(57)【要約】【課題】  アンテナ単価を削減することができると共に小型化できるようにする。【解決手段】  絶縁性のアンテナベース１０にはアンテナエレメント１１だけを形成して、給電点１４に接続される整合エレメント１５を基板２０上に形成する。アンテナエレメント１１の一端に接続端子１２をハンダ付けして接続端子１２を給電点１４に圧接することにより接続する。アンテナベース１０にはアンテナエレメント１１しか形成されていないことから、アンテナベース１０を小型化することができる。さらに、給電点１４にはアンテナエレメント１１だけを接続させればよいことから、接続端子１２を１本にすることができアンテナ単価を削減できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナエレメントを有し、筐体に内蔵される基板に固着可能なアンテナ部と、
前記アンテナ部から突出するよう前記アンテナ部に固着され、前記アンテナエレメントの一端部と前記基板上に形成されている給電点とを接続する接続端子とを備え、
前記基板上に、前記給電点におけるインピーダンスを調整することのできる整合エレメントを形成するようにしたことを特徴とする内蔵アンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ部は、筐体に内蔵される基板に取り付け可能な絶縁性のアンテナベースを備え、該アンテナベースにアンテナエレメントが形成されていることを特徴とする請求項１記載の内蔵アンテナ。
【請求項３】
前記整合エレメントは、前記基板上に形成されているアースパターンの所定位置と前記給電点との間を接続するよう形成されており、前記整合エレメントは、前記アースパターンの異なる複数の位置と前記給電点との間を接続する複数のパターンを有していることを特徴とする請求項１または２記載の内蔵アンテナ。
【請求項４】
前記整合エレメントは、前記基板上に形成されているアースパターンの所定位置と前記給電点との間を接続するよう形成されており、前記整合エレメントにはインピーダンス素子を挿入できるようにされていることを特徴とする請求項１または２記載の内蔵アンテナ。
【請求項５】
前記整合エレメントは、前記基板上に形成されているアースパターンの所定位置と前記給電点との間を接続するよう形成されている第１のパターンと、前記アースパターンから所定長の長さで形成されている第２のパターンとを有することを特徴とする請求項１または２記載の内蔵アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信機能を有する移動体通信機に内蔵される内蔵アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信機能を有する移動体通信機として、携帯電話機が知られている。従来、携帯電話機にはリトラクティブなアンテナが設けられていたが、筐体からアンテナトップが突出していることからデザインに支障を与える場合があった。そこで、携帯電話機の筐体から突出することのない内蔵アンテナが望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内蔵アンテナは、一般に筐体内に内蔵されている回路基板上に取り付けられるようにされており、この構成の一例を図１７および図１８に示す。図１７は内蔵アンテナ１００が取り付けられている基板１２０の一部の構成を示す斜視図であり、図１８はその構成を示す平面図である。
これらの図において、基板１２０は例えば携帯電話機の筐体内に内蔵される回路基板であり、少なくともアンテナ給電部が組み込まれている。基板１２０の一面には、ほぼ全面にアースパターン１１３が形成されている。この基板１２０の上部に、内蔵アンテナ１００が設けられている。内蔵アンテナ１００は、基板１２０に固着された絶縁性のアンテナベース１１０を有し、このアンテナベース１１０にアンテナエレメント１１１が形成されている。
【０００４】
アンテナベース１１０は直方体の下面と前面とを除去した形状とされておりアンテナエレメント１１１および整合エレメント１１５が形成されている平面部と、平面部の３辺から立設している３つの側壁部とから構成されている。この側壁部の下面が基板１２０に固着されて、平面部が基板１２０から離隔されて配置されるようになる。これにより、アンテナエレメント１１１は基板１２０に対面するが離隔されて配置されるようになり、基板１２０の影響を極力受けないようになる。アンテナベース１１０の平面部には２本の接続端子１１２ａ、１１２ｂが下方へ突出するよう固着されており、接続端子１１２ａの一端はアンテナベース１１０の平面部に形成されているアンテナエレメント１１１と整合エレメント１１５との接続点にハンダ付け等により接続されており、その他端は基板１２０に形成されている給電点１１４ａのパターンに圧接されて接続されている。
【０００５】
また、接続端子１１２ｂの一端はアンテナベース１１０の平面部に形成されている整合エレメント１１５の先端にハンダ付け等により接続されており、他端は基板１２０に形成されているアースパターン１１３から延伸して形成されているパターン１１４ｂに圧接されて接続されている。また、給電点１１４ａには給電部１１６が接続されており、給電部１１６は携帯電話機における送受信部に相当している。整合エレメント１１５の長さおよび整合エレメント１１５を接続端子１１２ｂを介してアースパターン１１３に接続する位置は、内蔵アンテナ１００が良好な電気的特性を示す長さおよび位置に調整されている。
この内蔵アンテナ１００の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図１９に示す。内蔵アンテナ１００を動作させる周波数帯域はマーク１で示す８３２ＭＨｚないしマーク３で示す９２５ＭＨｚとされる。図１９を参照すると、８３２ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約２．３９、９２５ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約２．３７となり、その間の周波数８８０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約１．２４となっている。このように、内蔵アンテナ１００を動作させる周波数帯域において内蔵アンテナ１００は良好なＶＳＷＲ特性を示している。
【０００６】
ところで、携帯電話機等の移動体通信機の内蔵アンテナにおいては、アンテナの大きさやコストに対する要求が高まっているが、従来の内蔵アンテナでは図１７および図１８に示すように内蔵アンテナ１００側に２本の接続端子１１２ａ、１１２ｂが必要とされており、２本の接続端子１１２ａ、１１２ｂは電気的特性および耐久性の点から金メッキが施されて単価が高価となっていることから、アンテナ単価を削減することが困難になるという問題点があった。また、内蔵アンテナ１００の平面部にはアンテナエレメント１１１と整合エレメント１１５が形成されていることから、内蔵アンテナ１００の体積を縮小することが困難になりより小型化することができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、アンテナ単価を削減することができると共に小型化できるようにした内蔵アンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の内蔵アンテナは、アンテナ部のアンテナエレメントと給電点とを接続端子で接続すると共に、インピーダンスを調整する整合エレメントを基板上に形成したことを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アンテナ部のアンテナエレメントと給電点とを接続端子で接続すると共に、インピーダンスを調整する整合エレメントを基板上に形成したことから、接続端子を１本に削減することができるようになる。さらに、アンテナエレメントだけをアンテナ部に形成していることから、アンテナ部を小型化することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
アンテナ単価を削減することができると共に小型化できるようにした内蔵アンテナを提供するという目的を、アンテナ部のアンテナエレメントと給電点とを接続端子で接続すると共に、インピーダンスを調整する整合エレメントを基板上に形成したことで実現した。
【００１１】
本発明の実施例の内蔵アンテナを備える携帯電話機の全体構成を示す斜視図を図１に示し、携帯電話機に内蔵される基板の構成例を図２に示す。
図１に示す携帯電話機１は、折り畳み式の筐体を備え筐体の一方に液晶等からなる表示部２が設けられており、筐体の他方に１０キー等の操作部３が設けられている。また、他方の筐体内には携帯電話機１に必要な回路が組み込まれている図２に示す基板２０が内蔵されている。この基板２０は図２に示すように携帯電話機の筐体の他方の収納スペースに合致する形状とされており、この基板２０の一面には図示するようにほぼ全面にアースパターン１３が形成されており、このアースパターン１３の形成されていない上部に本発明の複数の実施例の内の、例えば第１実施例の内蔵アンテナ４が取り付けられている。これにより、携帯電話機１の筐体を開いた際に内蔵アンテナ４は図１に示すように携帯電話機１のほぼ中央に位置するようになる。
【００１２】
この第１実施例の内蔵アンテナ４が取り付けられている基板２０の一部の構成を拡大して示す斜視図を図３に示し、図４にその構成を示す平面図を示す。
これらの図に示すように、内蔵アンテナ４はアンテナエレメント１１が形成されている絶縁性のアンテナベース１０を有している。アンテナベース１０は合成樹脂を成形することにより直方体の下面と前面とを除去した形状に作成されており、アンテナエレメント１１が形成されている平面部と、平面部の３つの辺から立設して形成されている３つの側壁部とから構成されている。すなわち、側壁の前面は開口されるようになる。この側壁部の下面が基板２０に固着されて、平面部が基板２０から離隔されて配置されるようになる。これにより、アンテナエレメント１１は基板２０に対面するものの離隔されて配置されるようになり、基板２０の影響を極力受けないようになる。アンテナベース１０には１本の接続端子１２が側壁にほぼ平行になるよう突出して平面部に設けられている。この接続端子１２の一端はアンテナベース１０の平面部に形成されているアンテナエレメント１１の一端にハンダ付け等により接続されており、他端は基板２０に形成されている給電点１４のパターンに圧接されて電気的に接続されている。
【００１３】
基板２０の一面にはほぼ全面にアースパターン１３が形成されており、給電点１４とアースパターン１３とを接続する整合エレメント１５のパターンが基板２０上のアースパターン１３が形成されていない上部に形成されている。この整合エレメント１５がアースパターン１３の所定位置に接続されることにより、給電点１４のインピーダンスが所望の値になるよう調整されるようになる。また、給電点１４には給電部３０が接続されており、給電部３０は携帯電話機における送受信部に相当している。接続端子１２には金メッキが施されていると共に、付勢された内部導体が下端から突出するように構成されており、この内部導体の先端が給電点１４に圧接されるようになる。これにより、接続端子１２と給電点１４との接触抵抗が低くなり信号の減衰を極力防止することができるようになる。また、給電点１４にはアンテナエレメント１１のみを接続すればよいことから接続端子１２は１本しか必要とせず、内蔵アンテナ４の単価を削減することができる。さらに、アンテナベース１０にはアンテナエレメント１１のみが形成されていることから、アンテナベース１０を、従来の図１７および図１８に示すアンテナベース１１０より小型にすることができるようになる。
【００１４】
内蔵アンテナ４において、整合エレメント１５の長さおよび整合エレメント１５をアースパターン１３に接続する位置は、内蔵アンテナ４が良好な電気的特性を示す長さおよび位置に調整されている。そこで、この内蔵アンテナ４の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図５に示す。内蔵アンテナ４を動作させる周波数帯域はマーク１で示す８３２ＭＨｚないしマーク３で示す９２５ＭＨｚとされる。図６を参照すると、８３２ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約２．２６、９２５ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約２．５７となり、その間の周波数８８０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約１．１２となっている。このように、整合エレメント１５をアンテナベース１０ではなく基板２０に形成するようにしても内蔵アンテナ４を動作させる周波数帯域において内蔵アンテナ４は、従来の内蔵アンテナ１００とほぼ同等の良好なＶＳＷＲ特性を示すようになる。
【００１５】
次に、携帯電話機１に内蔵することのできる本発明の第２実施例の内蔵アンテナ５の詳細構成を図６に示す。
図６に示す第２実施例の内蔵アンテナ５は、第１実施例の内蔵アンテナ４において整合エレメントの構成が変更されており、他の構成については第１実施例の内蔵アンテナ４と同様とされている。そこで、第２実施例の内蔵アンテナ５について整合エレメント１６の構成について説明する。整合エレメント１６は給電点１４とアースパターン１３とを接続するよう基板２０上のアースパターン１３が形成されていない上部に、そのパターンが形成されている。この整合エレメント１６では、アースパターン１３と給電点１４を接続する長さおよびアースパターン１３の接続位置を変えて複数本のパターンが形成されている。そして、整合エレメント１６における複数本のパターンの内の図示する左側からパターンを順次カットして、その際の給電点１４のインピーダンス特性を測定することにより、内蔵アンテナ５の電気的特性が最良になるパターンを選択する。これにより、第２実施例の内蔵アンテナ５において、第１実施例の内蔵アンテナ４とほぼ同等の良好なＶＳＷＲ特性を示すよう調整する作業を簡易化することができるようになる。
【００１６】
次に、携帯電話機１に内蔵することのできる本発明の第３実施例の内蔵アンテナ６の詳細構成を図７に示す。
図７に示す第３実施例の内蔵アンテナ６は、第１実施例の内蔵アンテナ４において整合エレメントの構成が変更されており、他の構成については第１実施例の内蔵アンテナ４と同様とされている。そこで、第３実施例の内蔵アンテナ６について整合エレメント１７の構成について説明する。整合エレメント１７は給電点１４とアースパターン１３とを接続するよう基板２０上のアースパターン１３が形成されていない上部に、そのパターンが形成されている。この整合エレメント１７では、整合エレメント１７にインピーダンス素子を挿入できるようにされている。図示する例では、アースパターン１３と給電点１４を接続する整合エレメント１７の途中にチップインダクタ１８がハンダ付けされて挿入されている。これにより、給電点１４におけるインピーダンスをチップインダクタ１８の値を調整可能なパラメータとして最適の値になるよう簡易に調整することができる。この場合、インピーダンス素子としてはチップインダクタ１８に限るものではなくチップコンデンサを用いて給電点１４におけるインピーダンスを調整するようにしてもよい。
【００１７】
第３実施例の内蔵アンテナ６において、０オームのインピーダンス素子を整合エレメント１７の途中に挿入した際の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図８に示し、１０ｎＨのチップインダクタ１８を整合エレメント１７の途中に挿入した際の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図９に示す。図８および図９において、内蔵アンテナ６を動作させる周波数帯域はマーク１で示す８３２ＭＨｚないしマーク３で示す９２５ＭＨｚとされる。図８を参照すると、８３２ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約２．５６となり、９２５ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約２．９２となり、その間の周波数８８０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約２．２５となっているが、１０ｎＨのチップインダクタ１８を整合エレメント１７の途中に挿入してインピーダンス調整を行うことにより図９に示すように、８３２ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約１．９４となり、９２５ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約１．８５となり、その間の周波数８８０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約１．２２となって良好なＶＳＷＲ特性を示すようになる。このように、第３実施例の内蔵アンテナ６を動作させる周波数帯域において第３実施例の内蔵アンテナ６は、第１実施例の内蔵アンテナ４を超える良好なＶＳＷＲ特性を示すようになる。
【００１８】
次に、携帯電話機１に内蔵することのできる本発明の第４実施例の内蔵アンテナ７の詳細構成を図１０に示す。
図１０に示す第４実施例の内蔵アンテナ７は、第１実施例の内蔵アンテナ４において整合エレメントの構成が変更されており、他の構成については第１実施例の内蔵アンテナ４と同様とされている。そこで、第４実施例の内蔵アンテナ７について整合エレメントの構成について説明する。第４実施例における整合エレメントは２本で構成されており、第１の整合エレメント１９ａは給電点１４とアースパターン１３とを接続するよう基板２０上のアースパターン１３が形成されていない上部に、そのパターンが形成されており、第２の整合エレメント１９ｂはアースパターン１３から所定の長さで延伸されるパターンとして基板２０上のアースパターン１３が形成されていない上部に形成されている。この２本の整合エレメント１９ａ、１９ｂを設け、整合エレメント１９ｂの長さを調節することにより給電点１４におけるインピーダンスを最適の値になるよう調整することができる。
【００１９】
第４実施例の内蔵アンテナ７において、整合エレメント１９ｂを設けない場合の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図１１に示し、所定長の整合エレメント１９ｂを設けた場合の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図１２に示す。図１１および図１２において、内蔵アンテナ７を動作させる周波数帯域はマーク１で示す８３２ＭＨｚないしマーク３で示す９２５ＭＨｚとされる。図１１を参照すると、８３２ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約２．３８となり、９２５ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約３．３となり、その間の周波数８８０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約１．９となっているが、所定長の整合エレメント１９ｂを設けた場合には図９に示すように、８３２ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約１．７８となり、９２５ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約１．８となり、その間の周波数８８０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲは約１．３５となって良好なＶＳＷＲ特性を示すようになる。このように、第４実施例の内蔵アンテナ７を動作させる周波数帯域において第４実施例の内蔵アンテナ７は、第１実施例の内蔵アンテナ４を超える良好なＶＳＷＲ特性を示すようになる。
【００２０】
ところで、本発明の実施例の内蔵アンテナは携帯電話機の筐体の種々の場所に設けることができる。そこで、本発明の実施例の内蔵アンテナを備える携帯電話機の第２の例の全体構成を示す斜視図を図１３に示し、携帯電話機に内蔵される基板の構成例を図１４に示す。
図１３に示す携帯電話機１ａは、折り畳み式の筐体を備え筐体の一方に液晶等からなる表示部２ａが設けられており、筐体の他方に１０キー等の操作部３ａが設けられている。また、他方の筐体内には携帯電話機１ａに必要な回路が組み込まれている図１４に示す基板２０ａが内蔵されている。この基板２０ａは図１４に示すように携帯電話機１ａの筐体の一方の収納スペースに合致する形状とされており、この基板２０ａの一面には図示するようにほぼ全面にアースパターン１３ａが形成されており、このアースパターン１３ａの形成されていない上部に本発明のいずれかの実施例の内蔵アンテナ４ａが取り付けられている。これにより、携帯電話機１ａの筐体を開いた際に内蔵アンテナ４ａは図１３に示すように携帯電話機１ａの上部に位置するようになる。
【００２１】
次に、本発明の実施例の内蔵アンテナを備える携帯電話機の第３の例の全体構成を示す斜視図を図１５に示し、携帯電話機に内蔵される基板の構成例を図１６に示す。
図１５に示す携帯電話機１ｂは、折り畳み式の筐体を備え筐体の一方に液晶等からなる表示部２ｂが設けられており、筐体の他方に１０キー等の操作部３ｂが設けられている。また、他方の筐体内には携帯電話機１ｂに必要な回路が組み込まれている図１６に示す基板２０ｂが内蔵されている。この基板２０ｂは図１６に示すように携帯電話機１ｂの筐体の他方の収納スペースに合致する形状とされており、この基板２０ｂの一面には図示するようにほぼ全面にアースパターン１３ｂが形成されており、このアースパターン１３ｂの形成されていない下部に本発明のいずれかの実施例の内蔵アンテナ４ｂが取り付けられている。これにより、携帯電話機１ｂの筐体を開いた際に内蔵アンテナ４ｂは図１５に示すように携帯電話機１ａの上部に位置するようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上の説明では携帯電話機に内蔵させる内蔵アンテナとしたが、本発明はこれに限らず、移動体通信機の一般に適用な可能な内蔵アンテナとすることができる。
また、本発明にかかる内蔵アンテナはアンテナベースを備えるようにしたが、これに限るものではなく、内蔵アンテナを接続端子を有するフィルムアンテナや基板アンテナとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例の内蔵アンテナを備える携帯電話機の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例の内蔵アンテナを備える携帯電話機に内蔵される基板の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例の内蔵アンテナが取り付けられている基板の一部の構成を拡大して示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例の内蔵アンテナが取り付けられている基板の一部の構成を拡大して示す平面図である。
【図５】本発明の第１実施例の内蔵アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施例の内蔵アンテナが取り付けられている基板の一部の構成を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明の第３実施例の内蔵アンテナが取り付けられている基板の一部の構成を拡大して示す斜視図である。
【図８】本発明の第３実施例の内蔵アンテナのＶＳＷＲの周波数特性の一例を示すグラフである。
【図９】本発明の第３実施例の内蔵アンテナのＶＳＷＲの周波数特性の他の例を示すグラフである。
【図１０】本発明の第４実施例の内蔵アンテナが取り付けられている基板の一部の構成を拡大して示す斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施例の内蔵アンテナのＶＳＷＲの周波数特性の一例を示すグラフである。
【図１２】本発明の第４実施例の内蔵アンテナのＶＳＷＲの周波数特性の他の例を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例の内蔵アンテナを備える携帯電話機の第２の例の全体構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施例の内蔵アンテナを備える携帯電話機の第２の例に内蔵される基板の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の実施例の内蔵アンテナを備える携帯電話機の第３の例の全体構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施例の内蔵アンテナを備える携帯電話機の第３の例に内蔵される基板の構成例を示す図である。
【図１７】従来の内蔵アンテナが取り付けられている基板の構成を示す図である。
【図１８】従来の内蔵アンテナの詳細構成を示す拡大図である。
【図１９】従来の内蔵アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１  携帯電話機、１ａ  携帯電話機、１ｂ  携帯電話機、２  表示部、２ａ  表示部、２ｂ  表示部、３  操作部、３ａ  操作部、３ｂ  操作部、４  内蔵アンテナ、４ａ  内蔵アンテナ、４ｂ  内蔵アンテナ、５  内蔵アンテナ、６  内蔵アンテナ、７  内蔵アンテナ、１０  アンテナベース、１１  アンテナエレメント、１２  接続端子、１３  アースパターン、１３ａ  アースパターン、１３ｂ  アースパターン、１４  給電点、１５  整合エレメント、１６  整合エレメント、１７  整合エレメント、１８  チップインダクタ、１９ａ  整合エレメント、１９ｂ  整合エレメント、２０  基板、２０ａ  基板、２０ｂ  基板、３０  給電部、１００  内蔵アンテナ、１１０  アンテナベース、１１１  アンテナエレメント、１１２ａ  接続端子、１１２ｂ  接続端子、１１３  アースパターン、１１４ａ  給電点、１１４ｂ  パターン、１１５  整合エレメント、１１６  給電部、１２０  基板
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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