JP2010097805A - Ion generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン発生器に関し、特に、対象物の静電気を除去する静電気除去機器などに用いられるイオン発生器に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to an ion generator, and more particularly, to a technique effective when applied to an ion generator used in a static eliminator that removes static electricity from an object.
本発明者が検討したところによれば、イオン発生器は、摩擦帯電、剥離帯電、誘導帯電などにより対象物に発生する静電気を除去する静電気除去機器などに用いられる。特に、エレクトロニクス産業では、半導体、電子デバイスの静電気破壊、液晶・ウエハ・ディスクなどの浮遊塵埃によるデバイス不良を防ぐために用いられる。このようなイオン発生器に関しては、例えば、特許文献1〜4に記載される技術などが挙げられる。
According to a study by the present inventor, the ion generator is used in a static eliminator that removes static electricity generated in an object by friction charging, peeling charging, induction charging or the like. In particular, in the electronics industry, it is used to prevent electrostatic breakdown of semiconductors and electronic devices, and device failures due to floating dust such as liquid crystal, wafers, and disks. With respect to such an ion generator, for example, techniques described in
特許文献1には、昇圧トランスの二次巻線の一端を放電電極に接続し、この二次巻線の他端を、この二次巻線に正方向電流を流すための第1のトランジスタと負方向電流を流すための第2のトランジスタとの並列回路を介して接地し、制御回路により第1および第2のトランジスタのベース電流を増減させて昇圧トランスの二次電流を増減させる技術が開示されている。
In
また、特許文献2には、直流電源に2つのスイッチのそれぞれを介して正極性の高電圧発生回路と負極性の高電圧発生回路を接続し、正極性の高電圧発生回路と負極性の高電圧発生回路の出力端子間に放電電極を接続し、各高電圧発生回路は2つのトランスのそれぞれと2つの倍電圧整流回路のそれぞれにより構成される技術が開示されている。さらに、特許文献3には、前記特許文献2の2つのスイッチに加えて、正極性の高電圧発生回路と負極性の高電圧発生回路の出力端子間に接続された2つの抵抗のそれぞれに並列にスイッチが接続され、これらの4つのスイッチを制御する技術が記載されている。また、特許文献4には、正極性の高電圧発生回路と負極性の高電圧発生回路のそれぞれにスイッチを設け、このスイッチを制御する技術が記載されている。
ところで、前記のようなイオン発生器に関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。 By the way, as a result of examination by the present inventor regarding the ion generator as described above, the following has been clarified.
例えば、前記特許文献1の技術では、制御回路は、放電電極から発生する正負イオン量に応じて第1および第2のトランジスタのベース電流を増減させて昇圧トランスの二次電流を増減させることによって、正負のイオンバランスを調整している。しかし、前記特許文献1の技術では、イオン発生器自体の放電電極から発生する正負イオン量を検出しており、イオン発生器とは異なる対象物の帯電状態を感知し、この帯電状態に応じて制御するものではない。さらに、第1および第2のトランジスタのベース電流を増減させて昇圧トランスの二次電圧の波高値を制御しており、電圧波形そのものを正極側または負極側にずらすものではない。
For example, in the technique of
また、前記特許文献2〜4の技術は、正極性の高電圧発生回路と負極性の高電圧発生回路のそれぞれにトランスが設けられているために、イオン発生器に2つのトランスが必要となり、回路構成などの面で課題がある。 Moreover, since the technique of the said patent documents 2-4 is provided with the transformer in each of the positive polarity high voltage generation circuit and the negative polarity high voltage generation circuit, two transformers are needed for an ion generator, There is a problem in terms of circuit configuration.
また、従来の技術として、放電電圧が正極用電極と負極用電極の2つの電極に別々に印加される方式もあるが、この従来の方式では、対象物に対する正極用電極と負極用電極の距離の相違があるので、正負のイオンバランスのムラがあった。 Further, as a conventional technique, there is a method in which a discharge voltage is separately applied to two electrodes, a positive electrode and a negative electrode, but in this conventional method, the distance between the positive electrode and the negative electrode with respect to an object Therefore, there was unevenness of positive and negative ion balance.
そこで、本発明の目的は、簡単な回路構成で、放電電極に印加する正極性と負極性の電圧を制御し、正と負のイオンのバランスを制御することができるイオン発生器を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an ion generator capable of controlling the positive and negative voltage applied to the discharge electrode and controlling the balance between positive and negative ions with a simple circuit configuration. It is in.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、代表的なものの概要は、交流高電圧回路において、高電圧(トランスの二次側)に設けた正極性制御用の第1のスイッチおよび負極性制御用の第2のスイッチの操作により、放電電極にかかる電圧を制御し、正負のイオンバランスを制御するものである。 That is, the outline of a typical one is that by operating the first switch for positive polarity control and the second switch for negative polarity control provided on the high voltage (secondary side of the transformer) in the AC high voltage circuit, The voltage applied to the discharge electrode is controlled to control the positive / negative ion balance.
具体的には、一次側に交流電圧が印加されるトランスの二次側に並列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチを対象物の帯電状態に応じて制御する制御回路を有する構成において、対象物が正極性に帯電した場合には、第1のスイッチをON、第2のスイッチをOFFにして負極側にずれた交流電圧波形を発生させ、この負極側にずれた交流電圧波形を放電電極に印加して負イオンを発生させ、逆に、対象物が負極性に帯電した場合には、第2のスイッチをON、第1のスイッチをOFFにして正極側にずれた交流電圧波形を発生させ、この正極側にずれた交流電圧波形を放電電極に印加して正イオンを発生させることを特徴とする。 Specifically, a configuration having a control circuit that controls the first switch and the second switch connected in parallel to the secondary side of the transformer to which an AC voltage is applied to the primary side according to the charged state of the object When the object is charged positively, the first switch is turned on and the second switch is turned off to generate an alternating voltage waveform shifted to the negative side, and the alternating voltage waveform shifted to the negative side Is applied to the discharge electrode to generate negative ions. Conversely, when the object is negatively charged, the AC voltage is shifted to the positive side by turning on the second switch and turning off the first switch. A waveform is generated, and an AC voltage waveform shifted to the positive electrode side is applied to the discharge electrode to generate positive ions.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、正負のイオンバランスを制御することにより、任意に正極性のイオンが多い状態を、または負極性のイオンが多い状態を操作することができ、対象物の帯電を従来よりも効果的に除電することができる。 That is, the effect obtained by a representative one is that by controlling the positive / negative ion balance, it is possible to arbitrarily manipulate a state where there are many positive ions or a state where there are many negative ions, Can be more effectively removed than in the past.
また、放電電圧が正極用電極と負極用電極の2つの電極に別々に印加される従来の方式と比較して、本発明では放電電圧が1つの放電電極に印加されるので、正極性と負極性の制御を行っていない通常状態においても、対象物との距離による正負のイオンバランスのムラがなく、優れたイオンバランスを確保することができる。 In addition, since the discharge voltage is applied to one discharge electrode in the present invention as compared with the conventional method in which the discharge voltage is applied separately to the two electrodes, the positive electrode and the negative electrode, the positive polarity and the negative electrode Even in a normal state in which the sex control is not performed, there is no unevenness of positive and negative ion balance due to the distance from the object, and an excellent ion balance can be ensured.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1のイオン発生器を、図1および図2を用いて説明する。
(Embodiment 1)
The ion generator of
まず、本実施の形態のイオン発生器の構成を図1を用いて説明する。図1は本実施の形態のイオン発生器の構成を示す回路図である。 First, the structure of the ion generator of this Embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the ion generator of the present embodiment.
本実施の形態のイオン発生器は、発振回路1、制御回路2、トランスT1、コンデンサC1、ダイオードD1,D2、スイッチSW1,SW2、放電電極3、静電気センサー4などから構成される。本実施の形態のイオン発生器において、トランスT1には、例えば一例として昇圧トランスが用いられる。スイッチSW1,SW2には、例えば一例としてリレーが用いられる。
The ion generator of the present embodiment includes an
発振回路1は、直流電圧(VCC)が印加され、交流電圧を発生する回路である。この交流電圧は、例えば高い周波数の正弦波波形の電圧である。
The
制御回路2は、発振回路1に接続され、この発振回路1で発生する交流電圧の周期や電圧などを制御する。さらに、制御回路2は、スイッチSW1,SW2と静電気センサー4に接続され、これらのスイッチSW1,SW2のON/OFFを、静電気センサー4が感知した対象物の帯電状態に応じて制御する。
The
トランスT1は、一次側の入力端子間に発振回路1で発生した交流電圧が印加され、二次側に高電圧を発生する。このトランスT1の二次側の一方の出力端子には、コンデンサC1の一端が接続されている。このコンデンサC1の他端には、並列に、順方向のダイオードD1のアノード端子と逆方向のダイオードD2のカソード端子が接続されている。順方向のダイオードD1のカソード端子には、スイッチSW1の一方の端子が接続されている。逆方向のダイオードD2のアノード端子には、スイッチSW2の一方の端子が接続されている。これらのスイッチSW1,SW2の他方の端子は、接地電位に接続されている。トランスT1の二次側の他方の出力端子は、接地電位に接続されている。
In the transformer T1, the AC voltage generated in the
放電電極3は、トランスT1の二次側において、コンデンサC1の他端と順方向のダイオードD1のアノード端子と逆方向のダイオードD2のカソード端子に接続されている。この放電電極3には、例えば高い周波数の交流電圧が印加されることで、対象物に対して正負のイオンが発生されるようになっている。
On the secondary side of the transformer T1, the
静電気センサー4は、対象物の静電気による帯電状態を感知するセンサーであり、対象物の近傍に配置される。対象物には、例えば一例として、エレクトロニクス産業などの半導体、電子デバイス、液晶・ウエハ・ディスクなどがある。
The
次に、本実施の形態のイオン発生器の動作を図2を用いて説明する。図2(a)〜(c)は本実施の形態のイオン発生器の放電電極に印加される交流電圧を示す波形図(横軸は時間、縦軸は電圧)である。 Next, the operation of the ion generator of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIGS. 2A to 2C are waveform diagrams showing the alternating voltage applied to the discharge electrode of the ion generator of the present embodiment (the horizontal axis is time, and the vertical axis is voltage).
イオン発生器の放電電極3に印加する交流電圧は、(1)通常状態、(2)静電気センサー4が正極性に帯電した対象物を感知した場合、(3)静電気センサー4が負極性に帯電した対象物を感知した場合、のそれぞれに応じて制御される。
The AC voltage applied to the
(1)通常状態
通常状態では、制御回路2の制御(具体的には正極性と負極性の制御を行っていない状態)によってスイッチSW1とスイッチSW2をOFF(開状態)にして、図2(a)に示すような正弦波の交流電圧波形を放電電極3に印加する。この正弦波の交流電圧波形は、0Vを基準にして正極側と負極側に均等な交流波形となる。これにより、通常状態では正と負のバランスのとれたイオンを発生させることができる。
(1) Normal State In the normal state, the switch SW1 and the switch SW2 are turned off (open state) by the control of the control circuit 2 (specifically, the state where the positive polarity and the negative polarity control are not performed). A sinusoidal AC voltage waveform as shown in a) is applied to the
(2)静電気センサー4が正極性に帯電した対象物を感知した場合
静電気センサー4が正極性に帯電した対象物を感知した場合には、制御回路2の制御によってスイッチSW1をON(閉状態)、スイッチSW2をOFF(開状態)にして、正極の半周期の時に接地電位側へ電流を流して、図2(b)に示すような負極側にずれた交流電圧波形を発生させる。この負極側にずれた交流電圧波形を放電電極3に印加することにより、負イオンを発生させることができる。
(2) When the
(3)静電気センサー4が負極性に帯電した対象物を感知した場合
静電気センサー4が負極性に帯電した対象物を感知した場合には、制御回路2の制御によってスイッチSW2をON(閉状態)、スイッチSW1をOFF(開状態)にして、負極の半周期の時に接地電位側から電流を流して、図2(c)に示すような正極側にずれた交流電圧波形を発生させる。この正極側にずれた交流電圧波形を放電電極3に印加することにより、正イオンを発生させることができる。
(3) When the
従って、本実施の形態のイオン発生器によれば、トランスT1の二次側に設けたスイッチSW1,SW2の開閉時間を操作することにより、放電電極3にかかる電圧を制御し、正負のイオンバランスを制御することができる。さらに、上記(2)や(3)の場合、静電気を除去されつつある対象物の帯電状態を静電気センサー4で感知して開閉時間を操作するので、過度に正イオンや負イオンを対象物に与えて逆に帯電させることはなく、除電が終了すれば上記(1)の通常状態に戻る。
Therefore, according to the ion generator of the present embodiment, the voltage applied to the
この結果、正負のイオンバランスを制御することにより、任意に正極性のイオンが多い状態を、または負極性のイオンが多い状態を操作することができ、対象物の帯電を従来よりも効果的に除電することができる。 As a result, by controlling the positive / negative ion balance, it is possible to arbitrarily manipulate a state where there are a lot of positive ions or a state where there are a lot of negative ions, and charge the object more effectively than before. It can be neutralized.
また、放電電極3は正極性と負極性が同じ電極に印加されるため、正極性と負極性の制御を行っていない通常状態においても、対象物との距離による正負のイオンバランスのムラがなく、優れたイオンバランスを確保することができる。
Moreover, since the positive electrode and the negative electrode are applied to the same electrode in the
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2のイオン発生器を、図3を用いて説明する。図3は本実施の形態のイオン発生器の構成を示す回路図である。本実施の形態のイオン発生器の放電電極に印加される交流電圧を示す波形図は、前記実施の形態1の図2と同様であるので、ここでの説明は省略する。
(Embodiment 2)
The ion generator of
本実施の形態のイオン発生器は、前記実施の形態1に対して、異なる種類のトランスを用いる点が異なる。すなわち、本実施の形態のイオン発生器は、発振回路1、制御回路2、トランスT1a、コンデンサC1、ダイオードD1,D2、スイッチSW1,SW2、放電電極3、静電気センサー4などから構成され、トランスT1aには圧電トランスが用いられる。
The ion generator of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that different types of transformers are used. That is, the ion generator according to the present embodiment includes the
この圧電トランスは、一次側に印加される電気エネルギーを圧電セラミックスの逆圧電効果によって弾性エネルギーに変換し、さらにこの弾性エネルギーを二次側の圧電効果によって再び電気エネルギーに変換するトランスである。この圧電トランスは、小型化および高周波対応に用いられる。 This piezoelectric transformer is a transformer that converts electric energy applied to the primary side into elastic energy by the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric ceramic, and further converts this elastic energy into electric energy again by the piezoelectric effect on the secondary side. This piezoelectric transformer is used for miniaturization and high frequency response.
このように構成される本実施の形態のイオン発生器の動作においても、(1)通常状態では正と負のバランスのとれたイオンを発生させ、(2)静電気センサー4が正極性に帯電した対象物を感知した場合には負イオンを発生させ、(3)静電気センサー4が負極性に帯電した対象物を感知した場合には正イオンを発生させることができる。
Even in the operation of the ion generator of the present embodiment configured as described above, (1) ions in a positive and negative balance are generated in a normal state, and (2) the
従って、本実施の形態のイオン発生器によれば、前記実施の形態1と同様の効果を得ることができると共に、トランスT1aに圧電トランスを用いることで、小型化および高周波対応が可能となる。 Therefore, according to the ion generator of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and a piezoelectric transformer can be used for the transformer T1a, thereby enabling miniaturization and high frequency response.
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3のイオン発生器を、図4を用いて説明する。図4は本実施の形態のイオン発生器の構成を示す回路図である。本実施の形態のイオン発生器の放電電極に印加される交流電圧を示す波形図は、前記実施の形態1の図2と同様であるので、ここでの説明は省略する。
(Embodiment 3)
The ion generator of
本実施の形態のイオン発生器は、前記実施の形態2に対して、異なる種類のスイッチを用いる点が異なる。すなわち、本実施の形態のイオン発生器は、発振回路1、制御回路2、トランスT1a、コンデンサC1、ダイオードD1,D2、スイッチSW1a(SW1a−1,SW1a−2),SW2a(SW2a−1,SW2a−2)、放電電極3、静電気センサー4などから構成され、スイッチSW1a,SW2aには半導体リレーが用いられる。
The ion generator according to the present embodiment is different from the second embodiment in that different types of switches are used. That is, the ion generator of the present embodiment includes an
この半導体リレーは、例えば一例として発光素子および光電素子を内蔵したパワーMOSFETからなる。この半導体リレーは、入力端子に信号電流が流れると入力側の発光素子が発光し、この発光された光を光電素子で電圧に変換し、この変換した電圧でMOSFETを導通、非導通の状態にするリレーである。さらに、本実施の形態では、スイッチSW1a,SW2aのそれぞれに、発光素子および光電素子を内蔵したパワーMOSFETからなる半導体リレーを、複数個(図4では2個の例(SW1a−1,SW1a−2、SW2a−1,SW2a−2))を直列に接続して用いている。これにより、二次側の高電圧を半導体リレーの数に応じて分圧することができ、また小型化および高周波対応が可能となる。 For example, the semiconductor relay includes a power MOSFET including a light emitting element and a photoelectric element. In this semiconductor relay, when a signal current flows through the input terminal, the light emitting element on the input side emits light, and the emitted light is converted into a voltage by the photoelectric element, and the MOSFET is turned on and off by the converted voltage. Relay. Further, in the present embodiment, each of the switches SW1a and SW2a includes a plurality of semiconductor relays composed of power MOSFETs incorporating a light emitting element and a photoelectric element (two examples (SW1a-1 and SW1a-2 in FIG. 4). , SW2a-1, SW2a-2)) are connected in series. As a result, the high voltage on the secondary side can be divided according to the number of semiconductor relays, and miniaturization and high frequency response are possible.
このように構成される本実施の形態のイオン発生器の動作においても、(1)通常状態では正と負のバランスのとれたイオンを発生させ、(2)静電気センサー4が正極性に帯電した対象物を感知した場合には負イオンを発生させ、(3)静電気センサー4が負極性に帯電した対象物を感知した場合には正イオンを発生させることができる。
Even in the operation of the ion generator of the present embodiment configured as described above, (1) ions in a positive and negative balance are generated in a normal state, and (2) the
従って、本実施の形態のイオン発生器によれば、前記実施の形態1および2と同様の効果を得ることができると共に、スイッチSW1a,SW2aに複数個を直列に接続した半導体リレーを用いることで、二次側の高電圧を分圧でき、またさらに小型化および高周波対応が可能となる。 Therefore, according to the ion generator of the present embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and a plurality of semiconductor relays connected in series to the switches SW1a and SW2a can be used. The secondary side high voltage can be divided, and further miniaturization and high frequency response are possible.
なお、本実施の形態のイオン発生器の例では、半導体リレーに加えて、ダイオードも複数個を直列に接続して用いることができる。 In the example of the ion generator of this embodiment, a plurality of diodes can be connected in series in addition to the semiconductor relay.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の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更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明のイオン発生器は、摩擦帯電、剥離帯電、誘導帯電などにより対象物に発生する静電気を除去する静電気除去機器などに用いられ、特に、エレクトロニクス産業では、半導体、電子デバイスの静電気破壊、液晶・ウエハ・ディスクなどの浮遊塵埃によるデバイス不良を防ぐために利用可能である。 The ion generator of the present invention is used in static eliminators that remove static electricity generated by an object by frictional charging, peeling charging, induction charging, etc., and in particular, in the electronics industry, electrostatic breakdown of semiconductors and electronic devices, liquid crystals -It can be used to prevent device failure due to floating dust such as wafers and disks.
1 発振回路
2 制御回路
3 放電電極
4 静電気センサー
T1,T1a トランス
C1 コンデンサ
D1,D2 ダイオード
SW1,SW1a,SW2,SW2a スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記トランスの二次側に容量結合により接続された放電電極と、
前記トランスの二次側および前記容量結合部分と並列に接続された順方向のダイオードと直列に接続された第1のスイッチおよび逆方向のダイオードと直列に接続された第2のスイッチと、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチに接続され、正負イオンバランスを制御するために前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチの開閉を制御する制御回路とを有し、
前記第1、第2のスイッチを開閉して正極側または負極側にずれた交流電圧波形を発生させ、この正極側または負極側にずれた交流電圧波形を前記放電電極に印加して正イオンまたは負イオンを発生させる、ことを特徴とするイオン発生器。 A transformer to which an AC voltage is applied to the primary side;
A discharge electrode connected by capacitive coupling to the secondary side of the transformer;
A first switch connected in series with a forward diode connected in parallel with the secondary side of the transformer and the capacitive coupling portion; and a second switch connected in series with a reverse diode;
A control circuit that is connected to the first switch and the second switch and controls opening and closing of the first switch and the second switch in order to control positive and negative ion balance;
The first and second switches are opened and closed to generate an alternating voltage waveform shifted to the positive electrode side or the negative electrode side, and the alternating voltage waveform shifted to the positive electrode side or the negative electrode side is applied to the discharge electrode to generate positive ions or An ion generator characterized by generating negative ions.
さらに、対象物の帯電状態を感知する静電気センサーを有することを特徴とするイオン発生器。 The ion generator according to claim 1,
The ion generator further comprises an electrostatic sensor that senses a charged state of the object.
前記トランスは、昇圧トランスからなることを特徴とするイオン発生器。 The ion generator according to claim 1 or 2,
The ion generator is characterized in that the transformer is a step-up transformer.
前記トランスは、圧電トランスからなることを特徴とするイオン発生器。 The ion generator according to claim 1 or 2,
The ion generator is characterized in that the transformer is a piezoelectric transformer.
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチのそれぞれは、リレーからなることを特徴とするイオン発生器。 In the ion generator of any one of Claims 1-4,
Each of said 1st switch and said 2nd switch consists of relays, The ion generator characterized by the above-mentioned.
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチのそれぞれは、半導体リレーからなることを特徴とするイオン発生器。 In the ion generator of any one of Claims 1-4,
Each of said 1st switch and said 2nd switch consists of semiconductor relays, The ion generator characterized by the above-mentioned.
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチのそれぞれは、複数個を直列に接続した半導体リレーからなり、
前記半導体リレーは、発光素子および光電素子を内蔵したパワーMOSFETからなることを特徴とするイオン発生器。 In the ion generator of any one of Claims 1-4,
Each of the first switch and the second switch is composed of a semiconductor relay in which a plurality are connected in series,
The semiconductor relay is an ion generator comprising a power MOSFET incorporating a light emitting element and a photoelectric element.
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