(57)【要約】接着剤硬化装置（１１）は、気化室（２３）を形成する収容箱（２２）を備える。気化室（２３）には噴射ノズル（２８）から液態の硬化促進剤が吹き付けられる。吹き付けられた硬化促進剤は気化する。気化室（２３）は気態の硬化促進剤で満たされる。開閉扉（２７）が開放されると、作業テーブル（１６）上の接着剤は気態の硬化促進剤に曝されることができる。気態の硬化促進剤は、例えば霧状の硬化促進剤に比べて、接着剤に満遍なく接触することができる。接着剤は気態の硬化促進剤に満遍なく曝されることから、硬化速度のムラは確実に回避されることができる。硬化後の接着剤の偏在は確実に防止されることができる。
2003060030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を受け止める作業テーブルと、気態の硬化促進剤に、作業テーブル上の対象物に塗布された接着剤を曝す曝露機構とを備えることを特徴とする接着剤硬化装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の接着剤硬化装置において、前記曝露機構は、気態の硬化促進剤を収容する収容箱と、この収容箱に形成されて、前記作業テーブルに向き合う開口と、開口を開閉する開閉扉とを備えることを特徴とする接着剤硬化装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載の接着剤硬化装置において、前記曝露機構は、前記作業テーブルに向き合う下向きの開口を有する収容箱と、収容箱の開口を開閉する開閉扉と、収容箱の開口から収容箱の天井面に向かって液態の硬化促進剤を吹き付けるノズルとを備えることを特徴とする接着剤硬化装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載の接着剤硬化装置において、前記開閉扉の開閉速度を制御する制御回路をさらに備えることを特徴とする接着剤硬化装置。
【請求項５】
請求の範囲第４項に記載の接着剤硬化装置において、前記制御回路は、前記作業テーブルと前記開口との距離を調整することを特徴とする接着剤硬化装置。
【請求項６】
請求の範囲第３項〜第５項のいずれかに記載の接着剤硬化装置において、前記硬化促進剤は揮発性成分を含むことを特徴とする接着剤硬化装置。
【請求項７】
気態の硬化促進剤に接着剤を曝す工程を備えることを特徴とする接着剤硬化方法。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載の接着剤硬化方法において、固体の壁面に液態の硬化促進剤を吹き付け、硬化促進剤を気化させる工程をさらに備えることを特徴とする接着剤硬化方法。
【請求項９】
請求の範囲第８項に記載の接着剤硬化方法において、前記硬化促進剤は揮発性成分を含むことを特徴とする接着剤硬化方法。
【請求項１０】
請求の範囲第７項〜第９項のいずれかに記載の接着剤硬化方法を経て製造されたヘッドスライダ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、接着剤の硬化方法に関し、特に、硬化促進剤で接着剤の硬化を促進する接着剤の硬化方法に関する。
背景技術
揮発性の成分を含む接着剤は広く知られる。こういった接着剤では、接着剤が完全に硬化するまでに徐々に揮発性の成分が気化していく。気化した成分はしばしば接着剤の塗布域以外で接着処理の対象物に付着してしまう。気化した成分の付着に基づき対象物の表面は汚染されてしまう。
こういった汚染の防止にあたって、接着剤の硬化時間はできる限り短縮されることが望まれる。硬化時間の短縮にあたって例えば硬化促進剤は用いられる。液態の硬化促進剤は、接着処理の対象物に塗布された接着剤に向けて吹き付けられる。こういった吹き付けにあたって例えばスプレーノズルは用いられる。
しかしながら、こういった吹き付けでは、微小な液滴単位で硬化促進剤は接着剤に接触する。液滴に接触する範囲では接着剤の硬化は促進されるものの、例えば液滴同士の間の領域では接着剤は硬化促進剤の作用を享受することはできない。こうして接着剤では部分ごとに硬化速度にムラが発生する。こうしたムラは対象物の表面上で接着剤の偏在を引き起こす。接着剤では、期待通りに均一な広がりが確保されることはできない。
発明の開示
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、迅速に、しかも、ムラなく接着剤を硬化させることができる接着剤硬化装置および接着剤硬化方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、対象物を受け止める作業テーブルと、気態の硬化促進剤に、作業テーブル上の対象物に塗布された接着剤を曝す曝露機構とを備えることを特徴とする接着剤硬化装置が提供される。
こういった接着剤硬化装置では、硬化の促進にあたって気態の硬化促進剤は用いられることができる。気態の硬化促進剤は、例えば霧状の硬化促進剤に比べて、接着剤に満遍なく接触することができる。接着剤は気態の硬化促進剤に満遍なく曝されることから、硬化速度のムラは確実に回避されることができる。硬化後の接着剤の偏在は確実に防止されることができる。
例えば曝露機構は、気態の硬化促進剤を収容する収容箱と、この収容箱に形成されて、作業テーブルに向き合う開口と、開口を開閉する開閉扉とを備えればよい。こういった曝露機構によれば、例えば収容箱内に確保される気態の硬化促進剤に比較的に簡単に接着剤は曝されることができる。
その他、曝露機構は、作業テーブルに向き合う下向きの開口を有する収容箱と、収容箱の開口を開閉する開閉扉と、収容箱の開口から収容箱の天井面に向かって液態の硬化促進剤を吹き付けるノズルとを備えてもよい。液態の硬化促進剤は、例えば固体の壁面に吹き付けられるだけで例えば大気中で気化することができる。すなわち、収容箱の天井面に向かって液態の硬化促進剤が吹き付けられると、収容箱内には気態の硬化促進剤は確保されることができる。こういった気態の硬化促進剤は下向きの開口から自然に漏れ出ることができる。こうして漏れ出る硬化促進剤に接着剤は曝されることができる。ここで、硬化促進剤には揮発性成分が含まれることが望まれる。揮発性成分は硬化促進剤の気化を促進する。
こういった接着剤硬化装置は、開閉扉の開閉速度を制御する制御回路をさらに備えてもよい。開閉扉の開閉速度が制御されれば、接着剤の硬化速度は調整されることができる。その他、こういった制御回路の働きに基づき、作業テーブルと開口との距離は調整されてもよい。こういった調整によれば、同様に、接着剤の硬化速度は制御されることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の一具体例に係る接着剤硬化装置１１を示す。この接着剤硬化装置１１は、例えば設置台上や床面上に作業室１２を区画する箱体１３を備える。箱体１３には空気供給ダクト１４や排気ダクト１５が接続される。作業室１２には、空気供給ダクト１４から所定の圧力下で空気が供給される。供給される空気の働きで作業室１２内の空気は排気ダクト１５から押し出される。こうして作業室１２内では十分な換気が確立される。
作業室１２には作業テーブル１６が設置される。作業テーブル１６は、水平な作業面１７で接着処理の対象物１８を受け止める。作業テーブル１６上に設置される対象物１８には予め接着剤が塗布される。接着剤には、例えばシアノ系接着剤が用いられればよい。作業テーブル１６にはヒーター１９が組み込まれもよい。ヒーター１９の働きで対象物１８上の接着剤は最適硬化温度に維持されることができる。接着剤は最適硬化温度で最も迅速に硬化することができる。作業テーブル１６は、後述されるように、任意の水平面に沿って移動することができる。
作業室１２には曝露ユニット２１が設置される。曝露ユニット２１は、作業テーブル１６の作業面１７に向き合わせられる収容箱２２を備える。収容箱２２の内部には収容室すなわち気化室２３が区画される。収容箱２２は、作業室１２の天井面に固定される圧力シリンダ２４に接続される。収容箱２２は、後述されるように、圧力シリンダ２４の働きで、作業テーブル１６の作業面１７に直交する方向すなわち垂直方向に上下動することができる。
収容箱２２には、作業テーブル１６の作業面１７に向き合わせられる下向きの開口２６が形成される。開口２６には開閉扉２７が設置される。この開閉扉２７は例えば両開きに構成されればよい。開閉扉２７は、後述されるように、開口２６を開閉することができる。開閉扉２７は例えば収容箱２２上に支持されればよい。
曝露ユニット２１は噴射ノズル２８をさらに備える。この噴射ノズル２８には上向きの噴射口２９が形成される。噴射ノズル２８は、後述されるように、任意の水平面に沿って移動することができる。
図２に示されるように、開閉扉２７は第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂを備える。各扉部材２７ａ、２７ｂは、任意の水平面上で互いに平行に延びる１対の案内部材３１、３１にはめ込まれる。各案内部材３１、３１は、開閉扉２７の開閉方向を規定する所定の基準線３２に沿って直線上で延びればよい。案内部材３１は各扉部材２７ａ、２７ｂの水平移動を案内する。
開閉扉２７には開閉駆動機構３３が接続される。開閉駆動機構３３は、第１扉部材２７ａに固定される第１雌ねじ部材３４と、第２扉部材２７ｂに固定される第２雌ねじ部材３５とを備える。第１および第２雌ねじ部材３４、３５には共通の駆動軸３６が噛み合わせられる。駆動軸３６には、第１雌ねじ部材３４に噛み合わせられる順方向のねじ山と、第２雌ねじ部材３５に噛み合わせられて、順方向に相反する逆方向のねじ山とが刻まれる。したがって、例えば電動モータ３７といった駆動源の働きで駆動軸３６が順方向ＮＯＲに回転すると、第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂは互いに接近する。第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂが接触する結果、開口２６は完全に閉鎖されることができる。駆動軸３６が逆方向ＲＥＶに回転すると、第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂは互いに遠ざかる。その結果、開口２６は完全に開放されることができる。図２から明らかなように、第１および第２雌ねじ部材３４、３５と駆動軸３６とはいわゆるボールねじ機構を構成してもよい。ただし、開口２６の開閉にあたってその他の開閉扉２７や開閉駆動機構３３が用いられてもよい。
図３に示されるように、作業テーブル１６にはテーブル駆動機構４１が接続される。テーブル駆動機構４１は、作業テーブル１６に固定されるラック部材４２と、このラック部材４２に噛み合うピニオン部材４３とを備える。ピニオン部材４３は、例えば電動モータ４４といった駆動源の働きで中心軸回りに回転することができる。ピニオン部材４３が回転すると、作業テーブル１６は、例えば開閉扉２７の開閉方向に水平移動することができる。ただし、作業テーブル１６の水平移動の実現にあたってその他の駆動機構が用いられてもよい。
図４に示されるように、噴射ノズル２８にはノズル駆動機構４５が接続される。このノズル駆動機構４５は、噴射ノズル２８から水平方向に延びる腕部材４６と、任意の水平面上で前述の基準線３２に直交する方向に腕部材４６の移動を案内する案内枠４７とを備える。腕部材４６にはラック部材４８が固定される。ラック部材４８には、垂直方向に延びる中心軸回りで回転するピニオン部材４９が噛み合わせられる。ピニオン部材４９の回転は例えば電動モータ５１といった駆動源の働きで実現されればよい。ピニオン部材４９が回転すると、前述の基準線３２に直交する方向に噴射ノズル２８は水平移動することができる。例えばピニオン部材４９が最大限に順方向ＮＯＲに回転すると、噴射ノズル２８は、作業テーブル１６の作業面１７および収容箱２２の間に区画される空間から待避することができる。
図５に示されるように、噴射ノズル２８にはシリンジ５２が接続される。シリンジ５２には液態の硬化促進剤が充填される。圧力供給管５３から供給される空気圧の働きでシリンジ５２内の硬化促進剤は噴射ノズル２８に送り込まれることができる。空気圧は任意の空気圧源５４から圧力供給管５３に供給されればよい。空気圧源５４およびシリンジ５２の間では圧力供給管５３に圧力調整弁５５が組み込まれてもよい。
噴射ノズル２８には第１空気供給管５６が接続される。所定の圧力で第１空気供給管５６から供給される空気の働きで噴射ノズル２８の開閉弁（図示されず）は開閉されることができる。開閉弁が開放されると、シリンジ５２から送り込まれる液態の硬化促進剤は噴射口２９から吐き出される。空気の供給や供給停止は第１空気供給管５６に組み込まれる開閉弁５７の働きで実現されればよい。その他、第１空気供給管５６には圧力調整弁５８が組み込まれてもよい。空気は任意の空気圧力源５９から第１空気供給管５６に供給されればよい。
噴射ノズル２８には同様に第２空気供給管６１が接続される。第２空気供給管６１は、所定の圧力で噴射口２９に向けて空気を供給する。供給される空気は、噴射ノズル２８から吐き出される液態の硬化促進剤に作用する。こうした空気の働きで液態の硬化促進剤は霧化されることができる。硬化促進剤は噴射口２９から霧状に噴き出すことができる。空気の供給や供給停止は第２空気供給管６１に組み込まれる開閉弁６２の働きで実現されればよい。その他、第２空気供給管６１には圧力調整弁６３が組み込まれてもよい。空気は任意の空気圧力源６４から第２空気供給管６１に供給されればよい。
図６に示されるように、圧力シリンダ２４は、垂直方向に変位自在にピストン６５を収容するシリンダ本体６６を備える。ピストン６５の上側には第１圧力室６７が区画される。同様に、ピストン６５の下側には第２圧力室６８が区画される。ピストン６５には、第２圧力室６８側で気密にシリンダ本体６６を貫通するロッド６９が連結される。ロッド６９の先端には前述の収容箱２２が連結される。第１圧力室６７に圧力が供給されると、ピストン６５すなわち収容箱２２は下降する。第２圧力室６８に圧力が供給されると、ピストン６５すなわち収容箱２２は上昇する。こういった圧力の供給の切り替えは例えば切り替え弁７１の働きに基づき実現されればよい。切り替え弁７１は、例えば、空気圧源から供給される圧力を第１圧力室６７や第２圧力室６８に導いたり、空気圧源からの圧力の供給を停止したりすることができる。
図７に示されるように、接着剤硬化装置１１には制御回路７２が組み込まれる。この制御回路７２は、開閉駆動機構３３の電動モータ３７やテーブル駆動機構４１の電動モータ４４、ノズル駆動機構４５の電動モータ５１のほか、開閉弁５７、６２や切り替え弁７１に接続される。電動モータ３７は、制御回路７２から供給される指令信号に基づき開閉扉２７の開閉動作を実現する。電動モータ４４や電動モータ５１は、同様に、制御回路７２から供給される指令信号に基づき作業テーブル１６や噴射ノズル２８の水平移動を実現する。制御回路７２から供給される指令信号に基づき開閉弁５７、６２が開閉されると、開閉に応じて噴射ノズル２８から硬化促進剤は霧状に噴き出すことができる。制御回路７２から供給される指令信号に基づき切り替え弁７１が切り替えられると、収容箱２２の上下動や位置決めは実現されることができる。制御回路７２は例えばプロセッサ７３やメモリ７４で構成されればよい。こういった制御回路７２では、例えばメモリ７４に取り込まれるソフトウェアプログラムに基づきプロセッサ７３は接着剤硬化装置１１の動作を制御すればよい。
いま、例えば図８に示されるように、任意の治具７５に接着剤で短冊状のウェハー片７６を固定する場面を想定する。この治具７５では、例えばセラミック製ベース板７７の表面に外枠７８が設置される。外枠７８の内側では、互いに平行に延びる２本の基準線７９ａ、７９ｂに沿って広がる１対の充填領域が区画される。各充填領域は、例えば長さＬ＝１００ｍｍおよび幅Ｗ＝５０ｍｍで規定される矩形に形成される。
各充填領域には複数本のウェハー片７６が１列に配列される。各ウェハー片７６の長手方向中央位置は基準線７９ａ、７９ｂ上に合わせ込まれる。同一列中で隣接するウェハー片７６同士の間隔ｄは例えば８０μｍ程度に設定される。すなわち、隣接するウェハー片７６同士の間には幅８０μｍの隙間が細長く区画される。
こういったウェハー片７６は例えば円板状のウェハーから切り出される。各ウェハー片７６には例えば１列の磁気ヘッド素子が搭載される。この種のウェハー片７６から磁気ヘッド素子ごとにヘッドスライダは切り出される。ヘッドスライダは例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）に組み込まれて利用される。
ベース板７７の表面には液態の接着剤が注ぎ込まれる。接着剤は、ウェハー片７６同士の間に形成される隙間の両端に滴下されればよい。毛細管現象の作用で接着剤は隙間に入り込んでいく。ウェハー片７６同士の間ではウェハー片７６の表面は完全に接着剤で覆われる。接着剤の硬化後、各ウェハー片７６の表面すなわち上向き面でヘッドスライダの浮上面は形作られていく。治具７５上でウェハー７６の表面にはイオンミル工程やエッチング工程、研磨工程が施される。このとき、各ウェハー片７６の側面では硬化後の接着剤の働きで磁気ヘッド素子は確実に保護されることができる。
接着剤の硬化の促進にあたって前述の接着剤硬化装置１１は利用される。治具７５は接着剤硬化装置１１の作業テーブル１６上に設置される。このとき、図８から明らかなように、作業面１７上で治具７５の基準線７９ａ、７９ｂは前述の基準線３２に直交する。作業面１７上の治具７５に対して収容箱２２は位置決めされる。こういった収容箱２２の位置決めにあたって、テーブル駆動機構４１は作業テーブル１６を水平移動させればよい。この位置決めで、第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂの合わせ目は基準線７９ａの真上に合わせ込まれる。第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂは合わせ目で相互に接触し合う。
その後、制御回路７２の指令に基づきノズル駆動機構４５は収容箱２２の真下に噴射ノズル２８を位置決めする。噴射ノズル２８の噴射口２９は第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂの合わせ目に向き合わせられる。続いて図９に示されるように、開閉駆動機構３３は制御回路７２の指令に基づき開閉扉２７を開放する。開閉駆動機構３３は最大限に第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂを相互に遠ざける。こうして収容箱２２の開口２６には噴射ノズル２８の噴射口２９が向き合わせられる。
続いて、ノズル駆動機構４５は、制御回路７２の指令に基づき基準線７９ａに沿って噴射ノズル２８すなわち噴射口２９を水平移動させる。こうした水平移動中に、噴射ノズル２８から収容箱２２の内壁面すなわち気化室２３の天井面に向けて液態の硬化促進剤は吹き付けられる。制御回路７２の指令に基づき開閉弁５７、６２は同時に開放される。吹き付けられた硬化促進剤は気化室２３の天井面に付着する。吹き付けの完了後、噴射ノズル２８は、収容箱２２および作業テーブル１６の間に区画される空間から待避する。
このとき、図１０から明らかなように、硬化促進剤の吹き付けは例えば等間隔（間隔ＩＮＴ＝２０ｍｍ）で５回にわたって実施されればよい。こうして硬化促進剤は基準線７９ａに沿って満遍なく吹き付けられることができる。その他、硬化促進剤の吹き付けは水平移動中に持続されてもよい。
吹き付けが完了すると、図１１に示されるように、開閉駆動機構３３は制御回路７２の指令に基づき第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂの間にスリット８１を形成する。スリット幅Ｓは例えば１０ｍｍ程度に設定されればよい。気化室２３の天井面に付着した硬化促進剤は徐々に気化する。こうして気化室２３は気態の硬化促進剤で充満していく。
その後、収容箱２２はウェハー片７６の表面すなわち上向き面から所定の高さＨに位置決めされる。圧力シリンダ２４は、制御回路７２の指令に基づき収容箱２２を上下動させる。ここでは、高さＨは３ｍｍ程度に設定される。このとき、気化室２３内の気態の硬化促進剤はスリット８１から降下する。気態の硬化促進剤は治具７５上の接着剤に降り注がれる。気態の硬化促進剤が接着剤に接触すると、接着剤の硬化は促進される。こういった硬化の促進にあたって、作業テーブル１６ではヒーター１９の働きで４０℃前後の最適硬化温度が確立されてもよい。
その後、第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂは徐々に互いから遠ざかる。したがって、スリット８１スリット幅Ｓすなわち開閉扉２７の開度は徐々に増大していく。第１および第２扉２７ａ、２７ｂの移動は例えば等速度で実現されればよい。ここでは、開口２６の全開までに例えば８０秒程度の時間が設定される。こうしてスリット８１から徐々に開口２６が開放されると、ウェハー片７６同士の間に形成される隙間では長手方向の中央位置から外側に向かって徐々に接着剤は気態の硬化促進剤に曝されることができる。こうして長手方向の中央位置から接着剤の硬化が促進されると、ウェハー片７６同士の間の隙間には確実に接着剤が残存することができる。隙間の外側から接着剤が硬化してしまうと、硬化時の接着剤の収縮に基づき隙間の長手方向中央位置付近では接着剤は目減りしてしまう。ウェハー片７６の表面は部分的に露出してしまう。全開後、開口２６の開放は例えば２０秒程度維持される。
こうして気態の硬化促進剤は接着剤に満遍なく接触する。接着剤は気態の硬化促進剤に満遍なく曝されることから、硬化速度のムラは確実に回避されることができる。接着剤はベース板７７上で均一な広がりを維持することができる。硬化後の接着剤の偏在は確実に防止されることができる。
こうして基準線７９ａに沿って硬化促進剤の供給が完了すると、開閉扉２７は閉鎖される。その後、収容箱２２は一時的に上昇する。収容箱２２は作業テーブル１６の作業面１７から遠ざかる。続いて、作業面１７上の治具７５に対して収容箱２２は再び位置決めされる。ここでは、第１および第２扉部材２７ａ、２７ｂの合わせ目は基準線７９ｂの真上に合わせ込まれる。その後、前述と同様に、治具７５上の接着剤には気態の硬化促進剤が降り注がれる。こうして治具７５上の接着剤は完全に硬化する。
以上のような接着剤硬化装置１１では、例えば作業テーブル１６上の接着剤に対して収容箱２２の開口２６の高さＨや位置が調整されれば、接着剤の硬化速度は制御されることができる。また、気化室２３に吹き付けられる液態の硬化促進剤の吹き付け量が調整されれば、接着剤に降り注ぐ気態の硬化促進剤の降り注ぎ量は制御されることができる。さらに、開閉扉２７の開閉速度が調整されれば、同様に接着剤の硬化速度は制御されることができる。これらの制御要因は、接着剤の種類に応じて変更されればよく、その他、接着剤に組み合わせられる硬化促進剤の種類に応じて変更されればよい。硬化促進剤は接着剤の種類に応じて適宜に選択されればよい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一具体例に係る接着剤硬化装置の構成を概略的に示す一部断面側面図である。
図２は、開閉扉および開閉駆動機構を概略的に示す平面図である。
図３は、テーブル駆動機構の概念を示す作業テーブルおよびテーブル駆動機構の平面図である。
図４は、ノズル駆動機構の概念を示す噴射ノズルおよびノズル駆動機構の平面図である。
図５は、噴射ノズルの空気圧系統を概略的に示す概念図である。
図６は、圧力シリンダの構造を概略的に示す一部断面側面図である。
図７は、接着剤硬化装置の制御系統を概略的に示すブロック図である。
図８は、接着剤で治具に固定されるウェハー片を示す治具の平面図である。
図９は、硬化促進剤の吹き付け時に収容箱および噴射ノズルを概略的に示す接着剤硬化装置の部分側面図である。
図１０は、吹き付けの位置を示す治具の平面図である。
図１１は、作業テーブル上で気態の硬化促進剤に曝される治具上のウェハー片を概略的に示す接着剤硬化装置の部分側面図である。
【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】
2003060030.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2003060030.tif 000015
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