(57)【要約】【課題】プリント基板に密着させたスクリーンマスクの複数の開口部に導電性接合材を印刷した後にスクリーンマスクとプリント基板とを引き離す版離れを行なう際、プリント基板とスクリーンマスクとが弾かれるように版離れして発生するスクリーンマスクの開口部における導電性接合材の残留や、プリント基板に印刷された導電性接合材の形崩れなどの不具合の発生を低減することを実現したスクリーンマスク、および、そのスクリーンマスクを用いた電子部品の製造方法および電子部品を提供する。【解決手段】スクリーンマスク１の開口部形成領域３と外周部４との間に、スクリーンマスク１の一部を厚さ方向に突出させた突部５を形成することで、スクリーンマスク１の剛性を突部５において部分的に高めてプリント基板７とスクリーンマスク１との版離れを良好にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に印刷材を印刷するために形成された複数の開口部を有するマスクプレートを含むスクリーンマスクにおいて、
前記マスクプレートにおける前記複数の開口部が形成されている開口部形成領域の外周部に、一部を厚さ方向に突出させた突部を有することを特徴とする、スクリーンマスク。
【請求項２】
前記突部は、前記基板に密着されない面側に突出するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーンマスク。
【請求項３】
前記突部は、前記開口部形成領域を囲むように形成されることを特徴とする、請求項１ないし請求項２のいずれかに記載のスクリーンマスク。
【請求項４】
前記突部は、連続して形成されることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスクリーンマスク。
【請求項５】
前記突部の高さは、前記マスクプレートの厚さの少なくとも２０倍以上であることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のスクリーンマスク。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のスクリーンマスクを製造する方法において、前記突部に対応した突部または凹部を有する母材上に金属をめっきしてマスクプレートを形成する工程を含むことを特徴とする、スクリーンマスクの製造方法。
【請求項７】
基板と、前記基板の一方主面側に搭載される回路素子とを用意する工程と、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の前記スクリーンマスクを用いて前記基板の一方主面側に印刷材を印刷する工程と、
前記基板に前記回路素子を搭載する工程と、を含むことを特徴とする、電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記印刷材は導電性接合材であり、前記回路素子は、前記基板の一方主面側において、前記導電性接合材を介して搭載されることを特徴とする、請求項７に記載の電子部品の製造方法。
【請求項９】
基板と、
前記基板の一方主面側に搭載される回路素子と、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のスクリーンマスクを用いて前記基板の一方主面側に印刷された印刷材と、を含むことを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板などにソルダペーストや導電性接着剤などの印刷材を印刷するためのスクリーンマスク、また、それを用いた電子部品の製造方法および電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板などにソルダペーストや導電性接着剤などの印刷材を印刷する方法としては、従来よりスクリーンマスクを用いるスクリーン印刷の方法が提案されている。以下に、従来のスクリーンマスクについて、図７に基づいて説明する。
【０００３】
図７は、従来のスクリーンマスク２０を示す平面図である。マスクプレート２０ａは、ニッケル合金素材などのばね性を有する金属薄板からなる。また、マスクプレート２０ａには、プリント基板上のソルダペーストなどの導電性接合材の印刷が必要な部分に対応して複数の開口部２が形成されている。また、この複数の開口部２によって、同図に点線で示す開口部形成領域３が形成されている。マスクプレート２０ａは、例えばアルミパイプの溶接やアルミの鋳物からなる版枠で４辺を支持されてスクリーンマスク２０を構成する。スクリーンマスク２０は、その一方主面が導電性接合材を載せ、プリント基板に密着されない面であり、他方主面がプリント基板などに密着される面である。ただし、同図においては版枠の図示を省略している。
【０００４】
プリント基板への導電性接合材の印刷は、まず、スクリーンマスク２０をプリント基板に密着させ、続いてスキージをスクリーンマスク２０の一方主面上を水平にスライド移動させる。これにより、複数の開口部２を通して導電性接合材がプリント基板上に印刷される。次に、スクリーンマスク２０を昇降させる手段でプリント基板と密着したスクリーンマスク２０をプリント基板から引き離すように上昇させ、スクリーンマスク２０とプリント基板とを分離する版離れを行なう。これにより、導電性接合材のプリント基板のランドパターン上への印刷が完了する。
【０００５】
しかし、近年の高密度実装化に伴い、例えばプリント基板などに印刷される印刷材の印刷厚は、相互に隣接する導電性接合材間での短絡を防止するために減少しており、それに伴って導電性接合材の印刷厚を制御するマスクプレート２０ａの厚さは、従来の１５０μｍ前後から、８０μｍ〜１００μｍに薄くされている。従って、マスクプレート２０ａの剛性が低くなり、容易にたわむようになっている。
【０００６】
そのため、版離れの際、スクリーンマスク２０は、プリント基板と密着している部分が導電性接合材の粘着力により離れにくく、外周部だけが反り上がってたわんでしまう。この状態でスクリーンマスク２０を上昇させ続けると、スクリーンマスク２０を上昇させる力がスクリーンマスク２０とプリント基板との粘着力よりも大きくなったとき、スクリーンマスク２０はプリント基板から弾かれるように版離れする。このとき、複数の開口部２内の導電性接合材が乱され、スクリーンマスク２０に導電性接合材が残留したり、プリント基板上に印刷される導電性接合材の形崩れを生じたりする不具合が発生していた。
【０００７】
この問題を解決するため、スクリーンマスクの他方主面側と接し、かつ、開口部形成領域を取り囲んで平面形状に取り付けられた、スクリーンマスクの剛性を高める支持部材を備えたスクリーンマスクが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。支持部材は例えば金属板などの剛性の高い鋼板からなり、平面形状は枠型で開口部形成領域を取り囲んで配置される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２３４２０３号公報（第３−４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記スクリーンマスクでは、スクリーンマスクの他方主面側に平面形状をした枠型の支持部材を取付ける別の工程を付加する必要があり、支持部材のコストおよびスクリーンマスクの他方主面側への支持部材の取付コストがかかり、スクリーンマスク全体の製作コストが高くなってしまう、という問題があった。
【００１０】
本発明のスクリーンマスクは、上述の問題を鑑みて為されたものであり、上述の問題を解決し、スクリーンマスクへの印刷材の残留やプリント基板に印刷したソルダペーストなどの形崩れなどの不具合の発生を低減したスクリーンマスクを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のスクリーンマスクは、基板に印刷材を印刷するために形成された複数の開口部を有するマスクプレートを含むスクリーンマスクにおいて、前記マスクプレートにおける前記複数の開口部が形成されている開口部形成領域の外周部に、一部を厚さ方向に突出させた突部を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のスクリーンマスクの特定の局面においては、前記突部は、前記基板に密着されない面側に突出するように形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のスクリーンマスクの特定の局面においては、前記突部は、前記開口部形成領域を囲むように形成されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のスクリーンマスクの特定の局面においては、前記突部は、連続して形成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のスクリーンマスクの特定の局面においては、前記突部の高さは、前記マスクプレートの厚さの少なくとも２０倍以上であることを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明のスクリーンマスクの製造方法は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のスクリーンマスクを製造する方法において、前記突部に対応した突部または凹部を有する母材上に金属をめっきしてマスクプレートを形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１７】
さらに、上記目的を達成するため、本発明のスクリーンマスクを用いた電子部品の製造方法は、基板と、前記基板の一方主面側に搭載される回路素子とを用意する工程と、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の前記スクリーンマスクを用いて前記基板の一方主面側に印刷材を印刷する工程と、前記基板に前記回路素子を搭載する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のスクリーンマスクを用いた電子部品の製造方法の特定の局面においては、前記印刷材は導電性接合材であり、前記回路素子は、前記基板の一方主面側において、前記導電性接合材を介して搭載されることを特徴とする。
【００１９】
さらに、上記目的を達成するため、本発明のスクリーンマスクを用いた電子部品は、基板と、前記基板の一方主面側に搭載される回路素子と、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のスクリーンマスクを用いて前記基板の一方主面側に印刷された印刷材と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスクリーンマスクの一実施例について、図１から図３までの各図に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例であるスクリーンマスク１を示す平面図である。図２は、図１にＡ−Ａで示す分割線に沿って分割した断面図である。図３は、本発明の一実施例のマスクプレート１ａの製造方法を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すスクリーンマスク１は、マスクプレート１ａと版枠とから構成される。スクリーンマスク１は、一方主面がプリント基板などに密着されない面であり、他方主面がプリント基板などに密着される面である。
【００２２】
マスクプレート１ａは、ニッケル合金素材などのばね性を有する金属薄板からなる。マスクプレート１ａは一般に厚さが５０μｍから２００μｍのものが多用されており、本実施例においては、図２に示す厚さｔ１が１５０μｍのものを使用した。また、図１においては図示を省略したが、版枠は例えばアルミパイプの溶接やアルミの鋳物により構成され、マスクプレート１ａの４辺を支持している。
【００２３】
また、マスクプレート１ａには、プリント基板上の導電性接合材の印刷が必要な部分に対応して複数の開口部２が形成されている。この複数の開口部２によって図１に点線で示す開口部形成領域３が形成されている。
【００２４】
また、マスクプレート１ａには、図１、図２に示すように、開口部形成領域３（図１参照）と外周部４との間に開口部形成領域３を囲むように連続して、マスクプレート１ａの一方主面側に断面半円形状に突出する突部５が形成されている。図２に示すように、本実施例の突部５の断面形状はスクリーンマスク１の一方主面側からの高さｔ２（突部５の高さ）が５ｍｍ、幅ｗが１０ｍｍであり、高さｔ２はマスクプレート１ａの厚さ１５０μｍの約３３倍である。また、図２、図３において版枠の図示は省略している。
【００２５】
次に、本実施例のマスクプレート１ａ、および、マスクプレート１ａを備えたスクリーンマスク１の製造方法について図３に基づいて説明する。
【００２６】
本実施例のマスクプレート１ａは、図３に示すようにアディティブ法を用いて製造される。
【００２７】
まず、マスクプレート１ａの突部５の形成予定領域に対応して凹部が設けられた金属製の母材１３の上にレジスト膜を形成し、続いてレジスト膜の上にレジストパターンの形成予定領域に対応した開口部が形成されたフォトマスクをセットする（図示せず）。
【００２８】
次に、フォトマスクの開口部分を露光してレジストパターンの形成予定領域のレジスト膜を感光させる（図示せず）。
【００２９】
次に、レジスト膜にセットしていたフォトマスクを外し、余分なレジスト膜を例えば有機溶剤から構成される現像液により除去する現像を行ない、マスクプレート１ａの開口予定領域にレジストパターン１４を形成する（図３（ａ））。
【００３０】
次に、母材１３上にニッケルなどのめっき膜１５を形成する（図３（ｂ））。
【００３１】
次に、図３（ａ）で形成したレジストパターン１４を、例えば有機溶剤から構成される剥離液によって剥離する（図３（ｃ））。
【００３２】
次に、形成しためっき膜１５から母材１３を剥離することで図３（ｂ）において形成しためっき膜１５がマスクプレート１ａとなる（図３（ｄ））。
【００３３】
こうして形成された本実施例のマスクプレート１ａの複数の開口部２には、それぞれ母材１３と接していた面が狭くなるようにテーパーが設けられている。ここで、本実施例では版離れにおいて、スクリーンマスク１を昇降させる手段でプリント基板と密着したスクリーンマスク１をプリント基板から引き離すように上昇させて分離するため、スクリーンマスク１は、導電性接合材が複数の開口部２から良好に版抜けするようにテーパーの広い面を他方主面として用いる（図３（ｅ））。
【００３４】
以上のステップを経ることによって、本実施例のマスクプレート１ａが完成される。
【００３５】
また、このマスクプレート１ａに版枠を嵌め合わせてマスクプレート１ａの周縁が固定されるように組み立てることで、本願発明のスクリーンマスク１を製造することができる。
【００３６】
上述したように、本実施例のスクリーンマスク１によれば、開口部形成領域３と外周部４との間に、スクリーンマスク１の一部を一方主面側に断面半円形状に突出させた突部５を形成している。これによりスクリーンマスク１の垂直方向の厚さを突部５において部分的に厚くできるため、従来例のように支持部材を使用することなくスクリーンマスク１の剛性を高めることができる。従って、従来のように支持部材を取付ける工程が必要でなく、支持部材にかかるコストおよび支持部材の取付コストを削減することが可能である。
【００３７】
さらに、本実施例のスクリーンマスク１によれば、開口部形成領域３と外周部４との間に突部５を形成することで剛性を高めているため、スクリーンマスク１の複数の開口部２に導電性接合材の印刷を行なった後に版離れを行なう際においても、スクリーンマスク１の外周部４のたわみが軽減されてスクリーンマスク１がプリント基板から弾かれるように版離れすることがない。従って、スクリーンマスク１の複数の開口部２への導電性接合材の残留やプリント基板に印刷された導電性接合材の形崩れなどの印刷不良など、不具合の発生を低減することができる。
【００３８】
また、スクリーンマスク１の他方主面側に滲んだ導電性接合材をスクリーン印刷装置の自動クリーニング機能を用いて取り除く際、従来のスクリーンマスクのように他方主面側に形成された支持部材が支障となることがなく、自動クリーニングに対応可能なスクリーンマスク１を提供することができる。
【００３９】
また、本実施例のスクリーンマスク１は、形成するマスクプレート１ａの突部５に対応した凹部を有する母材１３上にニッケルなどをめっきして形成したマスクプレート１ａを備えている。このため、従来のマスクプレートのように、マスクプレート１ａに物理的な力を加えて突部を形成する必要がないため、より高精度のスクリーンマスク１を得ることができる。
【００４０】
また、本発明のスクリーンマスク１の製造方法によれば、形成するマスクプレート１ａの突部５に対応した凹部を有する母材１３上にニッケルなどをめっきして形成したマスクプレート１ａを用いるため、従来のマスクプレートのように、マスクプレート１ａに物理的な力を加えて突部を形成する製造工程を付加する必要がない。従って、従来より高精度で、かつ、製造工程の短縮を可能にしたマスクプレート１ａを備えたスクリーンマスク１を得ることができる。
【００４１】
次に、本実施例のスクリーンマスク１を用いた電子部品１２の製造方法および電子部品１２の一実施例について、図４および図５に基づいて説明する。図４は、本発明のスクリーンマスク１を用いた電子部品の製造方法を示す正面図である。図５は、本発明のスクリーンマスク１を用いて製造された電子部品１２を示す正面図である。
【００４２】
まず、プリント基板７と、プリント基板７の一方主面側に搭載される回路素子８を用意する。プリント基板７は例えば樹脂やセラミックス等の絶縁材料によって構成される。また、回路素子８としては例えば積層セラミックコンデンサなどが用いられる。
【００４３】
次に、プリント基板７の一方主面側に導電性接合材９を印刷する工程を行なう。このときまず、スクリーンマスク１とプリント基板７とを密着させてスクリーンマスク１の一方主面側をスキージ１０が水平にスライド移動することによって、複数の開口部２に導電性接合材９の充填を行なう（図４（ａ），（ｂ））。
【００４４】
その後、スクリーンマスク１を昇降させる手段によってスクリーンマスク１を上昇させ、プリント基板７と密着したスクリーンマスク１をプリント基板７から引き離す版離れを行なう。これによりプリント基板７のランドパターン上への印刷が完了する（図４（ｃ））。ただし図４においては、図５に示すランドパターン１１の図示を省略した。
【００４５】
次に、導電性接合材９が印刷されたプリント基板７の一方主面側のランドパターン１１上に、図５に示す回路素子８を配置する工程を行なう。このとき、回路素子８は、例えばチップマウンターなどを用いて導電性接合材９が印刷されたプリント基板７のランドパターン１１上に配置される。
【００４６】
次に、回路素子８が配置されたプリント基板７をリフロー炉に入れて加熱し、プリント基板７と回路素子８とを固着するリフローを行なう。このリフローにより回路素子８が導電性接合材９を介してプリント基板７に搭載される（図示せず）。
【００４７】
以上の工程を経て、図５に示す１プリント基板７と、回路素子８と、導電性接合材９とを備えた電子部品１２が完成する。
【００４８】
このように、本実施例のスクリーンマスク１を用いた電子部品１２の製造方法および電子部品１２によれば、突部５を形成することで剛性を高めた本実施例のスクリーンマスク１を用いるため、スクリーンマスク１の複数の開口部２に導電性接合材９の印刷を行なった後に版離れを行なう際においても、スクリーンマスク１の外周部のたわみが軽減され、スクリーンマスク１がプリント基板から弾かれるように版離れすることがない。従って、スクリーンマスク１の複数の開口部２への導電性接合材９の残留やプリント基板７に印刷された導電性接合材９の形崩れなどの印刷不良など、不具合の発生を低減することができ、信頼性の高い電子部品１２を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施例のスクリーンマスク１においては、突部５は開口部形成領域３と外周部４との間に開口部形成領域３の周囲を囲むように連続して形成されたが、本発明はこれに限定されるものではない。ただし、より効果的にスクリーンマスク１の剛性を高めるため、突部５は開口部形成領域３の周囲を囲むように連続して形成されることが好ましい。
【００５０】
また、本実施例のスクリーンマスク１では、突部５は断面半円形状に形成されたが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、突部５の形状は例えば台形状や三角形状に形成されても良いし、あるいは本実施例の突部５が開口部形成領域３の周囲に複数形成されても良い。
【００５１】
また、本実施例のスクリーンマスク１では、突部５の高さｔ２（突部５の高さ）が５ｍｍ、マスクプレート１ａの厚さの約３３倍としたが、本発明はこれに限定されるものではない。ただし、より効果的にスクリーンマスク１の剛性を高めるため、突部５の高さｔ２（突部５の高さ）はマスクプレート１ａの厚さの２０倍以上とされるのが好ましい。
【００５２】
また、本発明において突部５はスクリーンマスク１の一部を一方主面側に突出するように形成されたが、本発明はこれに限定されるものではない。より詳しくは、突部５はスクリーンマスク１の他方主面側に突出するように形成されても良い。ただし、スクリーンマスクの一方主面側に突出する突部が形成されるときが好ましい。このとき、従来のスクリーンマスクのように他方主面側に取付けた支持部材が支障となることがない。従って、スクリーンマスクの他方主面側に滲んだ印刷材をスクリーン印刷装置の自動クリーニング機能を用いて取り除くことが可能である。
【００５３】
本発明のマスクプレート１ａは、マスクプレート１ａの突部５の形成予定領域に対応して凹部が設けられた金属製の母材１３を用いたアディティブ法により製造されたが、本発明はこれに限定されるものではない。より詳しくは、図６（ａ）〜（ｃ）に示すマスクプレート１ａの突部５の形成予定領域に対応して突部が設けられた母材１３を用いて、マスクプレート１ａが製造されても良い（図６（ｄ））。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスクリーンマスクによれば、スクリーンマスクの剛性を高める手段として支持部材を使用せず、開口部形成領域と外周部との間に、スクリーンマスクの一部を厚さ方向に突出させた突部を形成する。この突部を形成することでスクリーンマスクの垂直方向の厚さが部分的に厚くできるため、従来のスクリーンマスクのように支持部材を取付ける別の工程を付加することなくスクリーンマスクの剛性を高めることができる。従って、支持部材にかかるコストおよび支持部材の取付コストを削減した、信頼性の高い電子部品を提供することが可能である。
【００５５】
さらに、本発明のスクリーンマスクによれば、開口部形成領域と外周部との間に突部を形成することで剛性を高めているため、スクリーンマスクの複数の開口部に印刷材の印刷を行なった後にスクリーンマスクをプリント基板から引き離す版離れを行なう際においても、スクリーンマスクの外周部のたわみが軽減されてスクリーンマスクがプリント基板から弾かれるように版離れすることがない。従って、スクリーンマスクの複数の開口部への印刷材の残留やプリント基板に印刷された印刷材の形崩れなどの印刷不良など、不具合の発生を低減することができ、信頼性の高い電子部品を提供することができる。
【００５６】
また、本発明のスクリーンマスクによれば、開口部形成領域と外周部との間にスクリーンマスクの一方主面側に突出する突部が形成されるときが好ましい。このとき、従来のスクリーンマスクのように他方主面側に取付けた支持部材が支障となることがない。従って、スクリーンマスクの他方主面側に滲んだ印刷材をスクリーン印刷装置の自動クリーニング機能を用いて取り除く際においても、自動クリーニングに対応可能なスクリーンマスクを提供することができる。
【００５７】
また、本発明のスクリーンマスクの突部の高さは、マスクプレートの厚さの少なくとも２０倍以上であるときが好ましい。このときより効果的にスクリーンマスクの剛性を高めることができる。
【００５８】
また、本発明のスクリーンマスクは、形成するマスクプレートの突部に対応した突部または凹部を有する母材上に金属をめっきして形成したマスクプレートを備えるときが好ましい。このとき、より高精度のスクリーンマスクを得ることができる。
【００５９】
また、本発明のスクリーンマスクの製造方法によれば、形成するマスクプレートの突部に対応した突部または凹部を有する母材上に金属をめっきして形成したマスクプレートを用いるため、マスクプレートに物理的な力を加えて突部を形成する製造工程を付加する必要がない。従って、従来より高精度で、かつ、製造工程の短縮を可能にしたマスクプレートを備えたスクリーンマスクを得ることができる。
【００６０】
また、本発明のマスクプレートを用いた電子部品の製造方法および電子部品によれば、開口部形成領域と外周部との間に突部を形成することで剛性を高めているため、スクリーンマスクの複数の開口部に印刷材の印刷を行なった後にスクリーンマスクをプリント基板から引き離す版離れを行なう際においても、スクリーンマスクの外周部のたわみが軽減されてスクリーンマスクがプリント基板から弾かれるように版離れすることがない。従って、スクリーンマスクの複数の開口部への印刷材の残留やプリント基板に印刷された印刷材の形崩れなどの印刷不良など、不具合の発生を低減することができ、信頼性の高い電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるスクリーンマスクを示す平面図である。
【図２】図１に示すスクリーンマスクを図１にＡ−Ａで示す分割線に沿って分割した断面図である。
【図３】本発明の一実施例であるマスクプレートの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例であるスクリーンマスクを用いた電子部品の製造方法を示す正面図である。
【図５】本発明の一実施例であるスクリーンマスクを用いて製造された電子部品を示す正面図である。
【図６】本発明の一実施例であるマスクプレートの他の製造方法を示す断面図である。
【図７】従来のスクリーンマスクを示す平面図である。
【符号の説明】
１，２０    スクリーンマスク
１ａ，２０ａ    マスクプレート
２    開口部
３    開口部形成領域
４    外周部
５    突部
７    プリント基板
８    回路素子
９    導電性接合材
１０  スキージ
１１  ランドパターン
１２  電子部品
１３  母材
１４  レジストパターン
１５  めっき
【図１】
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【図２】
2004268335.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004268335.tif 000006
【図５】
2004268335.tif 000007
【図６】
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【図７】
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