(57)【要約】表面（２ａ）に光ファイバ整列用のＶ溝（３）が形成されているＶ溝基板（２）と、このＶ溝基板（２）のＶ溝（３）の各々に接着固定された複数本の光ファイバ心線（６１）と、これらの光ファイバ心線（６１）の表面に接着固定された押さえ基板（４）とを有する光ファイバアレイ（１）において、Ｖ溝基板（２）、光ファイバ心線（６１）、および押さえ基板（４）を接着固定するにあたって、硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ａ）、およびフィラー（成分Ｂ）を含む接着剤を用いる。この接着剤は、ガラス転移温度が環境試験温度よりもやや低く、かつ、弾性がやや高い。このため、高温高湿条件下においても接着剤に大きな内部応力が発生しない。従って、押さえ基板（４）と接着剤との間に隙間ができないので、水分の侵入に起因する剥離が発生しない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に光ファイバ整列用のＶ溝が形成されているＶ溝基板と、該Ｖ溝基板のＶ溝内に接着固定された光ファイバ心線と、該光ファイバ心線の表面に接着固定された押さえ基板とを有する光ファイバアレイにおいて、
前記Ｖ溝基板、前記光ファイバ心線、および前記押さえ基板を接着固定するにあたって、少なくとも、以下の成分（Ａ）、（Ｂ）
成分（Ａ）：硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物
成分（Ｂ）：フィラー
を含む接着剤を用いたことを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項２】
請求の範囲第１項において、
成分（Ｂ）の配合量が接着剤全体に対して５重量％から５０重量％であることを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項３】
請求の範囲第１項または第２項において、
前記接着剤は、成分（Ａ）として、以下の成分（Ｃ）
成分（Ｃ）：少なくとも硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物を含むことを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項４】
請求の範囲第１項または第２項において、
前記接着剤は、成分（Ａ）として、以下の成分（Ｄ）
成分（Ｄ）：配合成分の段階からＯＨ基を有する樹脂組成物を接着剤全体に対して８重量％以上、含むことを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項５】
請求の範囲第１項または第２項において、
前記接着剤は、成分（Ａ）として、以下の成分（Ｃ）、（Ｄ）
成分（Ｃ）：少なくとも硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物
成分（Ｄ）：配合成分の段階からＯＨ基を有する樹脂組成物
の双方を含み、かつ、
成分（Ｄ）の配合量が接着剤全体に対して８重量％以上であることを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項６】
請求の範囲第４項または第５項において、
成分（Ｄ）の配合量が接着剤全体に対して２５重量％以上であることを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項７】
請求の範囲第３項または第５項において、
成分（Ｃ）は、エポキシ樹脂であることを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項８】
請求の範囲第４項、第５項または第６項において、
成分（Ｄ）は、固形エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ポリブタジエンゴム、およびポリエステル樹脂のうちのいずれかであることを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項９】
請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかにおいて、
前記接着剤は、成分（Ｂ）として、以下の成分（Ｅ）、（Ｆ）
成分（Ｅ）：金属酸化物
成分（Ｆ）：樹脂ビーズ
のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項１０】
請求の範囲第９項において、
成分（Ｅ）は、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、または亜鉛酸化物であることを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項１１】
請求の範囲第９項において、
成分（Ｅ）の平均粒径が１ｎｍから８００ｎｍまでの範囲にあることを特徴とする光ファイバアレイ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光通信などにおいて複数本の光ファイバを光導波素子の光導波路などに結合するために用いられる光ファイバアレイに関するものである。さらに詳しくは、光ファイバアレイにおいて、Ｖ溝基板、光ファイバ心線、および押さえ基板を固定するための接着剤に関するものである。
背景技術
複数本の光ファイバを一定ピッチで整列させる光ファイバの固定構造としては、Ｖ溝基板を用いた光ファイバアレイが知られている。図２に示すように、この光ファイバアレイ１は、表面２ａに光ファイバ整列用のＶ溝３が形成されているＶ溝基板２と、このＶ溝基板２のＶ溝３の各々に接着固定された複数本の光ファイバ心線６１と、これらの光ファイバ心線６１の表面に接着固定されたガラス基板からなる押さえ基板４とを有している。光ファイバ心線６１は、被覆が除去された状態で光ファイバの先端から引き出された状態にある。
この状態で、光ファイバ心線６１は、Ｖ溝３を規定している左右一対の傾斜面３１、３２と、カバーガラス４の接着表面４ａとに内接しており、これらの面によって配列位置が規定されている。また、光ファイバ心線６１は、Ｖ溝３に充填されている接着剤８によってＶ溝３内に接着固定され、押さえ基板４は、接着剤７によって光ファイバ心線６１およびＶ溝基板２に接着固定されている。
このような接着固定を行うにあたって、従来は、例えば、特開平１１−１７０７４号公報に開示されているようなオキセタン化合物のみを樹脂成分として含む封止用樹脂組成物を接着剤７、８として用いられている。
このように構成した光ファイバアレイ１に対しては、例えば、温度が１２１℃、圧力が２ａｔｍの水蒸気飽和雰囲気中に２０時間、放置しても、押さえ基板４が剥離しないなどの耐環境性が求められる。
しかしながら、上記のオキセタン化合物のみを樹脂成分として含む樹脂組成物を接着剤７、８として用いた場合には、硬化した後の密着性が悪く、十分な耐環境性を確保することができないという問題点がある。
また、図４（Ｂ）に示すように、従来は、接着剤７、８のガラス転移温度Ｔｇ（ｇｌａｓｓ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を環境試験温度より高くして耐環境性の向上を図ろうとしているが、このような取り組みでは十分な耐環境性を確保することができない。
そこで、本発明の課題は、接着剤を改良してＶ溝基板とカバーガラスの間の剥離を確実に防止可能な光ファイバアレイを提案することにある。
発明の開示
上記課題を解決するために、本発明では、表面に光ファイバ整列用のＶ溝が形成されているＶ溝基板と、該Ｖ溝基板のＶ溝内に接着固定された光ファイバ心線と、該光ファイバ心線の表面に接着固定された押さえ基板とを有する光ファイバアレイにおいて、前記Ｖ溝基板、前記光ファイバ心線、および前記押さえ基板を接着固定するにあたって、少なくとも、硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ａ）、およびフィラー（成分Ｂ）を含む接着剤を用いたことを特徴とする。
本発明では、Ｖ溝基板、光ファイバ心線、および押さえ基板を接着固定するにあたって、硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ａ）、およびフィラー（成分Ｂ）を含む接着剤を用いたため、ガラス転移温度が環境試験温度よりもやや低く、かつ、弾性がやや高めである。このため、高温条件下においても接着剤に大きな内部応力が発生しない。従って、光ファイバアレイが高温高湿条件下におかれたとき、押さえ基板と接着剤との間に隙間ができないので、水分の侵入に起因する剥離が発生しない。
すなわち、光ファイバアレイが高温高湿条件下におかれたとき、ファイバ心線の上に充填されている接着剤と押さえ基板との間に熱膨張量に大きな差があると、押さえ基板にすべりが発生し、押さえ基板と接着剤との間に僅かな剥離部分が生ずる。この剥離部分に水分が入り込み、それが膨張収縮を繰り返すことにより、押さえ基板が剥離してしまうが、本発明では、押さえ基板のすべりに接着剤が追従できるので、押さえ基板と接着剤との間に隙間が発生しないのである。
また、光ファイバアレイが高温高湿条件下におかれたとき、ファイバ心線の上下に充填されている接着剤の熱膨張量に差があると、光ファイバ心線に押し上げ力が作用し、光ファイバ心線によって押さえ基板が押し上げられて、光ファイバ心線の両側において押さえ基板と接着剤との間に僅かな剥離部分が生ずる。この剥離部分に水分が入り込み、それが膨張収縮を繰り返すことにより、押さえ基板が剥離してしまうが、本発明では、接着剤が光ファイバ心線を押し上げようとする力が極めて小さい。それ故、光ファイバ心線によって押さえ基板が押し上げられることがないので、押さえ基板と接着剤との間に隙間が発生しないのである。
本発明において、成分（Ｂ）の配合量は、接着剤全体に対して５重量％から５０重量％であることが好ましい。
本発明において、前記接着剤は、例えば、成分（Ａ）として、配合の段階でＯＨを有するか否かにかかわらず、少なくとも硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ｃ）を含んでいる。
本発明において、成分（Ａ）として、配合成分の段階でもＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ｄ）を接着剤全体に対して８重量％以上、含む接着剤を用いてもよい。この場合、成分（Ｄ）の配合量が接着剤全体に対して２５重量％以上であることが好ましい。
本発明において、成分（Ａ）として、少なくとも硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ｃ）、および配合成分の段階でＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ｄ）の双方を含み、かつ、成分（Ｄ）を接着剤全体に対して８重量％以上、含む接着剤を用いてもよい。この場合、成分（Ｄ）の配合量が前記接着剤に対して２５重量％以上であることが好ましい。
本発明において、成分（Ｃ）は、例えば、エポキシ樹脂である。
本発明において、成分（Ｄ）は、固形エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ポリブタジエンゴム、ポリエステル樹脂などである。
本発明において、前記接着剤は、成分（Ｂ）として、平均粒径が１ｎｍから８００ｎｍまでの範囲、好ましくは１ｎｍから４００ｎｍまでの範囲にある金属酸化物（成分Ｅ）、あるいは樹脂ビーズ（成分Ｆ）のうちの少なくとも一方を含んでいる。ここで、成分（Ｅ）は、例えば、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物などである。
発明の実施の形態
図面を参照して、本発明を適用した光ファイバアレイを説明する。
（光ファイバアレイの構造）
図１および図２に示すように、光ファイバアレイ１は、表面２ａに光ファイバ整列用のＶ溝３が形成されているＶ溝基板２と、このＶ溝基板２のＶ溝３の各々に接着固定された複数本の光ファイバ心線６１と、これらの光ファイバ心線６１の表面に接着固定されたガラス基板からなる押さえ基板４とを有し、光ファイバ心線６１は、光ファイバ６の先端６ａから被覆が除去された状態でＶ溝３に収容されている。光ファイバ心線６１はコアおよびクラッドから構成される円形断面のものである。
図２から分かるように、各光ファイバ心線６１は、Ｖ溝３を規定している左右一対の傾斜面３１、３２と、カバーガラス４の接着表面４ａに内接しており、これらの面によって配列位置が規定されている。従って、光ファイバ心線６１がＶ溝３の表面、すなわちＶ溝基板２の表面２ａから突出するように、Ｖ溝３の大きさが設定されている。
ここで、押さえ基板４は、接着剤７によってＶ溝基板２の表面２ａ、および各光ファイバ心線６１に接着固定されている。
また、各Ｖ溝３に収容されている光ファイバ心線６１は、Ｖ溝３に充填されている接着剤８によってＶ溝３内に接着固定されている。Ｖ溝３内の接着剤８は、左右一対の傾斜面３１、３２と光ファイバ心線６１の下側外周面部分とによって囲まれている底側接着剤部分８ａと、光ファイバ心線７の上側で接着剤７に連続している左右の上側接着剤部分８ｄとを含んでいる。
このような接着固定を行うにあたって、接着剤７、８は、異なる種類のものを用いてもよいし、同一種類のものを用いてもよい。また、接着剤７、８として同一種類のものを用いる場合には、光ファイバ心線６１の接着固定と、押さえ基板４の接着固定とを各々、別の工程で行ってもよいし、光ファイバ心線６１の接着固定と、押さえ基板４の接着固定とを同時に行ってもよい。
再び図１において、Ｖ溝基板２の後端部分は、カバーガラス４の後端面４ｂよりも後方に延びており、この延長部分２ｂの表面には各光ファイバ６の先端部分６ｂが乗っている。また、光ファイバ６の先端部分６ａから引き出されてＶ溝３に収容されている光ファイバ心線６１の露出部分６１ａが位置している。これら先端部分６ｂおよび露出部分６１ａは、接着剤被覆層９によって覆われている。本例では、接着剤被覆層９が、カバーガラス後端面４ｂから光ファイバ先端部分６ｂに亘って形成されている。また、カバーガラス後端面４ｂの位置における被覆厚さは、当該カバーガラス４の厚さのほぼ半分とされている。すなわち、当該後端面４ｂの厚さ方向の寸法のほぼ半分とされている。
（光ファイバアレイの別の構造）
光ファイバアレイ１は、図３に示すように構成される場合もある。
ここに示す光ファイバアレイ１も、図２に示したものと同様、各光ファイバ心線６１は、Ｖ溝３を規定している左右一対の傾斜面３１、３２と、カバーガラス４の接着表面４ａに内接しており、これらの面によって配列位置が規定されている。
ここに示す光ファイバアレイ１でも、押さえ基板４は、接着剤７によってＶ溝基板２の表面２ａ、および各光ファイバ心線６１に接着固定されている。
また、各Ｖ溝３に収容されている光ファイバ心線６１は、Ｖ溝３に充填されている接着剤８によってＶ溝内に接着固定されている。Ｖ溝３内の接着剤８は、左右一対の傾斜面３１、３２と光ファイバ心線６１の下側外周面部分とによって囲まれている底側接着剤部分８ａと、傾斜面３１、３２および光ファイバ心線７の上側に充填されて接着剤７に連続している左右の上側接着剤部分８ｂ、８ｃとを含んでいる。
このような接着固定を行うにあたって、接着剤７、８は、異なる種類のものを用いてもよいし、同一種類のものを用いてもよい。また、接着剤７、８として同一種類のものを用いる場合には、光ファイバ心線６１の接着固定と、押さえ基板４の接着固定とを各々、別の工程で行ってもよいし、光ファイバ心線６１の接着固定と、押さえ基板４の接着固定とを同時に行ってもよい。
ここで、光ファイバ心線６１の外周面上端６１ａはＶ溝基板２の表面２ａから、以下に示す量だけ突出するように、Ｖ溝３の大きさが設定されている。すなわち、本例における突出量ＴＡと、Ｖ溝の底３ａから光ファイバ心線６１の外周面下端６１ｂまでの距離ＴＨとの比（＝ＴＡ／ＴＲ）は、約０．５〜約０．８の範囲内の値に設定されている。
このように設定すると、光ファイバアレイ１において、接着剤７、８の熱膨張量の差を圧縮できるので、光ファイバ心線６１に作用する接着剤８の熱膨張に起因する押し上げ力を低減できる。
（接着剤の構成）
このような構成の光ファイバアレイ１を構成するにあたって、本発明では、接着剤７、８として、少なくとも、以下の成分（Ａ）、（Ｂ）
成分（Ａ）：硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物
成分（Ｂ）：フィラー
を含む接着剤を用いる。
ここで、成分（Ａ）は、配合成分がＯＨ基を有するか否かに関わらず、少なくとも硬化後にはＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ｃ）、または、配合成分の段階からＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ｄ）である。
また、本発明に係る接着剤は、以下の３つのタイプ
第１のタイプ
成分（Ａ）として、成分（Ｃ）を含む樹脂組成物
第２のタイプ
成分（Ａ）として、成分（Ｄ）を含む樹脂組成物
第３のタイプ
成分（Ａ）として、成分（Ｃ）、（Ｄ）の双方を含む樹脂組成物
として構成される。
成分（Ｃ）としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂などを用いることができる。
成分（Ｄ）としては、固形エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ポリブタジエンゴム、ポリエステル樹脂などを用いることができる。
成分（Ｂ）としては、平均粒径が１から８００ｎｍ、好ましくは１ｎｍから４００ｎｍまでの範囲にある金属酸化物（成分Ｅ）、あるいは樹脂ビーズ（成分Ｆ）を用いることができる。成分（Ｅ）は、例えば、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物などである。
次に、本発明に係る接着剤を用いて光ファイバアレイを構成した場合の耐熱性、耐湿性などの耐環境性を検討するにあたって、本願発明者は、以下の評価を行った。
まず、表１〜表５に示す実施例１〜３１の接着剤、および比較例１〜２５の接着剤を調製した後、これらの接着剤を縦２５ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍのガラス板に塗布する。次に、このガラス板に縦２７．５ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ１．５ｍｍのガラス板を貼り合わた後、接着剤を硬化させて試験片を作製する。次に、これらの試験片をプレッシャークッカー試験機内で、温度が１２１℃、圧力が２ａｔｍの水蒸気飽和雰囲気中に２０時間、放置し、その後の外観を確認する試験を行った。この試験の結果において、接着部分で剥離が無かった場合には密着性が良好であるとして、表１〜５に○を付し、接着部分で剥離が有った場合には密着性が悪いとして、表１〜５に×を付した。
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表１〜５に示す各接着剤に用いた各材料と、前記の成分（Ａ）〜（Ｅ）との対応は、以下のとおりである。
成分（Ａ）としての成分（Ｃ）
（成分１）  ビスフェノール型エポキシ樹脂
（成分２）  １，６ヘキサンジオールジグリシジルエーテル
（成分３）  （３’，４’−エポキシシクロヘキサン）メチル３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
（成分４）  イプシロン−カプロラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキシルメチル３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
成分（Ａ）としての成分（Ｄ）
（成分５）  ３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン
（成分６）  固形エポキシ樹脂
（成分７）  エポキシ化ポリブタジエン
成分（Ｂ）としての成分（Ｅ）
（成分８）  二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）
その他の成分
（成分９）  ３−エチル−３−フェノキシメチルオキセタン
（成分１０）  １，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン
（成分１１）  ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル
カップリング剤
硬化剤
（成分１２）  メチルテトラヒドロ無水フタル酸
（成分１３）  変性脂肪族ポリアミン
（成分１４）  ２−エチル−４−メチルイミダゾール
（成分１５）  テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート−［メチル−４−フェニル（メチル−１−エチル）−４−フェニル］−ヨードニウム
従って、表１〜３に示す本発明の実施例に係る接着剤のうち、実施例１８〜３１は、第１のタイプに属する。また、実施例６〜８、実施例１２〜１４は、第２のタイプに属する。さらに、実施例１〜５、実施例９〜１１、実施例１５〜１７は、第３のタイプに属する。
これに対して、比較例１〜１４は、フィラーを配合しない組成である。また、比較例１６〜２１は、第２のタイプに対する比較例であり、比較例１５は、第３のタイプに対する比較例である。
このような接着剤を用いた場合における耐環境性をプレッシャー・クッカー試験での剥離有無で評価した結果、表１〜３に示すように、本発明に係る実施例１〜３１では、いずれにおいても剥離などの問題が発生せず、高い耐環境性能を得ることができる。
その理由は、実施例１〜３１の接着剤では、図４（Ａ）に示すように、ガラス転移温度Ｔｇが環境試験温度よりもやや低く、かつ、弾性がやや高い。このため、高温高湿条件下においても接着剤に大きな内部応力が発生しない。従って、押さえ基板と接着剤との間に隙間ができないので、水分の侵入に起因する剥離が発生しないのである。
これに対して、比較例１〜１４では、フィラーを配合していないことに起因して剥離が発生している。また、比較例１６〜２１、および比較例１５はそれぞれ、第２のタイプ、および第３のタイプに対する比較例であるが、成分（Ｄ）の配合量が少ないことに起因して剥離が発生している。
なお、本願発明者が表１〜表５に示す組成以外についても種々検討した結果、成分（Ａ）として、成分（Ｄ）を含む第２のタイプの接着剤、および成分（Ｃ）、（Ｄ）を含む第３のタイプの接着剤の場合には、成分（Ｄ）の配合量が、接着剤全体に対して８重量％以上が必要で、好ましくは、２５重量％以上であることが好ましい。
また、フィラー（Ｂ）としては、成分（Ｅ）としての金属酸化物の他、樹脂ビーズ（成分Ｆ）を用いてもよい。いずれの種類のフィラーを用いる場合でも、フィラーの配合量は、接着剤全体に対して５重量％から５０重量％であることが好ましく、フィラーの配合量が接着剤全体に対して５重量％未満ではその効果が小さく、かつ、５０重量％を越えると粘性が高くなりすぎて扱いにくくなる。
（その他の実施の形態）
なお、光ファイバアレイにおけるＶ溝基板と押さえ基板との間の剥離を防止するためには、これらの間の接着強度を高めることが望ましい。接着強度を高めるためには、Ｖ溝基板の表面および押さえ板におけるＶ溝基板との接着面のうちの少なくとも一方の面を梨地面とすればよい。例えば、研削加工、ショットピーニング、またはショットブラストによって梨地面を付けることができる。このように接着される面を梨地面とすると、接着剤の濡れ性が良くなり、また、硬化した接着剤と梨地面との間の機械的係合によるアンカー効果を期待できる。この結果、Ｖ溝基板と押さえ板の接着強度を高めることができ、これらが剥離しにくい光ファイバアレイを実現できる。
また、梨地面とすることに加えて、Ｖ溝基板の表面、押さえ基板におけるＶ溝基板との接合面、光ファイバ心線外周面のうちの少なくとも一つの面を、金コーティングまたは放電プラズマ加工を施すことにより、凹凸面としてもよい。このようにすれば、接着される面にマイナスイオンが帯電し、また、微細なデンプルが多数形成されるので、接着剤の濡れ性が良くなり、接着強度を高めることができる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明では、Ｖ溝基板、光ファイバ心線、および押さえ基板を接着固定するにあたって、硬化後にＯＨ基を有する樹脂組成物（成分Ａ）、およびフィラー（成分Ｂ）を含む接着剤を用いたため、ガラス転移温度が環境試験温度よりもやや低く、かつ、弾性がやや高い。このため、高温高湿条件下においても接着剤に大きな内部応力が発生しない。従って、押さえ基板と接着剤との間に隙間ができないので、水分の侵入に起因する剥離が発生しない。
【図面の簡単な説明】
図１は、光ファイバアレイを光ファイバ心線に沿って切断したときの縦断面図である。
図２は、光ファイバアレイを光ファイバ心線に直交する方向で切断したときの縦断面図である。
図３は、別の光ファイバアレイを光ファイバ心線に直交する方向で切断したときの縦断面図である。
図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の光ファイバアレイで用いた接着剤、および従来の光ファイバアレイで用いた接着剤の特徴を示す説明図である。
［符号の説明］
１      光ファイバアレイ
２      Ｖ溝基板
３      Ｖ溝
４      押さえ基板
６      光ファイバ
６１    光ファイバ心線
７、８  接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2003087911.tif 000013
2003087911.tif 000014
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