(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
光を生成し、能動領域、前記能動領域の第１の側に隣接して位置決めされた第１の反射器、前記能動領域の第２の側に隣接して位置決めされた拡張共振器、および光の第１の部分を前記拡張共振器に反射しかつ光の第２の部分を透過する第２の反射器を有する拡張共振器垂直共振器面発光レーザと、
前記拡張共振器垂直共振器面発光レーザに隣接して位置決めされた平面導波路と、
前記拡張共振器垂直共振器面発光レーザからの光の第２の部分を前記導波路に結合するように構成された水平結合器と、
ヒートシンクマウントまたはサブマウントと、を備え、
前記第２の反射器は前記ヒートシンクマウントまたは前記サブマウントに一体化されている、装置。
【請求項２】
前記水平結合器は角のあるブレーズド回折格子を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記拡張共振器は透明なスタンドオフを含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記拡張共振器は、前記透明なスタンドオフと前記第２の反射器との間に間隙を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記間隙は透明材料で充填される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記水平結合器上に光を合焦させるレンズを前記拡張共振器内にさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記水平結合器は傾斜したミラーを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記拡張共振器垂直共振器面発光レーザは、硬化可能な導電性接着剤を用いて前記導波路に搭載され、前記接着剤を硬化させる前に性能パラメータを最大化するように前記導波路と位置合せされる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
装置であって、
光を生成し、能動領域、前記能動領域の第１の側に隣接して位置決めされた第１の反射器、および前記能動領域の第２の側に隣接して位置決めされた拡張共振器を有する拡張共振器垂直共振器面発光レーザと、
平面導波路と、
前記導波路に、かつ前記導波路から前記能動領域に向けて光を結合するように構成された水平結合器と、
前記導波路内に位置決めされ、光の第１の部分を前記水平結合器に向けて反射し、かつ光の第２の部分を透過する第２の反射器と、を備える、装置。
【請求項１０】
前記第２の反射器は分布型ブラッグ反射器を含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記水平結合器は角のあるブレーズド回折格子を含む、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記拡張共振器は透明なスタンドオフを含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記拡張共振器は、前記透明なスタンドオフと前記第２の反射器との間に間隙を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記間隙は透明材料で充填される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記拡張共振器の第１のバイアおよび第２のバイアを介して前記能動領域に電気的に接続される第１の電気接点および第２の電気接点をさらに備える、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記拡張共振器垂直共振器面発光レーザは、硬化可能な導電性接着剤を用いて前記導波路に搭載され、前記接着剤を硬化させる前に前記導波路と位置合せされる、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
装置であって、
記憶媒体と、
記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを前記記憶媒体に隣接して位置決めするためのアームとを備え、
前記記録ヘッドは、光を生成し、能動領域、前記能動領域の第１の側に隣接して位置決めされた第１の反射器、前記能動領域の第２の側に隣接して位置決めされた拡張共振器、および光の第１の部分を前記拡張共振器に反射しかつ光の第２の部分を透過する第２の反射器を有する拡張共振器垂直共振器面発光レーザと、平面導波路と、光の第２の部分を前記導波路に結合するように構成された水平結合器と、ヒートシンクマウントまたはサブマウントとを含むトランスデューサアセンブリを含み、前記第２の反射器は前記ヒートシンクマウントまたは前記サブマウントに一体化されている、装置。
【請求項１８】
前記水平結合器は角のあるブレーズド回折格子を含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の反射器は複数の層を含む、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の反射器は分布型ブラッグ反射器を含む、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記装置は、熱アシスト磁気記録装置である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
熱アシスト磁気記録（heat assisted magnetic recording）（ＨＡＭＲ）は概して、熱源によって引起こされる媒体の一時的な磁気的軟化中に、与えられた書込磁界が媒体の磁化をより容易に誘導することができるように、記録媒体を局所的に熱して媒体の保磁力を低下させるという概念を指す。厳しく制限された高出力レーザ光点を用いて記録媒体の一部分を熱し、熱せられた部分の保磁力を実質的に低下させる。次いで熱せられた部分は、熱せられた部分の磁化の方向を設定する磁界を受ける。このように、周囲温度における媒体の保磁力は、記録中の保磁力よりはるかに高くなる可能性があり、それにより、記録されたビットの安定性が、はるかに高い記録密度でかつはるかに小さなビットセルで可能となる。
【０００２】
平面導波路上に製造された平面固体液浸ミラー（ＰＳＩＭ）またはレンズと、ＰＳＩＭ焦点の付近に配置された、分離された金属ナノ構造の形態の近距離トランスデューサ（ＮＦＴ）とを用いて、記録媒体上に光を誘導することができる。近距離トランスデューサは、指定された光波長で局在表面プラズモン（ＬＳＰ）条件に到達するように設計される。ＬＳＰでは、金属中の電子の集団振動により、近距離トランスデューサを包囲する高磁界が出現する。磁界の一部は、隣接する媒体へと貫通して吸収され、記録のために媒体の温度を局所的に上昇させる。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］米国特許第５８３７５６１号明細書
［特許文献２］米国特許第６０２１１４６号明細書
［特許文献３］米国特許第６０２６１１１号明細書
［特許文献４］米国特許第６０６４７８３号明細書
［特許文献５］米国特許第６２３６７７３号明細書
［特許文献６］米国特許第６５８４１３５号明細書
［特許文献７］米国特許第６６２８６９５号明細書
［特許文献８］米国特許第６９４４１１２号明細書
［特許文献９］米国特許第６９６３５３０号明細書
［特許文献１０］米国特許第６９７５６６１号明細書
［特許文献１１］米国特許第７０２２５３９号明細書
［特許文献１２］米国特許第７１３３２３０号明細書
［特許文献１３］米国特許第７１８０９２７号明細書
［特許文献１４］米国特許第７２１８６６０号明細書
［特許文献１５］米国特許第７３２７６６７号明細書
［特許文献１６］米国特許第７４４３８９８号明細書
［特許文献１７］米国特許第７６０９４８０号明細書
［特許文献１８］米国特許第７６４３２４８号明細書
［特許文献１９］米国特許第７９４９２１８号明細書
［特許文献２０］米国出願公開２００７／００８１４２７号明細書
［特許文献２１］米国出願公開２００７／０１５９７２０号明細書
［特許文献２２］米国出願公開２００９／００７３８５８号明細書
［特許文献２３］米国出願公開２０１０／０２１４６８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
磁気媒体の迅速な加熱をもたらすために、高レベルの光放射がＨＡＭＲヘッドにおいて必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
一局面において、開示は、光を生成し、能動領域、能動領域の第１の側に隣接して位置決めされた第１の反射器、能動領域の第２の側に隣接して位置決めされた拡張共振器、および光の第１の部分を拡張共振器に反射しかつ光の第２の部分を透過する第２の反射器を有する拡張共振器垂直共振器面発光レーザと、拡張共振器垂直共振器面発光レーザに隣接して位置決めされた平面導波路と、拡張共振器垂直共振器面発光レーザからの光の第２の部分を導波路に結合するように構成された水平結合器と、を含む装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
図面の簡単な説明
【図１】この開示の局面に従って構成される記録ヘッドを含むことができるディスクドライブの形態のデータ記憶装置の図である。
【図２】記録ヘッドの一部分の横断面図である。
【図３】図２の記録ヘッドにおいて使用され得る導波路の立面図である。
【図４】垂直共振器面発光レーザを含む記録ヘッドの一部分の側面図である。
【図５】垂直共振器面発光レーザを含む別の記録ヘッドの一部分の側面図である。
【図６】垂直共振器面発光レーザを含む別の記録ヘッドの一部分の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
詳細な説明
図１は、開示の局面に従って構成される記録ヘッドを利用することができるディスクドライブ１０の形態のデータ記憶装置の図である。ディスクドライブ１０は、ディスクドライブのさまざまな構成要素を内蔵するようにサイズ決めされかつ構成される筐体１２を含む（この図では上部分が取り外され下部分が見えるようになっている）。ディスクドライブ１０は、筐体内で少なくとも１つの磁気記録媒体１６を回転させるためのスピンドルモータ１４を含む。少なくとも１つのアーム１８が筐体１２に内蔵され、各々のアーム１８は、記録ヘッドまたはスライダ２２を有する第１の端２０と、軸受２６によって軸上に回動するように搭載される第２の端２４とを有する。アクチュエータモータ２８は、アーム１８を回動させてディスク１６の所望のトラック２７の上に記録ヘッド２２を位置決めするためにアームの第２の端２４に位置する。アクチュエータモータ２８は、この図では示されないが、当該技術分野で周知のコントローラによって調整される。
【０００７】
熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）では、たとえば可視、赤外線または紫外線の電磁波がデータ記憶媒体の面上に方向付けされ、媒体の局所的な領域の温度を上昇させ、当該領域の磁化の切換を容易にする。ＨＡＭＲ記録ヘッドの近年の設計はスライダ上に薄膜導波路を含み、記憶媒体の局所的な加熱のために記憶媒体に光を誘導する。当該分野で知られているように、熱アシスト磁気記録は熱的（thermally）アシスト磁気記録とも呼ばれる。この説明では、熱アシスト磁気記録は、上昇した温度でデータが記録される装置および方法を包含する。
【０００８】
図２は、熱アシスト磁気記録で使用される記録ヘッドの一例の横断面図である。記録ヘッド３０は、基板３２と、基板上のベースコート３４と、ベースコート上の底部磁極３６と、ヨークまたは台座４０を介して底部磁極に磁気的に結合される頂部磁極３８とを含む。導波路４２が頂部磁極と底部磁極との間に位置決めされる。導波路は、コア層４４と、コア層の両側のクラッド層４６および４８とを含む。ミラー５０がクラッド層の一方に隣接して位置決めされる。頂部磁極は、エアーベアリング表面（air bearing surface）５６から離間された第１の端部５４を有する第１の部分すなわち磁極本体５２と、第１の部分から延在し底部磁極に向かう方向に傾けられた第２の部分すなわち傾斜磁極片５８とを含むツーピース磁極である。第２の部分は、記録ヘッドのエアーベアリング表面５６に隣接した端部を含むように構成され、当該端部は頂部磁極の第１の部分よりも導波路に近い。平面コイル６０も頂部磁極と底部磁極との間、および台座の周囲に延在する。近距離トランスデューサ（ＮＦＴ）６２がエアーベアリング表面に隣接してクラッド層４６に位置決めされる。絶縁材料６４がコイル巻線を隔てる。絶縁材料の別の層６６が頂部磁極に隣接して位置決めされる。
【０００９】
記録媒体６８が記録ヘッド３０に隣接してまたは記録ヘッド３０の下に位置決めされる。この例における記録媒体６８は、基板７０と、基板７０上の軟性磁気下地層７２と、軟性下地層７２上の硬性磁気記録層７４とを含む。
【００１０】
光導波路は、導波路に電磁放射を透過する電磁放射源に関連して機能する。説明の目的で、電磁放射を光と称する。光は、回折格子などの結合手段によって光導波路に結合される。光は光導波路を介して記録媒体に向かって伝播し、記録層の局所的な領域を加熱する。この開示の一局面では、光源は垂直共振器面発光レーザダイオードである。記録ヘッドは垂直磁気記録ヘッドであり得、記憶媒体は垂直磁気記録媒体であり得るが、開示は、熱アシスト記録を採用することが望ましい場合がある他の種類の記録ヘッドおよび／または記録媒体と共に使用され得ることが認識されるであろう。
【００１１】
図３は、記録ヘッド８２における導波路８０の立面図である。導波路は、エアーベアリング表面９４においてまたはエアーベアリング表面９４の付近において光９０を焦点９２に反射するように成形された概ね放物線状のエッジ８６および８８を有する平面コア層８４を含む。回折格子９６および９８がコア層上に位置決めされ、コア層に光を結合するのに使用される。導波路の２つの側の光の電気的成分が焦点で重ね合わさるように、回折格子を互いに対してオフセットすることができる。回折格子に衝突する光は、スポット１００として示される。反射コーティング１０２は、Ａｕであり得るが、コア層のエッジに沿って設けられる。この配置は固体液浸ミラーを形成する。リターン磁極１０４がエアーベアリング表面に隣接して位置決めされる。
【００１２】
一実施形態において、光は、導波路の面に対して実質的に垂直な方向から回折格子に衝突する。エアーベアリング表面に向かって光を方向付けるには、直入射レーザ源を結合するためのいくつかの方法のうちの１つを採用する必要があるだろう。たとえば、角のあるブレーズド回折格子などの直入射回折格子結合器を使用することができる。
【００１３】
垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、エッジ発光レーザで行われるように、側面ではなく装置の頂部または底部のいずれかにおいて典型的に円形のアパーチャから光が発せられる一種の半導体レーザである。ＶＣＳＥＬの形状は、製造コストを低下させ、歩留まりを増大させ、より狭い線幅や、非点収差がないことや、フィードバックノイズに対する感度低下などを含む多くの他の利点を有する。開示の一局面では、ＶＣＳＥＬは記録ヘッドに搭載される。
【００１４】
垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、ＨＡＭＲシステムへの組立に多くの利点をもたらす。ＨＡＭＲに必要とされる力を出力することができるＶＣＳＥＬアセンブリ、たとえば外部共振器ＶＣＳＥＬがＨＡＭＲのための光源として提案されている。長さ約０．５ｍｍ〜約１ｍｍというそれらの寸法により、ＶＣＳＥＬを既存のＨＡＭＲスライダ設計に組込むことは困難である。高出力単一モード光を生成するために、外部共振器ＶＣＳＥＬを使用することができる。
【００１５】
一局面において、開示は、外部共振器ＶＣＳＥＬと、導波路と、ＶＣＳＥＬからの光を導波路に結合するための結合器とを含むトランスデューサアセンブリを提供する。図４は、導波路１２４上に搭載された拡張共振器垂直共振器面発光レーザダイオード１２２を有するトランスデューサアセンブリを含むスライダ１２０の一部分の側面図である。導波路は、サブマウントまたは記録ヘッド１２６に搭載される。レーザダイオードは、光を生成するのに使用されるＶＣＳＥＬの既知の能動素子を含む能動部分１２８と、拡張共振器部分１３０とを含む。拡張共振器部分は、透明なスタンドオフ１３２および第１のミラー１３４（反射器とも称する）を含む。第１のミラー１３４は、導波路１２４に隣接して位置決めされる。能動部分は、導波路に対向するＶＣＳＥＬの端部の付近に位置する。第２のミラー１３６（反射器とも称する）は、拡張共振器に面する側に対向する側において能動領域に隣接して位置決めされる。第２のミラーは、光の第１の部分を拡張共振器に反射し、光の第２の部分を導波路に向けて透過する。
【００１６】
回折格子結合器１３８は、レーザからの光１４０を導波路に結合するために含まれる。回折格子結合器は水平結合素子として機能し、たとえばブレーズド回折格子であり得る。電気接点１４２および１４４は、導電性接着剤またははんだ１５０および１５２によってバイア１４６および１４８に電気的に接続される。ＶＣＳＥＬの能動領域は、当該バイアに電気的に接続される。図４の透明なスタンドオフ１３２とミラー１３４との間の空間１５４は、開いた空間（空気または真空）、または透明材料（たとえばエポキシ樹脂またはシリコーン）であり得る。
【００１７】
レーザ構造のための外部共振器を作成するために別個のミラーを使用するのではなく、第２のミラー１３４がレーザのヒートシンクマウントまたはサブマウントに一体化され、出力結合ミラーとして機能する。透明なスタンドオフがＶＣＳＥＬとサブマウントとの間に位置決めされ、適切な光出力のレーザに必要とされる共振器長をもたらす。出力結合ミラーは、サブマウント面上に堆積された誘電材料の積層スタックであり得、高反射率ミラーを形成する。
【００１８】
導波路は、矢印１５６によって例示されるように、記録ヘッドのエアーベアリング表面に向けて光を透過する。エアーベアリング表面から発せられた光を用いて、この図には示されない隣接する記録媒体の一部分を加熱する。記録ヘッドは、書込磁極において磁界を生成するためのコイル、読出センサ、および関連付けられた構成要素などの、既知の記録ヘッドに見られる他の要素を含むことができる。スライダは、ジンバルアセンブリによって作動アームに結合される。データ記憶装置において使用される場合、レーザ共振器の軸は、記録媒体の面と実質的に平行となるように、アームとジンバルとによって位置決めされることになる。
【００１９】
ミラーは、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、アモルファスシリコン、硫化亜鉛、二酸化チタン、酸化タンタル、フッ化セリウム、二酸化ジルコニウム、または他の材料を含む、高屈折率誘電材料および低屈折率誘電材料の単一の層または互い違いの層で構成され得る。図４のＶＣＳＥＬはエピタキシャル成長半導体を含み、１対の分布型ブラッグ反射器ミラーと金属化された電気接点との間に能動発光領域が挟まれており、能動領域に電流が供給される。ＶＣＳＥＬエピタキシャル層をその上に成長させる基板は、図４に示されるように透明でもよいし、エピタキシャル側がサブマウントに面する状態で搭載されるように、ＶＣＳＥＬを反転させてもよい。
【００２０】
水平光結合器（たとえば回折格子結合器１３８）がサブマウントに組込まれ、図４に示されるように、サブマウントにも一体化される導波路への発光を可能とする。ＨＡＭＲ記録ヘッドの場合、記録ヘッド自身がレーザサブマウントとして機能し、したがって外部共振器出力結合ミラー、水平光結合器、および導波路はすべて記録ヘッド上に一体化される。
【００２１】
ＶＣＳＥＬへの電気接続は、ＶＣＳＥＬに直接ワイヤボンディングすることによって、または図４に示されるようにスタンドオフ内で金属バイアを用いることによって行われ得る。熱伝導は、電気接続、ワイヤボンド、または金属バイアを介する。
【００２２】
代替的な実施形態は、誘電導波路コアに適切な回折格子を作成することによって記録ヘッドに一体化された導波路において分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）ミラーを含む。
【００２３】
図５は、同じ参照番号で表される図４の要素の多くを含むトランスデューサアセンブリを含む別のスライダ１６０の一部分の側面図である。しかし、図５はスタンドオフの下方のミラーを含まない。代わりに、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）１６２が導波路１２４に位置決めされる。ＤＢＲは光の一部分１６４を結合器１３８に向けて反射し戻し、結合器１３８は光をレーザ共振器に結合し戻す。
【００２４】
ブラッグ反射器は、導波路内の、水平結合器のディスク側にある。導波路コアとは異なる屈折率を有する誘電材料で充填された導波路の一部分にエッチングされた規則的なパターンで構成され、矢印１５６の反対の方向に光を反射するように設計された回折格子を形成する。この例では、水平結合器は光を導波路に結合し、ブラッグ反射器によって反射された光も、導波路からレーザダイオードの能動領域に向けて結合する。
【００２５】
たとえばスタンドオフとサブマウントとの間の間隙にレンズをパターニングすることによって、ビームが小さなスポットに合焦されれば、傾斜したミラーを使用することもできる。図６は、同じ参照番号で表される図４の要素の多くを含むトランスデューサアセンブリを含む別のスライダ１７０の一部分の側面図である。図６の実施形態は、傾斜したミラー１７４上に光を合焦させるレンズ１７２を含み、傾斜したミラー１７４は導波路１２４に光を結合するための水平結合器として機能する。図６では、レンズはスタンドオフの下方のミラー１３４に隣接して位置決めされる。しかし、スタンドオフの発光面に隣接して（つまりスタンドオフの底部出力に隣接して）レンズを位置決めすることもできる。
【００２６】
水平結合器とのＶＣＳＥＬアセンブリの位置合せは受動的であってもよく、たとえばセルフアライメント機能およびストッパが、サブマウント上と、ＶＣＳＥＬ上と、スタンドオフ上とに含まれる。代替的に、まずスタンドオフをＶＣＳＥＬに接合し、次いでアセンブリをサブマウントに取付けている間に導波路からの光出力などの性能パラメータを監視することによって、能動的な位置合せが行われ得る。性能パラメータが最大化されたとき、またはたとえば所望の出力パワーに達すると位置合せを固定するように硬化される導電性接着剤を使用してもよい。最適の位置合せを決定するために、多くの他のパラメータ、たとえば、装置がレージングを開始する閾値電流、サブマウントに対向するＶＣＳＥＬ表面から発せられた光出力、ダイオードの両端電圧、中心波長ピークの幅および光学スペクトル分析からのサイドモードの抑制、ならびにサブマウントに対向するＶＣＳＥＬ表面からの発光のビームプロファイルを測定することもできる。
【００２７】
レーザはトランスデューサアセンブリに結合され、光ビームは外部の光学的構造の必要なしに導波路に直接結合される。光ビームが導波路に結合されると、光は、記録ヘッドのエアーベアリング表面（ＡＢＳ）に隣接して形成される導波路の切頭端部に向かって導波路を伝播する。媒体が記録ヘッドに対して移動するにつれて、光が導波路の端部から出て、媒体の一部分を加熱する。図２に示されるように、エアーベアリング表面の近傍にさらに光を集中させるために、近距離トランスデューサを導波路内にまたは導波路に隣接して位置決めすることができる。
【００２８】
別の局面において、開示は、上記のトランスデューサアセンブリを含むデータ記憶装置を包含する。データ記憶装置は、記憶媒体と、記録ヘッドと、記録ヘッドを記憶媒体に隣接して位置決めするためのアームとを含み、記録ヘッドは、平面導波路と、導波路に電磁放射を結合するように構成された水平結合器と、能動領域、能動領域の第１の側に隣接して位置決めされた第１のミラー、能動領域の第２の側に隣接して位置決めされた拡張共振器、および拡張共振器の一端の付近にかつ水平結合器に隣接して位置決めされた第２のミラーを有する拡張共振器垂直共振器面発光レーザと、を含むトランスデューサアセンブリを含む。
【００２９】
本発明のさまざまな実施形態の数多くの特性および利点を、発明のさまざまな実施形態の構造および機能の詳細とともに以上の説明で述べたが、この詳細な説明は例示にすぎず、詳細において、特に部品の構造および配置の事項において、添付の請求項を表現する用語の広い一般的な意味が示す全範囲に本発明の原則の範囲内で変更がなされ得ることを理解すべきである。たとえば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、特定の要素は特定の適用例に依存して異なってもよい。
【００３０】
上記の実現例および他の実現例は、添付の請求項の範囲内にある。
【符号の説明】
【００３１】
３０  記録ヘッド、３２  基板、３４  ベースコート、３６  底部磁極、３８  頂部磁極、４０  台座、４２  導波路、４４  コア層、４６，４８  クラッド層、５０  ミラー、５２  磁極本体、５４  第１の端部、５６  エアーベアリング表面、５８  傾斜磁極片、６０  平面コイル、６２  近距離トランスデューサ、６４  絶縁材料、６６  絶縁材料の別の層、６８  記録媒体、７０  基板、７２  軟性磁気下地層、７４  硬性磁気記録層。
【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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