(57)【要約】インクジェットプリンティング・モジュール（４）が液体接着剤を用いることなく製造されてモジュールの構成要素を接着する。モジュール（４）は熱可塑性接着要素（３０、３０’）を含み得る。
2004519359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットプリンティング・モジュール製造方法であって、
表面を有するインクジェットプリンティング・モジュールの第１構成要素を熱可塑性接着要素に接触させる工程と、
前記表面を加熱して前記表面を前記熱可塑性接着要素に接着させる工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記表面及び前記熱可塑性接着要素に圧力を加える工程をさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
圧力が加熱の間に加えられることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記表面及び前記熱可塑性接着要素が液体接着剤を実質的に必要としないことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
表面を有する前記インクジェットプリンティング・モジュールの第２構成要素を前記熱可塑性接着要素に接触させる工程と、
前記表面を加熱して前記表面を前記熱可塑性接着要素に接着させる工程と、
をさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記インクジェットプリンティング・モジュール前記第１構成要素が圧電素子であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記熱可塑性接着要素が電極パターンを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記圧電素子がチタン酸ジルコン酸鉛であることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記熱可塑性接着要素が１ミクロンから１５０ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記熱可塑性接着要素が１０ミクロンから１２５ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記熱可塑性接着要素が２０ミクロンから５０ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記熱可塑性接着要素が粘着性ポリイミドを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記インクジェットプリンティング・モジュールが、インクチャネルと、前記チャネル内でインクを噴射圧力にかけるために配置される圧電素子と、前記圧電素子の活性化のために配置される電気接点とを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記インクジェットプリンティング・モジュールは一連のチャネルを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記熱可塑性接着要素は前記インクチャネルに亘って配置され、フィルタを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記フィルタは複数の開口部を有するユニットの連続パターンを含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記ユニット間の領域は少なくとも５０ミクロンであることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記モジュールはオリフィスプレートを含み、前記方法には前記オリフィスプレートに亘って保護片を接着する工程が更に含まれることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記オリフィスプレートは前記保護片に隣接する熱可塑性接着物質を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記保護片は前記オリフィス片に隣接する熱可塑性接着物質を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
インクジェットプリンティング・モジュール製造方法であって、
表面を有するインクジェットプリンティング・モジュールの第１構成要素を熱可塑性接着要素に接触させる工程と、
表面を有する前記インクジェットプリンティング・モジュールの第２構成要素を前記熱可塑性接着要素に接触させる工程と、
前記表面を加熱して前記表面を前記熱可塑性接着要素に接着させる工程と、
を含む方法。
【請求項２２】
前記表面及び前記熱可塑性接着要素に圧力を加える工程をさらに含む請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
圧力が加熱の間加えられることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記表面及び前記熱可塑性接着要素が液体接着剤を実質的に必要としないということを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記インクジェットプリンティング・モジュールの前記第１構成要素が圧電素子であることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
前記インクジェットプリンティング・モジュールは、インクチャネルと、前記チャネル内でインクを噴射圧力にかけるために配置される圧電素子と、前記圧電素子の活性化のために配置される電気接点とを含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
前記熱可塑性接着要素は前記インクチャネルに亘って配置され、複数の開口部を有するユニットの連続パターンを備えたフィルタを含み、前記ユニット間の領域が少なくとも５０ミクロンであることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記モジュールはオリフィスプレートを含み、前記方法は前記オリフィスプレートに亘って保護片を接着する工程を更に含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２９】
表面を有する圧電素子及び前記表面に加熱接着された熱可塑性接着要素を含むインクジェットプリンティング・モジュール。
【請求項３０】
前記熱可塑性接着要素が、前記圧電素子の前記表面に加熱接着された第１表面とインクジェットプリンティングモジュール構成要素の表面に加熱接着された第２表面とを含むことを特徴とする請求項２９記載のインクジェットプリンティング・モジュール。
【請求項３１】
前記熱可塑性接着要素が電極パターンを含むことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
前記圧電素子がチタン酸ジルコン酸鉛であることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
前記熱可塑性接着要素が１ミクロンから１５０ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３４】
前記熱可塑性接着要素が１０ミクロンから１２５ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３５】
前記熱可塑性接着要素が２０ミクロンから５０ミクロンの間の厚さを有することを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３６】
前記熱可塑性接着要素が粘着性ポリイミドを含むことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３７】
インクチャネルと、前記チャネル内でインクを噴射圧力にかけるために配置される圧電素子と、前記圧電素子の活性化のために配置される電気接点とを含むことを特徴とする請求項２９記載のインクジェットプリンティング・モジュール。
【請求項３８】
一連のチャネルをさらに含むことを特徴とする請求項３７記載のインクジェットプリンティング・モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明はインクジェットプリンティング・モジュールに関する。
【０００２】
【背景技術】
インクジェットプリンティング・モジュールは開口部からインクを基板方向において噴射する。インクは圧電式インクジェットプリンティング・モジュールによって生成される一連の滴下として噴出され得る。特定のプリンティング・モジュールの一例は、それぞれ６４ノズルから成る４つのグループで２５６ノズルを有し得る。圧電式インクジェットプリンティング・モジュールはモジュール本体、圧電素子、及び圧電素子を駆動する電気接点を含む。通常、モジュール本体は長方形の部材であって、インク用のポンプ室（チャンバー）の役目をする一連のインクチャネルがその表面に機械加工されている。圧電素子は、本体表面に亘って配置され、インクを噴射するためのポンプ室のインクを加圧するようにポンプ室に対応し得る。モジュールの構成要素は液体エポキシ系接着剤などの液体接着剤を用いて互いに接着され得る。
【０００３】
【発明の概要】
インクジェットプリンティング・モジュールが、概して、モジュールの構成要素を接着するための液体接着剤を用いることなく製造された。モジュールは熱可塑性接着要素を含み得る。
１つの特徴では、インクジェットプリンティング・モジュールを製造する方法は、１つの表面を有するインクジェットプリンティング・モジュールの第１構成要素を熱可塑性接着要素に接触させる工程と、該表面を加熱して該表面を熱可塑性接着要素に接着させる工程と、を含む。この方法は該表面及び熱可塑性接着要素に圧力を加えることを含み得る。圧力は加熱の間に加えられ得る。この方法は１つの表面を有するインクジェットプリンティング・モジュールの第２要素を熱可塑性接着要素に接触させる行程と、該表面を加熱して該表面を熱可塑性接着要素に接着させる行程も含み得る。
【０００４】
別の特徴では、インクジェットプリンティング・モジュールは１つの表面を有する圧電素子と該表面に熱接着された熱可塑性接着要素とを含む。熱可塑性接着要素は、圧電素子の表面に熱接着された第１表面と、インクジェットプリンティング・モジュール要素の１つの表面に熱接着された第２表面とを含み得る。
熱可塑性接着要素は、粘着性ポリイミドまたはフッ化エチレンプロピレン共重合体などの熱可塑性接着要素を含む。熱可塑性接着要素は１ミクロンから１５０ミクロン、１０ミクロンから１２５ミクロン、または２０ミクロンから５０ミクロンの厚さを有する。熱可塑性接着要素は、例えば、構成要素の１つの面上の金属被覆フィルムとして電極パターンを含み得る。
【０００５】
インクジェットプリンティング・モジュールの第１構成要素は圧電素子であり得る。圧電素子はチタン酸ジルコン酸鉛であり得る。モジュールは、インクチャネルと、チャネル内のインクを噴射圧力にかけるために配置される圧電素子と、圧電素子の活性化のために配置される電気接点とを含み得る。モジュールは一連のチャネルを含み得る。熱可塑性接着要素はインクチャネルに亘って配置され、フィルタを含み得る。フィルタはユニットの繰り返しパターンを含み、ユニットは少なくとも５０ミクロンのユニット間領域を有する複数の開口部を有している。ユニットは六角形であり得る。
【０００６】
モジュールはオリフィスプレートを含み得る。保護片がオリフィスプレートに接着され得る。オリフィスプレートまたは保護片のいずれかは熱可塑性接着物質を含み得る。
熱可塑性接着要素は、粘着性ポリイミドまたはフッ化エチレンプロピレン共重合体などの熱可塑性接着物質を含み得る。熱可塑性接着要素がフレキシブルプリント回路を含む粘着性ポリイミドであるとき、インクジェットプリンティング・モジュールを形成する処理ステップ数は減じられ、インクジェットヘッド組立経費を削減し得る。熱可塑性接着要素は様々な物質に接着され、液体接着剤と比較してより一層の粘着力を与え得る。熱可塑性接着要素は多種多様のインク及び流体と融和性があり、インクジェットプリンティング・モジュールを様々な物質と融和性のあるものにする。熱可塑性接着要素は、接着温度に高められると、個々の接着剤、特に液体接着剤を用いることなく、他の物質に接着し得る。圧力が加えられると接着性が高まる。
【０００７】
１つ以上の実施例の詳細が添付図面及び以下の説明において示される。本発明の他の特徴及び利点は説明と図面とから、及び請求項から理解されるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
インクジェットプリンティング・モジュールは、概して、本体の噴射領域に亘って位置する圧電素子を含む。噴射領域は本体内のポンプ室（チャンバー）の一部であり得る。フレックスプリントなどのポリマーがポンプ室を密封し得る。電極などの電気接点が圧電素子の表面上に配置され得る。圧電素子は各噴射領域にわたる。電圧が電気接点に印加されると、圧電素子の形が噴射領域において変化して、対応するポンプ室内でインクを噴射圧力にかける。インクはポンプ室から噴射されて基板上に正確に付着する。
【０００９】
インクジェットプリンティング・モジュールの構成要素はフィルムなどの熱可塑性接着要素または表面処理要素を用いてそれに接着され得る。フィルムまたは表面は、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）または宇部興産から市販されているＵＰＩＬＥＸ  ＶＴなどの粘着性ポリイミドフィルムなどの熱可塑性接着要素であり得る。粘着性ポリイミドは、例えば、米国特許第５，７２８，４７３号において説明され、その全体が参照としてここに組み込まれている。熱可塑性接着要素は室温及び室内圧力で固体であって、処理が容易である。熱可塑性接着要素は組立工程において容易に統合され、短いサイクル時間で接着される。液体接着剤が使用されないので、溶剤及び他の揮発性材料が除去されて、組立工程はより清潔になるだろう。熱可塑性接着要素は結合されるべき部品の間に簡単に挿入され得る。
【００１０】
熱可塑性接着要素で接着することは液体接着剤の使用を排除し、モジュール処理を単純化できる。構成要素間の接着は、組立部を形成するために構成要素表面を接触させ、組立部に熱と圧力を加えることによって形成され得る。接着は数分で完成する。熱可塑性接着要素の熱可塑性物質は接着処理の間ほとんど流れず、５０ミクロン程度の粘着層が用いられる。接着によって１０−１００ミクロン程度の小さな幅の狭い領域に亘って密封がなされる。熱可塑性接着要素は液体接着剤を含まないので、接着処理はモジュール内の細い通路をふさがない。熱可塑性接着要素によって、構成要素を互いに接着するために薄い層で液体接着剤を正確に塗る必要がなくなる。
【００１１】
圧電式インクジェットプリンティング・モジュールの一例は、米国特許第５，６４０，１８４号で開示されたモジュールなどのシアーモードモジュールであり、その全体の内容が参照としてここに組み込まれている。シアーモードモジュールにおける電気接点はインクチャネルに隣接する圧電素子の１つの面に配置され得る。図１Ａ、１Ｂ、及び２を参照すると、圧電式インクジェットヘッド２は、つば部１０に組み立てられる１つ以上のモジュール４を含み、つば部１０にはマニホールドプレート１２及びオリフィスプレート１４が取り付けられる。インクはつば部１０を通ってモジュール４の中へ導かれる。モジュール４は活性化されて、オリフィスプレート１４上の開口部１６からインクを噴射する。インクジェットプリンティング・モジュール４は本体２０を含み、それは焼結炭素あるいはセラミックなどの物質でできている。複数のチャネル２２は機械加工であるいは本体２０の中に加工されてポンプ室を形成する。インクは本体２０内に加工されたインク充填通路２６を通って、ポンプ室を満たす。本体２０の対向面は可塑性ポリマーフィルム３０及び３０’で覆われ、それらは本体２０のポンプ室に亘って配置されるべく構成された一連の電気接点３１及び３１’を含む。電気接点３１及び３１’はリード線に接続され、順に、フレックスプリント３２及び３２’に接続され得る。フレックスプリントは駆動統合回路３３及び３３’を含む。フィルム３０及び３０’は（例えば、宇部興産から市販されているＵＰＩＬＥＸ  Ｓ、ＵＰＩＬＥＸ  ＶＴなどのＵＰＩＬＥＸ等の）フレックスプリントであり得る。フィルム３０及び３０’は本体に２０に密封されている。フィルム３０及びフレックスプリント３２は単一のユニット（図示せず）かまたは示されたような２つのユニットであり得る。１つ以上の構成要素２０、３０、３０’、３４、及び３４’の間の表面は熱可塑性接着物質を含み得る。構成要素は粘着性物質から形成されるかまたは、表面が粘着性物質で処理されるだろう。代わりに、図３を参照すると、熱可塑性接着フィルム９０が構成要素２０、３０、３０’、３４、及び３４’の間に配置される。構成要素は十分な温度と圧力で接着されて、例えば、１５０℃、２００℃、または２５０℃より高い温度及び接着を成すに十分な圧力で構成要素が互いに接着される。図４を参照すると、熱可塑性接着フィルム１００及び１０２が、例えばレーザを用いてパターン処理されて構成要素１０、１２、及び１４の間に配置される。
【００１２】
図２を参照すると、圧電素子３４はフィルム３０に亘ってレジストされる。圧電素子３４はフィルム３０に接する圧電素子３４側に電極４０を有する。電極４０はフィルム３０の５１側上の電気接点３１にレジストされ、電極が駆動統合回路によって個々に対応されることを可能にする。電極４０は圧電素子３４の表面上にあり得る。電極４０は圧電素子の表面上に配置されている導電金属を化学的にエッチングすることによって形成され得る。電極を形成する最適な方法は米国特許第６，０３７，７０７号にも開示され、その全体が参照としてここに組み込まれている。電極は銅、アルミニウム、チタニウム−タングステン、ニッケルクロム、または金などの導体でできているだろう。各電極４０はポンプ室を形成するために本体２０内のチャンネル２２に対応して配置されかつ対応する大きさになされる。各電極４０は細長い領域４２を有し、それは電極４０の周囲とポンプ室の両側及び端との間にすき間４３が存在するようにポンプ室の大きさよりわずかに狭い長さ及び幅を有する。これらの電極領域４２は、ポンプ室上の中央に置かれ、圧電素子３４のノズル領域を対象とする駆動電極である。圧電素子３４上の第２電極５２は、チャネル２２の外側と、従ってポンプ室の外側の本体２０の領域とに通常対応する。電極５２は共通の（グランド）電極であり得る。電極５２は（図示したような）櫛形であるか、または個々にアドレス可能な電極片であるだろう。フィルム電極及び圧電素子電極は、うまく電気接点を有し、フィルムと圧電素子とが容易に整合することに十分に一致する。フィルム電極は圧電素子を越えて伸び、駆動回路を含むフレックスプリント３２へのはんだ付けによる接続を可能にする。構成要素３０は熱可塑性接着物質から形成され得る。
【００１３】
圧電素子は単一のモノリシックチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）部材であり得る。圧電素子は印加された電圧によって生じる変位によってポンプ室からインクを駆動する。変位は、有る意味では、物質の分極の関数である。圧電素子は電界の印加によって分極される。分極プロセスは、例えば、米国特許第５，６０５，６５９号において説明され、その全体が参照としてここに組み込まれている。分極化の程度は印加された電界の強さと持続時間とに依存している。分極電圧が除去されると、圧電ドメインが調整される。
【００１４】
例えば噴射の間などの、電界の次の印加によって、印加された電界の強さに比例して形の変化が起こり得る。分極化の反対方向に印加された電界における変化が、分極を累積的にかつ連続的に低下させ得る。さらに、キュリー点へ圧電素子を熱することは、非極化あるいは、分極化の損失を生じ得る。接着温度は、圧電素子が接着前に分極されると圧電素子のキュリー点を下回り得る。
【００１５】
オリフィスプレートは、例えばポリイミドなどの熱可塑性接着要素などの自己接着物質から製造され得る。熱可塑性接着要素はインク及び洗浄物質の出現で安定する。熱可塑性接着要素から作られたオリフィスプレートは例えばレーザー励起を含むレーザアブレーション技術を用いて、または他の製造方法で製造され得る。オリフィスプレート保護片がノズルに亘って配置され製造の間及び使用前の汚染を防ぐ。保護片はＵＰＬＥＸ  ＶＴなどの熱可塑性接着物質であり得る。保護片は、接着の熱及び圧力を変化させることによってノズル噴出面に軽く接着されて、プリンティングモジュールが用いられるときに保護片をはがすために必要な接着の程度を実現する。保護片は金属、プラスチック、及びセラミックなど多種多様なノズル物質に適用され得る。オリフィスプレートが、例えばＵＰＩＬＥＸ  ＶＴなどの粘着ポリイミドなどの熱可塑性接着要素から作られているとき、例えばＵＰＬＥＸ  Ｓなどの別のポリイミドなどの別の物質の保護片がノズルに軽く接着され得る。
【００１６】
ＰＺＴ素子上に電極をパターン処理することは費用のかかる処理であるだろう。フレックスプリント及び回路基板はより費用をかけずにパターン処理され得る。フレックスプリントなどのポリマーフィルム上の電極パターンを圧電素子に接着することによって、圧電表面上の費用のかかる電極のパターン処理を避けることができる。導電粒子が電気的接触を高めるために圧電表面と電極との間の境界面に付加され得る。このタイプの処理は、例えば米国特許第６，０３７，７０７号で説明されている。フレックスプリントはＦＥＰまたは粘着性ポリイミドなどの熱可塑性接着物質であり、接着されると隣接の構成要素で密封される。接着によってポリマーフィルム上の電極との電気接点が改善され得る。熱可塑性接着要素が自己粘着ポリイミドなどの粘着ポリイミドから作られたフレキシブルプリント回路であるとき、表面は金属化されて、フレキシブルプリント回路の表面上に電極を形成する。熱可塑性接着要素が圧電素子の両側に接触すると、フレキシブルプリント回路上のパターン処理は電極及びモジュールの接地面の両方として機能し、圧電素子の表面上に電極を直接パターン処理する必要性を排除して、費用を削減する。
【００１７】
インクジェットプリンティング・モジュールはフィルタを含み、それはインク内の大きすぎる固形物がチャネルに入りモジュールの出口を詰まらせることを防ぐ。ホールパターンを有するフィルムがチャネルに亘って配置されてフィルタを形成し得る。図５を参照すると、先行技術によるフィルタのパターン２００はホール２０２の連続的なアレイである。ホールは平均２５−３０ミクロンの直径、及び中心から中心で４５ミクロンの間隔を有する。ホールのアレイは連続的であり２０００ミクロンの幅を有する。
【００１８】
粘着性ポリイミドなどの熱可塑性接着物質から製造されたフィルタは、例えば圧力や温度の元でモジュール内の他の部分に接着する。液体接着剤を排除することによって、接着剤があふれ出ることが少なくなるか、なくなって、フィルタリングすることが可能な表面領域が増加する。接着剤があふれ出ることがなくなると製造の信頼性が改善されて、フィルタ性能が改善される。製造過程が単純化され製造費用が安くなる。接着剤があふれ出ることがなくなると、チャネルに亘る広い領域をフィルタによって対象とすることが可能になる。図６を参照すると、各チャネルに対するフィルタはフィルタ３００のアレイを有し、それはモジュール内のチャネルを対象とする。フィルタは図５で示されたフィルタよりもチャネル断面のより高い割合を対象とする。フィルタ３００は複数の開口部３０２を含み、それは２５−３０ミクロンの直径を有し、４８ミクロン離れた距離Ｔの間隔がとってある。開口部３０２は例えば６角形の各辺に６つの開口部を有する６角形のパターンを形成する。フィルタの６角形は、少なくとも５０ミクロンの６角形の間の領域を有してエッジ間方法（ａｎ ｅｄｇｅ−ｔｏ−ｅｄｇｅ ｍａｎｎｅｒ）で配置され得る。各々の６角形はインクをフィルタリングするためにチャネルに亘って配置される。６角形のパターンは噴射の間のクロストークを減じるか排除し得る。６角形のパターンは製造も単純化しフィルタの製造許容誤差を緩和する。
【００１９】
多くの実施例が説明されてきた。他の実施例は以下の請求項の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】インクジェットプリンティング・モジュールを説明する概略図である。
【図１Ｂ】インクジェットプリンティング・モジュールを説明する概略図である。
【図２】インクジェットプリンティング・モジュールの一部を説明する概略図である。
【図３】インクジェットプリンティング・モジュールの一部を説明する概略図である。
【図４】インクジェットプリンティング・モジュールの一部を説明する概略図である。
【図５】フィルタを説明する概略図である。
【図６】フィルタを説明する概略図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【国際公開パンフレット】
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2004519359.tif 000011
2004519359.tif 000012
2004519359.tif 000013
2004519359.tif 000014
2004519359.tif 000015
2004519359.tif 000016
2004519359.tif 000017
2004519359.tif 000018
2004519359.tif 000019
2004519359.tif 000020
2004519359.tif 000021
2004519359.tif 000022
2004519359.tif 000023
2004519359.tif 000024
2004519359.tif 000025
2004519359.tif 000026
2004519359.tif 000027
2004519359.tif 000028
2004519359.tif 000029
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【国際調査報告】
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