JP2689396B2 - ホローカソード型金属蒸気レーザ管 - Google Patents
ホローカソード型金属蒸気レーザ管Info
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- JP2689396B2 JP2689396B2 JP25221289A JP25221289A JP2689396B2 JP 2689396 B2 JP2689396 B2 JP 2689396B2 JP 25221289 A JP25221289 A JP 25221289A JP 25221289 A JP25221289 A JP 25221289A JP 2689396 B2 JP2689396 B2 JP 2689396B2
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- hole
- discharge
- anode
- segment
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/031—Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation
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- Electromagnetism (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホローカソード型金属蒸気レーザ管に関す
る。
る。
従来においては、特開昭61−244081号、特開昭63−14
7383号の各公報に記載されたホローカソード型金属蒸気
レーザ管が知られている。
7383号の各公報に記載されたホローカソード型金属蒸気
レーザ管が知られている。
これらの各公報に記載されたホローカソード型金属蒸
気レーザ管においては、ガラス製外囲器内に、一本の長
い金属パイプが挿入配置され、この金属パイプがホロー
カソードとして利用されている。ガラス製外囲器を構成
するガラスとしては、パイレックスガラス等の硬質ガラ
スが用いられ、金属パイプを構成する金属としては、
鉄、アルミニウム等が用いられている。そして、この金
属パイプには、アノードの一端と金属パイプ内とを連通
させる放電用貫通孔の複数が筒軸方向に沿って離間して
設けられている。
気レーザ管においては、ガラス製外囲器内に、一本の長
い金属パイプが挿入配置され、この金属パイプがホロー
カソードとして利用されている。ガラス製外囲器を構成
するガラスとしては、パイレックスガラス等の硬質ガラ
スが用いられ、金属パイプを構成する金属としては、
鉄、アルミニウム等が用いられている。そして、この金
属パイプには、アノードの一端と金属パイプ内とを連通
させる放電用貫通孔の複数が筒軸方向に沿って離間して
設けられている。
しかし、上記のホローカソード型金属蒸気レーザ管に
おいては、以下の問題がある。
おいては、以下の問題がある。
（１）ホローカソードが一本の金属パイプからなるた
め、所望の内径で所望の長さのホローカソードを製作す
るためには、そのような金属パイプを製造するための特
殊な設備と高度な技術とが必要とされ、製造コストの上
昇を招く問題がある。すなわち、ホローカソードの長さ
は通常300mm〜1000mm程度と長いので、通常の技術では
所望の内径で真直度の高い穴あけ加工を行って金属パイ
プを作製することはきわめて困難である。また、市販さ
れている金属パイプを利用してホローカソードを作製す
る場合には、市販品は一般にその内径、長さ等が規格化
されているため、金属パイプの選択範囲がきわめて狭い
という障害がある。
め、所望の内径で所望の長さのホローカソードを製作す
るためには、そのような金属パイプを製造するための特
殊な設備と高度な技術とが必要とされ、製造コストの上
昇を招く問題がある。すなわち、ホローカソードの長さ
は通常300mm〜1000mm程度と長いので、通常の技術では
所望の内径で真直度の高い穴あけ加工を行って金属パイ
プを作製することはきわめて困難である。また、市販さ
れている金属パイプを利用してホローカソードを作製す
る場合には、市販品は一般にその内径、長さ等が規格化
されているため、金属パイプの選択範囲がきわめて狭い
という障害がある。
（２）ホローカソードの長さが長くなるほど、動作時の
温度による熱膨張の影響が大きくて、アノードの一端と
ホローカソードの放電用貫通孔の相対的位置関係が変化
しやすく、極端な場合には、アノードの一端とホローカ
ソードとの間が短絡したり、放電用貫通孔の位置がアノ
ードの一端から大きく変化する場合がある。ちなみに、
ホローカソードが長さ800mmのアルミニウム製パイプか
らなり、ガラス製外囲器がパイレックスガラスからなる
場合には、両者の熱膨張係数の差により、動作時におい
ては、アノードの一端に対して放電用貫通孔の位置が約
4mm程度もずれる場合がある。このようにアノードの一
端と放電用貫通孔の相対的位置関係が大きく変化する
と、ホローカソード型金属蒸気レーザ管の入力インピー
ダンスが変化して放電が不安定となる不都合が生ずる。
温度による熱膨張の影響が大きくて、アノードの一端と
ホローカソードの放電用貫通孔の相対的位置関係が変化
しやすく、極端な場合には、アノードの一端とホローカ
ソードとの間が短絡したり、放電用貫通孔の位置がアノ
ードの一端から大きく変化する場合がある。ちなみに、
ホローカソードが長さ800mmのアルミニウム製パイプか
らなり、ガラス製外囲器がパイレックスガラスからなる
場合には、両者の熱膨張係数の差により、動作時におい
ては、アノードの一端に対して放電用貫通孔の位置が約
4mm程度もずれる場合がある。このようにアノードの一
端と放電用貫通孔の相対的位置関係が大きく変化する
と、ホローカソード型金属蒸気レーザ管の入力インピー
ダンスが変化して放電が不安定となる不都合が生ずる。
本発明の目的は、所望の内径で所望の長さのホローカ
ソードを簡単に製作することができるうえ、熱膨張によ
る伸び縮みを容易に吸収させてアノードの一端と放電用
貫通孔の相対的位置関係を固定することができる構造の
ホローカソード型金属蒸気レーザ管を提供することにあ
る。
ソードを簡単に製作することができるうえ、熱膨張によ
る伸び縮みを容易に吸収させてアノードの一端と放電用
貫通孔の相対的位置関係を固定することができる構造の
ホローカソード型金属蒸気レーザ管を提供することにあ
る。
上記目的を達成するため、本発明においては、その筒
軸方向に伸びるレーザ発振路用細孔と当該筒軸方向に離
間した複数の位置において細孔から筒外に貫通する放電
用貫通孔を有してなる金属製筒状のホローカソードと、
このホローカソードの放電用貫通孔に対応する位置にそ
れぞれ設けたアノードとを備えてなるホローカソード型
金属蒸気レーザ管において、前記ホローカソードは、レ
ーザ発振路用細孔と放電用貫通孔が形成された複数の筒
状のセグメントカソードがその筒軸方向にスライド可能
に連結され、かつ、隣接するセグメントカソード同士が
金属線で電気的に接続されて構成され、前記アノード
は、その一端が放電用貫通孔に露出し、その他端がガラ
ス製外囲器から気密に突出するように当該ガラス製外囲
器により固定され、前記セグメントカソードの放電用貫
通孔に、アノードを囲む状態に配置された絶縁性筒部材
の一端部が係合され、この絶縁性筒部材の他端部がガラ
ス製外囲器により気密に覆われて固定されることによ
り、当該セグメントカソードが絶縁性筒部材により筒軸
方向の移動が抑制されて、アノードの一端に対する放電
用貫通孔の相対的位置関係が固定された構成を採用す
る。
軸方向に伸びるレーザ発振路用細孔と当該筒軸方向に離
間した複数の位置において細孔から筒外に貫通する放電
用貫通孔を有してなる金属製筒状のホローカソードと、
このホローカソードの放電用貫通孔に対応する位置にそ
れぞれ設けたアノードとを備えてなるホローカソード型
金属蒸気レーザ管において、前記ホローカソードは、レ
ーザ発振路用細孔と放電用貫通孔が形成された複数の筒
状のセグメントカソードがその筒軸方向にスライド可能
に連結され、かつ、隣接するセグメントカソード同士が
金属線で電気的に接続されて構成され、前記アノード
は、その一端が放電用貫通孔に露出し、その他端がガラ
ス製外囲器から気密に突出するように当該ガラス製外囲
器により固定され、前記セグメントカソードの放電用貫
通孔に、アノードを囲む状態に配置された絶縁性筒部材
の一端部が係合され、この絶縁性筒部材の他端部がガラ
ス製外囲器により気密に覆われて固定されることによ
り、当該セグメントカソードが絶縁性筒部材により筒軸
方向の移動が抑制されて、アノードの一端に対する放電
用貫通孔の相対的位置関係が固定された構成を採用す
る。
複数のセグメントカソードのそれぞれは、長さが短く
てよいので、例えばドリル等を用いた通常の旋盤加工技
術により種々の内径のものを容易に製作することができ
る。
てよいので、例えばドリル等を用いた通常の旋盤加工技
術により種々の内径のものを容易に製作することができ
る。
連結するセグメントカソードの数を選択することによ
り、種々の長さのホローカソードを相当大きな自由度で
製作することができる。
り、種々の長さのホローカソードを相当大きな自由度で
製作することができる。
絶縁性筒部材は、各セグメントカソードの筒軸方向の
移動を抑制するとともに、アノードの一端に対する放電
用貫通孔の相対的位置関係を固定するが、隣接するセグ
メントカソード同士は固定されるのではなくて相互にス
ライド可能に連結されているので、動作時におけるセグ
メントカソードの個々の熱膨張による伸びが相互に吸収
されるようになる。従って、アノードの一端に対する放
電用貫通孔の相対的位置関係が変化することがない。
移動を抑制するとともに、アノードの一端に対する放電
用貫通孔の相対的位置関係を固定するが、隣接するセグ
メントカソード同士は固定されるのではなくて相互にス
ライド可能に連結されているので、動作時におけるセグ
メントカソードの個々の熱膨張による伸びが相互に吸収
されるようになる。従って、アノードの一端に対する放
電用貫通孔の相対的位置関係が変化することがない。
第１図に示した実施例では、その筒軸方向Ｐに伸びる
レーザ発振路用細孔21を有し、当該筒軸方向Ｐに離間し
た複数の位置において細孔21から筒外に貫通する放電用
貫通孔22を有してなる金属製筒状のホローカソード20
と、このホローカソード20の放電用貫通孔22に対応する
位置にそれぞれ設けられたアノード30とを備えてなる。
レーザ発振路用細孔21を有し、当該筒軸方向Ｐに離間し
た複数の位置において細孔21から筒外に貫通する放電用
貫通孔22を有してなる金属製筒状のホローカソード20
と、このホローカソード20の放電用貫通孔22に対応する
位置にそれぞれ設けられたアノード30とを備えてなる。
ホローカソード20は、第２図および第３図にも示すよ
うに、それぞれ細孔部分11と放電用貫通孔22とが形成さ
れた複数の筒状のセグメントカソード10がその筒軸方向
Ｐにスライド可能に連結され、かつ、隣接するセグメン
トカソード10同士が金属線25で電気的に接続されて構成
されている。
うに、それぞれ細孔部分11と放電用貫通孔22とが形成さ
れた複数の筒状のセグメントカソード10がその筒軸方向
Ｐにスライド可能に連結され、かつ、隣接するセグメン
トカソード10同士が金属線25で電気的に接続されて構成
されている。
アノード30は、その一端31が放電用貫通孔22に露出
し、その他端32がガラス製外囲器40から気密に突出する
ように当該ガラス製外囲器40により固定されている。
し、その他端32がガラス製外囲器40から気密に突出する
ように当該ガラス製外囲器40により固定されている。
各セグメントカソード10の中央部には放電用貫通孔22
が形成され、この放電用貫通孔22は、細孔部分11に近い
小径部分23と、外周の大径部分24からなり、大径部分24
には絶縁性筒部材50の一端51が嵌合されて係合されてい
る。そして、この絶縁性筒部材50の他端部52がガラス製
外囲器40により気密に覆われて固定されることにより、
当該セグメントカソード10の筒軸方向Ｐの移動が絶縁性
筒部材50により抑制されて、アノード30の一端31に対す
る放電用貫通孔22の相対的位置関係が固定されている。
が形成され、この放電用貫通孔22は、細孔部分11に近い
小径部分23と、外周の大径部分24からなり、大径部分24
には絶縁性筒部材50の一端51が嵌合されて係合されてい
る。そして、この絶縁性筒部材50の他端部52がガラス製
外囲器40により気密に覆われて固定されることにより、
当該セグメントカソード10の筒軸方向Ｐの移動が絶縁性
筒部材50により抑制されて、アノード30の一端31に対す
る放電用貫通孔22の相対的位置関係が固定されている。
各セグメントカソード10の一端には連結用凹部12が設
けられ、他端には連結用凸部13が設けられていて、隣接
するセグメントカソード10同士は、それぞれの連結用凹
部12と連結用凸部13とがスライド可能に嵌合されて連結
されている。これにより複数の細孔部分11が真っ直ぐに
伸びるように連続してレーザ発振路用細孔21が構成され
ている。
けられ、他端には連結用凸部13が設けられていて、隣接
するセグメントカソード10同士は、それぞれの連結用凹
部12と連結用凸部13とがスライド可能に嵌合されて連結
されている。これにより複数の細孔部分11が真っ直ぐに
伸びるように連続してレーザ発振路用細孔21が構成され
ている。
連結用凹部12と連結用凸部13との嵌合部分において
は、熱膨張による伸びを吸収するための隙間18,19が設
けられている。
は、熱膨張による伸びを吸収するための隙間18,19が設
けられている。
各セグメントカソード10の連結用凹部12および連結用
凸部13の近傍には、それぞれビス穴14,15が設けられて
いて、このビス穴14,15に螺合されたビス16,17により金
属線25の一端および他端が隣接するセグメントカソード
10にそれぞれ固定されて、両者の電気的な接続が達成さ
れている。金属線25は連結用凸部13の外周を例えば１タ
ーン程度巻回されている。
凸部13の近傍には、それぞれビス穴14,15が設けられて
いて、このビス穴14,15に螺合されたビス16,17により金
属線25の一端および他端が隣接するセグメントカソード
10にそれぞれ固定されて、両者の電気的な接続が達成さ
れている。金属線25は連結用凸部13の外周を例えば１タ
ーン程度巻回されている。
以上の構成のホローカソード型金属蒸気レーザ管の具
体的設計例を下記に示す。
体的設計例を下記に示す。
セグメントカソードの長さ ……35mm セグメントカソードの外径 ……16mm セグメントカソードの内径 ……4mm 放電用貫通孔の大径部分の直径 ……8.5mm 放電用貫通孔の小径部分の直径 ……5mm セグメントカソードの材質……鉄、アルミニウム、コバ
ール等 アノードの材質 ……コバール ガラス製外囲器の材質 ……コバールガラス 絶縁性筒部材の材質 ……石英ガラス 金属線の材質 ……ニッケル この実施例のホローカソード型金属蒸気レーザ管によ
れば、複数のセグメントカソード10のそれぞれは、長さ
が短くてよいので、例えばドリル等を用いる通常の旋盤
加工技術により丸棒の金属材料から種々の内径の筒状の
ものを容易に製作することができるうえ、全体としての
ホローカソード20は、これらのセグメントカソード10を
連結して構成されているので、連結するセグメントカソ
ード10の数を選択することにより、種々の長さのホロー
カソード20を相当大きな自由度で製作することができ
る。
ール等 アノードの材質 ……コバール ガラス製外囲器の材質 ……コバールガラス 絶縁性筒部材の材質 ……石英ガラス 金属線の材質 ……ニッケル この実施例のホローカソード型金属蒸気レーザ管によ
れば、複数のセグメントカソード10のそれぞれは、長さ
が短くてよいので、例えばドリル等を用いる通常の旋盤
加工技術により丸棒の金属材料から種々の内径の筒状の
ものを容易に製作することができるうえ、全体としての
ホローカソード20は、これらのセグメントカソード10を
連結して構成されているので、連結するセグメントカソ
ード10の数を選択することにより、種々の長さのホロー
カソード20を相当大きな自由度で製作することができ
る。
そして、セグメントカソード10同士は、固定されるの
ではなくて相互にスライド可能に連結されているので、
動作時におけるセグメントカソード10の個々の熱膨張に
よる伸びが相互に吸収されるようになり、アノード30の
先端31に対する放電用貫通孔22の位置ずれが十分に抑制
される。すなわち、アノード30はガラス製外囲器40によ
り位置固定されており、ホローカソード20の放電用貫通
孔22は絶縁性筒部材50およびガラス製外囲器40により位
置固定されているので、セグメントカソード10の熱膨張
による伸びは、連結部におけるスライドによって吸収さ
れる。
ではなくて相互にスライド可能に連結されているので、
動作時におけるセグメントカソード10の個々の熱膨張に
よる伸びが相互に吸収されるようになり、アノード30の
先端31に対する放電用貫通孔22の位置ずれが十分に抑制
される。すなわち、アノード30はガラス製外囲器40によ
り位置固定されており、ホローカソード20の放電用貫通
孔22は絶縁性筒部材50およびガラス製外囲器40により位
置固定されているので、セグメントカソード10の熱膨張
による伸びは、連結部におけるスライドによって吸収さ
れる。
また、個々のセグメントカソード10の外径を大きくし
てその肉厚を厚くすることが簡単にできるので、ホロー
カソード20の熱容量を容易に増大させることができ、レ
ーザ管の入力電力を増加させてレーザ出力を大きくする
ことが可能となる。これは、ホローカソード型金属蒸気
レーザ管では、陽光柱型金属蒸気レーザ管とは異なり、
通常、入力電力に比例してレーザ出力が増加し、飽和現
象が見られないからである。従って、単位長さ当りのレ
ーザ出力を陽光柱型金属蒸気レーザ管よりも大きくする
ことが可能となる。
てその肉厚を厚くすることが簡単にできるので、ホロー
カソード20の熱容量を容易に増大させることができ、レ
ーザ管の入力電力を増加させてレーザ出力を大きくする
ことが可能となる。これは、ホローカソード型金属蒸気
レーザ管では、陽光柱型金属蒸気レーザ管とは異なり、
通常、入力電力に比例してレーザ出力が増加し、飽和現
象が見られないからである。従って、単位長さ当りのレ
ーザ出力を陽光柱型金属蒸気レーザ管よりも大きくする
ことが可能となる。
また、セグメントカソード10同士の連結部において、
連結用凹部12の底部と連結用凸部13の端部との間に設け
た、熱膨張による伸びを吸収するための隙間18に、レー
ザ活性媒質として作用する例えばカドミウム、亜鉛、セ
レン等の動作金属60を収納し、そして、ガラス製外囲器
40における隙間18を取り囲む部分の外周にヒータ70を配
置する構成を採用してもよい。
連結用凹部12の底部と連結用凸部13の端部との間に設け
た、熱膨張による伸びを吸収するための隙間18に、レー
ザ活性媒質として作用する例えばカドミウム、亜鉛、セ
レン等の動作金属60を収納し、そして、ガラス製外囲器
40における隙間18を取り囲む部分の外周にヒータ70を配
置する構成を採用してもよい。
斯かる構成によれば、動作金属60の収納部を別個独立
に設けることが不要となって構成が簡素となるうえ、動
作金属60を蒸発させて得られる金属蒸気をホローカソー
ド20のレーザ発振路用細孔21内に高い蒸気圧でかつ均一
に分布させることができ、安定した放電状態を得ること
ができる。
に設けることが不要となって構成が簡素となるうえ、動
作金属60を蒸発させて得られる金属蒸気をホローカソー
ド20のレーザ発振路用細孔21内に高い蒸気圧でかつ均一
に分布させることができ、安定した放電状態を得ること
ができる。
以上説明したように、本発明に係るホローカソード型
金属蒸気レーザ管によれば、所望の内径で所望の長さの
ホローカソードを簡単に製作することができるうえ、ア
ノードの先端に対する放電用貫通孔の位置ずれを十分に
抑制でき、安定した放電が得られる。
金属蒸気レーザ管によれば、所望の内径で所望の長さの
ホローカソードを簡単に製作することができるうえ、ア
ノードの先端に対する放電用貫通孔の位置ずれを十分に
抑制でき、安定した放電が得られる。
第１図は本発明に係るホローカソード型金属蒸気レーザ
管の実施例を示す概略断面図、第２図および第３図はそ
れぞれ連結前のセグメントカソードの具体例を示す縦断
正面図および側面図である。 10…セグメントカソード 11…細孔部分、12…連結用凹部 13…連結用凸部、20…ホローカソード 21…レーザ発振路用細孔 22…放電用貫通孔、23…小径部分 24…大径部分、25…金属線 30…アノード、31…アノードの一端 32…アノードの他端、40…ガラス製外囲器 50…絶縁性筒部材 51…絶縁性筒部材の一端部 52…絶縁性筒部材の他端部 60…動作金属、70…ヒータ
管の実施例を示す概略断面図、第２図および第３図はそ
れぞれ連結前のセグメントカソードの具体例を示す縦断
正面図および側面図である。 10…セグメントカソード 11…細孔部分、12…連結用凹部 13…連結用凸部、20…ホローカソード 21…レーザ発振路用細孔 22…放電用貫通孔、23…小径部分 24…大径部分、25…金属線 30…アノード、31…アノードの一端 32…アノードの他端、40…ガラス製外囲器 50…絶縁性筒部材 51…絶縁性筒部材の一端部 52…絶縁性筒部材の他端部 60…動作金属、70…ヒータ
Claims (1)
- 【請求項１】その筒軸方向に伸びるレーザ発振路用細孔
と当該筒軸方向に離間した複数の位置において細孔から
筒外に貫通する放電用貫通孔を有してなる金属製筒状の
ホローカソードと、このホローカソードの放電用貫通孔
に対応する位置にそれぞれ設けたアノードとを備えてな
るホローカソード型金属蒸気レーザ管において、 前記ホローカソードは、レーザ発振路用細孔と放電用貫
通孔が形成された複数の筒状のセグメントカソードがそ
の筒軸方向にスライド可能に連結され、かつ、隣接する
セグメントカソード同士が金属線で電気的に接続されて
構成され、 前記アノードは、その一端が放電用貫通孔に露出し、そ
の他端がガラス製外囲器から気密に突出するように当該
ガラス製外囲器により固定され、 前記セグメントカソードの放電用貫通孔に、アノードを
囲む状態に配置された絶縁性筒部材の一端部が係合さ
れ、この絶縁性筒部材の他端部がガラス製外囲器により
気密に覆われて固定されることにより、当該セグメント
カソードが絶縁性筒部材により筒軸方向の移動が抑制さ
れて、アノードの一端に対する放電用貫通孔の相対的位
置関係が固定されたことを特徴とするホローカソード型
金属蒸気レーザ管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25221289A JP2689396B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | ホローカソード型金属蒸気レーザ管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25221289A JP2689396B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | ホローカソード型金属蒸気レーザ管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03116883A JPH03116883A (ja) | 1991-05-17 |
| JP2689396B2 true JP2689396B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=17234065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25221289A Expired - Fee Related JP2689396B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | ホローカソード型金属蒸気レーザ管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689396B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX2021005528A (es) | 2018-11-16 | 2021-06-18 | Skyventure Int Uk Ltd | Tunel de viento vertical recirculante. |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25221289A patent/JP2689396B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03116883A (ja) | 1991-05-17 |
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