(57)【要約】【課題】本発明の課題は、小型且つ安価な構成で、封筒しわ及び画像乱れを低減できる画像定着装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することである。【解決手段】加熱ローラ（１）と、加圧ベルト（２）と、加圧ベルト（２）を加熱ローラ（１）の表面に押圧するために中央部が湾曲形状をし、端部に面取り部を有する加圧部材（６）とを有し、トナー像が転写された記録体、をニップ部を通過させることにより、トナー像を記録体に定着する装置において、転写部からニップ部に記録体を案内する入口ガイド（３）を備え、前記面取り部の延長線をＬ１、ニップ部の入口点Ｒと転写部の転写点Ｔとを結ぶ線をＬ２、入口点Ｒにおける加熱ローラ（１）の接線をＬ３とし、線Ｌ１と線Ｌ２のなす角をβ、線Ｌ２と線Ｌ３のなす角度をαとしたとき、入口ガイド（３）の先端部Ｐを角度β内にあり且つ角度α内に位置するように配置した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラと、該加熱ローラと当接してニップ部を形成する加圧ベルトと、該加圧ベルトを前記加熱ローラの表面に押圧するために中央部が湾曲形状をし、端部に面取り部を有する加圧部材とを有し、転写部においてトナー像が転写された記録体を上記ニップ部を通過させることによりトナー像を前記記録体に定着する定着装置において、前記転写部から前記ニップ部に前記記録体を案内する入口ガイドを備え、前記面取り部の延長線をＬ１、前記ニップ部の入口点Ｒと前記転写部の転写点Ｔとを結ぶ線をＬ２、前記入口点Ｒにおける前記加熱ローラの接線をＬ３とし、線Ｌ１と線Ｌ２のなす角をβ、線Ｌ２と線Ｌ３のなす角度をαとしたとき、前記入口ガイドの先端部を前記角度β内にあり且つ角度α内に位置するように配置したことを特徴とする画像定着装置。
【請求項２】
請求項１において、前記角度βを４０〜６０°の範囲に選定したことを特徴とする画像定着装置。
【請求項３】
請求項１において、前記角度αを３０°以下の角度に選定したことを特徴とする画像定着装置。
【請求項４】
請求項１において、前記加熱ローラの中心軸から、前記加圧部材の両端をのぞむ角度をθとしたとき、前記角度θを４５〜５０°の範囲に選定したことを特徴とする画像定着装置。
【請求項５】
請求項１において、前記入口ガイドの先端部Ｐと前記ニップ部入口点Ｒとを結ぶ線をＬ４とし、線Ｌ２と線Ｌ４とのなす角度をγとしたとき、角度γを０〜３０°の範囲に選定したことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１において、前記入口ガイドの先端部と前記ニップ部入口点Ｒとの距離を１５〜２５ｍｍに選定したことを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１において、前記入口ガイドの先端部は、前記ニップ部の湾曲と逆方向に湾曲し、所定の曲率で記録体と当接する当接面を有することを特徴とする定着装置。
【請求項８】
感光体表面を一様に帯電する帯電部と、帯電した感光体表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光部と、感光体表面に静電潜像に対応したトナー像を形成する現像部と、トナー像を記録体に転写する転写部と、記録体に担持されたトナー像を定着部とよりなる画像形成装置において、前記定着部は、加熱ローラと、該加熱ローラと当接してニップ部を形成する加圧ベルトと、該加圧ベルトを前記加熱ローラの表面に押圧するために中央部が湾曲形状をし、端部に面取り部を有する加圧部材とを有し、転写部においてトナー像が転写された記録体を上記ニップ部を通過させることによりトナー像を前記記録体に定着するように構成され、前記転写部から前記ニップ部に前記記録体を案内する入口ガイドを備え、前記面取り部の延長線をＬ１、前記ニップ部の入口点Ｒと前記転写部の転写点Ｔとを結ぶ線をＬ２、前記入口点Ｒにおける前記加熱ローラの接線をＬ３とし、線Ｌ１と線Ｌ２のなす角をβ、線Ｌ２と線Ｌ３のなす角度をαとしたとき、前記入口ガイドの先端部を前記角度β内にあり且つ角度α内に位置するように配置した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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、定着装置内で発生する封筒しわや、画像乱れを低減することが可能な画像定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、記録体に担持されたトナー像を定着する方法として、加熱された一対のローラを圧接し、その圧接領域に記録体を通過させることによりトナー像を記録体に溶融、固着する加熱加圧ロール型定着方式が一般に用いられている。
【０００３】
近年、画像形成装置の小型化、及び高速化の要求が高まるに従って、加熱ロールに加圧ベルトを押圧するベルトニップ定着方式が採用されるようになった（特許文献１参照）。
【０００４】
この定着方式は、定着効率が良いという利点を有する反面、小径の加熱ローラに加圧ベルトを巻き付けてニップを確保するため、ニップの曲率が小さく、記録体にしわを発生しやすいという問題がある。
【０００５】
すなわち、複数枚の用紙が重なった封筒のような記録体をニップ部に通すと、加熱ローラと当接する封筒表面と、加圧ローラと当接する封筒裏面で記録体の曲率差が生じ、そのため記録体の速度差が発生し、しわが発生しやすい。また、封筒後端が転写点を通過した後に、封筒後端が振動してはね上がり、未定着トナーが紙面から飛散し、画像が乱れやすいという問題もある。
【０００６】
このように、定着後の封筒しわや、画像乱れを低減すべく、種々の提案がなされている。例えば特許文献２には、加熱ローラ及び定着ローラの２本のロ−ラを共に駆動ローラとすることにより、ニップ部における２本の定着ロ−ラ表面の速度を一致させることが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２６２９０３号公報
【特許文献２】特開平７−２６１５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示されている構成は、部品点数が多く、組立工程が大型で且つ高価になるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、部品点数を増やすこと無く、小型且つ安価な構成で、封筒しわ及び画像乱れを低減できる画像定着装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は加熱ローラと、該加熱ローラと当接してニップ部を形成する加圧ベルトと、該加圧ベルトを前記加熱ローラの表面に押圧するために中央部が湾曲形状をし、端部に面取り部を有する加圧部材とを有し、転写部においてトナー像が転写された記録体を上記ニップ部を通過させることによりトナー像を前記記録体に定着する定着装置において、前記転写部から前記ニップ部に前記記録体を案内する入口ガイドを備え、前記面取り部の延長線をＬ１、前記ニップ部の入口点Ｒと前記転写部の転写点Ｔとを結ぶ線をＬ２、前記入口点Ｒにおける前記加熱ローラの接線をＬ３とし、線Ｌ１と線Ｌ２のなす角をβ、線Ｌ２と線Ｌ３のなす角度をαとしたとき、前記入口ガイドの先端部を前記角度β内にあり且つ角度α内に位置するように配置したことに一つの特徴を有する。
【００１１】
本発明の他の特徴は、前記角度βを４０〜６０°の範囲に選定し、前記角度αを３０°以下の角度に選定したことにある。
【００１２】
本発明の他の特徴は、前記加熱ローラの中心軸から、前記加圧部材の両端をのぞむ角度をθとしたとき、前記角度θを４５〜５０°の範囲に選定したことにある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、前記入口ガイドの先端部Ｐと前記ニップ部入口点Ｒとを結ぶ線をＬ４とし、線Ｌ２と線Ｌ４とのなす角度をγとしたとき、角度γを０〜３０°の範囲に選定したことにある。
【００１４】
本発明の他の特徴は、前記入口ガイドの先端部と前記ニップ部入口点Ｒとの距離を１５〜２５ｍｍに選定したことにある。
【００１５】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明により、一層明瞭に理解される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、記録体がニップ部に搬送される前の入口ガイド先端部で、局部的な屈曲変形を生ずるように構成されているため、ニップ部における記録体表面と裏面の曲率差による速度差を吸収することが可能になり、これによって記録体のしわを低減できるという効果がある。
【００１７】
また、ニップ部入口側の加圧部材に所定角度の傾斜部を設けることによって、ニップ突入時の記録体の姿勢を安定させ、記録体の振動による後端の跳ね上がりを防止することが可能となり、画像乱れを防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず、本発明に係る画像形成装置の概略構成を図１を参照して説明する。図１において１２は無端状の感光ベルトで、図示していないモータにより左回りに回転する。感光ベルト１２に沿って帯電器１６、露光装置２０、及びブラックＫ、イエローＹ、マゼンタＭ及びシアンＣの各現像機１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃが配設されている。
【００１９】
感光ベルト１２は、帯電器１６によりその表面が一様に帯電される。帯電した感光ベルト１２は、露光装置２０から照射されるレーザにより静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光ベルト１２は、現像ローラを有する現像機１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙ、１９Ｋを順次通過する。各現像機１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙ、１９Ｋには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーが用意されており、露光された感光ベルト１２が通過するたび毎に、各色のトナー像が形成される。すなわち感光ベルト１２には、一回転に一色のトナー像が形成される。
【００２０】
トナー像が形成された感光ベルト１２は、第１転写位置Ｔ１において中間転写ベルト１１と接触する。中間転写ベルト１１は、感光ベルト１２の回転に従動して図の右回りに回転する。中間転写ベルト１１を従動方式としたのは、構成を簡単、安価にし、且つ感光ベルト１２との速度差をなくして画像のずれをなくすためである。
【００２１】
第１転写位置Ｔ１において、感光ベルト１２と中間転写ベルト１１の電位差により感光ベルト１２の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト１１の表面に転写される。
【００２２】
第１転写位置Ｔ１を通過した感光ベルト１２は、その後残像を除去するための光照射により電位が一定以下にされ、静電潜像が消去される。また、感光体清掃手段により第１転写位置Ｔ１で転写されずに残留した表面の残トナーが清掃され、次のトナー像の形成が可能な状態になる。
【００２３】
上記工程を各現像機１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃにより必要数繰返すことにより、中間転写ベルト１１の表面には、印刷すべき画像、文字に対応したトナー像が形成される。中間転写ベルト１１のトナー像は、第２転写位置Ｔ２で転写ローラ１３によって記録用紙に転写される。
【００２４】
画像形成装置の下方には、用紙を溜めておく用紙保持装置２１が配置されている。この用紙保持装置２１の用紙は、用紙供給装置２２により転写ローラ１３に導かれる。第２転写位置Ｔ２において用紙に転写されたトナー像は、定着装置１０によって定着された後、用紙排出装置２３から排出される。
【００２５】
次に本発明に係る画像定着装置の一実施例について図２を参照して説明する。
【００２６】
本発明に係る定着装置１０は、主として加熱ローラ１、加圧ベルト２、入口ガイド３、剥離ガイド４、出口ガイド７、下ケース３３から構成される。
【００２７】
加熱ローラ１は、例えば外径が２６．６ｍｍの弾性ローラであり、厚さ０．５ｍｍのパイプ状の芯金１ａの表面に厚さ０．８ｍｍ、ＪＩＳ硬度２０度のシリコーンゴム層１ｂを形成したものからなる。加熱ローラ１の内部にはヒータ５が配設されており、この熱によってトナーを融解する。また、加熱ローラ１は、図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。
【００２８】
加熱ローラ１の周囲には、下ケース３３、接触式サーミスタ３１、入口ガイド３及び剥離ガイド４が配置されている。下ケース３３及び入口ガイド３は、未定着トナー９が付着した用紙３２を加熱ローラ１に案内する。
【００２９】
接触式サーミスタ３１は加熱ローラ１の通紙部に当接して加熱ローラ１の表面温度を高精度で検知する。この検知信号は制御装置（図示せず）に加えられ、ヒータ５の発熱が制御される。剥離ガイド４は加熱ローラ１の表面からギャップＧを離間して配置され、定着後の用紙３２を加熱ローラ１から剥離して出口側に案内する機能を有する。
【００３０】
一方、加圧ベルト２は内径が３０ｍｍのシームレスのポリイミドベルトであり、その表面にはトナーとの離径性を確保するため、ＰＦＡが被覆されている。また、加圧ベルト２は、表面が加熱ローラ１の曲率に対応した湾曲形状を有する加圧パッド６によって、加熱ローラ１に対して巻きつき角度θで当接し、トナー９を融解するための接触幅ｈを形成している。以下、この接触幅ｈで、加熱ローラ１と加圧ベルト２が接触している部分をニップ部と称する。ニップ部入口側の加圧パッド６には傾斜部（面取り部）が形成されており、これにより用紙３２がニップ部に入るときに用紙３２の姿勢が安定する。
【００３１】
未定着のトナー９が転写された用紙３２は、入口ガイド３及び下ケース３３のガイドにより矢印B方向へ搬送され、加熱ローラ１と接触幅ｈで当接し、そこでトナー９が用紙３２に溶融定着される。その後用紙３２は、剥離ガイド４により加熱ローラ１から剥離される。加圧パッド６の中心と加熱ローラ１の中心とを結ぶ線ｑは、水平線ｐに対して角度θだけ傾斜するように加熱ローラ１と加圧パッド６が配置されているため、定着装置１０から排出される用紙３２は、加熱ローラ１から剥離された後、用紙排出装置２３（図１）に搬送される。本実施例では、角度φは１７°に選定されている。
【００３２】
このような構成において、加熱ローラ１の中心から加圧パッド６の両端をのぞむ角度をθとすると、本実施例ではθ＝４５°〜５０°に選定され、加熱ローラ１と加圧ベルト２の接触幅ｈは９〜１３ｍｍ、定着速度は２００ｍｍ／ｓとされている。このように図２の装置は、加熱ローラ１が小径でも、定着速度に必要な接触幅ｈを形成できるため、小型且つ高速の定着装置を実現できる。
【００３３】
図２のように構成された装置において本発明は、入口ガイド３の配置及び構造に特徴がある。図３は、入口ガイド３及びその周辺の部材を拡大して示した説明図である。以下説明の便宜上、印刷用紙は封筒３４であり、封筒３４は、厚さｔの封筒表面用紙３４ａと、同じ厚さｔの封筒裏面用紙３４ｂを有するものとして説明する。
【００３４】
封筒３４の表面用紙３４ａは加熱ローラ１の半径ｒで搬送され、封筒３４の裏面用紙３４ｂは紙厚ｔの分だけ大きい半径（ｒ+ｔ）で搬送される。従って表面用紙３４ａと裏面用紙３４ｂの速度比は（１＋ｔ／ｒ）となる。このことから加熱ローラ１の半径ｒが小さいほど、紙厚による影響が大きくなり、表面用紙３４ａと裏面用紙３４ｂの速度差による封筒しわが発生することになる。
【００３５】
このため本発明は、封筒裏面と当接する入口ガイド３に曲率ｒ’の曲面を有する当接部Ｐを設けると共に、当接部Ｐを後述のように、所定の位置に配置することにより、封筒３４を当接部Ｐでニップ部の湾曲と逆方向に湾曲させた後、ニップ部に案内するようにした。
【００３６】
すなわち封筒３４を、Ｓ字状の搬送路に沿って搬送することにより、ニップ部における表面３４ａと裏面３４ｂの速度差を、当接部Ｐで打消すようにしたものである。なお、本実施例では曲率ｒ’を０．５〜１の範囲に選定した。
【００３７】
以下、当接部Ｐと他の部材の配置関係について、図４を参照して詳しく説明する。
【００３８】
以下の説明において、加熱ローラ１の半径をｒ、加熱ローラ１と加圧ベルト２とにより形成されるニップ部の入口点をＲ、出口点をＳとする。また、入口点Ｒと当接部Ｐとの距離をｚとする。また、加圧パッド６の入口側には面取り部があり、面取り部分の延長線をＬ１、図１における中間転写ベルト１１と転写ローラ１３とが接触する第２転写点Ｔ２とニップ入口点Ｒとを結ぶ線をＬ２、ニップ入口点Ｒにおける加熱ローラ１の接線をＬ３、入口ガイド３の先端部Ｐとニップ入口点Ｒとを結ぶ線をＬ４とする。
【００３９】
また、線Ｌ２とＬ３のなす角度をα、線Ｌ１とＬ２とのなす角度をβ、線Ｌ３とＬ４とのなす角度をγとすると、本発明は、入口ガイド３の先端当接部Ｐを角度β内であって、且つ角度α内に配置することに特徴がある。
【００４０】
図４において、入口ガイド３の先端当接部Pが、転写点Ｔ２とニップ入口点Ｒを結ぶ直線Ｌ２よりも、加熱ローラ１側にあった場合には、封筒がニップ部へ搬送されにくくなり、その結果、紙詰まりが発生し易くなる。また、封筒がニップ部へ搬送された場合、入口ガイド３の先端当接部Pにより、過度なＳ字の屈曲変形が発生することになり、ニップ部でしわが発生し易くなる。
【００４１】
一方、入口ガイド３の先端当接部Pがニップ入口点Ｒにおける加熱ローラ１の接線Ｌ３よりも加圧ベルト２側にあった場合には、封筒が入口ガイド３の先端当接部Pによる屈曲変形を起こさない。その結果、ニップ部にて発生する封筒表面と裏面の曲率差により、速度差が生じ、封筒しわが発生する。
【００４２】
従って加圧パッド６の面取り部分が形成する直線Ｌ１と、中間転写装置と転写ローラが接触する転写点Ｔとニップ入口点Ｒを結ぶ直線Ｌ２のなす角度β内で、且つ、ニップ入口点Ｒと転写点Ｔを結ぶ直線Ｌ２と、ニップ入口点Ｒでの加熱ローラ１の接線Ｌ３とのなす角度α内に、入口ガイド３の先端当接部Pを配置することにより、定着装置１０内での封筒しわの低減を実現することができる。
【００４３】
次に、各角度の選定について説明する。
【００４４】
（角度βの範囲）
図５は図４のニップ入口点Ｒ付近の拡大図であり、加圧パッド６の面取り部分６ａが形成する直線Ｌ１と、中間転写ベルト１１と転写ローラ１３が接触する転写点Ｔ２とニップ入口点Ｒを結ぶ直線Ｌ２のなす角度βと加圧パッド６の形状の関係を示している。角度βは、トナー像を用紙に転写する転写部（本実施例では転写点Ｔ２）と定着装置１０の位置関係から決まる角度であり、本実施例では、β＝４０°〜６０°としている。βが４０°以下の場合、印刷用紙である封筒３４の先端が加熱ローラ１に触れて、封筒３４に付着した未定着トナーが加熱ローラ１に転移する。その結果、ホットオフセットが発生する。βが６０°以上の場合は、封筒３４の後端が転写点Ｔ２を通過後に、封筒３４の振動が大きくなり、封筒３４の後端がはね上がる。その結果、未定着のトナーが飛散し、画像乱れが発生する。従って、画像乱れ、封筒しわが発生しないよう搬送するためにβ＝４０°〜６０°としている。
【００４５】
（角度αの範囲）
図４において、ニップ入口点Ｒと転写点Ｔ２を結ぶ直線Ｌ２と、ニップ入口点Ｒにおける加熱ローラ１の接線Ｌ３とのなす角度αは、中間転写装置における転写点と、定着装置１０の位置関係から決まる。本実施例ではα≦３０°としている。αが３０°以上の場合、転写装置と定着装置１０の間で封筒３４の搬送速度が大きくなり、定着装置１０に封筒３４が投入される際の衝撃により、転写装置における画像しわ（色ずれ）が発生する。従って、転写装置から定着装置１０における封筒３４の姿勢を安定させる役割を果たしている角度αは、転写装置での色ずれの発生を防ぐためにα≦３０°としている。
【００４６】
（角度γの範囲）
図４において、入口ガイド３の先端位置Pとニップ入口点Ｒとを結ぶ直線Ｌ４と、中間転写装置の転写ローラ１３が接触する転写点Ｔ２とニップ入口点Ｒとを結ぶ直線Ｌ２とがなす角度γについて、本実施例ではγ＝０〜α、すなわち０〜３０°としている。角度γを０°以下とした場合、封筒３４に入口ガイド３の擦れ傷が付きやすくなる。入口ガイド先端部Pから用紙である封筒３４にかかる圧力が大きくなるためである。角度γがα以上の場合、ニップ部での封筒表側３４ａと封筒裏側３４ｂの曲率差による速度差に対して、Ｓ字の屈曲が緩やかになる。そのためニップ部での曲率差による速度差を吸収させることが出来ず、しわ低減の効果が薄くなる。従って、しわ低減率が高く、入口ガイドの先端部Pによるガイド擦れの傷が付き難いγ＝０〜α内としている。
【００４７】
（距離ｚの範囲）
図３において、ニップ入口点Ｒと、入口ガイド３の先端位置Ｐとの距離ｚについて、本実施例ではｚ＝１５〜２５ｍｍとしている。距離ｚを１５ｍｍ以下とした場合、封筒３４は急なＳ字の屈曲をなり、入口ガイド先端部Ｐから封筒３４にかかる圧力が大きくなる。そのため封筒３４に入口ガイド先端部Ｐにより擦り傷が付き、かつ封筒しわが発生する。一方、距離ｚを２５ｍｍ以上とした場合、入口ガイド３は案内の役割を果たさなくなり、封筒３４はニップ入口点Ｒへ搬送されにくくなる。搬送されにくくなることによって、紙詰まりが発生し易くなる。従って、しわ発生率が低く、紙詰まりが発生しにくいｚ＝１５〜２５ｍｍとしている。
【００４８】
本発明によれば、定着器１０内の入口ガイド３の先端当接部Pの位置を調節することで封筒しわを低減しているため、感光装置や中間転写装置等の構成が変わっても、封筒しわの低減が可能となる。
【００４９】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の基本的な概念を変更しない範囲で種々の変形、変更を加えることは容易であり、それらも本発明の範囲に属する。例えば、本発明に係る画像定着装置は、図１の画像形成装置のみならず、電子写真方式のあらゆる画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る画像定着装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る画像定着装置の説明図である。
【図４】本発明に係る画像定着装置の説明図である。
【図５】本発明に係る画像定着装置の説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１：加熱ローラ、１ａ：鉄芯金、１ｂ：シリコーンゴム、２：加圧ベルト、
３：入口ガイド、４：剥離ガイド、５：ヒータ、６：加圧パッド、７：出口ガイド、
８：トナー、１０：定着装置、１１：中間転写ベルト、１２：感光ベルト、
１３：転写ローラ、１６：帯電器、１９Ｋ，１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ：現像機、
２０：露光装置、２１：用紙保持装置、２２：用紙供給装置、２３：用紙排出装置、
３１：サーミスタ、３２：用紙、３３：下ケース、３４：封筒、３４ａ：封筒表面用紙、３４ｂ：封筒裏面用紙
【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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