JP2001119993A - モータ制御方法とモータ制御装置 - Google Patents
モータ制御方法とモータ制御装置Info
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Abstract
能で省エネルギーを実現するモータ制御方法とモータ制
御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のモータ制御方法は、定格出力で
連続運転できる連続定格特性とこの定格出力以上で決め
られた時間内運転できる短時間定格特性とを有するモー
タを制御するに際し、前記モータに与えられる負荷量が
前記短時間定格の範囲内であるものかどうかを事前に判
定し、前記負荷量が前記短時間定格の範囲外である場合
にはこの負荷量を前記短時間定格の範囲内に調整しこの
調整済みの負荷量で前記モータを駆動させるよう制御す
るものである。
Description
転できる連続定格特性とこの定格出力以上で決められた
時間内運転できる短時間定格特性とを有するモータを制
御するモータ制御方法とモータ制御装置に関するもので
ある。
連続運転できる連続定格特性とこの定格出力以上で決め
られた時間内運転できる短時間定格特性との2種類持つ
モータを利用する機構系が用いられている。ここで、こ
の電子部品実装機において、前記モータを利用した機構
系としての部品装着機構部を一例として説明する。この
電子部品実装機の部品装着機構部は、図4に示すように
構成されている。
に等間隔に複数の装着ヘッド2が昇降可能に配設され、
各装着ヘッド2の先端に電子部品9を吸着する部品保持
部である吸着ノズル3が設けられている。この回転テー
ブル1の上側には各吸着ノズル3に対する真空回路のオ
ンオフ切り替えを行うバルブ4が配設されている。又、
複数の部品供給手段6が配置されてその中の所望の電子
部品9を吸着ノズル3による部品吸着位置に供給する部
品供給部5が設けられている。
7はXYテーブル8に固定され、このXYテーブル8に
て、回路基板7の上の所定の電子部品装着位置を吸着ノ
ズル3による部品装着位置に対応させるようにしてい
る。なお、装着ヘッドモータ10は、装着ヘッド2を駆
動させるモータであり、部品供給モータ11は、部品供
給部5を駆動させるモータであり、基板Xモータ12
は、XYテーブル8をX軸方向に駆動させるモータであ
り、基板Yモータ13は、XYテーブル8をY軸方向に
駆動させるモータである。
動作を行うには、実装の1サイクル毎にXYテーブル
8、部品供給部5の移動を行い、装着ヘッド2が所定の
位置で部品を吸着、装着できるよう動作を行う必要があ
る。また、XYテーブル8や部品供給部5などを移動さ
せるモータ10,11,12,13は、コントローラよ
り送られてくる速度,加速度,移動量に従い動作を行っ
ていた。その為、加速度,移動距離,移動を行う間隔等
によりモータにかかる負荷は変化するが、モータの選定
に当たっては、最大負荷の動作モードにて連続動作を行
った場合にも、モータの連続定格出力を超えないモータ
の選定を行うことにより、モータ性能の定格内で使用し
ていた。
機の一般的な動作としては、短い移動から長い移動まで
様々あり、最大の負荷で移動する場合は非常に限られて
いる。さらに、実際の使用上では、最大負荷の移動量を
連続させることは、動きとしては可能だが生産効率が向
上しない為、行うことはほとんどない。例えば、図4の
部品供給部5を駆動するモータ11に最大負荷がかかる
動作は、部品実装動作1サイクル当りに必ず隣の部品供
給手段6を部品吸着位置まで動かす動作である。しかし
実際の電子部品装着機の動作としては、1つの回路基板
7に同じ部品を1つのみしか実装しないものはほとんど
なく、5サイクル〜20サイクルに1回の間隔で、違う
種類の部品を実装する為、部品供給部5を駆動するモー
タ11をその間隔で動作させる。このように、このモー
タ11に最大負荷がかかる動作が連続することはほとん
ど無い。
る場合が無く実際の使用上では現状より小型のモータで
十分であるにも関わらず、最大負荷の移動量で連続させ
て動作させる可能性はゼロではなく、仮に動作を行った
場合にはモータの使用スペックを超えてしまいマシンが
停止する等のトラブルが発生する可能性があるので、モ
ータの選定には最大負荷が連続する場合においても連続
定格出力を超えないようなモータを選定する必要があっ
た。このように必要以上に大きなモータは、モータ自身
のロータイナーシャが増大し省エネルギーの観点で問題
がある。
可能で省エネルギーを実現するモータ制御方法とモータ
制御装置を提供することを目的とする。
は、定格出力で連続運転できる連続定格特性とこの定格
出力以上で決められた時間内運転できる短時間定格特性
とを有するモータを制御するに際し、前記モータに与え
られる負荷量が前記短時間定格の範囲内であるものかど
うかを事前に判定し、前記負荷量が前記短時間定格の範
囲外である場合にはこの負荷量を前記短時間定格の範囲
内に調整しこの調整済みの負荷量で前記モータを駆動さ
せるよう制御するものである。
に利用でき省エネルギーを実現するモータ制御方法を得
ることができる。
は、定格出力で連続運転できる連続定格特性とこの定格
出力以上で決められた時間内運転できる短時間定格特性
とを有するモータを制御するに際し、前記モータに与え
られる負荷量が前記短時間定格の範囲内であるものかど
うかを事前に判定し、前記負荷量が前記短時間定格の範
囲外である場合にはこの負荷量を前記短時間定格の範囲
内に調整しこの調整済みの負荷量で前記モータを駆動さ
せるよう制御するモータ制御方法としたものであり、短
時間定格の範囲外の負荷量をモータに与えることを無く
すことができ、モータの出力特性を最大に利用でき省エ
ネルギーを実現するモータ制御方法を得ることができ
る。
に与えられる負荷量が短時間定格の範囲外である場合に
は、モータの速度と加速度の少なくとも一方を降下させ
てその負荷量を前記短時間定格の範囲内になるように調
整する請求項1記載のモータ制御方法としたものであ
り、モータに与えられる負荷量を低減することができ
る。
に与えられる負荷量を、このモータを動作させる動作
量,加速度,最高速度、このモータが動作を行わせる被
対象物の質量に基づいて算出し、この算出した前記負荷
量が短時間定格の範囲外である場合には前記最高速度と
加速度の少なくとも一方を降下させてその負荷量を事前
に調整する請求項1記載のモータ制御方法としたもので
あり、モータにかかるトルクを測定するトルク検出セン
サなどを用いること無く前記モータに与えられる負荷量
を算出することができ、この負荷量を事前に調整するこ
とができる。
を動作させる動作量,加速度,最高速度と測定したモー
タ負荷とを対応させた数値テーブルを用いて、モータに
指示される前記動作量,加速度,最高速度からそれに対
応する負荷量を求め、この求めた負荷量が短時間定格の
範囲外である場合には前記数値テーブルを用いてこの負
荷量が短時間定格の範囲内となるよう事前に前記最高速
度と加速度の少なくとも一方を降下させて調整する請求
項1記載のモータ制御方法としたものであり、モータに
与えられる負荷量の判定並びにその調整を迅速に容易に
行うことができる。
に与えられる負荷量が短時間定格の範囲外である場合に
は、その負荷量が前記短時間定格の範囲内になるまでモ
ータの速度と加速度の少なくとも一方を段階的に降下さ
せて調整する請求項1記載のモータ制御方法としたもの
であり、モータに与えられる負荷量をスムーズに低減す
ることができる。
に与えられる負荷量が短時間定格の範囲外である場合に
は、その負荷量が前記短時間定格の範囲内になるまでモ
ータの速度と加速度の少なくとも一方の低減をある決め
られた割合で降下させて調整する請求項1記載のモータ
制御方法としたものであり、モータに与えられる負荷量
をスムーズに低減することができる。
力で連続運転できる連続定格特性とこの定格出力以上で
決められた時間内運転できる短時間定格特性とを有する
モータを制御するモータ制御装置において、前記モータ
に与えられる負荷量が前記短時間定格の範囲内であるも
のかどうかを事前に判定する判定手段と、前記判定手段
で前記短時間定格の範囲外と判定した負荷量を前記短時
間定格の範囲内に調整しこの調整済みの負荷量で前記モ
ータを駆動させるよう制御する制御手段とを設けたモー
タ制御装置としたものであり、前記請求項1に記載のモ
ータ制御方法を実現できる。
段を、モータに与えられる負荷量の短時間定格の時間に
おける平均負荷を算出し、算出した平均負荷が短時間定
格の範囲内であるものかどうかを判定するよう構成し、
制御手段を、判定結果に基づきモータの速度と加速度の
少なくとも一方を降下させて前記平均負荷を短時間定格
の範囲内に調整するよう構成した請求項7記載のモータ
制御装置としたものであり、モータの速度と加速度の少
なくとも一方を降下させることで具体的に負荷量を低減
する構成を実現することができる。
御装置を具体的な実施の形態に基づいて説明する。なお
ここでは、連続定格特性と短時間定格特性とを有し電子
部品実装機で使用されるモータを制御するモータ制御装
置を例に挙げて説明するものとする。 (実施の形態)図1に示した本発明の実施の形態のモー
タ制御装置20は、定格出力で連続運転できる連続定格
特性とこの定格出力以上で決められた時間内運転できる
短時間定格特性とを有するモータを制御するモータ制御
装置であって、前記モータに与えられる負荷量が前記短
時間定格の範囲内であるものかどうかを事前に判定する
判定手段21と、この判定手段21で前記短時間定格の
範囲外と判定した負荷量を前記短時間定格の範囲内に調
整しこの調整済みの負荷量で前記モータを駆動させるよ
う制御する制御手段22とを設けたものである。
量の短時間定格の時間における平均負荷を算出し、算出
した平均負荷が短時間定格の範囲内であるものかどうか
を判定するよう構成されており、制御手段22は、判定
手段21からの判定結果に基づいてモータの速度と加速
度の少なくとも一方を降下させて前記平均負荷を短時間
定格の範囲内に調整するよう構成されている。
は、例えば、モータ制御装置20が設けられている。こ
のモータ制御装置20には、判定手段21と制御手段2
2とが内部機能として設けられており、このモータ制御
装置20は、図2に示すフローチャートに従って動作す
るよう構成されており、自動的に、部品装着プログラム
22に従ってモータに与えられる負荷量を先読みし、こ
の負荷量がこのモータの短時間定格の範囲内となるよう
事前に調整し、対応するドライバ14〜17にこの調整
済みの負荷量を出力してこのドライバに対応するモータ
を制御している。
の指示に基づいて装着ヘッドモータ10を駆動させる。
ドライバ15は、モータ制御装置20からの指示に基づ
いて部品供給モータ11を駆動させる。ドライバ16
は、モータ制御装置20からの指示に基づいて基板Xモ
ータ12を駆動させる。ドライバ17は、モータ制御装
置20からの指示に基づいて基板Yモータ13を駆動さ
せる。
としては、モータを駆動させるドライバ14〜17の内
部等にトルク検出センサを備えることにより、算出する
ことができる。また、モータを動作させる動作量,加速
度,最高速度と、このモータが動作を行わせる被対象物
の質量とに基づいて、モータに与えられる負荷量を算出
することもできる。この場合には、モータにかかる負荷
を測定するトルク検出センサ等は不要となる。また、モ
ータを動作させる動作量,加速度,最高速度と、実際に
測定したモータ負荷とを対応させた図3に示すような数
値テーブルを用いて、モータに指示される動作量,加速
度,最高速度からそれに対応する負荷量を求めても良
い。
御動作について、図2を用いて説明する。モータ制御装
置20のステップS1では、最初に、モータを動作させ
るプログラムである動作プログラムの何ステップ目の実
装であるのかを示すパラメータaに1を入力し(1→
a)、また平均負荷を示すパラメータPAVEの初期化を
行いPAVEに0を入力する(0→PAVE )。
a番目に動作を行う動作プログラムのモータの移動量,
加速度,速度によりa番目に行う動作のモータ平均負荷
Paと動作時間Ta を求める。モータ平均負荷を求める
方法としては、モータの移動距離と加速度,最大速度よ
り移動時間を求め、これらとモータが動作させる被対象
物の質量とよりモータ負荷を求める方法と、各加速度、
速度、移動量におけるモータ負荷を実験にて求め、数値
テーブル化したものによりモータ負荷を求める方法と、
また、モータドライバ等に取り付けたトルクセンサの値
と移動時間より求める方法のいずれかによって行う。
前記ステップS2にて算出を行ったa番目に動作を行う
モータ平均負荷Pa とモータ動作時間Ta とにより、a
番目に行う動作が終了したとき時点から、モータ短時間
定格の時間(Tshort )をさかのぼった期間の平均負荷
PAVE の算出を行う。PAVEの算出は下記の(式1)で
行い算出結果はPtmp に保管する。
らモータ短時間定格の時間(Tshort )の間さかのぼっ
た期間の平均負荷である。モータ制御装置20のステッ
プS4では、前記ステップS3にて求めたa番目に行う
動作が終了したとき時点からモータ短時間定格の時間
(Tshort )の間さかのぼった期間の平均負荷Ptmp と
モータの連続定格出力PLONGとの比較を行う。ここで、
次に示す(式2)のように、 Ptmp > PLONG ・・・・ (式2) である場合は、モータ短時間定格の時間(Tshort )に
連続定格出力PLONG以上がモータに負荷として加えられ
ることになりモータの使用可能スペックを超えてしまう
ことになるので、モータの使用可能スペックを超えてし
まうことを防ぐ為に、Ptmp >PLONGの場合は、ステッ
プS5に進む。
モータを動作させる速度と加速度の少なくとも一方を降
下させてステップS2に戻る。ここでは、加速度を降下
させるものとする。このように、再度ステップS2〜ス
テップS4の処理を、PtmpがPLONG以下になるまで繰
り返す。加速度を降下させる方法としては、加速度のセ
ットを例えば図3に示すような8つのセットを段階的に
持つ事を行えば、1つ下の加速度のセットに下げる方法
を用いることができる。図3に示すように、モータの連
続定格トルクが4(N・m)であるとすると、移動量が
20(mm)でスピード1〜スピード3である場合や移
動量が30(mm)でスピード1〜スピード2である場
合の指示が短時間定格の時間を超えてモータに与えられ
ると、短時間定格の範囲外となる負荷量、即ち、短時間
定格の時間を超えて連続定格トルク4(N・m)以上の
負荷が与えられることになるので、これらの指示に該当
する場合にはこの4(N・m)以下となるよう調整する
必要があることがわかる。そこで、移動量を20(m
m)でスピード4の指示や移動量が30(mm)でスピ
ード3の指示に変更することで負荷量を調整する。
ある一定の割合減らし、例えば加速度を1割ずつ減ら
し、再度ステップS2〜ステップS4の処理をPtmp が
PLONGとなるまで繰り返す方法を用いることができる。
前記ステップS4でPtmp がPLONG以下の場合は、モー
タ短時間定格の時間(Tshort )を超えて連続定格出力
PLONG 以上の負荷がモータに加えられることがないの
で、ステップS6に進む。
前記ステップS2〜ステップS5で調整済みの負荷量、
即ち、短時間定格の範囲内の負荷量でモータを駆動さ
せ、ステップS7に進む。モータ制御装置20のステッ
プS7では、前記ステップS6の終了後、動作プログラ
ム終了の判定を行い、終了の場合は処理の完了をし、次
の動作プログラムがある場合は、ステップS8に進む。
次の動作プログラムがあるので、Ptmp をPAVEに移す
(Ptmp →PAVE )。また、aに1を加算し、再度aに
入力をし(a+1→a)動作プログラムを1つ進ませ、
前記ステップS2より再度処理を行う。このように構成
したため、モータの短時間定格の時間を超えてモータに
連続定格出力以上の負荷が与えられる場合は、モータの
加速度を降下させてこのモータに与えられる負荷を事前
に低減し、モータの短時間定格の時間を超えてモータに
連続定格出力以上の負荷が与えられる場合を無くすこと
ができ、モータの出力特性を最大に利用できるモータ制
御方法の提供することができる。また、従来では実生産
上ほとんど使う場合が無いのにも関わらず、動作する可
能性はゼロでないのでモータの選定には最大負荷が連続
する場合においても連続定格出力を超えないようなモー
タの選定を行ってきたが、本発明では、前記従来に比べ
小型のモータを利用することができ生産性を下げること
無く省エネルギーを実現することができる。
50W(ワット)のモータを使用しており消費電流は、
1.9A(アンペア)であった。本実施の形態のモータ
制御方法を用いると、前記従来の750W(ワット)の
モータを400Wのモータに変更することができこの4
00Wのモータでの消費電流は1.8Aであった。この
省エネルギーの効果は、年間6000H(時間)の稼働
とすると、0.1(A)×200(V)×6000
(H)=120(kWH)により、年間120(kW
H)の省エネルギーが実現できる。
ステップごとにその負荷量を判定し必要に応じて調整し
てモータを駆動させているが、動作プログラムの1ステ
ップごとの負荷量の判定とその調整を全ステップにわた
って予め実施しておいてモータを駆動させても良い。こ
の実施の形態では、モータに与えられる負荷量を調整す
る機能をモータ制御装置20に設けているが、この機能
は、ドライバ、NCコントローラ、NC上位のメインコ
ントローラのどこに設けても良い。
負荷量が短時間定格の範囲内となるよう加速度のみを降
下させているが、速度のみを降下させたり、速度と加速
度の両方を降下させた場合であっても、前述と同様の効
果を有する。この実施の形態では、連続定格特性と短時
間定格特性とを有するモータを用いた電子部品実装機を
一例として説明したが、電子部品実装機以外で前記モー
タを使用する機構系を有する装置や機械などの場合であ
っても、前述と同様の効果を有する。
格出力で連続運転できる連続定格特性とこの定格出力以
上で決められた時間内運転できる短時間定格特性とを有
するモータを制御するに際し、前記モータに与えられる
負荷量が前記短時間定格の範囲内であるものかどうかを
事前に判定し、前記負荷量が前記短時間定格の範囲外で
ある場合にはこの負荷量を前記短時間定格の範囲内に調
整しこの調整済みの負荷量で前記モータを駆動させるよ
う制御することにより、短時間定格の範囲外の負荷量を
モータに与えることを無くすことができ、モータの出力
特性を最大に利用できるモータ制御方法を行うことがで
きる。また、従来では実生産上ほとんど使う場合が無い
のにも関わらず、動作する可能性はゼロでないのでモー
タの選定には最大負荷が連続する場合においても連続定
格出力を超えないようなモータの選定を行ってきたが、
本発明では、前記従来に比べ小型のモータを利用するこ
とができ生産性を下げること無く省エネルギーを実現す
ることができる。
ータに与えられる負荷量が短時間定格の範囲外である場
合には、モータの速度と加速度の少なくとも一方を降下
させてその負荷量を前記短時間定格の範囲内になるよう
に調整することにより、モータに与えられる負荷量を低
減することができる。また、前記のモータ制御方法にお
いて、モータに与えられる負荷量を、このモータを動作
させる動作量,加速度,最高速度、このモータが動作を
行わせる被対象物の質量に基づいて算出し、この算出し
た前記負荷量が短時間定格の範囲外である場合には前記
最高速度と加速度の少なくとも一方を降下させてその負
荷量を事前に調整する場合では、モータにかかるトルク
を測定するトルク検出センサなどを用いること無く前記
モータに与えられる負荷量を算出することができ、この
負荷量を事前に調整することができる。
ータを動作させる動作量,加速度,最高速度と測定した
モータ負荷とを対応させた数値テーブルを用いて、モー
タに指示される前記動作量,加速度,最高速度からそれ
に対応する負荷量を求め、この求めた負荷量が短時間定
格の範囲外である場合には前記数値テーブルを用いてこ
の負荷量が短時間定格の範囲内となるよう事前に前記最
高速度と加速度の少なくとも一方を降下させて調整する
場合では、モータに与えられる負荷量の判定並びにその
調整を迅速に容易に行うことができる。
ータに与えられる負荷量が短時間定格の範囲外である場
合には、その負荷量が前記短時間定格の範囲内になるま
でモータの速度と加速度の少なくとも一方を段階的に降
下させて調整する場合や、その負荷量が前記短時間定格
の範囲内になるまでモータの速度と加速度の少なくとも
一方の低減をある決められた割合で降下させて調整する
場合では、モータに与えられる負荷量をスムーズに低減
することができる。
与えられる負荷量がこのモータの短時間定格の範囲内で
あるものかどうかを事前に判定する判定手段と、前記判
定手段で前記短時間定格の範囲外と判定した負荷量を前
記短時間定格の範囲内に調整しこの調整済みの負荷量で
前記モータを駆動させるよう制御する制御手段とを設け
たので、本発明のモータ制御方法を実現できる。
示すブロック図
すフローチャート図
とその負荷量との対応図
外観斜視図
Claims (8)
- 【請求項1】定格出力で連続運転できる連続定格特性と
この定格出力以上で決められた時間内運転できる短時間
定格特性とを有するモータを制御するに際し、 前記モータに与えられる負荷量が前記短時間定格の範囲
内であるものかどうかを事前に判定し、 前記負荷量が前記短時間定格の範囲外である場合にはこ
の負荷量を前記短時間定格の範囲内に調整しこの調整済
みの負荷量で前記モータを駆動させるよう制御するモー
タ制御方法。 - 【請求項2】モータに与えられる負荷量が短時間定格の
範囲外である場合には、モータの速度と加速度の少なく
とも一方を降下させてその負荷量を前記短時間定格の範
囲内になるように調整する請求項1記載のモータ制御方
法。 - 【請求項3】モータに与えられる負荷量を、このモータ
を動作させる動作量,加速度,最高速度、このモータが
動作を行わせる被対象物の質量に基づいて算出し、この
算出した前記負荷量が短時間定格の範囲外である場合に
は前記最高速度と加速度の少なくとも一方を降下させて
その負荷量を事前に調整する請求項1記載のモータ制御
方法。 - 【請求項4】モータを動作させる動作量,加速度,最高
速度と測定したモータ負荷とを対応させた数値テーブル
を用いて、モータに指示される前記動作量,加速度,最
高速度からそれに対応する負荷量を求め、この求めた負
荷量が短時間定格の範囲外である場合には前記数値テー
ブルを用いてこの負荷量が短時間定格の範囲内となるよ
う事前に前記最高速度と加速度の少なくとも一方を降下
させて調整する請求項1記載のモータ制御方法。 - 【請求項5】モータに与えられる負荷量が短時間定格の
範囲外である場合には、その負荷量が前記短時間定格の
範囲内になるまでモータの速度と加速度の少なくとも一
方を段階的に降下させて調整する請求項1記載のモータ
制御方法。 - 【請求項6】モータに与えられる負荷量が短時間定格の
範囲外である場合には、その負荷量が前記短時間定格の
範囲内になるまでモータの速度と加速度の少なくとも一
方の低減をある決められた割合で降下させて調整する請
求項1記載のモータ制御方法。 - 【請求項7】定格出力で連続運転できる連続定格特性と
この定格出力以上で決められた時間内運転できる短時間
定格特性とを有するモータを制御するモータ制御装置に
おいて、 前記モータに与えられる負荷量が前記短時間定格の範囲
内であるものかどうかを事前に判定する判定手段と、 前記判定手段で前記短時間定格の範囲外と判定した負荷
量を前記短時間定格の範囲内に調整しこの調整済みの負
荷量で前記モータを駆動させるよう制御する制御手段と
を設けたモータ制御装置。 - 【請求項8】判定手段を、モータに与えられる負荷量の
短時間定格の時間における平均負荷を算出し、算出した
平均負荷が短時間定格の範囲内であるものかどうかを判
定するよう構成し、 制御手段を、判定結果に基づきモータの速度と加速度の
少なくとも一方を降下させて前記平均負荷を短時間定格
の範囲内に調整するよう構成した請求項7記載のモータ
制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29463499A JP2001119993A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | モータ制御方法とモータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29463499A JP2001119993A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | モータ制御方法とモータ制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001119993A true JP2001119993A (ja) | 2001-04-27 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29463499A Pending JP2001119993A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | モータ制御方法とモータ制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2001119993A (ja) |
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