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で、最終的な原因が‥‥、PHP_Excelがメモリをバカ喰いしてメモリオーバーフロー起こしていたんだけど何故かPHPがエラー画面を返さずにブラウザ側へタイムアウトを返していたという、なんじゃそりゃ。
Apacheのアクセスログを見ると常に200(正常終了)が返ってて500(タイムアウト)がないからおかしいなぁ、と調べてたら、ApacheのエラーログになぜかPHPのメモリオーバーフローログが吐かれていたという orz

他のシステムでPHP_Excelを使ったときは、メモリオーバーフローはブラウザ側にPHPのエラー画面が返ってきていたので、まさか同じ原因でサイレントデスしているとは思わなかったわん。

あ、200秒は単なる偶然でした てへペロ。