(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、画像信号に応じてレーザー光を上記静電潜像担持体に露光し静電潜像を形成する書き込み光学系と、上記静電潜像担持体上の潜像を現像剤の上記静電潜像担持体電位と同極性の帯電トナーにより反転現像して顕像化する現像装置を備え、
装置本体の制御系は、上記トナーの消費を抑制するためのトナーセーブモードを有し、該トナーセーブモードはユーザーが選択可能に設けられており、該トナーセーブモードが選択された場合は、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させるデジタル画像形成装置において、
上記トナーセーブモードの選択時は、上記書き込み光学系のレーザー出力を、通常の書き込み時のレーザー出力よりも強めて露光することを特徴とするデジタル画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、画像信号に応じてレーザー光を上記静電潜像担持体に露光し静電潜像を形成する書き込み光学系と、上記静電潜像担持体上の潜像を現像剤中の上記静電潜像担持体電位と同極性の帯電トナーにより反転現像して顕像化する現像装置を備え、
装置本体の制御系は、上記トナーの消費を抑制するためのトナーセーブモードを有し、該トナーセーブモードはユーザーが選択可能に設けられており、該トナーセーブモードが選択された場合は、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させるデジタル画像形成装置において、
原稿画像を読み取るスキャナーを備え、かつ上記制御系のメモリに諧調補正用の複数のガンマカーブのデータを用意してあり、上記スキャナーにより読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるとき、上記トナーセーブモード選択時は、通常の濃度時のガンマカーブより１〜２段階濃いガンマカーブのデータを用いて作像されることを特徴とするデジタル画像形成装置。
【請求項３】
静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、画像信号に応じてレーザー光を上記静電潜像担持体に露光し静電潜像を形成する書き込み光学系と、上記静電潜像担持体上の潜像を現像剤中の上記静電潜像担持体電位と同極性の帯電トナーにより反転現像して顕像化する現像装置を備え、
装置本体の制御系は、上記トナーの消費を抑制するためのトナーセーブモードを有し、該トナーセーブモードはユーザーが選択可能に設けられており、該トナーセーブモードが選択された場合は、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させるデジタル画像形成装置において、
原稿画像を読み取るスキャナーを備え、かつ上記制御系はＭＴＦ補正処理を行う機能を有しており、上記スキャナーにより読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるとき、上記トナーセーブモード選択時は、通常よりも上記ＭＴＦ補正処理が強調されて作像されることを特徴とするデジタル画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いたデジタル複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、詳しくは、原稿画像情報もしくはパーソナルコンピュータ等からの画像情報を電気信号に置き換えてレーザー露光を行う方式のデジタル画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いたデジタル複写機、プリンター、ファクシミリ等のデジタル画像形成装置においては、感光体等の静電潜像担持体を帯電装置で帯電した後、スキャナー等で読み取った原稿画像情報もしくはパーソナルコンピュータ等からの画像情報を電気信号に置き換えてレーザー露光を行い静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置の現像剤（トナー）で現像して顕像化した後、その顕像（トナー像）を記録用紙等の転写材に転写し、定着装置で定着して画像形成を行っている。
【０００３】
このようなデジタル画像形成装置において、良好な画像表現を維持した状態で、現像剤（トナー）の消費量を削減するトナーセーブモードを備えるものが提案されている。
例えば、特開平９−１２３５２４号公報記載の画像形成装置においては、トナーの消費量を削減するトナーセーブモードを設定した場合に、多値画像データを２値データに変換して出力し、面積階調処理によりリニアな階調表現を維持しつつ階調数を少なくする中間調処理により画像を形成するようにしている。
また、特開平９−３２６９１９号公報記載の画像形成装置においては、トナーの残量に応じてトナーセーブ処理を行い、データ数削減処理を行ったデータにより画像形成をするようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような画像形成装置では、トナーの消費量を抑えるためのトナーセーブモードが選択されると、原画像のデータを間引いて画像形成を行うため、小さいフォントの文字ではデータが欠落し、判別が不可能になってしまう。また、図６（ａ）は通常のベタ部、図６（ｂ）はトナーセーブ時のベタ部を示しているが、トナーセーブ時のベタ部は網点状に表現されるため絵柄の階調が十分とれず不自然なものになってしまう。さらに図７（ａ）は通常の細線、図７（ｂ）はトナーセーブ時の細線を示しているが、トナーセーブ時の細線は線幅が一定しなくなり、文字等の判別が困難になるという問題がある。
また、これらのようにドットを間引く方式ではベタ部も網点状となり、エッジ強調電界が生じてトナー付着量が増え、十分なトナーセーブ効果が得られない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、トナーセーブモード選択時でも文字や絵柄の判別性を損なわずに画像形成を行うことができるデジタル画像形成装置を実現し、かつトナーの消費量を抑えて画像形成を行うことで画像形成装置のランニングコストの低減、トナー容器等の廃棄物の低減を図ることを目的とする。
さらに本発明は上記の目的に加えて、トナーセーブモード設定時においても通常の使用時と比べてデータを欠落させず違和感のない画像を得ることができるデジタル画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、画像信号に応じてレーザー光を上記静電潜像担持体に露光し静電潜像を形成する書き込み光学系と、上記静電潜像担持体上の潜像を現像剤の上記静電潜像担持体電位と同極性の帯電トナーにより現像して顕像化する現像装置を備えたデジタル画像形成装置において、装置本体の制御系は、上記トナーの消費を抑制するためのトナーセーブモードを有し、該トナーセーブモードはユーザーが選択可能に設けられており、該トナーセーブモードが選択された場合は、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させる構成としたものである。
【０００７】
本発明の第２の手段は、第１の手段のデジタル画像形成装置において、上記トナーセーブモードの選択時は、上記書き込み光学系のレーザー出力を、通常の書き込み時のレーザー出力よりも強めて露光する構成としたものである（請求項１）。
【０００８】
本発明の第３の手段は、第１の手段のデジタル画像形成装置において、原稿画像を読み取るスキャナーを備え、かつ上記制御系のメモリに諧調補正用の複数のガンマカーブのデータを用意してあり、上記スキャナーにより読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるとき、上記トナーセーブモード選択時は、通常の濃度時のガンマカーブより１〜２段階濃いガンマカーブのデータを用いて作像される構成としたものである（請求項２）。
【０００９】
本発明の第４の手段は、第１の手段のデジタル画像形成装置において、原稿画像を読み取るスキャナーを備え、かつ上記制御系はＭＴＦ補正処理を行う機能を有しており、上記スキャナーにより読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるとき、上記トナーセーブモード選択時は、通常よりも上記ＭＴＦ補正処理が強調されて作像される構成としたものである（請求項３）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作及び作用を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す図であって、デジタル複写機及びプリンターとして機能するデジタル画像形成装置の概略構成図である。また図２は図１に示すデジタル画像形成装置を電気的構成を含めて概略的に示すブロック図である。図１、図２において、このデジタル画像形成装置の構成としては、原稿Ｇの文字や絵柄等の画像を光学的に読み取る画像読み取り手段であるスキャナー１と、スキャナー１で読み取って電気信号に変換した画像信号を処理する読み取り処理部２と、読み取り処理部２で処理された画像信号に対して所定の補正等を行う画像処理部３と、画像処理部３によって処理された信号をレーザー光によって書き込むことができる信号に変換する書き込み処理部４と、書き込み処理部４から出力される書き込み信号に基づいてレーザー光による静電潜像担持体への書き込みを実行し、書き込まれた画像を顕像化する書き込み機構部（画像形成部）５と、これらの各部の制御を司る制御部６、及びオペレータもしくはユーザーが所望の画像形成を指示するための指示入力を実行する操作部７を備えている。また、プリンターとして用いるためにパーソナルコンピュータ等の外部装置から送信された画像データを一時的に記憶する画像メモリ部８を備えている。
【００１１】
画像読み取り手段として機能するスキャナー１は原稿Ｇを照明するための光源１−１と、原稿Ｇ面で反射した反射光をＣＣＤ（固体撮像素子）１−６に導く第１乃至第３のミラー１−２〜１−４及び結像レンズ１−５、並びにスキャナー１を副走査方向に走査するためのスキャナー駆動モータ１−７から主に構成され、原稿Ｇをコンタクトガラス１−８上に置いた状態で読み取り走査を実行する。
【００１２】
読み取り処理部２は、原稿の読み取り走査時に必要なスキャナー駆動モータ制御クロック信号、ＣＣＤ動作用タイミング信号、読み取り処理部２内や他の処理部で使用するタイミング信号を生成するタイミング生成部、ＣＣＤ１−６からの信号のレベル調整、サンプルホールドを行うアナログ回路部、Ａ／Ｄ変換部、シェーディング補正部、及び制御部６や他部との交信のためのＣＰＵインターフェース（ＣＰＵＩ／Ｆ）部から構成されている。
また、画像処理部３は、変倍処理、フィルタ処理、及びガンマ補正処理等を行う部分であり、書き込み処理部４は書き込み主走査制御部、書き込み副走査制御部、半導体レーザー（ＬＤ）パワー制御部などから構成されている。
【００１３】
書き込み機構部（画像形成部）５は、書き込み光学系５−１、ドラム状の感光体５−２、帯電装置５−３、現像装置５−４、転写装置５−５、クリーニング装置５−６、転写材搬送ローラー５−７、定着装置５−８などの各部から構成されている。
【００１４】
制御部６は、中央制御装置としてのＣＰＵと、ＣＰＵの動作プログラム及び固定データを記憶したＲＯＭとＣＰＵのワークエリアとして機能すると共に動的なデータを記憶するＲＡＭとからなるメモリ、及びＩ／Ｏ等からなり、デジタル画像形成装置の各部及び全体の制御を司る。また、操作部７からの入力信号によって各部の制御状態の変更や演算を実行する。
画像メモリ部８は、パーソナルコンピュータ等から送信された画像信号をページ順に蓄積し、制御部６の指示により書き込み系にデータを渡すものである。
【００１５】
図１、図２の画像形成装置において、書き込み機構部（画像形成部）５では、感光体５−２の表面を帯電装置５−３により均一に帯電させ、画像データに応じて書き込み光学系５−１の半導体レーザー発光装置５−１−１からのレーザー光により露光を行う。このレーザー光はコリメータレンズ等を介して略平行光とされた後、光偏向手段である回転するポリゴンミラー５−１−２により反射され、ｆθレンズ等のレンズ系５−１−３を介して感光体５−２に照射され、感光体面をその軸方向（主走査方向）に走査する。そして画像信号に応じたレーザー光の強度変調（ＯＦＦ，ＯＮ）により感光体面上にドット状の潜像を書き込む。また、このレーザー光の発光パルス時間をドット毎に制御して階調表現に用いる。
【００１６】
このようにして感光体５−２上に書き込まれた静電潜像は、現像装置５−４の現像スリーブ５−４−１に担持された現像剤中の感光体電位と同極性の帯電トナーによって現像され、潜像が反転現像される。この現像動作にタイミングを合わせて、給紙トレイ５−７−１あるいは手差しトレイ５−７−２から記録用紙等の転写材５−１０（５−１０−１または５−１０−２）が給紙され、搬送ローラー５−７を経て搬送経路５−７−３上を転写部まで搬送される。そして現像により顕像化された感光体５−２上のトナー像は、転写装置５−５により転写材５−１０上に転写される。そしてトナー像が転写された転写材５−１０は定着装置５−８に搬送され、定着装置５−８により加熱、加圧されてトナー像が転写材上に固定化される。一方、転写後の感光体上の転写残トナーは、クリーニング装置５−１１のクリーニングブレード５−６によってクリーニングユニット内に掻き落されて感光体面が清掃され、清掃後の感光体５−２は次の画像形成に用いられる。
【００１７】
ここで上記デジタル画像形成装置のトナーセーブ方式について説明する。トナーセーブモードを選択する際は、ユーザーが操作部７の操作パネルからトナーセーブモードを選択するか、あるいは外部のパーソナルコンピュータ等よりトナーセーブモードを選択して画像データを送信する。書き込みデータは通常と変わらないものが使われ、書き込み光学系５−１によりレーザー光による書き込みが行われ、感光体５−２上に静電潜像が形成される。そして制御系より現像装置５−４に対して通常より低い現像バイアスによって現像するように指示が出され、現像ポテンシャルを通常より低下させてトナー付着量を低下させる（第１の手段）。このようにするとトナー付着量はベタ部、ライン部とも一様に減少するため、絵柄、文字とも通常時より判別性が低下することなく、良好なトナーセーブ効果が得られる。
【００１８】
次に第２の手段（請求項１）の構成では、図１、図２に示した構成のデジタル画像形成装置において、トナーセーブモードが選択された場合には、通常より強いレーザー出力により露光するようにしている。これは第１の手段の方式によりトナーセーブモードの画像を形成すると現像ポテンシャルが狭くなるため、地肌部に近い低コントラスト部が現像されなくなってしまうからである。従ってトナーセーブモード選択時には通常より書き込みレーザー出力を強めることで低コントラスト部や細線も低ポテンシャル現像できるようにしている。
【００１９】
ここで図３は感光体上で段階的に階調を変えて潜像電位を形成した場合の例を示しており、ＶＤ は白部電位（地肌部電位）、ＶＬ は黒部電位、ＶＢ は現像バイアス電位を示している。図３（ａ）は通常の現像バイアスで現像する場合、同図（ｂ）はトナーセーブモード時の低い現像バイアス（低ポテンシャル）で現像する場合であり、そして同図（ｃ）がトナーセーブモード時にレーザー出力を強めた場合である。本発明のように反転現像を行う方式では、図３（ｂ）の場合は現像ポテンシャルが低いため地肌部に近い低コントラスト部が現像されなくなってしまうが、同図（ｃ）のレーザー出力を強めた場合は、地肌部に近い低コントラスト部での電位の低下が大きくなるので、低コントラスト部も低い現像ポテンシャルで現像できる。従って、トナーセーブモード選択時には、通常より強いレーザー出力により露光するようにすることにより、トナーセーブモード時も通常使用時と違和感のない画像が得られ、良好なトナーセーブ効果が得られることになる。
【００２０】
次に第３の手段（請求項２）の構成では、図１、図２に示した構成のデジタル画像形成装置において、スキャナー１により読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する状態であるときに、トナーセーブモード選択時は、通常より１段階濃い側のガンマカーブにより作像されるようにしている。これは通常のデジタル複写機は濃度調整キーを持っており、「濃く」または「薄く」の調整ができるので、スキャナー１からの読み取りデータを画像処理部３で書き込み特性に合わせて階調補正するための図４に示すような複数のガンマカーブのデータを用意してあり、この複数のガンマカーブのデータテーブルを利用して、図４のように原稿濃度に対する複写出力の画像濃度を変えることができる。そして通常はこの補正データ（ガンマカーブのデータテーブル）をメモリに５〜９本用意しておき、ユーザーの好みによって調整されるようにしておく。そして本発明の画像形成装置では、トナーセーブモードが選択されると、自動的に１〜２段濃いガンマテーブルを用いて作像されることになる。このようにすると低コントラスト部や細線も低い現像ポテンシャルで現像でき、トナーセーブモード時も通常使用時と違和感のない画像が得られ、良好なトナーセーブ効果が得られることになる。
【００２１】
次に第４の手段（請求項３）の構成では、図１、図２に示した構成のデジタル画像形成装置において、スキャナー１により読み取った原稿画像情報に基づき複写画像を出力する場合に、トナーセーブモード選択時は、通常よりＭＴＦ（Ｍodulation Ｔransfer Ｆunction）補正処理が強調されて作像されるようにしている。これは通常のデジタル複写機は光学系のＭＴＦ劣化を補正するため、注目画素の周囲の濃度からＭＴＦ補正処理を行い、注目画素の黒強調または白強調を行っている。このようなＭＴＦ補正処理は細線をはっきり浮きだたせてシャープに再現する効果がある。そしてトナーセーブモードが選択されると、自動的にＭＴＦ補正処理が強められて作像されることになる。このようにすると低コントラスト部や細線も低い現像ポテンシャルで現像でき、トナーセーブモード時も通常使用時と違和感のない画像が得られ、良好なトナーセーブ効果が得られることになる。
【００２２】
（実施例１）
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
本実施例に係るデジタル画像形成装置の構成は図１、図２と同様であり、原稿Ｇの画像を読み取るスキャナー１では、原稿Ｇの反射濃度をＣＣＤ（固体撮像素子）１−６で読み取り電気信号に変換して画像信号として出力する。その画像信号は読み取り処理部２で処理されデジタルデータに変換され、画像処理部３で変倍処理、フィルタ処理、ガンマ補正処理等の所定の補正処理が施され書き込み処理部４に送信される。そして補正後の画像データは書き込み処理部４で各画素に対するレーザー発光時間が調整されて書き込み光学系５−１に送信され、画像信号に応じて強度変調されたレーザー光による書き込みが行われる。
【００２３】
静電潜像担持体である感光体５−２の回転速度（線速）は３００ｍｍ／ｓｅｃであり、図中の矢印の方向に回転しており、帯電ローラーあるいは帯電チャージャー等の帯電装置５−３により、感光体５−２の表面は−９００Ｖに帯電を付与されている。上記書き込み光学系５−１において、レーザー光は半導体レーザー発光装置５−１−１より射出され、高速回転する多角形（例えば八角形）のポリゴンミラー５−１−２の反射面で反射され、ｆθレンズ等のレンズ系５−１−３を通して感光体面に到達する。この時のレーザー光量は例えば３００μＷであり、書き込まれた部分の電位は低下し、ベタ画像部で−１００Ｖとなる。現像部では、例えばトナーとキャリアを混合して用いる２成分現像方式の現像装置５−４により感光体５−２上の静電潜像を現像する。本実施例では通常時は現像スリーブ５−４−１に−５５０Ｖの現像バイアスを印加して現像ポテンシャル設定を４５０Ｖとし、マイナス極性に帯電されたトナーにより静電潜像を反転現像する。
【００２４】
そしてこの画像形成装置では、操作部７の操作パネル上やパーソナルコンピュータ等の印刷画面上よりトナーセーブモードが選択できるようになっており、トナーセーブモードの選択時には、現像バイアスが−３００Ｖに低下し、現像ポテンシャル設定を２００Ｖとして現像を行う。ここで図５は本実施例の画像形成装置における現像ポテンシャルと現像トナー量の関係（トナー付着量ガンマカーブ）を示しており、上記のようにトナーセーブモードの選択時には、現像ポテンシャル設定を２００Ｖとして現像を行うことにより、トナー付着量が約半分になるため、トナー消費量も半分で済む。以上のようにして良好なトナーセーブ効果が得られた。
【００２５】
（実施例２）
本実施例では、実施例１と同様の構成のデジタル画像形成装置を用いるが、トナーセーブモードが選択された場合は、現像バイアスを−３００Ｖに低下させ、書き込みレーザー光量を３００μＷから４２０μＷに上昇させて画像形成を行っている。このような構成にしたところ、トナーセーブモード時に画像濃度は低下したが、文字部は通常時と変わらず、また低コントラスト部や細線も再現することができ、違和感の無い画像が得られた。
【００２６】
（実施例３）
本実施例では、実施例１と同様の構成のデジタル画像形成装置を用いるが、トナーセーブモードが選択された場合は、現像バイアスを−３００Ｖに低下させ、階調補正のためのガンマテーブルを１段濃い側にずらして作像を行うようにしている。この画像形成装置は濃い側（１ノッチ）から薄い側（７ノッチ）まで７段階の濃度ノッチを持っており、それぞれにガンマテーブルが対応している。通常は中央値設定（４ノッチ）となっており、ユーザーの好みに応じて可変になっている。そしてトナーセーブモードが選択された場合は、自動的に設定されている濃度ノッチの１段濃い側のノッチのガンマテーブルに変更される。このような構成にしたところ、トナーセーブモード時に画像濃度は低下したが、文字部は通常時と変わらず、また低コントラスト部や細線も再現することができ、違和感の無い複写画像が得られた。
【００２７】
（実施例４）
本実施例では、実施例１と同様の構成のデジタル画像形成装置を用いるが、トナーセーブモードが選択された場合は、現像バイアスを−３００Ｖに低下させ、画像処理部３でのＭＴＦ補正値の係数が通常の２倍に強められて細線や微小ドットを強調した潜像形成が行われる。このような構成にしたところ、トナーセーブモード時に画像濃度は低下したが、文字部は通常時と変わらず、また低コントラスト部や細線も再現することができ、違和感の無い複写画像が得られた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の手段のデジタル画像形成装置においては、トナーセーブモード選択時でも文字や絵柄の判別性を損なわず、トナーセーブ効果が高いため、ランニングコストの低減、トナー容器等の廃棄物の低減を図ることができる。
第２の手段（請求項１）のデジタル画像形成装置においては、第１の手段の効果に加え、プリンターとして使用された場合でも複写機として使用された場合でも、トナーセーブモード時に通常時と比較して情報の欠落の無い良好な画像を得ることができる。
第３の手段（請求項２）のデジタル画像形成装置においては、第１の手段の効果に加え、特に複写機として使用された場合に、トナーセーブモード時に通常時と比較して情報の欠落の無い良好な画像を得ることができる。
第４の手段（請求項３）のデジタル画像形成装置においては、第１の手段の効果に加え、特に複写機として使用された場合に、トナーセーブモード時に通常時と比較して情報の欠落の無い良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すデジタル画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すデジタル画像形成装置を電気的構成を含めて概略的に示すブロック図である。
【図３】本発明に係るデジタル画像形成装置における潜像電位と現像バイアス電位の例を示す図である。
【図４】本発明に係るデジタル画像形成装置における原稿濃度と複写出力の画像濃度の関係（ガンマカーブ）を示す図である。
【図５】本発明に係るデジタル画像形成装置における現像ポテンシャルと現像トナー量（トナー付着量）の関係を示す図である。
【図６】従来の通常時とトナーセーブモード時のベタ画像の例を示す図である。
【図７】従来の通常時とトナーセーブモード時のライン画像の例を示す図である。
【符号の説明】
１：スキャナー
１−１：光源
１−２〜１−４：ミラー
１−５：結像レンズ
１−６：ＣＣＤ（固体撮像素子）
１−７：スキャナー駆動モータ
１−８：コンタクトガラス
２：読み取り処理部
３：画像処理部
４：書き込み処理部
５：書き込み機構部（画像形成部）
５−１：書き込み光学系
５−１−１：半導体レーザー発光装置
５−１−２：ポリゴンミラー
５−１−３：レンズ系
５−２：感光体（静電潜像担持体）
５−３：帯電装置
５−４：現像装置
５−４−１：現像スリーブ
５−５：転写装置
５−６：クリーニング装置
５−７：転写材搬送ローラー
５−７−１：給紙トレイ
５−７−２：手差しトレイ
５−７−３：転写材搬送経路
５−８：定着装置
５−１０−１，５−１０−２：転写材
６：制御部
７：操作部
８：画像メモリ部
Ｇ：原稿
【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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