(57)【要約】【課題】本発明は、携帯型のコンパクトなアンテナに関する。【解決手段】携帯型のコンパクトなアンテナは、第1の周波数帯で動作し、違ったふうに備え付けられた(3)第１のアーム(1)及び少なくとも１つの第２の導電性アーム(2)によって形成される第１のダイポール型輻射素子を備え、コールド・アームと呼ばれる第１のアームは、電子カードの少なくとも１つのカバーを形成し、ホット・アームと呼ばれる第２のアームは、導電性線エレメント(4)によって延長され、アセンブリの全長は第１のアーム(1)によって形成され、第２のアーム(2)及び線エレメント(4)は、第２の周波数帯における動作を備えるよう選ばれる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯型のコンパクトなアンテナであって、第１の周波数帯で動作し、違ったふうに備え付けられた(3)第１のアーム(1)及び少なくとも１つの第２の導電性アーム(2)によって形成される第１のダイポール型輻射素子を備え、コールド・アームと呼ばれる前記第１のアームは、電子カードの少なくとも１つのカバーを形成し、ホット・アームと呼ばれる第２のアームは、導電性線エレメント(4;4a、4b、4c)によって延長され、アセンブリの全長は前記第１のアームによって形成され、前記第２のアーム及び前記線エレメントは、第２の周波数帯における動作を備えるよう選ばれることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナであって、アセンブリの全長がλ2/（2×(1+α)）に等しく、ここで、λ2は前記第２の周波数帯の中心周波数での波長であり、αは0と1との間の係数であることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項２記載のアンテナであって、αが0.15以上0.2以下であることを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの一項に記載のアンテナであって、前記第１の周波数帯がUHF帯であり、前記第２の周波数帯がVHF帯であることを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
請求項４記載のアンテナであって、VHF周波数帯がVHF-III帯であることを特徴とするアンテナ。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの一項に記載のアンテナであって、前記線エレメント(4)が、前記ホット・アーム(2)内に設けられたスロット(2’)の隣に挿入されることを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
請求項１乃至５のうちの一項に記載のアンテナであって、前記線エレメントは、前記ホット・アーム（２）と一体のスリーブ(4a)内の伸縮自在エレメント（4a、4b、4c）によって形成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項８】
請求項１乃至7のうちの一項に記載のアンテナであって、第１の輻射素子は、回転するように前記第１のアームの一先端に搭載された２つの第２のアーム（２，２’）を備え、第２のアームそれぞれは、線エレメント（４，4’）によって延長されることを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちの一項に記載のアンテナであって、前記第１のアーム及び第２のアームはそれぞれ、λ1/4に等しい長さを有しており、ここで、λ1は、前記第１の周波数帯の中心周波数での波長であることを特徴とするアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型のコンパクトなアンテナに関し、より具体的には、テレビジョン信号を受信するよう企図されたアンテナに関し、特に携帯型電子装置（電磁気信号の受信にアンテナを必要とするポータブル・コンピュータ、PDA（携帯情報端末）や何れかの他の同様な装置など）上でディジタル信号を受信することに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のアクセサリ市場には、ラップトップ型コンピュータ上で直接、ディジタル地上テレビジョン（TNT）の信号を受信することが可能な機器が存在している。ラップトップ型コンピュータ上でのディジタル地上テレビジョン信号の受信は、上記コンピュータが（特に、MPEG2又はMPEG4形式のディジタル画像のフローを復号化するために）ディジタル画像を復号化するうえでの計算能力から恩恵を受け得る。この機器は、２つのインタフェース（すなわち、内部又は外部のVHF‐UHFアンテナに接続するための１つのRF（無線周波数）無線インタフェース、及び、コンピュータに接続するためのUSBインタフェース）を有する装置の形態で販売されることが最も多い。
【０００３】
市場に現在出回っている装置は一般に、USBコネクタを収容している装置上に搭載された別個のアンテナ（ホイップ型アンテナやループ型アンテナなど）によって構成されている（特許文献１乃至５を参照のこと）。
【０００４】
西暦2005年4月20日付け出願の仏国特許出願第0551009号明細書では、出願人は、ダイポール型アンテナによって構成される、UHF帯全体に及ぶコンパクトな広帯域アンテナを提案している。このアンテナは、特に、USB型のコネクタを用いることによって、携帯型装置に接続することが可能な電子カードに関連付けられる。
【０００５】
特に、仏国特許出願第0551009号明細書記載のアンテナは、違ったふうに備え付けられた第１のアーム及び第２の導電性アームを備え、第１のアームと呼ばれる、アームのうちの一方は、電子カードの少なくとも１つのカバーを形成する。特に、第１のアームは、ダイポール型アンテナによって受信される信号の処理回路を備える電子カードが挿入されるボックスの形態を有する。前述の回路は、ラップトップ型コンピュータや何れかの他の同様な装置への接続を可能にするUSB型コネクタに接続されることが最も多い。
【０００６】
本特許出願において提案している解決策は、UHF帯全体を対象とする。しかし、このタイプの製品によって可能な最も広いカバレッジを提供することができるためには、UHF帯（470-862MHｚ）に加えて、少なくとも、ドイツやイタリアなどの一部の国々がディジタル多重放送を行い続けているVHF-III帯（174-225…230MHz）を受信することができることが重要である。
【特許文献１】米国特許第６８４２１４９号明細書
【特許文献２】米国特許第６８７０５１３号明細書
【特許文献３】国際公開第００／６２４３２号パンフレット
【特許文献４】米国特許第６５７３８６８号明細書
【特許文献５】国際公開第２００５／０３１９１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はしたがって、この要件を満たすことができる携帯型のコンパクトなアンテナに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による携帯型のコンパクトなアンテナは、第１の周波数帯で動作し、違ったふうに備え付けられた第１の導電性アーム及び少なくとも１つの第２の導電性アームによって形成される第１のダイポール型輻射素子を備え、コールド・アームと呼ばれる第１のアームは、電子カードの少なくとも１つのカバーを形成し、ホット・アームと呼ばれる第２のアームは、線エレメントによって延長され、アセンブリの全長は第１のアームによって形成され、第２のアーム及び線エレメントは、第２の周波数帯における動作を備えるよう選ばれる。
【０００９】
本発明の一特性によれば、アセンブリの全長は、λ2/（2x（1+α））に等しく、ここで、λ2は第２周波数帯の中心周波数の波長であり、αは0と１との間の係数である。好ましくは、αは0.15と0.2との間の係数である。この係数は、インピーダンス・マッチングを得るように使用周波数に対してアンテナの理論上の共鳴周波数を調節するのに用いられる。
【００１０】
本発明の好ましい実施例の１つによれば、第１の周波数帯はUHF帯であり、第２の周波数帯はVHF帯であり、好ましくはVHF-III帯である。
【００１１】
UHF帯における動作の場合、第１のアーム及び第２のアームはそれぞれ、λ1/4に等しい長さを有し、ここで、λ１は、第１の周波数帯（すなわち、UHF帯）の中心周波数における波長である。
【００１２】
一実施例によれば、線エレメントは、ホット・アーム内に設けられる。更に別の実施例によれば、線エレメントは、ホット・アームと一体のスリーブ内の伸縮自在部によって形成される。
【００１３】
更に、ダイバーシチによって動作するアンテナを得るために、第１の輻射素子は、回転するように第１のアームの一先端に搭載された２つの第２のアームを備えており、第２のアームそれぞれは線エレメントによって延長されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のその他の特性及び利点は、種々の実施例の説明を読むことによって明らかになるであろう。この説明は、添付図面を参照しながら行う。
【００１５】
説明を単純にするために、同じ構成要素は図中、同じ参照符号を有する。
【実施例】
【００１６】
図１を参照すれば、まず、本出願人による仏国特許出願番号第0551009号明細書に準拠した、ラップトップ型コンピュータ上や同様な装置上で地上ディジタル・テレビジョンを受信するのに用いることが可能なダイポール型アンテナの実施例を説明する。
【００１７】
図１に示すように、このダイポール型アンテナは、コールド・アームとしても知られている第１の導電性アーム１と、ホット・アームとしても知られている第２の導電性アーム２とを備える。両方のアームは、アームそれぞれの先端の一方にある接合ゾーン３によって互いに接続される。
【００１８】
特に、アーム１は、特に電子カードを受容することができるボックスの形状を顕著に有している。ボックスは、エネルギが徐々に輻射される（これによって、より広い周波数帯にわたるインピーダンス・マッチングが向上する）ように徐々に広がっている曲線部分1bによって延長される顕著に矩形の形態の部分1aを有する。アーム１の長さは、顕著にλ1/4に等しく、ここでλ１は中心動作周波数における波長である。よって、アーム１の長さは、UHF帯（470MHz以上862MHz以下の周波数帯）における動作の場合、112mmに達する。
【００１９】
図１に示すように、アンテナは、信号処理回路（すなわち、アーム１によって形成されるボックスに挿入される電子カード（図示せず））に対するアンテナの接続点でもある軸又はピン３を中心に回転するように搭載された第２のアーム２を備える。アンテナの電気接続は、金属ストランド（例えば、同軸ケーブルや同様なケーブル）によって行われる一方、回転軸は、電磁波に対して比較的透過的な材料でできている。  
図１に示すように、ピン３の周りに接合させることが可能なアーム２は、λ1/4に顕著に等しい長さを有する。アーム２は更に、平坦な矩形部分に続く曲線プロファイルを有しており、それによって、閉位置においてアーム１に対して完全に折り返すことが可能である。アーム２は、アーム１に対して３において回転するように搭載されており、これによって、アーム２の向きを修正してテレビジョン信号の受信を最適にすることが可能になる。
【００２０】
図１に示したアンテナは、UHF帯において動作するよう特定の寸法に合わせている。しかし、考えられる最も広い商用カバレッジを確保するために、このタイプのアンテナが、UHF周波数帯に加えてVHF周波数帯（特に、ドイツやイタリアなどの一部の国々がディジタル多重放送を行い続けるVHF-III周波数帯（174-225…230MHｚ））を受信することが可能であることは魅力的である。
【００２１】
よって、図２には、以下に更に詳細に説明するようにUHF帯内及びVHF帯内で動作することができる、本発明によるアンテナによって第１の実施例を示している。信号処理回路への接続はよって、ピン３のレベルにおいて行われる。
【００２２】
図２に示すように、本発明によるアンテナは、（図１のアンテナのアーム１のように）ボックスの形態を有する第１のアーム１（すなわちコールド・アーム）を備える。このアーム１は、ピン又は軸３によって回転アーム１に接続されるアーム２すなわちホット・アームによって延長される。
【００２３】
本発明によれば、かつ、図２に示すように、ホット・アーム２は、線エレメント又はストランド４によって延長される。アーム１、アーム２及び線エレメント４によって構成されるアセンブリは、導電性材料（好ましくは、金属材料又は金属化可能材料）でできている。
【００２４】
本発明によれば、かつ、図３を参照して更に詳細に説明するように、全長（すなわち、アーム１、アーム２及び線エレメント４によって形成されるアセンブリの電気長）は、VHF-III（174-230MHz）帯及びUHF（470-862MHz）帯におけるアンテナのインピーダンス・マッチングを可能にするよう選ばれる。よって、全長は、0.5×λ2/（1+α）に顕著に等しく、ここで、λ2はVHF-III帯の中心周波数での波長であり、αは0と１との間の係数であり、好ましくは、0.15と0.2との間の係数であり、この係数は、以下に更に詳細に説明するように、そのインピーダンス・マッチングを提供することができるように使用周波数に対してアンテナの理論上の共鳴周波数を調節するのに用いられる。図１を参照して前述したように、UHF帯を受信することができるために、アーム１及びアーム２は、L1
【００２５】
【数１】
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λ1/4であり、かつ、L２
【００２６】
【数２】
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λ1/4であるように、顕著に等しい長さL1及びL2を有しており、ここで、λ１はUHF帯の中心周波数の波長である。よって、666MHzの中心UHF周波数の場合、ダイポールのアーム１及び２それぞれの長さは、11cmに顕著に等しい。
【００２７】
図３に示すようにVHF帯における動作を確実にするために、アーム１、アーム２及び線エレメント４によって構成されるアセンブリの全長は、約λ2/2（2×（1+α））に等しく、ここで、λ2はVHF帯の中心周波数の波長である。好ましくは、αは0.15以上0.2以下である。これは、中心周波数よりもわずかに高い周波数（すなわち、f
【００２８】
【数３】
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f2×（1+α））におけるアンテナのインピーダンス・マッチングを意味する。実際に、このシフトによって、好適な効率を維持しながら、動作周波数においてアンテナのインピーダンス・マッチングを行うことが可能になる。実際に、図４に示すように、アンテナによって提示されるインピーダンスは、共鳴状態（すなわち、虚数部分がゼロの場合）では高い。このインピーダンスは約1000ohmの値を有する。したがって、例えば、50ohm又は75ohm程度の負荷インピーダンスにアンテナを整合させることは難しい。より低いアンテナ・インピーダンスを得るために、共鳴周波数を上回る、より低い動作周波数をサーチすることが考えられる。しかし、線エレメントの寸法を削減するために、共鳴周波数未満でアンテナを動作させることがむしろ好ましい。アンテナ寸法を削減するために動作周波数を上回る共鳴周波数が選ばれるのはこれが理由である。
【００２９】
よって、図３に示すように、線エレメント４の長さはL3
【００３０】
【数４】
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0.5×λ2/（1+α）-λ2/2に等しい。したがって、VHF帯における動作周波数F2＝200MHzであり、係数α=0.175である場合、約41cmの線エレメント長が得られる。
【００３１】
前述の実施例では、VHF帯において、アンテナは非対称ダイポールとみなし得る。更に、UHF周波数では、ホット・アーム（すなわち、アーム２）のエッジに線エレメントによってもたらされる電気インピーダンス平面は、開回路平面と同等であり、よって、UHF周波数に対して比較的透過的である。前述の設計規則を用いることによって、ホット・エレメントの先端における金属線エレメントの追加の、UHF帯におけるアンテナの動作への干渉は非常に少ない。
【００３２】
図５乃至図１０を参照すれば、前述のような、本発明によるアンテナによって得られたシミュレーション結果の説明を行う。アンテナ・シミュレーションは、ZelandのIE3Dソフトウェアによって行われている。シミュレーションに用いる材料は、4.9×107（S/m）の導電性及び35μmの厚さによって規定する。インピーダンス・マッチング・ネットワーク（図６）の最適化は、アジレント・テクノロジーズ（Agilent  Technologies）社のADSソフトウェアによって行っている。
【００３３】
図５は、２つのインピーダンス・マッチング曲線（一方はインピーダンス・マッチング・ネットワークなしでシミュレートされたアンテナのS11応答であり、他方は、図６に示すものなどのインピーダンス・マッチング・ネットワークによってシミュレートされたアンテナのS11応答である）を示す。インピーダンス・マッチング・ネットワークは、図示した実施例における、値Zc=75ohmsを有するインピーダンスZによって構成される。これは、アンテナAとインピーダンスZとの間に直列に搭載される自己インピーダンスL1を備える。自己インピーダンスL1は20nHの値を有する。このインピーダンス・マッチング・ネットワークによって、VHF帯及びUHF帯について、７５ohm負荷に対するインピーダンス・マッチングが可能になる。図５は、２つのVHF周波数帯上およびUHF周波数帯上でインピーダンス・マッチング・ネットワークによって行われるS11の応答の改善を示す。したがって、VHF周波数帯におけるS11レベルは-0.7dBよりも良好であり、UHF周波数帯におけるS11レベルは-４ｄBよりも良好であり、マーカ（m3、m7、m10およびm12）は、アンテナの、そのインピーダンス・マッチング・ネットワークとの最適化後に得られたS11レベルを規定する。
【００３４】
更に、図７に示すように、インピーダンス・マッチング・ネットワークの損失は、UHF帯（すなわち、470MHz以上862MHz以下）において２．５ｄBであり、VHF帯（すなわち、174MHz以上230MHz以下）において８ｄBである。
【００３５】
２つの帯上のアンテナの利得を表す図８は、VHF帯利得が-６ｄB以上1.8ｄB以下である一方、UHF帯利得は0.5ｄB以上3ｄB以下である。  
更に、両方の帯におけるアンテナの効率を表す図９に示すように、アンテナは、VHF帯において少なくとも２０％の効率を有し、UHF帯において少なくとも５８％の効率を有する。
【００３６】
更に、図１０は、UHF帯及びVHF帯それぞれにおける、図２に示すようなアンテナの、シミュレートされた輻射パターンを示す。両方の場合においてアンテナがダイポール型の特性を有することが、こうした準全方向パターンによって確認されている。  
実施例の種々の変形を次に説明する。よって、図１１は、伸縮自在エレメント4a、4b、4cによって線エレメントが構成される第１の変形を示す。エレメント4aのうちの1つは、線ストランドを形成する２つの他のエレメント4a、4bを挿入することが可能な、ホット・アーム２上に固定された金属スリーブ4aを形成する。これによって、VHF帯受信が必要な場合にのみ線ストランドを用いることによってアンテナのインピーダンス・マッチングを行うことが可能になる。この場合、伸縮自在エレメントの長さがホット・アームを超えることによって、開回路平面がこのアームの先端にもたらされるのでUHF動作は顕著に同じであり、これによって、伸縮自在エレメントは比較的透過的になる。更に、金属スリーブ4aのレベルにあるホット・アームにおける厚さのわずかな増加によってUHF動作が劣化するものでない。当業者は、ダイポール型アンテナの体積の増加によって、そのインピーダンス・マッチング帯が増加する傾向にあることが分かっているので、なお更である。
【００３７】
図１２では、本発明の更に別の実施例を示す。この場合、ホット・アーム２は、線エレメント４が挿入される場所の隣にあるスロット２’を特徴として備えている。この実施例によって、線エレメントの長さの削減が可能である。実際に、スロット有りの場合及びスロット無しの場合の、アンテナのインピーダンスの実数部分及び虚数部分を示す図１３に示すように、幅0.2mm及び長さ9cmのスロットの追加によって、共鳴周波数が14MHz、低下することが分かる。実際に、等しい共鳴周波数では、導電性線エレメントの長さは4cm、減少する。
【００３８】
スロット2aの長さと、線エレメントの短縮との間の割合は、空中の導電性線エレメントと、アーム２に沿った線エレメントの延長との間の相対波長に応じて変わってくる。
【００３９】
図１４及び図１５を参照すれば、アンテナのホット・アーム２に対して導電性線エレメント４の位置が有し得る影響を次に説明する。実際に、導電性線エレメント４は、ホット・アーム２の延長において必ずしもぴんと張っていない。図４に示す３つの位置V1、V2、V3のS11インピーダンス・マッチングを表す図１５に示すように、アンテナは線エレメント４の位置に係わらず、VHF帯及びUHF帯において完全に許容可能な特性を維持していることが分かる。したがって、線エレメントの形状におけるこの修正によって、特定の受信チャンネルについて、アンテナのインピーダンス・マッチングに特定の柔軟性を得ることが可能になる。
【００４０】
図１６を参照すれば、UHF帯及びVHF帯において動作することが可能な、ダーバーシチを備えたアンテナ・システムを得ることが可能になる、アンテナの特定の実施例の説明を行う。この場合、コールド導体アーム１は、２つのホット・アーム（すなわち、2及び2a）に接続される。図２の実施例と同様に、各ホット・アームは、図示した実施例では、２つのストランド4及び4’を覆う非導電性スリーブ５内に搭載された導電性線ストランド（４、４‘）によって延長される。この特定の実施例によって、アンテナをつるすためのループを形成することが可能になる。このアンテナ・システムの種々のエレメントの寸法が、図２のアンテナについて説明したように計算される。
【００４１】
更に、図１７を参照すれば、図２に説明したような、本発明によるアンテナに用いることが可能な電子カードの例を説明する。この電子カードは、カバー又はボックス・エレメントとしてコールド・アーム１を含むボックスにおいて挿入することが企図されている。この電子カード１０は、接合３のレベルにおけるアンテナの同軸ケーブルに接続されるLNA増幅器１１を備える。LNA１１は、VHF帯及びUHF帯を処理する一体型チューナ１２に接続される。チューナ１２は、それ自体がUSBコネクタ１５に接続されたUSBインタフェース１４に出力が接続された復調器１３に接続される。したがって、ラップトップ型コンピュータや何れかの他の表示素子のUSB入力にアンテナを接続することがこのシステムによって可能である。このことによって、コンピュータ上、PDA上やその他の携帯型装置上で地上ディジタル・テレビジョンが受信されることが特に可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本出願人による仏国特許第０５５１００９号明細書記載のアンテナの斜視略図である。
【図２】本発明によるアンテナの第１の実施例の斜視略図である。
【図３】本発明による、アンテナを形成する種々の素子の長さを示す図である。
【図４】VHF周波数帯上及びUHF周波数帯上の、図３に示す寸法を有するアンテナのインピーダンスの実数部分及び虚数部分を示す図である。
【図５】２つのインピーダンス・マッチング曲線（一方はインピーダンス・マッチング・ネットワークなしのアンテナのS11応答であり、他方はインピーダンス・マッチング・ネットワークを有するアンテナのS11応答である）を示す図である。
【図６】図５の結果を得るのに用いるインピーダンス・マッチング・ネットワークを略示する図である。
【図７】インピーダンス・マッチング・ネットワークの損失を示す曲線の図である。
【図８】VHF帯及びUHF帯におけるアンテナ利得を示す曲線の図である。
【図９】VHF帯及びUHF帯におけるアンテナ効率を示す曲線の図である。
【図１０】図３及び図４による、アンテナのシミュレーションを行うことによって得られる、UHF帯及びVHF帯それぞれにおける輻射パターンを示す図である。
【図１１】本発明によるアンテナの別の実施例の斜視略図である。
【図１２】本発明の更に別の実施例によるアンテナの一部分の斜視略図である。
【図１３】スロット有りの場合及びスロット無しの場合の、図１２のアンテナのインピーダンスの実数部分及び虚数部分のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】図２のアンテナの線エレメントの種々の向きを略示する図である。
【図１５】図１４の種々の実施例のインピーダンス・マッチング曲線を示す図である。
【図１６】ダイバーシチを得ることを可能にする、本発明による実施例を略示する図である。
【図１７】本発明によるアンテナに用いる電子カードを略示する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  アーム
２  アーム
２’  アーム
４  線エレメント
４’  線エレメント
4a  線エレメント
4b  線エレメント
4c  線エレメント
【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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