(57)【要約】【課題】基準階調パターンを用紙へ転写する時のエンジン特性の良し悪しにかかわらず良好な階調特性を維持することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体に基準階調パターンを形成して記録紙に転写する画像形成手段と、読取られた前記基準階調パターンのベタ濃度が目標濃度となるように調整した結果に基づいて階調変換テーブルを生成する第一濃度調整手段と、像担持体または中間転写ベルトに前記階調変換テーブルに基づくテストパターンを形成して、濃度センサで読取ったテストパターンの濃度値が目標濃度となるよう現像バイアスや階調変換テーブルを補正する第二濃度調整手段とを備えて構成される画像形成装置であり、前記第一濃度調整手段は、形成された基準階調パターンのうち、調整後のベタ濃度が入力画像データの最大値となるように、前記階調変換テーブルを生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に基準階調パターンを形成して記録紙に転写する画像形成手段と、前記記録紙に形成された基準階調パターンの濃度を画像読取手段により読み取り、ベタ濃度が目標濃度となるように調整し、その結果に基づいて階調変換テーブルを生成する第一濃度調整手段と、像担持体または中間転写ベルトに前記階調変換テーブルに基づくテストパターンを形成して該テストパターン濃度を濃度センサにより読み取り、その値が目標濃度となるように現像バイアスまたは前記階調変換テーブルを補正する第二濃度調整手段とを備えて構成される画像形成装置であって、
前記第一濃度調整手段は、前記画像形成手段により形成された基準階調パターンのうち、調整後のベタ濃度が入力画像データの最大値となるように、前記階調変換テーブルを生成する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に基準階調パターンを形成して記録紙に転写する画像形成手段と、前記記録紙に形成された基準階調パターンの濃度を画像読取手段により読み取り、ベタ濃度が目標濃度となるように（表面出に及び現像バイアスなどを）調整し、その結果に基づいて階調変換テーブルを生成する第一濃度調整手段と、像担持体または中間転写ベルトに前記階調変換テーブルに基づくテストパターンを形成して該テストパターン濃度を濃度センサにより読み取り、その値が目標濃度となるように現像バイアスまたは前記階調変換テーブルを補正する第二濃度調整手段とを備えて構成される画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラーデジタル複写機等の画像形成装置では、装置の電源スイッチが投入され、通常の画像形成プロセスが可能な状態に移行するウォームアップの終了後等に、基準階調パターンを記録紙に転写し、記録紙上の前記基準階調パターンをスキャナ等の画像読取装置で読み取り、読み取った前記基準階調パターンの情報に基づいて入力データを数値変換することで、所望の階調特性を有する出力データが得られる階調変換テーブルの生成を行なっていた。
【０００３】
しかし、前記画像形成装置が長期間に渡って使用された場合、像担持体に対するトナーの付着特性の変化等によって、生成された前記階調変換テーブルでは、必ずしも最適な画像が得られないことがわかった。
【０００４】
そこで、特許文献１では、像担持体上に基準階調パターンを形成し、前記基準階調パターンに応じた画像を記録紙上に転写することにより階調パターン画像を形成する形成手段と、前記記録紙上に形成された階調パターン画像を読み取り前記形成手段の濃度補正特性を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された濃度補正特性を保持する保持手段と、前記濃度補正特性で前記像担持体上に形成された像の濃度を記憶する記憶手段と、前記記憶手段により記憶された濃度と、所定のタイミングで前記像担持体上に形成される像の濃度との関係に応じて、前記保持手段に保持された濃度補正特性を調整する調整手段を有する画像処理装置が提案されていた。
【０００５】
特許文献１の画像処理装置では、前記調整手段が、所定のタイミングで、前記像担持体上に形成された像の濃度と前記記憶手段により記憶された基準となる像の濃度とを比較して、両濃度が一致するように濃度補正特性を調整するので、前記画像形成装置が長期間にわたって使用されて最初の濃度補正特性では最適な画像が得られない場合であっても、調整後の濃度補正特性では最適な画像が得られる。
【特許文献１】特開２０００−２３８３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の画像処理装置のように、スキャナ等で読み取った記録紙上の前記基準階調パターンの濃度に基づいて濃度補正特性としての階調変換テーブルを生成し、像担持体上に形成された像の濃度に基づいて前記階調変換テーブルを調整する方法を用いた場合は、以下のような問題がある。
【０００７】
つまり、基準階調パターンを記録紙に転写するときの、前記基準階調パターンのトナー像を形成して記録紙に転写する画像形成部やトナー像が転写された用紙を定着処理する定着部等のエンジン部の特性が、前記画像形成部の構成部材のばらつきや組付け誤差を含む機差や、画像形成プロセスが繰り返し実行されることによる中間転写ベルトの表面の磨耗や傷等の発生による表面状態の変化等の原因により、良好な状態とは限らないのである。
【０００８】
そして、前記エンジン部の特性が良好でない状態で記録紙に転写された前記階調パターンに基づいて生成または補正された階調変換テーブルは、例えば、以下のような特性を示す。
【０００９】
つまり、前記階調パターンのうち最も濃度が高いパッチの濃度、つまりベタ濃度が目標とする濃度よりも高い場合、入力データ、出力データ、及びトナー濃度の関係は、図７（ａ）に示すような関係となり、入力データの全範囲をもってしても出力データの所定範囲Ａの部分を再現することができない。
【００１０】
一方、前記ベタ濃度が目標とする濃度よりも低い場合、入力データ、出力データ、及びトナー濃度の関係は、図７（ｂ）に示すような関係となり、入力データの所定範囲Ｂの部分の濃度を再現することができない。
【００１１】
即ち、前記エンジン部の特性が良好でない状態で記録紙に転写された前記階調パターンに基づいて生成または補正された階調変換テーブルでは、図７（ａ）、（ｂ）何れの場合であっても再現できない濃度が発生してしまう、つまり階調幅が狭くなってしまう。そして、前記画像処理装置がこのような階調変換テーブルを使用して長期に渡って使用された場合、必ずしも正しい階調が得られるとは限らない。
【００１２】
つまり、前記階調変換テーブルを補正する際に像担持体に形成される像は、良好でないエンジン特性によって生成された階調変換テーブルに基づいて形成された像であって階調幅が通常より狭く、このような像の濃度に基づいて補正された前記階調変換テーブルは、補正前よりも階調幅が更に小さくなる等の良好でない特性となる虞がある。そして、画像形成プロセスが繰り返されて、像担持体上に形成された像の濃度に基づいて前記階調変換テーブルが何度も調整されると、例えば、階調幅の狭小割合が大きくなってくることで再現できない濃度が増加してしまい、出力画像の品質が悪化する虞がある。
【００１３】
本発明の目的は、上述の問題に鑑み、基準階調パターンを用紙へ転写する時のエンジン特性の良し悪しにかかわらず良好な階調特性を維持することができる画像形成装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、像担持体に基準階調パターンを形成して記録紙に転写する画像形成手段と、前記記録紙に形成された基準階調パターンの濃度を画像読取手段により読み取り、ベタ濃度が目標濃度となるように調整し、その結果に基づいて階調変換テーブルを生成する第一濃度調整手段と、像担持体または中間転写ベルトに前記階調変換テーブルに基づくテストパターンを形成して該テストパターン濃度を濃度センサにより読み取り、その値が目標濃度となるように現像バイアスまたは前記階調変換テーブルを補正する第二濃度調整手段とを備えて構成される画像形成装置であって、前記第一濃度調整手段は、前記画像形成手段により形成された基準階調パターンのうち、調整後のベタ濃度が入力画像データの最大値となるように、前記階調変換テーブルを生成する点にある。
【００１５】
上述の構成によれば、画像形成装置のエンジン特性が良好でなくても、第一濃度調整手段による調整時には、調整後のベタ濃度が入力画像データの最大値となるように階調変換テーブルが生成されることでフル階調が確保されるので、その後の第二濃度調整手段による濃度調整時に、フル階調が確保されていない階調変換テーブルに基づくテストパターンによって現像バイアス等の補正が行なわれることによる階調幅の縮小を防止し、良好な階調特性を維持することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した通り、本発明によれば、基準階調パターンを用紙へ転写する時のエンジン特性の良し悪しにかかわらず良好な階調特性を維持することができる画像形成装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による画像形成装置としてタンデム方式のカラーデジタル複写機を用いた実施形態について説明する。
【００１８】
前記カラーデジタル複写機は、図１及び図２に示すように、カラーＣＣＤを備え、原稿画像を光電変換して読み取る画像読取手段１と、前記画像読取手段１で読み取られたＲＧＢ成分の画像データに対して階調変換、カラー調整、倍率変換等の画像処理を施し、ＹＭＣＫの各成分による出力画像データに変換する画像処理手段２と、前記画像処理手段２で変換された出力画像データに基づいてＹＭＣＫの各色成分のトナー像を形成する画像形成手段３と、前記画像形成手段３に記録媒体としての用紙を供給する給紙手段４と、給紙された用紙にトナー像を転写する転写手段５と、トナー像が転写された用紙を定着処理する定着手段６と、前記用紙が排出される排紙手段７と、各種のメニューを設定する複数のメニュー設定キー等が配置された操作手段８と、それらを制御する制御手段９等を備えて構成されている。
【００１９】
前記画像形成手段３は、図２に示すように、像担持手段としての中間転写ベルト５１に沿って配置されたＭ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色に対応した四つの感光体ユニット３０で構成され、各感光体ユニット３０には、像担持体としての感光体３１の周方向に沿って帯電装置、露光ヘッド、現像ローラや磁気ローラ等よりなる現像装置、クリーナ、除電ランプ等が配置されている。
【００２０】
また、前記画像形成手段３には、後述する制御手段９によって制御される現像バイアス調整手段が備えられており、前記現像バイアス調整手段は、少なくとも前記現像装置に所定の低圧バイアス電圧を印加した状態で、前記感光体３１に形成される後述する基準階調パターンの濃度が目標濃度となるように、また、後述する濃度センサにより読み取られたテストパターンの濃度が目標濃度となるように、前記現像装置へ印加するバイアス電圧である現像バイアスを調整する。
【００２１】
前記転写手段５は、三本のローラ５０に支持された無端状の前記中間転写ベルト５１と、前記中間転写ベルト５１を介して前記感光体３１の反対側に配置された一次転写ローラと、前記中間転写ベルト５１に接触配置された二次転写ローラ５２等を備えて構成されており、前記感光体ユニット３０で形成されたＭ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の夫々のトナー像が前記一次転写ローラに印加される転写電圧の作用によって前記中間転写ベルト５１上に一次転写され、前記二次転写ローラ５２に印加される転写電圧の作用によって前記給紙手段４から給紙された用紙に二次転写される。
【００２２】
前記制御手段９は、ＣＰＵと、ＣＰＵにより実行される制御プログラム等が格納されたＲＯＭと、制御データを格納するＲＡＭ等を備えて構成されており、前記ＣＰＵにより実行される制御プログラム及び関連するハードウェアにより、前記カラーデジタル複写機に画像形成処理を実行させるための所定の機能が実現される。
【００２３】
ところで、前記画像形成手段３は、前記感光体３１に基準階調パターンを形成して記録紙に転写するように構成されている。
【００２４】
詳述すると、前記画像形成手段３は、前記操作手段８に設けられた基準階調パターン出力キーが操作されると、前記制御手段９に制御されることによって、前記画像処理手段２に備えられたＲＯＭに記憶されている前記基準階調パターンの画素データを読み出し、読み出した画素データをトナー像の前記基準階調パターンとして前記感光体３１の表面に形成して、形成された前記基準階調パターンのトナー像を前記感光体３１から前記中間転写ベルト５１を介して記録紙に転写する。
【００２５】
ここで、前記基準階調パターンは、予め設定された順序に並べられた夫々階調パターンの異なる複数のテストパッチよりなる画素データを、前記画像形成手段３にて前記中間転写ベルト５１に転写させた夫々画像濃度の異なる複数のテストパッチよりなるトナー像である。前記基準パターンの例を図３（ａ）に示す。
【００２６】
以下、前記画像処理手段２について説明する。以下で説明する前記画像処理手段２の機能は、前記制御手段９に備えられたＣＰＵ、または、前記画像処理手段２に備えられたＣＰＵにより実行される制御プログラムによって実現される。
【００２７】
つまり、前記画像処理手段２は、前記画像形成手段３によって前記記録紙に形成された基準階調パターンの濃度を前記画像読取手段１により読み取り、ベタ濃度が目標濃度となるように表面電位及び現像バイアスなどを調整し、その結果に基づいて階調変換テーブル２２を生成する第一濃度調整手段２１と、前記中間転写ベルト５１に前記階調変換テーブル２２に基づくテストパターンを形成して該テストパターン濃度を濃度センサにより読み取り、その値が目標濃度となるように現像バイアスまたは前記階調変換テーブル２２を補正する第二濃度調整手段２３とを備えて構成されている。
【００２８】
前記第一濃度調整手段２１について説明する。まず、前記階調変換テーブル２２とは、入力画像データに対して出力画像データが所望の階調性を確保できるように数値変換するルックアップテーブルで、例えば、図４に示すような階調特性を持たせたものである。なお、前記階調変換テーブル８２は、前記制御部９または前記画像処理部２に設けられたＲＯＭに記憶されており、また、前記階調変換テーブル２２は、入力画像データを構成するカラー成分毎に設けられている。
【００２９】
前記第一濃度調整手段２１の処理動作について詳述すると、前記カラーデジタル複写機のオペレータが、記録紙に転写された基準階調パターンを、原稿として前記カラーデジタル複写機の原稿載置部にセットし、前記操作手段８の階調変換テーブル生成キーを操作すると、前記基準階調パターンは前記画像読取手段１により読み取られる。このとき、前記第一濃度調整手段２１は、前記画像読取手段により読み取られた前記基準階調パターンの濃度情報を受け取る。
【００３０】
そして、前記第一濃度調整手段２１は、受け取った前記基準階調パターンのテストパッチのうち最も濃度が高いテストパッチの濃度であるベタ濃度と、予め設定された目標濃度とを比較して、前記ベタ濃度が前記目標濃度より低い場合は、前記ベタ濃度を高くするために、前記感光体３１の表面電位及び／または前記現像バイアスを増加させる調整を行ない、前記ベタ濃度が前記目標濃度より高い場合は、前記ベタ濃度を低くするために、前記表面電位及び／または前記現像バイアスを減少させる調整を行なう。
【００３１】
ここで、目標濃度とは、上述した前記表面電位及び／または前記現像バイアスを増加または減少させる調整の後のベタ濃度が、入力画像データの最大値に対応するような濃度のことである。つまり、前記第一濃度調整手段２１は、前記画像形成手段３により形成された基準階調パターンのうち、調整後のベタ濃度が入力画像データの最大値となるように、前記階調変換テーブル２２を生成する。
【００３２】
例えば、前記第一濃度調整手段２１は、調整前のベタ濃度に対応する入力画素データ値が、図５（ａ）の破線に示すように、入力画像データの最大値より小さい場合は、図５（ａ）の実線に示すような階調変換テーブル２２を生成し、調整前のベタ濃度に対応する入力画素データの値が、図５（ｂ）の破線に示すように、入力画像データの最大値より大きい場合は、図５（ａ）の実線に示すような階調変換テーブル２２を生成する。その結果、図５（ａ）、（ｂ）の何れの場合も、調整後のベタ濃度が入力画像データの最大値に対応するようになる。
【００３３】
以下、前記第二濃度調整手段２３について説明する。前記第二濃度調整手段２３は、所定のタイミングで、前記画像処理手段２に備えられたＲＯＭに記憶されているテストパターンの画素データを読み出して、前記第一濃度調整手段２３によって生成された階調変換テーブルに適用した後、適用後のテストパターンの画素データを前記画像形成部３にて前記中間転写ベルト５１に転写させてトナー像としてのテストパターンを形成する。
【００３４】
ここで、所定のタイミングは、例えば、前記第一濃度調整手段２１の処理動作完了のタイミング、前記カラーデジタル複写機の電源スイッチが投入されてから一定時間の経過毎のタイミング、または、前記カラーデジタル複写機に備えられた温度センサや湿度センサ等からの出力値が所定値に達したタイミング等がある。
【００３５】
また、前記テストパターンは、前記基準階調パターンと同様に、予め設定された順序に並べられた夫々階調パターンの異なる複数のテストパッチよりなる画素データを、前記画像形成手段３にて前記中間転写ベルト５１に転写させた夫々画像濃度の異なる複数のテストパッチよりなるトナー像である。なお、前記テストパターンにおいてテストパッチの順序や使用される階調パターンは、前記基準階調パターンと同一であっても異なっていてもよい。
【００３６】
前記基準階調パターンは、記録紙に転写されて前記カラーデジタル複写機から出力され前記画像読取手段１により読み取られた濃度情報が、前記第一濃度調整手段２１によって使用されるのに対して、前記テストパターンは、前記画像形成手段３に備えられた濃度センサによって読み取られた濃度情報が、前記第二濃度調整手段２３によって使用される。
【００３７】
ここで、前記濃度センサ３２は、図２に示すように、前記中間転写ベルト５１の周方向に沿って、前記感光体ユニット３０より下流側に設けられている。
【００３８】
詳述すると、前記濃度センサ３２は、図３（ｂ）に示すように、前記中間転写ベルト５１の法線方向に対して所定の傾斜角度で単一の偏光光を投光する投光部３２１と、前記法線方向に対して前記投光部３２１と反対側に配置され、前記中間転写ベルト５１からの反射光を前記投光光と同一の第１の偏光光と前記投光光と異なる第２の偏光光とに分離する偏光分離部３２２と、前記第１及び前記第２の偏光光を受光する第１及び第２の受光部３２３とを備えて構成されており、前記反射型濃度センサ３２によって検出される濃度値は、トナー像が形成されていない前記中間転写ベルト５１表面を検出したときを１として、トナー像の濃度が濃くなるほど低い値を示す。
【００３９】
そして、前記第二濃度調整手段２３は、前記濃度センサ３２によって読み取られた濃度と、予め設定された目標濃度とを比較する。ここで、前記目標濃度は、形成されたテストパターンの少なくとも一つのテストパッチについて、例えば、濃度が最も高いテストパッチのみについて、或いは、全てのテストパッチについて設定されている。前記目標濃度は装置によって異なるが、一例として、濃度が最も高いテストパッチの目標濃度がＩＤ １．６に設定されている構成がある。
【００４０】
前記第二濃度調整手段２３は、濃度を比較した結果、読み取られた濃度が目標濃度より低い場合は、読み取られる濃度を濃くするために、前記現像バイアスを増加させる調整を行ない、読み取られた濃度が目標濃度より高い場合は、読み取られる濃度を濃くするために、前記現像バイアスを減少させる調整を行なう。
【００４１】
また、前記第二調整手段２３は、前記現像バイアスを調整する代わりに、或いは、前記現像バイアスの調整に加えて、前記階調変換テーブルを補正する構成であってもよい。詳述すると、読み取られた濃度が低いときには前記階調変換テーブルの階調特性の傾きが大きくなるように、つまりトナー濃度が高くなるように前記階調変換テーブルのテーブルデータを補正し、読み取られた濃度が高いときには前記階調特性の傾きが小さくなるように、つまりトナー濃度が低くなるように前記階調変換テーブルのテーブルデータを補正するのである。
【００４２】
以下、本発明によるカラーデジタル複写機の階調変換テーブルの生成と補正について、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４３】
画像形成手段３において基準階調パターンが転写された記録紙がカラーデジタル複写機にセットされた状態で、前記カラーデジタル複写機のオペレータが階調変換テーブル生成キーを操作すると（Ｓ１）、画像読取手段１は前記記録紙の基準階調パターンを読み取る（Ｓ２）。
【００４４】
第一濃度調整手段２１は、前記画像読取手段１から受け取った前記基準階調パターンの濃度情報に基づいて、ベタ濃度が目標濃度となるように濃度調整し（Ｓ３）、その結果に基づいて階調変換テーブルを生成する（Ｓ４）。
【００４５】
その後、第二濃度調整手段２３は、所定のタイミングにて（Ｓ５）、中間転写ベルト５１にテストパターンを形成し（Ｓ６）、形成したテストパターンの濃度を濃度センサ３２にて読み取り（Ｓ７）、読み取った値が目標濃度となるように現像バイアスまたは前記階調変換テーブルを補正する（Ｓ８）。
【００４６】
以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、画像形成装置としてのカラーデジタル複写機は、中間転写ベルト５１を備え、感光体３１に形成されたトナー像が前記中間転写ベルト５１を介して記録紙に転写される構成であり、第二濃度調整手段２３は、前記中間転写ベルト５１に階調変換テーブル２２に基づくテストパターンを形成する構成について説明したが、前記カラーデジタル複写機１は、中間転写ベルト５１を備えずに感光体３１（像担持体）から用紙に直接、トナー像が転写される構成であってもよい。
【００４７】
つまり、前記第二濃度調整手段２３は、前記感光体３１（像担持体）に階調変換テーブル２２に基づくテストパターンを形成する構成であってもよい。
【００４８】
上述の実施形態では、画像形成手段３は、操作手段８に設けられた基準階調パターン出力キーが操作されることによって、基準階調パターンを形成して記録紙に転写させる構成について説明したが、前記画像形成手段３は、前記操作手段８の操作によらず前記基準階調パターンを形成して記録紙に転写させる構成であってもよい。例えば、前記画像形成手段３は、前記カラーデジタル複写機の電源スイッチが投入され、通常の画像形成プロセスが可能な状態に移行するウォーミングアップ完了の前の所定時期に、基準階調パターンを形成して記録紙に転写させる構成であってもよい。
【００４９】
上述の実施形態では、本発明による画像形成装置としてカラーデジタル複写機を用いた実施形態について説明したが、前記画像形成装置はカラーデジタル複写機に限らない。例えば、前記画像形成装置としてモノクロデジタル複写機、カラーまたはモノクロのアナログ複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機等を用いた実施形態であってもよい。
【００５０】
上述の実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】カラーデジタル複写機（画像形成装置）のブロック構成図
【図２】カラーデジタル複写機（画像形成装置）の内部説明図
【図３】（ａ）は、基準階調パターンを示し、（ｂ）は、濃度センサを示す説明図
【図４】階調変換テーブルの説明図
【図５】（ａ）は、調整前ベタ濃度に対応する入力画像データの値が入力画像データの最大値より小さい場合の入力画素データと濃度の関係を示し、（ｂ）は、調整前ベタ濃度に対応する入力画像データの値が入力画像データの最大値より大きい場合の入力画像データと濃度の関係を示すグラフ
【図６】本発明によるカラーデジタル複写機の階調変換テーブルの生成と補正について説明するためのフローチャート
【図７】（ａ）は、ベタ濃度が目標とする濃度よりも高い場合の入力データ、出力データ、及びトナー濃度の関係を示し、（ｂ）は、ベタ濃度が目標とする濃度よりも低い場合の入力データ、出力データ、及びトナー濃度の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００５２】
１：画像読取手段
２：画像処理手段
２１：第一濃度調整手段
２２：階調変換テーブル
２３：第二濃度調整手段
３：画像形成手段
３２：濃度センサ
５１：中間転写ベルト
【図１】
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【図２】
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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３】
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