(57)【要約】【課題】ウエハ状態でマイクロレンズアレイの光入射面に反射戻り光抑制用の傾斜面を効率良く形成する。【解決手段】長さ方向の一辺に沿って７つの傾斜面が鋸歯状に連なる金属製のバー並置板を選択メッキ処理等の薄膜プロセスにより複数枚作成する。並置板保持具に並設された複数の並置板挿入溝に複数のバー並置板を傾斜面が上向きの状態で傾斜面位置が揃うようにそれぞれ挿入した後、複数のバー並置板の７組の傾斜面で角柱状の石英バーＢ１〜Ｂ７をそれぞれ保持し、この状態で接着層１６によりバーＢ１〜Ｂ７を固定基板１４に固定する。二次元配置のレンズＬ１１〜Ｌ７１が一方の主面に形成されたレンズ基板１８において他方の主面にレプリカ材層２０を形成した後、バーＢ１〜Ｂ７の傾斜面連鎖パターンを層２０に転写し、層２０のパターンをエッチング処理により基板１８の他方の主面に転写して傾斜面を形成する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向の一辺に沿って複数の傾斜面が鋸歯状に連なる金属製のバー並置板を薄膜プロセスにより複数枚作成する工程と、
前記複数枚のバー並置板を各傾斜面が上向きの状態でバー並置板の長さ方向に直交する方向に傾斜面位置が揃うように並べて保持する工程と、
前記複数枚のバー並置板を並べて保持した状態において位置が揃った１組の傾斜面毎に角柱状バーを配置して前記複数枚のバー並置板の上部に複数の角柱状バーを並置する工程と、
前記複数枚のバー並置板の上部に前記複数の角柱状バーを並置した状態において前記複数の角柱状バーを前記複数枚のバー並置板側とは反対側にて固定基板に接着して固定する工程と、
前記複数の角柱状バーを前記固定基板に固定した状態において前記複数枚のバー並置板の上部から分離することにより前記複数の角柱状バーが固定側とは反対側にて複数の傾斜面を鋸歯状に連ねた傾斜面連鎖パターンを露呈する状態にする工程と、
一方の主面に複数のレンズが形成されたレンズ基板において他方の主面に形成されたレプリカ材層に対して前記複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを複数の傾斜面が前記複数のレンズにそれぞれ対向するように転写する工程と、
前記レプリカ材層に転写された傾斜面連鎖パターンをエッチング処理により前記レンズ基板の他方の主面に転写して前記複数のレンズにそれぞれ対向するように複数の傾斜面を前記レンズ基板の他方の主面に形成する工程と
を含むマイクロレンズアレイの傾斜面形成法。
【請求項２】
前記レンズ基板の一方の主面には前記複数のレンズとして行列状配置のレンズが形成されており、前記レプリカ材層に前記複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを転写する工程では、複数の傾斜面が前記レンズ基板の複数のレンズ行（又はレンズ列）にそれぞれ対向するように転写を行ない、前記レプリカ材層の傾斜面連鎖パターンを前記レンズ基板の他方の主面に転写する工程では、前記レンズ基板の複数のレンズ行（又はレンズ列）にそれぞれ対向するように複数の傾斜面を形成する請求項１記載のマイクロレンズアレイの傾斜面形成法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロレンズアレイにおいてレンズ形成面とは反対側の光入射面に反射戻り光抑制用の傾斜面を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバからの射出光をコリメート（平行光化）するためのマイクロレンズアレイにおいてレンズ形成面とは反対側の光入射面に傾斜角が８度程度の傾斜面を設けて光入射面から光ファイバに反射戻り光が入射するのを抑制することが知られている。
【０００３】
マイクロレンズアレイに傾斜面を形成する方法としては、一方の主面に多数のレンズが行列状に形成されたレンズ基板を例えば行毎にダイシングしてバー状のマイクロレンズアレイを形成した後、各バー状マイクロレンズアレイを他方の主面が所定の研磨角（傾斜角）となるように研磨治具に装着して研磨処理を行なう方法が使用されている。なお、「マイクロレンズ、反射防止、斜め」をキーワードとして特許及び実用新案の公開公報をサーチしたが、本願発明に近い技術はサーチできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、ウエハ状態のマイクロレンズアレイ（二次元マイクロレンズアレイ）をバー状のマイクロレンズアレイ（一次元マイクロレンズアレイ）にする必要があり、ウエハ状態のマイクロレンズアレイに対して直接的に反射戻り光抑制用の傾斜面を形成することができない。このため、バー状態でのハンドリングや研磨治具への着脱等により作業効率が低下するのを免れなかった。また、傾斜面の形成後にマイクロレンズアレイの両面に界面での反射を防止するための反射防止膜を形成することがあるが、このような反射防止膜形成処理をバー状のマイクロレンズアレイ毎に施すのも作業効率が良好でなかった。
【０００５】
この発明の目的は、ウエハ状態でマイクロレンズアレイの光入射面に反射戻り光抑制用の傾斜面を効率良く形成することができる新規なマイクロレンズアレイの傾斜面形成法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロレンズアレイの傾斜面形成法は、
長さ方向の一辺に沿って複数の傾斜面が鋸歯状に連なる金属製のバー並置板を薄膜プロセスにより複数枚作成する工程と、
前記複数枚のバー並置板を各傾斜面が上向きの状態でバー並置板の長さ方向に直交する方向に傾斜面位置が揃うように並べて保持する工程と、
前記複数枚のバー並置板を並べて保持した状態において位置が揃った１組の傾斜面毎に角柱状バーを配置して前記複数枚のバー並置板の上部に複数の角柱状バーを並置する工程と、
前記複数枚のバー並置板の上部に前記複数の角柱状バーを並置した状態において前記複数の角柱状バーを前記複数枚のバー並置板側とは反対側にて固定基板に接着して固定する工程と、
前記複数の角柱状バーを前記固定基板に固定した状態において前記複数枚のバー並置板の上部から分離することにより前記複数の角柱状バーが固定側とは反対側にて複数の傾斜面を鋸歯状に連ねた傾斜面連鎖パターンを露呈する状態にする工程と、
一方の主面に複数のレンズが形成されたレンズ基板において他方の主面に形成されたレプリカ材層に対して前記複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを複数の傾斜面が前記複数のレンズにそれぞれ対向するように転写する工程と、
前記レプリカ材層に転写された傾斜面連鎖パターンをエッチング処理により前記レンズ基板の他方の主面に転写して前記複数のレンズにそれぞれ対向するように複数の傾斜面を前記レンズ基板の他方の主面に形成する工程と
を含むものである。
【０００７】
この発明のマイクロレンズアレイの傾斜面形成法によれば、薄膜プロセスにより複数枚のバー並置板を作成した後、複数枚のバー並置板を各傾斜面が上向きの状態で傾斜面位置が揃うように並べて保持する。このとき、保持手段としては、一方の主面に並置板挿入溝が並設された並置板保持具を用いると便利である。
【０００８】
複数枚のバー並置板を並べて保持した状態において位置が揃った１組の傾斜面毎に角柱状バーを配置して複数枚のバー並置板の上部に複数の角柱状バーを並置する。複数の角柱状バーは、石英等からなる板材をダイシングするなどして簡単に作成できる。複数の角柱状バーを複数枚のバー並置板の上部に並置した状態において複数の角柱状バーをバー並置板側とは反対側で固定基板に接着して固定し、このような固定状態において複数の角柱状バーを複数枚のバー並置板の上部から分離する。この結果、固定基板に固定された状態の複数の角柱状バーは、固定側とは反対側にて複数の傾斜面を鋸歯状に連ねた傾斜面連鎖パターンを露呈する状態となる。
【０００９】
この後、一方の主面に複数のレンズが形成されたレンズ基板において他方の主面に形成された樹脂等からなるレプリカ材層に複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを転写する。そして、レプリカ材層に転写された傾斜面連鎖パターンをレンズ基板の他方の主面にエッチング処理により転写して複数のレンズにそれぞれ対向するように複数の傾斜面を形成する。
【００１０】
このように、この発明では、レンズ基板上のレプリカ材層に傾斜面連鎖パターンを転写し、レプリカ材層の傾斜面連鎖パターンをエッチング処理によりレンズ基板に転写するようにしたので、レンズ基板を分割することなくウエハ状態のままで効率的に傾斜面形成を行なうことができる。
【００１１】
この発明のマイクロレンズアレイの傾斜面形成法において、前記レンズ基板の一方の主面には前記複数のレンズとして行列状配置のレンズが形成されており、前記レプリカ材層に前記複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを転写する工程では、複数の傾斜面が前記レンズ基板の複数のレンズ行（又はレンズ列）にそれぞれ対向するように転写を行ない、前記レプリカ材層の傾斜面連鎖パターンを前記レンズ基板の他方の主面に転写する工程では、前記レンズ基板の複数のレンズ行（又はレンズ列）にそれぞれ対向するように複数の傾斜面を形成してもよい。このようにすると、行列状配置（二次元配置）のレンズが形成されたレンズ基板を分割することなくウエハ状態のままで効率的に傾斜面形成を行なうことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜６は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの傾斜面形成法を示すもので、各々の図に対応する工程（１）〜（６）を順次に説明する。
【００１３】
（１）メッキ処理等を含む薄膜プロセスによりＮｉ−Ｆｅ合金からなるバー並置板１２ａを作成する。バー並置板の具体的な作成法については、図１１〜１６を参照して後述する。バー並置板１２ａは、一例として細長い長方形状のもので、長さ方向の一辺に沿って傾斜面Ｒ１〜Ｒ７が鋸歯状に連なるように設けられている。バー並置板１２ａにおいて、長さＡは６０ｍｍ、厚さＴ（図７，１５参照）は５０〜１００μｍ、傾斜面の傾斜角θは５〜１５度（好ましくは８度）とすることができる。傾斜角θを有するバー並置板１２ａは、薄膜プロセスにおいて縮小投影露光装置を用いてレジストパターンを決定するため、縮小投影露光装置の精度に等しい０．１〜０．２μｍの精度で形成することができる。
【００１４】
図１の工程では、バー並置板１２ａと同様の構成を有するバー並置板１２ｂ，１２ｃ（図７参照）が薄膜プロセスにより作成される。この実施形態では、３枚のバー並置板１２ａ〜１２ｃを用いるが、バー並置板の使用枚数は、２枚でも、３枚以上でもよい。
【００１５】
（２）次に、図７に示すような並置板保持具１０において一方の主面に並設された並置板挿入溝１０ａ，１０ｂ，１０ｃにバー並置板１２ａ，１２ｂ，１２ｃを各傾斜面が上向きとなるようにそれぞれ挿入する。このとき、バー並置板１２ａ〜１２ｃは、バー並置板の長さ方向に直交する方向に傾斜面位置が揃うように並べて保持された状態となる。挿入溝１０ａ，１０ｂ間の間隔及び挿入溝１０ｂ，１０ｃ間の間隔は、並置板１２ａ〜１２ｃが石英バーＢ１〜Ｂ７を保持できるように石英バーの長さに対応して予め設定されている。
【００１６】
石英バーＢ１〜Ｂ７は、例えば石英板をダイシングするなどして作成されたもので、いずれも角柱状（長さ方向に直交する断面が四辺形状）のものである。Ｂ１等の各石英バーにおいて、長さ方向に直交する断面の一辺の長さＰ及びその燐辺の長さＱはそれぞれ１．２ｍｍ及び１．５ｍｍ、長さＲは７６ｍｍとすることができる。
【００１７】
図７に示すように並置板保持具１０上に並列的に保持されたバー並置板１２ａ〜１２ｃの上部には、位置が揃った１組の傾斜面毎に石英バーを配置することにより石英バーＢ１〜Ｂ７を並置する。図２に示す断面は、図７に示すバー並置板１２ａの長さ方向に沿い且つ傾斜面Ｒ１〜Ｒ７を通るように切断したときの断面に相当する。並置板１２ａの上部において、石英バーＢ１〜Ｂ７は、傾斜面Ｒ１〜Ｒ７によりそれぞれ保持されており、並置板１２ｂ，１２ｃにおいても同様にして石英バーＢ１〜Ｂ７が保持される。並置板１２ａ〜１２ｃが薄膜プロセスにより寸法精度良く形成されているため、石英バーＢ１〜Ｂ７を精度良く並置することができる。
【００１８】
（３）バー並置板１２ａ〜１２ｃの上部に石英バーＢ１〜Ｂ７が並置された状態において、石英バーＢ１〜Ｂ７を並置板側とは反対側にて接着層１６により固定基板１４に接着・固定する。固定基板１４としては、２ｍｍ程度の厚さを有する石英基板を用いることができる。接着層１６を構成する接着剤としては、紫外線硬化性のＵＶ接着剤を用いることができる。この場合、基板１４の一方の主面にＵＶ接着剤を塗布して流動性又は柔軟性がある状態で基板１４の一方の主面を接着層１６を介して石英バーＢ１〜Ｂ７に押し当て、この状態で接着層１６に紫外線を照射して接着層１６を硬化させることで固定を達成する。
【００１９】
（４）基板１４に固定された石英バーＢ１〜Ｂ７を固定状態のままバー並置板１２ａ〜１２ｃの上部から分離する。この結果、石英バーＢ１〜Ｂ７は、固定側とは反対側にて複数の傾斜面Ｒ１１〜Ｒ１７を鋸歯状に連ねた傾斜面連鎖パターンを露呈する状態となる。
【００２０】
次に、石英等からなるレンズ基板１８を用意する。このレンズ基板１８の一方の主面には、図４，８に示すように互いに直交するＸ，Ｙ方向に沿って行列状に凸状のレンズＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４…、Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４…、Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４…、Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４…、Ｌ５１…、Ｌ６１…、Ｌ７１…が形成されている。レンズ基板１８の他方の主面には、レプリカ材層２０を塗布法等により形成する。レプリカ材層２０としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はレジスト等の樹脂を用いることができる。レプリカ材層２０は、後工程でエッチングマスクとして用いられるもので、０．１〜０．２ｍｍ程度の厚さで形成することができる。
【００２１】
（５）図４に示すようにレンズ基板１８上のレプリカ材層２０に対して固定基板１４に固定された石英バーＢ１〜Ｂ７の固定側とは反対側を押し当てることにより図５に示すように石英バーＢ１〜Ｂ７の傾斜面連鎖パターンをレプリカ材層２０に転写する。転写後に石英バーＢ１〜Ｂ７がレプリカ材層２０から離れ易くするため、転写前に石英バーＢ１〜Ｂ７の固定側とは反対側に離型剤を塗布しておくとよい。図５において、Ｒ２１〜Ｒ２７は、石英バーＢ１〜Ｂ７の傾斜面Ｒ１１〜Ｒ１７にそれぞれ対応して形成された傾斜面を示し、レプリカ材層２０は、傾斜面Ｒ２１〜Ｒ２７が鋸歯状に連なる傾斜面連鎖パターンを有する状態となる。
【００２２】
石英バーＢ１〜Ｂ７の傾斜面連鎖パターンをレプリカ材層２０に転写する際には、図５，８に示すように傾斜面Ｒ２１，Ｒ２２…Ｒ２７がレンズＬ１１，Ｌ２１…Ｌ７１をそれぞれ含む第１〜第７のレンズ行にそれぞれ対向するように転写を行なう。他の例としては、傾斜面Ｒ２１，Ｒ２２…Ｒ２７がレンズＬ１１，Ｌ１２…Ｌ１７（図示せず）をそれぞれ含む第１〜第７のレンズ列にそれぞれ対向するように転写を行なってもよい。
【００２３】
（６）傾斜面Ｒ２１〜Ｒ２７が鋸歯状に連なる傾斜面連鎖パターンを有するレプリカ材層２０をエッチングマスクとするドライエッチング処理をレンズ基板１８の他方の主面に施すことによりレプリカ材層２０の傾斜面連鎖パターンをレンズ基板１８の他方の主面に転写する。この結果、レンズ基板１８の他方の主面には、図６，８〜１０に示すようにレンズＬ１１，Ｌ２１…Ｌ７１をそれぞれ含む第１〜第７のレンズ行にそれぞれ対向するように傾斜面Ｒ３１，Ｒ３２…Ｒ３７が形成される。
【００２４】
前述したように図５の工程において傾斜面Ｒ２１，Ｒ２２…Ｒ２７がレンズＬ１１，Ｌ１２…Ｌ１７をそれぞれ含む第１〜第７のレンズ列にそれぞれ対向するように石英バーＢ１〜Ｂ７の傾斜面連鎖パターンの転写を行なった場合には、図６の工程においてレンズＬ１１，Ｌ１２…Ｌ１７をそれぞれ含む第１〜第７のレンズ列にそれぞれ対向するように傾斜面Ｒ３１，Ｒ３２…Ｒ３７が形成される。
【００２５】
図９，１０には、上記した傾斜面形成法により得られたマイクロレンズアレイの使用状況が示されている。レンズ基板１８の一方の主面に形成されたレンズＬ１１〜Ｌ１４には、他方の主面に形成された傾斜面Ｒ３１を介して光ファイバＦ１１〜Ｆ１４からの射出光Ｌがそれぞれ入射し、Ｌ１１等の各レンズ毎に入射光Ｌがコリメートされる。このとき、図１０に示すように傾斜角θを有する傾斜面Ｒ３１では、入射光Ｌの一部が反射され、反射光Ｌｒは光ファイバＦ１１から逸れ、光ファイバＦ１１に入射しない。すなわち、傾斜面Ｒ３１を設けたことで光ファイバＦ１１に戻る反射光や光ファイバＦ１２に入射する反射光を低減することができる。このことは、Ｒ３２等の他の傾斜面についても同様である。
【００２６】
図１１〜１６は、この発明に係るバー並置板作成法の一例を示すものである。
【００２７】
図１１の工程では、石英基板３０の一方の主面にスパッタ法によりＣｒ層３２及びＣｕ層３４を順次に堆積してメッキ下地層としてのＣｕ／Ｃｒ積層を形成する。Ｃｒ層３２及びＣｕ層３４の厚さは、それぞれ１５ｎｍ及び２００ｎｍ程度とすることができる。Ｃｒ層３２は、Ｃｕ層３４の密着性を向上させるために用いられるものである。
【００２８】
図１２の工程では、Ｃｕ層３４の上にレジスト層３６をホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト層３６は、図１３に示すように細長い長方形状のメッキ孔３６Ａを有すると共に、メッキ孔３６Ａの長さ方向の一辺に沿って傾斜面Ｒ４１〜Ｒ４７が鋸歯状に連なるように形成する。このようなレジスト層３６は、ホトリソグラフィ処理において縮小投影露光装置を用いて寸法精度良く形成することができる。
【００２９】
図１４の工程では、レジスト層３６をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理によりＮｉ−Ｆｅ合金からなるバー並置板１２を形成する。並置板１２の厚さＴ（図１５参照）は、５０〜１００μｍ程度とすることができる。
【００３０】
図１５の工程では、薬液処理等によりレジスト層３６を除去し、並置板１２を残存させる。図１６の工程では、Ｃｕ／Ｃｒ積層のうち少なくともＣｕ層３４をエッチング処理により除去して並置板１２を基板３０から分離する。図１６において、並置板１２の断面は、図１５に示す並置板１２を水平方向に切断した断面に相当する。並置板１２は、図１３に示したレジスト層３６の傾斜面Ｒ４１〜Ｒ４７にそれぞれ対応して形成された傾斜面Ｒ１〜Ｒ７を有し、これらの傾斜面は、並置板１２の長さ方向の一辺に沿って鋸歯状に連なっている。Ｃｒ層３２が残存する基板３０は、図１１の工程に戻ってスパッタ法によりＣｕ層３４をＣｒ層３２上に形成することで再使用が可能である。
【００３１】
上記した並置板作成法によれば、傾斜面Ｒ１〜Ｒ７を有するバー並置板１２を高精度で作成することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ウエハ状態でマイクロレンズアレイの光入射面に反射戻り光抑制用の傾斜面を形成可能としたので、二次元マイクロレンズアレイであっても一次元マイクロレンズアレイに分割することなく効率的に傾斜面形成を行なえる効果が得られる。
【００３３】
また、薄膜プロセスにより作成した金属製のバー並置板を用いて複数の傾斜面が鋸歯状に連なるエッチングマスクを作成し、このマスクの傾斜面をレンズ基板にエッチングにより転写するようにしたので、高精度の傾斜面形成が可能になる効果も得られる。
【００３４】
その上、傾斜面の形成後にマイクロレンズアレイの両面に反射防止膜形成処理を施す際にもウエハ状態のまま処理を施すことができるので、作業効率が向上する利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの傾斜面形成法に用いられるバー並置板を示す断面図である。
【図２】図１のバー並置板を用いて石英バーを並置する工程を示す断面図である。
【図３】図２の工程に続く石英バー固定工程を示す断面図である。
【図４】図３の工程に続くレプリカ材層形成工程を示す断面図である。
【図５】図４の工程に続く傾斜面連鎖パターン転写工程を示す断面図である。
【図６】レプリカ材層の傾斜面連鎖パターンをレンズ基板に転写するためのエッチング工程を示す断面図である。
【図７】図２の石英バー並置工程を詳細に示す斜視図である。
【図８】レンズ基板におけるレンズ配置及び傾斜面配置を示す平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図１１】この発明に係るバー並置板作成法におけるＣｕ／Ｃｒ積層形成工程を示す断面図である。
【図１２】図１１の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１３】図１２の工程で形成されるレジスト層を示す平面図である。
【図１４】図１２の工程に続く選択メッキ工程を示す断面図である。
【図１５】図１４の工程に続くレジスト除去工程を示す断面図である。
【図１６】図１５の工程に続くバー並置板分離工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０：並置板保持具、１０ａ〜１０ｃ：並置板挿入溝、１２ａ〜１２ｃ，１２：バー並置板、１４：固定基板、１６：接着層、１８：レンズ基板、２０：レプリカ材層、３０：石英基板、３２：Ｃｒ層、３４：Ｃｕ層、３６：レジスト層、３６Ａ：メッキ孔、Ｒ１〜Ｒ７，Ｒ１１〜Ｒ１７，Ｒ２１〜Ｒ２７，Ｒ３１〜Ｒ３７，Ｒ４１〜Ｒ４７：傾斜面、Ｂ１〜Ｂ７：石英バー、Ｌ１１〜Ｌ７１：レンズ、Ｆ１１〜Ｆ１４：光ファイバ。
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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