JP2018147609A - ケーブル整列器具 - Google Patents

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貴司 舛永
Takashi Masunaga
貴司 舛永
仁 立石
Hitoshi Tateishi
仁 立石
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Abstract

【課題】簡易な構成で、配線基板上の導電路に対してケーブルの信号伝送導体を容易かつ正確に接続することを可能とする。
【解決手段】ケーブルCの一部を収容して位置合わせした状態に保持する位置決め部材11に導電性の端子部材13を設け、その端子部材13の高さを、位置決め収容部から延出するケーブルCの信号伝送導体C1と配線基板Pの導電路P1との間に設定することで、ケーブルCの信号伝送導体C1と配線基板Pの導電路P1との間の距離を減少させて、配線基板Pの導電路P1からのケーブルCの信号伝送導体C1の浮き上りを低減させることで、ケーブルCの信号伝送導体C1の半田接合作業を安定的かつ効率的に行われる構成としたものである。
【選択図】図6

Description

本発明は、信号伝送導体を有する複数のケーブルを、配線基板に位置合わせした状態に配列させて配線基板と電気的に接続させるケーブル整列器具に関する。
各種の電気機器において、配線基板上に設けられた導電路にケーブルを直接的に接続することが行われている。例えば、USBコネクタに用いられるパドルカード(中継基板)等の配線基板に対しては、複数の同軸ケーブルにおける各信号伝送導体(中心導体)が半田付けにより接続される。このようにケーブルの信号伝送導体を配線基板側に接続するにあたって、下記の特許文献1に記載されているような位置決め部材を用いて、複数のケーブルの各々を配線基板の導電路に位置合わせさせた状態に整列させておけば、接続の作業を効率的に行うことが可能となる。
そのときの位置決め部材は、配線基板上に形成された導電路と対向した位置に載置されて使用され、当該位置決め部材に支持された複数のケーブルの各々が、位置決め部材に設けられた仕切り板により位置規制されることで、整列された状態に維持されるようになっている。
しかしながら、このような従来の位置決め部材を用いてケーブルを保持させると、上述したように配線基板上の導電路に対して配列方向の位置合わせは可能となるが、位置決め部材の厚み分だけ、ケーブルが配線基板の表面から浮き上がった状態に保持されることとなる。その結果、位置決め部材から配線基板の導電路に向かって延出するケーブルの信号伝送導体(中心導体)が、高さ方向、すなわち配線基板の表面から離れる方向に離間して隙間が生じ、ケーブルの信号伝送導体(中心導体)を導電路に接続する作業が難しくなる。そのため、接続の作業性が低下するとともに、接続不良を生じ易いおそれがある。
特開2001−60469号公報
そこで本発明は、簡易な構成で、配線基板上の導電路に対してケーブルの信号伝送導体を容易かつ正確に接続することができるようにしたケーブル整列器具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため請求項1にかかる発明においては、信号伝送導体を備えた複数のケーブルを、配線基板の導電路に位置合わせした状態に配列させる位置決め部材を備えたケーブル整列器具において、前記位置決め部材が、前記ケーブルの一部を収容することによって前記ケーブルを位置合わせした状態に保持する位置決め収容部と、前記配線基板の導電路に接続されるとともに、前記位置決め収容部から延出する前記ケーブルの信号伝送導体が接続される導電性の端子部材と、を備えたものであって、前記端子部材は、前記ケーブルに向けて前記配線基板の導電路から離れる方向となる高さが、前記位置決め収容部から延出する前記ケーブルの信号伝送導体と、前記配線基板の導電路との間に設定された構成が採用されている。
このような構成を備えた請求項1にかかる発明によれば、位置決め収容部に保持されているケーブルの信号伝送導体と、配線基板の導電路との間に形成される高さ方向の距離が、端子部材が配置されている分だけ減少され、配線基板の導電路に対するケーブルの信号伝送導体の浮き上りが低減されることから、ケーブルの信号伝送導体の接続作業が安定的かつ効率的に行われる。
また、請求項2にかかる発明においては、前記端子部材は、前記位置決め収容部から延出する前記ケーブルの信号伝送導体を、前記配線基板の表面に沿って支持する高さを有する構成が採用されている。
さらに、請求項3にかかる発明においては、前記ケーブルが、前記信号伝送導体を構成する中心導体と、当該中心導体を同軸状に取り囲む外部導体とを備えた同軸ケーブルからなるものであって、前記位置決め収容部が、所定の間隔で複数体にわたって設けられ、それらの各位置決め収容部に、前記各同軸ケーブルの一部がそれぞれ収容されることによって、前記各同軸ケーブルが前記配線基板の導電路に位置合わせした状態に配列されるとともに、前記各同軸ケーブルの外部導体が、当該同軸ケーブルの配列方向に沿って細長状に延在するグランドバーにより電気的に接続された構成が採用されている。
このような構成を備えた請求項3にかかる発明によれば、位置決め部材の位置決め収容部に収容された複数体の同軸ケーブルが、グランドバーにより一体化された状態に維持されることから、同軸ケーブルの中心導体と端子部材との一括的な接続を、容易かつ正確に行うことが可能となり、生産性の向上が図られる。
さらにまた、請求項4にかかる発明における前記グランドバーは、前記配線基板に設けられたグランド導電路に電気的に接続される構成になされている。
このような構成を備えた請求項4にかかる発明によれば、同軸ケーブルの外部導体はグランドバーを介してグランド接続が行われることから、同軸ケーブルの固定が強固に行われるとともに、グランド回路の電気抵抗が低減される。
また、請求項5にかかる発明においては、前記位置決め部材は、前記配線基板に接続される固定金具を有し、前記固定金具が、前記グランドバーに電気的に接続される構成になされている。
このような構成を備えた請求項5にかかる発明によれば、位置決め部材が、固定金具を介して配線基板に強固に接続されるとともに、グランド回路の電気抵抗が低減される。
さらに、請求項6にかかる発明においては、前記位置決め部材には、前記ケーブルの信号伝送導体と前記端子部材との接続部分を覆う導電性シェルが装着された構成が採用されている。
このような構成を備えた請求項6にかかる発明によれば、ケーブルの中心導体の露出部分が、導電性シェルによってシールド状態になされ、信号伝送特性の向上が図られる。
以上のように本発明は、ケーブルの一部を収容して位置合わせした状態に保持する位置決め部材に端子部材を設け、その端子部材の高さを、位置決め収容部から延出するケーブルの信号伝送導体と配線基板の導電路との間に設定することで、ケーブルの信号伝送導体と配線基板の導電路との間の距離を減少させて、配線基板の導電路からのケーブルの信号伝送導体の浮き上りを低減させることで、ケーブルの信号伝送導体の接続作業を安定的かつ効率的に行われる構成としたものであるから、配線基板上の導電路に対してケーブルの信号伝送導体を容易かつ正確に接続することができる。
本発明の第1の実施形態にかかるケーブル整列器具を介して同軸ケーブルを印刷配線基板に接続した状態を表した外観斜視説明図である。 図1に示したケーブル整列器具、及びそのケーブル整列器具を介して同軸ケーブルを印刷配線基板に接続した状態を表した平面説明図である。 図1及び図2に示したケーブル整列器具、及びそのケーブル整列器具を介して同軸ケーブルを印刷配線基板に接続した状態を表した正面説明図である。 図1〜図3に示したケーブル整列器具、及びそのケーブル整列器具を介して同軸ケーブルを印刷配線基板に接続した状態を表した背面説明図である。 図2中の V−V 線に沿った横断面説明図である。 図5における導体接続部分を拡大して表した横断面説明図である。 図1〜図6に示した印刷配線基板の導電路を表した外観斜視説明図である。 同軸ケーブルが接続されたケーブル整列器具から導電性シェルを取り外した状態を表した外観斜視説明図である。 同軸ケーブルが接続されたケーブル整列器具から導電性シェルを取り外した状態を表した平面説明図である。 図1〜図9に示した同軸ケーブルの多極配列状態を表した外観斜視説明図である。 図1〜図9に示したケーブル整列器具から導電性シェルと同軸ケーブルを取り外した状態を表した外観斜視説明図である。 図11に示したケーブル整列器具の単体を表した平面説明図である。 図11及び図12に示したケーブル整列器具の単体を表した正面説明図である。 図11〜図13に示したケーブル整列器具の単体を表した背面説明図である。 図1〜図6に示したケーブル整列器具に用いられている導電性シェルの単体を斜め上方から見たときの外観斜視説明図である。 図15に示した導電性シェルの単体を斜め下方から見たときの外観斜視説明図である。 本発明の第2の実施形態にかかるケーブル整列器具を介して同軸ケーブルを印刷配線基板に接続した状態を表した外観斜視説明図である。 図17に示したケーブル整列器具を介して同軸ケーブルを印刷配線基板に接続した状態を表した平面説明図である。 図17及び図18に示したケーブル整列器具から同軸ケーブルを取り外した状態で表した外観斜視説明図である。 図17及び図18に示した印刷配線基板の導電路を表した外観斜視説明図である。 本発明の第3の実施形態にかかるケーブル整列器具を介して同軸ケーブルを印刷配線基板に接続した状態を表した外観斜視説明図である。 図21に示したケーブル整列器具を介して同軸ケーブルを印刷配線基板に接続した状態の平面説明図である。 図22中の XXIII−XXIII 線に沿った部位における導体接続部分を拡大して表した図6相当の横断面説明図である。 図21〜図23に示したケーブル整列器具の単体を斜め上方から表した外観斜視説明図である。 図24に示したケーブル整列器具の単体を斜め下方から表した外観斜視説明図である。
以下、本発明の実施形態にかかるケーブル整列器具を図面に基づいて詳細に説明する。
[ケーブル整列器具の全体構造の概要]
図1〜図6に表された本発明の一実施形態にかかるケーブル整列器具10は、例えば、USBコネクタに用いられるパドルカード(中継基板)等からなる印刷配線基板Pに、細線状をなす複数本の同軸ケーブルCを整列させて接続することに用いるものである。上記印刷配線基板Pの主面上には、例えば図7のように、電子回路の端子部を構成する複数の信号導電路P1が多極状をなすように配列されており、それら複数の信号導電路P1の各々に対して、複数本の同軸ケーブルCのそれぞれが、ケーブル整列器具10を介して電気的に接続される構成になされている。
なお、以下においては、印刷配線基板P上に設けられた複数の信号導電路P1の配列方向を「多極配列方向」と呼ぶこととする。また、それらの各信号導電路P1に対しては、同軸ケーブルCが「上方」側から接続される配置関係になされているものとし、印刷配線基板Pの主面から同軸ケーブルCに向けて離れる方向を「高さ方向」とする。
[同軸ケーブルについて]
上述した複数本の同軸ケーブルCの各々は、特に図8〜図10に示されているように、信号伝送導体としての中心導体C1を有しているとともに、その中心導体C1を取り囲む外部導体C2が誘電体C3を介して同軸状に配置されている。そして、このような同軸ケーブルCの端末部分における皮剥きによって、上述した外部導体C2が露出した状態になされているとともに、その外部導体C2から誘電体C3が露出し、さらにその誘電体C3から中心導体(信号伝送導体)C1が露出した状態になされている。
以下において、上述した中心導体(信号伝送導体)C1が露出した状態で延びている方向を「前方」とし、その反対方向を「後方」とする。
このような構成を備えた同軸ケーブルCは、上述したように、多極状に配列された状態で印刷配線基板Pに接続が行われるが、それらの各同軸ケーブルCにおける外部導体C2同士は、図10に示すように「多極配列方向」に、細長状に延在する導電性の板材で構成されたグランドバーGBによってコモン接続されている。そのグランドバーGBは、上記各同軸ケーブルCの外部導体C2を径方向の両側から挟むようにして一対配置されており、それらの径方向に対向配置された一対のグランドバーGB,GB同士の間部分には半田材が充填されている。この一対のグランドバーGB,GBにより挟持された外部導体C2からは、上述したように誘電体C3を介して中心導体(信号伝送導体)C1が露出した状態で所定長にわたって延びている。
[ケーブル整列器具の詳細構造]
このようにグランドバーGBにより一体化された複数本の同軸ケーブルCは、ケーブル整列器具10を介して印刷配線基板(パドルカード)Pに電気的に接続される。そのケーブル整列器具10は、同軸ケーブルCの中心導体(信号伝送導体)C1を、印刷配線基板Pの信号導電路P1に位置合わせした状態に配列させる位置決め部材11を備えている。
前記位置決め部材11は、樹脂等の絶縁性の材料から形成されており、図11〜図14に示されているように、「多極配列方向」に沿って延在する細長箱状体をなすように形成されている。この位置決め部材11の長手方向(「多極配列方向」)の両端部分には、一対の固定金具(ホールドダウン)12,12が圧入によって装着されている。それらの各固定金具12は、長手方向の外方に向かって延出する基板接続部12aを有しており、その基板接続部12aが、印刷配線基板(パドルカード)Pに設けられたグランド導電路P2に対して半田付けされ、固定状態になされている。
上述した位置決め部材11には、同軸ケーブルCの一部を収容する位置決め収容部11aが設けられている。この位置決め収容部11aは、同軸ケーブルCを位置合わせした状態に保持するものであって、位置決め部材11の長手方向である「多極配列方向」に沿って一定の間隔で並列された空間部分から構成されている。より具体的には、上述したように「多極配列方向」に隣り合う一対の位置決め収容部11a,11a同士の間部分には、立壁状をなす仕切り板11bが配置されており、それら一対の仕切り板11b,11bの間に、「上方」に向かって開口する空間部分からなる位置決め収容部11aが形成されている。
上述した位置決め収容部11aの内部には、同軸ケーブルCの一部、例えば同軸ケーブルCの中心導体C1を被覆し、露出状態になされた誘電体C3が、上方側から下方側に向かって押し込むようにして装着されている。そして、その位置決め収容部11aの内部に装着された誘電体C3からは、上述したように同軸ケーブルCの中心導体(信号伝送導体)C1が、「前方」に向かって露出状態で延びており、当該中心導体C1の「前方」側の先端部分が、後述する導電性の材料で構成された端子部材(コンタクト部材)13に対して接続されるようになっている。
[端子部材(コンタクト部材)について]
すなわち、上述した位置決め部材11には、「多極配列方向」に沿って複数体の端子部材(コンタクト部材)13が、位置決め部材11の本体部に、例えば、インサート成形等によって一体的に装着されている。それらの各端子部材13は、特に図6,図12に示されているように、導電性の帯板状部材の折り曲げ体から形成されており、前述した位置決め収容部11aの各々に対して「前方」側から対向した状態で、「多極配列方向」に互いに所定の間隔をなして配置されている。
より具体的には、各端子部材(コンタクト部材)13は、上述した同軸ケーブルCの中心導体(信号伝送導体)C1の先端部分に沿って延在する導体接続部13aを備えており、当該導体接続部13aに対して同軸ケーブルCの中心導体C1が、図8等に示されているように、「上方」から載置された状態で半田付けにより接続される構成になされている。このときの同軸ケーブルCは、前述したように位置決め収容部11aにより保持された状態にあることから、導体接続部13aに対する同軸ケーブルCの中心導体C1の半田付け作業は、「多極配列方向」において一括的に行うことが可能となっている。
また、上述した各端子部材(コンタクト部材)13の導体接続部13aからは、同軸ケーブルCの延在方向に沿って基板接続部13bが「前方」に向かって突出している。この基板接続部13bは、下方段差をなして印刷配線基板(パドルカード)Pの表面上に延出しており、当該基板接続部13bの先端部分が、印刷配線基板Pに設けられた信号導電路P1に半田接続されることにより固定状態になされている。この基板接続部13bの半田付け作業は、基板接続部13b自体が位置決め部材11により保持された状態にあることから、「多極配列方向」において一括的に行うことが可能となっている。
このように端子部材(コンタクト部材)13は、図6等に示されているように、位置決め収容部11aから延出する同軸ケーブルCの中心導体(信号伝送導体)C1と、印刷配線基板Pの信号導電路P1との間に配置されて使用される。そして、その端子部材13が有する「高さ」、すなわち印刷配線基板(パドルカード)Pの信号導電路P1から同軸ケーブルCに向けて離れる方向である「高さ方向」における端子部材13の距離が、位置決め収容部11aから延出する同軸ケーブルCの中心導体C1と、印刷配線基板Pの信号導電路P1との間の「高さ」に略等しくなるように設定されている。
換言すれば、上述した端子部材(コンタクト部材)13の「高さ」は、位置決め収容部11aから延出する同軸ケーブルCの中心導体(信号伝送導体)C1を、印刷配線基板(パドルカード)Pの主面(信号導電路P1が形成された面)に沿って支持する高さを有している。その結果、位置決め収容部11aから延出する同軸ケーブルCの中心導体C1が、印刷配線基板Pの主面と略平行な状態で延在する配置関係になされている。
[導電性シェルについて]
さらに、上述した位置決め部材11には、薄板状の金属性部材の折り曲げ体からなる導電性シェル14が外方から覆うように装着されている。この導電性シェル14は、特に図15及び図16に示されているように、位置決め部材11の上方部分から、当該位置決め部材11の長手方向の両端部分、及び端子部材(コンタクト部材)13の導体接続部13aの上方部分を覆うように構成された蓋状部材から形成されており、主として、同軸ケーブルCの中心導体(信号伝送導体)C1と端子部材13との接続部分を覆うことによって、外乱をシールドし、信号伝送特性を良好に維持する機能を有している。
この導電性シェル14の長手方向(多極配列方向)の両側端板には、係合凹部14a,14aがそれぞれ形成されており、導電性シェル14を位置決め部材11に装着した際に、当該導電性シェル14の係合凹部14aが、前述した固定金具12に設けられた係合凸部12b(図11参照)に対して嵌合状態となることによって位置決め部材11に対する導電性シェル14の固定が行われる構成になされている。
また、上述した導電性シェル14の天井板部分には、舌片状をなす複数体の接続片14bが形成されており、導電性シェル14を位置決め部材11に装着した際に、それらの各接続片14bが、前述したグランドバーGBに対して上方から接触してグランド接続が行われるようになっている。
さらに、その導電性シェル14の天井板部分が同軸ケーブルCの上方に重なり合っている長尺状の端縁部分には、下方に向かって略U字状に折り返された押圧板14cが設けられており、その押圧板14cが同軸ケーブルCに対して上方から押し付けられた状態になされている。
このような構成を備えた本実施形態によれば、位置決め収容部11aに保持されている同軸ケーブルCの中心導体(信号伝送導体)C1と、印刷配線基板Pの信号導電路P1との間に形成される高さ方向の距離が、端子部材(コンタクト部材)13が配置されている分だけ減少されることから、印刷配線基板Pの信号導電路P1に対するケーブルの中心導体C1の浮き上りが低減されることとなり、同軸ケーブルCの中心導体C1の半田付けの作業が安定的かつ効率的に行われる。
特に、本実施形態によれば、同軸ケーブルCが、位置決め部材11の位置決め収容部11aに容易に収容されることから、同軸ケーブルCと位置決め部材11との連結が効率的に行われる。また、多極配列された複数体の同軸ケーブルCが、グランドバーGBにより一体化された状態に維持されることから、当該同軸ケーブルCの中心導体(信号伝送導体)C1と端子部材(コンタクト部材)13の導体接続部13aとの一括的な半田接続操作が容易かつ正確に行われる。
さらに、本実施形態においては、位置決め部材11の固定金具12が、印刷配線基板Pのグランド導電路P2に電気的に接続される構成になされていることから、位置決め部材11が、固定金具12を介して印刷配線基板Pに強固に接続されるとともに、グランド回路の電気抵抗が低減される。
加えて、本実施形態においては、同軸ケーブルCの中心導体(信号伝送導体)C1と端子部材(コンタクト部材)13の導体接続部13aとの接続部分を覆う導電性シェル14が設けられているため、同軸ケーブルCの中心導体C1の露出部分が、導電性シェル14によってシールド状態になされ、信号伝送特性の向上が図られる。
[第2の実施形態について]
一方、上述した実施形態と同一の部材に対して同一の符号を付した図17〜図20にかかる第2の実施形態は、上述した第1の実施形態において採用されている導電性シェル14と固定金具12を使用しないものである。
本実施形態においては、印刷配線基板(パドルカード)Pに設けられたグランド導電路P2´が、多極配列方向に長尺状をなすように形成されており、その長尺状をなすグランド導電路P2´に対して、グランドバーGBの下面のほぼ全面が接触した状態に載置されて半田接続が行われる構成になされている。このような実施形態においても、上述した実施形態と、基本的には同様な作用・効果が得られる。
[第3の実施形態について]
さらに、上述した第1及び第2の実施形態と同一の部材に対して同一の符号を付した図21〜図29にかかる第3の実施形態は、端子部材(コンタクト部材)23の基板接続部23bが、位置決め部材11から外方(前方)へ突出することがないように構成したものである。すなわち、本実施形態における端子部材(コンタクト部材)23の基板接続部23bは、導体接続部23aの前端部から下方に折り曲げられて位置決め部材11の内方側に折り返された状態で延出している。
このような実施形態においても、上述した各実施形態と、基本的には同様な作用・効果が得られるが、特に本実施形態では、端子部材(コンタクト部材)23の基板接続部23bの外方露出量が低減されることから、更なる小型化が可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、同軸ケーブルが採用されているが、それに限定されることはなく、絶縁ケーブルや、同軸ケーブルと絶縁ケーブルとが複数混合したケーブル等を用いる場合についても本発明を同様に適用することが可能である。
また、上述した実施形態では、同軸ケーブルCの中心導体C1と端子部材13の導体接続部13aとの接続を半田付けで行ったが、それに限定されることなく、例えば、接着剤等で行う場合についても、本発明を同様に適用することが可能である。
以上のように本実施形態は、各種電気機器に使用される多種多様な電気コネクタに対して広く適用することが可能である。
10 ケーブル整列器具
11 位置決め部材
11a 位置決め収容部
11b 仕切り板
12 固定金具(ホールドダウン)
12a 基板接続部
12b 係合凸部
13 端子部材(コンタクト部材)
13a 導体接続部
13b 基板接続部
14 導電性シェル
14a 係合凹部
14b 接続片
14c 押圧板
P 印刷配線基板
P1 信号導電路
P2,P2´ グランド導電路
C 同軸ケーブル
C1 中心導体(信号伝送導体)
C2 外部導体
C3 誘電体
GB グランドバー
23 端子部材(コンタクト部材)
23a 導体接続部
23b 基板接続部

Claims (6)

  1. 信号伝送導体を備えた複数のケーブルを、配線基板の導電路に位置合わせした状態に配列させる位置決め部材を備えたケーブル整列器具において、
    前記位置決め部材が、
    前記ケーブルの一部を収容することによって前記ケーブルを位置合わせした状態に保持する位置決め収容部と、
    前記配線基板の導電路に接続されるとともに、前記位置決め収容部から延出する前記ケーブルの信号伝送導体が接続される導電性の端子部材と、
    を備えたものであって、
    前記端子部材は、前記ケーブルに向けて前記配線基板の導電路から離れる方向の高さが、前記位置決め収容部から延出する前記ケーブルの信号伝送導体と、前記配線基板の導電路との間に設定されていることを特徴とするケーブル整列器具。
  2. 前記端子部材は、前記位置決め収容部から延出する前記ケーブルの信号伝送導体を、前記配線基板の表面に沿って支持する高さを有していることを特徴とする請求項1記載のケーブル整列器具。
  3. 前記ケーブルが、前記信号伝送導体を構成する中心導体と、当該中心導体を同軸状に取り囲む外部導体とを備えた同軸ケーブルからなるものであって、
    前記位置決め収容部が、所定の間隔で複数体にわたって設けられ、それらの各位置決め収容部に、前記各同軸ケーブルの一部がそれぞれ収容されることによって、前記各同軸ケーブルが前記配線基板の導電路に位置合わせした状態に配列されるとともに、
    前記各同軸ケーブルの外部導体が、当該同軸ケーブルの配列方向に沿って細長状に延在するグランドバーにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載のケーブル整列器具。
  4. 前記グランドバーは、前記配線基板に設けられたグランド導電路に電気的に接続されることを特徴とする請求項3記載のケーブル整列器具。
  5. 前記位置決め部材は、前記配線基板に接続される固定金具を有し、
    前記固定金具が、前記グランドバーに電気的に接続されることを特徴とする請求項3記載のケーブル整列器具。
  6. 前記位置決め部材には、前記ケーブルの信号伝送導体と前記端子部材との接続部分を覆う導電性シェルが装着されていることを特徴とする請求項1記載のケーブル整列器具。
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