(57)【要約】【課題】密封された気体吸着材を必要なときに非接触で開封する。【解決手段】気体吸着デバイス１は、脆性材料のソーダ石灰ガラスからなる気体難透過性容器６と、銅イオン交換されたＺＳＭ−５からなり気体難透過性容器６で被われた気体吸着材５と、融点が３００℃と気体難透過性容器６より低く、熱膨張率が気体難透過性容器６と異なる、錫を主成分とする半田からなる低融点素材７とからなる気体吸着デバイス１であって、気体吸着デバイス１を低融点素材７の融点より高く、気体難透過性容器６の融点より低い温度に加熱した後、冷却した場合に、低融点素材７と気体難透過性容器６との熱膨張率の差による応力で、気体難透過性容器６が破壊されるように構成したものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料からなる気体難透過性容器と、前記気体難透過性容器で被われた気体吸着材と、融点が前記気体難透過性容器より低く、熱膨張率が前記気体難透過性容器と異なる低融点素材とからなる気体吸着デバイスであって、前記気体吸着デバイスを前記低融点素材の融点より高く、前記気体難透過性容器の融点より低い温度に加熱した後、冷却した場合に、前記低融点素材と前記気体難透過性容器との熱膨張率の差による応力で、前記気体難透過性容器が破壊されるように構成した気体吸着デバイス。
【請求項２】
気体難透過性容器が、ガラスである請求項１に記載の気体吸着デバイス。
【請求項３】
気体難透過性容器が、石英である請求項１に記載の気体吸着デバイス。
【請求項４】
気体難透過性容器が、ソーダ石灰ガラスである請求項１に記載の気体吸着デバイス。
【請求項５】
低融点素材が、少なくとも一つ以上の金属からなる請求項１から４のいずれか一項に記載の気体吸着デバイス。
【請求項６】
低融点素材が、アルミニウムである請求項１から５のいずれか一項に記載の気体吸着デバイス。
【請求項７】
低融点素材が、少なくとも錫を含む合金である請求項１から５のいずれか一項に記載の気体吸着デバイス。
【請求項８】
気体難透過性容器の表面が粗化されている請求項１から７のいずれか一項に記載の気体吸着デバイス。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の気体吸着デバイスの気体難透過性容器の開封方法であって、前記低融点素材を、前記低融点素材の融点より高く前記気体難透過性容器の融点より低い温度に加熱することにより融解し、前記気体難透過性容器に付着させる過程と、融解した前記低融点素材を前記低融点素材の凝固点まで冷却固化する過程と、固化した前記低融点素材を冷却して収縮させ、前記気体難透過性容器に応力を加えることにより破壊する過程からなる気体難透過性容器の開封方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の気体吸着デバイスを、請求項９に記載の気体難透過性容器の開封方法を用いて適用した真空機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体吸着デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガス放電型表示パネル、真空断熱容器など、高真空を必要とする機器が製造されている。
【０００３】
これらの機器の特性を向上させるため、気体吸着材（ゲッター）をこれらの内部に設置して残留ガスを除去する試みがなされている。
【０００４】
気体吸着材は空気に触れると活性が失われてしまうため、上記の機器内に設置するまでは包材により被っておかなければならない。また、上記の機器に設置後は包材を破壊して気体吸着材を機器内の雰囲気に接触できるようにする必要がある。これを実現する方法として、高周波加熱または光線により包材を加熱して破壊する方法がある。
【特許文献１】特開２００４−２８１２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法では気体吸着材を金属で密閉された空間に設置する際、高周波や光線は金属に遮断されて包材を加熱することができないため、これらの方法を用いるのは不可能である。また、上記の方法では、高周波や光線を照射する工程を加える必要あるため、コストアップにつながるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決し、プラズマディスプレイパネル製造などの工程において、付加的な工程を加えることなく、気体吸着材の吸着能力を発現することができる気体吸着デバイス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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の気体吸着デバイスは、脆性材料からなる気体難透過性容器と、前記気体難透過性容器で被われた気体吸着材と、融点が前記気体難透過性容器より低く、熱膨張率が前記気体難透過性容器と異なる低融点素材とからなる気体吸着デバイスであって、前記気体吸着デバイスを前記低融点素材の融点より高く、前記気体難透過性容器の融点より低い温度に加熱した後、冷却した場合に、前記低融点素材と前記気体難透過性容器との熱膨張率の差による応力で、前記気体難透過性容器が破壊されるように構成したのである。
【０００８】
気体吸着デバイスを低融点素材の融点になるまで加熱すると、低融点素材が融解し、脆性材料からなる気体難透過性容器に付着する。この状態で気体吸着デバイスを前記低融点素材の固化温度まで冷却することで、前記低融点素材は前記気体難透過性容器に付着したまま固化する。さらに冷却を続けると、前記気体難透過性容器と前記低融点素材は、それぞれの熱膨張率に従って収縮する。この際、これらの熱膨張率の違いにより、前記低融点素材は前記気体難透過性容器に応力を加える。この結果、前記気体難透過性容器は破壊され、外部と連通（以下、スイッチングと記述）し、気体の吸着が可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の気体吸着デバイスを用いることにより、プラズマディスプレイパネルをはじめとする、内部気体除去を必要とし、加熱工程を有する製品の製造工程において、製品内部の気体を、付加的な工程を必要とすることなく、吸着することができる。そのため、製造プロセスが容易かつ安価となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の気体吸着デバイスの発明は、脆性材料からなる気体難透過性容器と、前記気体難透過性容器で被われた気体吸着材と、融点が前記気体難透過性容器より低く、熱膨張率が前記気体難透過性容器と異なる低融点素材とからなる気体吸着デバイスであって、前記気体吸着デバイスを前記低融点素材の融点より高く、前記気体難透過性容器の融点より低い温度に加熱した後、冷却した場合に、前記低融点素材と前記気体難透過性容器との熱膨張率の差による応力で、前記気体難透過性容器が破壊されるように構成したものである。
【００１１】
気体吸着デバイスを低融点素材の融点まで加熱すると、低融点素材が融解し、脆性材料からなる気体難透過性容器に付着する。この状態で気体吸着デバイスを前記低融点素材の凝固点まで冷却することで、前記低融点素材は前記気体難透過性容器に付着したまま固化し、付着が強固になる。さらに冷却を続けると、前記気体難透過性容器と前記低融点素材は、それぞれの熱膨張率に従って収縮する。この際、これらの熱膨張率の違いにより、前記気体難透過性容器には、前記低融点素材から応力が加わる。前記気体難透過性容器は脆性材料からなるため、応力が一定の値に達すると急激に破壊される。
【００１２】
この結果、前記気体吸着デバイスのスイッチングがなされ、気体の吸着が可能になる。
【００１３】
ここで、脆性材料とは低靭性の材料であり、応力を加えても変形は小さいが、ある一定の応力に達したところで、原子間の結合が切れ、急激に破壊される材料であり、ガラス、セラミックスなどがこれに相当する。
【００１４】
低融点素材とは、温度の上昇により硬度が低下し、ある温度以上では融解して液状になるものであり、プラスチックの他、金属、ガラスなどがこれに相当する。具体的なプラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド（ナイロン）、ポリカーボネートなどがあるがこれらに限定するものではない。
【００１５】
具体的な金属としては、金、銀、銅、鉄、アルミニウムなどの単体の金属や、ステンレス、半田などの合金であってもよいが、とくにこれらに指定するものではない。
【００１６】
具体的なガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ほう珪酸ガラス、クリスタルガラスなどがあるがこれらに限定するものではない。
【００１７】
気体難透過性容器とは物質固有の性質である気体透過度が小さいため、当該物質で作製した容器の気体透過度が、１０4［ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ］以下となるものであり、より望ましくは１０3［ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ］以下のものである。
【００１８】
ここで、気体難透過性容器と低融点素材の組み合わせとしては、例えば、気体難透過性容器が石英、低融点素材がアルミニウムというように、気体難透過性容器の融点が低融点素材の融点より高いものの中から選択する。線熱膨張率の比は１．５倍以上が望ましく、３倍以上がさらに望ましい。
【００１９】
また、請求項２に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項１に記載の発明において、気体難透過性容器を、ガラスで構成したものであり、請求項１に記載の発明における気体難透過性容器として、ガラスを用いることができる。で
また、請求項３に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項１に記載の発明において、気体難透過性容器を、石英で構成したものである。
【００２０】
石英は耐熱温度が高いため、気体吸着デバイスをスイッチングする以前に高温に曝す必要がある場合であっても、気体難透過性を保つことができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項１に記載の発明において、気体難透過性容器を、ソーダ石灰ガラスで構成したものである。
【００２２】
ソーダ石灰ガラスは安価であり、融点も７８０℃程度とガラスとしては低く、加工性にも優れるため、気体吸着材を気体難透過性容器で被う工程を安価にでき、安価に気体吸着デバイスを得ることができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、低融点素材が、少なくとも一つ以上の金属からなるものである。
【００２４】
金属は沸点が高いため、気体吸着デバイスを適用して真空度を維持しようとする機器内での蒸散が少ないため、低融点素材の蒸散による機器へのダメージが少ない。
【００２５】
また、請求項６に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、低融点素材が、アルミニウムであるものである。
【００２６】
アルミニウムは融点が６６０℃と金属としては比較的低いため、比較的低温でスイッチング可能な気体吸着デバイスを得ることができる。また、沸点が２５１９℃と高いため、真空度を維持しようとする機器内での蒸散が少なく、低融点素材の蒸散による機器へのダメージが少ない。
【００２７】
また、請求項７に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、低融点素材が、少なくとも錫を含む合金であるものである。
【００２８】
一般に、錫を含む合金の融点は、３００℃程度と、金属としては非常に低い。また、一般に、プラズマディスプレイパネルの排気工程における加熱温度が３００℃から４００℃程度である。このため、低融点素材が錫を含む合金である気体吸着デバイスを用いることにより、付加的な工程を加えることなく低融点素材が融解する。この結果、気体吸着デバイスのスイッチングがなされ、内部の不純物ガスを取り除くことができる。従って、作製のコストを増大することなく、高品位の気体吸着デバイスを得る事ができる。
【００２９】
また、請求項８に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、気体難透過性容器の表面が粗化されているものである。
【００３０】
気体吸着デバイスの温度上昇により低融点素材が融解し、気体難透過性容器に付着する。冷却することにより固化した際、熱膨張率の違いにより、低融点素材により気体難透過性容器に応力が加わる。気体難透過性容器の表面の表面粗さが小さい場合（粗化されていない）場合、気体難透過性容器に付着した低融点素材は、歪により外れる可能性ある。一方、請求項８に記載の発明のように表面が粗化されていることにより、熱可塑性素素材と気体難透過性容器の間に歪が生じても、これらの付着は外れない結果、脆性材料からなる気体難透過性容器が破壊されやすくなる。従って、より確実にスイッチングがなされる気体吸着デバイスを得る事ができ、歩留まりを向上することができる。
【００３１】
また、請求項９に記載の気体難透過性容器の開封方法の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の気体吸着デバイスの気体難透過性容器の開封方法であって、前記低融点素材を、前記低融点素材の融点より高く前記気体難透過性容器の融点より低い温度に加熱することにより融解し、前記気体難透過性容器に付着させる過程と、融解した前記低融点素材を前記低融点素材の凝固点まで冷却固化する過程と、固化した前記低融点素材を冷却して収縮させ、前記気体難透過性容器に応力を加えることにより破壊する過程からなる方法である。
【００３２】
気体吸着デバイスを低融点素材の融点まで加熱すると、低融点素材が融解し、脆性材料からなる気体難透過性容器に付着する。この状態で気体吸着デバイスを前記低融点素材の凝固点まで冷却することで、前記低融点素材は前記気体難透過性容器に付着したまま固化し、付着が強固になる。さらに冷却を続けると、前記気体難透過性容器と前記低融点素材は、それぞれの熱膨張率に従って収縮する。この際、これらの熱膨張率の違いにより、前記気体難透過性容器には、前記低融点素材から応力が加わる。前記気体難透過性容器は脆性材料からなるため、応力が一定の値に達すると急激に破壊される。
【００３３】
この結果、前記気体吸着デバイスのスイッチングがなされ、気体の吸着が可能になる。
【００３４】
また、請求項１０に記載の真空機器の発明は、請求項１に記載の気体吸着デバイスを、請求項９に記載の気体難透過性容器の開封方法を用いて適用した真空機器である。
【００３５】
プラズマディスプレイパネルや、真空断熱容器は、しばしばその製造過程に加熱の工程を有する。また、これらの機器は高真空を必要とする一方で、形状変形の自由度が小さいため、内部に気体吸着デバイスを設置した際、外部から力を加えてスイッチングすることは困難である。従って、気体吸着デバイスのスイッチングは自動的になされる必要がある。
【００３６】
請求項１に記載の気体吸着デバイスを、請求項９に記載の方法で適用することにより高真空を保つことができる真空機器を得る事ができる。
【００３７】
ここで、真空機器とは、真空にすることにより性能を発現するものであり、照明器具、真空断熱材、真空断熱容器、プラズマディスプレイパネル、蒸着装置、スパッタリング装置などである。
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における気体吸着デバイスを用いたプラズマディスプレイパネル排気工程の概略図である。
【００４０】
図１において、気体吸着デバイス１は、ガス排気管２内に設置されている。このガス排気管２は、プラズマディスプレイパネル３の放電空間４につながっている。
【００４１】
放電空間４は、一般的な構造をなすものを用いており、それぞれ必要な構成要素が形成されたガラス基板とガラス基板を一定のギャップを保ちながら組み合わせ、封止ガラスにより周囲を封着した後に、ガラス基板に設けた通気孔とガス排気管２を通して製造装置（図示せず）とつなぎあわされている。
【００４２】
また、ガス排気管２には、ガラス基板との接続部が太くなった円筒状のガラス管を用いている。また、ガス排気管２の太くなった部分に気体吸着デバイス１が設置されている。
【００４３】
図２は本発明の実施の形態１におけるスイッチング前の気体吸着デバイスの概略図である。
【００４４】
図２において、気体吸着デバイス１は、気体吸着材５と気体難透過性容器６と低融点素材７からなる。
【００４５】
ここで、気体吸着材５は銅イオン交換されたＺＳＭ−５であり、気体難透過性容器６はソーダ石灰ガラスであり、低融点素材７は錫を主成分とする半田であり、融点は３００℃である。また、気体難透過性容器６の表面はすりガラス状になっている。
【００４６】
図３は本発明の実施の形態１における加熱中に低融点素材が溶融している気体吸着デバイスの概略図である。
【００４７】
図４は本発明の実施の形態１におけるスイッチング後の気体吸着デバイスの概略図である。
【００４８】
図４において、気体難透過性容器６は破壊されており、この部分を通して気体の通過が可能であるため、外部の気体を吸着することができる。
【００４９】
以上のように構成されたプラズマディスプレイパネル３の排気工程について、以下その動作、作用を説明する。
【００５０】
まず、構造物に付着している不純物を脱離させるためプラズマディスプレイパネル３を３００℃まで加熱する。次に排気管２を介して放電空間４内の空気を排出する。十分な時間排気した後、プラズマディスプレイパネル３の加熱を終了して徐冷する。この際、放電管２だけは３００℃に保持しておく。この状態で排気を終了し、Ｎｅ−Ｘｅの混合体である放電ガスを導入する。放電ガスの導入後ガス排出管２をバーナーで封止した後、保温を終了する。
【００５１】
以上の排気工程において、気体吸着デバイス１の動作作用を説明する。
【００５２】
まず、プラズマディスプレイパネル３を３００℃まで加熱した際、気体吸着デバイス１も同様に３００℃まで加熱される。この際、低融点素材７の融点は３００℃であるため融解し、図３に示すように気体難透過性容器６に付着する。ガス排出管２を３００℃に保持したままガス排出管２を封止することにより、気体吸着材５は劣化しないまま、放電空間４は外部と遮断される。
【００５３】
次に、ガス排出管２の保温を終了すると、気体吸着デバイス１も冷却され、低融点素材７は固化する。ここで、気体難透過性容器６はすりガラス状であるため、固化した低融点素材７は気体難透過性容器６に強固に付着し、容易には離れなくなる。
【００５４】
この状態でさらに冷却すると、気体難透過性容器６と低融点素材７の熱膨張率の違いにより、低融点素材７は気体難透過性容器６に応力を加えることになる。ここで、これらの結合が強固であるため、外れることなく、気体難透過性容器６が破壊される。この結果、気体吸着材５はプラズマディスプレイパネル３の放電空間４とつながり、不純物ガスを吸着することができるようになる。
【００５５】
本実施の形態の気体吸着デバイス１は、脆性材料のソーダ石灰ガラスからなる気体難透過性容器６と、銅イオン交換されたＺＳＭ−５からなり気体難透過性容器６で被われた気体吸着材５と、融点が３００℃と気体難透過性容器６より低く、熱膨張率が気体難透過性容器６と異なる、錫を主成分とする半田からなる低融点素材７とからなる気体吸着デバイス１であって、気体吸着デバイス１を低融点素材７の融点より高く、気体難透過性容器６の融点より低い温度に加熱した後、冷却した場合に、低融点素材７と気体難透過性容器６との熱膨張率の差による応力で、気体難透過性容器６が破壊されるように構成したものである。
【００５６】
気体吸着デバイス１を低融点素材７の融点まで加熱すると、低融点素材７が融解し、脆性材料からなる気体難透過性容器６に付着する。この状態で気体吸着デバイス１を低融点素材７の凝固点まで冷却することで、低融点素材７は気体難透過性容器６に付着したまま固化し、付着が強固になる。さらに冷却を続けると、気体難透過性容器６と低融点素材７は、それぞれの熱膨張率に従って収縮する。この際、これらの熱膨張率の違いにより、気体難透過性容器６には、低融点素材７から応力が加わる。気体難透過性容器６は脆性材料からなるため、応力が一定の値に達すると急激に破壊される。
【００５７】
この結果、気体吸着デバイス１のスイッチングがなされ、気体の吸着が可能になる。
【００５８】
本実施の形態の気体難透過性容器の開封方法は、低融点素材７を、低融点素材７の融点より高く気体難透過性容器６の融点より低い温度に加熱することにより融解し、気体難透過性容器６に付着させる過程と、融解した低融点素材７を低融点素材７の凝固点まで冷却固化する過程と、固化した低融点素材７を冷却して収縮させ、気体難透過性容器６に応力を加えることにより破壊する過程からなる方法である。
【００５９】
このようにして、気体吸着材５の吸着能力は、放電空間４内の気体の吸着にフルに用いることができる。
【００６０】
以上の工程により、付加的な工程を加えることなく、気体吸着材によりプラズマディスプレイ内部の気体量を減少し、高品位のプラズマディスプレイパネルを得る事ができる。
【００６１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における真空断熱容器の概略図である。
【００６２】
図５において、真空断熱容器８は内殻９と外殻１０の間の空間１１に設置された気体吸着デバイス１と開口部１２と開口部１２を封止する金属ロウ１３からなる。
【００６３】
ここで、内殻９と外殻１０はステンレスからなる。
【００６４】
図６は、本発明の実施の形態２におけるスイッチング前の気体吸着デバイスの概略図である。
【００６５】
図６において、気体吸着デバイス１は、気体吸着材５と気体難透過性容器６と低融点素材７からなる。
【００６６】
ここで、気体吸着材５は銅イオン交換されたＺＳＭ−５であり、気体難透過性容器６は石英であり、低融点素材７はアルミニウムである。
【００６７】
図７は本発明の実施の形態２における加熱中に低融点素材が溶融している気体吸着デバイスの概略図である。
【００６８】
図８は本発明の実施の形態２におけるスイッチング後の気体吸着デバイスの概略図である。
【００６９】
以上のように構成された真空断熱容器８の排気工程について、以下その動作、作用を説明する。
【００７０】
まず、真空断熱容器８の構成要素は真空加熱炉（図示せず）内に設置する（金属ロウも工程で使用可能とするために設置する）。この後、真空加熱炉内部を０．１ｔｏｒｒまで減圧しながら温度を８００℃まで上昇する。
【００７１】
この結果、空間１１内部の空気は内殻９と外殻１０に付着している空気と共に開口部１２を通して炉内に排出され、空間１１内部は炉内と同等にまで減圧される。この後、溶解した金属ロウ１３で開口部１２を封止する。
【００７２】
８００℃の状態において低融点素材７は融解し、図７に示すように気体難透過性容器６に付着する。
【００７３】
真空断熱容器８を冷却すると、低融点素材７も冷却され凝固点である６６０℃付近で固化する。さらに温度を下げると、アルミニウムである低融点素材７と石英である気体難透過性容器６の熱膨張率が異なるため、低融点素材７はが冷却されることによる収縮により、気体難透過性容器６に応力を加える。気体難透過性容器６は脆性材料であるため、特定の温度に達した時点で破壊される。この結果、気体吸着デバイス１はスイッチングがなされ、空間１１内部の残留空気の吸着が可能になる。
【００７４】
以上の様に、気体吸着デバイス１を用いることにより、気体吸着材５で吸着すべき気体が存在する空間１１と外部を遮断するまでは、気体難透過性容器６において気体吸着材５を保護し、空間１１と外部を遮断した後は、外部から非接触で付加的な工程を加えることなく、空間１１内部の気体を吸着可能とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の気体吸着デバイスを用いることにより、プラズマディスプレイパネルをはじめとする、内部気体除去を必要とし、加熱工程を有する製品の製造工程において、製品内部の気体を、付加的な工程を必要とすることなく、吸着することができる。そのため、製造プロセスが容易かつ安価となる。したがって、プラズマディスプレイパネル、真空断熱容器、電界放出型表示装置など高真空を必要とし、加熱の工程を有する機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１における気体吸着デバイスを用いたプラズマディスプレイパネル排気工程の概略図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスイッチング前の気体吸着デバイスの概略図
【図３】本発明の実施の形態１における加熱中に低融点素材が溶融している気体吸着デバイスの概略図
【図４】本発明の実施の形態１におけるスイッチング後の気体吸着デバイスの概略図
【図５】本発明の実施の形態２における真空断熱容器の概略図
【図６】本発明の実施の形態２におけるスイッチング前の気体吸着デバイスの概略図
【図７】本発明の実施の形態２における加熱中に低融点素材が溶融している気体吸着デバイスの概略図
【図８】本発明の実施の形態２におけるスイッチング後の気体吸着デバイスの概略図
【符号の説明】
【００７７】
１  気体吸着デバイス
３  プラズマディスプレイパネル
５  気体吸着材
６  気体難透過性容器
７  低融点素材
８  真空断熱容器
【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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