(57)【要約】【課題】  インピーダンスを大きくせずに横モードによるスプリアスを低減できるようにする。【解決手段】  弾性表面波素子片１０は、圧電基板１２の中央部にすだれ状電極からなる入力用ＩＤＴ１４と出力用ＩＤＴ１６とが弾性表面波の伝播方向に設けてある。入力用ＩＤＴ１４を構成している櫛型電極１８ａの各電極指２２は、弾性表面波の伝播方向に直交した直線部２２ａ、２２ｂと、直線部２２ａ、２２ｂ間に「く」の字状に屈曲して形成した接続部２２ｃとからなる。各直線部２２ａ、２２ｂは、ほぼ同一の直線上に配置されている。ＩＤＴ１４、１６を形成する他の櫛型電極１８ｂ、２０ａ、２０ｂの電極指２４、２６、２８のそれぞれも同様に形成してある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板に形成したすだれ状電極を備えた弾性表面波素子片であって、
前記すだれ状電極を構成している電極指は、弾性表面波の伝播方向に直交した複数の直線部と、前記各直線部間に屈曲して形成され、隣接する前記直線部を相互に接続する接続部とを有し、前記各直線部はほぼ同一の直線上に配置されている、
ことを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性表面波素子片において、
前記すだれ状電極は、前記弾性表面波の伝播方向に複数設けてあることを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項３】
請求項１または２に記載の弾性表面波素子片において、
前記圧電基板は、弾性表面波の伝播方向における前記すだれ状電極を挟んだ位置に反射器を有することを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、
前記すだれ状電極を構成する各電極指の対応する直線部によって形成される複数のトラックは、幅が同じであることを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、
前記すだれ状電極を構成する各電極指の対応する直線部によって形成される複数のトラックは、相互に幅が異なっていることを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の弾性表面波素子片を備えたことを特徴とする弾性表面波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すだれ状電極からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）を備えた弾性表面波素子片および弾性表面波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）デバイスである弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）は、高周波への対応が容易であって、小型、量産性に優れているところから、種々の電子機器に使用されている。弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波素子片には、水晶などの圧電基板の表面に、すだれ状電極からなる入力用ＩＤＴおよび出力用ＩＤＴと、これらのＩＤＴを挟んで設けた反射器とを有するものがある。
【０００３】
このような弾性表面波素子片は、一般にインピーダンスが高く、弾性表面波フィルタとして使用した場合に、回路とのインピーダンスをマッチングさせるのが容易でない。このため、低インピーダンスの弾性表面波素子片が求められている。弾性表面波素子片のインピーダンスを低下させる方法として、ＩＤＴを構成している電極指の交差幅Ｗを大きくすることが知られている。ところが、交差幅Ｗを大きくすると、弾性表面波の伝播方向と直交した方向にエネルギーが分布する横モードのスプリアスが発生し、フィルタ特性を劣化させる。そこで、従来は、ＩＤＴを構成している電極指の交差幅を、例えば弾性表面波の伝播方向にコサイン状に変化させて交差幅の重み付けをし、共振周波数（目標周波数）近傍における横モードスプリアスを低減するようにしている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２２８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のように、電極指の交差幅を弾性表面波の伝播方向において変化させると、共振周波数近傍の横モードによるスプリアスを低減することができる。しかし、特許文献１のように電極指の交差幅をコサイン状に変化させた場合、ＩＤＴ内に交差幅の非常に小さな部分が形成される。このため、特許文献１に記載の弾性表面波素子片は、インピーダンスが大きくなってしまう。そして、弾性表面波素子片の低インピーダンス化を図るためには、ＩＤＴを複数並列に形成して相互に接続する必要があり、弾性表面波素子片の幅（弾性表面波の伝播方向と直交した方向の寸法）が大きくなり、近年一段と要求が強くなっている小型化に対応することができない。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、インピーダンスを大きくせずに横モードによるスプリアスを低減できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、小型化を図ることができるようにすることを目的としている。
さらに、本発明は、通過帯域の広いフィルタを容易に形成できるようにすることなどを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る弾性表面波素子片は、圧電基板に形成したすだれ状電極を備えた弾性表面波素子片であって、前記すだれ状電極を構成している電極指は、弾性表面波の伝播方向に直交した複数の直線部と、前記各直線部間に屈曲して形成され、隣接する前記直線部を相互に接続する接続部とを有し、前記各直線部はほぼ同一の直線上に配置されている、ことを特徴としている。
【０００７】
このようになっている本発明は、すだれ状電極を構成している電極指が、弾性表面波の伝播方向に直交した直線部と屈曲して形成した接続部とからなっている。このため、圧電基板を励振して弾性表面波を生成する直線部を短くすることができる。したがって、直線部により弾性表面波を発生させたときに、横モードによるスプリアスを目標周波数（共振周波数）から遠ざけることができ、横モードによるスプリアスを低減することができる。また、直線部の数を多くすることにより、全体としての電極指の交差幅を大きくすることができ、低インピーダンス化を図ることができる。しかも、複数のＩＤＴを並列して形成する必要がなく、弾性表面波素子片の小型化を図ることができる。
【０００８】
電極指に形成する直線部の長さは、弾性表面波の波長をλとしたときに、１５λ以下であることが望ましい。直線部の長さが１５λを超える場合、横モードによるスプリアスにより、特性が劣化するおそれがある。なお、本発明において屈曲とは、「く」の字状の屈曲や、「Ｕ」字状の屈曲または湾曲を含んでいる。
【０００９】
前記すだれ状電極は、前記弾性表面波の伝播方向に複数設けることができる。すだれ状電極からなるＩＤＴを弾性表面波の伝播方向に複数設けることにより、縦結合二重モードフィルタ用などの通過帯域の広い弾性表面波素子片を得ることができる。また、弾性表面波の伝播方向におけるすだれ状電極を挟んだ位置に反射器を設けることができる。すだれ状電極を挟んで反射器を設けることにより、すだれ状電極によって発生させた弾性表面波を反射器間に閉じ込めることができ、共振器用または共振子型フィルタ用の弾性表面波素子片を得ることができる。
【００１０】
すだれ状電極を構成する各電極指の対応する直線部によって形成される複数のトラックは、幅が同じであってもよく、異なっていてもよい。トラックの幅を異ならせると、トラック間における共振周波数が異なってくるため、帯域幅の広いフィルタ用の弾性表面波素子片を得ることができる。
【００１１】
本発明に係る弾性表面波デバイスは、上記したいずれかの弾性表面波素子片を備えたことを特徴としている。これにより、上記した作用効果を有する弾性表面波デバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る弾性表面波素子片および弾性表面波デバイスの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。図１において、弾性表面波素子片１０は、圧電基板１２の表面中央部に入力用ＩＤＴ１４と出力用ＩＤＴ１６が弾性表面波の伝播方向に設けてある。圧電基板１２は、実施形態の場合、水晶板からなっている。そして、水晶板からなる圧電基板１２は、平面視矩形状に形成してある。なお、圧電基板は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの他の圧電体であってもよい。
【００１３】
入力用ＩＤＴ１４と出力用ＩＤＴ１６とは、それぞれが一対の櫛型電極１８（１８ａ、１８ｂ）、２０（２０ａ、２０ｂ）からなっている。各櫛型電極１８、２０は、それぞれの一端が相互に接続された櫛歯となる複数の電極指２２、２４、２６、２８を備えている。そして、入力用ＩＤＴ１４は、一対の櫛型電極１８の電極指２２、２４が互いにかみ合うように、かつ等間隔に配置され、すだれ状をなしている。同様に、出力用ＩＤＴ１６は、一対の櫛型電極２０の各電極指２６、２８が互いにかみ合うように、かつ等間隔に配置され、すだれ状をなしている。
【００１４】
また、弾性表面波素子片１０は、一対の反射器３０（３０ａ、３０ｂ）を備えている。これらの反射器３０は、弾性表面波の伝播方向において、入力用ＩＤＴ１４、出力用ＩＤＴ１６を挟んでＩＤＴ１４、１６の外側に配置してある。各反射器３０は、それぞれ両端が相互に接続された複数の導体ストリップ３２を備えた格子状をなしている。反射器３０および各櫛型電極１８、２０は、実施形態の場合、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金から形成してある。すなわち、反射器３０および櫛型電極１８、２０は、圧電基板１２の表面にＡｌまたはＡｌ合金をスパッタリングや蒸着によって成膜し、それを所定の形状にフォトエッチングして形成してある。
【００１５】
入力用ＩＤＴ１４は、一対の櫛型電極１８ａ、１８ｂ間に電気信号が入力すると、圧電基板１２を励振して圧電基板１２に弾性表面波を生成する。入力用ＩＤＴ１４によって励振された弾性表面波は、図１の左右方向に伝播する。そして、一対の反射器３０は、伝播してきた弾性表面波をＩＤＴ１４、１６側に反射する。これにより、反射器３０ａ、３０ｂ間に弾性表面波の定在波が形成される。一方、出力用ＩＤＴ１６は、圧電基板１２を伝播してくる弾性表面波を電気信号に変換し、弾性表面波の振幅に応じた電気信号を出力する。
【００１６】
櫛型電極１８ａの各電極指２２は、それぞれが複数（この実施形態の場合２つ）の直線部２２ａ、２２ｂと、これら直線部２２ａ、２２ｂ間に設けられて各直線部２２ａ、２２ｂを相互に接続する接続部２２ｃとからなっている。すなわち、電極指２２は、接続部２２ｃによって分割された弾性表面波の伝播方向と直交した方向に延在する２つの直線部２２ａ、２２ｂを有する。そして、接続部２２ｃは、実施形態の場合、「く」の字状に屈曲して形成してあって、直線部２２ａ、２２ｂがほぼ同一の直線上に位置するように配置してある。また、各直線部２２ａ、２２ｂは、実施形態の場合、入力用ＩＤＴ１４によって圧電基板１２に生成される弾性表面波の波長をλとしたときに、長さが１５λ以下となるように形成してある。これにより、横モードによるスプリアスを弾性表面波の共振周波数の近傍から遠ざけることができ、弾性表面波デバイスであるフィルタを形成した場合に、横モードのスプリアスによる特性の劣化を防ぐことができる。
【００１７】
他の櫛型電極１８ｂ、２０ａ、２０ｂの各電極指２４、２６、２８は、電極指２２と同様に、「く」の字状に屈曲して形成した接続部（符号ｃを付して示した）と、接続部によって接続された２つの直線部（符号ａ、ｂを付して示した）とから形成してある。なお、実施形態においては、接続部２２ｃを「く」の字状に屈曲して形成した場合について説明したが、接続部２２ｃは、Ｕ字状や湾曲させて形成してもよく、つづら折り状に形成してもよい。
【００１８】
さらに、各反射器３０を構成している導体ストリップ３２は、電極指２２、２４、２６、２８と同様に形成してある。すなわち、導体ストリップ３２は、電極指の接続部と対応した位置に、「く」の字状に屈曲して形成した導体接続部３２ｃを有し、この導体接続部３２ｃよって、一対の直線部３２ａ、３２ｂに分割されている。これらの直線部３２ａ、３２ｂは、電極指と同様に、ほぼ同一直線上に配置してある。そして、反射器３０ａは、一方のバスバーに電極部３４が形成してあり、他方のバスバー部が櫛型電極１８ｂのバスバーと一体に形成してある。したがって、入力用ＩＤＴ１４の櫛型電極１８ｂは、反射器３０ａと電気的に接続してあり、反射器３０ａを介して電気信号が入力するようになっている。また、入力用ＩＤＴ１４の一方の櫛型電極１８ａは、バスバーに電極部３６が設けてあり、電極部３６を介して電気信号が入力するようになっている。
【００１９】
出力用ＩＤＴ１６側も同様に構成してあって、反射器３０ｂの一方のバスバーに電極部３８が形成してあり、他方のバスバーが櫛型電極２０ｂのバスバーと一体に形成してある。そして、出力用ＩＤＴ１６は、一方の櫛型電極２０ａのバスバーに電極部４０が形成してあって、電極部３８、４０を介して弾性表面波の振幅に応じた強度の電気信号を取り出すことができるようになっている。これにより、入力用ＩＤＴ１４への電気信号の供給、出力用ＩＤＴ１６からの電気信号の取り出しのためのワイヤボンディングを行なった場合に、ボンディングワイヤが交差するのを避けることができる。
【００２０】
なお、実施形態においては、電極指２２の直線部２２ａと、電極指２４の直線部２４ｂとの弾性表面波の伝播方向における重なり部（第１トラック４２）の長さ（第１交差幅Ｂ１１）と、電極指２２の直線部２２ｂと電極指２４の直線部２４ａとの弾性表面波の伝播方向における重なり部（第２トラック４４）の長さ（第２交差幅Ｂ１２）とは同じ（Ｂ１１＝Ｂ１２）にしてある。したがって、入力用ＩＤＴ１４における電極指のトータルの交差幅Ｗは、第１交差幅Ｂ１１と第２交差幅Ｂ１２との和となる。出力用ＩＤＴ１６の一対の櫛型電極２０ａ、２０ｂ間においても、入力用ＩＤＴ１４と同様である。すなわち、弾性表面波素子片１０は、ＩＤＴ１４、１６が電極指の直線部の、弾性表面波の伝播方向における重なり部からなる第１トラック４２と第２トラック４４とによって形成してある。なお、各電極指に形成した接続部２２ｃ、２４ｃ等の長さ、すなわち第１トラック４２と第２トラック４４との間隔ｇ１は、各トラックにおいて励振した弾性表面波が滑らかに連続し、スプリアスの原因とならないような幅に設定される。この幅ｇ１は、実験やシミュレーションなどにより求めることができる。
【００２１】
このようになっている実施形態の弾性表面波素子片１０は、入力用ＩＤＴ１４、出力用ＩＤＴ１６が第１トラック４２と第２トラック４４とを有する。このため、弾性表面波素子片１０は、各トラック４２、４４の交差幅Ｂ１１、Ｂ１２を、交差幅が１つである従来の弾性表面波素子片の交差幅より小さくすることができる。したがって、各トラック４２、４４において発生する横モードによるスプリアスを弾性表面波の目標周波数から遠ざけることができる。このため、弾性表面波素子片１０は、横モードスプリアスによるフィルタ特性の劣化を防ぐことができる。しかも、各トラック４２、４４の交差幅の和Ｂ１１＋Ｂ１２を従来の弾性表面波素子片の交差幅Ｗより大きくしても、横モードによるスプリアスの影響を低減することができ、低インピーダンス化することが可能となる。そして、電極指の直線部を接続部によって相互に接続したことにより、通常のＩＤＴを並列して形成し、それらを相互に接続した場合より小型化を図ることができる。
【００２２】
なお、前記実施形態においては、接続部を「く」の字状に屈曲して形成した場合について説明したが、接続部はＵ字状または湾曲させて形成してもよいし、つづら折り状に形成してもよい。また、前記実施形態においては、接続部がすべて同方向に屈曲している場合を示したが、すべてが同方向でなく、例えば櫛型電極１８の接続部を左側が凸となるように屈曲させ、櫛型電極２０の接続部を右側が凸となるように屈曲させてもよい。また、前記実施形態においては、すだれ状電極からなるＩＤＴを弾性表面波の伝播方向に２つ設けた場合について説明したが、反射器３０ａ、３０ｂの間にＩＤＴを１つ設けて、共振器用の弾性表面波素子片としてもよい。さらに、反射器３０を省略してトランスバーサル型の弾性表面波素子片としてもよい。
【００２３】
図２は、本発明の第２実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。この実施形態に係る弾性表面波素子片５０は、入力用ＩＤＴ１４と、出力用ＩＤＴ１６とが弾性表面波の伝播方向に形成してある。各ＩＤＴ１４、１６は、それぞれ一対の櫛型電極５２（５２ａ、５２ｂ）、５４（５４ａ、５４ｂ）によってすだれ状に形成してある。各櫛型電極５２、５４の電極指５６、５８、６０、６２は、それぞれ弾性表面波の伝播方向と直交した方向に沿った４つの直線部を有している。各電極指の４つの直線部は、隣接する直線部間に「く」の字状に屈曲して形成した接続部によって相互に連結してあり、ほぼ同一直線上に位置している。したがって、入力用ＩＤＴ１４、出力用ＩＤＴ１６は、交差幅Ｂ２１〜Ｂ２４を有する第１トラック６４〜第４トラック７０の４つのトラックが形成してある。各トラック６４〜７０の交差幅Ｂ２１〜Ｂ２４は、この実施形態の場合、同じに形成してある。ＩＤＴ１４、１６の他の点は、第１実施形態と同様である。また、一対の反射器３０は、それぞれの導体ストリップ７２が各電極指の接続部と対応した位置に、「く」の字状に屈曲して形成した導体接続部を有する。これらの導体接続部は、同一の導体ストリップ７２に形成された隣接する直線部同士を相互に接続している。そして、反射器３０ａは、他方のバスバーが櫛型電極５２ｂのバスバーと一体に形成してある。反射器３０ｂは、同様に他方のバスバーが櫛型電極５４ｂのバスバーと一体に形成してある。他の構成は、第１実施形態とほぼ同様である。
【００２４】
これにより、第２実施形態の弾性表面波素子片５０は、前記実施形態と同様に、横モードに基づくスプリアスを目標周波数から遠ざけることができ、横モードによるスプリアスの影響を低減することができる。しかも、直線部の数を４つにしたことによって、各トラックの交差幅の総和（Ｂ２１＋Ｂ２２＋Ｂ２３＋Ｂ２４）からなるトータル交差幅を大きくすることができ、負荷インピーダンスをより小さくすることができる。また、トータル交差幅を第１実施形態と同じにした場合に、各トラックの交差幅Ｂ２１〜Ｂ２４を第１実施形態の各交差幅Ｂ１１、Ｂ１２より小さくすることができ、横モードによるスプリアスを目標周波数からさらに遠ざけることができる。なお、トラック数は、任意に設定することができる。
【００２５】
図３は、第３実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。図３に示した弾性表面波素子片８０は、入力用ＩＤＴ１４と出力用ＩＤＴ１６とがそれぞれ一対の櫛型電極８２（８２ａ、８２ｂ）、８４（８４ａ、８４ｂ）から形成してある。各櫛型電極８２、８４は、電極指８６、８８、９０、９２がそれぞれ３つの直線部と、これらの直線部間に「く」の字状に屈曲して形成した接続部とから形成してある。したがって、各ＩＤＴ１４、１６は、直線部からなる第１トラック９４、第２トラック９６、第３トラック９８の３つのトラックを形成している。しかし、この実施形態においては、各トラック９４、９６、９８の幅（電極指の交差幅）Ｂ３１、Ｂ３２、Ｂ３３が相互に異なっている。
【００２６】
すなわち、櫛型電極８２ａ、８４ａの電極指８６、９０は、バスバーに接続した基端側の直線部が一番長く、先端側にいくほど直線部が短くなっている。逆に櫛型電極８２ｂ、８４ｂの電極指８８、９２は、バスバーに接続した基端側の直線部が一番短く、先端側にいくほど長くなっている。これらのトラック９４、９６、９８の幅（電極指の交差幅）Ｂ３１〜Ｂ３３は、各トラックにおいて励振する弾性表面波の中心周波数（共振周波数）をどのように設定するかによって定められる。
【００２７】
また、入力用ＩＤＴ１４と出力用ＩＤＴ１６とを挟んで設けた一対の反射器３０ａ、３０ｂは、導体ストリップ１００が各トラック９４〜９８に対応させた長さの異なる３つの直線部と、各直線部間に「く」の字状に屈曲して形成した導体接続部とからなっている。
【００２８】
これにより、第３実施形態の弾性表面波素子片８０は、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、弾性表面波素子片８０は、各トラック９４〜９８の幅Ｂ３１〜Ｂ３３が相互に異なっているため、各トラック９４〜９８によって生成される弾性表面波の周波数が異なり、帯域幅の広いフィルタを形成することができる。
【００２９】
なお、直線部の長さの順番は、任意に設定することができる。すなわち、図３に示す実施形態では、第１トラック９４の幅Ｂ３１を一番広くし、第２トラック９６、第３トラック９８の順に幅を狭くした場合を示したが、第２トラック９６の幅Ｂ３２を一番広くしてもよいし、第３トラック９８の幅Ｂ３３を一番広くしてもよい。また、２つまたは４つ以上のトラックを形成して、それぞれのトラック幅を異ならせてもよい。
【００３０】
図４は、実施の形態に係る弾性表面波デバイスの一例を示す断面図であって、第１実施形態に係る弾性表面波素子片１０を備えた弾性表面波フィルタの断面図である。図４において、弾性表面波フィルタ１１０は、弾性表面波素子片１０がパッケージ１１２に収容してある。パッケージ１１２は、弾性表面波素子片１０を収容する収容凹部１１４を形成するパッケージベース１１６と、収容凹部１１４を封止するリッド１１８とから構成してある。パッケージベース１１６は、収容凹部１１４内に電極パッド１２０が設けてあり、下面に電極パッド１２０と電気的に接続した外部電極１２２が設けてある。弾性表面波素子片１０は、パッケージベース１１６の収容凹部１１４の底面に接着剤（図示せず）を介して実装してある。そして、弾性表面波素子片１０は、入力用ＩＤＴ１４と出力用ＩＤＴ１６とが、電極部に接合したボンディングワイヤ１２４を介して電極パッド１２０に電気的に接続してある。また、パッケージベース１１６の上面には、リッド１１８が気密に接合してある。これにより、弾性表面波素子片１０は、弾性表面波フィルタ１１０として様々な電子機器に搭載することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。
【図４】実施の形態に係る弾性表面波デバイスの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０………弾性表面波素子片、１２………圧電基板、１４、１６………すだれ状電極（入力用ＩＤＴ、出力用ＩＤＴ）、１８ａ、１８ｂ………櫛型電極、２０ａ、２０ｂ………櫛型電極、２２、２４、２６、２８………電極指、２２ａ〜２８ａ………直線部、２２ｂ〜２８ｂ………直線部、２２ｃ〜２８ｃ………接続部、３０ａ、３０ｂ………反射器、３２………導体ストリップ、４２………第１トラック、４４………第２トラック、５０、８０………弾性表面波素子片、５２ａ、５２ｂ………櫛型電極、５４ａ、５４ｂ………櫛型電極、５６、５８、６０、６２………電極指、６４………第１トラック、６６………第２トラック、６８………第３トラック、７０………第４トラック、８２ａ、８２ｂ………櫛型電極、８４ａ、８４ｂ………櫛型電極、８６、８８、９０、９２………電極指、９４………第１トラック、９６………第２トラック、９８………第３トラック、１１０………弾性表面波デバイス（弾性表面波フィルタ）、１１２………パッケージ、１１６………パッケージベース、１１８………リッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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