(57)【要約】【課題】  多層配線基板におけるボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止し、また導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止する。【解決手段】  表面にボールを接続するためのボールパッドを有し、内部に信号配線２３と電源／グランド導体層２１が形成された多層配線基板において、電源/グランド導体層２１がボールパッド１２に対応する位置を除外して形成され、ボールパッド１２に対応する位置には信号配線２３と電源/グランド導体層２１と離間してフローティング導体層２２が形成される。または、電源/グランド導体層２１が、ボールパッド１２に対応する位置ではメッシュ状に形成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面にボールを接続するためのボールパッドを有し、内部に前記ボールパッドに接続された信号線を有し、前記一表面に平行な少なくとも一つの面に電源／グランド導体層が形成された多層配線基板において、前記電源/グランド導体層が前記ボールパッドに対応する位置を除いて形成され、前記ボールパッドに対応する位置には前記電源/グランド導体層及び前記信号線と離間してフローティング導体層が形成されたことを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記電源／グランド導体層が複数層形成され、かつ、前記すべての電源／グランド導体層に対応して前記フローティング導体層がそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記電源／グランド導体層と、前記電源／グランド導体層に対応する前記フローティング導体層がそれぞれ同一の面に形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記信号配線がビア部を有し、前記ビア部が前記フローティング導体層を貫通して形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多層配線基板。
【請求項５】
一表面にボールを接続するためのボールパッドを有し、内部に前記ボールパッドに接続された信号線を有し、前記一表面に平行な少なくとも一つの面に電源／グランド導体層が形成された多層配線基板において、
前記電源/グランド導体層が前記ボールパッドに対応する位置では前記信号線と離間してメッシュ状に形成されたことを特徴とする多層配線基板。
【請求項６】
前記電源／グランド導体層が複数層形成され、かつ、前記すべての電源／グランド導体層が前記ボールパッドに対応する位置ではメッシュ状に形成されたことを特徴とする請求項５記載の多層配線基板。
【請求項７】
前記信号配線がビア部を有し、前記ビア部が前記フローティング導体層の前記メッシュ状部を貫通して形成されたことを特徴とする請求項５又は６記載の多層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は多層配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波用半導体パッケージ等では、高速信号を伝送する場合に、信号線の特性インピーダンスの制御や、電源/グランド導体のインダクタンスの低減のため、電源/グランド導体（Ｖ／Ｇプレーン）をパッケージ基板内に設けている。
【０００３】
図１９は、ボールグリッドアレイ型の一般的な半導体パッケージの構造を示す断面図である。一般にボールグリッドアレイ型の半導体パッケージは、図１９に示すように、下面にボール１１を配列した多層配線基板１０１の上に、接着剤１０８で接着したリング１０２を挟んで、ヒートスプレッダー１０３を載せている。その内部には、半導体チップ１０４をバンプ１０５を介して積層基板１０１の上面に接続し、半導体チップ１０４の上面は放熱性樹脂１０６によりヒートスプレッダー１０３に連結し、かつ半導体チップ１０４を積層基板１０１の上面にアンダーフィル樹脂１０７により封着し、ボールグリッド型の半導体パッケージ１０９を構成している。
【０００４】
図２０は、図１９に示した多層配線基板１０１について、一つのボール１１の両側を含む部分の断面図を示したものである。また、図２１は図２０に対応した基板部分の平面分解図である。図２０の断面図からわかるように、多層配線基板１０１は絶縁層３１の中に六つの導体層、即ち導体第一層１（導体層１と略称する）、導体第二層２（導体層２と略称する）、導体第三層３（導体層３と略称する）、導体第四層４（導体層４と略称する）、導体第五層５（導体層５と略称する）、導体第六層６（導体層６と略称する）を積層して構成されている。
【０００５】
導体層１では、図２１（１）を参照して、全体が電源/グランド導体２１の層になっている。導体層２では、図２１（２）を参照して、電源/グランド導体２１の一部を切り欠いて図面の右側へ信号線２３が伸びている。導体層３および導体層４では、図２１（３）、（４）を参照して、中央部のリング状の信号線２３の周りを電源/グランド導体２１が囲んでいる。導体層５では、図２１（５）を参照して、図面の中央から右側にややかたよった位置の信号線２３の周りを電源/グランド導体２１が囲んでいる。導体層６では、図２１（６）を参照して、中央部のボールパッド１２の周りを電源/グランド導体２１が囲んでいる。また、図２０からわかるように、各導体層２，３，４，５に現れる信号線２３は相互に接続され、さらに導体層５の信号線２３は導体層６のボールパッド１２に接続され、ボールパッド１２はボール１１に接続されている。
【０００６】
このような多層配線基板１０１を用いた従来の半導体パッケージでは、高速信号を伝送する場合に、信号線の特性インピーダンスの制御や、電源/グランド導体プレーン（Ｖ／Ｇプレーン）のインダクタンスの低減のため、電源/グランド導体２１をパッケージ基板内に設けている。そして、上述のようなボールグリッドアレイ型（ＢＧＡタイプ）のパッケージでは、ボールランド部とＶ／Ｇプレーンとの間、すなわち上記の例では、ボールパッド１２と電源/グランド導体２１との間に寄生容量がつき、信号伝送特性が低下するという課題があった。
【０００７】
このような課題に対する対策として、ボールランド部に対向する部分のＶ／Ｇプレーンを削除することで容量性負荷を減らす手段が考えられている（例えば特許文献１参照）。しかし、このような場合、Ｖ／Ｇプレーンを削除することによりその部分の導体密度が不均一になり加工精度の悪化や、温度衝撃に対してクラックが発生するなど、基板の加工性／信頼性を低下させるおそれがあった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２９９５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ボールグリッドアレイ型の多層配線基板におけるボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止するとともに、導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止した多層配線基板を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
また、この発明に係る多層配線基板は、一表面にボールを接続するためのボールパッドを有し、内部に前記ボールパッドに接続された信号線を有し、前記一表面に平行な少なくとも一つの面に電源／グランド導体層が形成された多層配線基板において、前記電源/グランド導体層が前記ボールパッドに対応する位置を除いて形成され、前記ボールパッドに対応する位置には前記電源/グランド導体層及び前記信号線と離間してフローティング導体層が形成されたものである。
【００１１】
また、この発明に係る多層配線基板は、前記電源／グランド導体層と、前記電源／グランド導体層に対応する前記フローティング導体層がそれぞれ同一の面に形成されたものである。
この発明のその他の特徴については、以下の説明で明らかにする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ボールグリッドアレイ型の多層配線基板において、ボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止できる。また、基板内の導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１、図２は、この発明の実施の形態１にかかる多層配線基板（以下、基板と略称する）の構造を示す図であり、図１は基板の一部の断面図、図２は図１に対応した基板部分の平面分解図である。なお、この基板は、積層基板あるいは半導体パッケージ用基板と称してもよい。この発明の実施の形態の基板は、図９に示した基板１０１と同様に用いられるものであり、以下同じ符号１０１で示す。
【００１４】
図１は、基板１０１について、一つのボール１１の両側を含む部分の断面図を示したものである。なお、ここでボール１１は、半田ボール、ボール状端子などと称してもよい。
図１の断面図からわかるように、基板１０１は絶縁層３１の中に六つの導体層、即ち導体第一層１（導体層１と略称する）、導体第二層２（導体層２と略称する）、導体第三層３（導体層３と略称する）、導体第四層４（導体層４と略称する）、導体第五層５（導体層５と略称する）、導体第六層６（導体層６と略称する）を積層して構成されている。なお、絶縁層３１は、通常は多層の樹脂を積層して形成されている。
【００１５】
図２の（１）〜（６）は、それぞれ図１に示した導体層１〜６の構造を示す平面図である（以下の実施の形態でも同様）。導体層１は、図２（１）を参照して、中央の円形部にフローティング導体２２があり、その周辺を囲むように電源/グランド導体２１が残りの全面に形成されている。導体層２は、図２（２）を参照して、信号線２３が中央右よりの位置の端部から図面右側へ伸びるように形成されている。そして、円形の一部を切り欠いたフローティング導体２２が、その切欠部に信号線２３の端部を抱くようにして形成されている。さらに、信号線２３とフローティング導体２２を囲むように電源/グランド導体２１が残りの全面に形成されている。いうまでもないが、信号線２３、フローティング導体２２及び電源/グランド導体２１は、それぞれ一定の間隔をおいて絶縁層で分離されている。
【００１６】
導体層３および導体層４では、図２（３）、（４）を参照して、中央部の凸部を有するリング状の信号線２３の周りにフローティング導体２２が一部を切り欠いたリング状に形成されている。そして、信号線２３とフローティング導体２２とを囲むように、一定距離離間して電源/グランド導体２１が残りの全面に形成されている。
【００１７】
導体層５では、図２（５）を参照して、中央から図面の右側にややかたよった位置に信号線２３が形成されている。そして、信号線２３の図面左半分を抱くようにして円形の一部を切り欠いたフローティング導体２２が形成されている。そして、信号線２３とフローティング導体２２とを囲むように電源/グランド導体２１が残りの全面に形成されている。
【００１８】
導体層６では、図２（６）を参照して、円形に凸部を有する形状をした中央部のボールパッド１２の周りに、残り全面に電源/グランド導体２１が形成されている。
また、図１からわかるように、各導体層２，３，４，５に現れる信号線２３は相互に接続され、さらに導体層５の信号線２３は導体層６のボールパッド１２に接続され、ボールパッド１２はボール１１に接続されている。
【００１９】
上述した導体層１〜５のそれぞれのフローティング導体２２の形状と大きさは、ボールパッド１２に対応する形状と大きさでボールパッド１２の真上に位置するように形成されている。
【００２０】
図１、図２に示すように、この実施の形態の基板では、ボールパッド１２（ボールランド部）に対向する部分の電源/グランド導体２１（Ｖ／Ｇプレーン）を周囲と切り離して、フローティング導体２２がフローティング状態（絶縁されて電荷の出入りがない状態）になるように形成されている。こうすることにより、ボールパッド１２（ボールランド）の寄生容量を減らし、信号特性を向上させる。また、フローティング導体２２がなくて絶縁層で埋められているときにくらべて、フローティング導体２２が配置されているので、この部分にフローティング導体２２が周囲の電源グランド導体２１と同じ密度で存在することにより、導体密度を均一に保ち、基板の加工性／信頼性を向上させる効果がある。
【００２１】
実施の形態２．
図３、図４は、この発明の実施の形態２にかかる基板の構造を示す図であり、図３は基板の一部の断面図、図４は図３に示した各導体層の平面図である。この実施の形態では、基板内にビアがスタックされた構造の例を示す。
【００２２】
図３の断面図からわかるように、基板１０１は絶縁層３１の中に六つの導体層、即ち導体層１〜６を積層して構成されている。
【００２３】
そして、図３、図４を参照して、導体層２〜５の図面の中心付近には信号線２３がビア構造に形成され、導体層６の図面の中心にはボールパッド１２（ボールランド）が形成され、これらは相互に接続されている。また、ボールパッド１２にはボール１１が接続されている。そして、導体層１〜５において、ボールパッド１２の直上部にボールパッド１２とほぼ同じ大きさでそれぞれフローティング導体２２が形成されている。さらに、導体層１〜６において、信号線２３、フローティング導体２２、ボールパッド１２の周囲に電源/グランド導体２１が形成されている。
【００２４】
この実施の形態においても、実施の形態１と同様に、多層配線基板におけるボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止するとともに、導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止した多層配線基板が得られる。
【００２５】
実施の形態３．
図５、図６は、この発明の実施の形態３にかかる基板の構造を示す図であり、図５は基板の一部の断面図、図６は図５に示した各導体層の平面図である。この実施の形態では、基板にコア層が複数ある構造の例を示す。
【００２６】
図５の断面図からわかるように、基板１０１は絶縁層３１の中に八つの導体層、即ち導体層１〜８を積層して構成されている。
【００２７】
そして、図５、図６を参照して、導体層２〜７の図面の中心付近には信号線２３が形成され、導体層８の図面の中心にはボールパッド１２が形成され、これらは相互に接続されている。また、ボールパッド１２にはボール１１が接続されている。そして、導体層１〜７において、ボールパッド１２の直上部にフローティング導体２２が形成されている。さらに、導体層１〜８において、信号線２３、フローティング導体２２、ボールパッド１２の周囲に電源/グランド導体２１が形成されている。
【００２８】
この実施の形態においても、実施の形態１と同様に、ボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止するとともに、導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止した多層配線基板が得られる。
【００２９】
実施の形態４．
図７、図８は、この発明の実施の形態４にかかる基板の構造を示す図であり、図７は基板の一部の断面図、図８は図７に示した各導体層の平面図である。この実施の形態では、基板にコア層が複数ある構造の他の例を示す。
【００３０】
図７の断面図からわかるように、基板１０１は絶縁層３１の中に七つの導体層、即ち導体層１〜７を積層して構成されている。
【００３１】
そして、導体層２〜６の図面の中心付近には信号線２３が形成され、導体層７の図面の中心にはボールパッド１２が形成され、これらは相互に接続されている。また、ボールパッド１２にはボール１１が接続されている。そして、導体層１〜６において、ボールパッド１２の直上部にフローティング導体２２が形成されている。さらに、導体層１〜７において、信号線２３、フローティング導体２２、ボールパッド１２の周囲に電源/グランド導体２１が形成されている。
【００３２】
この実施の形態においても、実施の形態１と同様に、ボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止するとともに、導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止した多層配線基板が得られる。
【００３３】
実施の形態５．
図９、図１０は、この発明の実施の形態５にかかる基板の構造を示す図であり、図９は基板の一部の断面図、図１０は図９の破断線から左側の各導体層の平面図である。この実施の形態では、基板内で配線層がコア層にある構造の例を示す。
【００３４】
図９の断面図からわかるように、基板１０１は絶縁層３１の中に七つの導体層、即ち導体層１〜７を積層して構成されている。
【００３５】
そして、導体層２〜６の図面の中心付近には信号線２３が形成され、導体層７の図面の中心にはボールパッド１２が形成され、これらは相互に接続されている。また、ボールパッド１２にはボール１１が接続されている。そして、導体層１〜６において、ボールパッド１２の直上部にフローティング導体２２が形成されている。さらに、導体層１〜７において、信号線２３、フローティング導体２２、あるいはボールパッド１２の周囲に電源/グランド導体２１が形成されている。
【００３６】
この実施の形態においても、実施の形態１と同様に、ボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止するとともに、導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止した多層配線基板が得られる。
【００３７】
実施の形態６．
図１１、図１２は、この発明の実施の形態６にかかる基板の構造を示す図であり、図１１は基板の一部の断面図、図１２は図１１の破断線から左側の各導体層の平面図である。この実施の形態では、基板内で配線層がコア層にある構造の他の例を示す。
【００３８】
図１１の断面図からわかるように、基板１０１は絶縁層３１の中に七つの導体層、即ち導体層１〜７を積層して構成されている。
【００３９】
そして、導体層２〜６の図面の中心付近には信号線２３が形成され、導体層７の図面の中心にはボールパッド１２が形成され、これらは相互に接続されている。また、ボールパッド１２にはボール１１が接続されている。そして、導体層１〜６において、ボールパッド１２の直上部にフローティング導体２２が形成されている。さらに、導体層１〜７において、信号線２３、フローティング導体２２、あるいはボールパッド１２の周囲に電源/グランド導体２１が形成されている。
【００４０】
この実施の形態においても、実施の形態１と同様に、ボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止するとともに、導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止した多層配線基板が得られる。
【００４１】
実施の形態７．
図１３、図１４は、この発明の実施の形態７にかかる基板の構造を示す図であり、図１３は基板の一部の断面図、図１４は図１３に示した各導体層の平面図である。この実施の形態では、基板内のフローティング導体の代わりに、電源/グランド導体にラインメッシュを入れた構造の例を示す。
【００４２】
図１３の断面図からわかるように、基板１０１は絶縁層３１の中に六つの導体層、即ち導体層１〜６を積層して構成されている。
【００４３】
この実施の形態の場合、図１３、図１４を参照して、導体層１は全面が電源/グランド導体２１となっている。そして、導体層２〜５の図面の中心付近には信号線２３が形成され、導体層６の図面の中心にはボールパッド１２が形成され、これらは相互に接続されている。また、ボールパッド１２にはボール１１が接続されている。
【００４４】
そして、導体層２〜５において、電源/グランド導体２１には、ボールパッド１２の直上部においてメッシュ状部２２ａが形成されている。また、導体層７において、ボールパッド１２の周囲に電源/グランド導体２１が形成されている。このように、この実施の形態においては、ボールパッド１２の直上部において、電源/グランド導体２１が分離されてフローティング導体とされているのではなく、電源/グランド導体２１と連続してラインメッシュ状に形成され、ボールパッド１２の寄生容量を減らしている。なお、このメッシュ状部２２ａはボールパッド１２の直上部でボールパッド１２とほぼ同じ大きさの範囲で形成されている。
【００４５】
この実施の形態においても、実施の形態１と同様に、ボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止するとともに、導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止した多層配線基板が得られる。
【００４６】
実施の形態８．
図１５、図１６は、この発明の実施の形態８にかかる基板の構造を示す図であり、図１５は基板の一部の断面図、図１６は図１５に示した各導体層の平面図である。この実施の形態では、基板内のフローティング導体の代わりに、電源/グランド導体にラインメッシュを入れた構造の他の例を示す。
【００４７】
図１５の断面図からわかるように、基板１０１は絶縁層３１の中に六つの導体層、即ち導体層１〜６を積層して構成されている。
【００４８】
そして、図１５、図１６を参照して、導体層２〜５の図面の中心付近には信号線２３が形成され、導体層６の図面の中心にはボールパッド１２が形成され、これらは相互に接続されている。また、ボールパッド１２にはボール１１が接続されている。そして、導体層２と５において、電源/グランド導体２１には、ボールパッド１２の直上部においてメッシュ状部２２ａが形成されている。また、導体層１，３，４においては、ボールパッド１２の直上部にフローティング導体２２が形成されている。さらに、導体層１，３，４，６において、フローティング導体２２、信号線２３、あるいはボールパッド１２の周囲に電源/グランド導体２１が形成されている。
このようにこの実施の形態では、電源/グランド導体２１が、ボールパッド１２の直上部でフローティング状態に分離されている層と、メッシュ状で連続している層とが混在している。
【００４９】
この実施の形態においても、実施の形態１と同様に、ボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止するとともに、導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止した多層配線基板が得られる。
【００５０】
実施の形態９．
図１７、図１８は、この発明の実施の形態９にかかる基板の構造を示す図であり、図１７は基板の一部の断面図、図１８は図１７に示した各導体層の平面図である。この実施の形態では、基板内に差動ペア配線を有する構造の例を示す。
【００５１】
図１７の断面図からわかるように、基板１０１は絶縁層３１の中に七つの導体層、即ち導体層１〜７を積層して構成されている。
【００５２】
そして、導体層４〜６の図面の中心付近には信号線２３が形成され、導体層７の図面の中心にはボールパッド１２が形成され、これらは相互に接続されている。また、ボールパッド１２にはボール１１が接続されている。そして、導体層１〜６において、ボールパッド１２の直上部にフローティング導体２２が形成されている。さらに、導体層１〜７において、信号線２３、フローティング導体２２、あるいはボールパッド１２の周囲に電源/グランド導体２１が形成されている。なお、図２（４）に示した導体層４は、図２（４Ｒ）に示す導体層４Ｒのように形成してもよい。
【００５３】
この実施の形態では、基板内で信号線の構造が対称的にペア形成されている。このような信号線の構造は、今後高速伝送に有利な差動配線に応用できる。
【００５４】
この実施の形態においても、実施の形態１と同様に、ボールランドの寄生容量による信号特性の低下を防止するとともに、導体密度の不均一性による基板の加工性、信頼性の低下を防止した多層配線基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施の形態１における多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図２】図１の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２における多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図４】図３の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３における多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図６】図５の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４における多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図８】図７の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５における多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図１０】図９の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態６における多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図１２】図１１の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態７における多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図１４】図１３の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態８における多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図１６】図１５の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態９における多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図１８】図１７の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【図１９】ボールグリッドアレイ型の半導体パッケージの一般的な構造を示す断面図である。
【図２０】従来の多層配線基板の断面構造を示す図である。
【図２１】図２０の多層配線基板における各導電層の平面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  導体第一層（導体１層）、  ２  導体第二層（導体２層）、  ３  導体第三層（導体３層）、  ４  導体第四層（導体４層）、  ５  導体第五層（導体５層）、  ６  導体第六層（導体６層）、  １１  ボール、  １２  ボールパッド、  ２１  電源／グランド導体、  ２２  フローティング導体、  ２２ａ  メッシュ状部、  ２３  信号線、  ３１  絶縁層、  １０１  多層配線基板。
【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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【図１７】
2005340636.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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