(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極板である被めっき物の被めっき面の外形に開口され、前記めっき面の周面に当接する複数の突起部及びめっき液に漬からない部分で電源の陰極に接続される電源接続部を有する板状の陰極伝導体と、
前記被めっき物の被めっき面側を覆い、前記被めっき面の外形に開口された開口部、前記開口部の外周側に形成され第１のシール部材が嵌着される第１のシール部材嵌着溝、前記第１のシール部材嵌着溝の外周側に形成され前記陰極伝導体が嵌着される陰極伝導体嵌着溝及び前記陰極伝導体嵌着溝と連続して形成され前記電源接続部が挿通される電源接続部挿通孔を有する板状の第１の絶縁体と、
前記被めっき物の被めっき面の反対側を覆い、前記被めっき物が嵌着される被めっき物嵌着溝及び前記被めっき物嵌着溝の外周側における前記第１の絶縁体と合体させた際に前記電源接続部挿通孔の入口の外周側となる位置に形成され第２のシール部材が嵌着される第２のシール部材嵌着溝を有する板状の第２の絶縁体とを備え、
前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体とを合体させて、前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体とで、前記被めっき物及び前記陰極伝導体を挟持するように構成したことを特徴とする電気めっき試験器の陰極カートリッジ。
【請求項２】
前記陰極伝導体嵌着溝の外周側には、前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体とを合体させた際に前記第２の絶縁体が嵌着される第２の絶縁体嵌着溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気めっき試験器の陰極カートリッジ。
【請求項３】
前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体とは、樹脂製のねじで共締めすることにより合体させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気めっき試験器の陰極カートリッジ。
【請求項４】
前記被めっき物嵌着溝には、前記被めっき物の被めっき面の反対側を覆う薄板状の弾性体が嵌着されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電気めっき試験器の陰極カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気めっき試験器の陰極カートリッジに関し、特に金属層が形成されたシリコンウエハ、ガラス基板及びセラミック基板等に精密なめっきをすることができる電気めっき試験器の陰極カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、めっき技術は各方面の技術分野で応用されており、半導体の配線技術にも用いられている。半導体分野では、半導体の高集積化及び高性能化を実現するために、半導体の配線ピッチを縮小することが求められており、最近では、ダマシンプロセスと呼ばれる配線技術が採用されている。ダマシンプロセスは、層間絶縁膜を成膜後にドライエッチングプロセスを行うことによって配線溝を確保し、その配線溝にめっきにより配線材料を埋め込む方法である。
【０００３】
また、他のめっき技術を使用した最新技術として、ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ  Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ  Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）といわれる微小機械部品を作成するための技術がある。ＬＩＧＡは、Ｘ線によりアクリル樹脂を鋳型加工し、この型にめっきを厚く堆積させることにより、金属微小部品を型取りする技術である。
【０００４】
これらのめっき技術を実現するためには、被めっき物に形成された溝にめっきを均一に堆積させる必要がある。そこで、本出願人により、特願２０００−１５２３４２号において、被めっき物の被めっき面に均一なめっき膜を形成することができる電気めっき試験器の陰極カートリッジ及び電気めっき試験器がすでに提案されている。
【０００５】
この従来技術では、図１２に示すように、電気めっき試験器に使用される陰極カートリッジ７０を、陰極板である被めっき物Ｗの被めっき面Ｗａの形状に開口され、被めっき面Ｗａの周面に当接する突起部７１ａを複数有し、めっき液に漬からない部分で直流電源と接続可能に露出している板状の陰極伝導体７１と、被めっき面Ｗａの形状に開口され、陰極伝導体７１の前面側を覆う前面側絶縁体７２と、被めっき物Ｗの後面側と陰極伝導体７１の後面側とを覆い、被めっき物Ｗが入り込む溝７３ａと陰極伝導体７１が入り込む溝部７３ｂを有する板状の後面側絶縁体７３と、被めっき物Ｗと後面側絶縁体７３の間に挟まれる弾性体薄板７４とから構成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願２０００−１５２３４２号の従来技術では、図１３に示すように、被めっき物Ｗの被めっき面Ｗａの周面Ｗｂ、被めっき物Ｗの側面Ｗｃ及び陰極伝導体７１の突起部以外の部分７１ｂ等にめっき液Ｌが浸入するという問題があった。すなわち、従来の電気めっき試験器に使用される陰極カートリッジでは、被めっき物Ｗの被めっき面Ｗａ以外の陰極部にめっき液が浸入するという問題があった。
【０００７】
現在では、半導体の配線は０．５μｍ以下の線で構成されるため、非常に精密なめっき精度が求められるが、被めっき物Ｗの被めっき面Ｗａ以外の陰極部にめっき液が浸入すると、被めっき面積に誤差が生じるため、精密なめっき精度を得ることができない。そのため、精密なめっき精度を得るためには、被めっき物Ｗの被めっき面Ｗａ以外の陰極部をめっき液から遮断する必要がある。
【０００８】
本発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、被めっき物の被めっき面以外の陰極部をめっき液から遮断することができる電気めっき試験器の陰極カートリッジを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気めっき試験器に使用される陰極カートリッジは、陰極板である被めっき物の被めっき面の外形に開口され、前記めっき面の周面に当接する複数の突起部及びめっき液に漬からない部分で電源の陰極に接続される電源接続部を有する板状の陰極伝導体と、前記被めっき物の被めっき面側を覆い、前記被めっき面の外形に開口された開口部、前記開口部の外周側に形成され第１のシール部材が嵌着される第１のシール部材嵌着溝、前記第１のシール部材嵌着溝の外周側に形成され前記陰極伝導体が嵌着される陰極伝導体嵌着溝及び前記陰極伝導体嵌着溝と連続して形成され前記電源接続部が挿通される電源接続部挿通孔を有する板状の第１の絶縁体と、前記被めっき物の被めっき面の反対側を覆い、前記被めっき物が嵌着される被めっき物嵌着溝及び前記被めっき物嵌着溝の外周側における前記第１の絶縁体と合体させた際に前記電源接続部挿通孔の入口の外周側となる位置に形成され第２のシール部材が嵌着される第２のシール部材嵌着溝を有する板状の第２の絶縁体とを備え、前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体とを合体させて、前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体とで、前記被めっき物及び前記陰極伝導体を挟持するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させた際に、第１のシール部材は被めっき物の被めっき面の周面に当接し、第２のシール部材は被めっき物の外周側で第１の絶縁体の表面に当接するので、被めっき物の被めっき面の周面及び側面をめっき液から遮断することができる。また、電源接続部挿通孔の入口は、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させた際に、第１のシール部材と第２のシール部材との間に位置することとなるので、陰極伝導体の突起部以外の部分をめっき液から遮断することができる。
【００１１】
また、第１の絶縁体の陰極伝導体嵌着溝の外周側に、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させた際に第２の絶縁体が嵌着される第２の絶縁体嵌着溝を形成すると、第１の絶縁体の開口部と、第２の絶縁体の被めっき物嵌着溝に嵌着された被めっき物の被めっき面との位置決めが容易となる。つまり、第１の絶縁体の開口部と、第２の絶縁体の被めっき物嵌着溝に嵌着された被めっき物の被めっき面とが互いに真向かいに対向した状態で、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させることができる。
【００１２】
また、第１の絶縁体と第２の絶縁体とは、樹脂製のねじで共締めすることにより容易に合体させることができる。なお、第１の絶縁体と第２の絶縁体とは、ねじに限らず、クリップ等の手段により合体させてもよい。
【００１３】
さらに、第２の絶縁体の被めっき物嵌着溝に、被めっき物の被めっき面の反対側を覆う薄板状の弾性体を嵌着させることにより、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させた際に、被めっき物嵌着溝に嵌着された被めっき物を第１の絶縁体の第１のシール部材嵌着溝に嵌着された第１のシール部材に向けて押圧し、その結果として、被めっき物Ｗの被めっき面の周面と第１のシール部材とを密接させることができる。このように、被めっき物Ｗの被めっき面の周面と第１のシール部材とを密接させることにより、被めっき物の被めっき面の周面及び側面をめっき液からより確実に遮断することができる。
【００１４】
また、この薄板状の弾性体は、被めっき物と被めっき物嵌着溝と隙間を埋める役割を果たす。つまり、第２の絶縁体の被めっき物嵌着溝に、被めっき物と被めっき物嵌着溝との隙間の厚さと同じ厚さの弾性体を嵌着させることにより、被めっき物と被めっき物嵌着溝と隙間をなくすることができる。このように、被めっき物と被めっき物嵌着溝との間の隙間をなくすることにより、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させた際に、被めっき物嵌着溝に嵌着された被めっき物を第１の絶縁体の第１のシール部材嵌着溝に嵌着された第１のシール部材に向けて確実に押圧することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、被めっき物として一方の面に金属層が形成されたシリコンウエハを用い、この金属層にめっきを行うことを想定している。
【００１６】
まず、本発明の電気めっき試験器の陰極カートリッジ（以下、単に「陰極カートリッジ」という）の構成について説明する。図１は、陰極カートリッジを示す分解斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、陰極カートリッジＮは、被めっき物であるシリコンウエハＷの被めっき面Ｗａに電気を伝導させる陰極伝導体１０と、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａ側（以下、「表面側」という）を覆い、陰極伝導体１０を保持する第１の絶縁体２０と、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの反対側（以下、「裏面側」という）を覆い、シリコンウエハＷを保持する第２の絶縁体３０とから構成されている。シリコンウエハＷは薄板状に形成されており、シリコンウエハＷの裏面側には、薄板状の弾性体４０が当てられている。以下、各部について詳細に説明する。
【００１８】
陰極伝導体１０は、例えば、銅板やステンレス薄板等の導電性物質から成形されている。この陰極伝導体１０は、図２（ａ）に示すように、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの外形に開口された開口部１１と、開口部１１から細長く伸びた短冊状の電源接続部１２とから構成されている。電源接続部１２は、後記する第１の絶縁体２０の電源接続部挿通孔２５を挿通できるように、所定の角度θで傾斜している（図２（ｂ）参照）。ここでは、傾斜角度θは５度に設定されている。第１の絶縁体２０の電源接続部挿通孔２５に挿通された電源接続部１２は、めっき液に漬からない部分で電源の陰極に接続される。また、開口部１１の周縁には、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの周面に当接する突起部１３が所定の間隔で複数設けられている。
【００１９】
第１の絶縁体２０は、例えば、アクリル板等の絶縁性物質から成形されている。この第１の絶縁体２０は、図３及び図４に示すように、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの外形に開口された開口部２１を有し、一方の面には、開口部２１の外周側に、第１のＯリング２２が嵌着される第１のＯリング嵌着溝２３が形成されている。
【００２０】
第１のＯリング２２は、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させた際に、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの周面Ｗｂに当接し、被めっき面Ｗａの周面Ｗｂ及び側面Ｗｃをめっき液Ｌから遮断する（図８参照）。この「第１のＯリング２２」は、特許請求の範囲における「第１のシール部材」に相当する。なお、本実施の形態では、シール部材としてＯリングを用いているが、シール部材はこれに限定されるものではない。
【００２１】
Ｏリング嵌着溝２３の外周側には、陰極伝導体１０が嵌着される陰極伝導体嵌着溝２４が形成されており、陰極伝導体嵌着溝２４には、陰極伝導体１０の電源接続部１２が挿通される電源接続部挿通孔２５が連続して形成されている。また、陰極伝導体嵌着溝２４の外周側には、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させた際に、第２の絶縁体３０が嵌着される第２の絶縁体嵌着溝２６が形成されている。この第２の絶縁体嵌着溝２６に第２の絶縁体３０を嵌着させることにより、第１の絶縁体２０の開口部２１と、第２の絶縁体３０の被めっき物嵌着溝３１に嵌着されたシリコンウエハＷの被めっき面Ｗａとが互いに真向かいに対向した状態で、第１の絶縁体２０と第２の絶縁体３０とを合体させることができる。
【００２２】
電源接続部挿通孔２５は、図４に示すように、陰極伝導体嵌着溝２４が形成された側の面（図中の右側の面）から他方側の面（図中の左側の面）側へ向かって、所定の角度θで傾斜して形成されている。ここでは、傾斜角度θは５度に設定されている。電源接続部挿通孔２５の入口２５ａは陰極伝導体嵌着溝２４と連続しており、出口２５ｂは第１の絶縁体２０の上部に開口している。
【００２３】
第２の絶縁体３０は、例えば、アクリル板等の絶縁性物質から成形されている。この第２の絶縁体３０は、図５及び図６に示すように、一方の面には、シリコンウエハＷが嵌着される被めっき物嵌着溝３１が形成されている。また、被めっき物嵌着溝３１の外周側には、第２のＯリング３２が嵌着される第２のＯリング嵌着溝３３が形成されている。この第２のＯリング嵌着溝３３は、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させた際に、第１の絶縁体２０の電源接続部挿通孔２５の入口２５ａの外周側となる位置に形成されている（図８参照）。
【００２４】
第２のＯリング３２は、第１の絶縁体と第２の絶縁体とを合体させた際に、シリコンウエハＷの外周側で第１の絶縁体２０の表面に当接し、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの周面Ｗｂ及び側面Ｗｃをめっき液Ｌから遮断する（図８参照）。この「第２のＯリング３２」は、特許請求の範囲における「第２のシール部材」に相当する。なお、本実施の形態では、シール部材としてＯリングを用いているが、シール部材はこれに限定されるものではない。
【００２５】
弾性体４０は、例えば、ゴム等の弾性物質から成形されている。この弾性体４０は、図１及び図６に示すように、シリコンウエハＷの裏面を覆うように、第２の絶縁体３０の被めっき物嵌着溝３１に嵌着される。この弾性体４０は、図８に示すように、第１の絶縁体２０と第２の絶縁体３０とを合体させた際に、第２の絶縁体３０の被めっき物嵌着溝３１に嵌着されたシリコンウエハＷを第１の絶縁体２０の第１のシール部材嵌着溝２３に嵌着された第１のＯリング２２に向けて押圧し、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの周面Ｗｂと第１のＯリング２２とを密接させる。このように、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの周面Ｗｂと第１のＯリング２２とを密接させることにより、シリコンウエハＷのＷａの周面Ｗｂ及び側面Ｗｃをめっき液Ｌからより確実に遮断することができる。
【００２６】
また、この弾性体４０は、シリコンウエハＷと被めっき物嵌着溝３１と隙間を埋める役割を果たす。つまり、図６に示すように、シリコンウエハＷと被めっき物嵌着溝３１との隙間の厚さがＷである場合、被めっき物嵌着溝３１に、厚さがＷ或いはＷよりも若干厚い弾性体４０を嵌着させることにより、シリコンウエハＷと被めっき物嵌着溝３１と隙間をなくすることができる。このように、シリコンウエハＷと被めっき物嵌着溝３１との間の隙間Ｄをなくすることにより、第１の絶縁体２０と第２の絶縁体３０とを合体させた際に、被めっき物嵌着溝３１に嵌着されたシリコンウエハＷを第１の絶縁体２０の第１のシール部材嵌着溝２３に嵌着された第１のＯリング２２に向けて確実に押圧することができる。
【００２７】
この陰極カートリッジＮは、図７（ａ），（ｂ）に示すように、第１の絶縁体２０と第２の絶縁体３０とを、樹脂製のねじ（図示せず）で共締めすることにより合体させ、第１の絶縁体２０の一方の面（図中の右側の面）と、第２の絶縁体３０の一方の面（図中の左側の面）とでシリコンウエハＷ及び陰極伝導体１０を挟んで固定する。なお、第１の絶縁体２０と第２の絶縁体３０とは、ねじに限らず、クリップ等の手段により合体させることもできる。
【００２８】
このとき、図８に拡大して示すように、第１のＯリング２２は、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの周面Ｗｂと当接し、第２のＯリング３２は、被めっき物Ｗの外周側で第１の絶縁体２０の表面に当接するので、被めっき面Ｗａの周面Ｗｂ及び側面Ｗｃをめっき液Ｌから遮断することができる。また、第１の絶縁体２０に形成される電源接続部挿通孔２５の入口２５ａは、第１のＯリング２２と第２のＯリング３２との間に位置することとなるので、陰極伝導体１０の突起部１３以外の部分をめっき液Ｌから遮断することができる。
【００２９】
以上のように構成された陰極カートリッジＮは、第１の絶縁体２０と第２の絶縁体３０とを合体させた際、図９に示すように、第１の絶縁体２０側から見ると、第１の絶縁体２０の開口部２１からシリコンウエハＷの被めっき面Ｗａが露出した状態となっている。また、陰極伝導体１０の電源接続部１２は、電源接続部挿通孔２５を挿通し、第１の絶縁体２０の上部から突出している。第１の絶縁体２０の上部から突出した電源接続部１２は、めっき液に漬からない部分で電源の陰極に接続される。
【００３０】
次に、この陰極カートリッジＮが適用される電気めっき試験器について説明する。図１０は、電気めっき試験器の外観を表す斜視図であり、図１１は、図１０におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【００３１】
図１０に示すように、電気めっき試験器５０は、めっき水槽５１、陰極カートリッジＮ（以下、単に「陰極」という）、陽極伝導体（以下、単に「陽極」という）５２、ヒータ５３、循環ポンプ及び電源より構成される。なお、図１０及び図１１では、循環ポンプ及び電源の図示は省略している。
【００３２】
めっき水槽５１は、透明なアクリル板からなる水槽で、仕切り板５４により容積の大きいめっき槽５５と容積の小さい排水槽５６とに分離されている。めっき槽５５には、例えば銅イオン等の陽イオンを含んだめっき液が注入され、めっき槽５５から溢れためっき液は、仕切り板５４を越えて排水槽５６に流れ込むようになっている。
【００３３】
陰極Ｎは、めっき槽５５の仕切り板５４と対向する側の壁に、ねじにより固定される。なお、陰極Ｎは、ねじに限らず、クリップ等の手段によりめっき槽５５の壁に固定することもできる。また、陰極Ｎの上部から突出している陰極伝導体１０の電源接続部１２（図９参照）は、めっき液に漬からない部分で電源の陰極と接続する。
【００３４】
陽極５２は、銅やニッケル等からなる薄板で、図１０に示すように、長方形の上部２箇所の頂点に陽極５２を電気めっき試験器５０のめっき水槽５１に引っ掛けるための被支持部５７を備え、この被支持部５７をめっき水槽５１の縁に引っ掛けて陰極Ｎと対向して配置される。また、陽極５２の上部は、めっき液に漬からない部分で電源の陽極と接続する。
【００３５】
ヒータ５３は、図１１に示すように、めっき槽５５の底部に開口し、所定の深さに側面側から設けられたヒータ設置穴５８に差し込まれている。なお、ヒータ設置穴５８の入口は、めっき液の漏れを防止するために、ゴムの栓で密閉されている。
【００３６】
また、図示しない循環ポンプは、図１０に示すように、排水槽５６の底部に側面から設けられた排水口５９からめっき液を吸い込み、めっき水槽５１の側面に設けられた流入口６０からめっき槽５５の内部にめっき液を送るように接続されており、流入口６０からめっき槽５５の内部に入っためっき液は、流入口６０と連通している噴出孔６１（図１１参照）から勢いよく吹き上げられるようになっている。噴出孔６１は、めっき槽５５の底に、陰極Ｎの被めっき面Ｗａ及び陽極５２の陰極Ｎに対向する面の近傍（約１〜２ｍｍ）に複数並ぶように穿孔されている。
【００３７】
そして、図示しない電源は、端子６２及び端子６３を備え、端子６２は陽極５２の上部に接続され、端子６３は陰極Ｎの陰極伝導体１０の電源接続部１２に接続される。なお、端子６２と陽極５２の上部は、めっき液に漬からない部分で接続される。同様に、端子６３と電源接続部１２は、めっき液に漬からない部分で接続される。
【００３８】
以上のように構成された電気めっき試験器５０は、めっき水槽５１に仕切り板５４より若干下の水位までめっき液を注入し、循環ポンプの電源を入れた後、端子６２に電源の陽極を接続し、端子６３に電源の陰極を接続することにより、被めっき物であるシリコンウエハＷの被めっき面Ｗａにめっきを行う。
【００３９】
このとき、図８に示したように、シリコンウエハＷの被めっき面Ｗａの周面Ｗｂ、側面Ｗｃ及び陰極伝導体１０の突起部１３以外の部分は、第１のＯリング２２と第２のＯリング３２とによりめっき液Ｌから遮断される。すなわち、陰極ＮにおけるシリコンウエハＷの被めっき面Ｗａ以外の陰極部は、めっき液から遮断される。したがって、被めっき物であるシリコンウエハＷの被めっき面積に誤差が生じることがない。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく限りにおいて、種々の変形が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、被めっき物の被めっき面以外の陰極部をめっき液から遮断することができる電気めっき試験器の陰極カートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気めっき試験器の陰極カートリッジを示す分解斜視図である。
【図２】陰極伝導体を示す図であり、（ａ）は第２の絶縁体側から見た正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第１の絶縁体を第２の絶縁体側から見た正面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】第２の絶縁体を第１の絶縁体側から見た正面図である。
【図６】図５におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】第１の絶縁体と第２の絶縁体との合体を説明するための断面図であり、（ａ）は合体前、（ｂ）は合体後を示す。
【図８】図７（ｂ）において破線で囲った部分の拡大図である。
【図９】陰極カートリッジを第１の絶縁体側から見た斜視図である。
【図１０】電気めっき試験器の外観を表す斜視図である。
【図１１】図１０におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図１２】従来の電気めっき試験器の陰極カートリッジを示す分解斜視図である。
【図１３】従来の陰極カートリッジの断面図である。
【符号の説明】
Ｎ      陰極カートリッジ（陰極）
１０    陰極伝導体
２０    第１の絶縁体
２２    第１のＯリング
３０    第２の絶縁体
３２    第２のＯリング
４０    弾性体
Ｗ      シリコンウエハ
Ｗａ    被めっき面
【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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【図１３】
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