(57)【要約】【課題】ＬＥＤアレイを用いたプリンタで、現状のＬＥＤアレイチップ構造自体を大きくかえずに高速、高精細な画像を実現する。【解決手段】１チップＬＥＤを複数のセグメントに分割するとともに共通で使える信号線は共用する。ＬＥＤアレイに転送する画像データをＦＩＦＯ、ＬＩＦＯを用いて順序制御して発光素子を点灯させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１チップ上に、複数の発光素子からなるセグメントを少なくとも２つ以上配置し、隣接するセグメントの走査方向が異なるよう構成したＬＥＤアレイ、該ＬＥＤアレイを主走査方向に複数ならべ主走査方向の１ラインを露光する画像形成装置において、
前記１チップ内の各セグメントの走査方向に応じて前記ＬＥＤアレイ内のセグメントに転送する画像データの転送順序を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタなどＬＥＤアレイを用いて露光を行い画像形成する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＥＤプリンタにおけるヘッドは図２に示すような構成となっており、ＬＥＤ発光素子が１列にアレー状に配列されたチップが、複数個１列にならべられ、１ラインの画像形成が可能となっている。使用されるＬＥＤアレーはＬＥＤチップのアノードもしくはカソードが共通電極で構成され、片方がドライバと接続可能なパッドが形成されているものが一般的である。このようなＬＥＤチップの場合ＬＥＤ発光部１個に対して１個の発光制御部が必要であり、ＬＥＤドライバ側ではＬＥＤ発光部の数だけ画像信号によりＯＮ・ＯＦＦ制御できるドライブ制御部がある。
【０００３】
また、ＬＥＤアレーとして、自己走査型発光素子（ＳＬＥＤ：Ｓｅｌｆ−ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を使用しているものも有り、ＳＬＥＤは例えば、特開平１−２３８９６２号公報、特開平２−２０８０６７号公報、特開平２−２１２１７０号公報、特開平４−５８７２号公報、特開平４−２３３６７号公報、特開平４−２９６５７９号公報、特開平５−８４９７１号公報等に開示されている。また電子情報通信学会（１９９０．３．５）においては、ＰＮＰＮサイリスタ構造を用いた自己走査型発光素子、ジャパンハードコピー１９９１（Ａ−１７）においては、駆動回路を集積化した、光プリンタ用発光素子アレーが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように主走査方向が複数のＬＥＤアレイで構成されたＬＥＤプリンタにおいて、主走査方向に直線を引くためにアレイ状に配置された複数の発光素子を同じ方向から順次点灯させて露光した場合、感光体の回転によって、図６−１に示すような線になってしまう（説明のために画素を小さくしたが実際の画素がしめる面積比率はもっと大きい）。この時ＬＥＤアレイとＬＥＤアレイのつなぎ目では、副走査方向に画素の位置が離れてしまうため、画像全体を見た時、不連続な画像となってしまっていた。
【０００５】
そこで隣接するＬＥＤアレイの発光順序が交互に変わるようにＬＥＤアレイ内の発光素子を配置する方法が提案されており、図６−２に示すようにつなぎ目のジャギーを軽減してきた。
【０００６】
しかしながら、プリンタの高速化が進むに連れ、ＬＥＤアレイ１チップの走査における感光体露光時の傾きは大きくなっていってしまい、ジャギーよりも直線の波うちの方が問題となってきた。今後、ＬＥＤアレイを用いて、より高速、高精細な画像を得るためにはさらなる改善が必要とされている。
【０００７】
高速、高精細な画像を得るために、ＬＥＤアレイ内の発光素子の数を少なくして、主走査方向にならべるＬＥＤアレイの数を増やす方法が考えられるが、現在のＬＥＤアレイのチップの主流は１２８個の発光素子からなるものが多く、発光素子数を増やすことは製造プロセス面、ワイヤボンデイングの本数面からコストアップになってしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、１チップ上に、複数の発光素子からなるセグメントを少なくとも２つ以上配置し、隣接するセグメントの走査方向が異なるよう構成したＬＥＤアレイ、該ＬＥＤアレイを主走査方向に複数ならべ主走査方向の１ラインを露光する画像形成装置において、前記１チップ内の各セグメントの走査方向に応じて前記ＬＥＤアレイ内のセグメントに転送する画像データの転送順序を制御する制御手段を設ける事により、上述の問題点を解決したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１はカラー画像形成装置の全体の概略構成を示し、まず、カラーリーダ部の構成について説明する。
【００１０】
１０１はＣＣＤ、３１１はＣＣＤｌ０ｌの実装された基板、３１２はプリンタ処理部、３０１は原稿台硝子（プラテン）、３０２は原稿給紙装置（なお、この原稿給紙装置３０２の代わりに不図示の鏡面圧板もしくは白色圧板を装着する構成も有る）、３０３及び３０４は原稿を照明するハロゲンランプ又は蛍光灯の光源、３０５及び３０６は光源３０３・３０４の光を原稿に集光する反射傘、３０７から３０９はミラー、３１０は原稿からの反射光又は投影光をＣＣＤ１０ｌ上に集光するレンズ、３１４はハロゲンランプ３０３・３０４と反射傘３０５・３０６とミラー３０７を収容するキャリッジ、３１５はミラー３０８・３０９を収容するキャリッジ、３１３は他のＩＰＵ等とのインターフェイス（Ｉ／Ｆ）部である。なお、キャリッジ３１４は速度Ｖで、キャリッジ３１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１０ｌの電気的走査（主走査）方向に対して垂直方向に機械的に移動することによって、原稿の全面を走査（副走査）する。
【００１１】
次に、図１におけるプリンタ部の構成を説明する。３１７はマゼンタ（Ｍ）画像形成部、３１８はシアン（Ｃ）画像形成部、３１９はイエロウ（Ｙ）画像形成部、３２０はブラック（Ｋ）画像形成部で、それぞれの構成は同一なのでＭ画像形成部３１７を詳細に説明し、他の画像形成部の説明は省略する。
【００１２】
Ｍ画像形成部３１７において、３４２は感光ドラムで、ＬＥＤアレー２１０からの光によって、その表面に潜像が形成される。３２１は一次帯電器で、感光ドラム３４２の表面を所定の電位に帯電させ、潜像形成の準備をする。３２２は現像器で感光ドラム３４２上の潜像を現像して、トナー画像を形成する。なお、現像器３２２には、現像バイアスを印加して現像するためのスリーブ３４５が含まれている。
【００１３】
３２３は転写帯電器で転写材搬送ベルト３３３の背面から放電を行い、感光ドラム３４２上のトナー画像を、転写材搬送ベルト３３３上の記録紙などへ転写する。
【００１４】
本実施の形態は転写効率がよいため、クリーナ部が配置されていないが、クリーナ部を装着しても問題無いことは言うまでもない。
【００１５】
次に、記録紙等の転写材上へのトナー画像を転写する手順を説明する。カセット３４０・３４１に格納された記録紙等の転写材はピックアップローラ３３９・３３８により１枚毎給紙ローラ３３６・３３７で転写材搬送ベルト３３３上に供給される。供給された記録紙は、吸着帯電機３４６で帯電させられる。３４８は転写材搬送ベルトローラで、転写材搬送ベルト３３３を駆動し、かつ、吸着帯電器３４６と対になって記録紙等を帯電させ、転写材搬送ベルト３３３に記録紙等を吸着させる。なお、転写材搬送ベルトローラ３４８を転写材搬送ベルト３３３を駆動するための駆動ローラとしても良く、また反対側に転写材搬送ベルト３３３を駆動するための駆動ローラを配置するようにしても良い。
【００１６】
３４７は紙先端センサで、転写材搬送ベルト３３３上の記録紙等の先端を検知する。なお、紙先端センサ３４７の検出信号はプリンタ部からカラーリーダ部へ送られて、カラーリーダ部からプリンタ部にビデオ信号を送る際の副走査同期信号として用いられる。
【００１７】
この後、記録紙等は、転写材搬送ベルト３３３によって搬送され、画像形成部３１７〜３２０においてＭＣＹＫの順にその表面にトナー画像が形成される。Ｋ画像形成部３２０を通過した記録紙等の転写材は、転写材搬送ベルト３３３からの分離を容易にするため、除伝帯電器３４９で除電された後、転写材搬送ベルト３３３から分離される。３５０は剥離帯電機で、記録紙等が転写材搬送ベルト３３３から分離する際の剥離放電による画像乱れを防止するものである。分離された記録紙等は、トナーの吸着力を補って画像乱れを防止するために、定着前帯電器３５１・３５２で帯電された後、定着器３３４でトナー画像が熱定着された後、３３５の排紙トレーに排紙される。
【００１８】
次にＬＥＤヘッドの発光のメカニズムについて説明する。従来例でも説明した通りＬＥＤヘッドは図２に示すような構成となっており、ＬＥＤ発光素子が１列にアレー状に配列されたチップが、複数個１列にならべられ、１ラインの画像形成が可能となっている。ここで、使用されるＬＥＤアレーはＬＥＤチップのアノードもしくはカソードが共通電極で構成され、片方がドライバと接続可能なパッドが形成されているものが一般的で、本従来例ではカソードが共通電極で説明する。
【００１９】
８０１はＬＥＤチップの１つであり、８０３のＬＥＤ発光部が複数個配列されている。８０４はＬＥＤ８０３に対応する接続パッドであり、８０２のＬＥＤチップドライバのそのＬＥＤ発光部に対応するドライバ部とワイヤーボンデイングにより接続される。当然、ＬＥＤチップドライバ側においてもＬＥＤチップ側の接続パッドに対応するドライバ側の接続パッド８０５がある。本ＬＥＤチップの場合ＬＥＤ発光部１個に対して１個の発光制御部が必要であり、ＬＥＤドライバ側ではＬＥＤ発光部の数だけ画像信号によりＯＮ・ＯＦＦ制御できる８０６のドライブ制御部がある。
【００２０】
本実施形態においてはＬＥＤアレーとして、自己走査型発光素子（ＳＬＥＤ：Ｓｅｌｆ−ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を用いたものについて説明する。
【００２１】
図３はこのような自己走査機能を有する発光素子アレーの等価回路を示した回路図である。
【００２２】
図４はこのＳＬＥＤを制御するため従来のコントロール信号及びタイミングであり、全素子を点灯する場合の例である。図３の発光素子アレイの回路には、図５に示すようなドライバとスタートパルスφＳ、φ１、φ２、φＩとが抵抗を介してそれぞれの信号とにカスケードに接続されている。
【００２３】
図４内に示すφＤは画像データＤＯＵＴとドライブ信号φＩによって生成される。ドライブ信号φＩとＤＯＵＴ、φＤの関係は後で詳しく説明する。
【００２４】
ＳＬＥＤは図３に示すように転送用のサイリスタがアレー状に配列したものと、発光用サイリスタがアレー状に配列したものからなり、それぞれの対応した転送サイリスタのゲートと発光部のサイリスタのゲート信号は接続され、１番目のサイリスタはφＳの信号入力部に接続される。２番目のサイリスタのゲートはφＳの端子に接続されたサイリスタのゲートに接続されたダイオードのカソードに接続され、３番目は次のダイオードのカソードにと言うように構成されている。
【００２５】
図４のタイミングチャートに従い転送及び発光について説明する。転送のスタートはφＳが０Ｖから５Ｖに変化させることにより始まる。φＳのドライバ部が５ＶになることによりＶａ＝５Ｖ、Ｖｂ＝３．７Ｖ（ダイオードの順方向電圧降下を１．３Ｖとする）、Ｖｃ＝２．４Ｖ、Ｖｄ＝１．１Ｖ、Ｖｅ以降は０Ｖとなり転送用のサイリスタ１’と２’のゲート信号０Ｖからそれぞれ５Ｖ、３．７Ｖと変化する（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ，Ｖｄ、Ｖｅはそれぞれ図３のａ、ｂ、Ｃ、ｄ、ｅの部分の電圧を示す）。
【００２６】
この状態ではφ１のドライバ部を５Ｖから０Ｖにすることにより、ＳＲｌ’の転送用のサイリスタのそれぞれの電位は、アノード：５Ｖ、カソード：０Ｖ、ゲート：５ＶとなりサイリスタのＯＮ条件となって、転送用のサイリスタ１’がＯＮする。その状態でφＳを０Ｖに変えるてもサイリスタ１’がＯＮしているためＶａ≒５Ｖとなる（理由：φＳは抵抗を介してパルスが印加されている。サイリスタはＯＮするとアノードとゲート間の電位がほぼひとしくなる。）。このため、φＳを０Ｖにしても１番目のサイリスタのＯＮ条件が保持され１番目のシフト動作が完了する。この状態で発光サイリスタ用のφＤの画像信号が５Ｖから０Ｖになると転送用のサイリスタがＯＮした条件と同じになるため発光サイリスタ１がＯＮして、１番目のＬＥＤが点灯することになる。１番目のＬＥＤはφＤの画像信号が５Ｖに戻ることにより発光サイリスタのアノード・カソード間の電位差が無くなりサイリスタの最低保持電流を流せなくなるため発光サイリスタ１はＯＦＦする。
【００２７】
つぎに、ＳＲｌ’からＳＲ２’にサイリスタのＯＮ条件の転送について説明すると、ＳＲｌがＯＦＦしてもφ１のドライバ部が０ＶのままなのでＳＲｌ’はＯＮのままなのでＳＲｌ’のゲート電圧Ｖａ≒５Ｖであり、Ｖｂ＝３．７Ｖである。この状態でφ２のドライバ部を５Ｖから０Ｖに変化させることによりＳＲ２’の電位はアノード：５Ｖ、カソード：０Ｖ、ゲート：３．７ＶとなることよりＳＲ２’はＯＮする。ＳＲ２’がＯＮした後φ１のドライバ部を０Ｖから５Ｖに変えることによりＳＲｌ’はＳＲｌがＯＦＦしたのと同様にＯＦＦする。こうして、転送用サイリスタのＯＮはＳＲｌ’からＳＲ２’に移る。そして、φＤを５Ｖから０ＶにするとＳＲ２がＯＮし発光する。なお、転送用サイリスタがＯＮしている発光サイリスタのみ発光できる理由は、転送用サイリスタがＯＮしていない場合、ＯＮしているサイリスタの隣のサイリスタを除いてゲート電圧が０ＶであるためサイリスタのＯＮ条件とならない。隣のサイリスタについても発光用サイリスタがＯＮすることによりφＤの電位は３．４Ｖ（発光用サイリスタの順方向電圧降下分）となるため、隣のサイリスタは、ゲート・カソード間の電位差がないためＯＮすることができない。
【００２８】
上記を順次繰り返すことにより発光制御を行っている。
【００２９】
次に、画像データを各チップに振り分け、１ライン発光走査する方法について説明する。
【００３０】
ここでは、説明をわかりやすくするため、まず一般的なＬＥＤアレイ、すなわち１チップ内の走査方向が一方向のＬＥＤアレイについて説明する。
【００３１】
図３、図５の回路はそれぞれＬＥＤアレイ１・チップごとの回路である。したがって、実際は主走査１ラインにつき、このチップが複数個存在する。ここではＭ個存在するものとして説明する。当然、図３、図５の回路もＭ回路存在し、画像デー夕φＤはφＤｌ〜φＤＭまで同時に各チップに送られる。
【００３２】
１ライン分のＬＥＤアレイをすべて並べると、図７のようになっている。
【００３３】
また、ここでは説明をわかりやすくするため、ＬＥＤアレイ１チップ分の発光素子を１２８個としている。すなわち１から１２８のＬＥＤが並んだＬＥＤアレイがＭチップ並んで１ラインを走査する構成となっている。
【００３４】
Ｍビットで送られてくる画像デー夕はＭ個あるチップの各ｎ番目の発光用サイリスタの画像データがバスで同時に送られてくるものである。
【００３５】
図７に示すように下段、左のＭビットデータは各チップの１番目の発光データが書かれている。次に左から２番目のＭビットは各チップの２番目の発光データが書かれている。このようにＬＥＤアレイ各チップの発光順に応じた画像データが、同じ発光順のものをＭビットのバスとして点順次で転送される。
【００３６】
先述したように本説明ではＬＥＤアレイは１チップあたり１２８の発光素子で構成される事から、Ｍビットの画像データはシリアルに１２８個分送られ、順次発光する事で主走査方向１ラインの露光が終了する。
【００３７】
図８に示す回路がＭビットの画像データを、各チップごとのシリアル画像データに変換する回路である。
【００３８】
ここではＭビットで送られてきた画像データを画素クロックで同期を取ってビットごとに各チップの画像データに振り分ける。各チップごとに振り分けられるデータはドライブ信号φＩによって制御されφがロウの時イネーブルとなる。
【００３９】
Ｍビットの画像データは、各チップの１番目の発光素子のデータＤＭ（１）から１２８番目の発光素子のデータＤＭ（１２８）まで順次転送されてくる。
【００４０】
以上がＭチップのＬＥＤアレイからなるプリンタの１ライン走査の説明である。
【００４１】
次に本発明のＬＥＤアレイのチップ構成と、データの転送方法について説明する。図９は本発明のＳＬＥＤのチップ内の等価回路である。このＳＬＥＤは１チップ内で２つのセグメントに分割され、異なる方向に走査していく構成となっている。
【００４２】
このとき図９に示すように、φ１，φ２，およびφＤはセグメントの数すなわち２本づつ必要で、ワイヤボンデイングで接続されている。φＳは１本で両方のセグメントに対して、共通に使用する。
【００４３】
発光制御の方法は先述した原理と同じなので省略するが、発光順序はセグメントＡ側とセグメントＢ側で対称になっている。このＬＥＤアレイが複数個主走査方向にならべられており、互いに隣接するセグメントは発光順序が対称になる。
【００４４】
ＬＥＤｌチップ内の発光順序を示したモデル図を図１０に示す。図１０で左から升目の上に書かれている数字は素子のならびの番号である。升目内に振ってある番号がセグメントＡ，Ｂにそれぞれシフトしていく順である。
【００４５】
発光順序を制御するための回路を図１１に示す。
【００４６】
図１１では、送られてきたＭビットの画像データをまずクロックで同期を取るとともに、クロックをカウントして分周波形を生成する。ここではクロック６４分周する。この６４分周波形をセレクタ６０３の選択信号、およびＬＩＦＯ６０４，ＦＩＦＯ６０５のライトイネーブル信号とする。クロック同期で送られてきたＭビットの画像データは主走査１ラインで１２８個送られてくる。そのうち６４個がＬＩＦＯ６０４に、残り６４個がＦＩＦＯ６０５に蓄積されることになる。
【００４７】
そのタイミングチャートを図１２に示す。
【００４８】
図１１の信号に書かれた番号が、図１２に対応する。ＬＩＦＯ６０４から読み出されるデータは、図９のセグメントＢ側に転送されるデータであり、６４個目のデータから１番目のデータまで順序を逆にして読み出される。ＦＩＦ０６０５から読み出されるデータは６５個目のデータから１２８個目のデータであり、そのままの順序で読み出される。Ｍビットのデー夕は１２８個分順次送られてきて、図１１の回路に入り、セグメントＡ側とＢ側にパラレルに６４回分のデータとして転送される。
【００４９】
以上が実施形態１の説明である。
【００５０】
（実施形態２）
第２の実施形態を図１３以下を用いて説明する。
【００５１】
実施形態１ではＬＥＤアレイの構造にかかわらず送られてくるデータの順序を入れ換えた。実施形態２では予め、ＬＥＤアレイが２つのセグメントに分かれているものとして画像データの流れを変える方式について説明する。
【００５２】
図１３に示すように、１ライン中の信号の流れは点順次で送られてくる。このうち１２８個づつが１つのＬＥＤアレイで使うものであり、その半分の６４個づつが分割されたセグメントの点灯データとなる。
【００５３】
発光順序は実施形態１で説明したのと同じなのでＣＣＤからのデータの流れを６４個づつ区切って、順序を入れ換える。最初の１から６４はＬＩＦＯに入れて順序を６４から１にする。すぎの６５から１２８はＦＩＦＯに入れてそのままの順序で読み出す。この方式に従いながら画像デー夕の順序を入れ換える。
【００５４】
そして、画像デー夕の順序を入れ換えながら異なるＬＥＤで同時に点灯するデータをそろえていく。その様子を図１４にしめす。
【００５５】
１番目に光るデータが書かれているのは、図１４の中の６４，６５，１９２，１９３、３２０，３２１・・・である。次に光るのは６３，６６，１９１，１９４・・・である。すなわち従来ＭビットのデータとしてピックアップしてきたデータはセグメントＢ側にＭビット、セグメントＡ側にＭビット同時に送られる。つまり２Ｍビットづつ６４回送られて１ラインの走査が完了する。
【００５６】
この方法を回路図に示したのが図１５で、各部のタイミングを表したのが図１６である。図１５の２値化回路８０４で２値化されたデータはセレクタ８０５でＬＩＦＯ８０８，ＦＩＦＯ８０９に分配される。
【００５７】
セレクタに切り替えはカウンタ８０７の信号によって行われ、１から６４カウント分がＬＩＦＯに、６５から１２８までの６４カウント分がＦＩＦＯに入るようになっている。
【００５８】
ＬＩＦＯ、ＦＩＦＯからの信号は図１６のψ８０１，ψ８０２に示す。このＦＩＦＯ、ＬＩＦＯからのデータをシフトレジスタからのクロックで、８１３，８１４，８１５、８１６のシフトレジスタに蓄積していく。８１３、８１５のシフトレジスタではψ８０４のクロックでデータが蓄積されていくため図１６Ｂ側１回目、Ａ側１回目のようにデータが順次蓄積されていく。シフトレジスタの数は６４回の転送回数分有り、ここでシリパラ変換される。このシフトレジスタからの出力が図１４の１回目、２回目、３回目のＭビットデータとなってＬＥＤアレイに転送され、露光が行われる。以上が実施形態２の説明である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明により、ＬＥＤアレイを用いた画像形成装置で、高速でジャギーの少ない記録方法を実現することができる。
【００６０】
またＬＥＤチップ内の構造を大きく変えることなく、ＬＥＤアレイの駆動方法を変えて安価に高速なＬＥＤ点灯を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置断面図。
【図２】ＬＥＤプリンタのヘッド構造図および発光制御の原理説明図。
【図３】ＬＥＤプリンタのヘッド構造図および発光制御の原理説明図。
【図４】ＬＥＤプリンタのヘッド構造図および発光制御の原理説明図。
【図５】ＬＥＤプリンタのヘッド構造図および発光制御の原理説明図。
【図６】１，２　ＬＥＤ点灯制御に違いによる画像の説明図。
【図７】ＬＥＤ発光データの転送のイメージ図、及び回路図。
【図８】ＬＥＤ発光データの転送のイメージ図、及び回路図。
【図９】本発明のＬＥＤアレイの等価回路図。
【図１０】本発明のＬＥＤアレイのデータ転送順序を説明した図。
【図１１】本発明のＬＥＤアレイのデータ転送回路。
【図１２】本発明のＬＥＤアレイのデータ転送タイミングチャート。
【図１３】本発明の第２の実施形態の説明図。
【図１４】本発明の第２の実施形態の説明図。
【図１５】本発明の第２の実施形態の説明図。
【図１６】本発明の第２の実施形態の説明図。
【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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【図１５】
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【図１６】
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