(57)【要約】      （修正有）【課題】電気信号取り出しのためのフレキシブル基板接続時に接続領域において供給される熱が、他の領域に伝導するのを抑制することの可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】電気信号取り出しなどに用いられる接続用のフレキシブル基板接続時に接続領域において供給される熱の、他の領域への熱伝導を抑制するために熱抵抗領域１１を形成する。その結果、基板１と基板３０の接合時に不要な熱を他の領域に伝わりにくくし、同時に必要な接続領域での熱を逃がさないという状況を達成することができるので、固体撮像装置の不良発生を抑制し、基板間接合部の接合品質向上も得ることが出来る。その結果、携帯電話等の小型化が可能な優れた固体撮像装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に固体撮像素子が搭載された固体撮像装置であり、端子接続部を介して接続用基板が接続された構造において、
前記端子接続部領域から前記固体撮像素子側に向けて熱抵抗部が形成されている固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置であって、
前記回路基板が、開口部を持つフレキシブル配線板と開口部を持つ補強板とで構成されており、
前記補強板側に開口部を塞ぐように前記透光性部材が設置され、
前記固体撮像素子が前記フレキシブル配線板側に開口部を挟んで対向設置され、端子接続部を介して前記接続用基板が接続された構造において、
前記端子接続部領域よりも前記固体撮像素子および前記透光性部材側に熱抵抗部を有する固体撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固体撮像装置であって、
前記熱抵抗部は、前記補強板に形成された穴部である固体撮像装置。
【請求項４】
請求項２に記載の固体撮像装置であって、
前記熱抵抗部は、前記フレキシブル基板と接続用基板とを貫通する貫通穴である固体撮像装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
前記熱抵抗部は、前記補強板と、前記フレキシブル基板と前記接続用基板とを貫通する貫通穴である固体撮像装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
前記熱抵抗部は、前記フレキシブル基板の導電配線パターンに形成されたくびれ部である固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に係り、特に、監視カメラ、医療用カメラ、車載用カメラ、情報通信端末用カメラなどの固体撮像素子を用いて形成される小型の固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、車載部品等で小型カメラの需要が急速に進展している。この種の小型カメラは固体撮像素子によりレンズなどの光学系を介して入力される画像を電気信号として出力する固体撮像装置が使用されている。そしてこの撮像装置の小型化、高性能化に伴い、カメラがより小型化し各方面での使用が増え、映像入力装置としての市場を広げている。従来の半導体撮像素子を用いた撮像装置は、レンズ、半導体撮像素子、その駆動回路および信号処理回路などを搭載したＬＳＩ等の部品を夫々筐体あるいは構造体に形成してこれらを組み合わせている。このような組み合わせによる実装構造は、平板上のプリント基板上に各素子を搭載することによって形成されていた。しかし、携帯電話等のさらなる薄型化への要求から個別のデバイスに対する薄型化への要求が年々高くなってきており、その要求に答えるために、フレキシブル配線板を用いたり、透光性部材に直接ＩＣをフリップチップ実装したりして、より薄い撮像装置とする試みが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、開口部を持つフレキシブル配線板と開口部を持つ補強板の積層構造であり、開口部を挟んで透光性部材と固体撮像素子が対向配置する構造が開示されている。さらに、電気信号の取り出しのために、別途フレキシブル基板を準備して基板間接合部を介して電気的に接続されている。
【０００４】
また、特許文献２では、回路基板上に固体撮像素子が配置されその上方に透光性部材、レンズ筐体が設置されている。この場合にも、電気信号の取り出しのために別途フレキシブル基板を準備して、基板間接合部を介して電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６３５５２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に示される撮像装置の製造工程において、別途準備したフレキシブル基板とメイン基板との接続時に、接続領域に異方性導電性部材を準備し、これをフレキシブル基板とメイン基板との間に挟持した上で、加熱、加圧により接続を行なう。その場合、高温ヘッドや高温ステージにより接合領域を挟み込むことになるが、固体撮像素子の電気接続部や透光性部材の接着部にも不要な温度上昇が発生し、固体撮像素子の電気的な不具合や透光性部材の剥離が起こり、固体撮像装置としての不良が発生してしまうという課題があった。
その理由は、メイン基板の内部を熱が過剰に伝導していることである。その基板自体の熱伝導、さらに、補強用基板としての金属板や、電気信号用の電気配線パターンの熱伝導率が高いために、特にその部分を熱が伝わっている。
【０００７】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、電気信号取り出し用に用いられるフレキシブル基板接続時に接続領域において供給される熱が、他の領域に伝導するのを抑制することの可能な固体撮像装置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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、電気信号取り出しなどの接続用のフレキシブル基板接続時に接続領域において供給される熱の、他の領域への熱伝導を抑制するために熱抵抗領域を形成する。
この構成によれば、基板間の接合時に、不要な熱を他の領域に伝わりにくくし、同時に必要な接続領域での熱を逃がさないという状況を達成することができるので、固体撮像装置の不良発生を抑制し、基板間接合部の接合品質向上も可能となる。その結果、携帯電話等への使用に際し、装置全体の小型化が可能な優れた固体撮像装置を提供することができる。
【０００９】
本発明の固体撮像装置は、回路基板上に固体撮像素子が設置されている固体撮像装置であり、端子接続部を介して接続用基板が接続されている構造において、前記端子接続部領域から前記固体撮像素子側に向けて熱抵抗部が形成されている。
この構成によれば、基板間の接合時に不要な熱を他の領域に伝わりにくくし、同時に必要な接続領域での熱を逃がさないという状況を達成できるので、固体撮像装置の不良発生を抑制し、基板間接合部の接合品質向上をはかることが出来る。
【００１０】
また本発明の他の固体撮像装置は、開口部を持つフレキシブル配線板と開口部を持つ補強板と固体撮像素子と透光性部材と接続用基板からなる固体撮像装置であり、前記補強板側に開口部を塞ぐように前記透光性部材が設置され、前記固体撮像素子が前記フレキシブル配線板側に開口部を挟んで対向設置され、端子接続部を介して前記接続用基板が接続されている構造において、前記フレキシブル基板と接続用基板とを貫通する開口部を形成したことを特徴としている。すなわち前記端子接続部領域から前記固体撮像素子および前記透光性部材側に向けて熱抵抗部が形成されている。
この構成によれば、基板間の接合時に不要な熱を他の領域に伝わりにくくし、同時に必要な接続領域での熱を逃がさないという状況が達成できるので、固体撮像装置の不良発生を抑制し、透光性基板の剥離も抑制し、基板間接合部の接合品質の向上をはかることが出来る。
【００１１】
また、本発明の他の固体撮像装置は、前記熱抵抗部が、補強板に形成された穴部で構成している。すなわち、補強板の形状が端子接続部領域から固体撮像素子側に向けて穴部を有している。
この構成によれば、補強板に熱抵抗部分が形成され、基板間の接合時に不要な熱を他の領域に伝わりにくくすることができる。
【００１２】
また、本発明の他の固体撮像装置は、熱抵抗部はフレキシブル基板に形成された穴部であることを特徴としている。すなわちフレキシブル基板の形状が端子接続部領域から固体撮像素子側に向けて穴部が形成されている。
この構成によれば、基板に空気断熱部が出来るために基板間の接合時に不要な熱を他の領域に伝わりにくくすることができる。
【００１３】
また、本発明の他の固体撮像装置は、熱抵抗部は接続用基板、補強板およびフレキシブル基板を貫通する貫通穴であることを特徴としている。すなわち接続用基板、補強板およびフレキシブル基板の形状が端子接続部領域から固体撮像素子側に向けて貫通部が形成されている。
この構成によれば、基板の空気断熱および補強板の熱抵抗部が出来、両方の効果により、さらに熱が伝わりにくい状況が得られる。
【００１４】
また、本発明の他の固体撮像装置は、フレキシブル基板の導電配線パターンの形状が端子接続部領域から固体撮像素子側に向け、断面積が小さいくびれ部が形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、配線パターンからの熱の逃げも抑制する効果が得られ、熱が伝わりにくい状況を得ることが出来る。
【００１５】
このように、本発明の固体撮像装置を用いることにより、固体撮像装置の薄型化が可能なうえ、電気信号取り出しのためのフレキシブル基板の接合時に発生する不具合を抑制することが出来、信頼性の高い固体撮像装置を製造することができる。その結果、携帯端末装置の薄型化も可能となる。
【００１６】
なお、前記実施の形態では、穴部を形成したが、これに代えて、配線部の一部を熱抵抗の高い材料で構成したり、局所的に膜厚の薄い領域を形成したりすることで熱抵抗部を形成する構成も有用である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば固体撮像装置の薄型化に際しても、フレキシブル基板と接続用基板との接続時の熱による不具合を防止することができ、信頼性の高い固体撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明実施形態１の固体撮像装置の分解斜視図
【図２】本発明実施形態１の固体撮像装置に用いられるフレキシブル配線板の上面図
【図３】本発明実施形態１の固体撮像装置の分解斜視図
【図４】本発明実施形態１の固体撮像装置の斜視図
【図５】本発明実施形態１の固体撮像装置の斜視図
【図６】本発明実施形態１の固体撮像装置の要部説明図
【図７】本発明実施形態２の固体撮像装置の要部説明図
【図８】本発明実施形態３の固体撮像装置の要部説明図
【図９】本発明実施形態４の固体撮像装置の要部説明図
【図１０】本発明実施形態１の固体撮像装置の板間接続時における所定の点における温度変化を測定した結果を示す比較図
【図１１】本発明実施形態１の固体撮像装置の温度変化を測定するための装置を示す図
【図１２】比較例の固体撮像装置の温度変化を測定するための装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図である。図２は、本実施の形態１の固体撮像装置に用いられるフレキシブル配線板の上面図、図３は、本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図、図４は、本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図、図５は、本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図である。図６（ａ）乃至（ｃ）は要部拡大説明図である。図６（ａ）は透光性部材側からみた斜視図、図６（ｂ）は固体撮像素子側からみた斜視図、図６（ｃ）は断面説明図である。
【００２０】
図１および図６に示すように、本発明の固体撮像装置は、開口部７を持つ主基板としての第１のフレキシブル配線板１と開口部７を持つ補強板２と固体撮像素子１０と透光性部材１４と接続用基板としての第２のフレキシブル配線板３０とからなり、補強板２側に開口部７を塞ぐように透光性部材１４が設置され、固体撮像素子１０が第1のフレキシブル配線板１側に開口部７を挟んで対向設置され、端子接続部を介して第２のフレキシブル配線板３０が接続され、端子接続部領域Ｒで、固体撮像素子１０側から透光性部材側１４に向けて貫通穴（穴部）１１からなる熱抵抗部が形成されている。
【００２１】
本発明の固体撮像装置は、図１および図５に示すように、この固体撮像装置は、開口部を持つ第１のフレキシブル配線板１と、この第１のフレキシブル配線板１に銅箔からなるグランドプレーン１２を介して積層一体化された補強板２とで構成された積層基板と、この積層基板の補強板２側に開口部を塞ぐように設置された透光性部材１４および光学レンズ１５と、この積層基板の第１のフレキシブル配線板１側に設置された固体撮像素子（基板）１０とを具備している。この補強板２は固体撮像素子（基板）設置用の基準穴としての切り込み部３と位置決め穴５とを具備しており、この切り込み部３と位置決め穴５との周縁で、第１のフレキシブル配線板１側にも補強板２が露出しており、これら２つの基準穴を共通基準として、積層基板の両面で、固体撮像素子基板と、透光性部材１４および光学レンズ１５（レンズ筐体１６）が配置されている。
【００２２】
また、この例では、図１に示すように、開口部のある第１のフレキシブル配線板１と外形形状が同じ大きさの補強板２とを積層一体化している。この場合の第１のフレキシブル配線板１には２５μｍの厚さのポリイミド樹脂フィルムをフィルム基体１ａ（ベースフィルム）として用い、補強板２には１５０μｍの厚さのＳＵＳ板を用いた。そして、この第１のフレキシブル配線板１は図２に上面図を示すように、フィルム基体１ａ上に金属配線パターン１ｂが形成されている。第１のフレキシブル配線板１には金属配線パターン１ｂが形成されている。さらに、固体撮像素子基板１０を電気的に接続するように第１のフレキシブル配線板１上に設置する。そして、配線パターンがこの金属配線パターン１ｂに符合するように第２のフレキシブル配線板３０を第１のフレキシブル配線板１上に配置して、電気的に接続した。この場合の接続には非導電性の接着剤を用いて接着を行い、第１のフレキシブル配線板１の配線パターンと第２のフレキシブル配線板３０の配線パターン（図示せず）を直接接触させて導通させる方法をとる。そして第１及び第２のフレキシブル配線板１、３０と補強板２には、貫通穴１１が設けられており、熱抵抗部を構成している。この貫通穴１１により、第１のフレキシブル配線板１からの熱が第２のフレキシブル配線板３０に伝達されないようにしている。また、金属配線パターン１ｂの接地部は補強板２と電気的に接続している。
【００２３】
そして、補強板２には基準穴としての切込み部３が形成されており、その周辺に補強板の露出部４を形成している。また、基準穴としての位置決め穴５があり、その周辺に補強板２の露出部６を形成している。つまり、基準穴としての切り込み部３および位置決め穴５は表からも裏からも補強板２で形成した形状が基準として認識できることになる。そして、開口部７が開けられており、その周辺は補強板２の露出部８を形成している。第１のフレキシブル配線板１には金属配線パターン１ｂが形成されており、固体撮像素子基板１０を電気的に接続するように設置されている。また、金属配線パターン１ｂの接地部およびグランド配線パターン１２はＳＵＳの補強板２と電気接続がなされている。さらに、このとき用いた固体撮像素子基板１０は裏面に遮光膜として黒色のエポキシ樹脂膜（図示せず）を塗布したものを使用した。なおこの遮光膜としては、固体撮像素子基板１０の裏面に成膜されたタングステン薄膜などの金属膜を用いてもよい。
【００２４】
図３は、本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図であり、図１の固体撮像装置を裏面から見たものである。
第１のフレキシブル配線板１と外形形状が同じ大きさの補強板２とを積層一体化しており、基準穴としての切込み部３と位置決め穴５とを形成している。そして、補強板２にも開口部７が開けてあり、その周辺には補強板２の全体厚みよりも薄い段差部１３を形成している。透光性部材１４をこの段差部１３に落とし込んで補強板２に設置する。透光性部材１４には、赤外線カットフィルタ機能を持つガラスを使用した。そして、光学レンズ１５と一体化したレンズ筐体１６には、基準突起部１７が形成されている。図に示している基準突起部１７は基準穴としての位置決め穴５に嵌合するものであり、切込み部３に嵌合する基準となる突起は図示していないが同様に形成されている。
【００２５】
図４は本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図であり、図１と同じ側から見た図である。
フレキシブル配線板１と外形形状が同じ大きさの補強板２とを積層一体化しており、基準穴としての切込み部３と基準穴としての位置決め穴５を形成している。そして、フレキシブル配線板１とフレキシブル配線板３０との接合部を覆うようにモールド樹脂１８を形成している。この場合、固体撮像素子基板１０、チップ部品１１も含めてモールド樹脂１８で覆っている。そして、基準穴としての切込み部３を避けるようにモールド樹脂切込み部１９を形成している。また、図示していないが、基準穴５からはモールド樹脂１８がはみ出ておらずレンズ筐体１６の基準突起部１７の嵌合には支障が無いようにしている。
【００２６】
図５は、本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図であり、図３と同じ側から見た図である。モールド樹脂１８が形成されたフレキシブル配線板１と補強板２の上からレンズ筐体１６が搭載されている。
【００２７】
次に、この固体撮像装置の作用効果を確認するために、検証実験を行った。
その結果を図１０に示す。実験方法としては図１１に示すように、恒温槽１００内に本発明の実施の形態の固体撮像装置を設置し、加熱手段２００で第２のフレキシブル配線板３０の接合時の、第１のフレキシブル配線板１上の点Ｐ１での温度と時間とを測定した（曲線ａ）。比較のために図１２に示すように、貫通穴を形成していない、同様のフレキシブル配線板を用いた従来例の固体撮像装置について同様の恒温槽１００を用いて点Ｐ２で温度と時間とを測定した（曲線ｂ）。
この結果から、熱抵抗部を設けることで、第２のフレキシブル配線板３０の接合において熱負荷を１０秒かけた時の温度上昇は、本発明において約１０％低減することができることがわかる。従って熱抵抗部により温度の立ち上がりとピークを抑制することができ、透光性部材への熱負荷を低減することができることがわかる。
【００２８】
このように、本発明によれば、貫通穴（穴部）１１を形成することにより熱抵抗部を構成し、基板間の接合時に不要な熱を他の領域に伝わりにくくし、同時に必要な接続領域での熱を逃がさないという状況を達成できるため、固体撮像装置の不良発生を抑制し、基板間接合部の接合品質の向上を図ることが可能となる。
【００２９】
また、基準穴としての切込み部３や位置決め穴５は、固体撮像素子基板１０を設置するときの基準となり、反対側にレンズ筐体１６を設置するときにも共通の基準として使用することができるため、固体撮像素子基板１０と光学レンズ１５との光軸を高精度で合わせることができる。補強板の露出部４、６を形成することにより第１のフレキシブル配線板１のズレや端面における突起物等の基準認識の邪魔になるようなものを避けることができ、ＳＵＳ端面の高精度性での形状を確保することができる。
【００３０】
また、開口部７周辺の補強板の露出部８も同様に固体撮像素子基板１０の撮像エリアに対する遮蔽物等の発生を抑制し、撮像エリアを高精度で確保することができる。第１のフレキシブル配線板１の表面にチップ部品を搭載してもよく、これにより、電気配線設計の自由度が高まる。つまり固体撮像素子近傍にチップ部品をおくことができ、電気特性の最適化を図ることができる。また、コネクタを第２のフレキシブル基板３０上に搭載してもよい。これにより固体撮像素子基板１０からの信号を第１のフレキシブル基板１およびこれに直接接続された第２のフレキシブル基板３０を介して外部に取り出すことができて、携帯機器との接続を自由に行うことができる。第１のフレキシブル配線板１を補強板２よりも大きくしてそのままフレキシブル配線として使用した場合には、補強板２との段差部での折れ曲がりによる配線切れが発生してしまうことがあるため、このように分離状態から接続することが好ましい。また、金属配線パターン１ｂをＳＵＳの補強板２に電気接続しているので、ノイズ抑制や静電遮蔽が行えるため、電気特性の安定性を得ることができる。さらに、固体撮像素子基板１０の裏面にタングステンなどの金属薄膜からなる遮光性膜が塗布されているので、固体撮像素子基板１０の裏面からの光入射による撮像信号のノイズの低減を図ることができる。
【００３１】
さらにまた、第１のフレキシブル配線板１の薄さのメリットを活かしながら同じ外形を持つ補強板２による高強度性を確保することができる。また、第２のフレキシブル配線板３０にコネクタ(図示せず)を別途準備することにより、本来のフレキシブル特性を活かしながら、自由度の高い延長ケーブル形状、コネクタ形状を選択することもできる。また、コネクタを用いた場合には、コネクタに不具合が発生しているかどうかを確認したうえで、第１のフレキシブル配線板１と接続することができるため、コネクタの不良の発生に起因して高価な固体撮像素子基板１０ごと固体撮像装置がＮＧとなってしまうような事態を回避することができ、結果としてコストの低減を図ることができる。また、このコネクタを用いて、携帯機器本体に容易に電気接続することができる。また、金属配線パターン１ｂをＳＵＳの補強板２に電気接続しているので、ノイズ抑制や静電遮蔽が行えるため、電気特性の安定性を得ることができる。さらに、固体撮像素子基板１０の裏面に遮光性膜が塗布されているので、固体撮像素子基板１０裏面からの光入射による撮像信号のノイズを無くすことができる。
【００３２】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では、図７に要部説明図を示すように、補強板２にも開口部１１Ｓが形成されており、第２のフレキシブル配線板３０は貫通していない状態をなしている。他部については前記実施の形態１と同様に形成しているため、ここでは説明を省略する。
この構成によれば、第２のフレキシブル配線板３０は貫通穴をもたないため、接着剤が裏面に回り込むのを防ぐことができる。配線パターンの存在領域を避けてこの開口部１１Ｓを形成するようにすれば、電気的接続に影響を与えることもなく、かつ信頼性も向上する。
【００３３】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態では、図８に要部説明図を示すように、補強板２には開口部が形成されず、グランドプレーン１２から第２のフレキシブル配線板３０まで貫通する開口部１１ａが形成された状態をなしている。他部については前記実施の形態１と同様に形成しているため、ここでは説明を省略する。
つまり本実施の形態では、熱抵抗部は、第１のフレキシブル配線板１と第２のフレキシブル配線板２とを貫通する開口部１１ａを具備している。すなわち、ここでは第２のフレキシブル配線板３０の形状が端子接続部領域１２から固体撮像素子１０側に向けて開口部１１ａが形成されている。
【００３４】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態では、図９に要部説明図を示すように、補強板２にも第１および第２のフレキシブル配線板にも開口部は形成されていないが、グランドプレーン１２が端子接続部領域Ｒ近傍で切除されて、くびれ部１２Ｓを形成している。他部については前記実施の形態１と同様に形成しているため、ここでは説明を省略する。
つまり本実施の形態では、銅箔で構成されたグランドプレーンがくびれ部１２Ｓを形成しているため、熱抵抗部を構成している。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の固体撮像装置は、薄型化に際しても、フレキシブル基板と接続用基板との接続時の熱による不具合を防止することができ、信頼性の高い固体撮像装置を提供する事ができることから、携帯電話等の携帯端末への適用が有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１            第１のフレキシブル配線板
２            補強板    
３            基準切込み部
４、６        補強板の露出部      
５            基準穴
７            開口部    
８            段差部
９            金属配線パターン
１０          固体撮像素子
１１          開口部
１１ａ        開口部
１１Ｓ        開口部
１２          グランドプレーン
１２Ｓ        くびれ部
１３、１７    モールド樹脂
１４、１５    基準突起部
１６          レンズ筐体
３０          第２のフレキシブル配線板
１００        恒温槽
２００        加熱手段
Ｐ１，Ｐ２    測定点
【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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