JP3300828B2 - 電子写真用感光体 - Google Patents

電子写真用感光体

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JP3300828B2
JP3300828B2 JP14395994A JP14395994A JP3300828B2 JP 3300828 B2 JP3300828 B2 JP 3300828B2 JP 14395994 A JP14395994 A JP 14395994A JP 14395994 A JP14395994 A JP 14395994A JP 3300828 B2 JP3300828 B2 JP 3300828B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真用感光体に関
し、詳しくは、電子写真プロセスを用いた複写機、プリ
ンター等に用いられる単層型電子写真用感光体に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真プロセスは静電力による潜像の
可視化を原理として用いたものであるため、そのプロセ
スの実施に用いられる電子写真用感光体には、暗所での
良好な帯電性と光照射による迅速な表面電位の減衰とが
要求される。かかるプロセス上で電子写真用感光体に必
要な特性は、固体物性値である暗抵抗の高さと良好な量
子効率、高い電荷移動度等に依存している。
【0003】これらの物性値を満足するものとして、従
来より、セレン、セレン−テルル合金、砒化セレン等の
無機化合物から構成された感光体が採用され多くの複写
機で用いられてきた。しかしながら、これらの材料は毒
性が強い、アモルファス状態で用いられるため取扱いが
厄介である、数十μmの厚さに真空蒸着する必要からコ
スト高である等の欠点があり、感光体として未解決の問
題を有しているものであった。
【0004】これらの欠点を改良乃至解消するため、有
機材料を用いた電子写真感光体(OPC)の開発が積極
的になされ実用に供されるようになってきた。実用化さ
れたOPCのほとんどは、その感光層が電荷発生機能を
有する層(CGL)と電荷輸送機能を有する層(CT
L)とからなる積層型の構成であり、もっぱら負帯電プ
ロセスに用いられている。その理由は、使用される材料
を混合し、単に単層として形成した感光体では、帯電
性、感度、静電的特性の疲労現象が実用の程度以下まで
低下する欠点が露呈してしまう場合が多いのに対し、積
層型ではこれらの欠点が極力抑えられ、且つ、機械的強
度に富み、厚膜の設計が可能なCTLを表面に配置する
ことで、プロセスに供された状態で十分な機械的耐久性
を感光体に保持させることが可能となるからである。ま
た高速電子写真プロセスにおいても支障のない程度の高
い電荷移動度を示す有機材料は現在のところほとんど正
孔移動の性質のみを有するドナー化合物に限られ、ま
た、静電的性質の疲労現象を極力抑え且つプロセスに供
された状態で感光体の機械的な耐久性を充分保持させる
には、電荷発生と電荷移動との機能を層ごとに分離した
機能分離構造とし、正孔移動性のCTLを表面に配置し
た積層型の感光体が静電特性面では最も合理的なものと
されたからである。しかしながら、このような機能分離
構造の電子写真用感光体は新たな問題を生じさせている
のが実情である。
【0005】その1つ目は感光体の負帯電に由来するも
のである。電子写真プロセスにおける信頼性の高い帯電
方式はコロナ放電によるものであり、ほとんどの複写
機、プリンタにはこの方式が採用されている。だが周知
のごとく、正極性と較べ負極性のコロナ放電は不安定で
あり、このためスコロトロンによる帯電方式が採用され
コストアップの一要因となっている。また、負極性のコ
ロナ放電はオゾンの発生をより多く伴うため、その外部
排出を防ぐべく負帯電方式の複写機、プリンタにはオゾ
ンフィルタが用いられている場合が多く、これも装置の
コストアップの要因となっている。正帯電方式であれば
オゾン発生量は非常に少なく抑えられる。また、現状で
は環境変動が少なく安定な画像が得られる二成分系現像
剤のトナーは感光体が正帯電の方が環境変動が少なく、
安定な画像が得られ、この点からも正帯電用の感光体が
望ましい。
【0006】その2つ目は感光体の積層構造に由来する
ものである。感光体の製造では、真空蒸着法と較べ安価
な溶液塗布法を用いることが可能であるが、この様な積
層タイプの感光体を製造するためには少なくとも2回の
塗布操作、通常は感光体の帯電性確保のため基板のすぐ
上(基板と感光層との間)に下引き層を設けてあるため
3回の塗布操作が必要であり、これら複数回の塗布操作
は感光体のコストアップにつながる。さらに、感度及び
耐久性のバランスを保ちまた良好な画像を得るため、C
GLの厚さをサブミクロンの範囲で管理することも製造
コストを一層引き上げる要因となっている。
【0007】こうした問題を考慮すると、有機材料を用
いた電子写真感光体としては、正帯電プロセスでの使用
が可能な単層型(感光層が一層からなるタイプのもの)
構成が望ましいことが理解される。さらに、該感光体が
そのまま、あるいは若干の変更で負帯電プロセスに用い
ることが可能であれば、安価で使用環境の自由度が高い
利点を有する感光体を創製することが出来ることも理解
される。しかしながら、この条件を満足する感光体の例
は非常に少ない。単層型の有機感光体として市販された
ものとしては、ポリビニルカルバゾールとトリニトロ
フルオレノンとからなる電荷移動錯体感光体(特公昭3
4−10966号)、チアピリリウム染料とポリカー
ボネートとからなる共晶錯体感光体(特公昭48−38
430号)、ペリレン系顔料及びヒドラゾンドナーが
樹脂中に分散された感光体(特開平2−37354
号)、等を数えるのみである。このうち、は負帯電
プロセスに用いられていたためオゾン発生の欠点を伴っ
ており、また、は感光体の感度が低いため、高速の複
写プロセスには不適な欠点を伴っていた。さらに、実用
化されている積層型感光体の成分を単に分散した場合に
は、帯電電位と感度が低く、特に繰返し使用でそれらが
大きく変動する欠点も克服出来ていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、帯電
性、感度に優れ、また複写プロセスを繰返しても静電特
性の安定性に富んだ単層型電子写真用感光体を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、少なくとも電荷発生物
質、有機正孔輸送物質、有機アクセプター性物質が結着
剤中に分散され、かつ、該電荷発生物質として、フタロ
シアニン系色素を、該有機正孔輸送物質として、トリフ
ェニルアミン系化合物を、有機アクセプター性物質とし
て、特定の2,3−ジフェニルインデン化合物を用いた
感光層を有する感光体が上記目的に対して有効であるこ
とを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明によれ
ば、以下の発明が提供される。 (1)導電性基体上に直接又は下引き層を介して単層の
感光層を設けてなり、その感光層は少なくとも電荷発生
物質、有機正孔輸送物質及び有機アクセプター性物質が
結着剤中に分散され、かつ、該電荷発生物質がフタロシ
アニン系色素、該有機正孔輸送物質がトリフェニルアミ
ン系物質、該有機アクセプター性物質が下記一般式(I
I)で表わされる2,3−ジフェニルインデン化合物で
あることを特徴とする請求項1記載の単層型電子写真用
感光体。
【化1】 [(式中、R 1 、R 2 、R 3 及びR 4 は、水素原子、ハロゲ
ン原子、置換若しくは無置換のアルキル基、シアノ基及
びニトロ基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基
を表し、同一でも異なっていてもよい。Xは、下式(I
II)及び(IV)で表される基よりなる群から選ばれ
た少なくとも1種の基を表す。 =C(A)(B) (III) =N−R 5 (IV) (前記式(III)において、A、Bは水素原子、ハロ
ゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の芳香族基、
及び−COOR 6 よりなる群から選ばれた少なくとも1
種の基を表し、同一でも異なっていてもよい。 前記式
(IV)において、R 5 は置換もしくは無置換のアルキ
ル基、置換もしくは無置換の芳香族基、又はシアノ基を
表わす。R 6 は置換もしくは無置換のアルキル基、置換
もしくは無置換の芳香族基を表す。) (2)電荷発生物質であるフタロシアニン系色素がx型
無金属フタロシアニンであることを特徴とする(1)記
載の電子写真用感光体。 (3)有機正孔輸送物質が下記一般式(I)で示される
トリフェニルアミン系化合物であることを特徴とする
(1)記載の電子写真用感光体。
【化2】 (式中、R1及びR2は、水素原子、アルキル基又はアリ
ール基を表わし、また、R1とR2の間で環を形成して
もよい。Ar1はアリーレン基又は複素環基を、Ar2
よびAr3はアルキル基、アリール基又は複素環基を表
わす。)
【0010】このような感光体は帯電性と感度に優れ、
低速から高速の複写プロセスまで好適に適用される。本
発明において重要なことは、感光体材料の組み合わせと
して、電荷発生物質としてフタロシアニン系色素好まし
くはx型無金属フタロシアニン系色素を用い、有機正孔
輸送物質としてトリフェニルアミン系化合物好ましくは
一般式(I)で表わされるトリフェニルアミン系化合物
を用い、有機アクセプター性物質として一般式(II)で
表わされる2,3−ジフェニルインデン化合物を用いる
ことである。それにより、感光体の実用に支障の来さな
い感度、帯電特性、静電特性が実現される。
【0011】従来の単層型電子写真用感光体のうち電荷
発生物質を樹脂に分散させた形態のものでは電荷発生物
質が電荷移動機能もかねており、且つ、正孔及び電子の
両方の電荷とも移動特性が良好な顔料が少ないため、感
度が低い、少数電荷が蓄積し、繰り返しにより帯電電位
が低下する等の欠点や、光照射後直ちに光減衰が開始し
ない誘導期間が存在し(インダクション効果)、静電潜
像電位のラチチュードが狭い等の欠点があった。またこ
のような感光体の正孔移動度を向上させるため、単に正
孔移動物質を添加した感光体では帯電性が低い、繰り返
し使用で帯電電位が著しく低下する等の欠点が克服でき
てはいなかった。本発明では、少なくとも電荷発生物
質、有機正孔移動物質、有機アクセプター性物質を結着
剤中に分散し、該電荷発生物質としてx型無金属フタロ
シアニン系化合物を用い、該有機正孔輸送物質及び有機
アクセプター性物質として前記特定構造を有するトリフ
ェニルアミン系化合物、2,3−ジフェニルインデン化
合物を各々用いることにより、上記の欠点を改良したも
のである。
【0012】この実現の機構は次のように推定してい
る。電荷発生物質は感光層中で粒子形態で存在してい
る。従って、光照射で発生した電子の感光層中における
移動は電荷発生物質粒子中と比べ電荷発生物質粒子間で
極めて悪くなり、この過程が感光層中に電子移動、寿命
を決定していると考えられる。このため、電荷発生物質
を保持しているマトリックス中に電子移動に優れ、且つ
電子親和力の高いアクセプター性化合物が存在すると、
電子は電荷発生物質粒子からアクセプター性化合物へ注
入され、マトリックスを通るスムーズな移動が達成でき
るものと考えられる。一般式(II)で表わされる2,3
−ジフェニルインデン化合物は電子を引きつける力が高
く、光照射により電荷発生物質で発生した大多数の電子
をアクセプター性化合物に移動させることができ、感光
体実用に支障を来たさない帯電性、感度、静電特性の長
寿命化が実現される。さらに、本発明では正孔移動に非
常に優れた正孔移動物質も樹脂マトリックス中に存在し
ているため、感光層中の正孔移動もそれがないときに比
べスムーズになされる。
【0013】以下、本発明を添付の図面に沿って、さら
に詳細に説明する。図1は本発明に係わる感光体の一例
を示しており、1は導電性基体、2は感光層、21は電
荷発生物質、22は結着剤中に有機正孔移動物質と有機
アクセプター性物質とが分子状に分散されたマトリック
スを表わしている。
【0014】本発明の感光層には電荷発生物質として、
フタロシアニン系色素好ましくはx型無金属フタロシア
ニン系色素が用いられるが、フタロシアニン系色素の感
光層2に占める量は0.1〜40重量%好ましくは0.
3〜25重量%程度が適当である。
【0015】本発明の感光層においては必須成分とし
て、トリフェニルアミン系化合物(正孔輸送物質)が含
まれている。感光層中でのトリフェニルアミン系化合物
の役割は電荷発生物質で発生した正孔を感光層中で移動
させることである。このトリフェニルアミン系化合物の
優れた正孔移動機能により、電荷発生物質で正孔が蓄積
されず、電荷発生物質で正孔が蓄積されず、電荷発生物
質の電荷発生機能を充分に発揮させることが可能とな
る。有機正孔輸送物質の感光層2全体に占める量は15
重量%好ましくは20〜40重量%である。
【0016】本発明で好ましく使用される一般式(I)
で示されるトリフェニルアミン系化合物の具体例を表1
に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0017】
【表1−(1)】
【0018】
【表1−(2)】
【0019】
【表1−(3)】
【0020】本発明の感光層2においては、前記したよ
うに有機アクセプター性物質として、2,3−ジフェニ
ルインデン化合物が用いられるが、かかる2,3−ジフ
ェニルインデン化合物としては好適には下記一般式(I
I)で示される化合物が用いられる。
【化1】 [(式中、R1、R2、R3及びR4は、水素原子、ハロゲ
ン原子、置換若しくは無置換のアルキル基、シアノ基及
びニトロ基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基
を表し、同一でも異なっていてもよい。Xは、下式(I
II)及び(IV)で表される基よりなる群から選ばれ
た少なくとも1種の基を表す。 =C(A)(B) (III) =N−R5 (IV) (前記式(III)において、A、Bは水素原子、ハロ
ゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の芳香族基、
及び−COOR6よりなる群から選ばれた少なくとも1
種の基を表し、同一でも異なっていてもよい。前記式
(IV)において、R5は置換もしくは無置換のアルキ
ル基、置換もしくは無置換の芳香族基、又はシアノ基を
表わす。R6は置換もしくは無置換のアルキル基、置換
もしくは無置換の芳香族基を表す。)]
【0021】次に、これらの置換基について、例示を挙
げて説明する。上式(II)におけるR1、R2、R3及び
4において、置換もしくは無置換のアルキル基として
は、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル
基、n−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基などのアル
キル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基などのシ
クロアルキル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル
基、プロモエチル基、フルオロプロピル基などのハロゲ
ン置換アルキル基、ベンジル基などがそれぞれ例示され
る。
【0022】置換もしくは無置換の芳香族基としては、
フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、ピレン基な
どの芳香族基が例示され、その置換基としては、クロロ
基、ブロモ基、メチル基、エチル基、イソプロピル基、
t−ブチル基、n−ブチル基、ニトロ基、シアノ基、メ
トキシ基、エトキシ基、アセトキシ基、メトキシカルボ
ニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル
基、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、N,N
−ジメチルアミノ基、ベンゾオキシアミノ基、N,N−
ジメチルアミド基、メチルチオキシ基、トリフルオロメ
チル基、フェニル基などが、それぞれ例示される。
【0023】上式(III)におけるA、Bにおいて、
置換もしくは無置換の芳香族基としては、フェニル基、
ナフチル基、アントラセン基、ピレン基などの芳香族基
が例示され、その置換基としては、クロロ基、ブロモ
基、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル
基、n−ブチル基、ニトロ基、シアノ基、メトキシ基、
エトキシ基、アセトキシ基、メトキシカルボニル基、エ
トキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、メチルカ
ルボニル基、エチルカルボニル基、N,N−ジメチルア
ミノ基、ベンゾオキシアミノ基、N,N−ジメチルアミ
ド基、メチルチオキシ基、トリフルオロメチル基、フェ
ニル基などがそれぞれ例示される。上式(III)及び
(IV)におけるR5及びR6において、置換もしくは無
置換のアルキル基、芳香族基の例は先にあげたR1
2、R3及びR4のそれらの例と同様である。上式(I
II)及び(IV)におけるR5及びR6において、置換
もしくは無置換の芳香族基の例は先に挙げたA及びBの
それらの例と同様である。
【0024】本発明の一般式(II)の2,3−ジフェ
ニルインデン化合物の具体例を、表2に示すが、これら
に限定されるものではない。
【0025】
【表2−(1)】
【0026】
【表2−(2)】
【0027】
【表2−(3)】
【0028】
【表2−(4)】
【0029】本発明で用いる有機アクセプター性物質で
ある2,3−ジフェニルインデン化合物の感光層2全体
に占める量は1〜40重量%、好ましくは5〜40重量
%である。
【0030】感光層2における結着剤の役割は電荷発生
物質21の良好な分散と、有機正孔輸送物質の分子状の
分散ばかりでなく、複写プロセスで必要とされる感光層
の機械的強度も担っている。このため、結着剤の組成比
が低い場合には、これらの諸性質が損なわれることとな
る。従って、感光層に占める結着剤の量はむやみに低く
はできない。これら結着剤の感光層全体に占める割合は
30〜90重量%好ましくは40〜70重量%が適当で
ある。
【0031】本発明で用いられる結着剤としては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、メタクリル
樹脂、ポリスチレン、フェノキシ樹脂、塩化ビニル樹
脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹
脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹
脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン
樹脂等の付加重合型樹脂、重付加型樹脂、重縮合型樹
脂、並びにこれらの繰り返し単位のうち2つ以上を含む
共重合体樹脂、例えば塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体
樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合
体樹脂などを挙げることができる。
【0032】本発明の感光層2の厚さは5〜100μm
好ましくは10〜40μmくらいが適当である。5μm
より薄いと帯電性が低下し、逆に、100μmより厚い
と感度の低下をもたらす。
【0033】本発明で用いることができる導電性基体1
としては、アルミニウム、ニッケル、銅、ステンレス等
の金属板、金属ドラムまたは金属箔、アルミニウム、酸
化錫、ヨウ化銅などの薄膜を蒸着あるいは塗布したプラ
スチックフィルムあるいはガラス等が挙げられる。
【0034】また、本発明の感光体では帯電性、接着性
を改良する目的で、感光層2と導電性基体1との間に下
引き層を設けることができる。下引き層の材料としては
前記結着剤材料の他に、ポリアミド樹脂、ポリビニルア
ルコール、カゼイン、ポリビニルピロリドン等を用いる
ことができる。下引き層の厚さは0.01〜10μm好
ましくは0.1〜5μmくらいが適当である。
【0035】本発明の感光体をつくるには、前記の材料
を有機溶媒中に溶解またはボールミル、超音波等で分散
して感光層形成液を調製し、これを浸漬法やブレード塗
布法、スプレー塗布法等で導電性基体1上に塗布し乾燥
して感光層2を形成すればよい。
【0036】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これにより本発明が限定されるものではない。
【0037】実施例1〜4 x型無金属フタロシアニン0.5gをポリカーボネート
Zの10wt%テトラヒドロフラン溶液10g、テトラ
ヒドロフラン9gとともにボールミリングした後、顔料
組成2wt%、ポリカーボネートZ組成が50wt%、
表3に示したトリフェニルアミン系化合物が30wt
%、表3に示した2,3−ジフェニルインデン化合物が
18wt%となるように10wt%のポリカーボネート
溶液、トリフェニルアミン系化合物、2,3−ジフェニ
ルインデン化合物を加え、十分に撹拌し、感光体塗布液
を調製した。このようにして調製した塗布液をアルミニ
ウムを1000Åの厚さに蒸着した75μm厚のポリエ
ステルフィルム上にドクターブレードにて塗布し、乾燥
後の膜厚が15μmの感光層を有する単層型電子写真感
光体を作製した。
【0038】比較例1 アクセプター性物質を下記のTNF(2,4,7−トリ
ニトロフルオレノン)に代えた以外は実施例1と同様の
方法で単層型電子写真感光体を作製した。
【化3】
【0039】比較例2 実施例1において、無金属フタロシアニンを下記式で示
される3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシル
ジイシド(東京化成社製)に代えた以外は、実施例1と
同様に単層型電子写真感光体を作製した。
【化4】
【0040】以上のようにして作製した電子写真感光体
を川口電気(株)製の静電複写紙試験装置(SP−48
4)を用い+6KVのコロナ放電を20秒間行って帯電
せしめた後の表面電位Vs(V)、次いで20秒間暗減
衰させた時の表面電位Vo(V)、及び、その時点から
感光体表面の照度が201uxになるようにしてタング
ステン光を照射し、V0が1/2になるのに要する露光
量をE1/2(lux/sec)、光照射30秒後の表
面電位V30(V)を測定した。その結果を表3に示す。
【0041】
【表3】
【0042】
【発明の効果】本発明の単層型電子写真用感光体は帯電
性、感度に優れ、また複写プロセスを繰返しても静電特
性の安定性に富んだものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる単層型電子写真用感光体の一例
の概略図。
【符号の説明】
1 導電性基体 2 感光層 21 電荷発生顔料 22 結着剤マトリックス中に有機正孔移動物質と有機
アクセプター性化合物とが分子状に分散された層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 明夫 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平6−123984(JP,A) 特開 平6−123985(JP,A) 特開 平6−123983(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 5/00 CA(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性基体上に直接又は下引き層を介し
    て単層の感光層を設けてなり、その感光層は少なくとも
    電荷発生物質、有機正孔輸送物質及び有機アクセプター
    性物質が結着剤中に分散され、かつ、該電荷発生物質が
    フタロシアニン系色素、該有機正孔輸送物質がトリフェ
    ニルアミン系物質、該有機アクセプター性物質が下記一
    般式(II)で表わされる2,3−ジフェニルインデン
    化合物であることを特徴とする請求項1記載の単層型電
    子写真用感光体。 【化1】 [(式中、R 1 、R 2 、R 3 及びR 4 は、水素原子、ハロゲ
    ン原子、置換若しくは無置換のアルキル基、シアノ基及
    びニトロ基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基
    を表し、同一でも異なっていてもよい。Xは、下式(I
    II)及び(IV)で表される基よりなる群から選ばれ
    た少なくとも1種の基を表す。 =C(A)(B) (III) =N−R 5 (IV) (前記式(III)において、A、Bは水素原子、ハロ
    ゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の芳香族基、
    及び−COOR 6 よりなる群から選ばれた少なくとも1
    種の基を表し、同一でも異なっていてもよい。前記式
    (IV)において、R 5 は置換もしくは無置換のアルキ
    ル基、置換もしくは無置換の芳香族基、又はシアノ基を
    表わす。R 6 は置換もしくは無置換のアルキル基、置換
    もしくは無置換の芳香族基を表す。)
  2. 【請求項2】 電荷発生物質であるフタロシアニン系色
    素が型無金属フタロシアニンであることを特徴とする
    請求項1記載の電子写真用感光体。
  3. 【請求項3】 有機正孔輸送物質が下記一般式(I)で
    示されるトリフェニルアミン系化合物であることを特徴
    とする請求項1記載の電子写真用感光体。 【化2】 (式中、R1及びR2は、水素原子、アルキル基又はアリ
    ール基を表わし、また、R1とR2の間で環を形成しても
    よい。Ar1はアリーレン基又は複素環基を、Ar2およ
    びAr3はアルキル基、アリール基又は複素環基を表わ
    す。)
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