(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度な組立て作業を行なうことなく高精度なプレスを行なう。【解決手段】プレス機構は、上段型１１と、下段型１２と、上部固定盤１３と、下部固定盤１６と、上部固定盤および下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられた中間プレート１４と、上部固定盤および上記下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられたスライドプレート１５と、スライドプレートの下方に設けられ、型締力を上記スライドプレートに伝達する伝達機構１８と、上段型に設けられた第１弾性機構２１と、下段型に設けられた第２弾性機構２２とを備える。第１弾性機構が上段型の第１上型１１Ａと第１下型１１Ｂとの間に所定の隙間を形成し、かつ、第２弾性機構が下段型の第２上型１２Ａと第２下型12Ｂとの間に所定の隙間を形成した状態から、型締力によって第１弾性機構と第２弾性機構とを同時に圧縮し、上段型および下段型を同時に型締めする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１上型と第１下型とを有する上段型と、
前記上段型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する下段型と、
前記上段型の前記第１上型を固定する上部固定盤と、
前記上部固定盤の下方に設けられた下部固定盤と、
前記上段型の前記第１下型と前記下段型の前記第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられ、かつ、前記上部固定盤および前記下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられた中間プレートと、
前記下段型の前記第２下型を固定した状態で設けられ、かつ、前記上部固定盤および前記下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられたスライドプレートと、
前記上段型および前記下段型に所要の型締力を加える型締機構と、
前記スライドプレートの下方に設けられ、前記型締機構の型締力を前記スライドプレートに伝達する伝達機構と、
前記上段型の前記第１上型と前記第１下型との間に設けられた第１弾性機構と、
前記下段型の前記第２上型と前記第２下型との間に設けられた第２弾性機構とを備え、
前記第２弾性機構は、前記下段型の前記第２上型と前記第２下型との間に所定の隙間を形成した状態で、前記型締機構の型締力を前記中間プレートに伝達し、前記中間プレートを前記上部固定盤に向けて移動させることが可能であり、
前記第１弾性機構が前記上段型の前記第１上型と前記第１下型との間に所定の隙間を形成し、かつ、前記第２弾性機構が前記下段型の前記第２上型と前記第２下型との間に所定の隙間を形成した状態から、前記型締機構の型締力によって前記第１弾性機構と前記第２弾性機構とを同時に圧縮し、前記上段型および前記下段型を同時に型締めする、プレス機構。
【請求項２】
前記スライドプレートと前記下段型の前記第２下型との間に設けられ、前記スライドプレートに対する前記第２下型の傾きを補正する下段フローティング機構をさらに備えた、請求項１に記載のプレス機構。
【請求項３】
前記中間プレートと前記上段型の前記第１下型との間に設けられ、前記中間プレートに対する前記第１下型の傾きを補正する上段フローティング機構をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載のプレス機構。
【請求項４】
インサート部材を樹脂材料で圧縮成形するためのモールディングユニットを備え、
前記モールディングユニットは、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプレス機構を備える、圧縮成形装置。
【請求項５】
互いに着脱可能に設けられた複数の前記モールディングユニットを備えた、請求項４に記載の圧縮成形装置。
【請求項６】
第１上型と第１下型とを有する上段型と、
前記上段型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する下段型と、
前記上段型の前記第１上型を固定する上部固定盤と、
前記上部固定盤の下方に設けられた下部固定盤と、
前記上段型の前記第１下型と前記下段型の前記第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられた中間プレートと、
前記下段型の前記第２下型を固定した状態で設けられたスライドプレートと、
前記上段型の前記第１上型と前記第１下型との間に設けられた第１弾性機構と、
前記下段型の前記第２上型と前記第２下型との間に設けられた第２弾性機構とを備えたプレス機構を用いたプレス方法であって、
前記スライドプレートに型締力を伝達する工程と、
前記下段型の前記第２上型と前記第２下型との間に前記第２弾性機構によって所定の隙間を形成した状態で、前記スライドプレートに伝達された型締力を前記第２弾性機構を介して前記中間プレートに伝達し、前記中間プレートを前記下部固定盤から前記上部固定盤に向かう方向に移動させる工程と、
前記上段型の前記第１上型と前記第１下型との間に前記第１弾性機構によって所定の隙間を形成し、かつ、前記下段型の前記第２上型と前記第２下型との間に前記第２弾性機構によって所定の隙間を形成した状態から、前記第１弾性機構と前記第２弾性機構とを同時に圧縮し、前記上段型および前記下段型を同時に型締めする工程とを備えた、プレス方法。
【請求項７】
前記スライドプレートと前記下段型の前記第２下型との間に設けられた下段フローティング機構によって、前記スライドプレートに対する前記第２下型の傾きを補正する、請求項６に記載のプレス方法。
【請求項８】
前記中間プレートと前記上段型の前記第１下型との間に設けられた上段フローティング機構によって、前記中間プレートに対する前記第１下型の傾きを補正する、請求項６または請求項７に記載のプレス方法。
【請求項９】
インサート部材と樹脂材料とを準備する工程と、
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のプレス方法によって、前記インサート部材を前記樹脂材料で圧縮成形する工程を備えた、圧縮成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス機構、プレス方法、圧縮成形装置および圧縮成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップなどを樹脂材料で圧縮成形するための圧縮成形装置が従来から知られている。図１１，図１２は、従来の圧縮成形装置に含まれるモールド機構部１０００の型開状態および型締状態を示す正面図である。
【０００３】
図１１，図１２に示すように、モールド機構部１０００は、上下方向に積層配置された２つの成形型１１０，１２０を含む。成形型１１０は上型１１０Ａおよび下型１１０Ｂを含み、成形型１２０は上型１２０Ａおよび下型１２０Ｂを含む。
【０００４】
モールド機構部１０００は、成形型１１０の上型１１０Ａを固定する上部固定盤１３０と、成形型１１０の下型１１０Ｂおよび成形型１２０の上型１２０Ａを固定する中間プレート１４０と、成形型１２０の下型１２０Ｂを固定するスライドプレート１５０と、スライドプレート１５０の下方に設けられた下部固定盤１６０と、スライドプレート１５０に型締力を伝達するトグルリンク機構１７０およびボールねじ１８０と、中間プレート１４０とスライドプレート１５０とを接続するラックアンドピニオンギヤ１９０とを備える。
【０００５】
中間プレート１４０およびスライドプレート１５０は、上部固定盤１３０および下部固定盤１６０に対して上下方向に移動可能である。中間プレート１４０およびスライドプレート１５０は、図示しないサーボモータにより、ボールねじ１８０およびトグルリンク機構１７０を介して上下方向に駆動される。これにより、成形型１１０，１２０の型開状態（図１１）と型締状態（図１２）との切換えが行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１４７０６２号公報
【特許文献２】特開２０００−０１５４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
デバイスの薄型化や小型化に伴ない、成形品の薄型化と高精度化が要求されている。従来のプレス構造において、可動プラテンである中間プレート１４０およびスライドプレート１５０の平行度を高精度に維持することは難しい。仮に、中間プレート１４０およびスライドプレート１５０に傾きが生じていても、その傾きを矯正する力を発生させられず、成形品にその傾きが転写されてしまう。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高精度な組立て作業を行なうことなく高精度なプレスを行なうことが可能なプレス機構およびプレス方法、ならびにそれを用いた圧縮成形装置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】
【０００９】
本発明に係るプレス機構は、第１上型と第１下型とを有する上段型と、上記上段型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する下段型と、上記上段型の上記第１上型を固定する上部固定盤と、上記上部固定盤の下方に設けられた下部固定盤と、上記上段型の上記第１下型と上記下段型の上記第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられ、かつ、上記上部固定盤および上記下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられた中間プレートと、上記下段型の上記第２下型を固定した状態で設けられ、かつ、上記上部固定盤および上記下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられたスライドプレートと、上記上段型および上記下段型に所要の型締力を加える型締機構と、上記スライドプレートの下方に設けられ、上記型締機構の型締力を上記スライドプレートに伝達する伝達機構と、上記上段型の上記第１上型と上記第１下型との間に設けられた第１弾性機構と、上記下段型の上記第２上型と上記第２下型との間に設けられた第２弾性機構とを備える。
【００１０】
上記第２弾性機構は、上記下段型の上記第２上型と上記第２下型との間に所定の隙間を形成した状態で、上記型締機構の型締力を上記中間プレートに伝達し、上記中間プレートを上記上部固定盤に向けて移動させることが可能であり、上記第１弾性機構が上記上段型の上記第１上型と上記第１下型との間に所定の隙間を形成し、かつ、上記第２弾性機構が上記下段型の上記第２上型と上記第２下型との間に所定の隙間を形成した状態から、上記型締機構の型締力によって上記第１弾性機構と上記第２弾性機構とを同時に圧縮し、上記上段型および上記下段型を同時に型締めする。
【００１１】
１つの実施態様では、上記プレス機構は、上記スライドプレートと上記下段型の上記第２下型との間に設けられ、上記スライドプレートに対する上記第２下型の傾きを補正する下段フローティング機構をさらに備える。
【００１２】
１つの実施態様では、上記プレス機構は、上記中間プレートと上記上段型の上記第１下型との間に設けられ、上記中間プレートに対する上記第１下型の傾きを補正する上段フローティング機構をさらに備える。
【００１３】
本発明に係る圧縮成形装置は、インサート部材を樹脂材料で圧縮成形するためのモールディングユニットを備え、上記モールディングユニットは、上述したプレス機構を備える。
【００１４】
１つの実施態様では、上記圧縮成形装置は、互いに着脱可能に設けられた複数の上記モールディングユニットを備える。
【００１５】
本発明に係るプレス方法は、第１上型と第１下型とを有する上段型と、上記上段型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する下段型と、上記上段型の上記第１上型を固定する上部固定盤と、上記上部固定盤の下方に設けられた下部固定盤と、上記上段型の上記第１下型と上記下段型の上記第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられた中間プレートと、上記下段型の上記第２下型を固定した状態で設けられたスライドプレートと、上記上段型の上記第１上型と上記第１下型との間に設けられた第１弾性機構と、上記下段型の上記第２上型と上記第２下型との間に設けられた第２弾性機構とを備えたプレス機構を用いるものである。
【００１６】
上記プレス方法は、上記スライドプレートに型締力を伝達する工程と、上記下段型の上記第２上型と上記第２下型との間に上記第２弾性機構によって所定の隙間を形成した状態で、上記スライドプレートに伝達された型締力を上記第２弾性機構を介して上記中間プレートに伝達し、上記中間プレートを上記下部固定盤から上記上部固定盤に向かう方向に移動させる工程と、上記上段型の上記第１上型と上記第１下型との間に上記第１弾性機構によって所定の隙間を形成し、かつ、上記下段型の上記第２上型と上記第２下型との間に上記第２弾性機構によって所定の隙間を形成した状態から、上記第１弾性機構と上記第２弾性機構とを同時に圧縮し、上記上段型および上記下段型を同時に型締めする工程とを備える。
【００１７】
１つの実施態様では、上記プレス方法において、上記スライドプレートと上記下段型の上記第２下型との間に設けられた下段フローティング機構によって、上記スライドプレートに対する上記第２下型の傾きを補正する。
【００１８】
１つの実施態様では、上記プレス方法において、上記中間プレートと上記上段型の上記第１下型との間に設けられた上段フローティング機構によって、上記中間プレートに対する上記第１下型の傾きを補正する。
【００１９】
本発明に係る圧縮成形方法は、インサート部材と樹脂材料とを準備する工程と、上述のプレス方法によって、上記インサート部材を上記樹脂材料で圧縮成形する工程を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高精度な組立て作業を行なうことなく高精度なプレスを行なうことがことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る圧縮成形装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す圧縮成形装置におけるモールディングユニットを増設した状態を示す図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に係る圧縮成形装置を用いた圧縮成形方法の第１工程を示す図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態に係る圧縮成形装置を用いた圧縮成形方法の第２工程を示す図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態に係る圧縮成形装置を用いた圧縮成形方法の第３工程を示す図である。
【図６】本発明の１つの実施の形態に係る圧縮成形装置を用いた圧縮成形方法の第４工程を示す図である。
【図７】上型と下型との間に設ける弾性機構の構造の例を示す図（その１）である。
【図８】上型と下型との間に設ける弾性機構の構造の例を示す図（その２）である。
【図９】下型とスライドプレートまたは中間プレートとの間に設けるフローティング機構の構造の例を示す図である。
【図１０】成形型の構造の例を示す図である。
【図１１】従来の圧縮成形装置に含まれるプレス機構（型開状態）の正面図である。
【図１２】従来の圧縮成形装置に含まれるプレス機構（型閉状態）の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００２３】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係る圧縮成形装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る圧縮成形装置は、たとえば半導体チップが搭載された基板（インサート部材）を樹脂材料で圧縮成形（樹脂封止成形）するモールド機構部１００を含むモールディングユニットＡと、モールディングユニットＡの成形型にインサート部材を供給するインローダ２００を含むインローダユニットＢと、モールディングユニットＡの成形型から成形品を取り出すアウトローダ３００と上記成形品を収容する収容部とを含むアウトローダユニットＣとを備える。インローダ２００およびアウトローダ３００は、図１中の上下方向に移動する。
【００２５】
モールディングユニットＡと、インローダユニットＢ、およびアウトローダユニットＣは、ボルトやピンなどの連結機構を介して、互いに着脱可能に連結されている。図１の例では、モールディングユニットＡは２個設けられているが、この個数は生産量に応じて増減調整することが可能である。モールディングユニットＡは１つであってもよいし、図２に示すように、たとえば４つに増設されてもよい。
【００２６】
また、図１，図２の例では、モールディングユニットＡ、インローダユニットＢ、およびアウトローダユニットＣがこの順で配設されているが、たとえば、モールディングユニットＡ、インローダユニットＢ、およびアウトローダユニットＣが一体となった１つの親機と、モールディングユニットＡのみを備えた１つまたは複数の子機とを並べて圧縮成形装置を構成してもよい。
【００２７】
なお、図１，図２に示す例において、モールディングユニットＡに対して手動でインサート部材と樹脂材料とを供給し、成形後の成形品を取り出すようにしてもよい。
【００２８】
図３〜図６は、本実施の形態に係る圧縮成形装置を用いた圧縮成形方法における各工程を示す図である。
【００２９】
図３〜図６に示すように、本実施の形態に係る圧縮成形装置に含まれるモールド機構部１００は、上下方向に積層配置された２つの成形型１１，１２を含む。成形型１１は上型１１Ａおよび下型１１Ｂを含み、成形型１２は上型１２Ａおよび下型１２Ｂを含む。
【００３０】
モールド機構部１００は、成形型１１の上型１１Ａを固定する上部固定盤１３と、成形型１１の下型１１Ｂおよび成形型１２の上型１２Ａを固定する中間プレート１４と、成形型１２の下型１２Ｂを固定するスライドプレート１５と、スライドプレート１５の下方に設けられた下部固定盤１６と、スライドプレート１５に型締力を伝達するトグルリンク機構１７およびボールねじ１８とを備える。
【００３１】
成形型１１の上型１１Ａおよび下型１１Ｂの間、ならびに成形型１２の上型１２Ａおよび下型１２Ｂの間には、各々、弾性機構２１，２２が設けられている。また、スライドプレート１５と成形型１２の下型１２Ｂとの間には、フローティング機構３０が設けられている。
【００３２】
中間プレート１４およびスライドプレート１５は、上部固定盤１３と下部固定盤１６との間に垂直方向に設置されるホールドフレーム１９にＬＭガイド（図示なし）を介して接続され、上下方向に移動可能である。中間プレート１４およびスライドプレート１５は、図示しないサーボモータにより、ボールねじ１８およびトグルリンク機構１７を介して上下方向に駆動される。これにより、図３〜図６に示す各状態の切換えが行なわれる。より詳細に説明すると、以下のとおりである。
【００３３】
まず、図示しないサーボモータの動力が、ボールねじ１８およびトグルリンク機構１７を経由してスライドプレート１５に伝達される。これにより、図３に示す状態から、スライドプレート１５、フローティング機構３０、および下型１２Ｂが上昇し、図４に示すように、成形型１２の上型１２Ａと下型１２Ｂとが弾性機構２２を挟む。
【００３４】
図４の状態からさらに動力を加えると、成形型１２の上型１２Ａと下型１２Ｂとは弾性機構２２によって所定の距離を保ったまま、中間プレート１４および下型１１Ｂが上昇し、図５に示すように、成形型１１の上型１１Ａと下型１１Ｂとが弾性機構２１を挟む。すなわち、弾性機構２２は、成形型１２の上型１２Ａと下型１２Ｂとの間に所定の隙間を形成したまま中間プレート１４を上昇させることが可能である。スライドプレート１５と成形型１２の下型１２Ｂとの間に設けられたフローティング機構３０は、スライドプレート１５に対して下型１２Ｂが傾いている場合に、下型１２Ｂが平行になるように下型１２Ｂの傾きを補正する。
【００３５】
図５の状態からさらに動力を加えると、図６に示すように、弾性機構２１，２２が圧縮され、成形型１１，１２が同時に型締めされ、樹脂封止が行なわれる。その後、一定の硬化時間が経過した後に、上述の動作とは逆の動きにより、成形型１１，１２の型開きが行なわれる。
【００３６】
本実施の形態に係るモールド機構部１００においては、弾性機構２１，２２およびフローティング機構３０を設けることにより、上部固定盤１３の平行度に沿って中間プレート１４およびスライドプレート１５の平行度を保持することができる。これにより、高精度の平行度を保ちながら型締め、樹脂封止することができるので、高精度な（ばらつきの少ない）樹脂厚みを実現することができる。すなわち、型締め途中において中間プレート１４が傾くことなく、成形品の樹脂厚みのばらつきを低減することができる。また、従来のプレス構造に比べて、中間プレート１４やスライドプレート１５の高精度な組立て作業が必要なく、組立工数の削減にもつながる。
【００３７】
図７，図８は、弾性機構２１の構造例を示す。図７に示すように、弾性機構２１はコイルスプリング２１Ａにより構成されるものであってもよいし、図８に示すように、弾性機構２１は、コイルスプリング２１Ａ上にピン２１Ｂを設けたものであってもよい。また、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、コイルスプリング２１Ａ同士およびコイルスプリング２１Ａとピン２１Ｂとは、成形型１１Ｂ上においてすべて同芯に設けられていてもよいし、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、内周側に位置する部分と外周側に位置する部分とに分けて設けられていてもよい。弾性機構２１には、仮型締めの状態（図５）から本型締めの状態（図６）までに、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度のストローク量があることが好ましい。以上については、弾性機構２２についても同様である。
【００３８】
図９は、フローティング機構３０の構造例を示す。なお、図９（ａ）はフローティング機構３０の側面図、図９（ｂ）は同機構の平面図、図９（ｃ）は図９（ａ）中の「Ａ」部の拡大断面図である。図９に示すように、フローティング機構３０は、ブロック３１と、流路３２と、ピストンキャップ３３と、ピストン３４と、オイル注入口３５とを含む。ブロック３１に形成された流路３２には、オイル注入口３５からたとえばシリコーンオイルなどの流体が供給されている。ブロック３１に取付けられたピストンキャップ３３にピストン３４が嵌合する。ピストン３４は、流路３２に供給された流体の圧力により上方に付勢されている。ピストン３４は、ブロック３１上にマトリクス状に配置されている。流路３２に供給された流体は、すべての流路３２における流体の圧力が等しく（等圧に）なるように機能する。これにより、フローティング機構３０は、スライドプレート１５が傾いた場合においても下型１２Ｂの型面が上型１２Ａの型面に対して平行になるように補正している（図５参照）。
【００３９】
図１０は、成形型１１の構造例を示す。図１０に示すように、成形型１１の上型１１Ａと下型１１Ｂの間には、リリースフィルム４０と顆粒樹脂５０とが設けられる。上型１１Ａは、基板６０を保持するためのクランパ１１Ａ１と、フィルム押え１１Ａ２とを有する。以上については、成形型１２についても同様である。
【００４０】
なお、本実施の形態では、弾性機構２１，２２を下型１１Ｂ，１２Ｂに設ける例について説明したが、弾性機構２１，２２は上型１１Ａ，１２Ａに設けてもよい。また、フローティング機構３０は省略してもよいし、成形型１１，１２の両方に設けてもよい。
【００４１】
また、本発明の範囲は、ホールドフレーム１９に限らず、柱状のタイバーを四方に設けたプレス機構であってもよい。動力の伝動方式は、トグルリンク機構１７に限らずモータや油圧による直圧式（直動式）であってもよい。
【００４２】
また、本実施の形態では、インサート部材を樹脂材料で圧縮成形するためのモールド機構部１００について説明したが、本発明の範囲は樹脂封止に限定されるものではなく、封止後の反り矯正のために一対の金型で成形品を挟む装置や、トランスファ成形装置、射出成形装置にも本発明が使用される可能性がある。また、プリント基板の材料になる積層板を製造する際に使用される加熱プレス装置（ホットプレス装置）にも本発明が使用される可能性がある。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４４】
１１，１２，１１０，１２０  成形型、１１Ａ，１２Ａ，１１０Ａ，１２０Ａ  上型、１１Ａ１  クランパ、１１Ａ２  フィルム押え、１１Ｂ，１２Ｂ，１１０Ｂ，１２０Ｂ  下型、１３，１３０  上部固定盤、１４，１４０  中間プレート、１５，１５０  スライドプレート、１６，１６０  下部固定盤、１７，１７０  トグルリンク機構、１８，１８０  ボールねじ、１９  ホールドフレーム、２１，２２  弾性機構、２１Ａ  コイルスプリング、３０  フローティング機構、３１  ブロック、３２  流路、３３  ピストンキャップ、３４  ピストン、３５  オイル注入口、４０  リリースフィルム、５０  顆粒樹脂、６０  基板、１００，１０００  モールド機構部、１９０  ラックアンドピニオンギヤ、２００  インローダ、３００  アウトローダ、Ａ  モールディングユニット、Ｂ  インローダユニット、Ｃ  アウトローダユニット。
【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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