JP2019041146A - 信号転送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】通信トランシーバへの信号レベルが優性になった場合に信号レベルを劣性に確実に保持することができる信号転送装置を提供する。【解決手段】CANトランシーバ20,21と、電気光変換回路30,31と、光電気変換回路40,41と、光電気変換回路40,41の出力信号を反転するNOT回路50,51と、CANトランシーバ20,21のRX端子からの信号とNOT回路50,51の出力信号が入力され、電気光変換回路30,31に出力するAND回路60,61とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、信号転送装置に関するものである。
特許文献1に開示の信号転送装置においては、CANを構成する二つの伝送線路のそれぞれに接続され、且つ相互に光通信を行う一対の光電変換装置は、CAN送信信号の信号レベルが優性(ドミナント)である場合に、CAN受信信号の信号レベルを劣性(レセッシブ)に保持する調停制御手段を備える。具体的には、調停制御部は、PMOS型のトランジスタを備え、このトランジスタはソースが電源に、ゲートがCAN送信信号の信号線に、ドレインがCAN受信信号の信号線に接続されている。CAN送信信号が劣性(レセッシブ)の場合、トランジスタがオフすることにより、バスの信号レベルに応じたCAN受信信号がそのまま光送信部に供給される。一方、CAN送信信号が優性(ドミナント)の場合、トランジスタがオンすることにより、バスの信号レベルによらずCAN受信信号は劣性(レセッシブ)に保持される。
ところが、調停制御部のPMOS型のトランジスタがオンすると電源とグランド間に短絡が発生して突入電流がCANトランシーバに流れてしまうことが懸念される。
本発明の目的は、通信トランシーバへの信号レベルが優性になった場合に信号レベルを劣性に確実に保持することができる信号転送装置を提供することにある。
本発明の目的は、通信トランシーバへの信号レベルが優性になった場合に信号レベルを劣性に確実に保持することができる信号転送装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明では、通信ネットワークに接続され、送信用の信号出力端子から信号を出力するとともに受信用の信号入力端子で信号を入力する通信トランシーバと、電気信号を光信号に変換して出力するための電気光変換回路と、光信号を電気信号に変換して前記通信トランシーバの信号入力端子へ出力する光電気変換回路と、を備える信号転送装置であって、前記光電気変換回路の出力信号を反転するNOT回路と、前記通信トランシーバの信号出力端子からの信号と前記NOT回路の出力信号が入力され、前記電気光変換回路に出力するAND回路と、を備えることを要旨とする。
請求項1に記載の発明によれば、光電気変換回路の出力信号がNOT回路で反転し、AND回路において、通信トランシーバの信号出力端子からの信号とNOT回路の出力信号が入力されて電気光変換回路に出力される。よって、本発明ではAND回路は電源に直接繋がっておらず、通信トランシーバへの信号レベルが優性になった場合に信号レベルを劣性に確実に保持することができる。
請求項2に記載のように、請求項1に記載の信号転送装置において、前記AND回路をワイヤードAND回路で構成するとよい。
請求項3に記載のように、請求項1又は2に記載の信号転送装置において、前記通信トランシーバへの信号レベルが優性から劣性になったときに前記光電気変換回路の出力信号を遅延して前記NOT回路に送る遅延回路を更に備えるとよい。
請求項3に記載のように、請求項1又は2に記載の信号転送装置において、前記通信トランシーバへの信号レベルが優性から劣性になったときに前記光電気変換回路の出力信号を遅延して前記NOT回路に送る遅延回路を更に備えるとよい。
本発明によれば、通信トランシーバへの信号レベルが優性になった場合に信号レベルを劣性に確実に保持することができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、第1の通信ネットワークとしての2線式の第1のCANネットワーク11と第2の通信ネットワークとしての2線式の第2のCANネットワーク12との間に第1の光ケーブル(光ネットワーク)Lo1及び第2の光ケーブル(光ネットワーク)Lo2を介在させている。第1のCANネットワーク11と第2のCANネットワーク12とを光リンクを用いて電気的に絶縁している。即ち、CANバス(11)とCANバス(12)との間には光絶縁回路としての信号転送装置10が配置されている。第1のECU13が第1のCANネットワーク11に接続されている。第2のECU14が第2のCANネットワーク12に接続されている。このように、第1のCANネットワーク11と第2のCANネットワーク12とを、光リンクを用いて電気的に絶縁することにより、ノイズ遮断、通信距離延長等が図られる。
図1に示すように、第1の通信ネットワークとしての2線式の第1のCANネットワーク11と第2の通信ネットワークとしての2線式の第2のCANネットワーク12との間に第1の光ケーブル(光ネットワーク)Lo1及び第2の光ケーブル(光ネットワーク)Lo2を介在させている。第1のCANネットワーク11と第2のCANネットワーク12とを光リンクを用いて電気的に絶縁している。即ち、CANバス(11)とCANバス(12)との間には光絶縁回路としての信号転送装置10が配置されている。第1のECU13が第1のCANネットワーク11に接続されている。第2のECU14が第2のCANネットワーク12に接続されている。このように、第1のCANネットワーク11と第2のCANネットワーク12とを、光リンクを用いて電気的に絶縁することにより、ノイズ遮断、通信距離延長等が図られる。
CANのバス信号は、優性(ドミナント)と劣性(リセッシブ)の2つのレベルがあり、優性は劣性より優先順位が高く、例えばCANバス(11)に繋がる第1のECU13が優性であるとバス(11)は優性レベルになる。
信号転送装置10は、第1の通信トランシーバとしての第1のCANトランシーバ20と第2の通信トランシーバとしての第2のCANトランシーバ21を備える。第1のCANトランシーバ20はバッファ25とバッファ26を有する。図2に示すように、第1のCANトランシーバ20はCAN−H端子とCAN−L端子とRX端子とTX端子を有する。
第1のCANトランシーバ20は、CAN−H端子とCAN−L端子が、2線式の第1のCANネットワーク11に接続されている。第1のCANトランシーバ20においてバッファ25の入力側はCAN−H端子及びCAN−L端子が接続され、バッファ25の出力側はRX端子と接続されている。バッファ25はCAN信号を受けて正負の信号を出力する。第1のCANトランシーバ20は、送信用の信号出力端子としてのRX端子から信号を出力する。第1のCANトランシーバ20においてバッファ26の入力側はTX端子と接続され、バッファ25の出力側はCAN−H端子及びCAN−L端子と接続されている。バッファ26は正負の信号を受けてCAN信号を出力する。第1のCANトランシーバ20は、受信用の信号入力端子としてのTX端子で信号を入力する。
同様に、図1に示すように、第2のCANトランシーバ21はバッファ27とバッファ28を有する。第2のCANトランシーバ21も第1のCANトランシーバ20と同様にCAN−H端子とCAN−L端子とRX端子とTX端子を有する。
第2のCANトランシーバ21は、CAN−H端子とCAN−L端子が、2線式の第2のCANネットワーク12に接続されている。第2のCANトランシーバ21においてバッファ27の入力側はCAN−H端子及びCAN−L端子が接続され、バッファ27の出力側はRX端子と接続されている。バッファ27はCAN信号を受けて正負の信号を出力する。第2のCANトランシーバ21は、送信用の信号出力端子としてのRX端子から信号を出力する。第2のCANトランシーバ21においてバッファ28の入力側はTX端子と接続され、バッファ28の出力側はCAN−H端子及びCAN−L端子と接続されている。バッファ28は正負の信号を受けてCAN信号を出力する。第2のCANトランシーバ21は、受信用の信号入力端子としてのTX端子で信号を入力する。
このように、第1のCANトランシーバ20及び第2のCANトランシーバ21のRX端子は、CANネットワーク11,12から受信した優性/劣性信号を電気光変換回路30,31側に正/負で出力する。このとき、第1のCANトランシーバ20及び第2のCANトランシーバ21は、それぞれ、正論理であり、Hを1(正)に、Lを0(負)に対応させる。
信号転送装置10は、第1の電気光変換回路30と第2の電気光変換回路31を備える。第1の電気光変換回路30は、第1のCANトランシーバ20のRX端子から出力された信号を光信号に変換して出力するためのものである。第2の電気光変換回路31は、第2のCANトランシーバ21のRX端子から出力された信号を光信号に変換して出力するためのものである。
信号転送装置10は、第1の光電気変換回路40と第2の光電気変換回路41を備える。第1の電気光変換回路30は第1の光ケーブルLo1の一端と接続されているとともに第1の光電気変換回路40は第1の光ケーブルLo1の他端と接続されている。第1の光電気変換回路40は、第1の電気光変換回路30から出力された光信号を電気信号に変換して第2のCANトランシーバ21のTX端子へ出力する。第2の電気光変換回路31は第2の光ケーブルLo2の一端と接続されているとともに第2の光電気変換回路41は第2の光ケーブルLo2の他端と接続されている。第2の光電気変換回路41は、第2の電気光変換回路31から出力された光信号を電気信号に変換して第1のCANトランシーバ20のTX端子へ出力する。
そして、第1のCANトランシーバ20及び第2のCANトランシーバ21のTX端子は、光電気変換回路40,41から正/負の信号(論理)を入力して優性/劣性信号に変換しCANネットワーク11,12へ出力する。
信号転送装置10は、第1のNOT回路50と第2のNOT回路51を備える。第1のNOT回路50は、第2の光電気変換回路41の出力信号を反転する。第2のNOT回路51は、第1の光電気変換回路40の出力信号を反転する。
信号転送装置10は、第1のAND回路60と第2のAND回路61を備える。第1のAND回路60は、第1のCANトランシーバ20のRX端子からの信号と第1のNOT回路50の出力信号が入力され、第1の電気光変換回路30に出力する。第2のAND回路61は、第2のCANトランシーバ21のRX端子からの信号と第2のNOT回路51の出力信号が入力され、第2の電気光変換回路31に出力する。
第1のAND回路60及び第2のAND回路61は、それぞれ、図2に示すように、オープンコレクタ素子を用いてワイヤードAND回路で構成されており、バッファ65と抵抗66を有する。詳しくは、CANトランシーバ20(21)のRX端子がバッファ65を介して電気光変換回路30(31)と接続されている。バッファ65と電気光変換回路30(31)との間には抵抗66を介して電源67が接続されるとともにNOT回路50(51)と接続されている。
図1に示すように、信号転送装置10は、第1の遅延回路70と第2の遅延回路71を備える。第1の遅延回路70は、第2のCANトランシーバ21から第1のCANトランシーバ20への信号レベルが優性から劣性になったときに第2の光電気変換回路41の出力信号を遅延して第1のNOT回路50に送る。第2の遅延回路71は、第1のCANトランシーバ20から第2のCANトランシーバ21への信号レベルが優性から劣性になったときに第1の光電気変換回路40の出力信号を遅延して第2のNOT回路51に送る。
第1の遅延回路70及び第2の遅延回路71は、それぞれ、図3に示すように、ダイオード75と抵抗76とコンデンサ77を有する。CANトランシーバ20(21)のTX端子と光電気変換回路41(40)との間の接続点bは、ダイオード75を介してNOT回路50(51)と接続されているとともに、ダイオード75に対し抵抗76が並列接続されている。ダイオード75とNOT回路50(51)の間の接続点cは、コンデンサ77を介してグランド78に接続されている。抵抗76の抵抗値とコンデンサ77の容量により時定数(遅延時間)が決められる。
次に、信号転送装置10の作用について説明する。
基本的な動作としては、CANネットワーク11からCANトランシーバ20が受けた優性/劣性信号を、光リンクを通して送信し、その光信号を電気信号に変換してCANトランシーバ21に出力し、CANネットワーク12へ送信する。また、CANネットワーク12からCANトランシーバ21で受けた信号も同様に光リンクを通してCANトランシーバ20へ入力し、CANネットワーク11へ送信する。こうすることで双方向の通信を実現する。
基本的な動作としては、CANネットワーク11からCANトランシーバ20が受けた優性/劣性信号を、光リンクを通して送信し、その光信号を電気信号に変換してCANトランシーバ21に出力し、CANネットワーク12へ送信する。また、CANネットワーク12からCANトランシーバ21で受けた信号も同様に光リンクを通してCANトランシーバ20へ入力し、CANネットワーク11へ送信する。こうすることで双方向の通信を実現する。
まず、第1のCANネットワーク11から第2のCANネットワーク12に優性信号を転送する場合について、図4(a)〜図4(l)を用いて説明する。
なお、一対のCANトランシーバ20,21間では優性信号(ドミナント信号)を正、劣性信号(リセッシブ信号)を負として扱うものとする。
なお、一対のCANトランシーバ20,21間では優性信号(ドミナント信号)を正、劣性信号(リセッシブ信号)を負として扱うものとする。
図4(a)〜図4(l)においてt1のタイミングで第1のCANトランシーバ20が優性信号を入力するとともにt2のタイミングで第1のCANトランシーバ20が劣性信号を入力している。
図4(a),(b)のt1のタイミングで第1のCANトランシーバ20が第1のCANネットワーク11から優性信号を受ける。すると、図4(c)に示すように第1のCANトランシーバ20のRX端子の出力が正となり、光ケーブルLo1を伝って図4(g)に示すように第2のCANトランシーバ21のTX端子に正が入力される。
そして、図4(h),(i)に示すように第2のCANトランシーバ21が優性信号を出力して図4(j)に示すように第2のCANトランシーバ21は自身の出力した優性信号を受けてRX端子から正を出力する。
ここで、NOT回路51とAND回路61が無いと、光ケーブルLo2を伝って第1のCANトランシーバ20に正が入力され、第1のCANトランシーバ20が優性信号を出力する。すると、優性信号が系を一巡して、CANネットワーク11,12が共に優性信号でロックされてしまう。
これに対し本実施形態では以下のようになる。
一対のCANトランシーバ20,21間において、NOT回路50,51と、CANトランシーバ20,21のRX端子から出力されるCANトランシーバが受信した優性/劣性信号を条件によって出力するAND回路(論理回路)60,61と、を有する。また、電気信号の遅延により誤パルスが送信されることを防止するための遅延回路(伝達時間調整回路)70,71を備える。
一対のCANトランシーバ20,21間において、NOT回路50,51と、CANトランシーバ20,21のRX端子から出力されるCANトランシーバが受信した優性/劣性信号を条件によって出力するAND回路(論理回路)60,61と、を有する。また、電気信号の遅延により誤パルスが送信されることを防止するための遅延回路(伝達時間調整回路)70,71を備える。
一対のCANトランシーバ20,21のうち単純に自身が受けた信号を渡すだけの構成とした場合、どちらかのCANネットワーク11,12が優性となった場合、双方のCANトランシーバ20,21の入力/出力全てが優性となり系全体が優性でロック(固着)するため、通信が成立しなくなる。
これを回避すべく次のようになる。CANトランシーバ21が光リンクを通じて優性信号を受信した場合、CANネットワーク12はCANトランシーバ21を通じて優性信号を出力する。ここで、CANネットワーク12が優性となったことを受けてCANトランシーバ21のRX端子から出力される優性信号(正)はNOT回路51とAND回路61で遮断され、第2の光ケーブル(光ネットワーク)Lo2を通じて優性信号(正)を送信することが防止される。つまり、図4(g)のようにTX端子が正になるとNOT回路51により図4(k)に示すようにAND回路60の一方の入力端子が負になり、図4(j)に示すようにRX端子が正になっても図4(l)に示すようにAND回路61の出力は負のままである。
なお、CAN通信の特性上、CANネットワーク12に接続されたCANトランシーバ21が優性信号を出力している間は、優性信号を出さずとも論理は優性と決まっているため、CANトランシーバ21は優性信号を送信せずともCANネットワークの論理に影響は生じない。
遅延回路(伝達時間調整回路)71により、図4(a),(b)に示すごとくt2のタイミングでCAN信号レベルが優性から劣性になることに伴い図4(g)で示すようにCANトランシーバ21のTX端子が負に立ち下がった時に図4(k)に示すようにNOT回路51への出力に遅延時間τが設けられる。これにより、図4(j)に示すようにCANトランシーバ21のRX端子から劣性信号が出力されるまでの間において、各要素(各部品)の伝搬時間により誤信号が送信されることが防止される。具体的には、図4(j)におけるRX端子が負に立ち下がる前にAND回路61におけるNOT回路51からの信号が正に立ち上がることによりAND回路61から正の信号が出力されるのが防止される。即ち、図4(g)に示すようにCANトランシーバ21のTX端子が負の信号を受信してから図4(j)に示すようにCANトランシーバ21のRX端子が負の信号を出力するまでの期間において誤った信号が送信されることが防止される。
第2のCANネットワーク12から第1のCANネットワーク11に優性信号を転送する場合も同様である。つまり、CANトランシーバ20が光リンクを通じて優性信号を受信した場合、CANネットワーク11にはCANトランシーバ20を通じて優性信号を出力する。ここで、CANネットワーク12が優性となったことを受けてCANトランシーバ20のRX端子から出力される優性信号はNOT回路50とAND回路60で遮断され、第1の光ケーブル(光ネットワーク)Lo1を通じて優性信号を送信することが防止される。
また、遅延回路(伝達時間調整回路)70により、CAN信号レベルが優性から劣性になることに伴いCANトランシーバ20のTX端子が負に立ち下がった時にNOT回路50への出力に遅延時間が設けられる。これにより、CANトランシーバ20のRX端子から劣性信号が出力されるまでの間において、各要素(各部品)の伝搬時間により誤信号が送信されることが防止される。即ち、CANトランシーバ20のTX端子が負の信号を受信してからCANトランシーバ20のRX端子が負の信号を出力するまでの期間において誤った信号が送信されることが防止される。
このようにして、CANバスを光リンクで結合する際、優性信号でロックされる不都合を組み合わせ論理回路(NOT回路、AND回路)で回避することができる。この際、例えば、多数の論理ゲートや順序論理回路(フリップフロップ、ラッチ回路)を用いる場合に比べ、本実施形態は組み合わせ論理回路(NOT回路、AND回路)のみで,ゲート数も最小1ゲートで構成可能なため、簡単な回路構成とすることができる。また、比較例として、順序論理回路(ラッチ回路)を用いて方向検出信号を生成する場合に比べ、組み合わせ論理回路のみで優性信号でロックされることが回避でき簡単な回路となる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)信号転送装置10の構成として、通信ネットワークとしてのCANネットワーク11,12に接続され、送信用の信号出力端子としてのRX端子から信号を出力するとともに受信用の信号入力端子としてのTX端子で信号を入力する通信トランシーバとしてのCANトランシーバ20,21を備える。電気信号を光信号に変換して出力するための電気光変換回路30,31と、光信号を電気信号に変換してCANトランシーバ20,21のTX端子へ出力する光電気変換回路40,41を備える。さらに、光電気変換回路40,41の出力信号を反転するNOT回路50,51と、CANトランシーバ20,21のRX端子からの信号とNOT回路50,51の出力信号が入力され、電気光変換回路30,31に出力するAND回路60,61とを備える。よって、CAN送信信号の信号レベルが優性(ドミナント)である場合にCAN受信信号の信号レベルを劣性(レセッシブ)に保持することができる。詳しくは、本実施形態ではAND回路は電源に直接繋がっておらず、CANトランシーバへの信号レベルが優性になった場合に信号レベルを劣性に確実に保持することができる。
(1)信号転送装置10の構成として、通信ネットワークとしてのCANネットワーク11,12に接続され、送信用の信号出力端子としてのRX端子から信号を出力するとともに受信用の信号入力端子としてのTX端子で信号を入力する通信トランシーバとしてのCANトランシーバ20,21を備える。電気信号を光信号に変換して出力するための電気光変換回路30,31と、光信号を電気信号に変換してCANトランシーバ20,21のTX端子へ出力する光電気変換回路40,41を備える。さらに、光電気変換回路40,41の出力信号を反転するNOT回路50,51と、CANトランシーバ20,21のRX端子からの信号とNOT回路50,51の出力信号が入力され、電気光変換回路30,31に出力するAND回路60,61とを備える。よって、CAN送信信号の信号レベルが優性(ドミナント)である場合にCAN受信信号の信号レベルを劣性(レセッシブ)に保持することができる。詳しくは、本実施形態ではAND回路は電源に直接繋がっておらず、CANトランシーバへの信号レベルが優性になった場合に信号レベルを劣性に確実に保持することができる。
(2)AND回路60,61をワイヤードAND回路で構成した。よって、実用的である。
(3)CANトランシーバ20,21への信号レベルが優性から劣性になったときに光電気変換回路40,41の出力信号を遅延してNOT回路50,51に送る遅延回路70,71を更に備えた。よって、CANトランシーバのTX端子が負の信号を受信してからCANトランシーバのRX端子が負の信号を出力するまでに動作遅れがあり、この遅延時間によりAND回路60,61から誤った信号が送信されることを防止できる。
(3)CANトランシーバ20,21への信号レベルが優性から劣性になったときに光電気変換回路40,41の出力信号を遅延してNOT回路50,51に送る遅延回路70,71を更に備えた。よって、CANトランシーバのTX端子が負の信号を受信してからCANトランシーバのRX端子が負の信号を出力するまでに動作遅れがあり、この遅延時間によりAND回路60,61から誤った信号が送信されることを防止できる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 遅延回路(伝達時間調整回路)は、挿入せずとも通信が成立する場合は不要である。つまり、AND回路から信号が出ても不都合が生じない場合や各部品が高速に動作可能であり、遅れが生じにくい場合には遅延回路(伝達時間調整回路)は不要である。
○ 遅延回路(伝達時間調整回路)は、挿入せずとも通信が成立する場合は不要である。つまり、AND回路から信号が出ても不都合が生じない場合や各部品が高速に動作可能であり、遅れが生じにくい場合には遅延回路(伝達時間調整回路)は不要である。
○ AND回路(論理回路)はオープンコレクタ素子を用いたが、これに限るものではない。
○ 図1におけるCANトランシーバ20,21は正論理であったが、図5に示すように、CANトランシーバ80,81は負論理でもよい。即ち、第1のCANトランシーバ80及び第2のCANトランシーバ81は、それぞれ、負論理であり、Hを0に、Lを1に対応させる。この場合には、CANトランシーバ80のRXバー端子にインバータ(NOTゲート)82を接続するとともにTXバー端子にインバータ(NOTゲート)83を接続する。また、CANトランシーバ81のRXバー端子にインバータ(NOTゲート)84を接続するとともにTXバー端子にインバータ(NOTゲート)85を接続する。
○ 図1におけるCANトランシーバ20,21は正論理であったが、図5に示すように、CANトランシーバ80,81は負論理でもよい。即ち、第1のCANトランシーバ80及び第2のCANトランシーバ81は、それぞれ、負論理であり、Hを0に、Lを1に対応させる。この場合には、CANトランシーバ80のRXバー端子にインバータ(NOTゲート)82を接続するとともにTXバー端子にインバータ(NOTゲート)83を接続する。また、CANトランシーバ81のRXバー端子にインバータ(NOTゲート)84を接続するとともにTXバー端子にインバータ(NOTゲート)85を接続する。
○ 遅延回路(伝達時間調整回路)は、通信が成立する範囲で各所に入れてよい。例えば、図6に示すように、遅延回路(伝達時間調整回路)90,91,92を挿入してもよい。
○ 通信ネットワークはCANネットワークであったがこれに限るものではない。
10…信号転送装置、11,12…CANネットワーク(通信ネットワーク)、20,21…CANトランシーバ(通信トランシーバ)、30,31…電気光変換回路、40,41…光電気変換回路、50,51…NOT回路、60,61…AND回路、70,71…遅延回路。
Claims (3)
- 通信ネットワークに接続され、送信用の信号出力端子から信号を出力するとともに受信用の信号入力端子で信号を入力する通信トランシーバと、
電気信号を光信号に変換して出力するための電気光変換回路と、
光信号を電気信号に変換して前記通信トランシーバの信号入力端子へ出力する光電気変換回路と、
を備える信号転送装置であって、
前記光電気変換回路の出力信号を反転するNOT回路と、
前記通信トランシーバの信号出力端子からの信号と前記NOT回路の出力信号が入力され、前記電気光変換回路に出力するAND回路と、
を備えることを特徴とする信号転送装置。 - 前記AND回路をワイヤードAND回路で構成したことを特徴とする請求項1に記載の信号転送装置。
- 前記通信トランシーバへの信号レベルが優性から劣性になったときに前記光電気変換回路の出力信号を遅延して前記NOT回路に送る遅延回路を更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の信号転送装置。
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2017
- 2017-08-22 JP JP2017159427A patent/JP2019041146A/ja active Pending
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