(57)【要約】【課題】電気的特性を低下させることなく小型化することができ、かつ、容易に製造できる電界結合器、通信装置、通信システム及び電界結合器の製造方法を提供すること。【解決手段】電界結合器１０は、電界結合を行う結合方向と垂直な面に沿って蛇行する帯状導体を、コイル軸ＡＸ１，ＡＸ２が上記結合方向と垂直になるように曲折して形成され、高周波信号の所定の周波数に対して２分の１波長の電気長を有し、上記コイル軸ＡＸ１，ＡＸ２が上記面に沿って中心部Ｏを取囲む形状を有する帯状コイル１００を備え、上記帯状コイル１００は、上記中心部Ｏで上記結合方向に振動する縦波の電界により結合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界結合を行う結合方向と垂直な面に沿って蛇行する帯状導体を、コイル軸が前記結合方向と垂直になるように曲折して形成され、高周波信号の所定の周波数に対して２分の１波長の電気長を有し、前記コイル軸が前記面に沿って中心部を取囲む形状を有する帯状コイルを備え、
前記帯状コイルは、前記中心部で前記結合方向に振動する縦波の電界により結合する、電界結合器。
【請求項２】
前記帯状コイルは、前記中心部を挟んでコイル軸が互いに平行になるように配置され一端が連結された２つの帯状コイルで構成され、
各前記帯状コイルの巻き方向は、前記２つの帯状コイルの連結位置を挟んで反転している、請求項１に記載の電界結合器。
【請求項３】
給電端から供給される前記所定の周波数の高周波信号と共振し、当該共振による電圧の定在波の腹に相当する位置で前記帯状コイルの一端に接続された共振部と、
前記結合方向と反対の前記帯状コイルの一側に設けられるグランドと、
を更に備え、
前記帯状コイルの他端は、接地される、請求項１に記載の電界結合器。
【請求項４】
前記帯状コイルの一部には、製造時にマウンタで吸着可能なように帯幅が拡大した吸着ポイントが形成される、請求項１に記載の電界結合器。
【請求項５】
前記吸着ポイントは、前記結合方向と垂直な面内における前記帯状コイルの重心位置に形成される、請求項４に記載の電界結合器。
【請求項６】
前記帯状コイルは、コイル側面で前記結合方向と垂直な方向に張り出した張出部を有する、請求項１に記載の電界結合器。
【請求項７】
前記蛇行する帯状導体は、一枚の板金を蛇行する帯状に打ち抜いて形成される、請求項１に記載の電界結合器。
【請求項８】
電界結合を行う結合方向と垂直な面に沿って蛇行する帯状導体を、コイル軸が前記結合方向と垂直になるように曲折して形成され、高周波信号の所定の周波数の波長に対して２分の１の実効長を有し、前記コイル軸が前記面に沿って中心部を取囲む形状を有する帯状コイルを備え、
前記帯状コイルは、前記中心部で前記結合方向に振動する縦波の電界により結合して非接触通信を行う、通信装置。
【請求項９】
電界結合を行い非接触通信を行う２つの通信装置を備え、
前記２つの通信装置の少なくとも一方は、前記電界結合を行う結合方向と垂直な面に沿って蛇行する帯状導体を、コイル軸が前記結合方向と垂直になるように曲折して形成され、高周波信号の所定の周波数に対して２分の１波長の電気長を有し、前記コイル軸が前記面に沿って中心部を取囲む形状を有する帯状コイルを有し、
前記帯状コイルは、前記中心部で前記結合方向に振動する縦波の電界により結合して非接触通信を行う、通信システム。
【請求項１０】
所定の周波数で電界結合を行う結合方向と垂直な一枚の板金を、蛇行する帯状に打ち抜いて、蛇行する帯状導体を形成する打抜ステップと、
前記蛇行する帯状導体を、コイル軸が前記結合方向と垂直になるように曲折して、前記所定の周波数に対して２分の１波長の電気長を有し前記コイル軸が中心部を取囲む形状を有する帯状コイルを形成する成形ステップと、
を有する、電界結合器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界結合器、通信装置、通信システム及び電界結合器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触型ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）カードやＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などの非接触通信を行う通信装置が普及している。このような非接触通信を行う通信装置には、磁界結合を行うものと、電界結合を行うものがある。
【０００３】
磁界結合を行う場合、通信装置は、例えばアンテナコイルを有し、このアンテナコイルでの交流磁界を利用した磁界結合により非接触通信を行う。一方、電界結合を行う場合、通信装置は、例えば平板状の電界結合電極（カプラ）を有し、この電界結合電極による静電界や誘導電界を利用した電界結合により非接触通信を行う。これらのような通信装置は、例えば近接型などの近距離における非接触通信に適している。また、上記非接触型ＩＣカード等に使用されうる通信装置は、例えば、カードや携帯機器などに搭載されるため薄型かつ小型に形成される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９９２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記磁界結合を行う通信装置では、アンテナコイルの背面に金属板などがあると通信が行えない、またアンテナコイルを配置する平面上に大きな面積が必要となる。一方、上記電界結合を行う通信装置では、通信相手の電極と電界結合電極が近距離で対向することにより電界結合する。電界結合電極からみて結合方向と逆の方向に金属からなるグランドを設けることで、背面方向への不要な電界信号の放射を防ぐことができるが、電極とグランドの距離を小さくすると、電極の正面にできる電界強度が低下するため低背化することが難しい。また、これらのような非接触通信を行う通信装置は、例えば、非接触型ＩＣカード、携帯電話等の携帯機器などに搭載されることが多いので、小型化、特に低背化が望まれる。
【０００６】
一方、通信装置は、小型化するだけでなく、製造が容易であることが重要である。例えば、アンテナとして、線状導体を螺旋状に回転させたコイルなどを使用する場合には、通信装置の厚みがコイル断面の分増加する。さらに、この場合、コイルを小型化しようと思うと、コイル円の径を一定にし、その円の間隔（ピッチ）を一定にすることは難しく、製造は容易ではない。また、このようなコイルの不均一が発生する場合、コイルにおける共振周波数にもばらつきが生じてしまい、アンテナとしての電気的特性が低下してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、電気的特性を低下させることなく小型化することができ、かつ、容易に製造することが可能な、新規かつ改良された電界結合器、通信装置、通信システム及び電界結合器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電界結合を行う結合方向と垂直な面に沿って蛇行する帯状導体を、コイル軸が上記結合方向と垂直になるように曲折して形成され、高周波信号の所定の周波数に対して２分の１波長の電気長を有し、上記コイル軸が上記面に沿って中心部を取囲む形状を有する帯状コイルを備え、上記帯状コイルは、上記中心部で上記結合方向に振動する縦波の電界により結合する、電界結合器が提供される。
【０００９】
この構成によれば、帯状コイルが、高周波信号と共振し、コイル軸に沿った交番磁界を発生させる。この際、コイル軸は、中心部を取囲むため、その中心部には、電界が発生する。従って、この電界を使用して電界結合することができる。一方、帯状コイルの背面（結合方向と反対の方向の面）への電界の放射を防ぐために、その背面にグランドを設ける場合、上記構成によれば、そのグランドに平行でコイル軸に沿った交番磁界はグランドとの距離が近くても影響を受けない。よって電界結合器を低背かつ小型に形成することができる。また、帯状コイルは、結合方向と垂直な面に沿って蛇行する帯状導体を、コイル軸が結合方向と垂直になるにように曲折することにより簡単に形成される。従って、帯状コイルのピッチなどを、蛇行する帯状導体に予め作り込むことができ、帯状コイルの曲折位置などを、正確に決定して製造することができる。
【００１０】
また、上記帯状コイルは、上記中心部を挟んでコイル軸が互いに平行になるように配置され一端が連結された２つの帯状コイルで構成され、各上記帯状コイルの巻き方向は、上記２つの帯状コイルの連結位置を挟んで反転していてもよい。
【００１１】
また、給電端から供給される上記所定の周波数の高周波信号と共振し、当該共振による電圧の定在波の腹に相当する位置で上記帯状コイルの一端に接続された共振部と、上記結合方向と反対の上記帯状コイルの一側に設けられるグランドと、を更に備え、上記帯状コイルの他端は、接地されてもよい。
【００１２】
また、上記帯状コイルの一部には、製造時にマウンタで吸着可能なように帯幅が拡大した吸着ポイントが形成されてもよい。
【００１３】
また、上記吸着ポイントは、上記結合方向と垂直な面内における上記帯状コイルの重心位置に形成されてもよい。
【００１４】
また、上記帯状コイルは、コイル側面で上記結合方向と垂直な方向に張り出した張出部を有してもよい。
【００１５】
また、上記蛇行する帯状導体は、一枚の板金を蛇行する帯状に打ち抜いて形成されてもよい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、電界結合を行う結合方向と垂直な面に沿って蛇行する帯状導体を、コイル軸が上記結合方向と垂直になるように曲折して形成され、高周波信号の所定の周波数の波長に対して２分の１の実効長を有し、上記コイル軸が上記面に沿って中心部を取囲む形状を有する帯状コイルを備え、上記帯状コイルは、上記中心部で上記結合方向に振動する縦波の電界により結合して非接触通信を行う、通信装置が提供される。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、電界結合を行い非接触通信を行う２つの通信装置を備え、上記２つの通信装置の少なくとも一方は、上記電界結合を行う結合方向と垂直な面に沿って蛇行する帯状導体を、コイル軸が上記結合方向と垂直になるように曲折して形成され、高周波信号の所定の周波数に対して２分の１波長の電気長を有し、上記コイル軸が上記面に沿って中心部を取囲む形状を有する帯状コイルを有し、上記帯状コイルは、上記中心部で上記結合方向に振動する縦波の電界により結合して非接触通信を行う、通信システムが提供される。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定の周波数で電界結合を行う結合方向と垂直な一枚の板金を、蛇行する帯状に打ち抜いて、蛇行する帯状導体を形成する打抜ステップと、上記蛇行する帯状導体を、コイル軸が上記結合方向と垂直になるように曲折して、上記所定の周波数に対して２分の１波長の電気長を有し上記コイル軸が上記面に沿って中心部を取囲む形状を有する帯状コイルを形成する成形ステップと、を有する、電界結合器の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、電気的特性を低下させることなく小型化することができ、かつ、容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
なお、以下では、本発明の各実施形態に係る電界結合器、通信装置、通信システム及び電界結合器の製造方法を理解しやすいように、まず、この通信装置及び通信システムが備える第１実施形態に係る電界結合器の構成について説明する。次に、その電界結合器が有する電界結合用電極について説明する。そして、電界結合器の製造方法について説明し、更に、電界結合器による動作と効果の例について説明する。その後、電界結合器の変更例として、電界結合用電極が異なる第２〜４実施形態について、第１実施形態に対する相違点を中心に説明する。つまり、以下では、次のような流れで説明する。
【００２２】
＜１．  第１実施形態＞
［１．１  電界結合器の構成］
［１．２  帯状コイル（電界結合用電極）について］
［１．３  電界結合器の製造方法］
［１．４  電界結合器による動作と効果の例］
＜２．  第２実施形態＞
＜３．  第３実施形態＞
＜４．  第４実施形態＞
【００２３】
なお、以下では、本発明の各実施形態に係る電界結合器について説明するが、本発明の各実施形態に係る通信装置は、以下で説明する電界結合器を有する。そして、本発明の各実施形態に係る通信システムの場合、２つの通信装置を備え、その通信装置のうち少なくともいずれか一方が、電界結合器を有し、電界結合により非接触通信を行うことになる。このように、本発明の各実施形態に係る通信装置等は、その電界結合器に主たる特徴があるため、以下では、主にこの電界結合器について説明する。また、電界結合器が使用される通信機器及び通信システムは、特に限定されるものではないが、例示するならば、非接触型ＩＣカード、ＲＦＩＤ、携帯電話などの携帯機器及びそれらを使用する通信システムなどが挙げられる。
【００２４】
＜１．  第１実施形態＞
［１．１  電界結合器の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る電界結合器の構成を説明する説明図である。図１に示すように、本実施形態に係る電界結合器１０は、大きく分けて、帯状コイル１００と、スタブ２００と、入出力線３００とを有する。
【００２５】
帯状コイル１００は、電界結合を行う電界を発生させるための電界結合用電極である。帯状コイル１００は、一本の帯状導体によりコイル状に形成され、一方の端子Ａから高周波信号を受け、他方の端子Ｂは短絡される。その結果、帯状コイル１００は、その中心部Ｏにおいて、紙面と直行する前方方向（ｘ軸正の方向）に電界結合を行うよう、この方向に縦波の電界を発生させる。なお、この電界結合を行う方向（ｘ軸正の方向）を、ここでは「結合方向」ともいう。この帯状コイル１００は、通常の線状導体を螺旋状に巻いて形成されるコイルとは異なり、１つの板金から形成される。従って、このような帯状コイル１００を電解結合用電極として備えることにより、電界結合器１０は、容易に製造でき、小型化することができ、かつ、電気的な特性を維持又は向上させることが可能となる。この帯状コイル１００については、詳しく後述する。
【００２６】
スタブ２００は、共振部の一例であって、長手方向に所定の長さを有する平板状の導電体により形成される。また、スタブ２００は、背面にグランドが形成された基板（図示せず）上に形成されるので、帯状コイル１００もグランドの上に配置される。その結果、グランド（図示せず）は、結合方向と反対（ｘ軸負の方向）の帯状コイル１００の一側に設けられることになる。そして、スタブ２００の一方の端子Ｃは、入出力線３００に接続され、他方の端子Ｄは、グランドに短絡される。よって、電界結合器１０が非接触通信により信号を送信する場合、端子Ｃに接続された入出力線３００から、高周波信号が伝達される。この際、スタブ２００は、高周波信号の周波数に対して共振する長さを有し、高周波信号と共振する。なお、ここでは、スタブ２００が、高周波信号の波長の２分の１倍の電気長Ｌ（＝１／２×λ）を有する場合を例示している。つまり、スタブ２００の端子Ｄは、電流に対しては開放端となり、電圧に対しては固定端となる。従って、高周波信号により共振したときのスタブ２００の電圧を見ると、その電圧は、端子Ｄにおいて節となり、端子Ｃと端子Ｄとの間の中間の接続点Ｅにおいて腹となる定在波を形成する。スタブ２００は、この定在波の腹に相当する位置、つまり、中間の接続点Ｅにおいて上記帯状コイル１００の一端である端子Ａに接続される。換言すれば、上記帯状コイル１００には、スタブ２００で共振した高周波信号が供給され、その電圧により電流が流れることになる。一方、スタブ２００は、図１に示すように、２分の１の波長に相当する長さだけでなく、高周波信号により共振する長さであればよく、例えば、４分の１や、４分の１の整数倍の波長に相当する長さであってもよい。この場合も、スタブ２００は、共振した電圧の定在波の腹に相当する位置に帯状コイル１００の端子Ａが接続されることになる。なお、電界結合器１０が非接触通信により信号を受信する場合も、その受信信号は、スタブ２００において、同様に共振することになる。
【００２７】
本実施形態に係る電界結合器１０が使用する高周波信号は、例えば、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）などのような高周波で、５００ＭＨｚ以上の広帯域を使用することが望ましく、この使用周波数にあわせて共振するように、スタブ２００の長手方向の長さは設定される。ただし、本実施形態に係る電界結合器１０は、使用周波数を限定するものではなく、使用したい周波数帯に応じて適宜、スタブ２００などの長さを調整することが可能である。しかしながら、上記のような高周波・広帯域を使用することにより、高速で大容量データ通信を実現することが可能である。
【００２８】
入出力線３００は、上述の通り、スタブ２００の端子Ｃに接続され、高周波信号を伝達する。従って、入出力線３００のスタブ２００とは反対の端部には、送受信回路（図示せず）が接続され、高周波信号は、この送受信回路から出力されるか、又は、送受信回路へと入力される。
【００２９】
このような帯状コイル１００・スタブ２００・入出力線３００を有する電界結合器１０は、例えば、上述のように、背面（裏面）にグランドが形成された基板（図示せず）上に実装されてもよい。つまり、例えば、裏面（ｘ軸負の方向の面）にグランドが形成された基板の表面（ｘ軸正の方向の面）に、入出力線３００及びスタブ２００とを積層して形成し、端子Ｄ及び端子Ｂに相当する位置で絶縁層に孔（スルーホール）を穿設し、その孔を介して、グランドと短絡させる。そして、このスタブ２００の接続点Ｅと、短絡された端子Ｂに相当する位置とに、それぞれ端子Ａ，Ｂが接続するように、帯状コイル１００が配置される。
【００３０】
次に、この電界結合器１０が有する帯状コイル１００の構成等について、詳しく説明する。
【００３１】
［１．２  帯状コイル（電界結合用電極）について］
図２は、本実施形態に係る電界結合器１０が有する帯状コイル１００の斜視図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本実施形態に係る電界結合器１０が有する帯状コイル１００の三面図である。そして、図４は、本実施形態に係る電界結合器１０が有する帯状コイル１００の展開図である。なお、図３（Ａ）は、帯状コイル１００の上面図（ｘ軸正の方向から見た図）であり、図３（Ｂ）は、帯状コイル１００の正面図（ｚ軸正の方向から見た図）であり、図３（Ｃ）は、帯状コイル１００の側面図（ｙ軸負の方向から見た図）である。
【００３２】
まず、帯状コイル１００の構成の概要について説明する。帯状コイル１００は、図２等に示すように、結合方向（ｘ軸方向）と垂直な面（ｙｚ面）に沿って蛇行する帯状導体（図４参照）を、コイル軸ＡＸ１，ＡＸ２が結合方向（ｘ軸方向）と垂直になるように曲折されて形成される。そして、帯状コイル１００は、コイル軸ＡＸ１，ＡＸ２が面（ｙｚ面）に沿って中心部Ｏを取囲む形状を有する。更に、この帯状コイル１００は、高周波信号の周波数に対して２分の１波長の電気長を有するように形成される。
【００３３】
より具体的に説明する。
帯状コイル１００は、スタブ２００に接続される端子Ａと、短絡される端子Ｂとの間を、大きく分けて、第１帯状コイル１１０と、第２帯状コイル１２０と、連結部１３０と、を含む。つまり、端子Ａから端子Ｂまでの帯状コイル１００の線路を考えると、線路は、端子Ａから第１帯状コイル１１０を通り、その一端で連結部１３０に接続され、連結部１３０の他端は、第２帯状コイル１２０の一端に接続される。そして、第２帯状コイル１２０の他端は、端子Ｂに接続される。
【００３４】
第１帯状コイル１１０及び第２帯状コイル１２０は、２つの帯状コイルの一例であって、図３（Ａ）に示すように、それぞれのコイル軸ＡＸ１，ＡＸ２が互いに平行になるように並べられて配置される。そして、連結部１３０が、第１帯状コイル１１０及び第２帯状コイル１２０の一方の端部を連結する。従って、帯状コイル１００の中心部Ｏは、図２及び図３（Ａ）に示すように、帯状コイル１００の形成面（ｙｚ面）内で、第１帯状コイル１１０，第２帯状コイル１２０及び連結部１３０により取囲まれることになる。
【００３５】
本実施形態では、第１帯状コイル１１０、第２帯状コイル１２０及び連結部１３０は、上述の通り帯状の導電体により形成され、一部折り返し地点等を除いて、所定の同一の帯幅を有するように形成される。そして、なお、この幅は、帯状コイル１００の強度や抵抗値等により設定される。なお、帯状コイル１００は、折り返し地点以外の位置において、帯の幅が拡大された部位を有してもよいが、このような帯状コイルについては、第３及び第４実施形態で説明する。
【００３６】
第１帯状コイル１１０、第２帯状コイル１２０及び連結部１３０の長さは、上記高周波信号の周波数に対して２分の１波長の電気長を有するように設定される。この長さは、帯状コイル１００の抵抗値や帯状コイル１００のリアクタンス値等により異なるため、適宜設定される。このような電気長を有することにより、スタブ２００を介して高周波信号が入力されると、その高周波信号は、帯状コイル１００で共振する。その結果、第１帯状コイル１１０、第２帯状コイル１２０には交番磁束が発生し、その交番磁束により、帯状コイル１００の中心部Ｏにおいて、結合方向（ｘ軸方向）に振動する縦波の電界が発生することになる。
【００３７】
また、第１帯状コイル１１０及び第２帯状コイル１２０の巻き方向は、連結部１３０（連結位置の一例）を挟んで反転している。換言すれば、上述のように帯状コイル１００は、高周波信号に対して２分の１波長の電気長を有するが、この帯状コイル１００は、４分の１波長の位置（中間位置）において、旋回方向が逆転される。つまり、図２に示すように、本実施形態の例の場合、第１帯状コイル１１０の巻き方向は、仮に端子Ａから端子Ｂに直流電流を通電させた瞬間にコイル軸ＡＸ１正の方向に磁束を発生させる方向に設定される。一方、第２帯状コイル１２０の巻き方向が反転されていない場合、コイル軸ＡＸ２負の方向に磁束が発生するが、第２帯状コイル１２０の巻き方向は、反転されているため、コイル軸ＡＸ２正の方向に磁束を発生させる方向に設定される。なお、高周波信号が入力されて帯状コイル１００で共振した場合には、第１帯状コイル１１０及び第２帯状コイル１２０で発生する磁束（電流との対比から擬似的に「磁流」とも言う）は、どちらか一方が反転されて、中心部Ｏを取囲む。その結果、帯状コイル１００は、中心部Ｏで発生させる縦波の電界を強めることができ、電気的な特性及び結合特性を向上させることが可能となる。このコイルの巻き方が反転していること、及び、その際の共振等については、後ほど効果等と共に詳しく説明する。
【００３８】
第１帯状コイル１１０及び第２帯状コイル１２０の構成について、更に具体的に説明する。第１帯状コイル１１０及び第２帯状コイル１２０は、図４の展開図に示すように、それぞれ、蛇行した帯状線路１１０Ａ及び帯状線路１２０Ａを有し、この帯状線路１１０Ａと帯状線路１２０Ａとは、帯状の連結部１３０により接続されている。そして、第１帯状コイル１１０は、帯状線路１１０Ａを、図４の点線の位置において、結合方向（ｘ軸）正の方向又は負の方向に折曲げられることにより形成される。一方、第２帯状コイル１２０も、帯状線路１２０Ａを、図４の点線の位置において、結合方向（ｘ軸）正の方向又は負の方向に折曲げられることにより形成される。ここでは折曲げ角が直角である場合を示しているが、この折曲げ角に丸みなどを付けることも可能である。なお、図４に示す、帯状線路１１０Ａ・帯状線路１２０Ａ・連結部１３０のように蛇行した線路を有する帯状線路は、例えば、一枚の導体板（例えば板金）を打ち抜いて加工することにより製造することも可能である。更に、この帯状線路は、エッチングや、溶融した導電材料（例えば金属材料）を所定の型に流し込むなど様々な方法で形成することも可能である。この帯状線路の形成及び折曲げについては、下記の製造方法において再度説明する。
【００３９】
第１帯状コイル１１０は、２つの帯状コイルのうちの１つの例であり、内側立上部１１１と外側折返部１１２と外側立上部１１３と内側折返部１１４とが繰り返して形成されて、コイル軸ＡＸ１を中心とするコイルを形成する。このうち内側立上部１１１と外側立上部１１３は、上記帯状線路が折曲げられることにより、結合方向（ｘ軸方向）と平行に成形される。そして、内側折返部１１４が、上記基板（図示せず）上に配置され、その基板上において、内側立上部１１１と外側立上部１１３を連結する。一方、外側折返部１１２が、基板から結合方向に突出した面（ｙｚ面）上において、内側立上部１１１と外側立上部１１３を連結する。この際、外側折返部１１２は、内側立上部１１１の端部から外側に延設された第１延設部位と、外側立上部１１３の端部へと内側に延設された第２延設部位と、これらの部位を接続する外側張出部１１２Ａと、を有する。そして、この第１延設部位は、第２延設部位よりも長く形成される。一方、内側折返部１１４は、外側立上部１１３の端部から内側に延設された第３延設部位と、次の繰り返し単位の内側立上部１１１の端部へと外側に延設された第４延設部位と、これらの部位を接続する内側張出部１１４Ａと、を有する。そして、この第３延設部位は、第４延設部位よりも長く形成される。従って、図３（Ｂ）に示すように、第１帯状コイル１１０は、外側立上部１１３と内側立上部１１１と外側折返部１１２の第１延設部位と内側折返部１１４の第３延設部位とによりコイル軸ＡＸ１を中心とした１つのコイル面（１巻き）を形成する。図２及び図３（Ａ）に示すように、このコイル面の単位が繰り返させることにより、第１帯状コイル１１０が形成される。なお、第１帯状コイル１１０と第２帯状コイル１２０とを連結する連結部１３０における第１帯状コイル１１０側の一部も、第１帯状コイル１１０の１のコイル面の一部を形成することとなる。この連結部１３０に内側立上部１１１を形成してコイルを形成する線路を更に引き伸ばすことも可能である。しかし、図２に示すようなコイル面の繰り返しによりコイル軸ＡＸ１に沿った適切な強度の磁界を生成できるので、連結部１３０に内側立上部１１１を形成せずとも、第１帯状コイル１１０を形成することができる。なお、連結部１３０に内側立上部１１１を形成しない図２に示すような形状の場合、下記の製造方法による製造を容易にすることができる。なお、上記第１帯状コイル１１０の外側張出部１１２Ａは、張出部の一例であって、第１帯状コイル１１０の側面において、結合方向（ｘ軸方向）と垂直な方向（ｙ軸方向）に張り出して形成される。
【００４０】
第２帯状コイル１２０は、２つの帯状コイルのうちの１つの例であり、外側立上部１２１と外側折返部１２２と内側立上部１２３と内側折返部１２４とが繰り返して形成されて、コイル軸ＡＸ２を中心とするコイルを形成する。このうち外側立上部１２１と内側立上部１２３は、上記帯状線路が折曲げられることにより、結合方向（ｘ軸方向）と平行に成形される。そして、内側折返部１２４が、上記基板（図示せず）上に配置され、その基板上において、外側立上部１２１と内側立上部１２３を連結する。一方、外側折返部１２２が、基板から結合方向に突出した面（ｙｚ面）上において、外側立上部１２１と内側立上部１２３を連結する。この際、外側折返部１２２は、外側立上部１２１の端部から外側に延設された第５延設部位と、内側立上部１２３の端部へと内側に延設された第６延設部位と、これらの部位を接続する外側張出部１２２Ａと、を有する。そして、この第５延設部位は、第６延設部位よりも長く形成される。一方、内側折返部１２４は、内側立上部１２３の端部から内側に延設された第７延設部位と、次の繰り返し単位の外側立上部１２１の端部へと外側に延設された第８延設部位と、これらの部位を接続する内側張出部１２４Ａと、を有する。そして、この第３延設部位は、第４延設部位よりも長く形成される。従って、図３（Ｂ）に示すように、第２帯状コイル１２０は、外側立上部１２１と内側立上部１２３と外側折返部１２２の第５延設部位と内側折返部１２４の第３延設部位とによりコイル軸ＡＸ２を中心とした１つのコイル面（１巻き）を形成する。図２及び図３（Ａ）に示すように、このコイル面の単位が繰り返させることにより、第２帯状コイル１２０が形成される。なお、上記第１帯状コイル１１０の場合と同様に、第１帯状コイル１１０と第２帯状コイル１２０とを連結する連結部１３０における第２帯状コイル１２０側の一部も、第２帯状コイル１２０の１のコイル面の一部を形成することとなる。この連結部１３０に内側立上部１２３を形成してコイルを形成する線路を更に引き伸ばすことも可能であるが、このような連結部１３０の内側立上部１２３は、上記第１帯状コイル１１０と同様に必ずしも必要ではない。そして、連結部１３０に内側立上部１２３を設けない場合、下記の製造方法における製造を容易にすることが可能である。
【００４１】
なお、上記第１帯状コイル１１０の外側張出部１１２Ａは、張出部の一例であって、第１帯状コイル１１０の側面において、結合方向（ｘ軸方向）と垂直な方向（ｙ軸方向）に張り出して形成される。一方、上記第２帯状コイル１２０の外側張出部１２２Ａも、張出部の一例であって、第２帯状コイル１２０の側面において、結合方向（ｘ軸方向）と垂直な方向（ｙ軸方向）に張り出して形成される。このような外側張出部１１２Ａ，１２２Ａは、電界結合器１０の製造時に、帯状コイル１００を折曲げ加工して形成する際や、組立時の取り扱いにおいて、把持されうる。従って、この外側張出部１１２Ａ，１２２Ａにより、帯状コイル１００を固定又は移動させることができるため、製造を容易にすることができる。また、上記の説明中、「内側」とは、例えば図３（Ａ）に示すように、ｙ軸方向を見た場合に、第１帯状コイル１１０又は第２帯状コイル１２０において中心部Ｏにより近い方向を意味し、「外側」とは、その逆に中心部Ｏから離れた方向を意味する。
【００４２】
以上、本実施形態に係る電界結合器１０の構成について説明した。
次に、図４及び図５本実施形態に係る電界結合器１０の製造方法について説明する。
【００４３】
［１．３  電界結合器の製造方法］
図５は、本実施形態に係る電界結合器１０の製造方法を説明する説明図である。
まず、図５のステップＳ０１が処理され、一枚の板状の導電体（例えば、板金。以下、板金として説明する。）が用意される。
【００４４】
そして、ステップＳ０３が処理され、ステップＳ０１で用意された板金を、打抜き加工により、図４に示すような蛇行した帯状線路１１０Ａ及び帯状線路１２０Ａと、両者を連結する連結部１３０とを有する帯状の導体による線路が形成される（打抜ステップ）。
【００４５】
その後、ステップＳ０５が処理され、所定の型やジグなどにより、ステップＳ０３で形成された帯状導体が、図４に示す点線の位置において結合方向（ｘ軸）正の方向又は負の方向に折曲げられ、帯状コイル１００が成形される（成形ステップ）。なお、このステップＳ０５で形成される帯状コイル１００は、上述のように２つの帯状コイル（第１帯状コイル１１０及び第２帯状コイル１２０）を有する。そして、両者のコイル軸ＡＸ１，ＡＸ２は、結合方向（ｘ軸方向）と垂直、かつ、結合方向と垂直な面（ｙｚ面）内で互いに平行になり、帯状コイル１００の中心部Ｏを取囲むことになる。このステップＳ０５の処理後は、ステップＳ０７が処理される。
【００４６】
ステップＳ０７では、ステップＳ０７で形成された帯状コイル１００が、基板（図示せず）に配置され、かつ、端子Ａがスタブ２００に接続され、そして、端子Ｂが短絡される。その結果、図１に示したような電界結合器１０が形成される。
【００４７】
なお、ここでは、ステップＳ０１及びステップＳ０３を処理することにより、図４に示すような帯状導体の線路を形成する場合について説明した。しかしながら、本発明による線路の形成方法は、この例に限定されるものではない。例えば、導電体材料を、図４に示すような線路を形成する型に流し込むことにより成形することも可能である。しかしながら、上記ステップＳ０１及びステップＳ０３のように、板金を打抜いて成形する場合、加工が容易で、専用の型を形成する必要もなく、製造の手間及びコストを低減することができる。
【００４８】
［１．４  電界結合器による動作と効果の例］
以上、本発明の第１実施形態に係る電界結合器１０について説明した。このような電界結合器１０は、中心部Ｏを取囲む２つの帯状コイル（第１帯状コイル１１０と第２帯状コイル１２０）を、擬似的に、図６に示すような線上導体により形成され、コイル軸が中心部Ｏの周りにドーナツ状に取囲むような形状を有するコイル４００とみなすことができる。従って、図６に示すドーナツ状のコイル４００を例に、電界結合器１０による電界発生過程について説明する。
【００４９】
上述の通り、帯状コイル１００（コイル４００）は、高周波信号の波長の２分の１の電気長を有する。従って、スタブ２００から高周波信号が入力されると、帯状コイル１００は、共振して定在波が立つ。その結果、中心部Ｏを中心として回転するような交番磁束が発生する。この交番磁束は、中心部Ｏ及びその近傍に、結合方向（ｘ軸方向）に進行し、かつ、同方向に振動する縦波の電界を発生させる。従って、電界結合器１０は、この縦波の電界により、他の通信装置が有する電界結合器（電界結合器１０であってもよいが、それとは異なる平板電極などを有する結合器であってもよい。）と近接の非接触通信を行うことができる。
【００５０】
一方、上述の通り、帯状コイル１００（コイル４００）の第１帯状コイル１１０と、第２帯状コイル１２０とは、互いに旋回方向（巻き方向）が反転している。この場合、中心部Ｏ及びその近傍に発生させる電界を強め、電気的特性を高めることが可能となる。より詳細に説明すると次の通りである。上述の通り、高周波信号が入力されると帯状コイル１００は共振する。仮に、帯状コイル１００をコイル軸が直線上のコイルで、電気長が２分の１波長であり、かつ、旋回方向が一定であるとすると、図７に示すような磁束が発生する。一方、本実施形態のように旋回方向が反転されていると、図８に示すような磁束が発生する。つまり、図７及び図８に示すコイル（つまり帯状コイル１００など）の端部は、電流に対して開口端となるため、そこでの電流変化は大きく、そのため、端部での磁束も大きくなる。一方、コイルが２分の１波長の電気長を有するため、コイルでは２分の１波長の定在波が立つ。この際、図７に示すように旋回方向が一定だと、コイルの中心部を挟んで、互いに反対向きの磁束が発生する。この磁束は、互いに逆向きの電界を発生させる。従って、図６に示すようにドーナツ状にされた場合、中心部Ｏに発生する電界の強度は、ある程度通信可能ではあるものの、低くなる。これに対して、図８に示すように旋回方向が反転されていると、コイルの中心部を挟んで、互いに同じ向きの磁束（磁束Ｂ１，Ｂ２又はその逆）が発生する。この磁束は、同方向の電界を発生させる。従って、図６に示すように、ドーナツ状にされれば、中心部Ｏに発生する電界の強度は、強められ、図７に示す場合に比べても電界結合における結合強度を強め電気的特性を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る帯状コイル１００は、上述のように、例えば板金を、蛇行する帯状導体に打抜き、その後、その帯状導体を曲折することにより形成される。従って、容易な製造が可能である。これに対して、通常の線状の導体を巻き付けることにより形成するコイル４００は、コイルの巻き付けが難しく時間もかかるため、製造が困難である。更に、コイル４００を形成するためには中心部Ｏを取囲むようにドーナツ状に形成する必要があるが、このようにドーナツ状にコイルを形成することは、容易ではない。また、このようなコイルでは、コイル断面の面積を一定に保ったり、コイルの一巻き一巻き間のピッチ間隔を一定に保つことは、非常に難しい。従って、コイルの形状のばらつきが大きくなって製造誤差が大きくなり、例えば共振周波数が所望の値からずれてしまうなど、安定した磁束を発生させることが難しい。更に、通常のコイルの場合、コイルの断面を円形にするため、コイル４００の厚みは直径分の長さとなり、薄型化することが難しい。これに対して、コイルの断面を楕円にすることも考えられるが、楕円のコイルを形成することは、更に製造を難しくしてしまう。このようなコイル４００に対して、本実施形態に係る帯状コイル１００は、打抜き及び折曲げという簡単かつ正確な工程で形成でき、コイルの断面を図３（Ｂ）の距離ｄｘや距離ｄｙを調整することにより一定に形成できる。更に、帯状コイル１００は、同様にピッチ間隔を図３（Ａ）の距離ｄｚを調整することにより一定に形成することも可能である。従って、この帯状コイル１００によれば、製造が容易になるばかりでなく、製造誤差を低減して、所望の値の共振周波数を実現可能であり磁界を安定的に発生させることができる。従って、本実施形態により製造される帯状コイル１００によれば、更に電気的特性を向上させることが可能である。
【００５２】
また、この際、図３（Ｂ）に示す距離ｄｘを小さく形成することにより、帯状コイル１００の厚みを薄くすることも可能であり、装置全体の小型化にも寄与することが可能である。更に、この帯状コイル１００は、図４に示したように一枚の板金から形成することが可能であるが、本実施形態に係る帯状コイル１００は、展開図が図４に示すように単純であり、かつ、面積が小さい。従って、打抜く板金の面積を減少させることができる。なお、この帯状コイル１００の場合、板状の電界結合用電極を使用する場合と比べて、その面積によらずに安定して大きな電界を発生させることができるため、結合方向（ｘ軸方向）と垂直な面（ｙｚ面）内の面積を小さくすることができることは言うまでもない。一方、帯状コイル１００は、結合方向とは反対の方向にグランドが形成される。このグランドは、結合方向と反対の方向に対して電界が放射されることを防ぐことができる。なお、電界結合をするために通常の板状の電極を使用する場合、この電極とグランドとの距離が短いと結合方向に発生される電界強度が低下する。従って、このような板状の電極では、装置全体の厚みを薄くして低背化することが難しい。しかしながら、本実施形態に係る帯状コイル１００の場合、コイル軸ＡＸ１，ＡＸ２に沿って発生させる交番磁界は、グランドとの距離が小さくても影響を受けにくく、帯状コイル１００が結合方向に発生させる電界強度も低下せずに済む。よって、電界結合器１０を低背かつ小型に形成することが可能である。
【００５３】
以上、本発明の第１実施形態に係る電界結合器１０について説明した。次に、順次この変更例である本発明の第２〜第４実施形態に係る電界結合器について説明する。なお、第２〜第４実施形態に係る電界結合器は、上記第１実施形態に係る電界結合器１０に対して、帯状コイルの構成が一部異なるものの、残りの構成は上記第１実施形態と同様に形成される。従って、以下では、各実施形態の電界結合器が有する帯状コイルについて説明し、かつ、その帯状コイルにおいても上記帯状コイル１００に対して異なる点について説明する。
【００５４】
＜２．  第２実施形態＞
図９は、本実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイル５００の斜視図である。図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、本実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイル５００の三面図である。なお、図１０（Ａ）は、帯状コイル５００の上面図（ｘ軸正の方向から見た図）であり、図１０（Ｂ）は、帯状コイル５００の正面図（ｚ軸正の方向から見た図）であり、図１０（Ｃ）は、帯状コイル５００の側面図（ｙ軸負の方向から見た図）である。
【００５５】
本実施形態に係る帯状コイル５００は、図９及び図１０（Ａ）〜図１０（Ｂ）に示すように、基本的には帯状コイル１００と同様に形成される。つまり、帯状コイル５００は、第１帯状コイル１１０に対応する第１帯状コイル５１０と、第２帯状コイル１２０に対応する第２帯状コイル５２０と、連結部１３０とにより構成される。
【００５６】
上記第１実施形態に係る第１帯状コイル１１０及び第２帯状コイル１２０は、図２に示したように中心部Ｏから離れた外側折返部１１２，１２２が、結合方向前方（ｘ軸正の方向）に突出している。そして、中心部Ｏに近い内側折返部１１４，１２４が、基板（図示せず）上に載置される。これに対して、図９及び図１０（Ａ）〜図１０（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る第１帯状コイル５１０及び第２帯状コイル５２０は、中心部Ｏに近い内側折返部１１４，１２４が結合方向前方（ｘ軸正の方向）に突出する。そして、中心部Ｏから離れた外側折返部１１２，１２２が、基板（図示せず）上に載置される。従って、外側張出部１１２Ａ，１２２Ｂは、基板上に載置されることになり、結合方向前方に突出した部位で、結合方向と垂直な方向（ｙ軸方向）に張り出した部位がないため、帯状コイル５００の強度を高めることができる。
【００５７】
＜３．  第３実施形態＞
次に、図１１及び図１２（Ａ）〜（Ｃ）を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイル６００について説明する。
【００５８】
図１１は、本実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイル６００の斜視図である。図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、本実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイル６００の三面図である。なお、図１２（Ａ）は、帯状コイル６００の上面図（ｘ軸正の方向から見た図）であり、図１２（Ｂ）は、帯状コイル６００の正面図（ｚ軸正の方向から見た図）であり、図１２（Ｃ）は、帯状コイル６００の側面図（ｙ軸負の方向から見た図）である。
【００５９】
本実施形態に係る帯状コイル６００は、図１１及び図１２（Ａ）〜図１２（Ｂ）に示すように、基本的には第２実施形態に係る帯状コイル５００と同様に形成される。つまり、帯状コイル６００は、第１帯状コイル５１０に対応する第１帯状コイル６１０と、第２帯状コイル５２０に対応する第２帯状コイル６２０と、連結部１３０とにより構成される。
【００６０】
この際、帯状コイル６００の一部（本実施形態では、第２帯状コイル６２０の１つの内側折返部１２４の一部）において、帯状導体の帯幅が拡大した吸着ポイント６３０を有する。
【００６１】
吸着ポイント６３０は、例えば、結合方向（ｘ軸方向）と垂直な面（ｙｚ面）における帯状コイル６００の重心位置（例えば中心部Ｏ）を含むように、帯幅が拡大されることが望ましい。そして、この吸着ポイント６３０は、帯状コイル６００の製造時に、マウンタの吸着ノズルなどに吸着可能に形成される。従って、例えば、帯状コイル６００の取扱時や実装時などにおいて、マウンタの吸着ノズルが、吸着ポイント６３０を吸着することができ、帯状コイル６００を取り扱うことが可能となる。このような構成によれば、マウンタにより、帯状コイル６００を自動で基板（図示せず）上に実装することが可能となり、容易に製造することができる。また、この際、上述のように、吸着ポイント６３０が帯状コイル６００の重心位置に形成されることにより、マウンタは、帯状コイル６００を傾けること無く指示することができるため、更に製造を容易にすることが可能である。
【００６２】
＜４．  第４実施形態＞
最後に、図１３及び図１４（Ａ）〜（Ｃ）を参照しつつ、本発明の第４実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイル７００について説明する。
【００６３】
図１３は、本実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイル７００の斜視図である。図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は、本実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイル７００の三面図である。なお、図１４（Ａ）は、帯状コイル７００の上面図（ｘ軸正の方向から見た図）であり、図１４（Ｂ）は、帯状コイル７００の正面図（ｚ軸正の方向から見た図）であり、図１４（Ｃ）は、帯状コイル７００の側面図（ｙ軸負の方向から見た図）である。
【００６４】
本実施形態に係る帯状コイル７００は、図１３及び図１４（Ａ）〜図１４（Ｂ）に示すように、基本的には第３実施形態に係る帯状コイル６００と同様に形成される。つまり、帯状コイル７００は、第１帯状コイル６１０に対応する第１帯状コイル７１０と、第２帯状コイル６２０に対応する第２帯状コイル７２０と、連結部１３０とにより構成される。
【００６５】
ただし、吸着ポイント６３０に対応する吸着ポイント７３０が、帯状コイル７００の帯状導体の長さの中央位置に形成されことが、上記第３実施形態とは異なる。そのために、端子Ａ及び端子Ｂは、図１４（Ａ）に示すように、第２帯状コイル７２０の中間位置に設けられ、かつ、連結部１３０は、第１帯状コイル７１０と第２帯状コイル７２０との両端に１つずつ、合計２つ配置される。そして、端子Ａ，Ｂと対向する第１帯状コイル７１０の内側折返部１１４に、吸着ポイント７３０が形成される。
【００６６】
このような構成を有することにより、本実施形態に係る帯状コイル７００は、より正確な重心位置に、吸着ポイント７３０を形成することができるため、更に製造を容易にすることが可能である。また、帯状導体の長さの中間点に吸着ポイント７３０が形成されるため、吸着ポイント７３０の前後の帯状導体における抵抗値を一定にすることができ、帯状コイル７００に流れる電流を安定させることが可能である。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６８】
第３実施形態及び第４実施形態において、吸着ポイントについて説明したが、本発明は、この例に限定されるものではなく、様々な位置に吸着ポイントを形成することも可能である。例えば、図２や図９に記載の帯状コイル１００，４００の連結部１３０を中心部Ｏまで延長して、その中心部Ｏにおいて吸着ポイントを形成することも可能である。
【００６９】
また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、帯状コイルの連結部１３０には、コイルが形成されていない場合を示したが、本発明はこの例に限定されるものではない。この連結部１３０にもコイルが形成されるように、第１帯状コイル又は第２帯状コイルと同様に形成することが可能である。ただし、上記第１実施形態〜第４実施形態に係る帯状コイルの場合、連結部１３０にコイルを形成する場合に比べて、展開図が図４に示すように単純であり、かつ、その面積が小さい。従って、上記第１実施形態〜第４実施形態に係る帯状コイルによれば、打抜く板材は小さい面積で済み、かつ、容易に打抜くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電界結合器の構成を説明する説明図である。
【図２】同実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイルの斜視図である。
【図３】同実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイルの三面図である。
【図４】同実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイルの展開図である。
【図５】同実施形態に係る電界結合器の製造方法を説明する説明図である。
【図６】同実施形態に係る電界結合器の動作等を説明する説明図である。
【図７】同実施形態に係る電界結合器が発生する磁束を説明する説明図である。
【図８】同実施形態に係る電界結合器が発生する磁束を説明する説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイルの斜視図である。
【図１０】同実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイルの三面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイルの斜視図である。
【図１２】同実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイルの三面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイルの斜視図である。
【図１４】同実施形態に係る電界結合器が有する帯状コイルの三面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０    電界結合器
１００，５００，６００，７００    帯状コイル
４００    コイル
１１０，５１０，６１０，７１０    第１帯状コイル
１１０Ａ，１２０Ａ    帯状線路
１１１，１２３    内側立上部
１１２，１２２    外側折返部
１１３，１２１    外側立上部
１１４，１２４    内側折返部
１２０，５２０，６２０，７２０    第２帯状コイル
１２０Ａ    帯状線路
１３０    連結部
２００    スタブ
３００    入出力線
４００    コイル
６３０，７３０    吸着ポイント
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ    端子
ＡＸ１，ＡＸ２    コイル軸
Ｂ１，Ｂ２    磁束
Ｅ    接続点
Ｏ    中心部
【図１】
2010034791.tif 000003
【図２】
2010034791.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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