(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で確実に流体貯留部の加圧を可能にして、低コストで流体噴射装置を提供可能にする。【解決手段】給紙ホッパ２３の他面側（裏面側）には、インクカートリッジ（流体貯留部）を加圧して記録ヘッド（流体噴射ヘッド）からインク（流体）を噴射させる加圧手段を構成するポンプ４２が形成されている。このポンプ４２は、給紙ホッパ（供給手段）２３の一端で、接続継手を介して給紙ホッパ２３と連結される。そして、給紙ホッパ２３が第一位置と第二位置との間を回転軸２３ａを中心に揺動するごとに、ポンプ４２は伸縮を繰り返す。これにより、給紙ホッパ２３が第一位置と第二位置との間を１往復揺動して１枚の記録紙を給紙するたびに、ポンプ４２は所定量の圧力媒体ＰＭを送り出す。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録材に向けて流体を噴射する流体噴射ヘッドと、該流体を貯留する流体貯留部と、前記流体噴射ヘッドから前記流体を噴射させるために前記流体貯留部を加圧する加圧手段と、前記被記録材を前記流体噴射ヘッドに向けて供給する被記録材の供給手段とを備えた流体噴射装置であって、
前記供給手段は、前記被記録材を保持する第一位置と、前記被記録材を送出する第二位置との間で移動可能とされ、
前記加圧手段は、前記供給手段が前記第一位置と前記第二位置との間で変位する際の変位応力を用いて、前記流体貯留部を加圧することを特徴とする流体噴射装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、前記供給手段の変位に応じて圧力媒体を加減圧させるポンプと、該圧力媒体に印加された圧力を前記流体貯留部に伝播させる圧力伝達部とを備えることを特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記供給手段は、回転軸を中心にして前記第一位置と前記第二位置との間で揺動可能な給紙ホッパであり、前記ポンプは該給紙ホッパの一面側または他面側に設けられていることを特徴とする請求項２記載の流体噴射装置。
【請求項４】
前記ポンプは前記給紙ホッパの回転軸から最も離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項３記載の流体噴射装置。
【請求項５】
前記ポンプは、前記給紙ホッパが前記第一位置と前記第二位置との間を１回揺動するごとに、少なくとも１枚分の前記被記録材への記録に必要な前記流体貯留部への圧力を生じさせることを特徴とする請求項３または４記載の流体噴射装置。
【請求項６】
前記流体貯留部は複数の流体貯留タンクからなり、前記ポンプは、複数の前記流体貯留タンクを一括して加圧する１つのポンプであることを特徴とする請求項２ないし５いずれか１項記載の流体噴射装置。
【請求項７】
前記流体貯留部は複数の流体貯留タンクからなり、前記ポンプは、個々の前記流体貯留タンクにそれぞれ対応した数だけ形成されていることを特徴とする請求項２ないし５いずれか１項記載の流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射装置に関し、詳しくは流体を噴射するための動力源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インク滴（流体）を被記録材（記録紙）に対して噴射させる流体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、「プリンタ」という。）が広く知られている。このようなプリンタにおいては、インクを貯留しているインクタンク（流体貯留部）を、例えは加圧用ポンプとこれを駆動させるポンプモータからなるインクタンクの加圧ユニットによって加圧し、流体噴射ヘッドから流体を噴射させている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０８２３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたような流体噴射装置の場合、インクタンクの加圧用ポンプを駆動させるポンプモータ、このポンプモータを制御する制御装置、および電源装置が必要となる。このため、流体噴射装置の構造が複雑化し、製造コストの増大を招くとともに、不具合が発生する可能性も高まるといった課題があった。
【０００５】
本発明にかかるいくつかの態様は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で確実に流体貯留部の加圧を可能にして、低コストで流体噴射装置を提供可能にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような流体噴射装置を提供した。
すなわち、本発明の流体噴射装置は、被記録材に向けて流体を噴射する流体噴射ヘッドと、該流体を貯留する流体貯留部と、前記流体噴射ヘッドから前記流体を噴射させるために前記流体貯留部を加圧する加圧手段と、前記被記録材を前記流体噴射ヘッドに向けて供給する被記録材の供給手段とを備えた流体噴射装置であって、
前記供給手段は、前記被記録材を保持する第一位置と、前記被記録材を送出する第二位置との間で移動可能とされ、前記加圧手段は、前記供給手段が前記第一位置と前記第二位置との間で変位する際の変位応力を用いて、前記流体貯留部を加圧することを特徴とする。
【０００７】
前記加圧手段は、前記供給手段の変位に応じて圧力媒体を加減圧させるポンプと、該圧力媒体に印加された圧力を前記流体貯留部に伝播させる圧力伝達部とを備えるのが好ましい。
前記供給手段は、回転軸を中心にして前記第一位置と前記第二位置との間で揺動可能な給紙ホッパであり、前記ポンプは該給紙ホッパの一面側または他面側に設けられているのが好ましい。
【０００８】
前記ポンプは前記給紙ホッパの回転軸から最も離れた位置に形成されているのが好ましい。
前記ポンプは、前記給紙ホッパが前記第一位置と前記第二位置との間を１回揺動するごとに、少なくとも１枚分の前記被記録材への記録に必要な前記流体貯留部への圧力を生じさせることが好ましい。
【０００９】
前記流体貯留部は複数の流体貯留タンクからなり、前記ポンプは、複数の前記流体貯留タンクを一括して加圧する１つのポンプであればよい。
また、前記流体貯留部は複数の流体貯留タンクからなり、前記ポンプは、個々の前記流体貯留タンクにそれぞれ対応した数だけ形成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のプリンタ（流体噴射装置）の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明のプリンタの内部構造を示す要部側断面図である。
【図３】自動給紙装置を示す要部斜視図である。
【図４】給紙ホッパが第二位置にあるときの自動給紙装置の側面図である。
【図５】給紙ホッパが第一位置にあるときの自動給紙装置の側面図である。。
【図６】インク（流体）を供給するための構成を示す概略図である。
【図７】インクカートリッジを示す断面図である。
【図８】加圧ユニット（加圧手段）を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る流体噴射装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明においては、本発明の流体噴射装置の一例であるインクジェットプリンタ（以下、単にプリンタと称す）について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態のインクジェット式のプリンタ（流体噴射装置）の外装カバーを取り外した状態を示す示す斜視図である。また、図２はこのプリンタの内部構造を示す要部側断面図である。
図１、図２に示すように、本実施形態のプリンタ（流体噴射装置）１０の後部には、自動給紙装置２０が配設されている。この自動給紙装置２０の上部には、上方向へ開閉可能な給紙トレイカバー９が形成されている。給紙トレイカバー９は、プリント時には開いた状態で使用され、この開いた状態の給紙トレイカバー９と一体となって記録紙（被記録材）を支持する給紙トレイ２２に記録（プリント）を行う記録紙Ｐが複数枚重ねて収容される。
【００１３】
給紙トレイ２２に収容された記録紙（被記録材）Ｐは、給紙時に所定のタイミングで給紙ローラ２１側（第二位置）へ揺動する給紙ホッパ２３により給紙ローラ２１の外周面に押圧される。給紙ローラ２１の外周面に押圧された記録紙Ｐは、回転軸２４ａを中心に回転可能に配設されている給紙ローラ２１の駆動回転によって、搬送駆動ローラ２４の外周面と搬送従動ローラ２５の外周面との当接面へ向けて１枚ずつ自動給紙される。搬送駆動ローラ２４の両端は、記録紙Ｐの搬送方向（副走査方向Ｙ）に回転可能なように左サイドフレーム３１と右サイドフレーム３２とにそれぞれ支持されている。
【００１４】
自動給紙装置２０から給紙される記録紙Ｐは、案内部材２６により搬送駆動ローラ２４の外周面へ向けて案内され、搬送駆動ローラ２４の外周面と搬送従動ローラ２５との当接面に挟持され、搬送駆動ローラ２４が副走査方向Ｙへ回転することによって、搬送駆動ローラ２４の回転量に応じた搬送量で副走査方向Ｙへ搬送される。
【００１５】
プリンタ１０は、記録紙Ｐにインク（流体）を噴射して記録を行う記録ヘッド（流体噴射ヘッド）３３を記録紙Ｐに対して主走査方向Ｘに走査させるためのキャリッジ３４を備えている。キャリッジ３４は、主走査方向Ｘに往復動可能にキャリッジガイド軸３５に軸支されており、図示しないキャリッジ用モータの回転駆動力によって主走査方向Ｘに往復動する。キャリッジ３４には、後述する各色のインクが充填されたインクカートリッジが着脱可能に搭載され、このインクカートリッジから記録ヘッド３３へ各色のインクが供給される。記録ヘッド３３のヘッド面は、プラテン３６と対向する位置で主走査方向Ｘへ往復動し、ヘッド面に多数配置されているノズルからプラテン３６上を搬送された記録紙Ｐへインクが噴射される。
【００１６】
プラテン３６より副走査方向Ｙの下流側には、記録後の記録紙Ｐを排紙する手段として、副走査方向Ｙへ回転可能に支持された排紙駆動ローラ軸３７，３８が配設されている。排紙駆動ローラ３７，３８の回転によって、記録後の記録紙Ｐが排紙される。
【００１７】
このような構成を有するプリンタ１０は、まず、記録前の記録紙Ｐが自動給紙装置２０によって自動給紙される。続いて、自動給紙された記録紙Ｐは、搬送駆動ローラ２４の回転によって記録ヘッド３３のヘッド面と対向するプラテン３６に摺接しながら副走査方向Ｙへ所定の搬送量で搬送される動作と、プラテン３６の上で主走査方向Ｘへ往復動する記録ヘッド３３からインクが噴射される動作とが交互に繰り返し実行されて記録紙Ｐへの記録が実行される。そして、記録実行後の記録紙Ｐは、排紙駆動ローラ３７，３８の回転によって排出される。これらの一連の動作は、図示しない制御装置によって制御されればよい。
【００１８】
図３は、自動給紙装置を示す要部斜視図であり、図４は自動給紙装置の側面図である。
自動給紙装置２０の給紙トレイ２２には、収容された記録紙（被記録材）Ｐの先端が突き当たった状態で給紙トレイ２２に積重された記録紙Ｐを支持する支持面２２ａが形成されている。給紙トレイ２２には、給紙時に所定のタイミングで給紙ローラ２１側（第二位置）へ揺動する給紙ホッパ（供給手段）２３が回転軸２３ａを中心に揺動可能に配設されている。
【００１９】
給紙ホッパ２３は、この給紙ホッパ２３に収容された記録紙Ｐを最下位側から給紙ローラ２１の外周面へ最上位の記録紙Ｐ１を押圧する方向へ、図示していない付勢手段によって付勢されている。給紙ホッパ２３は、給紙ローラ軸２９の両端近傍に一体にそれぞれ形成されたホッパカム２１Ａとカム係合し、給紙ローラ軸２９の回転位置に応じて揺動する如くホッパカム２１Ａによって揺動位置が規定されるようになっている。
【００２０】
給紙ホッパ２３には、給紙トレイ２２に収容される記録紙Ｐの主走査方向Ｘの一端側をガイドするエッジガイド部材２８が配設されている。エッジガイド部材２８は、給紙ホッパ２３の上端に掛着されるとともに、給紙ホッパ２３に形成されている主走査方向Ｘに長尺な長孔２３ｂと係合して、記録紙Ｐのサイズに応じて符号Ｓで示した方向へスライド可能に配設されている。
【００２１】
給紙ローラ２１は、記録紙Ｐの給送方向へ回転可能に両端部を支持され、図示しない自動給紙用モータの回転駆動力によって給紙ローラ軸２９を中心に回転する。給紙ローラ２１は、給紙ローラ軸２９の軸心からの距離が一定となる円周面２１ａと、給紙ローラ軸２９の軸心からの距離が円周面２１ａより短く設定された平坦面２１ｂとを有する略Ｄ形の断面形状を有している。こうした給紙ローラ２１の円周面２１ａ及び平坦面２１ｂには、ゴム材等の高摩擦部材が一様に貼付されていればよい。
【００２２】
このような構成の自動給紙装置２０は、図５に示す記録紙（被記録材）Ｐを保持する第一位置と、図４に示す記録紙Ｐを送出する第二位置との間で、給紙ホッパ２３が回転軸２３ａを中心に揺動する。即ち、図４は記録紙の給紙動作中の状態を示し、図５は記録紙の給紙動作終了後の状態を示している。
給紙ローラ２１が符号Ａで示した回転方向へ回転し始めると、給紙ホッパ２３が符号Ｂで示した揺動方向へ揺動し、図４に示す第二位置に移動する。これによって、給紙トレイ２２に収容されている記録紙Ｐの最上位の記録紙Ｐ１が給紙ローラ２１の外周面２１ａに押しつけられて当接する。
【００２３】
給紙ローラ２１が符号Ａで示した回転方向へさらに回転すると、給紙ローラ２１の外周面２１ａに当接している給紙されるべき記録紙Ｐ１が給紙方向へ給紙されていく。そして、１枚の記録紙Ｐ１が給紙されると、給紙ホッパ２３が符号Ｄで示した方向へ揺動し、図５に示す第一位置に移動する。
このように、給紙トレイ２２に収容された複数の記録紙Ｐは、給紙ホッパ２３が第一位置と第二位置との間を回転軸２３ａを中心に揺動するごとに、記録ヘッド３３（図１）へ向けて１枚ずつ自動給紙される。
【００２４】
給紙ホッパ２３の他面側（裏面側）には、カートリッジ（流体貯留部）を加圧して記録ヘッド（流体噴射ヘッド）３３からインク（流体）を噴射させる加圧手段を構成するポンプ４２が形成されている。このポンプ４２は、給紙ホッパ（供給手段）２３の一端、例えば、給紙ホッパ２３の回転軸２３ａから最も離れた位置で、接続継手４３を介して給紙ホッパ２３と連結される。そして、給紙ホッパ２３が図５に示す第一位置と図４に示す第二位置との間を回転軸２３ａを中心に揺動するごとに、ポンプ４２は伸縮を繰り返す。これにより、給紙ホッパ２３が第一位置と第二位置との間を１往復揺動して１枚の記録紙を給紙するたびに、ポンプ４２は所定量の圧力媒体ＰＭを送り出す。
【００２５】
図６は、インク（流体）を記録ヘッド（流体噴射ヘッド）に供給するための構成を示す概要図である。
記録ヘッド３３を搭載したキャリッジ３４上には、一時貯留したインク（流体）を記録ヘッド３３に供給する複数のバルブユニット（サブタンク）５１が設けられている。。各バルブユニット５１は、プリンタ１０に使用されるインクの色（種類）に対応して、例えば４個具備されている。なお、記録ヘッド３３の下面にはノズルが設けられており、このノズルＮの吐出口からプラテン３６上に給紙された記録紙にインク滴が吐出される。
【００２６】
図６中の右端にはカートリッジホルダ５２が設けられている。このカートリッジホルダ５２には、流体貯留部としてのカートリッジ（流体貯留タンク）５３が複数個、例えば４個着脱可能に備えられている。これらのカートリッジ５３は、図７に示すように、内部が気密状態となっているケース５３ａと、その内側に設けられたインクパック５３ｂとから構成されている。
【００２７】
各インクパック５３ｂは、例えば、袋状に形成された可撓性フィルムの内部に、各種（各色）インクをそれぞれ充填している。これらのインクパック５３ｂと、キャリッジ３４上の各バルブユニット５１とは、インク供給路５４を介してそれぞれ接続されている。各インク供給路５４は、可撓性材質からなるチューブや、硬質樹脂材に対して形成された流路等から構成されていればよい。
【００２８】
そして、カートリッジホルダ５２の近傍には、加圧ユニット（加圧手段）６１が搭載されている。この加圧ユニット６１は、圧力媒体供給路（圧力伝達部）６２を介して圧力媒体ＰＭをカートリッジ５３に圧送する装置である。圧力媒体ＰＭは、例えば空気や窒素ガスなどの気体、または、水などの液体から構成されれば良い。本実施形態においては、圧力媒体ＰＭとして空気を用いた例を示す。
また、加圧ユニット６１は、ポンプ４２（図４，５参照）、調圧装置６４，大気開放弁６５を備えている。圧力媒体供給路６２は、大気開放弁６５の下流側の分配器６６で複数本（本実施形態では４本）に分岐し、各カートリッジ５３にそれぞれ接続している。
【００２９】
また、各カートリッジ５３のケース５３ａには、ケース５３ａとインクパック５３ｂとの間に設けられた空間５３ｃに接続する連通孔５３ｄがそれぞれ貫通形成され、各連通孔５３ｄには、分配器６６で分岐した圧力媒体供給路６２が接続されている。
【００３０】
加圧ユニット６１について詳述する。図８は、加圧ユニットの平面図である。加圧ユニット（加圧手段）６１は、ポンプ４２、調圧装置６４、及び大気開放弁６５を備えている。ポンプ４２は、ダイヤフラム式ポンプ（容積形ポンプ）であり、例えば、側壁が蛇腹状の有蓋筒状の樹脂からなる伸縮部４２ａを備える。伸縮部材４２ａの内部には、空気（圧力媒体）が送入される。
【００３１】
ポンプ４２の伸縮部材４２ａの一端側は、回動自在な接続継手４３を介して給紙ホッパ（供給手段）２３の一端に連結される。また、ポンプ４２の他端側は、伸縮部材４２ａを定位置で固定する密閉部６６によって固定される。この密閉部６６には、圧力媒体供給路（圧力伝達部）６７が接続される。この圧力媒体供給路６７によって、ポンプ４２と調圧装置６４との間で圧力媒体ＰＭが流通可能にされる。同様に、調圧装置６４と大気開放弁６５の間も圧力媒体供給路（圧力伝達部）６８によって圧力媒体ＰＭが流通可能に接続される。
【００３２】
調圧装置６４は、ポンプ４２の収縮によって圧力媒体供給路６７を介して送り込まれた圧縮空気の圧力を定圧に保つ。こうした調圧装置６４は、例えば、空気圧を一定に保つレギュレータであればよい。
【００３３】
以上のような構成の加圧ユニット（加圧手段）を備えたプリンタの作用を説明する。例えば、図４に示すように、自動給紙装置２０のを構成する給紙ホッパ２３は、記録紙を送出（給紙）する第二位置にあるときには、給紙ローラ２１に近接する位置、即ちポンプ４２から遠ざかる方向に揺動している。このため、第二位置においては、他端側で固定されたポンプ４２の伸縮部材４２ａの一端側が、接続継手４３を介して給紙ホッパ２３に引っ張られる形となり、伸縮部材４２ａが伸びた状態、即ち、伸縮部材４２ａの内部に空気（圧力媒体）ＰＭを満たした状態となる。
【００３４】
こうした第二位置にある給紙ホッパ２３が、１枚の記録紙の送出（給紙）を完了して、図５に示す記録紙を保持する第一位置に向けて揺動すると、給紙ホッパ２３は、給紙ローラ２１から遠ざかる位置、即ちポンプ４２に接近する方向に揺動する。このため、給紙ホッパ２３が第二位置から第一位置に揺動する際に、伸縮部材４２ａを押し縮め、これによって、伸縮部材４２ａの内部を満たしていた空気が圧力媒体供給路６７を介して圧縮空気として調圧装置６４に流入する。
【００３５】
調圧装置６４に流入した圧縮空気は、所定（一定）の圧力値に調圧された後、大気開放弁６５から圧力媒体供給路（圧力伝達部）６２を経て、図７に示すカートリッジ５３内の空間５３ｃに導入される。そして、空間５３ｃに圧縮空気が所定の圧力状態で充填されると、この空気圧によってインクパック５３ｂが押し潰される。これにより、インクパック５３ｂ内のインクが、図６に示すインク供給路５４に押し出され、バルブユニット（サブタンク）５１に供給される。
【００３６】
このように、本発明のプリンタ（流体噴射装置）１０では、給紙ホッパ２３が記録紙を送出する第二位置と、記録紙を保持する第一位置との間で変位（揺動）する際の変位応力によって、加圧手段を構成するポンプ４２を収縮させて圧縮空気を形成し、この圧縮空気によってカートリッジ５３内のインク（流体を）記録ヘッド（流体噴射ヘッド）３３に送り込むことができる。
【００３７】
これによって、従来のようにカートリッジ内のインクを記録ヘッドに送り込むための電動加圧ポンプや、これを制御する制御装置など不要となり、給紙ホッパの揺動を利用して簡単な構成で確実にカートリッジ内のインクを記録ヘッドに送り込むことが可能になる。
【００３８】
なお、給紙ホッパ２３が第一位置と第二位置との間を１往復揺動して１枚の記録紙を給紙するたびに、ポンプ４２は１枚の記録紙に記録を行うのに必要な最大量のインクを記録ヘッド（流体噴射ヘッド）３３に送り込むように、ポンプ４２の容量や伸縮量を設定するのが好ましい。これによって、１枚の記録紙の給紙ごとに、１枚分の記録紙への記録に必要なインクだけを確実に送り込むことができる。
【００３９】
また、ポンプ４２の一端側（移動端側）は、給紙ホッパ２３の揺動量が最大となる給紙ホッパ２３の回転軸２３ａから最も離れた位置で給紙ホッパ２３と連結することによって、ポンプ４２の伸縮によって得られる圧縮空気の圧力値を最大にし、インクの供給量を高めることができる。
【００４０】
上述した実施形態では、１つのポンプ４２の収縮によって得られた圧縮空気を、分配器６６で分岐させ、複数のカートリッジ５３にそれぞれ接続しているが、これ以外にも、複数のカートリッジにそれぞれ対応して、カートリッジの数だけポンプを形成しても良い。この場合、圧力媒体供給路の数は増加するが、給紙ホッパの揺動量が少なくても個々のカートリッジに対する圧力値を高め、インクの供給量を増加させることが可能になる。こうした構成では、給紙ホッパの回転軸から最も離れた位置で、複数のポンプを主走査方向Ｘに沿って一列に並べて配置するのが好ましい。一方、複数のポンプの収縮によって得られた圧縮空気を１つのカートリッジに作用させ、より多くのインク供給量を確保する構成であっても良い。
【００４１】
また、上述した実施形態では、給紙ホッパ２３の裏面側、即ち記録紙を収容する側の反対側でポンプと接続する構成としたが、給紙ホッパ２３の表面側、即ち記録紙を収容する側でポンプと接続する構成であっても良い。この場合、上述した実施形態とは逆に、給紙ホッパが第一位置から第二位置に向けて揺動するときにポンプが収縮され、圧縮空気が形成される。
【符号の説明】
【００４２】
１０  プリンタ（流体噴射装置）、２０  自動給紙装置、２３  給紙ホッパ、２３ａ  回転軸、３３  記録ヘッド（流体噴射ヘッド）、４２  ポンプ、５３  カートリッジ（流体貯留タンク）、６１  加圧ユニット（加圧手段）６２，６７，６８  圧力媒体供給路（圧力伝達部）
【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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