(57)【要約】【課題】流路板を研磨加工するとき隔壁部の削れが大きくなって流路板周囲部分との間に厚み差による段差が発生してノズル板や壁面部材との接合不良が生じる。【解決手段】流路板２には、ノズル配列方向に沿って複数の個別液室６を含む個別流路５０２の列が配置され、個別流路５０２の列の両端部の外側には個別流路５０２と同じ形状の複数のダミー個別流路５０３が形成され、ダミー個別流路領域５１２において、ダミー個別流路５０３の配列ピッチが、個別流路領域５１１から遠ざかるにつれて広くなり、ダミー個別流路５０３間の隔壁５０５のノズル配列方向における幅も個別流路領域５１１から遠ざかるにつれて広くなっている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルが配列されたノズル板と、
前記ノズルが通じる複数の個別液室が配列された流路板と、
前記個別液室の壁面を形成する壁面部材と、を備え、
前記流路板には、ノズル配列方向において、前記個別液室の列の外側に複数のダミー個別液室が配置され、
前記ノズル配列方向における前記ダミー個別液室間の隔壁の幅が、前記個別液室から遠ざかるにつれて広くなっている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ダミー個別液室の配列ピッチが広くなっている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記個別液室と前記ダミー個別液室との間の隔壁の幅は前記個別液室間の隔壁の幅と同じである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記流路板の周囲には前記ダミー個別液室が形成されていない領域が設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えている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】
本発明は液体吐出ヘッド、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。
【０００３】
従来の液体吐出ヘッドとして、液滴を吐出するための個別液室の配列方向の外側にダミーの液室を複数配置し、流路プレートのたわみの変極点が、個別液室の外側に位置する構成としたものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０１６３３１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、流路板をＳＵＳなどの金属部材を使用して圧力室（個別液室）などの個別流路をプレス加工で形成する場合、流路板の平面性を確保するために研磨加工が行われる。
【０００６】
この研磨加工を行うときに、個別液室杆間の隔壁分が研磨され易く、流路板の周囲部分との間で厚みに差が発生して、ノズル板等との接合時に接合不良が発生するという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、流路板の接合不良を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出する複数のノズルが配列されたノズル板と、
前記ノズルが通じる複数の個別液室が配列された流路板と、
前記個別液室の壁面を形成する壁面部材と、を備え、
前記流路板には、ノズル配列方向において、前記個別液室の列の外側に複数のダミー個別液室が配置され、
前記ノズル配列方向における前記ダミー個別液室間の隔壁の幅が、前記個別液室から遠ざかるにつれて広くなっている
構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、流路板の接合不良を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の外観斜視説明図である。
【図２】図１のＡ―Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態における流路板の平面説明図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線に沿う流路板の断面説明図である。
【図６】同実施形態の作用説明に供する模式的断面説明図である。
【図７】比較例の流路板の平面説明図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線に沿う同流路板の断面説明図である。
【図９】同比較例の作用説明に供する断面説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面模式的説明図である。
【図１１】本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の側面説明図である。
【図１２】同機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は図１のＡ―Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【００１２】
この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板（液室基板）２と、壁面部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、共通流路部材としてのフレーム部材２０とを備えている。
【００１３】
ノズル板１、流路板２及び振動板部材３によって、液滴を吐出する複数のノズル４が通じる個別流路５０２を形成している。個別流路５０２は、ノズル４側を下流側とするとき、下流側からノズル４が通じる個別液室６と、個別液室６に液体を供給する流体抵抗部７と、流体抵抗部７に通じる液導入部８とで構成される。
【００１４】
そして、フレーム部材２０の共通流路としての共通液室１０から振動板部材３に形成した導入口部（供給口）９を通じて、個別流路５０２に液体が導入され、液導入部８、流体抵抗部７を経て個別液室６に液体が供給される。なお、導入口部９にはフィルタが設けられても良い。
【００１５】
ここで、ノズル板１は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積層部材などを用いることができる。ノズル板１には、各液室６に対応して例えば直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板２と接着剤接合している。また、このノズル板１の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面）には撥水層を設けている。
【００１６】
流路板２は、ＳＵＳ基板をエッチングして、個別液室６、流体抵抗部７、液導入部８などの個別流路５０２を形成する貫通部を形成している。
【００１７】
振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材３は３層構造とし、流路板２側を１層目とするとき、１層目で個別液室６に対応する部分に変形可能な振動領域３０を形成している。
【００１８】
この振動板部材３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積層部材などを用いることができる。
【００１９】
そして、この振動板部材３の個別液室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３０を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１を配置している。
【００２０】
この圧電アクチュエータ１１は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電柱１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。
【００２１】
圧電部材１２の圧電柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱（駆動柱）１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱（非駆動柱）１２Ｂとして区別している。
【００２２】
そして、駆動柱１２Ａを振動板部材３の振動領域３０に形成した島状の厚肉部である凸部３０ａに接合している。また、非駆動柱１２Ｂを振動板部材３の厚肉部である凸部３０ｂに接合している。
【００２３】
この圧電部材１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、駆動柱１２Ａの外部電極に駆動信号を与えるための可撓性を有するフレキシブル配線基板としてのＦＰＣ１５が接続されている。
【００２４】
フレーム部材２０は、例えばエポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイト等で射出成形により形成し、図示しないヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室１０が形成されている。
【００２５】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動柱１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動柱１２Ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３０が下降して個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入する。
【００２６】
その後、駆動柱１２Ａに印加する電圧を上げて駆動柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３０をノズル４方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させることにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液滴が吐出（噴射）される。
【００２７】
そして、駆動柱１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材３の振動領域３０が初期位置に復元し、個別液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から液体供給路５を通じて個別液室６内に液体が充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００２８】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。
【００２９】
次に、本発明の第１実施形態について図４及び図５を参照して説明する。図４は同実施形態における流路板の平面説明図、図５は図４のＣ−Ｃ線に沿う流路板の断面説明図である。
【００３０】
流路板２には、ノズル配列方向に沿って複数の個別液室６を含む個別流路５０２の列が配置されている。
【００３１】
そして、個別流路５０２の列の両端部の外側（ノズル配列方向において）には個別流路５０２と同じ形状の複数のダミー個別流路５０３が形成されている。
【００３２】
ここで、個別流路５０２が形成された領域を個別流路領域５１１とし、複数のダミー個別流路５０３領域が形成された領域をダミー個別流路領域５１２とし、ダミー個別流路領域５１２より外側をダミー個別流路５０３が形成されていない領域５１３とする。
【００３３】
ダミー個別流路領域５１２において、ダミー個別流路５０３の配列ピッチが、個別流路領域５１１から遠ざかるにつれて広くなっている。そのため、ダミー個別流路５０３間の隔壁５０５のノズル配列方向における幅（以下、単に「幅」という。）も個別流路領域５１１から遠ざかるにつれて広くなっている。
【００３４】
このように構成した本実施形態の作用について図６も参照して説明する。図６は同作用説明に供する模式的断面説明図である。
【００３５】
上述した流路板２の表面を研磨加工することで、面圧のかかる隔壁の削れ量が大きくなるが、隔壁の幅が広いと、研磨時の面圧も弱くなるため、隔壁の幅に応じて削れ量は小さくなる。
【００３６】
したがって、図５に示すように、ダミー個別流路５０３の隔壁５０５の厚さｂは、隔壁５０５が広いほど削られにくくなっている。
【００３７】
これにより、個別流路５０２が配置されている領域５１１の隔壁５０４の厚さａから、ダミー個別液室５０３が形成されていない領域５１３の厚さｃに向けて、ダミー個別流路５０３が配置されている領域５１２の隔壁５０５の厚さｂが連続的に厚くなるように変化する。
【００３８】
この流路板２にノズル板１及び振動板部材３と接合すると、図６に示すように、個別流路５０２の領域５１１から、ダミー個別流路５０３が形成されていない領域５１３に向けて厚さが連続的に変化しているため、ノズル板１及振動板部材３と隙間なく接合されている。
【００３９】
このようにして、接合不良がなくなることで、吐出不良なく、均一な滴吐出が可能となる。
【００４０】
また、本実施形態では、個別流路５０２とダミー個別流路５０３との間の隔壁５０６の幅は個別流路５０２間の隔壁５０４の幅と同じにしている。
【００４１】
これにより、個別流路５０２の列の端部の個別流路５０２の特性を端部以外の個別流路５０２の特性と同等にすることができるため、吐出特性を均一にすることができる。
【００４２】
ここで、比較例について図７ないし図９を参照して説明する。図７は同比較例の流路板の平面説明図、図８は図７のＤ−Ｄ線に沿う同流路板の断面説明図、図９は同比較例の作用説明に供する断面説明図である。
【００４３】
この比較例の流路板１００２は、複数のダミー個別領域１５０３の配列ピッチを同じにして、複数の隔壁１５０５の幅を同じにしたものである。また、隔壁１５０５の幅は個別流路５０２の隔壁５０４の幅と同じにしている。
【００４４】
この比較例の流路板１００２構成では、上述したように、面圧のかかる隔壁の削れ量が大きくなることから、個別流路５０２が配置されている領域５１１の隔壁５０４と、ダミー個別流路１５０３が配置されている領域１５１２の隔壁１５０５の研磨による削れ量が大きくなる。
【００４５】
そのため、ダミー個別流路１５０３が配置されていない流路板２の端部の領域５１３の厚さｃに対して、領域５１１及び領域１５１２の厚さａ、ｂが薄くなり、領域５１３と領域１５１２との間で段差が発生する。
【００４６】
この結果、比較例の流路板１００２をノズル板１及び振動板部材３と接合したとき、段差のため、領域１５１２及び個別液室領域５１１の端部において（図９の破線で囲む領域）、接合不良が発生する。そのため、比較例の流路板を使用するヘッドでは、吐出不良が生じるという不都合がある。
【００４７】
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０を参照して説明する。図１０は同ヘッドの断面模式的説明図である。
【００４８】
本実施形態は、流路板２は、複数枚、ここでは３枚の第１ないｓ第３流路板２Ａ、２Ｂ、２Ｃを積層接合して構成している。
【００４９】
このように、複数枚の板状部材を重ねて流路板２を構成する場合でも、厚さが連続的に変化することで、接合不良のないヘッド構成とすることができ、吐出不良のない、安定した吐出が可能となる。
【００５０】
上記実施形態では、個別液室６を含む個別流路５０２の配置に本発明を適用した例で説明したが、個別液室６の外側にダミー個別液室のみを形成する場合にも同様に適用できる。ただし、プレス加工で、個別液室、流体抵抗部及び液導入部を形成する場合には、ダミーも同じ形状とする方が加工上好ましい。
【００５１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は同装置の機構部の側面説明図、図１２は同機構部の要部平面説明図である。
【００５２】
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持している。そして、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００５３】
このキャリッジ２３３には、各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる２つの記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（以下、区別しないときは「記録ヘッド２３４」というようにいう。他の部材も同じ。）を搭載している。記録ヘッド２３４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００５４】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッドで構成される。一方の記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を吐出する。他方の記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。
【００５５】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【００５６】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向する分離パッド２４４を備えている。
【００５７】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えている。さらに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【００５８】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【００５９】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【００６０】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて、再度、カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【００６１】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。
【００６２】
この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）を備えている。また、維持回復機構２８１は、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３を備えている。また、維持回復機構は２８１は、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００６３】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置している。この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００６４】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送される。更に、用紙２４２は、先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００６５】
そして、帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【００６６】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【００６７】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、高画質画像を安定して形成することができる。
【００６８】
なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
【００６９】
また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。
【００７０】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
【００７１】
また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【００７２】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【００７３】
また、圧力発生手段は、圧電アクチュエータに限らず、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用することもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１  ノズル板
２  流路板
３  振動板部材
４  ノズル
６  個別液室
８  液導入部
１０  共通液室
１２  圧電部材
２０  フレーム部材
２３３  キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ  記録ヘッド
５０２  個別流路
５０３  ダミー個別流路
５０４  個別流路の隔壁
５０５  ダミー個別流路の隔壁
【図１】
2015166144.tif 000003
【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】
2015166144.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015166144.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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