(57)【要約】【課題】温度変化によってマニホールドやインクジェットヘッドチップにおける電極が破損するのを防止できるインクジェットヘッドとする。【解決手段】インクを吐出するノズルが並設されたインクジェットヘッドチップ１５と、インクジェットヘッドチップの側部に接着固定されインクジェットヘッドチップにインクを導くマニホールド１６ａ，１６ｂと、マニホールドを収納する筐体フレーム１４と、を備えるインクジェットヘッド２である。マニホールドは２つの部材で構成されていると共に、マニホールドのそれぞれの部材において、少なくともノズル並設方向Ｅの両端部に近い２箇所で前記筐体フレームに接着固定されている。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するノズルが並設されたインクジェットヘッドチップと、
前記インクジェットヘッドチップの側部に接着固定され前記インクジェットヘッドチップにインクを導くマニホールドと、
前記マニホールドを収納する筐体フレームと、
を備えるインクジェットヘッドであって、
前記マニホールドは２つの部材で構成されていると共に、マニホールドのそれぞれの部材において、少なくともノズル並設方向の両端部に近い２箇所で前記筐体フレームに接着固定されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記マニホールドにおけるノズル並設方向の両端部には、インクジェットヘッドチップを前記両端部から挟持して固定する係合部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用紙やプラスチック薄板等の記録媒体にインクを吐出して所定の画像を記録するインクジェットプリンタが提案され、実用化されている。インクジェットプリンタは、ノズル（インクの吐出口）を有するインクジェットヘッドを備えており、かかるインクジェットヘッドを所定の方向に移動させながらノズルから記録媒体に向けてインクを吐出することにより、記録媒体に所定の画像を記録している。
【０００３】
前記インクジェットプリンタにおいては、圧電素子（ピエゾ素子）やヒータを用いたインクジェットヘッドによってインク吐出を行うようになっている。そして、このインクジェットヘッドは、インクを吐出するノズルが並設されたインクジェットヘッドチップと、前記インクジェットヘッドチップの側部に接着固定され前記インクジェットヘッドチップにインクを導くマニホールドと、前記マニホールドを収納する筐体フレームと、を備えている。なお、インクジェットヘッドチップは熱膨張率の低いセラミックの圧電素子からなり、マニホールドは樹脂からなっていることが多い。また、筐体フレームは、金属等で構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したように、インクジェットヘッドチップは熱膨張率の低いセラミックの圧電素子からなり、マニホールドは熱膨張率の高い樹脂からなっていることが多いため、両者が接着固定されていると、低温時や高温時には、熱膨張率の違いからマニホールドが破損してしまう（いわゆる、ヒートショック）場合があった。さらに、マニホールドが膨張又は収縮する際にインクジェットヘッドチップとの間の接着剤が剥がれ、インクジェットヘッドチップにおける電極を破損する虞もあった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、温度変化によってマニホールドやインクジェットヘッドチップにおける電極が破損するのを防止できるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
インクを吐出するノズルが並設されたインクジェットヘッドチップと、
前記インクジェットヘッドチップの側部に接着固定され前記インクジェットヘッドチップにインクを導くマニホールドと、
前記マニホールドを収納する筐体フレームと、
を備えるインクジェットヘッドであって、
前記マニホールドは２つの部材で構成されていると共に、マニホールドのそれぞれの部材において、少なくともノズル並設方向の両端部に近い２箇所で前記筐体フレームに接着固定されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、マニホールドを構成する部材を、少なくともノズル並設方向の両端部に近い２箇所で筐体フレームに接着固定しているため、マニホールドよりは熱膨張率の低い筐体フレームに接着されてマニホールドの膨張や収縮を抑えられ、マニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記マニホールドにおけるノズル並設方向の両端部には、インクジェットヘッドチップを前記両端部から挟持して固定する係合部が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、マニホールドに、インクジェットヘッドチップをノズル並設方向の両端部から挟持して固定する係合部が設けられているため、低温時にマニホールドが収縮しようとすると、係合部によって挟持しているインクジェットヘッドチップに収縮を阻まれることとなり、その結果、マニホールドが収縮することによるマニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１１】
まず図１を参照して、本発明一実施形態のインクジェットプリンタの全体構成について説明する。図１は本発明一実施形態のインクジェットプリンタの全体構成図である。
【００１２】
図１に示すように本実施形態のインクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド２と、キャリッジ３と、キャリッジレール４と、保湿ユニット５と、メンテナンスユニット７と、インクタンク２５と、インク供給管２６と、制御手段（非図示）とを備えて構成される。
【００１３】
インクジェットプリンタ１により画像が形成される記録媒体１３は、図１における記録領域Ｃを通過するようにして、図１における主走査方向Ａと直交した副走査方向に搬送される。記録媒体１３の搬送は図示しない搬送手段によって行われる。
【００１４】
キャリッジ３はインクジェットヘッド２，２，…を搭載し、キャリッジレール４に沿ってホームポジション領域Ｂからメンテナンス領域Ｄにかけて矢印Ａ方向に移動する。記録領域Ｃにおいては、キャリッジ３の動作により、記録媒体１３上の主走査が行われる。
【００１５】
この主走査中にインクジェットヘッド２が、記録媒体１３に向けてインクを吐出することで記録媒体１３に画像を形成する。ノズル吐出方向が垂直下向きとなるようにインクジェットヘッド２を垂直置きする場合や、ノズル吐出方向が水平方向となるようにインクジェットヘッド２を水平置きする場合があるが、その他の方向でも実施可能である。いずれの場合でも、インクジェットヘッド２は、インクを吐出するためのノズルの吐出口が配列されたノズル面１５ｂが記録媒体１３と対向するように設置される。
本実施形態に係るインクジェットプリンタ１では、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色のインクを吐出できるよう、合計で４個のインクジェットヘッド２，２，…がキャリッジ３に設置される。中央に図示されるインクジェットヘッド２の奥側にもう１つのインクジェットヘッド２が配置されている。
なお、カラー表現するためにはインクジェットヘッドを通常４個以上用いる。インクジェットヘッドの数を４〜８個とするカラープリンタが実用されている。
【００１６】
インクタンク２５はインクジェットヘッド２に供給するためのインクを貯留する。インクタンク２５は１個のインクジェットヘッド２に対して１個が設置される。インク供給管２６はインクジェットヘッド２とインクタンク２５とを連通する形態で設置され、インクタンク２５からインクジェットヘッド２にインクを導く。
【００１７】
メンテナンスユニット７はメンテナンス領域Ｄに配置され、吸引キャップ８と、清掃ブレード１１と、インク受器１２と、吸引ポンプ９と、廃インクタンク１０等を有して構成される。メンテナンスユニット７は一連のメンテナンス動作により、インクジェットヘッド２内の異物を除去してインクジェットヘッド２のインク吐出状態を良好な状態に回復させる。
【００１８】
吸引キャップ８は吸引ポンプ９を介して廃インクタンク１０と連通しており、メンテナンス動作時には上昇してインクジェットヘッド２のノズル面１５ｂを覆う。吸引キャップ８は４個が備えられる。吸引キャップ８，８，…は、上述の様に上昇した時に全てのインクジェットヘッド２，２，…のノズル面１５ｂ，１５ｂ，…を覆うことができるよう、インクジェットヘッド２，２，…のキャリッジ３での配列に対応して配列される。
吸引ポンプ９はシリンダーポンプやチューブポンプを有して構成される。吸引ポンプ９は吸引キャップ８がノズル面１５ｂを覆った状態で作動することにより、吐出口からインクジェットヘッド２内部のインクを異物とともに吸引するための吸引力を発生する。
【００１９】
清掃ブレード１１はインクジェットヘッド２のインク吸引後、ノズル面１５ｂに付着しているインクを除去する。その後、インク受器１２はインクジェットヘッド２が予備吐出したインクを受ける。廃インクタンク１０は吸引ポンプ９の動作によりインクジェットヘッド２から吸引されたインクや、インクジェットヘッド２から予備吐出されたインクを貯留する。
【００２０】
保湿ユニット５はホームポジション領域Ｂに配置され、保湿キャップ６，６，…を有して構成される。保湿キャップ６は、インクジェットヘッド２が待機状態にある時、ノズル面１５ｂを覆うことでインクジェットヘッド２，２，…のインクを保湿する。保湿キャップ６，６，…は４個が備えられる。これら４個の保湿キャップ６，６，…は、４個のインクジェットヘッド２，２，…のノズル面１５ｂ，１５ｂ，…を同時に覆うことができるよう、インクジェットヘッド２，２，…の配列に対応して配列される。
【００２１】
制御手段は、ＣＰＵ（中央演算装置）と、メモリとを有して構成され、インクジェットプリンタ１の各構成要素を制御する。メモリは、記録媒体１３に形成する画像のデータや、インクジェットプリンタ１の各構成要素を制御するためのプログラムが記憶される。ＣＰＵは、メモリに格納された画像のデータやプログラムに基づいて演算を行ない、この演算結果に基づいて各構成要素に制御信号を送信する。
【００２２】
次に、図２及び図３を参照して本発明に係るインクジェットヘッド２について説明する。
図２及び図３は本実施形態のインクジェットヘッド２の分解斜視図である。図２と図３は互いに異なる方向（ほぼ１８０度異なる）から見て描いたものである。
本実施形態のインクジェットヘッド２は、筐体フレーム１４と、インクジェットヘッドチップ（以下単に「ヘッドチップ」という。）１５と、２つのマニホールド１６ａ，１６ｂと、キャップ受け板１７と、２つのフレキシブル配線基板１８ａ，１８ｂと、２つの駆動回路基板１９ａ，１９ｂと、外部コネクタ２１と、配線支持板２２と、フレキシブル配線基板２３と、カバー２４とを備えて構成される。
ヘッドチップ１５の端部１５ａには多数のノズルが矢印Ｅ方向に連続して設けられている。具体的には、ノズル形状の孔を加工した金属や樹脂等からなるプレート（ノズルプレート）を端部１５ａの加圧室出口が設けられた端面に貼付することによりヘッドチップ１５の所定位置にノズルを設ける。その結果、ノズル出口がノズル面１５ｂに配置される。この矢印Ｅ方向に連続して設けられたノズルの列をノズル列ということとする。インクジェットヘッド２はノズル列が２列構成されたものである。これらのノズルの出口がインク吐出口となる。ヘッドチップ１５は矢印Ｅ方向に長尺な外形を有する。インクジェットヘッド２は矢印Ｅ方向と図１に図示された主走査方向Ａとが直交するようにキャリッジ３に搭載される。
【００２３】
ヘッドチップ１５はその内部に形成されたインク流路（加圧室）に充填されたインクをノズルから吐出する装置である。ヘッドチップ１５の端部１５ａのノズル入口前にはそのノズルからインクを吐出するための圧力（吐出力）を発生する圧電素子が付設されたインク流路（加圧室）が各ノズル毎に対応して形成されている。ヒータ素子等他の手段によって吐出力を発生させても良い。一方のノズル列の各ノズルへ吐出力を与える圧電素子を駆動回路基板１９ａに実装された駆動回路により駆動し、他方のノズル列の各ノズルへ吐出力を与える圧電素子を駆動回路基板１９ｂに実装された駆動回路により駆動する。そのために、駆動回路基板１９ａ，１９ｂはそれぞれフレキシブル配線基板１８ａ，１８ｂを介してヘッドチップ１５の両側面に接続される。
駆動回路基板１９ａ，１９ｂと外部との電気的接続は外部コネクタ２１、フレキシブル配線基板２３、内部コネクタ２０ａ，２０ｂにより行われる。内部コネクタ２０ａ，２０ｂは駆動回路基板１９ａ，１９ｂにそれぞれ実装されている。フレキシブル配線基板２３の外部電極は外部コネクタ２１に接続されており、この外部電極を含むフレキシブル配線基板２３の一端部は配線支持板２２上に貼付されて支持されている。フレキシブル配線基板２３の他端部は二股に分かれるように配線支持板２２から延設され、その先端にそれぞれ内部電極が形成されている。これらの内部電極が各内部コネクタ２０ａ，２０ｂに接続される。インクジェットヘッド２の実装時には、外部コネクタ２１はキャリッジ３に設置されたコネクタに接続される。
【００２４】
ヘッドチップ１５の両側面にはそれぞれマニホールド１６ａ，１６ｂが取り付けられる。マニホールド１６ａ，１６ｂのヘッドチップ１５の側面側にはフィルタ設置部ａ１，ａ２が設けられている。フィルタ設置部ａ１に対してフィルタａ３が取り付けられ、フィルタ設置部ａ２に対してフィルタａ４が取り付けられる。なお、各フィルタａ３，ａ４は、各々対応するフィルタ設置部ａ１，ａ２に熱圧着若しくは接着により取り付けられるのが好ましい。また、フィルタ設置部ａ１を図３に示し、フィルタ設置部ａ２を図２に示している。
キャップ受け板１７はマニホールド１６ａ，１６ｂに取り付けられる。このとき、キャップ受け板１７に設けられた開口部１７ａを介してノズル面１５ｂが露出する。
筐体フレーム１４に形成された流路コネクタ１４ｐに図１に示したインク供給管２６からインクが供給される。流路コネクタ１４ｐ及び流路形成部１４ｎ内に連続してインク流路が形成されており、このインク流路が各マニホールド１６ａ，１６ｂに形成されたインク流路に接続する。マニホールド１６ａ，１６ｂに到達するインクはフィルタａ３，ａ４を通過して、さらにヘッドチップ１５に形成されたインク流路（加圧室）に導入される。
キャップ受け板１７は吸引キャップ８や保湿キャップ６を受けて、これらと密着するものである。
【００２５】
筐体フレーム１４は、ヘッドチップ１５、マニホールド１６ａ，１６ｂ及びキャップ受け板１７を収納する基端フレーム部１４ａと、基端フレーム部１４ａの長手方向の両端からそれぞれ立設された側壁部１４ｇ，１４ｈと、両側壁部１４ｇ，１４ｈに架け渡すように形成された放熱板１４ｋ及びコネクタ支持部１４ｍと、両側壁部１４ｇ，１４ｈの内側にそれぞれ形成されたヘッドチップ保持部１４ｉ，１４ｊとを備える。
ヘッドチップ１５の両端部がヘッドチップ保持部１４ｉ，１４ｊにそれぞれ保持される。ヘッドチップ１５、２つのマニホールド１６ａ，１６ｂ、キャップ受け板１７及び基端フレーム部１４ａは互いに接着剤により固定される。
駆動回路基板１９ａ，１９ｂは放熱板１４ｋに接合される。コネクタ支持部１４ｍは外部コネクタ２１を支持する。
筐体フレーム１４にカバー２４が取り付けられ、ヘッド筐体の４側面と上端面（＝ノズル面１５ｂと反対側の面）が構成される。ヘッド筐体の上端面を構成するカバー２４の端面には、コネクタ保持開口２４ａが形成されている。筐体フレーム１４にカバー２４が取り付けられると、外部コネクタ２１及び配線支持板２２はコネクタ保持開口２４ａによって保持される。
また、基端フレーム部１４ａの外周には３つの支点当接部１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、２つのボルト挿通部１４ｅ，１４ｆとが付設されている。３つの支点当接部１４ｂ，１４ｃ，１４ｄはキャリッジ３へインクジェットヘッド２を位置決めする際に、キャリッジ３側の３支点に当接して支持される部分である。位置決め後、インクジェットヘッド２をキャリッジ３に固定するためのボルトがボルト挿通部１４ｅ，１４ｆに穿設されたボルト挿通孔に挿通される。
【００２６】
次に、図２〜図７を参照し、インクジェットヘッドチップ（ヘッドチップ）１５と、マニホールド１６ａ，１６ｂ、筐体フレーム１４についてさらに詳細に説明する。
【００２７】
この実施の形態では、前記ヘッドチップ１５は、前記したように、図２の矢印Ｅ方向に連続して設けられたノズル列を２列有しており、各ノズル列に対して駆動回路基板を有している。このため、この実施の形態では、ヘッドチップ１５に対して、２つの駆動回路基板１９ａ，１９ｂを備えており、ヘッドチップ１５の上端部（電極１５ｃ，１５ｄ）と駆動回路基板の下端部を接続するフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）も２つ（符号１８ａ，１８ｂ）備えている。なお、ここでは、ヘッドチップ１５の圧電素子は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で構成されている。
【００２８】
前記マニホールドは、２つの部材１６ａ，１６ｂで構成されており、前記ヘッドチップ１５を間に挟んで係合させ、接着固定するようになっている。この実施の形態では、部材１６ａにおけるノズル並設方向の両端部に係合片１６ｇ，１６ｈが設けられており、この係合片１６ｇ，１６ｈが部材１６ｂの所定位置、ここではマニホールドの内側に突出する突出片１６ｖ，１６ｗの外側位置に係合するようになっている。これにより、インクジェットヘッドチップ１５をノズル並設方向の両端部から挟持して固定する役割も果たす。なお、マニホールド内のインク等が漏れ出さないように、インクジェットヘッドチップ１５とマニホールドの部材１６ａ，１６ｂはそれぞれ接着固定される。
【００２９】
また、前記マニホールド１６ａ，１６ｂは、少なくともノズル並設方向の両端部に近い２箇所で筐体フレーム１４に接着固定されるようになっている。この実施の形態では、筐体フレーム１４は金属からなっており、特にここでは、アルミニウム成形品からなっている。樹脂製のマニホールド（熱膨張率高）を金属製の筐体フレーム（樹脂よりは熱膨張率低）に接着させることにより、温度変化等によるマニホールドの膨張や収縮に対して、逆の作用を働かせることができる。また、ここでは、筐体フレームの所定箇所に、マニホールドの凹部１６ｔを係合させて接着固定し、平面状部１６ｓを当接させて接着固定することにより、マニホールドを筐体フレームに接着固定している。このように、マニホールドにおけるノズル並設方向の両端部に近い部分で筐体フレームに接着することにより、マニホールドの膨張や収縮を極力抑えることができる。さらに、マニホールドの筐体フレームに対する接着箇所をマニホールドの上面若しくは上面近くにすると、インクジェットヘッドチップ１５の電極１５ｃ，１５ｄの破損防止に、より効果を奏することとなる。
【００３０】
以上のように、この実施の形態におけるインクジェットヘッドチップによれば、マニホールドを構成する部材を、少なくともノズル並設方向の両端部に近い２箇所で筐体フレームに接着固定しているため、マニホールドよりは熱膨張率の低い筐体フレームに接着されてマニホールドの膨張や収縮を抑えられ、マニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【００３１】
また、この実施の形態では、マニホールドに、インクジェットヘッドチップをノズル並設方向の両端部から挟持して固定する係合部が設けられているため、低温時にマニホールドが収縮しようとすると、係合部によって挟持しているインクジェットヘッドチップに収縮を阻まれることとなり、その結果、マニホールドが収縮することによるマニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【００３２】
なお、本発明に係るインクジェットヘッド及びインクジェットプリンタとしては、前記した実施形態に限るものではなく、他の構成のものにも適用可能である。例えば、インクジェットヘッドは、ヘッドチップに圧電素子を備える構成とは限らず、例えばヒータを備える構成としてもよい。
【００３３】
また、この実施の形態では、マニホールドは筐体フレームに対して２箇所の接着箇所で接着固定したが、これに限らず、３つ以上の複数箇所で接着固定しても良い。なお、このときも、接着箇所として、ノズル並設方向の両端部に近い２箇所は含むこととする。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、マニホールドを構成する部材を、少なくともノズル並設方向の両端部に近い２箇所で筐体フレームに接着固定しているため、マニホールドよりは熱膨張率の低い筐体フレームに接着されてマニホールドの膨張や収縮を抑えられ、マニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、マニホールドに、インクジェットヘッドチップをノズル並設方向の両端部から挟持して固定する係合部が設けられているため、低温時にマニホールドが収縮しようとすると、係合部によって挟持しているインクジェットヘッドチップに収縮を阻まれることとなり、その結果、マニホールドが収縮することによるマニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの概略を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを図２に対してほぼ１８０度異なる方向から描図した分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを構成するインクジェットヘッドチップとマニホールドを含む拡大分解斜視図である。
【図５】図４の部材を組み立てた状態の拡大斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを構成するマニホールドの片方を示す拡大斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを構成するマニホールドのもう片方を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１　　　インクジェットプリンタ
２　　　インクジェットヘッド
３　　　キャリッジ
４　　　キャリッジレール
５　　　保湿ユニット
６　　　保湿キャップ
７　　　メンテナンスユニット
８　　　吸引キャップ
９　　　吸引ポンプ
１０　　廃インクタンク
１１　　清掃ブレード
１２　　インク受器
１３　　記録媒体
１４　　筐体フレーム
１４ａ　基端フレーム部
１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ　支点当接部
１４ｅ，１４ｆ　ボルト挿通部
１４ｇ，１４ｈ　側壁部
１４ｉ，１４ｊ　ヘッドチップ保持部
１４ｋ　放熱板
１４ｍ　コネクタ支持部
１４ｎ　流路形成部
１４ｐ　流路コネクタ
１５　　ヘッドチップ（インクジェットヘッドチップ）
１５ａ　端部
１５ｂ　ノズル面（先端面）
１６ａ，１６ｂ　マニホールド
１７　　キャップ受け板
１７ａ　開口部
１８ａ，１８ｂ　フレキシブル配線基板
１９ａ，１９ｂ　駆動回路基板
２０ａ，２０ｂ　内部コネクタ
２１　　外部コネクタ
２２　　配線支持板
２３　　フレキシブル配線基板
２４　　カバー
２４ａ　コネクタ保持開口
２５　　インクタンク
２６　　インク供給管
Ａ　　　主走査方向
Ｂ　　　ホームポジション領域
Ｃ　　　記録領域
Ｄ　　　メンテナンス領域
【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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