(57)【要約】【課題】コイルを有するヒートローラの温度を精度よく検知することを目的とする。【解決手段】定着装置は、円筒形状のローラ部６１および当該ローラ部６１の内周面６１２Ｂに沿って巻回されるコイル６２とを有するヒートローラ６０と、ローラ部６１の内側に配置されるヒータと、ローラ部６１の外周面６１２Ａに対向して配置される第１の温度検知部材（第１サーモスタット１１０）を備える。コイル６２は、第１の温度検知部材に対向する対向部６２１と、第１の温度検知部材に対向しない非対向部６２２とを備え、対向部６２１は、当該対向部６２１の範囲Ｆ１内でコイル材Ｃが少なくとも１周巻かれるように、当該対向部６２１の一巻き分のコイル材Ｃの軸方向長さＬ１が、非対向部６２２の一巻き分のコイル材Ｃの軸方向長さＬ２よりも短く形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のローラ部と、前記ローラ部の内周面に沿って巻回されるコイルとを有するヒートローラと、
前記ローラ部の内側に配置されるヒータと、
前記ローラ部の外周面に対向して配置される第１の温度検知部材を備えた定着装置であって、
前記コイルは、前記第１の温度検知部材に対向する対向部と、前記第１の温度検知部材に対向しない非対向部とを備え、
前記対向部は、
当該対向部の範囲内でコイル材が少なくとも１周巻かれるように、当該対向部の一巻き分のコイル材の軸方向長さが、前記非対向部の一巻き分のコイル材の軸方向長さよりも短く形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記対向部は、前記非対向部よりもコイル材が密に巻かれて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記対向部を構成するコイル材と前記ローラ部の内周面との接触部の軸方向における寸法が、前記非対向部を構成するコイル材と前記ローラ部の内周面との接触部の軸方向における寸法よりも大きくなるように、コイル材の断面形状が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１の温度検知部材は、第１温度以上で前記ヒータへの通電を遮断するように構成されるとともに、前記ローラ部の外周面に対して第１の間隔を隔てて配置され、
前記ローラ部の外周面の前記第１の温度検知部材が対向しない部分に対して第２の間隔を隔てて配置され、かつ、第２温度以上で前記ヒータへの通電を遮断するように構成される第２の温度検知部材をさらに備え、
前記第１の温度検知部材および前記第２の温度検知部材は、前記第１の間隔が前記第２の間隔よりも小さくなるように、配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着装置と、
前記ローラ部の外周面の前記第１の温度検知部材が対向しない部分に対向して配置される第２の温度検知部材と、
前記第１の温度検知部材で検知された温度と、前記第２の温度検知部材で検知された温度とに基づいて、前記ヒータを制御する制御ユニットと、を備えた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、内部に補強用のコイルを有するヒートローラを備えた定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、薄肉の円筒形状のローラ部および当該ローラ部の内周面に沿って巻回されるコイルを有するヒートローラと、ローラ部内に配置されるヒータと、を備えた定着装置が知られている（特許文献１参照）。この定着装置では、ローラ部を薄肉にすることでローラ部の熱容量を小さくして、ヒータでローラ部を速やかに加熱することが可能となっている。また、コイルは、ヒートローラ全体の熱容量が大きくならないように、ある程度、粗に巻かれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１１６６７５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、定着装置においては、通常、ヒートローラの温度を検知するために、ローラ部の外周面に対向するように温度センサを設けている。しかしながら、このような温度センサを前述した技術に採用する場合には、コイルが粗に巻かれていることにより、ローラ部のうち温度センサで検知される対象となるリング状の部分は、コイルが存在する部分と、コイルが存在しない部分とに分かれて構成されることとなる。
【０００５】
これにより、コイルが存在する部分は熱容量が大きく、コイルが存在しない部分は熱容量が小さくなるので、温度センサで検知される対象となるリング状の部分の周方向における各部位での温度差が大きくなり、温度センサで精度よく温度を検知することができなくなるおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、コイルを有するヒートローラの温度を精度よく検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明は、円筒形状のローラ部と、前記ローラ部の内周面に沿って巻回されるコイルとを有するヒートローラと、前記ローラ部の内側に配置されるヒータと、前記ローラ部の外周面に対向して配置される第１の温度検知部材を備えた定着装置であって、前記コイルは、前記第１の温度検知部材に対向する対向部と、前記第１の温度検知部材に対向しない非対向部とを備え、前記対向部は、当該対向部の範囲内でコイル材が少なくとも１周巻かれるように、当該対向部の一巻き分のコイル材の軸方向長さが、前記非対向部の一巻き分のコイル材の軸方向長さよりも短く形成されていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、「対向部の一巻き分のコイル材の軸方向長さが、非対向部の一巻き分のコイル材の軸方向長さよりも短い」とは、非対向部の各一巻き分の軸方向長さのうち最大の軸方向長さよりも短ければよいことを意味する。すなわち、例えば対向部の一巻き分の軸方向長さは、非対向部のうち最小の軸方向長さより長く形成されていてもよい。言い換えると、対向部の一巻き分の軸方向長さは、非対向部のいずれか一部の軸方向長さより短ければよい。
【０００９】
本発明によれば、第１温度検知部材に対向する対向部の範囲内でコイル材が少なくとも１周巻かれるので、ローラ部がどの回転位置であっても、対向部の熱容量を周方向で略均一にすることができ、ヒートローラの温度を精度よく検知することができる。
【００１０】
また、非対向部の一巻き分のコイル材の軸方向長さが、対向部の一巻き分のコイル材の軸方向長さよりも長いので、非対向部の熱容量を下げることができ、ローラ部を速やかに加熱することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コイルを有するヒートローラの温度を精度よく検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置を備えたレーザプリンタを示す側断面図である。
【図２】ヒートローラとサーモスタットを示す断面図である。
【図３】第１サーモスタットとコイルの対向部との関係を示す説明図である。
【図４】対向部のコイル材の幅を非対向部より大きくした形態を示す断面図である。
【図５】制御ユニットを設けた形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、レーザプリンタの全体構成を簡単に説明した後、本発明の特徴部分の詳細を説明することとする。
【００１４】
また、以下の説明において、方向は、レーザプリンタの使用時におけるユーザを基準にした方向で説明することとする。すなわち、図１においては、右側を「前側（手前側）」と称し、左側を「後側（奥側）」と称し、紙面垂直方向のうち奥側を「右側」と称し、紙面垂直方向のうち手前側を「左側」と称する。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。
【００１５】
＜レーザプリンタの全体構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、装置本体２内に用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。
【００１６】
フィーダ部４は、装置本体２内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７を備えている。また、フィーダ部４は、給紙トレイ６の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ８および給紙パット９と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ１０，１１を備えている。さらに、フィーダ部４は、紙粉取りローラ１０，１１に対して下流側に設けられるレジストローラ１２を備えている。
【００１７】
そして、このように構成されるフィーダ部４では、給紙トレイ６内の用紙３が、用紙押圧板７によって給紙ローラ８側に寄せられ、この給紙ローラ８および給紙パット９で送り出されて各種ローラ１０〜１２を通った後一枚ずつ画像形成部５に搬送される。
【００１８】
画像形成部５は、スキャナ部１６、プロセスカートリッジ１７、定着装置１８などを備えている。
【００１９】
スキャナ部１６は、装置本体２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー１９、レンズ２０，２１、反射鏡２２，２３，２４などを備えている。そして、スキャナ部１６では、レーザビームが図の鎖線で示す経路を通って、プロセスカートリッジ１７の感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射される。
【００２０】
プロセスカートリッジ１７は、スキャナ部１６の下方に配設され、装置本体２に対して着脱自在に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ１７は、現像カートリッジ２８とドラムユニット５１とで主に構成されている。
【００２１】
現像カートリッジ２８は、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３およびトナーホッパ３４を備えている。そして、トナーホッパ３４内のトナーは、アジテータ（符号略）で攪拌された後、供給ローラ３３により現像ローラ３１に供給され、このとき、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２と現像ローラ３１との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。
【００２２】
ドラムユニット５１は、感光ドラム２７、帯電器２９および転写ローラ３０を備えている。そして、このドラムユニット５１内において、感光ドラム２７の表面は、帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナ部１６からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１上に担持されているトナーが、感光ドラム２７に対向して接触するときに、感光ドラム２７の表面上に形成された静電潜像に供給される。そして、トナーは、感光ドラム２７の表面上で選択的に担持されることによって可視像化され、これによって反転現像によりトナー像が形成される。
【００２３】
その後、感光ドラム２７と転写ローラ３０とは、用紙３を両者間で挟持して搬送するように回転駆動され、感光ドラム２７と転写ローラ３０との間を用紙３が搬送されることにより、感光ドラム２７の表面に担持されているトナー像が用紙３上に転写される。
【００２４】
定着装置１８は、円筒状のヒートローラ６０と、ヒートローラ６０内に配置されるヒータの一例としてのハロゲンヒータ７０と、ヒートローラ６０の外周面との間でニップ部を形成する弾性変形可能な加圧ローラ８０とを主に備えている。なお、ヒートローラ６０の構造については、後で詳述する。
【００２５】
この定着装置１８では、ハロゲンヒータ７０によってヒートローラ６０が加熱されることで、用紙３がヒートローラ６０と加圧ローラ８０との間（ニップ部）を通過する間に用紙３上に転写されたトナー像が熱定着される。その後、用紙３は、搬送ローラ４３によって、排紙パス４４に排出され、当該排紙パス４４を通った後、排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。
【００２６】
＜ヒートローラの構造＞
次に、ヒートローラ６０の構造を詳細に説明する。
図２に示すように、ヒートローラ６０は、円筒形状のローラ部６１と、ローラ部６１内に同軸に設けられるコイル６２とを有している。
【００２７】
ローラ部６１は、その両端部６１１が樹脂製の軸受部材２００で回転可能に支持されており、ローラ部６１の両端部６１１を繋ぐ部分、すなわち用紙３を加熱する部分である本体部６１２は、両端部６１１よりも薄肉に形成されている。これにより、ローラ部６１内に配置されるハロゲンヒータ７０によって、薄肉の本体部６１２を迅速に加熱することが可能となっている。
【００２８】
そして、ローラ部６１の周囲には、当該ローラ部６１の表面温度を検知するための第１の温度検知部材の一例としての第１サーモスタット１１０が、本体部６１２の外周面６１２Ａに対向するように配置されている。
【００２９】
第１サーモスタット１１０は、第１温度以上でハロゲンヒータ７０への通電を遮断するように構成される非接触式のセンサであり、ローラ部６１の外周面６１２Ａに対して第１の間隔Ｄ１を隔てて配置されている。
【００３０】
コイル６２は、ローラ部６１のうち薄肉の本体部６１２を補強する部材であり、本体部６１２の内周面６１２Ｂに沿って巻回されている。具体的に、コイル６２は、１本のコイル材Ｃを複数回巻回することで形成されており、主に、第１サーモスタット１１０に対向（詳しくは、ローラ部６１を間に挟んで対向）する対向部６２１と、第１サーモスタット１１０に対向しない非対向部６２２とを備えている。
【００３１】
対向部６２１は、第１サーモスタット１１０の左右方向の幅と同じ幅となるリング状の範囲Ｆ１（図に破線およびドットのハッチングで示すリング状の範囲Ｆ１）内に配置される部位である。ここで、「第１サーモスタット１１０の左右方向の幅」とは、第１サーモスタット１１０の温度検知素子を収容する筐体の左右方向（ローラ部６１の軸方向）の幅をいう。また、「第１サーモスタット１１０の左右方向の幅と同じ幅」とは、第１サーモスタット１１０をローラ部６１に対して当該ローラ部６１の径方向に投影したときの幅をいう。
【００３２】
対向部６２１は、範囲Ｆ１内でコイル材Ｃが少なくとも１周巻かれるように、当該対向部６２１の一巻き分のコイル材Ｃの軸方向長さＬ１が、非対向部６２２の一巻き分のコイル材Ｃの軸方向長さＬ２よりも短く形成されている。より詳しくは、対向部６２１の一巻き分のコイル材Ｃの軸方向長さＬ１は、非対向部６２２の各一巻き分の軸方向長さ（例えば長さＬ２，Ｌ３）のうち最大の軸方向長さＬ２よりも短くなっている。
【００３３】
具体的に、本実施形態では、範囲Ｆ１内でコイル材Ｃが３周するように巻回しており、この範囲Ｆ１内のコイル材Ｃを、非対向部６２２を構成するコイル材Ｃよりも密に（コイル材Ｃのうち軸方向に隣接する部位の間隔が小さくなるように）巻いている。より詳しくは、対向部６２１を構成するコイル材Ｃは、非対向部６２２を構成するコイル材Ｃのうち最も粗に巻回される部位（例えば略中央部）よりも密に巻回されている。
【００３４】
そして、このように第１サーモスタット１１０がローラ部６１と対向する範囲Ｆ１内でコイル材Ｃが１周以上巻かれることで、図３に示すように、ローラ部６１が１周する間に、第１サーモスタット１１０で検知されるローラ部６１の内周面６１２Ｂには、常にコイル材Ｃ（１周分のコイル材Ｃのみ図示）が存在するようになっている。これにより、ローラ部６１がどの回転位置であっても、対向部６２１の熱容量（詳しくはローラ部６１とコイル材Ｃを合わせた熱容量）が周方向で略均一になり、第１サーモスタット１１０でローラ部６１の温度を精度よく検知することが可能となっている。
【００３５】
なお、このように対向部６２１の熱容量を周方向でより均一にするには、範囲Ｆ１内においてコイル材Ｃを１周の自然数倍（ゼロを除く）で巻回するのが望ましい。すなわち、範囲Ｆ１内のコイル材Ｃを、１周半など、完全に１周しない状態の部分を含むように構成しないのが望ましい。
【００３６】
また、図２に示すように、第１サーモスタット１１０の右側には、第２の温度検知部材の一例としての第２サーモスタット１２０が、本体部６１２の外周面６１２Ａに対向するように配置されている。
【００３７】
第２サーモスタット１２０は、第２温度以上でハロゲンヒータ７０への通電を遮断するように構成される非接触式のセンサである。ここで、通電を遮断するための閾値となる第１温度および第２温度は、同じ温度に設定してもよいし、異なる温度に設定してもよい。
【００３８】
そして、第２サーモスタット１２０は、ローラ部６１の外周面６１２Ａの第１サーモスタット１１０が対向しない部分（非対向部６２２に対応したローラ部６１の部位）に対して第１の間隔Ｄ１よりも大きな第２の間隔Ｄ２を隔てて配置されている。言い換えると、第１サーモスタット１１０および第２サーモスタット１２０は、第１の間隔Ｄ１が第２の間隔Ｄ２よりも小さくなるように、配置されている。
【００３９】
ここで、第２サーモスタット１２０の左右方向の幅と同じ幅となるリング状の範囲Ｆ２では、コイル材Ｃは１周未満で巻かれている。これにより、ローラ部６１のうち第２サーモスタット１２０で検知される対象となるリング状の範囲Ｆ２は、コイル材Ｃが存在する部分と、コイル材Ｃが存在しない部分とに分かれて構成されることとなる。
【００４０】
そのため、ローラ部６１の回転位置によって、ローラ部６１の範囲Ｆ２内の部分の熱容量（詳しくはローラ部６１とコイル材Ｃを合わせた熱容量）が周方向で不均一になり、第２サーモスタット１２０で検知される温度の変動が大きくなる。しかし、本実施形態では、このような温度変化が大きな部位を検知する第２サーモスタット１２０を第１サーモスタット１１０よりもローラ部６１から離すことで、温度変化による第２サーモスタット１２０への影響を極力小さくして、第２サーモスタット１２０を第１サーモスタット１１０が故障したときの予備のセンサとして利用することが可能となっている。
【００４１】
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
ローラ部６１がどの回転位置であっても、対向部６２１の熱容量（詳しくはローラ部６１とコイル材Ｃを合わせた熱容量）を周方向で略均一にすることができるので、ヒートローラ６０の温度を精度よく検知することができる。
【００４２】
対向部６２１のコイル材Ｃを非対向部６２２よりも密に巻くことで、対向部６２１の熱容量を大きくして、急激な温度変化を抑えることができるので、第１サーモスタット１１０でヒートローラ６０の温度をより精度よく検知することができる。
【００４３】
第２サーモスタット１２０が第１サーモスタット１１０よりもヒートローラ６０から離れて配置されるので、温度変化が大きい部分を検知する第２サーモスタット１２０による誤作動を抑えることができる。
【００４４】
ローラ部６１の両端部６１１が、中央の本体部６１２よりも厚く形成されるので、ローラ部６１の両端部６１１の剛性を上げることができ、ローラ部６１を軸受部材２００で確実に支持することができる。また、厚く形成することでローラ部６１の両端部６１１の熱容量を大きくすることができるので、ローラ部６１の両端部６１１の温度が上がりすぎて、樹脂製の軸受部材２００が溶融してしまうことを抑えることができる。
【００４５】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下に参照する図４および図５においては、前記実施形態と略同様の構成に同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４６】
前記実施形態では、コイル６２を１種類（線状）のコイル材Ｃで形成したが、本発明はこれに限定されず、例えば図４に示すように、断面形状が異なる２種類のコイル材Ｃ１，Ｃ２を組み合わせて構成してもよい。具体的には、コイル６３を、板状のコイル材Ｃ１と、線状のコイル材Ｃ２とで構成してもよい。
【００４７】
言い換えると、対向部６３１を構成するコイル材Ｃ１とローラ部６１の内周面６１２Ｂとの接触部Ｔ１（面状）の軸方向における寸法Ｌ１１が、非対向部６３２を構成するコイル材Ｃ２とローラ部６１の内周面６１２Ｂとの接触部Ｔ２（線状）の軸方向における寸法（最小値）よりも大きくなるように、コイル６３を構成してもよい。
【００４８】
これによれば、コイル材Ｃ１を幅広とすることで、対向部６３１の熱容量を大きくして、急激な温度変化を抑えることができるので、第１サーモスタット１１０でヒートローラ６０の温度をより精度よく検知することができる。なお、各コイル材Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ接着剤などで固定させてもよいし、接合させずにローラ部６１内にそれぞれ配置させるだけであってもよいし、ローラ部６１の内周面６１２Ｂにそれぞれ接着剤などで固着させてもよい。
【００４９】
なお、図２や図４の形態において、第１の温度検知部材（第１サーモスタット１１０）を接触式のセンサとした場合には、コイル材を密に巻くことやコイル材を幅広に形成することで、薄肉のローラ部を補強できるので、センサがローラ部に接触することによるローラ部の変形を抑えることができる。
【００５０】
前記実施形態では、第１の温度検知部材および第２の温度検知部材として第１サーモスタット１１０および第２サーモスタット１２０を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば温度を測定するサーミスタを採用してもよい。具体的に、この場合には、例えば図５に示すように、第１の温度検知部材として第１サーミスタ１３０をローラ部６１の外周面６１２Ａから第１の間隔Ｄ１だけ離して配置し、この第１サーミスタ１３０に対向するコイル６２の対向部６２１を前記実施形態と同様に密に巻く。
【００５１】
また、ローラ部６１の外周面６１２Ａの第１サーミスタ１３０が対向しない部分（範囲Ｆ２）に対向するように、第２の温度検知部材としての第２サーミスタ１４０をローラ部６１の外周面６１２Ａから第２の間隔Ｄ２だけ離して配置する。さらに、第１サーミスタ１３０で検知された温度と、第２サーミスタ１４０で検知された温度とに基づいてハロゲンヒータ７０を制御する制御ユニット３００を設ける。
【００５２】
これによれば、制御ユニット３００は、２つの温度に基づいてハロゲンヒータ７０を正確に制御することができる。具体的には、例えば、制御ユニット３００は、通常時は正確な温度を検知する第１サーミスタ１３０からの温度に基づいてハロゲンヒータ７０を制御し、第１サーミスタ１３０からの信号が異常値を示す場合には、第２サーミスタ１４０の温度に基づいてハロゲンヒータ７０を制御する、といった制御を実行できる。
【００５３】
なお、制御の他の例としては、例えば、２つの温度の１つが所定値を超えた場合にハロゲンヒータ７０をＯＦＦにする制御などが挙げられる。
【００５４】
前記実施形態では、ローラ部６１の両端部６１１を中央部（本体部６１２）よりも厚くなるように形成したが、本発明はこれに限定されず、ローラ部の一端から他端までを一律に薄肉状に形成してもよい。なお、この場合は、薄肉となったローラ部の両端部（軸受部材を径方向に投影したときにローラ部と重なる部分）内に、補強部材を嵌め込むことで、軸受部材で支持されるローラ部の両端部の剛性を上げてもよい。また、ローラ部の両端部までコイルを形成し、ローラ部の両端部に対応したコイルの両端部を密に（少なくとも１周）巻回することで、コイルの両端部を補強部材として利用してもよい。
【００５５】
前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明に係る定着装置１８を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明に係る定着装置を適用してもよい。
【００５６】
前記実施形態では、ヒータとしてハロゲンヒータ７０を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば誘導加熱方式のＩＨ（Induction Heating)ヒータや発熱抵抗体などを採用してもよい。
前記実施形態では、厚紙、はがき、薄紙などの用紙３を熱定着するようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートなどの他の記録シートを熱定着してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１８    定着装置
６０    ヒートローラ
６１    ローラ部
６２    コイル
７０    ハロゲンヒータ
１１０  第１サーモスタット
６１２Ａ  外周面
６１２Ｂ  内周面
６２１  対向部
６２２  非対向部
Ｃ      コイル材
Ｆ１    範囲
【図１】
2011248145.tif 000003
【図２】
2011248145.tif 000004
【図３】
2011248145.tif 000005
【図４】
2011248145.tif 000006
【図５】
2011248145.tif 000007