JP2529736B2 - 変換器を担持するスライダ―の機械的応答特性を検査するための透明な剛性ガラスディスクとそれを形成する方法 - Google Patents

変換器を担持するスライダ―の機械的応答特性を検査するための透明な剛性ガラスディスクとそれを形成する方法

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    • Y10T428/3154—Of fluorinated addition polymer from unsaturated monomers

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 磁気ディスク駆動装置は、最も一般的なコンピュータ
用大容量データ記憶装置に用いられる。媒体として剛性
ディスクを用いるこの駆動装置は、比較的大記憶容量
と、記憶ビット当りの価格が極めて低いこと、記憶デー
タのアクセスタイムの迅速であるなどの利点とを備えて
いる。データのアクセスタイムが迅速な理由は、主とし
て剛性ディスクが高回転速度で回転できるものであるか
らである。回転速度は、ディスク面より約0.1μ（数マ
イクロインチ）上方に流体力学的に浮き上がるようにな
ったデータ変換器を担持するスライダー（すなわち、磁
気ヘッド、以下、「フライヤー」ともいう）の浮上能力
に依存して決定される。ディスクに面するフライヤーの
表面は、ディスクの回転によって生じる流体力学的揚力
を形成する様に構成され、フライヤーが支持腕によって
適切に懸架されているならば、この揚力により、ディス
クの表面から約0.1μ（数マイクロインチ）へだててフ
ライヤーの後尾端縁は正確にディスク表面をたどる。フ
ライヤーを支持する支持腕は、フライヤーをディスクの
半径方向の一部分を横切って変位される様に移動可能で
あり、これにより、変換器がディスクの磁気媒体層に予
じめ書き込まれたデータを読取ったり、媒体層にデータ
を書き込むことを可能とする。
ディスクを出来るだけ平坦で欠陥のないものとし、デ
ィスク駆動装置が長期間故障なくフライヤーを信頼性良
く飛行させることが、重要である。しかしながら、全く
完全な表面を有するディスクなどは非現実的でありまた
は軸方向振れあるいは振動が全くないディスク用スピン
ドル軸受を備えることが不可能であるため、フライヤー
自体は、可撓性腕を介してジンバル架台に懸吊される。
この腕と、ジンバルとは協働し、フライヤーがディスク
面の変化に合わせて自体を調節する様になっている。従
って、ディスク面の垂直（軸方向）の振れあるいはディ
スク面の凹凸により、変化する表面の高さに対してフラ
イヤー自体が調節され、フライヤーと、ディスク面とが
接触して損傷する危険、即ち衝突損傷の危険が回避され
る。ディスクの垂直振れとは、ディスク面に対して垂直
にディスクの位置がゆるやかに変化することを意味し、
凹凸とは、変換器を担持するのに好適なフライヤーがそ
の上を通過し得るディスク面の比較的局部的な突起を意
味する。この突起の寸法および高さは、フライヤーが常
態の飛行操作の際にその上を通過するとき、欠陥に対す
るフライヤーおよびその保持駆動系が有しうる許容範囲
内に入るものとする必要がある。フライヤーすなわちス
ライダーと、可撓性腕にスライダーを取付けるジンバル
と、可撓性腕自体とは、下記において時には便宜上SGA
（スライダー、ジンバル、腕）組立体と呼ばれる。
可撓性腕と、ジンバル懸架装置とは、フライヤーを支
持する駆動装置の感度の良好な保持駆動系を形成する。
これ等の部品の製造の際、ジンバル懸架装置および可撓
性腕が、駆動装置の寿命がつきるまでフライヤーを適正
に支持するようにその機能を考慮しなければならない。
従って、腕／懸架装置の保持駆動系のサンプルで種々な
ディスク面欠陥および状態に対する動的応答が満足すべ
きものであることを確かめ、この保持駆動系の製造工程
の作業精度が劣化していないことを保障する検査を行う
ことは、重要である。この検査では、フライヤーは、例
えば人為的に設置された表面欠陥を有する検査用ディス
ク上を実際に飛行させる。
従来、検査用ディスク上に、所定の態様にディスク面
を変形させたり、またはディスク面に幾つかの突起を形
成する様に材料を堆積したりして所定の突起を形成させ
ていた。前者の工程は、IBM技術的開示報告（Technical
Disclosure Bulletin）、第25巻、第3A号、1982年８
月、第1087頁の「調整突起ディスク（Calibrated Asper
ity Disk）」（ブルーム）に開示されており、突起は、
ディスクを下側から注意深く穿孔してディスク面に制御
された高さを有する凸形突起を形成することによって作
られる。後者の工程は、IBM技術的開示報告、第21巻、
第12号、1979年５月の「突起ディスク」（ブレーヤ等）
と、磁気学におけるIEEE会報（IEEE Transaction on Mg
netics）、第MAG-18巻、第６号、1982年11月の「ヘッド
ディスク干渉測定装置を較正する基準ディスク（A Stan
dard Disk for Calibrating Head Disk Interference M
easuring Equipment）」（マッキントッシュ等）とに記
載されている。後者の方法は、突起を構成するために複
数の材料を使用する。これら材料中で、耐摩耗性が良好
なクローム、種々の金属カーバイドおよびタングステン
が、選択される。これ等の材料よりも硬い材料を使用す
ると、検査中にフライヤーを損傷する惧れがある。ま
た、これより軟かい材料を使用すると、充分な耐摩耗性
を有しえないことが認められた。検査用ディスクに耐久
性があり、かつ特性を正確に再現可能な突起を設けるよ
うにして、長期の間被検査対象腕／懸架装置保持駆動系
の欠陥を迅速に表示できる標準規格を有する検査ディス
クを得ることが重要である。検査用ディスクが検査結果
に変動をもたらすようであれば、価値あるデータが得ら
れず、検査中の腕／懸架装置保持駆動系およびフライヤ
ーの特性を決定できない。
突起上を通過するフライヤーの性能を直接観察可能と
するために、突起を所定の高さとし、突起が存在する領
域を所定の寸法および形状として透明なガラスディスク
上に設置することが望ましい。例えば、この領域を単色
光で照明すれば、モアレ干渉縞により、飛行高さの変化
を良好に観察できる。不幸にして、通常、突起を構成す
るために選択される材料は、ガラスへの付着性が低い。
従って、その高さおよび領域の寸法が正確に制御されて
いる突起と飛行中に遭遇するときのフライヤーの動的応
答を直接に観察することは、従来困難であった。
発明の要約 透明なガラスディスクの基板上の耐久性のある突起
は、改質剤（粘度や硬度などを変える添加剤）を含む弗
化炭素樹脂で形成される。この材料で作られる複数の突
起は、所定の形状および寸法の領域に、周囲の面から所
定の高さで形成されている。この材料は、デュポン社の
登録商標である商品名テフロン−Ｓとして販売されてい
る。特に、デュポン小冊子No.E-33980改訂２に記載され
る954-200シリーズのあるものは、使用すると好適であ
る。弗化炭素材料は、適正にガラス面を調整すれば、ガ
ラス面に確実に付着でき、比較的柔軟であり、フライヤ
ーと突起との間の打撃が使用中に生じても、フライヤー
への損傷を軽減する。
突起が形成された後につや出しスライダー（形状及び
寸法がフライヤーと同じにできていて、材料はセラミッ
クで成るものであって、ディスクの上方を飛行し、ディ
スクの面上に突出している望ましくない高さの部分を摩
耗し、または切除するために用いられる）によって突起
を好適に機械加工することにより0.025μ（１μイン
チ）以内、または0.10μから0.30μ（４μインチから12
μインチ）までの範囲で周囲のディスク面より上に立上
がる突起の高さを正確に制御できる。つや出しスライダ
ーがディスク上を飛行中につや出しスライダーを単色光
で照明すると、各突起の周囲の表面領域に対するスライ
ダーの飛行高さをモアレ干渉縞による測定法によって測
定するのを可能にすると共に、周囲の表面からの突起の
高さを正確に制御して測定するのを可能にする。
突起は、最初に、改質剤を含む弗化炭素樹脂を溶解し
た液体の所定のサイズの液滴をディスクの所定の領域に
置くことによって一工程で形成するようにしてもよい。
典型的には、この液滴を置く場所はディスク上で多数あ
る。ディスクに置かれる液滴のサイズは、突起の所望の
高さと、突起を置く領域の面積とに依存する。次に、改
質剤を含む弗化炭素樹脂の溶液を、乾燥させ、その後、
改質剤を含む弗化炭素樹脂の残存するディスクを、炉中
で焼成する。温度および焼成時間の長さは、使用材料に
より特定されるのであり、典型的には約148.8℃（300゜
F）で数10分である。
突起を置く領域を制御する好適な方法は、少なくとも
１つの開口を設けたマスク用ディスクを検査用ディスク
面の少なくとも一部分の上に載せ、この開口によって包
囲される領域内の検査用ディスク面に液滴を置くことで
ある。液滴のサイズは所定孔径の注射針を選択使用する
ことによって制御可能である。組立体全体、検査用ディ
スク、ならびにマスク用ディスクを乾燥後、弗化炭素材
料は、指定される様に焼成され、また、マスク用ディス
クは、焼成の前または後のいずれかにおいて除去され
る。
最後に突起の高さを設定するため、つや出しスライダ
ーを、回転する検査ディスクの突起が置かれた領域上で
通常の態様で飛行させてもよい。この工程の際に突起の
頂上から機械的に切除される比較的柔軟な弗化炭素材料
で検査用ディスクが損傷される惧れはほとんどない。つ
や出しスライダーおよび懸架装置の特性を適宜選択する
ことにより、突起の高さを、正確に制御することが可能
である。
従って、本発明の一目的は、突起を有する透明な検査
用ディスクを提供することであり、この検査用ディスク
は、磁気ディスク駆動装置に使用される通常の記録ディ
スクに代えて使用可能であり、データ変換器を担持する
フライヤーをこの検査用ディスク上に飛行させてそれが
突起上を通過する際にその飛行高さ性能をモアレ干渉縞
による測定法によって観察することができる。
他の目的は、幾つかの異なる種類の変換器を担持する
フライヤーを理想的な条件の下で検査するのを可能にす
ると共に、その飛行特性を正確に比較し得る様に、長時
間にわたってほとんど変化のない表面特性を保持する検
査用ディスクを提供することである。
他の目的は、変換器を担持するフライヤーと衝突して
も検査中の変換器を損傷しない突起を検査用ディスク上
に設けることである。
更に他の目的は、透明なガラスディスクの表面に突起
をしっかりと付着させることである。
別の目的は、正確に調整された高さの突起と、同一デ
ィスク上で異なる高さの突起とを有する検査用ディスク
を提供することである。
実施例 最初に第１図を参照すると、デッキ10上に装着される
検査装置の略図が示されている。検査用ディスク17は、
デッキ10で回転する様に装着されたスピンドル16に支持
される。検査用ディスク17は、所定の半径のところに設
置される個々の突起15aをその上面に有している。突起1
5aは、改質剤を含む弗化炭素材料製で、任意の寸法とさ
れる。3.2mm（0.125″）の直径の円形突起は、意図され
る目的に対して良好に作用する様に思われると共に制作
するのに比較的容易であることが判明した。各突起15a
の周囲の検査用ディスク17の表面からの好適な高さは、
0.1μから0.3μ（４μインチから12μインチ）までであ
る。ディスク17は、典型的にガラスで作られ、従って、
突起15aの近くで上面に生じる事象は、デッキ10に適当
に設けた開口を通してディスク17の底から観察可能であ
る。ディスク17のガラスは、適当な手段によって硬化ま
たは強化される。化学的に硬化することが、好ましい。
スピンドル16は、図示されないスピンドルモータによっ
て、典型的にはディスク駆動スピンドルの通常の速度と
同様な所定の速度で駆動される。
また、腕支持軸11は、デッキ10に回転可能に装着さ
れ、デッキ10にほぼ平行に延びる剛性腕12をディスク17
上で片持梁状に支持する。負荷ばね13が、同様に片持梁
状に剛性腕12に取付けられ、ディスク17の上面に沿って
ほぼ平行に延びる。スライダー14は、負荷ばね13の端部
に取付けられる。スライダー14と、負荷ばね13と、剛性
腕12とは、被検査SGAユニットを構成し、従って、剛性
腕12を軸11に脱着するようにすることが重要である。ま
た図示されないステッピングモータは、突起15aを設け
たディスク17の任意の半径上にスライダー14が変位する
様に軸11を回転する。
検査を行なうための作動において、スピンドル16は、
ディスク駆動ユニットにおける記録ディスクの通常の速
度で検査用ディスク17を回転し、ディスク17が通常のデ
ィスク駆動ユニットで操作されるのと全く同様な態様で
ディスク17の面に約0.1μ（数μインチ）の空気の薄膜
で潤滑される流体軸受をスライダー14に形成させる。デ
ッキ10の開口およびディスク17を介して、単色光線によ
ってスライダー14の流体軸受面（ABS）を照明して、ABS
に生じるモアレ干渉縞の高速度写真またはビデオ像をと
ることにより、周知の様にディスク面とABSとの間隔を
測定することが可能である。各突起がABSの下を通過す
る際、縞模様は変化するので、スライダー14が如何に効
果的に突起を通過したかを知ることができる。例えば突
起15aを越えて通過することによって生じるスライダー1
4の飛行における変動は縞模様の変化によって測定可能
である。ABSがディスク17の面に接触するか、または過
度に近づけば、縞模様が、これを明示するので、製造工
程またはSGAの修正をすることが可能である。抜取検査
によりSGAの品質を確認することができる。上記の検査
は非破壊的検査であり損傷を与えないため、高価な非検
査SGAユニットは、テストにより故障の確率を増大する
ことなく製造ディスク駆動ユニットに設置可能である。
突起15aを形成する弗化炭素樹脂は、ディスク17用の
ガラス材料に対し良好な接着特性を有している。この樹
脂は、比較的低い摩擦係数と、良好な摩耗抵抗をも有
し、従って比較的長い期間にわたってその寸法形状を維
持し、突起15aがABSと衝突してもABSを損傷させない。
この樹脂が比較的軟質であるため、粒子が打撃によって
除去されても、スライダー14がディスク17上で破損する
ことはない。
検査用ディスクに各種の突起を、突起の高さを制御し
て形成することが問題となる。第２図は、第１図の検査
用ディスク17の突起の高さを制御する方法を示す詳細図
である。弗化炭素樹脂は比較的軟質であるため、検査用
ディスク17を切削損傷することなく、つや出しスライダ
ー20によって樹脂製の突起を所望の高さに機械加工する
ことが可能である。つや出しスライダー20は、第１図の
磁気記録スライダー14と類似する態様で腕22および負荷
ばね21によって支持される。つや出しスライダー20は、
非常に硬く、そのABSに幾つかの横方向の鋭い刃を有
し、この刃は、突起に衝突して、突起の頂部を切除す
る。第２図は、移動するディスク17面上の未機械加工突
起15がつや出しスライダー20に接近する状態を示す。各
突起15がつや出しスライダー20の鋭い刃に衝突すると、
突起15の頂部15bは、第２図に示したように分離飛散す
ると考えられる。あるいは、頂部15bが徐々に除去され
単一の大きいかたまりとしてではなく多くの非常に小さ
い粒子として飛散するとも考えられる。
いずれにしても、ディスク17面上をつや出しスライダ
ー20が飛行する高さを制御することにより、各突起15a
の高さも、正確に制御可能である。また、つや出しスラ
イダー20が飛行する高さは、第１図に関して説明した測
定法によって容易に測定可能である。所望の高さで飛行
するつや出しスライダー20が組立てられると、つや出し
スライダー20は、多数の検査用ディスク17を製作するた
めに使用可能である。尚、機械加工の突起15aの巾に対
する高さの比率は、第２図にかなり誇張されて示され
る。正確には、突起15aの巾は、高さの約10,000倍から3
0,000倍までである。
第３図は、複数の突起が存在する領域の形状の例を示
すものであり、115mm（4.527″）の外側半径と、半径50
mm（1.969″）の内側孔30とを有する好適な検査用ディ
スク17を示す。９個の突起は、改質剤を含む弗化炭素樹
脂（FRM）材料によってディスク17に形成される。各突
起15は、ディスク17の表面における９つの同心円と、デ
ィスク17の３つの半径31,32,33とによって形成される交
差点の１つに配置される。２つの外側の半径31,33は、
真中の半径32と10°の角度にある。９つの同心円は、5.
08mm（0.2″）の間隔を設けられ、最大の円は、ディス
ク17の端縁から12.7mm（0.5″）の距離で設けられる。
ディスクのサイズが異なれば上記寸法も異なる。各同心
円は、その上に単一の突起15を有し、各半径線は、その
上に３個の突起を有している。内側から数えて第１、第
４、第７の同心円との交差点に半径線33上の突起を任意
に設置した。半径32上の突起15は、第２、第５、第８の
円との交差点にあり、半径線31上の突起は、第３、第
６、第９の円上にある。突起の数、寸法および位置は様
々に変更して所望の条件に合わせることができる。
上述の方法によって適正な高さに機械加工されるべき
突起を形成する効果的な技法を開発した。第４図に示す
マスク用ディスク40は、第３図に関して述べた突起15の
位置に正確に対応する様に９個の開口41を穿孔される。
ディスク40は、検査用ディスク17と正確に同一の内側孔
42の半径と、外側半径とを有する1.9mm（0.075″）の平
坦なアルミニウム材料から作られる。
突起15を形成する好適な方法では、マスク用ディスク
40は、不必要な部分に弗化炭素樹脂が付着されないよう
にディスク17の面のこの不必要な部分を遮蔽する。好適
な方法は、清浄な室内で全て実施されねばならない。工
程は次の通りである。
1.糸くずのでない布を使用してアセトンによってディス
ク17の両面を清掃する。
2.糸くずのでない布を使用してアムモニアによってディ
スク17の両面を清掃する。
3.糸くずのでない布でディスク17の両面をぬぐって乾か
す。
4.最初に出来るだけ滑らかになる様にディスク17の両面
上でつや出しスライダーを飛ばして、突起15を設けるの
に適したよりよい面を選択する。
5.マスク用ディスク40を注意深く清掃する。
6.突起を支持すべきディスク17の面にマスク用ディスク
40をゆるく載せる。マスク用ディスク40がディスク17に
まず正確に整合することが必要である。マスク用ディス
ク40は、ディスク17上で変位させてはならない。なぜな
らば変位するとディスク17に切り傷をつける惧れがある
ためである。この問題を防止するため、検査用ディスク
17を透明ガラスで作り、マスク用ディスク40を、検査用
ディスク17の下に装着して、突起の位置決め用ガイドと
して使用することもできる。ディスク17の下に置けば、
マスク用ディスク40は、ディスク17の操作面を遮蔽でき
ない。
7.アセトン20ml当り１滴から５滴までの濃度でアセトン
中に0.25μ（１μインチ）以下の粒径の粒子を有するデ
ュポン954-201グリーンテフロン−Ｓ仕上げの溶液を準
備する。24滴は、1mlにほぼ等しい。該材料は、デラウ
エア州ウイルミイングトン市19898のデュポン社Ｆアン
ドＦ部門の小冊子E-33980改訂２に記載される。テフロ
ンは、デュポン社の登録商標である。
8.0.179mm（0.007″）または一層小さい直径の針を有す
る皮下注射器を使用して針の尖端に出来るだけ小さい９
つの液滴を継続して作って、マスク用ディスク40の各開
口41の中心でディスク17上に該液滴を置く。マスク用デ
ィスク40を検査用ディスク17の上に置いた場合は、該溶
液が、開口41の端縁に接触させないようにする。もし端
縁に溶液が接触すると溶液がディスクの間の空間に侵入
してしまい、工程を、再度繰り返えす必要が生じてしま
う。
9.少なくとも１時間にわたって液滴を乾燥する。
10.ディスク組立体を冷たい炉に入れて後、３時間にわ
たり205℃（400゜F）で焼いて、炉を休止して、室温まで
冷却する。
ディスク17は、この工程によって突起15を準備した
後、第２図に関して説明した様につや出しスライダー20
によって処理してもよい。次に、検査用ディスク17は、
第１図について説明した態様で使用する。この工程は、
操作の際に接触しても検査中にスライダー14を損傷しな
い正確に制御された高さを有する突起を備えるディスク
17を安価かつ確実に製造する。
アセトン溶液中の弗化炭素樹脂の濃度を制御すること
により突起15の高さを制御することも可能である。アセ
トン20ml中の弗化炭素樹脂の一滴は、未機械加工状態で
約0.38μから0.51μ（約15μインチから20μインチ）ま
での突起を作る。５つの液滴で比較的に高さが高くされ
る。高さを制御するのに必要な幾つかの実験が行われ
る。しかしながら、約38μ（約15μインチ）よりも高く
する必要はない。なぜならスライダー14の好適な飛行高
さは、0.25μから0.38μ（10μインチから15μインチ）
までの範囲内であるからである。前の各液滴が乾燥した
後に個々の開口41内に弗化炭素樹脂溶液の付加的な液滴
を置くことによって一層高い高さを有する突起を形成す
ることも可能である。尚、最終形状における突起15の実
際に得られる巾と高さの比に鑑みて許容可能な端縁を得
るために突起を機械加工する必要はない。従って、可能
ならば、弗化炭素樹脂のアセトン濃度を適正な選択によ
って高さを制御することは、好ましい。
【図面の簡単な説明】
第１図は検査用ディスクの表面上に設置される被検査ス
ライダーを有する検査装置の図、第２図は所望の値にそ
の高さを設定するために突起を機械加工する際の検査用
ディスクの詳細図、第３図はその表面に突起を装着する
好適な検査用ディスクの平面図、第４図は検査用ディス
クの製造工程において使用されるべきマスク用ディスク
の平面図を示す。 14……スライダー、15a……突起、15b……頂部、16……
スピンドル、17……検査用ディスク、20……つや出しス
ライダー、40……マスク用ディスク、41……開口。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁気ディスクメモリーユニットの変換器を
    担持するスライダーの機械的応答特性を検査するために
    使用され、且つ該検査の際に磁気記録ディスクの代わり
    に用いられる透明な剛性ガラスディスクにおいて， 該ディスクは、改質剤を含む弗化炭素樹脂で形成された
    複数の突起を該ディスク上に有し、これら突起は、該デ
    ィスクの所定の形状および寸法の領域に、該ディスク表
    面より所定の高さで形成されていることを特徴とするデ
    ィスク。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のディスクに
    おいて、前記突起の所定の高さが、前記周囲のディスク
    表面より上に約0.10μから0.30μ（約４μインチから12
    μインチ）までの範囲にあるディスク。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載のディスクに
    おいて、前記突起の所定の高さが、前記周囲のディスク
    表面より少なくとも0.10μ（４μインチ）の高さである
    ディスク。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載のディスクを
    形成する方法において、 ａ）前記突起を形成するために、改質剤を含有する弗化
    炭素樹脂を溶解した所定のサイズの液滴を前記ディスク
    表面の所定の領域に置き， ｂ）この改質剤を含有する弗化炭素樹脂の溶液を乾燥さ
    せ， ｃ）前記ディスクと、該ディスク上の改質剤を含有する
    該弗化炭素樹脂とを炉内で焼く 工程を備える方法。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第４項に記載の方法におい
    て、前記ディスク表面の少なくとも一部分の上に、開口
    を有するマスク用ディスクを載置し、この開口によって
    包囲される領域内の前記ディスク表面に、前記液滴を置
    いて前記突起を形成する方法。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第５項に記載の方法におい
    て、前記剛性ガラスディスクから前記マスク用ディスク
    を除去した後、前記突起の上部の一部を除去する方法。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載の方法におい
    て、前記突起の上部の一部を除去する工程が、該突起の
    下部の0.30μ（12μインチ）を残して除去する工程を含
    む方法。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第６項に記載の方法におい
    て、前記突起の上部の一部を除去する工程が、 ａ）前記剛性ガラスディスクをスピンドルに装着して、
    該剛性ガラスディスクを回転し， ｂ）該剛性ガラスディスク表面より所定の高さでつや出
    しスライダーを飛行させて前記突起を横切らせる工程を
    含む方法。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第４項に記載の方法におい
    て、前記液滴を前記ディスク表面の所定の領域に置く工
    程が、0.025μ（１μインチ）以下の粒子サイズの液滴
    を置く工程を含む方法。
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