(57)【要約】【課題】シート基材に付着した水分の除去効率を向上可能としたシート基材搬送装置、および、巻取り式成膜システムを提供する。【解決手段】シート基材Ｓが搬送されるチャンバー１１Ｃと、チャンバー１１Ｃ内に位置して、シート基材Ｓに付着した水分をシート基材Ｓから気化させるヒーター１１Ｈと、チャンバー１１Ｃ内に位置して、チャンバー１１Ｃ内の水分を捕集するクライオ機構１１Ｃｒと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート基材が搬送されるチャンバーと、
前記チャンバー内に位置して、前記シート基材に付着した水分を前記シート基材から気化させるヒーターと、
前記チャンバー内に位置して、前記チャンバー内の水分を捕集するクライオ機構と、を備える
シート基材搬送装置。
【請求項２】
前記クライオ機構は、前記チャンバーの内面における一部分を覆う
請求項１に記載のシート基材搬送装置。
【請求項３】
前記ヒーターは、前記チャンバーの内面に向けて放射される熱を前記シート基材に向けて反射する反射部を備える
請求項１または２に記載のシート基材搬送装置。
【請求項４】
前記ヒーターは、前記シート基材を加熱する加熱部と、
前記加熱部に対して前記シート基材とは反対側に位置し、前記加熱部を冷却する冷却部と、を備える
請求項１から３のいずれか一項に記載のシート基材搬送装置。
【請求項５】
前記チャンバー内に位置して、水よりも高い蒸気圧を有したプロセスガスを用いて前記シート基材の表面に所定の処理を行うためのプラズマに前記シート基材を曝す基材処理部をさらに備える
請求項１から４のいずれか一項に記載のシート基材搬送装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のシート基材搬送装置と、
前記シート基材に透明導電膜を形成する成膜装置と、を備え、
前記シート基材搬送装置は、前記成膜装置と連通可能な状態で前記成膜装置に接続されている
巻取り式成膜システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート基材搬送装置、および、シート基材搬送装置を備える巻取り式成膜システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可撓性を有したシート基材に対して成膜を行う巻取り式成膜システムが用いられている。巻取り式成膜システムにおいて、巻出装置、前処理装置、成膜装置、および、巻取装置が基材の搬送方向に沿って並んでいる。巻取り式成膜システムでは、基材が巻出装置から巻取装置に向けて搬送される間に、前処理装置における前処理と、成膜装置での成膜処理とが基材に対して行われる。前処理装置は、基材を加熱するヒーターを備えている。前処理装置は、ヒーターによって基材を加熱することによって、基材に付着した水分を気化させ、これによって、基材に付着した水分を基材から除去する（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−６５２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シート基材の加熱によってシート基材から除去された水分は、チャンバーの内面に付着する。チャンバーの内面に付着した水分は、チャンバー内の圧力やチャンバー内面の温度に起因して、チャンバーの内面から再び気化する。チャンバーの内面から気化した水分は、巻取り式成膜システム内を搬送されている基材に再び付着する場合がある。そのため、基材に付着した水分をより高い効率で除去することが望まれている。
【０００５】
本発明は、シート基材に付着した水分の除去効率を向上可能としたシート基材搬送装置、および、巻取り式成膜システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためのシート基材搬送装置は、シート基材が搬送されるチャンバーと、前記チャンバー内に位置して、前記シート基材に付着した水分を前記シート基材から気化させるヒーターと、前記チャンバー内に位置して、前記チャンバー内の水分を捕集するクライオ機構と、を備える。
【０００７】
上記課題を解決するための巻取り式成膜システムは、上記シート基材搬送装置と、前記シート基材に透明導電膜を形成する成膜装置と、を備え、前記シート基材搬送装置は、前記成膜装置と連通可能な状態で前記成膜装置に接続されている。
【０００８】
上記各構成によれば、チャンバー内の水分量がクライオ機構によって減らされるため、シート基材に付着した水分を加熱のみによって除去する構成と比べて、シート基材に付着した水分の除去効率が高まる。
【０００９】
上記シート基材搬送装置において、前記クライオ機構は、前記チャンバーの内面における一部分を覆ってもよい。この構成によれば、シート基材から気化した水分が付着し得るチャンバーの内面における一部分が、水分を捕集するクライオ機構で覆われる。そのため、チャンバーの内面に水分が付着することを、水分の捕集と、付着先の被覆とによって抑えることが可能になる。結果として、シート基材からの水分の除去を、より効果的に行うことが可能である。
【００１０】
上記シート基材搬送装置において、前記ヒーターは、前記チャンバーの内面に向けて放射される熱を前記シート基材に向けて反射する反射部を備えてもよい。
上記シート基材搬送装置において、前記ヒーターは、前記シート基材を加熱する加熱部と、前記加熱部に対して前記シート基材とは反対側に位置し、前記加熱部を冷却する冷却部と、を備えてもよい。
【００１１】
上記各構成によれば、チャンバーの内面に付着した水分や、クライオ機構が捕集した水分がヒーターの熱によって再度気化することが抑えられる。
【００１２】
上記シート基材搬送装置において、前記チャンバー内に位置して、水よりも高い蒸気圧を有したプロセスガスを用いて前記シート基材の表面に所定の処理を行うためのプラズマに前記シート基材を曝す基材処理部をさらに備えてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、水よりも高い蒸気圧を有するアルゴン、窒素、酸素などのプロセスガスを用いるため、水分の捕集を行いつつも、プロセスガスから生成されるプラズマを用いた処理を行うことが可能ともなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態の巻取り式成膜システムにおける構成を模式的に示すシステム構成図。
【図２】図１が示す巻取り式成膜装置が備える巻出装置の構成を模式的に示す装置構成図。
【図３】図２が示す巻出装置が備えるヒーターの第１例をシート基材とともに模式的に示すブロック図。
【図４】図２が示す巻出装置が備えるヒーターの第２例をシート基材とともに模式的に示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１から図４を参照して、シート基材搬送装置、および、巻取り式成膜システムの一実施形態を説明する。以下では、シート基材搬送装置を含む巻取り式成膜システムの構成、および、シート基材搬送装置が備えるヒーターの構成を説明する。
【００１６】
［巻取り式成膜システムの構成］
図１および図２を参照して、巻取り式成膜システムの構成を説明する。
図１が示すように、巻取り式成膜システム１０（以下、成膜システム１０とも称する）は、シート基材搬送装置の一例である巻出装置１１、成膜装置１２、および、巻取装置１３を備えている。これらの処理装置は、シート基材Ｓの搬送方向に沿って記載の順に並んでいる。巻出装置１１は、成膜装置１２と連通可能な状態で成膜装置１２に接続されている。巻取装置１３は、成膜装置１２と連通可能な状態で成膜装置１２に接続されている。
【００１７】
シート基材Ｓは、可撓性を有している。シート基材Ｓは、単層構造を有してもよいし、多層構造を有してもよい。シート基材Ｓが単層構造を有する場合には、シート基材Ｓは、例えば、各種の合成樹脂またはガラスによって形成されてよい。シート基材Ｓが多層構造を有する場合には、シート基材Ｓは、先に説明した合成樹脂またはガラスによって形成された基板と、基板上に形成された薄膜とを含むことができる。
【００１８】
成膜システム１０は、シート基材Ｓの搬送に関わるローラーとして、巻出ローラー２１、巻取ローラー２２、成膜ローラー２３、および、複数の搬送ローラー２４を備えている。巻出ローラー２１は、巻出装置１１に位置し、シート基材Ｓのなかで成膜前の部分を巻き出す。巻取ローラー２２は、巻取装置１３に位置し、シート基材Ｓのなかで成膜後の部分を巻き取る。成膜ローラー２３は、成膜装置１２に位置し、シート基材Ｓのなかで薄膜が形成されている部分を搬送する。複数の搬送ローラー２４は、巻出装置１１に位置するローラー群、成膜装置１２に位置するローラー群、および、巻取装置１３に位置するローラー群を含んでいる。シート基材Ｓは、これらのローラーによって所定の張力が加えられた状態で、図１に示される矢印に沿って、巻出装置１１から巻取装置１３に向けて搬送される。
【００１９】
各処理室には、その処理室内の気体を排気するための排気部１１Ｖ，１２Ｖ，１３Ｖ，が搭載されている。各排気部１１Ｖ，１２Ｖ，１３Ｖは、その排気部１１Ｖ，１２Ｖ，１３Ｖが搭載された処理室内の圧力を所定の圧力に減圧する。
【００２０】
成膜装置１２は、成膜ローラー２３に対向する１つの成膜源ＤＳを有している。成膜装置１２は、複数の成膜源ＤＳを備えてもよい。なお、成膜システム１０がスパッタシステムとして具体化される場合には、成膜源ＤＳはカソードである。また、成膜システム１０が蒸着システムとして具体化される場合には、成膜源ＤＳは蒸着源である。
【００２１】
成膜装置１２は、成膜装置１２が有する成膜源ＤＳに応じて、成膜装置１２内に所定のガスを供給するガス供給部をさらに備えることができる。例えば、成膜システム１０がスパッタシステムであり、かつ、成膜源ＤＳがカソードである場合には、ガス供給部は、成膜装置１２でのプラズマの生成に用いられるスパッタガスを成膜装置１２内に供給する。スパッタガスは、カソードが備えるターゲットに衝突して、ターゲットからスパッタ粒子を放出させるイオンを生成するためのガスを含む。こうしたガスは、例えば、アルゴンガスなどの希ガスであってよい。スパッタガスは、成膜装置１２内においてスパッタ粒子と反応することが可能な活性種を生成するためのガスを含んでもよい。こうしたガスは、例えば酸素を含むガスなどであってよい。
【００２２】
なお、成膜システム１０は、上述した処理装置以外の処理装置を備えてもよい。例えば、成膜システム１０は、搬送方向における成膜装置１２と巻取装置１３との間に、後処理装置を備えることが可能である。後処理装置は、例えば、シート基材Ｓのなかで、成膜装置１２において薄膜が形成された部分を冷却または加熱する。
【００２３】
図２は、成膜システム１０が備える巻出装置１１の構成を図１よりも詳しく示している。
図２が示すように、巻出装置１１は、チャンバー１１Ｃと、ヒーター１１Ｈと、クライオ機構１１Ｃｒとを備えている。チャンバー１１Ｃ内において、シート基材Ｓが搬送される。巻出装置１１は、上述した巻出ローラー２１、および、搬送ローラー２４の一部をチャンバー１１Ｃ内に有している。
【００２４】
ヒーター１１Ｈは、チャンバー１１Ｃ内に位置して、シート基材Ｓに付着した水分をシート基材Ｓから気化させる。図２が示す例では、巻出装置１１は、２つのヒーター１１Ｈを備えている。なお、ヒーター１１Ｈの数は２に限定されず、巻出装置１１は、１つ以上のヒーター１１Ｈを備えていればよい。各ヒーター１１Ｈは、シート基材Ｓの搬送経路の途中であって、かつ、互いに異なる位置に配置されている。各ヒーター１１Ｈは、シート基材Ｓの厚さ方向において、シート基材Ｓを挟む形状を有している。
【００２５】
クライオ機構１１Ｃｒは、チャンバー１１Ｃ内に位置して、チャンバー１１Ｃ内の水分を捕集する。クライオ機構１１Ｃｒは、クライオコイルであってもよいし、クライオパネルであってもよいし、クライオコイルとクライオパネルとの両方を含んでもよい。クライオコイルは、金属製の管がコイル状に巻かれた形状を有し、コイルの両端部が、極低温の冷却装置に接続されている。これによって、クライオコイルは、コイル状の外表面にチャンバー１１Ｃ内の水分を捕集する。クライオパネルは、金属製の板部材である。クライオパネルは、熱伝導性の高い部材によってクライオポンプに接続され、これによって、極低温に冷却される。そのため、クライオパネルは、当該クライオパネルの表面にチャンバー１１Ｃ内の水分を捕集することができる。
【００２６】
巻出装置１１によれば、クライオ機構１１Ｃｒがチャンバー１１Ｃ内の水分を捕集するため、チャンバー１１Ｃ内の水分量がクライオ機構１１Ｃｒによって減らされる。これにより、ヒーター１１Ｈの加熱によってシート基材Ｓから一旦除去された水分などが再びシート基材Ｓに付着することが抑えられる。結果として、シート基材Ｓに付着した水分を加熱のみによって除去する構成と比べて、シート基材Ｓに付着した水分の除去効率が高まる。
【００２７】
チャンバー１１Ｃにおいて、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳが、シート基材Ｓが搬送される空間を区画している。クライオ機構１１Ｃｒは、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳにおける一部分を覆うことが好ましい。この場合には、シート基材Ｓから気化した水分が付着し得るチャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳにおける一部分が、水分を捕集するクライオ機構１１Ｃｒで覆われる。そのため、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳに水分が付着することを、水分の捕集と、付着先の被覆とによって抑えることが可能になる。結果として、シート基材Ｓからの水分の除去を、より効果的に行うことが可能である。なお、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳにおける一部分を覆うためには、クライオ機構１１Ｃｒは、クライオパネルを備えることが好ましい。
【００２８】
［ヒーターの構成］
図３および図４を参照して、ヒーター１１Ｈの構成を説明する。以下では、図３を参照してヒーター１１Ｈの第１例における構成を説明し、図４を参照してヒーター１１Ｈの第２例における構成を説明する。
【００２９】
［第１例］
図３が示すように、ヒーター１１Ｈは、一対の加熱部１１Ｈ１、一対の均熱部１１Ｈ２、および、一対の反射部１１Ｈ３を備えている。一対の加熱部１１Ｈ１は、シート基材Ｓに対向し、シート基材Ｓの厚さ方向において、シート基材Ｓを挟んでいる。各加熱部１１Ｈ１は、例えばシースヒーターである。加熱部１１Ｈ１は、例えば、電流の供給によって発熱する発熱線と、発熱線を覆う金属製の被覆部とを備えている。発熱線は、シート基材Ｓの幅方向に沿って延び、かつ、シート基材Ｓの幅方向における一方の端部と他方の端部とにおいて交互に折れ曲がる形状を有している。これにより、加熱部１１Ｈ１は、発熱線が沿う平面によってシート基材Ｓを加熱する加熱面を形成することができる。加熱部１１Ｈ１は、例えば、８０℃以上１２０℃以下の温度にシート基材Ｓを加熱する。
【００３０】
一対の均熱部１１Ｈ２は、シート基材Ｓの厚さ方向において、シート基材Ｓを挟んでいる。また、一対の均熱部１１Ｈ２は、一対の加熱部１１Ｈ１よりもシート基材Ｓ寄りに位置し、かつ、各均熱部１１Ｈ２は、互いに異なる１つの加熱部１１Ｈ１に接している。均熱部１１Ｈ２は、加熱部１１Ｈ１が広がる平面において、加熱部１１Ｈ１から放出される熱量のばらつきを抑え、これによって、シート基材Ｓの面内における熱勾配を抑える。均熱部１１Ｈ２は、例えば、シート基材Ｓが広がる平面と平行な面に沿って広がる板状を有している。
【００３１】
一対の反射部１１Ｈ３は、シート基材Ｓの厚さ方向において、一対の加熱部１１Ｈ１を挟んでいる。各反射部１１Ｈ３は、加熱部１１Ｈ１からチャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳに向けて放射される熱をシート基材Ｓに向けて反射する。反射部１１Ｈ３は、例えば、均熱部１１Ｈ２が広がる平面と平行な面に沿って広がる板状を有している。この場合には、反射部１１Ｈ３は、均熱部１１Ｈ２よりも大きく、これによって、反射部１１Ｈ３から均熱部１１Ｈ２に向かう方向からみて、均熱部１１Ｈ２の全体を隠すことが好ましい。
【００３２】
ヒーター１１Ｈの第１例によれば、ヒーター１１Ｈが反射部１１Ｈ３を備えることによって、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳに付着した水分や、クライオ機構１１Ｃｒが捕集した水分が、ヒーター１１Ｈの熱によって再度気化することが抑えられる。
【００３３】
［第２例］
図４が示すように、ヒーター１１Ｈは、第１例のヒーター１１Ｈが備える反射部１１Ｈ３に代えて、一対の冷却部１１Ｈ４を備えてもよい。一対の冷却部１１Ｈ４は、シート基材Ｓの厚さ方向において一対の加熱部１１Ｈ１を挟み、加熱部１１Ｈ１を冷却する。各冷却部１１Ｈ４は、冷却板Ｈ４ａと、冷却板Ｈ４ａを冷却する冷媒通路Ｈ４ｂとから形成される。冷却板Ｈ４ａは、例えば、均熱部１１Ｈ２が広がる平面と平行な面に沿って広がる板状を有している。この場合には、冷却板Ｈ４ａは、均熱部１１Ｈ２よりも大きく、これによって、冷却板Ｈ４ａから均熱部１１Ｈ２に向かう方向から見て、均熱部１１Ｈ２の全体を隠すことが好ましい。冷媒通路Ｈ４ｂは、冷却水や液状の有機化合物が循環されることによって、冷却板Ｈ４ａを冷却する。
【００３４】
ヒーター１１Ｈの第２例によれば、ヒーター１１Ｈが冷却部１１Ｈ４を備えることによって、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳに付着した水分や、クライオ機構１１Ｃｒが捕集した水分がヒーター１１Ｈの熱によって再度気化することが抑えられる。
【００３５】
なお、反射部１１Ｈ３および冷却部１１Ｈ４は、加熱部１１Ｈ１および均熱部１１Ｈ２によって形成される加熱面から放射される熱、すなわち電磁波または光子がクライオ機構１１Ｃｒに直接入射しないように、チャンバー１１Ｃ内において、熱を遮蔽する位置に配置されることがより好ましい。これにより、ヒーター１１Ｈとクライオ機構１１Ｃｒとの間における熱抵抗が上昇し、加熱と冷却との効率が高められる。結果として、シート基材Ｓに付着した水分の除去効率がさらに向上する。また、上述した熱を遮蔽する部材は、反射部１１Ｈ３または冷却部１１Ｈ４と一体である必要はなく、別部材によって構成されてもよい。
【００３６】
以上説明したように、シート基材搬送装置、および、巻取り式成膜装置の一実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）チャンバー１１Ｃ内の水分量がクライオ機構１１Ｃｒによって減らされる。これにより、シート基材Ｓに付着した水分を加熱のみによって除去する構成と比べて、シート基材Ｓに付着した水分の除去効率が高まる。
【００３７】
（２）クライオ機構１１Ｃｒがチャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳにおける一部分を覆う場合には、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳに水分が付着することを、水分の捕集と、付着先の被覆とによって抑えることが可能になる。結果として、シート基材Ｓからの水分の除去を、より効果的に行うことが可能である。
【００３８】
（３）ヒーター１１Ｈが反射部１１Ｈ３を備えることによって、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳに付着した水分や、クライオ機構１１Ｃｒが捕集した水分が、ヒーター１１Ｈの熱によって再度気化することが抑えられる。
【００３９】
（４）ヒーター１１Ｈが冷却部１１Ｈ４を備えることによって、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳに付着した水分や、クライオ機構１１Ｃｒが捕集した水分がヒーター１１Ｈの熱によって再度気化することが抑えられる。
【００４０】
なお、上述した実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［ヒーター］
・ヒーター１１Ｈは、加熱部１１Ｈ１および均熱部１１Ｈ２を一対ずつ備え、また、反射部１１Ｈ３または冷却部１１Ｈ４を一対備えている。これを変更して、ヒーター１１Ｈは、１つの加熱部１１Ｈ１、１つの均熱部１１Ｈ２、および、１つの反射部１１Ｈ３または１つの冷却部１１Ｈ４から構成される組を１つのみ備えてもよい。この場合には、シート基材Ｓの一方の面に対して、均熱部１１Ｈ２、加熱部１１Ｈ１、および、反射部１１Ｈ３または冷却部１１Ｈ４が記載の順に並んでいる。
【００４１】
・ヒーター１１Ｈは、反射部１１Ｈ３および冷却部１１Ｈ４の両方を備えてもよい。この場合には、一対の反射部１１Ｈ３、および、一対の冷却部１１Ｈ４の一方が、他方よりも加熱部１１Ｈ１寄りに位置してよい。この場合には、反射部１１Ｈ３と冷却部１１Ｈ４との両方によって、ヒーター１１Ｈから放出された熱がチャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳやクライオ機構１１Ｃｒに到達することが抑えられる。結果として、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳに付着した水分や、クライオ機構１１Ｃｒが捕集した水分が、ヒーター１１Ｈの熱によって再度気化することがさらに抑えられる。
【００４２】
・ヒーター１１Ｈは、均熱部１１Ｈ２を備えていなくてもよい。この場合であっても、加熱部１１Ｈ１によってシート基材Ｓを加熱することは可能であることから、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。
【００４３】
・ヒーター１１Ｈは、反射部１１Ｈ３を備えていなくてもよい。また、ヒーター１１Ｈは、冷却部１１Ｈ４を備えていなくてもよい。この場合であっても、巻出装置１１が、ヒーター１１Ｈとクライオ機構１１Ｃｒとをチャンバー１１Ｃ内に備えることによって、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。
【００４４】
［クライオ機構］
・クライオ機構１１Ｃｒは、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳを覆っていなくてもよい。クライオ機構１１Ｃｒがクライオコイルである場合には、クライオ機構１１Ｃｒは、チャンバー１１Ｃの内面１１ＣＳを覆わないこともある。この場合であっても、クライオ機構１１Ｃｒによって、シート基材Ｓから気化した水分が捕集されるため、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。
【００４５】
［シート基材搬送装置］
・シート基材搬送装置は、巻出装置１１ではなく、成膜装置１２として具体化されてもよい。そして、成膜装置１２は、上述したように、成膜源ＤＳとしてカソードを備えることが可能である。こうした成膜装置１２は、チャンバー１１Ｃ内に位置して、水よりも高い蒸気圧を有したプロセスガスを用いてシート基材Ｓの表面に所定の処理を行うためのプラズマにシート基材Ｓを曝す基材処理部の一例としてカソードを備える。また、カソードは、透明導電性酸化物から形成される透明導電膜を形成するように構成されてよい。
【００４６】
これにより、以下に記載の効果を得ることができる。
（５）水よりも高い蒸気圧を有するアルゴン、窒素、および、酸素などのプロセスガスを用いるため、水分の捕集を行いつつも、プロセスガスから生成されるプラズマを用いた処理を行うことが可能ともなる。
【符号の説明】
【００４７】
１０…巻取り式成膜システム、１１…巻出装置、１１Ｃ…チャンバー、１１Ｃｒ…クライオ機構、１１ＣＳ…内面、１１Ｈ…ヒーター、１１Ｈ１…加熱部、１１Ｈ２…均熱部、１１Ｈ３…反射部、１１Ｈ４…冷却部、１１Ｖ，１２Ｖ，１３Ｖ…排気部、１２…成膜装置、１３…巻取装置、２１…巻出ローラー、２２…巻取ローラー、２３…成膜ローラー、２４…搬送ローラー、ＤＳ…成膜源、Ｈ４ａ…冷却板、Ｈ４ｂ…冷媒通路、Ｓ…シート基材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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