(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス実装済み基板を保持する基板保持機構部と、保持された前記基板を押打するために往復運動を行う押打ヘッドを備える押打部と、押打ヘッドの往復運動を制御する制御ユニット部と、制御ユニット部に備えられ前記基板の電気的不良を検知する電気的不良検知部と、デバイス実装済み基板に離脱可能に設置されるひずみセンサと、ひずみセンサと接続されるひずみ測定部と、ひずみ量出力部とからなり、前記基板が押打ヘッドの押打を受けてひずみを生ずると、ひずみ測定部がひずみセンサから得られるひずみ量をひずみ量出力部から出力し、前記基板が押打ヘッドの往復運動によって押打を受けて電気的不良を生ずると制御ユニット部が押打ヘッドの往復運動を停止させることを特徴とするデバイス実装済み基板の押打試験装置。
【請求項２】
押打ヘッドの往復運動を検知する往復運動検知部を更に備え、制御ユニット部が検知される押打ヘッドの往復運動の回数をカウントするカウント部と、カウントされた往復運動の回数を出力する往復運動回数出力部とを備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス実装済み基板の押打試験装置。
【請求項３】
基板保持機構部が、デバイス実装済み基板をその平面上の所望位置で保持可能な保持部を備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス実装済み基板の押打試験装置。
【請求項４】
基板保持機構部を搭載して前記基板に平行に移動可能なステージを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス実装済み基板の押打試験装置。
【請求項５】
押打部がエア供給回路部と、エアシリンダ部とを備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス実装済み基板の押打試験装置。
【請求項６】
デバイス実装済み基板を保持する基板保持機構部と、保持された前記基板を押打するために往復運動を行う押打ヘッドを備える押打部と、押打ヘッドの往復運動を制御する制御ユニット部と、制御ユニット部に備えられ前記基板の電気的不良を検知する電気的不良検知部と、デバイス実装済み基板に離脱可能に設置されるひずみセンサと、ひずみセンサと接続されるひずみ測定部と、ひずみ量出力部とを備えたデバイス実装済み基板の押打試験装置を用い、基板保持機構部にデバイス実装済み基板を保持させ、前記基板を押打部の押打ヘッドの往復運動によって押打し、前記基板に生じたひずみ量をひずみ量出力部から出力し、前記基板の電気的不良を検知して押打ヘッドの往復運動を停止させ、停止するまでの往復運動回数をカウントして出力させることを特徴とするデバイス実装済み基板の押打試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、デバイス実装済み基板の振動や衝撃に対する耐久性を試験するための押打試験装置及びその試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ）の普及に伴い、これら携帯機器のキーパッドへのキー押し操作（打鍵操作）に対するキースイッチの耐久性が重要視されている。また、特に近年これから多用されると思われるＣＳＰ（チップサイズパッケージ）製品等のデバイスにおいては、基板へ実装後の振動や衝撃に対する耐久性が要求されている。
【０００３】
従来、キースイッチの打鍵操作に対する耐久性試験は、キースイッチを作業者が実際に繰り返し打鍵することにより試験を実施していた。また、打鍵操作後のキースイッチの電気的チェック（電気的に導通しているか否かなど）については、打鍵操作後手作業で行っていた。このように、手作業で打鍵操作と電気的チェックを行うため、打鍵試験は長時間を費やすものとなる上、作業中、作業者が常に試験場所に拘束されてしまうので、打鍵試験の実施回数には限度があった。そのため、被打鍵試験物の不良を発見するまでには至らないことがしばしば生じていた。
【０００４】
このような、不都合を避けるため、キースイッチの打鍵試験については打鍵動作の繰り返しを自動化したものとして、図９に示すような平成８年７月２４日発行の実用新案登録第２５０５０３９号公報に開示されたキースイッチ打鍵試験装置がある。このキースイッチ打鍵試験装置は、ソレノイド部による実際の打鍵動作以外にキースイッチからの信号のチャタリング時間測定、接触抵抗測定及び打鍵繰り返し回数の設定が行えるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報には、被試験対象物（キースイッチ）を試験装置に固定する方法及び打鍵することにより発生する不良の検出方法が開示されていない。
また、ソレノイド部の動作及び停止を自動的に制御する手段としては、試験する際の打鍵繰り返し回数の設定のみであり、被試験対象物に不良が発生した場合に自動的に打鍵動作を停止させる試験停止機能についても開示されていない。更に、打鍵試験を行う際に打鍵動作によって被試験対象物へ与えるひずみ量、すなわちソレノイド部のストローク量の決定方法及び手段についても触れられていない。
【０００６】
一方、デバイスが実装された基板の振動や衝撃に対する耐久性を試験する押打試験機に対しては、押打試験機の押打回数（押打ヘッドの往復運動回数）及びそれによりデバイス実装済み基板に与えられるひずみ量とデバイス実装済み基板に生じた電気的不良との相関関係を解明するために、電気的不良を生じた場合には直ちに試験機が電気的不良を検知して押打動作を停止できることや、デバイス実装済み基板は製品内における基板の固定方法によっても振動や衝撃に対する耐久性が変化するので、実際の基板固定状態と同じ固定状態で試験可能であること、さらに、被押打試験物がデバイス実装済み基板という精密な電子部品であるため押打によって与えるひずみ量を正確かつ精密に設定できること、等の技術的要求がある。
【０００７】
このため、基板に実装されたデバイスの振動や衝撃に対する耐久性を試験する押打試験機として、従来のキースイッチ打鍵試験装置を適用することはできない。
この発明は、このような事情からなされたもので、ＣＳＰ製品等のデバイスを基板に実装した状態でデバイス及び／又は基板の振動や衝撃に対する耐久性を試験できる試験装置及び試験方法を提供するものである。
【０００８】
この発明は、デバイス実装済み基板を保持する基板保持機構部と、保持された前記基板を押打するために往復運動を行う押打ヘッドを備える押打部と、押打ヘッドの往復運動を制御する制御ユニット部と、制御ユニット部に備えられ前記基板の電気的不良を検知する電気的不良検知部と、デバイス実装済み基板に離脱可能に設置されるひずみセンサと、ひずみセンサと接続されるひずみ測定部と、ひずみ量出力部とからなり、前記基板が押打ヘッドの押打を受けてひずみを生ずると、ひずみ測定部がひずみセンサから得られるひずみ量をひずみ量出力部から出力し、前記基板が押打ヘッドの往復運動によって押打を受けて電気的不良を生ずると制御ユニット部が押打ヘッドの往復運動を停止させることを特徴とするデバイス実装済み基板の押打試験装置を提供するものである。
【０００９】
また、この発明は別の観点からみれば、デバイス実装済み基板を保持する基板保持機構部と、保持された前記基板を押打するために往復運動を行う押打ヘッドを備える押打部と、押打ヘッドの往復運動を制御する制御ユニット部と、制御ユニット部に備えられ前記基板の電気的不良を検知する電気的不良検知部と、デバイス実装済み基板に離脱可能に設置されるひずみセンサと、ひずみセンサと接続されるひずみ測定部と、ひずみ量出力部とを備えたデバイス実装済み基板の押打試験装置を用い、基板保持機構部にデバイス実装済み基板を保持させ、前記基板を押打部の押打ヘッドの往復運動によって押打し、前記基板に生じたひずみ量をひずみ量出力部から出力し、前記基板の電気的不良を検知して押打ヘッドの往復運動を停止させ、停止するまでの往復運動回数をカウントして出力させることを特徴とするデバイス実装済み基板の押打試験方法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明のデバイス実装済み基板の押打試験装置は、デバイス実装済み基板の電気的不良を検出するためにデバイス実装済み基板と制御ユニット部間を不良検出用リード線等にて接続し、押打試験中にデバイス実装済み基板で電気的不良が発生すれば、制御ユニット部がデバイス実装済み基板の電気的不良を検知し、押打ヘッドの往復運動を即停止できるようにした押打試験装置又は試験方法を提供するものである。
なお、デバイス実装済み基板の電気的不良とは、例えばデバイス内および／又は基板上の回路の断線や電気的特性の異常などを意味する。
【００１１】
この発明に係るデバイス実装済み基板の押打試験装置は、押打ヘッドの往復運動を検知する往復運動検知部を更に備え、制御ユニット部が検知される押打ヘッドの往復運動の回数をカウントするカウント部と、カウントされた往復運動の回数を出力する往復運動回数出力部とを備えるようにしてもよい。
【００１２】
なお、より具体的には、押打試験装置が制御ユニット部と接続される表示パネル（往復運動回数出力部）を備え、表示パネルは制御ユニット部を介して押打ヘッドの往復運動の運動開始又は運動停止を指示することができ、かつ、制御ユニット部を介してデバイス実装済み基板の電気的不良及び押打ヘッドの往復運動回数を表示（出力）することができるようにすることが望ましく、また、押打部には押打ヘッドのストローク量を精密に調整できるように押打ストローク調整ネジを備えておくことが更に望ましい。
【００１３】
また、この発明では、押打試験装置がひずみ測定部とひずみセンサとひずみ量出力部とを備え、ひずみセンサは、ひずみ測定部に接続され、かつ、デバイス実装済み基板に離脱可能に設置され、前記基板が押打ヘッドの押打を受けてひずみを生ずると、ひずみ測定部がそのひずみ量をひずみ量出力部から出力する。
なお、ひずみセンサにはひずみによって抵抗値が変化するストレインゲージを用いることができ、基板に貼り付けて使用される。
【００１４】
以上のように構成することにより、作業者はたとえ押打試験中に現場を離れていても、何回目の押打でデバイス実装済み基板に電気的不良が生じたかを知ることができ、さらにはどの位のひずみ量が加わった時に電気的不良が生じたかも知ることができるようになる。
【００１５】
これにより、押打回数及びひずみ量とデバイス実装済み基板に生じた電気的不良との相関関係が容易に確認できるようになるばかりでなく、作業者が現場に拘束される必要はなくなり、作業者の負担は大幅に軽減されるのである。
また、上述のようにデバイス実装済み基板のひずみ量を測定可能とすることにより、また、精密なひずみ量を押打ストローク調整ネジで設定することにより精巧な信頼性の高い押打試験を実現することができるのである。
【００１６】
また、この発明に係るデバイス実装済み基板の押打試験装置は、基板保持機構部が、デバイス実装済み基板をその平面上の所望位置で保持可能な保持部を備えるようにしてもよく、更には、押打試験装置が基板保持機構部を搭載して前記基板に平行に移動可能なステージを備えるようにしてもよい。
【００１７】
なお、より具体的には、基板保持機構部がＸ−Ｙ直交座標平面においてＸ方向のシャフト及びＹ方向のシャフトと、Ｘ方向のスライダ及びＹ方向のスライダと、Ｘ方向の側板及びＹ方向の側板と、複数の基板受けとを備え、Ｘ方向のシャフト及びＹ方向のシャフトは同一平面上で互いに直交する方向に伸びて基板保持機構部に固定され、Ｘ方向のスライダ及びＹ方向のスライダはそれぞれＸ方向のシャフト及びＹ方向のシャフト上をスライド移動可能とし、Ｘ方向の側板及びＹ方向の側板はそれぞれＸ方向のシャフト及びＹ方向のシャフトの一方端部に固定され、複数の基板受けはＸ方向のスライダ、Ｙ方向のスライダ、Ｘ方向の側板及びＹ方向の側板の任意の位置に設置可能であるように構成された保持部を備えることが望ましい。
【００１８】
また、基板保持機構部は上記保持部を搭載するＸ、Ｙ位置決めステージ（ステージ）を更に備え、Ｘ、Ｙ位置決めステージが保持部を同一平面上の任意の位置に移動させて、保持部に保持されたデバイス実装済み基板の任意の位置を押打ヘッドが押打可能とすることが望ましく、また、制御ユニット部がＸ、Ｙ位置決めステージを駆動制御するようにすることが更に望ましい。
【００１９】
以上のように構成することにより、この発明に係るデバイス実装済み基板の押打試験装置は基板保持機構部のＸ方向のシャフト、Ｙ方向のシャフトにそれぞれ案内されるＸ方向のスライダ及びＹ方向のスライダの位置をスライド移動させて変更することにより、様々なサイズの基板を保持可能としているばかりでなく、デバイス実装済み基板を実際の製品と同じ固定状態で保持しつつ押打試験することを可能とし、さらにはＸ、Ｙ位置決めステージの利用により基板内の任意のデバイス実装位置で押打試験することを可能とする。
【００２０】
また、基板サイズ、基板内におけるデバイスの実装位置が異なっていても、上述のひずみ量測定機能と併用することにより、デバイス実装済み基板に与えるひずみ量を同一に設定することができ、同じ条件に基づいた押打試験をすることができる。
さらにはＸ、Ｙ位置決めステージによれば、押打ヘッドが押打するデバイス実装済み基板の押打位置を正確に設定できる。
なお、この発明において、押打ヘッドが押打する位置は基板に実装されたデバイス部分でもよいし、デバイス以外の基板部分でもよい。
【００２１】
また、この発明に係るデバイス実装済み基板の押打試験装置においては、押打部がエア供給回路部と、エアシリンダ部とを備えてもよい。
なおこの際、エアシリンダ部にはスピードコントローラを設置しておくことが望ましい。
【００２２】
押打ヘッドの駆動をエアシリンダ部に供給されるエアで行うように構成することにより、デバイス実装済み基板に適した押打速度で押打部を自動的に複数回往復運動させることが可能となる。
この場合、デバイス実装済み基板に適した押打速度は、エアシリンダ部に供給されるエアの圧力及びエアシリンダ部に取り付けられているスピードコントローラを調節することによって容易に変化させることができる。
また、押打部は液圧シリンダや電磁シリンダ又は電動機などを駆動源としてもよい。
【００２３】
【実施例】
以下にこの発明の１実施例を図１〜図８に基づき説明する。
図１はこの発明の実施の一形態によるデバイス実装済み基板の押打試験装置のシステム概略図、図２は基板及びそれに実装されるデバイスを示す図、図３〜図６はデバイス実装済み基板の押打試験装置の基板保持機構部を示す図、図７は実装済みデバイスに不良検出用リード線が接続された状態を示す図、図８は図１のデバイス実装済み基板の押打試験装置を用いた押打試験方法を説明するフローチャート図である。
【００２４】
図１に示されるように、デバイス実装済み基板の押打試験装置Ｄは、エアシリンダ押打部１、エア供給回路部２、基板保持機構部３、制御ユニット部４、ひず測定部５、操作パネル部（往復運動回数出力部およびひずみ量出力部）６から構成されている。
【００２５】
エアシリンダ押打部１のシリンダ取付ベース１０に固定された復動型エアシリンダ部（エアシリンダ部）９には可動部である押打用ヘッド１２及びひずみ量（ストローク量）調整ネジ取付板１３が取り付けられている。押打ストローク調整ネジ１４の調整位置により、押打用ヘッド１２のストローク量ｈを変更することができ、デバイス実装済み基板８のひずみ量を調節可能にしている。
【００２６】
エア供給回路部２は、制御ユニット部４からの制御信号を基にエアシリンダ押打部１の復動型エアシリンダ部９にエアを供給するためのものである。エア方向切替弁１６の切替動作により、エアシリンダ押打部１の押打用ヘッド１２は上昇／下降（往復運動）を繰り返す。
【００２７】
次に図３〜図６に示されるように、基板保持機構部３において、２本のＸ方向シャフト３０に案内されるＸ方向スライダ３１及びＸ方向側板３２、または、２本のＹ方向シャフト３３に案内されるＹ方向スライダ３４及びＹ方向側板３５に取り付けられた複数個の基板受け３６にデバイス実装済み基板８が基板固定ネジ３７によって保持固定される。基板固定後のＸ方向スライダ３１の固定は、スライダ固定部３８の固定ネジ３９の締め付けにより行え、また、Ｙ方向スライダ３４の固定は、スライダ固定部４０の固定ネジ４１の締め付けにより行える。
【００２８】
基板保持機構部３は、図３及び図４に示すようにＸ方向スライダ３１及びＹ方向スライダ３４の位置及び基板受け３６の位置を変更することにより、どの基板サイズにも対応でき、基板固定方法も自由に設定できるため、携帯電話等における実際の基板固定方法を実現できる。
なお、図３及び図４はＸスライダ３１による６点固定方式の例を示し、図５及び図６はＹスライダ３４による４点固定方式の例を示している。
【００２９】
更に、基板上の任意の位置への押打は、図１に示されるＸ、Ｙ位置決めステージ１７を使用して基板保持機構部３全体を同一平面上の任意の位置に移動させることにより実現可能である。
【００３０】
また、制御ユニット部４は、操作パネル部６からの動作開始信号、動作停止信号及びエアシリンダ押打部１からのエアシリンダ上限センサ１１ｃ、下限センサ１１ｄ信号を基にエア供給回路部２の制御を行う。
【００３１】
また、制御ユニット部４は、図７に示すようにデバイス実装済み基板８の回路パターン４４と不良検出用リード線１９にて接続され、押打動作中に電気的不良（電気的非導通）が発生したときの押打停止制御も行う。また、不良検出用リード線１９は必要に応じて接続される本数を増やしてもよい。これにより、不良発生箇所を特定しやすくなる。
【００３２】
更に、制御ユニット部４は、操作パネル部６に対して押打回数カウントアップ信号を送信したり、デバイス状態を示す信号を送信したりする。
ひずみ測定部５は、デバイス実装済み基板８の裏面に貼り付けられたひずみセンサ２０とリード線２１にて接続され、押打中のひずみ量を測定できるとともに予めひずみ量を想定して試験を行うことができる。また、デバイス実装済み基板８のサイズ、デバイス実装位置が変わってもひずみ量を同一にすることで同じ条件の基での押打試験が可能である。
【００３３】
操作パネル部６は、動作開始信号、動作停止信号を制御ユニット部４に送信したり、制御ユニット部４からの押打回数カウントアップ信号、デバイス状態を示す信号を基に押打試験回数及びデバイス状態をその表示部および表示灯により表示する。
【００３４】
次に上記構成の押打試験装置の動作及び押打試験方法を図１及び図８を用いて説明する。
まず、エアシリンダ押打部１の押打用ヘッド１２が所定の速度で移動できるようにエア供給圧力及びスピードコントローラ２２ａ、２２ｂを調整し、デバイス実装済み基板８を基板固定部１８に取り付ける。このとき、デバイス実装済み基板８には、不良検出用リード線１９及びひずみセンサ２０、リード線２１が接続され、それぞれ制御ユニット部４及びひずみ測定部５と接続される。
【００３５】
押打中のひずみ量をモニターしない場合は、最初の押打ひずみ量測定時のみ接続し、実際の押打試験中は、ひずみ測定部５と接続する必要はない。さらに、操作パネル部６には、任意の押打回数を入力しておくことにより、押打試験によってデバイス実装済み基板８に電気的不良が生じなくとも押打用ヘッド１２が任意の押打回数を押打した後には自動的に押打動作を停止する。
【００３６】
次に、操作パネル部６からの動作開始操作（ステップ１）を基に制御ユニット部４は、まず最初、エアー方向切替弁１６に切替信号を送信、その信号を基にエア方向切替弁１６はエアの供給先を切り替える（ステップ３）。
【００３７】
この切り替え動作により、復動型エアシリンダ部９の押打用ヘッド１２は押打動作を開始する（ステップ４）。押打用ヘッド１２が下端に到達した時、復動型エアシリンダ部９の下限センサ１１ｄがＯＮし（ステップ５）、一定時間経過後、更に、エア方向切替弁１６は制御ユニット部４からの切替指示によりエア供給先は切り替えられ（ステップ１１）、押打用ヘッド１２は上昇動作を開始する（ステップ１２）。
【００３８】
その後、押打用ヘッド１２が上端に到達したとき、上限センサ１１ｃがＯＮし（ステップ１３）、一定時間経過後、再度、エア方向切替弁１６はエアの供給先を切り替え押打動作を行う、このように、エアの供給先を切り替えることにより、押打動作を設定押打回数分（ステップ２）繰り返すことができ、押打衝撃に対する耐久性を試験することが可能となる。
【００３９】
また、押打動作中に制御ユニット部４はデバイス実装済み基板８の電気的不良をチェックする。ここでは、１例として実装済みデバイス７の電気的非導通状態を電気的不良とする。実装済みデバイス７に電気的非導通状態がが発生しなかった場合は、ステップ１０へと進み、制御ユニット部４は押打回数をカウントアップして押打回数カウントアップ信号を操作パネル部６に送信し、操作パネル部６は押打回数と実装済みデバイス７が正常であることを表示灯で表示する。
【００４０】
実装済みデバイス７に電気的非導通状態が発生した場合は、ステップ７へと進み、エア方向切替弁１６の切り替えにより押打用ヘッド１２を上端で停止する。この時、制御ユニット部４は押打停止信号を操作パネル部６に送信し、操作パネル部６はデバイス実装済み基板８が異常であることを示すために表示灯を消灯し（ステップ８）、その後の押打動作は停止する（ステップ９）。
【００４１】
この発明に係るデバイス実装済み基板の押打試験装置Ｄにおいては、図１のデバイス実装済み基板の８のひずみ量と不良発生状況との相関を容易に確認することが可能である。この時、押打用ヘッド１２のストローク量ｈを調節してデバイス実装済み基板８のひずみ量を調整する方法として、マイクロメータを使用することが可能である。このマイクロメータを使用することにより、１μｍ単位での押打量調整が容易に行える。
【００４２】
【発明の効果】
この発明によれば、デバイス実装済み基板に電気的不良が生じた時には自動的に押打ヘッドを停止させることを可能とする。さらにデバイス実装済み基板を実際の製品内の基板固定状態と同じ固定状態で保持しつつ押打試験することを可能とするとともに、押打ヘッドの往復運動回数及びデバイス実装済み基板に与えられたひずみ量と電気的不良との相関関係を容易に確認可能として作業者の負担を大幅に軽減しつつ精度の高い試験を実現することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態におけるデバイス実装済み基板の押打試験装置の構造を示す概略図である。
【図２】基板及びそれに実装されるデバイスを示す図である。
【図３】図１のデバイス実装済み基板の押打試験装置の基板保持機構部を示す平面図であってＸ方向スライダを用いてデバイス実装済み基板を６点固定で保持する例を示している。
【図４】図３の基板保持機構部の正面図である。
【図５】図１のデバイス実装済み基板の押打試験装置の基板保持機構部を示す平面図であってＹ方向スライダを用いてデバイス実装済み基板を４点固定で保持する例を示している。
【図６】図５の基板保持機構部の正面図である。
【図７】図２のデバイスに不良検出用リード線が接続された状態を説明する説明図である。
【図８】図１のデバイス実装済み基板の押打試験装置を用いた押打試験手順を説明するフローチャート図である。
【図９】従来のキースイッチ打鍵試験装置の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・エアシリンダ押打部
２・・・エア供給回路部
３・・・基板保持機構部
４・・・制御ユニット部
５・・・ひずみ測定部
６・・・操作パネル部
７・・・デバイス
８・・・デバイス実装済み基板
９・・・復動型エアシリンダ部
１０・・・シリンダ取付けベース
１１ａ・・・エア供給口１
１１ｂ・・・エア供給口２
１１ｃ・・・上限センサ
１１ｄ・・・下限センサ
１２・・・押打用ヘッド
１３・・・押打ヘッドストローク調整ネジ取付板
１４・・・押打ストローク調整ネジ
１５・・・エア経路
１６・・・エア方向切替弁
１７・・・Ｘ、Ｙ位置決めステージ
１８・・・基板受け
１９・・・不良検出用リード線
２０・・・ひずみセンサ
２１・・・ひずみセンサ−ひずみ測定部間リード線
２２ａ・・・スピードコントローラ１
２２ｂ・・・スピードコントローラ２
【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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