(57)【要約】【課題】変位部材を使用することによってフィルム状部材が変形して高さが変化し、適正な負圧範囲を外れるようになって安定した滴吐出を行えなくなる。【解決手段】ヘッドタンク３のタンクケース３１の外側には、一端部を支点５２で回転可能に支持された変位部材５１が配置され、変位部材５１にはマグネット（磁石）５３が取り付けられ、圧縮バネ３４はマグネット５３による磁力が作用する材質（磁性材料）で形成されて、変位部材５１は磁力によってフィルム状部材３３の外面に接触している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体容器であって、
一面が開口した開口部を有し、内部に液体収容部を形成する容器本体と、
前記液体容器の前記開口部を閉じている、撓むことが可能なフィルム状部材と、
前記フィルム状部材に対して前記液体収容部の外方に向けて勢いを付ける弾性部材と、
前記フィルム状部材の変形に追従して変位する変位部材と、を備え、
前記変位部材は、磁力によって前記フィルム状部材の外面に接触している
ことを特徴とする液体容器。
【請求項２】
前記変位部材に磁石が配置され、前記弾性部材が磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
【請求項３】
液体吐出ヘッドと請求項１又は２に記載の液体容器を一体にしたことを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の液体容器、若しくは、請求項３に記載の液体吐出ヘッドユニットを備えてい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】
本発明は液体容器、液体吐出ヘッドユニット及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置、例えばインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
従来、液体吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体容器として、一面が開口した開口部を有し、内部に液体収容部を形成する容器本体と、液体容器の開口部を閉じている、撓むことが可能なフィルム状部材と、フィルム状部材に対して液体収容部の外方に向けて勢いを付ける弾性部材と、フィルム状部材の変形に追従して変位する変位部材とを備えるものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１５１９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の液体容器にあっては、圧縮ばねの復元力によって変位部材をフィルム部材に押し当てているために、経時的に、フィルム部材の高さ（フィルム部材に対向する液体収容部の面からの高さ）が低くなるように変形することがある。
【０００６】
このようにフィルム部材の高さが経時的に変化すると、フィルム部材の変形可能量が小さくなって形成できる負圧範囲が小さくなるという課題が生じる。この場合、変位部材に押し付け力を与える圧縮ばねの復元力を弱くすると、変位部材のばたつきが生じ易くなるという課題が生じることになる。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、変位部材を使用することによるフィルム状部材の変形を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体容器は、
液体吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体容器であって、
一面が開口した開口部を有し、内部に液体収容部を形成する容器本体と、
前記液体容器の前記開口部を閉じている、撓むことが可能なフィルム状部材と、
前記フィルム状部材に対して前記液体収容部の外方に向けて勢いを付ける弾性部材と、
前記フィルム状部材の変形に追従して変位する変位部材と、を備え、
前記変位部材は、磁力によって前記フィルム状部材の外面に接触している
構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、変位部材を使用することによるフィルム状部材の変形を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドユニットの外観斜視説明図である。
【図２】同じく側断面説明図である。
【図３】同じく図２のＡ−Ａ線に沿うヘッドタンクの模式的断面説明図である。
【図４】同ヘッドタンクの作用説明に供する模式的断面説明図である。
【図５】同実施形態のヘッドタンクにおけるインク排出量と負圧特性の関係の一例を示す説明図である。
【図６】同じく変位部材がタンクケースに接触した後の負圧の変換の説明に供する説明図である。
【図７】比較例のヘッドタンクの模式的断面説明図である。
【図８】比較例のヘッドタンクにおけるインク排出量と負圧特性の関係の一例を示す説明図である。
【図９】同じくフィルム状部材の初期高さが低くなったときのインク排出量と負圧特性の関係の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るヘッドタンクの模式的断面説明図である。
【図１１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す機構部の側面説明図である。
【図１２】同機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る液体容器を含む液体吐出ヘッドユニットについて図１及び図２を参照して説明する。図１は同液体吐出ヘッドユニットの外観斜視説明図、図２は同じく側断面説明図である。
【００１２】
この液体吐出ヘッドユニット１は、液滴を吐出する液体吐出ヘッド２と、液体吐出ヘッド２に供給するインク（液体）を一時的に貯留する本発明に係る液体容器であるヘッドタンク３とをフィルタユニット４を介して一体化したものである。
【００１３】
なお、液体吐出ヘッドユニット１は、液体吐出ヘッド２とヘッドタンク３とが常時一体の構成と、液体吐出ヘッド２とヘッドタンク３が別体で使用時に一体とされる構成のいずれでもよい。ここでは前者の構成としている。
【００１４】
液体吐出ヘッド２は、液滴を吐出するノズル２１が形成されたノズル板２２と、ノズル２１が連通する液室２３を形成する流路板２４と、各液室２３にインクを供給する共通液室などを形成するフレーム部材２５とを備えている。そして、図示しないが、液室２３内のインクを加圧するアクチュエータ手段を備えている。
【００１５】
ヘッドタンク３は、容器本体（以下「タンクケース」という。）３１の一面に設けた開口部３１ａを撓むことが可能なフィルム状部材３３で閉じて液体収容部３２を形成している。フィルム状部材３３は、タンクケース３１の開口部３１ａの周囲の接合部に溶着（又は接着）で接合している。なお、「フィルム状」とはフィルムや膜などを含む意味である。
【００１６】
そして、収容部３２内部には、タンクケース３１とフィルム状部材３３の天面３３ａとの間に、フィルム状部材３３に対して外方に向けて勢いを付ける弾性部材である圧縮バネ３４を設けている。
【００１７】
また、タンクケース３１の側面上部には収容部３２を大気に開放するための大気開放機構３９を備えている。また、タンクケース３１の上部には図示しないメインタンクとの間を通じる供給チューブを接続するチューブ接続部４０が設けられている。さらに、タンクケース３１の上部には収容部３２内のインクを検出するための２本の検知電極４１が設けられている。
【００１８】
このヘッドタンク３では、インクが充填された収容部３２内の空気又はインクを排出することによって、収容部３２内の体積変化に応じてフィルム状部材３３が凹む（変形する）。このフィルム状部材３３の凹みに応じて収容部３２内に設置された圧縮バネ３４が縮むことにより、負圧が発生する。
【００１９】
フィルタユニット４には、ヘッドタンク３から液体吐出ヘッド２に供給されるインク中のゴミなどを除去するフィルタ４４が設けられている。
【００２０】
次に、このヘッドタンク３におけるフィルム状部材３３の変形（変位）を検出するための変位部材の構成について図３を参照して説明する。図３は図２のＡ−Ａ線に沿う模式的平断面説明図である。
【００２１】
ヘッドタンク３のタンクケース３１の外側には、一端部を支点５２で回転可能に支持された変位部材（フィラ）５１が配置されている。この変位部材５１にはフィルム状部材３３との接触面側にグネット（磁石）５３が取り付けられている。
【００２２】
一方、圧縮バネ３４は、マグネット５３による磁力が作用する材質（磁性材料）で形成されている。
【００２３】
これにより、変位部材５１は、磁力によってフィルム状部材３３の外面に接触している状態になる。なお、ここでは、圧縮ばね３４と磁力で引き合うようにしているが、フィルム状部材３３の例えば天面３３ａに磁石にくっ付くプレート状部材などを貼り付けてもよい。
【００２４】
このように構成したので、図４（ａ）に示すように、収容部３２内のインクが消費される（液体残量が減少する）に従って、フィルム状部材３３は、圧縮バネ３４を縮めながら収容部３２内側に向かって変形する。このとき、変位部材５１は圧縮バネ３４と磁力で結合しているので、フィルム状部材３３の変化（変形）に追従して支点５２を中心に回転する。
【００２５】
そして、収容部３２内のインク残量が所定量以下になると、図４（ｂ）に示すように、変位部材５１はタンクケース３１に接触する。
【００２６】
この状態から更にインクが消費されると、図４（ｃ）に示すように、フィルム状部材３３が変形して（縮み）、フィルム状部材３３と変位部材５１とは離れる。
【００２７】
このとき、変位部材５１のマグネット５３と圧縮バネ３４との間には磁力が作用しているので、変位部材５１はタンクケース３１から離れず、固定されたままとなる。したがって、変位部材５１がばたつくことはない。
【００２８】
なお、フィルム状部材３３と変位部材５１とが離れた図４（ｃ）の状態では、マグネット５３によってフィルム状部材３３を外側に引く力が作用するため、一時的に負圧が高くなる。
【００２９】
しかしながら、図４（ｄ）に示すように、フィルム状部材３３と変位部材５１とが離れるに従って、作用する磁力は弱くなるので、負圧への影響を徐々に弱くなる。
【００３０】
ここで、本実施形態のヘッドタンクにおける負圧特性の説明に供するため、比較例のヘッドタンク３について図７を参照して説明する。
【００３１】
この比較例は、変位部材５１を圧縮ばね１５２によってフィルム状部材３３に押し当てて接触させている。したがって、図７（ａ）に示す状態からインクが消費されることによって、図７（ｂ）に示すように、フィルム状部材３３が内方側に変形すると、変位部材５１もフィルム状部材３３に追従して変位する。
【００３２】
この比較例のヘッドタンクにおけるインク排出量と負圧（ノズルに掛かる圧力）の関係について図８を参照して説明する。
【００３３】
図８は、横軸に満タン時（左端）からのインク排出量を、縦軸に負圧を示している。ここで、ノズル２１から液垂れを生じないでメニスカスを保持し、正常な滴吐出を行うことができる負圧値の範囲を「使用可能負圧範囲Ａ」とする。この使用可能負圧範囲Ａに対応するインク排出量は使用可能排出量範囲Ｂとなる。
【００３４】
そこで、ヘッドタンク３の排出量が使用可能排出量Ｂの範囲内で設定した使用排出量範囲Ｃの範囲内になるように、ヘッドタンク３へのインク供給を行うことでヘッドタンク３の液体残量を制御するようにしている。
【００３５】
ここで、まず、ヘッドタンク３を満タンにしたときには、ヘッドタンク３のインク液面との水頭差分の圧力（正圧）が掛かっている。そこで、ノズル２１からインクを吸引排出する（初期吸引を行う）ことにより、ヘッドタンク３内のインクを消費する。これにより、フィルム状部材３３が圧縮バネ３４を縮めながら凹み、圧縮バネ３４が縮むことでフィルム状部材３３に外方への復元力が作用して、ヘッドタンク３内に負圧が発生する。
【００３６】
そして、初期吸引によるインク排出量の増加に従って徐々に圧力が減少し（負圧が増加し）、使用可能負圧範囲Ａの下限負圧（初期負圧）に達する。このときのインク排出量は初期吸引量に相当する。
【００３７】
ここで、使用排出量範囲Ｃはヘッドタンク３の内容積（収容部３２の内容積）に依存しており、収容部３２の内容積はフィルム状部材３３の高さにより規定されることになる。
【００３８】
一方、比較例のヘッドタンク３では圧縮バネ１５２によるバネ圧が、常時、変位部材５１に作用していることから、フィルム状部材３３及び圧縮バネ３４は常に内側に向かって押されている。
【００３９】
そのため、経時的に、フィルム状部材３３の初期高さが低くなり、収容部３２の内容積が減少する。
【００４０】
このように、収容部３２の内容積が減少した状態（フィルム状部材３３の高さが低下した状態）では、図９に示すように、フィルム状部材３３が正常高さの状態のときよりも、少ない排出量（吸引量）で、使用可能負圧範囲Ａの下限負圧（初期負圧）に達する。
【００４１】
その結果、フィルム状部材３３の高さが正常なときの使用可能負圧範囲Ａの上限負圧に対応するインク排出量まで使用すると、使用可能負圧範囲Ｃの上限負圧以上の負圧に達してしまうことになる。
【００４２】
そのため、図９に示すように、使用可能排出量範囲Ｂに対して設定している使用排出量範囲Ｃがずれてしまうことになり、正常な滴吐出を行うことができなくなる。
【００４３】
この場合、圧縮バネ１５２のバネ圧を下げることでフィルム状部材３３の変形を低減できるが、圧縮バネ１５２のバネ圧が弱くなると、変位部材５１がばたつくという不都合が生じる。
【００４４】
そこで、本実施形態のヘッドタンク３におけるインク排出量と負圧の関係について図５を参照して説明する。
【００４５】
本実施形態のヘッドタンク３においては、変位部材５１と圧縮バネ３４とが磁力で結合しているだけであるので、フィルム状部材３３や圧縮バネ３４を内方側に常時押している力は作用していない。
【００４６】
したがって、フィルム状部材３３が変形して高さが低くなることはなく、比較例のようにフィルム状部材３３の変形による使用可能排出量範囲Ｂと使用排出量範囲Ｃとのずれを防止でき、正常な滴吐出を安定して行うことができる。
【００４７】
ここで、本実施形態のヘッドタンク３の負圧特性は、初期吸引から変位部材５１がタンクケース３１に接触する時点（図９のＡ部）までは、正常な比較例のヘッドタンクの負圧特性と同じである。
【００４８】
ただし、変位部材５１がタンクケース３１に接触した後は、磁力によって圧縮バネ３４を外側に引く力が働くため、負圧が一時的に高くなる。しかし、磁力はフィルム状部材３３が離れるに連れて弱くなるため、圧縮バネ３４が完全に縮んだ時点（図９のＢ部）では、正常な比較例のヘッドタンク３の負圧特性とほとんど差がなくなる。
【００４９】
つまり、図６に示すように、変位部材５１がタンクケース３１に接触したときには、圧縮バネ３４の復元力と磁石５３による引っ張り力が作用するために、圧縮バネ３４の復元力だけのときよりも負圧が高くなる。
【００５０】
しかし、フィルム状部材３３が変位部材５１から離れるに従って圧縮バネ３４が磁石５３から離れることになって磁力が弱くなるので、負圧も低下することになる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態の説明に供する模式的平断面説明図である。
【００５２】
本実施形態では、２つのヘッドタンク３を、各変位部材５１が対向する関係で配置している。
【００５３】
この場合、各変位部材５１のマグネット５３Ａ、５３Ｂをずらして配置して、マグネット５３Ａ、５３Ｂが引き合うことを防止している。なお、変位部材５１は十分に絶磁できる素材で形成することが好ましい。
【００５４】
次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は同装置の機構部の側面説明図、図１２は同機構部の要部平面説明図である。
【００５５】
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置である。左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００５６】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド２３４を搭載している。記録ヘッド２３４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００５７】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する。一方の記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を吐出する。他方の記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。
【００５８】
また、記録ヘッド２３４のヘッドタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニットによって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【００５９】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向する分離パッド２４４を備える。この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【００６０】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備える。さらに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【００６１】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【００６２】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【００６３】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて、再度、カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【００６４】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャッピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）を備えている。また、維持回復機構２８１は、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００６５】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置している。この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００６６】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送される。更に用紙２４２は先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００６７】
そして、帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【００６８】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【００６９】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体容器を備えるので、安定した液体供給を行うことができて、高画質画像を安定して形成することができる。
【００７０】
なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味である。被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
【００７１】
また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。
【００７２】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
【００７３】
また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【００７４】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１  液体吐出ヘッドユニット
２  液体吐出ヘッド
３  サブタンク（液体容器）
４  フィルタユニット
３１  タンクケース
３１ａ  開口部
３２  収容部
３３  フィルム状部材
３４  圧縮スプリング
５１  変位部材
５３  マグネット
２３３  キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ  記録ヘッド
【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】
2014237242.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014237242.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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