(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と、該第１の主面に対向する第２の主面と、該第１の主面及び第２の主面に交差する端面とを有する部材と、
一端及び他端を有する線状の導体が設けられた可撓性の基体と、
を備えており、
前記基体は、順に連続する第１の領域、第２の領域、及び第３の領域を有しており、
前記第１の領域は、前記第１の主面に沿っており、
前記第２の領域は、前記端面に沿っており、
前記第３の領域は、前記第２の主面に沿っており、
前記導体の一端及び他端は、前記第２の主面に沿う面と反対側の前記第３の領域の面に設けられており
前記導体は、少なくとも前記第１の領域において螺旋状をなす螺旋状部と、前記螺旋状部の内側端と該導体の一端とを接続する第１の接続部と、前記螺旋状部の外側端と該導体の他端とを接続する第２の接続部と、を有しており、
前記導体は、前記部材に沿う面と反対側の前記基体の面に設けられており、
前記螺旋状部は、前記一端及び前記第１の接続部を内側にして、前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域に設けられており、
前記第１の接続部に沿って前記第３の領域に突出された前記導体によるパターンの幅が前記第１の領域における前記螺旋状部の幅より小さい、
アンテナ。
【請求項２】
前記部材は、軟磁性材料を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記部材の前記端面が、凸状の曲面である、請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のアンテナを備える無線ＩＣメモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ、及び当該アンテナを備える無線ＩＣメモリに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤタグといった無線ＩＣメモリ等においては、信号の無線による送受のためにアンテナが用いられる。このようなアンテナとしては、例えば、特開２００１−３１３５１５号公報に記載されたアンテナが知られている。このアンテナは、ループ状に巻かれたループ部を含む導体配線を有しており、導体配線の一端及び他端は、当該ループ部の外側に設けられている。この導体配線は、その一端をループ部の内側から外側に引き出すための引出部を更に有している。かかる構造のアンテナは、導体配線のループ部と引出部とが接触しないように、多層構造をとっている。
【特許文献１】特開２００１−３１３５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、アンテナと、このアンテナに電気的に接続される回路との間に、部材を配置する場合がある。この場合に、アンテナの一端及び他端と上記回路との電気的な接続を確保するためには、上記部材に孔を設ける必要がある。しかしながら、この構造では、部材に孔を設けるための加工コストの増加が避けられない。
【０００４】
そこで、本発明は低コストに製造可能なアンテナ、及び当該アンテナを備える無線ＩＣメモリ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】
【０００５】
本発明のアンテナは、部材と基体とを備えている。部材は、第１の主面、第２の主面、及び端面を有している。第１の主面と第２の主面とは対向しており、端面は第１の主面と第２の主面とに交差している。基体は、可撓性の基体である。基体は、順に連続する第１の領域、第２の領域、及び第３の領域を有している。第１の領域は、第１の主面に沿っており、第２の領域は、端面に沿っており、第３の領域は、第２の主面に沿っている。この基体には、一端及び他端を有する線状の導体が設けられている。導体の一端及び他端は、第２の主面に沿う面と反対側の第３の領域の面に設けられている。導体は、螺旋状部、第１の接続部、及び第２の接続部を有している。螺旋状部は、少なくとも第１の領域において螺旋状をなしている。第１の接続部は、螺旋状部の内側端と導体の一端とを接続している。第２の接続部は、螺旋状部の外側端と導体の他端とを接続している。
【０００６】
このアンテナによれば、可撓性の基体を折り曲げることができるので、部材の一方の主面（第１の主面）に沿っている第１の領域の導体をアンテナとして機能させ、部材の他方の主面（第２の主面）側に導体の一端及び他端を設けることができる。したがって、このアンテナによれば、部材に孔を設けなくとも、導体への電気的接続を確保することができる。
【０００７】
本発明のアンテナにおいては、導体が、部材に沿う面と反対側の基体の面に設けられており、螺旋状部が、一端及び第１の接続部を内側にして、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域に設けられており、第１の接続部に沿って第３の領域に突出された導体によるパターンの幅が第１の領域における螺旋状部の幅より小さくなっていてもよい。
【０００８】
この構成によれば、第２及び第３の領域に突出した導体の線間の最大幅が第１の領域の導体の線間の最大幅より小さいので、第１の領域における導体のインダクタンス、即ち、アンテナとして機能すべき部分のインダクタンスに対する第２及び第３の領域の導体によるインダクタンスの影響を低減することができる。
【０００９】
本発明のアンテナにおいては、螺旋状部が、第１の領域の第１の主面に沿う面に設けられており、第１の接続部が、螺旋状部の内側端から基体のスルーホールを通り、部材の端面に沿う面と反対側の第２の領域の面及び第２の主面に沿う面と反対側の第３の領域の面を通って、一端に接続しており、第２の接続部が、外側端から基体のスルーホールを通り、部材の端面に沿う面と反対側の第２の領域の面及び第２の主面に沿う面と反対側の第３の領域の面を通って、他端に接続していてもよい。
【００１０】
本発明のアンテナにおいては、螺旋状部が、第１の主面に沿う面と反対側の第１の領域の面に設けられており、第１の接続部が、螺旋状部の内側端からスルーホールを介して基体の部材に沿う面を通り、更にスルーホールを介して第２の主面に沿う面と反対側の第３の領域の面を通って、一端に接続しており、第２の接続部が、部材の端面に沿う面と反対側の第２の領域の面及び第２の主面に沿う面と反対側の第３の領域の面を通って、他端に接続していてもよい。
【００１１】
本発明のアンテナにおいては、上記部材が軟磁性材料を含むことが好ましい。かかる部材を用いることによって、部材の裏側（第１の領域に対して反対側）に設けられる金属での渦電流による電磁波の影響を抑制することが可能である。
【００１２】
本発明のアンテナでは、上記部材の端面が、凸状の曲面であることが好ましい。かかる部材によれば、基体の屈曲部分における応力を緩和することができるので、導体の断線が発生し難くなる。
【００１３】
本発明の無線ＩＣメモリは、上述の本発明のアンテナを備える。したがって、本発明の無線ＩＣメモリは低コストに製造可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、本発明は低コストに製造可能なアンテナ、及び当該アンテナを備える無線ＩＣメモリが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線ＩＣメモリの分解斜視図である。図１に示す無線ＩＣメモリ１０は、非接触に情報を読み書き可能な情報記録媒体である。この無線ＩＣメモリ１０としては、所謂ＲＦＩＤタグ等が例示される。無線ＩＣメモリ１０は、アンテナ１２、回路基板１４、及び筐体１６を備えている。
【００１７】
アンテナ１２は、部材１８と、基体２０とを有している。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの分解斜視図である。部材１８は、シート状をなしている。部材１８は、本実施の形態では、軟磁性材料を含んでいる。
【００１８】
部材１８は、第１の主面１８ａ、第２の主面１８ｂ、及び端面１８ｃを有している。第１の主面１８ａ及び第２の主面１８ｂは、矩形の平面であり、互いに対向している。端面１８ｃは、第１の主面１８ａ及び第２の主面１８ｂに交差している。本実施の形態では、端面１８ｃは、凸状の曲面になっている。かかる部材１８には、基体２０が取り付けられている。
【００１９】
図３は、図２に示すアンテナにおける基体の平面図である。基体２０は、図３に示すように、順に並ぶ第１の領域２０ａ、第２の領域２０ｂ、及び第３の領域２０ｃを有している。図１及び図２に示すように、基体２０は、可撓性を有している。基体２０は、例えば、ポリイミド、或いは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製である。
【００２０】
基体２０の第１の領域２０ａは、第１の主面１８ａに沿って設けられており、第２の領域２０ｂは端面１８ｃに沿って設けられており、第３の領域２０ｃは、第２の主面１８ｂに沿って設けられている。
【００２１】
かかる基体２０の部材１８に沿う面と反対側の面には、線状の導体２２が設けられている。この導体２２は、例えば、Ａｕといった材料から構成されており、印刷、或いはエッチングによって基体２０上にパターニングされている。
【００２２】
導体２２は、螺旋状部２２ａ、第１の接続部２２ｂ、第２の接続部２２ｃ、一端２２ｄ、及び他端２２ｅを有している。螺旋状部２２ａは、導体２２の一端２２ｄ及び第１の接続部２２ｂを内側にして螺旋状に設けられている。導体２２の一端２２ｄは、第３の領域２０ｃに設けられており、直線に沿って延びる第１の接続部２２ｂを介して螺旋状部２２ａの内側端２２ｆに接続されている。また、導体２２の他端２２ｅも、第３の領域２０ｃに設けられており、直線に沿って延びる第２の接続部２２ｃを介して、螺旋状部２２ａの外側端２２ｇに接続されている。
【００２３】
この導体２２では、第１の領域２０ａにおける螺旋状部２２ａの幅Ｗ１より、第２の領域２０ｂ及び第３の領域２０ｃにおける螺旋状部２２ａの幅Ｗ２、即ち第１の接続部２２ｂに沿って第２の領域２０ｂ及び第３の領域２０ｃに突出された導体２２によるパターンの幅Ｗ２が小さくなっている。換言すると、幅Ｗ１は、第１の領域２０ａ、第２の領域２０ｂ、及び第３の領域が並ぶ方向に交差する幅方向における距離であって、第１の領域２０ａの螺旋状部２２ａを構成する導体配線のうち当該幅方向における外側の線間の距離である。また、最大幅Ｗ２は、上記幅方向における距離であって、第２の領域２０ｂ及び第３の領域２０ｃにおける螺旋状部２２ａを構成する導体配線のうち当該幅方向における外側の線間の距離である。このように距離Ｗ２が距離Ｗ１より小さいことから、螺旋状部２２ａは、第１の領域２０ａから第２の領域２０ｂ及び第３の領域２０ｃに向けて突出するパターンとなっている。
【００２４】
かかる導体２２が設けられた基体２０と部材１８とによって構成されるアンテナ１２は、図１に示すように、回路基板１４に取り付けられている。
【００２５】
回路基板１４は、無線ＩＣチップを搭載した回路基板である。回路基板１４と、導体２２の一端２２ｄ及び他端２２ｅとは、バンプといった導電性材料によって電気的に接続されている。
【００２６】
回路基板１４の無線ＩＣチップには、駆動電圧生成回路、復調回路、変調回路、コントローラ、及びメモリが設けられている。駆動電圧生成回路は、アンテナ１２に受信した電磁波から、無線ＩＣチップを起動するための直流電圧を生成する。この駆動電圧生成回路としては、整流回路又は昇圧回路が例示される。
【００２７】
無線ＩＣチップでは、アンテナ１２に受信した電磁波から復調回路が信号を復調し、この信号に基づいて、コントローラがメモリへの書き込み又はメモリからの読み出しを行う。読み出し時には、メモリから読み出された情報に基づいて変調した信号を変調回路が生成する。この変調回路からの出力に基づいてアンテナ１２から電磁波が送信される。
【００２８】
アンテナ１２、及び回路基板１４は、筐体１６に取り付けられている。本実施の形態では、筐体１６は、凹状の空間１６ａを画成する容器になっている。この空間１６ａ内にアンテナ１２、及び回路基板１４が順に収容されている。
【００２９】
以下、無線ＩＣメモリ１０の作用について説明する。無線ＩＣメモリ１０のアンテナ１２によれば、可撓性の基体２０を部材１８に沿って折り曲げることができるので、第１の主面１８ａに沿っている第１の領域２０ａの導体をアンテナとして機能させる一方、部材１８の第２の主面１８ｂの側に導体２２の一端２２ｄ及び他端２２ｅを設けることができる。したがって、このアンテナ１２によれば、部材１８にスルーホールを設けなくとも、導体２２と回路基板１４との電気的接続を確保することができる。
【００３０】
また、幅Ｗ２が距離Ｗ１より小さいので、第１の領域２０ａにおける導体２２のインダクタンス、即ち、アンテナとして機能すべき部分のインダクタンスに対する第２及び第３の領域２０ｂ，２０ｃの導体２２によるインダクタンスの影響を低減することができる。
【００３１】
また、部材１８の端面１８ｃが凸状の曲面になっているので、基体２０の屈曲部分における応力が緩和される。その結果、屈曲部分における導体２２の断線が発生し難くなっている。
【００３２】
また、部材１８が、軟磁性材料を含んでいるので、回路基板１４の金属での渦電流による電磁波の影響を抑制することが可能である。即ち、部材１８の裏側には、金属材料を含む回路基板１４等が設けられる。アンテナ１２に到来する電磁波、或いはアンテナ１２から発信する電磁波は、当該金属部材に渦電流を発生させる。この渦電流は、上記の電磁波を弱める反磁界を発生させる。したがって、アンテナ１２の裏面に設けられた金属部材は、リーダ・ライタからアンテナ１２に到来する電磁波、及びアンテナ１２からリーダ・ライタに発信する電磁波の双方に影響を及ぼす。
【００３３】
一方、本実施の形態の部材１８は、軟磁性材料を含んでいるので、アンテナ１２の裏側における磁束はその部分に集中する。その結果、金属表面を通過する磁束が減少し渦電流の発生が抑制される。
【００３４】
以下、本発明の第１の実施の形態のアンテナ１２の特性について説明する。図４は、比較例に係わるアンテナの斜視図である。図４に示すアンテナ１００Ａは、線状の導体によって構成されている。アンテナ１００Ａでは、導体は、幅Ｗａ１が２０ｍｍであり、且つ、長さがＬａ１＋Ｌｂ１＋Ｌｃ１の矩形の縁に沿う螺旋状のパターンを有している。また、アンテナ１００Ａでは、長さＬａ１は２０ｍｍであり、長さＬｃ１の部分の導体が、長さＬａ１の部分の導体に対向するように屈曲されている。また、長さＬｂ１は０．１ｍｍである。なお、導体の巻き数は３である。
【００３５】
図５は、図４に示すアンテナ１００Ａの特性を示す図である。図５には、長さＬｃ１を変化させた場合のアンテナ１００Ａのインダクタンスが示されている。このインダクタンスは、モーメント法により算出されたものである。図５に示すように、その幅が長手方向に沿って均一な螺旋状の導体を屈曲させてアンテナ１００Ａを構成すると、アンテナ１００Ａのインダクタンスの大きさが、長さＬｃ１に依存して大きく変化することがわかる。このことから、アンテナ１００Ａの構造では、螺旋状の導体を高精度に屈曲させる必要があることがわかる。
【００３６】
図６は、第１の実施の形態に係るアンテナの実施例の斜視図である。図６に示すアンテナ１００Ｂも線状の導体によって構成されている。アンテナ１００Ｂにおいても、導体は螺旋状のパターンを有しているが、この螺旋状のパターンでは、幅Ｗａ２及び長さＬａ２が共に２０ｍｍの部分に対して、幅狭の部分が長さＬｃ２で突出している。アンテナ１００Ｂでは、この突出している部分が図６に示すように屈曲されている。なお、導体の巻き数は３である。
【００３７】
図７は、図６に示すアンテナ１００Ｂの特性を示す図である。図７には、長さＬｃ２を変化させた場合のアンテナ１００Ｂのインダクタンスが示されている。このインダクタンスも、モーメント法により算出されたものである。図７に示すように、幅狭で突出する部分を屈曲させた形状のアンテナ１００Ｂによれば、長さＬｃ２の変化に対してアンテナ１００Ｂのインダクタンスの変化が僅かである。このことから、アンテナ１００Ｂによれば、螺旋状の導体を屈曲させる加工に精度を要しないことがわかる。したがって、第１の実施の形態のアンテナ１２は、容易に製造可能であることが明らかである。
【００３８】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態にかかる無線ＩＣメモリについて説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る無線ＩＣメモリの分解斜視図である。図８に示す無線ＩＣメモリ１０Ｂは、アンテナ１２に代わるアンテナ１２Ｂを備えている。無線ＩＣメモリ１０Ｂのその他の構成については、第１の実施の形態の無線ＩＣメモリ１０の構成と同様である。
【００３９】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの分解斜視図である。図１０は、図９に示すアンテナにおける基体の平面図である。図９及び図１０に示すアンテナ１２Ｂは、第１の実施の形態と同様の部材１８と、基体３０とを有している。
【００４０】
基体３０は、基体２０と同様に、可撓性を有している。基体３０は、例えば、ポリイミド、或いは、ＰＥＴ製である。また、基体３０は、基体２０と同様に、順に並ぶ第１の領域３０ａ、第２の領域３０ｂ、及び第３の領域３０ｃを含んでいる。第１の領域３０ａは、第１の主面１８ａに沿っており、第２の領域３０ｂは、端面１８ｃに沿っており、第３の領域３０ｃは、第２の主面１８ｂに沿っている。
【００４１】
かかる基体３０には、線状の導体３２が設けられている。導体３２は、例えば、Ａｕといった材料から構成されており、印刷、或いはエッチングによって基体３０上にパターニングされている。
【００４２】
導体３２は、螺旋状部３２ａ、第１の接続部３２ｂ、第２の接続部３２ｃ、一端３２ｄ、及び他端３２ｅを有している。螺旋状部３２ａは、第１の領域３０ａにおける第１の主面１８ａに沿う面に、螺旋状に設けられている。
【００４３】
この螺旋状部３２ａの内側端は、第１の接続部３２ｂを介して、一端３２ｄに接続されている。この一端３２ｄは、第２の主面１８ｂに沿う面とは反対側の第３の領域３０ｃの面に設けられている。第１の接続部３２ｂは、上記の内側端との接続部位から基体３０のスルーホールを通り、更に第２の領域３０ｂ及び第３の領域３０ｃに延びて、一端３２ｄに接続している。
【００４４】
また、螺旋状部３２ａの外側端は、第２の接続部３２ｃを介して、他端３２ｅに接続されている。この他端３２ｅは、第２の主面１８ｂに沿う面とは反対側の第３の領域３０ｃの面に設けられている。第２の接続部３２ｃは、上記の外側端との接続部位から基体３０のスルーホールを通り、更に第２の領域３０ｂ及び第３の領域３０ｃに延びて、他端３２ｅに接続している。
【００４５】
かかるアンテナ１２Ｂによれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。したがって、アンテナ１２Ｂは、低コストに製造可能なアンテナである。故に、このアンテナ１２Ｂを備える無線ＩＣメモリ１０Ｂも低コストに製造可能である。
【００４６】
［第３の実施の形態］
【００４７】
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナの分解斜視図である。図１２は、図１１に示すアンテナにおける基体の平面図である。図１１及び図１２に示すアンテナ１２Ｃは、第１の実施の形態と同様の部材１８と、基体４０とを有している。
【００４８】
基体４０は、基体２０と同様に、可撓性を有している。基体４０は、例えば、ポリイミド、或いは、ＰＥＴ製である。また、基体４０は、基体２０と同様に、順に並ぶ第１の領域４０ａ、第２の領域４０ｂ、及び第３の領域４０ｃを含んでいる。第１の領域４０ａは、第１の主面１８ａに沿っており、第２の領域４０ｂは、端面１８ｃに沿っており、第３の領域４０ｃは、第２の主面１８ｂに沿っている。
【００４９】
かかる基体４０には、線状の導体４２が設けられている。導体４２は、例えば、Ａｕといった材料から構成されており、印刷、或いはエッチングによって基体４０上にパターニングされている。
【００５０】
導体４２は、螺旋状部４２ａ、第１の接続部４２ｂ、第２の接続部４２ｃ、一端４２ｄ、及び他端４２ｅを有している。螺旋状部４２ａは、第１の主面１８ａに沿う面と反対側の第１の領域４０ａの面に、螺旋状に設けられている。
【００５１】
この螺旋状部４２ａの内側端４２ｆは、第１の接続部４２ｂを介して、一端４２ｄに接続されている。この一端４２ｄは、第２の主面１８ｂに沿う面とは反対側の第３の領域４０ｃの面に設けられている。第１の接続部４２ｂは、内側端４２ｆとの接続部位から基体４０のスルーホールを介して部材１８に沿う基体４０の面を通り、更にスルーホールを介して部材１８に沿う面とは反対側の第３の領域４０ｃの面を通り、一端４２ｄに接続している。
【００５２】
また、第２の接続部３２ｃは、部材１８に沿う面とは反対側の基体１８の面を通って、螺旋状部４２ａの外側端４２ｇと他端３２ｅとを接続している。
【００５３】
かかるアンテナ１２Ｃによれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。したがって、アンテナ１２Ｃは、低コストに製造可能なアンテナである。故に、このアンテナ１２Ｃを備える無線ＩＣメモリ１０Ｃも低コストに製造可能である。
【００５４】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。上述した実施の形態のアンテナは、スパイラルアンテナであるが、本発明の思想は、線状の導体を一巻き以上巻いてなるアンテナに適用可能である。かかるアンテナとしては、ループアンテナ、うずまきアンテナ、ヘリカルアンテナ、アンテナコイル、スパイラルインダクタ等が例示される。
【００５５】
なお、部材１８は、基体に設けられた導体とは絶縁された金属であってもよい。この場合には、予め金属製の部材１８を設けておくことによって、使用時における他の金属によるアンテナへの影響を低減することができる。また、部材１８は、誘電体であってもよい。この場合には、部材１８の裏側（第２の主面の側）に設けられた金属と第１の領域の導体との距離を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線ＩＣメモリの分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの分解斜視図である。
【図３】図３は、図２に示すアンテナにおける基体の平面図である。
【図４】図４は、比較例に係わるアンテナの斜視図である。
【図５】図５は、比較例に係わるアンテナの特性を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係るアンテナの実施例の斜視図である。
【図７】図７は、比較例のアンテナ及び実施例のアンテナの特性を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る無線ＩＣメモリの分解斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの分解斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示すアンテナにおける基体の平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る無線ＩＣメモリの分解斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示すアンテナにおける基体の平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０，１０Ｂ…無線ＩＣメモリ、１２，１２Ｂ…アンテナ、１４…回路基板、１６…筐体、１８…部材、１８ａ…第１の主面、１８ｂ…第２の主面、１８ｃ…端面、２０，３０，４０…基体、２０ａ，３０ａ，４０ａ…第１の領域、２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ…第２の領域、２０ｃ，３０ｃ，４０ｃ…第３の領域、２２，３２，４２…導体、２２ａ，３２ａ，４２ａ…螺旋状部、２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ…第１の接続部、２２ｃ，３２ｃ，４２ｃ…第２の接続部、２２ｄ，３２ｄ，４２ｄ…一端、２２ｅ，３２ｅ，４２ｅ…他端、２２ｆ，４２ｆ…内側端、２２ｇ，４２ｇ…外側端。
【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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