(57)【要約】【課題】簡易な構成であって性能が安定したアンテナ装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】アンテナ装置１０は、一体の導体板が折り曲げられて構成されるアンテナ素子２０と、アンテナ素子２０に接続される同軸線路３０と、アンテナ素子２０を収容するケース４０と、アンテナ素子２０の周辺に充填される樹脂４２と、を備える。アンテナ素子２０は、放射導体２１と接地導体２４とが対面するように構成され、放射導体２１には、十字状の溝で構成されるマークを中心として貫通孔が形成されている。同軸線路３０の外導体３２は、接地導体２４に接続され、内導体３１は、放射導体２１の貫通孔を挿通し、貫通孔の縁部に残されたマークのうち所定の線に沿って曲げられて放射導体２１に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
折り曲げられた一体の導体板で構成され、放射導体を構成する第１導体部と接地導体を構成する第２導体部とが互いに対面し、前記第１導体部には貫通孔が形成されているとともに前記貫通孔の縁部の所定部位に目印が形成されているアンテナ素子と、
外導体と内導体とが同軸に形成され、前記外導体は、前記第２導体部に接続され、前記内導体は、前記第１導体部の貫通孔を挿通し、前記目印に向けて曲げられて前記第１導体部に接続される同軸線路と、
前記アンテナ素子の前記第１導体部と前記第２導体部との間に充填される樹脂と、
を備えるアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１導体部の貫通孔は、十字状の溝で構成されるマークを中心として形成されており、
前記内導体は、前記マークの一つの線を前記目印として折り曲げられて前記第１導体部に接続される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第２導体部には、前記同軸線路が挿通する第２導体部側貫通孔が形成されており、
前記内導体は、熱収縮チューブが被せられ、前記熱収縮チューブとともに前記第２導体部側貫通孔を挿通して前記第１導体部へと延びる、
請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
導体板に貫通孔を形成するとともに、前記貫通孔の縁部の所定部位に目印を形成する穿孔工程と、
前記導体板を折り曲げ、前記貫通孔が形成されて放射導体を構成する第１導体部と、接地導体を構成する第２導体部とを対面させる折曲工程と、
外導体と内導体とが同軸に形成された同軸線路の前記外導体を前記第２導体部に接続し、前記内導体を前記第１導体部の貫通孔を挿通させるとともに前記目印に向けて曲げて前記第１導体部に接続する同軸線路取付工程と、
前記導体板の前記第１導体部と前記第２導体部との間に樹脂を充填する充填工程と、
を含むアンテナ装置の製造方法。
【請求項５】
前記穿孔工程では、前記導体板に十字状の溝で構成されるマークを形成するとともに前記マークを中心として前記貫通孔を形成し、
前記同軸線路取付工程では、前記貫通孔の縁部に残された前記マークの一つの線を前記目印として前記内導体を曲げる、
請求項４に記載のアンテナ装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２導体部となる前記導体板の領域に前記同軸線路が挿通する第２導体部側貫通孔を形成する第２導体部側穿孔工程を更に含み、
前記同軸線路取付工程では、前記内導体に熱収縮チューブを被せ、前記内導体を前記熱収縮チューブとともに前記第２導体部側貫通孔に挿通させる、
請求項４又は５に記載のアンテナ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＨＦ帯やマイクロ帯のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）リーダライタ用のアンテナなど、無線通信装置に使用する送受信アンテナとしてパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）が使用される場合がある。従来、パッチアンテナの小型化を図るべく、導体板を折り曲げて放射導体面と接地導体面とを対向させて形成し、同軸線路の外導体を接地導体面に接地して、同軸線路の内導体を放射導体面に接続するアンテナ装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のアンテナ装置では、放射導体面の辺にスリットを形成したり、放射導体面の先端を接地導体面側に屈曲させることによって導体板の小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０９６１６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無線通信用アンテナでは、給電点となる内導体とアンテナ素子との接続精度はアンテナ装置の性能を左右する。特許文献１に記載のアンテナ装置では、放射導体面に貫通孔を形成し、この貫通孔に同軸線路の内導体を挿通させて半田付けなどにより内導体と放射導体面とを接続しているが、製造を容易にするために貫通孔を大きくすると、内導体と放射導体面との接続位置にばらつきが生じる虞がある。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成であって性能が安定したアンテナ装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係るアンテナ装置は、折り曲げられた一体の導体板で構成されたアンテナ素子と、外導体と内導体とが同軸に形成された同軸線路と、アンテナ素子に充填される樹脂と、を備える。アンテナ素子は、放射導体を構成する第１導体部と接地導体を構成する第２導体部とが互いに対面し、第１導体部には貫通孔が形成されているとともに貫通孔の縁部の所定部位には目印が形成されている。同軸線路の外導体は、第２導体部に接続され、同軸線路の内導体は、第１導体部の貫通孔を挿通し、目印に向けて曲げられて第１導体部に接続される。樹脂は、アンテナ素子の第１導体部と第２導体部との間に充填される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡易な構成であって性能が安定したアンテナ装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置を一部透視して示す側面図である。
【図２】実施の形態に係るアンテナ装置を樹脂を取り除いて接地導体側から示す図である。
【図３】実施の形態に係るアンテナ素子と同軸線路を示す斜視図である。
【図４】実施の形態に係るアンテナ素子と同軸線路の内導線との接続を拡大して示す図である。
【図５】実施の形態に係るアンテナ素子の製造を説明する図である。
【図６】同軸線路をアンテナ素子に取り付ける工程を説明する図である。
【図７】放射導体と接地導体との間に樹脂を充填する工程を説明する図である。
【図８】第１変形例に係るアンテナ素子と同軸線路の内導線との接続を拡大して示す図である。
【図９】第２変形例に係るアンテナ素子と同軸線路を示す斜視図である。
【図１０】第３変形例に係るアンテナ素子と同軸線路との取付を説明する図である。
【図１１】第４変形例に係るアンテナ素子と同軸線路を示す図である。
【図１２】第５変形例に係るアンテナ素子と同軸線路を示す図である。
【図１３】第６変形例に係るアンテナ素子と同軸線路を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明の実施の形態に係るアンテナ装置１０は、例えばＲＦＩＤリーダライタなどの無線通信装置に用いられる。この実施の形態に係るアンテナ装置１０は、図１及び図２に示すように、一体（一枚）の導体板で構成されるアンテナ素子２０と、アンテナ素子２０に接続される同軸線路３０と、同軸線路３０が接続されたアンテナ素子２０を収容するケース４０と、ケース４０の内部に充填される樹脂４２と、を備える。なお、同軸線路３０は、アンテナ素子２０に接続される側の他端側が無線装置本体に接続されるが、本発明の中核をなさないため、図示を省略している。
【００１０】
アンテナ素子２０は、一体の導体板が折り曲げられて形成される。アンテナ素子２０は、図１及び図３に示すように、コの字状に折り曲げられて構成されており、対面する一方側（第１導体部、図１及び図３では上側）が放射導体２１として機能し、他方側（第２導体部、図１及び図３では下側）が接地導体２４として機能する。また、放射導体２１と接地導体２４を接続する部分は、短絡導体２７として機能する。放射導体２１と接地導体２４とのそれぞれには、同軸線路３０が挿通される貫通孔２２，２５が形成されている。放射導体２１の貫通孔２２は、十字状の溝で構成されるマーク（クロスポンチマーク）２３を中心として形成されており、図４や図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、貫通孔２２の縁部にはマーク２３の一部が残されている。短絡導体２７は、図１や図３に示すように、放射導体２１及び接地導体２４に対して略垂直に構成されており、放射導体２１と接地導体２４とを電気的に接続している。短絡導体２７は、接地導体２４側の一部が矩形状に切り欠かれており、切り欠かれた部分は、接地導体２４の突出部２６を構成する。接地導体２４の突出部２６は、同軸線路３０の折れ曲がりなどを防止するガイドとして機能する。ただし、図１や図３の例に限定されるものではなく、こうした短絡導体２７の切り欠きや接地導体２４の突出部２６が形成されないものとしてもよい。
【００１１】
同軸線路３０は、内導体３１の回りに外導体３２が配置されて構成されている。内導体３１と外導体３２との間には、絶縁性皮膜３３が形成され、内導体３１と外導体３２との絶縁性が確保されている。また、外導体３２の回りは、絶縁性被膜３４で被覆されている。同軸線路３０は、接地導体２４の突出部２６に沿って配設され、接地導体２４（突出部２６を含む）と外導体３２とが電気的に接続されている。外導体３２は、半田付けなどの電気的接続手段３２ａによって外導体３２の先端側と突出部２６の先端側との２点で先端側接地導体２４に固定されている。ただし、外導体３２は、１点や３点以上で接地導体２４に固定されてもよく、外導体３２と接地導体２４とが接触する全領域で半田付けなどにより固定されてもよい。このように外導体３２は、接地導体２４に形成されている突出部２６にも固定されるので、同軸線路３０とアンテナ素子３０とが好適に接続されるとともに同軸線路３０の折れ曲がりなどを防止することができる。
【００１２】
同軸線路３０は、外導体３２が接地導体２４に接続されている部分から内導体３１が突出しており、内導体３１は、接地導体２４の貫通孔２５および放射導体２１の貫通穴２２を挿通して放射導体２１と電気的に接続されている。内導体３１は、図１に示すように、熱収縮チューブ３５が取り付けられており、熱収縮チューブ３５とともに接地導体２４の貫通穴２５を挿通する。また、内導体３１は、絶縁性被膜３３や熱収縮チューブ３５から露出した状態（つまり、導電性を有する状態）で放射導体２１の貫通孔２２を挿通し、貫通孔２２を挿通した先で曲げられて、半田付けなどの電気的接続手段３１ａによって放射導体２１の外面側（図１や図２中上面側）に接続される。このときには、内導体３１は、図４の拡大図に示すように、貫通穴２２の縁部に形成されているマーク２３のうち予め定められた一つの線に沿って曲げられる。さらに、同軸線路３０には、ケース４０に充填される樹脂４２がケース４０から漏れるのを防止するために、ブッシュ３６と熱収縮チューブ３７とが取り付けられている。なお、図１の例では、熱収縮チューブ３５は、絶縁性皮膜３３を覆うように取り付けられているが、露出した内導体３１に取り付けてもよい。
【００１３】
ケース４０は、この実施の形態では、一面が開口した直方体状の筺体が用いられている。ケース４０には、同軸線路３０を挿通させる挿通口（例えば貫通孔や溝など）が形成されており、同軸線路３０が取り付けられたアンテナ素子２０が収容される。図１に示すように、ケース４０には、アンテナ素子２０の接地導体２４がケース４０の開口に面するように（つまり放射導体２１が底側に位置するように）配置されて収容される。ただし、この例に限定されず、例えば放射導体２１がケース４０の開口に面するように配置されてもよい。この実施の形態では、ケース４０の底部には、放射導体２１を支持するリブ４１が形成されている。なお、リブ４１は、ケース４０と一体に形成されてもよいし、別々の部材で形成されてもよいし、こうしたリブ４１を備えないものとしてもよい。ケース４０には、アンテナ素子２０が収容された状態で樹脂４２が充填され、放射導体２１と接地導体２４との間に充填された樹脂４２は、誘電体層として機能する。これにより、樹脂２４の比誘電率に応じた波長短縮効果が得られ、アンテナ装置１０の小型化を図ることができる。
【００１４】
この実施の形態に係るアンテナ装置１０は、折り曲げられた一体の導電体でアンテナ素子２０が構成され、同軸線路３０の外導体３２がアンテナ素子２０の接地導体２４に接続されるとともに、同軸線路３０の内導体３１が接地導体２４及び放射導体２１の貫通孔２５，２２を挿通して放射導体２１に接続されているので、同軸コネクタなどを必要せず、装置の小型化を図ることができる。また、放射導体２１に形成する貫通孔２２の位置を変更することによって放射導体２１と同軸線路３０の内導体３１との接続位置を調整することができるので、簡易にアンテナ素子２０の給電点を調整することができる。しかも、この実施の形態に係るアンテナ装置１０では、十字状の溝で構成されるマーク２３を中心として貫通孔２２が形成され、貫通孔２２の縁部に残されたマーク２３のうち予め定められた線に沿って内導体３１を折り曲げて内導体３１と放射導体２１とを接続することにより、内導体３１と放射導体２１との接続位置にばらつきが生じるのを抑制することができ、安定した性能のアンテナ装置１０を提供することができる。
【００１５】
また、この実施の形態に係るアンテナ装置１０では、内導体３１に熱収縮チューブ３５が取り付けられ、熱収縮チューブ３５とともに内導体３１が接地導体２４の貫通孔２５を挿通しているので、接地導体２４の貫通孔２５を熱収縮チューブ３５の径（収縮したときの径）に合わせて形成することにより、内導体３１を安定して支持することができる。これにより、例えば放射導体２１と接地導体２４との間に樹脂を充填するときに内導体３１の位置がずれてしまうのを抑制することができ、安定した性能のアンテナ装置１０を提供することができる。
【００１６】
次に、この実施の形態に係るアンテナ装置１０を製造する方法について説明する。まず、図５に示すように、一枚の導体板２９を用意し、短絡導体２７となる第３領域２９ｃにコの字状の切り欠き２６ａを形成するともに、放射導体２１，接地導体２４となる第１領域２９ａ，第２領域２９ｂに貫通孔２２，２５を形成する。導体板２９は、アンテナ素子２０の幅と同一の幅を有し、放射導体２１と短絡導体２７と接地導体２４との長さを合わせた長さを有する矩形状の導体板を用意すればよい。また、第１領域２９ａ，第２領域２９ｂに貫通孔２２，２５を形成するときには、貫通孔２２，２５を形成する位置に十字状の溝で構成されるマーク２３，２５ａを形成し（図５（ａ）参照）、このマーク２３，２５ａを中心として貫通孔２２，２５を形成する（図５（ｂ）参照、マーク２５ａは不図示）。ここで、第１領域２９ａ（放射導体２１）に形成するマーク２３は、貫通孔２２よりも大きくしておき、貫通孔２２の縁部にマーク２３が残るようにする。また、マーク２３の十字状の溝は、例えば導体板２９の辺に沿って形成するなど、予め定められた向きに形成する。そして、第１領域２９ａと第２領域２９ｂとが対面するように導体板２９を折り曲げることによって、図５（ｃ）に示すように、アンテナ素子２０を形成する。このときには、第３領域２９ｃに形成したＵ字状の切り欠き２６ａが接地導体２４と面一となるように導体板２９を折り曲げて、接地導体２４に突出部２６を形成する。なお、アンテナ素子２０は、貫通孔２２，２５を形成してから導体板２９を折り曲げて形成されるものに限定されず、導体板２９を折り曲げてから貫通孔２２，２５を形成するなどとしてもよい。また、突出部２６は、接地導体２４に対して若干角度が付けられてもよい。
【００１７】
続いて、同軸線路３０を用意して、図６に示すように、同軸線路３０をアンテナ素子２０に取り付ける。同軸線路３０は、先端部分から順に、内導体３１が露出した部分、絶縁性被膜３３で内導体３１が被覆された部分、外導体３２が露出した部分、絶縁性被膜３４で外導体３２が被覆された部分となるように処理する。また、絶縁性被膜３３で内導体３１が被覆された部分には、熱収縮チューブ３５を取り付け、絶縁性被膜３４で外導体３２が被覆された部分には、ブッシュ３６や熱収縮チューブ３７を取り付けておく。なお、ブッシュ３７や熱収縮チューブ３６は、同軸線路３０をアンテナ素子２０に取り付けてから同軸線路３０に取り付けてもよい。
【００１８】
同軸線路３０をアンテナ素子２０に取り付けるときには、図６（ａ）に示すように、熱収縮チューブ３５と絶縁性被膜３３で被覆された内導体３１を接地導体２４の貫通孔２５に挿通させるとともに、露出した内導体３１を放射導体２１の貫通孔２２に挿通させる。次に、図６（ｂ）に示すように、貫通孔２２の縁部に残ったマーク２３のうち予め定めた線に沿って内導体３１を折り曲げて、内導体３１を放射導体２１に接触させるとともに（図４参照）、露出した外導体３２を接地導体２４（突出部２６を含む）に接触させる。続いて、図６（ｃ）に示すように、半田付けなどの電気的接続手段３１ａ，３２ａによって内導体３１を放射導体２１に固定するとともに外導体３２を接地導体２４に固定することによって、同軸線路３０がアンテナ素子２０に取り付けられる。このように、この実施の形態では、放射導体２１に貫通孔２２を形成するためのマーク２３を目印として内導体３１を曲げて内導体３１と放射導体２１とを接続することにより、内導体３１と放射導体２１との接続位置にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００１９】
そして、図７（ａ）に示すように、同軸線路３０を取り付けたアンテナ素子２０をケース４０内に配置して、図７（ｂ）に示すように、アンテナ素子２０の周囲に樹脂４２を充填させることにより、実施の形態に係るアンテナ装置１０が製造される。なお、図１に示すように固化した樹脂４２をアンテナ装置１０の外縁としてもよいし、ケース４０の開口部に蓋を取り付けるものとしてもよい。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記した実施の形態に限定されず、種々の変形および応用が可能である。例えば、上記した実施の形態では、放射導体２１の貫通孔２２は、十字状の溝で構成されたマーク２３を中心として形成され、貫通孔２２の縁部に残されたマーク２３のうち予め定められた１つの線に向けて内導体３１を曲げるものとしたが、第１変形例である図８（ａ）に示すように、貫通孔２２の縁部（近傍）にマーク２３とは異なる所定のマーク２３Ａを付して、図８（ｂ）に示すように、内導体３１をマーク２３Ａに向けて曲げて内導体３１と放射導体２１とを接続させてもよい。この場合には、マーク２３Ａは、例えば、貫通孔２２を形成するためのポンチマークに対して予め定められた位置関係となるように放射導体２１に付されればよい。また、マーク２３Ａは、図８（ａ）に示すように、貫通孔２２から離して形成されてもよいし、貫通孔２２の縁に接して形成されてもよい。こうしたマーク２３Ａを目印として内導体３１を折り曲げて内導体３１と放射導体２１とを接続させることによっても、内導体３１と放射導体２１との接続位置の精度を向上させることができ、性能が安定したアンテナ装置を提供することができる。
【００２１】
また、上記した実施の形態では、矩形状の導体板２９が折り曲げられてアンテナ素子２０が形成されるものとしたが、こうした例に限定されず、例えば図９の第２変形例に示すように、アンテナ素子２０の一部（例えば放射導体２１）にスリット（切り欠き）２１ａが形成されるなどとしてもよい。このようにスリット２１ａが形成されることによって波長短縮効果を得ることができ、アンテナ素子２０の小型化を図ることができる。なお、スリット２１ａは、図９に示すように両側に形成されるものに限定されるものではなく、一方の側にのみ形成されてもよい。また、スリット２１ａは、長方形状に切り欠かれて形成されるものに限定されず、種々の形状に形成されれればよい。
【００２２】
また、上記した実施の形態では、同軸線路３０の内導体３１が放射導体２１の貫通孔２２に挿通して、内導体３１と放射導体２１とが直接に接続されるものとしたが、図１０の第３変形例に示すように、導線３８を貫通孔２２に挿通させて導線３８と放射導体２１を半田付けなどの電気的接続手段３８ａで接続し（図１０（ａ）参照）、導線３８と内導体３１を半田付けなどの電気的接続手段３８ｂで接続することによって間接的に内導体３１と放射導体２１とを接続してもよい（図１０（ｂ）参照）。この場合には、導線３８を貫通孔２２の縁部のマーク２３を目印として曲げて、導線３８と放射導体２１とを接続させればよい。
【００２３】
また、上記した実施の形態では、絶縁性被膜３３で被覆された内導体３１が接地導体２４の貫通孔２５を挿通するものとしたが、図１１の第４変形例に示すように、同軸線路３０を短絡導体２７の切り欠きに挿通させるものとしてもよい。この場合には、接地導体２４には、貫通孔２５を形成しなくてもよい。
【００２４】
また、上記した実施の形態のアンテナ素子２０は、放射導体２１と接地導体２４の全体が対面して構成されるものとしたが、図１２の第５変形例に示すように、放射導体２１と接地導体２４の少なくとも一方（図１２の例では、放射導体２１）の先端が内側に曲げられて構成されてもよい。こうすれば、放射導体２１と接地導体２４との対向する面の面積を小さくしてアンテナ装置１０の小型化を図ることができる。
【００２５】
また、上記した実施の形態では、図１などに示すように、短絡導体２７の板面に対して外導体３２が垂直に配置されるように同軸線路３０がアンテナ素子２０に取り付けられるものとしたが、図１３の第６変形例に示すように、短絡導体２７の板面に対して外導体３２が平行に配置されるように同軸線路３０がアンテナ素子２０に取り付けられてもよい。この場合には、図１３に示すように、短絡導体２７側とは別の部分に、外導体３２と接地導体２４を接続するための突出部２６Ａが形成されてもよい。突出部２６Ａは、上記した実施の形態における突出部２６と同様に、同軸線路３０の折れ曲がりなどを防止するガイドとして機能する。なお、図１３の例に限定されるものではなく、短絡導体２７には突出部２６Ａが形成されなくてもよい。
【００２６】
また、上記した第１〜第７変形例の複数を組み合わせてもよい。例えば、第２〜第７の変形例において、第１変形例のように放射導体２１の貫通孔２２の縁部（近傍）にマーク２３Ａが形成されて、内導体３１（導線３８）がマーク２３Ａに向けて曲げられて内導体３１と放射導体２１とが接続されてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０  アンテナ装置
２０  アンテナ素子
２１  放射導体
２２  貫通孔
２３  マーク
２４  接地導体
２５  貫通孔
２６  突出部
２７  短絡導体
２９  導体板
３０  同軸線路
３１  内導体
３２  外導体
３３，３４  絶縁性被膜
３５，３７  熱収縮チューブ
３６  ブッシュ
３８  導線
４０  ケース
４１  リブ
４２  樹脂
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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