(57)【要約】【課題】ダンパ室からの透湿を抑制するためにダンパ室の水蒸気圧を制御するのでは効率が悪い。【解決手段】液滴を吐出する複数のノズル１４が通じる複数の個別液室１６に液体を供給する共通液室３１と、共通液室３１の一部の壁面を形成する変形可能なダンパ部３３を有するダンパ室３４とを有し、ダンパ室３４は大気開放通路４６を介して大気に開放され、大気開放通路４６Ａと共通液室３１への液体供給路６１との間に水分を透過可能な透湿部材４５が配置されている。【選択図】図１
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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通じる複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室の一部の壁面を形成する変形可能なダンパ部を有するダンパ室と、を有し、
前記ダンパ室は大気開放通路を介して大気に開放され、
前記大気開放通路の少なくとも一部と前記共通液室への液体供給路との間に水分を透過可能な透湿部材が配置されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記大気開放通路の少なくとも一部には蛇行する蛇行部が設けられ、
前記蛇行部と前記共通液室への液体供給路との間に前記透湿部材が配置されている
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】
前記透湿部材は前記ダンパ部を形成する部材と同じ材質である
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】
前記共通液室部材に外部の液体タンクを連結する連結手段を有し、
前記連結手段に前記大気開放通路が形成され、
前記連結手段は、前記液体タンク側の上流側連結部材と、前記共通液室部材側の下流側連結部材と、前記上流側連結部材と前記下流側連結部材との間に配置されたパッキン部材と、を有している
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記パッキン部材の両面にそれぞれ前記大気開放通路を構成する溝が形成されて貫通穴で通じている
ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記上流側連結部材に前記大気開放通路を構成する溝が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記パッキン部材に前記大気開放通路を構成する溝が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１ないし７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液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。
【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を含む液体吐出装置として、例えばインク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、例えばインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
液体吐出ヘッドにおいては、液滴を吐出させるために個別液室を加圧したとき、個別液室で生じた圧力変動が、圧力波となって、複数の個別液室に液体を供給する共通液室（共通流路）にも伝播する。この共通液室に伝播した圧力波が、個別液室に逆伝播すると、個別液室の圧力を変動させ、ノズルのメニスカスを制御できなくなり、所要の滴速度、滴量（滴体積）で液滴を吐出できなくなったり、滴不吐出を引き起こすことになる。また、共通液室に伝播した圧力波が隣接する個別液室に伝播して液体にも影響が及ぶ相互干渉が生じると、意図しないノズルからの液滴の漏洩や吐出、吐出状態の不安定を誘発することになる。
【０００４】
そこで、従来、共通液室の一部の壁面を変形可能なダンパ部とし、ダンパ部の背面側にダンパ室（空気室）を配置し、空気室を大気に開放するとともに、共通液室に液体を供給する液体貯留室を設け、空気室と液体貯留室との間を水蒸気が透過可能な樹脂部材で区画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】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−３５１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したようにダンパ室（空気室）を大気に開放することで、共通液室内の水分がダンパ部を透過しダンパ室に蒸発し、共通液室内の液体が増粘して、滴吐出特性が変動することになる。
【０００７】
そこで、特許文献１に開示されているように共通液室よりも容量の大きな液体貯留室を設けて、空気室と液体貯留室との間を水蒸気が透過可能な樹脂部材で区画することで、液体貯留室から空気室へ透湿させて、ダンパ部からの透湿を抑制することが行われる。
【０００８】
しかしながら、ダンパ室の水蒸気圧を高めるためにはダンパ室の体積に応じた水蒸気の透過が必要になり、液体貯留室から多量の水蒸気を透過させなければならず、効率が悪い。しかも、多量の水蒸気を透過させるために容積の大きな液体貯留室を共通液室とは別に設けなければならず、しかも、共通液室に送る液体貯留室の液体の粘度が上昇することになるという課題がある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で効率的にダンパ部から透湿を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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通じる複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室の一部の壁面を形成する変形可能なダンパ部を有するダンパ室と、を有し、
前記ダンパ室は大気開放通路を介して大気に開放され、
前記大気開放通路の少なくとも一部と前記共通液室への液体供給路との間に水分を透過可能な透湿部材が配置されている
構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡単な構成で効率的にダンパ部から透湿を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるヘッドユニットのノズル配列方向と直交する方向の模式的断面説明図である。
【図２】同ヘッドユニットの下流側連結部材の底面側模式的説明図である。
【図３】同ヘッドユニットの下流側連結部材の上面側模式的説明図である。
【図４】同ヘッドの要部分解斜視説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるヘッドユニットのノズル配列方向と直交する方向の模式的断面説明図である。
【図６】同ヘッドユニットの連結手段を透過状態で見た模式的上面説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態におけるヘッドユニットのノズル配列方向と直交する方向の模式的断面説明図である。
【図８】同ヘッドユニットの連結手段を透過状態で見た模式的上面説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態におけるヘッドユニットのノズル配列方向と直交する方向の模式的断面説明図である。
【図１０】同ヘッドユニットの連結手段を透過状態で見た模式的上面説明図である。
【図１１】本発明に係る液体吐出装置の一例の平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。本発明の第１実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。図１は同実施形態におけるヘッドユニットのノズル配列方向と直交する方向の模式的断面説明図、図２は同ヘッドユニットの下流側連結部材の底面側模式的説明図、図３は同ヘッドユニットの下流側連結部材の上面側模式的説明図、図４は同ヘッドの要部分解斜視説明図である。なお、底面とはダンパ室側の面を、上面とは液体タンク側の面をいう。
【００１４】
このヘッドユニットは、液体吐出ヘッド１と液体タンク７０で構成される。
【００１５】
液体吐出ヘッド１は、ノズル板２と、図４に示す流路板３、振動板部材４及び圧電素子２１からなる圧電アクチュエータを含むアクチュエータユニット２０と、共通液室部材を兼ねるフレーム部材３０と、連結手段４０とを備えている。
【００１６】
そして、液体吐出ヘッド１には連結手段４０を介して液体タンク７０が連結接続されて、液体タンク７０から液体（例えばインク）が液体吐出ヘッド１に供給される。
【００１７】
ここで、図４を参照して、ノズル板２には、液滴を吐出する複数のノズル１４が配列されている。このノズル板２は、例えば、ステンレスを用いてプレス加工でノズル１４を形成している。
【００１８】
流路板３は、ノズル１４に通じる個別液室１６と、個別液室１６に通じる流体抵抗部１７と、流体抵抗部１７が通じる液導入部１８とを形成している。この流路板３は、例えばＳＯＩ基板を用いてエッチングにより形成しているが、これに限るものではない。
【００１９】
そして、流路板２に一体に設けた振動板部材４の振動領域上に圧電素子２１を形成することによりユニモルフ型の圧電アクチュエータを構成している。また、振動板部材４には各圧電素子２１を駆動する駆動ＩＣ５０９が実装されている。また、振動板部材４にはフレーム部材３０で形成される共通液室３１と液導入部１８とを通じる液体通路１９が形成されている。
【００２０】
この液体吐出ヘッド１では、圧電素子２１が振動板部材４の面内方向で収縮することによって個別液室１６の液体が加圧されてノズル１４から液滴が吐出される。
【００２１】
図１ないし図３に戻って、フレーム部材３０は、前述したように個別液室１６に液体を供給する共通液室３１を形成し、この共通液室３１に通じる外部から液体を供給するための供給路３２を形成している。
【００２２】
このフレーム部材３０上には連結手段４０が密封状態で配置される。連結手段４０は、フレーム部材３０側から、下流側連結部材４１と、シート状のパッキン部材４２と、上流側連結部材４３とで構成される。
【００２３】
この連結手段４０によって、液体タンク７０の供給口部７１とフレーム部材３０の供給路３２とを通じる、流路６１ａ〜６１ｃで構成される液体供給路６１が形成されている。
【００２４】
液体タンク７０は、共通液室３１へ供給する液体を貯留するタンク部である。液体タンク７０の供給口部７１内には上流側連結部材４３が嵌め込まれる。
【００２５】
一方、フレーム部材３０には共通液室３１側の一部の壁面を形成する変形可能なダンパ部３３が設けられている。ダンパ部３３は滴吐出に伴って共通液室３１に伝播する圧力変動を吸収ないし抑制する。
【００２６】
ダンパ部３３の材質としては、薄いフィルム状の樹脂や、弾性体であるゴム（原料ゴム）やエラストマー（弾力ゴム）などを用いることができる。特に、フレーム部材３０に対して二次成形できることを目的として、また、成形だけで密着性を有することができる自己接着型熱硬化シリコンを用いることが好ましい。これにより、部品製作工数を低減することができるとともに、低コスト化を図ることができる。
【００２７】
また、フレーム部材３０には、ダンパ部３３を挟んで共通液室３１とは反対側にダンパ室（空気室）３４を形成している。
【００２８】
そして、下流側連結部材４１の一部は水分を透過する透湿部材４５で形成している。透湿部材４５は、ダンパ室３４の壁面の一部を形成するとともに、液体供給路６１の流路６１ａの壁面の一部を形成する。透湿部材４５はシリコーンゴム等の樹脂材料で形成することができる。
【００２９】
なお、透湿部材４５はダンパ部３３と同じ材質で形成して、ダンパ部３３と同程度の透湿性とすることで、液体供給路６１から過剰に水分が透過しないようにすることが好ましい。
【００３０】
この下流側連結部材４１の透湿部材４５のダンパ室３４側の面（底面）には、蛇行部（スネークライン）で形成された内部側大気開放通路４６Ａが設けられている。ここでは、透湿部材４５に溝を形成してシール材５１で覆うことによって大気開放通路４６Ａを形成している。この内部側大気開放通路４６Ａは、ダンパ室３４に開口４６ａを介して通じている。
【００３１】
また、下流側連結部材４１に貫通溝を形成して液体供給路６１側の貫通口を透湿部材４５で覆い、ダンパ室３４側の貫通口をシール材５１で覆うことによって内部側大気開放通路４６Ａを形成することもできる。
【００３２】
また、下流側連結部材４１の上面側には、蛇行部（スネークライン）で形成された外部側大気開放通路４６Ｂが設けられている。ここでは、下流側連結部材４１に溝を形成してシール材５２で覆うことによって外部側大気開放通路４６Ｂを形成している。この外部側大気開放通路４６Ｂは開口４６ｂを介して大気に通じている。
【００３３】
これらの内部側大気開放通路４６Ａと外部側大気開放通路４６Ｂとは下流側連結部材４１を貫通する貫通穴４７にて通じている。なお、貫通穴４７の両端開口は、大気開放通路４６Ａ、４６Ｂに通じた状態でシール材５１、５２にてそれぞれ覆われている。
【００３４】
つまり、内部側大気開放通路４６Ａ、貫通穴４７及び外部側大気開放通路４６Ｂによって、ダンパ室３４を大気に開放する大気開放通路４６が構成されている。そして、大気開放通路４６の一部である蛇行部で構成された内部側大気開放通路４６Ａと液体供給路６１との間には透湿部材４５が配置されている。
【００３５】
このように、大気開放通路４６の内部側大気開放通路４６Ａは透湿部材４５を介して液体供給路６１に隣り合って配置されているので、液体供給路６１から水分が透湿部材４５を透過して容積の小さな内部側大気開放通路４６Ａに供給される。
【００３６】
これにより、内部側大気開放通路４６Ａを含む大気開放通路４６の水蒸気圧が上がるので、共通液室３１からダンパ部３３を通じてダンパ室３４に透過した水分が、大気開放通路４６を通じて大気に逃げることが抑制される。
【００３７】
したがって、共通液室３１内の液体の増粘を抑制することができ、長期にわたり安定した滴吐出特性で滴吐出を行うことができる。
【００３８】
この場合、大気開放通路４６の蛇行部（内部側大気開放通路４６Ａ）の容積はダンパ室３４の容積に比べてはるかに小さく、大気開放通路４６の水蒸気圧を容易に高めることができ、簡単な構成で効率的にダンパ部から透湿を抑制することができる。
【００３９】
次に、本発明の第２実施形態について図５及び図６を参照して説明する。図５は同実施形態におけるヘッドユニットのノズル配列方向と直交する方向の模式的断面説明図、図６は同ヘッドユニットの連結手段を透過状態で見た模式的上面説明図である。
【００４０】
本実施形態では、上流側連結部材４３とパッキン部材４２との間に蛇行部からなる大気開放通路４６を形成している。ここでは、上流側連結部材４３のパッキン部材４２側の面に溝を形成して、この溝をパッキン部材４２で覆うことによって大気開放通路４６としている。
【００４１】
この場合、パッキン部材４２を上流側連結部材５３と下流側連結部材５２との間に取り付ける際の面圧によって、パッキン部材４２が溝に押し込まれることで、大気開放通路４６を密封することができる。
【００４２】
そして、大気開放通路４６は、パッキン部材４２及び下流側連結部材４１に形成した貫通穴４８ａを通じてダンパ室３４に通じさせ、上流側連結部材４３に形成した貫通穴４８ｂで大気に通じさせている。
【００４３】
また、パッキン部材４２は全体が水分を透過可能な透湿部材で形成されており、例えば、シリコーンゴムで形成されているが、これに限るものではない。第１実施形態と同様に、透湿部材４５はダンパ部３３と同じ材質で形成して、ダンパ部３３と同程度の透湿性とすることが好ましい。
【００４４】
これにより、大気開放通路４６に透湿部材であるパッキン部材４２を介して液体供給路６１が接しているので、大気開放通路４６の水蒸気圧が高くなり、共通液室３１のダンパ部３３からの透湿を抑制することができる。
【００４５】
なお、液体供給路６１から水分が透過させる箇所である透湿部は、大気開放通路４６の前半部（貫通穴４８ａ側）に形成して、透湿部から大気開放口（貫通穴４８ｂの開口）までの経路を長く設定することが好ましい。
【００４６】
また、本実施形態において、パッキン部材４２は透湿を十分抑えた上流側連結部材４３と下流側連結部材４１で押さえ込んでいるので、パッキン部材４２から直接大気に透湿することは抑制されている。また、パッキン部材４２の外周部までは十分距離があるので、外周部から直接大気に透湿することを抑えている。
【００４７】
これにより、共通液室内の液体の増粘を抑制して、長期放置後の滴吐出特性の変動や滴吐出不良を防止できる。
【００４８】
また、本実施形態では、前記第１実施形態におけるシール材５１、５２を使用せずに大気開放通路を形成することができ、構成が簡単になり、組立性が向上する。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態について図７及び図８を参照して説明する。図７は同実施形態におけるヘッドユニットのノズル配列方向と直交する方向の模式的断面説明図、図８は同ヘッドユニットの連結手段を透過状態で見た模式的上面説明図である。
【００５０】
本実施形態でも、上流側連結部材４３とパッキン部材４２との間に蛇行部からなる大気開放通路４６を形成している。ここでは、上流側連結部材４３のパッキン部材４２の面に溝を形成して、この溝をパッキン部材４２で覆うことによって大気開放通路４６としている。
【００５１】
そして、パッキン部材４２及び下流側連結部材４１に形成した貫通穴４８ａを通じてダンパ室３４に通じさせ、上流側連結部材４３に形成した貫通穴４８ｂで大気に通じさせている。
【００５２】
また、パッキン部材４２は、液体供給路６１の壁面の一部を形成する部分のみが、水分を透過可能な透湿部材４５で形成されている。
【００５３】
つまり、パッキン部材４２は水分がほとんど透過しない透湿性が低い材質で形成し、液体供給路６１の壁面の一部を形成する部分のみが水分を透過可能な透湿部材４５（例えば、ダンパ部３３と同程度の透湿性を有する部材）としている。
【００５４】
これにより、シール性を確保し、液体供給路６１中の水分の大気開放通路４６以外への透湿防止を確実に行うことができる。
【００５５】
このように構成したので、大気開放通路４６の水蒸気圧を液体供給路６１からの透湿で制御でき、大気開放通路４６の開口部に対して上流である共通液室３１のダンパ部３３からの透湿を抑制して、共通液室３１の液体増粘を抑制することができる。
【００５６】
次に、本発明の第４実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。図５は同実施形態におけるヘッドユニットのノズル配列方向と直交する方向の模式的断面説明図、図１０は同ヘッドユニットの連結手段を透過状態で見た模式的上面説明図である。
【００５７】
本実施形態でも、上流側連結部材４３とパッキン部材４２との間に蛇行部からなる大気開放通路４６を形成している。ここでは、パッキン部材４２に溝を形成して、この溝を上流側連結部材４３で覆うことによって大気開放通路４６としている。
【００５８】
そして、パッキン部材４２は、全体をダンパ部３３と同じ材質で形成して、ダンパ部３３と同程度の透湿性としている。
【００５９】
このように構成したので、大気開放通路４６の水蒸気圧を液体供給路６１からの透湿で制御することができ、大気開放通路４６の開口部に対して上流である共通液室３１のダンパ部３３からの透湿を抑制して、共通液室３１の液体増粘を抑制することができる。
【００６０】
なお、上流側連結部材とパッキン材の双方に溝を形成して大気開放通路とすることもできる。
【００６１】
次に、本発明に係る液体吐出装置の一例について図１１を参照して説明する。図１１は同液体吐出装置の平面説明図である。
【００６２】
この液体吐出装置は、シリアル型画像形成装置であり、図示しない左右の側板に横架した主ガイド部材４０１及び図示しない従ガイド部材でキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して主走査方向（キャリッジ移動方向）に往復移動する。
【００６３】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド及び液体タンクを含む記録ヘッド４０４を搭載している。記録ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する４列のノズル列４０４ｎを有している。また、記録ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列４０４ｎを主走査方向と直交する副走査方向に配置し、滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００６４】
一方、用紙４１０を搬送するために、用紙を静電吸着して記録ヘッド４０４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４１２を備えている。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３とテンションローラ４１４との間に掛け渡されている。
【００６５】
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。この搬送ベルト４１２は、周回移動しながら図示しない帯電ローラによって帯電（電荷付与）される。
【００６６】
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に記録ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置され、他方側には搬送ベルト４１２の側方に記録ヘッド４０４から空吐出を行う空吐出受け４２１がそれぞれ配置されている。
【００６７】
維持回復機構４２０は、例えば記録ヘッド４０４のノズル面（ノズル１４が形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２０ａ、ノズル面を払拭するワイパ部材４２０ｂなどで構成されている。
【００６８】
また、キャリッジ４０３の主走査方向に沿って両側板間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール４２３を張装し、キャリッジ４０３にはエンコーダスケール４２３のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ４２４を設けている。これらのエンコーダスケール４２３とエンコーダセンサ４２４によってキャリッジ４０３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）を構成している。
【００６９】
また、搬送ローラ４１３の軸にはコードホイール４２５を取り付け、このコードホイール４２５に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ４２６を設けている。これらのコードホイール４２５とエンコーダセンサ４２６によって搬送ベルト４１２の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）を構成している。
【００７０】
このように構成したこの画像形成装置においては、図示しない給紙トレイから用紙４１０が帯電された搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
【００７１】
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０にインク滴を吐出して１行分を記録する。そして、用紙４１０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４１０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４１０を図示しない排紙トレイに排紙する。
【００７２】
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備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
【００７３】
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、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【符号の説明】
【００７６】
１  液体吐出ヘッド
２  ノズル板
３  流路板
４  振動板部材
１６  個別液室
２０  アクチュエータユニット
２１  圧電素子
３０  フレーム部材（共通液室部材）
３１  共通液室
３２  供給路
３３  ダンパ部
３４  ダンパ室
４０  連結手段
４１  下流側連結部材
４２  パッキン部材
４３  上流側連結部材
４５  透湿部材
４６  大気開放通路
６１  液体供給路
７０  液体タンク
４０４  記録ヘッド
【図１】
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【図２】
2015174417.tif 000004
【図３】
2015174417.tif 000005
【図４】
2015174417.tif 000006
【図５】
2015174417.tif 000007
【図６】
2015174417.tif 000008
【図７】
2015174417.tif 000009
【図８】
2015174417.tif 000010
【図９】
2015174417.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2015174417.tif 000013