JP2006506269A - 車両の油圧ブレーキ設備の作動方法 - Google Patents

車両の油圧ブレーキ設備の作動方法 Download PDF

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Abstract

車両の油圧ブレーキ設備の作動方法において、油圧を、マスターブレーキシリンダー(11)の直ぐ前に接続された油圧ブースター(7)によって調節するとともに、少なくとも二つのアナログ式又はアナログ変換式のバルブ(6)を駆動することによって、この前置した油圧ブースター(7)内の圧力を制御する形で、この油圧を、運転者のブレーキ操作に対する要求を表す変量に従って制御するものと規定する。

Description

この発明は、油圧ブースターを用いて油圧を調節する、車両の油圧ブレーキ設備の作動方法に関する。
例えばディーゼルやガソリン直噴エンジンなどの新しいエンジン技術動向においては、ブレーキ力を支援するのに十分な負圧の供給が与えられることがますます少なくなってきている。このため、能動的な油圧によるブレーキ力の支援又は真空ブレーキ力ブースターを動作させるための追加の真空ポンプを有するブレーキ設備が必要となってきている。
ブレーキペダルを操作する際に、駆動可能な油圧ポンプ、例えばABS再循環ポンプを用いて、運転者を更に支援する、真空ブレーキ力ブースター(Booster) 及び追加の能動的な油圧によるブレーキ力支援を持つシステムが知られている。これらのシステムは、真空ブレーキ力ブースターを交換することなく、その調節点を高めるものである。しかし、これらは、快適性の分野では欠点となる場合がある。多くの場合、「普通の」真空ブレーキ力ブースターの支援とは異なる不利なペダル感覚が生じる可能性がある。
更に、独立した圧力源を電子的に駆動することによって、ブレーキ圧を生成する方法が知られており、その際標準的なブレーキ操作の場合には、ブレーキペダルは、この油圧ブレーキシステムから切り離される(ブレーキバイワイヤーシステム)。故障時においても、十分なブレーキ性能を実現可能とするためには、これらのシステムは、技術的に高い負担を必要とする。
この発明の課題は、技術的に低い負担で、確実で快適な油圧によるブレーキ力支援を可能とする油圧ブースター制御を実現することである。
この課題は、この発明にもとづき、独立請求項の特徴によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項に示されている。
この発明にもとづき、この課題は、マスターブレーキシリンダーの直ぐ前に接続された油圧ブースターによって油圧を調節することと、少なくとも二つのアナログ式又はアナログ変換式のバルブを駆動することによって、この前置した油圧ブースター内の圧力を制御する形で、運転者のブレーキ操作に対する要求を表す変量に従って油圧を制御することによって解決される。
アナログ式又はアナログ変換式バルブは、電気的又は電子的な独立した駆動部を用いて、「開」と「閉」の間の如何なる位置を取ることも可能であり、その結果制御されたブレーキ操作、或いは快適なブレーキ操作のためのブレーキ圧を無段階に増大又は低減させることができる。有利には、このアナログ式又はアナログ変換式バルブは、電流値によって調節される。
マスターブレーキシリンダーは、有利には2サーキット型であり、特にタンデム型マスターシリンダー(THZ)として構成される。
この発明では、前置された油圧ブースター内の油圧を、油圧ブースターから圧力媒体貯蔵タンクへの圧油の排出を制御する第一のアナログ式又はアナログ変換式バルブを駆動することと、独立した圧力源から油圧ブースターへの圧油の注入を制御する第二のアナログ式又はアナログ変換式バルブを駆動することとによって制御するものと規定する。
この圧油貯蔵タンクは、有利には圧力が加わらない形で構成される。
この発明では、この独立した圧力源の圧力を、エンジン・ポンプ系統のエンジンを駆動することによって生成して、油圧の高圧蓄圧器に蓄積するものと規定する。
有利には、既にブレーキシステムに存在する油圧再循環ポンプ又は再循環エンジン・ポンプ系統を用いる。
この発明では、油圧ブースターのブースターピストンに、所定の油圧が加わるように、アナログ式又はアナログ変換式バルブを駆動し、この油圧は、力の作用方向に関して、ブースターピストンと連動して作用するマスターブレーキシリンダーピストンを介して車両の車輪ブレーキに加えられるものであると規定する。
この発明では、ブレーキ圧の制御及び/又は高圧蓄圧器内の油圧の生成は、電子的に駆動可能なバルブを駆動することによって行うものと規定する。
この発明では、前置した油圧ブースターをブレーキペダルと直に連動して作用させることによって、運転者がブレーキ設備に油圧を加えることができるようにするものと規定する。
即ち、このシステムは、故障時において、必要なブレーキ機能を保証することができる。
この発明では、ブレーキペダルのペダル変位及び/又はペダル変位から導き出される変量、例えばペダル速度又はペダル加速度を、運転者のブレーキ操作に対する要求の検出に使用するものと規定する。これは、ブレーキペダルのペダル変位及び/又はそれから導き出される変量が、運転者のブレーキ操作に対する要求を表す変量として使用することを意味する。
この発明では、前置した油圧ブースター内の圧力を、測定したマスターブレーキシリンダー内の油圧によって検出又は評価するものと規定する。
この発明では、油圧の高圧蓄圧器内の圧力を圧力センサーにより監視するものと規定する。
この発明では、油圧の高圧蓄圧器に充填するために、一つの油圧バルブだけを切り換えるものと規定する。
この発明では、油圧の高圧蓄圧器の充填プロセスを、高圧蓄圧器における圧力センサーが下限の切換点に到達する前に開始するものと規定する。
この発明では、油圧の高圧蓄圧器の充填プロセスを、車両の駆動エンジンのエンジン負荷が増大する及び/又は一定である段階で行うものと規定する。
この発明では、油圧の高圧蓄圧器の充填プロセスを、ブレーキ操作及び/又は車両の駆動エンジンのエンジン負荷によって中断するものと規定する。
この発明では、油圧の高圧蓄圧器(4)の充填プロセスを、車両の駆動エンジンのエンジン負荷がゼロ(0)に等しいか、又はゼロより小さい(<0)、即ち駆動エンジンが牽引動作中である場合、及び/又は車両の速度がほぼ一定である場合に行うものと規定する。
この発明では、油圧ブースターの調節点を超える場合に、圧力を増大させるユニット、有利には油圧ポンプによる追加的な圧力の増大を行うものと規定する。
更に、所定の利用において、このブースターを単に比較的低いブースター性能で設計するとともに、その際圧力を増大させるユニット、有利には油圧ポンプによる追加的な圧力の増大を行うものと規定する。
この発明では、この追加的な圧力の増大に関する制御変量として、運転者のブレーキ操作に対する要求を表す変量を使用するものと規定する。
この場合、有利には、運転者のブレーキ操作に対する要求を表す変量として、ブレーキペダルのペダル変位及び/又はペダル変位から導き出される変量、特にペダル速度又はペダル加速度を使用する。
この発明では、油圧蓄圧器内の圧力のマスターブレーキシリンダー内の圧力に対する比率及び油圧ブースター内の油圧ピストンの面積のマスターブレーキシリンダーの油圧ピストンの面積に対する構造上の比率とに従って、油圧ブースターの調節点を検出するものと規定する。
この発明では、特に閉じた油圧系統内における二つの電子的に駆動可能なバルブを切り換えることによって、車輪ブレーキへのブレーキ圧の制御を行うものと規定する。
以下において、図面(図1)にもとづき、例を挙げて、この発明について、より詳しく述べる。
このブレーキ圧供給装置は、油圧ブースター7を有し、このブースターは、タンク13を有する操作ユニット(THZ)11の延長部分として構成したものである。このブースターピストン41は、ブースターの筐体内で動かされ、その際ブースターピストン41の押棒42は、THZ11の押棒構造群のピストン51に支持されるか、或いはTHZの穴の直径を円盤状に相応に広げて案内される(図示していない)。静止位置に有るブースターピストン41の後方には、制御パイプ50が、ブースターピストン41の後方に有る空間47内に合流している。ブレーキペダル26の押棒46は、ブースター7内に入り込み、それによって、ブースター7が故障した場合におけるTHZ11の緊急動作が可能となっている。この緊急動作は、真空ブレーキ力ブースターの緊急動作と同じである。
ブースターピストン41とTHZの面の面積比は、高圧力源から供給される圧力と関連して、ブースターにより達成すべきTHZの圧力を決めるものである。この場合、必要な最大圧力を達成するために、この面積比に対応した構造を持つ実施形態を採用するものと、及び/又は相応の最大蓄積圧力に合わせて高圧蓄圧器を設計するものと規定する。
有利には、高圧力源として、油圧ポンプによって圧力を加えられたブレーキ液を供給する、即ち「充填された」油圧の高圧蓄圧器を用いる。このため、有利には、蓄圧器に充填するために、既にシステムに存在する再循環ポンプを使用する。
ブレーキ操作後における蓄圧器の充填は、例えば蓄圧器内の油圧が40〜50バール以下となった場合に行われ、これは、80〜90バールのブレーキ圧(調節圧力)に相当する。100〜110バールの調節圧力に相当する、50〜70バールの蓄圧器内の油圧に関する上限値に達するまでには、約2〜3.5秒のポンプによる充填時間が必要である。反復ブレーキ、例えば約15回のブレーキ操作によって、油圧の蓄圧器が、完全に空となった場合、ポンプは、油圧の蓄圧器を50〜70バールの油圧にまで再び満たすのに、約30〜40秒必要である。この設計によって、油圧ブレーキ力ブースターへの十分な供給とそれによる補助動力による運転者の踏み込む力の支援を保証することができる。
更に、図は、二つの車輪ブレーキ30,31に作用する、操作ユニット11と接続されたブレーキ系統(全部で二つのブレーキ系統)を示している。これらの二つの異なる車輪ブレーキに対する第二のブレーキ系統は、構造と機能に関して、図示したブレーキ系統と同じであり、従って詳しくは述べる必要がない。
これらのブレーキ系統は、マスターシリンダー(THZ)11によって作動され、マスターシリンダーは、タンク13の油圧溜から油圧油(圧油)を供給される。マスターシリンダー11は、前述した油圧ブレーキ力ブースター7によって駆動される。油圧ブースター7及びマスターシリンダー11によって、圧力が生成され、この圧力は、電子ユニット28のその時々の駆動又は制御を必要とする。
しかし、ピストン41への油圧が障害又は故障となった場合、運転者は、操作部材(押棒46)によって、直接的にも、即ち機械的な方法で、それを作動することができる。こうすることによって、このシステムは、直接的な油圧・機械の連携機構を用いて、フェイルセーフ機能を保証している。
車輪ブレーキ30,31は、THZ11から直ぐのパイプ14、ノーマルオープン型締切バルブ9及びそれに続くパイプ14.1と14.2を経由して、ノーマルオープン型(SO)バルブ15.1と15.2から油圧を供給され、その際THZ11は、圧力源4,19,20から油圧を加えることが可能である油圧ブースター7によって作動される。
ブレーキ圧の排出は、還流パイプ17、ノーマルクローズ型(SG)バルブ16.1と16.2、低圧蓄圧器18及びポンプを経由して行われる。
通常高圧蓄圧器4の充填は、ノーマルオープン型バルブ2によって行われる。この場合、高圧蓄圧器内の圧力が、所定の基準値以下、特に50バール〜70バール以下に下がった場合、THZ11のブレーキ液は、開いた切換バルブ8を介して、エンジン20で駆動されるポンプ19を用いて注入される。ポンプ19の被圧側21と接続している逆止めバルブ23、緩衝室57、分岐パイプ22、及びパイプ2と圧力センサー3が挿入されているパイプ24を経由して、ブレーキ液は、高圧蓄圧器4に送り込まれる。この場合、エンジン20は、所定の基準圧に到達するまで駆動される。この圧力は、圧力検知器(圧力センサー3)によって測定される。高圧蓄圧器4が満たされた(蓄圧器が充填された)場合、高圧蓄圧器4とブースター7間のパイプ50に配置されたバルブ5を閉じる。ポンプの被圧側は、分岐パイプ22とそこに接続された、バルブ1が挿入されているパイプ25を経由しても、車輪ブレーキ30,31と繋がっている。有利には、バルブ1は、ノーマルクローズ型(SG型バルブ)であり、バルブ2は、ノーマルオープン型(SOバルブ)である。そして、蓄圧器の充填時には、これらのバルブを作動せず、その際有利には充填のために、切換バルブ8だけを作動させる必要があるとするものである。
ABS又はESP制御の場合などの標準的なブレーキ圧制御時には、バルブ1と2を切り換えることによって、閉じた油圧系統における制御が可能である。こうすることによって、媒質の分離が保証され、このことは、場合によっては起こり得る高圧蓄圧器がガスを放出した場合に有利である。高圧蓄圧器に充填する圧力は、構造的な設計、ブースター及び目標とするTH圧に依存して設計される。
同様に、バルブ1をSOバルブとして、並びにバルブ2をSGバルブとして構成することが可能であり、その際これらの切り換え状態は、それに対応して逆となる。
車輪ブレーキに対する小さい体積の要求とともに、制御頻度が高い場合には、高圧蓄圧器4に充填するために、その低減した体積の全体又は一部を利用することができる。
有利には、この充填プロセスは、駆動エンジンのエンジン負荷、又はスロットルバルブ位置及び/又はアクセル位置などのエンジン負荷を表す変量がほぼ一定又は増大する勾配に有る段階で行われる。エンジン負荷が大幅に減少する勾配は、この充填プロセスを中断させる。エンジン負荷が無い(エンジン負荷=0)及び/又はブレーキ操作の段階では、充填プロセスを行わないか、或いは進行中の充填プロセスを中断する。エンジントルク喪失状態にある(エンジン負荷<0)及び/又は一定の車両速度を検出した段階では、別の制御機能の介入、例えば、車間距離及びクルーズ制御(ACCシステム)などの優先的な制御システムによるブレーキの介入が無い場合に、高圧蓄圧器の充填プロセスが許される。
運転者がブレーキをかけたことを検出した場合、高圧蓄圧器4の充填プロセスは、直ちに中断される。このブレーキをかけたことの検出は、ペダル変位センサー60によって、又はその他の運転者のブレーキ操作に対する要求を検出するセンサーを用いて行われる。
センサー手段60によって、ブレーキ操作の要求を検出した場合、ブレーキペダル26の押棒46の移動距離に依存して、及び/又はその操作速度に応じて、有利にはアナログ式で動作するバルブ5を開き、その結果ブレーキ液は、充填された高圧蓄圧器4からブースターピストンの後ろに有る空間47内に流入することができる。この場合、ブースター7内における圧力の上昇は、THZ内に設定する圧力に関して、圧力センサー10を用いて監視される。即ち、所定の移動距離が、THZ内の所定の圧力に対応し、調節される。この場合、ブースターピストン41は、ブレーキペダル26の押棒46がブースター室内にどんどん進入して来る前方を進行して、ブレーキペダルを接触しない、或いは接触させないようにしている。有利には、押棒46とブースターピストン41の間に、伸縮性の有る手段、特にバネを配備して、伸縮性の有る結合関係を実現するものと規定する。
運転者が、ブレーキペダルを戻す、即ち変位が再び小さくなる場合、バルブ5が閉じられて、高圧蓄圧器4とタンク13間のパイプ12に有る、同じく有利にはアナログ式で動作するバルブ6が、運転者が望む戻す程度に応じて、アナログ式に開かれ、ブレーキ液が、再び貯蔵タンク13に逆流することができる。有利には、バルブ6をSO型バルブとして設計することによって、システム故障時に、ブースター7内(又はブースター室47内)の圧力を下げることなく、ブースターを動作させることが可能であり、その場合バルブ6によって、体積の調節が行われる。このようなブレーキ操作の検出の場合には、運転者は、既にブースター7内に設定されている圧力によって生じる追加的な力だけを克服しなければならない。この追加的な圧力は、ブースター7内に進入する押棒46の面積だけに依存するものである。
この発明による方法及び油圧ブースターと補助圧力源の高圧蓄圧器4との組み合わせは、ブースターによって、必要なブレーキ圧全体が生成されるように設計することができる。しかし、このことは、高圧蓄圧器4内に蓄積する必要のある圧力を上昇させることとなる。
別の実施構成は、(真空ブレーキ力ブースターと類似した)ブースターの最大ブレーキ圧(調節圧力)を低減することだけを提供するものと規定する。この場合、この圧力は、既にすべてのブレーキ操作の広い範囲、例えば最大60〜80バールまでの範囲におけるすべての「標準的なブレーキ操作」を生み出すブレーキ圧をカバーしている。そして、この調節点を超えるブレーキ圧(約60〜80バール)を必要とする範囲に有るブレーキ操作は、油圧ポンプ19を用いた更なる圧力上昇によって行われる。このことは、THZピストンの「引き離し」を必要とする場合がある。その場合、パイプ50とバルブ5を経由して、圧力媒体をブースター室47内に導入し、そのようにしてピストン41を後方に動かす。この実施構成は、これによって構造スペースが更に低減されるので、有利である。別の利点は、この場合、ブレーキ液に関して比較的少ない体積流量だけを動かせば良く、それによってシステムの動特性が向上されることである。また、このことは、高圧蓄圧器4の充填時間を低減する。ポンプ19を用いて追加的に油圧を支援することによって、より少ない反復ブレーキ回数に合わせて、高圧蓄圧器4の体積を設計することも可能となる。このことは、一時的に高圧蓄圧器に充填することなしに可能なブレーキ回数を、例えば60〜90バール、有利には約80バールのTHZ圧力当り2回に低減することができる。そして、稀にそれを超える圧力の要求があった場合、ポンプ19を用いて、相応のブレーキ力を生成することができる。
前述した実施構成では、追加的なブーストに関する制御変量に関して、もはやTHZではなく、有利にはペダル変位及び/又はその微分が、運転者の要求を検出するのに使用される。調節点又はその点への到達を観測するために、蓄圧器圧力のTHZ圧力に対する比率及びブースターピストン面積のTHZピストン面積に対する比率によって、この調節点を検出するものと規定する。
ここに記載した方法は、有利にはABS(アンチロックブレーキシステム)、EDS(エレクトロニックディファレンシャルロックシステム、牽引力喪失制御)、ESP(横滑り防止装置)又はHDC(ヒルディセントコントロール)などの電子的なブレーキ制御システムに有用である。更に、THZによる系統の自動的な圧力補償を行っているので、車間距離とクルーズ制御(ACC、車間距離制御)用システムに使用することも可能である。
この発明によるブレーキシステム。
符号の説明
1 バルブ
2 バルブ
3 圧力センサー
4 高圧蓄圧器
5 バルブ
6 バルブ
7 ブースター
8 切換バルブ
9 締切バルブ(SO型)
10 圧力センサー
11 マスターシリンダー(THZ)
12 パイプ
13 タンク
14 パイプ
14.1,14.2 パイプ
15.1,15.2 バルブ(SO型)
16.1,16.2 バルブ(SG型)
17 還流パイプ
18 低圧蓄圧器
19 ポンプ
20 エンジン
21 (ポンプ19の)被圧側
22 分岐パイプ
23 逆止めバルブ
24 パイプ
25 パイプ
26 ブレーキペダル
28 電子ユニット
30,31 車輪ブレーキ
41 ブースターピストン
42 (ブースターピストン41の)押棒
46 (ブレーキペダル26の)押棒
47 ブースター室
50 パイプ
51 ピストン
57 緩衝室
60 ペダル変位センサー

Claims (20)

  1. 油圧ブースターを用いて油圧を調節する、車両の油圧ブレーキ設備の作動方法において、
    この油圧を、マスターブレーキシリンダー(11)の直ぐ前に接続された油圧ブースター(7)によって調節することと、少なくとも二つのアナログ式又はアナログ変換式のバルブ(6)を駆動することによって、この前置した油圧ブースター(7)内の圧力を制御する形で、この油圧を、運転者のブレーキ操作に対する要求を表す変量に従って制御することとを特徴とする方法。
  2. 当該の前置した油圧ブースター(7)内の油圧を、油圧ブースター(7)から圧力媒体貯蔵タンク(13)への圧油の排出を制御する第一のアナログ式又はアナログ変換式のバルブ(6)を駆動することによって制御するとともに、独立した圧力源(4,19,20)から油圧ブースター(7)への圧油の注入を制御する第二のアナログ式又はアナログ変換式のバルブ(5)を駆動することによって制御することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 当該の独立した圧力源(4,19,20)の圧力を、エンジン・ポンプ系統(19,20)のエンジンを駆動することによって生成して、油圧の高圧蓄圧器(4)に蓄積することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 所定の油圧が油圧ブースター(7)のブースターピストン(41)に加わるように、当該のアナログ式又はアナログ変換式のバルブ(5,6)を駆動し、この油圧は、力の作用方向に関して、ブースターピストン(41)と連動して作用するマスターブレーキシリンダーピストンを介して車両の車輪ブレーキに加えられるものであることを特徴とする請求項1から3までのいずれか一つに記載の方法。
  5. 当該のブレーキ圧の制御及び/又は高圧蓄圧器(4)内における油圧の調節を、電子的に駆動可能なバルブ(1,2)を駆動することによって行うことを特徴とする請求項1から4までのいずれか一つに記載の方法。
  6. 当該の前置した油圧ブースター(7)をブレーキペダルと直に連動して作用させることによって、運転者が当該のブレーキ設備に油圧を供給することを可能とすることを特徴とする請求項1から5までのいずれか一つに記載の方法。
  7. 運転者のブレーキ操作に対する要求を検出するために、ブレーキペダルのペダル変位及び/又はこのペダル変位から導き出される変量、特にペダル速度又はペダル加速度を使用することを特徴とする請求項1から6までのいずれか一つに記載の方法。
  8. 当該の前置した油圧ブースター(7)内の圧力を、測定したマスターシリンダー内の油圧に従って検出又は評価することを特徴とする請求項1から7までのいずれか一つに記載の方法。
  9. 油圧の高圧蓄圧器(4)内の圧力を、圧力センサーによって観測することを特徴とする請求項3から8までのいずれか一つに記載の方法。
  10. 油圧の高圧蓄圧器(4)に充填するために、一つのバルブ(55)だけを切り換えることを特徴とする請求項3から9までのいずれか一つに記載の方法。
  11. 当該の油圧の高圧蓄圧器(4)への充填プロセスを、高圧蓄圧器における圧力センサーの下限の切換点に到達する前に始めることを特徴とする請求項3から10までのいずれか一つに記載の方法。
  12. 当該の油圧の高圧蓄圧器(4)への充填プロセスを、車両の駆動エンジンのエンジン負荷が増大する段階及び/又は一定の段階で行うことを特徴とする請求項3から11までのいずれか一つに記載の方法。
  13. 当該の油圧の高圧蓄圧器(4)への充填プロセスを、ブレーキ操作及び/又は車両の駆動エンジンのエンジン負荷によって中断することを特徴とする請求項3から12までのいずれか一つに記載の方法。
  14. 当該の油圧の高圧蓄圧器(4)への充填プロセスを、車両の駆動エンジンのエンジン負荷が、ゼロ(0)に等しい又はゼロより小さい(<0)(牽引動作)場合、及び/又は車両の速度がほぼ一定である場合に行うことを特徴とする請求項3から13までのいずれか一つに記載の方法。
  15. 当該の油圧ブースターの調節点を超えた場合、圧力を増大させるユニット、有利には油圧ポンプによって、追加的な油圧の増大を行うことを特徴とする請求項1から14までのいずれか一つに記載の方法。
  16. 当該のブースターを比較的低いブースター性能で設計するとともに、圧力を増大させるユニット、有利には油圧ポンプによって、追加的な油圧の増大を行うことを特徴とする請求項1から15までのいずれか一つに記載の方法。
  17. 当該の追加的な油圧の増大に関する制御変量として、運転者のブレーキ操作に対する要求を表す変量を使用することを特徴とする請求項15又は16に記載の方法。
  18. 当該の運転者のブレーキ操作に対する要求を表す変量として、ブレーキペダルのペダル変位及び/又はこのペダル変位から導き出される変量、特にペダル速度又はペダル加速度を使用することを特徴とする請求項16に記載の方法。
  19. 当該の油圧ブースターの調節点を、当該の油圧蓄圧器内の油圧のマスターブレーキシリンダー内の圧力に対する比率及び油圧ブースター内の油圧ピストンの面積のマスターブレーキシリンダー内の油圧ピストンの面積に対する構造上の比率にもとづき検出することを特徴とする請求項3から18までのいずれか一つに記載の方法。
  20. 当該の車輪ブレーキへのブレーキ圧の制御を、閉じた油圧系統内の二つの電子的に駆動可能なバルブを切り換えることによって行うことを特徴とする請求項3から19までのいずれか一つに記載の方法。
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