(57)【要約】  【課題】  無線通信装置のアンテナ部を構成している個々のアンテナが近接物質の影響を受けた場合でも良好なアンテナ特性を得ることのできる無線通信装置を提供すること。  【解決手段】  第１モノポールアンテナ１０２、第２モノポールアンテナ１０３と分岐導体１０４の間に第１スイッチ１０８、第２スイッチ１０９を設けて、第１モノポールアンテナ１０２、第２モノポールアンテナ１０３のいずれかが近接物質の影響を受けたときに、影響を受けたアンテナ側の第１スイッチ１０８または第２スイッチ１０９を分岐点１１２から第１終端インピーダンス１０６または第２終端インピーダンス１０７までの合計インピーダンスが無限大になるように設定された第１終端インピーダンス１０６または第２終端インピーダンス１０７側に切り替えることにより、アンテナに供給される電力を近接物質の影響を受けていないアンテナに供給することができ、アンテナ部１０１の良好な特性を維持することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有するアンテナ部と、
前記アンテナ部に給電する無線回路部と、
前記無線回路部との接続を分岐する分岐点を有し、前記分岐点から前記複数のアンテナ素子の各々とを接続する分岐導体と、
前記分岐導体の分岐点と前記アンテナ素子との間に設けられ、前記無線回路部からの給電を前記アンテナ素子と終端インピーダンスとのいずれかに切り替えて接続する切替手段と、
を備える無線通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信装置であって、
前記終端インピーダンスは、前記分岐導体の分岐点から前記終端インピーダンスまでの合計インピーダンスが無限大になるように設定される無線通信装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の無線通信装置であって、
前記切替手段が選択可能な終端インピーダンスを複数備え、前記切替手段は、前記アンテナ部を介して行う通信の周波数帯に応じて接続すべき終端インピーダンスを選択する無線通信装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項記載の無線通信装置であって、
前記切替手段を切り替えて受信信号強度を取得し、前記受信信号強度が最もよい切替状態を選択するように前記切替手段を制御する切替制御手段を更に備える無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数のアンテナ素子を搭載する無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信装置において、複数のアンテナ素子を搭載して同時に動作させることによって、通話時における放射利得を改善する方法が提案されている。その一例として、図６に示すような無線通信装置がある。図６は、従来の無線通信装置の概略構成の一例を示す図である。図６に示すように、この無線通信装置はアンテナ部６０１を構成する第１アンテナ素子６０２、第２アンテナ素子６０３が、第１アンテナ素子６０２と前記第２アンテナ素子６０３をそれぞれ給電するための第１給電線６０５および第２給電線６０６を介して分岐導体６０４に接続されている。
【０００３】
また、前記分岐導体６０４はデュプレクサ６０７を介して無線回路部６０８を構成する送信回路６０９と受信回路６１０に接続されている。送信時には前記デュプレクサ６０７を介して前記分岐導体６０４と前記送信回路６０９を接続することにより、送信信号は前記分岐導体６０４で分配された後、前記第１アンテナ素子６０２、前記第２アンテナ素子６０３より同時に送信されている。また、受信時には、前記デュプレクサ６０７を介して前記分岐導体６０４と前記受信回路６１０を接続することにより、前記第１アンテナ素子６０２、前記第２アンテナ素子６０３でそれぞれ受信した信号は前記分岐導体６０４で合成されて、前記受信回路６１０に供給されている。
【０００４】
しかしながら、前記無線通信装置の場合、図７に示すようにどちらか一方のアンテナ素子（６０１、６０２）に手や指７０１などの人体の一部分、金属や誘電体物質が近接するとアンテナ部６０１の入力インピーダンスが変化して無線回路部との間に不整合損失が発生し、アンテナ部の特性を劣化させてしまう。
【０００５】
そこで、分岐導体とアンテナ部との間の給電線に同軸ケーブルを使用して、分岐導体からアンテナまでの電気長を適当に選択する方法が開示されている。図８は、従来の無線通信装置の概略構成の他の例を示す図である。図８に示された装置は、同軸ケーブルの電気長を適当に選択することにより近接物質の影響を排除するものである。図８に示すように、近接物質の影響を受けた第２アンテナ素子８０３を第２アンテナ素子８０３の入力インピーダンスが無限大となるように決定された第２同軸ケーブル８０６のような分布定数回路で接続して、前記第２アンテナ素子８０３に供給される電力を反射させ、それによって、影響を受けていない第１アンテナ素子８０２に前記第２アンテナ素子８０３に供給される電力を振りかえるという方法である。
【特許文献１】特開２００１−３０８６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１記載の方法では、前記第２アンテナ素子８０３と近接物質との位置関係によってはアンテナの入力インピーダンスが無限大にならない場合があり、前記第２アンテナ素子８０３に供給される電力を影響を受けていない前記第１アンテナ素子８０２に完全に振りかえることができないという事情があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、無線通信装置のアンテナ部を構成している個々のアンテナが近接物質の影響を受けた場合でも良好なアンテナ特性を得ることのできる無線通信装置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】
【０００８】
本発明の無線通信装置は、複数のアンテナ素子を有するアンテナ部と、前記アンテナ部に給電する無線回路部と、前記無線回路部との接続を分岐する分岐点を有し、前記分岐点から前記複数のアンテナ素子の各々とを接続する分岐導体と、前記分岐導体の分岐点と前記アンテナ素子との間に設けられ、前記無線回路部からの給電を前記アンテナ素子と終端インピーダンスとのいずれかに切り替えて接続する切替手段と、を備える。
【０００９】
これにより、前記近傍物質の影響を受けたアンテナ素子に供給されている電力を前記近傍物質の影響を受けていないアンテナ素子に振りかえることができるため、アンテナ部の良好な特性を維持することができる。
【００１０】
また、本発明の無線通信装置において、前記終端インピーダンスは、前記分岐導体の分岐点から前記終端インピーダンスまでの合計インピーダンスが無限大になるように設定される。
【００１１】
これにより、前記近傍物質の影響を受けたアンテナ素子に供給されている電力を最大限、前記近傍物質の影響を受けていないアンテナに振りかえることができるため、アンテナ部の良好な特性を維持することができる。
【００１２】
また、本発明の無線通信装置において、前記切替手段が選択可能な終端インピーダンスを複数備え、前記切替手段は、前記アンテナ部を介して行う通信の周波数帯に応じて接続すべき終端インピーダンスを選択する。
【００１３】
これにより、複数の終端インピーダンスを前記アンテナ素子が動作する周波数帯ごとに用いることで、複数の周波数帯において、近接物質の影響を受けたアンテナ素子に供給される電力を近接物質の影響を受けていないアンテナ素子に振り替えることができるため、、アンテナ部の良好な特性を維持することができる。
【００１４】
また、本発明の無線通信装置は、前記切替手段を切り替えて受信信号強度を取得し、前記受信信号強度が最もよい切替状態を選択するように前記切替手段を制御する切替制御手段を更に備える。
【００１５】
これにより、受信電界強度が最もよい切替状態を選択するので、個々のアンテナが近接物質の影響等を受けた場合でも、良好なアンテナ特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、無線通信装置のアンテナ部を構成している個々のアンテナが近接物質の影響を受けた場合でも良好なアンテナ特性を得ることのできる無線通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の無線通信装置は、第１モノポールアンテナ１０２と第２モノポールアンテナ１０３を有するアンテナ部１０１と、第１整合回路１０４と、第２整合回路１０５と、第１終端インピーダンス１０６と、第２終端インピーダンス１０７と、第１スイッチ１０８と、第２スイッチ１０９と、分岐導体１１２と、第３整合回路１１５と、無線回路１１６と、制御回路１１７とを備える。
【００１８】
第１モノポールアンテナ１０２は、第１整合回路１０４に接続されている。第１整合回路１０４は第１モノポールアンテナ１０２の入力インピーダンスを整合する。同様に、第２モノポールアンテナ１０３は、第２整合回路１０５に接続されている。第２整合回路１０５は第２モノポールアンテナ１０３の入力インピーダンスを整合する。なお、本実施形態において、第１モノポールアンテナ１０２および第２モノポールアンテナ１０３の入力インピーダンスは５０［Ω］とする。
【００１９】
第１終端インピーダンス１０６および第２終端インピーダンス１０７は、一方が回路基板のグランド等に接地され、所定のインピーダンス値が設定されている。この第１終端インピーダンス１０６および第２終端インピーダンス１０７の詳細については後述する。
【００２０】
第１スイッチ１０８は、第１整合回路１０４および第１終端インピーダンス１０６のいずれか一方を選択するように切り替える。同様に、第２スイッチは、第２整合回路１０５および第２終端インピーダンス１０７のいずれか一方を選択するように切り替える。
【００２１】
分岐導体１１２は、第１線路１１０を介して第１スイッチ１０８に、第２線路１１１を介して第２スイッチ１０９に接続されている。また、第３線路１１４を介して第３整合回路１１５に接続されている。第３線路１１４は分岐点１１３を介して第１線路１１０および第２線路１１１に分岐されている。
【００２２】
第３整合回路１１４は、分岐導体１１２に接続され、第３整合回路１１４から見た分岐導体１１２側全体の入力インピーダンスを整合する。無線回路１１５はアンテナ部１０１の第１モノポールアンテナ１０２および第２モノポールアンテナ１０３に給電する。制御回路１１６は、第１スイッチ１０８および第２スイッチ１０９の各々の切り替えを制御する。
【００２３】
次に、本実施形態の無線通信装置の動作について説明する。本実施形態の無線通信装置において、第１モノポールアンテナ１０２および第２モノポールアンテナ１０３は、第１スイッチ１０８および第２スイッチ１０９の両方がそれぞれ第１整合回路１０４および第２整合回路１０５に接続することで、同時に動作することが可能となっている。
【００２４】
図２は、第１の実施形態に係る無線通信装置のアンテナ効率を示す図である。図２において、左および中央に示された特性は、第１モノポールアンテナ１０２および第２モノポールアンテナの両方が同時に動作している状態における特性であり、左はアンテナ部１０１が近接物質の影響を受けていない場合のアンテナ効率、中央はアンテナ部１０１の第１モノポールアンテナ１０２または第２モノポールアンテナ１０３が近接物質の影響を受けた場合のアンテナ効率をそれぞれ示す。ここで、近接物質とは、アンテナ部１０１に近接された金属や誘電体物質、手や指等である。
【００２５】
図３は、近接物質の影響を受けていないときのアンテナ部の特性を示す図であり、（Ａ）は入力インピーダンス特性、（Ｂ）はＶＳＷＲ特性を示す。図４は、近接物質の影響を受けた場合のアンテナ部の特性を示す図であり、（Ａ）は入力インピーダンス特性、（Ｂ）はＶＳＷＲ特性を示す。
【００２６】
図３と図４を比較すると、第１モノポールアンテナ１０２または第２モノポールアンテナ１０３に金属や誘電体物質が近接すると、アンテナ部１０１の入力インピーダンスに不整合が発生し、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）が悪化していることが分かる。その結果、図２に示すように、近接物質に起因して、アンテナ効率が−１．０［ｄＢ］から−３．０［ｄＢ］と２［ｄＢ］低下してしまう。
【００２７】
そこで、本実施形態の無線通信装置は、第１モノポールアンテナ１０２または第２モノポールアンテナ１０３に金属や誘電体物質等が近接してアンテナ特性が悪くなった場合に、その影響を受けたモノポールアンテナから終端インピーダンスに切り替えることで、アンテナ効率の低下を防ぐ。ここで、終端インピーダンス（第１終端インピーダンス１０６および第２終端インピーダンス１０７）は、分岐点１１３から終端インピーダンスまでの合計インピーダンスが無限大、すなわちＶＳＷＲが無限大になるように設定されている。
【００２８】
例えば、第２モノポールアンテナ１０３に近接物質が存在した場合、第２スイッチ１０９を第２終端インピーダンス１０７に切り替える。その結果、分岐点１１３から第２終端インピーダンス１０７までの合計インピーダンスが無限大、つまり、ＶＳＷＲが無限大となる。
【００２９】
これにより、第２モノポールアンテナ１０３へ給電するための電力が完全反射するため、第１モノポールアンテナ１０２に第２モノポールアンテナ１０３に給電される電力が供給されることになる。よって、アンテナ効率は図２の右に示すように−０．９［ｄＢ］となり、近接物質の影響を受けていない場合と同等となる。なお、第１モノポールアンテナ１０２に近接物質が存在した場合も同様である。
【００３０】
次に、第１スイッチ１０８と第２スイッチ１０９の切り替えについて説明する。第１スイッチ１０８と第２スイッチ１０９の切り替えパターンとしては、第１スイッチ１０８が第１モノポールアンテナ１０２側にＯＮ、第２スイッチ１０９が第２モノポールアンテナ１０３側にＯＮの場合、第１スイッチ１０８が第１モノポールアンテナ１０２側にＯＮ、第２スイッチ１０９が第２終端インピーダンス１０７側にＯＮの場合、第１スイッチ１０８が第１終端インピーダンス１０６側にＯＮ、第２スイッチ１０９が第２モノポールアンテナ１０３側にＯＮの場合の３種類がある。
【００３１】
制御回路１１７は上記パターンで第１スイッチ１０８、第２スイッチ１０９の切り替えを行っていき、上記パターンにおけるＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信信号強度表示信号）の値を無線回路部１０５より受け取り、最も良好なＲＳＳＩの値を示すパターンを選択して、第１スイッチ１０８、第２スイッチ１０９の切り替えを決定する。また、パターン選択は常時行っているので、アンテナ部１０１は良好な特性を維持することができる。
【００３２】
このような本発明の第１の実施形態によれば、複数のアンテナ素子を有するアンテナ部を備えた無線通信装置において、そのうちの少なくとも一つが近接物質の影響を受けた場合に、給電をアンテナ素子から終端インピーダンスに切り替えることで、アンテナ部の良好な特性を維持することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の概略構成を示す図である。図５に示すように、本実施形態の無線通信装置は、第１ヘリカルアンテナ２０２と第２ヘリカルアンテナ２０３を有するアンテナ部２０１と、第１整合回路２０４と、第２整合回路２０５と、第１終端インピーダンス２０６と、第２終端インピーダンス２０７と、第３終端インピーダンス２０８、第４終端インピーダンス２０９と、第１スイッチ２１０と、第２スイッチ２１１と、分岐導体２１４と、第３整合回路２１７と、無線回路２１８と、制御回路２１９とを備える。
【００３４】
第１ヘリカルアンテナ２０２は、第１整合回路２０４に接続されている。第１整合回路２０４は第１ヘリカルアンテナ２０２の入力インピーダンスを整合する。同様に、第２ヘリカルアンテナ２０３は、第２整合回路２０５に接続されている。第２整合回路２０５は第２ヘリカルアンテナ２０３の入力インピーダンスを整合する。ここで、第１ヘリカルアンテナおよび第２ヘリカルアンテナ２０２は、第１周波数帯と第２周波数帯の二つの周波数帯で動作する。
【００３５】
第１終端インピーダンス２０６、第２終端インピーダンス２０７は、第３終端インピーダンス２０８、第４終端インピーダンス２０９は、一方が回路基板のグランド等に接地され、所定のインピーダンス値が設定されている。第１スイッチ２１０は、第１整合回路２０４、第１終端インピーダンス２０６および第３終端インピーダンス２０８のうちの一つを選択するように切り替える。同様に、第２スイッチは、第２整合回路２０５、第２終端インピーダンス２０７および第４終端インピーダンス２０９のうちの一つを選択するように切り替える。
【００３６】
分岐導体２１４は、第１線路２１２を介して第１スイッチ２１０に、第２線路２１３を介して第２スイッチ２１１に接続されている。また、第３線路２１６を介して第３整合回路２１７に接続されている。第３線路２１６は分岐点２１５を介して第１線路２１２および第２線路２１３に分岐されている。
【００３７】
第３整合回路２１７は、分岐導体２１４に接続され、第３整合回路２１７から見た分岐導体２１４側全体の入力インピーダンスを整合する。無線回路２１８はアンテナ部２０１の第１ヘリカルアンテナ２０２および第２ヘリカルアンテナ２０３に給電する。制御回路２１８は、第１スイッチ２１０および第２スイッチ２１１の各々の切り替えを制御する。
【００３８】
ここで、第１終端インピーダンス２０６は、第１周波数帯にて通信を行う場合において、分岐点２１５から第１終端インピーダンス２０６までの合計インピーダンスが無限大になるように設定されている。また、第３終端インピーダンス２０８は、第２周波数帯にて通信を行う場合において、分岐点２１５から第３終端インピーダンス２０８までの合計インピーダンスが無限大になるように設定されている。
【００３９】
同様に、第２終端インピーダンス２０７は、第１周波数帯にて通信を行う場合において、分岐点２１５から第２終端インピーダンス２０７までの合計インピーダンスが無限大になるように設定されている。また、第４終端インピーダンス２０９は、第２周波数帯にて通信を行う場合において、分岐点２１５から第４終端インピーダンス２０９までの合計インピーダンスが無限大になるように設定されている。
【００４０】
そして、本実施形態の無線通信装置は、複数の周波数帯で動作可能な第１ヘリカルアンテナ２０２または第２ヘリカルアンテナ２０３に金属や誘電体物質等が近接してアンテナ特性が悪くなった場合に、使用している周波数帯に応じて、その影響を受けたモノポールアンテナから終端インピーダンスに切り替えることで、アンテナ効率の低下を防ぐ。
【００４１】
例えば、無線通信装置を第１周波数帯で使用しているときに第２ヘリカルアンテナ２０３が近接物質の影響を受けた場合、第２スイッチ２１１を第２ヘリカルアンテナ２０３側から第２終端インピーダンス２０７側に、また、第２周波数帯で使用しているときに近接物質の影響を受けた場合には第２スイッチ２１１を第２ヘリカルアンテナ２０３側から第４終端インピーダンス２０９側に切り替えれば、第２ヘリカルアンテナ２０３に給電される電力が完全反射して、第１ヘリカルアンテナ２０２に第２アンテナ素子２０３に給電される電力が供給される。よって、第１使用周波数帯、第２周波数帯のどちらの周波数帯であっても、アンテナ部３０１の良好な特性を維持することができる。
【００４２】
次に、第１スイッチ２１０と第２スイッチ２１１の切り替えについて説明する。第１周波数帯における第１スイッチ２１０と第２スイッチ２１１の切り替えパターンとしては、第１スイッチ２１０が第１ヘリカルアンテナ２０２側にＯＮ、第２スイッチ２１１が第２ヘリカルアンテナ２０３側にＯＮの場合、第１スイッチ２１０が第１ヘリカルアンテナ２０２側にＯＮ、第２スイッチ２１１が第２終端インピーダンス２０７側にＯＮの場合、第１スイッチ２１０が第１終端インピーダンス２０６側にＯＮ、第２スイッチ２１１が第２ヘリカルアンテナ２０３側にＯＮの場合の３種類がある。
【００４３】
また、第２周波数帯における第１スイッチ２１０と第２スイッチ２１１の切り替えパターンとしては、第１スイッチ２１０が第１ヘリカルアンテナ２０２側にＯＮ、第２スイッチ２１１が第２ヘリカルアンテナ２０３側にＯＮの場合、第１スイッチ２１０が第１ヘリカルアンテナ２０２側にＯＮ、第２スイッチ２１１が第４終端インピーダンス２０９側にＯＮの場合、第１スイッチ２１０が第３終端インピーダンス２０８側にＯＮ、第２スイッチ２１１が第２ヘリカルアンテナ２０３側にＯＮの場合の３種類がある。
【００４４】
無線回路２１８は、無線通信をどの周波数帯で行っているかを制御回路２１９に通知する。制御回路２１９は、無線回路２１８から通知された使用周波数帯の情報に基づいて、上記パターンで第１スイッチ２１０、第２スイッチ２１１の切り替えを行う。そして、無線回路２１８は上記パターンのそれぞれにおけるＲＳＳＩの値を制御回路２１９に通知し、制御回路２１９は、最も良好なＲＳＳＩの値を示すパターンを選択して、第１スイッチ１０８、第２スイッチ１０９の切り替えを決定する。また、パターン選択は常時行っているので、アンテナ部２０１は良好な特性を維持することができる。
【００４５】
このような本発明の第２の実施形態によれば、それぞれ複数の周波数帯を用いた通信が可能な複数のアンテナ素子を有するアンテナ部を備えた無線通信装置において、そのうちの少なくとも一つが近接物質の影響を受けた場合に、動作している周波数帯に応じて、給電をアンテナ素子から終端インピーダンスに切り替えることで、アンテナ部の良好な特性を維持することができる。
【００４６】
なお、第１および第２の実施形態では、２個のアンテナ素子を用いているが、３個以上のアンテナ素子であっても、同様の効果を得ることができる。また、モノポールアンテナやヘリカルアンテナに限るものではなく、モノポールアンテナ以外の線状アンテナ、平面アンテナを使用しても同様の効果を得ることができる。
【００４７】
また、アンテナ部を構成するアンテナ素子は全て同じアンテナを使用しているが、異なるアンテナを使用しても同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、上記実施例において、各スイッチの切り替えは、無線回路部から制御回路へ通知されるＲＳＳＩの値で決定しているが、本発明はこれに限定するものではなく、アンテナ近傍の物質の有無や、接触を検出する検出手段により、スイッチの切り替えを行ってもよい。例えば、光電センサ、赤外線センサなど非接触式の物質の検出手段、温度センサなど人体の接触を検出する接触式の検出手段を用いて、その検出結果に基づいてスイッチを切替えるよう制御回路を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の無線通信装置は、無線通信装置のアンテナ部を構成している個々のアンテナが近接物質の影響を受けた場合でも良好なアンテナ特性を得ることのできる効果を有し、携帯電話装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の概略構成を示す図
【図２】第１の実施形態に係る無線通信装置のアンテナ効率を示す図
【図３】近接物質の影響を受けていないときのアンテナ部の入力インピーダンスとＶＳＷＲ特性を示す図
【図４】近接物質の影響を受けたときのアンテナ部の入力インピーダンスとＶＳＷＲ特性を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の概略構成を示す図
【図６】従来の無線通信装置の概略構成の一例を示す図
【図７】従来の無線通信装置の概略構成の一例を示す図であって、どちらか一方のアンテナ素子に指が触れた状態を示す図
【図８】従来の無線通信装置の概略構成の他の例を示す図
【符号の説明】
【００５１】
１０１、２０１  アンテナ部
１０２  第１モノポールアンテナ
１０３  第２モノポールアンテナ
１０４、２０４  第１整合回路
１０５、２０５  第２整合回路
１０６、２０７  第１終端インピーダンス
１０７、２０８  第２終端インピーダンス
１０８、２０９  第１スイッチ
１０９、２１１  第２スイッチ
１１０、２１２  第１線路
１１１、２１３  第２線路
１１２、２１４  分岐導体
１１３、２１５  分岐点
１１４、２１６  第３線路
１１５、２１７  第３整合回路
１１６、２１８  無線回路
１１７、２１９  制御回路
２０２  第１ヘリカルアンテナ
２０３  第２ヘリカルアンテナ
２０８  第３終端インピーダンス
２０９  第４終端インピーダンス
【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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