JP2579139B2 - 高周波用誘電体組成物 - Google Patents
高周波用誘電体組成物Info
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- JP2579139B2 JP2579139B2 JP7153044A JP15304495A JP2579139B2 JP 2579139 B2 JP2579139 B2 JP 2579139B2 JP 7153044 A JP7153044 A JP 7153044A JP 15304495 A JP15304495 A JP 15304495A JP 2579139 B2 JP2579139 B2 JP 2579139B2
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- Japan
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- dielectric
- high frequency
- temperature coefficient
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- dielectric ceramic
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
- H01P7/10—Dielectric resonators
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波用誘電体セラミ
ックスの新規な組成物に関する。さらに詳細には、本発
明は、高いＱ値と高い誘電率とを有し、共振周波数の温
度係数が低い高周波用誘電体セラミックス組成物に関す
る。
ックスの新規な組成物に関する。さらに詳細には、本発
明は、高いＱ値と高い誘電率とを有し、共振周波数の温
度係数が低い高周波用誘電体セラミックス組成物に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、３００MHz 〜３００GHz の帯域の
マイクロ波周波数を用いた各種の通信システムが開発さ
れてきている。これらは無線電話セット、自動車電話、
衛星放送システム、衛星通信システムおよび同種のもの
のような移動無線通信システムを包含する。このような
システムは、共振器、帯域通過（または阻止）フィル
タ、マイクロ波集積回路（ＭＩＣ）および同種のものに
適用可能な高周波用誘電体セラミックスを必要とし、ま
たこのような構成部品に対する需要が大いに増大してき
た。この種の通信システムに適用できる高周波用誘電体
セラミックスは、次の特性を有する必要がある。（１）
高い誘電率：これは誘電体セラミックス中のマイクロ波
の波長が誘電率の平方根に逆比例するので、誘電体セラ
ミックスで作る部品の小型化に必要である。（２）誘電
率の逆数に対応する高いＱ値：これは誘電損失が直接周
波数に比例するので、高い性能のために必要である。
（３）誘電体共振器の共振周波数の温度係数が低いこ
と。(W. Wersing, "Electronic Ceramics", B. C. H. S
teele ら, p.67, Elsevier Sci. Pub. Co., New York
(1991) を参照されたい）。さらに、この種の通信シス
テムに適用可能な高周波用誘電体セラミックスは、特性
の経時変化が少ないこと、熱伝導度の高いこと、および
良好な機械的強度を有することが必要である。
マイクロ波周波数を用いた各種の通信システムが開発さ
れてきている。これらは無線電話セット、自動車電話、
衛星放送システム、衛星通信システムおよび同種のもの
のような移動無線通信システムを包含する。このような
システムは、共振器、帯域通過（または阻止）フィル
タ、マイクロ波集積回路（ＭＩＣ）および同種のものに
適用可能な高周波用誘電体セラミックスを必要とし、ま
たこのような構成部品に対する需要が大いに増大してき
た。この種の通信システムに適用できる高周波用誘電体
セラミックスは、次の特性を有する必要がある。（１）
高い誘電率：これは誘電体セラミックス中のマイクロ波
の波長が誘電率の平方根に逆比例するので、誘電体セラ
ミックスで作る部品の小型化に必要である。（２）誘電
率の逆数に対応する高いＱ値：これは誘電損失が直接周
波数に比例するので、高い性能のために必要である。
（３）誘電体共振器の共振周波数の温度係数が低いこ
と。(W. Wersing, "Electronic Ceramics", B. C. H. S
teele ら, p.67, Elsevier Sci. Pub. Co., New York
(1991) を参照されたい）。さらに、この種の通信シス
テムに適用可能な高周波用誘電体セラミックスは、特性
の経時変化が少ないこと、熱伝導度の高いこと、および
良好な機械的強度を有することが必要である。
【０００３】今までに開発された誘電体セラミックスの
例は、Ｂａ（Ｍ+2 1/3 Ｍ+5 2/3)Ｏ3系（式中、Ｍ+2はＭ
ｇまたはＺｎ、Ｍ+5はＴａまたはＮｂを表す）、Ｂａ2
Ｔｉ9 Ｏ20系および（Ｚｒ，Ｓｎ）ＴｉＯ4 系を包含す
る。これらの型の誘電体セラミックスは、低い誘電損失
を有する一方、誘電率が約４０未満と低い。他の例はＢ
ａＯ−Ｓｍ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 系、（Ｂａ，Ｐｂ）Ｏ−Ｎ
ｄ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 系および（Ｐｂ，Ｃａ）ＺｒＯ3 を
包含する。これらの型の誘電体セラミックスは、少なく
とも約８０の高い誘電率を有する一方、たとえばＱ×ｆ
0 (GHz）＜約１０，０００と比較的高い誘電損失を有す
る。（W. Wersing, 上記；および Kato,JEE, Sep., pp.
114-118 (1991) を参照されたい）。
例は、Ｂａ（Ｍ+2 1/3 Ｍ+5 2/3)Ｏ3系（式中、Ｍ+2はＭ
ｇまたはＺｎ、Ｍ+5はＴａまたはＮｂを表す）、Ｂａ2
Ｔｉ9 Ｏ20系および（Ｚｒ，Ｓｎ）ＴｉＯ4 系を包含す
る。これらの型の誘電体セラミックスは、低い誘電損失
を有する一方、誘電率が約４０未満と低い。他の例はＢ
ａＯ−Ｓｍ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 系、（Ｂａ，Ｐｂ）Ｏ−Ｎ
ｄ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 系および（Ｐｂ，Ｃａ）ＺｒＯ3 を
包含する。これらの型の誘電体セラミックスは、少なく
とも約８０の高い誘電率を有する一方、たとえばＱ×ｆ
0 (GHz）＜約１０，０００と比較的高い誘電損失を有す
る。（W. Wersing, 上記；および Kato,JEE, Sep., pp.
114-118 (1991) を参照されたい）。
【０００４】一般的に、高い誘電率を有する誘電材料
は、大きい誘電損失、および双極子とそれに付随する欠
陥による大きい共振周波数温度係数を示す。しかしなが
ら、高周波用誘電体セラミックスのほとんどの応用に
は、共振周波数の安定した温度係数を有していなければ
ならない。
は、大きい誘電損失、および双極子とそれに付随する欠
陥による大きい共振周波数温度係数を示す。しかしなが
ら、高周波用誘電体セラミックスのほとんどの応用に
は、共振周波数の安定した温度係数を有していなければ
ならない。
【０００５】（ＳｒＣａ）ＴｉＯ3 は、２GHz で約１７
０〜約２２５と非常に高い誘電率を有するが、約＋８０
０〜約１，６７０ppm/℃と非常に高い共振周波数温度係
数を有する。Ｌａ（Ｚｎ(1-x)/2 Ｍｇx/2 Ｔｉ1/2)Ｏ3
は約８０，０００〜約９１，０００と非常に高いＱ×ｆ
0 (GHz）を有し、また約−５５〜−７０ppm/℃と低い共
振周波数温度係数を有するが、約２８〜約３１と低い誘
電率を有する。
０〜約２２５と非常に高い誘電率を有するが、約＋８０
０〜約１，６７０ppm/℃と非常に高い共振周波数温度係
数を有する。Ｌａ（Ｚｎ(1-x)/2 Ｍｇx/2 Ｔｉ1/2)Ｏ3
は約８０，０００〜約９１，０００と非常に高いＱ×ｆ
0 (GHz）を有し、また約−５５〜−７０ppm/℃と低い共
振周波数温度係数を有するが、約２８〜約３１と低い誘
電率を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、高い誘電率と低い誘電損失を有する高周波用誘
電体セラミックス組成物を提供することである。
目的は、高い誘電率と低い誘電損失を有する高周波用誘
電体セラミックス組成物を提供することである。
【０００７】本発明の他の一つの目的は、制御可能な共
振周波数温度係数を有する高周波用誘電体セラミックス
組成物を提供することである。
振周波数温度係数を有する高周波用誘電体セラミックス
組成物を提供することである。
【０００８】本発明の他の目的および利点は、本明細書
の残部によって明白となるであろう。
の残部によって明白となるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高周波用
誘電体セラミックス組成物を開発するために、強力な研
究を行ってきた。その結果、予期しないことに、高いＱ
値、高い誘電率および低い共振周波数温度係数を示す、
ある種の高周波用誘電体セラミックス組成物を見出し
た。
誘電体セラミックス組成物を開発するために、強力な研
究を行ってきた。その結果、予期しないことに、高いＱ
値、高い誘電率および低い共振周波数温度係数を示す、
ある種の高周波用誘電体セラミックス組成物を見出し
た。
【００１０】本発明の一つの実施態様によれば、次の化
学式で示される新しい高周波用誘電体セラミックス組成
物が提供される。 （１−ｚ）（Ｓｒ1-y Ｃａy)ＴｉＯ3 ・ｚＬａ（Ｚｎ
(1-x)/2 Ｍｇx/2 Ｔｉ1/2)Ｏ3 （式中、０≦ｘ≦１．０；０．０１≦ｙ≦０．９９；
０．４≦ｚ≦０．７である）
学式で示される新しい高周波用誘電体セラミックス組成
物が提供される。 （１−ｚ）（Ｓｒ1-y Ｃａy)ＴｉＯ3 ・ｚＬａ（Ｚｎ
(1-x)/2 Ｍｇx/2 Ｔｉ1/2)Ｏ3 （式中、０≦ｘ≦１．０；０．０１≦ｙ≦０．９９；
０．４≦ｚ≦０．７である）
【００１１】本発明による誘電体セラミックス組成物
は、約３３〜約６１の誘電率、約２５，０００〜約６
６，５００のＱ×ｆ0 (GHz）および約−３９〜約＋８４
ppm/℃の共振周波数温度係数を有する。
は、約３３〜約６１の誘電率、約２５，０００〜約６
６，５００のＱ×ｆ0 (GHz）および約−３９〜約＋８４
ppm/℃の共振周波数温度係数を有する。
【００１２】本発明による高周波用誘電体セラミックス
組成物は、一種のペロブスカイト型の固溶体であり、Ｓ
ｒＴｉＯ3 、ＣａＴｉＯ3 、Ｌａ（Ｚｎ1/2 Ｔｉ1/2)Ｏ
3 およびＬａ（Ｍｇ1/2 Ｔｉ1/2)Ｏ3 を含む。本発明に
よる誘電体セラミックス組成物は、約−３９〜約＋８４
ppm/℃の共振周波数温度係数を有する。この温度係数
は、ある種の微量な添加物を含ませることによって、約
±１０ppm/℃に制御することができる。このようにし
て、本発明による誘電体セラミックス組成物は、低い誘
電損失と良好な温度特性を有するマイクロ波用誘電体セ
ラミックスを、それ自身または添加物の変更によって提
供することができる。それゆえに、本発明の組成物は、
高周波用誘電体セラミックスを必要とする各種の通信シ
ステムに適切に応用することができる。
組成物は、一種のペロブスカイト型の固溶体であり、Ｓ
ｒＴｉＯ3 、ＣａＴｉＯ3 、Ｌａ（Ｚｎ1/2 Ｔｉ1/2)Ｏ
3 およびＬａ（Ｍｇ1/2 Ｔｉ1/2)Ｏ3 を含む。本発明に
よる誘電体セラミックス組成物は、約−３９〜約＋８４
ppm/℃の共振周波数温度係数を有する。この温度係数
は、ある種の微量な添加物を含ませることによって、約
±１０ppm/℃に制御することができる。このようにし
て、本発明による誘電体セラミックス組成物は、低い誘
電損失と良好な温度特性を有するマイクロ波用誘電体セ
ラミックスを、それ自身または添加物の変更によって提
供することができる。それゆえに、本発明の組成物は、
高周波用誘電体セラミックスを必要とする各種の通信シ
ステムに適切に応用することができる。
【００１３】本発明による誘電体セラミックス組成物の
性質は、ＳｒＴｉＯ3 およびＣａＴｉＯ3 の量に従って
変化する。組成物に含まれるＳｒＴｉＯ3 およびＣａＴ
ｉＯ3 が量が増えると、約３０〜約６０の範囲で誘電率
が増加し、Ｑ×ｆ0 (GHz）は著しく減少し、図１に示す
ように、共振周波数の温度係数は負（−）の値から正
（＋）の値に徐々に変化する。特にＳｒＴｉＯ3 および
ＣａＴｉＯ3 をそれぞれ約０．５モル％の量で含有する
組成物は、約３８〜約５０の誘電率、約３０，０００以
上のＱ×ｆ0 値および２２ppm/℃未満の共振周波数温度
係数を有するマイクロ波用誘電体セラミックスを提供す
ることができる。
性質は、ＳｒＴｉＯ3 およびＣａＴｉＯ3 の量に従って
変化する。組成物に含まれるＳｒＴｉＯ3 およびＣａＴ
ｉＯ3 が量が増えると、約３０〜約６０の範囲で誘電率
が増加し、Ｑ×ｆ0 (GHz）は著しく減少し、図１に示す
ように、共振周波数の温度係数は負（−）の値から正
（＋）の値に徐々に変化する。特にＳｒＴｉＯ3 および
ＣａＴｉＯ3 をそれぞれ約０．５モル％の量で含有する
組成物は、約３８〜約５０の誘電率、約３０，０００以
上のＱ×ｆ0 値および２２ppm/℃未満の共振周波数温度
係数を有するマイクロ波用誘電体セラミックスを提供す
ることができる。
【００１４】本発明による誘電体セラミックス組成物
は、出発材料としてのＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、Ｌａ2
Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯおよびＭｇＯから、高周波用誘
電体セラミックスを調製するための既知の方法に従って
調製される。
は、出発材料としてのＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、Ｌａ2
Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯおよびＭｇＯから、高周波用誘
電体セラミックスを調製するための既知の方法に従って
調製される。
【００１５】たとえば、ＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、Ｌａ
2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯおよびＭｇＯを、特定の割合
で混合する。得られた粉末混合物を適切な条件下、たと
えば約１，０５０℃の温度で約１０時間、空気中でか焼
し、ついで磨砕する。１次か焼混合物を、約１，２００
〜約１，３００℃の温度で、十分な時間、たとえば約６
時間、再か焼する。完全に磨砕した後に、か焼粉末を直
径約１０mm、厚さ約１〜２mmのディスクに圧縮する。こ
のディスク型試験片を適当な条件下、たとえば約２〜約
６時間、約１，５００〜約１，６５０℃の温度で、所望
の組成を有する高周波用誘電体セラミックスを作るよう
に、空気中で焼結する。ＭｇＯの含有量を増加すると、
より高い焼結温度が要求される。焼結中に、試験片は約
１７〜約２０％収縮する。
2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｎＯおよびＭｇＯを、特定の割合
で混合する。得られた粉末混合物を適切な条件下、たと
えば約１，０５０℃の温度で約１０時間、空気中でか焼
し、ついで磨砕する。１次か焼混合物を、約１，２００
〜約１，３００℃の温度で、十分な時間、たとえば約６
時間、再か焼する。完全に磨砕した後に、か焼粉末を直
径約１０mm、厚さ約１〜２mmのディスクに圧縮する。こ
のディスク型試験片を適当な条件下、たとえば約２〜約
６時間、約１，５００〜約１，６５０℃の温度で、所望
の組成を有する高周波用誘電体セラミックスを作るよう
に、空気中で焼結する。ＭｇＯの含有量を増加すると、
より高い焼結温度が要求される。焼結中に、試験片は約
１７〜約２０％収縮する。
【００１６】焼結した試験片の誘電率、Ｑ値、共振周波
数温度係数などの誘電特性を、既知の誘電共振法によっ
て決定する（M. Onoda, J. Kuwata ら, Jpn. J. Appl.
Phys., 21(12), 1707 (1982)を参照されたい）。
数温度係数などの誘電特性を、既知の誘電共振法によっ
て決定する（M. Onoda, J. Kuwata ら, Jpn. J. Appl.
Phys., 21(12), 1707 (1982)を参照されたい）。
【００１７】
【発明の効果】本発明によって、高い誘電率と高いＱ値
を有し、しかも共振周波数の温度係数が低い高周波用誘
電体セラミックス組成物が得られる。本発明によって得
られる誘電体組成物は、マイクロ波のような高周波を用
いる通信システムの共振器、フィルタ、ＭＩＣなどに有
用である。
を有し、しかも共振周波数の温度係数が低い高周波用誘
電体セラミックス組成物が得られる。本発明によって得
られる誘電体組成物は、マイクロ波のような高周波を用
いる通信システムの共振器、フィルタ、ＭＩＣなどに有
用である。
【００１８】
【実施例】本発明を、例証的であって、非制限的な意図
である実施例を用いて、より詳細に説明する。
である実施例を用いて、より詳細に説明する。
【００１９】実施例１〜３０ それぞれ９９．９％以上の純度を有するＳｒＣＯ3 、Ｃ
ａＣＯ3 、Ｌａ2 Ｏ3、ＴｉＯ2 、ＺｎＯおよびＭｇＯ
を、表１に示す比率で計量し、混合した。粉末混合体を
約１０時間、空気中で約１，０５０℃の温度でか焼し
た。生じたか焼粉末を磨砕し、約１，２００〜約１，３
００℃の温度で約６時間再か焼した。
ａＣＯ3 、Ｌａ2 Ｏ3、ＴｉＯ2 、ＺｎＯおよびＭｇＯ
を、表１に示す比率で計量し、混合した。粉末混合体を
約１０時間、空気中で約１，０５０℃の温度でか焼し
た。生じたか焼粉末を磨砕し、約１，２００〜約１，３
００℃の温度で約６時間再か焼した。
【００２０】生じた粉末を完全に磨砕した。磨砕した粉
末を、直径約１０mm、厚さ約１〜２mmのディスクに圧縮
成形した。このディスク型試験片を空気中で約２〜約６
時間、約１，５００〜約１，６５０℃の温度で焼結し
た。ＭｇＯの含有量の増加とともに焼結温度を上げた。
試験片は焼結中、約１２〜約２０％収縮した。
末を、直径約１０mm、厚さ約１〜２mmのディスクに圧縮
成形した。このディスク型試験片を空気中で約２〜約６
時間、約１，５００〜約１，６５０℃の温度で焼結し
た。ＭｇＯの含有量の増加とともに焼結温度を上げた。
試験片は焼結中、約１２〜約２０％収縮した。
【００２１】焼結した試験片の両面を研磨紙（＃３００
０まで）で完全に研磨し、導波管に入れた。
０まで）で完全に研磨し、導波管に入れた。
【００２２】前述の誘電体共振器方法に従って、誘電
率、Ｑ値および共振周波数温度係数を８〜１２GHz の周
波数範囲および−１５℃〜８５℃の温度範囲で測定し
た。各試験片のマイクロ波誘電特性を表１に示す。
率、Ｑ値および共振周波数温度係数を８〜１２GHz の周
波数範囲および−１５℃〜８５℃の温度範囲で測定し
た。各試験片のマイクロ波誘電特性を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【図１】本発明による組成物の共振周波数の温度係数の
変化を示すグラフである。
変化を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 尹 錫 珍 大韓民国ソウル特別市蘆原区上渓洞６番 地 住公アパート203棟810号 (72)発明者 尹 尚 玉 大韓民国江原道江陵市浦南洞1005番地 252号 (72)発明者 中村 哲郎 神奈川県横浜市緑区藤ガ丘２−41−21 藤ガ丘宿舎403 (72)発明者 伊藤 満 神奈川県横浜市緑区桜台33−７ 桜台コ ートビレッジ１−11 (56)参考文献 特開 昭61−128411（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 次の化学式： （１−ｚ）（Ｓｒ1-y Ｃａy)ＴｉＯ3 ・ｚＬａ（Ｚｎ
(1-x)/2 Ｍｇx/2 Ｔｉ1/2)Ｏ3 （式中、０≦ｘ≦１．０；０．０１≦ｙ≦０．９９；
０．４≦ｚ≦０．７である）で示される高周波用誘電体
セラミックス組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940013994A KR970001062B1 (ko) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 고주파용 유전체 조성물 |
| KR13994/1994 | 1994-06-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH087651A JPH087651A (ja) | 1996-01-12 |
| JP2579139B2 true JP2579139B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=19385711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7153044A Expired - Lifetime JP2579139B2 (ja) | 1994-06-21 | 1995-06-20 | 高周波用誘電体組成物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2579139B2 (ja) |
| KR (3) | KR970001062B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10116133A (ja) | 1996-10-11 | 1998-05-06 | Fujitsu Ltd | 携帯情報機器 |
| JPH10124182A (ja) | 1996-10-24 | 1998-05-15 | Fujitsu Ltd | 増設バッテリを装着可能な携帯型コンピュータ装置 |
| JPH10124194A (ja) * | 1996-10-24 | 1998-05-15 | Fujitsu Ltd | 携帯型コンピュータから拡張ステーションへの電源供給装置 |
-
1994
- 1994-06-21 KR KR1019940013994A patent/KR970001062B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-06-20 JP JP7153044A patent/JP2579139B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-10-31 KR KR96050579A patent/KR970001259B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-10-31 KR KR1019960050578A patent/KR970001057B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970001259B1 (en) | 1997-02-04 |
| JPH087651A (ja) | 1996-01-12 |
| KR970001057B1 (ko) | 1997-01-25 |
| KR970001062B1 (ko) | 1997-01-25 |
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