(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４個以上の偶数のループアンテナ素子を２個ずつ平行線路で接続した双ループアンテナ素子を同一の反射板上に配置し、該反射板を大地電位とするマイクロストリップラインにより各双ループアンテナ素子に並列に給電する並列給電双ループアンテナにおいて、上記反射板と垂直になるように反射板に接し上部を開放した遮蔽板を連続的に配置して上記マイクロストリップラインを包囲したことを特徴とする並列給電双ループアンテナ。
【請求項２】
４個以上の偶数のループアンテナ素子を２個ずつ平行線路で接続した双ループアンテナ素子を同一の反射板上に配置し、上記反射板を大地電位とするマイクロストリップラインにより各双ループアンテナ素子に並列に給電する並列給電双ループアンテナにおいて、上記マイクロストリップラインの両側に上記反射板と垂直になるように反射板に接し上部を開放した複数の遮蔽板を断続的に配置したことを特徴とする並列給電双ループアンテナ。
【請求項３】
４個以上の偶数のループアンテナ素子を２個ずつ平行線路で接続した双ループアンテナ素子を同一の反射板上に配置し、上記反射板を大地電位とするマイクロストリップラインにより各双ループアンテナ素子に並列に給電する並列給電双ループアンテナにおいて、上記マイクロストリップラインの両端の上記双ループアンテナ素子の給電部の近傍にのみ上記反射板と垂直かつ略コの字状になるように反射板に接し上部を開放した遮蔽板を配置したことを特徴とする並列給電双ループアンテナ。
【請求項４】
上記遮蔽板の上記反射板からの高さを上記反射板から上記双ループアンテナ素子までの間隔の略１／２以上１未満としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の並列給電双ループアンテナ。
【請求項５】
上記マイクロストリップラインの略全長にわたって上記遮蔽板の上部を開放したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の並列給電双ループアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、並列給電双ループアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄塔等の高所に設置され、放送に使用されるアンテナとして、平行線路で接続された２個のループアンテナ素子を有する双ループアンテナが知られている。この種の双ループアンテナは、２Ｌ双ループアンテナと呼ばれている。
【０００３】
放送サービスエリアを広くするか、あるいはサービスエリア内の放送品質を高めるため、アンテナの利得を制御する必要があるが、双ループアンテナの利得を高めるためには、素子数を増やすことが行われている。素子数を増やす方法として、
（１）ループアンテナ素子を４個か、あるいは６個直列に配置して平衡給電線路により接続し、中央の給電点に給電する直列給電方法（４Ｌ双ループアンテナ、６Ｌ双ループアンテナ）が知られている。
【０００４】
図１３は直列給電方法を用いた双ループアンテナの従来例を示す外観斜視図である。尚、説明の都合上、中央のループ素子間の平行線路の一方の側（図では手前側）は破断して示されている。
【０００５】
この双ループアンテナは、平行線路１ａ〜１ｃで直列に接続された４個のループアンテナ素子（４Ｌループ素子）２ａ〜２ｄと、反射板３と、反射板３とループアンテナ素子２ａ〜２ｄとの間を所定の間隔を隔てて支持するアンテナ側の支持部材４ａ、４ｂ及びバルン側の支持部材５ａ、５ｂと、平行線路１ａ〜１ｃと外部給電線（図示せず。）との平衡−不平衡変換、かつ、給電を行うためのバルン６とで構成されたものである。尚、７は給電点である。
【０００６】
（２）また、２Ｌ双ループアンテナ素子を同一の反射板上に２個配列し、並列に給電する並列給電方法により、４Ｌ（あるいは６Ｌ）双ループアンテナを構成する方法も知られている。並列給電するための給電線の配置方法には反射板上にマイクロストリップラインを設ける方法や、反射板の一方の主面側（ループアンテナ素子側、表面側）か、あるいは他方の主面側（この場合、裏面側）に同軸給電線を設ける方法がある。
【０００７】
図１４は並列給電方法を用いた双ループアンテナの従来例を示す外観斜視図である（特願２００１−３２５２６３号明細書参照。）。
【０００８】
この双ループアンテナは、２個のループアンテナ素子２ａ、２ｂが平行線路１ａで接続された双ループアンテナ素子２ａｂと、２個のループアンテナ素子２ｃ、２ｄが平行線路１ｂで接続された双ループアンテナ素子２ｃｄと、反射板３と、反射板３と双ループアンテナ素子２ａｂとの間を所定の間隔を隔てて支持する支持部材５ａ、５ｂと、反射板３と双ループアンテナ素子２ｃｄとの間を所定の間隔を隔てて支持する支持部材５ｃ、５ｄと、両双ループアンテナ素子２ａｂ、２ｃｄに反射板３を大地電位として給電するマイクロストリップライン８と、平行線路１ａ、１ｂと外部給電線（図示しない同軸ケーブル）との平衡−不平衡変換、かつ、給電をそれぞれ行うためのバルン６ａ、６ｂとで構成されたものである。
【０００９】
尚、１２はマイクロストリップライン８を反射板３上に支持するための絶縁体からなるライン支持部材である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、双ループアンテナの長手方向の半値幅を狭くし、利得を高くする方法として、前述した第１の方法、すなわち直列給電４Ｌ双ループアンテナか、あるいは直列６Ｌ双ループアンテナでは、ループアンテナ素子を直列に給電するため、アンテナの周波数帯域が２Ｌ双ループアンテナに比較して狭くなる場合が多く、１個のアンテナで多くの周波数帯域をカバーすることが難しい。しかも、広帯域化するために労力が多くかかり、コスト増、量産性の低下につながる。
【００１１】
また、前述した第２の方法は、２Ｌ双ループアンテナを複数配置し、並列に給電する方法であるので、２Ｌ双ループアンテナの帯域と同等の周波数帯域を保持したまま、利得を高くすることが可能となる。その一方で、並列給電するための給電線路として、同軸給電線を用いた場合、ループアンテナ素子側から見て反射板の裏面に給電線を設置すると、反射板裏面に構造物が多くなり、双ループアンテナを鉄塔等の高所に設置する場合の容易さが損なわれる。また、反射板の素子側に設置した場合にはループアンテナ素子と給電線との接続に複雑な形状となってしまうという問題があった。
【００１２】
さらに、並列給電した場合のループアンテナ素子と給電線との間のインピーダンス整合の調整箇所は、ループアンテナ素子と給電線とを接続する平衡給電線のみの調整では、インピーダンス整合が困難なので、並列給電線のインピーダンス調整作業が必要となる。この場合に、中心導体が外部導体に覆われている同軸給電線路の場合は調整作業が困難である。
【００１３】
並列給電線路を反射板上に設置したマイクロストリップラインで構成すると、インピーダンス調整が容易になるという長所がある。その一方で、マイクロストリップラインからの不要輻射等による影響で、水平面内における位相指向性や振幅指向性が左右非対称になり、双ループアンテナを鉄塔等の周囲に複数面配置し、指向性を合成して使用する場合等、合成指向性が設計どおりにならないという問題があった。
【００１４】
さらに、２Ｌ双ループアンテナは、一般に入力インピーダンスにおいて広帯域特性を有することが知られているが、指向性については周波数の変化に対してアンテナ素子の寸法は不変であるので、周波数依存性が発生しやすく、広帯域においては指向性の変化がネックとなり、その広範囲な周波数に対する入力インピーダンスの広帯域特性が十分に発揮することができないという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明の主な目的は、上記課題を解決し、広帯域特性を維持したままで調整作業が容易な並列給電双ループアンテナを提供することにあり、副次的な目的は指向性のビーム太さが水平面内において左右均等となり、かつ、広い周波数帯域内で周波数に依存してビーム太さが変化することがない並列給電双ループアンテナを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、４個以上の偶数のループアンテナ素子を２個ずつ平行線路で接続した双ループアンテナ素子を同一の反射板上に配置し、反射板を大地電位とするマイクロストリップラインにより各双ループアンテナ素子に並列に給電する並列給電双ループアンテナにおいて、反射板と垂直になるように反射板に接し上部を開放した遮蔽板を連続的に配置してマイクロストリップラインを包囲したものである。
【００１８】
請求項２の発明は、４個以上の偶数のループアンテナ素子を２個ずつ平行線路で接続した双ループアンテナ素子を同一の反射板上に配置し、反射板を大地電位とするマイクロストリップラインにより各双ループアンテナ素子に並列に給電する並列給電双ループアンテナにおいて、マイクロストリップラインの両側に反射板と垂直になるように反射板に接し上部を開放した複数の遮蔽板を断続的に配置したものである。
【００１９】
請求項３の発明は、４個以上の偶数のループアンテナ素子を２個ずつ平行線路で接続した双ループアンテナ素子を同一の反射板上に配置し、反射板を大地電位とするマイクロストリップラインにより各双ループアンテナ素子に並列に給電する並列給電双ループアンテナにおいて、マイクロストリップラインの両端の双ループアンテナ素子の給電部の近傍にのみ反射板と垂直かつ略コの字状になるように反射板に接し上部を開放した遮蔽板を配置したものである。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の構成に加え、遮蔽板の反射板からの高さを反射板から双ループアンテナ素子までの間隔の略１／２以上１未満とするのが好ましい。また、請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の構成に加え、上記マイクロストリップラインの略全長にわたって上記遮蔽板の上部を開放することが望ましい。
【００２１】
本発明によれば、双ループアンテナ素子への給電にマイクロストリップラインを用いているので、インピーダンス調整が容易となる。マイクロストリップラインを包囲するか、両側か、若しくは両端に反射板と垂直になるように遮蔽板を配置することにより、マイクロストリップラインと双ループアンテナ素子との間が電磁的に遮蔽されるので、マイクロストリップラインからの不要輻射の双ループアンテナ素子への影響がなくなり、指向性が水平面内において左右均等となり、広い周波数帯域内で周波数に依存してビーム太さが変化することが防止される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図１は本発明の並列給電双ループアンテナの一実施の形態を示す外観斜視図である。尚、説明の都合上、一方の双ループアンテナ素子の平行線路は破断して示されている。また、図１４に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００２４】
本並列給電双ループアンテナは、２個のループアンテナ素子２ａ、２ｂが平行線路１ａで接続された双ループアンテナ素子２ａｂと、２個のループアンテナ素子２ｃ、２ｄが平行線路１ｂで接続された双ループアンテナ素子２ｃｄと、反射板３と、反射板３と双ループアンテナ素子２ａｂとの間を所定の間隔を隔てて支持する支持部材５ａ、５ｂと、反射板３と双ループアンテナ素子２ｃｄとの間を所定の間隔を隔てて支持する支持部材５ｃ、５ｄと、両双ループアンテナ素子２ａｂ、２ｃｄに反射板３を大地電位として給電するマイクロストリップライン８と、平行線路１ａ、１ｂと外部給電線（図示しない同軸ケーブル）との平衡−不平衡変換、かつ、給電をそれぞれ行うためのバルン６ａ、６ｂと、マイクロストリップライン８の近傍にマイクロストリップライン８を囲むように、かつ、反射板３と垂直になるように配置された遮蔽板９−１（９ａ〜９ｄ）とで構成されたものである。
【００２５】
バルン６ａは、反射板３に垂直に接続された一対の支持部材５ａ、５ｂと、支持部材５ａ、５ｂに臨んで外部給電線に接続される給電線路部材１１とで構成されている。給電線路部材１１は一方の支持部材５ａ側から反射板３より垂直に立ち上げた立ち上げ部１１ａと、立ち上げ部１１ａから他方の支持部材５ｂ側に向けて延びた給電片１１ｂとを有する。図１に示すように、立ち上げ部１１ａと給電片１１ｂとは、互いに直交する直線状に形成されているためＬ字形状を有するが、これに限定されるものではなく、Ｊ字形状であってよい。
【００２６】
バルン６ｂもバルン６ａと同様に、反射板３に垂直に接続された一対の支持部材５ｃ、５ｄと、支持部材５ｃ、５ｄに臨んで外部給電線に接続される給電線路部材１１とで構成されている。
【００２７】
遮蔽板９−１は、マイクロストリップライン８と平行な一対の平行部９ａ、９ｂと、給電線路部材１１ａ、１１ｂ、給電点７及び支持部材５ａ〜５ｄと接触しないように配置されるＶ字状に折り曲げられたＶ字部９ｃ、９ｄとで一体的に構成されており、略船型の形状を有している。尚Ｖ字部９ｃ、９ｄの形状はＵ字状であってもよい。
【００２８】
これら双ループアンテナ素子２ａｂ、２ｃｄ、反射板３、支持部材５ａ〜５ｄ、バルン６ａ、６ｂ及び遮蔽板９−１は、いずれも金属で構成されている。なお、双ループアンテナ素子２ａｂ、２ｃｄ及び平行線路１ａ、１ｂは１枚の金属板を打ち抜いた後折り曲げたものであってもよい。
【００２９】
ここで、本並列給電双ループアンテナへの外部からの給電は、例えば、同軸ケーブルを反射板３の裏面（双ループ素子から見て反対側）から反射板３を貫通させ、同軸ケーブルの中心導体を反射板３上のマイクロストリップライン８に給電点７で接続する。入力信号は同軸ケーブルから給電点７、マイクロストリップライン８を介して両バルン６ａ、６ｂに同時に給電され、各２Ｌ双ループアンテナ素子２ａｂ、２ｃｄから電波となって放射される。
【００３０】
マイクロストリップライン８の両側には反射板３に対して垂直、かつ、反射板３に接して遮蔽板９−１が配置されているので、マイクロストリップライン８からの不要放射が抑圧され、指向性への影響が小さくなっている。
【００３１】
本並列給電双ループアンテナは、マイクロストリップライン８による並列給電であるので、インピーダンス調整が容易で、かつ、指向性への影響が無いので、２Ｌ双ループアンテナの広帯域な特性を効率的に利用して４Ｌ、６Ｌ双ループアンテナを構成することができる。
【００３２】
図２は本発明の並列給電双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【００３３】
図１に示した並列給電双ループアンテナとの相違点は、遮蔽板９−２の反射板３からの高さを反射板３から双ループアンテナ素子２ａｂ、２ｃｄまでの間隔の略１／２以上１未満とした点である。
【００３４】
このような構成にすることにより、指向性の周波数依存性が小さくなり、周波数の変動に対し、略均一な指向性を提供することができる。また、遮蔽板９−２を高くすることにより、並列給電双ループアンテナのビーム幅（半値幅）が大きくなるので、遮蔽板９−２の高さを変えることにより指向性のビーム幅の調整が可能となる。
【００３５】
図３は本発明の並列給電双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【００３６】
図１に示した並列給電双ループアンテナとの相違点は、マイクロストリップライン８の略全長にわたって平行、かつ、断続的に複数（図では６枚であるが限定されない。）の遮蔽板９−３ａ〜９−３ｆが配置されている点である。
【００３７】
このような構成にすることにより、マイクロストリップライン８の長さが長くても、曲線部を有していても効率的に遮蔽板９−３ａ〜９−３ｆを配置することができ、遮蔽板９−３ａ〜９−３ｆの取付作業性も向上するのでコストを低下させることができる。
【００３８】
図４は本発明の並列給電双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【００３９】
図１に示した並列給電双ループアンテナとの相違点は、略コの字状に折り曲げられた遮蔽板９−４ａ、９−４ｂが両双ループアンテナ素子２ａｂ、２ｃｄの給電部、すなわち両バルン６ａ、６ｂ近傍のマイクロストリップライン８の近傍に配置されている点である。
【００４０】
このような構成にすることにより、マイクロストリップライン８の長さや形状を自由に決定できるので、遮蔽板９−４ａ、９−４ｂの取付作業性が向上し、材料が少量ですむのでコストを抑えることができる。尚、図では遮蔽板９−４ａ、９−４ｂの形状が略コの字状に折り曲げられた場合で説明したが、これに限定されず、略Ｕ字状、略Ｖ字状であってもよい。また、双ループアンテナ素子の数が３個以上であって各双ループアンテナ素子を１本のマイクロストリップラインで給電する場合には、マイクロストリップラインの両端のみ略コの字状の遮蔽板９−４ａ、９−４ｂを用い、マイクロストリップラインの中央には図３に示した遮蔽板９−３ａ〜９−３ｆのような遮蔽板を用いればよい。
【００４１】
（最適条件についての根拠）
図５は従来の並列給電双ループアンテナの振幅指向性を示す図であり、半径が利得（ｄＢ）を示し、角度はアンテナの回転角度（ｄｅｇ）を示す。
【００４２】
同図は使用する周波数帯域内の最高周波数を実線で示し、最低周波数を一点鎖線で示している。回転角度はアンテナ正面が０度を示している。同図より振幅指向性の特性は帯域内で周波数依存性が激しく、ビーム正面が一定していないことが分かる。
【００４３】
図６は従来の並列給電双ループアンテナ（４Ｌ双ループアンテナ）の位相指向性を示す図であり、横軸が回転角度を示し、縦軸が位相を示している。
【００４４】
同図は、使用周波数帯域内の中心周波数の測定結果を示している。回転角度はアンテナ正面が１８０度を示す。同図より位相指向性は左右で同角度の位相値（例えばアンテナ正面から±９０度のときは回転角度９０度の値と２７０度の値）が一致していないことが分かる。
【００４５】
図７は本発明の並列給電双ループアンテナの振幅指向性を示す図であり、半径は利得（ｄＢ）を示し、角度はアンテナの回転角度（ｄｅｇ）を示している。
【００４６】
使用する周波数帯域内の最高周波数を実線で示し、最低周波数を一点鎖線で示している。回転角度はアンテナ正面が０度を示している。同図より特性は帯域内でビーム正面が一定していることが分かる。
【００４７】
図８は本発明の並列給電双ループアンテナ（４Ｌ双ループアンテナ）の位相指向性を示す図であり、横軸は回転角度（ｄｅｇ）を示し、縦軸は位相（ｄｅｇ）を示している。
【００４８】
同図は使用周波数帯域内の中心周波数の測定結果を示している。回転角度はアンテナ正面が１８０度を示す。同図より位相指向性は左右で同角度の位相差（例えばアンテナ正面から±９０度のときは回転角度９０度の値と２７０度の値）が一致していることが分かる。
【００４９】
以下、図１、２に示した並列給電双ループアンテナの遮蔽板９−１（９−２）の反射板３からの高さを反射板３から双ループアンテナ素子２ａｂ、２ｃｄまでの間隔の略１／２以上１未満としたものの振幅指向性の周波数偏差（比帯域幅２１．５％）について図９〜図１２に示す。尚、使用する周波数帯域内の最高周波数を実線で示し、最低周波数を一点鎖線で示し、回転角度はアンテナ正面が０度を示している。また、図９〜図１２において、半径は利得（ｄＢ）を示し、角度はアンテナの回転角度（ｄｅｇ）を示している。
【００５０】
図９は図２に示した並列給電双ループアンテナの一振幅指向性を示す図である。
【００５１】
同図９は素子高さが１３５ｍｍで、遮蔽板高さが５０ｍｍに設定された並列給電双ループアンテナを用いて測定したものである。
【００５２】
同図より特性は帯域内で周波数偏差が小さく、ビーム正面が一定していることが分かる。
【００５３】
図１０は図２に示した並列給電双ループアンテナの一振幅指向性を示す図である。
【００５４】
同図１０は素子高さが１３５ｍｍで、遮蔽板高さが７０ｍｍに設定された並列給電双ループアンテナを用いて測定したものである。
【００５５】
同図より特性は帯域内で周波数偏差が小さく、ビーム正面が一定していることが分かる。
【００５６】
図１１は図２に示した並列給電双ループアンテナの一振幅指向性を示す図である。
【００５７】
同図１１は素子高さが１３５ｍｍで、遮蔽板高さが９０ｍｍに設定された並列給電双ループアンテナを用いて測定したものである。
【００５８】
同図より特性は帯域内で周波数偏差が小さく、ビーム正面が一定していることが分かる。指向性の周波数偏差は小さくなっているが、ビーム幅（３ｄＢ幅）は太くなっている。
【００５９】
図１２は図２に示した並列給電双ループアンテナの一振幅指向性を示す図である。
【００６０】
同図１２は素子高さが１２３ｍｍで、遮蔽板高さが７０ｍｍに設定された並列給電双ループアンテナを用いて測定したものである。
【００６１】
同図より特性は帯域内で周波数偏差が小さく、ビーム正面が一定していることが分かる。
【００６２】
尚、本実施の形態では遮蔽板の上部は覆ってはいないが、塵芥や雨水等のマイクロストリップラインへの浸入を防止するため蓋で覆ってもよい。この場合、蓋の材質は金属でも樹脂でもよいが金属を用いる方が遮蔽効果が向上する。
【００６３】
ここで、双ループアンテナにマイクロストリップラインが無い場合でも図２に示すように遮蔽板を高くすることにより、ビーム幅を制御することができる。例えば、２Ｌ双ループアンテナのループアンテナ素子の下（ループアンテナ素子と反射板との間）に遮蔽板を配置することにより、ビームの周波数偏差が小さくなり、広帯域にわたり均一な指向性を提供することができる。また、遮蔽板を高くすることにより、ビームが太くなるので、ビームの半値幅の制御が可能となる。
【００６４】
以上において、
（１）インピーダンス調整が容易で、かつ、指向性への影響が無い２Ｌ双ループアンテナの広帯域な特性を効率的に利用して４Ｌ、６Ｌ、あるいはそれ以上の偶数の素子数の双ループアンテナを構成することができる。
【００６５】
（２）遮蔽板の間隔を変更することで、マイクロストリップラインのインピーダンスが変化するので、必要に応じて遮蔽板の間隔を変えることによりアンテナ全体の整合をとることが容易となる。
【００６６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、広帯域特性を維持したままで調整作業が容易な並列給電双ループアンテナを提供することができ、指向性のビーム太さが水平面内において左右均等となり、かつ、広い周波数帯域内で周波数に依存してビーム太さが変化することがない並列給電双ループアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の並列給電双ループアンテナの一実施の形態を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の並列給電双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【図３】本発明の並列給電双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【図４】本発明の並列給電双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【図５】従来の並列給電双ループアンテナの振幅指向性を示す図である。
【図６】従来の並列給電双ループアンテナ（４Ｌ双ループアンテナ）の位相指向性を示す図である。
【図７】本発明の並列給電双ループアンテナの振幅指向性を示す図である。
【図８】本発明の並列給電双ループアンテナ（４Ｌ双ループアンテナ）の位相指向性を示す図である。
【図９】図２に示した並列給電双ループアンテナの一振幅指向性を示す図である。
【図１０】図２に示した並列給電双ループアンテナの一振幅指向性を示す図である。
【図１１】図２に示した並列給電双ループアンテナの一振幅指向性を示す図である。
【図１２】図２に示した並列給電双ループアンテナの一振幅指向性を示す図である。
【図１３】直列給電方法を用いた双ループアンテナの従来例を示す外観斜視図である。
【図１４】並列給電方法を用いた双ループアンテナの従来例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
２ａｂ、２ｃｄ  双ループアンテナ素子
３  反射板
５ａ、５ｂ  支持部材
６ａ、６ｂ  バルン
７  給電点
８  マイクロストリップライン
９−１  遮蔽板
１１  給電線路部材
１２  ライン支持部材
【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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