(57)【要約】【課題】画像読取装置に使用する希ガス蛍光ランプ点灯装置において、同期信号の周波数を判別することにより適宜、必要な光量を選択、すなわち光量調整を行うとともに従来の同期も行う機能を盛り込んだ希ガス蛍光ランプ点灯装置を提供すること。【解決手段】希ガス蛍光ランプと所定の受光周期で走査される画像読取用受光センサとを備えた画像読取装置に適用される希ガス蛍光ランプ点灯装置であって、該点灯装置は、該希ガス蛍光ランプにパルス電圧を印加、あるいはパルス電流を注入して点灯させるものであって、該画像読取用受光センサからの受光周期信号を受信して、該受光周期信号で該希ガス蛍光ランプを点灯させ、また該受光周期信号に関係づけられる光量調整信号を演算出力し、該光量調整信号に基づいて希ガス蛍光ランプを点灯することを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガス蛍光ランプと所定の受光周期で走査される画像読取用受光センサとを備えた画像読取装置に適用される希ガス蛍光ランプ点灯装置であって、
該点灯装置は、該希ガス蛍光ランプにパルス電圧を印加、あるいはパルス電流を注入して点灯させるものであって、該画像読取用受光センサからの受光周期信号を受信して、該受光周期信号で該希ガス蛍光ランプを点灯させ、また該受光周期信号に関係づけられる光量調整信号を演算出力し、該光量調整信号に基づいて希ガス蛍光ランプを点灯することを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置。
【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、スキャナーなどにおける画像読み取り用光源装置に使用される希ガス蛍光ランプ点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、スキャナーなどの画像読み取り用の光源として使用される蛍光ランプとして、ガラス管の外表面に帯状の一対の外部電極を配置し、これらの電極に高周波電圧を印加して点灯する外部電極式希ガス蛍光ランプが知られている。図６は上記外部電極式希ガス蛍光ランプの概略構成を示す図であり、同図（ａ）は管軸方向に垂直な方向の断面を示し、同図（ｂ）はその側面図を示している。図６に示すように外部電極式希ガス蛍光ランプ１１はガラス等の誘電体からなる放電容器１３と、その管軸方向の側面に略全長に亘り配設されたアルミニウム等の材質からなる一対の帯状電極１２、１２´（もしくは線状の電極）と放電容器の形成された蛍光物質層１４から構成される。そして、上記外部電極１２、１２´に連続的な高周波電圧やパルス的高周波電圧を印加して点灯させる。
【０００３】
外部電極式希ガス蛍光ランプを点灯する点灯装置としては、図７に示されるような点灯装置がある。図７はフライバック方式のスイッチング電源回路を外部電極式希ガス蛍光ランプの点灯装置に応用した例である。ＭＯＳ  ＦＥＴなどのスイッチ素子Ｑ１とＰＷＭ制御回路２０、パルストランスＴ１および外部電極式希ガス蛍光ランプ１１とから構成されている。この方式は、スイッチ素子Ｑ１であるＭＯＳ  ＦＥＴがＯＮしたときのエネルギーをパルストランスＴ１に蓄え、ＰＷＭ制御回路２０によりスイッチ素子Ｑ１のＭＯＳ  ＦＥＴがＯＦＦした際にトランスＴ１へ蓄えられたエネルギーを該希ガス蛍光ランプ１１へパルス状の電圧波形を印加するように動作する。
【０００４】
さらに図８（ａ）は、図７の点灯回路に可変周波数発信器３０からの可変周波数信号としての光量調整信号をＰＷＭ制御回路部２０に入力し、該希ガス蛍光ランプ１１を点灯させるものであり、このとき可変周波数信号とランプの発光周波数とが一致するように動作することにより、単位時間あたりの該ランプの発光パルスを適宜選択し光量を変化させるものである。図８（ａ）中の記号４０は電流検出素子、２０はＰＷＭ制御回路部、Ｑ１はスイッチ素子である。図８（ｂ）には、図８（ａ）の可変周波数発信器３０の可変周波数信号ｆ３０、ＰＷＭ制御回路部２０の発振信号ｆ２０、スイッチ素子Ｑ１の駆動信号ｆＱ１、ランプ電流ＩＬの波形を表した図である。
【０００５】
図９は、図７の点灯回路に原稿読取装置（不図示）からＰＷＭ制御回路部２０に入力される受光周期信号（すなわち同期信号）により、点灯装置内部で定められた発光パルスの発振動作を制御する回路構成を示す。例えば、同期信号が「ＨＩＧＨ」レベルにあるときは発振動作を許可し、「ＬＯＷ」レベルにあるときは、発振動作を停止する。すなわち、同期信号が「ＬＯＷ」レベルから「ＨＩＧＨ」レベルに転移した時点から点灯回路内部の発振動作が開始されることになるために前記同期信号に同期した発振制御を可能にしたものである。図１０は、図９記載の各部のタイミングを表す図である。
【０００６】
なお、ＯＮ／ＯＦＦ信号の入力については、図７に示したが、その信号を入力によりインバータを動作させ、ランプの点灯を制御する信号である。
【０００７】
近年の画像読取装置は、ディジタル方式が主流である。これは、従来のアナログ方式と比較して大きく異なる点は、画像の読み取りセンサとしてＣＣＤなどの受光素子を使用していることである。従来の複写機などで使用されてきたアナログ方式とは光源からの光により感光体を帯電させることでトナーを付着させ、紙に転写することで複写されるものである。
【０００８】
したがって、１度の読み取り動作で複写できる枚数は１枚である。多数枚複写するときは、複写する枚数と同じ回数読み取り動作を行う必要がある。一方、ディジタル方式は、ＣＣＤなどの受光素子を使用し、ディジタル処理することで記憶蓄積できるために１度の読み取り動作で多数複写することができる。さらに画像を電子データとして処理できるため電子メールや電子媒体への記憶が可能となる。
【０００９】
ディジタル方式のカラー原稿の画像読取装置における同期信号の概要を説明する。ディジタル方式の画像読取装置では、画像を希ガス蛍光ランプで照射し、その反射光を、縮小光学系を介してＣＣＤなどの受光素子で読み取る。このとき画像の所定の１ラインごとにデータをＣＣＤへ取りこみ、画像上を走査しながら順次読み取る方式を採用している。カラー画像の読み取りにおいては、白色光を放射する光源が必要である。
【００１０】
一般に蛍光ランプにおいて赤・青・緑の蛍光体を混合し、白色光を放射させる手法が用いられる。蛍光体はそれぞれ特有の残光時間をもっている。この３色の蛍光体のうち、特に青色蛍光体は、ＢａＭｇ２Ａｌ２Ｏ３：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋などが知られるが、一般に残光時間が短く、１ｍｓ以下である。このため青色の発光と他の２色のバランスが色再現性に強く影響する。
【００１１】
例えば１ラインのスキャン時間を２００μｓのとき、発光周波数が７０ｋＨｚであるとスキャン時間内に約１３回乃至１４回のパルス発光が起きうる。このときの同期信号と光波形の関係を図１１に模式的に示す。青色蛍光体の残光は短いので、発光パルス周期内において減衰することを示した。実際には１発光周期において光量が０まで低下することはないが、図では説明の簡略化のために１発光周期内に０まで低下するものとした。
【００１２】
受光センサの受光周期は、１ラインの読み取り周期である。この「ＨＩＧＨ」レベルの時間において光信号がＣＣＤへ入射し、画像として読み取られる。図では、１ラインの読み取り周期内における発光パルス数がａ）１４回とｂ）１３回を示してある。この光量差は、次式で概略計算される。
（１４−１３）×Ｓ／１４×Ｓ＝７％、    Ｓ：１パルスあたりの光量
これは画像むら、色むらを引き起こし、画像読取装置としては好ましくない。経験的には、この光量差は、３％以内であることが好ましい。
【００１３】
次に、同期信号は、希ガス蛍光ランプをパルス状に点灯する場合に、読み取り画像をスキャンニング時、１ラインの読み取り周期内において同一の光量を確保するために１ライン間の点灯パルス数を概ね同一にするための信号である。
【００１４】
同期の方式としては、入力された信号により、一時インバータの動作（発振）を停止し、読み取り開始時とパルス発光のタイミングを合わせる手法と１ライン読み取り周期におけるパルス発光数を同じに制御する（ＰＬＬ）方式がある。前者は特開２００１−１１０５８７号公報に、後者は特開２０００−３２３２９２号公報に記載されております。
【００１５】
また、光量調整信号は、ランプ光量のばらつきの補正、画像の読み取りスピードやＣＣＤのダイナミックレンジを有効に使用するため、など使用状態に合わせて適正なランプの光量を調整する信号である。光量調整については、特開２００１−０８５１８２号公報に記載されている。なお、前記特開２００１−１１０５８７号公報には、同期信号と遅延回路により光量調整することが記載されている。
【００１６】
従来、前記２つの制御は、別々の目的のために考案されたものであり、市場の要求として、両者を同時に使用することがなかった。特に光量調整については、画像読み取り装置としての用途が開発されていないために、画像読み取り用の希ガスランプを用いた点灯装置として採用されることは稀であった。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００１−１１０５８７号公報
【特許文献２】
特開２０００−３２３２９２号公報
【特許文献３】
特開２００１−０８５１８２号公報
【特許文献４】
特開平１１−３１２５９６号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、読み取りスピードに応じた光量の調整を行い、画像読み取り時の省電力を図るなどの画像を読み取る個々の目的に応じた光量の調整をするという最近の市場の要求がある。このとき、同期信号と光量調整信号とＯＮ／ＯＦＦ信号の３つの信号を別々に操作することは、シーケンスが複雑であり、回路仕様としても簡略化する必要がある。
【００１９】
さらに特開２００１−０８５１８２号公報に記載された回路においては、発光パルスの周波数を調整して任意に光量調整することが記載されている。特開平１１−３１２５９６号公報においては、受光センサの受光周期に合わせてスイッチング素子の駆動信号の動作を揃える回路、すなわち同期動作が記載されている。特開２０００−３２３２９２号公報においては、同期信号周期内に一定の発光パルスを生成する回路が記載されている。なお、前記公報は、光量調整動作および同期信号による動作を各々独立して動作することを前提としている。
【００２０】
最近、画像読取装置において各々の読み取りモードに応じた妥当な光量で動作することにより省エネルギーを達成しようという要求がある。具体的には読み取りモードというのは、読み取り速度や解像度に関するものである。そこで前記、光量調整信号による光量調整と特にカラー原稿読み取りにおいては受光センサ受光周期との同期を同時に行う必要がある。前記公報の手法で光量調整と同期を実現しようとすると各々の目的に応じた２つの信号、すなわち光量調整信号と同期信号が点灯電源装置に入力されることが必要になる。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、新しい用途としていくつかの読み取りモードにおいて受光センサの受光周期を変化、すなわち複数の同期信号を使用し、読み取りスピードを適宜選択する場合、各々の同期信号の周波数に応じて必要な光量が異なること、しかもその光量は同期信号に１：１に対応すればよいこと、に着目して、同期信号の周波数を判別することにより適宜、必要な光量を選択、すなわち光量調整を行うとともに従来の同期も行う機能を盛り込んだ希ガス蛍光ランプ点灯装置を提供することにある。この点灯装置により、同期信号と光量調整信号の２つの信号を入力することなく、同期信号という１つの信号で、同期動作と光量調整動作を同時に行うことを提供するものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、希ガス蛍光ランプと所定の受光周期で走査される画像読取用受光センサとを備えた画像読取装置に適用される希ガス蛍光ランプ点灯装置であって、該点灯装置は、該希ガス蛍光ランプにパルス電圧を印加、あるいはパルス電流を注入して点灯させるものであって、該画像読取用受光センサからの受光周期信号を受信して、該受光周期信号で該希ガス蛍光ランプを点灯させ、また該受光周期信号に関係づけられる光量調整信号を演算出力し、該光量調整信号に基づいて希ガス蛍光ランプを点灯することを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置とする。
ここで、受光周期信号に関係づけられる光量調整信号とは受光周期信号の周波数に対応して異なった光量にする信号のことである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
図１（ａ）に本発明の説明のためのブロック図を示す。読取装置からの受光周期信号（同期信号）を分岐回路で分岐して同期信号と調光信号とする。調光信号と呼称しているが、同期信号と等価の信号である。調光信号は周波数判別回路へ入り、周波数判別回路は当該調光信号に対応した点灯周波数を演算し、光量調整信号を出力する。光量調整信号はインバータ回路に入力し、インバータ回路からランプへ電力供給される。
図１（ｂ）はインバータ回路の細部を説明するブロック図である。この回路は、説明のためにスイッチングレギュレータなどに用いられる制御回路２０を使用することを前提に記載されたものである。一般の制御回路では、発振周波数を決めるための端子としてＲＴ，ＣＴ端子を設けてある。この制御回路２０外部に接続された抵抗とコンデンサにより充放電回路を形成し、発振動作をさせるものである。ＲＴとは、前記抵抗を接続する端子を示し、ＣＴとは、前記コンデンサを接続する端子を示す。制御回路２０では、充放電の時定数によりスイッチングレギュレータの発振周波数が決められるように設計されているものが一般的である。
【００２４】
まず、回路の構成を説明する。スイッチ素子であるＱ１を含んだ高周波発生回路とＱ１を適宜、制御するＰＷＭ制御回路部（制御回路）２０で構成される。高周波発生回路にはＶｃｃおよびＧＮＤが入力される。またＰＷＭ制御部にはランプの点灯・消灯を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号と前記、同期信号が入力される。
【００２５】
該ＰＷＭ制御回路部２０には、時定数を決定するＲＴ端子とＣＴ端子がある。時定数は、ＲＴ端子に接続されたＲＴ１、ＲＴ２、Ｑ３で構成された抵抗成分とＣＴ端子に接続されたＣＴ・Ｑ２で構成された静電容量成分とで構成される。
一方、同期信号は、同期を構成する静電容量成分の構成部（ＣＴ・Ｑ２）と周波数を変更するための抵抗成分の構成部（ＲＴ１、ＲＴ２、Ｑ３）に分岐される。分岐回路は、たとえばダイオードなどにより相互干渉を避けるように構成される。
【００２６】
次に、回路動作について説明する。まず、ＶｃｃとしてＤＣ２４Ｖがインバータ回路に入力される。次に原稿読取装置（不図示）から点灯装置に入力される受光周期信号すなわち同期信号が入力される。さらにＯＮ／ＯＦＦ信号が入力されることにより、ＰＷＭ制御回路２０が発振動作し、ＦＥＴなどのスイッチ素子Ｑ１がＯＮ／ＯＦＦするように繰り返し動作し、パルストランスＴ１を介して、ランプ１１にパルス状の電圧が印加され、ランプ１１が点灯する。
【００２７】
同期信号とは、読取素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）の読み取り周期、すなわち原稿面を走査する周期と一致した周期を表す信号である。読み取り周期は、原稿面を走査するときの１単位を構成するものであり、原稿の読み取り解像度に関係する。すなわち光量が大きく、読み取り周期が長いほど、１単位のＳ・Ｎ比が大きくなり、解像度は高くなる。
【００２８】
同期信号は、矩形状のパルス信号で印加されるものとして以下説明する。本特許にてこの信号の形態について規定するものではない。この同期信号は、分岐回路により、同期動作のために使用する同期信号と光量調整に使用される同期信号と等価な調光信号に分岐される。ここで調光信号と呼んでいるのは光量調整信号を周波数判別回路の入力信号であり、周波数判別回路により演算し、光量調整信号を生成する信号のことである。図１（ｂ）には、ダイオードで干渉を防止した例が図示されている。同期信号は、発振停止信号として制御回路２０のＣＴ端子に接続される。
【００２９】
図１（ｂ）では同期信号が「ＨＩＧＨ」レベルのときにスイッチング素子Ｑ２がＯＮし、ＣＴの電荷を放電し、両端を０Ｖ（ゼロボルト）にし、発振をリセットする。このことにより、Ｑ２のＯＮ期間においては発振が停止される。このことにより同期信号の「ＨＩＧＨ」レベルの期間は、ランプが消灯している。一方、同期信号は分岐回路で同期信号と調光信号に分けられ、その調光信号が周波数判別回路に入力され、周波数判別回路は光量調整信号を出力し、切替回路のＱ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００３０】
つまり、同期信号の周波数によりスイッチング素子Ｑ３を０Ｎした場合には、ＲＴに接続された抵抗値は、ＲＴ１とＲＴ２の並列抵抗値となり、発振周波数は高い値になる。つまり照度が高くなる。また、Ｑ３をＯＦＦした場合には、ＲＴの値はＲＴ１単独の値となり、周波数が遅くなり、照度は低くなる。この抵抗（ＲＴ）の値を適宜選択することにより、光量調整の幅は、任意に選択することができる。
【００３１】
たとえば、５ｋＨｚと１０ｋＨｚの２つの読み取り周波数があり、その周波数に一致した同期信号が入力される。同期信号と発光パルス信号のタイミングチャートを図２に示す。図２（ａ）は同期信号の周波数が５ｋＨｚのときに、発光パルスの周波数が１２０ｋＨｚとしたときのタイミングチャートである。このとき照度は、３０，０００  ｌｘ（ルックス）となるようなランプで構成するとする。なお、この照度は、希ガス蛍光ランプの管面から８ｍｍの距離での測定値で規定した値である。
【００３２】
入力された同期信号は、分岐回路を経由して、周波数判別回路は、「ＨＩＧＨ」レベル信号を出力し、Ｑ３をＯＮさせる。このためＰＷＭ制御回路２０のＲＴ端子に接続されたＲＴ１とＲＴ２の合成抵抗で決定される時定数となり、発振周波数は高くなる。
【００３３】
図２（ｂ）は同期信号の周波数が１０ｋＨｚ、発光パルスの周波数が１００ｋＨｚとしたときのタイミングチャートである。前記ランプの照度は、周波数に概ね比例するため照度は、概ね２５，０００  ｌｘ（ルックス）となる。入力された同期信号で、周波数判別回路は、「ＨＩＧＨ」レベル信号を出力し、Ｑ３をＯＮさせる。このためＰＷＭ制御回路２０のＲＴ端子に接続されたＲＴ１のみで決定される時定数となり、発振周波数は低くなる。なお、周波数判別回路を適宜選択すれば、Ｑ３を能動的に動作させることも可能であり、同期信号周波数に応じて連続的に発振周波数を選択することも可能である。
【００３４】
一方、同期信号は、分岐回路を経由して、ＰＷＭ制御回路２０のＣＴ端子に接続されたＱ２のベースに接続されている。すなわち、同期信号の「ＨＩＧＨ」レベルの期間にＱ２はＯＮし、ＣＴの電荷を引き抜き、ＰＷＭ制御回路２０の発振が停止する。同期信号が「ＬＯＷ」レベルになるとＱ２がＯＦＦすることにより、再び発振を開始する。この動作により、１同期信号周期における発振開始の時点が一致することとなり、ランプの点灯は、同期信号と同期することになる。
【００３５】
［実施例２］
図３は、前記実施例１で示した周波数判別回路の細部の実施例を示したものである。ここでは、積分器を経由して比較器に調光信号を入力し、切り替え信号の論理を反転させた例を示した。周波数信号である調光を積分し、所定の電圧に変換し、比較器で２値判別し、切替回路でＲＴの値を切り替えるものである。この周波数判別回路は、周波数−電圧変換器を用いることもできる。
【００３６】
［実施例３］
同様に３種の周波数の同期信号を判別し、３段階の光量調整を行うことも可能であることを図４に示す。この回路では、ＲＴ１と並列にＲＴ２、ＲＴ３を配置し、Ｑ２およびＱ３，Ｑ３´のＯＮ／ＯＦＦにより、所定のＲＴ（抵抗）値を得るものである。
【００３７】
［実施例４］
図５は、プッシュプル方式のスイッチング電源回路を外部電極式希ガス蛍光ランプの点灯装置に応用した本願の一実施例である。プッシュプル方式の点灯装置は、２つのＭＯＳ  ＦＥＴなどのスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２とＰＷＭ制御回路２０、パルストランスＴ１および外部電極式希ガス蛍光ランプ１１から構成されている。
【００３８】
ＭＯＳ  ＦＥＴなどのスイッチ素子であるＱ１，  Ｑ２を制御回路（ゲート信号生成回路）２０により交互に開閉させることにより、外部電極式希ガス蛍光ランプ１１に交流電圧波形を印加し、その立上り時間および立下り時間においてパルス状の電流を該希ガス蛍光ランプ１１に流すように動作する。
【００３９】
この図５では、前記同期信号を光量調整信号とする手段は、前記図１と同様である。一方、同期動作については、１同期周期、すなわち受光センサ受光周期間における発光パルス数を一定に保持する回路（特開２０００−３２３２９２号公報）を使用している。
【００４０】
図１２に、この発光パルス数を一定に保持する回路の構成を示す。位相比較器は、外部同期信号Ｓｙｎｃと分周器により分周された周波数可変発振器の発振信号の位相とを比較し、その位相差に応じて周波数可変発振器の発振位相は外部同期信号Ｓｙｎｃにより位相ロックされる。周波数可変発振器の発振信号は、ゲート信号生成回路に入力され、ゲート信号生成回路の出力により、インバータ回路のスイッチ素子が開閉し、ＤＣ電源が出力する直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ回路が出力する交流電圧は、昇圧トランスを介して外部電極式希ガス蛍光ランプ１１に印加され当該ランプ１１が点灯する。
【００４１】
なお、光量調整の方法としては周波数を変更することによるものが最も有効であるが、前記希ガス蛍光ランプ点灯装置の前段に昇圧回路や降圧回路を設け、安定化された電圧を点灯装置に入力するような回路を構成した場合、その電圧を前記同期信号により、変化させることで光量を変化させることも可能である。
【００４２】
さらに、本実施例においては、比較器による演算回路を例示したが、マイクロコンピュータなどを使用して、同期周波数を電圧変換し、それに応じてインバータの発振周波数を変化させることも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、希ガス蛍光ランプを用いた画像読み取り装置の画像の読み取りスピードに応じた光量の調整を行うこと、あるいは画像読み取り時の省電力を図るなどの、画像を読み取る個々の目的に応じた光量調整をするという課題に対して、同期信号と光量調整信号の２つの信号を各々独立して入力することなく、光量調整動作と同期動作を１つの同期信号で行うことができる。１つの信号で同期動作と光量調整動作を行うため、画像読み取り装置のシーケンスが非常に簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例のブロック図を示す。
【図２】同期信号と発光信号のタイミングチャートの一例を示す。
【図３】本発明の第二の実施例を示す。
【図４】本発明の第三の実施例を示す。
【図５】本発明の第四の実施例を示す。
【図６】外部電極式希ガス蛍光ランプの概略構成を示す。
【図７】フライバック方式の点灯装置の構成を示す。
【図８】フライバック方式の点灯装置の光量調整回路の構成と回路各部の波形を示す。
【図９】フライバック方式の点灯装置の同期回路の構成を示す。
【図１０】図９の回路の各部の波形を示す。
【図１１】同期動作の必要性を説明する図を示す。
【図１２】プッシュプル方式の同期回路の構成を示す。
【符号の説明】
１１  外部電極式蛍光ランプ
１２、１２´  外部電極
１３  放電容器
１４  蛍光物質層
２０  ＰＷＭ制御回路部
Ｔ１  パルストランス（昇圧トランス）
Ｑ１、Ｑ１´、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ３´、Ｑ４  スイッチ素子
３０  可変周波数発信器
４０  電流検出素子
【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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