(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子部材に接合され、インク貯留室とそのインク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長のオリフィスを備えるインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレートを成型するための金型であって、
前記圧電素子部材との接合面側に開口部を有して設けられる複数のインク貯留室を成型する角状凸部が形成された角状ブロック部材と、
前記オリフィスを成型するための円柱部と、そのオリフィスにおいて前記インク吐出先端部と反対側に連続する連続部を成型するためのＵ字形柱部とが一体に連続して形成されたピン状部材とを備え、
前記Ｕ字形柱部は、
前記インク吐出先端部に向かって細くなる円錐形状の斜面を有し、
前記円柱部と連続する部分の形状が、前記円柱部の断面の円の直径と略同一の直径の半円形状である半円錐部と、
前記半円錐部の前記斜面と同じ角度で傾斜する斜面を有し、
前記半円錐部の底面につながる一辺の長さが前記半円錐部の底面の直径と等しい長方形状の角柱部と、
が一体に形成されており、
前記角柱部の端面は、前記角状凸部の幅及び高さと同じ幅及び高さを有して前記角状凸部の端面と同じ形状に形成され、その両端面が互いに密着し前記角状凸部が前記Ｕ字形柱部と連続している、
ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレート成型用金型。
【請求項２】
圧電素子部材に接合され、インク貯留室とそのインク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長のオリフィスを備えるインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレートを金型を用いた成型工程を経て製造する方法であって、
前記金型は、
前記圧電素子部材との接合面側に開口部を有して設けられる複数のインク貯留室を成型する角状凸部が形成された角状ブロック金型と、
前記オリフィスを成型するための円柱部と、そのオリフィスにおいて前記インク吐出先端部と反対側に連続する連続部を成型するためのＵ字形柱部とが一体に連続して形成されたピン状金型とを備え、
前記Ｕ字形柱部は、
前記インク吐出先端部に向かって細くなる円錐形状の斜面を有し、
前記円柱部と連続する部分の形状が、前記円柱部の断面の円の直径と略同一の直径の半円形状である半円錐部と、
前記半円錐部の前記斜面と同じ角度で傾斜する斜面を有し、
前記半円錐部の底面につながる一辺の長さが前記半円錐部の底面の直径と等しい長方形状の角柱部と、
が一体に形成されており、
前記角柱部の端面は、前記角状凸部の幅及び高さと同じ幅及び高さを有して前記角状凸部の端面と同じ形状に形成されているものであって、
前記金型における前記角状ブロック金型と前記ピン状金型とを、前記両端面が互いに密着して前記角状凸部が前記Ｕ字形柱部と連続するように組み付ける工程と、
前記組み付けた金型を用いて射出成型を行う工程と、
を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジエットプリンタヘッドの製造技術の分野に属するものである。
【０００２】
【従来の抜術】
従来から、インクジェットプリンタに搭載されるヘッドのアクチュエータとして、アクチュエータ内に形成された多数のインク貯留室の容積を、各インク貯留室にそれぞれ対応するように設けられた圧電素子により膨張・収縮させ、インク貯留室内のインクを加圧して、インク貯留室と連通するインク吐出孔から外部へ吐出させるものが知られている。
【０００３】
このようなアクチュエータは、従来から種々のものが提案され、実用化されており、一例として、インク貯留室及び該インク貯留室にインクを供給するためのインク流路が形成されたキャビティプレートと、該キャビティプレートに取り付けられ、微細なインク吐出孔が形成されたノズルプレートとを備えたものが挙げられる。
【０００４】
前記キャビティプレートは、アルミナ等のセラミックを射出成型した後、焼結処理を行うことにより形成するものであり、インクの吐出性能を均一なものにするためには、前記インク貯留室及びインク流路並びにインク吐出孔の大きさを均一にする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記射出成型工程においては、前記インク吐出孔を形成するためのピン状部材と、前記インク流路を形成するための角状ブロック部材とを組み合わせた金型を用いているため、ピン状部材と角状部材との間に隙間が形成され、射出成型後にバリが生じるという問題があった。
【０００６】
従って、従来はこのバリを研磨工程により取り除いていたが、バリの大きさは、それぞれのピン状部材と角状部材との接合部において異なるため、前記インク貯留室及びインク流路の大きさを均一にすることが困難であり、インクの吐出性能の均一化を図れないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、前記問題点を解決し、前記射出成型工程において、バリを生じさせることのないキャビティプレート成型用金型及びキャビティプレートの製造方法を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレート成型用金型は、前記課題を解決するために、圧電素子部材に接合され、インク貯留室とそのインク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長のオリフィスを備えるインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレートを成型するための金型であって、前記圧電素子部材との接合面側に開口部を有して設けられる複数のインク貯留室を成型する角状凸部が形成された角状ブロック部材と、前記オリフィスを成型するための円柱部と、そのオリフィスにおいて前記インク吐出先端部と反対側に連続する連続部を成型するためのＵ字形柱部とが一体に連続して形成されたピン状部材とを備え、前記Ｕ字形柱部は、前記インク吐出先端部に向かって細くなる円錐形状の斜面を有し、前記円柱部と連続する部分の形状が、前記円柱部の断面の円の直径と略同一の直径の半円形状である半円錐部と、前記半円錐部の前記斜面と同じ角度で傾斜する斜面を有し、前記半円錐部の底面につながる一辺の長さが前記半円錐部の底面の直径と等しい長方形状の角柱部と、が一体に形成されており、前記角柱部の端面は、前記角状凸部の幅及び高さと同じ幅及び高さを有して前記角状凸部の端面と同じ形状に形成され、その両端面が互いに密着し前記角状凸部が前記Ｕ字形柱部と連続している、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレートの成型用金型によれば、角状ブロック部材とピン状部材とが互いに密着するように組み付けられる。そして、組み付けられた状態で成型が行われると、角状ブロック部材の角状凸部により、圧電素子部材との接合面側に開口部を有して設けられる複数のインク貯留室が形成されると共に、ピン状部材により、前記インク貯留室とオリフィスの連続部、並びに前記インク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長のオリフィスが形成される。そして、前記ピン状部材は、前記オリフィスを成型するための円柱部と、そのオリフィスにおいて前記インク吐出先端部と反対側に連続する連続部を成型するためのＵ字形状のＵ字形柱部とが一体に連続して形成され、このＵ字形柱部は、前記インク吐出先端部に向かって細くなる円錐形状の斜面を有し、前記円柱部と連続する部分の形状が、前記円柱部の断面の円の直径と略同一の直径の半円形状である半円錐部と、前記半円錐部の前記斜面と同じ角度で傾斜する斜面を有し、前記半円錐部の底面につながる一辺の長さが前記半円錐部の底面の直径と等しい長方形状の角柱部と、が一体に形成されており、前記ピン状部材のＵ字形柱部の前記角柱部と、前記角状ブロック部材の前記角状凸部とは互いに端面が密着するように組み付けられる。しかも、前記角柱部の端面は、前記インク貯留室と前記オリフィスとの連続部に設けられた前記角状凸部の幅及び高さと同じ幅及び高さを有して前記角状凸部の端面と同じ形状に形成されており、Ｕ字形柱部の前記角柱部と、前記角状ブロック部材の前記角状凸部とは、前記角状凸部の上面部及び側面部において滑らかに連続する。従って、角状ブロック部材とピン状部材との接合部には隙間が形成されず、成型後においても当該接合部にバリを生じさせない。
【００１０】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレートの製造方法は、前記課題を解決するために、圧電素子部材に接合され、インク貯留室とそのインク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長のオリフィスを備えるインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレートを金型を用いた成型工程を経て製造する方法であって、前記金型は、前記圧電素子部材との接合面側に開口部を有して設けられる複数のインク貯留室を成型する角状凸部が形成された角状ブロック金型と、前記オリフィスを成型するための円柱部と、そのオリフィスにおいて前記インク吐出先端部と反対側に連続する連続部を成型するためのＵ字形柱部とが一体に連続して形成されたピン状金型とを備え、前記Ｕ字形柱部は、前記インク吐出先端部に向かって細くなる円錐形状の斜面を有し、前記円柱部と連続する部分の形状が、前記円柱部の断面の円の直径と略同一の直径の半円形状である半円錐部と、前記半円錐部の前記斜面と同じ角度で傾斜する斜面を有し、前記半円錐部の底面につながる一辺の長さが前記半円錐部の底面の直径と等しい長方形状の角柱部と、が一体に形成され、前記角柱部の端面は、前記角状凸部の幅及び高さと同じ幅及び高さを有して前記角状凸部の端面と同じ形状に形成されているものであって、前記金型における前記角状ブロック金型と前記ピン状金型とを、前記両端面が互いに密着して前記角状凸部が前記Ｕ字形柱部と連続するように組み付ける工程と、前記組み付けた金型を用いて射出成型を行う工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレートの製造方法によれば、角状ブロック金型とピン状金型とを互いに密着するように組み付け、組み付けた金型を用いて成型を行うこと、角状ブロック金型の角状凸部により、圧電素子部材との接合面側に開口部を有して設けられる複数のインク貯留室が形成されると共に、ピン状金型により、前記インク貯留室とオリフィスの連続部、並びに前記インク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長のオリフィスが形成される。そして、前記ピン状金型は、前記オリフィスを成型するための円柱部と、そのオリフィスにおいて前記インク吐出先端部と反対側に連続する連続部を成型するためのＵ字形状のＵ字形柱部とが一体に連続して形成され、このＵ字形柱部は、前記インク吐出先端部に向かって細くなる円錐形状の斜面を有し、前記円柱部と連続する部分の形状が、前記円柱部の断面の円の直径と略同一の直径の半円形状である半円錐部と、前記半円錐部の前記斜面と同じ角度で傾斜する斜面を有し、前記半円錐部の底面につながる一辺の長さが前記半円錐部の底面の直径と等しい長方形状の角柱部と、が一体に形成されており、前記ピン状金型のＵ字形柱部の前記角柱部と、前記角状ブロック金型の前記角状凸部とは互いに端面が密着するように組み付けられる。しかも、前記角柱部の端面は、前記インク貯留室と前記オリフィスとの連続部に設けられた前記角状凸部の幅及び高さと同じ幅及び高さを有して前記角状凸部の端面と同じ形状に形成されており、Ｕ字形柱部の前記角柱部と、前記角状ブロック金型の前記角状凸部とは、前記角状凸部の上面部及び側面部において滑らかに連続する。従って、角状ブロック金型とピン状金型との接合部には隙間が形成されず、成型後においても当該接合部にバリを生じさせない。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明を具体化した一実施形態のインクジェットプリンタ（単にプリンタと呼ぶこともある）１の内部を示す斜視図である。
【００１６】
図１において、プリンタ１は、その筐体３内に、搬送モータ６により駆動され、被記録媒体としての記録紙Ｒをプリンタ１上方へ搬送する搬送ローラ５を備え、記録紙Ｒの搬送経路には、キャリッジ７に支承されたヘッド２０が設けられている。また、キャリッジ７は、筐体３に固定された支持部材９に、記録紙Ｒの搬送方向に対して矢印Ａに示すような直交方向に往復移動自在に支持されると共に、キャリッジモータ１０により駆動されるタイミングベルト１１に固定され、矢印Ａに示すように往復移動自在になっている。
【００１７】
ヘッド２０は、４色のインク（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎に設けられたインクタンク２１と、各色毎に備えられ、インクを吐出するアクチュエータ４０と、各インクタンク２１から各アクチュエータ４０へインクを搬送するためのフロントパネル２３とを少なくとも備えたものである。
【００１８】
アクチュエータ４０は、図２に示すように、ベース４１と、圧電素子部材４２と、ダイアフラム４３と、キャビティプレート４４と、ノズルプレート４５とを備えている。
【００１９】
ベース４１は、アクチュエータ４０の上記各部を支持するものである。
【００２０】
圧電素子部材４２は、後述するキャビティプレート４４のインク貯留室４４ｂの各々を個別に膨張・収縮させることができるように、多数（例えば、１２８個）の圧電素子４２ａを備えたものである。圧電素子４２ａは駆動電圧を印加されると、アクチュエータ４０の縦断面図である図３に示すように矢印Ｘ方向に膨張し、インク貯留室４４ｂの容積を点線Ｙに示すように、収縮させるようになっており、圧電素子４２ａは印加された駆動電圧が開放されると収縮し、初期の状態に戻るようになっている。
【００２１】
ダイアフラム４３は、圧電素子部材４２及びキャビティプレート４４の間を隔てるもので、弾性を有する。
【００２２】
キャビティプレート４４は、二組のＬ字型のインク流路４４ａと、インク流路４４ａから直角に分岐し、インク吐出孔４５ａの数だけ形成されたインク貯留室４４ｂとを備えるもので、インク貯留室４４ｂの各々は、それぞれ対応したインク吐出孔４５ａの一つに通じている。また、図３に示すように、キャビティプレート４４に形成されたインク貯留室４４ｂは、インク流路４４ａに連通路４４ｃを通じて連結されており、下部には、インク吐出孔４５ａに通じるオリフィス４４ｄが形成されている。
【００２３】
ノズルプレート４５は、多数（例えば、１２８個）のインク吐出孔４５ａを２列に配した平板である。
【００２４】
なお、ベース４１、圧電素子４２及びダイアフラム４３には、図１に示すインクタンク２１とインク流路４４ａとにおいて、インクを循環させるための往路４１ａ及び復路４１ｂが二箇所ずつ貫通している。
【００２５】
以上のように構成されたヘッド２０のアクチュエータ４０からインクを吐出させる動作について説明する。
【００２６】
インクは、インクタンク２１から一対の往路４１ａを通して一対のインク流路４４ａに圧送され、インク流路４４ａを満たす。そして、圧電素子４２ａの駆動電圧を開放することで、圧電素子４２ａを収縮させて、インクをインク流路４４ａから連通路４４ｃを通してインク貯留室４４ｂに引き込み、インク貯留室４４ｂにインクを充填させる。
【００２７】
次に、圧電素子４２ａに駆動電圧を印加して、インク貯留室４４ｂの容積を収縮させることで、インクをオリフィス４４ｄを通して、外部へ吐出させる。
【００２８】
従って、オリフィス４４ｄ内のインクは、ノズルプレート４５に形成された微細な径のインク吐出孔４５ａを通じて、精度良く吐出されることになる。
【００２９】
以上のようなキャビティプレート４４は、アルミナ等のセラミックを射出成型した後に焼結させて形成する部材であり、成型には従来から金型が用いられている。キャビティプレート４４は、図２のＡ部の拡大図である図４に示すように、断面形状が角型凹部のインク貯留室４４ｂと、管状のオリフィス４４ｄとが連続した構造となっている。そのため従来は、図１１及び図１２に示すように、角型凹部を形成するための角状ブロック５０の角状凹部５０ａに、円柱形状のピン状部材５１をはめ込み、押し当て部材５２によりピン状部材５１を角状ブロック５０に押し当てた構造の金型を用いていた。
【００３０】
従って、ピン状部材５１と角状部材５０との接合部には、図１３に示すように隙間Ｂが形成される。そして、このような隙間Ｂが形成された状態で射出成型が行われると、図１４に示すようにバリ５３が生じるという問題があった。
【００３１】
そこで、本実施形態においては、図５に示すようなピン状部材６０を有する金型を用いて射出成型を行うこととした。
【００３２】
なお、図５（Ａ）は図５（Ｂ）のピン状部材６０を上方から見た平面図であり、図５（Ｂ）は本実施形態のピン状部材６０の側面図である。図５（Ａ）,（Ｂ）に示すように、
本実施形態のピン状部材６０は、オリフィス４４ｄを形成するための円柱部６１と、オリフィス４４ｄの上部に連続する連続部４４ｅを形成するためのＵ字形柱部６２が連続して一体に形成されている。
【００３３】
このＵ字形柱部６２は、図５（Ａ）の部分拡大図である図６に示すように、円錐形状の斜面６２ａを有する半円柱部６３と、当該円錐形状の斜面６２ａと同じ角度で傾斜する斜面６２ｂとを有し、一辺の長さが前記円錐形状の底面の直径と等しい長さの長方形状の角柱部６４とが、一体に形成されている。また、このＵ字形柱部６２の端面６２ｃは、図７に示すように、角状ブロック部材６５の角状凸部６５ａの幅Ｗ及び高さｈと同じ幅と高さを有し、図７に示す斜線部Ｃと同じ形状に形成されている。
【００３４】
従って、このようなピン状部材６０を、図７及び図８に示すように角状ブロック部材６５の角状凹部６５ｂにはめ込み、押し当て部材６６により押し当てると、図９に示すようにＵ字形柱部６２と角状凸部６５ａとが密着し、かつ、角状凸部６５ａの上面部及び側面部等のあらゆる箇所がＵ字形柱部６２と連続する金型が形成される。従って、図９に示すように、Ｕ字形柱部６２と角状凸部６５ａとの接合部には、隙間が形成されない。
【００３５】
その結果、この金型を用いて射出成型を行うと、図１０に示すように、インク貯留室４４ｂとオリフィス４４ｄとの連続部４４ｅが滑らかに連続し、バリが生じることはない。
【００３６】
従って、全てのインク貯留室４４ｂとオリフィス４４ｄは、このような金型により精度良く、バリを生じさせることなく形成されるので、各ノズル孔４５ａにおいて、インク吐出性能の均一化を図ることができ、良好なインク吐出を行うことのできるインクジェットプリンタヘッドを提供することができる。
【００３７】
なお、Ｕ字形柱部６２の形状は、本実施形態で説明したものに限られるものではなく、角状ブロック部材６５の角状凸部６５ａとの密着性及び連続性が保たれれば、どのような形状であっても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレート成型用金型によれば、インク吐出孔を成型するピン状部材が、半円柱部と角柱部とを一体にして形成されたＵ字形柱部と、オリフィスを成型する円柱部とから構成され、Ｕ字形柱部の前記角柱部と、角状ブロック部材の角状凸部との端面を、インク貯留室とオリフィスとの連続部にて角状凸部の幅方向及び高さ方向に一致させて互いに密着するように形成したので、角状ブロック部材とピン状部材の接合部に隙間が形成されず、成型後においてもバリを生じさせることがない。その結果、均一で安定したインク吐出性能を発揮させることのできるキャビティプレートを提供することができる。
また、角柱部の端面が、角状凸部の幅及び高さと同じ幅及び高さを有して角状凸部の端面と同じ形状に形成され、その角柱部に、角柱部の一辺の長さを直径とする半円形状の半円柱部が形成されているので、オリフィスの上部をなす連通部を、インク貯留室と滑らかに連続した半円形に形成することができる。その結果、インク貯留室からオリフィスへのインクの流れを円滑にすることができる。
【００３９】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドのキャビティプレートの製造方法によれば、半円柱部と角柱部とを一体にして形成されたＵ字形柱部と、オリフィスを成型する円柱部とから構成されるピン状金型を、前記Ｕ字形柱部の前記角柱部と、角状ブロック金型の角状凸部との端面が、インク貯留室とオリフィスとの連続部にて角状凸部の幅方向及び高さ方向に一致して互いに密着するように組み付け、組み付けた金型により成型を行うので、角状ブロック金型とピン状金型の接合部に隙間が形成されず、成型後においてもバリを生じさせることがない。その結果、均一で安定したインク吐出性能を発揮させることのできるキャビティプレートを提供することができる。
また、角柱部の端面が、角状凸部の幅及び高さと同じ幅及び高さを有して角状凸部の端面と同じ形状に形成され、その角柱部に、角柱部の一辺の長さを直径とする半円形状の半円柱部が形成されているので、オリフィスの上部をなす連通部を、インク貯留室と滑らかに連続した半円形に形成することができる。その結果、インク貯留室からオリフィスへのインクの流れを円滑にすることができる。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態におけるプリンタ１の内部を示す斜視図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態におけるプリンタ１のアクチュエータ４０を示す分解斜視図である。
【図３】  本発明の第１の実施形態におけるプリンタ１のアクュエータ４０の縦断面図である。
【図４】  図２において、インク貯留室とオリフィスの連続部を示すＡ部の拡大図である。
【図５】  （Ａ）は本発明のピン状部材の一例を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のピン状部材の側面図である。
【図６】  図５（Ａ）の本発明のピン状部材におけるＵ字形柱部の拡大平面図である。
【図７】  本発明のピン状部材と角状ブロック部材を用いた金型の構造を示す斜視図である。
【図８】  本発明のピン状部材と角状ブロック部材を用いた金型の構造を示す平面図である
【図９】  本発明の金型におけるピン状部材と角状ブロック部材との接合部を示す平面図である。
【図１０】  本発明の金型を用いて成型を行った場合に形成されるインク貯留室とオリフィスの連続部を示す斜視図である。
【図１１】  従来の金型の構造を示す斜視図である。
【図１２】  従来の金型の構造を示す平面図である。
【図１３】  従来の金型におけるピン状部材と角状ブロック部材との接合部に形成される隙間を示す平面図である。
【図１４】  従来の金型を用いて成型を行った場合に形成されるバリを示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・インクジェットプリンタ
２０・・・ヘッド
４０・・・アクチュエータ
４１・・・ベース
４２・・・圧電素子部材
４２ａ・・・圧電素子
４３・・・ダイアフラム
４４・・・キャビティプレート
４４ａ・・・インク流路
４４ｂ・・・インク貯留室
４４ｃ・・・連通路
４４ｄ・・・オリフィス
４４ｅ・・・連続部
４５・・・ノズルプレート
４５ａ・・・インク吐出孔
６０・・・ピン状部材
６１・・・円柱部
６２・・・Ｕ字形柱部
６２ａ・・・円錐形状斜面
６２ｂ・・・斜面
６２ｃ・・・端面
６３・・・半円柱部
６４・・・角柱部
６５・・・角状ブロック部材
６５ａ・・・角状凸部
６５ｂ・・・角状凹部
６６・・・押し当て部材
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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