(57)【要約】      （修正有）【課題】  外部リードと導電体部材を電気的に接続された半導体素子を電極板に搭載し、電極板の一部及び導電体部材の一部を樹脂封止体の外部に露出させることによって放熱部を樹脂封止体の上下両面に設置した半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体素子１０が搭載され第１の放熱部となる電極板と、半導体素子に接合されその外部リード４に接続された導電体部材２と、半導体素子、電極板の一部、導電体部材の少なくとも一部及び外部リードの一部を被覆する樹脂封止体１を有している。電極板の一部を樹脂封止体から露出させて第１の放熱部とし、樹脂封止体の電極板が露出する面と対向する面に導電体部材と接合した放熱板又は樹脂封止体から露出させた導電体部材からなる第２の放熱部を設ける。このことにより、半導体素子から発生する熱を両面から有効に放散させることができる。【選択図】  図１
2006294729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子が搭載され、前記半導体素子の第１の電極と電気的に接続され、第１の放熱部として用いられる電極板と、
前記半導体素子の第２の電極に接合され、前記半導体素子の外部リードに接続された導電体部材と、
前記半導体素子、前記電極板の一部、前記導電体部材の少なくとも一部及び前記外部リードの一部を被覆する樹脂封止体とを具備し、
前記電極板の一部を前記樹脂封止体から露出させて第１の放熱部とし、且つ前記樹脂封止体の前記電極板が露出する面と対向する面に第２の放熱部を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記導電体部材は、前記第２の電極との接合部分を越えて延在する延在部分を有し、前記第２の放熱部は、前記延在部分に接合され、且つ前記樹脂封止体の前記電極板が露出する面と対向する面に載置された放熱板からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記導電体部材は、前記樹脂封止体の前記電極板が露出する面と対向する面に露出する部分を有し、この露出部分は、第２の放熱部として用いられることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導電体部材の前記第２の電極との接合部分は、折曲された板状体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記導電体部材の前記第２の電極との接合部分は、他の部分より厚くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体素子が電極板に搭載され、前記半導体素子を導電体部材を経由し外部リードと電気的に接続させ、電極板の一部を外部に露出させるように樹脂封止した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には放熱部を設けてその放熱特性を高めるものがある。とくにＩＧＢＴやパワーＭＯＳトランジスタなどのパワー素子を用いた半導体装置には必要な部材である。従来の樹脂封止型半導体装置の一例について説明すると、この例では、電極板にパワー素子などの半導体素子を搭載している。半導体素子は接合材によりこの電極板に固定され、電極板は、半導体素子の第１の電極に電気的に接続されている。電極板は、第１の電極に電気的に接続された第１の外部端子として用いられる。一方、第２の電極に電気的に接続された第２の外部端子は、複数のリード端子から構成されている。そして、複数のリード端子と半導体素子の第２の電極とはストラップにより電気的に接続されている。半導体素子の第３の電極、即ちゲート電極などの制御電極は、１本のリード端子（第３の外部端子）に電気的に接続されて第２の電極に電気的に接続された第２の外部端子、即ち、前記複数のリード端子と同様に導出されている。これら半導体素子、ストラップ、リード端子の一部、電極板の一部は、エポキシ樹脂などからなる樹脂封止体により被覆され、外部端子の一部及び電極板の底面は、樹脂封止体から露出している（特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来の放熱部を有する半導体装置では、放熱部は一面だけに設置される。それは、半導体素子とリード端子とを接続するためにストラップあるいはボンディングワイヤが必要であり、これらストラップ、ボンディングワイヤの上を占めるように配置される放熱部の設置は困難であって、ストラップなどが取り付けられた面で放熱部を設けるのは難しかった。
【特許文献１】特開２００２−３１４０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放熱部を樹脂封止体の上下両面に設置して放熱特性を向上させた半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の半導体装置の一態様は、半導体素子と、前記半導体素子が搭載され、前記半導体素子の第１の電極と電気的に接続され、第１の放熱部として用いられる電極板と、前記半導体素子の第２の電極に接合され、前記半導体素子の外部リードに接続された導電体部材と、前記半導体素子、前記電極板の一部、前記導電体部材の少なくとも一部及び前記外部リードの一部を被覆する樹脂封止体とを具備し、前記電極板の一部を前記樹脂封止体から露出させて第１の放熱部とし、且つ前記樹脂封止体の前記電極板が露出する面と対向する面に第２の放熱部を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
半導体装置の放熱部を樹脂封止体の上下両面に設置して放熱特性を向上させた半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、図１乃至図３を参照して実施例１を説明する。
図１は、この実施例で説明する半導体装置の樹脂封止体の透視斜視図（樹脂封止体透視）、図２は、電極板上の半導体素子及び半導体素子に取付けられた導電体部材の部分斜視図、図３は、図１に放熱板を取り付けた半導体装置の斜視図（樹脂封止体透視）である。この実施例では、ＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴなどのパワー半導体素子から構成された半導体装置の上部に形成された放熱部（第２の放熱部）として半導体装置下面の電極板（第１の放熱部）に対向して形成された放熱板を上部に設けるのに適した導電体部材の構造に特徴が有る。
この半導体装置は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体１に封止されており、半導体素子１０と、半導体素子１０の第１の電極（図示しない）と電気的に接続された電極板３とを有している。電極板３は、樹脂封止体１の下面に露出する第１の放熱部として用いられる。また、半導体装置は、半導体素子１０の第２の電極（図示しない）に接合され、半導体素子１０の外部リード４に接続された銅もしくはその合金などからなる導電体部材２を有している。半導体素子１０は、電極板３上に導電性を有する接合材６などにより接合されている。
【０００９】
導電体部材２は、本体２ａを有し、この部分の先に半導体素子１０との接合部２ｂと、この接合部の先に延在部２ｃとを有している。半導体素子１０の第２の電極に接合された接合部２ｂの両端に連続的に繋がる本体２ａ及び延在部２ｃは、半導体素子１０から次第に離れて樹脂封止体１内において電極板３から所定の距離だけ離れるように構成されている。導電体部材２の本体２ａの接合部２ｂに繋がる辺とは対向する辺には外部端子である複数の外部リード４が繋がっており、外部リード４の他端は、樹脂封止体１から露出している。複数の外部リード４に並んで１本の外部リード５が一端が樹脂封止体１から露出するように配置され、他端が半導体素子１０の第３の電極であるゲート電極などの制御電極（図示しない）に電気的に接続されている。半導体素子１０、電極板３の一部、導電体部材２及び外部リード４、５の一部は、樹脂封止体１に封止されている。
樹脂封止体１の上面に形成される銅もしくは銅を含む合金などからなる放熱板７は、はんだ（図示しない）などにより導電体部材２の延在部２ｃに接合されている（図３）。この半導体装置は、プリント配線基板等の配線には電極板が接合され、放熱板は、配線基板の配線面には離れて対向している。
【００１０】
この実施例によれば、導電体部材に延在部を設けて、これに放熱板を接合させているので半導体素子で発生する熱を放熱板に有効に逃がすことができ、プリント配線基板等の実装基板に実装する半導体装置の面及び実装する面と対向する面の両面に放熱部を設置した構造となるので半導体素子から発生する熱を両面から有効に放散させることが可能となる。
また、半導体素子を樹脂封止する構造の半導体装置は、樹脂の熱による伸縮を抑制する構造が少ないので、半導体素子及び半導体素子と導電体部材との接合部への応力が大きくなってしまう。しかし、樹脂封止体に埋め込まれた導電体部材の延在部がこのような接合部に発生する樹脂の伸縮による応力を緩和させることができる。
【実施例２】
【００１１】
次に、図４乃至図６を参照して実施例２を説明する。
図４は、この実施例に係る半導体装置の斜視図、図５は、図４の半導体装置を下方からみた斜視図、図６は、樹脂封止部を透明にした半導体装置の斜視図である。この実施例ではＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴなどのパワー半導体素子から構成された半導体装置の上部に形成された放熱部（第２の放熱部）として外部端子である外部リードに繋がる導電体部材を用いることに特徴が有る。
この半導体装置は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体２１に封止されており、半導体素子２０と、半導体素子２０の第１の電極（図示しない）と電気的に接続された電極板２３とを有している。電極板２３は、樹脂封止体２１の下面に露出する第１の放熱部として用いられる。また、半導体装置は、半導体素子２０の第２の電極（図示しない）に接合され、半導体素子２０の外部リード２４に接続された銅もしくはその合金などからなる導電体部材２２を有している。半導体素子２０は、電極板２３上に導電性を有する接合材２６などにより接合されている。
【００１２】
導電体部材２２は、本体２２ａを有し、この部分の先に半導体素子２０との接合部２２ｂと、この接合部の先に延在部２２ｃとを有している。半導体素子２０の第２の電極に接合された接合部２２ｂに連続的に繋がる先端部分の延在部２２ｃは、接合部２２ｂの上に配置されるように折り曲げられ、折り曲げられた延在部２２ｃの上面は、本体２２ａの上面とほぼ同じ水平面に配置される。導電体部材２２の本体２２ａの接合部２２ｂに繋がる辺とは対向する辺には外部端子である複数の外部リード２４が繋がっており、外部リード２４の他端は、樹脂封止体２１から露出している。複数の外部リード２４に並んで１本の外部リード２５が一端が樹脂封止体２１から露出するように配置され、他端は、半導体素子２０の第３の電極であるゲート電極などの制御電極（図示しない）に電気的に接続されている。半導体素子２０、電極板２３の一部、導電体部材２２の一部及び外部リード２４、２５の一部は、樹脂封止体２１に封止されている。
導電体部材２２の折り曲げられた延在部２２ｃの上面、本体２２ａの上面及び外部リード２５の上面の一部は、樹脂封止体２１の上面に露出している。そして、導電体部材２２の樹脂封止体２１上面に露出する部分は、放熱部（第２の放熱部）として用いられる。この半導体装置は、プリント配線基板等への実装には電極板側が用いられる。
【００１３】
この実施例によれば、プリント配線基板等の実装基板に実装する半導体装置の面及び実装する面と対向する面の両面に放熱部を設置した構造となるので半導体素子から発生する熱を両面から有効に放散させることが可能となる。また、曲げた板状の導電体部材を半導体素子上に接合し、その一部を樹脂封止体の上面から露出させている。半導体素子で発生した熱は、導電体部材を伝わり、露出した第２の放熱部から外部へ放散される。導電体部材の材料にはリード材料に通常用いられる銅もしくはその合金などを使用し、半導体素子との接合には、導電体接合材や超音波による接合を用いる。
【実施例３】
【００１４】
次に、図７を参照して実施例３を説明する。
図７は、この実施例に係る半導体装置の斜視図である。この実施例は、実施例２と同様に導電体部材を放熱部に用いるとともに、その放熱部分の面積を広く取り放熱効果を向上させることに特徴がある。
この半導体装置は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体３１に封止されており、半導体素子３０と、半導体素子３０の第１の電極（図示しない）と電気的に接続された電極板３３とを有している。電極板３３は、樹脂封止体３１の下面に露出する第１の放熱部として用いられる。また、半導体装置は、半導体素子３０の第２の電極（図示しない）に接合され、半導体素子３０の外部リード３４に接続された銅もしくはその合金などからなる導電体部材３２を有している。半導体素子３０は、電極板３３上に導電性などの接合材３６などにより接合されている。
【００１５】
導電体部材３２は、本体３２ａを有し、この部分の先に半導体素子３０との接合部３２ｂを有している。接合部３２ｂは、半導体素子３０の上面に接合され、本体３２ａは、接合部３２ｂの上方に折り曲げられて外部リード３４に繋がっている。導電体部材３２の本体３２ａは、上面が樹脂封止体３１からから露出している。複数の外部リード３４に並んで１本の外部リードが一端が樹脂封止体３１から露出するように配置され、他端は、半導体素子３０の第３の電極であるゲート電極などの制御電極（図示しない）に電気的に接続されているが図による説明はしない。外部リード３４が露出する側面とは対向する面に外部リード３７が形成されている。この外部リード３７は、例えば、半導体装置がより多くの電極を有する半導体素子、又は２つ以上の半導体素子を必要とする時に第２、第３の半導体素子の電極を引き出すために用いられる。半導体素子３０、電極板３３の一部、導電体部材３２の一部及び外部リード３４、３７の一部は、樹脂封止体３１に封止されている。
【００１６】
導電体部材３２の折り曲げられた本体３２ａの露出する上面は、放熱部（第２の放熱部）として用いられる。この半導体装置は、プリント配線基板等の配線には電極板が接合される。
この実施例によれば、プリント配線基板等の実装基板に実装する半導体装置の面及び実装する面と対向する面の両面に放熱部を設置した構造となるので半導体素子から発生する熱を両面から有効に放散させることが可能となる。また、曲げた板状の導電体部材を半導体素子上に接合し、その一部を樹脂封止体の上面から露出させている。半導体素子で発生した熱は、導電体部材を伝わり、露出した第２の放熱部から外部へ放散される。導電体部材の材料にはリード材料に通常用いられる銅もしくはその合金などを使用し、半導体素子との接合には、導電体接合材や超音波による接合を用いる。実施例２より電流が流れる経路は長くなるが、放熱面積を広く確保することができる。このように材料効率、半導体素子との接点数、接合面積、半導体装置全体の体積等を考慮し、曲げ部の形状は幾通りも考えることが可能ある。
【実施例４】
【００１７】
次に、図８を参照して実施例４を説明する。
図８は、この実施例に係る半導体装置の斜視図である。この実施例は、実施例２と同様に導電体部材を放熱部に用いるとともに、その半導体素子との接合部分を複数の部材を用いることに特徴がある。
この半導体装置は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体４１に封止されており、半導体素子４０と、半導体素子４０の第１の電極（図示しない）と電気的に接続された銅もしくは銅の合金などからなる電極板４３とを有している。電極板４３は、樹脂封止体４１の下面に露出する第１の放熱部として用いられる。また、半導体装置は、半導体素子４０の第２の電極（図示しない）に接合され、半導体素子４０の外部リード４４に接続された銅もしくはその合金などからなる導電体部材４２を有している。半導体素子４０は、電極板４３上に導電性を有する接合材４６などにより接合されている。
【００１８】
導電体部材４２は、本体４２ａを有し、この部分の先に半導体素子４０との接合部４２ｂを有している。接合部４２ｂは、半導体素子４０の上面に接合され、本体４２ａとは別の部材からなり、本体４２ａに接合材や超音波により接合されている。本体４２ａは、他方で外部リード４４に繋がっている。本体４２ａは、上面が樹脂封止体４１からから露出している。複数の外部リード４４に並んで１本の外部リード４５が一端が樹脂封止体４１から露出するように配置され、他端は、半導体素子４０の第３の電極であるゲート電極などの制御電極（図示しない）に電気的に接続されている。また、外部リード４４が露出する側面とは対向する側面に外部リード４７が形成されている。この外部リード４７は、例えば、半導体装置がより多くの電極を有する半導体素子、又は２つ以上の半導体素子を必要とする時に第２、第３の半導体素子の電極を引き出すために用いられる。半導体素子４０、電極板４３の一部、導電体部材４２の一部及び外部リード４４、４５、４７の一部は、樹脂封止体４１に封止されている。
導電体部材４２の本体４２ａの露出する上面は、放熱部（第２の放熱部）として用いられる。この半導体装置は、プリント配線基板等には電極板が接合される。
【００１９】
この実施例によれば、プリント配線基板等の実装基板に実装する樹脂封止体の面及び実装する面と対向する面の両面に放熱部を設置した構造となるので半導体素子から発生する熱を両面から有効に放散させることが可能となる。半導体素子で発生した熱は、導電体部材を伝わり、露出した第２の放熱部から外部へ放散される。導電体部材の材料にはリード材料に通常用いられる銅もしくはその合金などを使用し、半導体素子との接合には、導電体接合材や超音波による接合を用いる。
この実施例では導電体部材の半導体素子との接合部を導電体部材本体とは別体の複数の板状体を用いて構成しているので、各部の板厚に自由度が与えられる。図示はしないが、別部品として上面放熱部をさらに設置することも可能である。各部の接続には、導電体接合材や超音波による接合を用いる。
【００２０】
この実施例において、導電体部材は、本体の先に半導体素子との接合部を設けているが、さらに、この接合部の先に延在部を設けるようにしても良い。延在部は、半導体素子から次第に離れて樹脂封止体内において電極板から所定の距離だけ離れるように構成されている。樹脂封止体に埋め込まれた導電体部材の延在部は、半導体素子と導電体部材との接合部に発生する樹脂の伸縮による応力を緩和させることができる。
【実施例５】
【００２１】
次に、図９を参照して実施例５を説明する。
図９は、半導体素子と導電体部材との接合部を示す半導体装置の部分斜視図である。この実施例は、実施例２と同様に導電体部材を放熱部に用いるとともに、その半導体素子との接合部分を板厚構造にすることに特徴がある。
この半導体装置は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体（図示しない）に封止されており、半導体素子５０と、半導体素子５０の第１の電極（図示しない）と電気的に接続された銅もしくは銅の合金などからなる電極板５３とを有している。電極板５３は、樹脂封止体の下面に露出する第１の放熱部として用いられる。また、半導体装置は、半導体素子５０の第２の電極（図示しない）に接合され、半導体素子５０の第１の外部リード（図示しない）に接続された銅もしくはその合金などからなる導電体部材５２を有している。半導体素子５０は、電極板５３上に導電性などの接合材５６などにより接合されている。
導電体部材５２は、本体（図示しない）を有し、この部分の先に半導体素子５０との接合部５２ｂを有している。接合部５２ｂは、半導体素子５０の上面に接合されている。
【００２２】
導電体部材５２の本体は、他方で第１の外部リードに繋がっている。本体は、上面が樹脂封止体４１からから露出している。複数の第１の外部リードに並んで１本の第２の外部リード４５が一端が樹脂封止体から露出するように配置され、他端は、半導体素子５０の第３の電極であるゲート電極などの制御電極（図示しない）に電気的に接続されている。また、第１の外部リードが露出する側面とは対向する側面に第３の外部リード（図示しない）が形成されている。この第３の外部リードは、半導体素子５０とは電気的に接続されていない。これは、例えば、半導体装置が２つ以上の半導体素子を必要とする時に第２、第３の半導体素子の電極を引き出すために用いられる。半導体素子５０、電極板５３の一部、導電体部材５２の一部及び第１、第２及び第３の外部リードの一部は、樹脂封止体に封止されている。
導電体部材５２本体の露出上面は、放熱部（第２の放熱部）として用いられる。この半導体装置は、プリント配線基板等の配線には電極板が接合される。
また、導電体部材５２の半導体素子５０との接合部５２ｂは、膜厚部５２ｃを有している。
【００２３】
図９（ａ）の場合には、接合部５２ｂの板厚部５２ｃは板状であって半導体素子に全面が接合されている。板厚部５２ｃを設けることにより接合部上面全体が、樹脂封止体から上面が露出する本体と同じ水平面に位置するようになる。したがって、接合部５２ｂ上面も樹脂封止体から露出し、この接合部も放熱部となる。その結果、半導体素子との広い接合面積及び放熱部の広い面積を確保することが出来る。この板厚部は、鍛造や事前にロウ付けで作製できる。半導体素子との接合には、導電体接合材や超音波による接合を用いる。
図９（ｂ）の場合には、接合部５２ｂの板厚部５２ｄは、複数の突起状であって半導体素子に複数の接合点がある。板厚部５２ｄを設けることにより接合部上面全体が、樹脂封止体から上面が露出する本体と同じ水平面に位置するようになる。したがって、接合部５２ｂ上面も樹脂封止体から露出し、この接合部も放熱部となる。その結果、半導体素子との高い接合特性及び放熱部の広い面積を確保することが出来る。この板厚部は、鍛造や事前にロウ付けで作製できる。半導体素子との接合には、導電体接合材や超音波による接合を用いる。半導体素子との接合部を突起状のアレイにしたことにより素子への熱応力緩和を考慮した構造になる。
【００２４】
この実施例によれば、プリント配線基板等の実装基板に実装する樹脂封止体の面及び実装する面と対向する面の両面に放熱部を設置した構造となるので半導体素子から発生する熱を両面から有効に放散させることが可能となる。半導体素子で発生した熱は、導電体部材を伝わり、露出した第２の放熱部から外部へ放散される。導電体部材の材料にはリード材料に通常用いられる銅もしくはその合金などを使用し、半導体素子との接合には、導電体接合材や超音波による接合を用いる。
この実施例では導電体部材の半導体素子との接合部を導電体部材本体とは別体の複数の板状体を用いて構成しているので、各部の板厚に自由度が与えられる。図示はしないが、別部品として上面放熱部をさらに設置することも可能である。各部の接続には、導電体接合材や超音波による接合を用いる。
【００２５】
この実施例において、導電体部材は、本体の先に半導体素子との接合部を設けているが、さらに、この接合部の先に延在部を設けるようにしても良い。延在部は、半導体素子から次第に離れて樹脂封止体内において電極板から所定の距離だけ離れるように構成されている。樹脂封止体に埋め込まれた導電体部材の延在部は、半導体素子と導電体部材との接合部に発生する樹脂の伸縮による応力を緩和させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例である実施例１に係る半導体装置の樹脂封止体を透明にした斜視図。
【図２】図１の電極板上の半導体素子及び半導体素子に取付けられた導電体部材の部分斜視図。
【図３】図１の放熱板を取り付けた半導体装置の斜視図。
【図４】本発明の一実施例である実施例２に係る半導体装置の斜視図。
【図５】図４の半導体装置を下方からみた斜視図。
【図６】図４の樹脂封止体を透明にした半導体装置の斜視図。
【図７】本発明の一実施例である実施例３に係る半導体装置の樹脂封止体を透明にした斜視図。
【図８】本発明の一実施例である実施例４に係る半導体装置の樹脂封止体を透明にした斜視図。
【図９】本発明の一実施例である実施例５に係る半導体素子と導電体部材との接合部を示す半導体装置の部分斜視図。
【符号の説明】
【００２７】
１、２１、３１、４１・・・樹脂封止体
２、２２、３２、４２、５２・・・導電体部材
２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ・・・導電体部材の本体
２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ、５２ｂ・・・導電体部材の接合部
２ｃ、２２ｃ・・・導電体部材の延在部
３、２３、３３、４３、５３・・・電極板
４、５、２４、２５、３４、３７、４４、４５、４７・・・外部リード
６、２６、３６、４６、５６・・・接合材
７・・・放熱板
５２ｃ、５２ｄ・・・導電体部材接合部の板厚部
【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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