(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転スピンドルと、該回転スピンドルの先端に装着され工具装着部を備えた固定フランジと、該固定フランジの工具装着部に嵌合する装着穴を有する環状の切削工具と、該切削工具を該固定フランジとで挟持する挟持フランジとを有するスピンドルユニットを具備する切削装置において、
該工具装着部に環状のバネ部材を嵌合し、該バネ部材の外周に該切削工具の該装着穴を嵌合せしめ、
該環状のバネ部材は、該固定フランジの工具装着部に嵌合する内周面を備えた環状の基部と、該基部の片側縁から径方向外側に設けられた複数個のバネ部とからなり、
該バネ部は、基部の片側縁から径方向外側に延びる支持部と、該支持部の外側端から基部と平行に折り曲げ形成された装着部を具備している、
ことを特徴とする切削装置の切削工具取付け機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイシング装置等の精密切削装置の切削工具取付け機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造においおては、略円盤状の半導体ウエーハの表面が格子状に配列されたストリートといわれる切断ラインによって複数個の矩形領域に区画されており、この矩形領域の各々に所定の回路パターンが施される。このようにして各々回路パターンが施された複数個の矩形領域が個々に切断分離されて、所謂半導体チップを形成する。半導体ウエーハの切断は、一般にダイシング装置とよばれる精密切削装置によって施される。
【０００３】
上述した切削装置は、回転スピンドルと、該回転スピンドルの先端に装着され外周に工具装着部を有する固定フランジと、該固定フランジの工具装着部に嵌合する装着穴を有する環状の切削工具と、該切削工具を上記固定フランジとで挟持する挟持フランジとを有するスピンドルユニットを具備しており、切削工具が高速回転（例えば３００００ｒｐｍ）で回転して被加工物を切断する。特に、半導体ウエーハを切断する場合においては、半導体ウエーハ上に形成された幅５０μｍ程度の切断ラインに厚さが１５μｍ程度の切削工具を構成する砥石ブレードを位置付けて高精度に切削する必要があり、このためにはブレードの振動は避けなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
而して、回転スピンドルに装着される切削工具の着脱を容易にするためには、回転スピンドルに取り付けられる固定フランジの工具装着部とブレードの装着穴との間に数μ程度の僅かな隙間を設ける必要がある。このため、回転スピンドルの回転中心と切削工具の回転中心とが合致せずに偏芯して装着された場合には、回転バランスがとれず、回転スピンドルおよびブレードが高速回転することによって振動が発生する。この振動により切削工具を構成する砥石ブレードによって切削される切削溝の両側に多くのピッチングが発生し、高精度に切削することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、回転スピンドルに取り付けられる固定フランジの工具装着部に回転中心を一致させて切削工具を装着することができる切削装置の切削工具取付け機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、回転スピンドルと、該回転スピンドルの先端に装着され工具装着部を備えた固定フランジと、該固定フランジの工具装着部に嵌合する装着穴を有する環状の切削工具と、該切削工具を該固定フランジとで挟持する挟持フランジとを有するスピンドルユニットを具備する切削装置において、
該工具装着部に環状のバネ部材を嵌合し、該バネ部材の外周に該切削工具の該装着穴を嵌合せしめ、
該環状のバネ部材は、該固定フランジの工具装着部に嵌合する内周面を備えた環状の基部と、該基部の片側縁から径方向外側に設けられた複数個のバネ部とからなり、
該バネ部は、基部の片側縁から径方向外側に延びる支持部と、該支持部の外側端から基部と平行に折り曲げ形成された装着部を具備している、
ことを特徴とする切削装置の切削工具取付け機構が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された切削装置の切削工具取付け機構の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１には、本発明に従って構成された切削工具取付け機構を装備した切削装置であるダイシング装置の斜視図が示されている。
図１に示されたダイシング装置は、略直方体状の装置ハウジング１０を具備している。この装置ハウジング１０内には、図２に示す静止基台２と、該静止基台２に切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に割り出し方向である矢印Ｙで示す方向（切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に垂直な方向）に移動可能に配設されたスピンドル支持機構４と、該スピンドル支持機構４に切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたスピンドルユニット５が配設されている。
【００１０】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に配設され複数個の取付けボルト３ａによって固定された支持台３１と、該支持台３１上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された２本の案内レール３２、３２と、該案内レール３２、３２上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されたチャックテーブル３３を具備している。このチャックテーブル３３は、案内レール３２、３２上に移動可能に配設された吸着チャック支持台３３１と、該吸着チャック支持台３３１上に装着された吸着チャック３３２を具備しており、該吸着チャック３３２上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。なお、チャックテーブル機構３は、チャックテーブル３３を２本の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための駆動手段３４を具備している。駆動手段３４は、上記２本の案内レール３２と３２の間に平行に配設された雄ネジロッド３４１と、該雄ネジロッド３４１を回転駆動するためのパルスモータ３４２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３４１は、その一端が上記支持台３１に固定された軸受ブロック３４３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３４２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３４１は、チャックテーブル３３を構成する吸着チャック支持台３３１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３４２によって雄ネジロッド３４１を正転および逆転駆動することにより、チャックテーブル３３は案内レール３２、３２に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１１】
上記スピンドル支持機構４は、静止基台２上に配設され複数個の取付けボルト４ａによって固定された支持台４１と、該支持台４１上に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に配設された２本の案内レール４２、４２と、該案内レール４２、４２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４３を具備している。この可動支持基台４３は、案内レール４２、４２上に移動可能に配設された移動支持部４３１と、該移動支持部４３１に取り付けられたスピンドル装着部４３２とからなっている。スピンドル装着部４３２には取付けブラケット４３３が固定されており、この取付けブラケット４３３を複数個の取付けボルト４０ａによって移動支持部４３１に締結することにより、スピンドル装着部４３２は移動支持部４３１に取り付けられる。また、スピンドル装着部４３２は、上記取付けブラケット４３３を装着した面と反対側の面に矢印Ｚで示す方向に延びる２本の案内レール４３２ａ、４３２ａが平行に設けられている。なお、スピンドル支持機構４は、可動支持基台４３を２本の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための駆動手段４４を具備している。駆動手段４４は、上記２本の案内レール４２、４２の間に平行に配設された雄ネジロッド４４１と、該雄ねじロッド４４１を回転駆動するためのパルスモータ４４２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４４１は、その一端が上記支持台４１に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４４２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４４１は、可動支持基台４３を構成する移動支持部４３１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ４４２によって雄ネジロッド４４１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４３は案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動せしめられる。
【００１２】
上記スピンドルユニット５は、移動基台５１と、該移動基台５１に複数個の取付けボルト５ａによって固定されたスピンドルホルダ５２と、該スピンドルホルダ５２に取り付けられたスピンドルハウジング５３を具備している。移動基台５１は、上記スピンドル支持機構４のスピンドル装着部４３２に設けられた２本の案内レール４３２ａ、４３２ａに摺動可能に嵌合する２本の被案内レール５１ａ、５１ａが設けられており、この被案内レール５１ａ、５１ａを上記案内レール４３２ａ、４３２ａに嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。上記スピンドルハウジング５３の先端部には、切削工具５４が回転自在に装着されている。そして、スピンドルハウジング５３内には、切削工具５４を回転駆動するための図示しない回転駆動機構が配設されている。この回転駆動機構を構成する回転スピンドルと切断ブレード５４およびこれらの取付け機構については、後で詳細に説明する。なお、スピンドルユニット５は、移動基台５１を２本の案内レール４３２ａ、４３２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための駆動手段５５を具備している。駆動手段５５は、上記駆動手段３４および４４と同様に案内レール４３２ａ、４３２ａの間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５５２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５５２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、スピンドルユニット５を案内レール４３２ａ、４３２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００１３】
図示のダイシング装置は、図１に示すように被加工物である半導体ウエーハ１１をストックするカセット１２と、被加工物排出手段１３と、被加工物搬送手段１４と、洗浄手段１５と、洗浄搬送手段１６、および顕微鏡やＣＣＤカメラ等で構成されるアライメント手段１７を具備している。なお、半導体ウエーハ１１は、フレーム１１１にテープ１１２によって装着されており、フレーム１１１に装着された状態で上記カセット１２に収容される。また、カセット１２は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル１２０上に載置される。次に、上述したダイシング装置の加工処理動作について簡単に説明する。
カセット１２の所定位置に収容されたフレーム１１１に装着された状態の半導体ウエーハ１１（以下、フレーム１１１に装着された状態の半導体ウエーハ１１を単に半導体ウエーハ１１という）は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル１２０が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段１３が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ１１を被加工物載置領域１８に搬出する。被加工物載置領域１８に搬出された半導体ウエーハ１１は、被加工物搬送手段１４の旋回動作によって上記チャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３３の吸着チャック３３２上に搬送され、該吸着チャック３３２に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブル３３は、案内レール３２、３２に沿ってアライメント手段１７の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３３がアライメント手段１７の直下に位置付けられると、アライメント手段１７によって半導体ウエーハ１１に形成されている切断ラインが検出され、精密位置合わせ作業が行われる。その後、半導体ウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブル３３を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動することにより、チャックテーブル３３に保持された半導体ウエーハ１１は切削工具５４により所定の切断ラインに沿って切断される。即ち、切削工具５４は割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されて位置決めされたスピンドルユニット５に装着され、回転駆動されているので、チャックテーブル３３を切削工具５４の下側に沿って切削送り方向に移動することにより、チャックテーブル３３に保持された半導体ウエーハ１１は切削工具５４により所定の切断ラインに沿って切断され、半導体チップに分割される。分割された半導体チップは、テープ１１２の作用によってバラバラにはならず、フレーム１１１に装着された半導体ウエーハ１１の状態が維持されている。このようにして半導体ウエーハ１１の切断が終了した後、半導体ウエーハ１１を保持したチャックテーブル３３は、最初に半導体ウエーハ１１を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ１１の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ１１は、洗浄搬送手段１６によって洗浄手段１５に搬送され、ここで洗浄される。このようにして洗浄された半導体ウエーハ１１は、被加工物搬送手段１４によって被加工物載置領域１８に搬出される。そして、半導体ウエーハ１１は、被加工物搬出手段１３によってカセット１２の所定位置に収納される。
【００１４】
次に、スピンドルユニット５を構成する回転スピンドルと切削工具５４およびこれらの取付機構の一実施形態について、図３乃至図７を参照して説明する。
図３には回転スピンドル５６に切削工具５４が装着された斜視図が示されており、図４には回転スピンドル５６に締め付けナット５８によって取り付けられた固定フランジ５７と切削工具５４および挟持フランジ５９が分解して示されており、更に図５には回転スピンドル５６に取り付けられる固定フランジ５７を構成する第１の固定フランジ５７１および第２の固定フランジ５７２と該固定フランジ５７に装着される環状のバネ部材６０と締め付けナット５８が分解して示されている。
図示の回転スピンドル５６は、図５に示すように先端部に後述する固定フランジ５７を取り付ける取付部５６０を備えている。この取付部５６０は、フランジ部５６１とテーパー部５６２および円筒状の締め付け部５６３を備えている。締め付け部５６３の先端部外周面には雄ネジ５６３ａが形成されており、先端面には回転止め工具を嵌合する工具嵌合凹部５６３ｂが設けられている。このように構成された取付部５６０に固定フランジ５７が取り付けられる。
【００１５】
図示の実施形態における固定フランジ５７は、図５に示すように第１の固定フランジ５７１と第２の固定フランジ５７２とからなっている。第１の固定フランジ５７１は環状に形成されており、その中心部には上記取付部５６０のテーパー部５６２に嵌合する嵌合穴５７１ａが形成されている。なお、嵌合穴５７１ａは、取付部５６０に嵌合しフランジ部５６１に当接した状態でテーパー部５６２の外周面に密着するように構成されている。第２の固定フランジ５７２は段付き円筒状に形成されており、上記第１の固定フランジ５７１と対向する側には小径の工具装着部５７３が設けられている。この第２の固定フランジ５７２の第１の固定フランジ５７１と反対側に形成された大径の締め付け部５７４には、雄ネジ５７４ａが形成されている。また、第２の固定フランジ５７２の中心部には、上記上記取付部５６０のテーパー部５６２に嵌合する嵌合穴５７２ａが形成されている。なお、嵌合穴５７２ａは、上記取付部５６０のテーパー部５６２に装着された第１の固定フランジ５７１に当接した状態でテーパー部５６２の外周面に密着するように構成されている。
【００１６】
上記のように構成された固定フランジ５７の第２の固定フランジ５７２に形成された工具装着部５７３には、環状のバネ部材６０が嵌合される。この環状のバネ部材６０はバネ鋼材によって形成されており、図５および図６に示すように第２の固定フランジ５７２の工具装着部５７３に嵌合する内周面を備えた環状の基部６１と、該基部６１の片側縁から径方向外側に設けられた複数個のバネ部６２とからなっている。環状の基部６１は、図６に示すように嵌合部６１１と該嵌合部６１１の片側縁から径方向外側に延びる側部６１２とからなる断面Ｌ字状に形成されており、嵌合部６１１の内径は上記固定フランジ５７を構成する第２の固定フランジ５７２の工具装着部５７３に圧入嵌合する寸法関係に構成されている。バネ部６２は、基部６１の側部６１２の上端から連続して径方向外側に延びる支持部６２１と、該支持部６２１の外側端から基部６１と平行に折り曲げ形成された装着部６２２とからなっており、図示の実施形態においては装着部６２２の先端が径方向内側に折り曲げ形成されている。従って、バネ部６２の装着部６２２は、外周から中心方向に押圧すると、弾性変形して縮径するようになっている。なお、装着部６２２の外周面は、中央部の径が大きく、幅方向両側にいくに従って径が小さくなるように形成されている。このように構成された環状のバネ部材６０を工具装着部５７３に圧入嵌合した第２の固定フランジ５７２は、嵌合穴５７２ａを上記取付部５６０のテーパー部５６２に嵌合した後、締め付けナット５８の雌ネジ５８１を上記固定フランジ５７の締め付け部５６３に形成された雄ネジ５６３ａに螺合することによって、図４に示すように回転スピンドル５６の取付部５６０に取り付けられる。
【００１７】
図７は、環状のバネ部材６０の他の実施形態を示すものである。図７に示す
環状のバネ部材６０は、基部６１を構成する嵌合部６１１の他側部が径方向外側に折り曲げ形成されているとともに、バネ部６２を構成する装着部６２２における先端の径方向内側への折り曲げ量が上記図６の実施形態より小さく構成されている。
【００１８】
以上のようにして回転スピンドル５６の取付部５６０に取り付けられた固定フランジ５７に切削工具５４が装着される。切削工具５４は、ブレード支持部材５４１と、該ブレード支持部材５４１の外周に設けられた環状の砥石ブレード５４２とからなっている。ブレード支持部材５４１には、その中心部に装着穴５４１ａを備えている。この装着穴５４１ａは、上記第２の固定フランジ５７２の工具装着部５７３に圧入嵌合された環状のバネ部材６０を構成する装着部６２２の幅方向両端の外径より大きく、装着部６２２の中央部の外径より僅かに小さい寸法に形成されている。このように構成された切削工具５４は、ブレード支持部材５４１の装着穴５４１ａを環状のバネ部材６０の装着部６２２に嵌合する。このとき、装着穴５４１ａは装着部６２２の幅方向両端の外径より大きく装着部６２２の中央部の外径より僅かに小さい寸法に形成されているので、装着部６２２の中央部に嵌合する際に、装着部６２２を弾性変形せしめ縮径させて嵌合する。従って、バネ部材６０の装着部６２２の中央部外周面と切削工具５４の装着穴５４１ａの内周面が密着した状態となるので、バネ部材６０を圧入嵌合した第２の固定フランジ５７２を取り付けた回転スピンドル５６の回転中心と、切削工具５４の回転中心とが合致する。このため、回転スピンドル５６の回転中心と切削工具５４の回転中心が偏芯することによる生ずる振動の発生が防止され、高精度の切削が可能となる。このようにして、切削工具５４が第２の固定フランジ５７２に装着されたならば、挟持フランジ５９に形成された雌ネジ５９１を第２の固定フランジ５７２の締め付け部５７４に形成された雄ネジ５７４ａに螺合することにより、図３に示すように切削工具５４は第１の固定フランジ５７１と挟持フランジ５９によって挟持されて装着される。
【００１９】
次に、切削工具取付け機構の他の実施形態について、図８を参照して説明する。なお、上記図３乃至図６に示す実施形態における各部材と同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図８に示す実施形態における切削工具取付け機構は、回転スピンドル５６に取り付けられる固定フランジ５７を一体で構成したものである。即ち、固定フランジ５７は、フランジ部５７５と、該フランジ部５７５の片側面から突出して形成された工具装着部５７６、および該工具装着部５７６に連続して形成された締め付け部５７７を備え、これらは一体に構成されている。締め付け部５７７は、外径が工具装着部５７６の外径と同一または小さく形成されており、その外周には雄ネジ５７７ａが形成されている。固定フランジ５７の中心部には軸方向に貫通して形成された嵌合穴５７８が設けられている。この嵌合穴５７８は、上記取付部５６０のテーパー部５６２の外周面に対応するテーパー状に形成されている。このように構成された固定フランジ５７の工具装着部５７６に上述した環状のバネ部材６０が圧入嵌合される。そして、環状のバネ部材６０の装着部６２２に切削工具５４のブレード支持部材５４１に形成された装着穴５４１ａを圧入嵌合する。このようにして、切削工具５４が第２の固定フランジ５７２に装着されたならば、挟持フランジ５９に形成された雌ネジ５９１を締め付け部５７７に形成された雄ネジ５７７ａに螺合することにより、切削工具５４は固定フランジ５７１のフランジ部５７５と挟持フランジ５９によって挟持されて装着される。以上のようにして切削工具５４を固定フランジ５７１に装着することにより、上記図３乃至図６に示す実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００２０】
以上、本発明をダイシング装置に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダイシング装置以外の他の切削装置に広く応用することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明による切削装置の切削工具取付け機構は以上のように構成されているので、次の作用効果を奏する。
【００２２】
即ち、本発明によれば、回転スピンドルに装着された固定フランジの工具装着部に環状のバネ部材を嵌合し、該バネ部材の外周に切削工具の装着穴を嵌合せしめたので、環状のバネ部材のバネ作用によって、切削工具は装着穴の内周面が環状のバネ部材の外周面と密着した状態で装着される。従って、バネ部材を工具装着部に嵌合した固定フランジを取り付けた回転スピンドルの回転中心と、切削工具の回転中心とが合致する。このため、回転スピンドルの回転中心と切削工具の回転中心が偏芯することによる生ずる振動の発生が防止され、高精度の切削が可能となる。また、回転スピンドルの回転中心と切削工具の回転中心が偏芯しないので、切り込み深さが安定し、更に、高精度の切削が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された切削工具取付け機構を装備した切削装置であるダイシング装置の斜視図。
【図２】図１に示すダイシング装置の要部斜視図。
【図３】図２に示すダイシング装置を構成するスピンドルユニットの要部斜視図。
【図４】図３に示すスピンドルユニットを構成する回転スピンドルに締め付けナットによって取り付けられた固定フランジと切削工具および挟持フランジを分解して示す斜視図。
【図５】図３に示すスピンドルユニットを構成する回転スピンドルに取り付けられる固定フランジおよび締め付けナットを分解して示す斜視図。
【図６】本発明に従って構成された切削工具取付け機構を構成する環状のバネ部材の一実施形態を示す要部断面図。
【図７】本発明に従って構成された切削工具取付け機構を構成する環状のバネ部材の他の実施形態を示す要部断面図。
【図８】本発明に従って構成された切削工具取付け機構の他の実施形態を示す要部断面図。
【符号の説明】
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：チャックテーブル機構の支持台
３２：チャックテーブル機構の案内レール
３３：チャックテーブル機構のチャックテーブル
３４：チャックテーブル機構の駆動手段
４：スピンドル支持機構
４１：チャックテーブル機構の支持台
４２：チャックテーブル機構の案内レール
４３：チャックテーブル機構の可動支持基台
４４：チャックテーブル機構の駆動手段
５：スピンドルユニット
５３：スピンドルユニットのスピンドルハウジング
５４：切削工具
５４１：切削工具のブレード支持部材
５４２：切削工具の砥石ブレード
５５：スピンドルユニットの駆動手段
５６：回転スピンドル
５７：固定フランジ
５７１：第１の固定フランジ
５７２：第２の固定フランジ
５７３：工具装着部
６０：環状のバネ部材
６１：環状のバネ部材の基部
６２：環状のバネ部材のバネ部
５７：環状のバネ部材の
５８：締め付けナット
５９：挟持フランジ
１０：装置ハウジング
１１：半導体ウエーハ
１２：カセット
１３：被加工物搬出手段
１４：被加工物搬送手段
１５：洗浄手段
１６：洗浄搬送手段
１７：アライメント手段
【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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