JP2008187291A - 自動車用無線機 - Google Patents

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Yoshiaki Hayashi
良明 林
Toru Sasamoto
融 笹本
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Abstract

【課題】受信電波及び中間周波信号と同一周波数帯の妨害電波がある場合であっても、電波を受信及び検波することができる自動車用無線機を提供する。
【解決手段】周波数が異なる第1電波及び第2電波を選択的に受信し、受信した電波の信号を中間周波信号に変換して検波する自動車用無線機1に、第1電波の信号を第1低周波数帯の中間周波信号に、第2電波の信号を第2低周波数帯の中間周波信号に夫々変換する周波数混合回路16と、第1低周波数帯の中間周波信号を透過させる第1バンドパスフィルタ18と、第2低周波数帯の中間周波信号を透過させる第2バンドパスフィルタ19と、中間周波信号が第1バンドパスフィルタ18又は第2バンドパスフィルタ19に入力されるように、周波数混合回路16及び第1バンドパスフィルタ18、又は周波数混合回路16及び第2バンドパスフィルタ19を選択的に接続するフィルタ切替スイッチ17とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、周波数が異なる電波を選択的に受信し、受信した電波の信号を他の周波数の信号に変換して検波するスーパーへテロダイン方式の自動車用無線機に関する。
自動車に搭載された自動車用無線機と、自動車外部の送信機とが無線通信を行い、自動車外部から自動車側の機器を制御することを可能にした自動車用無線通信システムが実用化されている。例えば、キーレスエントリシステム、タイヤ空気圧モニタリングシステムが実用化されている。
キーレスエントリシステムにおいては、送信機は鍵に内蔵されており、鍵の施錠/解錠ボタンが押圧された場合、送信機は自動車固有の情報を315MHzの電波で送信する。自動車用無線機は、送信機から送信された電波を受信し、認証に成功した場合、自動車のドアを施錠又は解錠する。
タイヤ空気圧モニタリングシステムにおいては、自動車の各車輪にタイヤ空気圧検出器が設けられており、各タイヤ空気圧検出器によって検出されたタイヤの空気圧を送信機が送信する。そして、自動車に搭載された自動車用無線機は送信機から送信された電波を受信することで、タイヤの空気圧を監視することができる。
一方、キーレスエントリシステム用の電波と、該電波に対して周波数が異なるタイヤ空気圧モニタリングシステム用の電波とを受信することができ、各システムに兼用可能な自動車用無線機が提案されている(例えば、特許文献1)。
図7は、特許文献1に係る自動車用無線機の構成を示すブロック図である。特許文献1に係る自動車用無線機は、キーレスエントリシステム用及びタイヤ空気圧モニタリングシステム用の各電波を受信する2つのアンテナ11,12及びアンテナ切替スイッチ13を備えており、各電波を選択的に受信するように構成されている。受信した電波の信号は、増幅器15で増幅され、周波数混合回路16にて同一周波数の中間周波信号に変換される。周波数混合回路16には、周波数切替スイッチ24を介して発信周波数が異なる2つの発振器25a,25bが接続されている。周波数混合回路16は、電波の周波数に応じて発振器25a,25bを切り替えることにより、同一周波数の中間周波信号を発生させる。中間周波信号はバンドパスフィルタ118を透過し、検波回路21で検波される。検波されたベースバンド信号は、ローパスフィルタ122を透過し、波形整形回路23で波形整形され、復調信号として出力される。
なお、アンテナ切替スイッチ13及び周波数切替スイッチ24はイグニッションスイッチのオン/オフによって、切り替えることができる。
このように構成された自動車用無線機は、使用周波数が異なる複数のシステムに兼用することができる。
特開2006−211151号公報
しかしながら、従来のキーレスエントリシステム、又はタイヤ空気圧モニタリングシステムにおいては、使用電波の周波数が固定されているため、使用電波の周波数と同一周波数帯の妨害電波がある場合、自動車用無線機は、電波を受信できず、通信不能になるという問題があった。
また、特許文献1に係る自動車用無線機においては、受信周波数を切り替えることができるため、妨害電波の影響を回避することができそうである。ところが、中間周波信号の周波数を切り替えることはできないため、中間周波信号と同一周波数帯の妨害電波によって通信不能になっている場合、妨害電波の影響を回避することができない。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、周波数が異なる各電波の信号を、異なる周波数の中間周波信号に変換して選択的に受信するように構成することにより、受信電波及び中間周波信号と同一周波数帯の妨害電波がある場合であっても、電波を受信及び検波することができる自動車用無線機を提供することを目的とする。
第1発明に係る自動車用無線機は、周波数が異なる第1電波及び第2電波を選択的に受信し、受信した電波の信号をより低周波数の信号に変換して検波する自動車用無線機において、受信した第1電波の信号を第1低周波数帯の信号に、第2電波の信号を第2低周波数帯の信号に夫々変換する変換回路と、前記第1低周波数帯の信号を透過させる第1フィルタと、前記第2低周波数帯の信号を透過させる第2フィルタと、周波数変換された信号が前記第1フィルタ又は前記第2フィルタに入力されるように、前記変換回路及び前記第1フィルタ、又は前記変換回路及び前記第2フィルタを選択的に接続するフィルタ切替スイッチとを備えることを特徴とする。
第1発明にあっては、変換回路は、第1電波の信号を第1低周波数帯の信号、いわゆる中間周波信号に変換し、第2電波の信号を該第1低周波数帯と異なる第2低周波数帯の信号に変換することができる。フィルタ切替スイッチは、変換回路に第1フィルタ又は第2フィルタを選択的に接続する。変換回路が第1電波の信号を第1低周波数帯の信号に変換し、変換回路と第1フィルタとが接続された場合、該信号は第1フィルタを透過し、検波される。同様に、変換回路が第2電波の信号を第2低周波数帯の信号に変換し、変換回路と第2フィルタとが接続された場合、周波数変換された信号は第2フィルタを透過し、検波される。
従って、受信可能な周波数を切り替えると共に、中間周波信号の周波数も切り替えることができる。また、信号の周波数帯に適した第1フィルタ又は第2フィルタに切り替えることで、不要ノイズを確実に除去することができる。よって、妨害電波の影響をより確実に回避して、第1電波又は第2電波の信号を受信することができる。
なお、第1発明は、周波数が異なる3以上の電波を受信し、各電波の信号を周波数帯が異なる信号に変換する場合を除外するものでは無く、少なくとも周波数が異なる2つの電波を受信するような構成であれば良い。
第2発明に係る自動車用無線機は、第1電波を受信する第1アンテナと、第2電波を受信する第2アンテナと、第1電波又は第2電波の信号が前記変換回路に入力されるように、前記第1アンテナ及び前記変換回路、又は前記第2アンテナ及び前記変換回路を選択的に接続するアンテナ切替スイッチとを備え、前記変換回路は、発振器と、該発振器が発した信号の周波数を変換する周波数変換回路と、前記発振器からの信号及び第1電波の信号を混合することによって該信号を前記第1低周波数帯の信号に変換し、前記周波数変換回路からの信号及び第2電波の信号を混合することによって該信号を前記第2低周波数帯の信号に変換する周波数混合回路と、前記発振器及び前記周波数混合回路、又は前記周波数変換回路及び前記周波数混合回路を選択的に接続する周波数切替スイッチとを備えることを特徴とする。
第2発明にあっては、アンテナ切替スイッチが、変換回路に第1アンテナ又は第2アンテナを選択的に接続することによって、第1電波及び第2電波を選択的に受信する。
一方、変換回路を構成する周波数混合回路には、周波数切替スイッチを介して発振器と、該発振器が発する信号の周波数を変換する周波数変換回路とが接続されており、周波数混合回路は、発振器又は周波数変換回路からの信号と、第1電波又は第2電波の信号とを混合することで、該信号をより低周波数帯の信号に変換する。
従って、第1電波及び第2電波の選択的な受信、中間周波信号の周波数帯の切替を、簡易な構成で実現することができる。
第3発明に係る自動車用無線機は、切替信号が入力される入力部を備え、各切替スイッチは、前記入力部に切替信号が入力された場合、前記第1アンテナ及び前記変換回路、前記発振器及び前記周波数混合回路並びに前記変換回路及び前記第1フィルタを夫々接続し、又は前記第2アンテナ及び前記変換回路、前記周波数変換回路及び前記周波数混合回路並びに前記変換回路及び前記第2フィルタを夫々接続するようにしてあることを特徴とする。
第3発明にあっては、入力部に切替信号が入力された場合、アンテナ切替スイッチ、周波数切替スイッチ及びフィルタ切替スイッチは連動して切り替えられる。
具体的には、アンテナ切替スイッチによって、第1アンテナと変換回路とが接続された場合、周波数切替スイッチは、発振器と周波数混合回路とを接続し、フィルタ切替スイッチは、変換回路と第1フィルタとを接続する。この場合、第1電波の信号が変換回路に入力され、周波数混合回路は、第1電波の信号と発振器からの信号とを混合することで、該信号を第1低周波数帯の信号に変換する。そして、第1低周波数帯の信号は第1フィルタを透過し、検波される。
アンテナ切替スイッチによって、第2アンテナと変換回路とが接続された場合、周波数切替スイッチは、周波数変換回路と周波数混合回路とを接続し、フィルタ切替スイッチは、変換回路と第2フィルタとを接続する。この場合、第2電波の信号が変換回路に入力され、周波数混合回路は、第2電波の信号と周波数変換回路からの信号とを混合することで、該信号を第2低周波数帯の信号に変換する。そして、第2低周波数帯の信号は第2フィルタを透過し、検波される。
本発明によれば、受信電波と同一周波数帯の妨害電波がある場合のみならず、中間周波信号と同一周波数帯の妨害電波がある場合であっても、妨害電波の影響を回避して、外部送信機からの電波を受信及び検波することができる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図1は、本発明の実施の形態に係る自動車用無線機1の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係るスーパーへテロダイン方式の自動車用無線機1は、異なる周波数の電波及び中間周波信号にて、受信及び検波できるように構成してある。
自動車用無線機1は、周波数が異なる第1電波又は第2電波を選択的に受信するための第1アンテナ11、第2アンテナ12、及びアンテナ切替スイッチ13を備えている。
第1アンテナ11は、例えば携帯無線機3から送信される315MHzの電波を受信し、第2アンテナ12は310MHzの電波を受信するように構成されている(図2参照)。
アンテナ切替スイッチ13は、第1アンテナ11の出力端に接続された第1アンテナ側切替端13a、第2アンテナ12の出力端に接続された第2アンテナ側切替端13b及び共通端13cを備えている。共通端13cにはバンドパスフィルタ14の入力端が接続されている。アンテナ切替スイッチ13は、例えば単安定型であり、第1アンテナ側切替端13a及び共通端13cが接続された状態、又は第2アンテナ側切替端13b及び共通端13cが接続された状態で安定する。
バンドパスフィルタ14は、第1電波及び第2電波の周波数帯の信号を透過させるフィルタであり、バンドパスフィルタ14の出力端には増幅器15の入力端が接続されている。
増幅器15は、入力された信号を増幅する回路であり、増幅器15の出力端には周波数混合回路16の一の入力端が接続されている。
周波数混合回路16の他の入力端には、周波数切替スイッチ24を介して発振器25及び周波数変換回路26が接続されており、発振器25又は周波数変換回路26のいずれかが選択的に接続されるように構成されている。
周波数切替スイッチ24は、単安定型の切替スイッチであり、周波数混合回路16の他の入力端に接続された共通端24cと、発振器25に接続された発振器側切替端24aと、周波数変換回路26の出力端に接続された周波数変換回路側切替端24bとを備えている。
発振器25は、例えば304.3MHzの信号を発信する回路であり、該信号を周波数切替スイッチ24及び周波数変換回路26に出力する。
周波数変換回路26は、発振器25から出力された信号の周波数を31/32倍に変換し、周波数が294.8=304.3×31/32Hzの信号を周波数切替スイッチ24に出力する。周波数変換回路26は逓倍回路、分周回路等から構成されている。
周波数混合回路16は、入力端に入力された第1電波又は第2電波の信号と、発振器25又は周波数変換回路26からの信号とを混合することによって、各信号を周波数帯が異なる中間周波信号に変換し、変換した中間周波信号を出力端から出力する。
具体的には、周波数切替スイッチ24によって共通端24cと発振器側切替端24aとが接続された場合、周波数混合回路16は、発振器25からの304.3MHzの信号と、第1電波の315MHzの信号とを混合して、315−304.3=10.7MHzの中間周波信号を出力する。
同様に、共通端24cと周波数変換回路側切替端24bとが接続された場合、周波数混合回路16は、周波数変換回路26からの294.8MHzの信号と、第2電波の310MHzの信号とを混合して、310MHz−294.8MHz=15.2MHzの中間周波信号を出力する。
周波数混合回路16の出力端には、フィルタ切替スイッチ17を介して第1バンドパスフィルタ18及び第2バンドパスフィルタ19が接続されており、第1バンドパスフィルタ18又は第2バンドパスフィルタ19のいずれかが選択的に接続されるように構成されている。
フィルタ切替スイッチ17は、単安定型の切替スイッチであり、周波数混合回路16の出力端に接続された共通端17cと、第1バンドパスフィルタ18の入力端に接続された第1フィルタ側切替端17aと、第2バンドパスフィルタ19の入力端に接続された第2フィルタ側切替端17b端とを備えている。
第1バンドパスフィルタ18は、第1低周波数帯、例えば10.7MHz帯の信号を透過させるフィルタであり、第2バンドパスフィルタ19は、第2低周波数帯、例えば15.2MHzの信号を透過させるフィルタである。
第1バンドパスフィルタ18及び第2バンドパスフィルタ19には、フィルタ切替スイッチ20を介して検波回路21が接続されており、検波回路21に第1バンドパスフィルタ18及び第2バンドパスフィルタ19のいずれかが選択的に接続されるように構成されている。
フィルタ切替スイッチ20は、単安定型の切替スイッチであり、第1バンドパスフィルタ18の出力端に接続された第1フィルタ側切替端20a、第2バンドパスフィルタ19の出力端が接続された第2フィルタ側切替端20b端、及び検波回路21の入力端に接続された共通端20cを備えている。
検波回路21は、中間周波信号からベースバンド信号を検波する回路であり、検波回路21の出力端に接続されたローパスフィルタ22に検波したベースバンド信号を出力する。
ローパスフィルタ22は、検波回路21から出力されたベースバンド信号から所定のカットオフ周波数以上の周波数成分を除去し、該周波数成分が除去されたベースバンド信号を波形整形回路23へ出力する。
波形整形回路23は、ベースバンド信号を例えば矩形波に整形し、波形整形された信号を復調信号として外部出力する。後段の情報処理回路、例えば制御回路4(図2参照)は、復調信号を、ハイレベル及びローレベルのいずれであるか、エッジ間の間隔等により、ビット“1”とビット“0”とからなるデジタルデータに変換して各種情報処理を行う。
図2は、自動車用無線機1及び携帯無線機3にて構成された自動車用無線通信システムを示すブロック図である。
自動車用無線通信システムは、自動車用無線機1、携帯無線機3、及び制御回路4を備えている。
制御回路4は、例えばCPUを備えたマイクロコンピュータであり、該CPUには、ROM、RAM、タイマー、入出力部等が接続されている。入出力部には、自動車用無線機1、ドア施錠/解錠モータ5のような車載機器が接続されている。
制御回路4は、ROMが記憶しているコンピュータプログラムをRAMに展開し、実行することによって、自動車用無線機1が備えているアンテナ切替スイッチ13、周波数切替スイッチ24、フィルタ切替スイッチ17,20による切替を制御する。また、自動車用無線機1から出力された復調信号に自動車固有の情報が含まれている場合、ドア施錠/解錠モータ5を駆動し、自動車のドアを施錠又は解錠する。
携帯無線機3は、例えば自動車のキーに内蔵されたものであり、キーには押しボタン式の第1のドア施錠/解錠ボタンと、第2のドア施錠/解錠ボタンとが設けられている。携帯無線機3は、第1のドア施錠/解錠ボタンが押圧された場合、自動車固有の情報を315MHzの電波にて送信し、第2のドア施錠/解錠ボタンが押圧された場合、自動車固有の情報を310MHzの電波にて送信する。
図3は、スイッチ切替に係る制御回路4の処理手順を示すフローチャート、図4は、各切替スイッチが切り替えられた自動車用無線機1の構成を示すブロック図である。制御回路4は、所定の条件を具備しているか否かを判定する(ステップS11)。例えば制御回路4は、定期的に信号を出力するようにタイマーをセットし、該タイマーから信号が出力されているか否かを所定の条件として判定する。
所定の条件を具備していると判定した場合(ステップS11:YES)、アンテナ切替スイッチ13、周波数切替スイッチ24並びにフィルタ切替スイッチ17,20に切替信号を出力することで、図1に示すように、アンテナ切替スイッチ13を第1アンテナ側切替端13aに、周波数切替スイッチ24を発振器側切替端24aに、フィルタ切替スイッチ17,20を夫々第1フィルタ側切替端17a,20aに切り替えさせ(ステップS12)、処理を終える。
所定の条件を具備していないと判定した場合(ステップS11:NO)、アンテナ切替スイッチ13、周波数切替スイッチ24並びにフィルタ切替スイッチ17,20に切替信号を出力することで、図4に示すように、アンテナ切替スイッチ13を第2アンテナ側切替端13bに、周波数切替スイッチ24を周波数変換回路側切替端24bに、フィルタ切替スイッチ17,20を夫々第2フィルタ側切替端17b,20bに切り替えさせ(ステップS13)、処理を終える。
以下、実施の形態に係る自動車用無線機1及び携帯無線機3の動作及び作用を説明する。携帯無線機3は、第1の施錠/解錠ボタンが押圧された場合、315MHzの電波で自動車に固有の情報を送信する。そして、自動車用無線機1は、ステップS12の処理によって、315MHzの第1電波の信号を受信し、10.7MHzの中間周波信号に変換して検波することができる状態になった場合、携帯無線機3からの情報を取得することができる。ところが、妨害電波によって、携帯無線機3からの情報を取得できないことがある。
図5は、電波塔付近における電波の強度スペクトルを示す模式図である。このような電波塔付近では、図5中ハッチングで示すように315MHz帯、及び0〜11MHz帯の妨害電波が存在しており、携帯無線機3からの電波を受信及び検波できない状態になる。つまり、315MHzの妨害電波が第1電波の受信を妨害し、0〜11MHzの妨害電波が中間周波信号からのベースバンド信号の検波、復調等を妨害する。
ところが実施の形態に係る携帯無線機3及び自動車用無線機1は、310MHzの電波を送受信し、電波の信号を15.2MHzの中間周波信号に変換することができるため、前記妨害電波の影響を回避することができる。
具体的には、携帯無線機3は、第2の施錠/解錠ボタンが押圧された場合、310MHzの電波で自動車に固有の情報を送信する。そして、自動車用無線機1は、ステップS13の処理によって、310MHzの第1の電波を受信し、15.2MHzの中間周波信号に変換して検波することができる状態になった場合、妨害電波の影響を回避して、携帯無線機3からの情報を取得することができる。
従って、実施の形態に係る自動車用無線機1にあっては、受信電波と同一周波数帯の妨害電波がある場合のみならず、中間周波信号と同一周波数帯の妨害電波がある場合であっても、受信電波及び中間周波信号の周波数を両方切り替えることによって、妨害電波の影響を回避して、携帯無線機3からの電波を受信及び検波することができる。
また、第1電波及び第2電波の選択的な受信、中間周波信号の周波数帯の切替を、アンテナ切替スイッチ13、周波数切替スイッチ24、フィルタ切替スイッチ17,20にて簡易に実現することができる。
更に、中間周波信号の周波数帯に適した第1バンドパスフィルタ18又は第2バンドパスフィルタ19に切り替えることで、不要ノイズを確実に除去することができる。よって、妨害電波の影響をより確実に回避して、第1電波又は第2電波の信号を受信することができる。
図6は、変形例に係る自動車用無線機1の構成を示すブロック図である。変形例に係る自動車用無線機1は、切替信号入力部27を備えている点が異なる。切替信号入力部27は、アンテナ切替スイッチ13、周波数切替スイッチ24、フィルタ切替スイッチ17,20に接続されており、切替信号入力部27に使用周波数を切り替えるための切替信号が入力された場合、各スイッチに切替信号を与えるように構成されている。
このように構成した場合、アンテナ切替スイッチ13、周波数切替スイッチ24、フィルタ切替スイッチ17,20は、図1又は図2に示すように連動して切り替えられる。従って、各スイッチの切替を個別に制御する必要が無く、簡易に使用周波数を切り替えることができる。
なお、本発明をキーレスエントリシステムに適用した実施の形態を示したが、他の自動車用無線通信システム、例えばタイヤ空気圧モニタリングシステム、スマートキー等に本発明を適用しても良い。
また、周波数が異なる第1電波及び第2電波を受信するように構成してあるが、周波数が異なる3以上の電波を選択的に受信するように構成しても良い。
更に、各スイッチを定期的に切り替えるように構成した場合を説明したが、各スイッチの切替方法はこれに限定されない。
更にまた、中間周波信号からノイズを除去すべく第1及び第2バンドパスフィルタを透過させるように構成してあるが、ノイズを除去することができるのであれば、ローパスフィルタを備えるように構成しても良い。
本発明の実施の形態に係る自動車用無線機の構成を示すブロック図である。 自動車用無線機及び携帯無線機にて構成された自動車用無線通信システムを示すブロック図である。 スイッチ切替に係る制御回路の処理手順を示すフローチャートである。 各切替スイッチが切り替えられた自動車用無線機の構成を示すブロック図である。 電波塔付近における電波の強度スペクトルを示す模式図である。 変形例に係る自動車用無線機の構成を示すブロック図である。 特許文献1に係る自動車用無線機の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1 自動車用無線機
3 携帯無線機
4 制御回路
5 ドア施錠/解錠モータ
11 第1アンテナ
12 第2アンテナ
13 アンテナ切替スイッチ
14 バンドパスフィルタ
15 増幅器
16 周波数混合回路
17 フィルタ切替スイッチ
18 第1バンドパスフィルタ
19 第2バンドパスフィルタ
20 フィルタ切替スイッチ
21 検波回路
22 ローパスフィルタ
23 波形整形回路
24 周波数切替スイッチ
25 発振器
26 周波数変換回路
27 切替信号入力部

Claims (3)

  1. 周波数が異なる第1電波及び第2電波を選択的に受信し、受信した電波の信号をより低周波数の信号に変換して検波する自動車用無線機において、
    受信した第1電波の信号を第1低周波数帯の信号に、第2電波の信号を第2低周波数帯の信号に夫々変換する変換回路と、
    前記第1低周波数帯の信号を透過させる第1フィルタと、
    前記第2低周波数帯の信号を透過させる第2フィルタと、
    周波数変換された信号が前記第1フィルタ又は前記第2フィルタに入力されるように、前記変換回路及び前記第1フィルタ、又は前記変換回路及び前記第2フィルタを選択的に接続するフィルタ切替スイッチと
    を備えることを特徴とする自動車用無線機。
  2. 第1電波を受信する第1アンテナと、
    第2電波を受信する第2アンテナと、
    第1電波又は第2電波の信号が前記変換回路に入力されるように、前記第1アンテナ及び前記変換回路、又は前記第2アンテナ及び前記変換回路を選択的に接続するアンテナ切替スイッチと
    を備え、
    前記変換回路は、
    発振器と、
    該発振器が発した信号の周波数を変換する周波数変換回路と、
    前記発振器からの信号及び第1電波の信号を混合することによって該信号を前記第1低周波数帯の信号に変換し、前記周波数変換回路からの信号及び第2電波の信号を混合することによって該信号を前記第2低周波数帯の信号に変換する周波数混合回路と、
    前記発振器及び前記周波数混合回路、又は前記周波数変換回路及び前記周波数混合回路を選択的に接続する周波数切替スイッチと
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の自動車用無線機。
  3. 切替信号が入力される入力部を備え、
    各切替スイッチは、
    前記入力部に切替信号が入力された場合、前記第1アンテナ及び前記変換回路、前記発振器及び前記周波数混合回路並びに前記変換回路及び前記第1フィルタを夫々接続し、又は前記第2アンテナ及び前記変換回路、前記周波数変換回路及び前記周波数混合回路並びに前記変換回路及び前記第2フィルタを夫々接続するようにしてある
    ことを特徴とする請求項2に記載の自動車用無線機。
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