JPS60119345A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JPS60119345A
JPS60119345A JP58225406A JP22540683A JPS60119345A JP S60119345 A JPS60119345 A JP S60119345A JP 58225406 A JP58225406 A JP 58225406A JP 22540683 A JP22540683 A JP 22540683A JP S60119345 A JPS60119345 A JP S60119345A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、内燃機関の点火制御・燃料制御の如くA内燃
機関が要求する所望の回転位置にて外部に信号を出力す
る内燃機関の制御方法に関する。
従来技術 本発明の方法が適用される内燃機関においては、内燃機
関の既知回転位置で基準位置信号を出力する基準位置セ
ンサと、内燃機関の所定のクランク角回転毎に角度信号
を出力する回転角センサと、、例えば時間計数装置を備
えたマイクロコンピュータ等の制御部材とを用いる電子
制御装置において、内燃機関1回転当υ有限個の回転角
センサの角度信号の1パルスの中を正しく補間し、内燃
機関特有の行程に伴う回転変動の下でも常に所望の回転
位置で正確に出力を得ることが必要である。
従来この種の方法として、第1図に示す方法が用いられ
る。基準信号からの遅れ角度θは角度信号θ。で計数し
てめるメインルーテン処理の角度θMと、さらに角度信
号の1・(ルス以内をさらに一定クロック信号で計数し
てめるサブルーチン処理の角度θ8とからめている。こ
こで、次の関係が成立する。
θ=n・θ0+θB (nは整数) θつ=n・θ0 このサブルーチン処理はWOえはθ8の直前の角度信号
の1周期Tnと角度信号の1ノ量ルスの角度θ0の関係
から角度一時間変換の変換係数Tn/θ0をめてθ8を
時間幅として算出する。ところがこの方法は角度信号の
1周期TnとTn+1か等しい時は正確でおるが、Tn
<Tn+1の時は作成信号の立上シエ、)Eoaは進角
側に、またTn > Tn+1の時は同様に遅角側に誤
差を生じてしまう。
発明の目的 本発明の目的は、内燃機関特有の回転変動下においても
、また加減速のような過渡時においても常に正確な内燃
機関制御が実現できるようにすることにある・ 発明の構成 本発明においては、内燃機関の所望の回転位置で内燃機
関制御用信号を発生するために、該内燃機関の既知回転
位置で基準信号を出力する基準位置センサの出力信号、
内燃機関の所定のクランク角度00回転石に角度信号を
出力する回転角センサの出力信号、および、所定周期の
時間信号、を用い該基準位置センサの信号出力時点から
所望の回転位置までの遅れ角θをめ、基準位置から遅れ
角θを越えずかつ遅れ角0との角度偏差が該所定のクラ
ンク角度θ。を越えない至近角度までは角度θ。を単位
間隔とする該回転角センサの出力信号でめ、余シとなっ
た角度偏差θ8をその時の平均機関回転数に基づき時間
変換し、該変換で得られた時間を該所定周期の時間信号
によ探計時し、該計時にもとづき該内燃機関制御用信号
を出力するにあたシ、該回転角センサの角度信号毎にめ
た瞬時機関回転数のデータを少くとも2回分以上記憶し
ておき、該記憶されたデータから該内燃機関制御用信号
を出力する時点の瞬時機関回転数を予測し、該予測され
た瞬時機関回転数にもとづき、該角度偏差θBの補正時
間変換を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法が提
供される。
実施例 本発明の一実施的としての内燃機関の制御方法が適用さ
れる装置が第2図に示される。第2図装置は電磁弁によ
シスビル調量を行うディーゼルエンジンの噴射普制御シ
ステムとして示されている。
第3〜6図は第2図装置を説明するための図であり、電
磁弁スピル調量式の噴射量制御システムの概要を説明す
るためのものである。
第2図において、1は図示しない内燃機関にょシ駆動さ
れる駆動軸。2は駆動@1によって駆動回転するベーン
式フィードポンプで吸入口31から燃料を導入して加圧
し、この燃料を燃料調圧弁32を通じて所定の圧力に調
圧した後ポンプハウジング41内に形成した燃料室42
へ供給する。
駆動軸1はカップリング65を介して圧送プランジャ6
を駆動する。カップリング65は圧送ノランジャ6を回
転方向には一体的に回転させるが、軸方向には圧送シラ
ンジャ6の往復運動を自由に許す。圧送プランジャ6に
はフェイスカム61が一体に設けられている。フェイス
カム61はスノリング10に押されてカムローラ11に
押圧されている。カムローラ11とフェイスカム61は
駆動軸10回転を圧送プランジャ6の往復運動に変換す
る公知の構成であυこれらの摺接によシフエイスカム6
1のカム山がカムローラ11を乗υ上げることによって
プランジャ6は1回転中に気筒数に応じた回数だけ往復
運動する。
圧送プランジャ6はハウジング41に固定されたヘッド
12にがん合されてポンプ室13を構成している。圧送
プランジャ6には吸入溝14が形成されておシ、圧送グ
ランジャ6の吸入行程中にこの吸入溝の1つが吸入ポー
ト15と連通ずると、燃料室42からポンプ室13に燃
料を導入する。
圧送プランジャ6の圧縮行程中にポンプ室13の燃料が
圧縮されると分配ポート16から、圧送弁17を通じて
燃料が各気筒の図示しない燃料噴射弁へ送られ、内燃機
関の燃焼室へ噴射される。
ポンプ室13には燃料調量機構5が接続されている。こ
の燃料調量機構5は、電磁弁51のコイル52に電流を
通じるとニードル弁53がリフトされ、高圧のポンプ室
13内の燃料が溢流路54゜55を通じて燃料室42へ
還流されるように構成しである。したがって、圧送プラ
ンジャ6の圧縮行程中に電磁弁51を作動させると燃料
の噴射か終了する。
ここで電磁弁51への通電開始時期はマイクロコンピュ
ータ等を用いた電子制御装置C0NTによって行うよう
になっている。上記電子制御装置C0NTは内燃機関の
各種センサ、例えば機関回転センサ8、アクセルペダル
センサ711や図示せぬ機関温度センサなどによりて検
出した内燃機関の運転状態の信号および回転角センサ9
の信号5(9)が入力され、後述する論理機能によシミ
磁弁21への通電を制御して機関に供給する燃料量を制
御する。
第3図は電子制御装置C0NTのブロック線図で、基準
位置センサ8及び回転角センサ9の信号を・母ルスに整
形する波形整形回路701.702と。
アクセルセンサ711、吸気圧センサ712、吸気温セ
ンサ713、冷却水温センサ714、及び(7) バッテリ電圧715等のアナログ信号をディジタル信号
に変換するA/D変換器703と、各種入力信号を基に
電磁弁51を駆動する信号を作成するCPU 704と
、プログラムを記憶しであるROM705と、一時的に
データを読み書きするワーク用RAM 708と、CP
U 704の出力信号をノぐワーアップして電磁弁51
を駆動する駆動回路707とから構成しである。なお、
スタータースイッチ716およびアイドルスイッチ71
7からの信号もCPU 704に供給される。
機関回転センサ8は、例えばポンプ駆動軸1と一体的に
同位相で回転するよう図示せぬ機関のカムシャフトに設
けられ、第2図装置の4気筒内燃機関の場合4個の突起
を有する磁性材料を用いた円板81と、公知の電磁ピッ
クアップ等の近接検出器82とから成る(第4図(A)
)。機関回転センサ8は、機関回転数用センサとしての
機能と同時に常に機関の既知回転位置で基準位置信号を
出力する基準位置センサとしての機能をも併せ備えてい
る。
(8) 同じく回転角センサ9は第4図Bに第2図の■B−■B
断面で示す如く、ポンプ駆動軸1に一体的に取シ付けら
れた複数の突起を有する磁性材料を用いた円板91と、
前記近接検出器82と同様の近接検出器92とから成り
噴射ポンプの駆動軸1の所定角回転毎に、すなわち内燃
機関の所定のクランク角回転毎に、1個の信号を出力す
る。
第2図装置においては円板91の突起は32個としであ
るので、ポンプ駆動軸1が1回転する毎に、すなわち機
関のクランク軸が2回転する毎に32個の信号を出力す
るのでクランク軸で22.50回転転石信号を出力する
なおアクセルセンサ5EN(ACC)は、例えば公知の
ポテンショメータ等で構成され、運転者の要求する機関
の負荷情報を電子制御装置C0NTへ出力する。
第2図装置の作動が第5.第6図に従って説明される。
第5図は第2図装置による噴射量調量の基本概念を示す
タイムチャートで(1)は噴射ポンダのシランシャ6の
リフトL Th (2)は内燃機関の既知回転位置で出
力される基準位置センサ8の基準位置信号S (8) 
、 (3)はスピル調量電磁弁51への通電ノ千ルス信
号S (CONT)を各々示す。電子制御装置C0NT
 ハ機関回転センサ8、アクセルイダルセンサ711お
よび図示しない温度・圧力センサ等からの付加情報に基
いて、機関が要求する燃料Jiqを決定し燃料itqに
対応するスピル開始時期を基準位置信号からの遅れ角θ
0CAとしてめ、この時期に電磁弁51に通電を開始し
て燃料噴射を終了させる。
なお電磁弁51はプランジャ6が吸入行程中に次回の噴
射に備えて再び閉弁しておくことが轟然必要であるが、
閉弁時期は吸入行程中に行われさえすれば良く、開弁時
期に比較してそのタイミング精度は高精度を必要としな
い。それに対して電磁弁51の開弁時期は直接に燃料噴
射量と関係する重要なパラメータであシ極めて精度良く
確保される必要がある。第2図装置の原理は、開弁時期
の精度確保は、無限に細かい分解能を有する回転角セン
サ信号5(9)を得る事ができれば容易になし得るが、
現状の画業技術レベルでは機関1回転当シ有限個の信号
を出力する回転角センサの角度信号および制御マイクロ
コンピュータに内蔵された時間計数装置とを併用して行
わざるを得ないという観点にもとづいている。
第2図装置における制御方法が第6.第7図に従って説
明される。第6図(1)〜(4)は第5図で述べたよう
に、(1)はプランジャ6のリフト、(2)は基準位置
信号、(3)は回転角センサ係号、(4)は電磁弁51
への通電i+ルス信号であり、(4)は回転角センサ9
の信号を整形した角度信号5(9)である。
第2図装置では、機関2回転轟り32個の信号を出力す
るよう構成しであるから角度信号の1サイクルθ。は2
2,50CAに相当する。電子制御装置C0NTでは以
上の各佃゛号を用いて、まず要求噴射燃料量qに基づい
て電磁弁21の遅れ角θをめθをθ。で除した商n(整
数)および余シθ8をめる。
以下余白 従ってθ。xn=θつに相当する部分は正しく角度信号
S (50)で決定できるが、角度信号の最小分解能で
ある角度信号1サイクルθ。より小さい角度である角度
偏差θ、についてはもはや角度として扱い得ないため、
その時々の機関回転数に基づいて角度偏差θ8に相当す
る角度偏差相当時間T8に変換する。以上により基準位
置信号(2)が出力される基準位置から回転角センサ9
の角度信号5(9)がn個経過した後さらに余シ角度相
当時間T8が経過した時点で電磁弁510開弁を指令し
スピルを開始する。
第7図は以上の制御を実行するだめの電子制御装置C0
NT内の処理を示すフローチャートである。
該制御は基準位置センサ8の基準位置信号の入力毎に、
すなわち機関の回転が180℃A毎に割込み処理される
。ステップ5101にて割込みを開始すると同時にステ
ップ5102で前回の180℃A割込みで行っていた機
関回転数計測を完了し、更にステップ5103で今回の
機関回転数計測を開始する。すなわち機関回転数は18
0℃人間の平均回転数としてめられるが、本実施例の4
気筒内燃機関の場合、圧縮−爆発に伴うサイクル的な回
転変動の周期は180℃Aであるから、正しく平均の回
転数を得ることができ好適である。
次にステップ8104〜5106ではそれぞれ平均回転
数AV(Ni−1)、アクセル開度OD (ACC)、
および機関の冷却水温等の付加情報を取υ込む。
ステップ8104〜5106で取)込んだ各種情報を基
にステップ8107で、機関が要求している噴射燃料量
qを演算する。
さらにステップ5108にて燃料量qに対応するスピル
用電磁弁21の遅れ角θを例えばメモリに格納されたマ
ツプから検索する。そして前述の如くステップ5109
で角度信号の1サイクルθ。
にてθを除し、商nおよび余)θ8をめる。ステップ5
110にて角度偏差08℃Aに相当する余シ角相当時間
T8をステップ5104で取υ込んだ平均回転数AV(
Nl−1)に基づいて演算する。
以上で180℃A毎の割込み処理は終了する。
該処理でめたnおよびT8は電子制御装置CONTの出
力制御部にセットされ、基準位置センサ8で得られる機
関の既知基準位置から角度信号のn個分の角度および時
間T6経過の後にスピル用電磁弁51を開弁する。
以上述べた電磁弁スピル調量システムの問題点が第8図
に従って以下に説明される。今仮に機関の回転が全く平
滑で回転変動が全く無く、常にイ均回転数Av(g)を
保っていれば何ら問題は生じないのであるが、実際には
レシプロエンノン特有の燃焼に伴う回転変動が生じてし
まう。この変動の様子を角度信号の1・臂ルス毎に機関
回転数をサンプリングしてめたものを第8図(2)の実
線で示す。
特に燃料噴射が行われるのは圧縮上死点直前の機関行程
に相当しておシ、前述の角度偏差θ8に相当する位相で
最も機関回転が落ち込むのが一般的である。
従って角度偏差θ8に相当する機関回転位置における瞬
時回転数Nxと平均回転数AV(N)との間には大きな
回転数偏差εが生じている。然るに第6図で示した処理
に従って制御を実行すると、該回転数偏差εを全く無視
した形とがるため、角度偏差相当時間Tsに相当する回
転角は真の要求値θ8よシ小さくなってしまい、従って
スピルが過早と々り噴射量が要求値より減少するという
問題が生じてしまう。また機関の定常時における回転変
動がまったくないとしても、機関は定常よシもむしろ過
渡的に運転される事が多い。
第9図および第10図はそれぞれ機関の加速時および減
速時の回転数の状況を示すもので、前述の第8図と同一
形式で示した。第9図において、機関が加速状態のため
に瞬時回転数Nは時々刻々と増加している。従って、角
度偏差θ8に相当する機関回転位置における瞬時回転数
Nxは平均回転数AV(N)よりも高い回転数を示して
、回転数偏差εが生じている。
一方第10図において、機関が減速状態の場合は同様に
瞬時回転数NXは平均回転数より低い回転数を示し回転
数偏差εが生じている。然るに第7図に示した処理に従
って制御を実行すると、この回転数偏差εを全く無視す
るのは前述の通りと彦り、機関が加速中は角度偏差相当
時間T8に相当する回転角は真の要求値角度偏差θ6よ
シ大きくなυ、従ってスピルが遅くなり噴射量が多くな
る。逆に機関が減速中は、噴射量が要求量よシ少々くな
るという問題が生じる。
この問題は例えば機関への負荷が無いレーシング時に顕
著に現われ、第11図に示す如く不具合が生じてしまう
。第11図(1)はレーシング時のアクセル開度OD 
(ACC)をあられす。CLは全閉をあられす。第10
図(2)の実線および破線は機関回転数NF、を表わす
。特に減速時の最後でアイドル回転数N(ID)になる
所で実線の如く一度回転数がアイドル以下に低下(a)
シてしまい、時には破線で示す様に機関が停止(b)シ
てしまうという運転上非常にフィーリングが悪くなると
いう問題が生じてしまうが、第2図装置においてはこの
問題を解決することが意図される。
電子制御装置C0NT内で実行される処理内容が第12
図〜第15図に従って説明される。第12図ハマイクロ
コンピュータがリセットされた後に起動するメインルー
チンの処理フローチャートでステップ5201で処理を
開始する。ステラ7°5202で平均回転数AV(N、
、)を取シ込み、続くステラ7’S 203およびステ
ップ52o4で各々アクセル開度OD (ACC)およ
び機関の冷却水温等の付加情報を取り込む。ステップ8
202〜5204で取シ込んだ情報を基にステップ82
05で機関が要求する燃料噴射量qを演算する。
次にステップ5206で電磁弁の遅れ角θを例えばメモ
リに格納されたマツプから検索する。そしてステラ:7
″5207で回転角センサ信号S (50)の1サイク
ルθ。にてθを除して商nおよび余りθ8をめる。次に
ステラ7’S 208で角度偏差θ8の値を設定値θ、
と大小比較を行いθ8〉θ、であればステップ5202
に戻り同様の処理を行う。ステップ8208で08≦θ
、であれば商nを1マイ・カスし、角度偏差θ8はθ。
を加えておき、ステップ5202へ戻る。ステップ82
08〜5210の処理の目的は後述する。
第13図は基準位置信号が出力される毎に割込み処理さ
れる180°割込みルーチンのフローチャートである。
ステラf8301で処理が開始されステップ5302で
後述の角度信号で割込み処理される22.5°割込みル
ーチンを許可する。ステップ8303で前回の割シ込み
から今回の割シ込みまでの180℃八間の周期よシ平均
機関回転数AV(N、、 )を計測完了する。次にステ
ラ7″5304で次の平均機関回転数AV(N、 )の
計測を開始する。このルーチンでめられた平均機関回転
数AV(N1−4)は前述の第12図に示したメインル
ーチンにて取シ込まれる。
第14図は角度信号で割込み処理される22,5゜割込
みルーチンのフローチャートである。前述の180°割
込みルーチンで本ルーチンが許可されていればステップ
5401から本ルーチンを開始する。ステラ7’S 4
02で瞬時機関回転数NXを計測完了し、ステップ54
03でメモリヘスドアする。
このメモリは少なくとも2個以上の過去の瞬時機関回転
数を記憶できる様2ワード以上のメモリエリアを確保し
ておく。
次にステップ8404で次の瞬時機関回転数NX+1の
計測を開始する。ステップ84.05ではメインルーチ
ンでめられた商nを1減算し、この22.5°割込みル
ーチンが実行される毎に減算してゆく。ステラ7″S 
406でnがOになったかどうかを判断し0でなければ
このルーチンを終了し、nがOになればこのルーチンが
実行される時点は角度偏差θ8を角度偏差相当時間T8
に置換えて開弁時期をめる時点であるので、ステップ8
403で記憶した過去の瞬時機関回転数を基に08時点
の瞬時機関回転数の予測値N、をステラfS 407で
演算しめる。
次にステップ5407でめた瞬時機関回転数の予測値N
、を用いて角度偏差θ8に相当する角度偏差相当時間T
sをめる。ステップ8409で角度偏差相当時間T8を
出力制御部にセットし、基準位置信号から角度信号n個
、さらに角度偏差和尚時間Ts経過後にスピル電磁弁を
開弁する。
次にステップS 4 ]、 Oにて22.5°割込みル
ーチンの割シ込み禁止を行い本ルーチンは次に180゜
割込みルーチンで許可されるまで処理は行わない。
次に第14図図示のステップ5407の予測演算につい
て第15図で説明する。22.5°割シ込みでコールさ
れるルーチンで、ステラfS 501で処理を開始し、
ステラ7’S 502で、今回の22.5°割シ込みで
計測完了した瞬時機関回転数Nxと前回求めた瞬時機関
回転数Nx−1との差ΔNxを演算する。
この差ΔNxは連続する角度信号からめた瞬時機関回転
数の変化分で次の22.5°割り込みでめられる瞬時機
関回転数の予測値N、と今回求めた瞬時機関回転数Nx
との差として見なす事ができるためステラ7’S 50
3で次の22.5°割シ込みでめる瞬時機関回転数の予
測値N、を演算する。
本発明の実施にあたっては、前述の実施例のほか、種々
の変形形態が可能である。例えば、第14図ではステラ
fS503のΔNXには係数が付いていないがより予測
を正確に行うために一定係数の重みを付けてN、=Nx
+K・ΔNxとしてもよい。
更に瞬時機関回転数の予測値NFをめる他の方法が第1
6図のフローチャートに説明される。ステツ7°560
1で処理を開始し、ステップ8602で前回求めたなま
し回転数(Nd)X−1と今回求めた瞬時機関回転数と
を3:1の重みをつけて加算して今回の225°割υ込
みでのなまし回転数(N、)xをめる。次にステラf8
603で今回求めた瞬時機関回転数NXと今回求めたな
まし回転数(N、)xに係数αを乗じた値とを減算し瞬
時機関回転数の変化分ΔNxに係数βを乗じた値と今回
求めた瞬時機関回転数NXとを加算して瞬時機関回転数
の予測値N、をめる事で同様の効果を奏する。
前述の実施例においては、電磁弁にょるスピル調量のエ
ンジン制御システムに好ましく適用できる場合について
述べられたが、それに限らず、基準位置信号および回転
角信号を用いて、ガソリンエンジンの点火時期を電子制
御する場合においても全く同様に適用する事ができる。
発明の効果 本発明によれば、内燃機関特有の回転変動下においても
、また加減速のような過渡時においても常に正確な内燃
機関制御が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来形を説明する信号波形図、第2図は本発明
の一実施例としての内燃機関の制御方法を行う装置を示
す図、 第3図は第2図装置における電子制御装置の構成を示す
図、 第4図(A)、(B)は第2図のIVA−IVA、IV
B−IVB断面を示す断面図、 第5図、第6図は本発明の前提となる噴射量調量の基本
概念を示すタイミングを説明する信号波形図、 第7図は第6図に示す制御を行う場合の流れ図、第8〜
第11図はいずれも第6図に示す制御方法の問題点を説
明するだめの信号波形図、第12〜第15図はいずれも
第2図装置の動作を示す流れ図、 第16図は本発明の他の実施例における流れ図である。 (符号の説明) 1・・・ポンプ駆動軸、2・・・フィードポンプ、31
・・・吸入口、32・・・調圧弁、41・・・ポンプ−
・ウジング、42・・・燃料室、5・・・燃料調量機構
、51・・・電磁弁、6・・・圧送シランシャ、61・
・・フェイスカム、65・・・カップリング、8・・・
機関回転センサ、9・・・回転角センサ、C0NT・・
・電子制御装置。 特許出願人 株式会社 日本自動車部品総合研究所 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士 松 下 操 弁理士 山 口 昭 之 弁理士西山雅也 第5図 第60 紐 −− +−(N (”) 粉 −−− 一 へ の 粉 −−− 特開昭GO−119345(11) 第15回 第160

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内燃機関の所望の回転位置で内燃機関制御用信号を
    発生するために、該内燃機関の既知回転位置で基準信号
    を出力する基準位置センサの出力信号、内燃機関の所定
    のクランク角度(θ0)回転毎に角度信号を出力する回
    転角セ/すの出力信号、および、所定周期の時間信号、
    を用い該基準位置センサの信号出力時点から所望の回転
    位置までの遅れ角(θ)をめ、基準位置から遅れ角(θ
    )を越えずかつ遅れ角(θ)との角度偏差が該所定のク
    ランク角度(θ0)を越えない至近角度までは角度(θ
    0)を単位間隔とする該回転角センサの出力信号でめ、
    余りとなった角度偏差(θS)をその時の平均機関回転
    数に基づき時間変換し、該変換で得られた時間を該所定
    周期の時間信号によυ計時し、該計時にもとづき該内燃
    機関制御用信号を出力するにあたシ、該回転角センサの
    角度信号毎にめた瞬時機関回転数のデータを少くとも2
    回分以上記憶しておき、該記憶されたデータから該内燃
    機関制御用信号を出力する時点の瞬時機関回転数を予測
    し、該予測された瞬時機関回転数にもとづき、該角度偏
    差(θS)の補正時間変換を行うことを特徴とする内燃
    機関の制御方法。 2、該瞬時機関回転数の子測は、該角度偏差(θ8)の
    1個前および2個前の角度信号の周期よ請求めた各々の
    瞬時機関回転数の差からめる、特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 3、該瞬時機関回転数の子測は、該角度偏差(θ8)の
    前、過去複数個の角度信号の各々の周期よ請求めたなま
    し回転数と該角度偏差(θB)直前の角度信号の周期よ
    りめた瞬時機関回転数との関係に基づいて行う、特許請
    求の範囲第1項記載の方法。
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