(57)【要約】【課題】レーザ光線によるマーキング技術の改良に向けたガラスダイオード、ガラスダイオードの製造方法及びマーキング装置を提供する。【解決手段】ダイオードチップは、カソード側及びアノード側ジュメット線部に挟まれて、カソード電極及びアノード電極がそれぞれ対応する上記カソード側及びアノード側ジュメット線部と電気的に接続され、ガラスによって形成された封止体で封止される。上記カソード側ジュメット線の表面部には、上記封止体を通して照射されたレーザ光線により上記亜酸化銅皮膜が変色されることによって描かれたカソード電極側の標識を兼ねた品種マークが円周方向に設けられる。レーザ光線の出力パワーは、カラーセンサによって検出された亜酸化銅皮膜の色調に合わせて調整させられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオードチップの封止体の表面部にグレードを含む品種マークが極性の標識を兼ねるよう全品種においてカソード側又はアノード側の一方に統一して付されたダイオード。
【請求項２】
請求項１において、
上記ダイオードは、
ガラスによって形成された封止体と、
表面に亜酸化銅皮膜が形成され、カソード側及びアノード側に対応した一対のジュメット線部と、
上記カソード側及びアノード側ジュメット線部に挟まれて、カソード電極及びアノード電極がそれぞれ対応する上記カソード側及びアノード側ジュメット線部と電気的に接続されたダイオードチップとを有し、
上記カソード側又はアノード側ジュメット線の表面部には、上記封止体を通して照射されたレーザ光線により上記亜酸化銅皮膜が変色されることによって描かれた上記品種マークを有するダイオード。
【請求項３】
請求項２において、
上記品種マークは、上記ジュメット線の円周方向に沿って描かれた複数の文字列で構成されるダイオード。    
【請求項４】
請求項３において、
上記品種マークは、複数個からなるダイオード。
【請求項５】
請求項４において、
上記レーザ光線は、ＹＧＡレーザ光線よりも短い波長のレーザ光線が用いられるダイオード。
【請求項６】
表面に亜酸化銅皮膜が形成されたカソード側及びアノード側ジュメット線部を形成する工程と、
ダイオードチップを形成する工程と、
上記カソード側及びアノード側ジュメット線部に上記ダイオードチップを挟んでガラスによって封止する工程と、
上記ガラスによって形成された封止体を通過するレーザ光線をカソード側ジュメット線部の亜酸化銅皮膜に照射して変色させ、カソード電極側の標識を兼ねた品種マークを描くマーキング工程とを有するダイオードの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
上記レーザ光線は、カラーセンサによって検出された上記亜酸化銅皮膜の色調に対応してパワーが調整させられるダイオードの製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
選別工程と、
上記選別工程で選別されたガラスダイオードの極性を揃えてテーピングするテーピング工程とを更に有し、  上記マーキング工程は、上記テーピング工程にてテーピングされたガラスダイオードに対して行うダイオードの製造方法。
【請求項９】
ガラスによって形成された封止体と、表面に亜酸化銅皮膜が形成され、カソード側及びアノード側に対応した一対のジュメット線部と、上記カソード側及びアノード側ジュメット線部に挟まれて、カソード電極及びアノード電極がそれぞれ対応する上記カソード側及びアノード側ジュメット線部と電気的に接続されたダイオードチップとを有するガラスダイオードに対して、品種マークを付すマーキング装置であって、
制御信号によって出力パワーが変化させられ、ガラスダイオードの品種に対応した文字列を描くことが可能なレーザ発生装置と、
上記ガラスダイオードのカソード側ジュメット線部の亜酸化銅皮膜の色調を検出するカラーセンサと、
上記カラーセンサの出力信号に対応して、予め決められた上記レーザ発生装置の出力パワーを制御する制御信号を形成する制御信号生成手段とを有し、
上記カソード側ジュメット線の表面部の色調に対応した出力パワーによって上記封止体を通して照射されたレーザ光線により上記亜酸化銅皮膜が変色させて品種マークを付すマーキング装置。
【請求項１０】
請求項９において、
上記レーザ光線は、ＹＧＡレーザ光線よりも短い波長のレーザ光線が用いられるマーキング装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
上記マーキング装置は、選別工程で選別されたガラスダイオードの極性を揃えてテーピングするテーピング装置に組み込まれて構成されるマーキング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイオード、ダイオードの製造方法及びマーキング装置に関し、品種表示等のマーキング技術に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラスによって形成された封止体を有するパッケージを備えている半導体装置としては、ダイオード素子を作り込まれたチップがガラスによって円筒形状に形成された封止体に収納され、封止体の両端部にジュメット線がそれぞれ嵌入されて封着されているＤＨＤ（ダブル・ヘッド・・ダイオード）またはＤＯ３５と呼ばれるダイオード、がある。このようなガラスによって形成された封止体を有するパッケージを備えているダイオード（以下、ガラスダイオードという。）においては、露出面の殆どがガラス面であってレーザによってマーキングするとマークの判読がし難く、叉、ガラスクラックが発生するため、マークはガラス製の封止体の表面にインクによる印刷によって表示されている。
【０００３】
インク印刷によるマーキング方法においては、印刷ヘッドやワークの印刷条件の設定および位置調整等が困難で熟練が必要になり、マークの掠れや滲み、欠け等の不良が発生し易くし、また、捺印圧力が必要なため、リード線の半田めっき被膜が擦り取られるという問題点がある。本願発明者においては、先にガラスによって形成された封止体にレーザ光線を照射してガラス封止体の内部のジュメット線部の亜酸化銅皮膜にマークを形成する技術を特開平２００２−３２４８６２号公報により提案している。
【特許文献１】特開平２００２−３２４８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記インク印刷によるマーキング方法及び特許文献１のようなレーザ光線を用いたマーキングのいずれにおいても、ダイオードの品種マークと、カソード側電極の封止体の円周方向に沿った帯状のカソード側電極を示す標識（カソードバンド）との２つのマーキングを行うものである。また、上記特許文献１におけるレーザ光線によるマーキング技術においては、ダイオード素子の微細化等に伴ってジュメット線部も小さくなる傾向にあり、必要な品種マークを付すことが困難になること、ジュメット線部の亜酸化銅皮膜の膜厚にバラツキが生じて品種マーク濃淡が不鮮明になるという問題の生じることが判明した。そこで、このようなダイオードのマーキングの省力化やマーキング技術の改良に向けて本願発明が成されるに至った。
【０００５】
この発明の目的は、マーキングの省略化やマーキング技術の改良に向けたダイオード、ダイオードの製造方法及びマーキング装置を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願における実施例の１つは下記の通りである。ダイオードチップは、カソード側及びアノード側ジュメット線部に挟まれて、カソード電極及びアノード電極がそれぞれ対応する上記カソード側及びアノード側ジュメット線部と電気的に接続され、ガラスによって形成された封止体で封止される。上記カソード側ジュメット線の表面部には、上記封止体を通して照射されたレーザ光線により上記亜酸化銅皮膜が変色されることによって描かれたカソード電極側の標識を兼ねた品種マークが設けられる。
【０００７】
本願における実施例の他の１つは下記の通りである。ガラスダイオードの製造方法として、表面に亜酸化銅皮膜が形成されたカソード側及びアノード側ジュメット線部に別工程で形成されたダイオードチップを挟んでガラスによって封止してガラスダイオードが形成される。上記ガラスによって形成された封止体を通過するレーザ光線をカソード側ジュメット線部の亜酸化銅皮膜に照射して変色させ、カソード電極側の標識を兼ねた品種マークを描くマーキングが行われる。品種マークを円周方向とする。
【０００８】
本願における実施例の更に他の１つは下記の通りである。表面に亜酸化銅皮膜が形成されたカソード側及びアノード側ジュメット線部に別工程で形成されたダイオードチップを挟んでガラスによって封止されたガラスダイオードに対して、品種マークを付すマーキング装置である。上記マーキング装置は、制御信号によって出力パワーが変化させられ、ガラスダイオードの品種に対応した文字列を描くことが可能なレーザ発生装置と、上記ガラスダイオードのカソード側ジュメット線部の亜酸化銅皮膜の色調を検出するカラーセンサと、上記カラーセンサの出力信号に対応して、予め決められた上記レーザ発生装置の出力パワーを制御する制御信号を形成する制御信号生成手段とを有する。上記カソード側ジュメット線の表面部の色調に対応した出力パワーによって上記封止体を通して照射されたレーザ光線により上記亜酸化銅皮膜が変色させて品種マークを付す。
【発明の効果】
【０００９】
品種マークがカソード（又はアノード）電極側の標識を兼ねるのでマーキング工程が省力化できる。ジュメット線部の円周方向に品種マークを付すことにより短いジュメット線部への文字列によるマーキングが可能となる。レーザ光線の出力パワーを亜酸化銅皮膜の膜厚に対応して調整するので良好なマーキングが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には、本発明の一実施の形態であるガラスダイオードの側面図が示されている。ダイオードチップ５は、半導体ウエハの状態でダイオード素子を作り込まれ、ダイシング工程において略立方体形状に分断された半導体構造物である。ダイオードチップ５の互いに反対側に位置する二面にはアノード電極とカソード電極がそれぞれ形成されている。封止体４は鉛（Ｐｂ）を含むシリカ（ＳｉＯ2 ）から成るガラスが使用されて円筒形状（ガラススリーブ）に形成されている。封止体４の筒中空部の内径はチップ５の外径よりも若干大きめに設定されている。リード線３は、外径が封止体４の筒中空部の内径と略等しいジュメット線部１と、外径がジュメット線部１よりも小径のＣＰ線部２とを備えている。
【００１１】
ジュメット線部１およびＣＰ線部１とはいずれも鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）からなる芯を備えており、ジュメット線部１４とＣＰ線部１５との一端同士はスポット溶接法や圧接法等によって結合されているとともに、ジュメット線部１の表面には亜酸化銅被膜が被着されている。この実施例では、上記亜酸化銅被膜の表面にグリーンレーザ４２によって品種等のマーク７が付される。このマーク７は、ジュメット線部１の円周方向に並べられた文字列からなる。このマーク７となる亜酸化銅皮膜の変色は、亜酸化銅皮膜がガラスに含まれる酸素との熱酸化によって生じると考えられる。
【００１２】
ガラスダイオード６は、例えば封止体４の長さが３．８１ｍｍであり、上記ジュメット線部１の長さも１．８ｍｍ程度であり、その長さが短くなる傾向にある。したがって、前記特許文献１のようにジュメット線部１の軸方向に沿ってマークを付した場合、文字数等が制限される可能性がある。そこで、この実施例ではジュメット線部１の円周方向に沿って文字列を描いてマーク７とするものである。これにより、ダイオードの微細化に対しても必要なマークスペースを確保することができる。
【００１３】
図２には、図１のガラスダイオードの組み立て方法を説明するための説明図が示されている。同図においては、上下方向を左右方向に９０°回転させて示している。図２（Ａ）には、各部品が組み立てられる前の状態を示している。図２（Ｂ）に示したように、例えば左側に配置された下側組み立て治具（図示せず）に上記ＣＰ線部２が保持された下側のリード線３のジュメット線部１には、封止体４の筒中空部の一端部が一方から嵌合される。続いて、封止体４の筒中空部にチップ５が落とし込まれる。次に、同図で右側に配置された上側組み立て治具（図示せず）にＣＰ線部２が保持された他方のリード線３のジュメット線部１が封止体４の他端部に上から嵌入される。下側治具と上側治具との間隔は、組み立て治具の図示しないスペーサによって調整される。
【００１４】
上記図２（ｂ）のように組み立てられた組立体が下側治具、上側治具に装着されたままの状態で、封止炉によって加熱される。封止炉によって加熱されると、ガラスによって形成された封止体４は両端部のジュメット線部１の外周面にそれぞれ封着する。この際、封止体４との界面であるジュメット線部１の表面は亜酸化銅によって形成されているため、封止体４のガラスによる封着はきわめて良好になる。この封止体４の両端部のジュメット線部１との封着によってチップ５は気密封止された状態になり、ガラスダイオード６が組み上げられる。半田めっき工程においては、半田めっき被膜が以上のように組み付けられたガラスダイオード６の封止体４の両端からリード線３の突出したＣＰ線部２の表面にそれぞれ被着される。
【００１５】
上記のように製造された各ガラスダイオード６毎に電気的特性検査が実施され、その結果に基づき、良品不良品が選別されるとともに、耐圧等のグレードが判定される。上記選別工程によって選別されたガラスダイオード６は、テーピングとマーキングとを実行するテーピング兼用のマーキング工程に供給される。後述するようにテーピング兼用のマーキング工程はレーザマーキング装置によって実施される。
【００１６】
図３には、この発明に用いられるテープピング及びマーキング装置の一実施例の構成図が示されている。本実施の形態に係るテープピング及びマーキング装置は、ワークとしてのガラスダイオード６を整列する整列装置３１を備えている。整列装置３１はバラ積みされたガラスダイオード６のカソード側及びアノード側の極性を揃えて平行な一列横隊に整列させて、テーピング装置３２に供給するように構成されている。テーピング装置３２は整列装置３１の後側に設置されたテーピングローラ３３を備えており、テーピングローラ３３には繰出リール３５から繰り出されたテープピングテープ３４が巻き掛けられている。テーピングローラ３３の繰出リール３５と反対側にはガイドローラ３６が設置されており、ガイドローラ３６には繰出リール３８から繰り出されたガバーテープ３７が巻き掛けられている。ガイドローラ３６の整列装置３１と反対側（以下、下流側とする。）に離間した位置には巻取リール３９が設置されており、巻取リール３９はテーピング済みのテープ４０を巻き取るようになっている。
【００１７】
テーピングローラ３３の下流側には一対のレーザ照射装置４１、４１が上下に対称形にそれぞれ設備されており、各レーザ照射装置４１は、前記特許文献１に記載されているＹＡＧレーザ（yttrium aluminum garnet laser ）よりも短い０．５３２μｍのような波長（例えばグリーンレーザ）を発振するレーザ発振器４３を備えている。レーザ発振器４３は、レーザ光線により一筆書きによる文字等を描く機能及び出力パワーが制御信号に従って調整される機能を備えている。レーザ光線の光軸上には反射鏡４４およびフォーカスレンズ４５等の光学系が配設されており、これら光学系によりグリーンレーザ（ヤングレーザ）４２が被マーキング物としてのガラスダイオード６の封止体４とジュメット線部１との界面に焦点合わせされた状態で照射されるようになっている。
【００１８】
整列装置３１はバラ積みされたガラスダイオード６をカソード側とアノード側の極性を揃えて平行な一列横隊に整列させて、テーピング装置３２のテーピングローラ３３に一本宛順次供給する。テーピングローラ３３に供給されたガラスダイオード６は両端のリード線３のＣＰ線２においてテープピングテープ３４に順次接着されて行く。ガラスダイオード６が接着されたテープピングテープ３４の上にはガバーテープ３７がＣＰ線２を挟むように接着されて行く。これにより、図４に示したようにＣＰ線２及び封止体４からなるガラスダイオードは、テープピングテープ３４とガバーテープ３７とからなるテーピング済みテープ４０により図４に示したようにテーピングされた状態になる。
【００１９】
図３において、ガラスダイオード６を挟持するようにテーピングしたテープピングテープ３４とガバーテープ３７とからなるテーピング済みテープ４０の走行途中に設定されたマーキングステージ４７にガラスダイオード６が間欠停止されると、レーザ発振器４３からグリーンレーザ４２が投光される。投光されたグリーンレーザ４２は反射鏡４４およびフォーカスレンズ４５を経て、レーザ照射位置に間欠停止しているガラスダイオード６の封止体４に照射される。フォーカスレンズ４５によるグリーンレーザ４２の照射焦点はガラスダイオード６の封止体４の下のジュメット線部１の表面に合わせられる。
【００２０】
封止体４に照射されたグリーンレーザ４２は、ガラスによって形成された封止体４の筒壁７を透過して封止体４の両端部に封着されたジュメット線部１の表面に照射することにより、図５の断面図に示すように、ジュメット線部１の表面を形成した亜酸化銅被膜８を変色させてマーク７を表示する。ここで、亜酸化銅被膜８の色は赤みがかった銅色であるのに対して、グリーンレーザ４２によるマーキング後のマーク７は黒色に変色し、マーク７は亜酸化銅被膜８の下地色に対してコントラストよく鮮明に視覚し得る。特に、前記のようにＹＡＧレーザを用いた場合には、亜酸化銅被膜８の表面部で一部が反射してしまい、効率が悪いのに対して、より短い波長のグリーンレーザ４２を用いた場合には亜酸化銅被膜８の吸収率が良好で、上記ＹＡＧレーザよりも小さなパワーで良好なマーキングを行うことが本発明者による試作により確認されている。図５において、ジュメット線部１は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）からなる芯１０と、その周りに設けられた銅（Ｃｕ）９を備えており、かかる銅９の表面に前記亜酸化銅被膜８が形成される。
【００２１】
前記図１に示されているように、上記グリーンレーザ４２によるマーク７はグレード（等級や耐圧）を表示するグレードと、品種（整流素子、スイッチング・ダイオード、ツェナ・ダイオード、バラクタ・ダイオード、ショットキ・ダイオード、トンネル・ダイオード、インパット・ダイオード、トラパット・ダイオード、ガン・ダイオード、スナップ・オフ・ダイオード、ピン・ダイオード等）が極性を表示する従来のカソードバンドを兼ねて、カソード側に付されている。品種及びグレード表示は英字や数字、文字および記号によって表現されている。
【００２２】
図３において、以上のようにしてガラスダイオード６をテーピングした後にマーク７がガラスダイオード６にマーキングされたテーピング済みテープ４０は、巻取リール３９に順次巻き取られて行く。このテーピング済みテープ４０の巻き取りによって、ガラスダイオード６群は一つの集合体にまとめられた状態になる。上記テープ４０は、カソード側とアノード側の色が赤と青等のように異なるようにされて実装機への装填を容易にされる。本実施では、上記一連の装置によってガラスダイオード６に対するテーピング工程、マーキング工程および巻取工程が連続して行われる。そして、マーキング工程において巻取リール３９に巻き取られたガラスダイオード６は、次の梱包工程において箱詰め梱包されて完了となる。
【００２３】
図６には、マーキング装置の一実施例のブロック図が示されている。前記レーザ４２による亜酸化銅被膜８に付されるマーク７は、亜酸化銅被膜８の膜厚によって下地色とのコントラストにバラツキか生じて不鮮明になるという現象が本願発明者の実験試作で発見された。つまり、亜酸化銅被膜８の膜厚が厚いときには赤色が強くなり、膜厚が薄くなると黄色が強くなる。ある一定のパワーのレーザ光を照射したとき、亜酸化銅被膜８の膜厚が厚いときにはマーク７の黒色への変化が小さくてコントラストが悪くなる。これに対して、亜酸化銅被膜８の膜厚が薄いときに上記同じパワーのレーザなら黒色への変化が大きく良好なコントラストが得られることが判った。
【００２４】
上記マーキング装置では、カラーセンサ１１が設けられる。このカラーセンサ１１の出力信号は、判定回路１２により色判定が行われる。つまり、判定回路１２は、カラーセンサ１１の出力信号から赤色、黄色の成分を取り出して上記亜酸化銅被膜８の膜厚を推測してレーザ出力パワーを設定する制御信号を形成する。レーザ発振器４３は、判定回路１２で形成された上記制御信号により出力パワーが制御されたグリーンレーザ４２によりマーク７を描くよう動作する。これにより、亜酸化銅被膜８を膜厚のバラツキに対応して自動的にコントラストが良好なマーク７を付すことができる。なお、同図では、アノード側のジュメット線部にカラーセンサ１１が対応しているが、アノード側のジュメット線部のカラー信号を取り出すことを意味しているのではなく、前記説明から明らかなようにマーク７を付すべきジュメット線部からカラー信号を取り込むものである。
【００２５】
図７には、この発明に係るレーザによるマーキング方法の説明図が示されている。図７（Ａ）は、前記図３の実施例に対応してジュメット線部１の上下の二面にグリーンレーザ４２ａ，４２ｂによりマークを付す例が示されている。図７（Ｂ）は、ジュメット線部１の表面に１２０°の方向から三面にグリーンレーザ４２ａ，４２ｂ，４２ｃによりマークを付す例が示されている。このように複数箇所にマークを付すことによって、ダイオードを実装基板に面付した際に、ダイオードの実装状態に無関係にいずれか１つのマークを確実に読み取ることができるようになる。
【００２６】
前記実施例においては、グリーンレーザのようなヤングレーザを用いた場合には、マーク消え・カスレ・ニジミ等のマーク不良は発生しない為品質面が向上する。そして、亜酸化銅被膜の膜厚をカラーセンサの出力信号から推測してレーザ出力パワーを設定することにより、安定したマーキングを行うことができる。そして、パソコン設定により品種変えが出来る為、品種・段取り変えが早く出来る。つまり、少量多品種への適応可となる。印刷によるマーキング方法に比べてマーク不良が低減でき、歩留が向上する。不良低減、高速化、段取り変えの高速化などにより、叉、スループットが向上・歩留が向上する。そして、マーク箇所の削減によってマーキング時間の短縮化を図ることができる。
【００２７】
図８には、この発明に係るダイオードの他の一実施例の側面図が示されている。図９には、図８のダイオードの断面図が示されている。この実施例では、インク印刷によるマーキング方法によりマーク７が封止体４の表面付される。このマーク７は、カソード側電極を示すカソードバンドを兼ねている。つまり、マーク７は、封止体４のダイオードのカソード電極側の偏って付されているので、マーク７に隣接するリード線２をカソード側と認識させることができる。このようなマーキング方法を採ることにより、カソードバンドを付すマーキング工程が省略でき、省力化を図ることができる。
【００２８】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、封止体４はガラスによって予め円筒形状に形成しておいてチップ５とリード線３を気密封止するように構成するに限らず、チップ５とリード線３とを組み付けた後に、これらを非気密封止するようにガラスをポッティングすることによって構成してもよい。カソードバンドのようにカソード電極側に標識を設けることが一般的であるが、ダイオードはカソードとアノードの２つの電極しかないから、いずれかに全品種において、いずれか一方に統一してマークを付してカソード側電極又はアノード側電極の標識を兼ねにようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明は、マーキング技術としてダイオード及びその製造方法とマーキング装置として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態であるガラスダイオードの側面図である。
【図２】図１のガタラダイオードの組み立て方法を説明するための説明図である。
【図３】この発明に用いられるテープピング及びマーキング装置の一実施例の構成図である。
【図４】テープピング状態のガラスダイオードの構成図である。
【図５】図１のガラスダイオードの断面図である。
【図６】図３のマーキング装置の一実施例のブロック図である。
【図７】この発明に係るレーザによるマーキング方法の説明図である。
【図８】この発明に係るダイオードの他の一実施例の側面図である。
【図９】図８のダイオードの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…ジュメット線部、２…ＣＰ線部、３…リード線、４…封止体、６…ガラスダイオード、７…マーク、８…亜酸化銅被膜、９…銅、１０…芯、１１…カラーセンサ、１２…判定回路、
３０…レーザマーキング装置、３１…整列装置、３２…テーピング装置、３３…テーピングローラ、３４…テーピングテープ、３５…繰出リール、３６…ガイドローラ、３７…カバーテープ、３８…繰出リール、３９…巻取リール、４０…テーピング済みテープ、４１…レーザ照射装置、４２…グリーンレーザ、４３…レーザ発振器、４４…反射鏡、４５…フォーカスレンズ、４７…マーキングステージ。
【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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