(57)【要約】【課題】不安定な要因を除去し安定した接触が得られるとともに低コストで製造可能なスプリングコンタクトを構成するのに好適なタケノコバネを提案する。このスプリングコンタクトを用いて検査用スプリングプローブを構成すれば安定した検査が行える低コストのスプリングプローブ等が得られる。【解決手段】平常時において、内側ほど先端側に突出する形状に渦巻状に巻回するとともに、先端部が軸に直交する平面上にあるように形成したタケノコバネを少なくとも一つ含み、このタケノコバネの先端部を所定接触面に直接接触させるようにスプリングコンタクトを構成する。また、このスプリングコンタクトを絶縁体に形成した中空筒状の穴部に収容し、前記先端部を前記絶縁体表面から突出させて所定接触面に直接接触させるように単体スプリングコンタクトあるいはスプリングプローブを構成する。【選択図】図３
2006184285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平常時において、内側ほど先端側に突出する形状に渦巻状に巻回するとともに、先端部が軸に直交する平面上にあるように形成したことを特徴とするタケノコバネ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はスプリングコンタクトの付勢要素等に利用できるタケノコバネの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来より、プリント基板上に形成された各種回路等の検査に各種プローブが、使用されている。このプローブは付勢要素（スプリング）を持ったスプリングコンタクトを備え、その先端を基板上の電極に押し付け、電極との電気的コンタクトをとることによって、その電極の電気的状態（例えば、その電極から出力される信号の状態）を検出したり、ここに所定の信号を入力するのに用いられる。これとは、逆に測定側にスプリングコンタクトを備えて電気的接続を行うようにしたプローブ機構も用いられている。この種のスプリングコンタクトは、半導体素子、電子デバイス、回路基板等の電気的検査、測定及び接続のために被検査体、又は被接続電極に押しつけ接触される検査用プローブやＩＣソケット等に多く用いられる。【０００３】  〔特許文献１〕は、ＩＣを使用したプリント基板の開発時やプリント基板の検査等に有効に利用できるプリント基板用ターミナルを開示している。図６に〔特許文献１〕が開示するプリント基板ターミナルを示す。なお、図６中の符号は、同文献に準じて付され本明細書中の他図との対応は無い。プリント基板用ターミナル１０は、上方側が小径部６ａで下方側が太径部６ｂになった段付きの貫通孔６を厚さ方向に規定配置で多数設けるとともに当該貫通孔群６，６…  の外方には所定の蓋状体を規定位置に固定するための係止手段１ｂを具備した絶縁性を有した板状の接触子保持板１と、例えば同図（ｃ）に示される前記貫通孔６内で上端が突出する接触子と該接触子にばね性を付与する金属コイルバネ３と、前記接触子保持板１の下面に密着固定された導電ピン群４，４…を具備した封止板５を主体に構成してある。なお、同図（ａ）に示されるようにこれに蓋側係止手段２３を具備したＩＣ押え蓋２０によりＩＣソケットを構成することができる。同図（ｄ）、（ｅ）についてはここでの説明は省略する。【０００４】  上記〔特許文献１〕の開示技術では、接触部構造は、圧縮コイルバネと接触子（ピン）との二体構造（図６（ｃ））、あるいは接触子を省いた構造になっているが、圧縮コイルバネ（巻きバネ、コイルスプリング）を用いているためバネ長が長い。これは電気長が長いことを意味し、クロストーク特性に悪い影響を与える等、高周波数信号の伝送路には適さない。【０００５】  次に〔特許文献２〕は、ＢＧＡタイプ内部に収容したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）又はランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）タイプの表面実装用ＩＣを適切に収容しＩＣの入出力端子を、実装用プリント基板上の所定のＩＣ端子接続用電極に接続するためのＩＣソケット、また、ＩＣを収容した状態でＩＣの接続端子とＩＣソケット外部の回路とを接続して信号の入出力を容易に行うことが可能であり、しかも特に薄型構造で信頼性も高いＩＣソケットを開示している。図７（ａ）、（ｂ）に同文献に開示されているＩＣソケットを示す（図７中の符号は同文献に準じ、他図との対応はない）。【０００６】  上記〔特許文献２〕のＩＣソケット１００は、プリント基板表面の所定位置のＩＣ端子用接続領域部分に配置される絶縁材料でなるソケット基体と、前記ソケット基体をプリント基板に固定するためのソケット固定手段と、前記ソケット基体の上面に固定される外部接続プリント基板と、前記外部接続プリント基板上の所定位置に載置されたＢＧＡタイプＩＣを上方から押圧固定するＩＣ固定手段とで構成され、前記ソケット基体は、その上面に載置収容されたＢＧＡタイプＩＣの個々の端子位置に対応する位置でソケット基体内部で個々に付勢されてソケット基体上面から前記外部接続プリント基板の貫通孔を介して一定量突出するように構成された上部接触ピン群１２と、これら上部接触ピン群に個々に対応して個別に電気的に接続されておりソケット基体内部で個々に付勢されて実装用プリント基板上に設けられたＩＣ端子接続用電極に対応する位置でソケット基体下面に導通するように構成された下部接触ピン群１１とを具備しており、前記外部接続プリント基板は、前記上部接触ピン群が個々に挿通する貫通孔を有するとともに前記上部接触ピン群に個別に電気接続されて該外部接続プリント基板の表面に外縁部まで延びて配設された互いに絶縁された表面配線部を具備した構成となっている。これにより、小形で薄くて外部との信号入出力が可能なＢＧＡ端子ＩＣ用ソケットを実現している。【０００７】  図７（ｂ）に示されている対となる前記上部接触ピンと前記下部接触ピンは同軸状に配置され、且つ付勢手段により互いに離間する向きに付勢されている。特に、前記ソケット基体には上部が一定直径であり下方で小径となって段部を有する貫通孔が厚み方向に所定配置で複数個形成されており、前記外部接続プリント基板には前記ソケット基体に対して規定の取付状態にて上記貫通孔と対応する位置に表面には前記配線部の一端が個々に接続されている導体のランドが形成され該ランドの略中央位置に前記一定直径より小径の貫通孔が形成されていて、前記下部接触ピンが軸方向中間部に鍔部を有しており、前記上部接触ピンが軸方向中間部に鍔部を有していて、該鍔部の間に圧縮変形された状態のコイルばねを介装して同軸状に前記貫通孔内に収容されていて、前記コイルばねの反発力により付勢されて前記下部接触ピンの下先端がソケット基台の下面から突出し、また上部接触ピンの上先端が接続用プリント基板の上面から突出している。【０００８】  前記上部接触ピン或いは下部接触ピンのうち一方のものが前記鍔部より軸方向内側に延びる軸部を有しており、接触ピンの他方のものが前記鍔部より軸方向内側に延びて形成され前記軸部を摺動自在または遊嵌状態に収容する筒状部を有していて、前記コイルばねが前記軸部及び筒状部の外周に位置して装着されていて両端が前記両鍔部に夫々当接している。【０００９】  この他、前記上部接触ピンの前記鍔部より軸方向外側部分の外周に摺動可能に装着され軸方向外側の端部に鍔部を形成した内部筒部材と、この内部筒部材の外周に位置して前記接触ピンの鍔部と内部筒部材の鍔部とに前記コイルばねよりも弱い付勢力で両端が当接させて圧縮状態で配置された第２のコイルばねを具備する構造も開示されている。接触ピン部と外部接続プリント基板のランドに対する接続が確実となる。しかし、上述〔特許文献２〕の開示技術も圧縮コイルバネ（巻きバネ、コイルスプリング）を用いているため、バネ長従って電気長が長く、クロストーク特性に悪い影響を与える等、高周波数信号の伝送路には適さない。【００１０】  この種のプローブ機構を構成しているスプリングコンタクトには、上述のように付勢要素（スプリング）にコイルバネを用いたものがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。この他、スプリングコンタクト（プローブ）として、付勢要素にタケノコバネを用いたものがある（例えば、特許文献３参照。）。【００１１】  前記〔特許文献３〕のスプリングプローブを図８に示す（同図の符号は、同文献と対応し、他図との対応は無い）。このスプリングプローブは、先端部分が被検査体に押し付け接触される棒状のプランジャと、プランジャ部をその先端側を突出させて収容する管状のバーレルと、全体として螺旋状に巻かれ外径側がバーレルの内周部に固定されると共に内径側がプランジャの外周部に固定されプランジャをバーレルに対し進退自在に弾性支持するタケノコバネとを有している。【００１２】  上記スプリングプローブを使用するときには、プランジャ１の先端部分を被検査体であるプリント基板上の所望の電極に押し付ける。これによって、プランジャ１は、バーレル２内を押しつけ力に従って退避するが、コイルスプリング３がプランジャ１を先端側に向けて押し付ける。そこで、プランジャ１の先端部１ａが電極に押し付けられる。そして、プランジャ１、バーレル２及びコイルバネ３はすべて導電性の金属材料から構成されているため、電極と、プローブを支持している検査装置との電気的導通が、プローブを介しとられ、各種の検査が行われる。このプローブ内では、基本的に、プランジャ１、コイルバネ３、バーレル２を介し、電流が流れる。【００１３】  上述のタケノコバネを使用したスプリングプローブは、タケノコバネは圧縮コイルバネの代替えとして利用されているため、全体のコンタクト構造としては、その構成部品は少なくとも３体になる。更なる低コスト化のためには、部品点数をより少なくし、これに伴い組み立て工数が少なく、低コストでの生産を可能とすることが望まれる。【００１４】
【特許文献１】特開平１１−２６１１２号公報（図１）
【特許文献２】特開２０００−３５７５７１（Ｐ２０００−３５７５７１Ａ）公報
【特許文献３】特開平９−１７８７７２公報（図３〜図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】  上述したように、各スプリングコンタクト或いはスプリングプローブは、殆どのものが多数の構成部品で構成されていて、組み立ても複雑で相応の製造コストを要するとの難点があった。また、付勢手段にスプリングコイルを用いたものは、一般に電気長が長く、クロストーク特性に悪い影響を与える等の難点がある。【００１６】  本発明は、上述した如きスプリングプローブにおける現状に鑑みなされたもので、、不安定な要因を除去し安定した接触が得られるとともに低コストで製造可能なスプリングコンタクトを構成する場合等に用いて好適なタケノコバネを提案することを目的とする。例えばこのタケノコバネを含み構成されたスプリングコンタクトを用いて検査用スプリングプローブを構成すれば安定した検査が行える低コストのスプリングプローブが得られる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】  課題解決のため、本発明ではタケノコバネを、平常時において、内側ほど先端側に突出する形状に渦巻状に巻回するとともに、先端部が軸に直交する平面上にあるように形成す
る。
【発明の効果】
【００１８】本発明のタケノコバネを少なくとも一つ含みスプリングコンタクトを構成しこのスプリングコンタクトを用いて、このスプリングコンタクトを絶縁体に形成した中空筒状の穴部に収容し、前記先端部を前記絶縁体表面から突出させて所定接触面に直接接触させるようにスプリングプローブを構成すれば、前記スプリングコンタクトのタケノコバネは、平常時において、内側ほど先端側に突出する形状に渦巻状に巻回するとともに、先端部が軸に直交する平面上にあるように形成してあり、コンタクトあるいはプローブの先端が押し下げられると、渦巻状になったバネは、外に押し拡げられる。このためバネの内と外とが接触するとともに、押し下げる力がプランジャ等の対向部材との接点に加わり、高い接触圧で接触できる。また、タケノコバネは、先端を押し下げることにより、渦巻状になったバネの先端は外に押し拡げられ、タケノコバネの先端は回転し、接点にワイピング効果が加わり、常に接点をクリーンに保ち、安定して好適な電気的接続が得られる。また、タケノコバネを接続対象に直接接触する構成とすることで、部品点数を削減してコスト削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  〔第１実施例〕以下、実施例を挙げ図面を参照して本発明について詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施例としてスプリングコンタクトの概略構成を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）はタケノコバネの一部断面側面図、（ｃ）は軸方向断面図である。この実施例のスプリングコンタクト５００Ａは、有底で一端１００ａが開口した中空筒状で金属製のバーレル１００と、このバーレル１００の内部に収容・配置されるとともに先端２００ａが前記バーレルの開口部１００ａより僅かに突出するように配設されたタケノコバネ２００Ａとの２部品で構成されている。【００２０】  そして、バーレル１００内に配置されるタケノコバネ２００Ａは、充分な弾性を有した所定幅Ｗの薄い帯状金属板（帯状材）を、平常時において、内側ほど先端側に突出する形状に渦巻状に巻回して形成してあり、その先端部２００ａは図では水平となるように、すなわち、先端縁部が軸に直交する平面上にある円周状となるように形成してある。また、タケノコバネの下端部（基端部）２００ａも同様に図で水平となる円周状に形成してある。この実施例では、幅Ｗの帯状金属板を同軸渦巻状に軸方向（上下方向）にずらしながら所定形状に形成した後、所定長となるように上端（先端）および下端（基端）を、切断面が軸に直交するように切断して、図示の所望の形状に形成する。実施例のタケノコバネ２００Ａは、上下方向に圧縮されると帯状材の表裏曲面同士が実質的に密着するようになっている。タケノコバネには、例えば真鍮或いはベリリウム銅等の周知の素材を用いれば良く、必要に応じて金メッキを施す。【００２１】  バーレル１００には、本体部底部面１００ｂの中央部より細径の棒状の取付延出部１００ｃが形成されている。実施例ではバーレル内にタケノコバネの基端２００ｂ側を奥まで挿入したのちバーレル先端部１００ｄをかしめて図示のように先細りに変形させることによってタケノコバネ２００Ａを封入している。この時、導電接着材を用いてタケノコバネ２００Ａ挿入することで接着固定するようにしてもよいし、或いはタケノコバネ２００Ａの基端側外径寸法を規定することでバーレルの内方空間部に前記タケノコバネ２００Ａが嵌入収容され固定されるようにしてもよい。なお、この場合には収容後にバーレル先端を加締め変形するのを省略しても良いが加締めておくのが好ましい。バーレルには、例えば真鍮等の周知の素材を用いれば良く、必要に応じて金メッキを施す。【００２２】  その他の構成方法としてコスト的に不利となるが、バーレルを上下分割可能に構成しても良い。バーレルの上方側部材の先端部を予め先細り形状にしておく。そして、分割した状態で、タケノコバネ２００Ａをバーレルの下方側部材に収容し、その後上方側部材を接合（例えばネジ止め）する。【００２３】  このようなスプリングコンタクトを使用する場合には、スプリングコンタクトの基端側を前記取付延出部１００ｃにより所定の部材（プリント基板、検査装置の検査プローブ先端部等）の所定位置に立設しておき、スプリングコンタクト１００の先端部（すなわち、タケノコバネ２００Ａの先端２００ａ）を被測定体の電極に押し付ける。これによって、矢印方向に押圧力Ｆが加わり、タケノコ��ネの先端がバーレル内を下側に移動する。そして、タケノコバネ１３の内側が図における下方に移動し、この時生じる反発力によってタケノコバネ先端部は上方に付勢される。こうして、タケノコバネ２００Ａの先端部２００ａが所望の圧力で、電極に押し付けられる。ここで、タケノコバネ１３、バーレル１２は、いずれも導電体で形成されており、スプリングコンタクトを支持する検査装置等が、電極２０と導電的に接続される。従って、検査装置は、電極２０の電気的状態を検査することができる。また、検査装置から電極２０に所定の信号を供給することができる。【００２４】  以上説明した実施例によれば、スプリングコンタクトの押しつけによって従来に比べてより安定した接触を得ることができる。バーレルとタケノコバネの電気的接続は、タケノコバネの基端部で行われ固定されていて摺動移動部はなく、電気長が短く、クロストーク等の性能が良好である。タケノコバネが変形して先端が移動してもプローブ内での電気的導通経路は実質的に変わることない。また、タケノコバネ変形時には先端が外に押し拡げられ長軸にそって回転し、接点にワイピング効果が加わり、常に接点をクリーンに保つからである。【００２５】  〔第２実施例〕図２は、本発明の第２の実施例を示す横断面図であり検査用スプリングプローブを構成するため単一の絶縁性部材（絶縁体３００Ａ）に複数配置されたものの一つを図示している。この実施例のスプリングコンタクト５００Ｂは、前記〔特許文献１〕にも見られるような（図６参照）略板状の例えば耐熱性ポリマー等の絶縁材料で形成された絶縁体に所定配置で複数個形成された穴部に固定されて検査用プローブを構成する場合等に用いられる。【００２６】  前記絶縁体３００Ａには図２で上側に小径の貫通孔を有し下方が開口した中空有底筒状の穴部３００ａが多数形成されている。各穴部３００ａには、図で下方から、前実施例と略同様（図１（ｂ）、（ｃ）参照）のタケノコバネ２００Ｂが、その先端部２００ａを上方に向け挿入されるとともに、更に金属製のピン４００が、嵌入固定されて前記タケノコバネ２００Ｂが封入・固定されている。タケノコバネ２００Ｂの先端２００ａは、前記絶縁体３００Ａの上表面より僅かに突出している。このように、個々のスプリングコンタクト５００Ｂは、ピン４００と、先端が前記絶縁体上面の小径開口部より僅かに突出するように配設されたタケノコバネ２００Ｂとの２部品で構成されている。【００２７】  本実施例の絶縁体３００Ａ内に配置される図３（一部断面側面図（ａ）、軸方向断面図（ｂ））に示すタケノコバネ２００Ｂは、充分な弾性を有した所定幅Ｗの薄い帯状金属板（帯状材）を、平常時において、内側ほど先端側に突出する形状に渦巻状に巻回して形成してあり、内周側端部２００ｃは巻回軸の中心に向けて略直角に折り曲げてある。そしてタケノコバネ２００Ｂの先端部２００ａは図では水平となるように、すなわち、先端縁部が軸に直交する平面上となるように形成してある。なお、タケノコバネの下端部（基端部）は前実施例同様に図で水平となる円周状に形成してある。この実施例のタケノコバネ２００Ｂでは、前実施例同様の作用・効果が得られ、更に先端部２００ａの端面が前実施例より広くとれ接触性能が向上している。なお、上述絶縁体を小径筒状のものに置換することで、個々に独立した単一のスプリングコンタクトを形成することができる。【００２８】  〔第３実施例〕図４は、本発明の第３の実施例を示す横断面図である。この実施例のスプリングコンタクト５００Ｃも、第２実施例同様に略板状の絶縁体に所定配置で複数個形成された穴部に固定されて板状接続部材を構成するのに用いることができる。本実施例の場合は、電気接続をする上下の電極間に介装配置して使用される（例えば、図７参照）。なお、単独スプリングコンタクトとして構成することもできる。本実施例の絶縁体３００Ｂは、上下２つの板状部品を一体に固定して構成されている。すなわち、絶縁体３００Ｂは、図では上方に位置し上側に小径の貫通孔を有した有底空間部を形成した上部絶縁物３００ｍと、図では下方に位置し、前記上部絶縁物３００ｍの個々の有底空間部それぞれに対応する位置に形成され、下側に小径の貫通孔を有した有底空間部を有した下部絶縁物３００ｎとにより構成される。従って、絶縁体３００Ｂは上下が小径で開口した中空筒状の穴部を多数有する。【００２９】  各穴部には、前実施例と同様の（図３参照）タケノコバネ２００Ｂが、その先端部を上方に向けて配置され、その下方にタケノコバネ２００Ｂの基端部２００ｂに接して金属製円錐形状のプランジャ４００Ａがその先端を下方に向けて封入されている。タケノコバネの先端は、前記絶縁体３００Ｂの上表面より僅かに突出し、プランジャ４００Ａの先端は、前記絶縁体３００Ｂの下表面より僅かに突出している。このように、個々のスプリングコンタクト主部は、先端が前記絶縁体上面の小径開口部より僅かに突出するタケノコバネ２００Ｂと、先端が前記絶縁体下面の小径開口部より僅かに突出するプランジャ４００Ａとの２部品で構成されている。スプリングコンタクト５００Ｃの機能等は、前実施例と同様であり説明を省略する。【００３０】  〔第４実施例〕図５は、本発明の第４の実施例を示す横断面図である。この実施例のスプリングコンタクト５００Ｄの、機能・用途は前第３実施例と同様である。スプリングコンタクト５００Ｄを構成する絶縁体３００Ｂは、第３実施例同様で、上下２つの板状部品を一体に固定して上下が小径で開口した中空筒状の穴部を多数有して構成されている。【００３１】  そして、絶縁体３００Ｂの各穴部には、前実施例同様の（図３参照）タケノコバネ２００Ｂが２個、互いに逆向きに封入されている。上方のタケノコバネ２００Ｂが、その先端部２００ａを上方に向けて配置され、その下方に同一のタケノコバネ２００Ｂが、その先端部２００ａを下方に向けて配置されていて、両タケノコバネの基端部２００ｂが互いに接触している。そして、両タケノコバネ２００Ｂ，２００Ｂの先端２００ａは、それぞれが前記絶縁体３００Ｂの上表面および下表面より僅かに突出している。【００３２】  このように、個々のスプリングコンタクト主部は、先端が前記絶縁体上面および下面の小径開口部より僅かに突出する２個のタケノコバネ２００Ｂ（２部品）で構成されている。スプリングコンタクト５００Ｄの機能等は、前実施例と全く同様でる。なお、このような形態の場合、両タ��ノコバネの基端部側においても、先端部側同様に外周側端部を巻回軸の中心に向けて略直角に折り曲げるようにしても良く、基端部同士の接触性が上がる。【００３３】  以上いくつかの実施例で説明したように、本発明のタケノコバネを用いることで安定した接触が得られ、また、電気長が短く良好なクロストーク特性等が得られるとともに、特に部品点数が少なく製造過程も短縮できて低コストで製造可能なスプリングコンタクトを製造することができる。このようなスプリングコンタクトを用いれば低コストのスプリングプローブが得られる。【００３４】  以上説明したように、本発明のタケノコバネを用い、スプリングコンタクト主部を２部分で構成することにより、安定した接触、クロストーク特性が得られるうえに低コストで製造可能なスプリングコンタクトを得ることができ、またこれを用いることで同様に性能良好で低コストのスプリングプローブが得ることができる。【００３５】  なお、上記各実施例は、単なる例示であり、各実施例で示した要素を適宜組み合わせて異なるスプリングコンタクトを構成することができる。また、個々の構成要素についても実施例に限定されることなく、発明の主旨の範囲で変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るスプリングコンタクトの第１実施例の構成を示す図で、（ａ）は横断面図、（ｂ）はタケノコバネの一部断面側面図、（ｃ）は軸方向断面図である。
【図２】本発明に係るスプリングコンタクトの第２実施例の構成を示す横断面図である。
【図３】本発明のタケノコバネの一部断面側面図（ａ）および軸方向断面図（ｂ）である。
【図４】本発明に係るスプリングコンタクトの第３実施例の構成を示す横断面図である。
【図５】本発明に係るスプリングコンタクトの第４実施例の構成を示す横断面図である。
【図６】既知のスプリングコンタクトを含み構成されたプリント基板ターミナルを説明する図（（ａ）〜（ｅ））である。
【図７】既知のスプリングコンタクトを含み構成された、ＩＣ端子接続用電極に接続するためのＩＣソケットを説明する図（（ａ）、（ｂ））である。
【図８】既知のスプリングプローブを説明する図（（ａ）〜（ｃ））である。
【符号の説明】
【００３７】１００…バーレル
１００ａ…開口部
１００ｂ…底部面
１００ｃ…取付延出部
１００ｄ…バーレル先端部
２００Ａ，２００Ｂ…タケノコバネ
２００ａ…先端部
２００ｂ…基端部
２００ｃ…内周側端部
３００Ａ，３００Ｂ…絶縁体
３００ａ…穴部
３００ｍ…上部絶縁物
３００ｎ…下部絶縁物
４００…ピン
４００Ａ…プランジャ
５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃ，５００Ｄ…スプリングコンタクト
【図１】
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【図２】
2006184285.tif 000004
【図３】
2006184285.tif 000005
【図４】
2006184285.tif 000006
【図５】
2006184285.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006184285.tif 000009
【図８】
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