(57)【要約】  本発明は、基板の縁端部に取り付けられる少なくとも１つのＬＥＤを有する発光装置に関する。前記基板は、前記基板の主表面に平行な面内に延在し、前記発光装置が取り付けられるＰＣＢ上の回路に前記ＬＥＤを接続することが出来る平面導体を有する。前記導体のうちの少なくとも１つは、第１及び第２表面の間の面内に延在する、即ち、前記表面のうちの１つの下に埋設される。これは、この種の発光装置を高密度実装することを可能にする。本発明はまた、このような照明装置を製造する方法にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板であって、第１及び第２主表面と、前記基板の縁端部に取り付けられる少なくとも１つの発光ダイオードと、前記第１及び第２表面に平行に延在し、前記ダイオードに接続される陰極導体及び陽極導体とを持つ平面基板を有する照明装置であって、前記基板が多層基板であり、前記陰極導体及び前記陽極導体のうちの少なくとも１つが、前記第１及び第２主表面の間の面内に延在する照明装置。
【請求項２】
前記陰極導体と前記陽極導体との両方が、第１及び第２主表面の間の別々の面内に延在する請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記陽極導体及び前記陰極導体から絶縁された少なくとも１つの金属熱導体が、第１及び第２主表面と平行な面内に延在する請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記熱導体が、前記多層基板を越えて延在する請求項３に記載の照明装置。 
【請求項５】
前記熱導体の、前記多層基板を越えて延在する部分を覆う、通気穴付きハウジングを更に有する請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記多層基板の前記縁端部に取り付けられる複数の発光ダイオードを有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
少なくとも２つの積み重ねられる多層基板であって、各々が、前記多層基板に取り付けられる少なくとも１つの発光ダイオードを持つ少なくとも２つの積み重ねられる多層基板を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光ダイオードを有する前記縁端部において前記基板に取り付けられるコリメータ装置を有する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記コリメータが、前記縁端部の近くで、前記基板の前記表面において金属領域にはんだ付けされる請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２主表面の間の面内に延在する前記導体が、前記多層基板内の副層を貫いて延在するめっきされた貫通孔に接続され、前記めっきされた貫通孔が、前記縁端部において、前記めっきされた貫通孔の内面を露出させるよう切断される請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置。 
【請求項１１】
照明装置を製造する方法であって、
ａ）第１及び第２主表面と、前記第１及び第２表面に平行に延在する少なくとも第１及び第２の導体とを持つ平面多層基板であって、前記第１及び第２の導体のうちの少なくとも１つが、前記第１及び第２主表面の間の面内に延在する埋設導体である平面多層基板を用いるステップと、 
ｂ）前記埋設導体の端面が露出されるようにして前記基板の縁端部を形成するよう、前記基板を切断するステップと、 
ｃ）前記基板の前記縁端部に少なくとも１つの発光ダイオードを取り付けるステップと、
ｄ）前記端面に前記ダイオードを接続するステップとを有する照明装置を製造する方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２主表面の間の前記面内に延在する前記導体が、前記多層基板内の副層を貫いて延在するめっきされた貫通孔に接続され、前記めっきされた貫通孔が、ステップｂ）において、前記めっきされた貫通孔の内面が前記導体の前記端面の拡張部を構成するように、前記縁端部において、前記めっきされた貫通孔の前記内面を露出させるよう、端から端まで切断される請求項１１に記載の照明装置を製造する方法。
【請求項１３】
前記めっきされた貫通孔が、前記第１及び第２主表面の間の前記面内に延在する少なくとも２つの導体に接続される長形の孔であり、前記方法が、ステップｂ）の後に、前記少なくとも２つの導体に接続される表面セグメントを電気的に切り離すよう細長い前記孔の前記内面を切削するステップを更に有する請求項１２に記載の照明装置を製造する方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面基板であって、第１及び第２主表面と、前記基板の縁端部に取り付けられる少なくとも１つの発光ダイオードと、前記第１及び第２表面に平行に延在し、前記ダイオードに接続される陰極導体及び陽極導体とを持つ平面基板を有する照明装置に関する。更に、本発明は、このような装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ用のこのような装置は、米国特許公報第4,016,449, A号に開示されている。そこでは、ダイオードは、「ＬＥＤカード」を形成する基板の縁端部に取り付けられる。ＬＥＤカードを形成する、開示されている照明装置は、例えばはんだ付けによって、ベース基板（base substrate）又はプリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられてもよく、従って、ＰＣＢに垂直に延在する。この装置は、ＬＥＤカード内にダイオードを高密度実装(dense packing)することを可能にする。更に、ＬＥＤによって生成される熱は、ベースＰＣＢから離れたところで放出されることから、この熱の放散は多少容易になる。
【０００３】
しかしながら、カード内にＬＥＤを高密度実装することは可能になるとしても、ＬＥＤカードを高密度実装することは可能にならない。なぜなら、導体、及び平面導体とＬＥＤとを接続する結合リード線が、ＬＥＤカード基板の表面に露出しているからである。これらの表面に絶縁コーティングを施すのは可能だと思われるが、これは、付加的な製造ステップによって製造コストを増大させる。考えうる、ＬＥＤカードの縁端部に折り重ねられ得る可撓性絶縁ホイルの使用にも同じことが当てはまる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それ故、本発明の目的は、構成要素をより高密度に実装することを可能にする、冒頭に言及した種類の照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に記載の照明装置及び請求項１１に記載の方法によって達成される。
【０００６】
より詳細には、第１の態様によれば、本発明は、平面基板であって、第１及び第２主表面と、前記基板の縁端部に取り付けられる少なくとも１つの発光ダイオードと、前記第１及び第２表面に平行に延在し、前記ダイオードに接続される陰極導体及び陽極導体とを持つ平面基板を有する照明装置であって、前記基板が多層基板であり、前記陰極導体及び前記陽極導体のうちの少なくとも１つが、前記第１及び第２主表面の間の面内に延在する照明装置に関する。これは、前記照明装置を、同種の他の照明装置などの他の構成要素の近傍に配置することを可能にする。なぜなら、前記主表面のうちの少なくとも１つは、例えばダイオードを短絡させるリスクに直面することなしに他の構成要素と接触することが出来るからである。 
【０００７】
好ましい実施例においては、前記陽極導体と前記陰極導体との両方が、第１及び第２主表面の間の別々の面内に延在する。これは、前記照明装置をより一層ロバストにする。
【０００８】
前記照明装置は、前記陽極導体及び前記陰極導体から絶縁された、前記第１及び第２主表面と平行な面内に延在する金属熱導体を持っていてもよい。これは、前記ダイオードの冷却を高め得る。前記熱導体は、前記多層基板を越えて延在してもよく、従って、外気にさらされる。これは、前記ダイオードのより一層良好な冷却を供給する。その場合、前記装置は、前記熱導体の、前記多層基板を越えて延在する部分を覆う、通気穴付きハウジング(ventilated housing)を有してもよい。
【０００９】
前記照明装置は、前記多層基板の前記縁端部に取り付けられる複数の発光ダイオードを有してもよい。
【００１０】
前記照明装置はまた、２つ以上の積み重ねられる多層基板(stacked multi-layer substrates)であって、各々が、前記多層基板上に配置される少なくとも１つのＬＥＤを持つ２つ以上の積み重ねられる多層基板を有してもよい。これは、照明装置において２次元ＬＥＤアレイを構成することを可能にする。
【００１１】
前記発光ダイオードを有する前記縁端部において前記基板に取り付けられるコリメータを前記装置に設けることも可能である。
【００１２】
前記コリメータは、前記縁端部の近くで、前記基板の前記表面において金属領域にはんだ付けされてもよい。
【００１３】
好ましい実施例においては、前記第１及び第２主表面の間の前記面内に延在する前記金属熱導体は、前記多層基板内の副層(sub-layer)を貫いて延在するめっきされた貫通孔(plated through-hole)に接続されてもよい。前記めっきされた貫通孔は、前記縁端部において、前記めっきされた貫通孔の内面を露出させるよう切断され得る。これは、前記縁端部において、この導体に実質的に増大された接触面を供給し、これは、はんだ付けによる前記ダイオードとこの導体のより信頼性の高い接続を可能にする。
【００１４】
第２の態様によれば、本発明は、照明装置を製造する方法であって、ａ）第１及び第２主表面と、前記第１及び第２表面に平行に延在する少なくとも第１及び第２の導体とを持つ平面多層基板であって、前記第１及び第２の導体のうちの少なくとも１つが、前記第１及び第２主表面の間の面内に延在する埋設導体である平面多層基板を用いるステップと、ｂ）前記埋設導体の端面が露出されるようにして前記基板の縁端部を形成するよう、前記基板を切断するステップと、ｃ）前記基板の前記縁端部に少なくとも１つの発光ダイオードを取り付けるステップと、ｄ）前記端面に前記ダイオードを接続するステップとを有する照明装置を製造する方法に関する。
【００１５】
この方法は、上記の種類の照明装置を製造する。
【００１６】
この方法の変形例においては、前記第１及び第２主表面の間の前記面内に延在する前記導体が、前記多層基板内の副層を貫いて延在するめっきされた貫通孔に接続されてもよい。その場合、前記めっきされた貫通孔は、ステップｂ）において、前記めっきされた貫通孔の内面が前記導体の前記端面の拡張部を構成するように、前記縁端部において、前記めっきされた貫通孔の前記内面を露出させるよう、端から端まで切断される。
【００１７】
他の変形例においては、前記めっきされた貫通孔は、前記第１及び第２主表面の間の前記面内に延在する少なくとも２つの導体に接続される細長い孔である。その場合、前記方法は、ステップｂ）の後に、前記少なくとも２つの導体に接続される表面セグメントを電気的に切り離すよう前記細長い孔の前記内面を切削するステップを更に有する。 
【００１８】
下記の実施例を参照して本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施例による照明装置の斜視図である。照明装置は、第１及び第２主外面２、３を備える平面基板１を有する。基板１の縁端部５には少なくとも１つの発光ダイオード４が取り付けられる。基板縁端部５には任意の所望の数の発光ダイオードが取り付けられ得る。図示されているように、ダイオード４は、縁端部５の切欠き部６に配置されてもよいが、他の例においては、縁端部５はまっすぐであってもよい。各ダイオード４は、通電されるために、ダイオードに電流を供給する陽極導体７及び陰極導体８を必要とするであろう。これらの導体７、８は、基板１の第１及び第２主表面２、３に平行な面内に延在する平面導体として案出(devise)されている。応用例によっては、陰極導体は、２つ以上のダイオードに共通のものであってもよい。陽極導体及び陰極導体は、基板ノーマル(substrate normal)から見て部分的に重なっていてもよい。
【００２０】
基板１は、少なくとも２つの誘電性副層（例えば、図２において見られるような１ａ及び１ｂ）を持つ多層基板である。これは、陽極導体と陰極導体との両方又はいずれかが２つの誘電性副層の間に挟まれ得ることを意味する。これらの副層は、同じ材料から成り得る。
【００２１】
従って、図２によりはっきりと図示されているように、本発明の実施例によれば、陰極導体及び陽極導体のうちの少なくとも１つは、基板１の第１及び第２主表面２、３の間に位置する面内に埋設される、即ち、延在する。当然、他の導体も基板表面の下に埋設され得る。その場合、基板ノーマルから見て、導体が部分的に重なる場合には、少なくとも３つの基板副層が必要とされる。
【００２２】
多層基板は、ＦＲ−４材料などのガラス繊維強化エポキシから成り得る。しかしながら、パターン化セラミック基板(patterned ceramic substrate)などの他の材料もありうる。金属導体トラック(track)は、通常数μmから100μmまでの範囲のトラック厚を持つCuから成り得る。埋設導体を備える多層基板それ自体は、従来の、めっき(plating)工程、エッチング工程及び積層工程で製造され得る。
【００２３】
図１に図示されている装置は、垂直構造部としてメインベースＰＣＢに取り付けられ得る。即ち、そこで、装置の基板１は、メインＰＣＢに垂直に、又は略々垂直に延在する。図１に図示されているような陽極導体及び陰極導体７、８の最下端部は、メインＰＣＢ上の導体にはんだ付けされ得る、又は装置が挿入されるコネクタの端子に接続され得る。必要に応じて、埋設導体をメインＰＣＢ上の導体に接続するのを容易にするために、埋設導体は、基板の最下部において、表面の導体に接続されてもよい。 
【００２４】
陽極導体７にダイオード陽極端子結合リード線を取り付ける場合、端子は、図１に図示されているように、（導体の厚さ及び幅によって決定される）小さい面積を持つこの導体の縁端面にはんだ付けされ得る。別の方法として、主表面に平行なより大きい面の領域が用いられてもよい。埋設陰極導体８には、後者の選択肢は利用可能ではない、なぜなら、縁端面しか露出しないからである。より大きい表面が必要とされる場合には、めっきされた貫通孔（ＰＴＨ）を備える装置が用いられてもよい。その場合、第１及び第２主表面２、３の間の面内に延在する導体は、多層基板１内の副層を貫いて延在するＰＴＨに接続される。ＰＴＨは、前記縁端部において前記ＰＴＨの内面を露出させるよう切断される。埋設導体に接続されるＰＴＨの内面は、この導体に拡張された端面を供給する。これについては図９乃至１０に関連して更に述べる。
【００２５】
図３は、多数の光源を備える照明装置を構成するための３つの基板１、１'、１''のスタック(stack)を図示している。この照明装置は、このようにして、行及び列の形で配設され、２次元領域にわたって配置されるＬＥＤを持ち得る。多層基板１、１'、１''は、接着されてもよいが、スタックを組み立てられたままにする他の手段もありうる。導体の少なくとも１つが基板外面の下に埋設されることは、積み重ねる工程(stacking procedure)を容易にすることに注意されたい。なぜなら、使用される接着剤が絶縁体としての機能を果たすことが確実にされる必要がないからである。
【００２６】
ダイオードは、陽極導体及び陰極導体７、８のそばに熱導体１１を具備してもよいことに注意されたい。この熱導体は、ＬＥＤによって生成される熱の放散を高めるのに用いられてもよく、２つの基板副層の間の、導電導体が延在する面から離れた面内に延在し得る。冷却導体１１は、ＬＥＤから熱を運び去るよう、ＬＥＤ接続縁端部５から遠くへ延在するのに対して、陽極導体及び陰極導体７、８は、図３に図示されているように、接続箇所に向けて横に曲がってもよく、これらの導体は、前記接続箇所において、例えばメインＰＣＢ上の他の素子に接続され得る。
【００２７】
図４は、図３に図示されているような基板スタックを用いて構成される光源を図示している。この光源は、異なるスペクトルを持つＬＥＤを用いることによって、制御可能な多色光源として案出され得る。図示されている実施例においては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のＬＥＤを備える３×３のアレイが配設されている。このようにして、照明装置は、スペクトルが制御可能な光源を構成し得る。
【００２８】
この実施例においては、赤色ダイオード（Ｒ）は、導体にワイヤ接合されているのに対して、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）ダイオードは、その代わりに、所謂フリップチップ構成部分(flip-chip components)である。当然、ＬＥＤを前記ＬＥＤの関連導体に接続するのに、他の表面取り付け技術が用いられてもよい。
【００２９】
図５は、図３の基板スタックと類似しているが、基板領域を越えて延在する、即ち、基板スタックから突出する熱導体１１を備える基板スタックを図示している。これは、熱導体が外気にさらされ得ることを意味し、これは、ダイオードからの熱の放散を高める。
【００３０】
図６は、図５に図示されているような基板スタックから構成され、筐体(casing)１２を有する光源の断面図である。その場合、延長熱導体１１は、例えばプラスチック材料から成り得る筐体１２によって保護される。これは、熱導体１１もまた、陽極導体又は陰極導体のいずれかと接触し得ることを意味する。なぜなら、それらが、近くの他の構成要素と物理的接触することから保護されているからである。これは、ＬＥＤの冷却がより一層良好になり得ることを意味する。なぜなら、電気接続部が、優れた熱接続部も供給するからである。筐体１２は、外気が対流によって筐体を通過することを可能にし、従って、冷却効果を高める開口部１４を具備してもよい。当然、ファンなどによる強制冷却を用いることも可能である。筐体１２と関連したペルティエ素子などの付加的な冷却構造を用いることも可能だと思われる。 
【００３１】
図７の断面図に図示されているように、照明装置は、反射面１７を設けるために、基板縁端部のまわりに取り付けられるコリメータ１６を具備し得る。多くても１つの導体しか基板表面上に位置しないことから、たとえコリメータ１６が導電性であったとしても、コリメータ１６は、ダイオードを短絡させないであろう。基板の短い縁端部に１つのダイオードしか取り付けられない場合、又は図４に図示されているように、正方形のダイオード構成が用いられる場合には、コリメータは円形であってもよい。しかしながら、図１に図示されているような照明装置において用いられる場合には、コリメータは、当然、縁端部５の方向に細長くなければならない。
【００３２】
基板のＬＥＤ縁端部の近くに図１の導体７のような金属領域が設けられる場合には、コリメータは、この領域に、場合によっては、ＬＥＤ接続部がはんだ付けされるのと同時に、はんだ付けされ得る。
【００３３】
図８は、照明装置を製造する方法を図示している。この方法は、
（ａ）第１及び第２主表面と、前記第１及び第２表面に平行に延在する少なくとも第１及び第２の導体とを持つ平面多層基板であって、前記第１及び第２の導体のうちの少なくとも１つが、前記第１及び第２主表面の間の面内に延在する埋設導体である、即ち、図１に図示されているような、平面多層基板を用いるステップと、 
（ｂ）前記埋設導体の端面が露出されるようにして前記基板の縁端部を形成するよう、前記基板１を、図８において破線２０で示されているように切断するステップと、 
（ｃ）前記基板の前記縁端部に発光ダイオードを取り付けるステップと、
（ｄ）前記導体端面にこのダイオードを接続するステップとを有する。これは、図１に図示されているような装置をもたらし得る。
【００３４】
この方法のわずかに変更を加えたバージョンが、図９ａ及び９ｂに図示されている。この場合には、埋設導体２４（例えば陰極導体）に接続される、めっきされた貫通孔ＰＴＨ２２が、この導体２４により大きな接触面を供給するのに用いられる。ＰＴＨは、多層基板内の少なくとも１つの副層を貫いて延在する。基板が、図９ａにおいて破線２３で示されているように切断される場合、埋設陰極コネクタ２４の端面は、（図９ｂに図示されているような）ＰＴＨのめっきされた内面２５であるので、露出され、これは、陰極導体２４の使用可能端面を拡張する基板は、貫通孔の中心を通して、又は中心からわずかにずらして切断され得る。
【００３５】
次いで、基板の裏の主表面上に延在する陽極導体２６及びめっきされた内面２５にダイオード接続部がはんだ付けされ得る。 当然、同じようにして、（陽極及び陰極導体が埋設される）対称に又は（１つの導体しか埋設されない）非対称に、ＰＴＨを備える陽極導体を案出することも可能である。
【００３６】
図１０ａ及び１０ｂは、長形のＰＴＨ２７も用いられているこのような対称形の実施例の例を図示している。この実施例においては、基板縁端部に３つのＬＥＤが取り付けられることになっている。各ＬＥＤのために、２つの埋設導体（陽極用のａ、陰極用のｃ）３１ａ、３１ｃ；３２ａ、３２ｃ；３３ａ、３３ｃが用いられることになっている。基板の他方の面には（図１０ａにおいては見えない）別の長形のＰＴＨ２９が延在する。ＰＴＨ２７、２９の両方とも、少なくとも１つの副層を貫いて延在する。従って、少なくとも３つの副層を備える多層基板が用いられる。基板は、長形のＰＴＨ２７の細長い中心を通して、又はその近くで、図１０ａの線２８に沿って切断され、結果として、図１０ｂ及び１１に図示されているような構成になる。
【００３７】
図９ａ、９ｂの実施例とは異なり、この実施例のＰＴＨ２７、２９は、２つ以上の埋設導体に接続される。ＰＴＨ２７は、陽極導体３１ａ、３２ａ、３３ａに接続され、ＰＴＨ２９は、陰極導体３１ｃ、３２ｃ、３３ｃに接続される。それ故、残っているＰＴＨの内面の材料の幾らかが取り除かれる付加的なステップが必要とされる。各々のこのような表面は、介在領域４０、４１、４２、４３においてめっき金属を（例えば機械加工することにより）取り除くことによって、電気的に分離した表面セグメント３４、３５、３６、３７、３８、３９に分けられる。当然、導体の数に対応して、任意の数のこのようなセグメントが設けられ得る。各表面セグメント３４、３５、３６、３７、３８、３９は、１つの埋設導体の拡張接続領域を供給する。
【００３８】
要約すると、本発明は、基板の縁端部に取り付けられる少なくとも１つのＬＥＤを有する発光装置に関する。前記基板は、前記基板の主表面に平行な面内に延在し、前記発光装置が取り付けられるＰＣＢ上の回路に前記ＬＥＤを接続することが出来る平面導体を有する。前記導体のうちの少なくとも１つは、第１及び第２表面の間の面内に延在する、即ち、前記表面のうちの１つの下に埋設される。これは、この種の発光装置を高密度実装することを可能にする。本発明はまた、このような照明装置を製造する方法にも関する。
【００３９】
本発明は、前記実施例に限定されない。本発明は、添付した特許請求の範囲内で様々に変形され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例による照明装置の斜視図である。
【図２】図１の照明装置の線Ａ−Ａに沿った断面図の一部である。
【図３】多数の光源を備える照明装置を構成するための基板のスタックを図示する。
【図４】図３に図示されているような基板スタックによって構成される光源を図示する。
【図５】突出する熱導体を備える基板スタックを図示する。
【図６】図５に図示されているような基板スタックから構成され、筐体を有する光源の断面図である。
【図７】コリメータを具備する照明装置を断面図で図示する。
【図８】照明装置を製造する方法を図示する。
【図９ａ】図８の方法の第１変形バージョンを図示する。
【図９ｂ】図８の方法の第１変形バージョンを図示する。
【図１０ａ】図８の方法の第２変形バージョンを図示する。
【図１０ｂ】図８の方法の第２変形バージョンを図示する。
【図１１】図１０ｂの装置の上面図を図示する。
【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】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
2008527666.tif 000015
【国際調査報告】
2008527666.tif 000016
2008527666.tif 000017
2008527666.tif 000018