(57)【要約】【課題】取扱性ならびに生産性が良好で安価な非接触通信式情報担体を提供する。【解決手段】一面にアンテナコイル３を一体に形成したＩＣチップ１をコアピース本体５の凹部６内に装着してコアピース１１を構成して、そのコアピース１１を非接触通信式情報担体１３の嵌合部１４に強嵌合し、前記コアピース本体５と情報担体１３の硬さが異なっていることを特徴とする。【選択図】　　図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面にアンテナコイルを一体に形成したＩＣチップをコアピース本体の凹部内に装着してコアピースを構成して、そのコアピースを非接触通信式情報担体の嵌合部に強嵌合し、前記コアピース本体と情報担体の硬さが異なっていることを特徴とする非接触通信式情報担体。
【請求項２】
請求項１記載の非接触通信式情報担体において、前記情報担体の嵌合部が有底状の凹部あるいは貫通した透孔からなり、その嵌合部内にコアピース本体が強嵌合されていることを特徴とする非接触通信式情報担体。
【請求項３】
請求項２記載の非接触通信式情報担体において、前記コアピース本体の外周面に環状凸部または環状溝部が設けられ、前記情報担体の嵌合部の内周面に環状溝部または環状凸部が設けられて、その環状凸部と環状溝部が嵌合することを特徴とする非接触通信式情報担体。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の非接触通信式情報担体において、前記情報担体が前記コアピース本体よりも硬いことを特徴とする非接触通信式情報担体。
【請求項５】
請求項４記載の非接触通信式情報担体において、前記情報担体が高比重物質を含有していることを特徴とする非接触通信式情報担体。
【請求項６】
請求項５記載の非接触通信式情報担体において、前記高比重物質が金属であることを特徴とする非接触通信式情報担体。
【請求項７】
請求項６記載の非接触通信式情報担体において、前記金属がタングステンであることを特徴とする非接触通信式情報担体。
【請求項８】
請求項１記載の非接触通信式情報担体において、前記情報担体の嵌合部が有底状の凹部からなり、その嵌合部の内周面またはコアピース本体の外周面に空気抜き溝が形成されていることを特徴とする非接触通信式情報担体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップに非接触通信用アンテナを一体に形成した半導体装置を備える非接触通信式情報担体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば部品や製品の在庫管理などのために、アンテナコイルを一体に形成したＩＣチップを部品や製品に装着したり、あるいは入退室の管理や定期券等のアプリケーションに利用するために、アンテナコイルを一体に形成したＩＣチップをカード本体に埋設した個人識別カードが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところがアンテナコイルを一体に形成したＩＣチップは硬く、ＩＣチップどうしが接触するとコイル形成面が傷つき易いため、ＩＣチップの袋詰めやパーツフィーダーによる供給ができず、高価なマテリアルハンドリングに依らざるを得ない。
【０００４】
またアンテナコイルを一体に形成したＩＣチップは極めて薄く（厚さが０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度）、脆性が高いのでコイル形成面側（またはその裏面側）で応力による割れや欠けなどが起こり易く、２次加工が困難である。
【０００５】
さらに合成樹脂を利用したチップのインサート成形は可能であるが、アンテナコイルを一体に形成したＩＣチップとモールド樹脂との物理的特性の違いが大きいため、成形性が悪く、多数個取りが難しく、コスト高になるなどの欠点を有している。
【０００６】
また、インサート成形した場合、埋設した樹脂による熱膨張や使用時に生ずる応力歪がＩＣチップに直接影響を与え、最悪の場合ＩＣチップの回路破壊を生じるといった欠点を有している。
【０００７】
また従来、例えば特開２００２−７９８９号公報に記載されているようなコイン形ＩＣタグが提案されている。このコイン形ＩＣタグは図１５に示すように、ポリエチレンテレフタレートフィルム５１の両面にウレタン系接着剤５２を塗布し、一方の接着剤５２の上にエッチング法でアンテナコイル５３を形成するとともに、ＩＣチップ５４を実装してＩＣ実装フィルム５５を製作する。
【０００８】
一方、ステンレスなどの金属粉末をポリアミド樹脂に混入してＩＣ実装フィルム５５と同じ面積に成形した成形板５６ａと５６ｂで前記ＩＣ実装フィルム５５を挟み、加熱・加圧して前記フィルム５１の両面に塗布しているウレタン系接着剤５２を溶融し３者を一体化してコイン形ＩＣタグを得る。図１５（ａ）中の符号５７は、ＩＣ実装フィルム５５と成形板５６ａ，５６ｂを加圧して一体化する際にＩＣチップ５４が破損しないための逃げ用凹部である。
【０００９】
このように金属粉末を混入した２枚の成形板５６ａ，５６ｂを用いることにより、コイン形ＩＣタグに重量感を持たせ、コイン形ＩＣタグを使用する機器内での重量不足による動作不良を回避することができる。
【００１０】
ところがこのコイン形ＩＣタグは、ＩＣ実装フィルム５５と２枚の成形板５６ａ，５６ｂをそれぞれ金型内で重ね合わせて、３者を加熱・加圧し接着剤５２を溶融して一体化する際、中間にあるＩＣ実装フィルム５５のハンドリングができず、そのためにＩＣ実装フィルム５５と成形板５６ａ，５６ｂが相対的に位置ずれを起こし、外観不良となることがあり、生産性が悪い。
【００１１】
また、接着剤５２の上にアンテナコイル５３とＩＣチップ５４が実装されており、この接着剤５２を加熱溶融してＩＣ実装フィルム５５を成形板５６ａに接着しているため、接着剤５２の層が厚いとアンテナコイル５３のピッチ間隔が狂ったり、ＩＣチップ５４の接続部に変形を生じたりする恐れがある。一方、接着剤５２の層が薄過ぎるとＩＣ実装フィルム５５と成形板５６ａ，５６ｂとの接着強度が十分に得られず、コイン形ＩＣタグの落下試験でＩＣ実装フィルム５５から成形板５６ａ，５６ｂが剥がれる心配がある。
【００１２】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、取扱性ならびに生産性が良好な非接触通信式情報担体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、一面にアンテナコイルを一体に形成したＩＣチップをコアピース本体の凹部内に装着してコアピースを構成して、そのコアピースを非接触通信式情報担体の嵌合部に強嵌合し、前記コアピース本体と情報担体の硬さが異なっていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記情報担体の嵌合部が有底状の凹部あるいは貫通した透孔からなり、その嵌合部内にコアピース本体が強嵌合されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記コアピース本体の外周面に環状凸部または環状溝部が設けられ、前記情報担体の嵌合部の内周面に環状溝部または環状凸部が設けられて、その環状凸部と環状溝部が嵌合することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第４の手段は前記第１の手段ないし第３の手段のいずれかにおいて、前記情報担体が前記コアピース本体よりも硬いことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第５の手段は前記第４の手段において、前記情報担体が高比重物質を含有していることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第６の手段は前記第５の手段において、前記高比重物質が金属であることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第７の手段は前記第６の手段において、前記金属がタングステンであることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第８の手段は前記第１の手段において、前記情報担体の嵌合部が有底状の凹部からなり、その嵌合部の内周面またはコアピース本体の外周面に空気抜き溝が形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図とともに説明する。図１ないし図１０は第１実施形態を説明するための図で、図１はＩＣチップの拡大斜視図、図２はコアピース本体の平面図、図３はコアピース本体の一部を切断した正面図、図４はコアピースの平面図、図５はコアピースの一部を切断した正面図である。
【００２２】
図６は電子マネー取引などに使用するトークンにコアピースを装着する前の状態を示す平面図、図７は装着後の平面図、図８は装着前のトークンの一部拡大断面図、図９は装着前のトークンの一部拡大平面図、図１０は図７Ａ−Ａ線上の拡大断面図である。
【００２３】
図１に示すように正方形をしたＩＣチップ１の回路形成面側の表面にポリイミド樹脂などからなる絶縁層２を介してスパイラル状のアンテナコイル３が一体に形成されている。アンテナコイル３は電気鋳造メッキ法やフォトレジスト法などにより形成することができ、両端が絶縁層２に形成されたスルーホールを通して入出力端子４、４に接続されている。同図に示すように、ＩＣチップ１の中心Ｏ１と、矩形スパイラル状のアンテナコイル３の巻回中心Ｏ２が一致するようにアンテナコイル３がＩＣチップ１上に形成されている。
【００２４】
コアピース本体５は略カップ状をしており、ポリカーボネート樹脂やエポキシ樹脂などの熱可塑性樹脂で成形され、図２と図３に示すように中央位置に円形で有底状の凹部６を有し、凹部６の開口部周辺に起立したかしめ代７が一体に形成されている。必要に応じてかしめ代７の周方向に１つまたは複数個のＶ字形あるいはＵ字形の切欠部を形成することもできる。コアピース本体５の外周面に、断面形状が半円形、三角形、台形などの環状リブ８が１条または複数条形成されている。
【００２５】
凹部６の直径Ｄ（図２参照）は図１に示すＩＣチップ１の対角線の長さＬと略等しく設計され、ＩＣチップ１を凹部６内に挿入することにより、アンテナコイル３の巻回中心Ｏ２とコアピース本体５の中心Ｏ３が一致するように、すなわちコアピース本体５内でアンテナコイル３（ＩＣチップ１）が中心に自動的に位置決めされるようになっている。
【００２６】
ＩＣチップ１はアンテナコイル３側を下にして図５に示すように凹部６内に挿入され、コアピース本体５の上側から超音波溶着ホーン（図示せず）を押し付けてかしめ代７を内側に加熱軟化してかしめ、図４と図５に示すようにＩＣチップ１の４つの角部１ａ〜１ｄを係止するかしめ部９を形成して、ＩＣチップ１が凹部６内で固定される。
【００２７】
前述のように切欠部を設けることにより、かしめ代７を内側に加熱軟化してかしめる際にしわなどを生じることなく、内側に長く延びたかしめ部９が形成され、外形の小さいＩＣチップ１でもコアピース本体５内に確実に固定できる。またＩＣチップ１はアンテナコイル３側を下にして凹部６内に設置することにより、アンテナコイル３が凹部６の底部１２に密着して保護できるから、袋詰やパーツフィーダで供給するときにアンテナコイル３が傷つくことなく、保護効果はある。コアピース本体５を透明または半透明なプラスチックで成形すれば、ＩＣチップ１の装着の有無などの確認ができて便利である。
【００２８】
このようにＩＣチップ１をコアピース本体５内に嵌合することにより、コアピース１１が構成される。そしてＩＣチップ１をコアピース本体５の凹部６内で担持することにより、アンテナコイル３が保護されるとともに、取り扱い易い大きさにできるから、これをコアピース１１として量産し、本来ＩＣチップ１を装着すべき部材にそれぞれ取り付けることができる。特にＩＣチップ１の取扱い時や対象製品と嵌合した後の応力等によるチップ欠けが生じやすいＩＣチップ角部１ａ〜１ｄをコアピース１１により保護できる。
【００２９】
電子マネー取引などに使用するトークン１３は、例えばタングステン（比重１９．２４）、鉛（比重１１．３４）、ニッケル（比重８．８５）、鉄（比重７．８６）、アルミニウム（比重２．７０）、ステンレスなどの金属粉末からなる高比重物質を約２０〜７０重量％添加、分散したアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）、ポリフェニレンサルファイト樹脂（ＰＰＳ樹脂）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂の成形体からなる。高比重物質のうち特にタングステンは、通信への磁気的影響が少ないため好適である。
【００３０】
このように金属粉末からなる高比重物質を所定量含有することにより、トークン１３に重量感を持たせることができるとともに、コアピース本体５よりも硬くすることができる。本実施形態では、ＡＢＳ樹脂にタングステンの微粉末を添加、分散して比重が約３．１のトークン１３を製作することができ、このトークン１３はポリカーボネート樹脂からなるコアピース本体５よりも硬い。
【００３１】
この硬さとは、ロックウェル硬さ、デュロメータ硬さ、バコール硬さなどの押込み硬さであり、特にＪＩＳ規格　Ｋ７２１５で試験方法が定められている試験荷重負荷時のくぼみ深さから求められる硬さであるデュロメータ硬さであることが好ましい。
【００３２】
トークン１３は例えば直径が３０ｍｍ、厚さが２．５ｍｍの円板状をしており、それの中央部に有底状（凹部状）の円形嵌合部１４が形成されている。図８と図９に示すように、嵌合部１４の内周面に沿って環状溝部１０が形成され、また嵌合部１４の底部から上方開口部にかけて空気抜き溝１５が１本あるいは複数本（本実施形態では図９に示すように対向するように２本）形成されている。
【００３３】
コアピース１１は、図６や図７に示すようにトークン１３の嵌合部１４に強嵌合される。この強嵌合の際に嵌合部１４内の空気をある程度逃がさないと、圧縮した空気が嵌合部１４内に残り、組み込みが完了したトークンを落下試験したときにコアピース１１がトークン１３から外れることがある。このようなことを回避するために、嵌合部１４の内周面に空気抜き溝１５が形成されている。また強嵌合が終了した時点でコアピース本体５の環状リブ８が嵌合部１４の環状溝部１０に嵌合するとともに、コアピース本体５の外周面と嵌合部１４の内周面とが面で密着する。さらにトークン１３がコアピース本体５よりも硬いから、空気抜き溝１５の開口エッジ部１６（図９参照）が環状リブ８に食い込み、コアピース本体５とトークン１３の結合をより強固にしている。
【００３４】
図１０に示すようにコアピース本体５の底部１２が表側になるように、すなわちアンテナコイル３ができるだけ表に近づくように装着され、底部１２の表面がトークン１３の表面から突出しないように固定される。
【００３５】
トークン１３の中央位置には嵌合部１４が形成されているから、結局、ＩＣチップ１の向きは任意であってトークン１３の中心Ｏ４とＩＣチップ１の中心Ｏ２が一致することになる（図６，図７参照）。
【００３６】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るトークンの一部拡大断面図である。本実施形態で前記第１の実施形態と相違する点は、トークン１３の上面から下面に向けて貫通した透孔状の嵌合部１４を形成した点と、トークン１３の厚さ（Ｔ）方向のほぼ中間位置（Ｔ／２）にアンテナコイル３を設置して、トークン１３の上面からでも下面からでも通信を可能にした点である。
【００３７】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に係るトークンにコアピースを嵌合する状態を示す一部拡大断面図である。本実施形態で前記第１の実施形態と相違する点は、嵌合部１４の上下方向の途中に段差部１７が設けられ、それより上側の嵌合部１４は下側よりも若干径大になっている。そして段差部１７より下側の嵌合部１４だけに空気抜き溝１５が形成され、段差部１７より上側の嵌合部１４には形成されていない〔図１２（ａ）参照〕。コアピース１１を嵌合部１４に挿入する途中では図１２（ｂ）に示すように、嵌合部１４内の空気１８は空気抜き溝１５を通って外側に押し出され、コアピース１１の挿入終了時点では環状リブ８が環状溝部１０に嵌入するとともに、環状リブ８により空気抜き溝１５の上端開口部が塞がれる点である。このように空気抜き溝１５を塞いで大気と遮断することにより、アンテナコイル３の耐湿性が向上する。
【００３８】
図１３は本発明に係る非接触通信式情報担体３１とリーダライタ３２とホストコンピュータ４４の間におけるデータ伝送システムを示すブロック図である。情報担体３１はアンテナコイル３、電源生成回路３３、メモリ３４、コントロール回路３５などから構成されている。リーダライタ３２は情報担体３１側のアンテナコイル３と対応するアンテナコイル３６、トランシーバ／レシーバ３７、コントローラ３８などを備えている。各部の接続は図に示すような関係になっている。
【００３９】
図１４は情報担体３１のアンテナコイル３とリーダライタ３２のアンテナコイル３６の対応関係を示す図である。アンテナコイル３６は、アンテナコイル３の外形と略同じ程度の下面を有する円柱状のフェライトコア３９の周面に巻回されている。そしてアンテナコイル３の平面に対してフェライトコア３９の軸方向が垂直に配置され、フェライトコア３９の下面がアンテナコイル３に近接する。
【００４０】
リーダライタ３２に装着されるトークン１３は、ガイド手段（図示せず）によりトークン１３の中心（アンテナコイル３の中心）がフェライトコア３９の下面の中心と一致するように位置決めされるから、トークン１３（アンテナコイル３）がその平面上においてどのような向きになっても、アンテナコイル３とアンテナコイル３６の間で電磁的に結合され、データの授受がなされる。
【００４１】
前記実施形態ではトークン１３の方をコアピース本体５よりも硬くしたが、反対にコアピース本体５の材料に例えばポリフェニレンサルファイト樹脂（ＰＰＳ樹脂）やポリエーテルイミロ樹脂（ＰＥＩ樹脂）等のスーパーエンジニアニングプラスチックを使用し、トークン１３の材料にＡＢＳ樹脂を使用して、コアピース本体５の方をトークン１３よりも硬くすることもできる。
【００４２】
このようにすれば、トークン１３等の情報担体の嵌合部１４へコアピース１１を嵌合する際、あるいは嵌合後の使用時においてコアピース本体５に応力が加わっても、ＩＣチップ１を保護し、チップ割れやＩＣチップの回路破壊を回避することが可能となる。
【００４３】
前記実施形態ではコアピース本体５側に環状リブ８を設け、トークン１３側に環状溝部１０を形成したが、コアピース本体５側に環状溝部１０を形成し、トークン１３側に環状リブ８を設けることもできる。
【００４４】
前記実施形態ではトークン１３側に空気抜き溝１５を形成したが、コアピース本体５側に空気抜き溝を形成することもできる。
【００４５】
本発明に係る非接触通信式情報担体は前記実施形態に記載したトークンの他にカード、ＤＮＡチップ，試験菅，検査片などの各種検査対象物を収納するケース、ＰＣカード規格やコンパクトフラッシュ（登録商標）規格等の電子カードのコネクタ部，フレーム部，ケース部、ペン型ポインティングデバイスの先端部、ＬＡＮケーブルや光ケーブルの接合コネクタ部、自動車等のキー、光ディスク，磁気ディスク，テープ媒体のケースや媒体自身等、今まで適用不可能な小さい領域への装着を実現することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明は、アンテナコイルを一体に形成したＩＣチップをコアピース本体の凹部内に装着することにより、コイル形成面の保護ができ、しかも取り扱い易い大きさにできるから、袋詰やパーツフィーダによる供給が可能となり、取扱性ならびに生産性が良好で安価な非接触通信式情報担体を提供することができる。
【００４７】
また情報担体の種類、形状、仕様などが異なっても、コアピースとの取り付け部（装着部）の形状を一定にしておけば、同じコアピースが共通に使用でき、コストの低減が図れる。
【００４８】
さらに、ＩＣチップのコアピース本体への嵌合とコアピースの非接触通信式情報担体への嵌合で組み込みが終了するから、従来提案されたものよりも製造が簡単で生産効率を高めることができる。さらにまたコアピース本体と情報担体の硬さが異なり、コアピース本体が情報担体に強嵌合されているため両者の密着が図れ、落下試験をしてもコアピース本体が情報担体から外れることがなく、信頼性の向上が図れる。
【００４９】
請求項２記載の本発明は、情報担体の嵌合部が有底状の凹部あるいは貫通した透孔からなり、その嵌合部内にコアピース本体が強嵌合しているから、両者が面で密着し、コアピース本体と情報担体の結合が強固になる。
【００５０】
請求項３記載の本発明は、コアピース本体の外周面に環状凸部または環状溝部が設けられ、情報担体の嵌合部の内周面に環状溝部または環状凸部が設けられて、その環状凸部と環状溝部が嵌合する構造になっているから、コアピース本体と情報担体の結合がさらに強固になる。
【００５１】
請求項４記載の本発明は、情報担体がコアピース本体よりも硬いから、ＩＣチップを保持したコアピース本体を情報担体で確実に保護することができる。
【００５２】
請求項５記載の本発明は情報担体が高比重物質を含有しており、請求項６記載の本発明はその高比重物質が金属であるから、情報担体に重量感を持たせることができ、情報担体を使用する機器内での重量不足による動作不良を回避することができる。
【００５３】
請求項７記載の本発明はその金属がタングステンであるから、通信への影響がほとんどなく、信頼性の向上が図れる。
【００５４】
請求項７記載の本発明は空気抜き溝が形成されているから、コアピース本体を情報担体に嵌合する際に空気を確実に排気でき、コアピース本体と情報担体の嵌合がより確実になるなどの特長を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る非接触通信式情報担体用ＩＣチップの拡大斜視図である。
【図２】コアピース本体の平面図である。
【図３】コアピース本体の一部を切断した正面図である。
【図４】コアピースの平面図である。
【図５】コアピースの一部を切断した正面図である。
【図６】トークンにコアピースを装着する前の状態を示す平面図である。
【図７】トークンにコアピースを装着した後の平面図である。
【図８】装着前のトークンの一部拡大断面図である。
【図９】装着前のトークンの一部拡大平面図である。
【図１０】図７Ａ−Ａ線上の拡大断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態例に係るトークンの拡大断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態例に係るトークンにコアピースを嵌合する状態を示す拡大断面図である。
【図１３】非接触通信式情報担体とリーダライタとホストコンピュータとのデータ伝送システムを示すブロック図である。
【図１４】情報担体側のアンテナコイルとリーダライタ側のアンテナコイルとの対応関係を示す斜視図である。
【図１５】従来提案されたコイン形ＩＣタグを説明するための断面図である。
【符号の説明】
１　ＩＣチップ
１ａ〜１ｄ　ＩＣチップの角部
３　アンテナコイル
５　コアピース本体
６　凹部
７　かしめ代
８　環状リブ
９　かしめ部
１０　環状溝部
１１　コアピース
１２　底部
１３　トークン
１４　嵌合部
１５　空気抜き溝
１６　開口エッジ部
１７　段差
１８　空気
Ｄ　コアピス本体の凹部の直径
Ｌ　ＩＣチップの対角線の長さ
Ｏ１　ＩＣチップの中心
Ｏ２　アンテナコイルの巻回中心
Ｏ３　コアピス本体の中心
Ｏ４　トークンの中心
Ｔ：トークンの厚さ
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
2004021648.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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