JP2011220860A - Obstacle detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、障害物検出装置に関し、より特定的には、車両に搭載される障害物検出装置に関する。 The present invention relates to an obstacle detection device, and more particularly to an obstacle detection device mounted on a vehicle.
従来、車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置が開発されている。このような障害物検出装置は、例えば、駐車場内に存在する他車両を障害物として検知することによって、駐車スペースの検出や駐車操作案内等の支援を行う駐車支援システムの一部として用いられている。 Conventionally, an obstacle detection device that detects obstacles around a vehicle has been developed. Such an obstacle detection device is used, for example, as a part of a parking support system that detects a parking space, supports parking operation guidance, and the like by detecting another vehicle present in the parking lot as an obstacle. Yes.
上記のような障害物検出装置の一例が、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示される車両周囲監視システムは、パルス波を送信し、当該パルス波が障害物に反射して成るエコー反射波を、車両の異なる位置に配置された複数のセンサによって受信する。そして、当該車両周囲監視システムは、各センサで受信したエコーの受信時間差に基づいて、当該障害物の存在方向を算出する。
An example of the obstacle detection apparatus as described above is disclosed in
しかしながら、上記特許文献1に開示されるような従来の障害物検出装置では、障害物の存在方向を検出するために、障害物からの反射波を受信するセンサ(アンテナ素子)を車両に複数個搭載する必要があっため、当該装置(システム)を構築するために高いコストが必要となってしまう問題があった。また、複数のセンサやアンテナ素子を車両に搭載するために、装置が大型化したり、当該装置を搭載する車両の総重量が重くなったりする等の問題があった。
However, in the conventional obstacle detection device as disclosed in
本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、低コストで障害物の存在方向を検出可能とする障害物検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an obstacle detection apparatus that can detect the presence direction of an obstacle at low cost.
上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明は、車両に搭載され、当該車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置であって、車両の周辺に検出波を照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの距離を検出する距離検出手段と時刻t1において距離検出手段から取得した障害物までの距離を第1の距離とし、時刻t1から所定時間経過後の時刻t2おいて距離検出手段から取得した障害物までの距離を第2の距離として、当該第1の距離および当該第2の距離の差分値に基づいて当該障害物の存在方向を算出する方向算出手段とを備える障害物検出装置である。 In order to solve the above problems, the present application adopts the following configuration. That is, the first invention is an obstacle detection device that is mounted on a vehicle and detects obstacles around the vehicle, irradiates a detection wave around the vehicle, and detects obstacles around the vehicle. The distance detection means for detecting the distance to the obstacle based on the reflected wave reflected and the distance to the obstacle acquired from the distance detection means at the time t1 are defined as a first distance, and a predetermined time has elapsed from the time t1. Direction calculation for calculating the presence direction of the obstacle based on the difference value between the first distance and the second distance, with the distance to the obstacle acquired from the distance detection means at time t2 as the second distance And an obstacle detection device.
第2の発明は、第1の発明において、時刻t1の時点から時刻t2までの間の車両の移動距離を算出する移動距離算出手段をさらに備え、方向算出手段は、第1距離および第2距離の差分値と、移動距離とに基づいて障害物の存在方向を算出することを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, the vehicle further includes a movement distance calculating means for calculating a moving distance of the vehicle between the time t1 and the time t2, and the direction calculating means includes the first distance and the second distance. The direction in which the obstacle exists is calculated based on the difference value and the movement distance.
第3の発明は、第1の発明において、車両が予め定められた移動距離を移動したか否か判定する移動判定手段をさらに備え、第2距離検出手段は、時刻t1の時点から車両が予め定められた移動距離だけ移動した時点を時刻t2として、当該時点における車両から障害物までの第2距離を検出し、方向算出手段は、第1距離および第2距離の差分値と、移動距離とに基づいて障害物の存在方向を算出することを特徴とする。 According to a third aspect, in the first aspect, the vehicle further includes movement determination means for determining whether or not the vehicle has moved a predetermined movement distance, and the second distance detection means is configured to detect the vehicle in advance from time t1. A time point when the vehicle has moved by a predetermined moving distance is set as time t2, a second distance from the vehicle to the obstacle at the time point is detected, and the direction calculation means calculates the difference value between the first distance and the second distance, the moving distance, Based on the above, the direction of the obstacle is calculated.
第4の発明は、第2乃至3の何れか1つの発明において、方向算出手段は、第1距離および第2距離の差分値をΔL、移動距離をdとした場合、下記式(a)に基づいて障害物の存在方向θを算出することを特徴とする。
θ=sin-1(ΔL/d)…(a)
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the second to third aspects, when the direction calculation means sets the difference value between the first distance and the second distance to ΔL and the movement distance to d, the following formula (a) Based on this, the direction θ of the obstacle is calculated.
θ = sin −1 (ΔL / d) (a)
第5の発明は、第1乃至4の何れか1つの発明において、距離検出手段は、パルス方式のシングルビーム型レーダー装置であることを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the distance detecting means is a pulse-type single beam radar device.
第1の発明によれば、距離検出手段として、例えば、障害物までの距離情報のみを検出可能な単一のレーダー装置を用いて、障害物の存在方向を算出することができる。したがって、障害物の存在方向を検出するために、アレーアンテナ等を搭載する高価なレーダー装置を用いる必要がない。また、レーダー装置を複数個、車両に搭載する必要がない。すなわち、第1の発明によれば、低コストで障害物の存在方向を検出することができる。また、第1の発明によれば、従来装置に比べ少ないハードウェアで従来装置と同様の機能を得ることができるため、装置の小型化、および軽量化が可能である。 According to the first invention, as the distance detecting means, for example, a single radar device capable of detecting only distance information to the obstacle can be used to calculate the direction in which the obstacle exists. Therefore, it is not necessary to use an expensive radar device equipped with an array antenna or the like in order to detect the direction in which the obstacle exists. Further, it is not necessary to mount a plurality of radar devices on the vehicle. That is, according to the first aspect, the direction of the obstacle can be detected at a low cost. In addition, according to the first invention, the same function as that of the conventional apparatus can be obtained with less hardware than the conventional apparatus, so that the apparatus can be reduced in size and weight.
第2の発明によれば、比較的少ないパラメータで障害物の存在方向を算出することができる。また、所定時間が経過する毎に障害物の位置を検出することができる。 According to the second invention, it is possible to calculate the direction in which an obstacle exists with relatively few parameters. Further, the position of the obstacle can be detected every time a predetermined time elapses.
第3の発明によれば、比較的少ないパラメータで障害物の存在方向を算出することができる。また、車両が所定の移動距離を移動する毎に障害物の位置を検出することができる。 According to the third aspect, it is possible to calculate the direction in which the obstacle exists with relatively few parameters. Further, the position of the obstacle can be detected every time the vehicle moves a predetermined moving distance.
第4の発明によれば、簡単な演算処理で、すなわち比較的少ない処理量で障害物の存在方向を算出することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to calculate the direction in which an obstacle exists with a simple calculation process, that is, with a relatively small amount of processing.
第5の発明によれば、安価且つ簡単な構成のレーダー装置を用いて本発明に係る障害物検出装置を構成することができる。また、パルス方式のレーダー装置を用いることによって、周波数変調方式のレーダー装置を用いた場合に比べ、比較的高い精度で障害物までの距離を検出することが可能であるため、最終的に算出される障害物の存在方向も高い精度で算出することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the obstacle detection device according to the present invention can be configured using a radar device having a low-cost and simple configuration. In addition, by using a pulse type radar device, it is possible to detect the distance to the obstacle with relatively high accuracy compared to the case of using a frequency modulation type radar device. The direction in which the obstacle exists can be calculated with high accuracy.
以下、本発明の実施形態に係る障害物検出装置1について説明する。障害物検出装置1は、自車両100に搭載され、当該自車両100の周囲の障害物を検出する装置である。先ず、図1を参照して障害物検出装置1の構成について説明する。なお、図1は、障害物検出装置1の構成を示すブロック図の一例である。図1に示すように、障害物検出装置1は、レーダー装置10、およびECU20を備える。また、自車両100は、車速センサ30および駐車支援装置40を備える。車速センサ30および駐車支援装置40は、各々ECU20と電気的に接続される。
Hereinafter, the
レーダー装置10は、自車両100の周囲の障害物までの距離を検出する装置である。レーダー装置10は、例えば、電磁波や、超音波等の検出波信号を送受信するアンテナ素子11を少なくとも1つ備える。そして、レーダー装置10は、自車両100の周囲に照射した検出波信号の反射波情報に基づいて自車両100から障害物までの距離を検出する。以下、レーダー装置10が、現時点において検出した障害物までの距離を検出距離L(n)と呼称する。なお、検出距離L(n)の添え字のnは、現在時刻を表し、n−1,n−2,…は各々、1サンプリング時間前、2サンプリング時間前、…の時刻を示す。すなわち、L(n)は、現時点における障害物までの距離を示し、L(n−1)は、1サンプリング前の時点において検出した検出距離を示す。レーダー装置10は、ECU20と電気的に接続され、検出距離L(n)を示すデータをECU20へ送信する。なお、レーダー装置10は、例えば、自車両100の前側方に搭載され、自車両100の側方に存在する障害物を検出するものとする。
The
なお、レーダー装置10は、典型的には、パルス方式のシングルビーム型レーダー装置である。さらに言えば、レーダー装置10は、UWB(Ultra Wide Band)パルス方式のレーダー装置であることが好ましい。また、レーダー装置10は、送受信する検出波信号を符号化(コード化)処理することが好ましい。このような符号化処理によれば、例えば、自車両100がレーダー装置10以外の他のレーダー装置を搭載している場合や、他のレーダー装置を搭載した車両が自車両100の近傍に存在する場合などにおいて、レーダー装置10が送受信する検出波信号と他のレーダー装置が送受信する検出波信号とが混信することを防ぐことができる。なお、上記レーダー装置10の具体例は一例であり、上述の機能を有する装置であれば、任意の方式のレーダー装置をレーダー装置10として用いて構わない。例えば、レーダー装置10は、電磁波信号や、レーザー等の光信号を送受信して障害物を検出するレーダー装置であっても構わない。
The
ECU20は、典型的には、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)などの情報処理装置、メモリなどの記憶装置、およびインターフェース回路などを備える制御装置である。ECU20は、レーダー装置10および車速センサ30から取得した情報に基づいて障害物の存在方向を算出する。以下、ECU20により算出された障害物の存在方向を検出方向θ(n)と呼称する。なお、検出方向θ(n)の添え字のnは、前述の検出距離L(n)と同様に現在時刻を表す。ECU20は、検出距離L(n)および検出方向θ(n)を示すデータを駐車支援装置40へ出力する。
The ECU 20 is typically a control device including an information processing device such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device such as a memory, an interface circuit, and the like. The ECU 20 calculates the presence direction of the obstacle based on information acquired from the
車速センサ30は、自車両100の走行速度Vを検出するセンサ装置である。車速センサ30は、検出した走行速度Vを示すデータをECU20へ送信する。なお、車速センサ30は、従来周知の任意の手法を用いて走行速度Vを検出して良い。
The
駐車支援装置40は、自車両100のドライバーの駐車操作を支援する装置である。駐車支援装置40は、例えば、ECU20から受信した検出距離L(n)および検出方向θ(n)に基づいて障害物の位置をマッピングする。そして、駐車支援装置40は、自車両100を駐車可能な領域を検出すると、当該位置を画像表示や音声等によりドライバーに通知する。また、駐車支援装置40は、自車両100と障害物との衝突の危険性を予測し、当該衝突の危険性が高い場合に警報を発したり、自車両100のブレーキを自動的に作動させたりする。本発明に係る障害物検出装置1によれば検出距離L(n)だけでなく検出方向θ(n)を検出することが可能であるため、駐車支援装置40において、自車両100と障害物との位置関係を正確に把握し、ドライバーの駐車操作を適切に支援することができる。
The
次いで、図2を参照して、ECU20が実行する処理について説明する。図2は、ECU20が実行する処理の詳細を示すフローチャートの一例である。ECU20は、例えば、自車両100のIG電源がオン状態に設定された場合に、図2のフローチャートの処理を開始する。ECU20は、図2のフローチャートの処理を開始すると、先ず、ステップS1の処理を実行する。
Next, a process executed by the
ステップS1において、ECU20は、現時点の障害物までの検出距離L(n)を取得する。具体的には、ECU20は、レーダー装置10から検出距離L(n)を示すデータを取得し、現在の時刻と当該データを対応付けて記憶装置に記憶する。なお、詳細は後述するが、ECU20は、サンプリング時間τが経過する毎に本ステップS1の処理を実行し、検出距離L(n)を取得する。ECU20は、ステップS1の処理を完了すると、処理をステップS2へ進める。
In step S1, the
ステップS2において、ECU20は、自車両100の移動距離dを算出する。具体的には、ECU20は、前回検出距離L(n−1)を取得した時点(以下、時刻T(n−1)とする)から、現時点(以下、時刻T(n)とする)までの間に自車両100が移動した移動距離dを算出する。ECU20は、例えば、車速センサ30から走行速度Vを取得し下記式(1)に基づいて移動距離dを算出する。
d=V×τ …(1)
なお、上記移動距離dの算出方法は一例であり、ECU20は従来周知の任意の手法を用いて移動距離dを算出して構わない。例えば、走行速度Vが時間的に変化している場合には、ECU20は、走行速度Vを時間積分して移動距離dを算出しても構わない。また、自車両100が移動距離dを検出するエンコーダ等のセンサを搭載している場合には、ECU20は当該センサの出力値に基づいて移動距離dを取得しても構わない。ステップS2の処理を完了すると、ECU20は、処理をステップS3へ進める。
In step S <b> 2, the
d = V × τ (1)
The method for calculating the movement distance d is an example, and the
ステップS3において、ECU20は、前回の検出距離L(n−1)および現時点の検出距離L(n)に基づいて検出物方向θを算出する。具体的には、先ず、ECU20は、記憶装置に記憶した前回の検出距離L(n−1)、および検出距離L(n)の差分値ΔLを下記式(2)に基づいて算出する。
ΔL=L(n−1)−L(n) …(2)
In step S3, the
ΔL = L (n−1) −L (n) (2)
次いで、ECU20は、差分値ΔLに基づいて検出方向θ(n)を算出する。以下、具体的に、図3および図4に示すように自車両100が、他車両200を障害物として検出する場合を例に説明する。なお、図3は、障害物検出装置1が障害物を検出する様子を示す図である。また、図4は、図3に示すアンテナ素子11の近傍の拡大図である。図3に示すように、ECU20は、過去時点T(n−1)において検出距離L(n−1)を検出した後、現時点T(n)において検出距離L(n)を検出する。この際、過去時点T(n−1)から現時点T(n)の間に自車両100が移動距離dだけ移動していることから、図4に示すように検出波信号を送受信するアンテナ素子11も同様に移動距離dだけ移動している。ここで、検出距離L(n−1)および検出距離L(n)に対して、移動距離dは充分に小さいため、検出距離L(n−1)を検出する際に送受信された検出波信号の伝搬経路と、検出距離L(n)を検出する際に送受信された検出波信号の伝搬経路は、互いに略並行であると見なすことができる。したがって、検出方向θ(n−1)および検出方向θ(n)が略同値であるものとすると、検出方向θ(n)は、検出距離の差分値ΔLおよび移動距離dを用いて下記式(3)によって表すことができる。
sinθ(n-1)≒sinθ(n)=ΔL/d …(3)
そして上式(3)を変形すると下式(4)として表すことができる。したがって、ECU20は、差分値ΔL、移動距離dおよび下記式(4)に基づいて検出方向θ(n)を算出する。
θ=sin-1(ΔL/d) …(4)
なお、検出方向θ(n)は、障害物と自車両100とを結ぶ軸線と、自車両100の左右方向を示す軸線とが成す水平面上において成す角度により表される。ECU20は、検出方向θ(n)を算出すると、検出方向θ(n)および検出距離L(n)を示すデータを駐車支援装置40へ送信する。ECU20は、ステップS3の処理を完了すると、処理をステップS4へ進める。
Next, the
sinθ (n−1) ≈sinθ (n) = ΔL / d (3)
When the above equation (3) is transformed, it can be expressed as the following equation (4). Therefore, the
θ = sin −1 (ΔL / d) (4)
The detection direction θ (n) is represented by an angle formed on a horizontal plane formed by an axis connecting the obstacle and the
上記ステップS3の処理によれば、ECU20は、異なる時点に異なる地点で検出した障害物までの距離に基づいて、実質的に複数のアンテナ素子を有するレーダー装置と同様にして障害物の存在方向を算出することができる。この際、ECU20は、合成開口レーダーのように複雑な処理を行うことなく、簡単な処理で検出方向θ(n)を算出することができる。より詳細には、位相や周波数情報を用いた一般的な合成開口レーダーでは、アンテナ間隔をレーダー装置が照射する検出波信号の波長以下とする必要がある。一方、本発明に係るECU20は、障害物までの検出距離L(n)を用いて検出方向θ(n)を算出するため、移動距離dについて検出波信号の波長等の制約を受けることなく検出方向θ(n)を算出することができる。
According to the process of step S3, the
ステップS4において、ECU20は、サンプリング時間τが経過したか否か判定する。具体的には、ECU20は、ステップS3の処理を完了した時点からの経過時間Δtを計測する。そして、ECU20は、経過時間Δtがサンプリング時間τ以上となったか否かを判定する。ECU20は、経過時間Δtがサンプリング時間τ以上となった場合、サンプリング時間τが経過したと判定し、処理をステップS5へ進める。一方、ECU20は、経過時間Δtがサンプリング時間τ未満である場合、サンプリング時間τが未だ経過していないと判定し、ステップS4の処理を繰り返し、サンプリング時間τが経過するまで待機する。
In step S4, the
ステップS5において、ECU20は、自車両100のIG電源がオフ状態に設定されたか否か判定する。ECU20は、自車両100のIG電源がオフ状態に設定された場合、図2のフローチャートの処理を完了する。一方、ECU20は、自車両100のIG電源がオン状態に維持されている場合、処理をステップS1へ戻し、上述各ステップの処理を繰り返し実行する。
In step S5, ECU20 determines whether the IG power supply of the
上述のECU20の処理によれば、サンプリング時間τが経過する毎に検出距離L(n)の取得、および検出方向θ(n)の算出が行われる。
According to the processing of the
以上に示した通り、本発明に係る障害物検出装置1によれば、低コストで障害物の存在方向を検出することができる。具体的には、本発明に係る障害物検出装置1は、障害物までの距離情報のみを検出可能な単一のレーダー装置10により構成することが可能である。したがって、障害物の存在方向を検出するために、アレーアンテナ等を搭載する高価なレーダー装置を用いる必要がない。また、レーダー装置を複数個、自車両100に搭載する必要がない。そのため、低コストで障害物の位置を検出することが可能である。また、少ないハードウェアで従来の装置と同様の機能を実現可能であるため、従来装置に比べ自車両100の重量を軽減する効果も得ることができる。
As described above, according to the
なお、上記実施形態では、サンプリング時間τが経過する毎にECU20が検出距離L(n)の取得、および検出方向θ(n)の算出を行う例について説明したが、ECU20は、自車両100が所定の距離間隔dthだけ移動する毎に検出距離L(n)の取得、および検出方向θ(n)の算出を行っても構わない。このような処理を行う場合、例えば、ECU20は、ステップS4において、ステップS3の処理を完了した時点からの経過時間Δtと走行速度Vに基づいて移動距離dを算出し、移動距離dが距離間隔dth以上となるまで待機する。そして、ECU20は、移動距離dが距離間隔dth以上となった時点において、上述ステップS1およびステップS3の処理を実行する。
In the above embodiment, an example in which the
また、上記実施形態では、障害物検出装置1が車両に搭載される例について説明したが、障害物検出装置1は他の任意の移動体に搭載するよう適用しても構わない。例えば、障害物検出装置1は、航空機や、船舶、建設用機材、搬送用機材等の移動体に搭載しても構わない。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the example in which the
また、上記実施形態では、障害物検出装置1が水平方向に移動する車両に搭載され、障害物の水平方向の位置を検出する例について説明したが、本発明に係る障害物検出装置1は、垂直方向へ移動する移動体に搭載し、障害物の垂直方向の位置を検出するよう適用しても構わない。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、障害物までの距離のみを検出可能なレーダー装置をレーダー装置10として用いる場合を例に説明したが、障害物までの距離および障害物の垂直方向の存在方向を検出可能なレーダー装置をレーダー装置10として用いても構わない。このようなレーダー装置によって本発明に係る障害物検出装置を構成した場合、垂直方向および水平方向の各々について障害物の存在方向を検出することができるため、障害物の3次元的な位置情報を検出することが可能である。
In the above-described embodiment, the case where a radar apparatus capable of detecting only the distance to the obstacle is used as the
本発明に係る障害物検出装置は、低コストで障害物の存在方向を検出可能な障害物検出装置などとして有用である。 The obstacle detection apparatus according to the present invention is useful as an obstacle detection apparatus capable of detecting the direction of the obstacle at low cost.
1 障害物検出装置
10 レーダー装置
11 アンテナ素子
20 ECU
30 車速センサ
40 駐車支援装置
100 自車両
200 他車両
DESCRIPTION OF
30
Claims (6)
前記車両の周辺に検出波を照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの距離を検出する距離検出手段と
時刻t1において前記距離検出手段から取得した前記障害物までの距離を第1の距離とし、時刻t1から所定時間経過後の時刻t2おいて前記距離検出手段から取得した前記障害物までの距離を第2の距離として、当該第1の距離および当該第2の距離の差分値に基づいて当該障害物の存在方向を算出する方向算出手段とを備える、障害物検出装置。 An obstacle detection device that is mounted on a vehicle and detects obstacles around the vehicle,
A distance detecting means for irradiating a detection wave around the vehicle and detecting a distance to the obstacle based on a reflected wave reflected from the obstacle existing around the vehicle; from the distance detecting means at time t1 The first distance is the distance to the obstacle acquired, and the second distance is the distance to the obstacle acquired from the distance detection means at time t2 after a predetermined time has elapsed from time t1. An obstacle detection device comprising: a direction calculation unit that calculates the presence direction of the obstacle based on a difference value between the distance and the second distance.
前記方向算出手段は、前記第1距離および前記第2距離の差分値と、前記移動距離とに基づいて前記障害物の存在方向を算出することを特徴とする、請求項1に記載の障害物検出装置。 A moving distance calculating means for calculating a moving distance of the vehicle between the time t1 and the time t2,
2. The obstacle according to claim 1, wherein the direction calculation unit calculates the presence direction of the obstacle based on a difference value between the first distance and the second distance and the movement distance. Detection device.
前記第2距離検出手段は、時刻t1の時点から前記車両が予め定められた移動距離だけ移動した時点を時刻t2として、当該時点における前記車両から前記障害物までの第2距離を検出し、
前記方向算出手段は、前記第1距離および前記第2距離の差分値と、前記移動距離とに基づいて前記障害物の存在方向を算出することを特徴とする、請求項1に記載のレーダー装置。 Movement determining means for determining whether or not the vehicle has moved a predetermined movement distance;
The second distance detection means detects a second distance from the vehicle to the obstacle at the time point as a time point t2 when the vehicle has moved a predetermined movement distance from the time point t1;
The radar apparatus according to claim 1, wherein the direction calculation unit calculates the presence direction of the obstacle based on a difference value between the first distance and the second distance and the movement distance. .
θ=sin-1(ΔL/d) …(a) When the difference value between the first distance and the second distance is ΔL and the movement distance is d, the direction calculation means calculates the obstacle existence direction θ based on the following equation (a). The obstacle detection device according to any one of claims 2 to 3, wherein the obstacle detection device is characterized.
θ = sin −1 (ΔL / d) (a)
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2010
- 2010-04-09 JP JP2010090818A patent/JP2011220860A/en active Pending
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