(57)【要約】【課題】圧縮成形時の樹脂流動を一定にする圧縮成形金型を提供する。【解決手段】上下金型のうちの一方の金型が、中央に位置し、他方の金型面に対して接離可能に設けられた第１可動キャビティブロック１６と、第１可動キャビティブロック１６を同心状に囲み、前記他方の金型面に対して接離可能に設けられた１または複数のリング状の外周可動キャビティブロック１８、２０と、外周可動キャビティブロック１８、２０を同心状に囲むリング状のクランパ２２と、第１可動キャビティブロック１６、外周可動キャビティブロック１８、２０およびクランパ２２によって囲まれるキャビティ２３と、第１可動キャビティブロック１６、および外周可動キャビティブロック１８、２０をそれぞれ独立して他方の金型に対して接離動させるアクチュエーターとを具備することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上金型および下金型からなり、挿入された被成形品を樹脂封止する圧縮成形金型であって、
前記上下金型のうちの一方の金型が、
中央に位置し、平坦なキャビティ面を有すると共に、他方の金型面に対して接離可能に設けられた第１可動キャビティブロックと、
該第１可動キャビティブロックを同心状に囲み、平坦なキャビティ面を有すると共に、前記他方の金型面に対して接離可能に設けられた１または複数のリング状の外周可動キャビティブロックと、
該外周可動キャビティブロックを同心状に囲み、型閉じされた際、前記他方の金型面、もしくは金型間に挿入された被成形品に当接するリング状のクランパと、
前記第１可動キャビティブロック、前記第２可動キャビティブロックおよび前記クランパによって囲まれるキャビティと、
前記第１可動キャビティブロック、および前記１または複数の第２可動ブロックをそれぞれ独立して前記他方の金型に対して接離動させるアクチュエーターとを具備することを特徴とする圧縮成形金型。
【請求項２】
前記アクチュエーターが、ボールねじとこのボールねじを駆動するモーターとから成ることを特徴とする請求項１記載の圧縮成形金型。
【請求項３】
前記一方の金型に、キャビティ面にリリースフィルムを吸着するための吸引孔が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の圧縮成形金型。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載の圧縮成形金型を用いて被成形品を樹脂封止する圧縮成形方法において、
他方の金型面に被成形品を配置する工程と、
キャビティ内に樹脂を供給する工程と、
型閉じする工程と共に、
前記アクチュエーターにより、前記各外周可動キャビティブロックを、中央から外側の可動キャビティブロックの順に、順次、前記他方の金型面に離反する方向に駆動して相対的に樹脂を押圧し、最終的には、各キャビティ面を面一にして樹脂を押圧して樹脂封止する工程とを含むことを特徴とする圧縮成形方法。
【請求項５】
樹脂をキャビティの中央から外側に向けて放射状に、所要の流速となるように流してキャビティ内に充填することを特徴とする請求項４記載の圧縮成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮成形金型および圧縮成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を樹脂封止して半導体装置に形成するには、半導体素子をマトリクス状に複数個搭載した回路基板（ウエハを含む）を樹脂封止装置における成形金型内にインサートして、半導体素子を一括して樹脂封止し、封止後ダイシングして個片に分離するようにしている。
成形金型内に樹脂を供給する方法として、ポット内に樹脂タブレットを供給して溶融し、溶融した樹脂をプランジャーによって押圧してゲートからキャビティ内に注入するトランスファーモールド法と、キャビティ内に顆粒樹脂又はディスペンサー等によってあらかじめ液状樹脂を供給しておき、キャビティ面で樹脂を加圧してモールドする圧縮成形法とがある（特許文献１等）。
この圧縮成形法の場合、トランスファーモールド法に比較して、封止時、樹脂の流動が少ないことから、ボンディングワイヤの変形や切断といった不具合が少ないという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３７３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、圧縮成形法の場合には、キャビティ内に供給された樹脂が被成形品の被成形面とキャビティ面で加圧されることにより、キャビティの中央から同心円を描くように放射状に外側に流れて、被成形品を樹脂封止する。その際、成形面とキャビティ面で加圧される当初は、樹脂は粘性が高いが、すぐに粘性が低くなり、更に加圧空間が広いから加圧距離における横方向の樹脂移動量が少なくなり、樹脂流速が低いため樹脂は流動性はあまり良くなく外側に広がるが、同心円の外側となる最終段階では、加圧空間が狭くなり加圧距離における横方向の樹脂移動量が多く樹脂流速が高くなる。
これを防止するため、プレス加工速度を徐々に遅くする方法があるが、精度良く制御することが難しい。また、熱硬化性樹脂の場合は時間経過と共に樹脂硬化が始まり、粘度が上昇するなどして、図２０に示すように、樹脂の未充填箇所が発生したり、樹脂によるフローマークが発生するという不具合がある。
特に、昨今は、ウエハ上に直接半導体素子を形成したり、ウエハ状基板に粘着テープを介して半導体チップを接着搭載し、一括モールドする、所謂ウエハレベルパッケージ技術が発達し、この場合、被成形品が大きく、また薄型化が要求されることから、上記問題が顕著に発生するという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、樹脂の未充填やフローマークの発生を極力防止できる圧縮成形金型および圧縮成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る圧縮成形金型は、上金型および下金型からなり、挿入された被成形品を樹脂封止する圧縮成形金型であって、前記上下金型のうちの一方の金型が、中央に位置し、平坦なキャビティ面を有すると共に、他方の金型面に対して接離可能に設けられた第１可動キャビティブロックと、該第１可動キャビティブロックを同心状に囲み、平坦なキャビティ面を有すると共に、前記他方の金型面に対して接離可能に設けられた１または複数のリング状の外周可動キャビティブロックと、該外周可動キャビティブロックを同心状に囲み、型閉じされた際、前記他方の金型面、もしくは金型間に挿入された被成形品に当接するリング状のクランパと、前記第１可動キャビティブロック、前記外周可動キャビティブロックおよび前記クランパによって囲まれるキャビティと、前記第１可動キャビティブロック、および前記１または複数の外周可動キャビティブロックをそれぞれ独立して前記他方の金型に対して接離動させるアクチュエーターとを具備することを特徴とする。
【０００７】
前記アクチュエーターを、ボールねじとこのボールねじを駆動するモーターとで構成できる。
また、前記一方の金型に、キャビティ面にリリースフィルムを吸着するための吸引孔を設けて、リリースフィルムを吸着するようにしてもよい。
【０００８】
本発明に係る圧縮成形方法は、上記いずれかの圧縮成形金型を用いて被成形品を樹脂封止する圧縮成形方法であって、他方の金型面に被成形品を配置する工程と、キャビティ内に樹脂を供給する工程と、型閉じする工程と、前記アクチュエーターにより、前記各可動キャビティブロックを、中央から外側の可動キャビティブロックの順に、順次、前記他方の金型面に離反する方向に駆動して樹脂を押圧し、最終的には、各キャビティ面を面一にして相対的に樹脂を押圧して樹脂封止する工程とを含むことを特徴とする。
また、樹脂をキャビティの中央から外側に向けて放射状に、所要の流速となるように流してキャビティ内に充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の可動キャビティブロックによって、キャビティの中央から外側に向けて順次樹脂を押圧するようにしているので、狭い空間内にも樹脂を充填でき、また、樹脂の流速を調整しうるので、フローマークの発生も極力防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態における圧縮成形金型の説明断面図である。
【図２】図１における下金型の平面図である。
【図３】図１における上金型の底面図である。
【図４】被成形品、樹脂を金型内に供給し、リリースフィルムを吸着保持した状態における圧縮成形金型の説明断面図である。
【図５】図４の状態から型閉じし、第１可動キャビティブロック１６を駆動した状態を示す説明断面図である。
【図６】図５の状態からさらに第１可動キャビティブロック１６および第２可動キャビティブロック１８を駆動した状態を示す説明断面図である。
【図７】樹脂封止を完了した状態の説明断面図である。
【図８】第２の実施の形態において、被成形品、樹脂を金型内に供給し、リリースフィルムを吸着保持した状態における圧縮成形金型の説明断面図である。
【図９】図８の状態から型閉じし、第１可動キャビティブロック１６を駆動した状態を示す説明断面図である。
【図１０】図９の状態からさらに第１可動キャビティブロック１６および第２可動キャビティブロックを駆動した状態を示す説明断面図である。
【図１１】図１０の状態からさらに樹脂を押圧し、キャビティ内に樹脂を充填した状態を示す説明断面図である。
【図１２】樹脂封止を完了した状態の説明断面図である。
【図１３】第３の実施の形態の圧縮成形金型における樹脂封止を完了した状態の説明断面図である。
【図１４】第４の実施の形態における圧縮成形金型の下金型の平面図である。
【図１５】第４の実施の形態における圧縮成形金型の上金型の底面図である。
【図１６】第４の実施の形態における圧縮成形金型に被成形品、樹脂を供給し、さらにリリースフィルムを吸着保持した状態における説明断面図である。
【図１７】第５の実施形態における圧縮成形金型の説明断面図である。
【図１８】第６の実施形態における圧縮成形金型の説明断面図である。
【図１９】第５および第６の実施の形態の圧縮成形金型における樹脂封止を完了した状態の説明断面図である。
【図２０】樹脂の未充填やフローマークが発生した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、圧縮成形金型１０の説明断面図、図２は下金型１２の平面図、図３は上金型１４の底面図である。
上金型１４は、第１可動キャビティブロック１６、第２可動キャビティブロック１８、および第３可動キャビティブロック２０（以下第１可動キャビティブロックの外周に位置する複数可動キャビティブロックを総称して外周可動キャビティブロックという）を有する。
第１可動キャビティブロック１６は中央に位置し、平坦なキャビティ面を有すると共に、下金型１２の金型面に対して独立して接離可能に設けられている。
第２可動キャビティブロック１８、は、第１可動キャビティブロック１６を同心状に囲み、平坦なキャビティ面を有すると共に、下金型１２の金型面に対してそれぞれ独立して接離可能に設けられている。
第３可動キャビティブロック２０は、第１可動キャビティブロック１６を同心状に囲んだ第２キャビティブロック１８の外周に位置し、平坦なキャビティ面を有すると共に、下金型１２の金型面に対してそれぞれ独立して接離可能に設けられている。
【００１２】
２２はクランパであり、第３キャビティブロック２０を同心状に囲んだ外周に位置し、型閉じされた際、下面で下金型１２の金型面に当接し、もしくは金型間に挿入された被成形品２４を下金型１２の金型面との間でクランプするようになっている。
第１可動キャビティブロック１６、第２可動キャビティブロック１８、第３可動キャビティブロック２０およびクランパ２２によって囲まれる空間がキャビティ２３に形成される。
さらに、上金型１４は、図示しないが、第１可動キャビティブロック１６、第２可動キャビティブロック１８、および第３可動キャビティブロック２０をそれぞれ独立して下金型１２に対して接離動させるアクチュエーターを具備する。
【００１３】
アクチュエーターは、例えば、ボールねじと、このボールねじを駆動するモーターで構成することができる。あるいは、アクチュエーターとして、適宜なシリンダ装置を用いることもできる。
また、上金型１４には、第１可動キャビティブロック１６と第２可動キャビティブロック１８との間、および第２可動キャビティブロック１８と第３可動キャビティブロック２０との間に、キャビティ面にリリースフィルム２６を吸着するための吸引孔２７、２８、２９がそれぞれ設けられている。それぞれの吸引孔は、小孔、あるいは適宜長さを有するスリット状に設けることができる。
【００１４】
続いて、図４〜図７により、上記圧縮成形金型１０を用いて被成形品を樹脂封止する圧縮成形方法について説明する。
圧縮成形金型１０は、図示しない樹脂封止装置に装着して用いられる。樹脂封止装置は両金型１２、１４の型閉じ機構、両金型間への被成形品の搬入機構、両金型間へのリリースフィルムの供給機構、キャビティ内への封止樹脂（液状、粉状、粒状、あるいはシート状樹脂など）の供給機構、樹脂を熱硬化させるための加熱機構等を有する。
【００１５】
図４〜図７に示す第１の実施の形態の場合、被成形品２４は、その大きさがキャビティ２３よりも小さいものとなっている。
まず、図４に示すように、下金型１２面上に、半導体素子が所要配列で搭載された回路基板（例えばウエハ）等の被成形品２４を位置決めして搬入する。
両金型１２、１４間にリリースフィルム２６を供給し、吸引孔２７、２８、２９から空気を吸引し、リリースフィルム２６をキャビティ面に吸着、保持する。また、この被成形品２４の中央部上に、所要量の樹脂３０を供給する。
【００１６】
図４に示すように、中央の第１可動キャビティブロック１６のキャビティ面が下金型１２の金型面に最接近し、その外側の第２可動キャビティブロック１８、第３可動キャビティブロック２０のキャビティ面が、この順に、下金型１２の金型面に対して後退するように、あらかじめアクチュエーターによって階段状に位置決めしておくのがよい。なお、必ずしも、各キャビティ面が階段状をなすのでなくともよく、例えば、高さを揃えて面一な状態にしておいてもよい。また、３つの可動キャビティブロックで例示したが、必ずしも３つの必要はなく、２つでも４つでも良い。
【００１７】
次に、図５に示すように、両金型１２、１４の型閉じをはじめる。なお、エアベントを容易にするため、この型閉じは、クランパ２２の下面が下金型１２の金型面に当接する若干手前の段階で止めるようにする。
次いで、アクチュエーターにより、まず、第１可動キャビティブロック１６を、樹脂３０と当接すると共に下金型１２より離反する方向に徐々に駆動する。なお、下金型１２と上金型１４は型閉じ方向に移動しているため、第1可動キャビティブロックの駆動と相殺され、結果的にそのキャビティ面で樹脂３０をゆっくりと押圧する。
【００１８】
上記のように、キャビティ面は３分割されているから、第１可動キャビティブロック１６のキャビティ面の面積は小さい。したがって、第１可動キャビティブロック１６のキャビティ面で押圧される樹脂の流動性はよいが、流速は従来ほど大きなものとならない。
【００１９】
次いで、第１可動キャビティブロック１６より若干遅れて、アクチュエーターによって、第２可動キャビティブロック１８を下金型１２より離反する方向に徐々に駆動する。なお、下金型１２と上金型１４は型閉じ方向に更に移動しているため、第２可動キャビティブロックの駆動と相殺され、結果的にそのキャビティ面で更にゆっくりと樹脂３０を押圧する。下金型１２と上金型１４は型閉じ方向に更に移動しているため、第１可動キャビティブロック１６によっても引き続いて樹脂の押圧がなされるが、その下金型１２より離反する速度を樹脂流動速度をできるだけ一定にするため順次遅くし、やがて第２可動キャビティブロック１８のキャビティ面と面一な状態として、第１可動キャビティブロック１６と第２可動キャビティブロック１８とで同時に樹脂を押圧するようにするのが好ましい（図５）。
【００２０】
続いて、アクチュエーターにより、第３可動キャビティブロック２０を下金型１２より離反する方向に更に徐々に駆動する。なお、下金型１２と上金型１４は型閉じ方向に更に移動しているため、第３可動キャビティブロックの駆動と相殺され、結果的にそのキャビティ面で更にゆっくりと樹脂３０を押圧する。
【００２１】
第１可動キャビティブロック１６と第２可動キャビティブロック２０による樹脂の押圧は引き続いてなされるが、その下金型１２への接近速度を順次遅くし、やがて第３可動キャビティブロック２０のキャビティ面と面一な状態として、第１可動キャビティブロック１６、第２可動キャビティブロック１８および第３可動キャビティブロック２０の面一となったキャビティ面で樹脂を押圧する（図６）。
【００２２】
最後に、図７に示すように、完全に型閉じをし、樹脂厚が必要な厚さとなるまで樹脂を押圧し、この状態で必要時間保圧することによって、樹脂が熱硬化して、樹脂封止を完了する。本実施の形態では、被成形品２４はキャビティ２３より小さなものなので、樹脂は被成形品２４を所定の厚さで被覆すればよく、樹脂はキャビティ２３内に密に充填されず、外周側に隙間があってもよい（図７）。
【００２３】
通常の、平坦なキャビティ面で樹脂を一括して押圧する場合には、樹脂の放射状に流れる際の流速は、中央部で大きく、周辺にいく程、小さくなり、これが未充填及びフローマーク発生の原因ともなっていた。
本実施の形態の場合、上記通常の場合よりも、第１可動キャビティブロック１６で樹脂を押圧する際の樹脂の流速は比較的小さくなり、第２可動キャビティブロック１８で樹脂を押圧する際の樹脂の流速は中間的なものとなり、第３可動キャビティブロック２０で樹脂を押圧する際の樹脂の流速は大きなものとなる。
【００２４】
つまり、樹脂の流速を、キャビティ２３の中央部、中間部、外周部でほぼ等しくなるように調整することが可能となり、フローマークの発生を極力防止できるようになった。
また、第１可動キャビティブロック１６、第２可動キャビティブロック１８、第３可動キャビティブロック２０の駆動を、アクチュエーターによってそれぞれ独立して行うことができるので、それぞれの可動キャビティブロックを押すスピードも精度良く調整可能となる。各可動キャビティブロックを押すスピードを種々に設定して樹脂封止試験を行い、フローマークの発生のない成形条件を定めるようにするとよい。
【００２５】
上記実施の形態では、第１可動キャビティブロック１６と第２可動キャビティブロック１８とが面一となる状態、および第１可動キャビティブロック１６と第２可動キャビティブロック１８と第３可動キャビティブロック２０とが面一となる状態を作り出したが、必ずしもこれに限られず、アクチュエーターにより、各可動キャビティブロックを、中央から外側の可動キャビティブロックの順に、順次、下金型１２面方向に駆動して樹脂を押圧し、最終的に、各キャビティ面を面一にして樹脂を押圧できるようにすればよい。
【００２６】
図８〜図１２は、第２の実施の形態を示す。本実施の形態の場合は、被成形品２４の大きさをキャビティ２３よりも大きなものとしている。
この被成形品２４を樹脂封止するには、まず図８に示すように、被成形品２４を下金型１２上に搬入し、樹脂３０を被成形品２４の中央部に供給し、リリースフィルム２６をキャビティ面に吸着保持する。
次いで、図９に示すように型閉じする。本実施の形態では、リリースフィルム２６を介して、被成形品２４の周縁部をクランパ２２および下金型１２の金型面で挟み込むようにして型閉じする。
【００２７】
次いで、上記実施の形態と同様にして、アクチュエーターにより、各可動キャビティブロックを、中央から外側の可動キャビティブロックの順に、順次、駆動して樹脂を押圧し、最終的に、各キャビティ面を面一にして樹脂厚が所定厚になるまで押圧し、その状態で保圧して樹脂を硬化させて、樹脂封止を完了する（図９〜図１２）。なお、本実施の形態では、キャビティ２３内に樹脂を密に充填し、被成形品２４の所定領域を完全に樹脂で被覆するようにする。そのために、適宜なエアベント機構（図示せず）を設けて、キャビティ２３内の空気を排除しつつ圧縮成形するようにしても良い。
【００２８】
図１３は、第３の実施の形態を示し、樹脂封止を完了した状態の説明断面図である。本実施の形態では、被成形品２４の大きさをキャビティ２３と同一の大きさのものとしている。本実施の形態の場合も、上記両実施の形態に準じて樹脂封止が可能となる。
図１４〜図１６は第４の実施の形態を示す。本実施の形態では、被成形品２４の形状を矩形のものとした場合の例を示す。図１４はその圧縮成形金型の下金型１２の平面図、図１５はその上金型１４の底面図である。また、図１６はその両金型の説明断面図である。本実施の形態では、キャビティ２３内への樹脂回りを良好にするため、平面図においてキャビティ２３のコーナー部はＲ面となるようにした。
【００２９】
図１７は、第５の実施の形態を示し、被成形品２４を上金型１４に保持するようにし、下金型１２側に、上記各第１可動キャビティブロック１６、第２可動キャビティブロック１８、第３可動キャビティブロック２０、クランパ２２、吸引孔２７、２８、２９を設けるようにした例を示す。被成形品２４を上金型１４に保持するようにするため、上金型１４に被成形品２４の吸引孔３２を設けている。樹脂３０は、下金型１２のキャビティ２３内に供給される。
図１８は、第６の実施の形態を示し、図１７に示すものにおいて、樹脂３０を上金型１４に保持された被成形品２４上に供給するようにした例を示す。
図１９は、図１７、図１８に示す圧縮成形金型１０によって樹脂封止を完了した状態を示す説明断面図である。
【００３０】
なお、上記各実施の形態では、第２可動キャビティブロック及び第３可動キャビティブロックを２つのリング状のもので構成したが、数は特に限定されるものではなく、１つの可動キャビティブロックでもよく、あるいは３つ以上の複数の可動キャビティブロックであってもよい。
また、本実施の形態では樹脂流速をできるだけ一定にするため、各可動キャビティブロックの移動速度を順次それぞれ違う様に設定させたが、圧力制御しても良い。一例を挙げると第1可動キャビティブロック、第２可動キャビティブロック、第３可動キャビティブロックの順にバネ圧を強くしたスプリングを各可動ブロックの背面側にセットすることでも代用できる。なお、この場合に各可動ブロックの押圧面積と経時的樹脂粘度が関係するため、トライを繰り返して適正なスプリング圧にする必要がある。
更に、本実施例では樹脂流速をできるだけ一定にするため、各可動キャビティブロックの移動速度を順次それぞれ違うように設定させたが、プレス下降速度を各可動キャビティブロックと共に順次遅くすることもできる。
また更に、本実施例では樹脂流速をできるだけ一定にしていたが、樹脂及び回路基板に拠っては早める場合も、遅くする場合もあり、その場合は各可動キャビティブロックの移動速度を順次それぞれ所定の樹脂速度に合わせて早めたり、遅くしたり設定すればよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０  圧縮成形金型
１２  下金型
１４  上金型
１６  第１可動キャビティブロック
１８  第２可動キャビティブロック
２０  第３可動キャビティブロック
２２  クランパ
２３  キャビティ
２４  被成形品
２６  リリースフィルム
２７、２８、２９  吸引孔
３０  樹脂
【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】
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【図１８】
2012139821.tif 000020
【図１９】
2012139821.tif 000021
【図２０】
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