(57)【要約】【課題】  レジストパターンを形成するために用いる高品質のレーザ照射装置を提供する。【解決手段】  基板を保持するステージと、ステージに保持された基板上に、レジスト材料を塗布する塗布装置と、レーザビームを出射するレーザ光源と、レーザ光源を出射したレーザビームを集光して、基板上に伝搬し、伝搬された位置のレジスト材料を硬化させる伝搬光学系とを有するレーザ照射装置を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された基板上に、レジスト材料を塗布する塗布装置と、
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源を出射したレーザビームを集光して、前記基板上に伝搬し、伝搬された位置のレジスト材料を硬化させる伝搬光学系と
を有するレーザ照射装置。
【請求項２】
前記ステージは、基板を、第１の方向及び第２の方向に移動可能に保持し、
前記伝搬光学系は、前記ステージに保持された基板上の第１及び第２の位置であって、前記塗布装置が基板上にレジスト材料を塗布する位置を基準として、前記第１の方向にある第１の位置、及び、第２の方向にある第２の位置に、選択的にレーザビームを伝搬し、
更に、前記ステージによる基板の移動、及び、前記伝搬光学系によってレーザビームを選択的に伝搬する位置を制御する制御装置を含み、
前記制御装置は、塗布されたレジスト材料が前記ステージによって移動される方向にある位置にレーザビームが伝搬されるように、前記ステージ及び前記伝搬光学系を制御する請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記伝搬光学系は、レーザビームを２次元方向に走査して基板上に伝搬するビーム走査器を含む請求項１または２に記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
更に、前記ビーム走査器によって走査されるレーザビームが伝搬される基板上の位置を制御する制御装置と、
前記塗布装置によってレジスト材料を塗布すべき基板上の領域のデータを記憶する記憶装置と
を含み、
前記制御装置は、前記記憶装置に記憶されたデータに基いて、前記ビーム走査器によって走査されるレーザビームが伝搬される基板上の位置を制御する請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記伝搬光学系は、レーザビームが、前記塗布装置が基板上にレジスト材料を塗布する位置に向かわない方向に入射するように、レーザビームを、前記ステージに保持された基板上に伝搬する請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
前記塗布装置は、前記レジスト材料を出射する部分に設けられる遮光部材であって、前記伝搬光学系によってレーザビームが伝搬される位置を向く方向に設けられる遮光部材を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
（ａ）基板上にレジスト材料を塗布する工程と、
（ｂ）前記基板上に塗布された前記レジスト材料に、レーザビームを集光して入射させ、入射位置の前記レジスト材料を硬化させる工程と
を有するレーザ照射方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）において、前記レジスト材料の塗布を行う位置に対し、前記基板を相対的に移動させながら、前記基板上に前記レジスト材料を塗布し、
前記工程（ｂ）において、（ｉ）前記基板が、前記レジスト材料の塗布を行う位置に対し、相対的に第１の方向に移動しているときには、前記レジスト材料の塗布を行う位置を基準として前記第１の方向にある第１の位置に、レーザ光源から出射したレーザビームを入射させ、（ｉｉ）前記基板が、前記レジスト材料の塗布を行う位置に対し、相対的に第２の方向に移動しているときには、前記レジスト材料の塗布を行う位置を基準として前記第２の方向にある第２の位置に、前記レーザ光源から出射したレーザビームを入射させる請求項７に記載のレーザ照射方法。
【請求項９】
前記工程（ｂ）において、レーザビームを２次元方向に走査して前記レジスト材料に入射させる請求項７または８に記載のレーザ照射方法。
【請求項１０】
前記工程（ｂ）において、レーザビームを、前記レジスト材料を塗布すべき前記基板上の領域のデータに基づいて、前記レジスト材料に入射させる請求項９に記載のレーザ照射方法。
【請求項１１】
前記工程（ｂ）において、レーザビームが、前記レジスト材料の塗布を行う位置に向かわない方向に入射するように、レーザビームを前記レジスト材料に入射させる請求項７〜１０のいずれか１項に記載のレーザ照射方法。
【請求項１２】
（ａ）基板上にレジスト材料を塗布する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）で前記基板上に塗布された前記レジスト材料上の所定領域にレーザビームを集光して入射させ、前記所定領域のレジスト材料を硬化させる工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）で塗布され、前記工程（ｂ）で硬化されなかった前記レジスト材料を前記基板上から除去する工程と
を有するレーザ照射方法。
【請求項１３】
前記工程（ａ）において、前記レジスト材料を前記基板の塗布面上の全面に塗布する請求項１２に記載のレーザ照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターンの形成に用いられるレーザ照射装置及びレーザ照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソルダーレジストは、基材に導体配線が形成されたプリント配線板のはんだ付けのために、必要な導体（銅箔）部分を露出し、はんだ付けが不要な部分にはんだが付かないように配線板上に形成される絶縁膜である。
【０００３】
プリント配線板上にソルダーレジストパターンを形成する方法として、たとえば以下の方法が知られている。まずソルダーレジストの密着性を向上させるため、プリント配線板を研磨する。次にレジスト材料を配線板全面に塗布し、溶媒を蒸発させる（仮乾燥）。そしてマスクを介して露光を行い、露光された部分のレジストを硬化させた後、現像により未露光部を除去する。更に熱を加えレジストを硬化させる（熱乾燥）。本明細書においては、便宜上、このソルダーレジスト形成方法を全面塗布法と呼ぶこととする。
【０００４】
また、レジスト材料（インク）をレジストパターンの形成領域とその近傍のみに、たとえばインクジェットプリンタを用いて塗布し、硬化させるソルダーレジストパターンの形成方法も公知である（たとえば、特許文献１参照）。この形成方法を部分塗布法と呼ぶこととする。
【０００５】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、部分塗布法を示す概略図である。
【０００６】
図７（Ａ）及び（Ｂ）を参照する。プリント配線板１３は、チャックプレート１２によってステージに保持され、たとえば図の矢印方向（図面右方向）に移動される。インクジェットプリンタ１０は、紫外線硬化性インク１４をプリント配線板１３上の所定位置（レジストパターンの形成領域）に塗布する。プリント配線板１３上に塗布されたインク１４に、ランプ光源１１から紫外線（連続波）が照射され、インク１４は硬化される。
【０００７】
ランプ光源１１からは拡散光が出射され、拡散光は部分的にインク１４が塗布されたプリント配線板１３の全域に照射される。このとき拡散光は、たとえばインク１４、プリント配線板１３（インク１４非塗布部）、及びチャックプレート１２によって反射され、インクジェットプリンタ１０のインクジェットノズル（インク出射部、インク吐出部）に入射し、ノズル内部のインク１４を硬化させて、ノズル詰まりを生じさせることがある。図７（Ａ）には、プリント配線板１３に塗布されたインク１４による反射光がインクジェットプリンタ１０のノズルに入射する場合、図７（Ｂ）にはチャックプレート１２による反射光が入射する場合を示した。
【０００８】
なお、図７（Ｃ）に示すように、ソルダーレジストパターンの形成は、たとえばステージでプリント配線板１３を図面左右方向に往復動作させながらインク１４を塗布することにより行われる。このためプリント配線板１３に塗布されたインク１４を硬化させるためのランプ光源１１は、インクジェットプリンタ１０の両側に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２６３８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、レジストパターンの形成に用いられる高品質のレーザ照射装置及びレーザ照射方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一観点によると、基板を保持するステージと、前記ステージに保持された基板上に、レジスト材料を塗布する塗布装置と、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源を出射したレーザビームを集光して、前記基板上に伝搬し、伝搬された位置のレジスト材料を硬化させる伝搬光学系とを有するレーザ照射装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の他の観点によると、（ａ）基板上にレジスト材料を塗布する工程と、（ｂ）前記基板上に塗布された前記レジスト材料に、レーザビームを集光して入射させ、入射位置の前記レジスト材料を硬化させる工程とを有するレーザ照射方法が提供される。
【００１３】
更に、本発明の他の観点によると、（ａ）基板上にレジスト材料を塗布する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）で前記基板上に塗布された前記レジスト材料上の所定領域にレーザビームを集光して入射させ、前記所定領域のレジスト材料を硬化させる工程と、（ｃ）前記工程（ａ）で塗布され、前記工程（ｂ）で硬化されなかった前記レジスト材料を前記基板上から除去する工程とを有するレーザ照射方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レジストパターンの形成に用いられる高品質のレーザ照射装置及びレーザ照射方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例によるレーザ照射装置を示す概略図である。
【図２】レーザビームの入射領域とインク４１の塗布位置との関係を示す概略的な平面図である。
【図３】第１の実施例によるレーザ照射装置の変形例を示す概略図である。
【図４】第２の実施例によるレーザ照射装置を示す概略図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、レーザビームの照射位置を示すプリント配線板６０の概略的な平面図である。
【図６】第２の実施例によるレーザ照射装置を用いて行うレーザ照射方法の他の例を示す概略図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、部分塗布法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例によるレーザ照射装置を示す概略図である。図１（Ａ）に示すように、第１の実施例によるレーザ照射装置は、レーザ光源２１、ホモジナイザ２２、光路切り替え装置２３、制御装置３０、インクジェットプリンタ４０、ステージ５０を含んで構成される。
【００１７】
光路切り替え装置２３は折り返しミラー２３ａ、２３ｂを含む。また、制御装置３０は、たとえばメモリである記憶装置３０ａを含む。ステージ５０は保持対象物であるプリント配線板（基板）６０を吸着保持するためのチャックプレート５０ａを含み、プリント配線板６０をその面内方向に移動させることができる。ステージ５０は、たとえばＸＹθステージである。インクジェットプリンタ４０は、紫外線硬化性インク（レジスト材料）４１をプリント配線板６０上に塗布する。第１の実施例によるレーザ照射装置を用いて、ステージ５０に保持されたプリント配線板６０上に、部分塗布法によりソルダーレジストパターンを形成する。
【００１８】
記憶装置３０ａには、プリント配線板６０上においてソルダーレジストを形成すべき領域（インク４１を塗布すべき領域）等のデータ（ガーバデータ）が記憶されている。制御装置３０は、記憶装置３０ａの記憶内容に基いて、プリント配線板６０上の一部（プリント配線板６０上の所定領域）にインク４１が塗布されるように、インクジェットプリンタ４０によるインク４１の出射（吐出）、及びステージ５０による配線板６０の移動を制御する。
【００１９】
レーザ光源２１は、たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器及び非線形光学結晶を含み、制御装置３０から与えられる制御信号に応じて、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの３倍高調波（波長３５５ｎｍ）であるパルスレーザビーム（紫外光）を出射する。発振周波数は、たとえば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。レーザビームは、ホモジナイザ２２、折り返しミラー２３ａを経由して、プリント配線板６０に塗布されたインク４１に入射し、入射領域のインク４１を硬化させる。インク４１が硬化されることで、ソルダーレジストパターンが形成される。
【００２０】
ホモジナイザ２２は、インク４１上にレーザビームを集光する。また、インク４１上のビーム入射領域の形状を、たとえば長軸方向（図面Ｙ軸方向）３０ｍｍ、短軸方向（図面Ｘ軸方向）０．１ｍｍの矩形状に整形するとともに、入射領域内のレーザビームの強度を均一化する。パルスレーザビームは、プリント配線板６０に対して垂直な方向から、たとえば１パルス当たり数百μＪのエネルギ、短軸方向に重複率２０％で、インク４１に照射される。
【００２１】
折り返しミラー２３ａは、ホモジナイザ２２を出射したレーザビームの光路に着脱可能な反射ミラーである。折り返しミラー２３ａが光路上に配置されるとき、図１（Ａ）に示すように、レーザビームは折り返しミラー２３ａで反射されてインク４１に入射する。折り返しミラー２３ａが光路上に配置されないとき、図１（Ｂ）に示すように、レーザビームは折り返しミラー２３ｂで反射され、インク４１に入射する。折り返しミラー２３ｂは、折り返しミラー２３ａがレーザビームの光路上に配置されないとき、ホモジナイザ２２を出射したレーザビームが入射する固定ミラーである。光路切り替え装置２３（折り返しミラー２３ａの光路への着脱）によるレーザビームの光路の切り替え（プリント配線板６０上の異なる位置に、レーザビームを選択的に入射させる制御）は、制御装置３０により行われる。
【００２２】
制御装置３０は、たとえばステージ５０によるプリント配線板６０の移動方向に応じて光路の切り替えを行う。図１（Ａ）に示すように、プリント配線板６０をＸ軸正方向に移動しながらインク４１の塗布を行っているときには、インク４１の塗布位置（インクジェットプリンタ４０のノズル配設位置）を基準にして、塗布されたインク４１の移動方向であるＸ軸正方向の入射位置にレーザビームを入射させて、インク４１を硬化させる。図１（Ｂ）に示すように、プリント配線板６０をＸ軸負方向に移動しながらインク４１の塗布を行っているときには、インク４１の塗布位置を基準にして、Ｘ軸負方向の入射位置にレーザビームを入射させる。
【００２３】
図２は、レーザビームの入射領域とインク４１の塗布位置との関係を示す概略的な平面図である。本図には、図１（Ａ）に対応する場合を示した。
【００２４】
インクジェットプリンタ４０のノズルはＹ軸方向に沿って配列されている。レーザビームの入射位置とインク４１の塗布位置とは、Ｘ軸方向に２０ｍｍ〜３０ｍｍ離れている。レーザビーム入射領域の長軸方向（Ｙ軸方向）の長さは、インク４１の塗布が行われる領域のＹ軸方向に沿う長さ（ノズルの配列方向の長さ）と等しいか、それよりも幾分長い。
【００２５】
第１の実施例によるレーザ照射装置を用いると、集光されたレーザビーム（収束光）をインク４１に照射して硬化させるので、インク４１等で反射されたレーザビームが、インクジェットプリンタ４０のノズルに入射して生じるノズル詰まりを防止することができる。
【００２６】
また、光路切り替え装置２３により、レーザビームの入射位置を、塗布されたインク４１が移動する方向に切り替えるため、たとえばＸ軸方向にステージ５０を往復動作させながら、１つのレーザ光源２１で、ソルダーレジストパターンを形成することができる。
【００２７】
このように第１の実施例によるレーザ照射装置は、レジストパターンを形成するために用いられる高品質のレーザ照射装置である。また、第１の実施例によるレーザ照射装置を用いて行う、レジストパターン形成のためのレーザ照射方法は、たとえばノズル詰まりに起因する加工品質や加工効率の低下を抑止可能な、高品質のレーザ照射方法である。
【００２８】
第１の実施例においては、パルスレーザビームを用いたが、レーザビームは連続波であってもよい。また、光路の切り替えは、音響光学素子やガルバノミラーを用いて行うことも可能である。更に、ホモジナイザ２２とインク４１との間のレーザビームの光路上に、集光レンズを含んでもよい。
【００２９】
なお、第１の実施例においては、レーザビームを、プリント配線板６０に対して垂直な方向から入射させた。レーザビームは、インク４１の塗布位置（インクジェットプリンタ４０のノズル配設位置）に向かわない方向に入射させることが好ましい。たとえば図２に示す態様においては、レーザビームの入射は、Ｘ軸負方向に向かう成分をもたないように行うことが好ましい。
【００３０】
図３は、第１の実施例によるレーザ照射装置の変形例を示す概略図である。変形例は、インクジェットプリンタ４０のノズル部に、遮光機能を有する光ガード部材４０ａを備える点において第１の実施例と異なる。光ガード部材４０ａは、レーザビームの入射位置を向く方向に設置される。変形例によるレーザ照射装置は、光ガード部材４０ａを備えるため、レーザビームをインク４１の塗布位置に向かう方向に入射させた場合であっても、ノズルへのレーザビームの入射が防止され、ノズル詰まりが生じない。
【００３１】
図４は、第２の実施例によるレーザ照射装置を示す概略図である。第２の実施例は、集光されたレーザビームを２次元方向に走査してインク４１に入射させる点において、第１の実施例と異なる。
【００３２】
第２の実施例においては、レーザ光源２１から出射されたレーザビームは、透光領域と遮光領域をもち、透光領域の形状でレーザビームの断面形状を整形するマスク２４に入射する。マスク２４の透光領域は、たとえば正方形状である。マスク２４の透光領域を透過したレーザビームは折り返しミラー２５で反射され、集光レンズ２６で集光されてガルバノスキャナ２７に入射する。ガルバノスキャナ２７は、２枚の揺動ミラーを含んで構成され、入射したレーザビームの出射方向を２次元方向に変化させて出射する。ガルバノスキャナ２７を出射したレーザビームは、部分的にインク４１が塗布されたプリント配線板６０上を走査される。ガルバノスキャナ２７を出射するレーザビームの出射方向及びインク４１上の入射位置は制御装置３０により制御される。
【００３３】
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、レーザビームの照射位置を示すプリント配線板６０の概略的な平面図である。図５（Ａ）に示すように、マスク２４の透光領域の形状が集光レンズ２６によって転写され、レーザビームはたとえば一辺が２ｍｍの正方形状の入射領域を形成して、プリント配線板６０に塗布されたインク４１上に入射する。レーザビームは、ガルバノスキャナ２７によりプリント配線板６０上を、たとえば矢印方向に、重複率が２０％となるように走査される。矢印方向は、Ｙ軸負方向に対して時計回りに角度θをなす方向である。角度θを設けることで、図５（Ｂ）に示すように、レーザビームの照射領域を、ステージ５０によるプリント配線板６０の一定速度移動方向（Ｘ軸正方向）と直交させる。レーザビームの走査は、Ｙ軸負方向に対して時計回りに角度θをなす方向に、かつ、プリント配線板６０上においてＹ軸方向に延びるレーザビームの照射領域が、Ｘ軸方向に２０％の重複率で形成されるように、繰り返される。レーザビームが照射されることでインク４１は硬化され、ソルダーレジストパターンが形成される。
【００３４】
第２の実施例は、マスク２４を使用しない構成とすることができる。この場合レーザビームは、たとえば直径２ｍｍの円形状の入射領域を形成してインク４１上に入射する。
【００３５】
図６は、第２の実施例によるレーザ照射装置を用いて行うレーザ照射方法の他の例を示す概略図である。レーザビームは、ガルバノスキャナ２７により、インク４１上に照射され、インク４１が塗布されていないプリント配線板６０上には照射されないように、走査することも可能である。
【００３６】
制御装置３０は、記憶装置３０ａに記憶されている、ソルダーレジストを形成すべき領域等のデータに基づいて、プリント配線板６０上のインク４１が塗布された領域にレーザビームが入射するように、ガルバノスキャナ２７及びステージ５０の動作を制御する。この場合、たとえばステージ５０は、インク４１の塗布領域が、レーザビームの走査線上にあるときには所定の一定速度で、ないときには可能な最大速度で、プリント配線板６０を移動させてもよい。
【００３７】
このレーザ照射方法によれば、レジストパターン形成を高速に、高エネルギ効率で行うことができる。また、インク４１の非塗布部はたとえば銅箔で形成されるため、紫外領域の光の吸収率が高い。したがって、レーザビームの照射による非塗布部の劣化を防ぎ、加工品質を向上させることが可能である。更に、インク４１にレーザビームを照射し、吸収させるので、反射光のインクジェットプリンタ４０のノズルへの入射防止の効果もある。
【００３８】
第２の実施例によるレーザ照射装置に、光ガード部材４０ａを配設してもよい。また、第２の実施例によるレーザ照射装置を用いて行うレーザ照射方法を、レーザビームを、インク４１の塗布位置に向かわない方向に入射させて行うことも可能である。
【００３９】
なお、本例においては、ガルバノスキャナ２７及びステージ５０の動作を制御し、インク４１が塗布された領域にレーザビームを入射させたが、これはガルバノスキャナ２７、ステージ５０のいずれか一方の動作制御で行うこともできる。
【００４０】
また、銅がエネルギを吸収しない波長のレーザビームを使用することで、非塗布部にレーザビームが入射しても、非塗布部の品質を保持することが可能である。
【００４１】
更に、第２の実施例によるレーザ照射装置を用いて、ソルダーレジストパターンを形成する以下のレーザ照射方法も可能である。まず、ソルダーレジストパターンが形成されるべきプリント配線板６０上の所定領域にインク４１を塗布するのではなく、その領域よりも広い領域、たとえばレジスト形成面の全面にインク４１を塗布する。そしてレーザ光源２１から出射されたＮｄ：ＹＡＧレーザの３倍高調波を、ガルバノスキャナ２７で走査し、ソルダーレジストが形成されるべき領域に集光して入射させて、入射位置のインク４１を硬化させる。
【００４２】
制御装置３０は、記憶装置３０ａに記憶されている、ソルダーレジストを形成すべき領域等のデータに基づいて、プリント配線板６０上のソルダーレジストが形成されるべき領域（所定領域）にレーザビームが入射するように、ガルバノスキャナ２７及びステージ５０の動作を制御する。制御装置３０の制御によって、ソルダーレジストが形成されるべき領域にレーザビームが照射され、当該領域のインク４１が硬化される。
【００４３】
レーザビームを照射して所定領域のインク４１を硬化させた後、プリント配線板６０上に塗布されてはいるが、レーザビームが照射されなかった（硬化されなかった）インク４１を、たとえば洗浄によってプリント配線板６０上から除去する。このようにして所定領域にソルダーレジストパターンを形成することも可能である。
【００４４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００４５】
たとえば、実施例においては、レジスト材料としてインクを用いたが樹脂であってもかまわない。
【００４６】
また、実施例においては、照射するレーザビームとしてＮｄ：ＹＡＧレーザの３倍高調波を用いたが、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ等の他の固体レーザや半導体レーザから出射される紫外光を使用することができる。
【００４７】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
たとえば、ソルダーレジストパターンの形成に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  インクジェットプリンタ
１１  ランプ光源
１２  チャックプレート
１３  プリント配線板
１４  インク
２１  レーザ光源
２２  ホモジナイザ
２３  光路切り替え装置
２３ａ、２３ｂ  折り返しミラー
２４  マスク
２５  折り返しミラー
２６  集光レンズ
２７  ガルバノスキャナ
３０  制御装置
３０ａ  記憶装置
４０  インクジェットプリンタ
４０ａ  光ガード部材
４１  インク
５０  ステージ
５０ａ  チャックプレート
６０  プリント配線板
【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】
2012084579.tif 000007
【図６】
2012084579.tif 000008
【図７】
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