(57)【要約】【課題】ボトル部が回転することによってトナーボトルから装置本体のトナー貯蔵手段にトナーが供給される画像形成装置において、装置の大型化を招くことなく、簡単な構造で、交換されたトナーボトルが新品かどうかを検知できるようにする。【解決手段】。新品のトナーボトル７２には、ボトル部７２２とキャップ部７２３とにわたって接着テープ７２６を貼り付ける。そして、トナーボトル７２２を装置本体１に装着し、通常の駆動電流をモータ７２１ａに通電してもモータ７２１ａが回転せず、駆動電流を上げて回転トルクを高めるとモータ７２１ａが回転した場合には、装着されたトナーボトル７２を新品と判断する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に対して着脱自在で、回転することによって装置本体のトナー貯蔵手段にトナーを供給するトナーボトルと、トナーボトルを回転させる、回転トルクが可変の回転駆動手段と、回転駆動手段の回転状態を検知する回転状態検知手段と、新品のトナーボトルに設けられた、トナーボトルの回転を抑制する回転抑制部材とを備えた画像形成装置であって、
トナーボトルが装置本体に装着された後、前記回転駆動手段に通電しても前記回転状態検知手段によって回転が検知されず、回転トルクを高めると回転が検知された場合、装着されたトナーボトルを新品と判断することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回転駆動手段がステッピングモータであり、前記回転状態検知手段が、通電される電流の波形を監視し、電流値によって変化する通電初期波形から前記ステッピングモータの回転状態を検知するものである請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記回転状態検知手段が、前記回転駆動手段の駆動伝達部における回転を検知するものである請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
装着されたトナーボトルを新品と判断した場合、装置本体に設けられた画像形成枚数を積算するカウンターをゼロにする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記回転抑制部材が、トナーボトルからのトナー漏れを防ぐ封止材である請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記回転抑制部材が、フィルム状基材の一方面に接着層が積層されたテープ状部材であって、トナーボトルが回転すると張力が生じるように貼着されている請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記回転抑制部材が、トナーボトルの回転方向に対して略平行に、他の部分よりも強度の弱い破断部が形成されている請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記破断部がミシン目又は切り目である請求項７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリやこれら機能を複合的に備える複合機などの電子写真方式の画像形成装置に関し、より詳細には、装置本体に対してトナーボトルが着脱可能な画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置で使用されるトナーは消耗品であり、トナーボトルを交換することによって現像装置にトナーが順次補給される。トナーボトルが新品に交換された場合は、トナーカウンターがゼロに戻されると共に、その旨が使用者に対して画面表示される。また、トナーの残量が少なくなってきたときは、その旨が画面表示される。
【０００３】
従来、トナーボトルが新品に交換されたかどうかは、トナーボトルに取り付けたＩＣチップやヒューズなどで判断していた。例えば、特許文献１では、トナーを収納したプロセスカートリッジに不揮発性メモリを取り付けて、装置本体がそのメモリを読み取って新品かどうかを判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平2009-128682号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、交換部材であるトナーボトルやプロセスカートリッジに、ＩＣチップなどの電子部品を設けるのは、電気配線等が必要となることから構造が複雑化すると共に、装置の大型化を招くおそれがある。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化を招くことなく、簡単な構造で、交換されたトナーボトルが新品かどうかを検知できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成する本発明に係る画像形成装置は、装置本体に対して着脱自在で、回転することによって装置本体のトナー貯蔵手段にトナーを供給するトナーボトルと、トナーボトルを回転させる、回転トルクが可変の回転駆動手段と、回転駆動手段の回転状態を検知する回転状態検知手段と、新品のトナーボトルに設けられた、トナーボトルの回転を抑制する回転抑制部材とを備えた画像形成装置であって、トナーボトルが装置本体に装着された後、前記回転駆動手段に通電しても前記回転状態検知手段によって回転が検知されず、回転トルクを高めると回転が検知された場合、装着されたトナーボトルを新品と判断することを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記回転駆動手段としてステッピングモータを用い、前記回転状態検知手段として、通電される電流の波形を監視し、電流値によって変化する通電初期波形から前記ステッピングモータの回転状態を検知するものを用いてもよい。
【０００９】
また、前記回転状態検知手段として、前記回転駆動手段の駆動伝達部における回転を検知するものを用いてもよい。
【００１０】
装着されたトナーボトルを新品と判断した場合、画像形成枚数を積算するカウンターをゼロにするようにするのが好ましい。
【００１１】
前記回転抑制部材として、トナーボトルからのトナー漏れを防ぐ封止材を用いてもよい。
【００１２】
また、前記回転抑制部材として、フィルム状基材の一方面に接着層が積層されたテープ状部材を用いてもよい。この場合、トナーボトルが回転すると張力が生じるようにテープ状部材を貼着するのが好ましい。また、トナーボトルの回転方向に対して略平行に、他の部分よりも強度の弱い破断部を形成するのが好ましい。前記破断部としてはミシン目又は切り目が好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る画像形成装置によれば、装置の大型化を招くことなく、簡単な構造で、交換されたトナーボトルが新品かどうかを検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図。
【図２】トナーボトル、回転駆動手段、サブホッパーの一例を示す斜視図。
【図３】トナーボトルとサブホッパーの位置関係を示す要部断面図。
【図４】サブホッパーの動作説明図。
【図５】トナーボトルを装置本体に挿入したときの要部の側面図と断面図。
【図６】トナーボトルを装置本体に装着完了したときの要部の側面図と断面図。
【図７】接着テープをトナーボトルに貼着した実施例を示す斜視図。
【図８】実際の接着テープの貼着状態例を示す外観図。
【図９】モータの駆動電流とトルクとの関係例を示す特性図。
【図１０】トナーボトルが新品かどうかを判断する制御例を示すフローチャート。
【図１１】ステッピングモータの駆動電流波形の一例を示す波形図。
【図１２】回転状態検知手段の他の実施例を示す斜視図。
【図１３】図１２の回転状態検知手段の要部斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１６】
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図を示す。画像形成装置の装置本体１は、主に原稿画像を読み取るイメージリーダ部１０と、読み取った画像を印刷するプリンタ部２０とから構成される。イメージリーダ部１０は、不図示の原稿ガラス板の上に載置された原稿を、スキャナを移動して読み取る公知のものである。原稿画像は、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の三色に色分解されて、不図示のＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサにより電気信号に変換され、Ｒ・Ｇ・Ｂの画像データが得られる。
【００１７】
イメージリーダ部１０で得られた各色成分ごとの画像データは、制御部３０において各種処理が行われた上、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各再現色の画像データに変換される。
【００１８】
画像データは、制御部３０内の画像メモリ３４に各再現色ごとに記憶され、位置ズレ補正のための補正を受けた後、記録シートの供給と同期して１走査ラインごとに読み出され、発光ダイオードの駆動信号となる。
【００１９】
記録シートは、給紙トレイ６１から一枚づつ給紙ローラ６２で取り出され、後述の中間転写ベルト５３とタイミングを合わせて送られる。
【００２０】
中間転写ベルト５３は、駆動ローラ５１と従動ローラ５２の間に張設され、従動ローラ５２が不図示のスプリングで図１の左方向へ付勢されることにより、中間転写ベルト５３に張力が与えられている。そして、装置本体制御部３１で制御される転写モータ５４によって駆動ローラ５１が反時計方向に回転する。中間転写ベルト５３にはポリカーボネート、ポリイミド、ポリイミドアミドなどの樹脂材料が使用される。
【００２１】
中間転写ベルト５３の下方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の作像部４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋが所定間隔で配置されている。そして、各作像部の感光体ドラムと、中間転写ベルト５３を挟んで対向する位置に、転写ローラ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋが配置されている。感光体ドラム表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５３が感光体ドラムと転写ローラとの間を通過する時に中間転写ベルト５３上に１次転写される。そして、給紙トレイ６１から引き出された記録シートが、破線Ａを通って、中間転写ベルト５３と２次転写ローラ５５とのニップ部を通過する際に、中間転写ベルト５３のトナー像が記録シート上に２次転写される。その後、記録シートは定着部８０へ搬送され、ここで加熱・加圧されてトナー像が記録シートに定着される。そして、トナー像が定着された記録シートは装置外部へ排出される。一方、中間転写ベルト５３上の残留トナーは転写ベルトクリーナー１０１で回収され廃トナーボックス１０２に蓄えられる。
【００２２】
作像部４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの各現像ユニットには、各色トナーを一定量補給するサブホッパー（トナー貯蔵手段）７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ（以下、「サブホッパー７０」と総称することがある）が設けられており、ここからジョイント７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｋを介して各現像ユニットに供給される。サブホッパー７０の上方には、トナーボトル７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋ（以下、「トナーボトル７２」と総称することがある）が着脱自在に設けられている。サブホッパー７０内のトナー残量が少なくなると、トナーボトル７２からサブホッパー７０にトナーが供給される。トナーボトル７２内のトナーがなくなると、新しいトナーボトル７２と交換される。
【００２３】
図２に、サブホッパー７０とトナーボトル７２の斜視図を示す。トナーボトル７２は、トナーを収納しているボトル部７２２と、供給口７２３ａ（図３に図示）が外周面に形成されたキャップ部７２３と、供給口７２３ａを開閉するシャッター部７２５（図７に図示）とを有する。ボトル部７２２とキャップ部７２３とは相対的に回転可能に取り付けられている。キャップ部７２３の正面側にはトナーボトル７２を回転させるツマミ７２４が形成されている。
【００２４】
トナーボトル７２の裏面側には、ボトル部７２２を回転させる回転駆動手段７２１が設けられている。回転駆動手段７２１でボトル部７２２を回転させると、ボトル部７２２内に収納されたトナーは、ボトル部７２２の内周面に形成された螺旋状溝７２７によって、キャップ部７２３の供給口７２３ａに導かれる。そして、トナーは供給口７２３ａからサブホッパー７０に落下供給される。
【００２５】
図３に、トナーボトル７２のキャップ部７２３及びサブホッパー７０の概略構成図を示す。キャップ部７２３の供給口７２３ａがサブホッパー７０の上部に位置する。サブホッパー７０内には、トナーの上面レベルを検出するフロート部材７０４が、軸７０４ａを中心として揺動自在に設けられている。そして、フロート部材７０４の下方には撹拌軸と共に回転するカム７０２が設けられており、カム７０２の回転によってフロート部材７０４は上下揺動する。
【００２６】
一方、現像ユニットには不図示のトナー濃度センサーが設けられていて、現像ユニット内のトナー濃度が低くなった場合には、所定のトナー濃度となるようにサブホッパー７０の補給ローラ７０３が回転して現像ユニットにトナーが補給される。なお、これら撹拌軸及び補給ローラ７０３はサブホッパー駆動機構７０１で駆動される。
【００２７】
図４に、トナー量に対応したフロート部材７０４の変動状態を示す。フロート部材７０４の自由端側には浮体７０４ｂが設けられており、トナーの上面レベルに応じて上下動する。浮体７０４ｂの上面には磁石７０４ｃが設けられており、サブホッパー７０の外側面に配置された不図示のリードスイッチによって磁石７０４ｃの位置が検出される。トナーが十分にある場合はフロート部材７０４が上方に位置する（図４（ａ），（ｂ））。一方、サブホッパー７０内のトナー量が少なくなるとトナーの上面が低下し、フロート部材７０４は下方に下がる。すると、リードスイッチがＯＮとなり、回転駆動手段７２１（図２に図示）によってトナーボトル７２のボトル部７２２が所定時間（例えば１０秒間）回転され、トナーボトル７２からサブホッパー７０内にトナーが供給される。
【００２８】
ところが、トナーボトル７２にトナーがない場合には、ボトル部７２２を回転させてもサブホッパー７０内にトナーは補給されない。このため、不図示のリードスイッチはＯＮ状態を継続する。そこで、例えばボトル部７２２を１０秒間回転させても、リードスイッチがＯＮからＯＦＦにならない場合には、トナーボトル７２にトナーがないと判断して、装置本体１の表示部９０にトナーボトルの交換警告表示を行う。
【００２９】
次に、トナーボトル７２を新品と交換する場合について説明する。図５及び図６は、トナーボトル７２を装置本体１に挿入した状態の正面図及び垂直断面図であって、図５はトナーボトル７２を装置本体に装着したときの図であり、図６はトナーボトル７２のキャップ部７２３を回転させてトナー供給可能としたときの図である。図５において、キャップ部７２３のシャッター部７２５は供給口７２３ａを封止した位置にあって、この状態ではトナーボトル７２内のトナーはサブホッパー７０には供給されない。図６に示すように、キャップ部７２３のツマミ７２４を時計方向に回転させると、シャッター部７２４は装置本体の係止部によって固定された状態でキャップ部７２３が回転するので、供給口７２３ａが開口して、トナーボトル７２からサブホッパー７０にトナー供給が可能な状態となる。
【００３０】
図７に、新品のトナーボトル７２の正面側の一部斜視図を示す。新品のトナーボトル７２には、ボトル部７２２とキャップ部７２３とにわたって接着テープ（回転抑制部材）７２６が貼り付けられている。トナーボトル７２を装置本体に装着し、キャップ部７２３のツマミ７２４を時計方向へ回転させて、キャップ部７２３の供給口７２３ａを開口させるときは、ボトル部７２２とキャップ部７２３とが一緒に回るので、接着テープ７２６は初期の状態を維持する。次に、供給口７２３ａが開口された状態で、回転駆動手段７２１を駆動させてボトル部７２２を回転させると、キャップ部７２３は固定された状態でボトル部７２２のみが回転しようとするため、接着テープ７２６に対して引っ張る方向の力が働く。ここで、接着テープ７２６の引張破断強度は、回転駆動手段７２１の通常状態の回転駆動力よりも大きい値に設定されている。したがって、新品のトナーボトル７２の場合には、通常の駆動電流が通電されても回転駆動手段７２１は回転しない。
【００３１】
本発明で使用する回転駆動手段７２１は、駆動電流によってトルクが変化するものである。図９に、モータとしてステッピングモータ７２１ａ（図２に図示）を用いた場合の、駆動電流に対するトルクの変化を示す。この図から理解されるように、駆動電流にほぼ比例してトルクは増加する。そこで、例えば、通常状態では、駆動電流を電流値（イ）としてトルク値（ｉ）でボトル部７２２を回転させる一方、通常の駆動電流ではボトル部７２２が回転しない場合には、駆動電流制御部３２（図１に図示）によってステッピングモータ７２１ａへの通電量を電流値（ロ）に上げてトルク値(ii)とする。すると、ステッピングモータ７２１ａの回転トルクは約２倍となり、接着テープ７２６は破断して、ステッピングモータ７２１ａは回転を始める。そして、ステッピングモータ７２１ａの回転を回転状態検知手段３３（図１に図示）が検知すると、ステッピングモータ７２１ａへの通電量を通常の電流値（イ）まで下げる。
【００３２】
一方、装置本体に装着されたトナーボトルが新品でない場合は、接着テープ７２６が既に破断されているので、通常の駆動電流でステッピングモータ７２１ａは回転し、駆動電流を上げる必要がない。これにより、装着されたトナーボトル７２は新品ではないと判断される。なお、駆動電流を増加させてもステッピングモータ７２１ａが回転しないときは、接着テープ７２６による回転抑制以外に、異物詰りや不適正な挿入等の回転不能要因がある可能性があるので、その場合は動作を中断させて警告表示するのが望ましい。
【００３３】
ここで、接着テープ７２６は、ＰＥＴフィルムなどのフィルム状基材の一方面に接着層が積層されてなるものである。図８（ａ）に示すように、接着テープ７２６はボトル部７２２の回転方向に対して鋭角に、ボトル部７２２とキャップ部７２３との境界部分に貼着するのが好ましい。これにより、ボトル部７２２が回転すると、接着テープ７２６に張力が生じ、前記境界部分で破断する。接着テープ７２６を破断させるのに、必要以上の力を要するとエネルギーの無駄になるので、接着テープ７２６の破断予定線に沿ってミシン目７２６ａや切り目などの強度の低い破断部を形成しておくのが好ましい。接着テープ７２６の貼着方向は、ボトル部７２２の回転方向に対して平行（０度）から８０度までの範囲が好ましい。図８（ｂ）は、接着テープ７２６をボトル部７２２の回転方向に対して９０度以上で貼着した場合であって、ボトル部７２２が回転することによって、シワが生じ接着テープ７２６の接着面同士が部分的に張り付き、破断に要する回転トルクが所定以上に必要となったり、破断した後のテープ残渣が回転阻害要因になるおそれがある。
【００３４】
回転抑制部材として、トナーボトルからトナー漏れを防ぐ封止材を用いる場合には、例えば、前記の接着テープ７２６を封止材として、ボトル部７２２とキャップ部７２３との境界部分を全周にわたって貼着することが例示される。
【００３５】
ステッピングモータ７２１ａが回転したかどうかを検知する回転状態検知手段３３としては、従来公知のものが使用できる。例えば、ステッピングモータ７２１ａを使用する場合には、通電初期の電流波形からモータの回転状態を検知する方法が挙げられる。ステッピングモータ７２１ａの駆動制御方式としては定電流駆動方式が採用される。この方式は、始めに目標の電流値が流れるまでステッピングモータ７２１ａに高い電圧を印加し、目標電流に到達したらステッピングモータ７２１ａに流れる電流を常に監視して一定の電流が流れるように高速で電圧のＯＮとＯＦＦを繰り返すスイッチング方式のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行って目標電流を維持する方式である。
【００３６】
図１１に、通電初期の電流波形の一例を示す。図１１のグラフは、縦軸を電流値とし、横軸を時間として、ステッピングモータ７２１ａに供給する電流の経時変化を示したものである。同図（ａ）は、モータ駆動トルクに対して負荷トルクが少ない場合であって、通電初期の早い段階で電流が一時的に増加傾向が少なくなる破線で囲ったような湾曲部が観察される。これは、通電によってモータの回転子が動くことによって生じる現象で、負荷トルクが少ないと回転子が動きやすく、電流が定電流域になるまでに湾曲部が現れる。同図（ｂ）は、負荷トルクが少し増えた場合であって、少し高い電流域で湾曲部か現れる。そして同図（ｃ）は、更に負荷トルクが増加した場合であって、定電流域に達する時間が短くなると共に湾曲部が現れない。これは回転子が負荷のために拘束されて動いていないために現れる現象である。
【００３７】
そこで、回転状態検知手段３３によって、通電初期の電流波形を監視し、図１１（ｃ）のような電流の立ち上がりが早く、且つ湾曲部が観察されない現象が生じた場合には、ステッピングモータ７２１ａに脱調が生じ回転していないと判断する。
【００３８】
図１２及び図１３に、回転状態検知手段３３の他の実施形態を示す。図１２に示すように、回転駆動手段７２１を構成するギアの一つに、スリットが形成されたスリットギア７２１ｂが配置されている。そして、図１３に示すように、スリットギア７２１ｂのスリット３３ａの回転位置を挟む位置に、フォトセンサ３３ｂが配置されている。スリットギア７２１ｂが回転すると、スリット３３ａの部分ではフォトセンサ３３ｂの光が通過し受光素子で検知されるので、スリットギア７２１ｂの回転と共にパルス信号が得られる。このパルス信号の有無によって、回転駆動手段７２１の回転が検出される。
【００３９】
以上説明した実施形態では、回転駆動手段の回転トルクを２段階に切換え可能としていたが、多段階に切換可能又は連続的な変化可能としてもよい。この場合、接着テープの厚みや材質、ミシン目の間隔などを、トナーボトルの種類（収納するトナーの色や種類、海外向け、国内向けなど）によって異なるものとし、駆動電流を大きくして回転トルクを上げてゆき、接着テープが破断した時の駆動電流から前記トナーボトルの種類を判断できるようにしてもよい。
【００４０】
図１０に、以上説明した制御のフローチャートを示す。まず、サブホッパー７０内のトナー量が低下すると（ステップＳ１）、回転駆動手段７２１を駆動させてトナーボトル７２を回転させてトナー補給動作を行う（ステップＳ２）。このとき、回転状態検知手段３３によってモータが脱調しているかどうかを検知する（ステップＳ３）。モータが脱調していなければ、モータへ引き続き通常の駆動電流を供給し、トナーボトル７２を回転させてトナー補給動作を行う（ステップＳ８）。他方、モータが脱調していれば、モータへの供給電流を増加させる（ステップＳ４）。そして、回転状態検知手段３３によってモータの脱調が解消したかどうかを判断する（ステップＳ５）。モータが回転していれば、新品のトナーボトルが装置本体に装着されたと判断して、トナーカウンター９１（図１に図示）をゼロリセットする（ステップＳ６）。次いで、回転駆動手段７２１の駆動電流を通常の電流値に戻し（ステップＳ７）、トナーボトル７２を継続して回転させてトナー補給動作を行う（ステップＳ８）。そして、サブホッパー７０内にトナーが充填されると（ステップＳ９）、トナー補給動作を終了する。一方、モータへの供給電流を増加させてもモータの脱調が解消しない場合には（ステップＳ５）、接着テープ７２６の回転抑制力以上の回転不能要因があるので、異常表示を行い（ステップＳ１０）、運転を停止する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る画像形成装置は、装置の大型化を招くことなく、簡単な構造で、交換されたトナーボトルが新品かどうかを検知でき有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１    装置本体
３３    回転状態検知手段
７２    トナーボトル
９１    トナーカウンター
７２１    回転駆動手段
７２１ａ  ステッピングモータ
７２２    ボトル部
７２３    キャップ部
７２６    接着テープ（回転抑制部材）
７２６ａ  ミシン目（破断部）
【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】
2011164332.tif 000011
【図１０】
2011164332.tif 000012
【図１１】
2011164332.tif 000013
【図１２】
2011164332.tif 000014
【図１３】
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