＩＧスイッチがＯＦＦされると、エンジン１１が停止されてその回転速度が低下する。このとき、ステップモータ４３の目標ステップ数は「０」に設定され、この目標ステップ数に基づいてステップモータ４３が回転される。そのため、ＥＧＲバルブ（ステップモータ）の実位置は徐々に移動可能限界位置に近づく。
【００３４】
ＥＧＲバルブの実位置が基準位置に達する以前の時刻ｔ２〜ｔ３においてＩＧスイッチがＯＮされるとともにスタータスイッチがＯＮされてエンジン１１が始動されると、スタータモータ２０によるエンジン１１のクランキングが開始される。このように、エンジン１１のクランキングが開始されるとスタータモータ２０の駆動によりバッテリ電圧が低下し、ステップモータ４３に供給される電圧が低下することとなり、ステップモータ４３が正常に回転しなくなることがある。このようにステップモータ４３が正常に回転しなくなると、ＥＧＲバルブ４２（ステップモータ４３）の実位置は変更されなくなって、ステップモータ４３は脱調することとなる。しかしながら、本実施形態では、時刻ｔ３においてイニシャル完了フラグが強制的にＯＦＦに設定されるとともに（図２のステップ１１０の処理）、ステップモータ４３のイニシャル処理における突き当て量がβステップに設定される（図２のステップ１０８の処理）。
【００３５】
そして、時刻ｔ３においてスタータスイッチがＯＦＦされた後、時刻ｔ４において突き当て量βに基づいてステップモータ４３のイニシャル処理によるモータ駆動制御が実行され、ＥＧＲバルブ４２の基準位置への突き当て処理が実行される。時刻ｔ５において、ステップモータ４３のイニシャル処理が完了すると、ステップモータ４３の目標ステップ数が設定され、この目標ステップ数に基づいてステップモータ４３が駆動され、ＥＧＲバルブの開度（位置）が制御される。
【００３６】
以上説明したように本実施形態のＥＧＲバルブ制御装置によれば、次のような効果がある。
・  本実施形態のＥＣＵ５０は、エンジン１１の停止時においてステップモータ４３の停止制御処理が完了する以前にエンジン１１が再始動されるような場合において、イニシャル完了フラグを強制的にＯＦＦに設定するとともに、突き当て量を大きな値（βステップ）としてステップモータ４３のイニシャル処理におけるモータ駆動制御を行うようにした。従って、エンジン１１の停止時におけるステップモータ４３の停止制御処理中においてステップモータ４３に供給される電圧が低下するとステップモータ４３が正常に回転せず脱調するおそれがあるが、この場合にはスタータモータ２０によるエンジン１１の始動後においてステップモータ４３のイニシャル処理を実行するとともに、ステップモータ４３の突き当て量をβステップに設定している。従って、ＥＧＲバルブ４２を確実に基準位置まで移動させて基準位置を検出することができ、ステップモータ４３の制御精度を向上することができる。
【００３７】
・  また、本実施形態ではエンジン１１の停止時においてステップモータ４３の停止制御処理の完了後にエンジン１１が再始動されるような場合においては、イニシャル完了フラグがＯＦＦに設定され、突き当て量を小さな値（αステップ）としてステップモータ４３のイニシャル処理におけるモータ駆動制御を行うようにした。従って、短時間でＥＧＲバルブ４２を確実に基準位置まで移動させて基準位置を検出することができ、ステップモータ４３の制御精度を向上することができる。
【００３８】
なお、実施形態は以下のように変更して具体化することもできる。
・  上記実施形態では、ステップモータ４３のイニシャル処理における突き当て量βステップをＥＧＲバルブ４２の最大移動量に対応する値に設定したが、この突き当て量βの値を停止制御処理の開始時からの経過時間に基づいて可変設定するようにしてもよい。
【００３９】
・  上記実施形態では、ＥＧＲバルブ４２を開閉制御するステップモータ４３の制御装置に具体化したが、これ以外にディーゼルエンジンにおける吸気バルブを駆動するステップモータや可変ノズルターボを駆動するステップモータの制御装置に具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】本実施形態における始動時のステップモータ制御処理を示すフローチャート。
【図３】同じく始動時のステップモータの制御態様を示すタイムチャート。
【図４】従来の始動時のステップモータ制御処理を示すフローチャート。
【図５】従来の始動時のステップモータの制御態様を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１１…内燃機関としてのエンジン、４２…ＥＧＲバルブ、４３…ステップモータ、４５ａ…ストッパ、５０…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【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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