(57)【要約】【課題】露光ムラの発生を抑えて、高品位な画像を記録することができる露光装置、および、それを用いた記録装置を提供すること。【解決手段】単位露光部分に対応する複数の発光素子の中から、発光対象として特定する発光素子をランダムに選択する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定電位に帯電されて回転する感光ドラムを露光して、前記感光ドラム表面に潜像を形成する露光装置であって、
前記感光ドラムの回転軸の方向に対応する第１方向、および前記感光ドラムの回転方向に対応する第２方向に沿って、発光素子が二次元的に複数配備された発光素子パネルと、
前記発光素子の発光タイミングを制御する制御手段と、
を備え、
前記第２方向に沿う同一直線上に位置する複数の前記発光素子は、前記感光ドラムにおける単位露光部分に対応しており、
前記制御手段は、前記単位露光部分に対応する前記複数の発光素子のうちの少なくとも１つの発光素子を発光させるときに、前記発光対象の発光素子を前記単位露光部分に対応する前記複数の発光素子の中からランダムに選択することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御手段は、乱数を用いて前記発光対象の発光素子を選択することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記発光対象の発光素子を特定するための複数の特定パターンの中から、１つの特定パターンをランダムに選択することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記単位露光部分に対する前記複数の発光素子の総発光量を制御し、
前記総発光量を維持したまま、前記発光対象として特定する複数の発光素子の組み合わせをランダムに選択することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記単位露光部分に対応する前記複数の発光素子のうちの少なくとも２つの発光素子を発光させるときに、前記発光対象の少なくとも２つの発光素子の発光量の割合をランダムに変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記発光対象の少なくとも２つの発光素子の発光量の割合を設定するための複数の設定パターンの中から、１つの設定パターンをランダムに選択することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記制御手段は、発光させる発光素子の数と関連して、発光させる発光素子の発光量を変更することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記発光素子の駆動信号をＰＷＭ制御することにより、前記発光素子の発光量を変更することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項９】
前記単位露光部分に対して配備される発光素子の数は、前記単位露光部分に対する露光の程度が最大のときに必要とされる前記発光素子の数よりも多いことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１０】
前記発光素子パネルは、前記第１の方向において隣り合う端部同士が前記第２の方向において重なり合うように千鳥状に配備される第１および第２発光素子パネルを含み、
前記第２方向に沿う同一直線上に位置する前記第１および第２発光素子パネルの前記発光素子は、前記感光ドラムにおける前記単位露光部分に対応することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１１】
前記発光素子は有機ＥＬであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
露光装置によって形成した感光ドラムの潜像に基づいて、記録媒体に画像を記録する記録装置であって、
前記露光装置として、請求項１から１１のいずれかに記載の露光装置を備えることを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の単位露光部分を複数の発光素子を用いて多重露光させる露光装置、および、それを用いた記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多重露光方式の露光装置としては、特許文献１から６の記載の装置が知られている。これらの露光装置は、所定単位の露光部分を複数の発光素子を用いて露光させ、その露光の程度は、発光させる発光素子の数に応じて制御可能であるため、発光素子の個々の発光量のバラツキが露光に及ぼす影響を小さく抑えることができる。また、露光により形成された潜像に基づいて画像を記録する場合には、発光素子の個々の発光量のバラツキが記録画像に及ぼす影響を小さく抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２３１７７４号公報
【特許文献２】特開平２−１２２９５３号公報
【特許文献３】特開２０００−５２５９２号公報
【特許文献４】特開２００１−９６７９８号公報
【特許文献５】特開２００６−１３０７１３号公報
【特許文献６】特開２００９−２５５５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の露光装置においては、所定単位の露光部分を露光可能な複数の発光素子の中から、露光の程度に応じて、発光させるべき発光素子の数を設定する場合、発光させるべき発光素子の数と、発光させる発光素子の位置と、の関係が固定的に定められていた。そのため、露光により形成された潜像に基づいて、階調レベルが一定のハーフトーン画像を一定面積以上に渡って記録する場合に、その階調レベルに対応する数の発光素子が連続的に発光したり、発光する発光素子が規則的に変化したりする。その結果、発光素子毎の光量のバラツキの影響が記録画像に現れるおそれがある。例えば、記録濃度が２５％や５０％等のハーフトーンの背景色などを記録した場合に、濃度が高い部分または低い部分がすじ状に現れたり、紋様のように濃度が規則的に変化したりして、画像不良を生じるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、露光ムラの発生を抑えて、高品位な画像を記録することができる露光装置、および、それを用いた記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の露光装置は、所定電位に帯電されて回転する感光ドラムを露光して、前記感光ドラム表面に潜像を形成する露光装置であって、前記感光ドラムの回転軸の方向に対応する第１方向、および前記感光ドラムの回転方向に対応する第２方向に沿って、発光素子が二次元的に複数配備された発光素子パネルと、前記発光素子の発光タイミングを制御する制御手段と、を備え、前記第２方向に沿う同一直線上に位置する複数の前記発光素子は、前記感光ドラムにおける単位露光部分に対応しており、前記制御手段は、前記単位露光部分に対応する前記複数の発光素子のうちの少なくとも１つの発光素子を発光させるときに、前記発光対象の発光素子を前記単位露光部分に対応する前記複数の発光素子の中からランダムに選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、単位露光部分に対応する複数の発光素子の中から、発光対象として特定する発光素子をランダムに設定する。これにより、発光素子を規則的な発光パターンに基づいて発光させた場合に発生しやすい紋様のような濃度変化を回避することができる。また、発光素子の使用形態をランダムに変更することにより、発光素子における温度上昇および劣化の程度を略均一化して、発光素子間の温度および劣化の程度の差に起因する露光ムラの発生を抑えることができる。また、露光装置の寿命を延ばすことにもなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態における露光装置の要部の断面斜視図、（ｂ）は、（ａ）の発光素子パネルの平面図、（ｃ）は、（ａ）の発光素子パネルの制御部のブロック図ある。
【図２】（ａ）は、画像の記録例の説明図、（ｂ）は、（ａ）の画像を記録するときの発光素子パネルの発光状態の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における露光装置の要部の概略構成図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第２の実施形態における画像の記録例の説明図、（ｂ）は、（ａ）の画像を記録するときの発光素子パネルの発光状態の説明図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第３の実施形態における複数の発光素子パネルの配置例の説明図、（ｂ）は、画像の記録例の説明図、（ｃ）は、（ｂ）の画像を記録するときの発光素子パネルの発光状態の説明図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第４の実施形態における画像の記録例の説明図、（ｂ）は、（ａ）の画像を記録するときの発光素子パネルの発光状態の説明図である。
【図７】発光素子パネルの制御部の他の構成例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、有機ＥＬを発光素子として使用した露光部を断面した斜視図であり、この露光部は、後述するように感光体の表面に光によって潜像画像を作製する。図１（ｂ）は、図１（ａ）の露光部の内部に設けられた発光素子パネル（有機ＥＬパネル）１０１を正面から見た模式図、図１（ｃ）は、発光素子Ｌの発光を制御するための制御部の説明図である。発光素子パネル１０１には、有機ＥＬの発光素子Ｌが主走査方向（第１方向）Ｘ、および副走査方向（第２方向）Ｙに略等間隔で二次元的に複数配備されており、感光ドラム１０２の回転方向ＳとＹ方向は略平行の関係にある。したがって、主走査方向Ｘは、感光ドラム１０２の回転軸の方向に対応し、副走査方向Ｙは、感光ドラム１０２の回転方向に対応する。発光素子パネル１０１は、記録装置のＣＰＵ（制御部）２００の制御下において、ドライバーＩＣ（駆動ＩＣ）２０１により駆動される。ＰＣ２０２は、パーソナルコンピュータ形態のホスト装置であり、後述する記録データなどを記録装置に供給する。２０３は、後述する乱数を発生させるための乱数発生装置である。
【００１１】
図２（ａ）は、記録媒体としての用紙Ｐに対する画像Ｐ１の記録例を説明するための平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の画像Ｐ１を記録する場合における発光素子Ｌ１の点滅状態の説明図であり、黒の四角部分は発光する発光素子Ｌ１−１を示し、白抜きの四角部分は発光しない発光素子Ｌ１−２を示している。
【００１２】
図３は、図１の露光部を備えた記録装置（電子写真装置）の画像形成部の断面図である。本例の記録装置には、上述した発光素子パネル１０１、感光体が表面に塗布された感光ドラム１０２、およびトナーを感光ドラム１０２の潜像部に付着させる現像ユニット１０３が備えられている。感光ドラム１０２に付着したトナーが用紙Ｐの表面に転写されることにより、その用紙Ｐに画像が記録される。感光ドラム１０２の対向側には転写ローラ１０４が備わり、転写後に感光ドラム１０２上に残ったトナーはクリーニングブレード１０５によって回収され、回収されたトナーは廃トナーボックス１０６に入る。感光ドラム１０２の表面は、帯電ローラ１０７によって帯電されることにより所定電位に均一化される。発光素子パネル１０１と感光ドラム１０２との間には、光学系レンズアレイ１０８が備わっている。これらの発光素子パネル１０１および光学系レンズアレイ１０８によって露光ユニット１０９が構成されており、その露光ユニット１０９と感光ドラム１０２との間は、後述する位置決めコロ１１０によって略一定の距離に保たれている。
【００１３】
本例の場合は、光学系レンズアレイ１０８として日本板硝子株式会社製セルフォックレンズアレイ（商標）を使用している。勿論、光学系レンズアレイの種類はこれに限定されない。また、本例においては、露光ユニット１０９と感光ドラム１０２との間の距離を略一定に保つために、露光範囲外の部分で感光ドラム１０２に接触して従動回転する位置決めコロ１１０が露光ユニット１０９の長手方向（矢印Ｘ方向）の両端近傍に回転自在に取り付けられている。露光ユニット１０９と感光ドラム１０２との間の距離を略一定に保つための構成は、このような位置決めコロ１１０を用いる構成のみに特定されない。
【００１４】
記録データは、用紙Ｐの１ページ分毎にビットマップ化されて、矢印Ｘの主走査方向における１画素単位の発光データに変換される。また、副走査方向に関しては、用紙Ｐの先端の検知信号をトリガーとして、時間の経過に応じた発光タイミングを確定するデータがＰＣ２０２から記録装置に送られる。ＰＣ２０２から１ページ分の記録データが供給させることにより、感光ドラム１０２は、発光素子パネル１０１の副走査方向Ｙと略平行な矢印Ｓ方向に回転する。
【００１５】
図２（ａ）のように、副走査方向に１画素分の幅の一直線の画像Ｐ１を記録する場合には、図１（ｃ）の制御部は、図２（ｂ）のように発光素子Ｌを発光させる。すなわち、主走査方向の発光素子Ｌの列（以下、「主走査列」ともいう）Ｘ１〜Ｘ１７毎において、対応する副走査方向の発光素子Ｌの列（以下、「副走査列」ともいう）Ｙ１〜Ｙ６のいずれか１つを発光させる。主走査列Ｘ１〜Ｘ１７は、それぞれは副走査方向における１画素ずつ、つまり感光ドラム１０２の表面上における単位露光部分毎に対応する。したがって、単位露光部分に対しては、複数の発光素子Ｌが配備されている。具体的には、主走査列Ｘ１に対応する単位露光部分に対しては、副走査列Ｙ１〜Ｙ６の６つの発光素子Ｌが配備されている。同様に、他の主走査列Ｘ２〜Ｘ１７に対応する対応露光部分に対しても６つの発光素子Ｌが配備されている。したがって、回転する感光ドラム１０２の単位感光部分と対向する６つの発光素子Ｌによって、その単位露光部分が多重露光されることになる。感光ドラム１０２の表面には、走査列Ｘ１〜Ｘ１７のそれぞれに対応する単位露光部分が周方向に多数位置することになる。
【００１６】
図２（ａ）の画像Ｐ１を記録する場合には、単位露光部分に対応する副走査列Ｙ１〜Ｙ６の６つの発光素子Ｌの内の１つが発光される。副走査列Ｙ１〜Ｙ６の中から発光対象として特定する発光素子Ｌは、乱数発生装置２０３によって発生させる乱数を用いてランダムに決定する。その乱数は、乱数生成アルゴリズムを使用して発生させる。その乱数生成アルゴリズムは「メルセンヌツイスター」もしくはメルセンヌツイスター同等以上の「ｘｏｒｓｈｉｆｔ」を使用して生成することができる。このように、乱数を用いて、発光対象として特定する発光素子Ｌをランダムに変更する。図２（ｂ）のように、感光ドラム１０２の回転方向Ｓが列Ｙ１からＹ６に向かって回転する場合には、列Ｙ２の発光タイミングは、列Ｙ１よりも列Ｙ１の中心から列Ｙ２の中心までの距離分だけ遅くなる。また、列Ｙ３の発光タイミングは、列Ｙ１よりも列Ｙ１中心から列Ｙ３中心までの距離分だけ遅くなる。
【００１７】
その後、現像ユニット１０３より、感光ドラム１０２の表面の潜像にトナーを付着させた後、潜像部分に付着したトナーを用紙Ｐに転写し、不図示の定着部において、熱と圧力などによってトナーを溶融して用紙Ｐに定着させることにより画像を完成させる。
【００１８】
乱数生成アルゴリズムとして、「メルセンヌツイスター」および「ｘｏｒｓｈｉｆｔ」の他、種々の乱数アルゴリズムを使用することができ、また乱数表を予め決めておき、その乱数表から選択した乱数を使用してもよい。また、発光対象としての発光素子Ｌを特定するための複数の特定パターンを用意しておいて、それらの特定パターンの中から１つの特定パターンをランダムに選択してもよい。
【００１９】
（第２の実施形態）
前述した実施形態において、発光素子Ｌの１つ当たりの発光量は、１画素にトナーを１００％付着させるために必要な発光量であった。一方、本実施形態において、発光素子Ｌの１つ当たりの発光量は、１画素にトナーを１００％付着させるために必要な発光量の略２０％であり、これにより、副走査方向における発光素子Ｌの発光数に応じて階調を変化させることができるようになっている。発光素子Ｌの発光量は、例えば、発光素子Ｌの駆動信号をＰＷＭ制御することにより調整することができる。したがって、前述した第１の実施形態と同様の発光素子パネル１０１を用い、その発光素子パネル１０１における発光素子Ｌの発光量をＰＷＭ制御部によって制御することができる。
【００２０】
発光素子パネルの制御部は、図４（ｂ）の主走査列Ｘ１〜Ｘ１７毎に対応する記録画像の階調、つまり単位露光部分に対する露光の程度に応じて、それらに対応する副走査列Ｙ１〜Ｙ６の発光数を決定する。さらに、副走査列Ｙ１〜Ｙ６の中から発光対象として特定する発光素子Ｌは乱数によってランダムに決定する。図４（ａ）のように、副走査方向に１画素分の幅の一直線の画像であって、階調が変化する画像Ｐ２を記録する場合には、図４（ｂ）のように発光素子Ｌを発光させる。図４（ｂ）において、灰色の四角部分は発光させる発光素子Ｌ２−１を示し、白抜きの四角部分は発光させない発光素子Ｌ２−２を示す。
【００２１】
本例の場合、発光素子Ｌの１つ当たりの発光量は、１画素のトナー画像の形成に必要な発光量の略２０％であるため、１００％の濃さのトナー画像の形成には、単位露光部分に対して５つの発光素子Ｌを発光させる必要がある。同様に、８０％，６０％，４０％，２０％の濃さのトナー画像を形成するためには、それぞれ４つ、３つ、２つの発光素子Ｌを発光させる必要がある。このように、単位露光部分に対する露光の程度に対応するトナー画像の濃さに応じて、その単位露光部分に対して備わる６つの発光素子Ｌから総発光量が設定される。このように、単位露光部分に対する露光の程度に対応する総発光量が設定され、その総発光量を維持したまま、副走査列Ｙ１〜Ｙ６の中から発光対象として特定する発光素子Ｌは、乱数によってランダムに決定する。
【００２２】
また、単位露光部分に対して配備される発光素子Ｌの数（本例の場合は、６つ）は、単位露光部分に対する露光の程度が最大のとき、つまり１００％の露光に必要な発光素子Ｌの数（本例の場合は、５つ）よりも多い。これにより、１００％の露光時に発光する発光素子Ｌの組み合わせを変更して、発光量の強弱ムラが連続的に生じなくなり、縦スジ等の画像不良の発生を抑制することができる。
【００２３】
発光素子Ｌの１つ当たりの発光量は、１画素のトナー画像の形成に必要な発光量の略２０％に限定されず、それ以上であっても以下であってもよい。また、少なくとも２つの発光素子Ｌを発光させるときには、単位露光部分に対する総発光量を維持したまま、それらの発光素子Ｌの発光量の割合を変更させてもよい。その場合には、少なくとも２つの発光素子Ｌの発光量の割合を設定するための複数の設定パターンを用意し、それらの設定パターンの中の１つをランダムに選択してもよい。また、発光させる発光素子Ｌの数と関連して、発光させる発光素子Ｌの発光量を変更してもよい。いずれにしても、単位露光部分に対する総発光量が維持できればよい。
【００２４】
（第３の実施形態）
本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、複数の発光素子パネル３０１，３０２，３０３，３０４，・・・が主走査方向に千鳥状に配列されている。これらの発光素子パネルは、それぞれ前述した第１の実施形態におけるものと同様である。図５（ｃ）は、３つの発光素子パネル３０１，３０２，３０３の部分を代表的に表している。これらの発光素子パネル３０１，３０２，３０３は、主走査方向において隣接する端部同士の発光素子Ｌが複数ずつ（本例の場合は、３つずつ）副走査方向において重なり合うように位置している。
【００２５】
図５（ｂ）のように、副走査方向に１画素分の幅の一直線の画像Ｐ３を記録する場合、制御部は、図２（ｃ）のように発光素子Ｌを発光させる。主走査方向にずれて配備される発光素子パネル３０１，３０２を第１発光素子パネルおよび第２発光素子パネルとした場合、それらの列Ｘ３０１−１５と列Ｘ３０２−１の発光素子Ｌは、副走査方向に沿う同一直線上に位置する。そのため、これらの発光素子Ｌを１列とみなして、この１列の中の１つの発光素子Ｌを発光させる。その１列の中のどの位置の発光素子Ｌを発光させるかは、上述した実施形態の場合と同様に乱数を用いて決定する。同様に、列Ｘ３０１−１６と列Ｘ３０２−２とを１列とみなし、列Ｘ３０１−１７と列Ｘ３０２−３とを１列とみなし、それぞれの列の中の１つの発光素子Ｌを発光させる。発光素子パネル３０２，３０３の関係においても同様である。すなわち、列Ｘ３０２−１５と列Ｘ３０３−１とを１列とみなし、列Ｘ３０２−１６と列Ｘ３０３−２とを１列とみなし、列Ｘ３０２−１７と列Ｘ３０３−３とを１列とみなし、それぞれの列の中の１つの発光素子Ｌを発光させる。
【００２６】
（第４の実施形態）
本実施形態においては、第３の実施形態における発光素子パネル３０１，３０２，３０３，３０４，・・・として、第２の実施形態のものと同様のものが配備されている。
【００２７】
図６（ａ）のように、副走査方向に１画素分の幅の一直線の画像であって、階調が変化する画像Ｐ４を記録する場合には、図６（ｂ）のように発光素子Ｌを発光させる。その場合には、列Ｘ３０１−１５と列Ｘ３０２−１を１列とみなして１画素を形成し、前述した第２の実施形態と同様に発光素子Ｌの発光を制御する。すなわち、列Ｘ３０１−１５におけるＹ３０１−１〜Ｙ３０１−６の６つの発光素子Ｌと、列Ｘ３０２−１におけるＹ３０２−１〜Ｙ３０２−６の６つの発光素子Ｌと、の計１２の発光素子Ｌを１列とみなす。そして、これらの中から、発光させるべき発光素子Ｌの数を階調に応じて決定し、さらに、どの位置の発光素子Ｌを発光させるかは乱数を用いて決定する。同様に、列Ｘ３０１−１６と列Ｘ３０２−２とを１列とみなし、列Ｘ３０１−１７と列Ｘ３０２−３とを１列とみなし、発光させるべき発光素子Ｌの数および位置を決定する。発光素子パネル３０２，３０３の関係においても同様である。
【００２８】
（他の実施形態）
本発明は、図７のように、制御部３１１がドライバーＩＣ（駆動ＩＣ）３１２を介して有機ＥＬバネル３１３を駆動制御する従来の構成において、その制御部３１１に、前述した実施形態のような乱数の発生部や発光パターンの制御部を追加することができる。また、有機ＥＬバネルの制御部の構成は任意であり、このような従来の制御部３１１を利用した構成のみに限定されない。また、発光素子パネルにおける副走査方向の発光素子の数は、６つのみに限定されない。発光素子としては、有機ＥＬ素子の他、種々の素子を用いることができる。
【００２９】
本発明は、所定の単位露光部分に対して複数の発光素子が配備されて、単位露光部分に対する露光の程度に応じて複数の発光素子の総発光量を制御する種々の露光装置に対して、広く適用することができる。また、その総発光量を維持したまま、発光対象として特定する発光素子、発光させる発光素子の数、および発光させる発光素子の発光量の組み合わせを様々に変更可能である。これにより、発光素子の使用形態を変更して、発光素子毎の発光量のバラツキが露光の程度に及ぼす影響を小さく抑えることができる。前述した図２（ｂ），図４（ｂ），図５（ｃ），図６（ｂ）の例のように、発光対象として特定する発光素子を変更する場合、その変更は必ずしもランダムでなくてもよい。また、図４（ｂ），図６（ｂ）の例のように発光素子の発光量を変更する場合には、その変更は必ずしも全ての発光素子に対して均一でなくてもよく、少なくとも２つの発光素子の発光量の割合を変更してもよい。また、発光させる発光素子の数と関連して、発光させる発光素子の発光量を変更してもよい。例えば、発光させる発光素子の数を多くして、発光素子の１つ当たりの発光量を少なくしてもよい。要は、総発光量を維持したまま、発光素子の使用形態が変更できればよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０１  記録素子パネル（有機ＥＬパネル）
１０２  感光ドラム
１０３  現像ユニット
１０４  転写ローラ
１０８  光学系レンズアレイ
１０９  露光ユニット
３１１  制御部
Ｌ  発光素子（有機ＥＬ）
Ｐ  記録媒体（用紙）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図４】
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【図６】
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