(57)【要約】【課題】受動素子を介してすべての張架ローラを接地する１転高圧レスシステムの構成において、中間転写ベルト上に形成したパッチが２次転写ニップを通過する際の２次転写外ローラの汚れを軽減することを可能とする。【解決手段】並設された複数の感光体ドラム（１a〜１d）に対向して配置されて、複数の張架ローラ（１０、１１、１２）によって張架された中間転写ベルト（７）と、前記複数の張架ローラ（１０、１１、１２）を受動素子（１５）を介して接地させて、２次転写外ローラ（１３）に供給された電流が前記中間転写ベルト（７）の周方向へ流れることで１次転写と２次転写を実施する画像形成装置であって、転写材に転写しないトナー像を中間転写ベルト（７）上に形成する場合に、前記感光体ドラム（１a〜１d）の暗部電位の絶対値を通常画像形成時の暗部電位より大きくすることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並設された複数の感光体ドラム（１a〜１d）に対向して配置されて、複数の張架ローラ（１０、１１、１２）によって張架された中間転写ベルト（７）と、前記複数の張架ローラ（１０、１１、１２）を受動素子（１５）を介して接地させて、２次転写外ローラ（１３）に供給された電流が前記中間転写ベルト（７）の周方向へ流れることで１次転写と２次転写を実施する画像形成装置であって、
転写材に転写しないトナー像を中間転写ベルト（７）上に形成する場合に、前記感光体ドラム（１a〜１d）の暗部電位の絶対値を通常画像形成時の暗部電位より大きくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写ベルト（７）は２層以上の構成であり、表層の抵抗が他の層の抵抗よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー像が少なくとも２次転写ニップ部（N2）を通過する間、２次転写外ローラ（１３）に逆方向バイアスを印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記暗部電位の絶対値は温湿度環境によって異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に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、複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の複数色またはフルカラーの画像形成装置として、各色毎に感光体ドラムを１列に複数配置し、各感光体ドラム上に形成された各色のトナー像を中間転写体（中間転写ベルト）上あるいは転写材上に順次重ね合わせてカラー画像を形成する、いわゆるタンデム型の画像形成装置が提案されている。
【０００３】
図２は従来の電子写真方式のタンデム型のフルカラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この画像形成装置は、イエロー（Y）、マゼンタ（M）、シアン（C）、ブラック（Bk）の画像を形成する４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えており、これらの４つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されている。各画像形成部には、それぞれ像担持体としての感光体ドラム１a、１b、１c、１dが設置されている。各感光体ドラム１a、１b、１c、１dの周囲には、帯電ローラ２a、２b、２c、２d、現像装置４a、４b、４c、４d、１次転写ローラ５a、５b、５c、５d、感光体ドラムクリーニング装置６a、６b、６c、６dがそれぞれ設置されており、帯電ローラ１a、１b、１c、１dと現像装置間４a、４b、４c、４dの上方には露光装置３a、３b、３c、３dがそれぞれ設置されている。
【０００４】
感光体ドラム１a、１b、１c、１dは、本従来例では負帯電の有機感光体でアルミニウム等のドラム基体（不図示）上に感光層（不図示）を有しており、駆動装置（不図示）によって所定のプロセススピードで回転駆動される。
【０００５】
帯電ローラ２a、２b、２c、２dは、それぞれ感光体ドラム１a、１b、１c、１dに所定の圧接力で接触し、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光体ドラム１a、１b、１c、１d表面を所定の極性、電位に均一に帯電する（暗部電位、Vd）。
【０００６】
現像装置４a、４b、４c、４dは、それぞれ感光体ドラム１a、１b、１c、１d上に形成される静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。
【０００７】
１次転写ローラ５a、５b、５c、５dは弾性部材で構成されており、各１次転写部にて中間転写体としての中間転写ベルト７を介して各感光体ドラム１a、１b、１c、１dに当接している。１次転写ローラ５a、５b、５c、５dには、それぞれ１次転写専用の高圧電源が接続されている。
【０００８】
露光装置（レーザスキャナ装置）３a、３b、３c、３dは、ホストコンピュータ（不図示）からそれぞれ入力される画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ光がレーザ出力部（不図示）から出力され、各反射ミラーを介して各感光体ドラム１a、１b、１c、１d表面を露光することにより、各帯電ローラ２a、２b、２c、２dで帯電された各感光体ドラム１a、１b、１c、１d表面に画像情報に応じた静電潜像（明部電位、Vl）を形成する。
【０００９】
中間転写ベルト７は、２次転写内ローラ（駆動ローラ兼用）１０、テンションローラ１１、アイドラローラ１２等に張架されており、モーターが接続された駆動ローラ１０の駆動によって矢印方向に回転移動される。２次転写内ローラ１０は、中間転写ベルト７を介して２次転写外ローラ１３と当接して２次転写部を形成している。２次転写外ローラ１３には２次転写専用の高圧電源が接続されている。
【００１０】
中間転写ベルト７の外側には、中間転写ベルト７表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置１４が設置されている。また、２次転写内ローラ１０と２次転写外ローラ１３とが当接する２次転写部の転写材Ｐの搬送方向下流側には、定着ローラと加圧ローラを有する定着装置が設置されている（不図示）。
【００１１】
しかしながら、上記の従来のフルカラー画像形成装置では、中間転写体である中間転写ベルトに対して、複数の感光体ドラムについて同時に１次転写工程が進行する。そのため、独立制御が必要な場合は各１次転写ローラに対して、それぞれ１次転写専用の高圧電源が必要になる。ゆえに、各１次転写ローラに対して、それぞれ１次転写専用の高圧電源を用いることにより、高圧電源増によるコストアップ、および画像形成装置大型化の問題が生じる。
【００１２】
また、１次転写部での局所的な転写圧によるトナー凝集により、中抜け画像や２次転写部で顕在化する転写抜け画像が発生する問題もある。
【００１３】
そこで、特許文献１で記載されているように、１次転写ローラを省き、１次転写部での局所的な転写圧によるトナー凝集を緩和する構成が提案されている（図１１）。また、この実施形態においては、中間転写ベルトの体積抵抗率を１０６［Ω・cm］に設定し、２次転写内ローラに導電部材を用いて１次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト上にカラー画像を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−２５９６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述の構成では中間転写ベルトを張架している張架ローラ（駆動ローラ、テンションローラを含む）の電位に関する記述は皆無であり、例えば張架ローラを接地すると電流は接地された張架ローラに流れ込むため、２次転写内ローラから１次転写バイアスを利用して１次転写工程を実行することは不可能である。
【００１６】
この問題を解決するため、受動素子を介してすべての張架ローラを接地することで、張架ローラに１次転写電流が無駄に流出することを防止することができる。さらに、少なくとも低抵抗層を有する中間転写ベルトを用いることにより、これを介して２次転写外ローラに印加する高圧を１次転写部に作用させる構成が考えられる(以下、１転高圧レスシステムと記載)。
【００１７】
１転高圧レスシステムの概略を図３に示す。中間転写ベルト７を支持している張架ローラ１０、１１、１２はすべてツェナーダイオード１５を介して接地しており、２次転写部にある一定値以上の電圧を印加することで、中間転写ベルト７の電位が任意のツェナー電圧（降伏電圧）に保たれる。また、２次転写部の高圧電源により印加された電流が中間転写ベルト７を介して各々の感光体ドラム１a、１b、１c、１dに流れ込み、従来の１次転写部と同様の作用を行う。
【００１８】
しかしながら、感光体ドラム１a、１b、１c、１dの暗部電位を変更せずに図６（a）に示す濃度制御、階調制御および図６（b）に示すオートレジ制御等のパッチ画像を中間転写ベルト７上に形成する場合、中間転写ベルト７を任意の電圧に保つ必要があるため、ツェナーダイオードが降伏電圧以上となる２次転写外ローラ１３に順方向バイアスを印加することが必須となり、パッチ画像が２次転写外ローラ１３を汚染する。２次転写外ローラ１３が汚染した状態で通紙を行うと用紙の裏面が汚れる可能性が高い。この汚染を解消するため、２次転写外ローラ１３のクリーニングシーケンスを設ける必要があり、従来の画像形成装置に対してダウンタイムが生じる。
【００１９】
従来の画像形成装置の場合、１次転写電圧（電流）と２次転写電圧（電流）が独立のため、連続したパッチ画像を形成している間は１次転写電圧（電流）を順方向バイアス、２次転写電圧（電流）を逆方向バイアスとすることが可能なので大幅なクリーニングシーケンスは不要である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係る画像形成装置は、
並設された複数の感光体ドラム（１a〜１d）に対向して配置されて、複数の張架ローラ（１０、１１、１２）によって張架された中間転写ベルト（７）と、前記複数の張架ローラ（１０、１１、１２）を受動素子（１５）を介して接地させて、２次転写外ローラ（１３）に供給された電流が前記中間転写ベルト（７）の周方向へ流れることで１次転写と２次転写を実施する画像形成装置であって、
転写材に転写しないトナー像を中間転写ベルト（７）上に形成する場合に、前記感光体ドラム（１a〜１d）の暗部電位の絶対値を通常画像形成時の暗部電位より大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る画像形成装置によれば、受動素子を介してすべての張架ローラを接地する１転高圧レスシステムの構成において、中間転写ベルト上に形成したパッチが２次転写ニップを通過する際の２次転写外ローラの汚れを軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本件におけるパッチ形成中の画像形成装置の説明図
【図２】従来の画像形成装置の説明図
【図３】本実施例における画像形成装置の説明図
【図４】ツェナーダイオードのIV特性
【図５】本実施例１における転写コントラスト調整方法の説明図
【図６】本件におけるパッチ画像の説明図
【図７】本件におけるタイミングチャート
【図８】本件におけるフローチャート
【図９】本件における効果の説明図
【図１０】本実施例２における転写コントラストの環境テーブル
【図１１】背景技術を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【実施例１】
【００２４】
本実施例は、１転高圧レスシステムにおいて、連続して形成したトナーパッチ画像が２次転写ニップ部を通過するまでの間、１次転写コントラストを一定に保ち、かつ２次転写外ローラに逆方向（本件では負極性）の電圧を印加して、２次転写外ローラに対するパッチ画像のトナーの付着を極力抑えることを特徴としている。
【００２５】
[画像形成装置]
図３は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した図である。図３に示す画像形成装置は、所謂タンデム型中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式にて各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット、各画像形成ユニットにて形成された各色成分トナー像を順次転写（１次転写）して保持させる中間転写ベルト７、中間転写ベルト７上に転写された重畳トナー画像を記録材である用紙Ｐに一括転写（２次転写）させる２次転写部、２次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着部を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部を有している。
【００２６】
本実施の形態において、各画像形成ユニットは、時計回り方向に回転する感光体ドラム１a、１b、１c、１dの周囲に、これらの感光体ドラム１a、１b、１c、１dが帯電される帯電ローラ２a、２b、２c、２d、感光体ドラム１a、１b、１c、１d上に静電潜像が書込まれる露光装置３a、３b、３c、３d、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１a、１b、１c、１d上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置４a、４b、４c、４d、感光体ドラム１a、１b、１c、１d上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト７に転写する１次転写部、感光体ドラム１a、１b、１c、１d上の残留トナーが除去される感光体ドラムクリーニング装置６a、６b、６c、６dなどの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニットは、中間転写ベルト７の上流側から、イエロー（Y）、マゼンタ（M）、シアン（C）、ブラック（Bk）の順に配置されている。
【００２７】
中間転写体である中間転写ベルト７は２層構成となっており、基層はポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂または各種ゴム等にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものが用いられ、その体積抵抗率が１０２〜１０７Ω・ｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば４５〜１００μｍ程度のフィルム状の無端ベルトで構成されている。なお、使用される樹脂は、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、PVｄF、ナイロン、PET、PBT、ポリカーボネイト、PEEK、PEN等でもよい。表層は電気的にほぼ絶縁に近い高抵抗のコート層を施しており、その厚みは０.５〜１０μｍである。また、表層を含んだ厚み方向の体積抵抗率は１０９〜１０１３Ω・ｃｍとなるように形成されている。中間転写ベルト７は、各種ローラによって所定の速度で循環駆動（回動）されており、本実施例のプロセススピードは１３５ｍｍ／secとする。
【００２８】
各種ローラとしては、定速性に優れたモーターにより駆動されて中間転写ベルト７を循環駆動させる駆動ローラ（２次転写内ローラ兼用）１０、中間転写ベルト７に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト７の蛇行を防止する補正ローラとして機能するテンションローラ１１、アイドラローラ１２を有している。なお、テンションローラ１１に対するベルトテンションは４〜１２kgf程度になるように構成されている。
【００２９】
これにより、各々の感光体ドラム１a、１b、１c、１dのトナー像が中間転写ベルト７に順次、静電的に転写され、中間転写ベルト７上に重畳されたトナー像が形成される。尚、１次転写部は前述のテンションが掛けられた中間転写ベルト７と感光体ドラム１a、１b、１c、１dの各々の１次転写ニップ部で構成されている。
【００３０】
２次転写部は、中間転写ベルト７のトナー像担持面側に配置される２次転写外ローラ１３と、２次転写内ローラ１０によって構成される。２次転写内ローラ１０はＥＰＤＭゴムからなり、ローラ径が２０ｍｍ、ゴム厚０.５ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）に設定される。一方、２次転写外ローラ１３はＮＢＲゴムやＥＰＤＭゴム等からなる弾性層と芯金からなり、ローラ径が２０ｍｍになるように形成されている。２次転写外ローラ１３には高圧電源が取り付けられており、印加バイアスは可変となっている。
【００３１】
また、中間転写ベルト７の２次転写部の下流側には、２次転写後の中間転写ベルト７上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト７の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１４が設けられている。
【００３２】
さらに、転写材Pが２次転写部に突入する前にレジローラに到達したことを検知するトップセンサ１６と、転写材Pが定着部材を通過後に画像形成装置の外へ排出されたことを検知する排出センサ１７を有する。これらは転写材Pのピックアップミスやジャム等が発生したことを検出するために使用される。
【００３３】
また、中間転写ベルト７上のトナーパッチ画像の光学特性を検出するパッチ検知センサ２０を備え、検知結果に基づき濃度制御、諧調制御およびレジ制御を行う。
【００３４】
［中間転写ベルトの表面電位調整方法］
図４に、ツェナーダイオード１５の電気特性（IV特性）を示す。ツェナーダイオード１５はツェナー電圧以上の電圧が印加されるまで殆ど電流が流れず、所定のツェナー電圧を上回ると急劇に電流が流れるようなIV特性をもつ。
【００３５】
本実施例においては、このツェナーダイオード１５の電気特性を利用して、中間転写ベルト７の表面電位を所定の電位に一定制御する。つまり、設定したい中間転写ベルト７の表面電位をツェナー電圧とし、中間転写ベルト７の表面電位がツェナー電圧を上回るように２次転写電圧を制御することで、常に中間転写ベルト７の表面電位を一定に保つことが可能となる。
【００３６】
本実施例においては、ツェナー電圧が２５Vの複数のツェナーダイオードを直列に繋ぎ、中間転写ベルト７の表面電位を３００Vに設定した。なお、中間転写ベルト７の表面電位は使用するトナーの種類や、感光体ドラム１a、１b、１c、１d、中間転写ベルト７の材料等の組み合わせによって異なるものであり、２００V〜６００Vくらいに設定するように構成することが好ましい。
【００３７】
また、２次転写高圧電源により２次転写外ローラ１３に印加された電流が中間転写ベルト７を介して各々の感光体ドラム１a、１b、１c、１dに流れ込むため、従来の１次転写部と同様の電界作用が働き、感光体ドラム１a、１b、１c、１dから中間転写ベルト７へのトナーの転写を実行する。
【００３８】
［転写コントラストの調整方法］
次に、転写コントラストの調整方法について説明する。図５（a）は本実施例における感光体ドラムの表面電位と中間転写ベルトの表面電位の関係を示す図である。本実施例では、通常画像形成時において感光体ドラムの表面電位は−６００Vに帯電される。これが非画像部に対応する暗部電位Vdである。その後、一様に帯電された感光体ドラムの画像形成部を露光手段によって露光することで感光体ドラムの表面電位は明部電位Vlに変化する。本実施例では、通常画像形成時において−１５０Vとする。
【００３９】
この感光体ドラム上の表面電位に対して現像装置によって現像バイアスVdc（現像高圧のDC成分）が印加され、現像バイアスVdcと感光体ドラムVlとの差分である現像コントラストによってネガ帯電したトナーが感光体ドラム上に現像される。ここではVdcを−４００Vとし、現像コントラストVcontは２５０Vとなる。
【００４０】
また、中間転写ベルト７の表面電位Vitbはツェナーダイオードによって所望の値に固定されるので、ツェナー電圧を３００Vに設定すると転写コントラストはVitbとVlの差分から４５０Vとなる。
【００４１】
本実施例においては、転写コントラストを調整する場合には、図５（b）に示すように中間転写ベルトの表面電位Vitbではなく、感光体ドラムの表面電位Vd、Vlを変化させることで転写コントラストを調整する。
【００４２】
［連続したパッチ画像形成中のシーケンス］
次に、連続したパッチ画像形成中のシーケンスについて説明する。図１はパッチ形成中の画像形成装置の説明図、図７は各電位制御のタイミングチャート、図８は画像形成動作を説明するフローチャートである。
【００４３】
図８のフローチャートに沿って説明する。画像形成装置の動作が開始すると、各種制御のためパッチ形成を行う（Step1）。この場合、図１に示すように２次転写電圧は逆方向バイアスを印加する。また、図７に示すように逆方向バイアスは-300Vを印加し、この場合ツェナーダイオードのIV特性は図４の第一象限となるためVitbは０Vとなる。また、１次転写コントラストを一定とするため、Vdを-600Vから-900Vに、Vlを-150Vから-450Vに変更する。パッチ形成が終了した後、各電位設定を通常画像形成時の状態に戻し、２次転写部の電位制御（２転ATVC：Active Transfer Voltage Control）を行い、最適な２次転写電圧設定にする（Step2）。その後通常の画像形成動作を行い（Step3）、後回転・停止（Step4）となる。
【００４４】
図９に、実施例１の効果を示す。１転高圧レスシステムの構成で、ドラム電位のオフセットが無い状態かつ２次転写バイアスを順方向で印加し、パッチ画像が２次転写ニップN2を通過した場合、用紙の裏汚れが発生しないために必要なクリーニングバイアス印加時間は2.79秒要したのに対し、本実施例ではクリーニング時間が不要であった。つまり、2.79秒の制御時間が短縮可能となった。
【００４５】
以上により、すべての張架ローラをツェナーダイオードを介して接地する１転高圧レスシステムの構成において、連続して形成したトナーパッチ画像が２次転写ニップ部を通過するまでの間、１次転写コントラストを一定に保ち、かつ２次転写外ローラに逆方向（本件では負極性）の電圧を印加して、２次転写外ローラに対するパッチ画像のトナーの付着を極力抑えることが可能となる。
【実施例２】
【００４６】
本実施例は、１転高圧レスシステムにおいて、連続して形成したトナーパッチ画像が２次転写ニップ部を通過するまでの間、１次転写コントラストを一定に保ち、かつ２次転写外ローラに逆方向（本件では負極性）の電圧を印加して、２次転写外ローラに対するパッチ画像のトナーの付着を極力抑え、温湿度環境によって暗部電位を変更することを特徴としている。概要は実施例１と同様であり、同一符号の説明等は省略する。
【００４７】
図１０は感光体ドラム１a、１b、１c、１d上のVdおよびVlの温湿度環境テーブルである。このようにVd、Vlの温湿度環境テーブルを持っておき、各温湿度環境（水分量）によって切り替える制御をすることで、各温湿度環境ごとに必要な転写コントラストを得ることができる。
【００４８】
また、実施例１と同様に1次転写コントラストが一定となるように、パッチ連続形成時はVd、Vlの絶対値をVitbと同じだけオフセットすることで、濃度制御、階調制御およびオートレジ制御時において通常画像形成時と同じ条件で制御が可能となり、この結果を通常画像形成時にフィードバックできる。
【００４９】
図９に、実施例２の効果を示す。１転高圧レスシステムの構成で、ドラム電位のオフセットが無い状態かつ２次転写バイアスを順方向で印加し、パッチ画像が２次転写ニップN2を通過した場合、用紙の裏汚れが発生しないために必要なクリーニングバイアス印加時間は2.79秒要したのに対し、本実施例ではクリーニング時間が不要であった。つまり、2.79秒の制御時間が短縮可能となった。
【００５０】
以上により、温湿度環境が変化した場合においても、すべての張架ローラをツェナーダイオードを介して接地する１転高圧レスシステムの構成において、連続して形成したトナーパッチ画像が２次転写ニップ部を通過するまでの間、１次転写コントラストを一定に保ち、かつ２次転写外ローラに逆方向（本件では負極性）の電圧を印加して、２次転写外ローラに対するパッチ画像のトナーの付着を極力抑えることが可能となる。
【００５１】
本発明を実施例１、２について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の像担持体、また他種の画像形成装置にも適用できる。また、これまで説明した実施の形態において、説明に使用した数値等は一例を示すものであり、本発明はそれらに限定するものではない。
【符号の説明】
【００５２】
１a，１b，１c，１d  感光体ドラム、２a，２b，２c，２d  帯電ローラ、
３a，３b，３c，３d  露光装置
【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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