(57)【要約】【課題】高所での結晶転倒防止バーの取外し作業や、製造したての熱いインゴットに手が触れて火傷する恐れもなく、また、結晶転倒防止バーの取り外しを忘れて単結晶インゴットと結晶転倒防止バーが衝突する恐れもない、安全且つ簡単な単結晶取出し作業ができる単結晶取出し装置を提供する。【解決手段】少なくとも、結晶転倒防止バー１４を具備する単結晶引上げ装置１１により製造された単結晶インゴット１３をチャックするためのチャック機構４と、該チャック機構が取付けられたベース機構２とを具備し、該ベース機構２の移動より単結晶インゴット１３を取出すことができる単結晶取出し装置１０であって、単結晶引上げ装置１１から結晶転倒防止バー１４を取外すためのバー取外し機構１を具備するものであることを特徴とする単結晶取出し装置１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置により製造された単結晶インゴットをチャックするためのチャック機構と、該チャック機構が取付けられたベース機構とを具備し、該ベース機構の移動より前記単結晶インゴットを前記単結晶引上げ装置から取出すことができる単結晶取出し装置であって、少なくとも、
前記単結晶引上げ装置から前記結晶転倒防止バーを取外すためのバー取外し機構を具備するものであることを特徴とする単結晶取出し装置。
【請求項２】
前記バー取外し機構は、前記チャック機構に取付けられたものであり、前記チャック機構が上昇することにより前記結晶転倒防止バーを前記単結晶引上げ装置から取外すことができるものであることを特徴とする請求項１に記載の単結晶取出し装置。
【請求項３】
前記バー取外し機構は、開口部が上に向いたフック形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の単結晶取出し装置。
【請求項４】
前記バー取外し機構は、前記結晶転倒防止バーが前記単結晶引上げ装置から取外されたことを検知する検知手段が取付けられたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の単結晶取出し装置。
【請求項５】
前記検知手段は、前記結晶転倒防止バーの取外しを検知しない限り前記単結晶インゴットの取出しができないようにロックをかけるインターロック機構と接続されたものであることを特徴とする請求項４に記載の単結晶取出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置により製造された単結晶インゴットを単結晶引上げ装置から取出すための単結晶取出し装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造に用いられるシリコン単結晶の製造方法として、石英ルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を成長させつつ引上げるチョクラルスキー法（ＣＺ法）が広く実施されている。
【０００３】
図４は、ＣＺ法で使用されている一般的な単結晶引上げ装置を示す概略図である。
この一般的な単結晶引上げ装置４１は、ＣＺ法によって原料融液４２から単結晶インゴット４３を成長させるものであって、メインチャンバー４４内に、多結晶原料を収容するルツボ４５と、該ルツボ４５の周囲にヒータ４６と、該ヒータ４６の周囲に断熱材４７とを収納して構成されている。メインチャンバー４４の上端には引上げられた単結晶インゴット４３を収容するためのプルチャンバー５０が接続されている。そして、メインチャンバー４４の上端部とプルチャンバー５０との間には、メインチャンバー４４の上端の開口部を開閉するアイソレーションバルブ５１が設けられている。プルチャンバー５０上方には、先端に種保持具５２が取りつけられたワイヤ５３を巻き上げるための巻き上げ手段５４が設けられている。
【０００４】
このような単結晶引上げ装置４１で引上げられた単結晶インゴット４３は、プルチャンバー５０内に収まることになるが、このプルチャンバー５０内にある単結晶インゴット４３を取出すには、プルチャンバー５０の側壁に設けられたドア５５を開き、インゴット取出し口５６から取出すことができる。
【０００５】
この単結晶インゴットの取出し作業は、その効率化、安全化を図るために特許文献１や特許文献２のような単結晶取出し装置を使用して自動化されてきた。
図５に従来の単結晶取出し装置の概略図を示す。
特許文献１の単結晶取出し装置６０は、単結晶引上げ装置６１に対して上下動するベース機構６２と、単結晶インゴット６３をチャックするための複数のチャック機構６４ａ、６４ｂ、６４ｃとを具備し、ベース機構６２に複数のチャック機構６４ａ、６４ｂ、６４ｃが取付けられ、ベース機構６２が移動することによりチャック機構にチャックされた単結晶インゴット６３を単結晶引上装置６１から取出し、インゴット搬送用の台車（不図示）に載置できる構成となっている。
【０００６】
しかし、プルチャンバーのドアを開いたときに、無欠陥結晶を製造するために形成した細い絞り部が破断したり、またはワイヤが破断していた場合、製造したての高温で高重量の単結晶インゴットが単結晶引上げ装置の外部の作業エリアに倒れてしまい、単結晶インゴットが破損したり、単結晶引上げ装置が変形したりといった問題があった。
【０００７】
このような問題を解決すべく特許文献３には、単結晶引上げ装置に結晶転倒防止バーを設けることが記載されている。
図３に、結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置の概略図を示す。
この装置は、プルチャンバー３０の内部に、少なくとも１つ以上の結晶転倒防止バー３４をインゴット取出し口３２と単結晶インゴット３３との間に設置し、インゴット取出し口から外部に倒れようとする単結晶インゴット３３を支持することができる単結晶引上げ装置３１である。
【０００８】
しかし、このような結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置では、単結晶取出し装置を単結晶インゴットが引上げ装置から倒れこまないように近くまで移動させておいてから、手作業で結晶転倒防止バーを外していた。そのため、単結晶取出し装置のチャック機構と結晶転倒防止バーが非常に接近しており、さらに高所での取外し作業となるため、結晶転倒防止バーが取りづらい上に、結晶転倒防止バーと単結晶インゴットも非常に接近しているため、製造したての熱いインゴットに手が触れて火傷する恐れもあり、安全上改善策が必要であった。
【０００９】
また、特許文献３には、結晶転倒防止バーの出し入れをエアー駆動にするといった単結晶引上げ装置も開示されているが、結晶転倒防止バーの取り外しを作業員が忘れたまま単結晶取出し装置を作動させてしまうと、単結晶インゴットと結晶転倒防止バーが衝突してしまい、単結晶インゴットに傷を負わせてしまったり、引上げ装置を変形させてしまったりといった恐れがあった。
【００１０】
【特許文献１】特開平２−２４３５８６号公報
【特許文献２】特開平４−３１４００号公報
【特許文献３】特開２００７−１５８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、高所での結晶転倒防止バーの取外し作業や、製造したての熱いインゴットに手が触れて火傷する恐れもなく、また、結晶転倒防止バーの取り外しを忘れて単結晶インゴットと結晶転倒防止バーが衝突する恐れもない、安全且つ簡単な単結晶取出し作業ができる単結晶取出し装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも、結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置により製造された単結晶インゴットをチャックするためのチャック機構と、該チャック機構が取付けられたベース機構とを具備し、該ベース機構の移動より前記単結晶インゴットを前記単結晶引上げ装置から取出すことができる単結晶取出し装置であって、少なくとも、前記単結晶引上げ装置から前記結晶転倒防止バーを取外すためのバー取外し機構を具備するものであることを特徴とする単結晶取出し装置を提供する（請求項１）。
【００１３】
このように、結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置により製造された単結晶インゴットを取出す単結晶取出し装置は、少なくとも、単結晶引上げ装置から結晶転倒防止バーを取外すためのバー取外し機構を具備するものであることにより、高所でのマニュアルでの結晶転倒防止バーの取外し作業を必要とせず、製造したての熱いインゴットに手が触れて火傷する恐れもない。また、結晶転倒防止バーの取り外しを忘れて単結晶インゴットと結晶転倒防止バーが衝突する恐れもない。従って、安全且つ簡単に単結晶取出し作業ができる。
【００１４】
また、前記バー取外し機構は、前記チャック機構に取付けられたものであり、前記チャック機構が上昇することにより前記結晶転倒防止バーを前記単結晶引上げ装置から取外すことができるものであることが好ましい（請求項２）。
このように、バー取外し機構はチャック機構に取付けられたものであり、チャック機構が上昇することにより結晶転倒防止バーを単結晶引上げ装置から取外すことができるものであることにより、単結晶インゴットの長さに合わせてチャック機構を上昇させる際に、ついでに単結晶引上げ装置の結晶転倒防止バーを取外すことができるため、作業効率がよく、また、バー取外し機構の位置決めも簡単なものとなる。
【００１５】
この場合、前記バー取外し機構は、開口部が上に向いたフック形状であることが好ましい（請求項３）。
このように、バー取外し機構は、開口部が上に向いたフック形状であることにより、簡単に結晶転倒防止バーを取外すことができるし、結晶転倒防止バーを単結晶引上げ装置内に落とす恐れもなく、また、ベース機構を垂直状態から前に倒すように傾けても、結晶転倒防止バーをしっかりと収容することができる。
【００１６】
また、前記バー取外し機構は、前記結晶転倒防止バーが前記単結晶引上げ装置から取外されたことを検知する検知手段が取付けられたものとすることができる（請求項４）。
このように、バー取外し機構は、結晶転倒防止バーが単結晶引上げ装置から取外されたことを検知する検知手段が取付けられたものであれば、結晶転倒防止バーの取り外し操作が確実に行われたか確認できる。
【００１７】
そして、前記検知手段は、前記結晶転倒防止バーの取外しを検知しない限り前記単結晶インゴットの取出しができないようにロックをかけるインターロック機構と接続されたものであることが好ましい（請求項５）。
このように、検知手段が、結晶転倒防止バーの取外しを検知しない限り単結晶インゴットの取出しができないようにロックをかけるインターロック機構と接続されたものであることにより、作業員が結晶転倒防止バーの取り外しを忘れたまま、又は、単結晶取出し装置による結晶転倒防止バーの取外しがうまくいかなかった時に、単結晶取出し装置のベース機構を後退させようとしても、単結晶取出し装置自体にロックがかかるので、単結晶インゴットと結晶転倒防止バーが衝突することを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に従う単結晶取出し装置であれば、結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置により製造された単結晶インゴットを取出す際、作業員が高所で結晶転倒防止バーの取外し作業をする必要がないため、製造したての熱いインゴットに手が触れて火傷する恐れがなく安全であり、また、結晶転倒防止バーの取り外しを忘れて単結晶インゴットと結晶転倒防止バーが衝突する恐れもなく、安全且つ簡単に単結晶取出し作業ができる単結晶取出し装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
前述したように、近年では、単結晶インゴットが単結晶引上げ装置の外部の作業エリアに倒れることを防止するため、図３に示すような、プルチャンバー３０のインゴット取出し口３２と単結晶インゴット３３との間に結晶転倒防止バー３４を設置した単結晶引上げ装置３１が使用されつつある。
【００２０】
しかし、このような結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置において、手作業で結晶転倒防止バーを取外すには、単結晶取出し装置と結晶転倒防止バーが非常に接近しており、さらに高所での取外し作業となるため、結晶転倒防止バーが取りづらい上に、製造したての熱いインゴットに手が触れて火傷する恐れがあり、安全上一層の改善策が必要であった。
【００２１】
このような問題を解決すべく、本発明者等は鋭意研究を重ねた。高所での結晶転倒防止バーの取外し作業や、製造したての熱いインゴットに手が触れて火傷する等の手作業での結晶転倒防止バーの取外しを機械的に自動化し、より安全で簡単、効率的に結晶転倒防止バーを単結晶引上げ装置から取外すには、単結晶取出し装置に結晶転倒防止バーを取外すためのバー取外し機構を具備させれば良いことに想到し、本発明を完成させた。
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明に係る単結晶取出し装置の一実施形態を示す概略図である。
図２は、図１の単結晶取出し装置を正面から見た概略図である。
本発明の単結晶取出し装置１０は、結晶転倒防止バー１４を具備する単結晶引上げ装置１１により製造された単結晶インゴット１３をチャックするための３つのチャック機構４ａ、４ｂ、４ｃと、該チャック機構４ａ、４ｂ、４ｃが取付けられたベース機構２とを具備し、該ベース機構２の前後移動より単結晶インゴット１３を単結晶引上げ装置１１から取出すことができるものであって、単結晶引上げ装置１１から結晶転倒防止バー１４を取外すためのバー取外し機構１を２個具備するものである。
【００２３】
このように、単結晶引上げ装置１１に設置してある結晶転倒防止バー１４を取外すためのバー取外し機構１を単結晶取出し装置１０が具備することにより、作業員が高所で結晶転倒防止バー取外し作業をする必要がなく、安全である。特に、インゴット取出し作業の際は、結晶転倒防止バー１４、チャック機構４ａ、及び製造された単結晶インゴット１３が、非常に接近した状態となっており、高所で手を伸ばすと誤って熱い単結晶インゴットに手が触れてしまい火傷する恐れがあったが、単結晶取出し装置に単結晶引上げ装置の結晶転倒防止バーを取外すためのバー取外し機構が具備されていれば、手作業で結晶転倒防止バーを外すことはないので、火傷する恐れも無くなる。
【００２４】
さらに、単結晶取出し装置がバー取外し機構を具備することにより、単結晶取出し作業のフローの中で簡単且つ効率的に結晶転倒防止バーを取外すことができ、結晶転倒防止バーの取り外しを忘れて単結晶インゴットと結晶転倒防止バーが衝突する恐れもない。従って、本発明の単結晶取出し装置であれば、安全且つ簡単に単結晶インゴットの取出し作業ができる。
【００２５】
バー取外し機構１は、単結晶取出し装置１０のどの部分に何個取り付けられていてもよい。例えば、ベース機構２の上部に２個取付けられている場合は、ベース機構２をインゴット取出し口１６にいれて、ベース機構２自体を上昇させて結晶転倒防止バー１４を取外してもよい。
【００２６】
特に、図１及び図２のようにバー取外し機構１が、単結晶インゴット１３の一番上をチャックする第１チャック機構４ａの上部に２個取付けられたものであり、第１チャック機構４ａが上昇することにより結晶転倒防止バー１４を単結晶引上げ装置１１から取外すことができるものであることが好ましい。
このように単結晶インゴット１３の一番上をチャックする第１チャック機構４ａにバー取外し機構１が取付けられていれば、単結晶インゴット１３をチャックする際、単結晶インゴット１３の長さに合わせて第１チャック機構４ａを上昇させると同時に結晶転倒防止バー１４を取外すことができるため、位置決めや作業効率がよいものとなる。
【００２７】
さらに、バー取外し機構１は、図１のように、開口部が上に向いたフック形状であることが好ましい。
バー取外し機構がこのようなフック形状であることにより、簡単に結晶転倒防止バー１４を取外すことができるし、結晶転倒防止バー１４を単結晶引上げ装置１１内に落とすことはない。また、単結晶取出し装置１０により単結晶引上げ装置１１から取出された単結晶インゴット１３を搬送用の台車（不図示）に載置する際に、ベース機構２を旋回させ垂直状態から例えば前に９０度倒すように傾けても、結晶転倒防止バー１４をしっかりと収容したままの状態を維持することができる。
【００２８】
特に、バー取外し機構の底部が図１のように単結晶インゴット側に傾斜していれば、バー取外し機構１で結晶転倒防止バー１４を取外した後に、第１チャック機構４ａを降下させても、再び単結晶引上げ装置１１に結晶転倒防止バー１４が設置されることはない。
【００２９】
また、バー取外し機構１は、結晶転倒防止バー１４が単結晶引上げ装置から取外されたことを検知する検知手段３が取付けられたものとすることができる。
このように結晶転倒防止バーが単結晶引上げ装置から取外されたことを検知する検知手段３をバー取外し機構が具備することにより、バー取外し機構が確実に取外されたことを確認することができ、作業員が結晶転倒防止バーの取り外しを忘れることを防止できる。
【００３０】
そして、この検知手段３は、結晶転倒防止バーの取外しを検知しない限り単結晶インゴットの取出しができないようにロックをかけるインターロック機構５と接続されたものであることが好ましい。
このように、検知手段３が、結晶転倒防止バーの取外しを検知しない限り単結晶インゴットの取出しができないようにロックをかけるインターロック機構５と接続されたものであれば、作業員が結晶転倒防止バーの取り外しを忘れたまま単結晶取出し装置を作動させようとしても、単結晶取出し装置１０自体にロックがかかるので、単結晶インゴットと結晶転倒防止バーが衝突することを確実に防止することができる。
【００３１】
図６、７、８を参照し、上記本発明の単結晶取出し装置１０を使用し、結晶転倒防止バー１４を具備する単結晶引上げ装置１１から単結晶インゴット１３を取出す方法、フローについて図５に示すような従来の単結晶取出し装置６０と比較しながら以下説明する。
図６は、図５に示す従来の単結晶取出し装置で単結晶インゴットを取出す際のフロー図である。
図７は、図１に示す本発明の単結晶取出し装置で単結晶インゴットを取出す際のフロー図である。
また、図８は、本発明の単結晶取出し装置が単結晶引上げ装置から結晶転倒防止バーを取外す様子を説明する図である。
【００３２】
図５に示す従来の単結晶取出し装置６０で、結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置から単結晶インゴットを取出すには、まず、アーム６６が旋回することによってベース機構６２がインゴット取出し口の前に移動し、次にベース機構６２が単結晶インゴットの直前まで前進する。そして、作業員の手作業によって、単結晶引上げ装置に設置されている結晶転倒防止バーが取外されたら、単結晶取出し装置６０の一番上に取付けられている第１チャック機構６４ａが単結晶インゴット６３の長さに合わせて上昇し、停止する。次に、一番下に取付けられている第３チャック機構６４ｃのチャックがしまったら、ベース機構６２が少し上昇し、第１チャック機構６４ａと第１、第３の中間に取付けられている第２チャック機構６４ｂのチャックが閉まる。続いて、単結晶インゴット６３の絞り部が切断され、ベース機構６２が後退することにより、単結晶インゴットが単結晶引上げ装置から取出される。
【００３３】
これに対し、図１に示す本発明の単結晶取出し装置１０で、結晶転倒防止バー１４を具備する単結晶引上げ装置１１から単結晶インゴット１３を取出すには、まず、アーム６が旋回することによってベース機構２がインゴット取出し口１６の前に移動する。次に、ベース機構２の一番上に取付けられてる第１チャック機構４ａが、バー取外し機構１によって結晶転倒防止バー１４が取外せる位置まで降下する。続いて、単結晶インゴット１３の直前までベース機構２が前進し、第１チャック機構４ａが上昇する。このとき、単結晶インゴット１３の長さに合わせて上昇するとともに、第１チャック機構４ａの上端部に取付けられているバー取外し機構１により、単結晶引上げ装置１１に設置してある結晶転倒防止バー１４も同時に取外される（図８参照）。
【００３４】
このとき、単結晶インゴットが第１チャック機構４ａの停止した位置より短い場合は、第１チャック機構４ａを下降させればよい。
その際、バー取外し機構１の開口部が上を向いたフック形状の底部が単結晶インゴット１３側に傾斜している形状となっているので、結晶転倒防止バーがバー取外し機構に受け止められると、そのまま傾斜の低い部分に転がり収まるので、第１チャック機構４ａを下降させても、再び単結晶引上げ装置に結晶転倒防止バーが設置されることはない。
【００３５】
そして、バー取外し機構１により、結晶転倒防止バー１４が取外されると、バー取外し機構１に取付けられている検知手段３により、結晶転倒防止バー１４が取外されたことが検知される。このとき、検知手段３は結晶転倒防止バー１４の取外しを検知しない限り単結晶インゴット１３の取出しができない、つまり、ベース機構２が後退できないように設定されたインターロック機構５と接続されているため、もし、バー取外し機構１により、結晶転倒防止バー１４の取外しに失敗した場合には、ベース機構２が後退しない。従って、単結晶インゴットと結晶転倒防止バーとの衝突は確実に防止される。
【００３６】
尚、結晶転倒防止バー１４が単結晶引上げ装置１１から取外されたことを検知する検知手段３としては、例えば光電スイッチ等をバー取外し機構１のバーが収まる部分に取り付けることにより検知手段を構成することができる。
【００３７】
次に、一番下に取付けられている第３チャック機構４ｃのチャックがしまったら、ベース機構２が少し上昇し、第１チャック機構４ａと第１、第３の中間に取付けられている第２チャック機構４ｂのチャックが閉まる。続いて、単結晶インゴット１３の絞り部１７が切断され、ベース機構２が後退することにより、単結晶インゴット１３を単結晶引上げ装置１１から取出すことができる。
【００３８】
従って、本発明の単結晶取出し装置であれば、結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置により製造された単結晶インゴットを取出す際、作業員が高所で結晶転倒防止バーの取外し作業をする必要がないため、製造したての熱いインゴットに手が触れて火傷する恐れがなく安全であり、また、結晶転倒防止バーの取り外しを忘れて単結晶インゴットと結晶転倒防止バーが衝突する恐れもなく、安全且つ簡単に単結晶取出し作業ができる単結晶取出し装置となる。
さらに、インターロック機構と検知手段を具備することにより、結晶転倒防止バーの取り外しを忘れることによる単結晶インゴットと結晶転倒防止バーの衝突を確実に防止することができる。
【００３９】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る単結晶取出し装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図１の単結晶取出し装置を正面から見た概略図である。
【図３】結晶転倒防止バーを具備する単結晶引上げ装置の概略図を示す。
【図４】ＣＺ法で使用されている一般的な単結晶引上げ装置を示す概略図である。
【図５】従来の単結晶取出し装置の概略図を示す。
【図６】図５に示す従来の単結晶取出し装置で単結晶インゴットを取出す際のフロー図である。
【図７】図１に示す本発明の単結晶取出し装置で単結晶インゴットを取出す際のフロー図である。
【図８】本発明の単結晶取出し装置が単結晶引上げ装置から結晶転倒防止バーを取外す様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…バー取外し機構、  ２、６２…ベース機構、  ３…検知手段、
４ａ、４ｂ、４ｃ、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ…チャック機構、
５…インターロック機構、  ６、６６…アーム、  １０、６０…単結晶取出し装置、
１１、３１、４１、６１…単結晶引上げ装置、
１３、３３、４３、６３…単結晶インゴット、
１４、３４…結晶転倒防止バー、  １６、３２、５６…インゴット取出し口、
１７…絞り部、  ３０、５０…プルチャンバー、  ４２…原料融液、
４４…メインチャンバー、  ４５…ルツボ、  ４６…ヒーター、  ４７…断熱材、
５１…アイソレーションバルブ、  ５２…種保持具、  ５３…ワイヤ、
５４…巻き上げ手段、  ５５…ドア。
【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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