(57)【要約】【課題】外部磁界耐性に優れ、記録媒体への意図しない記録及び消去を回避できる垂直磁気記録ヘッドを得る。【解決手段】記録媒体との対向面に露出する前端面をそれぞれ有し、該媒体対向面で非磁性材料層を介して積層された主磁極層とリターンヨーク層を有する垂直磁気記録ヘッドにおいて、リターンヨーク層のトラック幅方向の両端部の上または下に、該両端部における磁化をトラック幅方向に向ける交換結合磁界を生じさせる端部磁化制御層を設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体との対向面に露出する前端面をそれぞれ有し、該媒体対向面で非磁性材料層を介して積層された主磁極層とリターンヨーク層を有する垂直磁気記録ヘッドにおいて、
前記リターンヨーク層のトラック幅方向の両端部の上または下に、該両端部における磁化をトラック幅方向に向ける交換結合磁界を生じさせる端部磁化制御層を設けたことを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記端部磁化制御層は、前記リターンヨーク層の前端面からハイト方向奥側に向けて部分的に形成されている垂直磁気記録ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記端部磁化制御層は、前記リターンヨーク層のトラック幅方向の両端部に直接接して前記交換結合磁界を生じさせる反強磁性膜である垂直磁気記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記端部磁化制御層は、前記交換結合磁界を生じさせる反強磁性膜と、この反強磁性膜と前記リターンヨーク層の間に介在して前記交換結合磁界を強める強磁性合金膜とにより形成されている垂直磁気記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記リターンヨーク層は、トラック幅方向の両端部に、前記前端面からハイト方向に向けて該リターンヨーク層のトラック幅方向の寸法を徐々に広げる傾斜面または湾曲面を有している垂直磁気記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に垂直な記録磁界を与えて記録動作する垂直磁気記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気記録ヘッドは、周知のように、記録媒体との対向面で所定間隔をあけて位置する主磁極層及びリターンヨーク層と、この主磁極層とリターンヨーク層の間に介在する非磁性絶縁層と、この非磁性絶縁層内に配置され、主磁極層及びリターンヨーク層に記録磁界を与える記録コイルとを有している。主磁極層とリターンヨーク層は記録媒体との対向面よりハイト方向奥側で磁気的に接続されていて、記録コイルの通電により主磁極層とリターンヨーク層の間に記録磁界が誘導されると、記録媒体との対向面で主磁極層とリターンヨーク層の間に漏れ記録磁界が生じる。この記録磁界は、主磁極層の記録媒体との対向面に露出する前端面から記録媒体のハード膜に垂直に入射し、該記録媒体のソフト膜を通ってリターンヨーク層に戻る。これにより、記録媒体は、主磁極層の前端面との対向部分で磁気記録がなされる。リターンヨーク層の周囲には、該リターンヨーク層より上層に積層形成される各層のパターニング精度を確保するため、例えばＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等の非磁性材料からなる非磁性層が形成され、この非磁性層の上面とリターンヨーク層の上面が同一面となるように平坦化加工が施されることが一般的である。
【０００３】
このような垂直磁気記録ヘッドにおいて、リターンヨーク層の平面形状は、矩形状に形成されることが従来一般的であった。しかし、リターンヨーク層の平面形状が矩形状であると、記録媒体との対向面に露出する前端面とトラック幅方向の両端面からなる角部（直角部）に外部磁界や記録媒体から戻ってくる記録磁界が集中しやすいこと、そして、この磁界集中によりリターンヨーク層の角部の磁化が媒体対向面と直交する方向に向けられて、該角部からの漏れ磁束によって記録媒体に意図しない記録や消去が行われてしまうことが明らかになってきた。
【０００４】
リターンヨーク層の意図しない記録及び消去を回避するには、例えば、リターンヨーク層のトラック幅方向の両側に、記録媒体との対向面に露出する前端面からハイト方向に向けて該リターンヨーク層のトラック幅方向の寸法を徐々に広げる傾斜面または湾曲面を形成することが提案されている（例えば特許文献１〜３）。外部磁界や記録媒体から戻ってくる記録磁界を上記傾斜面または湾曲面の広い範囲で吸収すれば、磁界の集中が緩和されるのでリターンヨーク層による意図しない記録及び消去を抑制できる。
【特許文献１】特開２００４−０３９１４８号公報
【特許文献２】特開２００４−１２７４０７号公報
【特許文献３】特開２００６−１１４１６０号公報
【特許文献４】特開２００４−３２６９９０号公報
【特許文献５】特開２００６−２０９８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リターンヨーク層に上記傾斜面または湾曲面が形成されていると、記録媒体との対向面を形成するための研磨加工や後工程洗浄（超音波洗浄）等によって、記録媒体との対向面から傾斜面または湾曲面までを埋める平坦化非磁性層に剥がれや欠けが生じてしまう。リターンヨーク層に設ける傾斜面または湾曲面の角度（記録媒体との対向面と傾斜面または湾曲面がなす角度）が小さくなるほど、外部磁界耐性は向上するが、平坦化非磁性層の剥がれや欠けは大きくなる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、外部磁界耐性に優れ、記録媒体への意図しない記録及び消去を回避できる垂直磁気記録ヘッドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、リターンヨーク層のトラック幅方向の両端部の磁化方向をトラック幅方向に固定すれば、該両端部から記録媒体に向かう漏れ磁束が低減して記録媒体への意図しない記録や消去を回避できること、及び、磁化方向を制御するには反強磁性層の交換結合磁界を用いることが最適であることに着目して完成されたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、記録媒体との対向面に露出する前端面をそれぞれ有し、該媒体対向面で非磁性材料層を介して積層された主磁極層とリターンヨーク層を有する垂直磁気記録ヘッドにおいて、リターンヨーク層のトラック幅方向の両端部の上または下に、該両端部における磁化をトラック幅方向に向ける交換結合磁界を生じさせる端部磁化制御層を設けたことを特徴としている。
【０００９】
端部磁化制御層は、外部磁界の影響を受けやすい前端面側に少なくとも形成されていればよく、リターンヨーク層の前端面からハイト方向奥側に向けて部分的に形成されていることが好ましい。
【００１０】
端部磁化制御層は、リターンヨーク層のトラック幅方向の両端部に直接接して交換結合磁界を生じさせる反強磁性膜で構成することができる。あるいは、交換結合磁界を生じさせる反強磁性膜と、この反強磁性膜とリターンヨーク層の間に介在して交換結合磁界を強める強磁性合金膜とで構成することができる。より具体的には、例えば、反強磁性膜にはＩｒＭｎやＰｔＭｎを用い、強磁性合金膜にはＣｏＦｅ系合金を用いることができる。
【００１１】
リターンヨーク層は、トラック幅方向の両端部に、前端面からハイト方向に向けて該リターンヨーク層のトラック幅方向の寸法を徐々に広げる傾斜面または湾曲面を有していることが好ましい。この傾斜面または湾曲面を有することで、外部磁界や記録媒体から戻ってくる記録磁界を広い範囲で吸収でき、磁界集中を緩和できる。上記一対の端部磁化制御層と併用することで、外部磁界耐性が更に向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リターンヨーク層のトラック幅方向の両端部と端部制御層との間に生じる交換結合磁界により該両端部の磁化方向がトラック幅方向に固定されているので、外部磁界耐性に優れ、記録媒体への意図しない記録及び消去を回避できる垂直磁気記録ヘッドが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。各図においてＸ方向はトラック幅方向、Ｙ方向はハイト方向、Ｚ方向は薄膜磁気ヘッドを構成する各層の積層方向及び記録媒体の移動方向で定義される。
【００１４】
図１は本発明の第１実施形態による垂直磁気記録ヘッドＨ１の積層構造を示す断面図、図２は垂直磁気記録ヘッドＨ１を媒体対向面から見て示す断面図、図３は垂直磁気記録ヘッドＨ１を上方から見て示す平面図である。
【００１５】
垂直磁気記録ヘッドＨ１は、記録媒体Ｍに垂直な記録磁界Φを与え、記録媒体Ｍのハード膜Ｍａを垂直方向に磁化させる。記録媒体Ｍは、残留磁化の高いハード膜Ｍａを媒体表面側に、磁気透過率の高いソフト膜Ｍｂをハード膜Ｍａよりも内側に有している。この記録媒体Ｍは、例えばディスク状であり、ディスクの中心が回転軸中心となって回転させられる。スライダ１０１はＡｌ2Ｏ3・ＴｉＣなどの非磁性材料で形成されており、スライダ１０１の媒体対向面１０１ａが記録媒体Ｍに対向し、記録媒体Ｍが回転すると、表面の空気流によりスライダ１０１が記録媒体Ｍの表面から浮上する。
【００１６】
スライダ１０１のトレーリング側端面１０１ｂには、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2などの無機材料による非磁性絶縁層１０２が形成されて、この非磁性絶縁層１０２の上に再生部Ｒが形成されている。再生部Ｒは、下部シールド層１０３と、上部シールド層１０６と、この下部シールド層１０３及び上部シールド層１０６の間を埋める無機絶縁層（ギャップ絶縁層）１０５と、この無機絶縁層１０５内に位置する再生素子１０４とを有している。再生素子１０４は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果素子である。下部シールド層１０２と上部シールド層１０５の周囲には、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｔａ、ＤＬＣ等の非磁性材料からなる非磁性層１４０（第１非磁性層１４１、第２非磁性層１４２）がそれぞれ形成されていて、下部シールド層１０２の上面と第１非磁性層１４１の上面が同一面となるように、また、上部シールド層１０５の上面と第２非磁性層１４２の上面が同一面となるように、平坦化されている。
【００１７】
上部シールド層１０６の上には、コイル絶縁下地層１０７を介して、導電性材料で形成された複数本の第１コイル層１０８が形成されている。第１コイル層１０８は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。第１コイル層１０８の周囲には、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2などからなるコイル絶縁層１０９が形成されている。
【００１８】
コイル絶縁層１０９の上面は平坦化されていて、この平坦面の上にメッキ下地層１１０’が形成され、さらにメッキ下地層１１０’の上に、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料からなる主磁極層１１０が形成されている。主磁極層１１０は、媒体対向面Ｆに露出する前端面１１０ａを有し、この前端面１１０ａの図示Ｘ方向の寸法が書込トラック幅に規定されている。本実施形態の主磁極層１１０は、コイル絶縁層１０９の上に全面的に形成されたものではなく、媒体対向面Ｆ側のみに局所的に形成されていて、ハイト方向奥側で補助ヨーク層１２０に磁気的に接続されている。補助ヨーク層１２０は、主磁極層１１０よりも磁束飽和密度の低い磁性材料からなり、記録コイル（第１コイル層１０８、第２コイル層１１８）により誘導された記録磁界の磁束を主磁極層１１０に伝える。主磁極層１１０の周囲には非磁性材料層１１２が形成されていて、主磁極層１１０の上面と非磁性材料層１１２の上面が同一面となるように平坦化されている。
【００１９】
主磁極層１１０及び補助ヨーク層１２０の上には、例えばＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等の無機非磁性絶縁材料からなる磁気ギャップ層１３０が所定のギャップ間隔に対応する膜厚で形成されている。磁気ギャップ層１３０の膜厚は、現状５０ｎｍ程度である。磁気ギャップ層１３０上には、媒体対向面Ｆからハイト方向奥側に所定のスロートハイトＴｈだけ後退させた位置にハイト決め層１１５が形成され、このハイト決め層１１５のハイト方向奥側にコイル絶縁下地層１１７を介して第２コイル層１１８が形成されている。
【００２０】
第２コイル層１１８は第１コイル層１０８と同様に、導電性材料によって複数本形成されている。第２コイル層１１８は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。上記第１コイル層１０８と第２コイル層１１８とは、ソレノイド状になるように、それぞれのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における端部同士が電気的に接続されている。コイル層の形状は特にソレノイド形状に限定されるものではない。第２コイル層１１８の周囲には、コイル絶縁層１１９が形成されている。
【００２１】
コイル絶縁層１１９からハイト決め層１１５及び磁気ギャップ層１３０上にかけて、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料からなるリターンヨーク層１５０が形成されている。リターンヨーク層１５０は、図３に示されるように平面矩形状をなしており、媒体対向面Ｆに露出する前端面１５０ａで所定間隔（ギャップ間隔）をあけて主磁極層１１０と対向し、該前端面１５０ａよりハイト方向奥側に位置する接続部１５０ｂで主磁極層１１０と接続している。スロートハイトＴｈは、上述したようにハイト決め層１１５により規定されている。リターンヨーク層１５０の周囲には、例えばＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｔａ、ＤＬＣ等の非磁性材料からなる非磁性層１４０（第３非磁性層１４３）が形成されていて、リターンヨーク層１５０の上面と第３非磁性層１４３の上面が同一面となるように平坦化されている。リターンヨーク層１５０と第３非磁性層１４３は、無機非磁性絶縁材料からなる保護層１６０で覆われている。
【００２２】
上記構成を有する垂直磁気記録ヘッドＨ１は、リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部１５０ｃに、リターンヨーク層１５０との間に生じる交換結合磁界により、該両端部１５０ｃにおける磁化方向をトラック幅方向に固定する端部磁化制御層２００を一対で備えている。ここで、リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部１５０ｃとは、リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端から中央部に向かって、該リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の全長の１０％程度に相当する領域である。リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部の磁化方向は、図３及び図４に太矢印で示されている。
【００２３】
図４は、端部磁化制御層２００を拡大して示す拡大断面図である。端部磁化制御層２００は、リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部上に強磁性合金膜２０１と反強磁性膜２０２を順に積層形成した二層構造をなす。
【００２４】
反強磁性膜２０２は、熱処理されることでリターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部との間に大きな交換結合磁界を発生させ、この交換結合磁界によってリターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部にトラック幅方向に平行な磁気異方性を与える。すなわち、リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部の磁化をトラック幅方向に向ける。この反強磁性膜２０２は、元素Ｚ（ただし元素Ｚは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料、あるいは、元素Ｚと元素Ｚ'（ただし元素Ｚ'は、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｂｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種又は２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料からなる合金膜であって、５〜２０ｎｍ程度の膜厚で形成されている。上記反強磁性材料は、耐食性に優れていてブロッキング温度も高く、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ等の強磁性材料からなるリターンヨーク層１５０との間に大きな交換結合磁界を発生させることができる。この交換結合磁界の具体的な大きさは、２３．９〜１１９．４ｋＡ／ｍ（３００〜１５００Ｏｅ）である。
【００２５】
強磁性合金膜２０１は、反強磁性膜２０２とリターンヨーク層１５０との間に５ｎｍ以下の膜厚で介在していて、該反強磁性膜２０２とリターンヨーク層１５０との間に生じる交換結合磁界を強めるための磁性層である。この強磁性合金膜２０１は、ＣｏＦｅを含むＣｏＦｅ系合金膜であって、Ｆｅ組成２０〜４０ａｔ％で高い交換結合磁界を生じさせることが知られており、例えばＩｒＭｎ合金からなる反強磁性膜との組み合わせで７９．６ｋＡ／ｍ（１０００Ｏｅ）以上の交換結合磁界を生じさせる。
【００２６】
また端部磁化制御層２００は、ハイト方向においては、リターンヨーク層１５０の前端面１５０ａからハイト方向奥側にかけて部分的に形成されている。すなわち、リターンヨーク層１５０の媒体対向面Ｆに露出する前端面１５０ａとトラック幅方向の両端面からなる角部（直角部）上に位置している。平面矩形状をなすリターンヨーク層１５０では、上記角部（直角部）において、記録媒体Ｍを通過してリターンヨーク層１５０に戻ってくる垂直記録磁界Φや外部磁界が集中しやすい。この端部磁化制御層２００は、外部磁界の影響を受けやすい領域、すなわち前端面１５０ａ（媒体対向面Ｆに露出する側）に形成されていれば十分であるが、リターンヨーク層１５０のハイト方向全長に渡って形成されていてもよい。
【００２７】
以上のように第１実施形態によれば、一対の端部磁化制御層２００との間に生じる交換結合磁界でリターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部１５０ｃの磁化がトラック幅方向に固定されるので、記録媒体Ｍを通過してリターンヨーク層１２０に戻ってくる垂直記録磁界Φや外部磁界が該両端部１５０ｃに集中的に加わっても両端部１５０ｃにおける磁化の乱れを防止することができ、外部磁界耐性が向上する。これにより、リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部１５０ｃから記録媒体Ｍに向かう漏れ磁界は低減し、両端部１５０ｃで記録媒体に意図しない記録や消去がされてしまう不具合を回避できる。外部磁界耐性を向上させるには、リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部１５０ｃを局所的に厚くして該両端部１５０ｃの磁化が外部磁界の影響を受けないようにすることも考えられるが、両端部１５０ｃを厚くしただけでは、外部磁界強度が大きくなると該両端部１５０ｃの磁化の乱れを抑えられない。
【００２８】
また第１実施形態によれば、リターンヨーク層１５０において一対の端部磁化制御層２００により磁化方向が制御されるのはトラック幅方向の両端部１５０ｃのみであるから、記録能力に悪影響を与えずに済む。さらに、リターンヨーク層１５０を平面矩形状で備えても優れた外部磁界耐性が得られるので、リターンヨーク層１５０の周囲を埋める非磁性層１４３の剥がれや欠陥を防止できる。
【００２９】
図５は、本発明の第２実施形態による垂直磁気記録ヘッドＨ２を示している。この第２実施形態は、リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両側に、媒体対向面Ｆに露出する前端面１５０ａからハイト方向奥側に向けて該リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の寸法を徐々に広げる傾斜面αを形成した実施形態である。前端面１５０ａと傾斜面αの間に生じる角部（前端面１５０ａと傾斜面αの間の角度θ）が鈍角であるから、記録媒体Ｍを通過してリターンヨーク層１２０に戻ってくる垂直記録磁界Φや外部磁界は、上記角部に一極集中せず、前端面１５０ａや傾斜面αの広い範囲に分散して吸収される。このように磁界集中が緩和されれば、リターンヨーク層１５０の角部が直角をなす第１実施形態よりも、外部磁界耐性はより一層向上する。また、一対の端部磁化制御層２００を備えたことで傾斜面αの角度を小さくしなくても外部磁界耐性を十分に確保でき、リターンヨーク層１５０の周囲を埋める非磁性層１４３の剥がれや欠陥を防止できる。リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両側には、傾斜面αに替わる湾曲面が形成されていてもよい。
【００３０】
以上の各実施形態では、リターンヨーク層１５０のトラック幅方向の両端部１５０ｃのみに一対の端部磁化制御層２００を備えているが、リターンヨーク層１５０以外の媒体対向面Ｆに露出する磁性層においても、トラック幅方向の両端部に、該両端部の磁化をトラック幅方向に向ける端部磁化制御層を一対で備えることができる。例えば下部シールド層１０２及び上部シールド層１０６は媒体対向面Ｆに露出しており、媒体対向面Ｆ近傍に磁性材料からなる角部（直角部）が存在していると磁界集中が生じる虞がある。したがって、一対の端部磁化制御層を用いて下部シールド層１０２及び上部シールド層１０６のトラック幅方向の両端部における磁化方向をそれぞれトラック幅方向に固定し、下部シールド層１０２及び上部シールド層１０６の角部における磁化の乱れを防止することが望ましい。これにより、外部磁界耐性はさらに向上する。またリターンヨーク層には、主磁極層と磁気的接合のないフローティングシールドの態様も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態による垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す断面図である。
【図２】同垂直磁気記録ヘッドの積層構造を媒体対向面側から見て示す断面図である。
【図３】同垂直磁気記録ヘッドを上方から見て示す平面図である。
【図４】同垂直磁気記録ヘッドにおける、リターンヨーク層のトラック幅方向の両端部の磁化方向を説明する拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による垂直磁気記録ヘッドを上方から見て示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０２  下部シールド層
１０６  上部シールド層
１１０  主磁極層
１４０  非磁性層
１５０  リターンヨーク層
１５０ａ  前端面
１５０ｂ  接続部
１５０ｃ  両端部
２００  端部磁化制御層
２０１  強磁性合金膜
２０２  反強磁性膜
Ｆ  媒体対向面
Ｈ  垂直磁気記録ヘッド
Ｍ  記録媒体
Φ  垂直記録磁界
【図１】
2008299986.tif 000003
【図２】
2008299986.tif 000004
【図３】
2008299986.tif 000005
【図４】
2008299986.tif 000006
【図５】
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