(57)【要約】【課題】歩留まりの向上を図ることができる放射線検出器及びその製造方法を提供することである。【解決手段】実施形態に係る放射線検出器は、基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、を有するアレイ基板と、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記シンチレータ層を覆うように設けられた反射層と、前記反射層を囲むように設けられ、前記反射層の高さ以上の高さを有する壁体と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、を有するアレイ基板と、
前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、
前記シンチレータ層を覆うように設けられた反射層と、
前記反射層を囲むように設けられ、前記反射層の高さ以上の高さを有する壁体と、
を備えた放射線検出器。
【請求項２】
周縁近傍が前記壁体の上面に接合された防湿体をさらに備えた請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
複数の光電変換素子を有するアレイ基板の上に、枠状の壁体を設ける工程と、
前記枠状の壁体の内側に放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を設ける工程と、
前記シンチレータ層を覆う反射層を設ける工程と、
を備え、
前記枠状の壁体を設ける工程において、前記反射層の高さ以上の高さを有する前記壁体が設けられる放射線検出器の製造方法。
【請求項４】
前記反射層を設ける工程において、光散乱性粒子を含む粘性液体が前記枠状の壁体の内側に流し込まれる請求項３記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項５】
前記反射層を設ける工程において、脱泡された前記粘性液体が前記枠状の壁体の内側に流し込まれる請求項４記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項６】
前記壁体の上面に防湿体の周縁近傍を接合する工程をさらに備えた請求項３〜５のいずれか１つに記載の放射線検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線検出器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線検出器の一例にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器においては、Ｘ線をシンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換し、この蛍光をアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)フォトダイオード、あるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子を用いて信号電荷に変換することでＸ線画像を取得している。  
シンチレータ層は、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）：Ｔｌ（タリウム）やＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウム）などからなり、複数の光電変換素子が配列されたアレイ基板上に設けられている。    
また、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、シンチレータ層の上に反射層が設けられている。  
また、シンチレータ層と反射層は、水蒸気などに起因する特性の劣化を抑制するために外部雰囲気から隔離する必要がある。特に、シンチレータ層が、ＣｓＩ：ＴｌやＣｓＩ：Ｎａなどからなる場合には、湿度などによる特性劣化が大きくなるおそれがある。  
そのため、例えば、シンチレータ層と反射層を覆うハット形状の防湿体が設けられている。  
ここで、シンチレータ層は、例えば、真空蒸着法を用いて形成する。  
反射層は、例えば、ディスペンサー装置を用いて、酸化チタン粒子とバインダー材料と有機溶剤とを混合した粘性液体をシンチレータ層上に塗布し、粘性液体中の有機溶剤を揮発させることで形成する。  
この場合、シンチレータ層を蒸着する際に用いる金属製のマスクがアレイ基板の表面に直接触れると、例えば、アレイ基板にパターニングされている配線が断線するおそれがある。配線が断線すれば、正常なＸ線画像が取得できなくなるおそれがある。  
また、ディスペンサー装置を用いて粘性液体を塗布する際に、気泡が含まれた粘性液体が吐出されたり、空気が巻き込まれたりして塗布された粘性液体中、ひいては反射層中に気泡が発生するおそれがある。反射層中に気泡が発生すれば、気泡がＸ線画像に写り、正常なＸ線画像が取得できなくなるおそれがある。  
すなわち、アレイ基板に損傷が生じたり、反射層中に気泡が生じたりすると、その程度によっては製品不良となり、歩留まりが低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２８０２３号公報
【特許文献２】特開２０００−２８４０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、歩留まりの向上を図ることができる放射線検出器及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る放射線検出器は、基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換素子と、を有するアレイ基板と、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記シンチレータ層を覆うように設けられた反射層と、前記反射層を囲むように設けられ、前記反射層の高さ以上の高さを有する壁体と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
【図２】Ｘ線検出器１の模式断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、Ｘ線検出器１の製造方法を例示するための模式工程断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、Ｘ線検出器１の製造方法を例示するための模式工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
【０００８】
[第１の実施形態]  
まず、第１の実施形態に係るＸ線検出器１について例示をする。  
図１は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。  
なお、煩雑となるのを避けるために、図１においては、反射層６、防湿体７、接合層８、壁体９などを省いて描いている。  
図２は、Ｘ線検出器１の模式断面図である。  
なお、煩雑となるのを避けるために、図２においては、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、信号処理部３、画像伝送部４などを省いて描いている。  
放射線検出器であるＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。Ｘ線検出器１は、例えば、一般医療用途などに用いることができる。ただし、Ｘ線検出器１の用途は、一般医療用途に限定されるわけではない。
【０００９】
図１および図２に示すように、Ｘ線検出器１には、アレイ基板２、信号処理部３、画像伝送部４、シンチレータ層５、反射層６、防湿体７、接合層８、および壁体９が設けられている。  
アレイ基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、および保護層２ｆを有する。
【００１０】
基板２ａは、板状を呈し、無アルカリガラスなどの透光性材料から形成されている。  
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の表面に複数設けられている。  
光電変換部２ｂは、矩形状を呈し、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とで画された領域に設けられている。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。  
なお、１つの光電変換部２ｂは、１つの画素（pixel）に対応する。
【００１１】
複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２が設けられている。  
また、光電変換素子２ｂ１において変換した信号電荷を蓄積する図示しない蓄積キャパシタを設けることができる。図示しない蓄積キャパシタは、例えば、矩形平板状を呈し、各薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が図示しない蓄積キャパシタを兼ねることができる。
【００１２】
光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。  
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蛍光が光電変換素子２ｂ１に入射することで生じた電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。薄膜トランジスタ２ｂ２は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料を含むものとすることができる。薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有している。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極は、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極は、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極は、対応する光電変換素子２ｂ１と図示しない蓄積キャパシタとに電気的に接続される。
【００１３】
制御ライン２ｃ１は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、第１の方向（例えば、行方向）に延びている。  
複数の制御ライン２ｃ１は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド２ｄ１には、フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた図示しない制御回路とそれぞれ電気的に接続されている。
【００１４】
データライン２ｃ２は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。データライン２ｃ２は、第１の方向に直交する第２の方向（例えば、列方向）に延びている。  
複数のデータライン２ｃ２は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ２とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド２ｄ２には、フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた図示しない増幅・変換回路とそれぞれ電気的に接続されている。  
保護層２ｆは、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２を覆うように設けられている。  
保護層２ｆは、窒化ケイ素（ＳｉＮ）やアクリル系樹脂などの絶縁性材料から形成することができる。
【００１５】
信号処理部３は、基板２ａの、光電変換部２ｂが設けられる側とは反対側に設けられている。  
信号処理部３には、図示しない制御回路と、図示しない増幅・変換回路とが設けられている。  
図示しない制御回路は、各薄膜トランジスタ２ｂ２の動作、すなわちオン状態およびオフ状態を制御する。例えば、図示しない制御回路は、フレキシブルプリント基板２ｅ１と配線パッド２ｄ１と制御ライン２ｃ１とを介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次印加する。制御ライン２ｃ１に印加された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２が受信できるようになる。
【００１６】
図示しない増幅・変換回路は、例えば、複数の電荷増幅器、並列／直列変換器、およびアナログ−デジタル変換器を有している。  
複数の電荷増幅器は、各データライン２ｃ２にそれぞれ電気的に接続されている。  
複数の並列／直列変換器は、複数の電荷増幅器にそれぞれ電気的に接続されている。  
複数のアナログ−デジタル変換器は、複数の並列／直列変換器にそれぞれ電気的に接続されている。  
図示しない複数の電荷増幅器は、データライン２ｃ２と配線パッド２ｄ２とフレキシブルプリント基板２ｅ２とを介して、各光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２を順次受信する。
【００１７】
そして、図示しない複数の電荷増幅器は、受信した画像データ信号Ｓ２を順次増幅する。
図示しない複数の並列／直列変換器は、増幅された画像データ信号Ｓ２を順次直列信号に変換する。  
図示しない複数のアナログ−デジタル変換器は、直列信号に変換された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換する。
【００１８】
画像伝送部４は、配線４ａを介して、信号処理部３の図示しない増幅・変換回路と電気的に接続されている。なお、画像伝送部４は、信号処理部３と一体化されていてもよい。  画像伝送部４は、図示しない複数のアナログ−デジタル変換器によりデジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいて、Ｘ線画像を構成する。構成されたＸ線画像のデータは、画像伝送部４から外部の機器に向けて出力される。
【００１９】
シンチレータ層５は、複数の光電変換素子２ｂ１の上に設けられ、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換する。  
シンチレータ層５は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）などを用いて形成することができる。
【００２０】
シンチレータ層５は、柱状結晶の集合体となっている。  
柱状結晶の集合体からなるシンチレータ層５は、例えば、真空蒸着法などを用いて形成することができる。  
シンチレータ層５の厚み寸法は、例えば、６００μｍ程度とすることができる。柱状結晶の柱（ピラー）の太さ寸法は、例えば、最表面で８μｍ〜１２μｍ程度とすることができる。  
なお、シンチレータ層５の形成に関する詳細は後述する。
【００２１】
反射層６は、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために設けられている。すなわち、反射層６は、シンチレータ層５において生じた蛍光のうち、光電変換部２ｂが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部２ｂに向かうようにする。  
反射層６は、枠状の壁体９の内側に設けられている。
【００２２】
反射層６は、シンチレータ層５を覆っている。  
反射層６は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）などからなる光散乱性粒子を含む樹脂から形成することができる。  
また、反射層６を透湿係数の小さい樹脂などから形成すれば、防湿体７を省略することもできる。  
なお、反射層６の形成に関する詳細は後述する。
【００２３】
防湿体７は、空気中に含まれる水蒸気により、反射層６の特性やシンチレータ層５の特性が劣化するのを抑制するために設けられている。  
防湿体７は、反射層６の上方を覆っている。この場合、防湿体７と反射層６の上面が接触するようにしてもよいし、防湿体７と反射層６の上面との間に隙間があってもよい。  
例えば、大気圧よりも減圧された環境において、防湿体７と、壁体９の上面とを接合すれば、大気圧により防湿体７と反射層６の上面が接触するようにすることができる。  
防湿体７の周縁近傍は、壁体９の上面に接合されている。
【００２４】
防湿体７は、膜状または箔状または薄板状を呈している。  
防湿体７は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。  
防湿体７は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、あるいは、樹脂膜と無機材料（アルミニウムやアルミニウム合金などの金属、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３などのセラミック系材料）からなる膜とが積層された低透湿防湿膜（水蒸気バリアフィルム）などから形成することができる。  
この場合、実効的な透湿係数がほとんどゼロであるアルミニウムやアルミニウム合金などを用いて防湿体７を形成すれば、防湿体７を透過する水蒸気をほぼ完全になくすことができる。
【００２５】
また、防湿体７の厚み寸法は、Ｘ線の吸収や剛性などを考慮して決定することができる。この場合、防湿体７の厚み寸法を大きくしすぎるとＸ線の吸収が大きくなりすぎる。防湿体７の厚み寸法を小さくしすぎると剛性が低下して破損しやすくなる。  
防湿体７は、例えば、厚み寸法が０．１ｍｍのアルミニウム箔を用いて形成することができる。
【００２６】
接合層８は、防湿体７と、壁体９の上面との間に設けられ、防湿体７の周縁近傍と壁体９とを接合している。  
接合層８は、例えば、エポキシ系接着剤などが硬化することで形成されたものとすることができる。
【００２７】
壁体９は、枠状を呈している。壁体９は、反射層６を囲むように設けられている。
壁体９は、シンチレータ層５を覆う反射層６の高さ以上の高さを有する。  
すなわち、「壁体９の高さＨ≧反射層６の高さｈ」となっている。  
壁体９は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。  
壁体９は、例えば、フィラー材を含む樹脂から形成することもできる。
【００２８】
この場合、フィラー材は、例えば、タルク（滑石：Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）などから形成されたものとすることができる。  
タルクなどからなるフィラー材の添加量は、５０重量％以上とすることができる。  
壁体９は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属から形成することができる。
【００２９】
後述するように、壁体９を設けるようにすれば、シンチレータ層５を蒸着する際に用いるマスク１００（上部マスク１００ｂ）がアレイ基板２の表面に直接触れないようにすることができる。  
また、壁体９を設けるようにすれば、十分に脱泡させた粘性液体を、空気が巻き込まれないように徐々に流し込むことができるので、反射層６中に気泡が発生するのを抑制することができる。  
そのため、Ｘ線検出器１の歩留まりの向上を図ることができる。  
また、壁体９を設けるようにすれば、壁体９の上面に防湿体７を接合することができるので、壁体９の外側に防湿体７を接合するためのスペースを設ける必要がなくなる。  
そのため、Ｘ線検出器１の小型化や軽量化などを図ることもできる。
【００３０】
[第２の実施形態]  
次に、第２の実施形態に係るＸ線検出器の製造方法について例示をする。  
図３（ａ）〜（ｃ）、および図４（ａ）〜（ｃ）は、Ｘ線検出器１の製造方法を例示するための模式工程断面図である。  
まず、アレイ基板２を作成する。  
アレイ基板２は、例えば、基板２ａの上に光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２、および保護層２ｆなどを順次形成することで作成することができる。  
アレイ基板２は、例えば、半導体製造プロセスを用いて作成することができる。
【００３１】
次に、図３（ａ）に示すように、複数の光電変換素子２ｂ１を有するアレイ基板２の上に、枠状の壁体９を設ける。  
壁体９は、シンチレータ層５が形成される領域（例えば、有効画素エリア）の周囲を囲むように設ける。  
壁体９は、例えば、フィラー材が添加された樹脂（例えば、タルクからなるフィラー材が添加されたエポキシ系樹脂など）をシンチレータ層５が形成される領域の周囲に塗布し、これを硬化させることで形成することができる。  
なお、フィラー材が添加された樹脂の塗布は、例えば、ディスペンサー装置などを用いて行うことができる。  
また、金属や樹脂などからなる枠状の壁体９をアレイ基板２の上に接着することもできる。  
金属や樹脂などからなる板状の部材をアレイ基板２の上に接着することで壁体９を形成することもできる。  
この場合、反射層６の高さ以上の高さを有する壁体９が設けられる。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、壁体９が設けられたアレイ基板２にマスク１００を取り付ける。  
マスク１００は、例えば、アレイ基板２の、壁体９が設けられた側とは反対側を覆う下部マスク１００ａと、アレイ基板２の壁体９が設けられた側を覆う上部マスク１００ｂとを有するものとすることができる。  
上部マスク１００ｂの中央部分には、開口部１００ｂ１が設けられている。  
開口部１００ｂ１は、壁体９の内側の領域を露出させる。  
上部マスク１００ｂは、壁体９の上面を覆っている。  
マスク１００を取り付ければ、シンチレータ層５が形成される領域を露出させるとともに、シンチレータ層５が形成される領域以外の領域を覆い隠すことができる。  
下部マスク１００ａおよび上部マスク１００ｂは、例えば、金属から形成することができる。  
壁体９を設けるようにすれば、マスク１００（上部マスク１００ｂ）がアレイ基板２の表面に直接触れないようにすることができる。  
そのため、アレイ基板２上に形成されている要素が破損するのを防止することができるので、Ｘ線検出器１の歩留まりの向上を図ることができる。
【００３３】
次に、図３（ｃ）に示すように、枠状の壁体９の内側に放射線を蛍光に変換するシンチレータ層５を設ける。  
例えば、ヨウ化セシウム：タリウムからなり、厚み寸法が６００μｍ程度のシンチレータ層５を形成する。  
シンチレータ層５は、例えば、真空蒸着法を用いて形成することができる。  
この際、マスク１００が取り付けられているため、壁体９の内側にシンチレータ層５を形成することができる。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、マスク１００を取り外す。  
次に、図４（ｂ）に示すように、枠状の壁体９の内側にシンチレータ層５を覆う反射層６を設ける。  
例えば、反射層６は、酸化チタン（ＴｉＯ２）などからなる光散乱性粒子と、樹脂などのバインダー材料と、有機溶剤などの溶媒とを混合した粘性液体を作成し、粘性液体を枠状の壁体９の内側に流し込み、溶媒の揮発と硬化を行うことで形成することができる。  
この際、粘性液体が壁体９の上面を超えて外部に漏れ出ないようにする。  
また、粘性液体がシンチレータ層５を覆うようにする。  
流し込む前の粘性液体は、十分に脱泡させた状態にする。また、粘性液体を流し込む際は、気泡が入らないように徐々に流し込む。この様にすれば、反射層６中に気泡が発生するのを抑制することができる。そのため、Ｘ線検出器１の歩留まりの向上を図ることができる。
【００３５】
次に、図４（ｃ）に示すように、壁体９の上面に防湿体７の周縁近傍を接合する。  
例えば、壁体９の上面にエポキシ系接着剤を塗布し、エポキシ系接着剤の上に防湿体７を載せ、エポキシ系接着剤を硬化させて接合層８を形成するとともに、防湿体７と、壁体９の上面とを接合する。  
この場合、大気圧よりも減圧された環境において、防湿体７と、壁体９の上面とを接合すれば、大気圧により防湿体７と反射層６の上面が接触するようにすることができる。  
壁体９を設けるようにすれば、壁体９の上面に防湿体７を接合することができるので、壁体９の外側に防湿体７を接合するためのスペースを設ける必要がなくなる。  
そのため、Ｘ線検出器１の小型化や軽量化などを図ることができる。
【００３６】
次に、フレキシブルプリント基板２ｅ１、２ｅ２を介して、アレイ基板２と信号処理部３を電気的に接続する。  
また、配線４ａを介して、信号処理部３と画像伝送部４を電気的に接続する。  
その他、回路部品などを適宜実装する。
【００３７】
次に、図示しない筐体の内部にアレイ基板２、信号処理部３、画像伝送部４などを格納する。  
そして、必要に応じて、光電変換素子２ｂ１の異常や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、Ｘ線画像試験、高温高湿試験、冷熱サイクル試験などを行う。  
以上のようにして、Ｘ線検出器１を製造することができる。
【００３８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  Ｘ線検出器、２  アレイ基板、５  シンチレータ層、６  反射層、７  防湿体、８  接合層、９  壁体、１００  マスク、１００ａ  下部マスク、１００ｂ  上部マスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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