(57)【要約】【課題】現像剤の検出精度を向上させることができる画像形成装置を提供することである。【解決手段】実施形態の画像形成装置は、像担持体と、センサーと、光量制御部と、画像形成制御部と、を持つ。センサーは、前記像担持体に対して発光し、前記像担持体における反射光を受光することによって、前記像担持体に形成された可視像における現像剤の量を検出する。光量制御部は、前記現像剤の量を検出する際に前記センサーが発光する光量を決定する。画像形成制御部は、前記センサーによって検出された前記現像剤の量に応じて、前記像担持体に形成される可視像の現像剤の量を制御する。前記光量制御部は、前記可視像が形成されていない複数の領域における前記反射光の受光量の統計値に応じて前記光量を決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に対して発光し、前記像担持体における反射光を受光することによって、前記像担持体に形成された可視像における現像剤の量を検出するセンサーと、
前記現像剤の量を検出する際に前記センサーが発光する光量を決定する光量制御部と、
前記センサーによって検出された前記現像剤の量に応じて、前記像担持体に形成される可視像の現像剤の量を制御する画像形成制御部と、を備え、
前記光量制御部は、前記可視像が形成されていない複数の領域における前記反射光の受光量の統計値に応じて前記光量を決定する、画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体は無端状のベルトであり、
前記光量制御部は、前記像担持体が少なくとも１周する間継続して前記可視像が形成されていない領域における前記反射光の受光量を取得し、取得された受光量の統計値に応じて前記光量を決定する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記統計値は、前記受光量の最大値よりも小さく、且つ、前記受光量の最小値よりも大きい値である、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記光量制御部は、前記像担持体に前記可視像が形成される処理が実行されていないタイミングで、前記受光量を取得する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成制御部は、前記現像剤の量を検出する際に、前記可視像と、前記現像剤が用いられていない部分である白部分と、を含む像を前記像担持体に形成し、前記可視像において反射された反射光の受光量と、前記白部分において反射された反射光の受光量と、を用いて前記可視像における現像剤の量を検出する、請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、中間転写ベルト等の像担持体に現像剤を用いた可視像を形成し、可視像をシートに転写することが行われている。像担持体の可視像に用いられる現像剤の量が適正でないと、シート上に形成される画像の品質に悪影響が生じる場合がある。そのため、像担持体に形成された可視像による反射光の受光量に基づいて現像剤の量を検出することによって、画像濃度を適正に制御する技術が提案されている。
しかしながら、種々の要因により受光量（センサー出力）にはノイズによるリップルが生じることがある。このようなリップルにより、現像剤の量の検出精度が低下してしまうおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７１８８０号公報
【特許文献２】特開２０１１−６４８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、現像剤の検出精度を向上させることができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の画像形成装置は、像担持体と、センサーと、光量制御部と、画像形成制御部と、を持つ。センサーは、前記像担持体に対して発光し、前記像担持体における反射光を受光することによって、前記像担持体に形成された可視像における前記現像剤の量を検出する。光量制御部は、前記現像剤の量を検出する際に前記センサーが発光する光量を決定する。画像形成制御部は、前記センサーによって検出された前記現像剤の量に応じて、前記像担持体に形成される可視像の現像剤の量を制御する。前記光量制御部は、前記可視像が形成されていない複数の領域における前記反射光の受光量の統計値に応じて前記光量を決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の画像形成装置１００の全体構成例を示す外観図。
【図２】実施形態の画像形成装置１００の可視像形成処理に関連する機能構成を示すブロック図。
【図３】画像形成装置１００の内部構成の一例を示す図。
【図４】付着量センサー２０の構成の具体例を示す図。
【図５】光量調整モードにおける付着量センサー２０の出力の具体例を示す図。
【図６】従来の制御で濃度調整処理が実行された場合に得られる基準電圧値を示す図。
【図７】従来の制御で濃度調整処理が実行された場合に得られる画像電圧値を示す図。
【図８】実施形態の画像形成装置１００における制御で濃度調整処理が実行された場合の基準電圧値を示す図。
【図９】実施形態の画像形成装置１００における制御で濃度調整処理が実行された場合の画像電圧値を示す図。
【図１０】従来の濃度調整処理で用いられていたトナー付着量パターンの具体例を示す図。
【図１１】実施形態の画像形成装置１００の濃度調整処理で用いられるトナー付着量パターンの具体例を示す図。
【図１２】白部分を有するトナー付着量パターンを用いて濃度調整処理が実行された場合に得られる電圧値の具体例を示す図。
【図１３】実施形態の画像形成装置１００における制御で濃度調整処理が実行された場合の画像電圧値を示す図。
【図１４】付着量センサー２０の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、実施形態の画像形成装置１００の全体構成例を示す外観図である。画像形成装置１００は、例えば複合機である。画像形成装置１００は、ディスプレイ１１０、コントロールパネル１２０、プリンタ部１３０、シート収容部１４０及び画像読取部２００を備える。また、画像形成装置は図２に示すように装置全体を制御する制御部７０を有する。画像形成装置１００は、トナー等の現像剤を用いてシート上に画像を形成する。シートは、例えば紙やラベル用紙である。シートは、その表面に画像形成装置１００が画像を形成できる物であればどのような物であってもよい。
【０００８】
ディスプレイ１１０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の画像表示装置である。ディスプレイ１１０は、画像形成装置１００に関する種々の情報を表示する。
【０００９】
コントロールパネル１２０は、複数のボタンを有する。コントロールパネル１２０は、ユーザの操作を受け付ける。コントロールパネル１２０は、ユーザによって行われた操作に応じた信号を、画像形成装置１００の制御部に出力する。なお、ディスプレイ１１０とコントロールパネル１２０とは一体のタッチパネルとして構成されてもよい。
【００１０】
プリンタ部１３０は、画像読取部２００によって生成された画像情報又は通信路を介して受信された画像情報に基づいて、シート上に画像を印刷する。プリンタ部１３０は後述する、画像形成部１０、定着部３０、排紙部４０、搬送部などを有する。プリンタ部１３０は、例えばトナー等の現像剤を用いて画像を印刷する。なお、画像が形成されるシートは、シート収容部１４０に収容されているシートであってもよいし、手指しされたシートであってもよい。
【００１１】
シート収容部１４０は、プリンタ部１３０における画像形成に用いられるシートを収容する。
【００１２】
画像読取部２００は、読み取り対象の画像情報を光の明暗として読み取る。画像読取部２００は、読み取られた画像情報を記録する。記録された画像情報は、ネットワークを介して他の情報処理装置に送信されてもよい。記録された画像情報は、プリンタ部１３０によってシート上に画像形成されてもよい。
【００１３】
図２は、実施形態の画像形成装置１００の可視像形成処理に関連する機能構成を示すブロック図である。可視像形成処理とは、シート上に可視像を転写することによって、可視像を形成する処理である。画像形成装置１００は、画像形成部１０、付着量センサー２０、記憶部６０及び制御部７０を備える。
【００１４】
画像形成部１０は、画像形成制御部７１の制御にしたがって動作する。画像形成部１０は後述する露光部、現像部、一次転写部、二次転写部などを有する。例えば、画像形成部１０は以下のように動作する。画像形成部１０の露光部は、画像形成の対象となる画像情報に基づいて感光体ドラム上に静電潜像を形成する。画像形成部１０の現像部は、静電潜像に現像剤を付着させることによって可視像を形成する。画像形成部１０の一次転写部は、形成された可視像を像担持体に転写する。画像形成部１０の二次転写部は、像担持体に形成された可視像をシート上に転写する。
【００１５】
付着量センサー２０は、画像形成部１０の像担持体に形成された可視像における現像剤の付着量を検出する。付着量センサー２０は、例えば光学センサーを用いて構成されてもよい。
【００１６】
記憶部６０は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部６０は、光量情報記憶部６１として機能する。光量情報記憶部６１は、光量情報を記憶する。光量情報は、光量調整モードにおける付着量センサー２０の出力と、その出力が得られたときの発光電圧と、を対応付けた情報である。
【００１７】
制御部７０は、ＣＰＵがプログラムを実行することによって、画像形成制御部７１及び光量制御部７２として機能する。画像形成制御部７１は、濃度調整処理を実行する。濃度調整処理では、画像形成制御部７１は、像担持体に形成されたトナー付着量パターンを対象として付着量センサー２０の検出結果を取得する。画像形成制御部７１は、検出結果に応じて、像担持体に形成される可視像の濃度が適正な値となるように、現像部の現像条件（例えば現像電位）を制御する。画像形成制御部７１は、付着量センサー２０の検出結果が“濃度が高い”ことを示す場合、像担持体における現像剤の付着量が少なくなるように現像条件を制御する。画像形成制御部７１は、付着量センサー２０の検出結果が“濃度が低い”ことを示す場合、像担持体における現像剤の付着量が多くなるように現像条件（例えば現像電位）を制御する。
【００１８】
光量制御部７２は、光量調整モードにおける付着量センサー２０の検出結果に応じて、付着量センサー２０の発光部の光量を制御する。
【００１９】
図３は、画像形成装置１００の内部構成の一例を示す図である。図３の例では、画像形成装置１００は５連タンデム型の画像形成装置である。ただし、画像形成装置１００は５連タンデム型に限定される必要はない。
【００２０】
画像形成装置１００は、画像形成部１０、付着量センサー２０、定着部３０及び排紙部４０を備える。画像形成部１０は、中間転写体１１、現像部１２〜１６、複数の一次転写ローラ１７（１７−１〜１７−５）、二次転写部１８及び露光部１９を備える。
【００２１】
中間転写体１１は、像担持体の具体例である。中間転写体１１は、例えば無端状のベルトを用いて構成されてもよい。中間転写体１１は、ローラーによって矢印９１の方向に回転される。本実施形態では、中間転写体１１が移動する方向に基づいて上流と下流とが定義される。中間転写体１１の表面には、現像部１２〜１６で生成された可視像が転写される。中間転写体１１への可視像の転写は一次転写工程に相当する。
【００２２】
現像部１２〜１６は、それぞれ異なる性質のトナーを用いて可視像を形成する。例えば、一部の現像部において、それぞれ色が異なるトナーが用いられてもよい。色が異なるトナーとして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色のトナーが用いられてもよい。例えば、一部の現像部において、外部刺激（例えば熱）によって色が消えるトナーが用いられてもよい。現像部１２は５つの現像部の中で最も上流に位置し、現像部１６は５つの現像部の中で最も下流に位置する。
【００２３】
現像部１２〜１６は、用いられるトナーの性質が異なるが、その構成は同じである。以下、現像部１２を例に現像部について説明する。
現像部１２は、現像器１２ａ、感光体ドラム１２ｂ、帯電器１２ｃ及びクリーニングブレード１２ｄを持つ。
現像器１２ａは、現像剤を収容している。現像器１２ａは、感光体ドラム１２ｂに現像剤を付着させる。
感光体ドラム１２ｂは、外周面上に感光体（感光領域）を持つ。感光体は、例えば有機光伝導体（ＯＰＣ）である。
帯電器１２ｃは、感光体ドラム１２ｂの表面を一様に帯電させる。
クリーニングブレード１２ｄは、例えば、板状の部材である。クリーニングブレード１２ｄは、例えば、ウレタン樹脂などのゴムで構成されている。クリーニングブレード１２ｄは、感光体ドラム１２ｂ上に付着している現像剤を除去する。
【００２４】
次に、現像部１２の動作の概略について説明する。感光体ドラム１２ｂは、帯電器１２ｃによって所定の電位に帯電される。次に、露光部１９から感光体ドラム１２ｂに光が照射される。これによって、感光体ドラム１２ｂにおいて光が照射された領域の電位が変化する。この変化によって、感光体ドラム１２ｂの表面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１２ｂの表面上の静電潜像は、現像器１２ａの現像剤によって現像される。すなわち、感光体ドラム１２ｂの表面上に、現像剤によって現像された画像である可視像が形成される。
【００２５】
一次転写ローラ１７（１７−１〜１７−５）は、各現像部１２〜１６が感光体ドラム上に形成した可視像を中間転写体１１に転写する。
二次転写部１８は、二次転写ローラ１８１及び二次転写対向ローラ１８２を備える。二次転写部１８は、中間転写体１１上に形成された可視像を、画像形成の対象となるシートに一括して転写する。二次転写部１８による転写は、例えば二次転写ローラ１８１及び二次転写対向ローラ１８２の電位差によって実現される。
露光部１９は、現像部１２〜１６の感光体ドラムに対し光を照射することによって静電潜像を形成する。露光部１９は、レーザーやLight Emitting Diode（ＬＥＤ）等の光源を備える。
付着量センサー２０は、最も下流にある現像部１６と二次転写部１８との間において、中間転写体１１上の現像剤の付着量を検出するように設けられる。
【００２６】
定着部３０は、シート上に転写された可視像に対して加熱及び加圧を行うことによって、可視像をシート上に定着させる。
排紙部４０は、定着部３０によって可視像が定着されたシートを排出する。
【００２７】
図４は、付着量センサー２０の構成の具体例を示す図である。付着量センサー２０は、発光部２１及び受光部２２を備える。発光部２１は、中間転写体１１に対して光を発する。発光部２１は、Light Emitting Diode（ＬＥＤ）等の発光素子を用いて構成される。発光部２１によって発せられた光は、中間転写体１１の所定の大きさの領域（以下「照射スポット」という。）において反射する。照射スポットの幅を「照射スポット経」という。受光部２２は、中間転写体１１において反射された光を受光する。受光部２２は、受光量に応じた電圧値を出力する。受光部２２は、例えば光電素子を用いて構成される。
【００２８】
図５は、光量調整モードにおける付着量センサー２０の出力の具体例を示す図である。図５において、縦軸は付着量センサー２０の受光部２２が出力する電圧値を示す。横軸は、時間を示す。光量調整モードでは、光量制御部７２は、中間転写体１１が少なくとも１周する間継続して、可視像が形成されていない領域での付着量センサー２０の出力を取得する。光量調整モードでは、中間転写体１１の表面のうち、画像が形成されていない部分を照射スポットとして電圧値が取得される。図５に示されるように、電圧値にはある程度の幅のリップルが生じる。光量制御部７２は、取得された電圧値の統計値（以下「電圧統計値」という。）を算出する。電圧統計値は、例えば平均値、最頻値又は中央値である。電圧統計値は、最大値よりも小さい値であり、且つ、最小値よりも大きい値であることが望ましい。光量制御部７２は、画像が形成されていない部分が照射スポットとなった場合の電圧値が所定の範囲内の値となるように、取得された電圧統計値に基づいて発光電圧を決定する。付着量センサー２０の発光部２１は、濃度調整処理が行われる際に、決定された発光電圧で発光する。
【００２９】
以下、図６〜図９を用いて実施形態の画像形成装置１００の効果について説明する。図６は、従来の制御で濃度調整処理が実行された場合に、画像が形成されていない部分を照射スポットとしたときに得られる電圧値（以下「基準電圧値」という。）を示す図である。縦軸は付着量センサー２０が出力する電圧値を示す。横軸は発光電圧値を示す。Ｖ１１は、リップルによる基準電圧値のばらつきのうち最大値を示す。Ｖ１２は、リップルによる基準電圧値のばらつきのうち最小値を示す。Ｖ１３は、基準電圧値の統計値（本実施形態では平均値）を示す。基準電圧値の値がＶ１ａの範囲に位置するように発光電圧値を制御する場合、リップルの影響により、発光電圧値はＶ１ｂの範囲で制御される。
【００３０】
図７は、従来の制御で濃度調整処理が実行された場合に、可視像が形成されている部分を照射スポットとしたときに得られる電圧値（以下「画像電圧値」という。）を示す図である。Ｖ２１は、リップルによる画像電圧値のばらつきのうち最大値を示す。Ｖ２２は、リップルによる画像電圧値のばらつきのうち最小値を示す。Ｖ２３は、画像電圧値の統計値を示す。図６で決定されたＶ１ｂの値で発光電圧値が制御された場合、画像電圧値の値はＶ２ａの範囲の値をとりうる。すなわち、同じ量の現像剤が付着していた場合であっても、得られる電圧値がＶ２ａの幅で変化しうる。このように、Ｖ２ａの大きさが非常に大きいため、現像剤の量の検出精度が低くなってしまう。
【００３１】
図８は、実施形態の画像形成装置１００における制御で濃度調整処理が実行された場合の基準電圧値を示す図である。縦軸は付着量センサー２０が出力する電圧値を示す。横軸は発光電圧値を示す。基準電圧値の統計値がＶ１ａの範囲に位置するように発光電圧値を制御する場合、リップルの影響があったとしても、発光電圧値はＶ３ｂの範囲で制御される。このように、図６におけるＶ１ｂに比べてＶ３ｂは小さい値となる。
【００３２】
図９は、実施形態の画像形成装置１００における制御で濃度調整処理が実行された場合の画像電圧値を示す図である。図８で決定されたＶ３ｂの値で発光電圧値が制御された場合、画像電圧値の値はＶ４ａの範囲の値をとりうる。すなわち、同じ量の現像剤が付着していた場合に得られる電圧値はＶ４ａの幅で変化しうる。このように、図７におけるＶ２ａに比べてＶ４ａは小さい値をとる。そのため、従来に比べて現像剤の量の検出精度を向上させることが可能となる。
【００３３】
次に、画像形成装置１００の濃度調整処理について説明する。図１０は従来の濃度調整処理で用いられていたトナー付着量パターンの具体例を示す図である。図１１は、実施形態の画像形成装置１００の濃度調整処理で用いられるトナー付着量パターンの具体例を示す図である。トナー付着量パターンの形状は、画像形成制御部７１によって制御されてもよい。実施形態の画像形成装置１００では、トナー付着量パターンにおいて、トナーが付着しない白い部分（以下「白部分」という。）が設けられる。図１１の場合、白部分の幅はＷ１であり、トナーが付着する部分（以下「トナー部分」という。）の幅はＷ２である。Ｗ１及びＷ２は、少なくとも照射スポット経よりも大きな値となるように構成される。
【００３４】
図１２は、白部分を有するトナー付着量パターンを用いて濃度調整処理が実行された場合に得られる電圧値の具体例を示す図である。画像形成制御部７１は、白部分において得られる電圧値Ｖ５０と、トナー部分において得られる電圧値Ｖ６０と、電圧統計値と、を用いてトナー部分において得られる電圧値Ｖ６０を補正する。電圧値Ｖ５０として、複数の電圧値Ｖ５０の統計値が用いられてもよい。電圧値Ｖ６０として、複数の電圧値Ｖ６０の統計値が用いられてもよい。補正後の電圧値は、例えば以下のように得られても良い。
【００３５】
補正後の電圧値＝Ｖ６０−α×（Ｖ５０−統計電圧値）
なお、αは定数であり、適宜決定される。例えばαは１未満の値である。αの値は、例えば０．２であってもよい。画像形成制御部７１は、補正後の電圧値を用いて濃度調整処理を行う。すなわち、画像形成制御部７１は、補正後の電圧値に基づいて現像剤の量を検出する。
【００３６】
以下、図１３を用いて実施形態の画像形成装置１００における濃度調整処理の効果について説明する。図１３は、図８で決定されたＶ３ｂの値で発光電圧値が制御された場合、画像電圧値の値はＶ７ａの範囲の値をとりうる。すなわち、同じ量の現像剤が付着していた場合に得られる電圧値はＶ７ａの幅で変化しうる。このように、図７におけるＶ２ａや図９におけるＶ４ａに比べて、Ｖ７ａはより小さい値をとる。そのため、従来に比べてさらに現像剤の量の検出精度を向上させることが可能となる。
【００３７】
光量調整モードの動作は、画像形成が行われないタイミングで実行されてもよい。例えば、光量調整モードの動作は、画像形成装置１００において必要とされる処理のうち、像担持体において可視像の形成を伴わない処理と並行して実行されてもよい。例えば、光量調整モードの動作は、現像器の磁気式の現像剤濃度センサーのキャリブレーション動作と並行して実行されてもよい。例えば、光量調整モードの動作は、トナーエンプティー後の現像器へのトナー補給と並行して実行されてもよい。このように構成されることにより、光量調整モードの動作を効率的に実行することが可能となる。
【００３８】
光量調整モードの動作は、所定の枚数の画像形成が行われる度に実行されてもよい。光量調整モードの動作は、所定の時間間隔で実行されてもよい。光量調整モードの動作は、所定の時刻に実行されてもよい。
【００３９】
図１４は、付着量センサー２０の変形例を示す図である。付着量センサー２０には、開閉式のシャッター２３が設けられてもよい。シャッター２３は、発光部２１及び受光部２２と中間転写体１１との間に設けられる。シャッター２３は、付着量センサー２０が動作する場合に開く。シャッター２３は、付着量センサー２０が動作しない場合には閉じている。シャッター２３の開閉は、例えば制御部７０によって制御されてもよい。このように構成されることによって、発光部２１や受光部２２の表面に現像剤が付着してしまうことを抑制できる。そのため、光量調整モードの動作や濃度調整処理の精度を高めることが可能となる。
【００４０】
上述した光量調整モードでは、像担持体の１周分の電圧値の統計値が取得されたが、必ずしも１周分である必要は無い。例えば、像担持体の半周分の電圧値の統計値が取得されてもよいし、１周＋半週分の電圧値の統計値が取得されてもよい。
【００４１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１００…画像形成装置、１０…画像形成部、１１…中間転写体、１２〜１６…現像部、１７…一次転写ローラ、１８…二次転写部、１８１…二次転写ローラ、１８２…二次転写対向ローラ、１９…露光部、２０…付着量センサー、２１…発光部、２２…受光部、３０…定着部、４０…排紙部、６０…記憶部、６１…光量情報記憶部、７０…制御部、７１…画像形成制御部、７２…光量制御部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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