(57)【要約】【課題】板状ヒータの発熱部から発生した熱の影響に抑えて給電用のコネクタの焼損を防止する。【解決手段】セラミック製の短冊状の絶縁基板１１表面側の長手方向に帯状の発熱抵抗体１２，１３を形成する。発熱抵抗体１２，１３の一端は接続部１４で電気的に接続する。発熱抵抗体１２，１３の他端には、接続導体１５，１６の一端を接続する。接続導体１５，１６の他端にはくし型電極１７，１８を形成する。給電用の電極１９，２０は、交流電源２１からコネクタ内の接点２２，２３を介して交流電圧が給電される。電極１９に一端が一体的に接続された他端側にはくし型電極部２４が一体形成され、電極２０に一端が一体的に接続された他端側にはくし型電極部２５が一体形成される。くし型電極１７，２４およびくし型電極１８，２５はそれぞれ非接触状態で噛み合わせ、この噛み合わせ部分に誘電体２６，２７を介在させて電解コンデンサＣ１，Ｃ２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱・絶縁性材料で形成される長尺平板状の絶縁基板と、
前記絶縁基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体と、
前記絶縁基板の長手方向一端側にそれぞれ形成し、交流電圧を前記発熱抵抗体の両端に給電させる電極と、
前記発熱抵抗体と前記電極間にそれぞれ形成した電解コンデンサと、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
【請求項２】
前記電解コンデンサは、前記発熱抵抗体の両端にそれぞれの一端を接続し、他端に形成したくし型電極および前記電極に一端をそれぞれ接続し、他端に形成したくし型電極と互いに非接触状態に噛み合わせ、該噛み合わせた前記くし型電極間に誘電体を介在したことを特徴とする請求項１記載の板状ヒータ。
【請求項３】
前記電解コンデンサは、前記発熱抵抗体の両端にそれぞれの一端を接続し、他端をそれぞれ一方の電極とし、前記電極に一端をそれぞれ接続し、他端を前記電極上にそれぞれ非接触状態で対向配置して他方の電極とし、該他方の電極と前記一方の電極間にそれぞれ誘電体を介在したことを特徴とする請求項１記載の板状ヒータ。
【請求項４】
前記電解コンデンサは、スルーホールを介して前記発熱抵抗体が形成された面とは反対の前記絶縁基板上に形成したことを特徴とする請求項２記載の板状ヒータ。
【請求項５】
前記スルーホールを介して形成された前記電解コンデンサは、前記絶縁基板に形成された給電用の前記電極の反対面で、かつ該電極形成位置とは逆の端部側に形成したことを特徴とする請求項２記載の板状ヒータ。
【請求項６】
前記電解コンデンサを電気的、機械的に保護するためのオーバーコート層は、前記発熱抵抗体を電気的、機械的に保護するためのオーバーコート層に対し、熱伝導性の材料を用いたことを特徴とする請求項２，４，５のいずれかに記載の板状ヒータ。
【請求項７】
加熱ローラと、
前記加熱ローラに対向配置された発熱抵抗体が圧接された請求項１〜６の何れかに記載の加熱ヒータと、
前記加熱ヒータと前記加圧ローラとの間を移動可能に設けられた定着フィルムとを具備したことを特徴とする加熱装置。
【請求項８】
媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させてこのトナーを用紙に転写して所定の画像を形成する形成手段と、
画像が形成された用紙を加圧ローラにより定着フィルムを介して前記加熱ヒータに圧接しながら通過させることによって、トナーを定着するようにした請求項７記載の加熱装置とを具備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】
この発明は、情報機器、家電製品や製造設備などの小型機器類に装着されて用いられる薄型の板状ヒータおよびこの板状ヒータを実装したプリンタ、複写機やファクシミリなどの加熱装置ならびにこの加熱装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の板状ヒータは、ヒータを発熱させる際、給電電極部に直接コネクタを嵌合させることでコネクタを介して供給され電極を供給している。このとき、ヒータの発熱部からの熱の影響によりコネクタが焼損してしまい、安定した給電が行えない問題があり、発熱部と給電電極部間の距離を延ばすことで、コネクタ焼損の対策が採れられている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−２１５９５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記した特許文献１の技術は、発熱部と給電電極部間の距離を稼ぐため導体を基板端に引き回すように形成したり、発熱部端部から給電電極部間の導体を厚く形成したりすることで、給電用のコネクタの焼損対策が取られているものの、十分な効果は得られにくい、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、発熱部と給電電極部との間に、導体と誘電体でコンデンサを形成し、発熱部から伝わってくる熱をコンデンサ部で抑えることで、発熱部への給電用コネクタの焼損を防止した板状ヒータ、この板状ヒータを用いた加熱装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の板状ヒータでは、耐熱・絶縁性材料で形成される長尺平板状の絶縁基板と、前記絶縁基板の長手方向に沿って形成された発熱抵抗体と、前記絶縁基板の長手方向一端側にそれぞれ形成し、交流電圧を前記発熱抵抗体の両端に印加させる電極と、前記発熱抵抗体と前記電極間にそれぞれ形成した電解コンデンサと、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、発熱部からの熱の影響に抑えたことにより給電用のコネクタの焼損を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１〜図５は、この発明の板状ヒータに関する第１の実施形態について説明するための、図１は正面図、図２は図１のｘ−ｘ’断面図、図３は図１要部を切り欠いて示した拡大図、図４は図３のｙ−ｙ’断面図、図５は図１の等価回路図を示す。
【０００９】
図１において、１１は、耐熱、電気絶縁性材料例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などの電気絶縁性を有する高剛性のセラミック等の基材で高い熱伝導性の短冊状絶縁基板である。１２，１３は、絶縁基板１１の表面側の長手方向に沿って平行に形成された銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）をはじめとする銀系材料や、ルテニウム系、炭素系等などの抵抗体ペーストを高温で焼成し所定の抵抗値を有する厚膜からなる帯状の発熱抵抗体、１４は発熱抵抗体１２，１３それぞれ一端の一部を重層した銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続部である。
【００１０】
１５は、発熱抵抗体１２の他端に一端が重層して形成される銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続導体、１６は発熱抵抗体１３の他端に一端が重層して形成される銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続導体である。接続導体１５，１６と接続部１４は、同材料と同形成手段を用いることにより効率的な形成が可能となる。
【００１１】
接続導体１５の他端側には、くし型電極部１７が一体形成され、接続導体１６の他端側にはくし型電極部１８が一体形成される。くし型電極部１７は、間隔を置いた複数の突起１７１から構成され、くし型電極部１８は、間隔を置いた複数の突起１７１から構成される。
【００１２】
１９，２０は、それぞれ絶縁基板１１上の長手方向の一端部に形成させた銀系の導体ペーストを焼成して形成される良導電体膜の電極である。電極１９，２０には交流電源２１から図示しないコネクタ内に取り付けられた接点２２，２３を介して交流電圧が給電される。電極１９に一端が一体的に接続された他端側にはくし型電極部２４が一体形成され、電極２０に一端が一体的に接続された他端側にはくし型電極部２５が一体形成される。コネクタの接点２２，２３は、自身の弾性に基づき電極１９，２０を圧接した状態で接続される。
【００１３】
くし型電極部２４は、間隔を置いた複数の突起２４１から構成され、くし型電極部２５は、間隔を置いた複数の突起２５１から構成される。くし型電極部２４の突起２４１は、くし型電極部１７の突起１７１との間に非接触状態で配置される。また、くし型電極部２５の突起２５１は、くし型電極部１８の突起１８１との間に非接触状態で配置される。突起２４１と突起１７１との間には、図４にも示すように誘電体２６を介在させて電解コンデンサＣ１を、突起２５１と突起１８１との間には誘電体２７を介在させて電解コンデンサＣ２をそれぞれ構成する。
【００１４】
電極１９，２０を残した発熱抵抗体１２，１３、接続部１４それに電解コンデンサＣ１，Ｃ２上には、電気的、機械的、化学的な保護を行うために、例えばガラスペーストを厚膜印刷方法で塗布、焼成して形成されるオーバーコート層２８が形成される。
【００１５】
なお、接続導体１５，１６、電極１９，２０、くし型電極部２４，２５それに接続部１４は、同一材料で一体形成しても構わない。この場合、同じ工程で形成することができることから作業効率の向上を図ることができる。
【００１６】
電源２１からコネクタの接点２２，２３を介して電極１９，２０に交流電圧が供給されると、電解コンデンサＣ１，Ｃ２を通して発熱抵抗体１２，１３に電力が供給され、発熱抵抗体１２，１３は加熱をスタートする。発熱抵抗体１２，１３の温度上昇に伴い、接続導体１５，１６も加熱され、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の部分にも熱が伝達される。電解コンデンサＣ１，Ｃ２には誘電体２６，２７が介在され、この誘電体に熱伝導性の低い例えばＢａＴｉＯ３とガラスの混合物を使用することにより、電極１９，２０への熱の伝導を抑えることができる。このため、電極１９，２０には、発熱抵抗体１２，１３で発生した温度を下げることができ、コネクタの焼損を防止することができる。
【００１７】
この実施形態では、発熱抵抗体とコネクタと接続される電極との間に電解コンデンサを構成することで、コネクタの接点と接続される電極には発熱抵抗体で発生した熱を下げることができ、コネクタの焼損を防止させることが可能となる。
【００１８】
図６、図７は、この発明の板状ヒータに関する第２の実施形態について説明するための、図６は正面図、図７は図６の要部を切欠させて示した状態の斜視図である。この発明の板状ヒータに関する第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００１９】
すなわち、発熱抵抗体１２，１３にそれぞれ一端の一部が重層で形成された接続導体１５，１６の他端を電解コンデンサＣ１，Ｃ２を構成する一方の電極とする。また、電極１９，２０に一体的に接続された接続導体６１，６２の他端を、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の他方の電極する。
【００２０】
図７に示すように、接続導体１５の一部と接続導体６１の一部は、対向された位置にありコンデンサを構成している。接続導体６１の一部は、絶縁基板１１から接続導体１５の一部と対向配置させている。対向する接続導体１５と接続導体６１の間には誘電体６３を介在させる。また、接続導体１６の一部と接続導体６２の一部は、対向された位置にありコンデンサを構成している。接続導体６２の一部は、絶縁基板１１から接続導体１６の一部と対向配置させている。対向する接続導体１６と６２の間には、誘電体６４を介在させる。誘電体６３，６４は、熱伝導性の低い例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）とガラスの混合物を選定する。
【００２１】
この実施形態においても、電解コンデンサＣ１，Ｃ２により発熱抵抗体１２，１３で発生させた熱の温度がコネクタ内に取り付けられた接点２２，２３に届くまでに抑えたことでコネクタの焼損を防止することができる。
【００２２】
図８、図９は、この発明の板状ヒータに関する第３の実施形態について説明するための、図８は正面図、図９は図８の背面図である。この実施形態は、電解コンデンサＣ１，Ｃ２を図９に示すように背面側に構成したもので、背面側に構成された電解コンデンサＣ１，Ｃ２はスルーホールを介して電気的な接続を行うようにしている。他の構成は図１と同じである。
【００２３】
すなわち、接続導体１５にはスルーホール８１を形成する。スルーホール８１は、接続導体１５が形成された絶縁基板１１の裏面側で、くし型電極部１７に電気的に接続する。接続導体１６はスルーホール８２を形成する。スルーホール８２は、接続導体１６が形成された絶縁基板１１の裏面側で、くし型電極部１８に電気的に接続する。電極１９に一端が一体的に形成された接続導体８３の他端は、スルーホール８５を介して絶縁基板１１の裏面側でくし型電極部２４に電気的に接続する。電極２０に一端が一体的に形成された接続導体８４の他端は、スルーホール８６を介して絶縁基板１１の裏面側でくし型電極部２５に電気的に接続する。電解コンデンサＣ１，Ｃ２上には、電気的、機械的、化学的な保護を行うために例えばガラスペーストを厚膜印刷方法で塗布、焼成して形成されたオーバーコート層８７が形成される。
【００２４】
発熱抵抗体１２，１３に電源から交流電圧が供給されて発生した熱は、接続導体１５，１６→スルーホール８１，８２→電解コンデンサＣ１，Ｃ２→スルーホール８５，８６→接続導体８３，８４→電極１９，２０を経由し、コネクタの図示しない接点に到達する。このため、電解コンデンサＣ１，Ｃ２に基づく熱伝達の抑制効果に加え、熱発生源から接点に到達するまでの距離が長くなることで、コネクタに対する焼損の影響をより抑えることが可能となる。
【００２５】
図１０、図１１は、この発明の板状ヒータに関する第４の実施形態について説明するための、図８は正面図、図９は図８の背面図である。
【００２６】
スルーホールを絶縁基板１１の背面側に電解コンデンサＣ１，Ｃ２に構成した点については、この発明の板状ヒータに関する第３の実施形態と同じである。この実施形態では、スルーホールの位置から遠い絶縁基板１１上に電解コンデンサＣ１，Ｃ２を形成したものである。
【００２７】
図１０、図１１において、接続導体１５に接続されたスルーホール８１は、絶縁基板１１の裏面側で絶縁基板１１の長手方向の反対側に形成されたくし型電極部１７と一体的に形成された接続導体１７２とを電気的に接続する。接続導体１６に接続されたスルーホール８２は、絶縁基板１１の裏面側で絶縁基板１１の長手方向の反対側に形成されたくし型電極部１８と一体的に形成された接続導体１８２とを電気的に接続する。
【００２８】
また、接続導体８３に接続されたスルーホール８５は、絶縁基板１１の裏面側で絶縁基板１１の長手方向の反対側に形成されたくし型電極部２４と一体的に形成された接続導体２４２とを電気的に接続する。接続導体８４に接続されたスルーホール８６は、絶縁基板１１の裏面側で絶縁基板１１の長手方向の反対側に形成されたくし型電極部２５と一体的に形成された接続導体２５２とを電気的に接続する。電解コンデンサＣ１，Ｃ２、接続導体１７２，１８２，２４２，２５２、スルーホール８１，８２，８５，８６上は、電気的、機械的、化学的な保護を行うために例えばガラスペーストを厚膜印刷方法で塗布、焼成して形成されたオーバーコート層１１１が形成される。
【００２９】
電源から交流電圧を供給させることで発熱抵抗体１２，１３に発生した熱は、接続導体１５，１６→スルーホール８１，８２→接続導体１７２，１８２→電解コンデンサＣ１，Ｃ２→接続導体２４２，２５２→スルーホール８５，８６→接続導体８３，８４→電極１９，２０を経由し、コネクタの図示しない接点２２，２３（図１を参照）に到達する。このため、電解コンデンサＣ１，Ｃ２に基づく熱伝達の抑制効果に加え、熱発生源から接点に到達するまでの距離をよく長くすることで、コネクタに対する焼損の影響をより抑えることが可能となる。
【００３０】
図１２は、この発明の板状ヒータに関する第５の実施形態について説明するための正面図である。この実施形態は、電解コンデンサＣ１，Ｃ２上に熱伝導性のよいオーバーコート層を形成させたもので、図１の構成と同一部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。
【００３１】
すなわち、接続部１４、発熱抵抗体１２，１３、接続導体１５，１６の一部上をオーバーコート２８１で電気的、機械的、化学的な保護を行い、主に電解コンデンサＣ１，Ｃ２上には熱伝導性がよく電気的、機械的、化学的な保護を行う例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ホウ素（Ｂ）、炭化珪素（ＳｉＣ）からなるガラスペーストを厚膜印刷方法で塗布、焼成して形成されたオーバーコート層１２１を形成する。焼成後のアルミナの含有量は５０％以上含有されものとする。
【００３２】
この場合、接続導体１５，１６を介して伝達された熱は、電解コンデンサＣ１，Ｃ２で、抑えられる。これに加え、熱伝導性の高いオーバーコート層１２１で電解コンデンサＣ１，Ｃ２が覆われていることから、接続導体１５，１６を介して伝達された熱がオーバーコート層１２１を介して放熱される。従って、コネクタに対する焼損の影響をさらに抑えることができる。
【００３３】
図１３は、この発明の板状ヒータをトナー定着の加熱装置２００とした場合の実施形態について説明するための断面図である。
【００３４】
図１３において、２０１は、支持体２０２の底部に板状ヒータ１００を固着させ、板状ヒータ１００に交流電圧を供給させ、加熱した板状ヒータ１００のオーバーコート層２８に圧接加熱されながら移動するポリイミド樹脂等の耐熱性のシートをロール状にして循環自在に巻装された円筒の定着フィルムである。２０３はその表面に耐熱性弾性材料であるたとえばシリコーンゴム層２０４が嵌合してある加圧ローラであり、加圧ローラ２０３の回転軸２０５と対向して板状ヒータ１００が、定着フィルム２０１と並置して図示しない基台内に取り付けられている。加圧ローラ２０３は、図示しない手段に基づいて定着フィルム２０１と相互に圧接させてニップ部を形成するとともに、作動時には矢印方向に回転させる。
【００３５】
このとき、オーバーコート層２８上に配置された定着フィルム２０１面とシリコーンゴム層２０４との間で、トナー像Ｔｏ１がまず定着フィルム２０１を介して板状ヒータ１００により加熱溶融され、少なくともその表面部は融点を大きく上回り完全に軟化して溶融する。この後、加圧ローラ２０３の用紙排出側では複写用紙Ｐが板状ヒータ１００から離れ、トナー像Ｔｏ２は自然放熱して再び冷却固化し、定着フィルム２０１も複写用紙Ｐから離反される。
【００３６】
図１０、図１１で説明した実施形態の板状ヒータ１００を用いた場合は、板状ヒータ１００の電解コンデンサＣ１，Ｃ２が形成された面が接着材を用いて所望のポイントで支持体２０２に取り付けられる。このとき、接着剤によるギャップの発生により電解コンデンサＣ１，Ｃ２を覆った熱伝導性の高いオーバーコート層１２１との良好な熱結合が得られないことが考えられる。そこで、オーバーコート層１２１と対向する支持体２０２に突起を一体形成することにより、熱結合を良好にすることが可能となる。
【００３７】
この実施形態では、板状ヒータの電極に交流電圧を供給させるコネクタに対し、板状ヒータで発生させた熱が電解コンデンサによりコネクタに伝達されることを抑え、加熱装置の焼損を防止することができる。
【００３８】
次に、図１４を参照して、この発明の加熱装置２００を搭載した複写機を例とした、この発明の画像形成装置について説明する。図中、加熱装置２００の部分は、上記した説明と同じであり、同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３９】
図１４において、３０１は複写機３００の筐体、３０２は筐体３０１の上面に設けられたガラス等の透明部材からなる原稿載置台で、矢印Ｙ方向に往復動作させて原稿Ｐ１を走査する。
【００４０】
筐体３０１内の上方向には光照射用のランプと反射鏡とからなる照明装置３０２が設けられており、この照明装置３０２により照射された原稿Ｐ１からの反射光源が短焦点小径結像素子アレイ３０３によって感光ドラム３０４上スリット露光される。なお、この感光ドラム３０４は矢印方向に回転する。
【００４１】
また、３０５は帯電器で、例えば酸化亜鉛感光層あるいは有機半導体感光層が被覆された感光ドラム３０４上に一様に帯電を行う。この帯電器３０５により帯電された感光ドラム３０４には、結像素子アレイ３０３によって画像露光が行われた静電画像が形成される。この静電画像は、現像器３０６による加熱で軟化溶融する樹脂等からなるトナーを用いて顕像化される。
【００４２】
カセット３０７内に収納されている複写用紙Ｐは、給送ローラ３０８と感光ドラム３０４上の画像と同期するタイミングをとって上下方向で圧接して回転される対の搬送ローラ３０９によって、感光ドラム３０４上に送り込まれる。そして、転写放電器３１０によって感光ドラム３０４上に形成されているトナー像は複写用紙Ｐ上に転写される。
【００４３】
その後、感光ドラム３０４上から離れた用紙Ｐは、搬送ガイド３１１によって加熱装置２００に導かれて加熱定着処理された後に、トレイ３１２内に排出される。なお、トナー像が転写された後、感光ドラム３０４上の残留トナーはクリーナ３１３を用いて除去される。
【００４４】
加熱装置２００は、複写用紙Ｐの移動方向と直交する方向に、この複写機３００が複写できる最大判用紙の幅（長さ）に合わせた有効長、すなわち最大判用紙の幅（長さ）より長い発熱抵抗体１６を延在させて、板状ヒータ１００の加圧ローラ２０３が設けられている。
【００４５】
そして、板状ヒータ１００と加圧ローラ２０３との間を送られる用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１は、発熱抵抗体１６の熱を受け溶融して複写用紙Ｐ面上に文字、英数字、記号、図面等の複写像を現出させる。
【００４６】
この実施形態では、交流電圧を板状ヒータ１００に供給させるコネクタを、板状ヒータ１００が発生する熱から保護することで、コネクタの焼損を防止することができる。このことは、コネクタへの熱ストレスが加わることを抑えることにもなり、製品寿命の向上にも寄与することができる。
【００４７】
板状ヒータの用途としては、複写機等の画像形成装置の定着用に用いたが、これに限らず、家庭用の電気製品、業務用や実験用の精密機器や化学反応用の機器等に装着して加熱や保温の熱源としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の板状ヒータに関する第１の実施形態について説明するための正面図。
【図２】図１のｘ−ｘ’断面図。
【図３】図の１要部を切り欠いて示した拡大図。
【図４】図３のｙ−ｙ’断面図。
【図５】図１の等価回路図。
【図６】この発明の板状ヒータに関する第２の実施形態について説明するための正面図。
【図７】図６要部を切欠させた状態の斜視図。
【図８】この発明の板状ヒータに関する第３の実施形態について説明するための正面図。
【図９】図８の背面図。
【図１０】この発明の板状ヒータに関する第４の実施形態について説明するための構成図。
【図１１】図１０の背面図。
【図１２】この発明の板状ヒータに関する第５の実施形態について説明するための正面図。
【図１３】この発明の加熱装置に関する一実施形態について説明するための説明図。
【図１４】この発明の画像形成装置に関する一実施形態について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００４９】
１１  絶縁基板
１２，１３  発熱抵抗体
１４  接続部
１５，１６，６１，６２，８３，８４，１７２，１８２，２４２，２５２  接続導体
１７，１８，２４，２５  くし型電極部
１９，２０  電極
２１  交流電源
２２，２３  接点
Ｃ１，Ｃ２  電解コンデンサ
２８，８７，１１１，２８１，１２１  オーバーコート層
６３，６４  誘電体
８１，８２，８５，８６  スルーホール
１００  板状ヒータ
２００  加熱装置
３００  複写機
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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