JPH0682970B2 - 円偏波一次放射器 - Google Patents
円偏波一次放射器Info
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- JPH0682970B2 JPH0682970B2 JP60000809A JP80985A JPH0682970B2 JP H0682970 B2 JPH0682970 B2 JP H0682970B2 JP 60000809 A JP60000809 A JP 60000809A JP 80985 A JP80985 A JP 80985A JP H0682970 B2 JPH0682970 B2 JP H0682970B2
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- Japan
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- circularly polarized
- horn antenna
- primary radiator
- conductor
- polarized primary
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- H—ELECTRICITY
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/02—Waveguide horns
- H01Q13/0241—Waveguide horns radiating a circularly polarised wave
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- Waveguide Aerials (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、円偏波一次放射器の改良に関する。
従来の円偏波一次放射器の断面図を第５図に示す。同図
において、Ａ−Ａ′からＢ−Ｂ′までが円錐ホーンアン
テナ１であり、それに連結されるＢ−Ｂ′からＣ−Ｃ′
までが円偏波発生器２である。円偏波発生器２は直線偏
波（電波）を円偏波に変換するためのものである。周知
のように、直線偏波Ｅを円偏波に変換するには、Ｅを直
交するE1成分とE2成分に分けて考え、第５図中に示すよ
うに入射電界E2に対し同図の直交入射電界E1を90゜だけ
遅らせる（又は進める）ことによって達成される。その
ため、円形導波管４の内側に導体片３および３′が設け
てある。
において、Ａ−Ａ′からＢ−Ｂ′までが円錐ホーンアン
テナ１であり、それに連結されるＢ−Ｂ′からＣ−Ｃ′
までが円偏波発生器２である。円偏波発生器２は直線偏
波（電波）を円偏波に変換するためのものである。周知
のように、直線偏波Ｅを円偏波に変換するには、Ｅを直
交するE1成分とE2成分に分けて考え、第５図中に示すよ
うに入射電界E2に対し同図の直交入射電界E1を90゜だけ
遅らせる（又は進める）ことによって達成される。その
ため、円形導波管４の内側に導体片３および３′が設け
てある。
従来技術では上記のように円偏波一次放射器はホーンア
ンテナ１および円偏波発生器２がそれぞれ独立したもの
として開発され、それらを互いに連結することにより実
用化されている。しかしながら、円偏波の良否を表わす
軸比の周波数特性を広帯域化する場合、以下に説明する
ように種々の問題が発生する。
ンテナ１および円偏波発生器２がそれぞれ独立したもの
として開発され、それらを互いに連結することにより実
用化されている。しかしながら、円偏波の良否を表わす
軸比の周波数特性を広帯域化する場合、以下に説明する
ように種々の問題が発生する。
軸比の広帯域化が要求される例としては、12GHz帯の衛
星放送受信がある。この場合、WARCBS（世界無線主管庁
会議）により日本は300MHzの帯域が割当てられている
が、米国は500MHzの帯域が割当てられている。
星放送受信がある。この場合、WARCBS（世界無線主管庁
会議）により日本は300MHzの帯域が割当てられている
が、米国は500MHzの帯域が割当てられている。
第５図の円偏波発生器２においては、広帯域化するため
には導体片3,3′の厚さＤを薄くする必要がある。第６
図は、半径Ｒ＝12.0mmの円形導波管４を用いて前述の導
体片3,3′の厚さＤを3.6mm,2.4mm,1.2mmと変えた時の位
相差の周波数特性である。12.45GHzで90゜となり完全な
円偏波が得られるようにしてある。同図から分るよう
に、Ｄを小さくすれば広い帯域にわたって90゜からのず
れが減少し広帯域化される。しかし、その時の円形導波
管軸に沿う導体片の長さを調べると、36.7mm,78.0mm,29
7.5mmと徐々に長くなっている。すなわち、従来の形式
では、円偏波に対する軸比特性の広帯域化を図ろうとす
れば必然的に円偏波一次放射器全長が長くなり大形化す
る。
には導体片3,3′の厚さＤを薄くする必要がある。第６
図は、半径Ｒ＝12.0mmの円形導波管４を用いて前述の導
体片3,3′の厚さＤを3.6mm,2.4mm,1.2mmと変えた時の位
相差の周波数特性である。12.45GHzで90゜となり完全な
円偏波が得られるようにしてある。同図から分るよう
に、Ｄを小さくすれば広い帯域にわたって90゜からのず
れが減少し広帯域化される。しかし、その時の円形導波
管軸に沿う導体片の長さを調べると、36.7mm,78.0mm,29
7.5mmと徐々に長くなっている。すなわち、従来の形式
では、円偏波に対する軸比特性の広帯域化を図ろうとす
れば必然的に円偏波一次放射器全長が長くなり大形化す
る。
一方、円形導波管の半径Ｒと導体片の厚みＤとの比D/R
を例えばD/R＝0.1と一定にして、半径Ｒを8.12mm,10.1m
m,12.0mmと変え、直交する電界の位相差を調べたところ
第７図のような関係があることがわかった。尚、中心周
波数は12.45MHzとし、そこで完全な円偏波が出るよう、
位相差が90゜としてある。同図から明らかなように、半
径Ｒを大きくするにしたがって特性は平担に近づき、90
゜からのずれが減少するので、軸比特性は広帯化するこ
とがわかる。しかしいずれにせよ円形導波管の半径を大
きくしなければ広帯域化することができず、小形、軽量
化は達成されない。
を例えばD/R＝0.1と一定にして、半径Ｒを8.12mm,10.1m
m,12.0mmと変え、直交する電界の位相差を調べたところ
第７図のような関係があることがわかった。尚、中心周
波数は12.45MHzとし、そこで完全な円偏波が出るよう、
位相差が90゜としてある。同図から明らかなように、半
径Ｒを大きくするにしたがって特性は平担に近づき、90
゜からのずれが減少するので、軸比特性は広帯化するこ
とがわかる。しかしいずれにせよ円形導波管の半径を大
きくしなければ広帯域化することができず、小形、軽量
化は達成されない。
これは、近年の要求事項である小形化および軽量化に逆
行するものであり、技術的解決が求められる。
行するものであり、技術的解決が求められる。
本発明は、上述した従来の問題点を解消し、形状の小形
化と広帯域化の両方を実現し得る円偏波一次放射器を提
供することを目的とするものである。
化と広帯域化の両方を実現し得る円偏波一次放射器を提
供することを目的とするものである。
本発明は従来のような円偏波発生器を用いることなく、
代わりに直線偏波を円偏波に変換するためにホーンアン
テナの開口端近傍を除くホーンアンテナの内壁の少なく
とも一部分を、直線偏波の直交電界成分の内の一方の電
界成分の方向に相対向して突出させた構成にしたのであ
る。尚、円偏波とは必ずしも完全な円偏波だけを言うも
のではないことは勿論である。
代わりに直線偏波を円偏波に変換するためにホーンアン
テナの開口端近傍を除くホーンアンテナの内壁の少なく
とも一部分を、直線偏波の直交電界成分の内の一方の電
界成分の方向に相対向して突出させた構成にしたのであ
る。尚、円偏波とは必ずしも完全な円偏波だけを言うも
のではないことは勿論である。
このような本発明によると、ホーンアンテナ内部で円偏
波への変換が行われるので、従来のような円偏波発生器
をホーンアンテナと別個に設ける必要がなく、軸長が短
縮し形状が小形化できる。またホーンアンテナを円偏波
器の導波管として用いているので、その径は大きく、従
って従来のように形状を大形化することなく軸化の広帯
域化が容易に実現できる。また小形化に伴い高精度の寸
法精度で製作でき、量産時に安定した軸比特性が得られ
る。更に、電流の指向特性は開口端の電界分布で決定さ
れるので、ホーンアンテナの開口端の形状に依存するこ
とになる。本発明の円偏波一次放射器はホーンアンテナ
の開口端近傍の内壁を突出させていないので、開口端の
電界分布は乱されずに軸対称性の良い指向特性が得られ
る。また、小形軽量化に伴い、円偏波一次放射器の支持
アーム、支持機構が簡便にできる波及効果がある。衛星
搭載用機器は特に軽量化が必要であり、これに適合す
る。さらに使用材料が減少するので低価格に製作でき
る。またさらに量産性の向上からも低価格が見込める。
以上のような種々の作用効果を有する。
波への変換が行われるので、従来のような円偏波発生器
をホーンアンテナと別個に設ける必要がなく、軸長が短
縮し形状が小形化できる。またホーンアンテナを円偏波
器の導波管として用いているので、その径は大きく、従
って従来のように形状を大形化することなく軸化の広帯
域化が容易に実現できる。また小形化に伴い高精度の寸
法精度で製作でき、量産時に安定した軸比特性が得られ
る。更に、電流の指向特性は開口端の電界分布で決定さ
れるので、ホーンアンテナの開口端の形状に依存するこ
とになる。本発明の円偏波一次放射器はホーンアンテナ
の開口端近傍の内壁を突出させていないので、開口端の
電界分布は乱されずに軸対称性の良い指向特性が得られ
る。また、小形軽量化に伴い、円偏波一次放射器の支持
アーム、支持機構が簡便にできる波及効果がある。衛星
搭載用機器は特に軽量化が必要であり、これに適合す
る。さらに使用材料が減少するので低価格に製作でき
る。またさらに量産性の向上からも低価格が見込める。
以上のような種々の作用効果を有する。
以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例による円偏波一次放射器を示
すもので、ホーンアンテナ１の内壁に沿って例えば銅，
銀，アルミニウム，アルミニウム系合金，真ちゅう等の
導体凸部30,31が設けられている。この導体凸部はホー
ンアンテナ１と同一材料で一体に形成されても、又別体
として形成されてもよい。この導体凸部は30,31は、ホ
ーンアンテナ１の給電端50に対向する開口端の近傍を除
いて、ホーンアンテナ１の給電端50に入射される電界Ｅ
の直交電界E1,E2のうちの一方の電界、例えばE1方向に
相対向して設けられているので、軸対称性の良い指向特
性が得られる。また、この導体凸部30,31の厚さおよび
長さは、所望の円偏波が得られるよう、即ちホーンアン
テナ１の給電端50で同相の直交電界E1,E2が開口端51で9
0゜を基準として許容される範囲の位相差となるよう設
定されている。
すもので、ホーンアンテナ１の内壁に沿って例えば銅，
銀，アルミニウム，アルミニウム系合金，真ちゅう等の
導体凸部30,31が設けられている。この導体凸部はホー
ンアンテナ１と同一材料で一体に形成されても、又別体
として形成されてもよい。この導体凸部は30,31は、ホ
ーンアンテナ１の給電端50に対向する開口端の近傍を除
いて、ホーンアンテナ１の給電端50に入射される電界Ｅ
の直交電界E1,E2のうちの一方の電界、例えばE1方向に
相対向して設けられているので、軸対称性の良い指向特
性が得られる。また、この導体凸部30,31の厚さおよび
長さは、所望の円偏波が得られるよう、即ちホーンアン
テナ１の給電端50で同相の直交電界E1,E2が開口端51で9
0゜を基準として許容される範囲の位相差となるよう設
定されている。
このような一次放射器において、ホーンアンテナ１の半
径をＲ（ｘ）、導体凸部30,31の厚さをＤ（ｘ）とし、
Ｄ（ｘ）/R（ｘ）が、例えば一定となるよう金属凸部3
0,31を取り付ければ、第５図に示した従来の円偏波一次
放射器よりも全長が短縮された円偏波一次放射器が得ら
れる。しかもＤ（ｘ）/R（ｘ）が一定であるとすると、
ホーンアンテナ１の根本の給電端のところよりも半径が
大きいところに金属凸部30,31が設けられているので、
第７図の実験事実から明らかのように広帯域化を容易に
実現することができる。
径をＲ（ｘ）、導体凸部30,31の厚さをＤ（ｘ）とし、
Ｄ（ｘ）/R（ｘ）が、例えば一定となるよう金属凸部3
0,31を取り付ければ、第５図に示した従来の円偏波一次
放射器よりも全長が短縮された円偏波一次放射器が得ら
れる。しかもＤ（ｘ）/R（ｘ）が一定であるとすると、
ホーンアンテナ１の根本の給電端のところよりも半径が
大きいところに金属凸部30,31が設けられているので、
第７図の実験事実から明らかのように広帯域化を容易に
実現することができる。
第２図は、上記の原理により、具体的に、周波数12.2〜
12.7GHz、帯域幅500MHz、軸比0.7dB以下となるよう設計
し試作した円偏波一次放射器である。この円偏波一次放
射器もホーンアンテナの開口端の近傍を除くホーンアン
テナの内壁に導体凸部30,31を別体又は、一体的に設け
ているので、軸対称性の良い指向特性が得られる。電気
的に必要な寸法（単位mm）は同図中に示してある。これ
の電気特性の測定値および計算値を第３図に示す。計算
値は、スライスした薄い導波管が軸方向にカスゲード接
続されているとした伝送線路モデルにより求めたもので
ある。また中心周波数12.45MHzにおいて主偏波の指向性
の測定結果を第４図に示す。
12.7GHz、帯域幅500MHz、軸比0.7dB以下となるよう設計
し試作した円偏波一次放射器である。この円偏波一次放
射器もホーンアンテナの開口端の近傍を除くホーンアン
テナの内壁に導体凸部30,31を別体又は、一体的に設け
ているので、軸対称性の良い指向特性が得られる。電気
的に必要な寸法（単位mm）は同図中に示してある。これ
の電気特性の測定値および計算値を第３図に示す。計算
値は、スライスした薄い導波管が軸方向にカスゲード接
続されているとした伝送線路モデルにより求めたもので
ある。また中心周波数12.45MHzにおいて主偏波の指向性
の測定結果を第４図に示す。
第３図からわかるように広帯域に0.6dB以下の良好な軸
比特性が得られている。また、第４図からわかるよう
に、反射鏡のエッジレベルを10dBとしたときのビーム幅
は90゜であり、軸対称性の良好な指向性が得られてい
る。これによりホーンアンテナ１の内部に導体凸部を設
けることによる特性の劣化はないことも確認された。
比特性が得られている。また、第４図からわかるよう
に、反射鏡のエッジレベルを10dBとしたときのビーム幅
は90゜であり、軸対称性の良好な指向性が得られてい
る。これによりホーンアンテナ１の内部に導体凸部を設
けることによる特性の劣化はないことも確認された。
この試作円偏波一次放射器の軸長は第２図に記載したよ
うに38mmと小形であり、実用上好適である。
うに38mmと小形であり、実用上好適である。
上記の説明から明らかなように、本発明の円偏波一次放
射器は近年の要求に合致しており、既に述べた種々の効
果を生ずるが、その中の量産性の効果が生ずる理由は次
の通りである。
射器は近年の要求に合致しており、既に述べた種々の効
果を生ずるが、その中の量産性の効果が生ずる理由は次
の通りである。
ホーンアンテナ内面および金属凸部30,31の表面40,41は
ホーンと同方向にテーパー状に形成され得るので、アル
ミダイキャスト成形技術が適用でき量産が可能となる。
テレビジョン衛星放送受信アンテナ用などは量産が必要
であり、量産効果により低価格化をも可能となる。
ホーンと同方向にテーパー状に形成され得るので、アル
ミダイキャスト成形技術が適用でき量産が可能となる。
テレビジョン衛星放送受信アンテナ用などは量産が必要
であり、量産効果により低価格化をも可能となる。
本発明は、第１図のような円すいホーンアンテナのほか
に開口に向って徐々に異なる曲率で開くホーンアンテナ
や断面が折線状に開くホーンアンテナ或は角すいホーン
アンテナ等のホーンアンテナに適用しても有効である。
また、金属凸部の厚みＤ（ｘ）は、第１図では半径Ｒ
（ｘ）との比が常に一定の場合を述べたがｘの変化に対
しそれらの比が常に一定である必要はないことは明らか
であり途中でその比が変ってもよい。また、金属凸部の
形などは直交電界の位相差が90゜になるように選べばよ
いのであるから第１図の形状に限定されないことは動作
原理から明らかである。
に開口に向って徐々に異なる曲率で開くホーンアンテナ
や断面が折線状に開くホーンアンテナ或は角すいホーン
アンテナ等のホーンアンテナに適用しても有効である。
また、金属凸部の厚みＤ（ｘ）は、第１図では半径Ｒ
（ｘ）との比が常に一定の場合を述べたがｘの変化に対
しそれらの比が常に一定である必要はないことは明らか
であり途中でその比が変ってもよい。また、金属凸部の
形などは直交電界の位相差が90゜になるように選べばよ
いのであるから第１図の形状に限定されないことは動作
原理から明らかである。
第８図から第12図はこのような本発明の実施例を示すも
のであり、前記実施例と同一部分には同一番号が付して
ある。
のであり、前記実施例と同一部分には同一番号が付して
ある。
第８図では、ホーンアンテナ先端を折り曲げて開いてあ
るので、そのまま延長する場合よりも軸長が短くなる。
第９図は徐々にホーンを開いてある場合であり、広帯域
化に有効である。第10図は導体凸部の形状をＤ（ｘ）/R
（ｘ）が一定でない形に構成した例である。第11図は、
更に、導体凸部を板状のもので構成した例を示すもので
ある。第12図は、方形ホーンアンテナに本発明を適用し
た例である。第12図では導体凸部30,31を板状の構成に
した場合を示した。第８図乃至第12図に示したいずれの
円偏波一次放射器も、ホーンアンテナの開口端の近傍を
除いてホーンアンテナの内壁に導体凸部30,31を別体又
は、一体的に設けているので、軸対称性の良い指向特性
を得ることができる。
るので、そのまま延長する場合よりも軸長が短くなる。
第９図は徐々にホーンを開いてある場合であり、広帯域
化に有効である。第10図は導体凸部の形状をＤ（ｘ）/R
（ｘ）が一定でない形に構成した例である。第11図は、
更に、導体凸部を板状のもので構成した例を示すもので
ある。第12図は、方形ホーンアンテナに本発明を適用し
た例である。第12図では導体凸部30,31を板状の構成に
した場合を示した。第８図乃至第12図に示したいずれの
円偏波一次放射器も、ホーンアンテナの開口端の近傍を
除いてホーンアンテナの内壁に導体凸部30,31を別体又
は、一体的に設けているので、軸対称性の良い指向特性
を得ることができる。
第１図は、本発明の円偏波一次放射器の基本原理を説明
する図、第２図は本発明の原理にもとづき実際に試作し
た円偏波一次放射器の実施例を示す図、第３図および第
４図は第２図の試作品の測定結果を示す図、第５図は従
来技術による円偏波一次放射器を示す図、第６図は厚み
Ｄを変えたときの位相差を示す図、第７図は半径Ｒを変
えたときの位相差を示す図、第８図乃至第12図はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示す図である。 １……ホーンアンテナ、50……給電端、 Ｅ……入射電界、E1,E2……直交成分の電界、 30,31……導体凸部、40,41……導体凸部の表面。
する図、第２図は本発明の原理にもとづき実際に試作し
た円偏波一次放射器の実施例を示す図、第３図および第
４図は第２図の試作品の測定結果を示す図、第５図は従
来技術による円偏波一次放射器を示す図、第６図は厚み
Ｄを変えたときの位相差を示す図、第７図は半径Ｒを変
えたときの位相差を示す図、第８図乃至第12図はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示す図である。 １……ホーンアンテナ、50……給電端、 Ｅ……入射電界、E1,E2……直交成分の電界、 30,31……導体凸部、40,41……導体凸部の表面。
Claims (6)
- 【請求項１】直線偏波を円偏波に変換するためにホーン
アンテナの開口端近傍を除く前記ホーンアンテナの内壁
の少なくとも一部分を、前記直線偏波の直交電界成分の
内の一方の電界成分の方向に相対向して突出させた構成
にしたことを特徴とする円偏波一次放射器。 - 【請求項２】突出させた構成は、導体を前記ホーンアン
テナの内壁に付加してなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の円偏波一次放射器。 - 【請求項３】導体は前記ホーンアンテナと一体に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
円偏波一次放射器。 - 【請求項４】導体は前記ホーンアンテナの給電端におい
て同相で直交する入射電界が、前記開口端では90゜を基
準として許容される位相差を有するようその長さ及び厚
さが設定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の円偏波一次放射器。 - 【請求項５】導体はその厚さと前記ホーンアンテナの半
径との比が一定となるように設定されていることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の円偏波一次放射器。 - 【請求項６】導体は前記ホーンアンテナの開口端の方向
に沿ってテーパ状に形成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載の円偏波一次放射器。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60000809A JPH0682970B2 (ja) | 1985-01-09 | 1985-01-09 | 円偏波一次放射器 |
| US06/815,041 US4686537A (en) | 1985-01-09 | 1985-12-31 | Primary radiator for circularly polarized wave |
| CA000499181A CA1252883A (en) | 1985-01-09 | 1986-01-08 | Primary radiator for circularly polarized wave |
| KR1019860000084A KR900000327B1 (ko) | 1985-01-09 | 1986-01-09 | 원편파 1차 방사기(圓偏波一次放射器) |
| DE8686100230T DE3688086T2 (de) | 1985-01-09 | 1986-01-09 | Trichterstrahler fuer zirkular polarisierte wellen. |
| EP86100230A EP0187671B1 (en) | 1985-01-09 | 1986-01-09 | Primary radiator for circularly polarized wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60000809A JPH0682970B2 (ja) | 1985-01-09 | 1985-01-09 | 円偏波一次放射器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161003A JPS61161003A (ja) | 1986-07-21 |
| JPH0682970B2 true JPH0682970B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=11484008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60000809A Expired - Lifetime JPH0682970B2 (ja) | 1985-01-09 | 1985-01-09 | 円偏波一次放射器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4686537A (ja) |
| EP (1) | EP0187671B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0682970B2 (ja) |
| KR (1) | KR900000327B1 (ja) |
| CA (1) | CA1252883A (ja) |
| DE (1) | DE3688086T2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220403A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Kiyohiko Ito | スロツト給電アレイアンテナ |
| JPS6468003A (en) * | 1987-09-09 | 1989-03-14 | Uniden Kk | Electromagnetic horn and parabolic antenna unit using this horn |
| US5086301A (en) * | 1990-01-10 | 1992-02-04 | Intelsat | Polarization converter application for accessing linearly polarized satellites with single- or dual-circularly polarized earth station antennas |
| JP2945839B2 (ja) * | 1994-09-12 | 1999-09-06 | 松下電器産業株式会社 | 円一直線偏波変換器とその製造方法 |
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