(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長溝を有する二本の振動腕を支持する基部を備える音叉型の圧電振動片について、前記基部から延びるように分岐し且つ、前記振動腕の長手方向に沿うように形成された複数の固定用腕を、接着剤でパッケージに接合するようにした圧電振動片の接合構造であって、
前記複数の固定用腕は、それぞれ、パッケージと接合される第１および第２の接合箇所が基部から近い順に設けられており、前記第１の接合箇所の接合に用いられる第１の接着剤よりも前記第２の接合箇所の接合に用いられる第２の接着剤のほうが硬質で導電性接着剤であり、かつ、前記第１の接着剤は非導電性接着剤であり、
さらに、前記第２の接合箇所は、前記長溝の先端よりも前記基部側に配置されている
ことを特徴とする圧電振動片の接合構造。
【請求項２】
前記第１の接着剤は、シリコーン系の接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片の接合構造。
【請求項３】
前記第２の接着剤は、ポリイミド系の接着剤であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動片の接合構造。
【請求項４】
長溝を有する二本の振動腕を支持する基部を有し、この基部から延びるように分岐し且つ、前記振動腕の長手方向に沿うように形成された複数の固定用腕を有する音叉型の圧電振動片と、前記固定用腕を接合するようにして前記圧電振動片を収容するパッケージとを備えた圧電デバイスであって、
前記複数の固定用腕は、それぞれ、パッケージと接合される第１および第２の接合箇所が基部から近い順に設けられており、前記第１の接合箇所の接合に用いられる第１の接着剤よりも前記第２の接合箇所の接合に用いられる第２の接着剤のほうが硬質で導電性接着剤であり、かつ、前記第１の接着剤は非導電性接着剤であり、
さらに、前記第２の接合箇所は、前記長溝の先端よりも前記基部側に配置されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動腕を支持する基部とは別に、圧電振動片をパッケージに接合するための固定用腕を有する圧電振動片の接合構造、及び圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、圧電デバイスが広く使用されている。
図５はこの従来の圧電デバイス１の概略平面図であり、図６は図５のＡ−Ａ線切断断面図である（例えば、特許文献１参照）。
これらの図において、圧電デバイス１は圧電振動子の例を示しており、パッケージ２内に圧電振動片３が収容されている。
【０００３】
圧電振動片３は、互いに平行に延びる一対の振動腕５，５と、この振動腕５，５を支持する基部４とを有している。
基部４からは、振動腕５，５と平行に延びる固定用腕６，６が一体に形成されており、さらに、振動腕５，５と反対の方向にはバランス部７が一体に形成されている。
そして、固定用腕６，６は、圧電振動片２の重心ＧＰを通る幅方向の仮想線ＧＰ１上に、接着剤１０，１０を適用してパッケージ２側のマウント電極１２，１２と接合されている。
【０００４】
これにより、圧電振動片３の長手方向について、仮想線ＧＰ１を中心にして両端部のバランスをとって、圧電振動片３の厚み方向（図６の矢印方向）の振れを防止している。したがって、圧電振動片３の両端部がパッケージ２の内側底面２ａに接触することで生ずる欠けや割れを防止できるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９７１９８公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、圧電デバイス１のように、圧電振動片３を重心ＧＰを通る幅方向の仮想線ＧＰ１上に、接着剤１０を適用してパッケージ２と接合すると、外部から衝撃を受けた場合に、図６に示すように、仮想線ＧＰ１の位置の接着剤１０が支点となってしまい、圧電振動片３が厚み方向に振れる恐れがある。
【０００７】
本発明は、圧電振動片の厚み方向の振れを有効に防止して、優れた振動特性を備えた圧電振動片の接合構造、及び圧電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、第１の発明によれば、長溝を有する二本の振動腕を支持する基部を備える音叉型の圧電振動片について、前記基部から延びるように分岐し且つ、前記振動腕の長手方向に沿うように形成された複数の固定用腕を、接着剤でパッケージに接合するようにした圧電振動片の接合構造であって、前記複数の固定用腕は、それぞれ、パッケージと接合される第１および第２の接合箇所が基部から近い順に設けられており、前記第１の接合箇所の接合に用いられる第１の接着剤よりも前記第２の接合箇所の接合に用いられる第２の接着剤のほうが硬質で導電性接着剤であり、かつ、前記第１の接着剤は非導電性接着剤であり、さらに、前記第２の接合箇所は、前記長溝の先端よりも前記基部側に配置されている圧電振動片の接合構造により達成される。
【０００９】
第１の発明の構成によれば、振動腕の長手方向に沿うように形成された複数の固定用腕は、それぞれ、パッケージと接合される第１および第２の接合箇所が基部から近い順に設けられているので、接合箇所が支点になるようなことがなく、圧電振動片の厚み方向の揺動を抑えられる。
さらに、この複数の接続箇所の一方の接合箇所に導電性接着剤が用いられるため、この一方の接続箇所で圧電振動片とパッケージ側との導通が図れる。一方、複数の接続箇所の他方の接合箇所には非導電性の接着剤が用いられるが、非導電性の接着剤は導電性接着剤に比べて単位面積当たりの接着剤（接着成分）が多いため、固定性能に優れている。
したがって、本発明によれば、圧電振動片の厚み方向の振れを有効に防止して、優れた振動特性を備えた圧電振動片の接合構造を提供することができる。
【００１０】
また、第１の発明の構成によれば、複数の接合箇所のうち、基部側に非導電性の接着剤が用いられるが、非導電性の接着剤は、導電性接着剤のようにフィラーがないため、その分柔らかく、より振動を吸収することになる。したがって、この柔軟性のある接着剤を、振動腕の振動をより近くで受ける基部側に配置することで、振動腕の振動が接合箇所を通じてパッケージ側に漏れる恐れを有効に防止でき、優れた振動特性を得ることができる。また、基部には、一般的に、互いに異極となる電極パターンが形成されているため、この基部側に配置される接着剤を非導電性とすることで、ショートの恐れも防止できる。
【００１１】
本発明の圧電振動片の接合構造は、さらに、前記第１の接着剤は、シリコーン系の接着剤であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の圧電振動片の接合構造は、さらに、前記第２の接着剤は、ポリイミド系の接着剤であることを特徴とする。
【００１５】
また、上述の目的は、第４の発明によれば、長溝を有する二本の振動腕を支持する基部を有し、この基部から延びるように分岐し且つ、前記振動腕の長手方向に沿うように形成された複数の固定用腕を有する音叉型の圧電振動片と、前記固定用腕を接合するようにして前記圧電振動片を収容するパッケージとを備えた圧電デバイスであって、前記複数の固定用腕は、それぞれ、パッケージと接合される第１および第２の接合箇所が基部から近い順に設けられており、前記第１の接合箇所の接合に用いられる第１の接着剤よりも前記第２の接合箇所の接合に用いられる第２の接着剤のほうが硬質で導電性接着剤であり、かつ、前記第１の接着剤は非導電性接着剤であり、さらに、前記第２の接合箇所は、前記長溝の先端よりも前記基部側に配置されている圧電デバイスにより達成される。
【００１６】
第４の発明の構成によれば、複数の固定用腕は、それぞれ、パッケージとの接合箇所が長手方向に複数設けられているので、第１の発明と同様の作用により、圧電振動片の厚み方向の揺動を抑えられる。さらに、この複数の接続箇所の一方の接合箇所に導電性接着剤が用いられるため、この一方の接続箇所で圧電振動片とパッケージ側との導通が図れる。そして、複数の接続箇所の他方の接合箇所に非導電性の接着剤が用いられるため、第１の発明と同様の作用により、固定性能を向上することができる。
したがって、本発明によれば、圧電振動片の厚み方向の振れを有効に防止して、優れた振動特性を備えた圧電デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１および図２は、本発明の実施形態に係る圧電デバイス２０であって、図１は圧電デバイス２０の概略平面図、図２は図１のＢ−Ｂ線概略切断断面図である。
なお、圧電デバイスとは、圧電振動子や圧電発振器等の名称にかかわらず、パッケージ内に圧電振動片を収容した全ての製品を意味する。
また、図１の平行斜線で示した部分は、理解の便宜のために示した電極パターンであり、断面等を表すものではない。また、図２では、図面が煩雑になるため、図１の平行斜線で示す電極パターンを図示していない。
【００１８】
これらの図の圧電デバイス２０は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス２０は、基体であるパッケージ３６内に圧電振動片３２を収容している。
パッケージ３６は、矩形状となっており、例えば、絶縁材両として酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成型して形成される複数の基板を積層した後に、焼結して形成されており、図２に示されるように、この実施形態では、下から第１の基板３６ｂ、及び第２の基板３６ａを重ねて形成されている。
【００１９】
第２の基板３６ａは、その内側に所定の孔を形成することで、第１の基板３６ｂに積層した場合に、パッケージ３２の内側に所定の内部空間Ｓを形成するようにされている。この内部空間Ｓが圧電振動片３２を収容するキャビティとなる。
また、第２の基板３６ａの図２において、上部に開口した側の開口端面には、低融点ガラス等のロウ材４８が適用されて、蓋体３９により内部空間Ｓが密封されている。蓋体３９は、蓋体封止した後であっても圧電振動片３２に設けられた励振電極等の金属被覆部にレーザ光を照射して、質量削減方式により周波数調整できるように、光を透過する材料、特に、薄板ガラスにより形成されている。
【００２０】
なお、パッケージ３６は、例えば第１の基板３６ｂを基体として、これに圧電振動片３２を接合し、厚みの薄い箱状のリッドないしは蓋体をかぶせて封止する構成としたパッケージ（収容容器）を用いてもよい。
【００２１】
第１の基板３６ｂは、本実施形態の場合、平板状の基板であって、パッケージ３６の底部を構成すると共に、圧電振動片３２が対向するようにして接合される基板となる。
すなわち、第１の基板３６ｂの内部空間Ｓに露出する面（パッケージ３６の内側底面）の幅方向には、図１に示すように、例えばタングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成したマウント電極３１，３１が設けられている。マウント電極３１，３１は、圧電振動片３２に駆動電圧を供給する電極であり、導電スルーホール等（図示せず）で底面の実装端子３９，３９と接続されて、互いに異極となっている。
そして、このマウント電極３１，３１の上に接着剤としてシリコーン系またはエポキシ系あるいはポリイミド系等の導電性接着剤４３，４３が塗布され、この導電性接着剤４３，４３の上に圧電振動片３２が載置されて、導電性接着剤４３，４３が硬化することで、パッケージ側のマウント電極３１，３１と圧電振動片３２とが電気的機械的に接続されている。
導電性接着剤４３などについては、後で詳細に説明する。
【００２２】
圧電振動片３２は、例えば水晶等の圧電材料で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。
本実施形態の場合、圧電振動片３２には所謂音叉型の圧電振動片が用いられており、小型に形成して必要な性能を得るために、互いに平行に延びる一対の振動腕３４，３５と、この一対の振動腕３４，３５を支持する基部５１と、この基部５１から延びるように分岐された固定用腕３７，３８とを備えている。なお、振動腕３４，３５、基部５１、及び固定用腕３７，３８は一体に形成されている。
【００２３】
振動腕３４，３５は、基部５１から二股に分かれており、図１において左方に向けて細長く延びている。また、振動腕３４，３５は、表裏面（図２の上下面）のそれぞれに、長手方向（図１のＹ方向）に沿って延びる長溝４９が形成されており、幅方向の断面が略Ｈ型となっている。そして、振動腕３５の長溝４９内には励振電極４４が形成され、この長溝４９内の励振電極４４と対向するように、振動腕３５の両側面に励振電極４５が形成されている。また、振動腕３４の長溝４９内には励振電極４５が形成され、この長溝４９内の励振電極４５と対向するようにして、振動腕３４の両側面に励振電極４４が形成されている。なお、励振電極４４と励振電極４５とは互いに異極である。
【００２４】
基部５１は、一対の振動腕３４，３５を支持するための部分であり、その表裏面には、振動腕３４，３５を励振するための励振電極４４，４５が短絡しないように引き回されている。
さらに、本実施形態の基部５１は、圧電振動片３２をパッケージ３６側に接合するための複数の固定用腕３７，３８を支持するための部分でもある。
【００２５】
固定用腕３７，３８は、圧電振動片３２のパッケージ３６との接合箇所を、基部５１よりも振動腕３４，３５から離すために形成された部分であり、基部５１から延びるように長く形成されている。
具体的には、固定用腕３７，３８は、基部５１の振動腕３４，３５側と反対側の端部から、幅方向(図１のＸ方向)の両側に延びるように形成された後、振動腕３４，３５と平行になるように略直角に曲がって形成されている。また、固定用腕３７と固定用腕３８とは、幅方向（Ｘ方向)を等しく二つに分ける中心軸Ｃを中心にして対称になっている。これにより、固定用腕３７，３８は、基部５１および振動腕３４，３５を間に挟むようにして対となっている。
【００２６】
また、固定用腕３７，３８は、基部５１から分岐した一対の固定用腕３７，３８を形成することで、短絡しないようになっている。すなわち、固定用腕３７，３８は、マウント電極３１，３１と導電性接着剤４３，４３で電気的に接続されて、励振電極４４，４５に電圧をかけるための電極が引き回される部分にもなるため、一本の腕ではなく、一対の固定用腕３７，３８を形成して、それぞれに異極の電極パターン（図１の平行斜線の部分）を設けるようにした。
具体的には、固定用腕３７には、励振電極４４が基部５１を通って引き回され、固定用腕３８には、励振電極４５が基部５１を通って引き回されている。そして、図２の上面だけではなく、下面（マウント電極３１，３１と対向する面）にも全体的に電極パターン（図示せず）が引き回されており、上面の電極パターン（図１の平行斜線の部分）と下面の電極パターン（図示せず）とは導通している。
【００２７】
なお、固定用腕３７，３８の振動腕３４，３５の長手方向に沿った部分の長さＬ１は、圧電振動片３２の幅方向（図１のＸ方向）の寸法が最小となるように設定されている。すなわち、振動腕３４，３５が接近・離間する方向(図１の矢印Ｆ方向)に振れた際に、固定用腕３７，３８の先端部３７ａ，３８ａが振動腕３４，３５に接触しないように、大きな屈曲点となる長溝４９の先端よりも振動腕３４，３５の先端側に突出しないようになっている。
【００２８】
ここで、この複数の固定用腕３７，３８は、それぞれ、パッケージ３６との接合箇所（接着剤が塗布される箇所）５２，５４が長手方向に複数設けられている。
本実施形態の場合、固定用腕３７の接合箇所５２，５４と固定用腕３８の接合箇所５２，５４とは、中心軸Ｃを中心にして略対称になっており、それぞれ、先端側と基部５１側の２箇所に設けられている。
なお、固定用腕３７の接合箇所５２，５４と固定用腕３８の接合箇所５２，５４は、同様の構成となっているため、以下、特別な明示がない限り、固定用腕３７についてのみ説明する。
【００２９】
固定用腕３７は、複数の接合箇所５２，５４の一方に導電性接着剤４３が用いられ、他方に非導電性の接着剤４２が用いられている。
具体的には、接合箇所５２は先端側に、接合箇所５４は基部５１側に設けられている。この先端側および基部５１側とは、互いの相対的な位置関係を表すものであるが、本実施形態の場合、圧電振動片３２の重心ＧＰ２を通る幅方向（図１のＸ方向）の仮想線ＧＰ３より先端側に接合箇所５２が、基部５１側に５４が形成されている。
そして、仮想線ＧＰ３より先端側（本実施形態では先端部３７ａ）の接合箇所５２に導電性接着剤４３が用いられている。これに対して、仮想線ＧＰ３より基部５１側（本実施形態では固定用腕３７の略直角に曲がった角部３７ｂ）の接合箇所５４に非導電性の接着剤４２が用いられている。
【００３０】
先端部３７ａの接合箇所５２については、上述のようにマウント電極３１の上に導電性接着剤４３を塗布し、その上に固定用腕３７の先端部３７ａを載置して、電気的機械的な接続を図っている。
一方、基部５１側の角部３７ｂの接合箇所５４については、パッケージ３６の内部空間Ｓに露出した内側底面にパターン３３を形成し、このパターン３３の上に非導電性の接着剤４２を塗布して、その上に基部５１側の角部３７ｂを載置するようにしている。
【００３１】
このように、複数の接合箇所５２，５４のうち、基部５１側に非導電性の接着剤４２が用いられるが、非導電性の接着剤４２は、導電性接着剤４３に比べて単位面積当たりの接着成分が多いため固定性能に優れており、確実に基部５１側を固定できる。
しかも、非導電性の接着剤４２は、導電性接着剤４３のように導電フィラーがないため、その分柔らかく、より振動を吸収することができる。したがって、非導電性の接着剤４２を、振動腕３４，３５の振動をより近くで受ける基部５１側に配置することで、振動腕３４，３５の振動が接合領域５４を通じてパッケージ３６側に漏れる恐れを有効に防止して、優れた振動特性を得ることができる。
【００３２】
好ましくは、導電性接着剤４３および非導電性の接着剤４２には、接着剤成分としてのバインダーに柔軟性のあるシリコーン系の接着剤が用いられ、このバインダーの中に、例えば銀粒子の導電フィラーを分散させたシリコーン系の導電性接着剤を用いるとよい。これにより、振動腕３４，３５の振動を柔軟性のあるシリコーン系の接着剤が上手く吸収し、接合領域５２，５４を通じて、パッケージ３６側に振動が漏れることを有効に防止し、優れた振動特性を得ることができる。
【００３３】
なお、デスクトップ型のパソコン等の動かすことの少ない電子機器に圧電デバイス２０を用いる場合は、導電性接着剤４３および非導電性の接着剤４２に、ポリイミド系の接着剤を用いてもよい。すなわち、ポリイミド系の接着剤は、柔軟性の点ではシリコーン系に劣るが、固定力に優れているため、圧電振動片３２がパッケージ３６から剥がれる恐れを防止できる。
【００３４】
より好ましくは、複数の接合箇所５２，５４のうち、基部５１側の接合箇所５４には、柔軟性のあるシリコーン系の接着剤が用いられ、先端側の接合箇所５２には、基部５１側の接合箇所５４よりも硬質であるが固定力のあるポリイミド系の接着剤が用いられるとよい。すなわち、接合箇所５２では、ポリイミド系の導電性接着剤４３の固定力によって、圧電振動片３２とパッケージ３６側との確実な固定を得ることができ、さらに、硬質なポリイミド系の接着剤を塗布しても、先端部３７ａは振動腕３４，３５から最も遠い位置なので、基部５１側に比べて、振動漏れを考慮する必要が少ない。しかも、基部５１側には柔軟性のあるシリコーン系の非導電性の接着剤４２が用いられているので、振動腕３４，３５からの振動を吸収して、先端部３７ａに伝達される振動も少ない。したがって、このような構成とすることで、確実な固定と振動漏れの防止という相反する２つの効果を同時に得ることができる。
【００３５】
なお、非導電性の接着剤４２が塗布される基部５１側のパターン３３は、パッケージ３６と圧電振動片３２との接続強度や圧電振動片３２の水平度をだすために設けられており、電気的な接続を目的とするものではない。
具体的には、パターン３３は、マウント電極３１と同様の厚み付けをされている。また、マウント電極３１と同じ製造工程で形成できるように略同じ材料からなっており、例えばタングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成され、図１に示すように、パッケージ３６の幅方向に沿って、角部３７ｂから角部３８ｂまで全体的に設けられている。
【００３６】
本発明の実施形態は以上のように構成されており、パッケージ３６に接合される複数の固定用腕３７，３８は、それぞれ、パッケージ３６との接合箇所５２，５４が長手方向に複数設けられているので、接合箇所５２，５４が支点になるようなことがなく、圧電振動片３２の厚み方向の揺動を抑えられる。
さらに、この複数の接続箇所のうち一方の接合箇所５２に導電性接着剤４３が用いられるため、この一方の接続箇所５２で圧電振動片３２とパッケージ３６側との導通が図れる。一方、複数の接続箇所のうち他方の接合箇所５４には非導電性の接着剤４２が用いられるため、圧電振動片３２とパッケージ３６との固定を確実にできる。
【００３７】
なお、図１及び図２の圧電デバイス２０の場合、基部５１側の接合箇所５４には、非導電性の接着剤４２が用いられているため、短絡を考慮する必要がない。したがって、基部５１側の接合箇所５４については、図３に示すような構成にしてもよい。
すなわち、図３は上述した実施形態の第１の変形例に係る圧電デバイス２２の概略平面図である（図１ないし図３の説明で用いた符号と同一の符号を付した箇所は共通する構成である）。
この図に示されるように、基部５１側の接合箇所５４を固定用腕３７と固定用腕３８とに分ける必要がなく、固定用腕３７の基部５１側の接合箇所５４と固定用腕３８の基部５１側の接合箇所５４とをつなぐように、非導電性の接着剤４２を塗布するようにしもよい。
【００３８】
また、図１及び図２の圧電デバイス２０の場合、先端側の接合箇所５２に導電性接着剤４３を用い、基部５１側の接合箇所５４に非導電性の接着剤４２を用いるようにしているが、浮遊容量などを特に嫌う極小化された圧電デバイスのような場合は、図４に示すように、導電性接着剤４３と非導電性の接着剤４２の配置を逆にしてもよい。
すなわち、図４は上述した実施形態の第２の変形例に係る圧電デバイス２４の概略平面図である（図１ないし図３の説明で用いた符号と同一の符号を付した箇所は共通する構成である）。
【００３９】
この図に示されるように、複数の固定用腕３７，３８のそれぞれに設けられた複数の接合箇所５２，５４のうち、基部５１側の接合箇所５４に導電性接着剤４３を用いるようにしている。これにより、パッケージ３６側と導通を図る箇所が励振電極４４，４５に近くなり、浮遊容量がのることを有効に防止して、導通性が安定する。
また、圧電振動片３２とパッケージ３６側との導通は、固定用腕３７，３８の基部５１側の接合箇所５４，５４で図るため、基部５１側の接合箇所５４，５４より先端側には、電極パターンが不要となる。したがって、より浮遊容量がのり難くなり、圧電デバイス２４の導通性が安定する。
【００４０】
なお、図４の圧電デバイス２４では、固定用腕３７，３８の先端側の接合箇所５２，５２には、非導電性の接着剤４２との接合力を向上させるため、金属被覆部５６，５６が形成されている。
また、図４の圧電デバイス２４では、基部５１側で導通を図るため、パッケージ３６の内部空間Ｓに露出した内側底面の基部５１側であって、幅方向の両端に、互いに異極となるマウント電極３１，３１が設けられ、このマウント電極３１，３１に上に、導電性接着剤４３が塗布されている。
【００４１】
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態や各変形例の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電デバイスの概略平面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ線概略切断断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る圧電デバイスの第１の変形例の概略平面図。
【図４】本発明の実施形態に係る圧電デバイスの第２の変形例の概略平面図。
【図５】従来の圧電デバイスの概略平面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線切断断面図。
【符号の説明】
【００４３】
２０，２２，２４・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３４，３５・・・振動腕、３６・・・パッケージ、３７，３８・・・固定用腕、５１・・・基部、５２，５４・・・接合箇所、４２・・・非導電性の接着剤、４３・・・導電性接着剤
【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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