(57)【要約】【課題】  省スペース化を図ると共に、安定した画質の画像を形成する。【解決手段】  搬送ベルトを張架しているロールのうち１つを転写のためのロールとして併用する。このロールの硬度はアスカーＣで７０°以下であり、また、このロールによって搬送ベルトが張架されている部分におけるロールとベルトの合成硬度はアスカーＣで７８°以下であることが望ましい。このようにすれば、従来は搬送ベルトのフラットな面に転写のための専用ロールを取り付けていたのに対し、そのような専用ロールを取り付ける必要がなくなるから省スペース化を図ることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周回移動させられつつトナー像が転写される転写ベルトと、
記録媒体を搬送する搬送ベルトと、
前記転写ベルトから前記記録媒体へトナー像が転写される位置において前記転写ベルトの内周に接するように配置される転写ロールと、
前記転写ベルト及び前記搬送ベルトを挟んで前記転写ロールと対向する位置に、前記搬送ベルトの内周に接するように配置される転写張架ロールとを備え、
前記転写張架ロールは、
少なくともそのロール表面が所定の弾性を有した材料によって形成されており、
該転写張架ロールが前記搬送ベルトを張架することによって該搬送ベルトの搬送方向を変化させるような位置に配置されている画像形成装置。
【請求項２】
前記搬送ベルトは所定の弾性を有している請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写張架ロールの硬度はアスカーＣ７０°以下である請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写張架ロールによって搬送ベルトが張架されている部分における、該ロールの硬度と該ベルトの硬度との合成硬度がアスカーＣ７８°以下である請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写張架ロールの外径は１６ミリメートル以上である請求項２記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転写張架ロールの単位体積あたりの電気抵抗率が前記搬送ベルトの単位体積あたりの電気抵抗率以下である請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記転写張架ロールは単一の発泡層によって構成されている請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記転写張架ロールを構成する複数層のうち少なくとも一つは発泡層である請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記搬送ベルトと前記転写ベルトとは、該搬送ベルトが前記転写張架ロールよって張架されることによって該搬送ベルトから該転写張架ロールに最も大きい力が加わる部分以外の部分で接触する請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置においてトナー像を記録媒体に転写するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、まず、感光体等の像担持体に形成されたトナー像が中間転写ベルトに１次転写され、次いで、この中間転写ベルトから記録紙にトナー像が２次転写され、さらにこのトナー像が記録紙に定着させられるようになっている。
ここで、図７は、トナー像が２次転写される転写部周辺の構成を示した図である。図７において、トナー像が１次転写された中間転写ベルト１は、矢印Ａ方向に周回移動させられる。中間転写ベルト１の内周には、２次転写を行うための転写ロール２が配置されている。一方、記録紙Ｐを搬送するための搬送ベルト３は、２つの張架ロール４ａ，４ｂによって張架されている。中間転写ベルト１及び搬送ベルト３を挟んで転写ロール２と対向する位置には、対向転写ロール５が設けられている。転写ロール２と対向転写ロール５との間には図示せぬ電源によって電圧が印加され、これによって、転写ロール２と対向張架ロール５との間に、即ち、中間転写ベルト１と搬送ベルト３とが接触する領域（以下、転写領域という）に転写電界が形成される。このようにして形成された転写電界の作用によって中間転写ベルト１から記録紙Ｐにトナー像が２次転写されることになる。
【０００３】
ところで、画像形成装置においては、装置全体をより小型化するために様々な工夫がなされており、上記のような転写部の構成に関しても更に省スペース化を図ることが好ましい。そこで、例えば図８に示すように、１つのロール４ａが搬送ベルト３を張架する張架ロールとしての役割と転写電界を形成する対向転写ロールとしての役割とを単体で担うようにすれば、点線で囲まれた空間の分だけ省スペース化を図ることができるはずである。このような図８に示したものと類似した構成は、例えば特許文献１〜特許文献７の図面に開示されている。
【０００４】
しかしながら、搬送ベルト３を張架する張架ロール４ａ，４ｂは、搬送ベルト３を安定的に周回移動させることを目的として金属によって形成されているのが一般的であるため、これをそのまま対向転写ロールとして使用すると、次のような問題が発生し得る。即ち、金属によって形成されたロールはほとんど変形しないため、ロールの取り付け位置が少しでもずれると、上記のような転写領域を適切に形成することができず、転写不良を起こす可能性がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２３４８７４号公報
【特許文献２】特開平３−２３１２７３号公報
【特許文献３】特開平５−３３３７２３号公報
【特許文献４】特開平１０−７４０００号公報
【特許文献５】特開平１０−３１９７４１号公報
【特許文献６】特開平１１−２３６７９号公報
【特許文献７】特開２００３−９１１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、省スペース化を図ることができると共に、安定した画質の画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、周回移動させられつつトナー像が転写される転写ベルトと、記録媒体を搬送する搬送ベルトと、前記転写ベルトから前記記録媒体へトナー像が転写される位置において前記転写ベルトの内周に接するように配置される転写ロールと、前記転写ベルト及び前記搬送ベルトを挟んで前記転写ロールと対向する位置に、前記搬送ベルトの内周に接するように配置される転写張架ロールとを備え、前記転写張架ロールは、少なくともそのロール表面が所定の弾性を有した材料によって形成されており、該転写張架ロールが前記搬送ベルトを張架することによって該搬送ベルトの搬送方向が変化させるような位置に配置されている画像形成装置を提供する。
この画像形成装置によれば、転写張架ロールが搬送ベルトを張架する役割と転写電界を形成する役割とを単体で担うので、装置内の省スペース化を図ることができる。また、転写張架ロールは所定の弾性を有しているので、中間転写ベルトと搬送ベルトとが接触する領域（転写領域）を適切に形成することが可能となる。
【０００８】
本発明の好ましい態様においては、前記搬送ベルトは所定の弾性を有している。搬送ベルトが例えばゴムベルトのような弾性を有している場合、樹脂製のベルトよりも柔らかいので、上記転写領域を適切に形成することが可能となる。
【０００９】
前記転写張架ロールの硬度はアスカーＣ７０°以下であり、また、前記転写張架ロールによって搬送ベルトが張架されている部分における、該ロールの硬度と該ベルトの硬度との合成硬度がアスカーＣ７８°以下であることが望ましい。このような硬度を得るためには発泡層によってロールを構成すればよい。例えば前記転写張架ロールを単一の発泡層によって構成するか、或いは、前記転写張架ロールを構成する複数層のうち少なくとも一つは発泡層にすればよい。
張架転写ロールがアスカーＣ７０°以下のような比較的柔らかいロールである場合、上記転写領域を適切に形成することが可能となる。また、搬送ベルトとしてゴムベルトのような弾性ベルトを用いた場合、転写張架ロールによって張架されているベルト部分の上から転写張架ロールのアスカーＣが７８°以下の場合、上記転写領域を適切に形成することができる。
また、上記転写領域を適切に形成するためには、前記転写張架ロールの外径は16ｍｍ以上であることが望ましい。
【００１０】
搬送ベルトの単位体積あたりの電気抵抗率が転写張架ロールの単位体積あたりの電気抵抗率よりも低いと、電流は転写張架ロールへは流れず、搬送ベルトを介して近傍の張架ロールへ流れてしまう。このように搬送ベルトのベルト面方向に電流が流れると画質欠陥が起きる。従って、転写張架ロールの単位体積あたりの電気抵抗率が搬送ベルトの単位体積あたりの電気抵抗率以下であることが望ましい。
【００１１】
また、搬送ベルトに加わる張力の作用により、その搬送ベルトを張架している転写張架ロールに対しても力が加えられる。このとき、転写張架ロールに対して最も大きい力が加えられるロール部分はその力によって潰されてしまい、実効的な硬度が大きくなってしまう。このように転写張架ロールの硬度が大きくなってしまうと、転写領域を適切に形成することができない虞がある。そこで、搬送ベルトと転写ベルトとは、搬送ベルトが転写張架ロールよって張架されることによって搬送ベルトから転写張架ロールに最も大きい力が加わる部分以外の部分で接触することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態においては、搬送ベルトとして、弾性体によって形成されたベルトを使用し、２次転写に使用する張架ロールとして、弾性体によって形成されたロールを使用する。従来においては、張架ロールを弾性のある柔らかい材質によって形成した場合、搬送ベルトの駆動が安定せず、いわゆるウォーク（蛇行）が発生する可能性があるという理由で、張架ロールには金属ないし非常に高い硬度の材質によって形成されたロールしか用いられてこなかった。しかしながら、発明者らは後述する実験によって、張架ロールが弾性を有していたとしても、ある一定の硬度（剛性）を有していれば、上記問題が許容範囲内にあることを見出した。
【００１３】
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係る画像形成装置１００の構成について説明する。画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋはそれぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンダ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色およびブラック（Ｋ）色の各色のトナー像を形成する。中間転写ベルト２０は、複数の各種ロール３０によって張架されており、これらロール３０によって矢印ａ方向に周回移動させられる。このように周回移動させられる中間転写ベルト２０には、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋによって形成されたトナー像が重ね合わされるようにして１次転写される。
【００１４】
収容トレイ４０から送り出された記録紙は、複数の搬送ロール５０によって搬送路Pathを矢印ｂ方向に搬送される。転写装置６０は、中間転写ベルト２０に１次転写されたトナー像を、搬送路Path上を搬送される記録紙に２次転写する。定着器７０は、記録紙に２次転写されたトナー像を加熱および加圧することによって紙面に定着させる。トナー像が定着させられた記録紙は、矢印ｃ方向に沿って排出トレイ８０に排出させられる。
【００１５】
次に、図２は転写装置６０の構成を示す図である。
転写装置６０は、中間転写ベルト２０の内周に接するように配置された転写ロール６１と、転写ロール６１のシャフト６１ａに接続された電源６５と、記録紙を搬送するための搬送ベルト６２と、搬送ベルト６２を張架するためにこのベルト内周に接するように配置された張架ロール６３、６４とを備えている。ここでいう「張架」とは、張架ロール６３，６４が搬送ベルト６２の搬送方向（移動方向）を変化させるような位置に配置されていることによって、搬送ベルト６２に張力が加えられているような状態をいう。図２に示す例では、搬送ベルト６２の移動方向は、張架ロール６３、６４のそれぞれによって反転させられているから、「張架」していると言える。これに対し、例えば図７に示す対向転写ロール５は、搬送ベルト３の搬送方向をなんら変化させておらず、ベルト内周に単に接しているだけであるから、「張架」しているとは言えない。
これらの張架ロール６３、６４のうち、張架ロール６３は、中間転写ベルト２０及び搬送ベルト６２を挟んで転写ロール６１と対向する位置に設けられており、トナー像の２次転写に利用されるので、以下では「転写張架ロール６３」という。この転写張架ロール６３の金属製のシャフト６３ａは接地されており、図示しないモータによって回転駆動させられる。一方、張架ロール６４は、トナー像が２次転写された記録紙を搬送ベルト６２から剥離させるための役割を担うから、以下では、「剥離張架ロール６４」という。この剥離張架ロール６４は、接地された金属製のシャフト６４ａを中心として回転自在となっている。
【００１６】
中間転写ベルト２０と搬送ベルト６２とは、転写ロール６１と転写張架ロール６３とによって互いに押しつけられることによって接触している。この接触領域が転写領域Ｇである。この転写領域Ｇに発生する摩擦力と、前述したモータの駆動力とにより、搬送ベルト６２は中間転写ベルト２０の周回移動に同期して矢印ｄ方向に周回移動させられる。さらに、電源６５によって転写ロール６１と転写張架ロール６３との間に電圧が印加されてこれらの間に電界が形成され、この電界の作用によって中間転写ベルト２０から記録紙にトナー像が２次転写される。
【００１７】
なお、転写領域Ｇと、転写張架ロール６３のベルト巻き付き中心とは同じ位置ではないことがのぞましい。ここで、「転写張架ロール６３のベルト巻き付き中心」とは、図３に示すように、転写張架ロール６３と搬送ベルト６２が接触し始める位置Ｐ１，Ｐ２から転写張架ロールの周方向に沿って等しい距離にある位置Ｐのことである。搬送ベルト６２に加わる張力（テンション）Ｔによって転写張架ロール６３に加えられる力Ｆは上記の位置Ｐにおいて最も大きくなる。従って、転写張架ロール６３自体が力Ｆの方向に弾性変形してつぶれる量もこの位置Ｐにおいて最も大きくなるはずである。転写張架ロール６３は潰されてしまうとその実効的な硬度が大きくなるから、このような位置Ｐと転写領域Ｇとが重なると、転写張架ロール６３の弾性がうまく機能せずに、適切な転写領域を形成することが難しくなってしまう。よって、本実施形態では、転写領域Ｇと、転写張架ロール６３のベルト巻き付き中心（位置Ｐ）とが重ならないようにしている。
【００１８】
発明者らは、上記のような構成の画像形成装置１００を用いて、次のような条件で実験を行った。
中間転写ベルト２０は、ポリイミドに抵抗調整剤としてのカーボンブラック等の導電材を分散した樹脂によって形成されている。この中間転写ベルト２０の厚さは１００（μm）である。転写ロール６１は、抵抗調整剤としてのカーボンブラックを分散させた導電性EPDM （Ethylene Propylene Diene Methylene Linkage：エチレンプロピレンジエン三元共重合体）によって形成されている。この転写ロール６１の硬度はアスカーＣ７５°である。搬送ベルト６２は、抵抗調整材としてのカーボンブラックを分散させたクロロプレンとEPDMの混合ゴムによって形成されており、厚さが４５０（μｍ）であり、張力を加えていない状態のベルト長が２６４（ｍｍ）であり、デュロメーター硬度７３°である。転写張架ロール６３は、少なくともそのロール表面が所定の弾性を有した材料によって形成されている。ここでは、エピクロルヒドリンゴムもしくはウレタンゴムをイオン導電材もしくはカーボンブラックもしくはその両者で抵抗調整した単層発泡ゴムロールであり、シャフト６３ａの径がφ１４（ｍｍ）であり、ロール外径がφ２８（ｍｍ）である。転写領域Ｇを適切に形成するためには、転写張架ロール６３のロール外径はφ16（ｍｍ）以上であることが望ましい。このような転写張架ロール６３として、硬度がアスカーＣ５°〜１００°の範囲内にあるものを幾つか用意した。このような硬度の転写張架ロール６３を得るためには、上記のように転写張架ロール６３を単一の発泡層によって構成するか、或いは、転写張架ロール６３を複数層によって構成し、そのうちの少なくともいずれか１の層を発泡層にすればよい。ただし、アスカーＣ１００°の転写張架ロール６３としてはＳＵＳによって形成したものを用いた。また、剥離張架ロール６４はＳＵＳ（Steel  Use  Stainless）によって形成されており、外径はφ１５（ｍｍ）である。
【００１９】
ここで、図４は、上記のような構成の搬送ベルト６２と転写張架ロール６３の電気抵抗の大小関係を、電流密度を横軸にとって示した図である。おいて、◇印が搬送ベルト６２の電気抵抗を示しており、□印が転写張架ロール６３の電気抵抗を示している。また、◇印を連ねた実線を延長した点線、及び□印を連ねた実線を延長した点線は、実線部分の傾きから予想される電気抵抗を示している。搬送ベルト６２の単位体積あたりの電気抵抗率が転写張架ロール６３の単位体積あたりの電気抵抗率よりも低いと、電流は転写張架ロール６３へは流れず、搬送ベルト６２を介して近傍の張架ロール（ここでは剥離張架ロール６４）へ流れる。このように搬送ベルト６２のベルト面方向に電流が流れると画質欠陥が起きてしまう。従って、転写張架ロール６３の単位体積あたりの電気抵抗率が搬送ベルト６２の単位体積あたりの電気抵抗率以下であることが望ましい。図４を参照すれば、電流密度が等しい場合、搬送ベルトの電気抵抗率＞転写張架ロールの電気抵抗率という関係を満たした状態で上記実験が行われていることを確認することができる。
【００２０】
本実験では、まず、転写ロール６１と転写張架ロール６３とが押しつけられることによって互いに相手方のロールに食い込む量を標準で０．８（mm）に調整しておく。次いで、ロール軸の一端側と他端側とで上記の食い込み量に徐々に差をつけていきながら、記録紙に形成される画像の画質を確認する。そして、良好な画質を維持することが可能な、食い込み量の差の最大値（以下、許容最大食い込み量という）を特定する。この許容最大食い込み量が大きいほど許容範囲が広いことになるので好ましい。
実験には、濃度１００％のブルーの全面チャートと、記録紙送り方向の両端部と中央部に８ポイントのライン(縦と横の十字で、色はレッド、ブルー、グリーン，ブラック)を配したラインチャートの二種類を用いた。全面チャートは一般的な転写性を検証するために、ラインチャートは転写領域Ｇにおいて圧力が集中することによって発生する「虫食い」と呼ばれる画質欠陥を検証するために用いた。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
上記のような実験を様々な硬度（アスカーＣ５°〜１００°）の転写張架ロール６３を用いて行った結果を表１に示す。例えば、転写張架ロール６３の硬度がアスカーＣ２０°の場合、ロール軸方向両端の食い込み量の差が最大±０．５（ｍｍ）であっても（即ち、ロール軸の一端側の食い込み量が０．３（ｍｍ）であり、他端側の食い込み量が１．３（ｍｍ）であっても）、良好な画質を実現することができた。また、搬送ベルト６２のウォークも発生しなかった。従って、表１における「判定」欄には「良好」を意味する「◎」が表記されている。なお、表１における「転写張架ロールと搬送ベルトの合成硬度」とは、転写張架ロール６３によって搬送ベルト６２が張架されている部分における、この転写張架ロール６３の硬度と搬送ベルト６２の硬度との合成硬度のことである。
【００２３】
これに対し、転写張架ロール６３の硬度がアスカーＣ７０°の場合には、ロール軸方向両端の食い込み量の差が最大±０．１（ｍｍ）でぎりぎり良好な画質を実現することができた。従って、表１における「判定」欄には「普通」を意味する「△」が表記されている。そして、転写張架ロール６３の硬度がアスカーＣ１００°の場合、ロール軸方向両端の食い込み量の差が無い場合であっても良好な画質を実現できなかった。従って、表１における「判定」欄には「不良」を意味する「×」が表記されている。
【００２４】
以上の実験結果から、転写張架ロール６３の硬度がアスカーＣ７０°よりも低い場合、ないし、転写張架ロールと搬送ベルトの合成硬度がアスカーＣ７８°よりも低い場合には、良好な画質が実現できるので好ましいということが言える。なお、転写ロール６１として、発泡層の上にカーボンブラックで導電性を付与したEPDM(厚さ2mm)をチュービングした二層ロールを使用した実験を行ったが、上記とほぼ同様の結果を得ることができた。
【００２５】
ところで、上述した画像形成装置１００は中間転写ベルト２０を用いて転写を行うタイプ（以下、ベルト転写タイプという）であったが、これ以外にも、図５に示すように、中間転写ドラム１０１から搬送転写ベルト６２上の記録紙にトナー像を転写するタイプ（以下、ドラム転写タイプ）も考えられる。しかしながら、ベルト転写タイプはドラム転写タイプと比較して次のような利点があるため、ベルト転写タイプを採用するのが望ましい。
【００２６】
記録紙にトナー像が転写されると、その記録紙を転写搬送ベルト６２から剥離させた後に次の搬送路へと向けて搬送する。このときの剥離のしやすさは、記録紙の搬送ベルトに対する吸着の度合いと、中間転写体（中間転写ベルト２０または中間転写ドラム１０１）の曲率とが要因となって定まる。前者の要因はベルト転写タイプであってもドラム転写タイプであっても同じであるが、後者の要因は両タイプによって異なる。
【００２７】
記録紙にはいわゆるコシがあるので、その記録紙の端部は中間転写体の曲率半径が小さいほど中間転写体から剥離しやすい。即ち、ベルト転写タイプにおいては、図６（ａ）に示すように、中間転写ベルト２０の曲率半径（つまり転写ロール６１の半径）は比較的小さい。つまり、中間転写ベルト２０と搬送ベルト６２は転写領域Ｇを過ぎると角度θで急に離れていく。一方、ドラム転写タイプにおいては、図６（ｂ）に示すように、中間転写ドラム１０１の曲率半径は比較的大きいので、中間転写ドラム１０１と搬送ベルト６２は転写領域Ｇを過ぎると、角度θよりも小さい角度θ’で離れていくことになる。記録紙には、前述したように自身のコシと搬送ベルト６２との電気的吸着力が作用するから、ベルト転写タイプの方が記録紙を中間転写体から剥離させやすい。従って、記録紙を速やかに搬送することができる。もちろん、ドラム転写タイプにおいてもそのドラムの曲率半径を小さくすればよいのであるが、画像形成プロセスの効率面を考慮すると、中間転写ドラム１０１の曲率（半径）をあまり小さくするのは無理である。従って、本発明は中間転写ベルトを用いて転写を行う画像形成装置に適用するのが望ましい。
【００２８】
以上述べた実施形態によれば、搬送ベルト６２を張架しているロールのうち１つを転写のためのロールとして併用する。このようにすれば、従来は搬送ベルトのフラットな面に転写のための専用ロールを取り付けていたのに対し、そのような専用ロールを取り付ける必要がなくなるから、省スペース化を図ることができる。また、中間転写ベルト２０を用いているので、記録紙の剥離のしやすさという観点からも好ましい。
なお、上述の説明においては、トナー像が転写される記録媒体の一例として記録紙を挙げて説明したが、これ以外にも、例えばＯＨＰフィルム等のプラスティック、木材、布などの種々の材料を記録媒体として用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】同画像形成装置が備える転写装置周辺の構成を示す図である。
【図３】転写張架ロール６３のベルト巻き付き中心と転写領域との位置関係を説明する図である。
【図４】搬送ベルトと転写張架ロールの単位体積あたりの電気抵抗率を示す図である。
【図５】同実施形態における中間転写ベルトに代えて中間転写ドラムを用いた場合の転写部分周辺の構成を示す図である。
【図６】中間転写ベルトを利用した場合と中間転写ドラムとを利用した場合の違いを説明する図である。
【図７】従来の転写部周辺の構成を示す図である。
【図８】従来よりも省スペース化を狙って改善した構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ・・・画像形成ユニット、２０・・・中間転写ベルト、４０・・・記録紙トレイ、６０・・・転写装置、６１・・・転写ロール、６２・・・搬送ベルト、６３・・・転写張架ロール、６４・・・剥離張架ロール、６５・・・電源、７０・・・定着装置。
【図１】
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【図２】
2005107419.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005107419.tif 000008
【図６】
2005107419.tif 000009
【図７】
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【図８】
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