JP2617317B2 - 電子線発生装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/316—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field parallel to the surface, e.g. thin film cathodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/316—Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
- H01J2201/3165—Surface conduction emission type cathodes
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電子線発生装置に関し、特に表面伝導形放出
素子もしくはこれと類似の電子放出素子を用いた電子線
発生装置の改良に関するものである。
素子もしくはこれと類似の電子放出素子を用いた電子線
発生装置の改良に関するものである。
[従来の技術] 従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えば、エム アイ エリンソン(M.I.Elinson)
等によって発表された冷陰極素子が知られている。[ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
(Radio Eng.Electron.Phys.)第10巻,1290〜1296頁,19
65年] これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導型放出素子と呼ばれ
ている。
て、例えば、エム アイ エリンソン(M.I.Elinson)
等によって発表された冷陰極素子が知られている。[ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
(Radio Eng.Electron.Phys.)第10巻,1290〜1296頁,19
65年] これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導型放出素子と呼ばれ
ている。
この表面伝導型放出素子としては、前記エリンソン等
により開発されたSnO2(Sb)被膜を用いたもの、Au薄膜
によるもの[ジー・ディトマー“スイン ソリド フィ
ルムス”(G.Dittmer:“Thin Solid Films"),9巻,317
頁,(1972年)]、ITO薄膜によるもの[エム ハート
ウェル アンド シー ジー フォンスタッド“アイ
イー イー イー トランス” イー ディー コンフ
(M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Con
f.")519頁,(1975年)]、カーボン薄膜によるもの
[荒木久他:“真空",第26巻,第1号,22頁,(1983
年)]などが報告されている。
により開発されたSnO2(Sb)被膜を用いたもの、Au薄膜
によるもの[ジー・ディトマー“スイン ソリド フィ
ルムス”(G.Dittmer:“Thin Solid Films"),9巻,317
頁,(1972年)]、ITO薄膜によるもの[エム ハート
ウェル アンド シー ジー フォンスタッド“アイ
イー イー イー トランス” イー ディー コンフ
(M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Con
f.")519頁,(1975年)]、カーボン薄膜によるもの
[荒木久他:“真空",第26巻,第1号,22頁,(1983
年)]などが報告されている。
これらの表面伝導形放出素子は、 1)高い電子放出効率が得られる 2)構造が簡単であるため、製造が容易である 3)同一基板上に多数の素子を配列形成できる 等の利点を有するが、一方では、次に述べるような問題
点があるため、電子源として広く応用されるに至ってい
ない。
点があるため、電子源として広く応用されるに至ってい
ない。
即ち、薄膜に膜面と平行に電流を流すために印加する
電圧により、空間に非対称な電位分布が生じ、放出され
た電子の軌道が偏向されるという問題がある。
電圧により、空間に非対称な電位分布が生じ、放出され
た電子の軌道が偏向されるという問題がある。
以下に、この問題について具体的に説明する。第7図
(a)は、従来の表面伝導形放出素子の典型的な構成を
示す平面図である。同図に於て、1と2は各々該表面伝
導形放出素子に電圧を印加するために設けられた電極
で、3は、例えば金属や金属酸化物を材料とする薄膜、
4は前記薄膜3に従来公知のフォーミングと呼ばれる処
理を行なって形成した電子放出部、5は基板である。
(a)は、従来の表面伝導形放出素子の典型的な構成を
示す平面図である。同図に於て、1と2は各々該表面伝
導形放出素子に電圧を印加するために設けられた電極
で、3は、例えば金属や金属酸化物を材料とする薄膜、
4は前記薄膜3に従来公知のフォーミングと呼ばれる処
理を行なって形成した電子放出部、5は基板である。
第7図(b)は、第7図(a)の従来の表面伝導形放
出素を用いて発光装置を構成した例を示す説明図であ
る。
出素を用いて発光装置を構成した例を示す説明図であ
る。
同第7図(b)に於て、6は素子に電圧を供給するた
めの可変電圧源、8は電子線の照射により発光する蛍光
板、7は前記蛍光板に加速電圧を印加するための高電圧
電源で、表面伝導形放出素子は、第7図(a)のAA線で
切断した断面形状を示す。
めの可変電圧源、8は電子線の照射により発光する蛍光
板、7は前記蛍光板に加速電圧を印加するための高電圧
電源で、表面伝導形放出素子は、第7図(a)のAA線で
切断した断面形状を示す。
一般に、表面伝導形放出素子は、第8図に示すような
素子印加電圧VE対放出電流IE特性を有しているため、素
子印加電圧VEがしきい値電圧VTHを超えると、電子放出
が開始される。この際、放出された電子は加速電圧VCに
より加速され、蛍光板8に衝突し発光が起こる。
素子印加電圧VE対放出電流IE特性を有しているため、素
子印加電圧VEがしきい値電圧VTHを超えると、電子放出
が開始される。この際、放出された電子は加速電圧VCに
より加速され、蛍光板8に衝突し発光が起こる。
ところで、電子放出素子と蛍光板8の間の空間に於て
は、電位分布が法線IIに対して非対称となっている。こ
れは素子に印加する素子印加電圧VEによって生じるもの
で、電子放出部4より放出された電子eは、法線IIの方
向よりも必ず電極1側にずれた軌道を進むことになる。
その偏向の割合いも、素子印加電圧VEの大小により変
り、たとえばVE=Vの時、の点線で示す軌道である
とすると、VE=Vの時にはさらに偏向角が大きくな
り、の点線の軌道をとることになる。
は、電位分布が法線IIに対して非対称となっている。こ
れは素子に印加する素子印加電圧VEによって生じるもの
で、電子放出部4より放出された電子eは、法線IIの方
向よりも必ず電極1側にずれた軌道を進むことになる。
その偏向の割合いも、素子印加電圧VEの大小により変
り、たとえばVE=Vの時、の点線で示す軌道である
とすると、VE=Vの時にはさらに偏向角が大きくな
り、の点線の軌道をとることになる。
すなわち、従来の表面伝導形放出素子を用いた電子線
発生装置に於ては、 1)放出電子が法線方向に飛翔しない 2)素子印加電圧VEを変化させて輝度変調を行なうと、
発光装置(電子軌道)が移動してしまうという問題が生
じ、発光装置や表示装置に応用するのには甚だ不都合で
あった。
発生装置に於ては、 1)放出電子が法線方向に飛翔しない 2)素子印加電圧VEを変化させて輝度変調を行なうと、
発光装置(電子軌道)が移動してしまうという問題が生
じ、発光装置や表示装置に応用するのには甚だ不都合で
あった。
[発生が解決しようとする問題点] 本発明は、上述の従来技術の欠点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、表面伝導形放出素子、もしくは類似
の電子放出素子に於て、空間の電位分布の非対称性に起
因する電子軌道のずれを補正し、放出電子を法線方向に
飛翔させることができる電子線発生装置を提供すること
にある。
ので、その目的は、表面伝導形放出素子、もしくは類似
の電子放出素子に於て、空間の電位分布の非対称性に起
因する電子軌道のずれを補正し、放出電子を法線方向に
飛翔させることができる電子線発生装置を提供すること
にある。
[問題点を解決するための手段] 即ち、本発明は、基板面に沿って並設した電極間に、
該電極を介して電圧が印加される電子放出部を有する電
子放出素子と、該電子放出部から偏向して放出される電
子の軌道を補正する偏向補正電極とを有する電子線発生
装置において、該偏向補正電極が、該電圧の印加に伴な
い該電子放出部上に該電子放出部に対して非対称に形成
される電位分布を補正するように、該電子放出部に対し
て非対称に配置されていることを特徴とする電子線発生
装置である。
該電極を介して電圧が印加される電子放出部を有する電
子放出素子と、該電子放出部から偏向して放出される電
子の軌道を補正する偏向補正電極とを有する電子線発生
装置において、該偏向補正電極が、該電圧の印加に伴な
い該電子放出部上に該電子放出部に対して非対称に形成
される電位分布を補正するように、該電子放出部に対し
て非対称に配置されていることを特徴とする電子線発生
装置である。
[作用] 本発明の電子線発生装置は、基板上に設けた薄膜に、
膜面に平行に電流を流すことにより電子を放出する電子
放出素子において、前記薄膜の電子放出部以外の少なく
とも一部に、絶縁層を介して偏向補正電極を設け、かつ
該偏向補正電極は電子放出部に対して、幾何学的に非対
称に配設されているので、非対称に配設された偏向補正
電極に電圧を印加することにより発生する電位分布によ
り、一対の電極のみを用いて電圧を印加した場合に生ず
る電位分布の不均一が補正され放出電子を法線方向に飛
翔させることができる。
膜面に平行に電流を流すことにより電子を放出する電子
放出素子において、前記薄膜の電子放出部以外の少なく
とも一部に、絶縁層を介して偏向補正電極を設け、かつ
該偏向補正電極は電子放出部に対して、幾何学的に非対
称に配設されているので、非対称に配設された偏向補正
電極に電圧を印加することにより発生する電位分布によ
り、一対の電極のみを用いて電圧を印加した場合に生ず
る電位分布の不均一が補正され放出電子を法線方向に飛
翔させることができる。
[実施例] 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説
明する。
明する。
第1図は本発明の電子線発生装置の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
同第1図において、1と2は薄膜3に電圧を印加する
ために設けられた電極で、通常電極1を正極、電極2を
負極として用いる。
ために設けられた電極で、通常電極1を正極、電極2を
負極として用いる。
金属あるいは金属酸化物を材料とする薄膜3には、従
来公知のフォーミング処理により、電子放出部4が形成
されている。5は基板である。
来公知のフォーミング処理により、電子放出部4が形成
されている。5は基板である。
第1図においては、本発明の特徴である電子放出部4
に対して非対称な位置に配設されている偏向補正電極12
は、絶縁層11を介して電極2の側にのみ設けられてい
る。絶縁層11は、たとえばRFスパッタ法により形成され
た1μm厚のSiO2膜よりなる層で、その上に、前記偏向
補正電極12が形成されている。偏向補正電極12は電極1
とほぼ等しい厚みを有するが、その材質は、たとえばAl
のような良好な電気伝導性を有する金属であればよく、
Au,Ag,Pt,Ni,Cu,Cr等を用いても差しつかえない。
に対して非対称な位置に配設されている偏向補正電極12
は、絶縁層11を介して電極2の側にのみ設けられてい
る。絶縁層11は、たとえばRFスパッタ法により形成され
た1μm厚のSiO2膜よりなる層で、その上に、前記偏向
補正電極12が形成されている。偏向補正電極12は電極1
とほぼ等しい厚みを有するが、その材質は、たとえばAl
のような良好な電気伝導性を有する金属であればよく、
Au,Ag,Pt,Ni,Cu,Cr等を用いても差しつかえない。
偏向補正電極12には、図示外の配線により、電極1と
共通電位が印加されるように配線され、電極1、電極2
および偏向補正電極12の間に電圧を印加して実際に電子
放出を行なったところ、放出電子はほぼ基板5に対して
法線方向II(図中、点線で示す)の軌道で飛翔した。
共通電位が印加されるように配線され、電極1、電極2
および偏向補正電極12の間に電圧を印加して実際に電子
放出を行なったところ、放出電子はほぼ基板5に対して
法線方向II(図中、点線で示す)の軌道で飛翔した。
第2図は、本発明の電子線発生装置の他の実施例を示
す断面図であり、第1図より一層精度よく電子線の軌道
を補正することができる。同第2図に示すように、さら
にもう一組の絶縁層13と偏向補正電極14を積層するのが
有効である。その場合には、偏向補正電極12は第1図の
実施例と同様に、電極1と共通配線して構わないが、偏
向補正電極14については独立に印加電圧を制御できるよ
うに別配線にするのが好ましい。
す断面図であり、第1図より一層精度よく電子線の軌道
を補正することができる。同第2図に示すように、さら
にもう一組の絶縁層13と偏向補正電極14を積層するのが
有効である。その場合には、偏向補正電極12は第1図の
実施例と同様に、電極1と共通配線して構わないが、偏
向補正電極14については独立に印加電圧を制御できるよ
うに別配線にするのが好ましい。
さらに詳しくは、電極1及び偏向補正電極12に印加す
る電圧に応じて、偏向補正電極14に印加すべき電圧値を
あらかじめ記憶したメモリー及びこれにより制御される
可変電圧源を外部に設けるのがよい。
る電圧に応じて、偏向補正電極14に印加すべき電圧値を
あらかじめ記憶したメモリー及びこれにより制御される
可変電圧源を外部に設けるのがよい。
また、比較的低い真空度(高い気圧)のもとで動作さ
せる場合には、イオン衝撃により電極が損傷され易くな
るが、このような用途には、たとえば第3図に示すよう
に、電極1および偏向補正電極12の上面を保護膜13で被
覆するのが好ましい。保護膜13としては、たとえばSiO2
薄膜が好適である。
せる場合には、イオン衝撃により電極が損傷され易くな
るが、このような用途には、たとえば第3図に示すよう
に、電極1および偏向補正電極12の上面を保護膜13で被
覆するのが好ましい。保護膜13としては、たとえばSiO2
薄膜が好適である。
また、空間中の非対称な電位分布を補正する電極の構
成は、前記第1図〜第3図に示すように、電極2の側に
だけ設ける方法に限定されるものではない。たとえば、
第4図〜第6図のように、電極1と電極2の両方の側に
偏向補正電極を設けてもよい。
成は、前記第1図〜第3図に示すように、電極2の側に
だけ設ける方法に限定されるものではない。たとえば、
第4図〜第6図のように、電極1と電極2の両方の側に
偏向補正電極を設けてもよい。
第4図の例では、絶縁層11aと11bの各々の厚みd1とd2
を変えて、偏向補正電極12aと12bを電子放出部4に対し
て非対称に配設してなるものである。本発明者らは、絶
縁層11bの厚みを十分大きくするために、厚膜印刷技術
を用いて製作したが、たとえばd1とd2の比を1:2とする
ことにより、良好な補正効果を得ることができた。
を変えて、偏向補正電極12aと12bを電子放出部4に対し
て非対称に配設してなるものである。本発明者らは、絶
縁層11bの厚みを十分大きくするために、厚膜印刷技術
を用いて製作したが、たとえばd1とd2の比を1:2とする
ことにより、良好な補正効果を得ることができた。
また、第5図の例では、偏向補正電極12aと12bを電子
放出部4からの水平方向の距離(d3,d4)に非対称性を
もたせて配設することにより、良好な補正効果を得た。
放出部4からの水平方向の距離(d3,d4)に非対称性を
もたせて配設することにより、良好な補正効果を得た。
第6図の例では、偏向補正電極12aと12bの各々の厚み
d5とd6を変えて、非対称な電子光学レンズを形成し、た
とえばd5とd6の比を1:3とすることにより、良好な補正
結果を得ることができた。
d5とd6を変えて、非対称な電子光学レンズを形成し、た
とえばd5とd6の比を1:3とすることにより、良好な補正
結果を得ることができた。
尚、従来知られている表面伝導形放出素子の中には、
薄膜3自体が電極1および電極2を兼ねるものもある
が、その場合でも勿論本発明を適用することができる。
即ち、電極1,2を省略した形態の素子のうえに、絶縁層
と偏向補正電極を設ければよく、上記の各実施例と同様
に、良好な補正を行なうことができる。
薄膜3自体が電極1および電極2を兼ねるものもある
が、その場合でも勿論本発明を適用することができる。
即ち、電極1,2を省略した形態の素子のうえに、絶縁層
と偏向補正電極を設ければよく、上記の各実施例と同様
に、良好な補正を行なうことができる。
以上、本発明の代表的な実施例を示したが、これ以外
にも、たとえば第1図〜第6図を組み合わせることによ
り、偏向補正電極のバリエーションはいろいろ考えられ
る。偏向補正電極の多層構造についても、第2図の例の
ように二層に限ったものではなく、三層あるいはその以
上設けてもよい。
にも、たとえば第1図〜第6図を組み合わせることによ
り、偏向補正電極のバリエーションはいろいろ考えられ
る。偏向補正電極の多層構造についても、第2図の例の
ように二層に限ったものではなく、三層あるいはその以
上設けてもよい。
尚、本発明の適用可能な表面伝導形放出素子は、第7
図に示す様な従来の表面伝導形放出素子に限定されるも
のではなく、これと異なる材料や製造方法によるもので
あってもよい。要は、基板上を表面と平行な方向に電流
を流す素子であれば空間中に電位分布の比対称性が生じ
るわけであり、本発明適用の対称となる。
図に示す様な従来の表面伝導形放出素子に限定されるも
のではなく、これと異なる材料や製造方法によるもので
あってもよい。要は、基板上を表面と平行な方向に電流
を流す素子であれば空間中に電位分布の比対称性が生じ
るわけであり、本発明適用の対称となる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の電子線発生装置は、電
子放出素子の少なくとも一方の電極上に絶縁層を介して
偏向補正電極を設け、かつ一方の偏向補正電極と他方の
電極または偏向補正電極とが電子放出部に対して比対称
に配設されることにより、従来問題となっていた電子ビ
ームの偏向という問題が解決され、電子線を法線方向に
飛翔させることができた。
子放出素子の少なくとも一方の電極上に絶縁層を介して
偏向補正電極を設け、かつ一方の偏向補正電極と他方の
電極または偏向補正電極とが電子放出部に対して比対称
に配設されることにより、従来問題となっていた電子ビ
ームの偏向という問題が解決され、電子線を法線方向に
飛翔させることができた。
また、本発明の構成要素である絶縁層や電極は、フォ
トリソグラフィーや印刷等の従来公知の技術で、簡単に
精度よく製造することが可能であり、たとえば、大面積
基板に多数の電子放出素子とともに一体形成することが
できる。
トリソグラフィーや印刷等の従来公知の技術で、簡単に
精度よく製造することが可能であり、たとえば、大面積
基板に多数の電子放出素子とともに一体形成することが
できる。
このような特徴から、本発明による電子線発生装置
は、発光装置や表示装置(たとえば、フラットCRT)、
あるいは記録装置などに広く応用可能で、しかも、その
機能を大巾に向上させることができる。
は、発光装置や表示装置(たとえば、フラットCRT)、
あるいは記録装置などに広く応用可能で、しかも、その
機能を大巾に向上させることができる。
第1図は本発明の電子線発生装置の一実施例を示す断面
図、第2図〜第6図は各々本発明の電子線発生装置の他
の実施例を示す断面図、第7図(a)は従来の表面伝導
形放出素子を示す平面図、第7図(b)は表面伝導形放
出素子を用いた発光装置の断面図および第8図は表面伝
導形放出素子の典型的な素子印加電圧−放出電流特性を
示すグラフである。 1,2……電極 3……薄膜 4……電子放出部 5……基板 11,11a,11b,13……絶縁層 12,12a,12b,14……偏向補正電極。
図、第2図〜第6図は各々本発明の電子線発生装置の他
の実施例を示す断面図、第7図(a)は従来の表面伝導
形放出素子を示す平面図、第7図(b)は表面伝導形放
出素子を用いた発光装置の断面図および第8図は表面伝
導形放出素子の典型的な素子印加電圧−放出電流特性を
示すグラフである。 1,2……電極 3……薄膜 4……電子放出部 5……基板 11,11a,11b,13……絶縁層 12,12a,12b,14……偏向補正電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 哲也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 坂野 嘉和 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 吉岡 征四郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 横野 幸次郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−121454(JP,A) 特開 昭56−15529(JP,A) 特開 昭58−87731(JP,A)
Claims (8)
- 【請求項1】基板面に沿って並設した電極間に、該電極
を介して電圧が印加される電子放出部を有する電子放出
素子と、該電子放出部から偏向して放出される電子の軌
道を補正する偏向補正電極とを有する電子線発生装置に
おいて、該偏向補正電極が、該電圧の印加に伴ない該電
子放出部上に該電子放出部に対して非対称に形成される
電位分布を補正するように、該電子放出部に対して非対
称に配置されていることを特徴とする電子線発生装置。 - 【請求項2】前記偏向補正電極は、前記並設した電極の
うちの一方の電極に絶縁層を介して配置されている特許
請求の範囲第1項記載の電子線発生装置。 - 【請求項3】前記偏向補正電極が複数、絶縁層を介して
積層されている特許請求の範囲第2項記載の電子線発生
装置。 - 【請求項4】前記偏向補正電極は、前記並設した電極の
両方の電極に絶縁層を介して配置されている特許請求の
範囲第1項記載の電子線発生装置。 - 【請求項5】前記絶縁層は、その厚さが前記両電極間で
異なっている特許請求の範囲第4項記載の電子線発生装
置。 - 【請求項6】前記両方の電極に配置された偏向補正電極
は、電子放出部からの距離が異なっている特許請求の範
囲第4項記載の電子線発生装置。 - 【請求項7】前記両方の電極に配置された偏向補正電極
は、その厚さが異なっている特許請求の範囲第4項記載
の電子線発生装置。 - 【請求項8】発光装置、表示装置あるいは記録装置に用
いられる装置である特許請求の範囲第1項乃至第7項の
いずれかの項に記載の電子線発生装置。
Priority Applications (1)
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JP18664987A JP2617317B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 電子線発生装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP18664987A JP2617317B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 電子線発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS6431335A JPS6431335A (en) | 1989-02-01 |
JP2617317B2 true JP2617317B2 (ja) | 1997-06-04 |
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Families Citing this family (3)
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JPH0982214A (ja) * | 1994-12-05 | 1997-03-28 | Canon Inc | 電子放出素子、電子源、及び画像形成装置 |
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-
1987
- 1987-07-28 JP JP18664987A patent/JP2617317B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPS6431335A (en) | 1989-02-01 |
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