(57)【要約】【課題】より単純かつ安価に具現することができるインクジェットプリンターヘッドの駆動装置及びその駆動方法を提供する。【解決手段】本発明は、インクジェットプリンターヘッドを駆動するためのパルス制御信号を生成して出力する制御部、パルス制御信号に応じてスイッチング動作し、所定レベルのスイッチング信号を出力するレベルスイッチング部及び前記スイッチング信号を組み合わせて生成された駆動波形を利用して、複数のノズルを選択的に制御する駆動部を含むインクジェットプリンターヘッドの駆動装置である。【選択図】図１
2012101529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットプリンターヘッドを駆動するためのパルス制御信号を生成して出力する制御部；
前記パルス制御信号に応じてスイッチング動作し、所定レベルのスイッチング信号を出力するレベルスイッチング部；
前記スイッチング信号を組み合わせて生成された駆動波形を利用して、複数のノズルを選択的に制御する駆動部を含むインクジェットプリンターヘッドの駆動装置。
【請求項２】
前記パルス制御信号は、
パルス幅変調信号である請求項１に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記パルス幅変調信号のデューティ比を制御して前記スイッチング信号の幅とレベルを調整する請求項２に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記パルス幅変調信号のデューティ比を制御して、前記駆動波形のライジング時間とフォーリング時間を調整する請求項２に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動装置。
【請求項５】
前記所定レベルのスイッチング信号を前記複数のノズルに選択的に印加するためにスイッチング動作する選択スイッチング部をさらに含む請求項１に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動装置。
【請求項６】
前記選択スイッチング部は、
前記複数のノズルに対応して複数で構成される請求項５に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動装置。
【請求項７】
前記選択スイッチング部は、
デマルチプレクサーである請求項５に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記複数のノズルからインクを選択的に吐出するために、前記選択スイッチング部のスイッチング動作を制御する選択制御信号を前記選択スイッチング部に出力する請求項５に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動装置。
【請求項９】
前記所定レベルのスイッチング信号は、
電圧レベルが基準レベル以上である請求項１に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動装置。
【請求項１０】
インクジェットプリンターヘッドを駆動するためのパルス制御信号を生成して出力する段階；
前記パルス制御信号に応じてスイッチング動作して所定レベルのスイッチング信号を出力する段階；
前記所定レベルのスイッチング信号を複数のノズルに選択的に印加するために、スイッチング動作して前記所定レベルのスイッチング信号を選択的に出力する段階；
前記出力されたスイッチング信号を組み合わせて生成された駆動波形で前記複数のノズルを選択的に制御する段階を含むインクジェットプリンターヘッドの駆動方法。
【請求項１１】
前記パルス制御信号は、パルス幅変調信号である請求項１０に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動方法。
【請求項１２】
前記インクジェットプリンターヘッドを駆動するためのパルス制御信号を生成して出力する前に、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制御して前記スイッチング信号の幅とレベルを調整する段階をさらに含む請求項１０に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動方法。
【請求項１３】
前記インクジェットプリンターヘッドを駆動するためのパルス制御信号を生成して出力する前に、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制御して前記駆動波形のライジング時間とフォーリング時間を調整する段階をさらに含む請求項１０に記載のインクジェットプリンターヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットプリンターヘッドの駆動装置及びその駆動方法に関し、より詳細には、パルス制御信号の入力を受けて高電圧のスイッチング信号を出力する高速のレベルスイッチング部を用いて、より単純かつ安価で具現が可能なインクジェットプリンターヘッドの駆動装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンターは、インクジェットプリンターヘッドに形成された多数のノズルを介して小さいインク滴を紙に噴霧して印刷する方式であり、この多数のノズルを介して所望の位置にインクが正確に噴射されるように構成される。
【０００３】
インクを噴射する方式は、圧力を利用した方式と熱を利用した方式があり、このうち圧力を利用した方式は圧電素子の上部電極及び下部電極に電位差が発生するように一定の電圧を印加し、この電位差による圧力差によってインクが噴射されるようにする。
【０００４】
このためにインクジェットプリンターヘッドの駆動装置は、デジタル−アナログコンバータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  ａｎａｌｏｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＤＡＣ）及び多段のアンプ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＡＭＰ）を含み、外部から印加される信号に応じてデジタル信号をアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を高電圧のアナログ信号に増幅して、インクジェットプリンターヘッドを駆動するための駆動信号を生成する。
【０００５】
しかし、上述した従来の駆動装置は多段のアンプを用いるため、マルチヘッドを具現する場合は駆動装置を具現するシステムが複雑になるという問題点があった。
【０００６】
これにより、製造コストが増加する問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２３７０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、パルス制御信号の入力を受けて高電圧のスイッチング信号を出力する高速のレベルスイッチング部を用いて、より単純かつ安価に具現することができるインクジェットプリンターヘッドの駆動装置及びその駆動方法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】
【０００９】
このために本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドの駆動装置は、インクジェットプリンターヘッドを駆動するためのパルス制御信号を生成して出力する制御部；前記パルス制御信号に応じてスイッチング動作し、所定レベルのスイッチング信号を出力するレベルスイッチング部；前記スイッチング信号を組み合わせて生成された駆動波形を利用して複数のノズルを選択的に制御する駆動部を含む。
【００１０】
ここで、前記パルス制御信号はパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）信号である。
【００１１】
また、前記制御部は、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制御して前記スイッチング信号の幅とレベルを調整する。
【００１２】
そして、前記制御部は、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制御して前記駆動波形のライジング時間（ｒｉｓｉｎｇ  ｔｉｍｅ）とフォーリング時間（ｆａｌｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）を調整する。
【００１３】
一方、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドの駆動装置は、前記所定レベルのスイッチング信号を前記複数のノズルに選択的に印加するためにスイッチング動作する選択スイッチング部をさらに含む。
【００１４】
ここで、前記選択スイッチング部は前記複数のノズルに対応して複数で構成される。
【００１５】
また、前記選択スイッチング部はデマルチプレクサー（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）である。
【００１６】
尚、前記制御部は、前記複数のノズルからインクを選択的に吐出するために、前記選択スイッチング部のスイッチング動作を制御する選択制御信号を前記選択スイッチング部に出力する。
【００１７】
この際、前記所定レベルのスイッチング信号は電圧レベルが基準レベル以上である。
【００１８】
本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドの駆動方法は、インクジェットプリンターヘッドを駆動するためのパルス制御信号を生成して出力する段階；前記パルス制御信号に応じてスイッチング動作して所定レベルのスイッチング信号を出力する段階；前記所定レベルのスイッチング信号を複数のノズルに選択的に印加するためにスイッチング動作して前記所定レベルのスイッチング信号を選択的に出力する段階；前記出力されたスイッチング信号を組み合わせて生成された駆動波形で前記複数のノズルを選択的に制御する段階を含む。
【００１９】
ここで、前記パルス制御信号はパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）信号である。
【００２０】
そして、前記インクジェットプリンターヘッドを駆動するためのパルス制御信号を生成して出力する前に、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制御して前記スイッチング信号の幅とレベルを調整する段階をさらに含む。
【００２１】
さらに、前記インクジェットプリンターヘッドを駆動するためのパルス制御信号を生成して出力する前に、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制御して前記駆動波形のライジング時間（ｒｉｓｉｎｇ  ｔｉｍｅ）とフォーリング時間（ｆａｌｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）を調整する段階をさらに含む。
【発明の効果】
【００２２】
上述のように本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドの駆動装置及びその駆動方法によると、従来のデジタル―アナログコンバータ及び複数のアンプを利用した方式に比べて、より単純に具現が可能であるため、マルチヘッドを用いる場合にもより容易にシステムを製作することができる長所がある。
【００２３】
これにより、製造コストを低減することができる長所がある。
【００２４】
また、駆動装置を小型化して製作することができるため、空間上の制約を少なくすることができる長所がある。
【００２５】
さらに、デューティ比を調節して高電圧スイッチング信号の幅とレベルを調整することができるため、インクジェットプリンターヘッドを駆動するための駆動波形を容易に調節することができる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドの駆動装置のブロック構成図である。
【図２】図１に図示した制御部から出力されるパルス制御信号を示すグラフである。
【図３】図１に図示したレベルスイッチング部から出力されるスイッチング信号を示すグラフである。
【図４ａ】充電及び放電状態による複数のスイッチング信号を示すグラフである。
【図４ｂ】図４ａに図示した複数のスイッチング信号を組み合わせた駆動波形を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドのノズルに印加される駆動波形をレベル毎に測定した結果を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドの駆動過程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。
【００２８】
従って、本明細書に記載された実施形態と図面に図示された構成は本発明のもっとも好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想の全部を代弁しているわけではないため、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
【００２９】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドの駆動装置のブロック構成図であり、図２は図１に図示した制御部から出力されるパルス制御信号を示すグラフを示す。
【００３１】
図１に図示したように、インクジェットプリンターヘッドの駆動装置１００は、制御部１１０、レベルスイッチング部１２０、選択スイッチング部１３０、駆動部１４０及び貯蔵部１５０を含んで構成される。
【００３２】
まず、インクジェットプリンターヘッドの駆動装置１００を説明する前にインクジェットプリンターヘッドに対して簡略に説明すると、インクジェットプリンターヘッドは、圧電素子（未図示）、圧電素子の上部及び下部に夫々備えられた第１及び第２電極（未図示）を含む。
【００３３】
圧電素子（Ｐｉｅｚｏ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｌｅｍｅｎｔ）は、圧電物質を焼結させた振動子であり、機械的力を加えると電気が発生し、逆に電気を加えると機械的力が発生して、ピエゾ電気素子ともいう。このような圧電物質の例としては、水晶、トルマリン、ロッシェル塩などがあり、最近開発されたチタン酸バリウム、リン酸二水素アンモニウム、酒石酸エチレンジアミンなどの人工結晶も圧電性が優れた圧電物質として用いられる。
【００３４】
このような圧電素子は、第１及び第２電極を介して駆動波形（Ｖｏ）が印加されると（即ち、両電極に電位差が存在すると）、伸長または伸縮される変形運動をして、ノズルを介して噴射されるインクを加圧する一種のポンプとして動作する。
【００３５】
以下、インクジェットプリンターヘッドの駆動装置１００の構成要素に対して説明する。
【００３６】
まず、制御部１１０はインクジェットプリンターヘッドの駆動装置１００を全般的に制御するマイコンであり、外部からインクジェットプリンターヘッドを駆動させるための外部信号（例えば、トリガ信号）が印加されると、パルス制御信号（ＰＣ）を生成して出力する。
【００３７】
ここで、パルス制御信号（ＰＣ）は図２に図示したように、デューティ比（ｄｕｔｙ  ｒａｔｉｏ）の調整が可能なパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）信号であり、電圧レベルが基準レベル未満である低電圧（Ｖ１）のデジタル（ｄｉｇｉｔａｌ）信号で構成される。
【００３８】
また、制御部１１０は、インクジェットプリンターヘッド、即ち、複数のノズル１４２：１４２ａ〜１４２ｎからインクを選択的に吐出するために選択スイッチング部１３０を制御する選択制御信号（ＳＣ）を出力するが、これは下記で選択スイッチング部１３０を説明する際より詳細に説明する。
【００３９】
レベルスイッチング部１２０は、制御部１１０から出力されたパルス制御信号（ＰＣ）に応じてスイッチング動作して所定レベルのスイッチング信号（ＨＳ）を出力する手段であり、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ―Ｏｘｉｄｅ―Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のようなスイッチング素子で構成されることができる。
【００４０】
より具体的に説明すると、レベルスイッチング部１２０は、制御部１１０から出力されたパルス制御信号（ＰＣ）がハイ（ｈｉｇｈ）状態であると、ターンオン（ｔｕｒｎ  ｏｎ）動作して高電圧のスイッチング信号（ＨＳ）を出力し、制御部１１０から出力されたパルス制御信号（ＰＣ）がロー（ｌｏｗ）状態であると、ターンオフ（ｔｕｒｎ  ｏｆｆ）動作してノズル１４２からインクが吐出されないようにする。
【００４１】
この際、レベルスイッチング部１２０はＭＯＳＦＥＴのようなスイッチング素子で構成されるため、スイッチング素子でスイッチング動作とともに低電圧を高電圧に増加させる役割も遂行することができる。
【００４２】
図３は図１に図示したレベルスイッチング部から出力されるスイッチング信号を示すグラフであり、図３に図示したように、所定レベルのスイッチング信号（ＨＳ）は電圧レベルが基準レベル以上である高電圧（Ｖ２）のスイッチング信号（ＨＳ）で構成され、図２のパルス制御信号（ＰＣ）と同一のデューティ比を有するようになるため、制御部１１０から出力されるパルス制御信号（ＰＣ）のデューティ比を調整してスイッチング信号（ＨＳ）の幅とレベルも調整することができる。
【００４３】
また、レベルスイッチング部１２０は高速で動作するため、従来の方式より早い速度でスイッチング信号（ＨＳ）を出力する。
【００４４】
選択スイッチング部１３０：１３０ａ〜１３０ｎは、制御部１１０から出力される選択制御信号（ＳＣ）によってターンオン（ｔｕｒｎ  ｏｎ）またはターンオフ（ｔｕｒｎ  ｏｆｆ）動作し、レベルスイッチング部１２０から出力されるスイッチング信号（ＨＳ）を選択的に駆動部１４０に印加する。
【００４５】
このような選択スイッチング部１３０ａ〜１３０ｎは複数のノズル１４２：１４２ａ〜１４２ｎに対応して複数で構成される。
【００４６】
より詳細に説明すると、インクを選択的に吐出するために制御部１１０からノズル１４２を制御するための選択制御信号（ＳＣ）が選択スイッチング部１３０ａ〜１３０ｎに印加されると、複数の選択スイッチング部１３０ａ〜１３０ｎのうち一部はターンオン動作し、残りはターンオフ動作して、レベルスイッチング部１２０から印加されたスイッチング信号を駆動部１４０を介してインクジェットプリンターヘッドに形成された複数のノズル１４２：１４２ａ〜１４２ｎに選択的に印加する。
【００４７】
そして、選択スイッチング部１３０ａ〜１３０ｎは一つの入力と多数の出力を有するデマルチプレクサー（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）で構成され、制御部１１０から出力された選択制御信号に応じて複数の選択スイッチング部１３０ａ〜１３０ｎが選択的にスイッチング動作し、それに相応するノズルからインクが吐出されるように制御する。
【００４８】
駆動部１４０は、出力されたスイッチング信号を組み合わせて生成された駆動波形を利用して複数のノズル１４２：１４２ａ〜１４２ｎを選択的に制御する。
【００４９】
図４ａは充電及び放電状態による複数のスイッチング信号を示すグラフであり、図４ｂは図４ａに図示した複数のスイッチング信号を組み合わせた駆動波形を示すグラフである。
【００５０】
図４ａ及び図４ｂを参照してより詳細に説明すると、インクジェットプリンターヘッドの各ノズル１４２：１４２ａ〜１４２ｎを駆動する駆動部１４０、即ち、インクジェットプリンターヘッドのアクチュエーターは等価的にキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）値を有するようになることによって、印加されるスイッチング信号は充電（ｃｈａｒｇｉｎｇ）及び放電（ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ）状態を繰り返す。
【００５１】
もし、パルス制御信号がハイ（ｈｉｇｈ）である場合をオン（ｏｎ）状態、パルス制御信号がロー（ｌｏｗ）である場合をオフ（ｏｆｆ）状態だとすると図４ａのような波形が生成される。
【００５２】
図４ａのようにインクジェットヘッドの各ノズル１４２：１４２ａ〜１４２ｎを駆動する駆動部１４０、即ち、インクジェットプリンターヘッドのアクチュエーターはキャパシタンス値を有するため、スイッチング信号（ＨＳ）が印加される場合、オン状態の間には充電されてオフ状態になる瞬間に放電が進行される。これにより、充電及び放電される信号は両端部では階段状にレベルが増加し、また減少する形状を有するようになる。
【００５３】
従って、スイッチング信号（ＨＳ）のデューティ比によって充電及び放電の時間が変わるため、これによって制御部１１０はパルス制御信号（ＰＣ）のデューティ比を調整して駆動波形（Ｖ３）の形態を可変することができる。
【００５４】
図４ａに図示した駆動波形の全体的な形態は図４ｂのように、ライジング時間（ｒｉｓｉｎｇ  ｔｉｍｅ）とフォーリング時間（ｆａｌｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）を有する一種の矩形波の形態を有するようになる。
【００５５】
このような矩形波のライジング時間及びフォーリング時間は上述したように、制御部１１０がデューティ比を制御することにより調整が可能である。
【００５６】
図５は本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドのノズルに印加される矩形波をレベル毎に測定した結果グラフであり、４０Ｖ、６０Ｖ、８０Ｖ、１００Ｖの電圧レベルによってインクジェットプリンターヘッドのノズルに印加される駆動波形を示す。
【００５７】
結論的に、複数のスイッチング信号（ＨＳ）を組み合わせると図５のような矩形波形態の駆動波形が生成されるため、従来のＤＡＣとアンプを利用して生成された信号の波形と殆ど類似の形態を有し、より単純かつ安価でシステムを具現することができるようになる。
【００５８】
貯蔵部１５０は一連の処理プログラムを貯蔵するロム（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及び演算結果を臨時貯蔵するラム（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を含む貯蔵手段であり、インクジェットプリンターヘッドの駆動装置１００を制御するための制御プログラムなどを貯蔵する。
【００５９】
下記では本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドの駆動過程に対して説明する。
【００６０】
図６は本発明の一実施形態によるインクジェットプリンターヘッドの駆動過程を示すフローチャートを示す。
【００６１】
図６を参照すると、制御部１１０は、外部からの信号（即ち、トリガ信号）の入力を確認（Ｓ６００）した後、外部信号が入力されると（Ｓ６００の「ＹＥＳ」）、パルス制御信号（ＰＣ）を生成して出力する（Ｓ６１０）。
【００６２】
この際、制御部１１０はパルス制御信号（ＰＣ）をインクジェットプリンターヘッドの駆動周波数に応じて周期的に出力して、パルス制御信号（ＰＣ）が周期的に連続して出力されるようにし、パルス制御信号（ＰＣ）はデューティ比（ｄｕｔｙ  ｒａｔｉｏ）の制御が可能なパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）信号で構成される。
【００６３】
そして、レベルスイッチング部１２０はパルス制御信号（ＰＣ）に応じてスイッチング動作し、所定レベルのスイッチング信号（ＨＳ）を出力する（Ｓ６２０）。
【００６４】
ここで、所定レベルのスイッチング信号（ＨＳ）は電圧のレベルが基準レベル以上である高電圧のスイッチング信号で構成され、スイッチング信号（ＨＳ）の幅とレベルを調整するために、制御部１１０はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティ比を調整することができる。
【００６５】
次に、制御部１１０から出力された選択制御信号（ＳＣ）に応じてスイッチング動作して、複数のスイッチング信号（ＨＳ）を選択的に出力する（Ｓ６３０）。
【００６６】
次に、駆動部１４０は、スイッチング信号（ＨＳ）を組み合わせて生成された駆動波形を利用して、インクジェットプリンターヘッドの複数のノズル１４２：１４２ａ〜１４２ｎを選択的に制御する（Ｓ６４０）。
【００６７】
この際、駆動波形のライジング時間（ｒｉｓｉｎｇ  ｔｉｍｅ）とフォーリング時間（ｆａｌｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）を調整して、パルス幅変調信号のデューティ比を制御することができる。
【００６８】
本発明は、上述したように好ましい実施形態を挙げて図示及び説明したが、上述の実施形態により限定されず、本発明の思想を外れない範囲内で当該技術分野にて通常の知識を有した者によって様々な変更及び修正が可能であろう。
【符号の説明】
【００６９】
１００  インクジェットプリンターヘッドの駆動装置
１１０  制御部
１２０  レベルスイッチング部
１３０ａ〜１３０ｎ  選択スイッチング部
１４０  駆動部
１４２ａ〜１４２ｎ  ノズル
１５０  貯蔵部
ＰＣ  パルス制御信号
ＨＳ  スイッチング信号
ＳＣ  選択制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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