JP2001156531A - 非導電性の熱成形フレームを使用するパッチアンテナ - Google Patents
非導電性の熱成形フレームを使用するパッチアンテナInfo
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- JP2001156531A JP2001156531A JP2000320212A JP2000320212A JP2001156531A JP 2001156531 A JP2001156531 A JP 2001156531A JP 2000320212 A JP2000320212 A JP 2000320212A JP 2000320212 A JP2000320212 A JP 2000320212A JP 2001156531 A JP2001156531 A JP 2001156531A
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- antenna assembly
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0087—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing antenna arrays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 本発明は、パッチアンテナに関する。
【解決手段】 パッチアンテナ１００の共振器１１６，
１１８は、非導電性フレーム１２４により支持される。
フレーム１２４は、共振器１１６，１１８内に穴を穿た
ずに支持することが可能であり、それによって望ましく
ない極性を有する電界成分を生じるという問題を解決す
る。加えて、フレームは、電流密度の小さな領域に共振
器１１６，１１８を固定し、それによって放射パターン
内に望ましくない妨害成分を生じるのを回避する。本発
明の１つの実施形態において、フレーム１２４は、供給
板１３０の縁とかみ合う外周の口唇状の突出部分を備
え、それによって供給板１３０にフレーム１２４を取り
付ける。
１１８は、非導電性フレーム１２４により支持される。
フレーム１２４は、共振器１１６，１１８内に穴を穿た
ずに支持することが可能であり、それによって望ましく
ない極性を有する電界成分を生じるという問題を解決す
る。加えて、フレームは、電流密度の小さな領域に共振
器１１６，１１８を固定し、それによって放射パターン
内に望ましくない妨害成分を生じるのを回避する。本発
明の１つの実施形態において、フレーム１２４は、供給
板１３０の縁とかみ合う外周の口唇状の突出部分を備
え、それによって供給板１３０にフレーム１２４を取り
付ける。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、アンテナ、より具体的にはパッ
チアンテナに関する。
チアンテナに関する。
【０００２】
【従来技術】この出願は、法定代理人が同じで同時に出
願されたＵＳ特許出願「パッチアンテナ」シリアルナン
バー０９／４２５３５８と「非導電性フレームを使用す
るパッチアンテナ」シリアルナンバー０９／４２５３７
４とに関連している。
願されたＵＳ特許出願「パッチアンテナ」シリアルナン
バー０９／４２５３５８と「非導電性フレームを使用す
るパッチアンテナ」シリアルナンバー０９／４２５３７
４とに関連している。
【０００３】図１は、従来のパッチアンテナの部品の組
み立て分解図である。非導電性の前部外被１０と導電性
の後部外被１２とが、アンテナの部品の外側表面を形成
している。外被の２つの部分は、多層の供給板１４と、
共振器１６及び１８と、スペーサ２０とを囲んでいる。
スペーサ２０は、ねじ２４によりフィードボード１４の
前面２２に取り付けられる。ねじ２４は、供給板１４の
スルーホール２６を通り抜け、スペーサ２０の内側のね
じ溝とかみ合う。共振器１６及び１８は、同様の方法で
スペーサ２０に取り付けられる。供給板１４と共振器１
６及び１８との間に動作周波数での波長の概ね１／１０
の間隙を与えるように、スペーサは選択される。供給板
とスペーサと共振器とは、組み立てられて、前部外被１
０と後部外被１２とにより形成される筐体の内側に取り
付けられる。アンテナ部品により伝送される信号は、多
層の供給板１４の導体４０に送られる。導体４０は、通
常、供給板１４のうちの１つの層、例えば、最も上の層
４２に位置している。通常は、導体４０と供給板１４の
基平面層との間に絶縁層を設ける。基平面層２２は、通
常、開口部又はスロット４４を有しており、開口部は、
導体４０からの信号が共振器１６及び１８に伝播するの
を可能とし、それによって前部外被１０を介して信号を
伝送することが可能となる。
み立て分解図である。非導電性の前部外被１０と導電性
の後部外被１２とが、アンテナの部品の外側表面を形成
している。外被の２つの部分は、多層の供給板１４と、
共振器１６及び１８と、スペーサ２０とを囲んでいる。
スペーサ２０は、ねじ２４によりフィードボード１４の
前面２２に取り付けられる。ねじ２４は、供給板１４の
スルーホール２６を通り抜け、スペーサ２０の内側のね
じ溝とかみ合う。共振器１６及び１８は、同様の方法で
スペーサ２０に取り付けられる。供給板１４と共振器１
６及び１８との間に動作周波数での波長の概ね１／１０
の間隙を与えるように、スペーサは選択される。供給板
とスペーサと共振器とは、組み立てられて、前部外被１
０と後部外被１２とにより形成される筐体の内側に取り
付けられる。アンテナ部品により伝送される信号は、多
層の供給板１４の導体４０に送られる。導体４０は、通
常、供給板１４のうちの１つの層、例えば、最も上の層
４２に位置している。通常は、導体４０と供給板１４の
基平面層との間に絶縁層を設ける。基平面層２２は、通
常、開口部又はスロット４４を有しており、開口部は、
導体４０からの信号が共振器１６及び１８に伝播するの
を可能とし、それによって前部外被１０を介して信号を
伝送することが可能となる。
【０００４】図２は、供給板１４とスペーサ２０と共振
器１６及び１８とを組み立てたものをより詳細に図解し
ている。ねじ２４は、供給板１４内のスルーホールを通
り抜け、スペーサ２０のねじ溝を刻んである内側部分と
かみ合う。同様に、ねじ２８は、共振器１６及び１８内
のスルーホールを通り抜け、スペーサ２０のねじ溝を刻
んである内側部分とかみ合う。
器１６及び１８とを組み立てたものをより詳細に図解し
ている。ねじ２４は、供給板１４内のスルーホールを通
り抜け、スペーサ２０のねじ溝を刻んである内側部分と
かみ合う。同様に、ねじ２８は、共振器１６及び１８内
のスルーホールを通り抜け、スペーサ２０のねじ溝を刻
んである内側部分とかみ合う。
【０００５】
【解決しようとする課題】従来のパッチアンテナ部品
は、いくつかの問題点を抱えている。８個のスペーサと
１６本のねじを有することからわかるように、組み立て
部品は、多くの個々の部分を有することに起因して組み
立てるのに費用がかかる。スペーサは、内部にねじ溝を
刻んである部分を含んでいるので、量産にはコストがか
かる。加えて、共振器１６及び１８を貫通して、ねじ２
８がスペーサ２０とかみ合うことを可能とするスルーホ
ールは、アンテナ部品により放射される無線周波数のエ
ネルギーに望ましくないパターンを生じさせる。例え
ば、水平方向に偏向させて行う送信にアンテナを使用す
る場合には、スルーホールは、送信される信号に他の水
平方向の偏向成分以外の極性を生じさせる要因となる。
は、いくつかの問題点を抱えている。８個のスペーサと
１６本のねじを有することからわかるように、組み立て
部品は、多くの個々の部分を有することに起因して組み
立てるのに費用がかかる。スペーサは、内部にねじ溝を
刻んである部分を含んでいるので、量産にはコストがか
かる。加えて、共振器１６及び１８を貫通して、ねじ２
８がスペーサ２０とかみ合うことを可能とするスルーホ
ールは、アンテナ部品により放射される無線周波数のエ
ネルギーに望ましくないパターンを生じさせる。例え
ば、水平方向に偏向させて行う送信にアンテナを使用す
る場合には、スルーホールは、送信される信号に他の水
平方向の偏向成分以外の極性を生じさせる要因となる。
【０００６】
【解決手段】本発明は、共振器を支持する非導電性フレ
ームを提供することにより、上記の問題点を解決する。
フレームは、共振器内にスルーホールを設けずに共振器
を支持し、従って、電界の望ましくない極性を持つ成分
を生じさせるという問題点を解決する。加えて、フレー
ムは、電流密度の小さな領域内に共振器を固定し、従っ
て、放射パターン内に他の妨害成分を生じさせるのを回
避する。本発明の１つの実施形態においては、フレーム
は、供給板の縁にかみ合う外周の口唇状の突出部分を備
え、従って、ねじ等の他の構成要素を使用せずにフレー
ムを供給板に固定する。
ームを提供することにより、上記の問題点を解決する。
フレームは、共振器内にスルーホールを設けずに共振器
を支持し、従って、電界の望ましくない極性を持つ成分
を生じさせるという問題点を解決する。加えて、フレー
ムは、電流密度の小さな領域内に共振器を固定し、従っ
て、放射パターン内に他の妨害成分を生じさせるのを回
避する。本発明の１つの実施形態においては、フレーム
は、供給板の縁にかみ合う外周の口唇状の突出部分を備
え、従って、ねじ等の他の構成要素を使用せずにフレー
ムを供給板に固定する。
【０００７】
【実施の形態】図３は、パッチアンテナの組み立て部品
１００を示している。組み立て部品は、導電性の後部外
被部分１１２と被導電性の全部外被部分１１４とによっ
て囲まれている。共振器素子１１６及び１１８は、非導
電性のフレーム１２４内に固定される。供給板は、タブ
１３２を配置することにより全部外被部分１１４内に配
置される。供給板１３０は、多数の層によって構成され
ており、基平面と、導体１３４を含む平面と、絶縁層と
を含み、絶縁層は、導体１３４と基平面との間と、最上
部の平面上と、最下部の平面上とに存在する。基平面内
にあるスロット１３６及び１３８は、導体１３４を伝播
する無線周波数 (ＲＦ) 信号が共振器１１６及び１１８
に伝播するのを可能にし、それによって、前部外被部分
１１４を介してＲＦエネルギーを送信することを可能と
する。後部外被部分１１２は、前部外被部分１１４とか
み合い、固定タブ１４２と相互作用することによって適
所にかみ合う。後部外被部分１１２は、通路として使用
する開口部１１４を備え、導体が、その通路を通過し
て、通路を介して導体１３４の点１４８に取り付けられ
ることが可能である。
１００を示している。組み立て部品は、導電性の後部外
被部分１１２と被導電性の全部外被部分１１４とによっ
て囲まれている。共振器素子１１６及び１１８は、非導
電性のフレーム１２４内に固定される。供給板は、タブ
１３２を配置することにより全部外被部分１１４内に配
置される。供給板１３０は、多数の層によって構成され
ており、基平面と、導体１３４を含む平面と、絶縁層と
を含み、絶縁層は、導体１３４と基平面との間と、最上
部の平面上と、最下部の平面上とに存在する。基平面内
にあるスロット１３６及び１３８は、導体１３４を伝播
する無線周波数 (ＲＦ) 信号が共振器１１６及び１１８
に伝播するのを可能にし、それによって、前部外被部分
１１４を介してＲＦエネルギーを送信することを可能と
する。後部外被部分１１２は、前部外被部分１１４とか
み合い、固定タブ１４２と相互作用することによって適
所にかみ合う。後部外被部分１１２は、通路として使用
する開口部１１４を備え、導体が、その通路を通過し
て、通路を介して導体１３４の点１４８に取り付けられ
ることが可能である。
【０００８】非導電性フレーム１２４は、ＬＥＸＡＮ
（登録商標）（ＬＥＸＡＮ（登録商標）は、ゼネラルエ
レクトリック社の登録商標である。）１０１プラスティ
ック等の非導電性材料を使用して熱成形され、上記の材
料は、ゼネラルエレクトリック社から入手可能である。
１つの部分としてよりもむしろ２つの部分としてフレー
ム１２４を製造することが可能であり、あるいは、２つ
以上の共振器が存在する場合には、各共振器について部
分のフレームを使用することが可能である。共振器１１
６及び１１８は、フレーム１２４の共振器受容部１６０
及び１６２にそれぞれかみ合わせられる。フレーム１２
４の外周の口唇状の突出部分１６４は、供給板１３０の
縁１６６とかみ合う。フレーム１２４は、４辺の全ての
縁に沿ってよりもむしろ２辺の対向する縁に沿って外周
の口唇状の突出部分を有してもよいということに留意す
べきである。上記の構成は、各共振器について分かれて
いるフレームを使用する場合に特に有用である。フレー
ムは、供給板１３０から動作周波数での波長の概ね１／
１０だけ隔てた位置に共振器１１６及び１１８を固定す
る。フレーム１２４は、導体１３４に重なって位置する
溝１６７と接続点１４８とを備える。溝１６７は、概ね
２mmの深さを有し、フレームが導体１３４にもたらす可
能性がある浮遊容量又はインダクタンスのいずれかを減
少させる。前部外被部分１１４は、供給板１３０とフレ
ーム１２４と共振器１１６及び１１８とを含む組み立て
部品を前部外被部分１１４内に整列し又は配置する際に
有用なタブ１３２を備える。
（登録商標）（ＬＥＸＡＮ（登録商標）は、ゼネラルエ
レクトリック社の登録商標である。）１０１プラスティ
ック等の非導電性材料を使用して熱成形され、上記の材
料は、ゼネラルエレクトリック社から入手可能である。
１つの部分としてよりもむしろ２つの部分としてフレー
ム１２４を製造することが可能であり、あるいは、２つ
以上の共振器が存在する場合には、各共振器について部
分のフレームを使用することが可能である。共振器１１
６及び１１８は、フレーム１２４の共振器受容部１６０
及び１６２にそれぞれかみ合わせられる。フレーム１２
４の外周の口唇状の突出部分１６４は、供給板１３０の
縁１６６とかみ合う。フレーム１２４は、４辺の全ての
縁に沿ってよりもむしろ２辺の対向する縁に沿って外周
の口唇状の突出部分を有してもよいということに留意す
べきである。上記の構成は、各共振器について分かれて
いるフレームを使用する場合に特に有用である。フレー
ムは、供給板１３０から動作周波数での波長の概ね１／
１０だけ隔てた位置に共振器１１６及び１１８を固定す
る。フレーム１２４は、導体１３４に重なって位置する
溝１６７と接続点１４８とを備える。溝１６７は、概ね
２mmの深さを有し、フレームが導体１３４にもたらす可
能性がある浮遊容量又はインダクタンスのいずれかを減
少させる。前部外被部分１１４は、供給板１３０とフレ
ーム１２４と共振器１１６及び１１８とを含む組み立て
部品を前部外被部分１１４内に整列し又は配置する際に
有用なタブ１３２を備える。
【０００９】図４は、アンテナ部品１００の断面図を示
す。連結タブ１４２及び１７０は、前部外被部分１１４
と後部外被部分１１２とを一体に保つ。共振器１１６及
び１１８は、フレーム１２４の共振器受容部１６０及び
１６２内にそれぞれ支持される。支持タブ１８０は、共
振器受容部内に共振器を固定する。上記のように、フレ
ームの外周の口唇状の突出部分１６４を供給板の縁１６
６とかみ合わせることにより供給板１３０にフレームを
取り付けることが可能であるが、後部外被部分１１２の
リブ１７２により与えられる圧縮力を使用して、フレー
ムと供給板との間の関係を維持することも可能である。
前部外被部分１１４内の供給板１３０の配置は、配置タ
ブ１３２により行われる。後部外被部分１１２は、一連
の並列のリブ１７２を備える。タブ１７０と１４２とを
使用して外被部分１１４と１１２とを連結すると、リブ
１７２は、下にある素子を下方に押して、前部外被部分
１１４の内側表面とリブ１７２との間に素子を効果的に
押さえ込む。
す。連結タブ１４２及び１７０は、前部外被部分１１４
と後部外被部分１１２とを一体に保つ。共振器１１６及
び１１８は、フレーム１２４の共振器受容部１６０及び
１６２内にそれぞれ支持される。支持タブ１８０は、共
振器受容部内に共振器を固定する。上記のように、フレ
ームの外周の口唇状の突出部分１６４を供給板の縁１６
６とかみ合わせることにより供給板１３０にフレームを
取り付けることが可能であるが、後部外被部分１１２の
リブ１７２により与えられる圧縮力を使用して、フレー
ムと供給板との間の関係を維持することも可能である。
前部外被部分１１４内の供給板１３０の配置は、配置タ
ブ１３２により行われる。後部外被部分１１２は、一連
の並列のリブ１７２を備える。タブ１７０と１４２とを
使用して外被部分１１４と１１２とを連結すると、リブ
１７２は、下にある素子を下方に押して、前部外被部分
１１４の内側表面とリブ１７２との間に素子を効果的に
押さえ込む。
【００１０】図３を参照すると、導体１３４を伝播する
無線周波数（ＲＦ）信号は、スロット１３６及び１３８
を横断する導体１３４の部分１４９を介して共振器に伝
播する。望ましい支配的な極性の方向１７４が示されて
いる。ＲＦ信号が共振器に伝播する際に、導体の部分１
４９と平行な共振器の面により大きな電流密度が発生す
る。結果として、共振器１１６及び１１８の側面部分１
７３により大きな電流密度が発生する。大きな電流密度
同士の干渉を低減するために、共振器受容部１６０及び
１６２は、側面部分１７３に沿った共振器との接触を最
小化することが望ましい。上記の接触を低減するため
に、共振器受容部１６０及び１６２は、支持タブを使用
して小さな電流密度を有する外周の表面１７５に沿って
共振器と接触し、共振器受容部の側面１７６と１７８と
に沿って位置する表面又は隆起部分を支持する。
無線周波数（ＲＦ）信号は、スロット１３６及び１３８
を横断する導体１３４の部分１４９を介して共振器に伝
播する。望ましい支配的な極性の方向１７４が示されて
いる。ＲＦ信号が共振器に伝播する際に、導体の部分１
４９と平行な共振器の面により大きな電流密度が発生す
る。結果として、共振器１１６及び１１８の側面部分１
７３により大きな電流密度が発生する。大きな電流密度
同士の干渉を低減するために、共振器受容部１６０及び
１６２は、側面部分１７３に沿った共振器との接触を最
小化することが望ましい。上記の接触を低減するため
に、共振器受容部１６０及び１６２は、支持タブを使用
して小さな電流密度を有する外周の表面１７５に沿って
共振器と接触し、共振器受容部の側面１７６と１７８と
に沿って位置する表面又は隆起部分を支持する。
【００１１】図５は、適所にかみ合っている共振器１１
６を有する共振器受容部１６０を示す。支持タブ１８０
は、共振器１１６を適所に支持する。支持タブ１８０
は、電流密度がより小さい外周の表面１７５に沿って共
振器１１６と接触するということに留意すべきである。
６を有する共振器受容部１６０を示す。支持タブ１８０
は、共振器１１６を適所に支持する。支持タブ１８０
は、電流密度がより小さい外周の表面１７５に沿って共
振器１１６と接触するということに留意すべきである。
【００１２】図６は、共振器１１６が差し込まれていな
い共振器受容部１６０を示す。共振器受容部１６０の内
側表面１８８は、その中心部分１９０が周辺部分１９２
及び１９４よりも高くなるように成形される。上記の形
状に起因して、中心部分１９０は、支持タブ１８０のよ
り低い表面１９６に共振器１１６の縁を固定する張力を
与える。共振器を共振器受容部１６０にかみ合わせる際
に、隆起した中心部分１９０よりも周辺部分１９２をよ
り低くして成形することにより、共振器１１６の大きな
電流密度を有する部分１７３との接触を最小化すること
が可能であるということに留意すべきである。
い共振器受容部１６０を示す。共振器受容部１６０の内
側表面１８８は、その中心部分１９０が周辺部分１９２
及び１９４よりも高くなるように成形される。上記の形
状に起因して、中心部分１９０は、支持タブ１８０のよ
り低い表面１９６に共振器１１６の縁を固定する張力を
与える。共振器を共振器受容部１６０にかみ合わせる際
に、隆起した中心部分１９０よりも周辺部分１９２をよ
り低くして成形することにより、共振器１１６の大きな
電流密度を有する部分１７３との接触を最小化すること
が可能であるということに留意すべきである。
【図１】従来のパッチアンテナの組み立て部品を示す図
である。
である。
【図２】従来の供給板とスペーサと共振器とを組み立て
たものを示す図である。
たものを示す図である。
【図３】非導電性フレームを有するパッチアンテナの組
み立て部品の分解組立図である。
み立て部品の分解組立図である。
【図４】非導電性フレームを有する組み立てられたパッ
チアンテナシステムの断面図を示す図である。
チアンテナシステムの断面図を示す図である。
【図５】共振器を差し込んだ共振器受容部を示す図であ
る。
る。
【図６】共振器を差し込んでいない共振器受容部を示す
図である。
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケイス ヴィ．グイン アメリカ合衆国 07920 ニュージャーシ ィ，バスキング リッジ，オーヴァールッ ク アヴェニュー ４ (72)発明者 ルイス トーマス マンズィオン アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ ィ，サミット，ドルイド ヒル ロード 25 (72)発明者 ミン−ジュ ツァイ アメリカ合衆国 07039 ニュージャーシ ィ，リヴィングストン，ウエスト ラウン ロード 28
Claims (4)
- 【請求項１】 アンテナ組み立て部品であって、 少なくとも１つの信号伝導素子と、開口部を有する少な
くとも１つの基平面とを備える信号供給板を含み、該信
号伝導素子の少なくとも一部分が、該開口部を横断して
位置しており、該アンテナ組み立て部品はさらに、 平面状の表面を有する共振器と、 少なくとも２つの縁に外周の口唇状の突出部分を有する
非導電性フレームとを含み、該外周の口唇状の突出部分
は、該信号供給板の少なくとも２つの縁と適合し、該非
導電性フレームは、該開口部に面すると共に該信号供給
板と実質的に平行な該平面状の表面を有する該共振器を
支持することを特徴とするアンテナ組み立て部品。 - 【請求項２】 請求項１に記載のアンテナ組み立て部品
において、該非導電性フレームは、少なくとも１つの共
振器受容部を含み、該共振器受容部は、内側表面の中心
部分が該内側表面の端の部分よりも高くなっている該内
側表面を有することを特徴とするアンテナ組み立て部
品。 - 【請求項３】 請求項１に記載のアンテナ組み立て部品
において、該非導電性フレームは、少なくとも１つの共
振器受容部を含み、該共振器受容部は、より小さい電流
密度を有する外周の表面に沿って該共振器に接触する少
なくとも１つの支持タブを備えることを特徴とするアン
テナ組み立て部品。 - 【請求項４】 請求項１に記載のアンテナ組み立て部品
において、該非導電性フレームは、該信号伝導素子の少
なくとも一部分と重なって位置する少なくとも１つの溝
を備えることを特徴とするアンテナ組み立て部品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/425373 | 1999-10-22 | ||
| US09/425,373 US6407704B1 (en) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | Patch antenna using non-conductive thermo form frame |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001156531A true JP2001156531A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=23686271
Family Applications (1)
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