(57)【要約】【課題】側壁形状を安定に維持しながら短時間で確実に接合を行うことが可能な画像表示装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】平面表示装置の真空外囲器１０は、対向配置された前面基板１１および背面基板１２と、前面基板および背面基板の周辺部間に設けられた矩形枠状の側壁１８と、を備えている。側壁は、各コーナ部から外側に延出した突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ１８ｄを有している。製造時、各突出部を把持して外側に引っ張り、側壁の各辺にその長手方向に沿った張力を印加した状態で、側壁を基板に対して位置決めおよび接合する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された前面基板および背面基板と、前記前面基板および前記背面基板の周辺部間に設けられた矩形枠状の側壁とを有した外囲器と、前記外囲器内に形成された複数の画素と、を備え、
上記側壁は、各コーナ部から上記側壁の辺と平行な方向に沿って外側に突出し把持可能な突出部を有していることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記各突出部は、上記側壁の各コーナ部から上記側壁の長辺と平行な方向に沿って外側に突出していることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
上記各突出部は、上記側壁の各コーナ部から上記側壁の短辺と平行な方向に沿って外側に突出していることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記側壁は、上記背面基板および前面基板の少なくとも一方に対し低融点金属により接合されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
対向配置された前面基板および背面基板と、前記前面基板および前記背面基板の周辺部間に設けられた矩形枠状の側壁とを有した外囲器と、前記外囲器内に形成された複数の画素と、を備えた画像表示装置の製造方法において、
各コーナから外側に突出した突出部を有する矩形枠状の側壁を用意し、
上記側壁の各突出部を把持して外側に引っ張り上記側壁の各辺部にその長手方向に沿った張力を印加し、
上記張力を印加した状態で上記側壁を上記前面基板および前記背面基板の少なくとも一方に対して位置決めし接合することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項６】
各コーナ部から対角軸方向に沿って延出した突出部を有した上記側壁を用意し、上記各突出部を把持し上記側壁の対角軸方向に沿って外側に引っ張り上記側壁の各辺部に張力を印加することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項７】
各コーナ部から辺と平行な方向に沿って延出した突出部を有した上記側壁を用意し、上記各突出部を把持して外側に引っ張り上記側壁の辺部に張力を印加することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項８】
真空雰囲気中で上記側壁の位置決めおよび接合を行うことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、対向配置された基板と、基板間に配置された側壁と、複数の画素とを有した画像表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高品位放送用あるいはこれに伴う高解像度の画像表示装置が望まれており、そのスクリーン表示性能については一段と厳しい性能が要望されている。これら要望を達成するためにはスクリーン面の平坦化、高解像度化が必須であり、同時に軽量、薄型化も図らねばならない。
【０００３】
上記のような要望を満たす画像表示装置として、例えば、フィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）等の平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、特許文献１に開示されたＦＥＤは、所定の間隔を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。前面基板の内面には蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には、蛍光体を励起して発光させる電子放出源として多数の電子放出素子が設けられている。
【０００４】
また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるため、これら基板の間には複数の支持部材が配設されている。そして、このＦＥＤでは、電子放出素子から放出された電子ビームを蛍光体スクリーンに照射し、蛍光体スクリーンが発光することにより、画像を表示する。
【０００５】
このようなＦＥＤでは、電子放出素子の大きさがマイクロメートルオーダーであり、前面基板と背面基板との間隔をミリメートルオーダーにすることができる。このため、現在のテレビやコンピューターディスプレイとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）などと比較して、高解像度化、軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３２３０７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のＦＥＤにおいて、前面基板と背面基板との間に設けられた側壁は、非常に幅が狭く、また、例えば、１ｍｍ程度と非常に薄く形成されている。そのため、ＦＥＤの製造工程において、側壁を基板の周縁部に接合する際、側壁は保持しにくいとともに変形し易く、位置決めに時間がかかるという問題がある。同時に、側壁を保持する際、側壁の辺中央部が撓んだり辺部が捩れだりするため、側壁を正確に配置することが難しい。
【０００８】
このような問題は製造時のインデックスタイム増加につながり、コストアップの要因となる。そのため、早期の改善が望まれている。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、側壁形状を安定に維持しながら短時間で確実に接合を行うことが可能な画像表示装置の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の形態に係る画像表示装置は、対向配置された前面基板および背面基板と、前記前面基板および前記背面基板の周辺部間に設けられた矩形枠状の側壁とを有した外囲器と、前記外囲器内に形成された複数の画素と、を備え、上記側壁は、各コーナ部から上記側壁の辺と平行な方向に沿って外側に突出し把持可能な突出部を有している。
【００１１】
また、この発明の他の態様に係る画像表示装置の製造方法は、対向配置された前面基板および背面基板と、前記前面基板および前記背面基板の周辺部間に設けられた矩形枠状の側壁とを有した外囲器と、前記外囲器内に形成された複数の画素と、を備えた画像表示装置の製造方法において、各コーナから外側に突出した突出部を有する矩形枠状の側壁を用意し、上記側壁の各突出部を把持して外側に引っ張り上記側壁の各辺部にその長手方向に沿った張力を印加し、上記張力を印加した状態で上記側壁を上記前面基板および前記背面基板の少なくとも一方に対して位置決めし接合することを特徴としている。
【００１２】
上記構成の画像表示装置およびその製造方法によれば、側壁の各コーナ部に突出を設けることにより、各突出部を把持して側壁を容易に保持することがでる。同時に、突出部を外側に引っ張り側壁の各辺部にその長手方向の張力を印加することで、側壁の各辺部を歪や捩れのない平坦な状態、且つ、安定した形状に維持することができる。そのため、側壁を前面基板または背面基板に対して短時間で正確に所定位置に位置決め配置することが可能となる。従って、側壁を安定して接合でき、製造コストの低減を図れ、また、安定かつ良好な画像表示が可能な画像表示装置およびその製造方法を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照ながら、この発明の画像表示装置をＦＥＤに適用した実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１ないし図４に示すように、このＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。各基板の対角寸法は例えば１０インチに形成されている。背面基板１２の大きさは前面基板１１よりも大きく、背面基板の外周部には後述の映像信号を入力するための引き出し線（図示せず）が形成されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１８を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００１５】
側壁１８は、それぞれ対角軸４０および４２と平行な方向に沿って各コーナ部から外側へ突出した突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを有している。そして、側壁１８は、低融点金属等の封着材３０により、背面基板１２および前面基板１１に封着されている。
【００１６】
封着された状態において、側壁１８の各突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、それぞれ前面基板１１よりも外側へ突出しているとともに、背面基板１２のコーナ近傍まで延びている。なお、突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、後述するように、ＦＥＤの製造工程において、側壁を位置決めする際の把持部として機能することができる。
【００１７】
図２および図３に示すように、真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、支持部材として複数の板状のスペーサ１４が設けられている。これらのスペーサ１４は、真空外囲器１０の短辺と平行な方向に配置されているとともに、長辺と平行な方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、スペーサ１４の形状については、特にこれに限定されるものではなく、例えば、柱状のスペーサ等を用いることもできる。
【００１８】
前面基板１１の内面上には、図５に示す蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、緑、青のストライプ状の蛍光体層、およびこれらの蛍光体層間に位置した非発光部としてのストライプ状の黒色光吸収層２０を並べて構成されている。蛍光体層は、真空外囲器の短辺と平行な方向に延在しているとともに、長辺と平行な方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、蛍光体スクリーン１６上には、たとえばアルミニウム層からなるメタルバック層１７が蒸着されている。
【００１９】
図３に示すように、背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起する電子放出源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の電子放出素子２２が設けられている。これらの電子放出素子２２は、各画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。詳細に述べると、背面基板１２の内面上には、導電性カソード層２４が形成され、この導電性カソード層上には多数のキャビティ２５を有した絶縁膜２６が形成されている。絶縁膜２６上には、モリブデンやニオブ等からなるゲート電極２８が形成されている。そして、背面基板１２の内面上において各キャビティ２５内にはモリブデンなどからなるコーン状の電子放出素子２２が設けられている。
【００２０】
上記のように構成されたＦＥＤにおいて、映像信号は、単純マトリックス方式に形成された電子放出素子２２とゲート電極２８に入力される。電子放出素子２２を基準とした場合、最も輝度の高い状態の時、＋１００Ｖのゲート電圧が印加される。また、蛍光体スクリーン１６には＋１０ｋＶが印加される。これにより、電子放出素子２２から電子ビームが放出される。そして、電子放出素子２２から放出される電子ビームの大きさは、ゲート電極２８の電圧によって変調され、この電子ビームが蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起して発光させることにより画像を表示する。
【００２１】
次に、上記のように構成されたＦＥＤの製造方法について詳細に説明する。  まず、前面基板１１となる板ガラスに蛍光体スクリーンを塗布する。これは、前面基板１１と同じ大きさの板ガラスを準備し、この板ガラスにプロッターマシンで蛍光体ストライプパターンを形成する。この蛍光体ストライプパターンを形成した板ガラスと前面基板用の板ガラスを位置決め治具に載せて露光台にセットし、露光、現像することにより蛍光体スクリーンを生成する。次に、蛍光体スクリーン１６に重ねて、アルミニウム膜からなるメタルバック層１７を形成する。
【００２２】
一方、背面基板用の板ガラスに電子放出素子を形成する。この場合、板ガラス上にマトリックス状の導電性カソード層２４を形成し、この導電性カソード層上に、例えば熱酸化法、ＣＶＤ法、あるいはスパッタリング法により二酸化シリコン膜の絶縁膜２６を形成する。
【００２３】
その後、この絶縁膜２６上に、例えばスパッタリング法や電子ビーム蒸着法によりモリブデンやニオブなどのゲート電極形成用の金属膜を形成する。次に、この金属膜上に、形成すべきゲート電極に対応した形状のレジストパターンをリソグラフィーにより形成する。このレジストパターンをマスクとして金属膜をウェットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングし、ゲート電極２８を形成する。
【００２４】
次に、レジストパターン及びゲート電極２８をマスクとして絶縁膜２６をウェットエッチングまたはドライエッチング法によりエッチングして、キャビティ２５を形成する。そして、レジストパターンを除去した後、背面基板１２表面に対して所定角度傾斜した方向から電子ビーム蒸着を行うことにより、ゲート電極２８上に、例えばアルミニウムやニッケルからなる剥離層を形成する。この後、背面基板１２表面に対して垂直な方向から、カソード形成用の材料として、例えばモリブデンを電子ビーム蒸着法により蒸着する。これによって、各キャビティ２５の内部に電子放出素子２２を形成する。続いて、剥離層をその上に形成された金属膜とともにリフトオフ法により除去する。
【００２５】
更に、背面基板１２上に板状の支持部材１４を低融点ガラスにより封着する。
【００２６】
上記のように支持部材１４が封着された背面基板１２、蛍光体スクリーン１６の形成された前面基板１１、および側壁１８の封着面に封着材３０としてインジウムを塗布する。ここでは、背面基板１２および前面基板１１の周縁部内面、並びに側壁１８の両面にインジウムを塗布する。その後、これらを所定の隙間を置いて対向配置した状態で、真空処理装置１００内に投入する。上述した一連の工程には、例えば図６に示すような真空処理装置１００を用いる。
【００２７】
この真空処理装置１００は、順に並んで設けられたロード室１０１、ベーキング、電子線洗浄室１０２、冷却室１０３、ゲッタ膜の蒸着室１０４、組立室１０５、冷却室１０６、およびアンロード室１０７を有している。これら各室は真空処理が可能な処理室として構成され、ＦＥＤの製造時には全室が真空排気されている。隣合う処理室間はゲートバルブ等により接続されている。
【００２８】
上述した背面基板１２、側壁１８、前面基板１１は、ロード室１０１に投入され、ロード室１０１内を真空雰囲気とした後、ベーキング、電子線洗浄室１０２へ送られる。べーキング、電子線洗浄室１０２では、前面基板、背面基板、側壁を３５０℃の温度に加熱し、各部材の表面吸着ガスを放出させる。
【００２９】
また、加熱と同時に、ベーキング、電子線洗浄室１０２に取り付けられた図示しない電子線発生装置から、前面基板１１の蛍光体スクリーン面、および背面基板１２の電子放出素子面に電子線を照射する。この電子線は、電子線発生装置外部に装着された偏向装置によって偏向走査されるため、蛍光体スクリーン面、および電子放出素子面の全面を電子線洗浄することが可能となる。
【００３０】
加熱、電子線洗浄後、前面基板、背面基板、側壁は冷却室１０３に送られ、例えば約１００℃の温度の温度まで冷却される。続いて、前面基板、背面基板、側壁はゲッタ膜形成用の蒸着室１０４へと送られ、ここで蛍光体スクリーンの外側にゲッタ膜としてＢａ膜が蒸着形成される。このＢａ膜は、表面が酸素や炭素などで汚染されることを防止することができるので、活性状態を維持することができる。
【００３１】
続いて、背面基板１２、側壁１８、および前面基板１１は組立室１０５に送られる。この組立室１０５において、図７に示すように、前面基板１１と背面基板１２は、対向配置された状態で組立室内のホットプレート１３１、１３２にそれぞれ保持される。また、側壁１８の突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを図示しないチャッキング機構により把持した状態で、図４のように、側壁１８を対角軸４０、４２に沿って外側に引っ張り、側壁の長辺部および短辺部にそれぞれ長手方向に沿った張力を負荷する。これにより、側壁１８は、歪や捩れを生じることなく、平坦かつ所定形状に維持された状態で、前面基板１１と背面基板１２との間に保持される。
【００３２】
次に、図８に示すように、平板形の金属板電極１３４を背面基板１２と側壁１８との間に挿入した後、側壁を背面基板に向かって下降させる。背面基板１２と側壁１８が約１ｍｍに近接した時点で、側壁を背面基板に対して位置決めする。この際、側壁１８は対角方向外側に向かって張力が負荷されたままの状態であり、位置決めの間、撓みや捩れが生じることなく平坦に安定した形状で維持される。従って、側壁１８を背面基板１２に対して容易に且つ正確に位置決めすることができる。なお、突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは側壁１８から外側に突出しているため、組立室１０５内においても、これらの突出部を利用して側壁１８を容易にチャッキングし、搬送して位置合わせすることができる
位置決めが完了した後、側壁１８を更に下降させる。これにより、図９に示すように、金属板電極１３４は、側壁１８上の封着材３０と背面基板１２上の封着材３０との間に挟まれた状態でこれらの封着材に接触する。
【００３３】
次に、上述した金属板電極と同形状の図示しない他の金属板電極を側壁１８と前面基板１１との間に挿入した後、前面基板を側壁に向かって下降させる。前面基板１１と側壁１８とが約１ｍｍに近接した時点で、前面基板１１を背面基板１２に対して位置決めする。位置決め完了後、前面基板１１を更に下降させ、金属板電極を側壁１８上の封着材３０と前面基板１２上の封着材３０との間に挟み込み、封着材に接触させる。
【００３４】
続いて、前面基板１１および背面基板１２に約５０ｋｇｆ程度の加圧力を両側から印加した状態で、金属板電極１３４および他の金属板電極にそれぞれ１４０Ａの直流電流を印加する。すると、この電流は封着材３０であるインジウムに流れ、インジウムが発熱し溶融する。これにより、前面基板１１、背面基板１２、および側壁１８をインジウムによって互いに接合し、真空外囲器を形成する。
【００３５】
このようにして形成された外囲器は、冷却室１０６で常温まで冷却された後、アンロード室１０７から取り出される。以上の工程により、ＦＥＤが完成する。
【００３６】
以上のように構成されたＦＥＤおよびその製造方法によれば、真空雰囲気中で背面基板１２、側壁１８、前面基板１１の封着を行うことにより、ベーキングと電子線洗浄との併用により表面吸着ガスを十分に放出させることができ、ゲッタ膜も酸化されず十分なガス吸着効果を維持することができる。また、側壁１８に把持可能な突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを設けることにより、真空装置内であっても側壁１８を容易にチャッキングおよび搬送することが可能となる。同時に、突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを把持して外側に引っ張り、側壁１８の各辺部に張力を印加した状態で保持することにより、封着工程において、側壁１８を歪や捩れがなく安定した形状に維持することが可能となる。これにより、基板に対して側壁１８を容易にかつ正確に位置決めすることができる。従って、短時間で封止作業を完了し、製造コストの低減および量産性の向上を図ることができる。また、側壁を安定して接合できることから、安定かつ良好な画像表示が可能なＦＥＤが得られる。
【００３７】
なお、上記実施の形態では側壁１８のコーナ部が角形状の場合について記述したが、本発明は側壁のコーナ部が曲線形状の場合についても適用することが可能である。この場合、図１０に示すように、側壁１８の内側の辺を延長した交点４６を頂点と見なし、相対する頂点同士を結ぶ線を対角軸４０、４２する。そして、側壁１８の各コーナ部から対角軸４０、４２に沿って外側へ延出した突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを設ける。ＦＥＤの製造時には、上述した実施の形態と同様に、突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを把持し、外側へ引っ張ることにより、側壁１８の各辺部に長手方向に沿った張力を印加した状態で位置決めする。
【００３８】
また、側壁１８の突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、図１１に示すように、側壁の各コーナ部から側壁の長辺と平行な方向に沿って延出していてもよく、あるいは、図１２に示すように、側壁の各コーナ部から側壁の短辺と平行な方向に沿って延出した構成としてもよい。いずれの場合も、上述した実施の形態と同様に、ＦＥＤの製造工程において、突出部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを把持した状態で外側へ引っ張り、側壁１８の長辺部および短辺部にその長手方向に沿った張力を印加する。これにより、歪や捩れを無くした状態で、側壁１８を容易にかつ正確に位置決めすることができる。その他、図１０ないし図１２に示した実施の形態においても、前述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれ、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００４０】
上述した実施の形態において、側壁を前面基板に対して位置決めしてもよく、また、封着材に通電する電極を基板に取り付けた状態で、基板および側壁を真空処理装置に投入してもよい。構成部材の接合、封着は、真空雰囲気中に限らず、他の雰囲気環境で行うことも可能である。
【００４１】
真空外囲器の形状、支持部材の構成、蛍光体スクリーンの形状、封着材の種類等は、上述した実施の形態に限定されることなく、必要に応じて種々選択可能である。電子放出素子は、ｐｎ型の冷陰極素子、表面伝導型の電子放出素子を用いることもできる。外囲器内部は高真空に限られず、この発明は、プラスマデイスプレイパネルや液晶表示パネル等の他の画像表示装置にも適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、側壁形状を安定に維持しながら短時間で確実に接合を行うことが可能な画像表示装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図２】上記ＦＥＤの前面基板を取り外した状態を示す斜視図。
【図３】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図４】上記ＦＥＤの側壁を示す平面図。
【図５】上記ＦＥＤの蛍光体スクリーンを示す平面図。
【図６】上記ＦＥＤの製造に用いる真空処理装置を概略的に示す図。
【図７】上記真空処理装置において前面基板、側壁、背面基板を対向して配置した状態を示す断面図。
【図８】上記真空処理装置において前面基板、側壁、背面基板の間に金属板電極を配置した状態を示す断面図。
【図９】上記背面基板と側壁との間に金属板電極を挟んだ状態を拡大して示す断面図。
【図１０】この発明の変形例に係る側壁を示す平面図。
【図１１】この発明の他の変形例に係る側壁を示す平面図。
【図１２】この発明の更に他の変形例に係る側壁を示す平面図。
【符号の説明】
１０…真空外囲器、  １１…前面基板、  １２…背面基板、
１４…支持部材、  １６…蛍光体スクリーン、  １８…側壁、
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ…突出部、  ２２…電子放出素子、
３０…封着材、  １００…真空処理装置
【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】
2004265601.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004265601.tif 000011
【図１０】
2004265601.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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