JP2001339202A - 一次放射器 - Google Patents
一次放射器Info
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- JP2001339202A JP2001339202A JP2000154811A JP2000154811A JP2001339202A JP 2001339202 A JP2001339202 A JP 2001339202A JP 2000154811 A JP2000154811 A JP 2000154811A JP 2000154811 A JP2000154811 A JP 2000154811A JP 2001339202 A JP2001339202 A JP 2001339202A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円偏波を送受信する一次放射器において、全
長を短くして小型化を図ること。 【解決手段】 断面方形の導波管１の内部に誘電体フィ
ーダ２の保持部２ａを固定し、該誘電体フィーダ２の放
射部２ｂを導波管１の開口端から外部に突出させる。保
持部２ａに導波管１の内部に向かって収束する一対の断
面円弧状の湾曲面５を形成し、導波管１の内部におい
て、その対角線上に位置する角部に保持部２ａの両縁部
を固定し、この保持部２ａの中心部の板厚を両縁部に比
べて薄くした。このような形状により、保持部２ａが位
相変換部とインピーダンス変換部の両機能を持ち、か
つ、保持部２ａが電界の強度分布に沿った形状となる。
長を短くして小型化を図ること。 【解決手段】 断面方形の導波管１の内部に誘電体フィ
ーダ２の保持部２ａを固定し、該誘電体フィーダ２の放
射部２ｂを導波管１の開口端から外部に突出させる。保
持部２ａに導波管１の内部に向かって収束する一対の断
面円弧状の湾曲面５を形成し、導波管１の内部におい
て、その対角線上に位置する角部に保持部２ａの両縁部
を固定し、この保持部２ａの中心部の板厚を両縁部に比
べて薄くした。このような形状により、保持部２ａが位
相変換部とインピーダンス変換部の両機能を持ち、か
つ、保持部２ａが電界の強度分布に沿った形状となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星放送反射式ア
ンテナ等に備えられる一次放射器に係り、特に、円偏波
を送受信する一次放射器に関する。
ンテナ等に備えられる一次放射器に係り、特に、円偏波
を送受信する一次放射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７はこの種の一次放射器の従来例を示
すものであり、同図（ａ）は左側面図、同図（ｂ）は断
面図である。この従来の一次放射器は、一端にホーン部
１０ａを有し他端を閉塞面１０ｂとした断面方形の導波
管１０と、導波管１０の内部に設置された９０度位相板
１１と、導波管１０の壁面から内部に挿入された一対の
プローブ１２，１３とを備えており、これらプローブ１
２，１３と閉塞面１０ｂとの距離は管内波長の約１／４
波長分だけ離れている。ホーン部１０ａは四角錐状に開
口しており、このホーン部１０ａを含め導波管１０は亜
鉛ダイキャスト等の導電材料で一体形成されている。９
０度位相板１１は均一な厚みを有する誘電体板からな
り、その長手方向の両端は入力インピーダンスおよび出
力インピーダンスを良好にするためにＶ字状に切り欠か
れている。この９０度位相板１１はホーン部１０ａの開
口端から挿入され、導波管１０の内部の対角線上に位置
する両角部に固定されている。両プローブ１２，１３は
互いに直交しており、９０度位相板１１は両プローブ１
２，１３に対してそれぞれ約４５度傾いた状態で設置さ
れている。
すものであり、同図（ａ）は左側面図、同図（ｂ）は断
面図である。この従来の一次放射器は、一端にホーン部
１０ａを有し他端を閉塞面１０ｂとした断面方形の導波
管１０と、導波管１０の内部に設置された９０度位相板
１１と、導波管１０の壁面から内部に挿入された一対の
プローブ１２，１３とを備えており、これらプローブ１
２，１３と閉塞面１０ｂとの距離は管内波長の約１／４
波長分だけ離れている。ホーン部１０ａは四角錐状に開
口しており、このホーン部１０ａを含め導波管１０は亜
鉛ダイキャスト等の導電材料で一体形成されている。９
０度位相板１１は均一な厚みを有する誘電体板からな
り、その長手方向の両端は入力インピーダンスおよび出
力インピーダンスを良好にするためにＶ字状に切り欠か
れている。この９０度位相板１１はホーン部１０ａの開
口端から挿入され、導波管１０の内部の対角線上に位置
する両角部に固定されている。両プローブ１２，１３は
互いに直交しており、９０度位相板１１は両プローブ１
２，１３に対してそれぞれ約４５度傾いた状態で設置さ
れている。
【０００３】このように構成された一次放射器におい
て、例えば衛星から送信された右旋円偏波および左旋円
偏波を受信する場合、この円偏波はホーン部１０ａから
導波管１０の内部に導かれ、導波管１０の内部で９０度
位相板１１により直線偏波に変換される。すなわち、円
偏波は等振幅で互いに９０度の位相差を持つ２つの直線
偏波の合成ベクトルが回転している偏波であるため、円
偏波が９０度位相板１１を通過することにより、９０度
ずれている位相が同相となって直線偏波に変換される。
図 に示す例では、左旋円偏波が垂直偏波に変換され、
右旋円偏波が水平偏波に変換されるため、これら垂直偏
波および水平偏波をそれぞれプローブ１２，１３に結合
させて受信すれば、その受信信号を図示せぬコンバータ
回路でＩＦ周波数信号に周波数変換して出力することが
できる。
て、例えば衛星から送信された右旋円偏波および左旋円
偏波を受信する場合、この円偏波はホーン部１０ａから
導波管１０の内部に導かれ、導波管１０の内部で９０度
位相板１１により直線偏波に変換される。すなわち、円
偏波は等振幅で互いに９０度の位相差を持つ２つの直線
偏波の合成ベクトルが回転している偏波であるため、円
偏波が９０度位相板１１を通過することにより、９０度
ずれている位相が同相となって直線偏波に変換される。
図 に示す例では、左旋円偏波が垂直偏波に変換され、
右旋円偏波が水平偏波に変換されるため、これら垂直偏
波および水平偏波をそれぞれプローブ１２，１３に結合
させて受信すれば、その受信信号を図示せぬコンバータ
回路でＩＦ周波数信号に周波数変換して出力することが
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の如く
構成された従来の一次放射器においては、導波管１０の
先端から突出するホーン部１０ａには所望の開口径と長
さが必要であり、しかも、このホーン部１０ａに続く導
波管１０の内部に所定長さの９０度位相板１１を設置す
る必要があるため、一次放射器が導波管１０の軸線方向
に長くなるという問題があった。特に、断面方形の導波
管１０を用いた場合、図８の電界分布図から明らかなよ
うに、電界Ｅ１（破線）と電界Ｅ２（実線）は導波管１
０の角部を中心として円弧状に広がる強度分布となり、
導波管１０の角部に固定された９０度位相板１１の両縁
部に電界Ｅ１がほとんど存在しなくなる。これは電界Ｅ
１，Ｅ２が導波管１０の平坦な各壁面に垂直に向かうか
らであり、その結果、９０度位相板１１内を伝播する偏
波成分が少なくなる。このような理由から、９０度位相
板１１によって９０度ずれている位相を同相にするため
には、９０度位相板１１を導波管１０の軸線方向に沿っ
て充分に長くする必要があり、このことが一次放射器の
小型化を妨げる大きな要因となっていた。
構成された従来の一次放射器においては、導波管１０の
先端から突出するホーン部１０ａには所望の開口径と長
さが必要であり、しかも、このホーン部１０ａに続く導
波管１０の内部に所定長さの９０度位相板１１を設置す
る必要があるため、一次放射器が導波管１０の軸線方向
に長くなるという問題があった。特に、断面方形の導波
管１０を用いた場合、図８の電界分布図から明らかなよ
うに、電界Ｅ１（破線）と電界Ｅ２（実線）は導波管１
０の角部を中心として円弧状に広がる強度分布となり、
導波管１０の角部に固定された９０度位相板１１の両縁
部に電界Ｅ１がほとんど存在しなくなる。これは電界Ｅ
１，Ｅ２が導波管１０の平坦な各壁面に垂直に向かうか
らであり、その結果、９０度位相板１１内を伝播する偏
波成分が少なくなる。このような理由から、９０度位相
板１１によって９０度ずれている位相を同相にするため
には、９０度位相板１１を導波管１０の軸線方向に沿っ
て充分に長くする必要があり、このことが一次放射器の
小型化を妨げる大きな要因となっていた。
【０００５】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、小型化に好適な一次
放射器を提供することにある。
みてなされたもので、その目的は、小型化に好適な一次
放射器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一次放射器では、一端を開口した断面方形
の導波管と、この導波管に保持された誘電体フィーダと
を備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から
突出する放射部と前記導波管の内部に固定される保持部
とを設け、この保持部を前記導波管の内部に向かって収
束する先窄まり形状にすると共に、該保持部の板厚を前
記導波管の対角線方向における中心部が両縁部よりも薄
くなるように形成した。
に、本発明の一次放射器では、一端を開口した断面方形
の導波管と、この導波管に保持された誘電体フィーダと
を備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から
突出する放射部と前記導波管の内部に固定される保持部
とを設け、この保持部を前記導波管の内部に向かって収
束する先窄まり形状にすると共に、該保持部の板厚を前
記導波管の対角線方向における中心部が両縁部よりも薄
くなるように形成した。
【０００７】このように構成された一次放射器において
は、誘電体フィーダの放射部から円偏波が入力すると、
この円偏波は位相変換部とインピーダンス変換部の両機
能を持つ保持部により、直線偏波に変換されると共にイ
ンピーダンス整合されて導波管の内部に進入する。この
場合、保持部の中心部の板厚が両縁部よりも薄く形成さ
れ、保持部が電界の強度分布に沿った形状となるため、
保持部の長さを短縮しても直交偏波に対する位相差が大
きくなり、それ故、一次放射器の全長を大幅に短くする
ことができる。
は、誘電体フィーダの放射部から円偏波が入力すると、
この円偏波は位相変換部とインピーダンス変換部の両機
能を持つ保持部により、直線偏波に変換されると共にイ
ンピーダンス整合されて導波管の内部に進入する。この
場合、保持部の中心部の板厚が両縁部よりも薄く形成さ
れ、保持部が電界の強度分布に沿った形状となるため、
保持部の長さを短縮しても直交偏波に対する位相差が大
きくなり、それ故、一次放射器の全長を大幅に短くする
ことができる。
【０００８】上記の構成において、前記保持部の形状を
具現化する手段としては、保持部に導波管の対角線を含
む平面に関して対称形な一対の切欠きを形成することが
好ましく、この場合、各切欠きをそれぞれ断面円弧状で
導波管の内部に向かって収束する１つの湾曲面によって
構成することができ、あるいは、各切欠きをそれぞれ複
数の面を導波管の内部に向かって連続させた段付き面に
よって構成することができる。
具現化する手段としては、保持部に導波管の対角線を含
む平面に関して対称形な一対の切欠きを形成することが
好ましく、この場合、各切欠きをそれぞれ断面円弧状で
導波管の内部に向かって収束する１つの湾曲面によって
構成することができ、あるいは、各切欠きをそれぞれ複
数の面を導波管の内部に向かって連続させた段付き面に
よって構成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
図面を参照して説明すると、図１は本発明の一実施形態
例に係る一次放射器の構成図、図２は図１のII−II線に
沿う断面図、図３は該一次放射器に備えられる誘電体フ
ィーダの斜視図、図４は該誘電体フィーダを図３のＶ−
Ｖ線方向に沿って見た説明図、図５は該誘電体フィーダ
を図３のＨ−Ｈ線方向に沿って見た説明図、図６は該誘
電体フィーダと電界の分布状態を示す説明図である。
図面を参照して説明すると、図１は本発明の一実施形態
例に係る一次放射器の構成図、図２は図１のII−II線に
沿う断面図、図３は該一次放射器に備えられる誘電体フ
ィーダの斜視図、図４は該誘電体フィーダを図３のＶ−
Ｖ線方向に沿って見た説明図、図５は該誘電体フィーダ
を図３のＨ−Ｈ線方向に沿って見た説明図、図６は該誘
電体フィーダと電界の分布状態を示す説明図である。
【００１０】これらの図に示すように、本実施形態例に
係る一次放射器は、一端を開口し他端を閉塞面１ａとし
た断面方形の導波管１と、この導波管１の開口端に保持
された誘電体フィーダ２とを具備しており、導波管１の
内壁面には一対のプローブ３，４が互いに直交するよう
に設置されている。これらプローブ３，４と閉塞面１ａ
との距離は管内波長λｇの約１／４波長に設定されてお
り、両プローブ３，４は図示せぬコンバータ回路に接続
されている。
係る一次放射器は、一端を開口し他端を閉塞面１ａとし
た断面方形の導波管１と、この導波管１の開口端に保持
された誘電体フィーダ２とを具備しており、導波管１の
内壁面には一対のプローブ３，４が互いに直交するよう
に設置されている。これらプローブ３，４と閉塞面１ａ
との距離は管内波長λｇの約１／４波長に設定されてお
り、両プローブ３，４は図示せぬコンバータ回路に接続
されている。
【００１１】誘電体フィーダ２は誘電正接の低い誘電材
料からなり、本実施形態例の場合は価格の点を考慮して
安価なポリエチレン（誘電率ε≒２．２５）が用いられ
ている。この誘電体フィーダ２は、導波管１の内部に挿
入される保持部２ａと、保持部２ａに連続してラッパ状
に広がる放射部２ｂとで構成されており、放射部２ｂは
導波管１の開口端から外部に突出している。
料からなり、本実施形態例の場合は価格の点を考慮して
安価なポリエチレン（誘電率ε≒２．２５）が用いられ
ている。この誘電体フィーダ２は、導波管１の内部に挿
入される保持部２ａと、保持部２ａに連続してラッパ状
に広がる放射部２ｂとで構成されており、放射部２ｂは
導波管１の開口端から外部に突出している。
【００１２】保持部２ａには導波管１の内部に向かって
収束する一対の湾曲面５が形成されており、これら湾曲
面５は図２，３のＶ−Ｖ線を含む平面に関して対称形
で、その断面形状は円弧状になっている。図２に示すよ
うに、この保持部２ａは導波管１の開口端から内部に挿
入され、湾曲面５を除く部位を導波管１の内部の対角線
Ｖ−Ｖ上に位置する角部に固定することにより、保持部
２ａは両プローブ３，４に対してそれぞれ約４５度傾い
た位置に設置される。これにより保持部２ａは円偏波を
垂直偏波に変換する位相変換部としての機能を持ち、し
かも保持部２ａは導波管１の内部に向かって収束する先
窄まり形状であるため、この保持部２ａはインピーダン
ス変換部としての機能を持つことになる。ここで、保持
部２ａの板厚は従来の９０度位相板のように均一でな
く、導波管１の軸心を通る中心部の板厚が導波管１に固
定された両縁部の板厚に比べて薄くなっている。すなわ
ち、対角線Ｖ−Ｖと直交する対角線Ｈ−Ｈ上に位置する
角部をＰ１，Ｐ２とすると、両湾曲面５はそれぞれＰ
１，Ｐ２を略中心とする円弧状断面を有するため、保持
部２ａの板厚は導波管１の軸心を通る中心部が両縁部に
比べて薄くなっている。
収束する一対の湾曲面５が形成されており、これら湾曲
面５は図２，３のＶ−Ｖ線を含む平面に関して対称形
で、その断面形状は円弧状になっている。図２に示すよ
うに、この保持部２ａは導波管１の開口端から内部に挿
入され、湾曲面５を除く部位を導波管１の内部の対角線
Ｖ−Ｖ上に位置する角部に固定することにより、保持部
２ａは両プローブ３，４に対してそれぞれ約４５度傾い
た位置に設置される。これにより保持部２ａは円偏波を
垂直偏波に変換する位相変換部としての機能を持ち、し
かも保持部２ａは導波管１の内部に向かって収束する先
窄まり形状であるため、この保持部２ａはインピーダン
ス変換部としての機能を持つことになる。ここで、保持
部２ａの板厚は従来の９０度位相板のように均一でな
く、導波管１の軸心を通る中心部の板厚が導波管１に固
定された両縁部の板厚に比べて薄くなっている。すなわ
ち、対角線Ｖ−Ｖと直交する対角線Ｈ−Ｈ上に位置する
角部をＰ１，Ｐ２とすると、両湾曲面５はそれぞれＰ
１，Ｐ２を略中心とする円弧状断面を有するため、保持
部２ａの板厚は導波管１の軸心を通る中心部が両縁部に
比べて薄くなっている。
【００１３】一方、放射部２ｂの外周面には４つの凹部
６が９０度の等間隔で形成されおり、各凹部６は保持部
２ａとの境界部分まで達している。これら凹部６は導波
管１の開口端内壁と誘電体フィーダ２の外表面との間に
所定深さの間隙を画成するもので、このような間隙によ
り誘電体フィーダ２の外表面から導波管１の開口端と流
れる表面電流を抑制し、該表面電流に起因して発生する
サイドローブを低減できるようになっている。また、放
射部２ｂの端面には複数の環状溝７が同心円状に形成さ
れ、各環状溝７の深さ寸法は空気中を伝播する電波波長
λ0の約１／４波長に設定されている。
６が９０度の等間隔で形成されおり、各凹部６は保持部
２ａとの境界部分まで達している。これら凹部６は導波
管１の開口端内壁と誘電体フィーダ２の外表面との間に
所定深さの間隙を画成するもので、このような間隙によ
り誘電体フィーダ２の外表面から導波管１の開口端と流
れる表面電流を抑制し、該表面電流に起因して発生する
サイドローブを低減できるようになっている。また、放
射部２ｂの端面には複数の環状溝７が同心円状に形成さ
れ、各環状溝７の深さ寸法は空気中を伝播する電波波長
λ0の約１／４波長に設定されている。
【００１４】このように構成された一次放射器におい
て、例えば衛星から送信された右旋円偏波および左旋円
偏波を受信する場合、この円偏波は放射部２ｂから進入
して誘電体フィーダ２内を伝播し、保持部２ａで直線偏
波に変換されると共にインピーダンス整合されて導波管
１の内部に進入する。そして、導波管１に入力した直線
偏波をプローブ３，４に結合させ、両プローブ３，４か
らの受信信号を図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数信
号に周波数変換して出力することにより、衛星から送信
された円偏波を受信することができる。その際、図６に
示す電界分布図から明らかなように、両湾曲面５は電界
Ｅ１の強度分布に沿った曲面形状となり、導波管１内部
において保持部２ａは電界の強い場所に位置することに
なるため、保持部２ａの長さを短くしても直交偏波に対
する位相差が大きくなる。しかも、この保持部２ａはイ
ンピーダンス変換部としての機能も併せ持つため、この
点からも保持部２ａの長さを短くすることができ、それ
故、導波管１と誘電体フィーダ２を含む一次放射器の全
長を大幅に小型化することができる。
て、例えば衛星から送信された右旋円偏波および左旋円
偏波を受信する場合、この円偏波は放射部２ｂから進入
して誘電体フィーダ２内を伝播し、保持部２ａで直線偏
波に変換されると共にインピーダンス整合されて導波管
１の内部に進入する。そして、導波管１に入力した直線
偏波をプローブ３，４に結合させ、両プローブ３，４か
らの受信信号を図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数信
号に周波数変換して出力することにより、衛星から送信
された円偏波を受信することができる。その際、図６に
示す電界分布図から明らかなように、両湾曲面５は電界
Ｅ１の強度分布に沿った曲面形状となり、導波管１内部
において保持部２ａは電界の強い場所に位置することに
なるため、保持部２ａの長さを短くしても直交偏波に対
する位相差が大きくなる。しかも、この保持部２ａはイ
ンピーダンス変換部としての機能も併せ持つため、この
点からも保持部２ａの長さを短くすることができ、それ
故、導波管１と誘電体フィーダ２を含む一次放射器の全
長を大幅に小型化することができる。
【００１５】なお、本発明による一次放射器は上記実施
形態例に限定されず、種々の変形例を採用することがで
き、例えば、誘電体フィーダの全長は若干長くなるが、
放射部をラッパ状形状に代えて円錐や角錐形状にしても
良い。また、誘電体フィーダの保持部の形状も上記実施
形態例に限定されず、例えば、保持部に導波管の内部に
向かって収束する複数の面を段付き状に連続形成し、こ
の段付き面によって湾曲面に近似した形状を実現するこ
とも可能であり、要は、導波管の内部に向かって先窄ま
り形状にした保持部の中心部の板厚が両縁部よりも薄く
なっていれば良い。
形態例に限定されず、種々の変形例を採用することがで
き、例えば、誘電体フィーダの全長は若干長くなるが、
放射部をラッパ状形状に代えて円錐や角錐形状にしても
良い。また、誘電体フィーダの保持部の形状も上記実施
形態例に限定されず、例えば、保持部に導波管の内部に
向かって収束する複数の面を段付き状に連続形成し、こ
の段付き面によって湾曲面に近似した形状を実現するこ
とも可能であり、要は、導波管の内部に向かって先窄ま
り形状にした保持部の中心部の板厚が両縁部よりも薄く
なっていれば良い。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１７】断面方形の導波管に放射部と保持部を有す
る誘電体フィーダを保持し、この保持部を導波管の内部
に向かって収束する先窄まり形状にすると共に、その板
厚を導波管の対角線方向における中心部が両縁部よりも
薄くなるように形成すると、保持部が位相変換部とイン
ピーダンス変換部の両機能を持ち、かつ、電界の強度分
布に沿った形状となるため、保持部の長さを短縮しても
直交偏波に対する位相差が大きくなり、それ故、一次放
射器の全長を大幅に短くすることができる。
る誘電体フィーダを保持し、この保持部を導波管の内部
に向かって収束する先窄まり形状にすると共に、その板
厚を導波管の対角線方向における中心部が両縁部よりも
薄くなるように形成すると、保持部が位相変換部とイン
ピーダンス変換部の両機能を持ち、かつ、電界の強度分
布に沿った形状となるため、保持部の長さを短縮しても
直交偏波に対する位相差が大きくなり、それ故、一次放
射器の全長を大幅に短くすることができる。
【図１】本発明の一実施形態例に係る一次放射器の構成
図である。
図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】該一次放射器に備えられる誘電体フィーダの斜
視図である。
視図である。
【図４】該誘電体フィーダを図３のＶ−Ｖ線方向に沿っ
て見た説明図である。
て見た説明図である。
【図５】該誘電体フィーダを図３のＨ−Ｈ線方向に沿っ
て見た説明図である。
て見た説明図である。
【図６】該誘電体フィーダと電界の分布状態を示す説明
図である。
図である。
【図７】従来例に係る一次放射器の構成図である。
【図８】該誘電体フィーダに備えられる９０度位相板と
電界の分布状態を示す説明図である。
電界の分布状態を示す説明図である。
１ 導波管 ２ 誘電体フィーダ ２ａ 保持部 ２ｂ 放射部 ３，４ プローブ ５ 湾曲面
Claims (4)
- 【請求項１】 一端を開口した断面方形の導波管と、こ
の導波管に保持された誘電体フィーダとを備え、前記誘
電体フィーダに前記導波管の開口端から突出する放射部
と前記導波管の内部に固定される保持部とを設け、この
保持部を前記導波管の内部に向かって収束する先窄まり
形状にすると共に、該保持部の板厚を前記導波管の対角
線方向における中心部が両縁部よりも薄くなるように形
成したことを特徴とする一次放射器。 - 【請求項２】 請求項１の記載において、前記保持部に
前記導波管の対角線を含む平面に関して対称形な一対の
切欠きを形成したことを特徴とする一次放射器。 - 【請求項３】 請求項２の記載において、前記各切欠き
が断面円弧状で前記導波管の内部に向かって収束する１
つの湾曲面によって構成されていることを特徴とする一
次放射器。 - 【請求項４】 請求項２の記載において、前記各切欠き
が複数の面を前記導波管の内部に向かって連続させた段
付き面によって構成されていることを特徴とする一次放
射器。
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