(57)【要約】      （修正有）【課題】携帯電話の構造強度、外観質感及びアンテナ性能の要求を満たすアンテナシステム及びモバイル端末を提供する。【解決手段】アンテナシステムは、システムグラウンド９０と、金属フレーム１０と、第１の放射ユニット２０と、第２の放射ユニット３０と、第３の放射ユニット４０とを含む。システムグラウンドは、金属フレームに電気的に接続される。第１の放射ユニットは、システムグラウンドに接続されるチューニングスイッチ２１と、チューニングスイッチに接続される第１の金属ワイヤ２３と、第１の金属ワイヤと金属フレームを接続する第２の金属ワイヤ２２とを含む。第２の放射ユニットは、給電点３２と給電点に接続される第３の金属ワイヤ３１とを含む。第３の金属ワイヤと第１の金属ワイヤが少なくとも一部対向する。第３の放射ユニットは、システムグラウンドに接続される接地点４２と、接地点に接続される第４の金属ワイヤ４１とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムグラウンドと、前記システムグラウンドに周回して設けられて且つ閉環してブレークポイントがない金属フレームと、第１の放射ユニットと、第２の放射ユニットと、第３の放射ユニットとを含み、前記システムグラウンドは前記金属フレームに電気的に接続され、
前記第１の放射ユニットは、前記システムグラウンドに接続されるチューニングスイッチと、前記チューニングスイッチに接続される第１の金属ワイヤと、前記第１の金属ワイヤと前記金属フレームを接続する第２の金属ワイヤとを含み、前記第１の放射ユニットと前記金属フレームが電気的に接続されて第１のアンテナを形成するように、前記第２の金属ワイヤの一端は、前記チューニングスイッチと前記第１の金属ワイヤの末端との間に接続され、他端は前記金属フレームに接続され、
前記第２の放射ユニットは、給電点と、前記給電点に接続される第３の金属ワイヤとを含み、前記第２の放射ユニットと前記第１の放射ユニットが互いに結合して第２のアンテナを形成するように、前記第３の金属ワイヤと前記第１の金属ワイヤが間隔をおいて設けられ、且つ両者は少なくとも一部対向し、
前記第３の放射ユニットは、前記システムグラウンドに接続される接地点と、前記接地点に接続される第４の金属ワイヤとを含み、前記第３の放射ユニットと前記金属フレームが互いに結合して第３のアンテナを形成するように、前記第４の金属ワイヤと前記金属フレームが間隔をおいて設けられることを特徴するアンテナシステム。
【請求項２】
前記第１の金属ワイヤに垂直な方向に、前記第１の金属ワイヤと前記第３の金属ワイヤとの間の距離が前記第４の金属ワイヤと前記第３の金属ワイヤとの間の距離より小さいことを特徴とする請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記金属フレームは、ボトムフレームと、前記ボトムフレームの両端に対向して設けられる第１のサイドフレームと第２のサイドフレームとを含み、
前記システムグラウンドは、前記第２のサイドフレームに接続され、前記第４の金属ワイヤは、前記ボトムフレームと平行することを特徴とする請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項４】
非金属材質からなるブラケットを更に含み、前記システムグラウンドと前記金属フレームとの間にクリアランス領域が設けられ、前記第１の放射ユニットと、前記第２の放射ユニットと前記第３の放射ユニットは、前記ブラケットによって前記クリアランス領域に設けられることを特徴とする請求項３に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記第２のサイドフレームと前記システムグラウンドとの間に隙間があり、前記隙間は前記クリアランス領域と連通していることを特徴とする請求項４に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
コネクターを更に含み、前記システムグラウンドは、さらに前記コネクターによって前記第２のサイドフレームに接続され、且つ前記コネクターは、前記隙間に設けられることを特徴とする請求項５に記載のアンテナシステム。
【請求項７】
前記コネクターはゼロ・オーム抵抗であることを特徴とする請求項６に記載のアンテナシステム。
【請求項８】
前記チューニングスイッチは、開放状態と、第１のコンデンサ挿入状態と、第２のコンデンサ挿入状態と、インダクタンス挿入状態を有し、
前記チューニングスイッチが開放状態にある場合に、前記第１の金属ワイヤは前記システムグラウンドとの接続を切断し、
前記チューニングスイッチが第１のコンデンサ挿入状態にある場合に、前記第１の金属ワイヤは第１のコンデンサによって前記システムグラウンドに接続され、
前記チューニングスイッチが第２のコンデンサ挿入状態にある場合に、前記第１の金属ワイヤは第２のコンデンサによって前記システムグラウンドに接続され、
前記チューニングスイッチがインダクタンス挿入状態にある場合に、前記チューニングスイッチは、インダクタによって前記システムグラウンドに接続されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項９】
前記第１のアンテナの動作周波数帯域は７０４〜９６０ＭＨＺであり、前記第２のアンテナの動作周波数帯域は、１７１０〜２１７０ＭＨＺであり、前記第３のアンテナの動作周波数帯域は２３００〜２６９０ＭＨＺであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のアンテナシステムを含むことを特徴とするモバイル端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信技術分野に関し、特にアンテナシステム及びモバイル端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話のような金属ケーシングを有する通信デバイスは、既に各ブランドの携帯電話の主流構造になっている。当該携帯電話のアンテナを設計する場合に、アンテナの帯域性能要求を満たすように、通常、金属ケーシングの金属フレームに割れ目を設ける。しかしながら、このような割れ目の幅が大きすぎると、携帯電話全体の構造強度や外観質感に影響を及ばす。幅が小さすぎると、割れ目の両側の部分が結合（カップリング）し合うことをもたらしてしまい、且つ割れ目の幅が小さければ小さいほど、結合が強く、アンテナ性能に非常に影響をもたらす。勿論、このような割れ目式の金属ケーシングは同時に携帯電話の構造強度、外観質感及びアンテナ性能の要求を満たしにくい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記問題を解決するこができるアンテナシステム及びモバイル端末を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様は、システムグラウンドと、前記システムグラウンドに周回して設けられて且つ閉環してブレークポイントがない金属フレームと、第１の放射ユニットと、第２の放射ユニットと、第３の放射ユニットとを含み、前記システムグラウンドは前記金属フレームに電気的に接続され、
前記第１の放射ユニットは、前記システムグラウンドに接続されるチューニングスイッチと、前記チューニングスイッチに接続される第１の金属ワイヤと、前記第１の金属ワイヤと前記金属フレームを接続する第２の金属ワイヤとを含み、前記第１の放射ユニットと前記金属フレームが電気的に接続されて第１のアンテナを形成するように、前記第２の金属ワイヤの一端は、前記チューニングスイッチと前記第１の金属ワイヤの末端との間に接続され、他端は前記金属フレームに接続され、
前記第２の放射ユニットは、給電点と、前記給電点に接続される第３の金属ワイヤとを含み、前記第２の放射ユニットと前記第１の放射ユニットが互いに結合して第２のアンテナを形成するように、前記第３の金属ワイヤと前記第１の金属ワイヤが間隔をおいて設けられ、且つ両者は少なくとも一部対向し、
前記第３の放射ユニットは、前記システムグラウンドに接続される接地点と、前記接地点に接続される第４の金属ワイヤとを含み、前記第３の放射ユニットと前記金属フレームが互いに結合して第３のアンテナを形成するように、前記第４の金属ワイヤと前記金属フレームが間隔をおいて設けられるアンテナシステムを提供する。
好ましくは、前記第１の金属ワイヤに垂直な方向に、前記第１の金属ワイヤと前記第３の金属ワイヤとの間の距離は、前記第４の金属ワイヤと前記第３の金属ワイヤとの間の距離より小さい。
【０００５】
好ましくは、前記金属フレームはボトムフレームと、前記ボトムフレームの両端に対向して設けられる第１のサイドフレームと第２のサイドフレームとを含み、
前記システムグラウンドは前記第２のサイドフレームに接続され、前記第４の金属ワイヤは前記ボトムフレームと平行する。
好ましくは、非金属材質からなるブラケットをさらに含み、前記システムグラウンドと前記金属フレームとの間にクリアランス領域が設けられ、前記第１の放射ユニットと、前記第２の放射ユニットと前記第３の放射ユニットは前記ブラケットによって前記クリアランス領域に設けられる。
好ましくは、前記第２のサイドフレームと前記システムグラウンドとの間に隙間があり、前記隙間は前記クリアランス領域と連通している。
好ましくは、コネクターをさらに含み、前記システムグラウンドは前記コネクターによって前記第２のサイドフレームにも接続され、且つ前記コネクターは前記隙間に設けられる。
【０００６】
好ましくは、前記コネクターはゼロ・オーム抵抗である。
好ましくは、前記チューニングスイッチは開放状態、第１のコンデンサ挿入状態、第２のコンデンサ挿入状態及びインダクタンス挿入状態を有し、
前記チューニングスイッチが開放状態にある場合に、前記第１の金属ワイヤは前記システムグラウンドとの接続を切断し、
前記チューニングスイッチが第１のコンデンサ挿入状態にある場合に、前記第１の金属ワイヤは第１のコンデンサによって前記システムグラウンドに接続され、
前記チューニングスイッチが第２のコンデンサ挿入状態にある場合に、前記第１の金属ワイヤは第２のコンデンサによって前記システムグラウンドに接続され、
【０００７】
前記チューニングスイッチがインダクタンス挿入状態にある場合に、前記チューニングスイッチはインダクタによって前記システムグラウンドに接続される。
好ましくは、前記第１のアンテナの動作周波数帯域が７０４〜９６０ＭＨＺであり、前記第２のアンテナの動作周波数帯域が１７１０〜２１７０ＭＨＺであり、前記第３のアンテナの動作周波数帯域が２３００〜２６９０ＭＨＺである。
本願の第２の態様は、上記のいずれか一項に記載のアンテナシステムを含むモバイル端末を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるアンテナシステムは、第１のアンテナと、第２のアンテナと第３のアンテナを形成し、アンテナシステムの放射を実現するように、第１の放射ユニットによって金属フレームに接続され、第３の放射ユニットは金属フレームに結合され、第２の放射ユニットは第１の放射ユニットに結合され、このようなアンテナシステムにおいては、金属フレームはブレークポイントを設ける必要がなく、閉環構造であってもよく、それによりモバイル端末全体の構造強度を増加し、従来の技術で金属フレームに割れ目が出るという外観欠点を改良し、且つ、割れ目の寸法に精確にマッチングする必要がないので、生産コストと生産工数を低減し、公差管理制御区域を減少し、製品の歩留まりを向上させるこができると同時に、第１の放射ユニットと、第２の放射ユニットと第３の放射ユニットが分けて設計られることにより、第１の放射ユニットと、第２の放射ユニットと第３の放射ユニットのデバッグの難度を低減するこができ、キャリアアグリゲーションに大いに役立つ。
【０００９】
理解すべきなのは、以上の一般的な説明と下記の細部の説明はただ例示性のみであり、本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるアンテナシステムの具体的な実施例の構造模式図である。
【図２】本発明によるアンテナシステムの具体的な実施例の正面図である。
【図３】本発明によるアンテナシステムの具体的な実施例の局所的構造模式図である。
【図４】本発明によるモバイル端末の具体的な実施例の底面図である。
【図５】本発明によるモバイル端末の具体的な実施例の側面図である。
【図６】本発明によるアンテナシステムのリターンロス図である。
【図７】本発明によるアンテナシステムにおけるチューニングスイッチが異なる状態にある時の第１のアンテナのリターンロス図である。
【図８】本発明によるアンテナシステムの放射効率図である。  ここでの図面は、本明細書の一部として明細書に組み込まれて、本発明に該当する実施例を示し、明細書と共に本発明の原理を解釈するために用いられる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、具体的な実施例によって、図面を合わせて本発明を一層詳しく説明する。
図１−図５に示されるように、本発明の実施例は、携帯電話のような、アンテナシステムを含むモバイル端末を提供する。
具体的には、アンテナシステムは、システムグラウンド９０と、システムグラウンド９０に周回して設けられて且つ閉環してブレークポイントがない金属フレーム１０と、第１の放射ユニット２０と、第２の放射ユニット３０と、第３の放射ユニット４０とを含む。そのうち、図１、図２、図４、図５に示されるように、金属フレーム１０は環形の構造であり、金属フレーム１０の周方向にブレークポイントがない。
【００１２】
通常、アンテナシステムは、回路基板を更に含み、システムグラウンド９０は回路基板上に敷設される金属層であってもよい。金属フレーム１０が接地するように、当該システムグラウンド９０は金属フレーム１０に電気的に接続される。
第１の放射ユニット２０は、システムグラウンドに接続されるチューニングスイッチ２１と、チューニングスイッチ２１に接続される第１の金属ワイヤ２３と、第１の金属ワイヤ２３と金属フレーム１０を接続する第２の金属ワイヤ２２とを含む。そのうち、第１の放射ユニット２０と金属フレーム１０が電気的に接続されて第１のアンテナを形成するように、第２の金属ワイヤ２２の一端は、チューニングスイッチ２１と第１の金属ワイヤ２３の末端（末端とは、第１の金属ワイヤ２３のチューニングスイッチ２１から遠い一端を指す。）との間に接続され、他端は金属フレーム１０に接続される。
第２の放射ユニット３０は、給電点３２と、給電点３２に接続される第３の金属ワイヤ３１とを含む。第３の金属ワイヤ３１と第１の金属ワイヤ２３は間隔をおいて設けられ、且つ両者は少なくとも一部対向する。即ち、第１の金属ワイヤ２３に垂直な方向に、第１の金属ワイヤ２３の投影と第３の金属ワイヤ３１の投影は、少なくとも一部重なる。一般的には、第２の放射ユニット３０と第１の放射ユニット２０は互いに結合して第２のアンテナを形成するように、第１の金属ワイヤ２３の末端に近い部分は、第３の金属ワイヤ３１の給電点３２から遠い部分と対向する。
【００１３】
第３の放射ユニット４０は、システムグラウンド９０に接続される接地点４２と、接地点４２に接続される第４の金属ワイヤ４１とを含む。第４の金属ワイヤ４１と金属フレーム１０は間隔をおいて設けられ、且つ第４の金属ワイヤ４１とボトムフレーム１１は少なくとも一部対向する。言い換えれば、第３の放射ユニット４０と金属フレームが互いに結合して第３のアンテナを形成するように、第４の金属ワイヤ４１に垂直な延伸方向に、第４の金属ワイヤ４１の投影は同時にボトムフレーム１１の投影と重なり合う領域がある。
上記アンテナシステムは、アンテナシステムの放射を実現するために、第１の放射ユニット２０と金属フレーム１０との接続によって第１のアンテナを形成し、第２の放射ユニット３０と第１の放射ユニット２０との結合によって第２のアンテナを形成し、第３の放射ユニット４０と金属フレーム１０との結合によって第３のアンテナを形成する。このようなアンテナシステムにおいて、金属フレーム１０はブレークポイントを設ける必要がなく、閉環構造であり、それによりモバイル端末全体の構造強度を増加し、従来の技術で金属フレーム１０に割れ目が出るという外観欠点を改良した。そして、割れ目の寸法に精確にマッチングする必要がないので、生産コストと生産工数を低減し、公差管理制御領域を減少し、製品の歩留まりを向上させるこができる。
【００１４】
システムグラウンド９０と金属フレーム１０との接続箇所には一つ、二つ又は複数の金属フレームが設けられてもよい。選択可能なのは、図２−図３に示されるように、金属フレーム１０は、ボトムフレーム１１と、ボトムフレーム１１両端に対向して設けられる第１のサイドフレーム１２と第２のサイドフレーム１３を含んでもよい。システムグラウンド９０は第２のサイドフレーム１３に接続され（両者は直接接続してもよく、間接接続してもよい）、且つ第４の金属ワイヤ４１はボトムフレーム１１と平行する。一般的には、金属フレーム１０とシステムグラウンドの接地の安定性を保証するように、システムグラウンド９０のエッジ部分は、第２のサイドフレーム１３に直接接続される。
第１の金属ワイヤ２３、第２の金属ワイヤ２２、第３の金属ワイヤ３１及び第４の金属ワイヤ４１がフレキシブル回路基板であるか、レーザー直接成型技術で作製されるものであるので、アンテナシステムにはブラケット７０が更に含まれる。そのうち、当該ブラケット７０は、非金属材質からなり、例えばブラケット７０がプラスチック部品である。システムグラウンド９０と金属フレーム１０との間にクリアランス領域６０が設けられ、非金属材質のブラケット７０によって第１の放射ユニット２０、第２の放射ユニット３０及び第３の放射ユニット４０を載置するために、モバイル端末におけるアンテナシステムの取り付けに役立つために、第１の放射ユニット２０、第２の放射ユニット３０及び第３の放射ユニット４０はブラケット７０によってクリアランス領域に設けられる。
【００１５】
アンテナのバンド幅の改善及び放射効率の向上のため、図２に示されるように、第２のサイドフレーム１３とシステムグラウンド９０との間に隙間８０があり、且つ隙間８０はクリアランス領域６０と連通していることにより、アンテナのバンド幅、特に低周波のバンド幅を改善することができると同時に、アンテナの放射効率を向上させる。更に、第１のサイドフレーム１２とシステムグラウンドとの間には隙間８０が設けられてもよい。
金属フレームは、更に図２に示されるように、アンテナシステムは、コネクター５０を更に含み、コネクター５０を設けることにより第２のサイドフレーム１３を接地させ、更に金属フレーム１０の接地の信頼性を保証するために、システムグラウンド９０はコネクター５０によって第２のサイドフレーム１３に接続され、且つ、コネクター５０は隙間８０に設けられる。
好ましくは、システムグラウンド９０と金属フレーム１０との間のエネルギーロスをできるだけ減少するために、上記コネクター５０はゼロ・オーム抵抗である。
説明すべきなのは、アンテナシステムは、スプリングを更に含んでもよく、第２の金属ワイヤ２２、第４の金属ワイヤ４１と金属フレーム１０との接続は、スプリングによって実現するこができ、アンテナシステムの製造組立において、誤差の存在は避けられないが、スプリングを設けることにより、スプリングの伸縮性ストロークが加工、組立中の誤差を補償するこができるので、各金属ワイヤと金属フレーム１０との接続の信頼性を保証する。
【００１６】
選択可能なのは、第１の金属ワイヤ２３、第３の金属ワイヤ３１、第４の金属ワイヤ４１の延伸方向が平行して、且ついずれもボトムフレーム１１と平行して、第２の金属ワイヤ２２の延伸方向はボトムフレーム１１に垂直である。このような設置によって、上記各金属ワイヤ、ボトムフレーム１１が対向して設けられることを保証すると同時に、第１の放射ユニット２０、第２の放射ユニット３０及び第３の放射ユニットの空間占有率をできるだけ減少するこができるので、モバイル端末の構造配布に役立つ。
一般的には、第１の金属ワイヤ２３、第４の金属ワイヤ４１は、第３の金属ワイヤ３１とボトムフレーム１１との間に設けられる。第１の金属ワイヤ２３と第３の金属ワイヤ３１の結合効果を保証するために、第１の金属ワイヤ２３に垂直な方向に、第１の金属ワイヤ２３と第３の金属ワイヤ３１との間の距離は、第４の金属ワイヤ４１と第３の金属ワイヤ３１との間の距離より小さく、即ち、第１の金属ワイヤ２３は第４の金属ワイヤ４１より第３の金属ワイヤ３１に近いので、第１の金属ワイヤ２３と第３の金属ワイヤ３１との結合を保証すると同時に、第４の金属ワイヤ４１の干渉を避ける。
同様に、第４の金属ワイヤ４１と金属フレーム１０との結合効果を保証するために、第４の金属ワイヤ４１に垂直な方向に、第４の金属ワイヤ４１と金属フレーム１０との間の距離は、第４の金属ワイヤ４１と第３の金属ワイヤ３１との間の距離より小さく、即ち第３の金属ワイヤ３１より、第４の金属ワイヤ４１のほうが金属フレーム１０に近い。
更に、上記チューニングスイッチ２１は、開放状態、第１のコンデンサ挿入状態、第２のコンデンサ挿入状態及びインダクタンス挿入状態を有する。チューニングスイッチ２１が開放状態にある場合に、第１の金属ワイヤ２３はシステムグラウンドとの接続を切断する。チューニングスイッチ２１が第１のコンデンサ挿入状態にある場合に、第１の金属ワイヤ２３は第１のコンデンサによってシステムグラウンドに接続される。チューニングスイッチ２１が第２のコンデンサ挿入状態にある場合に、第１の金属ワイヤ２３は第２のコンデンサによってシステムグラウンドに接続される。チューニングスイッチ２１がインダクタンス挿入状態にある場合に、チューニングスイッチ２１はインダクタによってシステムグラウンドに接続される。そのうち、第１のコンデンサのコンデンサ値は、１．８〜２．３ＰＦと選択可能であり、第２のコンデンサのコンデンサ値は、０．２〜０．６ＰＦと選択可能であり、インダクタのインダクタ値は、３〜６ＮＨと選択可能である。第１のコンデンサ、第２のコンデンサ及びインダクタの値は、チューニングが必要とするアンテナの帯域及びバンド幅に応じて具体的に選択するこができる。
【００１７】
上記各実施例において、第１のアンテナの放射体は、第１の金属ワイヤ２３と、第２の金属ワイヤ２２と、金属フレーム１０における第２の金属ワイヤ２２が金属フレーム１０に接続される接続箇所から第２のサイドフレーム１３（第１のサイドフレーム１２を経由しない）を経てコネクター５０までの部分とを含む。第１のアンテナの動作周波数帯域は７０４〜９６０ＭＨＺである。
第２のアンテナの放射体は、主に第３の金属ワイヤ３１自身を含む。第２のアンテナの動作周波数帯域は１７１０〜２１７０ＭＨＺである。
第３のアンテナの放射体は、主に第４の金属ワイヤ４１と、第４の金属ワイヤ４１とボトムフレーム１１との間の結合放射部分とを含む。第３のアンテナの動作周波数帯域は２３００〜２６９０ＭＨＺである。
【００１８】
上記アンテナシステムを採用して得られる第１のアンテナ、第２のアンテナ及び第３のアンテナの反射係数曲線は、図６に示される。そのうち、チューニングスイッチ２１のそれぞれの状態を調節することで、第１のアンテナ動作周波数帯域のバンド幅を調節するこができ、図７に示されるように、右から左への各帯域の対応するチューニングスイッチ２１の状態は、それぞれ開放状態、第１のコンデンサ挿入状態、第２のコンデンサ挿入状態及びインダクタンス挿入状態である。図６と図７において、Ｓ１１は反射係数を表す。第１のアンテナ、第２のアンテナ及び第３のアンテナの放射効率図は、図８に示されるようであり、そのうち、第１のアンテナにおいて右から左への各帯域の放射効率の対応するチューニングスイッチ２１の状態は、それぞれ開放状態、第１のコンデンサ挿入状態、第２のコンデンサ挿入状態及びインダクタンス挿入状態である。
以上の記載は、ただ本発明の好ましい実施例のみであり、本発明を制限するためのものではなく、当業者にとって、本発明は様々な変更と変化を有するこができる。本発明の精神と原則内に加えられる修正、均等な置換、改良等は、如何なるものであっても、本発明の保護範囲内に包含される。
【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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