(57)【要約】【課題】商用電源から２次側電圧を生成する電源を複数設ける必要がなく、定着以外の全ての電力を供給可能な第二の電源部の電池の残量が低い場合にも装置本体を起動することが可能でユーザの利便性を損なうことがない画像形成装置を提供する。【解決手段】第一の電源部と、第一の電源部の出力から充電を行い、放電する第二の電源部と、第一の電源部の入力電圧を入り切りする第一の切り替え手段と、第一および第二の電源部の出力電圧のいずれかを後段の制御部及び駆動部に出力する第二の切り替え手段と、発熱体を備えた定着器と、第一および第二の切り替え手段を制御する制御手段と、画像形成装置の主電源をオンまたはオフする操作を受け付けるための電源スイッチと、を備え、電源スイッチがオフ時の各切り替え手段の状態は、第一の切り替え手段がオン、第二の切り替え手段が第一の電源部からの給電設定、である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源のＡＣ電力から２次側ＤＣ電圧を生成する第一の電源部と、
前記第一の電源部の出力から充電を行い、放電する第二の電源部と、
前記第一の電源部の入力電圧を入り切りする第一の切り替え手段と、
前記第一の電源部の出力電圧と第二の電源部の出力電圧のいずれかを後段の制御部及び駆動部に出力する第二の切り替え手段と、
前記商用電源から定着電源で変換された電力で発熱する発熱体を備えた定着器と、
前記第一の切り替え手段と前記第二の切り替え手段を制御する制御手段と、
画像形成装置の主電源をオンまたはオフする操作を受け付けるための電源スイッチと、を備え、
前記電源スイッチがオフ時の各切り替え手段の状態は、前記第一の切り替え手段がオン、前記第二の切り替え手段が前記第一の電源部からの給電設定、であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第二の電源部は二次電池であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第二の電源部はキャパシタであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着器への給電制御を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式では、記録材上に転写した未定着のトナー像を、熱と圧力で記録材上に定着する定着装置を用いる。定着装置における定着方式としては、高生産性の面からヒートローラ方式が現在最も多く採用されている。ヒートローラ方式とは、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される加熱ローラ等の加熱部材と、これに対向配置されて加熱部材と圧接して圧接ニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成する対向回転体との間に、記録材を通過させて加熱する方式である。
【０００３】
加熱部材には、鉄やアルミ等が芯金として用いられる金属ローラが主に使用されていて、温度変動を少なくするためにその熱容量が大きく設計されている。このため、トナーを溶融可能とする温度（定着温度）へ昇温するには長い立ち上がり時間が必要であった。特に、厚紙のように熱量を必要とする用紙種類では、トナーを溶融可能とする温度（定着温度）へ昇温するために装置を一旦停止させているものもある。
【０００４】
昇温時間を短くするためには、加熱部材の熱容量を小さくするか、あるいは加熱部材（発熱部材）への投入電力を大きくすることが考えられる。加熱手段に対する投入電力の増大を図るには、装置への供給電力を高めればよいが、日本国内の一般的なオフィスのコンセントなどの商用電源は、１００Ｖ／１５Ａが一般的で、事実上１５００Ｗが供給電力の上限となる。その範囲内で定着器だけでなく、その他の制御部や駆動部への供給も行う必要があり、電力加熱手段への供給電力を一般的な商業電源単独で増やすことは困難であった。
【０００５】
このような背景の中、最大供給電力量を増やして定着装置の温度低下防止を実現する手法として、商用電源（１００Ｖ／１５Ａ）と異なる充電可能な補助電源装置を備えた画像形成装置が提案されている。
【０００６】
特許文献１では、電力供給手段として主電源装置と補助電源装置を備え、以下の２つのモードを備える。１つのモードは、主電源装置のみから発熱部材へ電力を供給し、主電源装置と補助電源装置の両方から前記発熱部材とは異なる電力要求部に電力を供給する第１の電力供給モードである。別のモードは、主電源装置のみから発熱部材とそれとは異なる電力要求部に電力を供給する第２の電力供給モードである。そして、第２の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力を、第１の電力供給モードより少なくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３２４２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１では、商用電源から２次側電圧を生成する電源が、主電源装置と補助電源装置を充電するための電源装置それぞれに設けられているためコストアップしてしまう。さらに、補助電源装置を充電するための電源が消費する電力分だけ装置本体は利用することができない。
【０００９】
ここで、補助電源装置はリチウムイオン二次電池等を使用することが想定されるが、電池残量が少ない場合には使用できなくなる。また、一般に二次電池には寿命があり使用できなくなることがある。さらには、偶発的な電池故障も想定される。電池を利用して第一の切り替え手段を切り替える構成の場合、電池が使用できない状態を想定すると第一の切り替え手段をオンすることができず、装置本体を起動することができないという課題がある。これでは、電池を修理交換するまでの間にユーザは装置を全く使用することができず利便性が損なわれてしまう。
【００１０】
本発明の目的は、商用電源から２次側電圧を生成する電源を複数設ける必要がなく、定着以外の全ての電力を供給可能な第二の電源部の電池の残量が低い場合にも装置本体を起動することが可能でユーザの利便性を損なうことがない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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、商用電源のＡＣ電力から２次側ＤＣ電圧を生成する第一の電源部と、前記第一の電源部の出力から充電を行い、放電する第二の電源部と、前記第一の電源部の入力電圧を入り切りする第一の切り替え手段と、前記第一の電源部の出力電圧と第二の電源部の出力電圧のいずれかを後段の制御部及び駆動部に出力する第二の切り替え手段と、前記商用電源から定着電源で変換された電力で発熱する発熱体を備えた定着器と、前記第一の切り替え手段と前記第二の切り替え手段を制御する制御手段と、画像形成装置の主電源をオンまたはオフする操作を受け付けるための電源スイッチと、を備え、前記電源スイッチがオフ時の各切り替え手段の状態は、前記第一の切り替え手段がオン、前記第二の切り替え手段が前記第一の電源部からの給電設定、であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、商用電源から２次側電圧を生成する電源を複数設ける必要がなく、定着以外の全ての電力を供給可能な第二の電源部の電池の残量が低い場合にも装置本体を起動することが可能でユーザの利便性を損なうことがない画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の画像形成装置の全体概略図
【図２】本実施形態のブロック図
【図３】本実施形態の操作部の概略図
【図４】本実施形態の用紙選択画面の概略図
【図５】本実施形態の用紙種類毎の温調温度設定図
【図６】本実施形態のタイミングチャート
【図７】本実施形態のフローチャート
【図８】本実施形態の画像形成装置における紙種毎の生産性及び電力配分説明図
【図９】本実施形態の画像形成装置における各切り替え手段の状態説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置９００の全体概略図である。画像形成装置９００は、第一の電源部１０１、第二の電源部１０２、定着装置９１１、電源スイッチ１０７を備えている。
【００１６】
以下、画像形成装置９００の概略構成を説明する。画像形成装置９００は、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）４色の作像ユニットが並列されている。まず、イエロー（ｙ）の作像ユニットについて説明する。イエロー（ｙ）の作像ユニットの中には、感光体９０１ｙがあり、この感光体ドラム９０１ｙは反時計回りに回転しており、１次帯電ローラ９０２ｙにて感光体９０１ｙの表面を均一に帯電される。均一に帯電した感光体９０１ｙの表面に、９０３ｙのレーザーユニットから照射されるレーザーが露光され潜像画像が描画される。
【００１７】
次に、現像スリーブ９０４ｙを感光体９０１ｙの表面が通過し、感光体９０１ｙ上の潜像画像がイエローのトナーによって現像される。そして、感光体９０１ｙの表面は中間転写ベルトの９０６と接する。１次転写ローラ９０５ｙに電圧が加えられることにより、感光体９０１ｙの表面にあったイエローのトナーが中間転写ベルト９０６の表面に転写される。同様にして、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）のトナーが中間転写ベルト９０６の表面に転写される。こうして中間転写ベルト９０６には、イエローとマゼンタとシアンとブラックのトナーで形成されたフルカラーの画像が形成される。
【００１８】
そして、中間転写ベルト９０６が２次転写内ローラ９０７と２次転写外ローラ９０８を通過する。その時に中間転写ベルト９０６と２次転写外ローラ９０８の間を用紙カセット９１０から給紙された用紙９１３が挟まれて搬送され、中間転写ベルト上の画像が、用紙９１３の表面に転写される。２次転写ローラ９０７，９０８を通過した用紙９１３が定着器９１１に搬送されて高温にされ、トナーが柔らかくなったところで、圧力を加えられることで、用紙９１３の表面に張り付き定着し、出力され積載される。
【００１９】
（操作部の説明）
次に、操作部９２０の構成について図３を用いて説明する。操作部９２０には、画像形成動作を開始するためのスタートキー４０２、画像形成動作を中断するためのストップキー４０３、置数設定等を行うテンキー４０４〜４１２および４１４、ＩＤキー４１３、クリアキー４１５、リセットキー４１６などが配置されている。また、表示部４２０はタッチパネルであり、画面上にソフトキーを作成可能となっている。
【００２０】
図３は画像形成動作の設定画面を表示している状態であり、用紙設定ボタン４２１、両面印刷設定ボタン４２２、濃度設定ボタン４２３、その他の機能設定ボタン４２４などが配置されている。用紙設定ボタン４２１がタッチされると、図４のような用紙設定画面４５０が表示され、通紙する用紙種類を設定するようになっている。ここでは、用紙設定画面として、薄紙（用紙坪量６３ｇ／ｍ２以下）設定ボタン４５１、普通紙（用紙坪量６４ｇ／ｍ２〜１０５ｇ／ｍ２）設定ボタン４５２、厚紙（用紙坪量１０６ｇ／ｍ２以上）設定ボタン４５３が設けられている。ただし、用紙種類はコート紙やＯＨＰシートなどもあるがここでは割愛する。
【００２１】
（制御ブロック図の説明）
図２は、本実施形態の制御ブロック図である。画像形成装置９００は、図１で説明した構成と、以下を備える。すなわち、リレー１（第一の切り替え手段１０３）、スイッチ（第二の切り替え手段１０４）、定着ヒータ１０５、ＣＰＵ１０６、リレー３（第三の切り替え手段１０８、）昇圧回路１０９、電池残量検知回路（電池残量検知手段１１０）を備える。また、電圧検知回路（電圧検知手段１１１）、リレー４（第四の切り替え手段１１２）、定着電源１１３、リレー５（第五の切り替え手段１１４）、サーミスタ（温度検知手段１１５）、操作部９２０、ＲＯＭ１１７、制御部３００、駆動部４００を備えている。
【００２２】
電源スイッチ１０７は、ユーザによる画像形成装置９００の主電源をオンまたはオフする操作を受け付けるために設けられている。尚、電源スイッチ１０７は、機械的に電源供給ラインを切断するスイッチではない。また、電源スイッチ１０７は、ユーザによる押下操作を受けたときに電気的な信号を発するキーの一種である。また、ＣＰＵ１０６は、画像形成装置９００における各種機能を実現するための演算を実行し，画像処理制御の中枢となるものである。
【００２３】
続いて，図２、図９を用いて、画像形成装置９００の電気的構成について説明する。第一の切り替え手段１０３がオンし、商用電源５００からＡＣ（交流：Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧を入力したときに第一の電源部１０１はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧を出力する。
【００２４】
第二の電源部１０２は、第五の切り替え手段１１４がＣＰＵ１０６からの信号によりオンすることで、第一の電源部１０１からの出力電圧を充電する。第二の電源部１０２で充電された電圧は、厚紙通紙時など、定着装置９１１へより多くの電力供給が望まれる任意のタイミングで第二の切り替え手段１０４の接続を切り替えることで使用される。第二の電源部１０２は例えば、リチウムイオン電池などの二次電池や電気二重層キャパシタなどである。
【００２５】
昇圧回路１０９は、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの変圧手段を有し、第二の電源部１０２からの出力電圧を画像形成装置側の負荷に応じた所定の電圧に変圧するために構成されている。
【００２６】
第二の切り替え手段１０４は、ＣＰＵ１０６からの信号により切り替えられ、定着装置９１１以外の制御部３００及び駆動部４００への給電を第一の電源部１０１か第二の電源部１０２かを切り替える。第一の電源部１０１または第二の電源部１０２から出力された電圧は、第二の切り替え手段１０４を介して、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１６で制御部３００が動作可能な電圧に変換される。
【００２７】
電池残量検知手段１１０は、第二の電源部１０２の電池残量を検知し、ＣＰＵ１０６に出力するものである。
【００２８】
第三の切り替え手段１０８は、ＣＰＵ１０６からの信号により切り替えられ、第二の電源部１０２から第一の切り替え手段１０３への給電を切り替えるものである。ＣＰＵ１０６は、電池残量検知手段１１０の出力信号から第二の電源部１０２の電池残量が所定値以下になったと判断した場合、第三の切り替え手段１０８をオフし、第一の切り替え手段１０３をオンするように制御する。それにより、第一の電源部１０１から制御部３００及び駆動部４００へ給電する。
【００２９】
電圧検知手段１１１は、第一の電源部１０１の出力電圧を検知してＣＰＵ１０６へ出力する。
【００３０】
第四の切り替え手段１１２は、ＣＰＵ１０６からの信号により切り替えられ、商用電源から定着電源１１３に給電する。定着電源１１３はＣＰＵ１０６からの信号で定着装置９１１への電力供給を行う。
【００３１】
第五の切り替え手段１１４は、ＣＰＵ１０６からの信号により切り換えられ、第一の電源部１０１から第二の電源部１０２への給電を切り替えるものである。第五の切り替え手段１１４がＣＰＵ１０６によってオンされた場合、第二の電源部１０２は充電を行う。
【００３２】
温度検知手段１１５は、定着装置９１１の温度を検知し、ＣＰＵ１０６に出力するものであり、例えばサーミスタなどが該当する。
【００３３】
尚、画像形成装置９００の電源オフ時における各切り換え手段の状態は、図２（Ｂ）の状態である。図２（Ａ）と比べると図２（Ｂ）では、第一の切り替え手段１１２と第二の切り替え手段の状態が異なる。具体的には第一の切り替え手段１０３がオン、第二の切り替え手段１０４が第一の電源部から給電設定、第三の切り替え手段１０８がオフ、第四の切り替え手段１１２がオフ、第五の切り替え手段１１４がオフである。
【００３４】
このため、電源オフ時においてもＣＰＵ１０６と電源スイッチ１０７は第一の電源部１０１を介し電圧供給されているものとする。尚、第二の電源部１０２の電池残量が低い場合、第五の切り替え手段１１４をオンすることで、第一の電源部１０１から第二の電源部１０２への充電を許可するように制御しても構わない。
【００３５】
（本実施形態のタイミングチャート）
次に、上記のように構成された本実施形態に係る画像形成装置９００において、本実施形態の動作について図６を用いて説明する。ここでは、画像形成装置９００がスタンバイ状態とする。スタンバイ状態とは、画像形成装置９００が使用可能な状態であり、第一の切り替え手段１０３はオン状態、第三の切り替え手段１０８はオフ状態、第四の切り替え手段１１２はオン状態となっている。
【００３６】
また、第二の切り替え手段１０４は第一の電源１０１からの電源供給である、第五の切り替え手段１１４はオフ状態とする。ここでは、画像形成装置９００の生産性及び供給可能電力は、図８のように決まっているものとする。この場合、薄紙、普通紙及び厚紙の等速印刷の生産性は６０枚／分、厚紙の低速印刷は４０枚／分というように予め決められている。また、薄紙、普通紙の等速印刷及び厚紙の低速印刷の供給可能電力は、定着電力が１１００Ｗ、定着以外の電力が４００Ｗとなっている。
【００３７】
操作部９２０から通紙する用紙種類として、厚紙が選択された場合、ＣＰＵ１０６は定着装置９１１の温調温度設定を厚紙設定とする。そして、電池残量検知手段１１０によって検知された第二の電源部１０２の電池残量が所定値よりも大きい場合、第二の切り替え手段１０４を第二の電源部１０２からの電源供給となるようにＣＰＵ１０６が切り替える。
【００３８】
次に、ＣＰＵ１０６は、第三の切り替え手段１０８をオンするように制御すると第一の切り替え手段１０３はオフとなり、商用電源５００は第一の電源１０１に供給されなくなる。その後、画像形成ジョブがスタートすると、ＣＰＵ１０６は、厚紙の等速印刷を実行するように制御する。第二の電源部１０２を使用することで、商用電源５００からの電力を全て定着装置９１１に充てることができるため、厚紙の等速印刷を実行することが可能となる。この場合、図８のように、厚紙の等速印刷の生産性は６０枚／分、供給可能電力は、定着電力が１５００Ｗ、定着以外の電力が４００Ｗとなっている。
【００３９】
ジョブ継続中に第二の電源部１０２の電池残量が所定値以下になった場合、ＣＰＵ１０６は第三の切り替え手段１０８をオフするように制御すると第一の切り替え手段１０３はオンとなり、商用電源５００が第一の電源１０１に供給される。次に、第二の切り替え手段１０４を第一の電源１０１からの電源供給となるようにＣＰＵ１０６が切り替える。そして、ＣＰＵ１０６は、ジョブが終了するまで厚紙の低速印刷を実行するように制御して一連の動作を終了する。
【００４０】
商用電源５００からの給電のみで画像形成装置９００から厚紙を等速印刷すると、連続通紙しているうちに定着装置９１１の温度が低下してしまうため、前述したように生産性を落とさざるを得ない。この場合、図８のように、厚紙の低速印刷の生産性は４０枚／分、供給可能電力は、定着電力が１１００Ｗ、定着以外の電力が４００Ｗとなっている。
【００４１】
（本実施形態のフローチャート）
続いて、以下では前述の制御を実現するためのＣＰＵ１０６の具体的な動作について、フローチャートを用いて説明する。図７は、画像形成装置９００がスタンバイ状態において、操作部９２０から通紙する用紙種類が選択された後にＣＰＵ１０６が行う制御について記載したフローチャートである。
【００４２】
ここで、スタンバイ状態とは、画像形成装置９００が使用可能な状態であり、第一の切り替え手段１０３はオン状態、第三の切り替え手段１０８はオフ状態、第四の切り替え手段１１２はオン状態となっている。また、第二の切り替え手段１０４は第一の電源１０１からの電源供給で、第五の切り替え手段はオフ状態とする。
【００４３】
このフローチャートは、Ｓ１０１から始まる。Ｓ１０２において、操作部９２０から通紙する用紙種類として、厚紙が選択された場合、ＣＰＵ１０６は図５のように定着装置９１１の温調温度設定を厚紙設定とする（Ｓ１０３）。そして、Ｓ１０４で第二の電源部１０２の電池残量が所定値よりも大きい場合、第二の切り替え手段１０４を第二の電源部１０２からの電源供給となるようにＣＰＵ１０６が切り替える（Ｓ１０５）。
【００４４】
次に、ＣＰＵ１０６は、第三の切り替え手段１０８をオンするように制御する（Ｓ１０６）と第一の切り替え手段１０３はオフとなり（Ｓ１０７）、商用電源５００は第一の電源１０１に供給されなくなる。その後、ＣＰＵ１０６は、厚紙の等速印刷を実行するように制御する（Ｓ１０８）。Ｓ１０９でジョブが終了すると、Ｓ１２１へと遷移して、一連の動作を終了する。
【００４５】
Ｓ１０９でジョブが継続する場合、再びＳ１０４へと遷移し、第二の電源部１０２の電池残量が所定値よりも大きい場合、同様のジョブを実行する。Ｓ１０４で第二の電源部１０２の電池残量が所定値以下の場合、Ｓ１１０へと遷移する。そして、ＣＰＵ１０６は第三の切り替え手段１０８をオフするように制御する（Ｓ１１０）と第一の切り替え手段１０３はオンとなり（Ｓ１１１）、商用電源５００が第一の電源１０１に供給される。
【００４６】
次に、Ｓ１１２において、第二の切り替え手段１０４を第一の電源１０１からの電源供給となるようにＣＰＵ１０６が切り替える。そして、ＣＰＵ１０６は、厚紙の低速印刷を実行するように制御し（Ｓ１１３）、Ｓ１１４でジョブが終了すると、Ｓ１２１へと遷移して、一連の動作を終了する。
【００４７】
Ｓ１０２において、操作部９２０から通紙する用紙種類として、厚紙が選択されなかった場合、ＣＰＵ１０６は図５のように定着装置９１１の温調温度設定を設定用紙に応じた設定とする（Ｓ１１５）。そして、ＣＰＵ１０６は第三の切り替え手段１０８をオフするように制御する（Ｓ１１６）と第一の切り替え手段１０３はオンとなり（Ｓ１１７）、商用電源５００が第一の電源１０１に供給される。
【００４８】
次に、Ｓ１１８において、第二の切り替え手段１０４を第一の電源１０１からの電源供給となるようにＣＰＵ１０６が切り替える。そして、ＣＰＵ１０６は、設定用紙の等速印刷を実行するように制御し（Ｓ１１９）、Ｓ１２０でジョブが終了すると、Ｓ１２１へと遷移して、一連の動作を終了する。
【００４９】
以上により、画像形成装置９００の電源オフ時における各切り換え手段の状態は、図２Ｂの状態であり、第一の切り替え手段１０３がオン、第二の切り替え手段１０４が第一の電源部から給電設定、第三の切り替え手段１０８がオフ、第四の切り替え手段１１２がオフ、第五の切り替え手段１１４がオフである。電源オフ時においてもＣＰＵ１０６と電源スイッチ１０７は第一の電源部１０１を介し電圧供給されている状態となる。すると、仮に第二の電源部の電池残量が低い場合にも装置本体を起動することが可能となり、ユーザの利便性を損なうことがない。
【００５０】
また、この構成によれば従来例のように商用電源から２次側電圧を生成する電源を複数設ける必要がないので、コストダウンとなるだけでなく、装置を小型化でき、更には制御も簡易化することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０１：第一の電源部（主電源）
１０２：第二の電源部（補助電源）
１０３：第一の切り替え手段
１０４：第二の切り替え手段
１０６：ＣＰＵ
１０７：電源スイッチ
１０８：第三の切り替え手段
１０９：昇圧回路
１１０：電池残量検知手段
１１１：電圧検知手段
１１２：第四の切り替え手段
１１３：定着電源
１１４：第五の切り替え手段
１１５：温度検知手段
１１６：ＤＣ／ＤＣ変換回路
３００：制御部
４００：駆動部
５００：商用電源
９００：画像形成装置
９１１：定着装置
９２０：操作部
【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】
2019040057.tif 000007
【図６】
2019040057.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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