(57)【要約】  圧電素子（１０）に電圧を印加して圧電素子（１０）の電気特性評価を行う圧電素子の検査方法において、圧電素子（１０）を平板状の微粘着シート（３０）上に保持する第１ステップと、微粘着シート（３０）上に保持された圧電素子（１０）に電圧を印加して、圧電素子（１０）の電気特性評価を行う第２ステップとを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子（１０）に電圧を印加して前記圧電素子（１０）の電気特性評価を行う圧電素子の検査方法において、
前記圧電素子（１０）を平板状の微粘着シート（３０）上に保持する第１ステップと、
前記微粘着シート（３０）上に保持された前記圧電素子（１０）に電圧を印加して、前記圧電素子（１０）の電気特性評価を行う第２ステップとを有することを特徴とする圧電素子の検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の圧電素子の検査方法において、
前記圧電素子（１０）は、一方の面に第１端子（１４ａ）及び第２端子（１４ｂ）が形成され、
前記第１ステップは、前記圧電素子（１０）のうち、前記一方の面と対向する他方の面を前記微粘着シート（３０）に保持し、
前記第２ステップは、前記圧電素子（１０）のうち、前記第１端子（１４ａ）及び前記第２端子（１４ｂ）間に電圧を印加することを特徴とする圧電素子の検査方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧電素子の検査方法において、
前記圧電素子（１０）のサイズは、縦０．２〜０．４ｍｍ、横０．８〜１．２ｍｍ、厚み０．０５〜０．２ｍｍであることを特徴とする圧電素子の検査方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電素子の検査方法において、
前記圧電素子（１０）は、前記電気特性評価のために電圧を印加した際に、電界２．０〜４．０ｋＶ／ｍｍでｄ３１方向の歪みが１５００〜４０００ｐｐｍ発生することを特徴とする圧電素子の検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電素子の検査方法において、
平板状の前記微粘着シート（３０）は、ベース材（３２）に貼り合わされ、
前記ベース材（３２）は、少なくとも前記微粘着シート（３０）が貼り合わされる面が平坦で、且つ、前記面内に前記微粘着シート（３０）が貼り合わされることを特徴とする圧電素子の検査方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電素子の検査方法において、
前記微粘着シート（３０）は、前記圧電素子（１０）を保持し、且つ、電圧印加時に発生する前記圧電素子（１０）の変位を阻害しないことを特徴とする圧電素子の検査方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電素子の検査方法において、
前記微粘着シート（３０）は、厚みｔａと誘電正接ｔａｎθの関係が（ａ）〜（ｄ）であることを特徴とする圧電素子の検査方法。
（ａ）０．０３ｍｍ≦ｔａ≦０．０５ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．２０
（ｂ）０．０５ｍｍ＜ｔａ≦０．１０ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．１５
（ｃ）０．１０ｍｍ＜ｔａ≦０．２０ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．１０
（ｄ）０．２０ｍｍ＜ｔａ≦０．５０ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．０５
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電素子の検査方法において、
前記微粘着シート（３０）の物性値は、表面抵抗が１０１６オーム以上、ヤング率が５．０〜１０．０ＭＰａ、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍＫ以上、保持力が０．５０ｋｇｆ／ｃｍ２以下、耐熱性が９０℃以上であることを特徴とする圧電素子の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の電気特性評価を行う圧電素子の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電素子の特性検査において、圧電素子に電圧を印加して圧電素子に変位を生じさせることで、圧電素子の電気特性評価（不良検査等）を行うようにしている。例えば、特開２００２−１９０４５７号公報では、複数の圧電素子を粘着シートに貼り付けた状態で、圧電素子の電気特性評価を行う。また、特開２０１４−１８１１２６号公報では、圧電素子をトレイの凹部に入れて、圧電素子の電気特性評価を行う。
【発明の概要】
【０００３】
しかしながら、特開２００２−１９０４５７号公報に記載の方法は、圧電素子に電圧を印加する際に発生する圧電素子の変位が粘着シートによって妨げられる。このため、電圧印加時に圧電素子中で生じる応力が大きくなり、その応力によって圧電素子にクラックが入るおそれがある。
【０００４】
特開２０１４−１８１１２６号公報に記載のトレイを用いた方法は、図７Ａに示すように、圧電素子１００をトレイ１０２の凹部１０４内に出し入れしやすいように、凹部１０４の平面サイズを圧電素子１００の平面サイズよりもわずかに大きくする必要がある。そのため、トレイ１０２の工程間の運搬やトレイ１０２を設備へ装着する動作の衝撃で、圧電素子１００の表裏反転、取扱い中での圧電素子１００の紛失が発生するおそれがある。また、図７Ｂに示すように、圧電素子１００に電圧を印加する際に、凹部１０４内で圧電素子１００の位置ずれが生じて、プローブ１０６と端子１０８とのコンタクトが安定せず、検査不良が発生するおそれもある。
【０００５】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、下記効果を奏する圧電素子の検査方法を提供することを目的とする。
（ａ）複数の圧電素子が整列載置されたトレイに衝撃を与えても、圧電素子の整列状態が保持された状態で特性検査を行うことができる。
（ｂ）電圧印加時に発生する圧電素子の変位（変形）を阻害することがない。
【０００６】
［１］  本発明に係る圧電素子の検査方法は、圧電素子に電圧を印加して前記圧電素子の電気特性評価を行う圧電素子の検査方法において、前記圧電素子を平板状の微粘着シート上に保持する第１ステップと、前記微粘着シート上に保持された前記圧電素子に電圧を印加して、前記圧電素子の電気特性評価を行う第２ステップとを有することを特徴とする。
【０００７】
これにより、圧電素子が微粘着シートに保持されることから、複数の圧電素子が整列載置されたトレイに衝撃を与えても、圧電素子の整列状態が保持された状態で特性検査を行うことができる。しかも、電圧印加時に発生する圧電素子の変位を阻害することがない。
【０００８】
［２］  本発明において、前記圧電素子は、一方の面に第１端子及び第２端子が形成され、前記第１ステップは、前記圧電素子のうち、前記一方の面と対向する他方の面を前記微粘着シートに保持し、前記第２ステップは、前記圧電素子のうち、前記第１端子及び前記第２端子間に電圧を印加してもよい。
【０００９】
第１ステップで、圧電素子のうち、一方の面と対向する他方の面が微粘着シートに保持されることから、第２ステップにおいて、圧電素子のうち、一方の面に形成された第１端子及び第２端子間に電圧を印加して特性検査することができる。すなわち、圧電素子を微粘着シートに保持させた状態で、圧電素子の特性検査を容易に行うことができる。
【００１０】
［３］  本発明において、前記圧電素子のサイズは、縦０．２〜０．４ｍｍ、横０．８〜１．２ｍｍ、厚み０．０５〜０．２ｍｍであることが好ましい。これにより、特性検査において、圧電素子に割れ等は生じず、歩留まりの向上を図ることができる。
【００１１】
［４］  本発明において、前記圧電素子は、前記特性検査のために電圧を印加した際に、電界２．０〜４．０ｋＶ／ｍｍでｄ３１方向（電極面に沿った方向）の歪みが１５００〜４０００ｐｐｍ発生してもよい。
【００１２】
［５］  本発明において、平板状の前記微粘着シートは、ベース材に貼り合わされ、前記ベース材は、少なくとも前記微粘着シートが貼り合わされる面が平坦で、且つ、前記面内に前記微粘着シートが貼り合わされることが好ましい。これにより、微粘着シートが空調の風等によってしわが寄ったり、一部が裏返しになるということがなく、安定して複数の圧電素子を保持することができる。また、ベース材の材質は、加工精度や加熱時の熱伝導の観点から金属製がより好ましく、熱伝導の観点から、アルミニウムがさらに好ましい。
【００１３】
［６］  本発明において、前記微粘着シートは、前記圧電素子を保持し、且つ、電圧印加時に発生する前記圧電素子の変位を阻害しないことが好ましい。
【００１４】
これにより、圧電素子に電圧を印加した際に、電界２．０〜４．０ｋＶ／ｍｍでｄ３１方向の歪みが１５００〜４０００ｐｐｍ発生する場合であっても、圧電素子に発生する変位を阻害することなく、微粘着シートに保持させて特性検査を行うことができる。
【００１５】
［７］  本発明において、前記微粘着シートは、厚みｔａと誘電正接ｔａｎθの関係が（ａ）〜（ｄ）であることが好ましい。
（ａ）０．０３ｍｍ≦ｔａ≦０．０５ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．２０
（ｂ）０．０５ｍｍ＜ｔａ≦０．１０ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．１５
（ｃ）０．１０ｍｍ＜ｔａ≦０．２０ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．１０
（ｄ）０．２０ｍｍ＜ｔａ≦０．５０ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．０５
【００１６】
［８］  本発明において、前記微粘着シートの物性値は、表面抵抗が１０１６オーム以上、ヤング率が５．０〜１０．０ＭＰａ、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍＫ以上、保持力が０．５０ｋｇｆ／ｃｍ２以下、耐熱性が９０℃以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る圧電素子の製造方法によれば、下記効果を奏する。
（ａ）複数の圧電素子が整列載置されたトレイに衝撃を与えても、圧電素子の整列状態が保持された状態で特性検査を行うことができる。
（ｂ）電圧印加時に発生する圧電素子の変位を阻害することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係る圧電素子の検査方法によって特性検査される圧電素子の一例を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る圧電素子の検査方法を示すフローチャートである。
【図３】図３Ａはベース材に貼り付けた微粘着シートの一例を示す斜視図であり、図３Ｂは図３ＡにおけるＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線上の断面図である。
【図４】図４Ａはベース材に貼り付けた微粘着シート上に複数の圧電素子を保持させた状態を一部省略して示す断面図であり、図４Ｂは微粘着シート上に保持された複数の圧電素子に対して電圧を印加している状態を一部省略して示す断面図である。
【図５】サンプル１〜２２における内訳と判定結果を示す表１である。
【図６】表１の厚みと誘電正接（ｔａｎθ）との関係をグラフ化して示す図である。
【図７】図７Ａは従来のトレイを使用した場合の不都合点の一例を示す説明図であり、図７Ｂは従来のトレイを使用した場合の不都合点の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る圧電素子の検査方法の実施の形態例を図１〜図６を参照しながら説明する。なお、本明細書において、数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
【００２０】
本実施の形態に係る圧電素子の検査方法の検査対象である圧電素子１０は、例えば図１に示すように、ペロブスカイト構造等から構成された素子本体１２と、素子本体１２の例えば上面及び下面に形成された一対の電極１４ａ及び１４ｂとを有する。圧電素子１０は、例えば素子本体１２が積層構造とされ、一対の電極１４ａ及び１４ｂがくし歯状に形成された構造を有する。この場合、素子本体１２の上面に一対の電極１４ａ及び１４ｂが現れるように形成される。
【００２１】
そして、本実施の形態に係る圧電素子の検査方法は、図２のステップＳ１に示すように、圧電素子１０（図１参照）を平板状の微粘着シート３０（図３Ａ及び図３Ｂ参照）上に保持する。その後、ステップＳ２において、微粘着シート３０上に保持された圧電素子１０に電圧を印加して、圧電素子１０の変形や固有振動数を測定することで、圧電素子１０の電気特性評価を行う。
【００２２】
なお、圧電素子１０は、例えば以下の手順を踏むことで作製される。すなわち、グリーンシートと電極膜とで構成されたグリーン積層体を焼成して、図示しない大型の圧電体基板を作製する。その後、大型の圧電体基板を圧電処理した後、複数の個片に分離することで、複数の圧電素子１０を作製する。もちろん、大型の圧電体基板を複数の個片（圧電体基板片）に分離した後に、各圧電体基板片を圧電処理して複数の圧電素子１０を作製してもよい。
【００２３】
平板状の微粘着シート３０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、金属製もしくはセラミックス製のベース材３２に貼り合わされている。ベース材３２は、少なくとも微粘着シート３０が貼り合わされる面が平坦で、且つ、上記面内に微粘着シート３０が貼り合わされることが好ましい。これにより、微粘着シート３０が空調の風等によってしわが寄ったり、一部が裏返しになるということがなく、安定して複数の圧電素子１０を保持することができる。また、ベース材３２の材質は、加工精度や加熱時の熱伝導の観点から金属製がより好ましく、熱伝導の観点から、アルミニウムがさらに好ましい。
【００２４】
従って、ステップＳ１では、例えば整列治具を使用して、図４Ａに示すように、複数の圧電素子１０を微粘着シート３０上に整列させて保持させる。整列の仕方は、例えば複数の圧電素子１０を縦方向及び横方向に並べたマトリクス状に整列させることが好ましい。また、微粘着シート３０は、ベース材３２を通じて、あるいは、微粘着シート３０自体に衝撃を与えても、複数の圧電素子１０の整列状態を維持することが好ましい。
【００２５】
一方、ステップＳ２での検査工程は、図４Ｂに示すように、微粘着シート３０に複数の圧電素子１０を整列した状態で行う。例えば１つの電圧印加装置４０を使用して、複数の圧電素子１０に対して順番に電気特性の検査を行う。もちろん、複数の電圧印加装置４０を繋げて、一度に、あるいは、数回に分けて複数の圧電素子１０に対して電気特性の検査を行ってもよい。各圧電素子１０は、電気特性の検査を行った際に、電界２．０〜４．０ｋＶ／ｍｍでｄ３１方向（電極面に沿った方向）の歪みが１５００〜４０００ｐｐｍ発生する。
【００２６】
従って、微粘着シート３０は、ステップＳ２での特性検査の際に発生する複数の圧電素子１０の歪み（変位）を阻害しない程度の保持力であることが好ましい。つまり、微粘着シート３０での圧電素子１０の保持は、粘着原理の１つである物理的接着（二次結合、分子間結合）に該当する。
【００２７】
微粘着シート３０の物性値は、表面抵抗が１０１６オーム以上、ヤング率が５．０〜１０．０ＭＰａ、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍＫ以上、保持力が０．５０ｋｇｆ／ｃｍ２以下、耐熱性が９０℃以上であることが好ましい。なお、微粘着シート３０の保持力は、０．１０ｋｇｆ／ｃｍ２以上が好ましい。
【実施例１】
【００２８】
［第１実施例］
第１実施例は、微粘着シート３０の厚みｔａ（図３Ｂ参照）と誘電正接ｔａｎθの好ましい関係を確認した。【００２９】
具体的には、サンプル１〜２２（微粘着シート３０）を用意し、各サンプルの共振周波数（７．２〜７．９ＭＨｚ）での抵抗値（Ω：オーム）を測定した。各サンプルの内訳を図５の表１に示す。【００３０】
［サンプル１〜３］
サンプル１〜３に係る微粘着シート３０は、厚みｔａがいずれも０．０３ｍｍである。そして、サンプル１は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．２３で、材質がフッ素ゴムである。サンプル２は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．２０で、材質がフッ素ゴムである。サンプル３は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．１７で、材質がフッ素ゴムである。【００３１】
［サンプル４〜６］
サンプル４〜６に係る微粘着シート３０は、厚みｔａがいずれも０．１０ｍｍである。そして、サンプル４は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．２５で、材質がフッ素ゴムである。サンプル５は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．１５で、材質がフッ素ゴムである。サンプル６は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．０３で、材質がフッ素樹脂である。【００３２】
［サンプル７、８］
サンプル７及び８に係る微粘着シート３０は、厚みｔａがいずれも０．１５ｍｍである。そして、サンプル７は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．２５で、材質がフッ素ゴムである。サンプル８は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．２３で、材質がフッ素ゴムである。【００３３】
［サンプル９〜１２］
サンプル９〜１２に係る微粘着シート３０は、厚みｔａがいずれも０．２０ｍｍである。そして、サンプル９は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．２５で、材質がフッ素ゴムである。サンプル１０は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．１５で、材質がフッ素ゴムである。サンプル１１は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．０５で、材質がオレフィンである。サンプル１２は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．０３で、材質がフッ素樹脂である。【００３４】
［サンプル１３〜１５］
サンプル１３〜１５に係る微粘着シート３０は、厚みｔａがいずれも０．３０ｍｍである。そして、サンプル１３は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．２０で、材質がフッ素ゴムである。サンプル１４は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．０５で、材質がオレフィンである。サンプル１５は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．０３で、材質がフッ素樹脂である。【００３５】
［サンプル１６〜１９］
サンプル１６〜１９に係る微粘着シート３０は、厚みｔａがいずれも０．４０ｍｍである。そして、サンプル１６は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．１５で、材質がフッ素ゴムである。サンプル１７は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．１５で、材質がオレフィンである。サンプル１８は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．０５で、材質がオレフィンである。サンプル１９は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．０３で、材質がフッ素樹脂である。【００３６】
［サンプル２０〜２２］
サンプル２０〜２２に係る微粘着シート３０は、厚みｔａがいずれも０．５０ｍｍである。そして、サンプル２０は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．１５で、材質がオレフィンである。サンプル２１は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．０５で、材質がオレフィンである。サンプル２２は、誘電正接（ｔａｎθ）が０．０３で、材質がフッ素樹脂である。【００３７】
［評価］
各サンプルのうち、共振周波数（７．２〜７．９ＭＨｚ）での抵抗値が２００（Ω）以上のサンプルを「Ａ」、上記抵抗値が２００（Ω）未満を「Ｂ」と判定した。【００３８】
各サンプルの評価結果を図５の表１及び図６に示す。図６は表１の厚みｔａと誘電正接（ｔａｎθ）との関係をグラフ化したものである。また、図６において、評価「Ａ」の関係を「○」、評価「Ｂ」の関係を「×」と記した。【００３９】
上述の評価結果から、微粘着シート３０は、厚みｔａと誘電正接ｔａｎθの関係が（ａ）〜（ｄ）であることが好ましい。
（ａ）０．０３ｍｍ≦ｔａ≦０．０５ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．２０
（ｂ）０．０５ｍｍ＜ｔａ≦０．１０ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．１５
（ｃ）０．１０ｍｍ＜ｔａ≦０．２０ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．１０
（ｄ）０．２０ｍｍ＜ｔａ≦０．５０ｍｍのとき、ｔａｎθ≦０．０５【００４０】
［第２実施例］
第２実施例は、実施例及び比較例について歩留まり及びリトライ率を確認した。【００４１】
実施例は、上述したサンプル６の微粘着シート３０に１００個の圧電素子１０を整列装置を使用して整列保持し、微粘着シート３０が貼着されたベース材３２の表面温度を９０±５℃にして、各圧電素子１０の一対の電極１４ａ及び１４ｂ間に電圧５３±２Ｖを印加して特性検査を行った。【００４２】
また、電気特性評価として、容量検査と、共振検査を行った。容量検査は、ＬＣＲメータを用いて、各圧電素子１０の電極１４ａ及び１４ｂにプローブを接触させて、電圧０．５Ｖ、周波数１ｋＨｚの測定信号を印加して静電容量の測定を行った。【００４３】
共振検査は、ネットワークアナライザを用いて、各圧電素子１０の電極１４ａ及び１４ｂにプローブを接触させて、＋４ｄＢｍの測定信号を印加して、インピーダンスの周波数依存性を測定した。そして、各圧電素子１０の共振周波数付近の周波数特性の波形を参照し、共振周波数におけるインピーダンスのピーク値が所定の閾値を超えるものをクラックなしと判定した。また、共振周波数におけるインピーダンスのピーク値が所定の閾値を超えないものを、クラック有りと判定した。【００４４】
比較例は、図７Ａに示すトレイ１０２を使用して特性検査を行った。トレイ１０２には、１００個の凹部１０４が形成されている。投入治具を使用して１００個の圧電素子１００を、１００個の凹部１０４にそれぞれ１個ずつ圧電素子１００が入るように、投入した。その後、各圧電素子１００の一対の電極間に電圧５３±２Ｖを印加して特性検査を行った。また、比較例においても、上記の実施例と同様の方法で、容量検査及び共振検査を行った。【００４５】
［評価］
実施例及び比較例について、それぞれ１００個の圧電素子のうち、正常に分極処理された圧電体基板片の個数の割合、すなわち、（正常の個数／１００）×１００（％）を算出し、算出結果を歩留まりとした。その結果、実施例は８０％、比較例は６０％であった。【００４６】
また、実施例及び比較例について、分極処理のリトライ率を確認した。比較例は、検査個数１０００個に対して２００回のリトライがあり、リトライ率は０．２であった。これに対して、実施例は、検査個数１０００個に対して３０回のリトライがあり、リトライ率は０．０３と低かった。【００４７】
なお、実施例及び比較例におけるリトライとは、各圧電素子にプローブを接触させて測定した特性値が正しくない値の場合に、再度、プローブを接触させて分極処理又は測定し直す処理（再検査）を行うことをいう。また、リトライ率とは、検査個数に対するリトライ発生回数の割合、すなわちリトライ発生回数／検査個数をいうものとする。【００４８】
実施例及び比較例について、検査判定のリトライ率を確認した。比較例は、容量検査において、検査個数１０００個に対して１００回の再検査数があり、リトライ率は０．１であった。これに対して、実施例は、容量検査において検査個数１０００個に対して８回の再検査数があり、リトライ率は、０．００８であった。さらに、比較例は、共振検査において、検査個数１０００個に対して３００回の再検査数があり、リトライ率は０．３であった。これに対して、実施例は、共振検査において、検査個数１０００個に対して３０回の再検査数があり、リトライ率は、０．０３であった。【００４９】
以上の結果から、微粘着シート３０を用いずに図７Ａに示すトレイ１０２を用いて、トレイ１０２の枠のみで圧電素子１００を保持する場合よりも、微粘着シート３０に圧電素子１０を固定する場合の方が、リトライ率が減り、歩留まりも向上することが確認できた。【００５０】
なお、本発明に係る圧電素子の検査方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【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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【国際調査報告】
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2019054337.tif 000011
2019054337.tif 000012