(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性シートと、前記絶縁性シートに局所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた異方導電性シートの製造に用いる金型であって、
前記導電部のパターンに対応する磁極部を備え、
一つの前記導電部を形成するための一つの前記磁極部は複数の小磁極部を含む、異方導電性シートの製造用金型。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の小磁極部は複数の突起部を含む、異方導電性シートの製造用金型。
【請求項３】
請求項１又は２において、
一つの前記導電部を形成するための一つの前記磁極部は、
本体部と、
前記本体部上に位置する先端部と、
を備え、
前記複数の小磁極部は前記先端部にある、異方導電性シートの製造用金型。
【請求項４】
絶縁性シートと、前記絶縁性シートに局所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた異方導電性シートの製造装置であって、
金型及び磁力線発生手段を備え、
前記金型は、成形表面を有し、かつ磁極部を含む第１及び第２の基板を備え、
前記第１の基板の前記磁極部のパターン及び前記第２の基板の前記磁極部のパターンのうち、少なくとも一方は前記導電部のパターンに対応しており、
一つの前記導電部を形成するための一つの前記磁極部は複数の小磁極部を含み、
前記第１の基板の前記成形表面と前記第２の基板の前記成形表面とによって、
成形空間が形成され、
前記成形空間には、成形条件下で流動可能な硬化性材料に導電性強磁性体粒子を分散した成形材料が配置され、
前記磁力線発生手段により、前記成形空間に磁界が加えられることにより、前記第１の基板の前記磁極部と前記第２の基板の前記磁極部との間に、前記導電性強磁性体粒子が局在化される、異方導電性シートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異方導電性シートの製造用金型及び異方導電性シートの製造装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
異方導電性シートは、ＩＣおよびプリント回路基板の検査治具、あるいは実装用ＩＣソケットおよびプリント回路基板用コネクタ、あるいはその周辺部におけるＩＣカード用コネクタなど、特に微細な多点電気接続を達成するために用いられる。
【０００３】
従来、前述のような技術分野に用いられている異方導電性シートは、厚さ方向にのみ導電性を有するもの、または、加圧されたときに厚さ方向にのみ導電性を示す多数の加圧導電性導電部を有するものであり、種々の構造のものが、例えば、特公昭５６−４８９５１号公報、特開昭５１−９３３９３号公報、特開昭５３−１４７７７２号公報、特開昭５４−１４６８７３号公報、特開平７−１０５７４１号公報、米国特許第４，２９２，２６１号公報などにより、知られている。
【０００４】
以下に、従来の異方導電性シートの構造の概略を説明する。図１２及び図１３に示すように、異方導電性シート２００を表面から見ると、例えば、シリコーンゴムからなる厚さ１ｍｍ程度の絶縁性シート２０２に、多数の導電部２０４が島状にあるいは帯状に形成されている。導電部２０４は、導電性強磁性粒子（例えば、ニッケル粒子）が異方導電性シート２００の厚さ方向に連続して連なった粒子列が複数個集合して形成されたものである。この異方導電性シート２００は、厚さ方向には導電性を有するが、面方向には導電性を有しないので、異方導電性シートと呼称されている。
【０００５】
なお、異方導電性シートには、シート材料のゴム弾性による加圧導電性を利用したものと、単に良導電性を利用するものとがあるが、基本構成は同じであり、本発明においても一方に限定するものではない。
【０００６】
以上に説明した異方導電性シートの製造技術は、特開昭５４−１４６８７３号公報に記載されている。異方導電性シートに関する特許はその後も公開されているが、製造技術の基本的なことは、特開昭５４−１４６８７３号公報を越えるものではなかった。
【０００７】
なお、前記の例では、異方導電性シートにおける導電部２０４と絶縁性シート２０２とが同じ水平面に形成されたものであるが、特開平７−１０５７４１号に記載されたもの、すなわち、異方導電性シートの導電部が絶縁部の面から凸状に少し盛り上がった形状であってもよい。また、凹状にへこんだ形状であってもよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように異方導電性シート２００は弾性を有する。しかし、導電部２０４においては導電性強磁性粒子が密に、ほぼ均一に集合しているので、絶縁性シート２０２に比べ弾性が劣る。よって、導電部２０４と電極とを接触させる際に、導電部２０４に作用する応力が大きいと、導電部２０４が破壊することがあった。また、繰り返し応力が導電部２０４に作用すると、応力が小さくても、導電部２０４が破壊することがあった。
【０００９】
本発明はかかる従来の問題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、導電部に応力が作用しても導電部が破壊しにくい構造をした異方導電性シートの製造用金型及び異方導電性シートの製造装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る異方導電性シート製造用金型は、絶縁性シートと、絶縁性シートに局所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた異方導電性シートの製造に用いる金型であって、導電部のパターンに対応する磁極部を備える。一つの導電部を形成するための一つの磁極部は複数の小磁極部を含む。本発明に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部において、一つの導電部を形成するための一つの磁極部は複数の小磁極部を含む。このため、導電部には局所的に、かつ複数の導電領域が形成される。本発明に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部において、複数の小磁極部は複数の突起部を含む、のが好ましい。また、本発明に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部において、一つの導電部を形成するための一つの磁極部は、本体部と、本体部上に位置する先端部と、を備え、上記複数の小磁極部は先端部にある、のが好ましい。
【００１５】
本発明に係る異方導電性シート製造装置は、絶縁性シートと、絶縁性シートに局所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた異方導電性シートの製造装置であって、金型及び磁力線発生手段を備える。金型は、成形表面を有し、かつ磁極部を含む第１及び第２の基板を備える。第１の基板の磁極部のパターン及び第２の基板の磁極部のパターンのうち、少なくとも一方は導電部のパターンに対応している。一つの導電部を形成するための一つの磁極部は複数の小磁極部を含む。第１の基板の成形表面と第２の基板の成形表面とによって、成形空間が形成される。成形空間には、成形条件下で流動可能な硬化性材料に導電性強磁性体粒子を分散した成形材料が配置される。磁力線発生手段により、成形空間に磁界が加えられることにより、第１の基板の磁極部と第２の基板の磁極部との間に、導電性強磁性体粒子が局在化される。本発明に係る異方導電性シート製造装置によれば、導電部に局所的に、かつ複数の導電領域を有する異方導電性シートを作製することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［異方導電性シート製造用金型の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の断面図である。異方導電性シート製造用金型８４は、上金型８６及び下金型８８を備えている。上金型８６と下金型８８とは、互いに対向して配置されている。上金型８６は、基板７０、第１非磁性体部７２、第２非磁性体部７６及び磁極部７８を備えている。磁極部７８は本体部７４と先端部８０とから構成される。各磁極部７８は、一つの導電部を形成するための磁極部である。よって、本実施の形態では、一つの導電部を形成するための磁極部は四つある。本体部７４は基板７０上に形成されている。本体部７４は導電部のパターンに対応したパターンである。本体部７４間には第１非磁性体部７２が形成されている。本体部７４上には先端部８０が形成されている。先端部８０は複数の小磁極部を含む。先端部８０間には第２非磁性体部７６が形成されている。先端部８０と第２非磁性体部７６とで成形表面７１を構成する。磁極部７８は、金属の切削加工、エッチングプロセス、メッキプロセス、真空成膜プロセス等により形成することができる。
【００１７】
下金型８８は上金型８６と同様の構成であり、基板７０、第１非磁性体部７２、第２非磁性体部７６及び磁極部７８を備えている。上金型８６及び下金型８８の周囲にはスペーサ９０が配置されている。上金型８６、下金型８８及びスペーサ９０により成形空間９２が規定されている。
【００１８】
なお、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型において、上金型８６及び下金型８８の磁極部７８のパターンは、導電部のパターンに対応している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、一方の型の磁極部のパターンが導電部のパターンに対応し、他方の型は、磁極部と非磁性体部（第１非磁性体部７２及び第２非磁性体部７６）とに分けずに、磁性体部のみとしてもよい。
【００１９】
また、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型において、磁極部７８は本体部７４と先端部８０とからなる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、先端部８０を設けずに、本体部７４自体を複数の小磁極部としてもよい。
【００２０】
また、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型において、先端部８０は三つの小磁極部を有する。しかしながら、本発明はこれに限定されず、小磁極部が複数有すればよい。
【００２１】
また、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型において、一つの導電部を形成するための磁極部７８は複数（四つ）ある。しかしながら、本発明はこれに限定されず、一つでもよい。
【００２２】
［異方導電性シート製造用金型の磁極部の形状の説明］
磁極部の形状としては、様々な態様が考えられる。図９は、磁極部７８の一例の平面図である。円形状をした先端部８０が本体部７４上に縦横規則的に配置されている。図１０は、磁極部７８の他の例の平面図である。楕円状をした先端部８０が本体部７４上に放射状に配置されている。図１１は、磁極部７８のさらに他の例の平面図である。先端部８０が本体部７４上に同心円状に配置されている。なお、導電部に作用する応力を吸収できるように導電領域と弾性領域とが形成されるならば、磁極部の形状はこれら以外の形状でもよい。
【００２３】
［異方導電性シート製造用金型の材料の説明］
本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の材料について説明する。基板７０の材料としては、磁極部７８を保持できるものであれば、特に制限はなく、例えば、強磁性体である鉄、ニッケル、コバルト及びこれらの合金、フェライト等の磁性体でもよいし、真ちゅう、アルミニウム、耐熱性樹脂（ポリイミド等）等の非磁性体であってよい。磁極部７８の材料としては、強磁性体である鉄、ニッケル、コバルト及びこれらの合金、フェライト等がある。磁極部７８の本体部７４と先端部８０とは、同じ材料でもよいし、異なる磁性材料でもよい。第１非磁性体部７２及び第２非磁性体部７６の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂、これらの樹脂に非磁性体の耐熱性充填材を配合したもの、銅、アルミニウム、ステンレス等の非磁性の金属があげられる。第１非磁性体部７２と第２非磁性体部７６とは同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。
【００２４】
［異方導電性シートの説明］
図８は、本発明の実施の形態に係る異方導電性シートの断面模式図である。異方導電性シート１１０は、絶縁性シート１０８間に導電部１０６が配置されている。異方導電性シート１１０の厚みは、０.０５〜１０ｍｍ、好ましくは、０.１〜２ｍｍである。導電部１０６の最小直径は、１０ｍｍ未満である。導電部１０６は三本の柱状の導電領域１１２を含む。導電領域１１２には導電性強磁性粒子が高密度で、かつ均一に集合している。導電領域１１２間には弾性領域１１４がある。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る異方導電性シートにおいて、導電領域１１２間には弾性領域１１４がある。このため、導電部１０６に応力が作用した際、弾性領域１１４が応力を吸収するので、導電部１０６は破壊しにくくなる。導電部１０６に繰り返し応力が作用した場合も同様に、弾性領域１１４が応力を吸収するので、導電部１０６の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
導電部１０６と接触させられる電極が半田ボール等の比較的軟らかい電極の場合、導電部１０６が比較的硬いと、応力により電極が破壊することがあった。本実施の形態によれば、導電部１０６には応力を吸収する弾性領域１１４があるので、導電部１０６と接触させられる電極の破壊を防ぐことも可能となる。
【００２７】
なお、図８において、弾性領域１１４には導電性強磁性粒子がない。しかしながら、導電領域１１２には導電性強磁性粒子が比較的高密度に集合し、弾性領域１１４には導電性強磁性粒子が比較的低密度に集合した状態でもよい。
【００２８】
また、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート１１０は、複数の導電部１０６でパターンを形成している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、一つの導電部でパターンを形成してもよい。
【００２９】
［絶縁性シートの材料の説明］
絶縁性シート１０８の材料は、異方導電性シート製造時の磁場を掛けるときに流動性を有し、その後、硬化する性質を有する電気絶縁性の高分子材料が使用される。すなわち、異方導電性シートの製造時において、導電性強磁性粒子が金型磁極部に集合することが可能な程度に流動性を有し、その後、硬化して導電性強磁性粒子を固定するものである。
【００３０】
このような材料として、シリコーンゴム、エチレンプロピレン系ゴム、ウレタン系ゴム、フッ素系ゴム、ポリエステル系ゴム、スチレンブタジェン系ゴム、スチレンブタジェンブロック共重合体ゴム、スチレンイソプロピレンブロック共重合体ゴム、軟質エポキシ樹脂などがある。これらは異方導電性シート製造時の温度において液状または流動性を有することが必要である。好ましくは、例えば、熱硬化型のシリコーンゴムのように、常温で液状であり、加熱により硬化して固形ゴムになるものである。常温で固体であっても、異方導電性シート製造時に流動性となり、異方導電性シート製造後は固体となるもの、例えば、軟質液状エポキシ樹脂、熱可塑性エラストマー、熱可塑性軟質樹脂なども用いられる。なお、異方導電性シート製造後は、架橋構造を有するものが耐熱性、耐久性等において好ましい。
【００３１】
これらは、異方導電性シートの状態において、固体であるが、ゴム弾性を有するものが好ましい。異方導電性シートの用途によっては、弾性が小さいものであってもよい。また、異方導電性シートの用途によっては、接着性あるいは粘着性を有する材料であってもよい。これらの高分子材料は、前記の例示に限定されるものではなく、異方導電性シートとして用いられることが従来から知られているもの、あるいは、前記材料と同等ないし類似の機能を有する材料であれば特に限定されるものではない。
【００３２】
［導電性強磁性粒子の説明］
導電性強磁性粒子は、粒子として強磁性を有し、かつ少なくとも表面が導電性を有するものである。すなわち、単体の強磁性金属であっても複合粒子、すなわち混合物粒子であっても、金属で被覆された有機または無機材料からなる被覆粒子であってもよい。
【００３３】
このような導電性強磁性粒子として、例えば、ニッケル、鉄、コバルト等の強磁性を示す金属の粒子もしくはこれらを含む合金の粒子、またはこれらの粒子に、金、銀、銅、錫、パラジウム、ロジウム等をメッキ等により被覆したもの、非磁性金属粒子もしくはガラスビーズ等の無機質粒子またはポリマー粒子に、鉄、ニッケル、コバルト等の導電性強磁性金属のメッキを施したもの等を挙げることができる。製造コストの低減化を図る観点からは、特に、ニッケル、鉄、または、これらの合金の粒子が好ましく、また導通抵抗が小さいことの電気的特性を利用するソケット、コネクタ等の用途で金メッキされた粒子を好ましく用いることができる。さらに、導電性強磁性粒子としては、鉄等のウィスカー（ひげ結晶）、短繊維状の強磁性金属も用いられる。
【００３４】
なお、本発明の実施の形態の異方導電性シートは、それ自体単独の製品として製造され、単独で取り扱われるものを主に対象としている。しかしながら、上記異方導電性シートの構成は、例えば、特開平４−１５１８８９号公報に記載されているような、回路基板と、該回路基板のリード電極領域の表面上に一体的に形成された異方導電性コネクター層とからなる回路基板装置に容易に適用することができ、本発明の実施例の製造方法もまた、該公報に記載の回路基板装置の製造方法に容易に適用することができる。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３６】
導電性強磁性粒子からなる直径が約０.３５ｍｍφの円柱状導電部を０.５ｍｍピッチで正方格子状に１００００個（１００×１００）配列した厚さ０.４ｍｍの異方導電性シートを作製した。
【００３７】
［異方導電性シート製造用金型の作製の説明］
異方導電性シート製造用金型の上金型を以下のようにして作製した。図２に示すように、厚さ５ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの鉄製平板からなる基板７０上に、厚さ０.１１６ｍｍのネガタイプのホトレジストをラミネートした。次に、０.３５ｍｍφの遮光部が０.５ｍｍピッチで縦横それぞれ１００個（よって、遮光部は１００００個ある）配列されたホトマスクを用いて、上方からホトレジストを露光した。そして、ホトレジストを現像し、ホトレジストのパターンを得た。このパターンが第１非磁性体部７２となる。
【００３８】
図３に示すように、基板７０上に、ニッケルメッキを施し、第１非磁性体部７２間にニッケル層を形成した。このニッケル層が磁極部の本体部７４となる。本体部７４と第１非磁性体部７２とを研磨し、平坦化した。これにより、高さが０.１ｍｍの第１非磁性体部７２及び高さが０.１ｍｍ、直径Ｄが０.３５ｍｍの本体部７４にした。
【００３９】
図４に示すように、基板７０上に、厚さ０.０５８ｍｍのネガタイプのホトレジストをラミネートした。次に、各本体部７４上において、０.１３５ｍｍピッチで縦横それぞれ３個の遮光部（遮光部の直径は０.０８ｍｍφ）が配列されたホトマスクを用いて、上方からホトレジストを露光した。そして、ホトレジストを現像し、ホトレジストのパターンを得た。このパターンが第２非磁性体部７６となる。
【００４０】
図５に示すように、基板７０上に、ニッケルメッキを施し、第２非磁性体部７６間にニッケル層を形成した。このニッケル層が磁極部の先端部８０となる。先端部８０と第２非磁性体部７６とを研磨し、平坦化した。これにより、高さが０.０５ｍｍの第２非磁性体部７６及び先端部８０にした。各先端部８０は平面的にみると、本体部７４上に縦横それぞれ三個の小磁極部（合計９個）を有する。小磁極部の直径ｄは０.０８ｍｍφ、ピッチｐは０.１３５ｍｍである。以上の工程により異方導電性シート製造用金型の上金型が完成した。異方導電性シート製造用金型の上金型の作製方法と同じ方法を用いて、下金型を作製した。
【００４１】
次に、厚さ０.４ｍｍ、外形１００ｍｍ、内形５５ｍｍの非磁性ステンレスの枠（枠の外形及び内形は正方形である。）一枚をスペーサとして準備した。スペーサは、上金型と下金型との間に挟まれ、成形空間を規定する。そして、上金型、下金型及びスペーサに、相互間の正確な位置合わせができるように、位置合わせピン用の直径４ｍｍの穴を四隅に形成した。
【００４２】
そして、上金型、下金型及びスペーサとで、図１に示す異方導電性シート製造用金型８４を組み立てた。
【００４３】
［異方導電性シートの作製の説明］
異方導電性シートを以下のようにして作製した。導電性強磁性粒子（平均粒径３２μｍで金メッキが施されたニッケル粒子）を、熱硬化型シリコーンゴムに、重量比１.２の割合で混合し、導電性強磁性粒子を均一に分散させ、流動性成形材料を調製した。図１に示す異方導電性シート製造用金型８４の成形空間９２に、この流動性成形材料を充填した。そして、図６に示す異方導電性シート製造装置９４に、異方導電性シート製造用金型８４を配置した。１０４は、導電性強磁性粒子を示してる。
【００４４】
ここで、異方導電性シート製造装置９４について説明する。異方導電性シート製造装置９４は、磁力発生部９６とヒータ部９８とから構成される。磁力発生部９６は、電磁石により磁力を発生させる。磁力発生部９６は、互いに対向して配置されている一対の平板状の磁極部１００を備えている。ヒータ部９８は板状をしており、磁極部１００上に配置されている。ヒータ部９８と磁極部１００との間には、断熱層１０２がある。断熱層１０２により、ヒータ部９８から発生した熱が磁力発生部９６に伝導するのを防いでいる。金型８４は、ヒータ部９８と密着するように、異方導電性シート製造装置９４に配置されている。
【００４５】
異方導電性シートの作製の説明に戻る。図７に示すように、（１）磁力発生部９６の電磁石を励磁させ、磁力発生部９６から磁力を発生させた。これにより、互いに対向している磁極部７８間に磁場が発生し、この磁場に導電性強磁性粒子を局在させた。条件は、互いに対向している磁極部７８間の励磁磁場強度を平均約０.７Ｔ、金型８４の温度を室温、時間を１０分にした。先端部８０は９個の小磁極部からなる。よって、９本の導電性強磁性粒子の柱ができている（図７の断面図では３本）。次に（２）ヒータ部９８により流動性成形材料を加熱硬化させ、導電部１０６及び絶縁性シート１０８を形成する（すなわち、異方導電性シートを形成する）。条件は、磁極部７８間の励磁磁場強度を平均約０.７Ｔ、金型の温度を１００℃、時間を３０分にした。そして（３）磁力発生部９６の励磁を零磁場まで下げてから、異方導電性シート製造装置９４から金型８４を取り出した。金型８４の温度が約７０℃まで下がった時点で金型８４を開き、異方導電性シート１１０（図８）を取り出した。なお、（１）〜（３）の工程は、流動性成形材料の粘性及び硬化時間、導電性強磁性粒子の材質、形状及び大きさ、金型磁極部の形状及び大きさ、成形される異方導電性シートの厚さ等、多くの要因に依存する。以上により、図８に示すような厚みが０.４ｍｍの異方導電性シートが完成した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の製造工程を説明するために第１工程図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の製造工程を説明するために第２工程図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の製造工程を説明するために第３工程図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の製造工程を説明するために第４工程図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る異方導電性シートの製造工程を説明するために第１工程図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る異方導電性シートの製造工程を説明するために第２工程図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る異方導電性シートの断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部の一例の平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部の他の例の平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部のさらに他の例の平面図である。
【図１２】従来の異方導電性シートの一例の斜視図である。
【図１３】従来の異方導電性シートの他の例の斜視図である。
【符号の説明】
７０  基板
７１  成形表面
７２  第１非磁性体部
７４  本体部
７６  第２非磁性体部
７８  磁極部
８０  先端部
８４  異方導電性シート製造用金型
８６  上金型
８８  下金型
９０  スペーサ
９２  成形空間
１０４  導電性強磁性粒子
１０６  導電部
１０８  絶縁性シート
１１０  異方導電性シート
１１２  導電領域
１１４  弾性領域
【図１】
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【図２】
0004123316.tif 000003
【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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