JP6401894B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents

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Description

本発明は、目的地までの走行経路を設定して車両の走行を案内するナビゲーション装置に関する。
従来から、経路探索処理においてコスト計算を行う際に、各ノードに対応するエリア渋滞コストを、このノードに進入する各リンクの渋滞コストやこのノードから退出する各リンクの渋滞コストを用いて計算するようにした自動車用ナビゲーションシステムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。具体的には、全リンクの渋滞コストを考慮してエリア渋滞コストを用いている。
特許第3994938号公報
ところで、特許文献1に開示された自動車用ナビゲーションシステムでは、交通情報が送信されないリンクがあっても、そのリンクの端点のノードに設定されたエリア渋滞コストを使って経路探索が行われる。このため、交通情報がないリンクと交通情報(渋滞や混雑)があるリンクとが交差するノード(交差点)に車両が進入する場合を考えると、交通情報があるリンクよりも交通情報がないリンクの方が優先的に選択されてしまう恐れがある。しかし、交通情報がないリンク、すなわち混雑や渋滞の程度が不明であるリンクに車両の走行を誘導する場合であって、実際はこのリンクが渋滞や混雑している場合には、実際の道路状況を反映していない精度の低い経路探索処理を行うことになるという問題があった。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、交通情報の有無に関係なく精度の高い経路探索処理を行うことができるナビゲーション装置を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明のナビゲーション装置は、目的地を設定する目的地設定手段と、道路に対応する複数のリンクのそれぞれについて通過時間としてのコストを含む地図データを格納する地図データ格納手段と、車両外部から送られてくる交通情報を取得する交通情報取得手段と、交通情報が対応づけられているリンクのコストを交通情報に基づいて修正する第1のコスト修正手段と、隣接するリンク間の各ノードに着目し、このノードから退出する複数のリンクを抽出するとともに、これらの抽出した複数のリンクの中に交通情報が対応づけられた第1のリンクと対応づけられていない第2のリンクとが混在する場合に、第1のリンクの中で混雑、渋滞の程度が最も激しいリンクの第1のコスト修正手段による修正後のコストを用いて、第2のリンクのコストを修正する第2のコスト修正手段と、第1および第2のコスト修正手段によって修正された後のコストを用いて目的地までの走行経路を探索する経路探索手段とを備えている。
具体的には、上述した混雑、渋滞の程度が最も激しい第1のリンクは、第1のコスト修正手段による修正後のコストの中で、単位距離あたりのコストが最大となる第1のリンクであり、第2のコスト修正手段は、最大となる単位距離あたりのコストを用いて第2のリンクのコストを修正することが望ましい。
一のノードを挟んで交通情報ありのリンクと交通情報なしのリンクが混在している場合に、混雑、渋滞の程度が最も激しい交通情報ありのリンクのコストを用いて交通情報なしのリンクのコストが修正されるため、ある程度周囲の混雑、渋滞の状況を反映させることができ、精度の高い経路探索処理を行うことができる。また、交通情報なしのリンクのコストが、混雑、渋滞の程度が最も激しいリンクのコストを用いて大きい方に修正されるため、実際の道路状況(混雑、渋滞の程度)が不明の交通情報なしのリンクが優先的に選択されてしまうことを回避することができ、実際の道路状況を反映していない精度の低い経路探索処理が行われることを防止することが可能となる。
また、Nを正の値としたときに、修正前の第2のリンクのコストのN倍が第1の上限値として設定されており、第2のコスト修正手段による第2のリンクのコストの修正は、第1の上限値を超えない範囲で行われることが望ましい。あるいは、Mを正の値としたときに、混雑、渋滞の程度が最も激しいリンクの第1のコスト修正手段による修正後のコストのM倍が第2の上限値として設定されており、第2のコスト修正手段による第2のリンクのコストの修正は、第2の上限値を超えない範囲で行われることが望ましい。これにより、交通情報なしのリンクの修正後のコストが大きくなりすぎて推定によるコスト修正の影響が過大になることを防止することができる。
また、Lを正の値としたときに、修正前の第2のリンクのコストのL倍が下限値として設定されており、第2のコスト修正手段による第2のリンクのコストの修正は、下限値未満にならない範囲で行われることが望ましい。これにより、交通情報なしのリンクのコストを修正によって小さくすることにより、このリンクに優先的に車両を誘導してしまうことを防止することができる。
また、上述したノードには、一のリンクから反対側車線を跨いで他のリンクに進入する場合の第1のコストと、一のリンクから反対側車線を跨がずに他のリンクに進入する場合の第2のコストが対応づけられており、第1のコストが第2のコストよりも大きい値に設定されており、経路探索手段は、ノードに対応する第1および第2のコストを用いて走行経路の探索を行うことが望ましい。これにより、交差点を通過する際の実際の時間的な損失を考慮に入れた精度の高い経路探索処理を行うことができる。
一実施形態のナビゲーション装置の詳細構成を示す図である。 コスト修正部によって交通情報なしのリンクのコスト修正方法を示す説明図である。
以下、本発明を適用した一実施形態のナビゲーション装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態のナビゲーション装置の詳細構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態のナビゲーション装置100は、ナビゲーションコントローラ1、地図データ記憶装置2、操作部3、車両位置検出部4、表示装置5、オーディオ装置6、ビーコン送受信機7、FM多重放送受信機8を含んで構成されている。このナビゲーション装置は、車両に搭載されている。
ナビゲーションコントローラ1は、CPU、ROM、RAM等を用いて所定の動作プログラムを実行することにより、自車位置周辺の地図画像表示動作、出発地と目的地とを結ぶ走行経路を設定する経路探索処理やこの走行経路に沿って車両の走行を誘導する経路誘導動作、VICS(登録商標)センタから送られてくる交通情報の受信動作などの各種機能を実現する。ナビゲーションコントローラ1の詳細構成については後述する。
地図データ記憶装置2は、地図表示や施設検索、経路探索などに必要な地図データが格納されている記憶媒体およびその読み取り装置である。この地図データ記憶装置2には、経度および緯度で適当な大きさに区切られた矩形形状の図葉を単位とした地図データが格納されている。各図葉の地図データは、図葉番号を指定することにより特定され、読み出すことが可能となる。
また、この地図データには、(1)地図表示に必要な各種のデータからなる描画ユニットと、(2)マップマッチングや経路探索、経路誘導等の各種の処理に必要なデータからなる道路ユニットと、(3)交差点の詳細データからなる交差点ユニットが含まれている。
また、上述した描画ユニットには、VICSセンタから送られてくる渋滞情報に基づいて対応する道路を特定するために必要なVICS変換レイヤのデータと、建物あるいは河川等を表示するために必要な背景レイヤのデータと、市町村名や道路名等を表示するために必要な文字レイヤのデータが含まれている。
上述した道路ユニットにおいて、道路上のある交差点と隣接する他の交差点とを結ぶ線をリンクといい、2本以上のリンクを結ぶ交差点をノードという。道路ユニットには、全ノードの詳細データを納めた接続ノードテーブルと、隣接する2つのノードによって特定されるリンクの詳細データを納めたリンクテーブルとが含まれている。
接続ノードテーブルには、各ノードについて、一のリンクから反対側車線を跨いで他のリンクに進入する場合にこのノードの通過に要する時間である第1のコスト(統計的な手法で算出された静的コスト)と、一のリンクから反対側車線を跨がずに他のリンクに進入する場合にこのノードの通過に要する時間である第2のコスト(静的コスト)が対応づけられている。ここで、第1のコストは、第2のコストよりも大きい値に設定されている。
また、リンクテーブルには、各リンクについて、このリンクの通過に要する時間であるコスト(静的コスト)が対応づけられている。
地図データ記憶装置2は、ハードディスク装置や半導体メモリによって、あるいは、DVDとその読み取り装置によって実現される。また、地図データ記憶装置2を通信装置(図示せず)に置き換えて、外部の地図配信サーバ(図示せず)から地図データを取得するようにしてもよい。
操作部3は、利用者の指示(操作)を受け付けるためのものであり、各種の操作ボタンや操作つまみ類を備えている。また、操作部3は、表示装置5の画面に取り付けられたタッチパネルを含んでおり、画面上の一部を直接利用者が指等で指し示すことにより、操作指示を行うことができるようになっている。車両位置検出部4は、例えば、GPS受信機、方位センサ、距離センサなどを備えており、所定のタイミングで車両位置(経度、緯度)の検出を行い、検出結果を出力する。
表示装置5は、例えばLCD(液晶表示装置)によって構成されており、ナビゲーションコントローラ1から出力される映像信号に基づいて自車位置周辺の地図画像などを表示する。オーディオ部6は、ナビゲーションコントローラ1から入力される音声信号に基づいて生成した案内音声等を車室内に出力する。
ビーコン送受信機7は、主に高速道路上に設置された電波ビーコンとの間で電波を介して双方向通信を行うとともに、主に一般道路上に設置された光ビーコン送受信機との間で双方向通信を行うことにより、VICSセンタから送られてくる交通情報を受信する。FM多重放送受信機8は、一般のFM放送に重畳された多重化データに含まれる交通情報を受信する。ビーコン送受信機7とFM多重放送受信機8によって受信される交通情報には、道路上の特定区間がどの程度渋滞しているかを示す渋滞情報、事故や道路の凍結等を示す事象情報、通行止めや対面通行等の規制情報などが含まれている。
次に、ナビゲーションコントローラ1の詳細構成について説明する。図1に示すナビゲーションコントローラ1は、地図バッファ10、地図読出制御部12、地図描画部14、車両位置計算部20、施設検索部30、目的地設定部32、経路探索処理部34、経路誘導処理部36、VICS情報取得部40、VICS情報描画部42、コスト修正部50、52、入力処理部60、表示処理部70を含んで構成されている。
地図バッファ10は、地図データ記憶装置2から読み出された地図データを一時的に格納する。この地図データには、地図画像描画に必要なデータや検索条件を指定して施設を検索するために必要なデータ、経路探索や経路誘導を行うために必要なデータが少なくとも含まれる。地図読出制御部12は、車両位置計算部20により算出される車両位置や利用者が操作部3を操作して指定した位置に応じて、所定範囲の地図データの読み出し要求を地図データ記憶装置2に出力する。地図描画部14は、地図バッファ10に格納された地図データに基づいて、表示装置5に地図画像を表示するために必要な描画処理を行って地図画像描画データを作成する。
車両位置計算部20は、車両位置検出部4から出力される検出データに基づいて自車位置を計算するとともに、計算した自車位置が地図データの道路上にない場合には、自車位置を修正するマップマッチング処理を行う。
施設検索部30は、地図バッファ10に格納された地図データに基づいて、操作部3を用いて設定された検索条件を満たす施設を検索する。例えば、検索条件として、施設のジャンルを指定して候補となる施設を絞り込む場合や、電話番号あるいは住所等を特定して施設を絞り込む場合などが考えられる。このようにして特定の施設が抽出された後、この施設を目的地として用いた経路探索処理や、この施設の周辺地図や詳細情報の表示などが行われる。
目的地設定部32は、経路探索処理部34によって行われる経路探索処理に必要な目的地を設定する。例えば、施設検索部30による検索によって抽出された施設を目的地として設定する場合や、利用者が操作部3を操作して直接指定した地図画像上の地点を目的地として設定する場合などが考えられる。
経路探索処理部34は、出発地と目的地(あるいは経由地)との間を所定の探索条件にしたがって結ぶ走行経路(誘導経路)を経路探索処理によって設定する。例えば、車両位置計算部20によって計算された自車位置が出発地として設定される。また、目的地設定部32によって設定された目的地が経路探索処理の目的地として設定される。なお、経路探索処理の具体的な内容については、ダイクストラ法や横形探索法などの各種の方法を用いることができる。
経路誘導処理部36は、経路探索処理部34による経路探索処理によって得られた誘導経路を地図上に重ねて表示したり、右左折交差点の拡大図を表示するための誘導経路描画データを作成するとともに、誘導経路に沿って車両の走行を誘導するために必要な交差点案内等の音声信号を生成する。
VICS情報取得部40は、VICSセンタから送信されビーコン送受信機7およびFM多重放送受信機8によって受信される交通情報(VICS情報)の取得処理を行う。この交通情報に含まれる渋滞情報としては、渋滞度(渋滞、混雑の程度)のみが含まれる場合の他に、渋滞度とともにリンクの旅行時間(通過に要する時間)が含まれる場合が考えられる。
VICS情報描画部42は、VICS情報取得部40によって取得された交通情報に含まれる渋滞情報、事象情報、規制情報に対応する交通情報画像描画データを作成する描画処理を行う。例えば、渋滞情報で特定される区間についてその内容(順調、混雑、渋滞)に応じた色を有する補助画像としての矢印画像を描画したり、事象情報や規制情報で特定される場所についてその内容に応じた所定のアイコン画像を描画する処理が行われる。
一方のコスト修正部50は、交通情報(渋滞情報)が対応づけられているリンクのコストをこの渋滞情報に基づいて修正する。例えば、渋滞情報として渋滞度のみが含まれる場合には、この渋滞度(順調、混雑、渋滞)に応じた重み付け係数を元の静的コストに乗算することにより、各リンクに対応するコストの修正が行われる。例えば、「順調」の場合の重み付け係数が1、「混雑」の重み付け係数が2、「混雑」の重み付け係数が4に設定されているものとすると、渋滞度の内容に応じたこれらの重み付け係数が元の静的コストに乗算される。また、渋滞情報として渋滞度と旅行時間の両方が含まれる場合には、この旅行時間に対応するコストとなるように、各リンクのコストの修正が行われる。なお、コスト修正部50によるコストの修正は、従来から行われている渋滞情報に基づく修正方法をそのまま適用することができる。
他方のコスト修正部52は、隣接するリンク間の各ノードに着目し、このノードから退出する複数のリンクを抽出するとともに、これらの抽出した複数のリンクの中に交通情報(渋滞情報)が対応づけられた第1のリンクと、対応づけられていない第2のリンクとが混在する場合に、第1のリンクの中で渋滞度(混雑、渋滞の程度)が最も激しいリンクのコスト修正部50による修正後のコストを用いて、第2のリンクのコストを修正する。
具体的には、渋滞度(混雑、渋滞の程度)が最も激しい第1のリンクは、コスト修正部50による修正後のコストの中で、単位距離あたりのコストが最大となる第1のリンクであり、コスト修正部52は、この最大となる単位距離あたりのコストを用いて第2のリンクのコストを修正する。
入力処理部60は、操作部3から入力される各種の操作指示に対応する動作を行うための命令をナビゲーションコントローラ1内の各部に向けて出力する。表示処理部70は、地図描画部14によって作成される地図画像描画データと、VICS情報描画部42によって作成される交通情報画像描画データとが入力されており、地図画像に交通情報画像を重ねた画像を表示装置5の画面に表示する。
上述した目的地設定部32が目的地設定手段に、地図バッファ10が地図データ格納手段に、VICS情報取得部40が交通情報取得手段に、コスト修正部50が第1のコスト修正手段に、コスト修正部52が第2のコスト修正手段に、経路探索処理部34が経路探索手段にそれぞれ対応する。
図2は、コスト修正部52によって交通情報なしのリンクのコスト修正方法を示す説明図である。図2において、N0、N1、N2はノードを、L1、L2、L3、L4はリンクをそれぞれ示している。
図2において、ノードN1からノードN2に向かうリンクL4のコストを修正する場合を考えるものとする。
リンクL4が起点となるノードN1に着目し、このノードN1から退出する4本のリンクL1〜L4について、退出方向の渋滞情報の有無を調べると、以下のようになる。
リンクL1:渋滞情報あり(混雑)、リンク長は100m、コストは50s、コスト修正部50による修正後の単位距離あたりのコストは0.5(s/m)、
リンクL2:渋滞情報あり(順調)、
リンクL3:渋滞情報あり(混雑)、リンク長は200m、コストは80s、コスト修正部50による修正後の単位距離あたりのコストは0.4(s/m)、
リンクL4:渋滞情報なし、リンク長150m。
上述したリンクL1〜L3が渋滞情報ありの第1のリンクであり、リンクL4が渋滞情報なしの第2のリンクということになる。コスト修正部52は、第1のリンクとして3本のリンクL1〜L3の単位距離あたりのコストを調べ、その中で最も大きい値0.5(s/m)を抽出し、この値にリンクL4の長さ150mを乗算することにより、リンクL4のコストを0.5×150=75sに修正する。
このように、本実施形態のナビゲーション装置100では、一のノードを挟んで交通情報(渋滞情報)ありのリンクと交通情報なしのリンクが混在している場合に、混雑、渋滞の程度が最も激しい交通情報ありのリンクのコストを用いて交通情報なしのリンクのコストが修正されるため、ある程度周囲の混雑、渋滞の状況を反映させることができ、精度の高い経路探索処理を行うことができる。また、交通情報なしのリンクのコストが、混雑、渋滞の程度が最も激しいリンクのコストを用いて大きい方に修正されるため、実際の道路状況(混雑、渋滞の程度)が不明の交通情報なしのリンクが優先的に選択されてしまうことを回避することができ、実際の道路状況を反映していない精度の低い経路探索処理が行われることを防止することが可能となる。
また、各ノードには、一のリンクから反対側車線を跨いで他のリンクに進入する場合の第1のコストと、一のリンクから反対側車線を跨がずに他のリンクに進入する場合の第2のコストが対応づけられており、第1のコストが第2のコストよりも大きい値に設定されているため、交差点を通過する際の実際の時間的な損失を考慮に入れた精度の高い経路探索処理を行うことができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態(図2)では、ノードN1から退出する4本のリンクL1〜L4の中でリンクL4のみが交通情報なしで、それ以外の3本のリンクL1〜L3が交通情報ありの場合について説明したが、交通情報なしのリンクが2本以上の場合や、交通情報ありのリンクが1本の場合についても同様に本発明を適用することができる。例えば、交通情報なしのリンクが2本以上の場合には、これらのリンクのそれぞれのコストを、交通情報ありのリンクの中の最も大きい単位距離あたりのコストに一致させるように修正すればよい。また、交通情報ありのリンクが1本の場合には、このリンクの単位距離あたりのコストに一致させればよい。
また、一のノードから退出する複数のリンクの中に交通情報なしのリンクと交通情報ありのリンクが混在する場合に、交通情報ありのリンクの交通情報が全て「順調」の場合には、コスト修正部52による交通情報なしのリンクに対するコスト修正を省略するようにしてもよい。
また、コスト修正部52によるコスト修正を行うか否かを、修正後のコストの大小に応じて決定する変形例を採用するようにしてもよい。
(変形例1)
Nを正の値としたときに、コスト修正部52による修正前の第2のリンク(図2のリンクL4)のコストのN倍(例えば10倍)が第1の上限値として設定されている。コスト修正部52による第2のリンクのコストの修正は、第1の上限値を超えない範囲で行われる。すなわち、交通情報なしのリンクのコストを修正する場合に、修正前の静的コストのN倍を超えるような修正を行わないようにする。第1の上限値を超える場合には、第2のリンクのコストがこの第1の上限値に設定される。これにより、交通情報なしのリンクの修正後のコストが大きくなりすぎて推定によるコスト修正の影響が過大になることを防止することができる。
(変形例2)
Mを正の値としたときに、混雑、渋滞の程度が最も激しいリンク(図2のリンクL3)のコスト修正部50による修正後のコスト(80s)のM倍(例えば10倍)が第2の上限値として設定されている。コスト修正部52による第2のリンクのコストの修正は、第2の上限値を超えない範囲で行われる。第2の上限値を超えることは一般に生じにくいが、交通情報なしのリンクのリンク長が他のリンクに比べて極端に長い場合などに起こりうる。第2の上限値を超える場合には、第2のリンクのコストがこの第2の上限値に設定される。これにより、交通情報なしのリンクの修正後のコストが大きくなりすぎて推定によるコスト修正の影響が過大になることを防止することができる。
(変形例3)
Lを正の値としたときに、修正前の第2のリンク(図2のリンクL4)のコストのL倍(例えば1倍)が下限値として設定されている。コスト修正部52による第2のリンクのコストの修正は、下限値未満にならない範囲で行われる。すなわち、交通情報なしのリンクの修正後のコストは、下限値未満にならないように設定される。下限値を下回る場合には、第2のリンクのコストがこの下限値に設定される。これにより、交通情報なしのリンクのコストを修正によって小さくすることにより、このリンクに優先的に車両を誘導してしまうことを防止することができる。
また、上述した実施形態では、VICSセンタから送られてくる交通情報を受信してリンクのコスト修正を行うようにしたが、各車両から取得した道路の混雑等を示す情報(プローブ情報)を所定のサーバで集計して作成した各道路(リンク)の交通情報を、VICSセンタから送られてくる交通情報の代わりに、あるいは、並行して受信してリンクのコスト修正を行うようにしてもよい。
上述したように、本発明によれば、一のノードを挟んで交通情報ありのリンクと交通情報なしのリンクが混在している場合に、混雑、渋滞の程度が最も激しい交通情報ありのリンクのコストを用いて交通情報なしのリンクのコストが修正されるため、ある程度周囲の混雑、渋滞の状況を反映させることができ、精度の高い経路探索処理を行うことができる。
1 ナビゲーションコントローラ
2 地図データ記憶装置
4 車両位置検出部
7 ビーコン送受信機
8 FM多重放送受信機
9 通信装置
10 地図バッファ
12 地図読出制御部
14 地図描画部
20 車両位置計算部
30 施設検索部
32 目的地設定部
34 経路探索処理部
36 経路誘導処理部
40 VICS情報取得部
42 VICS情報描画部
50、52 コスト修正部
100 ナビゲーション装置

Claims (6)

  1. 目的地を設定する目的地設定手段と、
    道路に対応する複数のリンクのそれぞれについて通過時間としてのコストを含む地図データを格納する地図データ格納手段と、
    車両外部から送られてくる交通情報を取得する交通情報取得手段と、
    前記交通情報が対応づけられている前記リンクのコストを前記交通情報に基づいて修正する第1のコスト修正手段と、
    隣接するリンク間の各ノードに着目し、このノードから退出する複数のリンクを抽出するとともに、これらの抽出した複数のリンクの中に前記交通情報が対応づけられた第1のリンクと対応づけられていない第2のリンクとが混在する場合に、前記第1のリンクの中で混雑、渋滞の程度が最も激しいリンクの前記第1のコスト修正手段による修正後のコストを用いて、前記第2のリンクのコストを修正する第2のコスト修正手段と、
    前記第1および第2のコスト修正手段によって修正された後のコストを用いて前記目的地までの走行経路を探索する経路探索手段と、
    を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
  2. 請求項1において、
    前記混雑、渋滞の程度が最も激しい前記第1のリンクは、前記第1のコスト修正手段による修正後のコストの中で、単位距離あたりのコストが最大となる前記第1のリンクであり、
    前記第2のコスト修正手段は、最大となる前記単位距離あたりのコストを用いて前記第2のリンクのコストを修正することを特徴とするナビゲーション装置。
  3. 請求項1または2において、
    Nを正の値としたときに、修正前の前記第2のリンクのコストのN倍が第1の上限値として設定されており、
    前記第2のコスト修正手段による前記第2のリンクのコストの修正は、前記第1の上限値を超えない範囲で行われることを特徴とするナビゲーション装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項において、
    Mを正の値としたときに、混雑、渋滞の程度が最も激しいリンクの前記第1のコスト修正手段による修正後のコストのM倍が第2の上限値として設定されており、
    前記第2のコスト修正手段による前記第2のリンクのコストの修正は、前記第2の上限値を超えない範囲で行われることを特徴とするナビゲーション装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項において、
    Lを正の値としたときに、修正前の前記第2のリンクのコストのL倍が下限値として設定されており、
    前記第2のコスト修正手段による前記第2のリンクのコストの修正は、前記下限値未満にならない範囲で行われることを特徴とするナビゲーション装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項において、
    前記ノードには、一のリンクから反対側車線を跨いで他のリンクに進入する場合の第1のコストと、一のリンクから反対側車線を跨がずに他のリンクに進入する場合の第2のコストが対応づけられており、前記第1のコストが前記第2のコストよりも大きい値に設定されており、
    前記経路探索手段は、前記ノードに対応する前記第1および第2のコストを用いて走行経路の探索を行うことを特徴とするナビゲーション装置。
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