(57)【要約】【課題】トナーの攪拌不足によるトナーの帯電不良を抑えることによって、「かぶり」の発生を抑制することが出来る現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】現像装置が、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像容器に回転可能に設けられ、現像剤を攪拌搬送する攪拌手段と、現像容器にトナーを補給するトナー補給手段とを、具備する現像装置であって、現像容器の内部のトナーの濃度を検出するトナー濃度検出手段と、トナー濃度検出手段の検出結果に基づいて、トナーの消費された領域におけるトナー濃度が所定のしきい値より低いと判断すると、トナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの総補給量を、トナーの消費された領域を中心に分散的にトナー補給手段に補給させる制御部とを、具備する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器に回転可能に設けられ、前記現像剤を攪拌搬送する攪拌手段と、
前記現像容器にトナーを補給するトナー補給手段とを、具備する現像装置であって、
前記現像容器の内部のトナーの濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
トナー濃度検出手段の検出結果に基づいて、トナーの消費された領域におけるトナー濃度が所定のしきい値より低いと判断すると、トナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの総補給量を、トナーの消費された領域を中心に分散的にトナー補給手段に補給させる制御部とを、
具備することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー補給手段は、回転運動によってトナーを補給する補給モータを有し、
前記制御部は、前記補給モータの回転速度の調節によって、トナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの総補給量を、トナーの消費された領域を中心に分散的にトナー補給手段に補給させることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー補給手段は、回転運動によってトナーを補給する補給モータを有し、
前記制御部は、前記補給モータのＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率の調節によって、トナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの総補給量を、トナーの消費された領域を中心に分散的にトナー補給手段に補給させることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、トナー濃度検知手段の検知結果に基づいたトナー補給をより適正なものとし、所望の画像濃度を得ることができるトナー補給制御装置が開示されている。
このトナー補給制御装置では、トナー濃度検知手段は、現像装置内のトナー濃度を検知し、感度情報を記憶する記憶装置を有し、トナー補給制御手段は、トナー補給量及びトナー補給量の補正値を算出する演算手段と、算出されたトナー補給量及びトナー補給量補正値を記憶する記憶手段とを有し、画像面積率に基づいてトナー補給量を算出し、トナー補給前後の現像装置内のトナー濃度検知手段による検知結果とトナー濃度検知手段の記憶装置内の感度情報とに基づいて、数式からトナー補給量補正値を算出し、当該トナー補給量補正値を記憶手段に記録する。このようにトナー補給制御装置では、トナー濃度検知手段の感度から、トナー補給量のばらつきを知ることができ、トナー補給装置の補給制御に差があったとしても、トナー補給量のばらつきを補正することによって、安定したトナー補給量制御が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０４５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術では、画像面積率に基づいてトナー補給量を算出し、トナー補給前後の現像装置内のトナー濃度検知手段による検知結果とトナー濃度検知手段の記憶装置内の感度情報とに基づいて数式からトナー補給量補正値を算出し、トナー補給量及び補正値に基づいてトナーの補給量を制御することによって、ばらつきのない安定したトナー補給量制御が可能になる。しかしながら、上記従来技術では、局所的にトナーが大量に消費された場合に、現像装置内のトナーが大量に消費された箇所に、大量にトナーを補給しなければない為に、トナーの攪拌不足による帯電不足が発生してしまう可能性が高い。そして、このトナーの帯電不足が原因となって、「かぶり」が発生してしまう。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、トナーの攪拌不足によるトナーの帯電不良を抑えることによって、「かぶり」の発生を抑制することが出来る現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、現像装置に係る第１の解決手段として、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に回転可能に設けられ、前記現像剤を攪拌搬送する攪拌手段と、前記現像容器にトナーを補給するトナー補給手段とを、具備する現像装置であって、前記現像容器の内部のトナーの濃度を検出するトナー濃度検出手段と、トナー濃度検出手段の検出結果に基づいて、トナーの消費された領域におけるトナー濃度が所定のしきい値より低いと判断すると、トナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの総補給量を、トナーの消費された領域を中心に分散的にトナー補給手段に補給させる制御部とを、具備するという手段を採用する。    
【０００７】
本発明では、現像装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記トナー補給手段は、回転運動によってトナーを補給する補給モータを有し、前記制御部は、前記補給モータの回転速度の調節によって、トナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの総補給量を、トナーの消費された領域を中心に分散的にトナー補給手段に補給させるという手段を採用する。
【０００８】
本発明では、現像装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記トナー補給手段は、回転運動によってトナーを補給する補給モータを有し、前記制御部は、前記補給モータのＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率の調節によって、トナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの総補給量を、トナーの消費された領域を中心に分散的にトナー補給手段に補給させるという手段を採用する。
【０００９】
また、本発明では、画像形成装置に係る第１の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段を採用する現像装置を具備するという手段を採用する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像装置が、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像容器に回転可能に設けられ、現像剤を攪拌搬送する攪拌手段と、現像容器にトナーを補給するトナー補給手段とを、具備する現像装置であって、現像容器の内部のトナーの濃度を検出するトナー濃度検出手段と、トナー濃度検出手段の検出結果に基づいて、トナーの消費された領域におけるトナー濃度が所定のしきい値より低いと判断すると、トナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの総補給量を、トナーの消費された領域を中心に分散的にトナー補給手段に補給させる制御部とを、具備する。
このように、現像装置では、短時間で大量のトナーをトナー補給手段か現像容器へ補給しないことによって、トナーの攪拌不足による帯電不良を抑えることが出来る為、「かぶり」の発生を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る複写機Ａの機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る複写機Ａの概略構成を示す透視正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る複写機Ａの現像装置４４の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る複写機Ａの現像装置４４の線視Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る複写機Ａの回転速度登録テーブルを示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る複写機Ａと、従来の複写機とのトナー補給速度及び補給時間を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る複写機Ａと、従来の複写機とのトナー濃度毎のトナー補給速度、トナー補給時間、トナー総補給量及びかぶりの発生の有無を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る複写機Ａが、間欠的にトナーを補給する場合のトナー補給速度及び補給時間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、本発明の画像形成装置の一つである複写機に関する。
まず、本実施形態に係る複写機Ａの構成について、図１及び図２を参照して、説明する。図１は、本実施形態に係る複写機Ａの機能ブロック図であり、図２は、本実施形態に係る複写機Ａの概略構成を示す透視正面図である。
【００１３】
本実施形態の複写機Ａは、図１に示すように、画像読取部１、画像データ記憶部２、画像処理部３、用紙搬送／画像形成部４、操作表示部５及び制御部６を備えている。
画像読取部１は、ＡＤＦ（自動原稿送り装置）とＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ等を備え、制御部６の制御の下、ＡＤＦによって順次給紙される原稿の画像をＣＣＤセンサに読み取らせ、原稿画像に基づく原稿画像データを出力する。なお、画像読取部１は、原稿画像データを制御部６へ出力し、一方、制御部６は、原稿画像データを画像データ記憶部２に記憶させる。
【００１４】
画像データ記憶部２は、ハードディスク等の外部記憶装置または／及びフラッシュメモリ等の半導体メモリから構成されており、制御部６の制御の下、画像読取部１が読み取った原稿画像データを記憶する。
画像処理部３は、制御部６の制御の下、画像データ記憶部２が記憶する原稿画像データへ必要に応じて各種画像処理を施すことによって印刷形式の画像データ（印刷形式画像データ）へ変換し、当該印刷形式画像データを出力する。
【００１５】
例えば、画像読取部１がカラーの原稿画像を読み取った場合には、画像データ記憶部２が記憶する原稿画像データはＲＧＢ（Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルー）画像データとなる為、画像処理部３は、このＲＧＢ画像データを、例えばＹＭＣＫ画像データ（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックを基準色とする画像データ）へ変換し、当該印刷形式画像データを出力する。
【００１６】
用紙搬送／画像形成部４は、制御部６の制御の下、画像処理部３から入力された印刷形式画像データに基づいて、用紙トレイから搬送した印刷用紙にトナーを転写し、当該トナーの定着処理を行うことによって、印刷用紙に画像を形成するものであり、図２に示すように、感光ドラム４１、帯電装置４２、露光装置４３、現像装置４４、クリーニングユニット４５、定着装置４６等を備える構成となっている。なお、感光ドラム４１は、本実施形態における像担持体である。
【００１７】
感光ドラム４１は、その周面上に静電潜像が形成される円筒部材であり、図２の奥行き方向に延在して配置され、その周面に静電潜像及び当該静電潜像に基づくトナーから成る画像が形成されるものである。
帯電装置４２は、感光ドラム４１に対して対向配置されており、感光ドラム４１の周面を帯電状態にする。
露光装置４３は、感光ドラム４１の上方に配置されており、照射したレーザ光によって感光ドラム４１の周面を走査することで感光ドラム４１の周面上に静電潜像を形成するものである。
【００１８】
現像装置４４は、感光ドラム４１の周面へトナーを供給することによって感光ドラム４１の周面上に静電潜像に基づく画像を現像するものであり、感光ドラム４１に対して設けられている。
図３は、本実施形態に係る複写機Ａの現像装置４４の概略構成を示す断面図であり、図４は、本実施形態に係る複写機Ａの現像装置４４の線視Ｘ−Ｘに沿った断面図である。現像装置４４は、図３及び図４に示すように、現像容器４４１、第１スクリュー４４２、第２スクリュー４４３、磁気ローラ４４４、現像ローラ４４５、規制ブレード４４６、トナー濃度検出センサ４４７、トナーコンテナ４４８及び制御部６備える。そして、トナーコンテナ４４８が、本実施形態におけるトナー補給手段である。さらに、トナー濃度検出センサ４４７が、本実施形態におけるトナー濃度検出手段である。
【００１９】
現像容器４４１は、トナー及び磁性キャリアの二成分から構成される現像剤を収容するものであり、図４に示すように、第１搬送路４４１ａ、第２搬送路４４１ｂ、補給路４４１ｃ及び仕切壁４４１ｄを備える。
第１搬送路４４１ａは、現像剤を収容するものであり、第１スクリュー４４２が配設されている。また、第２搬送路４４１ｂは、現像剤を収容するものであり、第２スクリュー４４３が配設されている。そして、第１搬送路４４１ａと第２搬送路４４１ｂとは、仕切壁４４１ｄを介して並設されて、その両端部において互いに連通している。
補給路４４１ｃは、第２搬送路４４１ｂの一端側（図４における左端側）に、第１搬送路４４１ａの長さより延出するように形成され、その上部には、トナーコンテナ４４８からトナーが補給される補給口４４１ｃ‐１が形成される。
【００２０】
第１スクリュー４４２は、第１搬送路４４１ａ内の現像剤を攪拌しながら搬送するものであり、第１搬送路４４１ａの長さ方向に亘って設けられ、当該長さ方向に延びる回転軸周りに回転自在に支持され、制御部６の制御の下、駆動装置（図示略）の回転駆動によって回転する。
【００２１】
第２スクリュー４４３は、第２搬送路４４１ｂ内の現像剤を攪拌しながら搬送するものであり、第２搬送路４４１ｂと補給路４４１ｃとに跨って、且つ、第２搬送路４４１ｂと補給路４４１ｃとの長さ方向に亘って設けられ、該長さ方向（搬送方向）に延びる回転軸周りに回転自在に支持され、制御部６の制御の下、駆動装置（図示略）の回転駆動によって回転する。そして、第１スクリュー４４２と第２スクリュー４４３とが、制御部６の制御の下、お互いの逆方向に回転することによって逆方向に搬送し、現像剤は、第１搬送路４４１ａ及び第２搬送路４４１ｂを図４に示すように反時計回り方向に攪拌されながら循環する。
【００２２】
磁気ローラ４４４は、内部に複数の磁極を有する磁性体と、前記磁性体を内包し回転可能意な非磁性のスリーブからなるローラであり、その周面上に磁性キャリアとトナーからなる磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシを用いてトナーを現像ローラ４４５へ供給するものである。
現像ローラ４４５は、磁気ローラ４４４から供給されたトナーを飛翔させることによって感光ドラム４１へ供給するものである。
【００２３】
規制ブレード４４６は、磁気ローラ４４４に対向配置されると共に磁気ローラ４４４の周面上に形成される磁気ブラシの厚さを規定するものであり、例えばＳＵＳ材料やアルミニウム材料によって形成されている。
トナー濃度検出センサ４４７は、図４に示すように、制御部６に電気的に接続し、現像容器４４１内の現像剤中のトナーと磁性キャリアとの濃度（割合）を検出すると共に、当該検出結果を制御部６へ出力する。
【００２４】
トナーコンテナ４４８は、現像容器４４１へ補給するトナーを収容するものであり、現像装置４４に対して設けられ、現像装置４４の上方に配置されている。このトナーコンテナ４４８は、補給モータ（不図示）に駆動連結されており、制御部６の制御の下、補給モータを回転することによって現像容器４４１へトナーを補給する。そして、トナーコンテナ４４８は、補給モータの回転速度変更によって、単位時間あたりのトナーの補給量（トナー補給速度）を調整する。なお、トナーコンテナ４４８では、補給モータの回転速度が高い程、トナー補給速度は高くなる。
制御部６は、現像装置４４の制御だけではなく、複写機Ａの全体動作の制御を行うものである。制御部６の詳細については、後述する。
【００２５】
クリーニングユニット４５は、感光ドラム４１から印刷用紙へ画像が転写された後に、感光ドラム４１に残存するトナーを除去するクリーニングローラやクリーニングブレード等を有するものであって、感光ドラム４１に対向配置されている。
定着装置４６は、熱及び圧力を加えることによって、感光ドラム４１から印刷用紙へ転写されたトナーを印刷用紙に定着させるものであり、印刷用紙の搬送経路に配置されている。
【００２６】
操作表示部５は、スタートキー、ストップ／クリアキー、電源キー、テンキー（数値入力キー）、タッチパネル９ａ及びその他の各種操作キーを備えており、それぞれのキーの操作指示を制御部６へ出力すると共に、制御部６の制御の下、タッチパネルへ種々の画面を表示する。
【００２７】
制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される並びに上記画像読取部１、画像データ記憶部２、画像処理部３、用紙搬送／画像形成部４及び操作表示部５と信号の入出力をそれぞれ行うインタフェース回路等から構成されており、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラム及び回転速度登録テーブルと、操作表示部５が受け付ける操作指示とに基づいて複写機Ａの全体動作を制御する。
【００２８】
図５は、上記回転速度登録テーブルを示す模式図である。この回転速度登録テーブルは、現像容器４４１のトナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの補給におけるトナーコンテナ４４８の補給モータの回転速度が登録されたデータテーブルである。なお、回転速度登録テーブルのトナー濃度では、レベル１が最も高い水準のトナー濃度であることを示し、レベル８へ向かうに従って、トナー濃度が低くなる。すなわち、レベル８は、トナー濃度が最も低い水準であることを示している。
【００２９】
次に、上記構成の本実施形態に係る複写機Ａの動作について、説明する。
まず、複写機Ａによって原稿を複写しようとするユーザは、画像読取部１のＡＤＦに原稿をセットする。そして、ユーザは、操作表示部５が有するスタートキーを押下することによって、複写機Ａにコピー処理を開始させる。
【００３０】
制御部６は、スタートキーの押下によってコピー処理開始指示を操作表示部５が受け付けると、第１スクリュー４４２及び第２スクリュー４４３を回転させることによって、現像容器４４１の現像剤を循環させる。該循環により第１搬送路４４１ａに至った現像剤の一部は、磁気ローラ４４４の周面に磁着して磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、規制ブレード４４６により厚さを規制され、所望の量のトナーが現像ローラ４４５へ供給される。現像ローラ４４５は、対向する感光ドラム４１へ磁気ローラ４４４から受け取ったトナーを供給することにより、感光ドラム４１に静電潜像に基づく画像を現像する（現像動作）。上記現像動作に伴い、現像容器４４１内部のトナーが減少する。
【００３１】
トナー濃度検出センサ４４７は、所定の時間間隔毎に現像容器４４１内のトナー及び磁性キャリアの濃度を検出すると共に、該検出結果を制御部６へ出力する。
制御部６は、トナー濃度検出センサ４４７の検出結果に基づいて、現像容器４４１の各領域におけるトナーの濃度を判断し、現像容器４４１のトナーの濃度及び回転速度登録テーブルに基づいて、トナーコンテナ４４８の補給モータの回転速度を決定し、決定した回転速度で補給モータをトナーコンテナ４４８に回転させる。
【００３２】
そして、その際、制御部６は、図５の回転数登録テーブル基づいて、レベル１〜４のトナーの濃度では低くなるに従って、トナーコンテナ４４８の補給モータの回転速度を上昇させるが、トナー濃度がレベル５になると、レベル５における回転速度以上にトナーコンテナ４４８の補給モータの回転速度を上昇させない。このように、制御部６では、トナーコンテナ４４８の補給モータの回転速度に上限値を設ける、すなわちトナー補給速度に上限値を設けている。
【００３３】
図６は、本実施形態に係る複写機Ａと、従来の複写機とのトナー補給速度及び補給時間を示す図である。図６の（ａ）は、複写機Ａのトナー濃度がレベル８である場合におけるトナー補給速度及びトナー補給時間を示し、図６の（ｂ）は、従来の複写機のトナー濃度がレベル８である場合におけるトナー補給速度及びトナー補給時間を示す。なお、図６の（ａ）及び（ｂ）の縦軸が、トナー補給速度であり、横軸はトナー補給時間である。複写機Ａでは、図６の（ａ）に示すよう、現像容器４４１のトナーの消費された領域のトナー濃度がレベル８である場合に、図６の（ｂ）に示す従来の複写機よりもトナー補給速度が低い為に、トナー補給時間が延びる。
【００３４】
このように、複写機Ａでは、現像容器４４１のトナーの消費された領域のトナー濃度がレベル５〜８であると判断すると、トナーの消費された領域のトナー濃度に応じたトナーの総補給量を、トナー補給時間を延ばして補給、すなわちトナーの総補給量を現像容器４４１のトナーの消費された領域を中心に分散的に補給する。そして、複写機Ａでは上記動作によって、図７示すように、「かぶり」が発生しなくなる。図７は、本実施形態係る複写機Ａと、従来の複写機とのトナー濃度毎のトナー補給速度、トナー補給時間、トナー総補給量及びかぶりの発生の有無を示す図である。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係る複写機Ａでは、制御部６が、トナー濃度検出センサ４４７の検出結果に基づいて、現像容器４４１の各領域におけるトナーの濃度を判断し、現像容器４４１のトナーの消費された領域のトナーの濃度が所定のしきい値より低い場合に、トナー補給速度を上限値以上上昇させないことによって、現像容器４４１のトナーの消費された領域を中心に分散的にトナーを補給する。このように、複写機Ａでは、短時間で大量のトナーをトナーコンテナ４４８から現像容器４４１へ補給しないことによって、トナーの攪拌不足による帯電不良を抑えることが出来る為、「かぶり」の発生を抑制することが出来る。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
【００３７】
（１）上記実施形態では、制御部６が、現像容器４４１のトナーの消費された領域のトナー濃度がレベル５〜８であると判断すると、回転数登録テーブルに基づいて、一定の回転速度でトナーコンテナ４４８に補給モータを回転させたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、制御部６は、現像容器４４１のトナーの消費された領域のトナー濃度がレベル５〜８であると判断した場合に、トナーコンテナ４４８の補給モータのＯＮ時間及びＯＦＦ時間の比率の調節によって、トナーの総補給量を現像容器４４１のトナーの消費された領域を中心に分散的に補給するようにしてもよい。
【００３８】
（２）上記実施形態では、制御部６が、トナー濃度が低くなった場合に、回転数登録テーブルに基づいて、図６の（ａ）に示すように一定のトナー補給速度でトナーコンテナ４４８にトナーを補給させたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、制御部６は、トナーを補給する際に、図８に示すように、トナー補給速度を変化させることによって、間欠的にトナーを補給するようにしてもよい。なお、図８は、本実施形態に係る複写機Ａが、間欠的にトナーを補給する場合のトナー補給速度及び補給時間を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ…複写機、１…画像読取部、２…画像データ記憶部、３…画像処理部、４…用紙搬送／画像形成部、５…操作表示部、６…制御部、４１…感光ドラム、４２…帯電装置、４３…露光装置、４４…現像装置、４４１…現像容器、４４１ａ…第１搬送路、４４１ｂ…第２搬送路、４４１ｃ…補給路、４４１ｃ‐１…補給口、４４１ｄ…仕切壁、４４２…第１スクリュー、４４３…第２スクリュー、４４４…磁気ローラ、４４５…現像ローラ、４４６…規制ブレード、４４７…トナー濃度検出センサ、４４８…トナーコンテナ、４５…クリーニングユニット、４６…定着装置
【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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