(57)【要約】【課題】  有機ＥＬアレイを用いた電子写真方式の印刷装置において、有機ＥＬアレイの輝度低下にともなう印刷品質の低下を防止する。【解決手段】  感光体と、複数の発光素子が配列した発光素子アレイと、印刷データとエージングデータのうちの一方のデータを選択して前記発光素子アレイに入力する選択回路とを備え、  前記発光素子アレイは、選択されたデータを電流に変換して、決められた時間に前記発光素子に供給する駆動回路を含んでおり、  前記印刷データは、前記発光素子の点灯と消灯に対応する２値データであり、  前記エージングデータは、前記選択回路が前記印刷データを選択している期間に、前記発光素子の点灯もしくは消灯に対応する２値データが前記発光素子アレイに入力された回数に基づいて決定される多値データであることを特徴とする印刷装置。【選択図】  図５
2013099900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、複数の発光素子が配列した発光素子アレイと、印刷データからエージングデータを生成するエージングデータ生成回路と、印刷データとエージングデータのうちの一方を選択して前記発光素子アレイに入力する選択回路とを備えた印刷装置であって、
前記発光素子アレイは、前記入力されたデータを電流に変換して前記発光素子に供給する駆動回路を含み、
前記印刷データは、前記発光素子の点灯と消灯に対応する２値データ、または前記発光素子の点灯デューティに対応する中間調を含むデータ、であり、
前記エージングデータは、前記選択回路が前記印刷データを選択している期間に、前記発光素子の点灯もしくは消灯に対応する２値データが前記発光素子アレイに入力された回数、または、前記選択回路が前記印刷データを選択している期間に、前記発光素子アレイに入力される前記発光素子の点灯デューティに対応する中間調を含むデータもしくはその補数の総和、に基づいて決定される多値データであることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
前記多値データが、前記発光素子の消灯に対応する２値データが前記発光素子アレイに入力された回数、または前記発光素子の点灯デューティに対応する中間調を含むデータの補数の総和を、あらかじめ決められた階調数に量子化したデータであることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【請求項３】
前記多値データが、前記発光素子の点灯に対応する２値データが前記発光素子アレイに入力された回数と前記回数が最大の発光素子の前記回数との差、または前記発光素子の点灯デューティに対応する中間調を含むデータの総和と前記総和が最大の発光素子の前記総和との差を、あらかじめ決められた階調数に量子化したデータであることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記エージングデータを電流に変換して発光素子に供給する時間が、前記多値データの最高値を変換して得られる電流と、前記点灯に対応する２値データを変換して得られる電流との比で決定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の印刷装置。
【請求項５】
前記多値データの最高値を変換して得られる電流が、前記点灯に対応する２値データを変換して得られる電流より大きいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の印刷装置。
【請求項６】
前記発光素子が有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷装置、詳しくは複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた印刷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の印刷装置には、発光ダイオードや有機エレクトロルミネセンス素子などの発光素子を直線状に並べ、これを露光用ヘッドとして用いたものがある。レーザ光をポリゴンミラーで走査する露光方式と異なり、発光素子アレイからの光をレンズアレイを介して感光体面上に照射し、感光体の移動速度に応じた周期で露光を繰り返すことにより感光体面に潜像を形成する。発光素子アレイを用いることにより印刷装置全体が小型化され、騒音も少ない。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、長時間使用すると輝度が低下するという性質がある。有機ＥＬ素子アレイ全体で均一に輝度低下する場合は、輝度低下が１０％程度であっても印刷品質としては大きな問題にならない。しかし、一部の有機ＥＬ素子が他よりも長い時間点灯し続けるような印刷を繰り返すと、アレイの場所によって輝度低下の程度が違ってしまう。この場合には、輝度低下が１〜５％であっても印刷画像にスジ状のムラが生じてしまい、印刷品質の悪化を招いてしまう。
【０００４】
特許文献１は、印刷中の各有機ＥＬ素子の点灯回数をカウントし、各有機ＥＬ素子の点灯回数が揃うように、印刷後に追加点灯する発明を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
印刷後の追加点灯によって点灯回数をそろえようとすると、追加点灯の回数が多いときはそれだけ時間がかかる。追加点灯期間中は印刷が中断されるので、追加点灯時間が長いと単位時間当たりの印刷枚数が少なくなり、利用上の不便をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述した課題を鑑みたものであり、露光用ヘッドとして有機ＥＬアレイを用いた電子写真方式の印刷装置において、有機ＥＬアレイの輝度低下にともなうスジ状の印刷ムラを解消することを目的とする。
【０００８】
本発明は、感光体と、複数の発光素子が配列した発光素子アレイと、印刷データからエージングデータを生成するエージングデータ生成回路と、印刷データとエージングデータのうちの一方を選択して前記発光素子アレイに入力する選択回路とを備えた印刷装置であって、
前記発光素子アレイは、前記入力されたデータを電流に変換して前記発光素子に供給する駆動回路を含み、
前記印刷データは、前記発光素子の点灯と消灯に対応する２値データ、または前記発光素子の点灯デューティに対応する中間調を含むデータ、であり、
前記エージングデータは、前記選択回路が前記印刷データを選択している期間に、前記発光素子の点灯もしくは消灯に対応する２値データが前記発光素子アレイに入力された回数、または、前記選択回路が前記印刷データを選択している期間に、前記発光素子アレイに入力される前記発光素子の点灯デューティに対応する中間調を含むデータもしくはその補数の総和、に基づいて決定される多値データであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電流振幅を変調した追加点灯によって印刷中の点灯回数を補うので、追加点灯の時間が大幅に短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の印刷装置の概略図である。
【図２】本発明の印刷装置に用いられる露光ヘッドの概略図である。
【図３】本発明の印刷装置に用いられる有機ＥＬアレイの平面図である。
【図４】本発明の印刷装置に用いられる有機ＥＬアレイの回路図である。
【図５】本発明の印刷装置におけるデータ処理システムのブロック図である。
【図６】本発明の印刷装置におけるエージングデータの生成手順を示す図である。
【図７】本発明の印刷装置における別のエージングデータの生成手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る印刷装置の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）を例に取っているが、無機ＥＬ素子、ＬＥＤ，電界放出素子などの他の発光素子にも適用できる。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態である印刷装置の構成を示す概略図である。
【００１３】
記録ユニット１４は、感光材料が表面に塗布されたドラム状の感光体１５と、帯電器１６と、露光ヘッド１７と、現像器１８とを含んでいる。感光体１５の表面が帯電器１６で帯電させられ、露光ヘッド１７内にある発光素子アレイが発光して感光体１５を露光する。感光体の感光量は、露光照度と露光時間の積によって制御される。発光素子アレイの各発光素子は印刷データに応じて点灯または消灯される。発光素子が点灯し露光されたところは帯電がなくなり、感光体表面に静電潜像が形成される。
【００１４】
記録ユニット１４は、現像器１８によって静電潜像にトナーを付着させ、転写器１９によって静電潜像に付着したトナーを用紙１２に転写する。用紙１２は本体内の搬送ローラー１３によって記録ユニット１４に搬送される。記録ユニット１４で画像データが転写された用紙１２は、定着器１１０によってトナーが定着され、排出される。異なる色のトナーを備えた記録ユニット１４を複数並べ、用紙１２に順に印刷することでカラー画像を得ることもできる。
【００１５】
露光ヘッド１７の概略を図２に示す。
【００１６】
露光ヘッド１７は、有機ＥＬアレイ２１とレンズアレイ２２とが筐体２３によって一定距離で固定されたものである。有機ＥＬアレイ２１は、複数の有機ＥＬ素子２１１を図２の紙面に垂直に並べて形成されている。有機ＥＬ素子の並んだ方向は、感光体１５の回転軸と平行である。
【００１７】
レンズアレイ２２はロッドレンズ２２１を有機ＥＬ素子２１１と平行に多数個並べて形成される。レンズアレイ２２は有機ＥＬ素子２１１と感光体１５の間に位置し、有機ＥＬ素子２１１から出射した光が、ロッドレンズ２２１を介して感光体１５の表面で結像するようになっている。レンズアレイ２２中のロッドレンズ２２１の数は、有機ＥＬ素子２１１の数と同じでなくてもよい。
【００１８】
図３は有機ＥＬアレイ２１を発光面側から見た平面図である。
【００１９】
有機ＥＬアレイ２１は、線状に配列した４７２８個の有機ＥＬ素子２１１を備えている。有機ＥＬ素子２１１の配列ピッチは４２．３ｕｍであり、６００ｄｐｉの精細度の画像を形成することが可能である。有機ＥＬアレイ２１は、感光体１５上に、その移動に合わせて有機ＥＬ素子２１１と同じ４２．３ｕｍピッチで露光を繰り返す。Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）の用紙に、長辺２８７ｍｍ、短辺２００ｍｍの有効領域で印刷する場合、１ページあたり６７８５ライン分の印刷データが入力される。１ライン当たりの露光時間はプロセススピードで決まっており、１ページを４秒で印刷するためには６００ｕｓ／１ラインの時間で露光が行われる必要がある。この時間が有機ＥＬアレイの１回の発光時間になる。
【００２０】
図４は有機ＥＬアレイ２１の回路を示す図である。有機ＥＬアレイ２１は、有機ＥＬ素子２１１の他に、それと同数の駆動回路５２と、入力されるデータを各駆動回路に送る信号変換回路５１を含んでいる。
【００２１】
１ラインの印刷データは、クロック信号とともに信号変換回路５１に入力される。後述するエージングモードでは、印刷データの代わりにエージングデータが入力される。以下の動作は印刷モードとエージングモードで全く同じである。
【００２２】
信号変換回路５１は、クロック信号に同期してシリアルに入力されるデータをパラレルデータに変え、さらに適当なアナログ電圧に変換して情報線Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４７２８に出力する回路である。信号変換回路５１は不図示のシフトレジスタとＤ／Ａコンバータなどで構成することができる。
【００２３】
情報線Ｄａｔａ１は駆動回路５２に接続されている。他の列にも同様に情報線Ｄａｔａと駆動回路５２がある。
【００２４】
駆動回路５２は、２つのトランジスタＭ１１，Ｍ１２と保持容量Ｃ１１で構成されている。トランジスタＭ１１のソースは情報線Ｄａｔａ１に、ゲートはラッチ信号線Ｐ１に、ドレインは保持容量Ｃ１１の一端にそれぞれ接続されている。トランジスタＭ１２のゲートはトランジスタＭ１１のドレインに、ドレインは有機ＥＬ素子２１１のアノードにそれぞれ接続されている。トランジスタＭ１２のソースと保持容量Ｃ１１の他端とは電源電位Ｖｃｃに固定されている。
【００２５】
ラッチ信号線Ｐ１がＨ（ｈｉｇｈ）レベルになるとトランジスタＭ１１が導通状態（オン）になり、情報線Ｄａｔａ１のデータ信号が保持容量Ｃ１１に伝達される。次に、ラッチ信号線Ｐ１がＬ（ｌｏｗ）レベルになるとトランジスタＭ１１が非導通状態（オフ）になるが、保持容量Ｃ１１の電圧は保持される。トランジスタＭ１２はデータ信号の電圧によって決まる電流を生成して有機ＥＬ素子２１１に供給する。
【００２６】
印刷時に信号変換回路５１に入力される印刷データは２値データであり、有機ＥＬ素子２１１の点灯を指示する信号と消灯を指示する信号の２つのいずれかである。以下、便宜的に、点灯を１、消灯を０とする。点灯と消灯のそれぞれに対応した２つの電圧が情報線Ｄａｔａに出力される。
【００２７】
なお、印刷データが２値でなく中間調を含むデータであるときは、１ライン当たりの有機ＥＬ素子の点灯デューティを調節する。点灯デューティを変えるには、図４の保持容量Ｃ１１のトランジスタＭ１２とは反対側の端子にランプ電圧を与え、保持容量Ｃ１１の電圧によってトランジスタＭ１２のゲート電圧が閾値電圧に達する時間を変調する。または、トランジスタＭ１２と有機ＥＬ素子２１１の間にスイッチを設け、１ラインの露光中にこのスイッチのオン時間を印刷データに応じて調節することもできる。
【００２８】
図５は、本発明の印刷装置におけるデータ処理システムの構成を示すブロック図である。
【００２９】
データ処理システムは、選択回路６１、記憶回路６２、エージングデータ生成回路６３および制御回路６４を有している。
【００３０】
印刷装置は、印刷とエージングの２つのモードに切り替えられて動作する。
【００３１】
制御回路６４は、印刷モードとエージングモードを切り替えるモード制御信号を出力する。モード制御信号は、選択回路６１とエージングデータ生成回路６２に送られる。制御回路はまた、クロック信号を発生して有機ＥＬアレイ２１の信号変換回路５１に送る。
【００３２】
データ処理システムが印刷モードにあるかエージングモードにあるかによって、選択回路６１は、外部のホストコンピュータなどから入力される印刷データとエージングデータ生成回路６３で生成されるエージングデータのいずれか一方を選択し、選択した方のデータを有機ＥＬアレイに送る。印刷モードでは、選択回路６１が印刷データを選択して有機ＥＬアレイ２１に送り、有機ＥＬアレイ２１はその印刷データにしたがって画像を印刷する。エージングモードでは、選択回路６１がエージングデータを選択して有機ＥＬアレイ２１に送り、それによって有機ＥＬアレイの各有機ＥＬ素子が発光するが、印刷はしない。
【００３３】
有機ＥＬアレイ２１には画素（有機ＥＬ素子２１１と駆動回路５２の組を画素と呼ぶ）と同数のデータ信号がシリアルに入力され、それに従って各画素の有機ＥＬ素子２１１が点灯または消灯して感光体が露光される。印刷データは、同時に入力される制御信号に同期してラインごとに入力され、そのつど露光が行われる。印刷データは、有機ＥＬ素子２１１を点灯させる“１”の信号と、消灯させる“０”の信号のいずれかの２値データである。
【００３４】
印刷モード時に入力された印刷データは記憶回路６２に保存される。記憶回路６２は、選択回路６１が印刷データを選択している期間に、有機ＥＬアレイ２１の画素ごとに、点灯を示す“１”のデータが来た回数をカウントし記憶する。消灯を示す“０”のデータが来た回数をカウントし記憶回路６２に記憶させてもよい。印刷モードが終了し、エージングモードに切り替えられると、エージングデータ生成回路６３が、記憶回路６２に保存された内容をもとにエージングデータを作り、選択回路６１に送る。
【００３５】
決められた時間に印刷を続けそれが終了すると、あるいは決まった枚数の印刷を行いそれが終了すると、印刷装置は印刷モードからエージングモードに切り替えられる。
【００３６】
エージングモードになると、エージングデータ生成回路６３が、印刷モードで記憶回路６２に保存された印刷データの集計結果をもとにエージングデータを生成し、選択回路６１に出力する。選択回路６１は印刷データとエージングデータのうちのエージングデータを選択し、有機ＥＬアレイ２１に送る。
【００３７】
図６は、１ページ分の印刷データからエージングデータを生成する手順を示す図である。
【００３８】
図６（ａ）は、印刷モード中に入力された１ページ分の印刷データを示している。「画素番号」は有機ＥＬアレイ２１の画素番号１から１１までの画素を示し、「ライン番号」は第１行から６７８５行までのラインを示している。画素番号は１１列までしか示していないが、Ａ４サイズの用紙を印刷する有機ＥＬアレイでは４７２８個の画素がある。
【００３９】
図６（ｂ）は（ａ）の印刷データについての各画素の点灯回数である。（ｂ）は記憶回路６２に蓄えられている。エージングデータ生成回路６３は、記憶回路６２から（ｂ）を読み出し、以下の（ｃ），（ｄ），（ｅ）の値を算出する。
【００４０】
図６（ｃ）は全ライン数６７８５から（ｂ）の値を差し引いた数であり、画素が消灯状態にあった回数である。記憶回路６２に点灯回数でなく消灯回数が記憶されているときは、（ｃ）は（ｂ）の値をそのまま持ってくればよい。その場合は、全ライン数のデータを用いる必要がない。
【００４１】
（ｃ）の値はその画素を追加点灯すべき回数を示している。（ｃ）はエージングの元になるデータであり、エージングは（ｃ）の値に比例する電流を有機ＥＬ素子に流して行われる。
【００４２】
図６（ｄ）は、（ｃ）の値が最大である画素（図６の例では画素番号３の６７１４が最大であるとする）のデータを“２５５”として、これでその他の列のデータを規格化した結果である。画素番号１の場合、（５０７０／６７１４）＊２５５＝１９２．６、これを整数化して１９３とする。（ｃ）の消灯回数の値は（ｄ）で０〜２５５の整数に量子化される。
【００４３】
エージングデータ生成回路６３は（ｄ）の値をエージングデータとして出力する。エージングは、各列の有機ＥＬ素子に、一定の時間、この階調レベルに応じた電流を流すことにより行なわれる。エージングの時間は次の（ｅ）で説明する方法で決定される。
【００４４】
エージングデータ生成時の量子化の階調数はあらかじめ決められており、エージングによって発光素子の輝度が均一化される精度を決定する。印刷時の点灯回数に大きな差がない場合は、２５６階調でなく、６４階調、あるいはさらに小さい階調数で量子化してもよい。有機ＥＬ素子を印刷時の発光回数の多いほうと少ないほうに２分して、２値の階調でエージングしてもよい。
【００４５】
図６（ｅ）は、エージング時間、すなわちエージングモードで電流を流す時間を算出した結果である。この時間は、印刷モードの１ラインあたりの露光時間６００μｓに（ｃ）の最大値６７１４を掛けた値を、あらかじめ定められた一定の加速係数で割った値である。ここでは加速係数を５としたので、（ｅ）のエージング時間は
６７１４＊６００μｓ／５＝０．８０６秒
となる。
【００４６】
加速係数は、エージング時の階調レベルの最高値すなわち２５５に対応する電流と、印刷時の点灯データに対する電流の比である。この比が５のとき、エージング電流は印刷時の平均電流の５倍となり、エージング時は劣化が印刷時よりも５倍速く進むので、エージング時間は１／５でよい。
【００４７】
加速係数を１とし、エージング電流の最大値を印刷モードでの点灯電流と同じにすると、エージング時間は１ページの印刷時間と同じ位に長くなってしまう。エージング電流の最大値を印刷モードでの点灯電流より大きくすることによりエージング時間を短くすることができる。追加点灯の必要回数が少ない印刷データの場合は、加速係数を１に近い値にすることも可能である。
【００４８】
エージングデータは“０〜２５５”、“０〜６３”などの多値データであって、有機ＥＬアレイ２１は、この多値データを階調データとして電流振幅を変調させた駆動を行う。このため、信号変換回路５１は、２値の電圧だけでなく多値の電圧レベルが生成できるようなＤＡコンバータを備えていることが好ましい。
【００４９】
また、加速係数を１より大きくするときは、印刷モードより大きな最大電流がエージングモードで必要である。そのため、信号変換回路５１の出力する階調信号電圧の振幅は、印刷モードにおける２値信号の振幅より大きく設定される。これによってトランジスタＭ１２のゲートソース間電圧が大きくなり、大きなドレイン電流が流れる。
【００５０】
エージングが終了した後、記憶回路６２の内容は初期化され、印刷モードに戻る。
【００５１】
先に述べたように、印刷データが２値でなく中間調を含む場合、例えば印刷データが、点灯、半点灯、消灯の３段階に対応した３値である場合、においては、１ライン当たりの有機ＥＬ素子の点灯デューティを変調して中間の露光量を得ることができる。フルに点灯するときのデータを”１”、まったく点灯しないときのデータを”０”とし、中間の露光量に対応するデータをデューティに応じて０と１の間の数に割り当てると、２値の場合の点灯回数、すなわち図６（ｂ）の値に相当するのは、入力される全データの総和である。消灯回数、すなわち図６（ｃ）の値に相当するのは、各データの１に対する補数の総和に相当する。（ｄ）以下の手順は２値データの場合と同じである。
【００５２】
以上説明した手順でエージング電流とエージング時間を決定することにより、エージング時の発光強度は、従来技術における追加露光の発光強度の積算値と一致する。このようなエージングモードを追加することで、印刷モードとエージングモードを合わせた積算発光量が有機ＥＬアレイ内の全有機ＥＬ素子について同じになる、その結果、スジ状の印刷ムラは緩和され、印刷品位を長期的に維持することが可能となる。また、電流振幅を変調し、一定の時間でエージングを行うことにより、エージングに要する時間を印刷時間に比べて短くすることができる。
【００５３】
図６で説明したエージングデータの生成方法では、白い紙に黒の文字で書かれた文書など、黒く印刷される箇所（有機ＥＬ素子の消灯回数）が少ない画像の場合は、エージング時間は短く、かつ印刷データによって大きくは変わらない。逆に、全面が黒に近い画像のような、消灯回数が点灯回数より圧倒的に大きい印刷データが入力されると、エージング時間が長くなってしまう。印刷装置としては、どのような印刷データが入力された場合でも、エージング時間を短く保つことが好ましい。
【００５４】
図７は、図６とは別のエージングデータの生成手順を示す図である。図７と同じ部分には同じ符号をつけた。
【００５５】
図７（ａ）と（ｂ）は図７と同じであるので説明を省略する。
【００５６】
図７（ｃ）は、（ｂ）の値の最大値（図７の例では、画素番号６の列が３１３５で最大であるとする）から各列の（ｂ）の値を差し引いた結果である。（ｃ）の値は、印刷中に最も点灯回数の多かった列の点灯回数をそのままにして、ほかの列の点灯回数をそれにそろえようとしたときの追加点灯の回数に他ならない。
【００５７】
以下の手順は図６と同じであり、図７（ｄ）で（ｃ）の最大値を２５５で規格化し、これをエージングデータとする。図７（ｅ）でエージング時間を算出する。
【００５８】
図７の例では、（ｃ）の最大値は画素番号３の３０６４であり、印刷時の１ラインあたりの露光時間を６００μｓ、加速係数を５とすると、エージング時間は０．３６８秒となる。
【００５９】
印刷データ（ａ）の点灯回数の代わりに消灯回数をカウントして記憶回路６２に記憶する場合は、エージングデータ生成回路６３は、記憶回路６２から消灯回数のデータを読み出す。その中の最小値を探して、読み出した各列の値からその最小値を差し引いた結果が（ｃ）となる。（ｄ）と（ｅ）の演算は点灯回数カウントの場合と同じである。
【００６０】
この方法では、全面が黒に近い画像のような消灯回数が圧倒的に多い印刷データが入力された場合でも、消灯回数の最大と最小の差が小さければエージング時間は短くて済む。
【００６１】
露光ヘッド１７中の有機ＥＬアレイ２１は、有機ＥＬ素子２１１が２列以上配列したものであってもよい。その場合も、列ごとに有機ＥＬ素子２１１の点灯回数もしくは消灯回数をカウントしてそれに基づいてエージングを行う。
【符号の説明】
【００６２】
１５  感光体
２１  有機ＥＬアレイ
２１１  有機ＥＬ素子
５１  信号変換回路
５２  駆動回路
６１  選択回路
６２  記憶回路
６３  エージングデータ生成回路
【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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