(57)【要約】      （修正有）【課題】保持部材によりウエハシートを引き伸ばし、ウエハを拡張する装置において、ウエハサイズが変更に応じてウエハのθ方向回転機構構成部材を変更する必要が無く、交換部品の少数化が可能なウエハ拡張装置を提供する。【解決手段】ウエハシートを、環状部材に当接させた状態で反対の方向へ引っ張ることでウエハシートを引き伸ばしてウエハを拡張させるウエハ拡張装置において、ベース部材３２と、ベース部材に回転自在に設けられ、上記環状部材を着脱可能に支持する支持部材３３と、ウエハシートを保持する保持部材３４，３５と、保持部材を移動させる移動手段と、保持部材を回転させる回転手段とを備えるとともに、移動手段により保持部材を移動させて、ウエハシートを環状部材３０の当接部に当接させて引っ張り、ウエハを拡張させ、該ウエハを拡張させた状態で回転手段により保持部材を回転させて、環状部材と共にウエハシートを回転させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハが貼着されて周囲がウエハリングに保持されたウエハシートを、環状部材の当接部に当接させた状態で、環状部材の当接部と反対の方向に引っ張ることでウエハシートを引き伸ばしてウエハを拡張させるウエハ拡張装置において、
ベース部材と、
ベース部材に回転自在に設けられ、上記環状部材を着脱可能に支持する支持部材と、
ウエハシートを保持する保持部材と、保持部材を移動させる移動手段と、保持部材を回転させる回転手段とを備え、移動手段により保持部材を移動させて、ウエハシートを環状部材の当接部に当接させて引っ張り、ウエハを拡張させ、該ウエハを拡張させた状態で回転手段により保持部材を回転させて、環状部材と共にウエハシートを回転させることを特徴とするウエハ拡張装置。
【請求項２】
回転手段は、保持部材を取り付ける環状の取付部材を介して保持部材を回転させ、移動手段は、取付部材を回転自在に支持する環状の引っ張り部材を介して、保持部材を移動させることを特徴とする請求項１記載のウエハ拡張装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイシングされウエハシートに貼り付けられたウエハを拡張させるための装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウエハをダイシングしてチップ（電子部品）を形成し、チップを一枚ずつ取り出して、ボンディングツールで吸着し、ボンディング位置へ移動して基板にボンディングする半導体製造装置において、チップとなるダイシングされたウエハは、周囲部がウエハリングに保持されて引っ張られた状態のウエハシートに貼り付けられている。
【０００３】
従来より、特許文献１に示されるように、このウエハの貼り付けられたウエハシートの周囲を拡張装置の環状部材の頂部である当接部（特許文献１では支持部）に押しつけ、ウエハリングが下方へ引き下げられることで、ウエハシートが引き伸ばされ、ウエハを拡張させる装置が存在した。この装置によりダイシングされ貼り付けられているウエハであるチップは、隣接するチップとの間に間隔が空けられ、分割されていた。チップが分割されると、下方から突き上げられるとともに上方より吸着されてウエハシートから取り出され、ボンディング工程へと移行していた。
【０００４】
上記のようなウエハ拡張装置では、通常、拡張装置自体をＸ−Ｙテーブルに設置して水平方向に移動可能とするとともに、拡張されたチップをθ方向へ回転可能とすることにより、突き上げ取り出しの際に位置合わせができるよう構成されている。特に、θ方向への回転機構は、特許文献１に記載されているように、ウエハシート（特許文献１では粘着シート）を引き伸ばすための環状部材（特許文献１では支持部）を回転させるのが一般的であった。
【０００５】
しかし、拡張させるウエハのサイズが変わった場合には、上記環状部材を交換する必要がある。このため特許文献２に示すように、環状部材（特許文献２ではテーブル部材）を回転させるための転動支持部材や当接ガイド、従動ギアを備えたガイドリングを交換することで対応していた。従って、特許文献２記載の手段では、転動支持部材や当接ガイド、従動ギアといったθ方向の回転機構を構成する部材を、交換するガイドリングの数だけ準備しなければならず、コスト高であるとともに、ガイドリングの交換時や保管の際に、回転機構の構成部材を破損することがないよう注意を払う必要があった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２１２００３号特許公報
【特許文献２】特開２００５ー２６８２７４号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、保持部材の引っ張りによりウエハシートを引き伸ばし、ウエハを拡張するとともに、ウエハシートの環状部材の当接部への押圧力を用いて、保持部材、ウエハシート、環状部材を共に回転させる拡張手段とすることにより、環状部材自体の回転駆動機構を設けることなく、拡張されたチップのθ方向の回転を可能とし、環状部材の交換を容易とするとともに、交換部品の少数化を図ろうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記課題を解決するため、ウエハが貼着されて周囲がウエハリングに保持されたウエハシートを、環状部材の当接部に当接させた状態で、環状部材の当接部と反対の方向に引っ張ることで、ウエハシートを引き伸ばしてウエハを拡張させるウエハ拡張装置に次の手段を採用する。
第１に、ベース部材と、ベース部材に回転自在に設けられ、上記環状部材を着脱可能に支持する支持部材と、ウエハシートを保持する保持部材と、保持部材を移動させる移動手段と、保持部材を回転させる回転手段とを備える。
第２に、移動手段により保持部材を移動させて、ウエハシートを環状部材の当接部に当接させて引っ張り、ウエハを拡張させ、該ウエハを拡張させた状態で回転手段により保持部材を回転させて、環状部材と共にウエハシートを回転させることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明における回転手段と移動手段に次の手段を付加したものである。すなわち、回転手段は、保持部材を取り付ける環状の取付部材を介して保持部材を回転させ、移動手段は、取付部材を回転自在に支持する環状の引っ張り部材を介して、保持部材を移動させるものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ウエハシートを環状部材の当接部の反対の方向に引っ張ってウエハを拡張させる拡張手段により、ウエハシートを環状部材の当接部に押圧させた状態で、保持部材をウエハシートと共に回転させるものであるので、環状部材に回転駆動機構を設けることなく、拡張されたチップのθ方向の回転を可能とし、環状部材の交換を容易とするとともに、交換部品の少数化を図ることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、ボンディング装置１の全体を示す概略平面図で、図２は動作説明図である。本実施例におけるボンディング装置１は、ウエハシート１１に貼り付けられたウエハを分割して形成されたチップ２を、順次基板となるウエハ基板４へボンディングする装置である。実施例におけるウエハ基板４は８インチウエハ基板が用いられている。
【００１２】
ボンディング装置１は、図１に示されるように、ウエハリング供給部５とチップ供給部６と中継ステージ７とボンディング部８と図示されていない基板側ウエハ供給部とによりなる。ウエハリング供給部５は、リングフレームの内側に貼り付けられた粘着性を有するウエハシート１１上面に多数に分割された薄型ＩＣチップが貼り付けられたウエハリング３が上下に多数収納されたマガジン１３を有し、ウエハ搬送装置９によりウエハリング３をマガジン１３より取り出し、該ウエハリング３をチップ供給部６のウエハ拡張装置１０へ搬送する。
【００１３】
チップ供給部６は、図１に示されるようにウエハステージともなるウエハ拡張装置１０と、該ウエハ拡張装置１０をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させ位置決めを行うための拡張装置移動機構と、図１及び図２に示されるウエハシート１１上のチップ２を一個ずつ供給するためチップ２を突き上げる突き上げ部材２５を有する突上装置１５と、チップ２を吸着保持可能なピックアップノズル１２と、ピックアップノズル１２をチップ供給部６のピックアップ位置と中継ステージ７の間で移動させるピックアップノズル移動装置１４と、ピックアップノズル１２により取り上げようとするチップ２の位置を検出する第１のカメラ１６を有している。
【００１４】
ウエハ拡張装置１０は、ウエハが貼着されて周囲がウエハリング３に保持されたウエハシート１１を、環状部材３０の当接部３１に当接させた状態で、ウエハリング３を該当接部３１より下方（当接部３１の反対の方向）へ引っ張ることでウエハシート１１を引き伸ばし、ウエハシート１１に貼られたダイシングされたウエハであるチップ２を分割する装置である。
【００１５】
ウエハ拡張装置１０の具体的構成について説明する。ボンディング装置１自体に固定されているベース部材３２には、図４乃至図６に示されるように、支持部材３３が、ガイドホイール３９により回転自在に装着されている。ガイドホイール３９は、制限のない回転自在で、図５では左右の２カ所に表れているが、所望複数個設けられている。該支持部材３３は、環状部材３０を支持可能なリング状の部材であり、図３のＡ−Ａ線部分の断面説明図である図４に示されるように支持部材３３上に、ウエハの大きさに対応した環状部材３０が着脱可能に載置して支持されている。従って、後述する取付部材３６から保持部材３４，３５を取り外し、環状部材３０を置き換えるのみでウエハサイズの変更に対応できるものである。図４は、大きめのウエハ対応環状部材３０を用いた場合であり、小さめのウエハ対応環状部材３０を用いた例を図９に示した。
【００１６】
環状部材３０の上方で外側には、ウエハシート１１（具体的にはウエハリング３）を収容して保持している保持部材３４，３５が取り付けられている。該保持部材３４，３５は、図３の平面説明図に示されるような中央部空部としたリング状のもので、保持部材３４，３５の間に挿入され収容保持されたウエハシート１１と一緒に回転するとともに、ウエハシート１１を環状部材３０の当接部３１より反対の方向に引っ張ってウエハを拡張させる拡張手段の一部となっている。
【００１７】
拡張手段は、環状部材３０の外側に配置された上下の保持部材３４，３５を取り付ける環状の取付部材３６と、該取付部材３６を回転自在に支持する環状の昇降部材３７と、取付部材３６を回転させる回転機構４０と、ウエハシート１１を環状部材３０の当接部３１から反対の方向に引っ張るための昇降部材３７の移動手段である昇降機構３８とを備えている。該昇降部材３７が本発明における引っ張り部材に相応する。尚、取付部材３６の外周には回転機構４０からの回転力の伝達を受けるギア部４７が形成されている。
【００１８】
ウエハ拡張装置１０では、取付部材３６が、ガイドホイール３９と同様のガイドホイール４９により、昇降部材３７に回転自在に支持され、かつ、昇降部材３７と一体に昇降可能とされている。従って、取付部材３６が昇降部材３７により下降することにより、後にも記載するが、保持部材３４，３５が下方に引き下げられ、これによりウエハリング３が引き下げられ、環状部材３０の当接部３１に押圧されて、ウエハシート１１は引き伸ばされ、ウエハシート１１に貼り付けられていたチップ２は分割される。
保持部材３４，３５で保持したウエハシート１１を、環状部材３０の当接部３１に当接させて下方に引っ張って、環状部材３０の当接部３１に押圧させた状態でも、環状部材３０は、支持部材３３に回転自在にされているため、保持部材３４，３５で保持されたウエハシート１１と環状部材３０とは、共に回転可能である。
更に、環状部材３０を支持部材３３に載置し、ウエハシート１１を介して押圧するため、環状部材３０は、支持部材３３に押しつけられ、回転方向にずれることなくウエハシート１１と環状部材３０は一体的に回転する。
【００１９】
これによりウエハシート１１も回転し、ウエハシート１１上のチップ２のθ方向の位置決めを行う。実施例でのウエハ拡張装置１０の位置決めのための別設の拡張装置移動機構は、Ｘ軸方向（チップ２の搬送方向と同方向）及びＹ軸方向（Ｘ軸と直交する方向）のみであり、θ方向（回転方向）の位置決め移動機構（回転機構）は、上記のようにウエハ拡張装置１０自体で行われる。すなわち、保持部材３４，３５を昇降部材３７で引き下げることで、ウエハリング３を引き下げてウエハシート１１を環状部材３０の当接部３１に押しつけて回転させるで行われる。尚、ピックアップノズル移動装置１４は、Ｚ軸移動機構（昇降機構）とＸ軸移動機構（チップ２の搬送方向）を有している。
【００２０】
保持部材３４，３５によりウエハリング３を下方に引き下げ、ウエハシート１１を引き伸ばすためのウエハ拡張装置１０の昇降機構３８は、昇降用モータ４１、該モータ４１により回転させられるリンクギア４２、リンクギア４２の４カ所に噛合するナット４３、ナット４３の回転により昇降するねじ４４とで構成されており、該ねじ４４の上端付近に昇降部材３７が取り付けられている。昇降用モータ４１の回転力によりねじ４４を昇降し、昇降部材３７を昇降させる。該昇降部材３７の昇降により昇降部材３７により支持されている取付部材３６を介して保持部材３４，３５を昇降させている。
【００２１】
他方、引き伸ばされ環状部材３０の当接部３１に押圧させたウエハシート１１を、保持部材３４，３５を共に回転させるウエハ拡張装置１０の回転機構４０は、θ回転モータ４５、該モータ４５により回転させられる回転伝達シャフト４６、回転伝達シャフト４６上方に取り付けられるギア４８、該ギア４８により回転させられる取付部材３６のギア部４７とにより構成されており、θ回転モータの回転力により取付部材３６のギア部４７を回転させている。尚、回転伝達シャフト４６は、図８に示されるように回転を伝達しつつ、昇降部材３７の昇降に応じ伸縮するスプライン軸部５０を有するものとして構成される。
【００２２】
中継ステージ７には、チップ２を載置可能なチップ載置テーブル１７及び不良チップの回収装置２９が形成されており、中継ステージ７をＹ軸方向（図１中上下方向）へと移動させる中継ステージ移動装置１８と、第２のカメラ１９を備えている。中継ステージ７のチップ載置テーブル１７には、位置合わせのためのθ軸駆動機構を有すると共に、図示されていない吸引装置と接続されたチップ吸着部が形成されており、ピックアップノズル１２により載置されたチップ２の下面を吸着して保持する。
【００２３】
中継ステージ７のチップ載置テーブル１７の位置は、ピックアップノズル１２によりチップ２が載置される載置位置Ａと、ボンディングツール２１によりチップ２が取り上げられる取上位置Ｂとで、異なる位置に設定されている。具体的には図２に示されるように、ピックアップノズル１２及びボンディングツール２１の移動方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に、ピックアップノズル１２及びボンディングツール２１の走行ライン（移動路）を干渉しない程度に離れた位置に載置位置Ａ及び取上位置Ｂが設定される。尚、中継ステージ７には、チップ載置テーブル１７に隣接して、不良チップの回収装置２９が設けられている。
【００２４】
このように設定することにより、ピックアップノズル１２が載置位置Ａに、ボンディングツール２１が取上位置Ｂに同時に位置するように移動しても衝突することがない。尚、図２中Ａが載置位置であって、Ｂが取上位置である。該中継ステージ７は、中継ステージ移動装置１８により、往復移動可能とされている。その範囲は、チップ載置テーブル１７の位置が、載置位置Ａと取上位置Ｂの間で往復移動する範囲である。実施例での中継ステージ７のこの移動はＹ軸方向への移動によっているが、回転によって行ってもよい。
【００２５】
尚、中継ステージ７の上方には、第２のカメラ１９が固定して設置されている。実施例では第２のカメラ１９は、中継ステージ７のチップ載置テーブル１７の移動範囲で、取上位置Ｂの上方に設置される。すなわち、ピックアップノズル１２によりチップ２が載置される載置位置Ａと、ボンディングツール２１によりチップ２が取り上げられる取上位置Ｂとの間であればよい。
【００２６】
第２のカメラ１９は、ボンディングツール２１にチップ２を受け渡す前に、該チップ２の画像認識を行い、画像認識に基づきチップ２の外観検査や受渡時での位置の補正を行う。この受渡時での位置の補正は、ボンディングツール２１に対して相対的にチップ２をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ軸方向に移動させればよいが、実施例では、中継ステージ移動装置１８によるＹ軸方向への移動、及びチップ載置テーブルのθ軸駆動機構によるθ軸方向の移動と、ボンディングツール移動装置２２によるＸ軸方向への移動によっている。
【００２７】
ボンディング部８は、ウエハ基板４を載置するボンディングステージ２０と、チップ２を吸着保持すると共にウエハ基板４に加熱圧着によりボンディングするボンディングツール２１と、ボンディングツール２１を中継ステージ７とボンディングステージ２０の間で移動させるボンディングツール移動装置２２と、第３のカメラ２３を備えている。
【００２８】
ボンディングステージ２０には、位置合わせのためのＸ軸駆動テーブル２６、Ｙ軸駆動テーブル２７及びθ軸駆動テーブル２８が備わっている。ボンディングツール移動装置２２は、中継ステージ７とボンディングステージ２０間の移動のためのＸ軸駆動機構と、チップ取上動作、チップ回収動作、ボンディング動作のためのＺ軸駆動機構（昇降機構）を有している。
【００２９】
ボンディングツール２１は、下端面が矩形でチップ２を吸着保持可能になっており、中継ステージ７のチップ載置テーブル１７からチップ２を取り上げる際に、チップ２上面に付けられたアライメントマークを隠さないように取り上げるようになっている。第３のカメラ２３は、ボンディングツール２１のＺ軸駆動機構とは別のＺ軸駆動機構を有している。第３のカメラ２３は、チップ認識の高さと基板認識の高さを調整するため上下動する。ウエハ基板４にチップ２をボンディングした後の認識には、チップ２が薄い場合には、チップ２の厚さの半分の距離上昇した高さでチップ２及びウエハ基板４のマークを観察することによって行う。チップ２が厚いときには別々にマークを観察することになる。ボンディングツール移動装置２２によるボンディングツール２１の移動路は、上述したピックアップノズル移動装置１４によるピックアップノズル１２の移動路より奥側に平行に設けられている。
【００３０】
以下、実施例のボンディング装置１の動作について説明する。まず、ウエハリング供給部５よりウエハリング３が、ウエハ搬送装置９により取り出され、搬送され、チップ供給部６のウエハ拡張装置１０の保持部材３４，３５の間に挿入される。ウエハ拡張装置１０では、保持部材３４，３５が昇降部材３７により下方に引き下げられ、これによりウエハリング３が引き下げられ、環状部材３０の当接部３１によりウエハシート１１は引き伸ばされ、ウエハシート１１に貼り付けられていたチップ２は分割される。
【００３１】
このようにしてウエハシート１１からの取り出し対象チップ２が、分割されると、対象チップ２が、第１のカメラ１６の下方になるように移動する。他方、ボンディングステージ２０には、基板側ウエハ供給部から取り出されたウエハ基板４が載置され、ボンディングステージ２０により、取り出し対象チップ２がボンディングされる位置で第３のカメラ２３の下方になるよう移動している。
【００３２】
取り出し対象のチップ２は、ウエハ拡張装置１０の回転機構４０の動作により、チップ２のθ方向の位置合わせをし、第１のカメラ１６により画像検査された後、ピックアップノズル１２が、ピックアップノズル移動装置１４により対象チップ２の上方に移動して、下降し、チップ２を吸着する。ピックアップノズル１２がチップ２を吸着した状態で、突上装置１５がチップ２を上方へ突き上げると共に、突き上げ高さに応じてピックアップノズル１２が上昇する。そして、突上装置１５よりウエハシート１１による粘着力が弱められた後、ピックアップノズル１２が上昇することによりチップ２は完全にウエハシート１１から剥離される。その後、ピックアップノズル１２は、中継ステージ７のチップ載置テーブル１７の上方へ移動し、下降し、チップ２をチップ載置テーブル１７に載置する。
【００３３】
中継ステージ７は、中継ステージ移動装置１８により、チップ載置テーブル１７をピックアップノズル１２によるチップ２の載置位置ＡからＹ軸方向の異なる位置（この位置を取上位置Ｂという）に移動する。この取上位置Ｂで第２のカメラ１９によりチップ載置テーブル１７上のチップ２の画像検査を行う。従って、取上位置Ｂは撮影位置ともなる。撮影位置では第２のカメラによりチップ２を撮影し、外観検査をするとともに位置を認識する。その後、チップ２の相対位置を補正し、チップ２が良品か否か判断する。
【００３４】
他方、ボンディングツール２１は、ボンディングツール移動装置２２により取上位置Ｂ上方に移動し、下降して、取上位置Ｂに載置されているチップ２を吸着保持し、上昇し、チップ２が不良品であるならば中継ステージ移動装置１８によりボンディングツール２１に吸着保持されたチップ２の直下に回収装置２９がＹ軸方向に移動して排出する。チップ２が良品であるならばボンディングツール２１でチップを吸着保持したまま、ボンディング位置、すなわち、ボンディングステージ２０上方に移動する。このときピックアップノズル１２は、ウエハ拡張装置１０側に移動し、次のチップ２のピックアップ動作に入っている。
【００３５】
その後、ボンディングツール２１はウエハ基板４上のボンディング位置に移動して、所定の設定高さまで下降し、第３のカメラ２３によりチップ２上面のマーク及びウエハ基板４上面のマークを順に画像認識して、ボンディングステージ２０によりチップ２とウエハ基板４が位置合わせされた後、チップ２をウエハ基板４に加熱圧着してボンディングを行う。このとき中継ステージ７はＹ軸方向に移動し、チップ載置テーブル１７は載置位置Ａへ移動している。一つのチップ２のボンディング終了後、次のボンディングのためにボンディングツール２１は、上昇し中継ステージ７へと戻る。この動作を繰り返すことにより、ウエハ基板４に所定のチップ２の搭載が完了すると、該ウエハ基板４は次の工程へと移送される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施例にかかるボンディング装置の全体を示す概略平面図
【図２】ボンディング装置の動作を示す説明図
【図３】ウエハ拡張装置の平面図
【図４】ウエハ拡張装置のＡ−Ａ線断面説明図
【図５】ウエハ拡張装置のＣ−Ｃ線断面説明図
【図６】支持部材の取付状態を示す説明図
【図７】昇降機構を示すＥ−Ｅ線断面説明図
【図８】回転機構を示すＤ−Ｄ線断面説明図
【図９】小径ウエハ用の環状部材を用いた場合のウエハ拡張装置のＡ−Ａ線断面説明図
【符号の説明】
【００３７】
１．．．．．．ボンディング装置
２．．．．．．チップ
３．．．．．．ウエハリング
４．．．．．．ウエハ基板
５．．．．．．ウエハリング供給部
６．．．．．．チップ供給部
７．．．．．．中継ステージ
８．．．．．．ボンディング部
９．．．．．．ウエハ搬送装置
１０．．．．．ウエハ拡張装置
１１．．．．．ウエハシート
１２．．．．．ピックアップノズル
１３．．．．．マガジン
１４．．．．．ピックアップノズル移動装置
１５．．．．．突き上げ装置
１６．．．．．第１のカメラ
１７．．．．．．チップ載置テーブル
１８．．．．．中継ステージ移動装置
１９．．．．．第２のカメラ
２０．．．．．ボンディングステージ
２１．．．．．．ボンディングツール
２２．．．．．ボンディングツール移動装置
２３．．．．．．第３のカメラ
２５．．．．．突き上げ部材
２６．．．．．Ｘ軸駆動テーブル
２７．．．．．Ｙ軸駆動テーブル
２８．．．．．θ軸駆動テーブル
２９．．．．．回収装置
３０．．．．．環状部材
３１．．．．．当接部
３２．．．．．ベース部材
３３．．．．．支持部材
３４，３５．．．．．保持部材
３６．．．．．取付部材
３７．．．．．昇降部材
３８．．．．．昇降機構
３９，４９．．．．ガイドホイール
４０．．．．．回転機構
４１．．．．．昇降モータ
４２．．．．．リンクギア
４３．．．．．ナット
４４．．．．．ねじ
４５．．．．．θ回転モータ
４６．．．．．回転伝達シャフト
４７．．．．．ギア部
４８．．．．．ギア
５０．．．．．スプライン軸部
【図１】
2007242834.tif 000003
【図２】
2007242834.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007242834.tif 000008
【図７】
2007242834.tif 000009
【図８】
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【図９】
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