JP2520551Y2 - 直流電気鉄道用電圧抑制装置 - Google Patents
直流電気鉄道用電圧抑制装置Info
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- JP2520551Y2 JP2520551Y2 JP4564690U JP4564690U JP2520551Y2 JP 2520551 Y2 JP2520551 Y2 JP 2520551Y2 JP 4564690 U JP4564690 U JP 4564690U JP 4564690 U JP4564690 U JP 4564690U JP 2520551 Y2 JP2520551 Y2 JP 2520551Y2
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- Japan
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- gto
- current
- voltage
- circuit
- chopper
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、電圧抑制用GTOチョッパを備えた直流電気
鉄道用電圧抑制装置に関する。
鉄道用電圧抑制装置に関する。
B.考案の概要 本考案は、シリコン整流器より直流電力が供給される
き電回路に電圧抑制用GTOチョッパ回路が接続された直
流鉄道においてこのGTOチョッパ回路と並列にGTOスイッ
チ回路を設け、シリコン整流器の電流が臨界電流以下と
なったときGTOスイッチ回路に臨界電流を流してGTOチョ
ッパ回路が動作しないようにしたものである。
き電回路に電圧抑制用GTOチョッパ回路が接続された直
流鉄道においてこのGTOチョッパ回路と並列にGTOスイッ
チ回路を設け、シリコン整流器の電流が臨界電流以下と
なったときGTOスイッチ回路に臨界電流を流してGTOチョ
ッパ回路が動作しないようにしたものである。
C.従来の技術 （１）直流電気鉄道における電力回生車両の回生電力を
吸収する方式としては、第２図に示すようにき電回路Ａ
に電圧抑制用GTOスイッチ或いはGTOチョッパ５が用いら
れている。後者のGTOチョッパ５を用いたものは車両本
数の少ない亜幹線乃至ローカル線に用いられている。
吸収する方式としては、第２図に示すようにき電回路Ａ
に電圧抑制用GTOスイッチ或いはGTOチョッパ５が用いら
れている。後者のGTOチョッパ５を用いたものは車両本
数の少ない亜幹線乃至ローカル線に用いられている。
このGTOチョッパ５は、電力回生車両からの回生があ
るとき電電圧が上昇するので、この電圧が一定電圧とな
るようにオンオフを繰り返して抵抗R2に電流を流し込む
ようになっている。
るとき電電圧が上昇するので、この電圧が一定電圧とな
るようにオンオフを繰り返して抵抗R2に電流を流し込む
ようになっている。
（２）また、亜幹線乃至ローカル線では変電所の間の距
離が長く変電所の中間のき電電圧は低くなるため、第５
図に示すようにDCVR（き電電圧補償装置）３を用いるこ
とがある。
離が長く変電所の中間のき電電圧は低くなるため、第５
図に示すようにDCVR（き電電圧補償装置）３を用いるこ
とがある。
このシステムに電力回生車両を使用する場合、上記
（１）同様電圧抑制用GTOスイッチ或いはGTOチョッパ５
が用いられる。
（１）同様電圧抑制用GTOスイッチ或いはGTOチョッパ５
が用いられる。
DCVR3は、シリコン整流器２の出力特性が負荷が増え
ると整流器用変圧器１のレギュレーションから電圧が低
下するのを補正して或る負荷までは直流電圧が一定とな
るように機能するようになっている。
ると整流器用変圧器１のレギュレーションから電圧が低
下するのを補正して或る負荷までは直流電圧が一定とな
るように機能するようになっている。
D.考案が解決しようとする課題 上記（１）のGTOチョッパを用いた場合、亜幹線乃至
ローカル線では列車本数が少ないため、直流電源用シリ
コン整流器２は無負荷になる時間が長く、第３図に示す
シリコン整流器出力特性からGTOチョッパ５は動作して
いる時間が長くなる。
ローカル線では列車本数が少ないため、直流電源用シリ
コン整流器２は無負荷になる時間が長く、第３図に示す
シリコン整流器出力特性からGTOチョッパ５は動作して
いる時間が長くなる。
交流入力電圧Ｖ（実効値）が入力するシリコン整流器
２の出力電圧Edは、完全無負荷では、 となり、Ｖ＝1200vの場合、Ed≒1960vである。
２の出力電圧Edは、完全無負荷では、 となり、Ｖ＝1200vの場合、Ed≒1960vである。
またシリコン整流器２に臨界電流（５〜10A）を流し
込むと、Ed＝1.35×Ｖとなる。Ｖ＝1200vの場合、Ed≒1
620vである。
込むと、Ed＝1.35×Ｖとなる。Ｖ＝1200vの場合、Ed≒1
620vである。
通常のき電抑制電圧は1500v系では1650vである。整流
器２が無負荷の時はGTOチョッパ５が動作して整流器電
圧が1650vとなるように制御されることになる。力行車
両が走ると整流器出力電圧は1620vより低くなるのでGTO
チョッパ５は動作しない。
器２が無負荷の時はGTOチョッパ５が動作して整流器電
圧が1650vとなるように制御されることになる。力行車
両が走ると整流器出力電圧は1620vより低くなるのでGTO
チョッパ５は動作しない。
以上の理由から、ローカル線や亜幹線では列車本数が
少ないために、GTOチョッパ５が動作している時間が長
くなる。
少ないために、GTOチョッパ５が動作している時間が長
くなる。
GTOチョッパ回路は第２図に示すように幾つかのGTOチ
ョッパ5,5……を並列に接続して順次オンオフを繰り返
す方式が多い。従って回生電力を吸収する整流器の臨界
電流（第３図）を消費している時間が長くなる。このた
め、このシステムは運転中の素子ロス，ゲートパワーの
ロス等のロスが多い。
ョッパ5,5……を並列に接続して順次オンオフを繰り返
す方式が多い。従って回生電力を吸収する整流器の臨界
電流（第３図）を消費している時間が長くなる。このた
め、このシステムは運転中の素子ロス，ゲートパワーの
ロス等のロスが多い。
また、上記（２）の場合、無負荷状態では整流器内部
のコンデンサがピーク充電するため高い電圧が発生して
いる。この電圧は交流入力電圧1200vのとき となる。整流器２にDCVR3を組み合わせてもこの電圧は
低くなることはない（第６図参照）。
のコンデンサがピーク充電するため高い電圧が発生して
いる。この電圧は交流入力電圧1200vのとき となる。整流器２にDCVR3を組み合わせてもこの電圧は
低くなることはない（第６図参照）。
この組み合わせに、電力回生車両がある線区では電圧
抑制用GTOチョッパ５を追加設置することになる。このG
TOチョッパ５は上記（１）と同様き電圧が1500v系では1
650vに設定される。
抑制用GTOチョッパ５を追加設置することになる。このG
TOチョッパ５は上記（１）と同様き電圧が1500v系では1
650vに設定される。
従って、無負荷の状態ではき電電圧が1960v以上とな
るので、GTOチョッパ５は動作して1650vとなるように制
御される。
るので、GTOチョッパ５は動作して1650vとなるように制
御される。
ローカル線や亜幹線では列車本数が少ないので整流器
が無負荷となる時間が長くなり、GTOチョッパの動作時
間は長くなる。このため、このシステムもロスが多い。
が無負荷となる時間が長くなり、GTOチョッパの動作時
間は長くなる。このため、このシステムもロスが多い。
本考案は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、無
負荷時におけるGTOチョッパの動作によるロスを低減さ
せることのできる直流電気鉄道用電圧抑制装置を提供す
ることにある。
みてなされたものであり、その目的とするところは、無
負荷時におけるGTOチョッパの動作によるロスを低減さ
せることのできる直流電気鉄道用電圧抑制装置を提供す
ることにある。
E.課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本考案における直流電気
鉄道用電圧抑制装置は、シリコン整流器より直流電力が
供給されるき電回路に電圧抑制用GTOチョッパ回路が接
続された直流鉄道において、 前記GTOチョッパ回路と並列に前記整流器の臨界電流
を流せるGTOスイッチと抵抗との直列回路を接続すると
共に、前記整流器の電流を検出して検出電流が臨界電流
以下で前記GTOスイッチにオン指令を出力し臨界電流＋
α以上でオフ指令を出力するGTOスイッチ制御回路を設
けてなるものである。
鉄道用電圧抑制装置は、シリコン整流器より直流電力が
供給されるき電回路に電圧抑制用GTOチョッパ回路が接
続された直流鉄道において、 前記GTOチョッパ回路と並列に前記整流器の臨界電流
を流せるGTOスイッチと抵抗との直列回路を接続すると
共に、前記整流器の電流を検出して検出電流が臨界電流
以下で前記GTOスイッチにオン指令を出力し臨界電流＋
α以上でオフ指令を出力するGTOスイッチ制御回路を設
けてなるものである。
そして、上記直流電気鉄道がき電圧補償装置を備えて
いる場合には、前記き電圧補償装置の電流の急速減少を
検出して前記GTOチョッパ回路のGTOチョッパがオンしな
いようにインタロックするインタロック回路を設けるも
のである。
いる場合には、前記き電圧補償装置の電流の急速減少を
検出して前記GTOチョッパ回路のGTOチョッパがオンしな
いようにインタロックするインタロック回路を設けるも
のである。
F.作用 き電圧抑制用GTOチョッパ回路と並列に接続されたGTO
スイッチ回路は整流器の電流が臨界電流以下で導通し、
臨界電流＋α以上でしゃ断される。このため整流器の電
流が臨界電流以下となった場合、GTOチョッパ回路を動
作させずに済むので、GTOチョッパの素子ロス，ゲート
パワーロス等を低減できる。
スイッチ回路は整流器の電流が臨界電流以下で導通し、
臨界電流＋α以上でしゃ断される。このため整流器の電
流が臨界電流以下となった場合、GTOチョッパ回路を動
作させずに済むので、GTOチョッパの素子ロス，ゲート
パワーロス等を低減できる。
き電圧補償装置を備えている場合でもGTOスイッチ回
路は上記と同様に動作する。き電圧補償装置は整流器電
流が増加しき電圧が低下すると動作する。き電圧補償装
置の動作中に整流器電流が急に零になるとき電圧補償装
置はオーバシュートしてき電圧が上昇し、GTOチョッパ
はオンしようとするが、インターロック回路は電流の急
速減少を検出してGTOチョッパをインターロックするの
で、GTOチョッパを動作させないで済む。
路は上記と同様に動作する。き電圧補償装置は整流器電
流が増加しき電圧が低下すると動作する。き電圧補償装
置の動作中に整流器電流が急に零になるとき電圧補償装
置はオーバシュートしてき電圧が上昇し、GTOチョッパ
はオンしようとするが、インターロック回路は電流の急
速減少を検出してGTOチョッパをインターロックするの
で、GTOチョッパを動作させないで済む。
G.実施例 本考案の実施例を図面を参照して説明する。
第１実施例 第１図において、２は交流ACを整流するシリコン整流
器、Ａは整流器２の直流が供給されるき電回路、４はき
電回路Ａに抵抗R1と直列に接続されたGTOスイッチ、5,5
……はき電回路Ａに夫々抵抗R2，R2……と直列に接続さ
れたGTOチョッパ、Ra,Rbはき電電圧を検出する分圧抵
抗、６は分圧された抵抗Rbの電圧を絶縁する絶縁アンプ
である。
器、Ａは整流器２の直流が供給されるき電回路、４はき
電回路Ａに抵抗R1と直列に接続されたGTOスイッチ、5,5
……はき電回路Ａに夫々抵抗R2，R2……と直列に接続さ
れたGTOチョッパ、Ra,Rbはき電電圧を検出する分圧抵
抗、６は分圧された抵抗Rbの電圧を絶縁する絶縁アンプ
である。
CT1はシリコン整流器１の入力電流を検出する変流器、C
T11は変流器CT1の２次回路に設けた補助変流器、７は補
助変流器の検出電流Idetをシリコン整流器２の臨界電流
I1と比較し、Idet＜I1のときGTOスイッチ４の入指令を
出力するコンパレータ、８は検出電流Idetと臨界電流＋
α（以下、電流I2という）を比較し、Idet＞I2のとき出
力するコンパレータ、９はコンパレータ８の出力により
一定時間後に切指令を出力するタイマー、10はコンパレ
ータ７の入指令及びタイマー９の切指令でGTOスイッチ
４のゲートを制御するゲート回路である。
T11は変流器CT1の２次回路に設けた補助変流器、７は補
助変流器の検出電流Idetをシリコン整流器２の臨界電流
I1と比較し、Idet＜I1のときGTOスイッチ４の入指令を
出力するコンパレータ、８は検出電流Idetと臨界電流＋
α（以下、電流I2という）を比較し、Idet＞I2のとき出
力するコンパレータ、９はコンパレータ８の出力により
一定時間後に切指令を出力するタイマー、10はコンパレ
ータ７の入指令及びタイマー９の切指令でGTOスイッチ
４のゲートを制御するゲート回路である。
11は絶縁アンプ６よりの検出電圧Vdetをき電抑制電圧
V1（1650v）と比較し、Vdet＞V1のときGTOチョッパ５に
チョッパ入指令を出力するコンパレータ、12は検出電圧
Vdetを臨界電流を流し込んだときの電圧V2（1625v）と
を比較し、Vdet＜V2のときGTOチョッパ５にチョッパ切
指令を出力するコンパレータである。
V1（1650v）と比較し、Vdet＞V1のときGTOチョッパ５に
チョッパ入指令を出力するコンパレータ、12は検出電圧
Vdetを臨界電流を流し込んだときの電圧V2（1625v）と
を比較し、Vdet＜V2のときGTOチョッパ５にチョッパ切
指令を出力するコンパレータである。
この実施例の動作について説明する。
GTOスイッチ４はコンパレータ７及びタイマー９の入
指令及び切指令により臨界電流以下でオン、臨界電流＋
αでオフする。整流器運転始めや回生車が抜けて無負荷
となった瞬間に整流器電圧は上昇するので、GTOスイッ
チ４がオンすると同時にGTOチョッパ５も動作する。こ
のため、電流はIdet＞I2となり、出力電圧はVdet＜V2と
なるので、GTOチョッパ５はオフとなる。コンパレータ
８はIdet＞I2で出力するが、タイマー９によりしばらく
オフ指令が出ないのでGTOスイッチ４はオンしたままと
なっている。しかしてGTOチョッパ５のオフにより電流
はGTOスイッチ４から抵抗R1に流れる分だけとなる。こ
の電流がI2より小さくなるように抵抗R1値を選定してお
けばGTOスイッチ４はそのままオンし続ける。力行車両
がこの軌電区間に入ると整流器２の電流は増加するので
GTOスイッチ４はオフする。
指令及び切指令により臨界電流以下でオン、臨界電流＋
αでオフする。整流器運転始めや回生車が抜けて無負荷
となった瞬間に整流器電圧は上昇するので、GTOスイッ
チ４がオンすると同時にGTOチョッパ５も動作する。こ
のため、電流はIdet＞I2となり、出力電圧はVdet＜V2と
なるので、GTOチョッパ５はオフとなる。コンパレータ
８はIdet＞I2で出力するが、タイマー９によりしばらく
オフ指令が出ないのでGTOスイッチ４はオンしたままと
なっている。しかしてGTOチョッパ５のオフにより電流
はGTOスイッチ４から抵抗R1に流れる分だけとなる。こ
の電流がI2より小さくなるように抵抗R1値を選定してお
けばGTOスイッチ４はそのままオンし続ける。力行車両
がこの軌電区間に入ると整流器２の電流は増加するので
GTOスイッチ４はオフする。
第２実施例 第４図中、第１図に示したものと同一構成部分は、同
一符号を付してその重複する説明を省略する。
一符号を付してその重複する説明を省略する。
第４図において、１は３次巻線を有するトランス、２
はトランス１の２次巻線に接続されたシリコン整流器、
３は入力側がトランス１の３次巻線に接続された出力側
がシリコン整流器１と直列に接続されたDCVR（き電電圧
補償装置）、ＤはDCVR3と並列に接続されたバイパス用
ダイオード、CT2はDCVR3の入力電流を検出する変流器、
CT21は変流器CT2の２次回路に設けた補助変流器、21は
電圧設定器、22は電圧設定器21の設定電圧と絶縁アンプ
６よりの検出電圧との偏差を増幅するアンプ、23は変流
器CT2の電流によりDCVR3の過電流を検出しゲートオフ指
令を出力するコンパレータ、24はアンプ22及びコンパレ
ータ23の出力が入力されDCVR3を機能させる位相制御回
路である。
はトランス１の２次巻線に接続されたシリコン整流器、
３は入力側がトランス１の３次巻線に接続された出力側
がシリコン整流器１と直列に接続されたDCVR（き電電圧
補償装置）、ＤはDCVR3と並列に接続されたバイパス用
ダイオード、CT2はDCVR3の入力電流を検出する変流器、
CT21は変流器CT2の２次回路に設けた補助変流器、21は
電圧設定器、22は電圧設定器21の設定電圧と絶縁アンプ
６よりの検出電圧との偏差を増幅するアンプ、23は変流
器CT2の電流によりDCVR3の過電流を検出しゲートオフ指
令を出力するコンパレータ、24はアンプ22及びコンパレ
ータ23の出力が入力されDCVR3を機能させる位相制御回
路である。
25は補助変流器CT21の検出電流の急速減少di/dtを検
出するコンパレータ、26はコンパレータ25に出力がある
と一定時間インタロック用信号を出力するタイマー、27
はタイマーのインタロック用信号によりコンパレータ11
よりの入指令をインタロックするインタロック回路、28
はインタロック回路27よりの入指令とコンパレータ12よ
りの切指令をGTOチョッパ５に出力するゲート回路であ
る。
出するコンパレータ、26はコンパレータ25に出力がある
と一定時間インタロック用信号を出力するタイマー、27
はタイマーのインタロック用信号によりコンパレータ11
よりの入指令をインタロックするインタロック回路、28
はインタロック回路27よりの入指令とコンパレータ12よ
りの切指令をGTOチョッパ５に出力するゲート回路であ
る。
この実施例の動作について説明する。
第１実施例と同じ回路構成部分は、DCVR3が機能する
までは第１実施例と同じく動作する。
までは第１実施例と同じく動作する。
しかして、GTOスイッチ４がオンし続けている状態に
おいて、力行車両がこのき電区間に入ると、整流器２の
電流は増加してき電電圧が低下するので、コンパレータ
12,位相制御回路23が働いてGTOスイッチ４はオフしDCVR
3が機能し始める。
おいて、力行車両がこのき電区間に入ると、整流器２の
電流は増加してき電電圧が低下するので、コンパレータ
12,位相制御回路23が働いてGTOスイッチ４はオフしDCVR
3が機能し始める。
力行車両が急速にこの区間より抜けると整流器２の電
流が零となるので、再びGTOスイッチ４はオンする。こ
のときDCVR3はオーバーシュートし、き電電圧は上昇す
るのでGTOチョッパ５はオンしようとする。しかしコン
パレータ25が電流が急速に減少したことを検出してGTO
チョッパ５の入指令はタイマー26を介してインタロック
回路27によりオーバーシュートの間インタロックされる
ので、GTOチョッパ５はオンされない。
流が零となるので、再びGTOスイッチ４はオンする。こ
のときDCVR3はオーバーシュートし、き電電圧は上昇す
るのでGTOチョッパ５はオンしようとする。しかしコン
パレータ25が電流が急速に減少したことを検出してGTO
チョッパ５の入指令はタイマー26を介してインタロック
回路27によりオーバーシュートの間インタロックされる
ので、GTOチョッパ５はオンされない。
この実施例によれば、GTOスイッチ４は第１実施例と
同様に動作する。また、DCVR3のオーバーシュート時にG
TOチョッパを不動作とすることができる。
同様に動作する。また、DCVR3のオーバーシュート時にG
TOチョッパを不動作とすることができる。
H.考案の効果 本考案は、上述のとおり構成されているので、電圧抑
制用GTOチョッパ回路が接続された直流鉄道において、
無負荷時にGTOをいくつか組み合わせたGTOチョッパを動
作させずに１ケのGTOスイッチをオンさせるだけで済む
ので、運転中におけるGTOチョッパの素子ロス，ゲート
パワーロス等を低減させることができるという効果を奏
する。
制用GTOチョッパ回路が接続された直流鉄道において、
無負荷時にGTOをいくつか組み合わせたGTOチョッパを動
作させずに１ケのGTOスイッチをオンさせるだけで済む
ので、運転中におけるGTOチョッパの素子ロス，ゲート
パワーロス等を低減させることができるという効果を奏
する。
第１図及び第４図は夫々本考案の第１実施例及び第２実
施例にかかる直流電気鉄道用電圧抑制装置のブロック回
路図、第２図及び第５図は夫々従来直流電気鉄道用電圧
抑制装置の要部を示すブロック回路図、第３図及び第６
図は夫々シリコン整流器の出力特性を示す線図である。 １…変圧器、２…シリコン整流器、３…き電電圧補償回
路（DCVR）、４…GTOスイッチ、５…GTOチョッパ、6,22
…アンプ、7,8,11,12,23…コンパレータ、9,26…タイマ
ー、10,28…ゲート回路、21…電圧設定器、24…位相制
御回路、27…インタロック回路。
施例にかかる直流電気鉄道用電圧抑制装置のブロック回
路図、第２図及び第５図は夫々従来直流電気鉄道用電圧
抑制装置の要部を示すブロック回路図、第３図及び第６
図は夫々シリコン整流器の出力特性を示す線図である。 １…変圧器、２…シリコン整流器、３…き電電圧補償回
路（DCVR）、４…GTOスイッチ、５…GTOチョッパ、6,22
…アンプ、7,8,11,12,23…コンパレータ、9,26…タイマ
ー、10,28…ゲート回路、21…電圧設定器、24…位相制
御回路、27…インタロック回路。
Claims (2)
- 【請求項１】シリコン整流器より直流電力が供給される
き電回路に電圧抑制用GTOチョッパ回路が接続された直
流鉄道において、 前記GTOチョッパ回路と並列に前記整流器の臨界電流を
流せるGTOスイッチと抵抗との直列回路を接続すると共
に、前記整流器の電流を検出して検出電流が臨界電流以
下で前記GTOスイッチにオン指令を出力し臨界電流＋α
以上でオフ指令を出力するGTOスイッチ制御回路を設け
たことを特徴とする直流電気鉄道用電圧抑制装置。 - 【請求項２】き電電圧補償装置を備えシリコン整流器よ
り直流電力が供給されるき電回路に電圧抑制用GTOチョ
ッパ回路が接続された直流鉄道において、 前記GTOチョッパ回路と並列に前記整流器の臨界電流を
流せるGTOスイッチと抵抗との直列回路を接続すると共
に、前記整流器の電流を検出して検出電流が臨界電流以
下で前記GTOスイッチにオン指令を出力し臨界電流＋α
以上でオフ指令を出力するGTOスイッチ制御回路と、前
記き電圧補償装置の電流の急速減少を検出して前記GTO
チョッパ回路のGTOチョッパがオンしないようにインタ
ロックするインタロック回路とを設けたことを特徴とす
る直流電気鉄道用電圧抑制装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4564690U JP2520551Y2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 直流電気鉄道用電圧抑制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4564690U JP2520551Y2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 直流電気鉄道用電圧抑制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH048115U JPH048115U (ja) | 1992-01-24 |
| JP2520551Y2 true JP2520551Y2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=31560013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4564690U Expired - Fee Related JP2520551Y2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 直流電気鉄道用電圧抑制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2520551Y2 (ja) |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP4564690U patent/JP2520551Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH048115U (ja) | 1992-01-24 |
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