(57)【要約】【課題】トナー残量検知を最適化して検出精度を上げる。【解決手段】トナー残量検知の検出パラメータまたは演算パラメータを、本体Ｆ／Ｗではなく、カートリッジに搭載された不揮発メモリ内に格納する。本体Ｆ／Ｗはカートリッジ内の不揮発メモリの制御条件に基づいてトナー残量検出を行う。この構成により、カートリッジのトナーの特性、及び、トナー容量が異なる場合においても、それぞれのカートリッジに最適な残量検出パラメータで残量検出を行うことができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と発光素子駆動部を有する露光系を備え、発光素子の光エネルギーによって感光して静電潜像を形成する像担持体を備え、印字データに基づいて前記露光系を制御することにより前記像担持体に目的の静電潜像を形成し、前記像担持体の静電潜像に選択的に現像剤を付着させて画像を形成する画像形成部を備え、前記現像剤画像を転写材に転写する転写部を、それぞれ複数備えて同時または順次に画像を形成し、複数の画像を転写材に転写した後、加熱または加圧によって現像剤を転写材に固着させる定着部を備え、交換可能な現像剤の容器、または寿命または消耗によって交換可能なユニットに不揮発メモリを搭載し、前記交換可能なユニットの状態を検出する画像形成装置において、
前記交換可能なユニットの状態を検出する場合において、そのユニットに搭載された不揮発メモリの情報に基づいて状態の検出方法または検出条件を変えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
検出を行う前記交換可能なユニットの状態は、ユニットまたは消耗品の使用量または残量などの状態であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、
前記交換可能なユニットの状態の検出において可変にする検出方法または検出条件は、検出条件の設定値であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、
前記検出条件の設定値は、信号検出時のしきい値であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３の画像形成装置において、
前記検出条件の設定値は、信号検出時の検出時間または検出カウント値であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３の画像形成装置において、
前記検出条件の設定値は、信号検出時の検出回数または平均回数であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
発光素子と発光素子駆動部を有する露光系を備え、発光素子の光エネルギーによって感光して静電潜像を形成する像担持体を備え、印字データに基づいて前記露光系を制御することにより前記像担持体に目的の静電潜像を形成し、前記像担持体の静電潜像に選択的に現像剤を付着させて画像を形成する画像形成部を備え、前記現像剤画像を転写材に転写する転写部を、それぞれ複数備えて同時または順次に画像を形成し、複数の画像を転写材に転写した後、加熱または加圧によって現像剤を転写材に固着させる定着部を備え、交換可能な現像剤の容器、または寿命または消耗によって交換可能なユニットに不揮発メモリを搭載し、前記交換可能なユニットの状態を検出する画像形成装置において、
前記交換可能なユニットの状態を検出する場合において、そのユニットに搭載された不揮発メモリの情報に基づいて状態の検出方法を可変にしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７の画像形成装置において、
検出を行う前記交換可能なユニットの状態は、ユニットまたは消耗品の使用量または残量などの状態であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７の画像形成装置において、
前記不揮発メモリの情報が、検出の演算に用いる係数であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項７の画像形成装置において、
前記不揮発メモリの情報が、検出の演算に用いる近似式の係数であ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、トナーカートリッジ等の消耗品または寿命により交換する装置等の交換部品を有する電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２はタンデムタイプの画像形成装置の一例の概略構成図である。
【０００３】
タンデムタイプの画像形成装置は、黒（Ｂｋ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の複数の画像形成部によって構成される。
【０００４】
画像形成部において１８は有機感光体やアモルファスシリコン感光体でできた感光体ドラム（像担持体）であり、感光体ドラム１８はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１６で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
【０００５】
スキャナユニット１１は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生ユニットからの目的画像情報の画像信号に対応して変調されたレーザ光１３を出力し、不図示の光学レンズ系を介して不図示の偏向ミラーによって感光体ドラム１８に走査露光することで感光体ドラム面に静電潜像が形成される。
【０００６】
図３は上記画像形成部のスキャナユニット１１の構成図である。図に基づいてスキャナユニットの動作について説明する。３１は半導体レーザ、３２はコリーメータレンズ、３３はシリンドリカルレンズ、３４はポリゴンミラー、３５はスキャナモータ、３６は球面レンズ、３７はＦθレンズ、３８は偏向ミラー、３９は水平同期信号検出器である。画像信号に基づいて変調されたレーザ駆動信号によって半導体レーザ３１が発光し、レーザ光はコリーメータレンズ３２、シリンドリカルレンズ３３によってビーム形状に整形される。定常回転するスキャナモータ３５によってポリゴンミラー３４が回転し、ポリゴンミラー面によって反射したレーザビームは扇状に走査される。さらにレーザビームは球面レンズ３６、Ｆθレンズ３７、偏向ミラー３８などの光学レンズ群によって整形されるとともに感光体ドラム面を等速に走査する。水平同期信号検出器は一般にフォトダイオードおよび増幅器によって構成され走査されるレーザビームを検知し主走査方向の同期信号を発生するものである。
【０００７】
さらに図２を説明する。１４は現像器であり内部に現像剤（トナー）を格納し、一般にトナーの帯電および搬送を目的とするトナー搬送機構を有する。静電潜像が形成された感光体ドラム１８は現像ローラ１７に接触または近接させることで表面の静電状態に応じて選択的にトナーが付着することで画像として可視化される。２２は転写材２９を格納するカセットである。カセット２２から給紙ローラにて給紙された転写材は、転写材を保持、搬送する搬送ベルト２０によって画像形成部において感光体ドラム１８と転写気１９間を搬送される。このとき前述の現像プロセスにおいて現像された感光体ドラム１８上のトナー画像は転写器１９によって転写材２９に転写される。４色の画像形成部を順次通過することで４色の現像剤が多重転写される。この転写プロセスで転写されなかった感光体ドラム１８上の残留トナーはクリーニングブレードなどによるクリーニング装置１５によって除去回収される。２３は定着器である。定着器２３は一般に複数の対向するローラによって構成され、ローラ内部または外部にヒータ等の加熱部を有する。また定着器２３はローラ近傍に温度検出器を備えてＣＰＵなどによって温度をモニタしてヒータの加熱量を制御することで所定の温度になるよう制御されている。前述の転写プロセスにおいてトナーが転写された転写材２９は定着器２３により加熱加圧され溶融定着される。この後、定着済みの転写材２９は排紙機構を搬送されて画像形成装置から排紙され印字が完了する。
【０００８】
このような画像形成装置において、従来、前述のトナーを格納する現像器１４はトナーの消耗によって交換する必要がある交換ユニットである。このような交換ユニットはトナーの残量検知などを行って交換時期をユーザに報知することでユーザ交換される。トナーの残量検知はトナーが無くなったことを報知するよりも、トナーが無くなって印字ができなくなる前にユーザに報知することの方が、ユーザは交換ユニットの準備をすることができるため望ましい。さらに理想的には消耗品の使用量が常に報知されていれば、ユーザは交換時期だけではなく消耗品の使用状態を的確に把握でき、例えば、大量の文書を印字しようとする場合に、消耗品が十分に新しいか否かを判断するための情報になる。このように交換ユニットはその使用状態が的確に把握できることが望ましい。
【０００９】
しかしながら、消耗品のような交換ユニットは画像形成装置本体と別のユニット構成であり、例えば、他の画像形成装置で使用した現像器１４を別の画像形成装置に装着した場合、その現像器１４がどの程度使用されたものかを判断するのは難しい。そこで交換ユニットに不揮発メモリを搭載してこの不揮発メモリにその交換ユニットの使用量を累積記録することで異なる画像形成装置間であっても交換ユニットの不揮発メモリの情報を読み出すことで交換ユニットの状態を正しく把握することができユーザに正確に報知することができる。
【００１０】
このようなシステムには、交換ユニットにＥＥＰＲＯＭなどの不揮発メモリを搭載して交換ユニット装着時にコネクタで画像形成装置本体と接続することで実現する技術がある。交換ユニットに不揮発メモリを搭載する場合、その接続部において一般のハーネス用コネクタではなく、着脱時に容易に抜差しされる勘合部材付きのドロアコネクタを使用することが多い。勘合部には交換ユニット着脱時の交換ユニットと本体装置の公差による位置ずれを吸収するガイド部材が形成されており一般のハーネス用コネクタよりもコストが高いものとなっている。
【００１１】
またこのドロアコネクタによる不揮発メモリ搭載システムは接触式であるため、例えば本体装置内部のトナー粉塵や外部から侵入する埃などによって接触不良を起すことがありコネクタ接点の信頼性に問題があるためコネクタの挿抜時に接点がセルフクリーニングされる摺動接点で構成される必要があるなどの制限がある。
【００１２】
このような観点から近年非接触通信が可能なメモリシステムが考案されている。このシステムは送信回路、受信回路にて構成され一般に送信回路からキャリアと呼ばれる搬送波にデータを重畳してキャリアで不揮発メモリの電力を供給するとともにデータを送受信するシステムである。送信回路はアンテナで構成され不揮発メモリ側もアンテナが構成されている。本体装置の送信側アンテナを前述のキャリアで駆動して、非接触で対向する交換ユニット側のメモリユニットのアンテナを電磁波によって電磁誘導することでメモリユニットに電力を供給するものである。このシステムにおいては、接触式の不揮発メモリ搭載システムの欠点であったコネクタ接点の信頼性に関してその問題を回避されている。
【００１３】
以上のように、交換ユニットに搭載された不揮発メモリには、トナー残量検出情報が記録されることによりユーザビリティが向上している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
トナーの残量検出を行う交換ユニットの検出制御は、従来、画像形成装置本体のソフトウエアによって検出制御が行われている。しかしながら、このソフトウエアは画像形成装置に固定であるためどの交換ユニットであっても同じトナー残量検出制御が行われる。このとき、例えば、トナー容量の異なる交換ユニットが存在した場合、その異なる交換ユニットに合わせて複数の検出制御を画像形成装置本体のソフトウエアに実装しておかなければならない。すなわち、画像形成装置の製品発売後にトナー容量を変えることはできず、また生産中に、交換ユニットを改良する場合でも、残量検出の特性が変ってしまうことがないようにしなければならない。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、トナーの残量検出を行う交換ユニットの検出制御に必要なパラメータを、交換ユニットに搭載した不揮発メモリに記憶させ、画像形成装置本体のソフトウエアは、その交換ユニットの不揮発メモリの情報によってトナーの残量検出の制御を行うシステムとする。
【００１６】
すなわち、交換ユニット自身がその検出される最適な設定を持つことになる。このことにより交換ユニットそれぞれに対して最適なトナー残量検出制御を行うことが可能となり、画像形成装置本体のソフトウエアも複数の交換ユニットの検出に対して、交換ユニットを区別する制御をすることも不要になり、複数の検出テーブルを持つ必要もなくなるためＲＯＭを節約することが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下に本発明を適用した画像形成装置の詳細な実施形態を示す。本実施形態では複数の同じ機能のユニットが存在するため指示番号にａ、ｂ、ｃ、ｄをつけて示す。なお画像形成装置の印字動作等は従来例と同じであるため詳細な説明は省く。
【００１８】
図４に本実施形態の画像形成装置における構成を示す。１４は従来例で説明した現像器であり現像ローラ１７とともにひとつのユニットを構成している。この現像器１４は交換ユニットであり内部のトナーが消耗すると交換されるユニットである。このユニットの上方手前の面にメモリユニット１０１が取り付けられている。画像形成装置本体には通信部１０３を備え、メモリユニット１０１に対向する位置にアンテナ部１０２が配置されているものである。
【００１９】
次に図１０を用いて、２００は画像形成装置の操作パネル、２０１は操作パネル上のキースイッチ、２０３は交換ユニットである現像器を交換するときに開ける現像器交換ドアである。メモリユニット１０１と通信する場合には現像器交換ドア２０３の状態をモニタしてドアが開いている状態では、着脱時に通信エラーが発生する可能性があるため通信を実行しないようにするのが一般的である。
【００２０】
図７を用いて本実施形態の通信部１０３の詳細を説明する。
【００２１】
１０５は通信ＩＣ。１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄはそれぞれ交換ユニットである現像器１４に取り付けられた不揮発メモリを内蔵するメモリユニット。１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは送受信を行うアンテナ部でありインダクタにて構成されている。１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄは送信回路における増幅回路。１０６は送信信号を切替えるアナログスイッチ、１０７は受信信号を切替えるアナログスイッチである。１０８は受信回路である。
【００２２】
通信ＩＣ１０５は不図示のＣＰＵまたはロジックＩＣから指定された情報を基にメモリユニット１０１と通信を行う機能を有する。通信ＩＣ１０５はメモリユニット１０１に電力を供給するための搬送波（キャリア）にＣＰＵまたはロジックＩＣが指定するメモリユニットのアドレスおよびデータを重畳し送信信号を生成するものである。送信信号はアナログスイッチ１０６によって送信回路に接続されている。アナログスイッチ１０６はＦＥＴで構成され、デコーダ機能を内蔵したマルチプレクサ式の汎用ＩＣを使用している。
【００２３】
アナログスイッチ１０６で切替えられた送信信号は増幅回路１０４で送信信号に増幅される。ここで図５を用いて増幅回路１０４を説明する。入力信号はコンデンサでカップリングされバイアスを与えられたトランジスタのベースに接続されている。このトランジスタは周波数特性のよい高周波増幅用が望ましい。トランジスタは入力信号によってコレクタに接続されたインダクタを駆動し大きい振幅に信号を増幅する。このように増幅された信号は出力段のカップリングコンデンサを介して振幅信号となって出力される。図７に戻って説明する。増幅された送信信号はインダクタで構成されたアンテナ部１０２を駆動し電磁波は発生することでメモリユニット１０１へ電力を供給するとともに重畳されたデータを送信するものである。メモリユニットは送信データに基づいて受信信号を返す。受信信号は同アンテナ部１０２によって受信されアナログスイッチ１０７を介して受信回路によって受信される。図６に受信回路の例を示す。受信信号はそのレベルをコンパレータにて比較検知される。受信信号は通信ＩＣによって受信データが取り出され不図示のＣＰＵまたはロジックＩＣが読み出せる。このようなシステムによって交換ユニットの不揮発メモリに対して非接触で読み書きできるシステムが実現している。
【００２４】
次に図８を用いて現像器１４のトナー残量検出について説明する。現像器１４は画像形成装置本体のギアなどによって現像ローラ１７と共にトナー攪拌板３０４回転駆動される。このとき画像形成装置本体には、トナー攪拌板３０４が回転するトナー容器の攪拌部分に、対向する位置にＬＥＤ３０１と受光素子３０２が配置されている。現像器１４にはＬＥＤ３０１と受光素子３０２の正面に図示しない透過性樹脂で構成された窓が構成されており、光を透過することが可能なようになっている。トナー攪拌板３０４は一定の周期で回転駆動されるときに、現像器１４内のトナーを移動させることによりトナーを攪拌するとともに、トナー残量に応じて光の透過時間を変える働きを有するものである。
【００２５】
図１１を用いて検出について説明する。トナー残量検出はトナー攪拌板による周期で光が透過したり遮断されたりする。このとき、透過する光は図１１のように検出される。この検出信号を所定のしきい値でコンパレートすることにより、トナー量によってデューティが変化する信号を得ることができる。
【００２６】
図１を用いて残量を検出する方法を説明する。現像器１４に搭載されたメモリユニット１０１にはトナー残量の検出パラメータが格納されている。このパラメータをＣＰＵ３０３が読込みサンプリング及び残量計算に用いるものである。図１のようにＬＥＤ３０１の光を受光素子３０２で検出し、光を検知するとＬｏｗレベルの信号を得ることができる。光検出信号をＣＰＵ３０３がサンプリングし、このデューティを演算する。さらにそのディーティから現像器１４のトナー残量を算出するものである。図１１を用いて検出の詳細を説明する。検出信号はＣＰＵ３０３の入力部で反転取り込みするため、内部処理的には図１１の信号となる。ＣＰＵ３０３は現像器１４のメモリユニットからしきい値情報を読み込む。例えば、図１１においてしきい値１で検出をおこなえば出力１を得ることができる。同様にしきい値２で出力２、しきい値３で出力３を得ることができる。いずれも本発明においてはこのしきい値は現像器１４に記憶された情報によって決まるものとする。本実施形態では、メモリユニット内に４ｂｉｔのしきい値設定を有している。画像形成装置のソフトウエアは、この読み込んだ４ｂｉｔの値により１６のしきい値電圧によって検出することができる。この方式により、画像形成装置のソフトウエアは同一でも、現像器１４の条件に合わせて制御パラメータを変更できることとなる。
【００２７】
次に図１２を用いて残量検出について説明する。現像器１４は複数のトナー容量のものが存在する。このとき同じ透過時間によって残量検出を行ってしまうと一般にこのトナー容量差分の検出誤差が生じてしまう。これを回避するためには別途現像器１４を区別する方法をもつ必要がある。現像器１４にメモリユニット１０１を搭載した場合でもトナー容量を区別する判定情報を有する場合が多い。この場合、画像形成装置のソフトウエアはあらかじめ定められた、識別定義に合わせて制御を行うこととなる。つまりメモリユニット内の所定のｂｉｔが１であれば、８０００枚カートリッジ、０であれば１００００枚カートリッジというように種類の判別を行って、図１２のテーブルを選択すれば制御可能である。しかしこの場合、必ず識別方法が確定している必要があり、製品発売後に、別のトナー容量の現像器１４を製造するとトナー残量検出がうまく行かなくなるため不便である。そこで本発明ではこの検出テーブルを計算できるグラフの傾きと切片を、現像器１４のメモリユニット１０１に記憶させる。このようにすれば、画像形成装置のソフトウエアは、識別方法を定義しておく必要もなく、画像形成装置発売後も現像器１４の容量を変えることが可能となる。さらに、トナーの改良などによりトナーの特性が変化して、トナー残量検出のグラフの傾きや切片が変るような場合でも、従来であればこの検出精度を変えないことが前提であったため、例えば攪拌板の改良なども行うことができなかったが、本方式によれば、異なる容量や特性の現像器１４それぞれが最適な検出制御がされるようになる。
【００２８】
具体的な設定として、図１２の条件で、実際の検出を行う場合、図１３のような透過時間と使用率の関数となる。
【００２９】
つまり８０００枚容量のカートリッジでは、
透過時間のデューティ（％）＝使用率（％）
であり、傾き１、切片０
１００００枚容量のカートリッジでは、
透過時間のディーティ（％）＝１００／８０×使用率（％）−２５
であり、傾き１００／８０、切片−２５を記憶しておけばよい。
【００３０】
これらの情報からＣＰＵ３０３は透過時間から使用率を算出することができ、カートリッジがそれ自身の検出係数を不揮発メモリに記憶していて画像形成装置本体の制御条件を可変にすることかができるため、異なる容量の現像器１４を使用してもそれぞれが最適なトナー残量検出を行うことができる。
【００３１】
（実施形態２）
以下に本発明を適用した画像形成装置の第２の実施形態を示す。なお実施形態１と同様の部分の詳細説明は省く。
【００３２】
図９に第２の実施形態の画像形成装置をしめす。
【００３３】
実施形態１で説明した交換ユニットの不揮発メモリユニット１０１は、図９のように通常のＥＥＰＲＯＭなどによっても実現可能である。現像器１４と画像形成装置本体の着脱部に勘合するように設けられられたドロアコネクタなどによって、ＣＰＵと現像器１４上に搭載されたメモリユニット１０１が接続される。ドロアコネクタを用いずに交換ユニットと画像形成装置本体との間に、電気的接点を構成して接続する方式でも可能である。このように従来から実施されている交換ユニットに搭載する接触型の不揮発メモリシステムでも同様のトナー残量検出制御を行うことができる。
【００３４】
制御詳細は実施形態１と同じであるため説明を省く。
【００３５】
（実施形態３）
以下に本発明を適用した画像形成装置の第３の実施形態を示す。なお実施形態１と同様の部分の詳細説明は省く。
【００３６】
第３の実施形態として、実施形態１及び実施形態２で説明した交換ユニットの不揮発メモリユニット１０１に格納する情報として、直接、制御条件に用いるパラメータを格納する方法が簡便であるものの、実際にはデータを圧縮する方法が用いられる場合が多い。すなわち、例えば設定値が８ｂｉｔ設けられてあり、設定０〜設定２５５までを有する場合でも、分解能を減らしても可能な場合や不連続の値で充分な場合にはｂｉｔ数を減らす場合が多い。当然この場合は、画像形成装置本体が、不揮発メモリユニットの情報に対して所定の乗算を行って制御設定値として扱うものである。
【００３７】
制御詳細は実施形態１と同じであるため説明を省く。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、トナー残量検知の演算パラメータを、画像形成装置のソフトウエアではなく、交換ユニットである現像器の不揮発メモリに格納することにより、現像器のトナーの特性、及び、トナー容量を替えた場合においても、それぞれの現像器に最適な残量検出パラメータで残量検出を行うことができる。つまり画像形成装置が既に発売、生産中であっても、現像器のトナーの特性および容量を改良、改善のため変更して残量検出特性が変る場合であっても、それぞれの現像器がそれ自身に対して最適化されることが可能となる。このことによりトナーの残量検知の精度を維持向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の説明図。
【図２】本発明の画像形成装置の構成図。
【図３】本発明の画像形成装置のスキャナユニット部説明図。
【図４】現像器とメモリユニットの構成説明図。
【図５】増幅回路部の構成図。
【図６】受信回路部の構成図。
【図７】本発明の画像形成装置における通信部の構成図。
【図８】残量検出部の構成図。
【図９】本発明実施形態２の画像形成装置の説明図。
【図１０】本発明の画像形成装置の説明図。
【図１１】残量検出部の信号処理説明図。
【図１２】残量の検出特性図。
【図１３】透過時間の特性説明図。
【符号の説明】
１１　スキャナユニット
１３　レーザ光
１４　現像器
１５　クリーニング装置
１７　現像ローラ
１８　感光体ドラム（像担持体）
２０　搬送ベルト
２２　カセット
２３　定着器
２９　転写材
３１　半導体レーザ
３２　コリーメータレンズ
３３　シリンドリカルレンズ
３４　ポリゴンミラー
３５　スキャナモータ
３６　球面レンズ
３７　Ｆθレンズ
３８　偏向ミラー
３９　水平同期信号検出器
１０１　メモリユニット
１０２　アンテナ部
１０３　通信部
１０４　増幅回路
１０５　通信ＩＣ
１０６　アナログスイッチ
１０７　アナログスイッチ
１０８　受信回路
２００　操作パネル
２０１　キースイッチ
２０３　現像器交換ドア
２０４　現像器チェックスイッチ
３０１　ＬＥＤ
３０２　受光素子
３０３　ＣＰＵ
３０４　攪拌板
【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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