(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板支持手段と、この基板支持手段によって支持された基板の被印刷面に対して相対的に接離するスクリーンと、前記被印刷面に接近した前記スクリーンを挟んで前記被印刷面と対向するように配置されるスキージとを備え、このスキージが前記スクリーン上を摺動することにより前記被印刷面上に半田ペーストを印刷するようにしたスクリーン印刷機において、
前回の印刷時間を記憶する前回印刷時間記憶手段と、この前回印刷時間記憶手段により記憶された時間と現在の時間との差を算出する待機時間算出手段と、印刷開始時に前記待機時間算出手段により算出された時間をあらかじめ設定された上限値と比較し、この上限値よりも大きいか否かを判別する判別手段と、この判別手段により前記待機時間算出手段が算出した時間が前記上限値よりも大きいと判別された場合には初めの所定枚数の基板についてのみ前記スキージを複数回駆動して複数回の印刷処理を行う制御手段とを設けたことを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
往復移動する一対のスキージを備え、これらのスキージが一方の方向へ移動する際には一方のスキージが前記スクリーン上を摺動し、他方の方向へ移動する際には他方のスキージが前記スクリーン上を摺動することにより、前記一対のスキージの一回の往復移動で二回の印刷処理を行うようにしたものであり、前記制御手段は、前記判別手段により前記待機時間算出手段が算出した時間が前記上限値よりも大きいと判別された場合には初めの所定枚数の基板についてのみ前記一対のスキージを往復移動させて二回の印刷処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
水平方向に延びるＸ軸の方向に移動するための第１移動機構及び垂直方向に延びるＺ軸の方向に移動するための第２移動機構及び水平面内で回転するための回転機構を有する基板支持テーブルと、
前記基板支持テーブルの上方に配置され、前記基板支持テーブル上に載置された基板に光を照射する照明装置と、
前記基板支持テーブルの上方に配置され、水平方向に延びるＹ軸の方向に移動するための移動機構を有するスクリーン支持手段と、
前記基板支持テーブルと前記スクリーン支持手段の間に配置され、Ｘ軸及びＹ軸の方向に移動自在で、前記基板を撮像するカメラを有する第１撮像手段と、
前記スクリーン支持手段の上方に配置され、Ｘ軸及びＹ軸の方向に移動自在で、前記スクリーン支持手段に支持されたスクリーンを撮像するカメラを有する第２撮像手段と、
前記基板にスクリーン印刷を行う前に、前記第１撮像手段に前記基板を撮像させて前記基板の位置認識を行い、前記第２撮像手段に前記スクリーンを撮像させて前記スクリーンの位置認識を行い、得られた前記基板及び前記スクリーンの位置情報から前記基板と前記スクリーンの間の位置ずれ量を算出し、前記基板支持テーブルの第１移動機構及び回転機構、前記スクリーン支持手段の移動機構を駆動して前記基板と前記スクリーンの間の位置ずれを補正する制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクリーン印刷機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に半田ペーストを印刷するスクリーン印刷機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のスクリーン印刷機は、基板支持手段と、この基板支持手段によって支持された基板の被印刷面に対して相対的に接離するスクリーンと、基板の被印刷面に接近したスクリーンを挟んで被印刷面と対向するように配置されるスキージとを備えており、このスキージがスクリーン上を摺動することにより基板の被印刷面上に半田ペーストを印刷するように構成されている。印刷後の基板は、検査員の目視により、またはスクリーン印刷機に設けられた検査機構により、印刷された半田ペーストの良否（面積、位置等）が検査される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術の場合、印刷不良と判定された基板は、全て半田ペーストが拭き取られた後に再度スクリーン印刷機にかけられており、手間がかかると共に製造効率が良くないという問題点が有った。
【０００４】
また、印刷待機時間が長くなると半田ペーストの粘度が高くなり、印刷開始時に半田ペーストがスクリーンの開口部に充分に充填されにくくなるため、不良基板が発生し易くなり、不良基板の処理にかかる手間が増大すると共に製造効率が低下するという問題点も有った。
【０００５】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、不良基板の処理に伴う手間を低減すると共に製造効率を向上するように成したスクリーン印刷機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、請求項１の発明は、基板支持手段と、この基板支持手段によって支持された基板の被印刷面に対して相対的に接離するスクリーンと、前記被印刷面に接近した前記スクリーンを挟んで前記被印刷面と対向するように配置されるスキージとを備え、このスキージが前記スクリーン上を摺動することにより前記被印刷面上に半田ペーストを印刷するようにしたスクリーン印刷機において、前回の印刷時間を記憶する前回印刷時間記憶手段と、この前回印刷時間記憶手段により記憶された時間と現在の時間との差を算出する待機時間算出手段と、印刷開始時に前記待機時間算出手段により算出された時間をあらかじめ設定された上限値と比較し、この上限値よりも大きいか否かを判別する判別手段と、この判別手段により前記待機時間算出手段が算出した時間が前記上限値よりも大きいと判別された場合には初めの所定枚数の基板についてのみ前記スキージを複数回駆動して複数回の印刷処理を行う制御手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１のスクリーン印刷機が、往復移動する一対のスキージを備え、これらのスキージが一方の方向へ移動する際には一方のスキージが前記スクリーン上を摺動し、他方の方向へ移動する際には他方のスキージが前記スクリーン上を摺動することにより、前記一対のスキージの一回の往復移動で二回の印刷処理を行うようにしたものであり、前記制御手段は、前記判別手段により前記待機時間算出手段が算出した時間が前記上限値よりも大きいと判別された場合には初めの所定枚数の基板についてのみ前記一対のスキージを往復移動させて二回の印刷処理を行うようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１又は請求項２のスクリーン印刷機が、水平方向に延びるＸ軸の方向に移動するための第１移動機構及び垂直方向に延びるＺ軸の方向に移動するための第２移動機構及び水平面内で回転するための回転機構を有する基板支持テーブルと、前記基板支持テーブルの上方に配置され、前記基板支持テーブル上に載置された基板に光を照射する照明装置と、前記基板支持テーブルの上方に配置され、水平方向に延びるＹ軸の方向に移動するための移動機構を有するスクリーン支持手段と、前記基板支持テーブルと前記スクリーン支持手段の間に配置され、Ｘ軸及びＹ軸の方向に移動自在で、前記基板を撮像するカメラを有する第１撮像手段と、前記スクリーン支持手段の上方に配置され、Ｘ軸及びＹ軸の方向に移動自在で、前記スクリーン支持手段に支持されたスクリーンを撮像するカメラを有する第２撮像手段と、前記基板にスクリーン印刷を行う前に、前記第１撮像手段に前記基板を撮像させて前記基板の位置認識を行い、前記第２撮像手段に前記スクリーンを撮像させて前記スクリーンの位置認識を行い、得られた前記基板及び前記スクリーンの位置情報から前記基板と前記スクリーンの間の位置ずれ量を算出し、前記基板支持テーブルの第１移動機構及び回転機構、前記スクリーン支持手段の移動機構を駆動して前記基板と前記スクリーンの間の位置ずれを補正する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態であるスクリーン印刷機の要部の正面図、図２はスクリーン印刷機の右側面図、図３はスクリーン印刷機の要部の右側面図、図４はスクリーン印刷機に搭載された制御システムの概略構成を示すブロック図、図５はスクリーン印刷機の印刷処理手順の概略を示すフローチャートである。
【００１１】
図１に示すように、このスクリーン印刷機は、基台１上に設置された基板支持テーブル２と、この基板支持テーブル２の上方に配置されたスクリーン支持手段３と、基板支持テーブル２とスクリーン支持手段３の間に配置され、基板支持テーブル２によって支持された基板Ｐの被印刷面を撮像する第１撮像手段４と、スクリーン支持手段３の上方に配置され、スクリーン支持手段３に支持されたスクリーンＳを撮像する第２撮像手段５と、スクリーンＳの上方に配置された一対の印刷ヘッド６Ａ、６Ｂ（図３参照）と、基板Ｐを基板支持テーブル２上に供給する供給コンベヤ７と、基板Ｐを基板支持テーブル２上から排出する排出コンベヤ８と、第１及び第２撮像手段４、５で撮像した画像を映し出すディスプレイ９（図２参照）と、基板支持テーブル２、スクリーン支持手段３、第１及び第２撮像手段４、５、印刷ヘッド６Ａ、６Ｂ、供給コンベヤ７、排出コンベヤ８、ディスプレイ９等を制御する制御手段１０（図４参照）とを備えている。
【００１２】
基板支持テーブル２は、水平方向に延びるＸ軸の方向（図１参照）に移動するための第１移動機構１１と、この第１移動機構１１上に設けられ、水平面内で回転するための回転機構１２と、この回転機構１２上に設けられ、垂直方向に延びるＺ軸の方向に移動するための第２移動機構１３と、この第２移動機構１３上に設けられた基板支持プレート１４と、この基板支持プレート１４の上面に設けられ、基板ＰをＸ軸方向に搬送する搬送機構（不図示）とを備えている。なお、基板Ｐの被印刷面には二個の位置認識用マーク（不図示）が付されている。
【００１３】
スクリーン支持手段３は、スクリーンＳの下面の周縁部を支持するスクリーン支持枠１５と、スクリーン支持枠１５の上方に配置され、スクリーンＳをスクリーン支持枠１５に圧接するシリンダ１６、１６と、水平方向に延びるＹ軸の方向（図２参照）に移動するための移動機構１７とを備えている。なお、スクリーンＳの上面には二個の認識用マーク（不図示）が付されている。
【００１４】
第１撮像手段４は、カメラ１８と、このカメラ１８をＸ軸及びＹ軸方向に移動させる移動機構１９と、基板支持テーブル２上の基板Ｐに光を照射する照明装置２０（図４参照）とを備えている。また、第２撮像手段５は、カメラ２１と、このカメラ２１をＸ軸方向に移動させる移動機構２２と、基板支持テーブル２上の基板Ｐに光を照射する照明装置（不図示）とを備えており、カメラ２１は印刷ヘッド６Ａ、６Ｂの移動機構２４（後述）によってＹ軸方向に移動するようになっている。
【００１５】
図３に示すように、印刷ヘッド６Ａ、６ＢはＹ軸方向に間隔をおいて配置され、下端部にそれぞれスキージ２３Ａ、２３Ｂが取りつけられており、移動機構２４（図１参照）によって同時にＹ軸方向に移動すると共に垂直移動機構２５Ａ、２５Ｂによってそれぞれ個別にＺ軸方向に移動する。印刷ヘッド６Ａ、６Ｂが図３の左方向へ移動する際には右側の印刷ヘッド６Ａが下降してスキージ２３ＡがスクリーンＳ上を摺動し、図３の右方向へ移動する際には左側の印刷ヘッド６Ｂが下降してスキージ２３ＢがスクリーンＳ上を摺動する。したがって、印刷ヘッド６Ａ、６Ｂの一回の往復移動で二回の印刷処理が行われる。
【００１６】
供給コンベヤ７は、基板支持テーブル２を図１の左方向に移動させることによって基板支持テーブル２と連結され、この状態で供給コンベヤ７を駆動すると基板支持テーブル２の搬送機構が連動するようになっている。
【００１７】
排出コンベヤ８は、基板支持テーブル２を図１の右方向に移動させることによって基板支持テーブル２と連結され、この状態で排出コンベヤ８を駆動すると基板支持テーブル２の搬送機構が連動するようになっている。
【００１８】
スクリーン印刷機１の制御システムは、図４に示すように、第１撮像手段４、画像処理手段２６、判別手段２７、制御手段１０、前回印刷時間記憶手段２８、待機時間算出手段２９等によって構成され、画像処理手段２６、判別手段２７、制御手段１０、前回印刷時間記憶手段２８、待機時間算出手段２９は、マイクロコンピュータにより構成されている。
【００１９】
画像処理手段２６は、印刷後の基板Ｐの被印刷面に第１撮像手段４の照明装置２０によって光を照射しながら基板Ｐの被印刷面をカメラ１８で撮像することによって得られた平面画像を受信し、これにエッジ抽出処理を施す。半田ペーストは直径数十μｍの半田ボール群によって形成されているため、半田ペーストの領域に多数のエッジが抽出された画像（以下、エッジ情報画像と称する）が得られる。なお、半田レベラーや基板には半田ボール群が含まれていないため、これらの領域は上述したような多数のエッジが抽出された状態とはならない。
【００２０】
画像処理手段２６はこのエッジ情報画像に膨張処理及び圧縮処理を施して半田ペースト領域を塗り潰し、塗り潰された半田ペースト領域の画素を数えることにより半田ペースト領域の面積を算出し、さらに半田ペースト領域の位置も算出する。そして、判別手段２７は、画像処理手段２６により算出された半田ペースト領域の面積があらかじめ設定された下限値よりも小さいか否かを判別すると共に画像処理手段２６により算出された半田ペースト領域の位置があらかじめ設定された許容範囲内であるか否かを判別する。
【００２１】
前回印刷時間記憶手段２８は、前回行われた印刷の時間を記憶し、待機時間算出時間２９は、印刷開始時に前回印刷時間記憶手段２８に記憶された時間と現在の時間との差（以下、待機時間と称する）を算出する。そして、判別手段２７は、待機時間算出時間２９により算出された待機時間があらかじめ設定された上限値よりも大きいか否かも判別する。
【００２２】
なお、図３において、３０はハウジング、３１、３１はハウジング３０の前面及び背面に設けられた開口部（不図示）を開閉するためのガルウィング式の扉である。また、ハウジング３０の前面の上部には各種指示を入力するための操作入力部３２が設けられている。
【００２３】
次に、上記のように構成されたスクリーン印刷機１の動作を説明する。
まず、印刷に先立って、基板ＰとスクリーンＳの相対的な位置ずれが補正される。
【００２４】
基板Ｐを供給コンベヤ７上に載置すると、フォトセンサ（不図示）がこれを検知して基板ストッパ（不図示）が下降し、基板Ｐを搬送中に動かないように押さえる。次に、基板支持テーブル２が図１の左方向に移動し、供給コンベヤ７と連結される。そして、供給コンベヤ７が駆動され、これに基板支持テーブル２の搬送機構が連動して基板Ｐが基板支持テーブル２上に搬送され、所定位置に達すると供給コンベヤ７が停止する。そして、位置決め機構（不図示）によって基板Ｐが基板支持テーブル２上に位置決めされた後、基板支持テーブル２が右方向に移動して最初の位置（以下、原点位置と称する）に復帰する。
【００２５】
次に、第１撮像手段４のカメラ１８がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動して基板Ｐの被印刷面上の二個の認識マークを撮像し、その画像は制御手段１０の認識ボードに記憶される。そして、制御手段１０が、認識ボードに記憶された画像から各位置認識用マークの位置を認識し、この位置情報をメモリに記憶する。また、第２撮像手段５のカメラ２１がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動してスクリーンＳ上の二個の認識マークを撮像し、その画像は制御手段１０の認識ボードに記憶される。そして、制御手段１０は、認識ボードに記憶された画像から各位置認識用マークの位置を認識し、これらの位置情報をメモリに記憶された基板Ｐの位置認識用マークの位置情報と比較して基板ＰとスクリーンＳの相対的な位置ずれ量を算出する。
【００２６】
制御手段１０は、この位置ずれ量に基づいて基板支持テーブル２の移動機構１１、回転機構１２、スクリーン支持手段３の移動機構１７を駆動し、基板ＰとスクリーンＳの相対的な位置ずれを補正する。
【００２７】
次に、スクリーン印刷機１の印刷処理手順について説明する。
まず、印刷処理手順の概略について、図５に基づいて説明する。
前回印刷時間記憶手段２８には前回印刷が行われた際の時間（以下、前回印刷時間と称する）が記憶されており、印刷開始にあたって待機時間算出手段２９が待機時間を算出し（ステップ＃１０）、これを判別手段２７がメモリに記憶された上限値よりも大きいか否かを判別し（ステップ＃２０）、ＮＯの場合には制御手段１０が通常の印刷を実行し（ステップ＃３０）、ＹＥＳの場合には制御手段１０が初回の印刷についてのみ往復印刷を実行する（ステップ＃４０）。
【００２８】
印刷が終了すると前回印刷時間記憶手段２８に記憶された前回印刷時間が更新され（ステップ＃５０）、次いで、第１撮像手段４、画像処理手段２６、及び判別手段２７により、基板Ｐに印刷された半田ペーストの良否が判別される。即ち、半田ペーストの面積が判別手段２７に記憶された下限値よりも小さいか否か（小さい場合には不良）、半田ペーストの位置が判別手段２７に記憶された許容範囲内であるか否かの判別がなされる（ステップ＃６０）。
【００２９】
そして、制御手段１０はこの判別結果を読み込み（ステップ＃７０）、ＯＫである場合には、操作入力部３２から印刷処理の停止命令が入力されたか否かを読み込み（ステップ＃８０）、ＹＥＳの場合には印刷処理を終了し、ＮＯの場合にはステップ＃１０に戻って次の基板Ｐに印刷処理を行う。また、ステップ＃７０で半田ペーストの判別結果がＮＧである場合には、制御手段１０は、それが面積の不良であるか否かを読み込み（ステップ＃９０）、ＹＥＳの場合には基板Ｐに再印刷を実行し（ステップ＃１００）、その後、ステップ＃５０に戻り、ＮＯの場合には警報を発し（ステップ＃１１０）、印刷動作を停止する。
【００３０】
次に、スクリーン印刷機１の印刷処理手順をより詳細に説明する。
なお、ここでは、ステップ＃１０で待機時間が上限値よりも大きかった場合について説明する。
まず、第１撮像手段４のカメラ１８及び第２撮像手段５のカメラ２１がそれぞれ基板Ｐ及びスクリーンＳの上方から退避し、基板支持テーブル２が上昇し、基板Ｐが印刷位置に達すると停止する。そして、印刷ヘッド６Ａが下降し、半田ペースト供給手段（不図示）によってスクリーンＳ上に半田ペーストが供給され、スキージ２３ＡがスクリーンＳの上面に沿って摺動して基板Ｐ上に半田ペーストを印刷する。次いで、印刷ヘッド６Ｂが下降し、半田ペースト供給手段（不図示）によってスクリーンＳ上に半田ペーストが供給され、スキージ２３ＢがスクリーンＳの上面に沿って摺動して基板Ｐ上に再度半田ペーストを印刷する。
【００３１】
印刷が終了すると、前回印刷時間記憶手段２８に記憶された時間が更新され、基板支持テーブル２が原点位置に下降する。そして、第１撮像手段４のカメラ１８が基板Ｐの上方に移動し、照明装置２０が基板Ｐに光を照射し、カメラ１８が基板Ｐの被印刷面を撮像する。得られた基板Ｐの平面画像は画像処理手段２６に送られ、エッジ抽出処理が施される。上述したように半田ペーストは直径数十μｍの半田ボール群を含むため、多数のエッジが抽出されたエッジ情報画像が得られる。
【００３２】
次に、画像処理手段２６は、エッジ情報画像に対してあらかじめ設定された回数の膨張処理及び圧縮処理を施し、半田ペースト領域を塗り潰し、この画像をあらかじめ設定されたしきい値に基づいて二値化処理する。そして、画像処理手段２６は、半田ペースト領域の画素数を数えて半田ペースト領域の面積を算出し、さらに半田ペースト領域の位置を算出する。判別手段２７は、これらの数値とメモリに記憶されている数値とを比較し、半田ペーストの面積及び位置の良否を判別する。
【００３３】
判別結果がＯＫである場合には、基板支持テーブル２が右方向に移動し、基板Ｐを固定している位置決め機構が解除され、排出コンベヤ８が駆動され、これに基板支持テーブル２の搬送機構が連動して基板Ｐが排出コンベヤ８に向かって搬送され、基板Ｐが排出コンベヤ８上の所定の位置に達すると排出コンベヤ８が停止する。そして、基板支持テーブル２は原点位置に復帰すると共に排出コンベヤ８が駆動されて基板Ｐが次工程に搬送される。操作入力部３２から印刷処理の停止命令が入力されていない場合には、基板支持テーブル２が左方向に移動し、基板支持テーブル２上に次の基板Ｐが供給され、上記と同様の手順で基板Ｐに印刷が行われる。また、印刷処理の停止命令が入力されている場合には、動作が終了する。
【００３４】
なお、判別手段２７による半田ペーストの良否の判別結果が否である場合には、それが半田ペーストの面積であるか否かが読み込まれ、その場合には、第１撮像手段４のカメラ１８が基板Ｐ及びスクリーンＳの上方から退避し、基板支持テーブル２が上昇し、スキージ６ＡがスクリーンＳ上を摺動して基板Ｐに再印刷を行う。そして、前回印刷時間記憶手段２８に記憶された前回印刷時間が更新され、再び半田ペーストの良否判別が行われ、良品である場合には、上述したように、その基板Ｐが排出された後、印刷処理の停止命令の有無が読み込まれ、次の基板Ｐに印刷処理が行われるか、または印刷動作が終了する。
【００３５】
また、判別手段２７による判別結果が否で、それが半田ペーストの位置ずれである場合には、警報が発せられて印刷動作が停止する。そして、制御手段１０が基板支持テーブル２の第１移動機構１１、回転機構１２、スクリーン支持手段３の移動機構１７のモータを駆動して基板ＰとスクリーンＳの位置ずれを補正する。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。
【００３７】
例えば、上述した実施形態では、基板支持テーブル２が上下動して基板ＰがスクリーンＳに接離するようになっているが、スクリーンＳが上下動して基板ＰがスクリーンＳに接離するようにしてもよい。
【００３８】
また、上述した実施形態では、待機時間があらかじめ設定された上限値よりも大きい場合、最初の基板については二回の印刷処理を行い、その後の基板については、待機時間が上限値よりも大きくなければ一回の印刷処理を行うようにしているが、初めの数枚の基板について強制的に二回の印刷処理を行うようにしてもよい。また、待機時間が上限値よりも大きい場合に最初または初めの数枚の基板について強制的に行う印刷処理の回数は二回に限られるものではなく、三回以上であってもよい。
【００３９】
上述した以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、印刷開始時に待機時間があらかじめ設定された上限値よりも大きい場合には初めの所定枚数の基板についてのみ複数回の印刷工程が行われるため、不良基板数が低減する。したがって、不良基板の処理に伴う手間が低減すると共に製造効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態であるスクリーン印刷機１の要部の正面図。
【図２】  スクリーン印刷機１の右側面図。
【図３】  スクリーン印刷機１の要部の右側面図。
【図４】  スクリーン印刷機１に搭載された制御システムの概略構成を示すブロック図。
【図５】  スクリーン印刷機１の印刷処理手順の概略を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  スクリーン印刷機
２  基板支持テーブル（基板支持手段）
３  スクリーン支持手段
４  第１撮像手段（基板撮像手段）
５  第２撮像手段
１０  制御手段
１１  第１移動機構
１２  回転機構
１３  第２移動機構
１７  スクリーン支持手段３の移動機構
１８  第１撮像手段４のカメラ
２０  照明装置
２１  第２撮像手段５のカメラ
２３Ａ、２３Ｂ  スキージ
２６  画像処理手段
２７  判別手段
２８  前回印刷時間記憶手段
２９  待機時間算出時間
Ｐ  基板
Ｓ  スクリーン
【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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