(57)【要約】【課題】プローブヘッドのガイド板の枚数を抑制できる電気的接続装置を提供する。【解決手段】管形状のバレル１１、及びバレル１１の両端部の開口端からそれぞれ先端部が露出した状態でバレル１１に接合された棒形状のトップ側プランジャー１２１とボトム側プランジャー１２２を有するプローブ１０と、プローブ１０の軸方向に沿って互いに離間して配置され、バレル１１の本体部が貫通する貫通孔がそれぞれ形成されたガイド板２１１〜２１２を有するプローブヘッド２０とを備え、バレル１１の本体部よりも外径が大きい突起１３がプローブ１０の外周に配置され、ガイド板２１１〜２１２に、突起１３の外径よりも貫通孔の口径が小さい支持ガイド板を含み、支持ガイド板の貫通孔の開口部の縁部に突起１３の下部が当接した状態で、プローブ１０がトップ側プランジャー１２１を上にして支持ガイド板によって支持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管形状のバレル、及び前記バレルの両端部の開口端からそれぞれ先端部が露出した状態で前記バレルに接合された棒形状のトップ側プランジャーとボトム側プランジャーを有するプローブと、
前記プローブの軸方向に沿って互いに離間して配置され、前記バレルの本体部が貫通する貫通孔がそれぞれ形成された複数のガイド板を有するプローブヘッドと
を備え、
前記バレルの前記本体部よりも外径が大きい突起が前記プローブの外周に配置され、
前記複数のガイド板に、前記突起の外径よりも前記貫通孔の口径が小さい支持ガイド板を含み、
前記支持ガイド板の前記貫通孔の開口部の縁部に前記突起の下部が当接した状態で、前記プローブが前記トップ側プランジャーを上にして前記支持ガイド板によって支持されている
ことを特徴とする電気的接続装置。
【請求項２】
前記バレルの下端が前記プローブヘッドによって下方から支持されていないことを特徴とする請求項１に記載の電気的接続装置。
【請求項３】
前記トップ側プランジャーの前記先端部に前記突起が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気的接続装置。
【請求項４】
前記バレルの外周に前記突起が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気的接続装置。
【請求項５】
前記複数のガイド板に、前記貫通孔の開口部の縁部に前記突起の上部が当接するように前記支持ガイド板の上方に配置された停止ガイド板を含むことを特徴とする請求項４に記載の電気的接続装置。
【請求項６】
前記停止ガイド板の前記貫通孔の口径が前記突起の外径よりも大きく、
前記停止ガイド板が前記プローブの軸方向と垂直な平面に沿ってスライドすることによって、前記停止ガイド板の前記貫通孔の開口部の縁部に前記突起の上部が当接する位置に前記停止ガイド板が移動することを特徴とする請求項５に記載の電気的接続装置。
【請求項７】
前記プローブの軸方向に沿って積層された前記複数のガイド板の最上段が、前記停止ガイド板であることを特徴とする請求項５又は６に記載の電気的接続装置。
【請求項８】
前記プローブが軸方向に伸縮自在に構成され、
前記プローブが前記軸方向に伸縮したときに、前記支持ガイド板の前記貫通孔の開口部の縁部または前記停止ガイド板の前記貫通孔の開口部の縁部に、前記突起が圧着されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の電気的接続装置。
【請求項９】
前記バレルが、側面に螺旋状の切り込みが形成されたバネ部によって伸縮自在に構成されていることを特徴とする請求項８に記載の電気的接続装置。
【請求項１０】
前記ボトム側プランジャーの前記バレルの外側に露出した前記先端部の外径が、前記ボトム側プランジャーの前記バレルの内部に挿入された部分よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電気的接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体の特性の測定に使用される電気的接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路などの被検査体の特性を測定するために、被検査体に接触させるプローブを有する電気的接続装置が用いられている。この電気的接続装置を用いる測定では、プローブの一方の端部を被検査体に接触させ、プローブの他方の端部を、基板に配置されてテスタと電気的に接続された端子（以下において「ランド」という。）に接触させる。
【０００３】
プローブを保持するために、プローブの軸方向に沿って複数のガイド板を配置したプローブヘッドが使用されている。それぞれのガイド板に設けられた貫通孔にプローブを貫通させた状態で、プローブがプローブヘッドによって保持される（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８１５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、プローブヘッドのガイド板の枚数が多いほど電気的接続装置の製造コストが増大する。また、ガイド板に貫通孔を形成するためにかかる費用は、プローブの本数が多いほど増大する。このため、特にプローブの本数が多い場合に、プローブヘッドのガイド板の枚数が多いと電気的接続装置の製造コストが増大するという問題があった。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、プローブヘッドのガイド板の枚数を抑制できる電気的接続装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、管形状のバレル、及びバレルの両端部の開口端からそれぞれ先端部が露出した状態でバレルに接合された棒形状のトップ側プランジャーとボトム側プランジャーを有するプローブと、プローブの軸方向に沿って互いに離間して配置され、バレルの本体部が貫通する貫通孔がそれぞれ形成された複数のガイド板を有するプローブヘッドとを備え、バレルの本体部よりも外径が大きい突起がプローブの外周に配置され、複数のガイド板に、突起の外径よりも貫通孔の口径が小さい支持ガイド板を含み、支持ガイド板の貫通孔の開口部の縁部に突起の下部が当接した状態で、プローブがトップ側プランジャーを上にして支持ガイド板によって支持されている電気的接続装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プローブヘッドのガイド板の枚数を抑制できる電気的接続装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気的接続装置の構成を示す模式図であり、図１（ａ）は電気的接続装置の全体の構成を示し、図１（ｂ）はプローブの構成を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電気的接続装置のボトム側プランジャーの構成を示す模式図である。
【図３】比較例の電気的接続装置の構成を示す模式図であり、図３（ａ）は電気的接続装置の全体の構成を示し、図３（ｂ）はプローブの構成を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態の変形例に係る電気的接続装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電気的接続装置の構成を示す模式図であり、図５（ａ）は電気的接続装置の全体の構成を示し、図５（ｂ）はプローブの構成を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態の変形例に係る電気的接続装置の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電気的接続装置のプローブに突起を配置する方法の例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電気的接続装置のプローブに突起を配置する他の方法の例を示す模式図であり、図８（ａ）は突起の配置方法を示し、図８（ｂ）は突起を配置した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電気的接続装置は、図１（ａ）に示すように、プローブ１０とプローブ１０を保持するプローブヘッド２０とを備える。プローブ１０の一方の端部が基板３に配置されたランド３１に接触し、他方の端部が被検査体２に接触する。なお、図１ではプローブ１０と被検査体２とが接触している状態を示しており、検査の前後では被検査体２を搭載したステージ（図示略）が下降するなどして、プローブ１０と被検査体２が非接触となる。ランド３１はテスタなどの検査装置と電気的に接続されており、電気的接続装置は被検査体２の電気的特性を判断する際に使用される。
【００１２】
プローブ１０は、図１（ｂ）に示すように、管形状のバレル１１、及びバレル１１の両端部の開口端からそれぞれ先端部が露出した状態でバレル１１に接合された棒形状のトップ側プランジャー１２１とボトム側プランジャー１２２を有する。トップ側プランジャー１２１とボトム側プランジャー１２２は、バレル１１の内部に挿入された部分が接合箇所１４においてバレル１１に接合されている。
【００１３】
トップ側プランジャー１２１及びボトム側プランジャー１２２とバレル１１とは、スポット溶接によって溶接してもよいし、接着材によって接着してもよい。なお、ランド３１と被検査体２とを電気的に接続するプローブ１０には、導電性の材料が使用される。例えば、バレル１１にＮｉ材などが使用され、トップ側プランジャー１２１及びボトム側プランジャー１２２にＡｇＰｄＣｕ材などが使用される。
【００１４】
詳細は後述するが、プローブヘッド２０によってプローブ１０を保持するために、バレル１１の本体部よりも外径が大きい突起１３が、プローブ１０の外周に配置されている。図１（ｂ）に示したプローブ１０では、トップ側プランジャー１２１の先端部に突起１３が配置されている。即ち、トップ側プランジャー１２１の先端部が突起１３として機能する。なお、バレル１１の本体部とは、突起１３を除いた、外径が略一定の部分である。
【００１５】
プローブヘッド２０は、プローブ１０の軸方向に沿って互いに離間して配置され、バレル１１の本体部が貫通する貫通孔がそれぞれ形成された複数のガイド板を有する。図１（ａ）に示したプローブヘッド２０は、トップ側プランジャー１２１が挿入された部分のバレル１１が貫通する貫通孔を有するガイド板２１１と、ボトム側プランジャー１２２が挿入された部分のバレル１１が貫通する貫通孔を有するガイド板２１２を有する。プローブヘッド２０は絶縁性の材料からなり、例えばセラミックなどがプローブヘッド２０に好適に使用される。
【００１６】
プローブヘッド２０の有する複数のガイド板には、プローブ１０の突起１３の外径よりも貫通孔の口径が小さい支持ガイド板が含まれる。そして、支持ガイド板の貫通孔の開口部の縁部にプローブ１０の突起１３の下部が当接した状態で、プローブ１０がトップ側プランジャー１２１を上にして支持ガイド板によって支持される。
【００１７】
図１（ａ）に示した電気的接続装置では、ガイド板２１１が支持ガイド板として機能する。即ち、トップ側プランジャー１２１の先端部の外径が最大の部分よりも、ガイド板２１１の貫通孔の口径が小さい。このため、トップ側プランジャー１２１の先端部の下端が、ガイド板２１１の貫通孔の開口部の縁部に当接している。
【００１８】
上記のように、プローブ１０は、支持ガイド板の貫通孔の開口部の縁部に突起１３が引っ掛かってプローブヘッド２０に支持されている。プローブ１０は支持ガイド板によってのみ支持されており、バレル１１の下端はプローブヘッド２０によって下方から支持されていない。つまり、図１に示した電気的接続装置では、トップ側プランジャー１２１が支持ガイド板に引っ掛かった状態で、プローブ１０がプローブヘッド２０の内部に吊り下げられている。このように、プローブ１０は、トップ側プランジャー１２１を上にして略垂直に支持されている。
【００１９】
なお、ボトム側プランジャー１２２の先端部の外径は、バレル１１の本体部の外径と同等である。即ち、図２に示すように、ボトム側プランジャー１２２のバレル１１の外側に露出した先端部の外径は、バレル１１の内部に挿入された部分よりも大きい。このようにボトム側プランジャー１２２の先端部を太くすることにより、プローブ１０を被検査体２に押し当てたときに応力がかかりやすいボトム側プランジャー１２２の先端部を強化できる。また、ボトム側プランジャー１２２の先端部を太くすることにより、プローブ１０の位置が多少ずれても、先端部を被検査体２の測定用パッドと接触させることができる。このため、プローブ１０の位置精度の規格を緩和することができる。
【００２０】
なお、プローブ１０と被検査体２やランド３１との電気的な接続を確保する必要がある。そのために、プローブ１０を強く被検査体２に押し付けるようにオーバードライブ（ＯＤ）をかけたり、プローブ１０とランド３１にプリロードをかけたりすることが有効である。
【００２１】
このため、プローブ１０は軸方向に伸縮自在に構成されている。具体的には、図１（ｂ）に示すように、バレル１１の側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されている。この切り込みが形成された領域がバネ部となって、プローブ１０は軸方向に伸縮自在である。このように、プローブ１０にバネ部を形成することにより、一定の大きさでＯＤやプリロードをかけることが可能である。
【００２２】
以下において、トップ側プランジャー１２１の先端部が露出する開口端に近いバネ部を「トップ側バネ部」という。また、ボトム側プランジャー１２２の先端部が露出する開口端に近いバネ部を「ボトム側バネ部」という。なお、図面をわかり易くするため、トップ側プランジャー１２１及びボトム側プランジャー１２２のバレル１１の内部に挿入された部分は図示を省略している。
【００２３】
図３（ａ）に比較例の電気的接続装置を示し、図３（ｂ）に比較例の電気的接続装置に使用するプローブ１０Ａを示す。図３（ｂ）に示したプローブ１０Ａは、外周に突起が形成されていない。
【００２４】
図３（ａ）に示したプローブヘッド２０Ａの有するガイド板は、トップ側ガイド板２１Ａ、上部側ミドルガイド板２２Ａ、下部側ミドルガイド板２３Ａ、ボトム側ガイド板２４Ａである。トップ側ガイド板２１Ａは、プローブ１０Ａのトップ側プランジャー１２１Ａの先端部に近接して配置されている。上部側ミドルガイド板２２Ａは、プローブ１０Ａのバレル１１Ａのトップ側バネ部に近接して配置されている。下部側ミドルガイド板２３Ａは、バレル１１Ａのボトム側バネ部に近接して配置されている。ボトム側ガイド板２４Ａは、プローブ１０Ａのボトム側プランジャー１２２Ａの先端部に近接して配置されている。
【００２５】
上記のように４枚のガイド板を有するプローブヘッド２０Ａを備える比較例の電気的接続装置に対し、図１（ａ）に示した電気的接続装置では、プローブヘッド２０の有するガイド板は２枚である。即ち、図１（ａ）に示した電気的接続装置は、比較例の電気的接続装置と比べてガイド板の枚数が少なく、電気的接続装置の製造コストを抑制することができる。
【００２６】
また、図３（ａ）に示した比較例の電気的接続装置では、プローブ１０Ａのバレル１１Ａの下端が、プローブヘッド２０Ａのボトム側ガイド板２４Ａによって下方から支持されている。このためには、バレル１１Ａの開口端から露出したボトム側プランジャー１２２Ａの先端部の一部を、ボトム側ガイド板２４Ａを貫通させる必要がある。これにより、プローブ１０Ａの全長の短縮化が阻害される。
【００２７】
一方、図１に示した電気的接続装置では、突起１３によってプローブ１０がプローブヘッド２０に支持されており、バレル１１の下端はプローブヘッド２０によって支持されていない。このため、ボトム側プランジャー１２２の先端部をガイド板に貫通させる必要がなく、プローブ１０の全長の短縮化が可能である。
【００２８】
更に、プローブ１０のバレル１１を下方から支持するガイド板が不要であるため、プローブ１０の軸方向に沿ったプローブヘッド２０の高さを抑制することができる。これにより、プローブ１０の全長を短縮することができる。
【００２９】
プローブ１０に流せる電流の許容値（以下において「許容電流」という。）が小さいと、被検査体２に印加できる電流の限界が小さくなり、被検査体２について十分な検査ができない事態が生じ得る。しかし、プローブ１０の全長を短縮することにより、プローブ１０の許容電流を増大させることができる。また、図１（ｂ）に示したようにボトム側プランジャー１２２の先端部が太いことも、許容電流を増大させる上で有利である。
【００３０】
＜変形例＞
プローブ１０の全長が長い場合や、被検査体２やランド３１にプローブ１０を押し当てることでプローブ１０に強い曲げ応力がかかる場合などには、プローブヘッド２０のガイド板の枚数を増加させてもよい。
【００３１】
例えば、図４に示した変形例の電気的接続装置のプローブヘッド２０では、支持ガイド板であるガイド板２２１、トップ側バネ部に近接して配置されたガイド板２２２、ボトム側バネ部に近接して配置されたガイド板２２３を有する。この構成により、例えばプローブ１０の全長が長い場合などにも被検査体２の特性を安定して測定することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図５（ａ）に、本発明の第２の実施形態に係る電気的接続装置を示す。図５（ａ）に示した電気的接続装置に使用されるプローブ１０は、図５（ｂ）に示すように、バレル１１の外周に、バレル１１の本体部よりも外径を大きくした鍔状の突起１３が配置されている。トップ側プランジャー１２１の先端部の外径は、バレル１１の本体部の外径と同等である。そして、バレル１１においてプローブ１０が支持ガイド板によって支持される点が図１に示した電気的接続装置と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同様である。
【００３３】
上記のように、図５（ａ）に示したプローブヘッド２０では、ボトム側バネ部に近接して配置されたガイド板２３３が支持ガイド板である。即ち、ガイド板２３３の貫通孔の開口部の縁部にバレル１１の突起１３の下部が当接した状態で、プローブ１０がプローブヘッド２０の内部に吊り下げられている。
【００３４】
プローブヘッド２０は、更に、トップ側プランジャー１２１の周辺に配置されたガイド板２３１、突起１３を挟んでガイド板２３３の上方に配置されたガイド板２３２、ガイド板２３３の下方に配置されたガイド板２３４を有する。なお、バレル１１のボトム側プランジャー１２２が露出する端部に近接して配置されたガイド板２３４は、測定時にプローブ１０を安定して保持できる場合には配置しなくてもよい。
【００３５】
プローブ１０を被検査体２やランド３１と安定して接触させるために、ＯＤやプリロードの大きさには適正な範囲がある。このため、トップ側プランジャー１２１のバネ機能とボトム側プランジャー１２２のバネ機能とは、独立して機能させることが好ましい。
【００３６】
このため、図５（ａ）に示した電気的接続装置では、プローブヘッド２０の有する複数のガイド板の１つとして、貫通孔の開口部の縁部に突起１３の上部が当接するように支持ガイド板の上方に配置された停止ガイド板が含まれる。即ち、図５に示したガイド板２３２が停止ガイド板である。
【００３７】
図５（ａ）に示した電気的接続装置では、バネ機能によってプローブ１０が軸方向に伸縮したときに、プローブ１０の突起１３が支持ガイド板または停止ガイド板に圧着する。例えば、トップ側プランジャー１２１とランド３１との間にかけるプリロードよりもボトム側プランジャー１２２と被検査体２との間にかけるＯＤの方が大きい場合に、停止ガイド板の貫通孔の開口部の縁部に、突起１３の上部が圧着される。一方、ＯＤよりもプリロードの方が大きい場合に、支持ガイド板の貫通孔の開口部の縁部に、突起１３の下部が圧着される。
【００３８】
このように、トップ側バネ部の伸縮とボトム側バネ部のそれぞれの伸縮が、突起１３とガイド板との接触によって制動される。このため、プローブ１０がランド３１に接触する圧力に影響するトップ側バネ部のバネ機能と、プローブ１０が被検査体２に接触する圧力に影響するボトム側バネ部のバネ機能を、独立して機能させることができる。
【００３９】
その結果、狙い通りにプリロードやＯＤをかけることができる。即ち、プローブ１０を被検査体２及び基板３に配置されたランド３１と安定して接触させることができる。したがって、過剰な圧力でランド３１や被検査体２にダメージが生じたり、接触が不安定になって接触抵抗がばらついたりする問題が回避される。
【００４０】
以上に説明したように、本発明の第２の実施形態に係る電気的接続装置では、支持ガイド板と停止ガイド板によって突起１３が上下方向から挟まれている。これにより、プローブ１０が被検査体２やランド３１と安定して接触し、被検査体２の特性を正確に測定することできる。
【００４１】
なお、停止ガイド板の貫通孔の口径は、突起１３の外径よりも大きくしておくことが好ましい。そして、プローブ１０の軸方向と垂直な平面に沿って図５（ａ）に矢印で示したように停止ガイド板がスライドすることによって、停止ガイド板の貫通孔の開口部の縁部に突起１３の上部が当接する位置に停止ガイド板が移動するようにしておく。
【００４２】
上記のように停止ガイド板をスライドするように構成しておくことにより、プローブヘッド２０にプローブ１０を挿入する作業を容易にすることができる。即ち、プローブヘッド２０にプローブ１０を挿入する段階では、停止ガイド板の貫通孔の中心位置を他のガイド板の貫通孔の中心位置と一致させておく。そして、停止ガイド板の貫通孔にプローブ１０を貫通させた後に、停止ガイド板をスライドさせる。これにより、プローブ１０が軸方向に伸縮したときに、停止ガイド板の貫通孔の開口部の縁部に突起１３の上部が圧着される。
【００４３】
＜変形例＞
図６に、本発明の第２の実施形態の変形例に係る電気的接続装置の変形例を示す。図６に示しプローブヘッド２０は、トップ側バネ部に近接して配置されているガイド板２４１、ボトム側バネ部に近接して配置されているガイド板２４２、ボトム側プランジャー１２２が露出する端部に近接して配置されたガイド板２４３を有する。
【００４４】
図６に示した電気的接続装置では、ガイド板２４１が停止ガイド板であり、ガイド板２４２が支持ガイド板である。即ち、プローブ１０の軸方向に沿って積層された複数のガイド板の最上段が停止ガイド板である。
【００４５】
なお、図６に矢印で示したように、ガイド板２４１をスライドするように構成してもよい。これにより、既述のようにプローブヘッド２０にプローブ１０を挿入する作業を容易にすることができる。
【００４６】
図６に示した電気的接続装置では、図５（ａ）に示した電気的接続装置よりもガイド板の枚数を少なくすることができる。更に、ガイド板２４３は、測定時にプローブ１０を安定して保持できる場合には配置しなくてもよい。
【００４７】
また、図６に示した電気的接続装置によれば、支持ガイド板や停止ガイド板の板厚が厚なる。このため、プリロードによる荷重によってガイド板の上面が膨らむベンディング現象を抑制することができる。
【００４８】
なお、図５（ａ）や図６に示したプローブ１０は、例えば図７に示すように、バレル１１にリング形状の突起１３を嵌めることにより製造可能である。これにより、バレル１１の外周に鍔状の突起１３を配置できる。
【００４９】
或いは、図８（ａ）に示すように、バレル１１の本体部に軸方向と垂直に貫通孔１１０を形成し、この貫通孔１１０に矢印で示すように棒形状の突起１３を挿入する。これにより、図８（ｂ）に示すようにバレル１１の外周に突起１３を配置できる。貫通孔１１０は、例えばトップ側バネ部とボトム側バネ部の間に形成される。
【００５０】
（その他の実施形態）
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５１】
例えば、プローブ１０の断面の形状が円形状であってもよいし、四角形などの多角形状であってもよい。
【００５２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０…プローブ
１１…バレル
１３…突起
２０…プローブヘッド
２１１〜２１２…ガイド板
２２１〜２２３…ガイド板
２３１〜２３４…ガイド板
２４１〜２４３…ガイド板
１２１…トップ側プランジャー
１２２…ボトム側プランジャー
【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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