JP2794949B2 - 配水管網計算装置 - Google Patents
配水管網計算装置Info
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- JP2794949B2 JP2794949B2 JP40873190A JP40873190A JP2794949B2 JP 2794949 B2 JP2794949 B2 JP 2794949B2 JP 40873190 A JP40873190 A JP 40873190A JP 40873190 A JP40873190 A JP 40873190A JP 2794949 B2 JP2794949 B2 JP 2794949B2
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- Japan
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、上水道の配水管網の
水理計算を行う配水管網計算装置に関する。
水理計算を行う配水管網計算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、上水道の配水管網の水理計算
は、流量公式と節点方程式を解くことにより行われる。
は、流量公式と節点方程式を解くことにより行われる。
【０００３】流量公式は、配水管内の流量を示すもので
あり、最も一般的なヘーゼンウィリアムス式を示すと
（１）式のようになる。
あり、最も一般的なヘーゼンウィリアムス式を示すと
（１）式のようになる。
【０００４】 Ｑｉｊ＝０.２７８５３Ｃ・Ｄ2・63・Ｌ-0・54（Ｈｉ−Ｈｊ）0・54‥‥‥（１） ただし、Ｑｉｊは節点ｉ，ｊ間の管路流量〔ｍ3／
ｓ〕、Ｃは損失系数〔−〕、Ｄは管径〔ｍ〕、Ｌは管路
長〔ｍ〕、Ｈは節点のエネルギー位〔ｍ〕である。
ｓ〕、Ｃは損失系数〔−〕、Ｄは管径〔ｍ〕、Ｌは管路
長〔ｍ〕、Ｈは節点のエネルギー位〔ｍ〕である。
【０００５】また、節点方程式は、配水管の接続点（節
点）における流量の収支式であり、（２）式に示すよう
になる。
点）における流量の収支式であり、（２）式に示すよう
になる。
【０００６】
【数１】
【０００７】ただし、ｎは節点ｉに合流する管路の数、
ｑｉは節点ｉにおける流出量（需要水量）である。
ｑｉは節点ｉにおける流出量（需要水量）である。
【０００８】（１）式ではＣ，Ｄ，Ｌが、（２）式では
ｑｉが既知として与えられる。Ｃ，Ｄ，Ｌは比較的正確
なデータが得られるが、ｑｉは正確なデータを得るのが
困難である。なぜならば、ｑｉは実際には、節点ｉに合
流する管路から枝分かれする多数の給水管の総合流量で
あり、すべての給水管について時間変動を考慮して流量
を調査することはほとんど不可能であるからである。ま
た、たとえそのような流量が求められたとしても、その
すべての値について方程式を立てて計算を行うこととす
ると、極めて多くの式を取り扱わなければならず、配水
管の管理という立場からみると現実的ではない。
ｑｉが既知として与えられる。Ｃ，Ｄ，Ｌは比較的正確
なデータが得られるが、ｑｉは正確なデータを得るのが
困難である。なぜならば、ｑｉは実際には、節点ｉに合
流する管路から枝分かれする多数の給水管の総合流量で
あり、すべての給水管について時間変動を考慮して流量
を調査することはほとんど不可能であるからである。ま
た、たとえそのような流量が求められたとしても、その
すべての値について方程式を立てて計算を行うこととす
ると、極めて多くの式を取り扱わなければならず、配水
管の管理という立場からみると現実的ではない。
【０００９】そこで従来は、配水管の上流端か下流端の
どちらかで給水が行われているものと仮定していた。そ
して、給水するエリアの人口を節点ごとに節点人口とし
て与え、この節点人口に１人当たりの給水量（以下、原
単位と呼ぶ）を掛けてｑｉを算出していた。
どちらかで給水が行われているものと仮定していた。そ
して、給水するエリアの人口を節点ごとに節点人口とし
て与え、この節点人口に１人当たりの給水量（以下、原
単位と呼ぶ）を掛けてｑｉを算出していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記したように従来
は、種々の仮定に基づいて節点流出量ｑｉなる値を設定
し、この値により水理計算を行っている。このため、水
理計算の精度は、適切なｑｉを設定できるか否かに大き
く依存することになる。
は、種々の仮定に基づいて節点流出量ｑｉなる値を設定
し、この値により水理計算を行っている。このため、水
理計算の精度は、適切なｑｉを設定できるか否かに大き
く依存することになる。
【００１１】しかしながら適切なｑｉの設定は従来は困
難であり、このため、前記の水理計算は精度的に問題が
あるとされていた。この要因として、住民台帳等による
人口と実際の人口の相違が挙げられる。たとえば工場等
の場合、住民台帳では人口が０となることが多いが、実
際には大量の水が使用される。病院等，人が集まる施設
でも同様である。また、原単位を一率に設定する点も問
題である。たとえば下水道が普及している地区と普及し
ていない地区とでは、原単位に差がでると考えられる。
このような事情を考慮すると、給水台帳から得られる給
水栓の数を用いて節点流出量ｑｉを求める方法も考えら
れるが、この場合、取り扱うデータ量が莫大となり、し
かも各給水栓の使用量は月間単位であるため、日間変動
や時間単位の使用量を求めることができない問題があ
る。
難であり、このため、前記の水理計算は精度的に問題が
あるとされていた。この要因として、住民台帳等による
人口と実際の人口の相違が挙げられる。たとえば工場等
の場合、住民台帳では人口が０となることが多いが、実
際には大量の水が使用される。病院等，人が集まる施設
でも同様である。また、原単位を一率に設定する点も問
題である。たとえば下水道が普及している地区と普及し
ていない地区とでは、原単位に差がでると考えられる。
このような事情を考慮すると、給水台帳から得られる給
水栓の数を用いて節点流出量ｑｉを求める方法も考えら
れるが、この場合、取り扱うデータ量が莫大となり、し
かも各給水栓の使用量は月間単位であるため、日間変動
や時間単位の使用量を求めることができない問題があ
る。
【００１２】この発明は、このような問題点に鑑み、上
水道の配水管網の水理計算を行う配水管網計算装置にお
いて、適切な節点流出量の設定を可能とし、水理計算の
精度を向上させることを目的とする。
水道の配水管網の水理計算を行う配水管網計算装置にお
いて、適切な節点流出量の設定を可能とし、水理計算の
精度を向上させることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段および作用】この発明は、
前記の目的を達成するために、節点人口および原単位か
ら節点流出量を演算し、この節点流出量に基づいて配水
管網の水理計算を行う配水管網計算装置において、次の
手段を講じたものである。
前記の目的を達成するために、節点人口および原単位か
ら節点流出量を演算し、この節点流出量に基づいて配水
管網の水理計算を行う配水管網計算装置において、次の
手段を講じたものである。
【００１４】すなわち、配水管網が設けられた地区に対
し高需要地区および低需要地区の別をあらかじめ設定し
ておき、節点がいずれの地区に属するかによって高需要
地区原単位および低需要地区原単位の一方が各節点に与
えられるものとする。この原単位の入力は、手操作入力
やオンライン入力などの方式で行うことができる。そし
て、節点流出量の演算にあたって、各節点に与えられた
いずれかの原単位を使用して演算を行う。これによって
より実情に近い条件をもって節点流出量が得られる。
し高需要地区および低需要地区の別をあらかじめ設定し
ておき、節点がいずれの地区に属するかによって高需要
地区原単位および低需要地区原単位の一方が各節点に与
えられるものとする。この原単位の入力は、手操作入力
やオンライン入力などの方式で行うことができる。そし
て、節点流出量の演算にあたって、各節点に与えられた
いずれかの原単位を使用して演算を行う。これによって
より実情に近い条件をもって節点流出量が得られる。
【００１５】
【実施例】以下、図面に基づいて、この発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００１６】図２は、配水管網を示す。この図におい
て、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ配水池を示し、丸印は節点を
示し、配水池および節点間の実線は配水管を示す。この
図に示すように、この実施例で対象とする都市は、Ａ配
水池，Ｂ配水池から配水されるＡ，Ｂ配水区と、Ｃ配水
池から配水されるＣ配水区とからなる。Ａ，Ｂ配水区に
は市街地などが存在し、Ｃ配水区は人口が密集していな
い田園地区がほとんどである。
て、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ配水池を示し、丸印は節点を
示し、配水池および節点間の実線は配水管を示す。この
図に示すように、この実施例で対象とする都市は、Ａ配
水池，Ｂ配水池から配水されるＡ，Ｂ配水区と、Ｃ配水
池から配水されるＣ配水区とからなる。Ａ，Ｂ配水区に
は市街地などが存在し、Ｃ配水区は人口が密集していな
い田園地区がほとんどである。
【００１７】配水台帳により過去の給水量を調べたとこ
ろ、図中破線で囲まれた地区は他の地区に比べて１人当
たりの給水量が大きいことが確認された。破線で囲まれ
た地区は、市街地や工場集中地区であった。
ろ、図中破線で囲まれた地区は他の地区に比べて１人当
たりの給水量が大きいことが確認された。破線で囲まれ
た地区は、市街地や工場集中地区であった。
【００１８】そこで、この地区を市街地区、他の地区を
非市街地区と定義し、各地区に別個に原単位を設定し、
実情に見合った節点流出量を決定できるようにする。
非市街地区と定義し、各地区に別個に原単位を設定し、
実情に見合った節点流出量を決定できるようにする。
【００１９】原単位の設定の一手法を説明する。ここで
は、Ｃ配水区のデータをＡ，Ｂ配水区の非市街地区の基
準とする。すなわち、次の（３），（４）式に基づい
て、Ａ，Ｂ配水区の非市街地区の原単位ＱＡ（１）およ
び市街地区の原単位ＱＡ（２）を求める。
は、Ｃ配水区のデータをＡ，Ｂ配水区の非市街地区の基
準とする。すなわち、次の（３），（４）式に基づい
て、Ａ，Ｂ配水区の非市街地区の原単位ＱＡ（１）およ
び市街地区の原単位ＱＡ（２）を求める。
【００２０】 ＱＡ（１）＝Ｘ2／ＳＮ（３）‥‥‥（３） ＱＡ（２）＝（Ｘ1−ＱＡ（１）・ＳＮ（１））／ＳＮ（２）‥‥‥（４） ただし、Ｘ1はＡ配水池およびＢ配水池の合計配水量、
Ｘ2はＣ配水池の配水量、ＳＮ（１）はＡ，Ｂ配水区の
非市街地区の人口、ＳＮ（２）はＡ，Ｂ配水区の市街地
区の人口、ＳＮ（３）はＣ配水区の人口である。
Ｘ2はＣ配水池の配水量、ＳＮ（１）はＡ，Ｂ配水区の
非市街地区の人口、ＳＮ（２）はＡ，Ｂ配水区の市街地
区の人口、ＳＮ（３）はＣ配水区の人口である。
【００２１】図３，４は、Ａ，Ｂ配水区における圧力
（水頭）を示す。図３は単一の原単位を使用した場合の
計算値を示し、図４は非市街地区・市街地区で原単位を
別個に設定した場合の計算値を示す。これらの図におい
て、配水量はＡ配水池が２０００ｍ3／ｈ、Ｂ配水池が
１７５０ｍ3／ｈ、Ｃ配水池が６６０ｍ3／ｈ、原単位は
単一のものを使用する場合が３３.０リットル／ｈ・
人、非市街地区・市街地区で別個に設定する場合がＱＡ
（１）＝２７.５リットル／ｈ・人、ＱＡ（２）＝４３.
４リットル／ｈ・人であった。
（水頭）を示す。図３は単一の原単位を使用した場合の
計算値を示し、図４は非市街地区・市街地区で原単位を
別個に設定した場合の計算値を示す。これらの図におい
て、配水量はＡ配水池が２０００ｍ3／ｈ、Ｂ配水池が
１７５０ｍ3／ｈ、Ｃ配水池が６６０ｍ3／ｈ、原単位は
単一のものを使用する場合が３３.０リットル／ｈ・
人、非市街地区・市街地区で別個に設定する場合がＱＡ
（１）＝２７.５リットル／ｈ・人、ＱＡ（２）＝４３.
４リットル／ｈ・人であった。
【００２２】図３に示すように、単一の原単位を設定し
てＡ，Ｂ配水区の代表節点の水頭を演算した場合、主に
非市街地区において実測値との誤差が大きかったのに対
し、図４に示すように、前記の手法により非市街地区お
よび市街地区で別個に原単位を設定した場合、計算値と
実測値の誤差が大幅に是正された。
てＡ，Ｂ配水区の代表節点の水頭を演算した場合、主に
非市街地区において実測値との誤差が大きかったのに対
し、図４に示すように、前記の手法により非市街地区お
よび市街地区で別個に原単位を設定した場合、計算値と
実測値の誤差が大幅に是正された。
【００２３】次に、この実施例を上水道の運転管理シス
テムに導入した例を説明する。図１は、この運転管理シ
ステムの管網計算機能の概要を示す。この管網計算機能
は、図中ブロックで示す各手段により構成されると把握
することができる。
テムに導入した例を説明する。図１は、この運転管理シ
ステムの管網計算機能の概要を示す。この管網計算機能
は、図中ブロックで示す各手段により構成されると把握
することができる。
【００２４】このシステムは、管網モデルとして縮約モ
デルおよび詳細モデルを有する。各モデルのデータは、
縮約モデルファイル１および詳細モデルファイル２に格
納されている。各モデルのデータには、節点データ、管
路データ、原単位ＱＡ（１）、ＱＡ（２）、需要人口Ｓ
Ｎ（１）、ＳＮ（２）、ＳＮ（３）、各配水池の減圧弁
２次圧力などがある。節点データには、各節点が非市街
地区・市街地区のいずれに属するかを示す付属情報が含
まれている。モデル選択部３は、いずれのモデルを使用
するかを示す選択指示が入力機能（図示せず）により与
えられ、この選択指示に従ってファイルを選択するもの
である。読出部４，５は、モデル選択部３の指示に従っ
てファイル１，２からデータを読み出すものである。
デルおよび詳細モデルを有する。各モデルのデータは、
縮約モデルファイル１および詳細モデルファイル２に格
納されている。各モデルのデータには、節点データ、管
路データ、原単位ＱＡ（１）、ＱＡ（２）、需要人口Ｓ
Ｎ（１）、ＳＮ（２）、ＳＮ（３）、各配水池の減圧弁
２次圧力などがある。節点データには、各節点が非市街
地区・市街地区のいずれに属するかを示す付属情報が含
まれている。モデル選択部３は、いずれのモデルを使用
するかを示す選択指示が入力機能（図示せず）により与
えられ、この選択指示に従ってファイルを選択するもの
である。読出部４，５は、モデル選択部３の指示に従っ
てファイル１，２からデータを読み出すものである。
【００２５】シミュレーション部６は、縮約モデルファ
イル１が選択された場合において、シミュレーション実
行指示により動作し、読み出されたデータや、入力され
た設定値に基づいてシミュレーション演算を行うもので
ある。このシミュレーション部６において、前述の
（３）（４）式による原単位ＱＡ（１），ＱＡ（２）の
計算が行われる。
イル１が選択された場合において、シミュレーション実
行指示により動作し、読み出されたデータや、入力され
た設定値に基づいてシミュレーション演算を行うもので
ある。このシミュレーション部６において、前述の
（３）（４）式による原単位ＱＡ（１），ＱＡ（２）の
計算が行われる。
【００２６】補正部７は、縮約モデルファイル１のデー
タをそのまま使用して管網計算を行う場合において、原
単位ＱＡ（１），ＱＡ（２）を次の（５）（６）式に基
づいて補正するものである。
タをそのまま使用して管網計算を行う場合において、原
単位ＱＡ（１），ＱＡ（２）を次の（５）（６）式に基
づいて補正するものである。
【００２７】
【数２】
【００２８】ただし、ＱＡ（１）′，ＱＡ（２）′は補
正後の原単位である。
正後の原単位である。
【００２９】ε設定部８は、管網計算の収束条件εを設
定するものである。管網計算部９は、管路流量や節点物
質収支を計算するものである。登録部１０は、演算結果
を所定のファイルに格納するものである。演算結果出力
部１１は、演算結果をメインコンピュータ（図示せず）
に出力するものである。
定するものである。管網計算部９は、管路流量や節点物
質収支を計算するものである。登録部１０は、演算結果
を所定のファイルに格納するものである。演算結果出力
部１１は、演算結果をメインコンピュータ（図示せず）
に出力するものである。
【００３０】図５，６は、このシステムによる処理フロ
ーを示す。配水管網の縮約モデルを使用して管網計算を
行う場合、操作者はその旨の選択指示を入力し、この指
示を受けてモデル選択部３により縮約モデルファイル１
が選択され（Ｓ１：縮約モデル）、読み出し部４により
ファイルの登録データが読み出される（Ｓ２）。
ーを示す。配水管網の縮約モデルを使用して管網計算を
行う場合、操作者はその旨の選択指示を入力し、この指
示を受けてモデル選択部３により縮約モデルファイル１
が選択され（Ｓ１：縮約モデル）、読み出し部４により
ファイルの登録データが読み出される（Ｓ２）。
【００３１】システムがシミュレーション機能を有しな
い、またはシミュレーションを行わない場合（Ｓ３：Ｎ
ｏ，Ｓ４：Ｎｏ）、登録データを管網計算部９に入力す
る。このとき、Ａ，Ｂ配水区の配水量Ｘ1と、原単位Ｑ
Ａ（１），ＱＡ（２）および需要人口ＳＮ（１），ＳＮ
（２）から計算した配水量との比率に基づいて、原単位
ＱＡ（１），ＱＡ（２）を補正部７により補正すること
もできる（Ｓ７）。シミュレーションを行う場合（Ｓ
４：Ｙｅｓ）、操作者は配水量Ｘ1，Ｘ2や減圧弁２次圧
力Ｐ1〜Ｐ4などの所定のデータを入力機能により設定し
（Ｓ８）、シミュレーション部６はこのデータに基づい
て原単位の演算を行い（Ｓ９）、この演算結果を管網計
算部９に入力する（Ｓ１０）。また、詳細モデルを選択
した場合（Ｓ１：詳細モデル）、詳細モデルファイル２
からデータを読み出し（Ｓ１１）、直ちに管網計算処理
に進む（Ｓ１２）。
い、またはシミュレーションを行わない場合（Ｓ３：Ｎ
ｏ，Ｓ４：Ｎｏ）、登録データを管網計算部９に入力す
る。このとき、Ａ，Ｂ配水区の配水量Ｘ1と、原単位Ｑ
Ａ（１），ＱＡ（２）および需要人口ＳＮ（１），ＳＮ
（２）から計算した配水量との比率に基づいて、原単位
ＱＡ（１），ＱＡ（２）を補正部７により補正すること
もできる（Ｓ７）。シミュレーションを行う場合（Ｓ
４：Ｙｅｓ）、操作者は配水量Ｘ1，Ｘ2や減圧弁２次圧
力Ｐ1〜Ｐ4などの所定のデータを入力機能により設定し
（Ｓ８）、シミュレーション部６はこのデータに基づい
て原単位の演算を行い（Ｓ９）、この演算結果を管網計
算部９に入力する（Ｓ１０）。また、詳細モデルを選択
した場合（Ｓ１：詳細モデル）、詳細モデルファイル２
からデータを読み出し（Ｓ１１）、直ちに管網計算処理
に進む（Ｓ１２）。
【００３２】そして管網計算部９は、上記の手順で入力
されたデータを用いて管路流量や節点物質収支などの計
算を行い、その誤差がε以下になるまで計算を繰り返し
て所定の値を得る（Ｓ１３）。
されたデータを用いて管路流量や節点物質収支などの計
算を行い、その誤差がε以下になるまで計算を繰り返し
て所定の値を得る（Ｓ１３）。
【００３３】この際、各節点流出量を求めるにあたっ
て、各節点が非市街地区・市街地区のいずれに属するか
を判別し、対応する原単位を使用して計算を行う。この
後、演算結果を必要であればファイルに格納したうえで
（Ｓ１５）、メインコンピュータに出力する（Ｓ１
６）。
て、各節点が非市街地区・市街地区のいずれに属するか
を判別し、対応する原単位を使用して計算を行う。この
後、演算結果を必要であればファイルに格納したうえで
（Ｓ１５）、メインコンピュータに出力する（Ｓ１
６）。
【００３４】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、原単位として高需要地区原単位と低需要地区原単位
を設定し、これらの値に基づいて節点流出量を求めるこ
とにより、精度の高い管網計算が可能となった。それゆ
え、上水道管理における管網計算の積極的活用を促進
し、配水施設の日常の管理の向上を期待できる。
ば、原単位として高需要地区原単位と低需要地区原単位
を設定し、これらの値に基づいて節点流出量を求めるこ
とにより、精度の高い管網計算が可能となった。それゆ
え、上水道管理における管網計算の積極的活用を促進
し、配水施設の日常の管理の向上を期待できる。
【図１】この発明の一実施例に係る上水道の運転管理シ
ステムの管網計算機能を示すブロック図。
ステムの管網計算機能を示すブロック図。
【図２】配水管網の一例を示す説明図。
【図３】単一の原単位を使用した場合の水頭の計算値を
示す説明図。
示す説明図。
【図４】非市街地区・市街地区で原単位を別個に設定し
た場合の水頭の計算値を示す説明図。
た場合の水頭の計算値を示す説明図。
【図５】図１のシステムによる管網計算処理を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図６】図１のシステムによる管網計算処理を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
１…縮約モデルファイル ２…詳細モデルファイル ６…シミュレーション部 ９…管網計算部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−242367（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−180402（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E03B 1/00 G05B 17/02
Claims (1)
- 【請求項１】 配水管網の節点ごとの需要人口を示す節
点人口および１人当たり給水量を示す原単位に基づいて
節点流出量を演算し、この節点流出量に基づいて配水管
網の水理計算を行う装置において、各節点について、当
該節点が高需要地区および低需要地区のいずれかに属す
るかを示す需要高低情報を格納する需要高低格納部と、
原単位として、高需要地区原単位および低需要地区原単
位を格納する原単位格納部と、各節点の節点流出量を演
算するにあたって、当該節点の需要高低情報を参照して
高需要地区原単位および低需要地区原単位のいずれかを
選択し、選択した原単位を使用して演算を行う節点流出
量演算部とを備えたことを特徴とする配水管網計算装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40873190A JP2794949B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 配水管網計算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40873190A JP2794949B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 配水管網計算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04231525A JPH04231525A (ja) | 1992-08-20 |
| JP2794949B2 true JP2794949B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=18518149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40873190A Expired - Lifetime JP2794949B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 配水管網計算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794949B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3302880B2 (ja) * | 1996-06-03 | 2002-07-15 | 株式会社日立製作所 | 管網計算装置及びその需要割り付け方法 |
| JP5019197B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-09-05 | 株式会社東芝 | 配水情報管理装置 |
| JP5329871B2 (ja) * | 2008-08-25 | 2013-10-30 | 株式会社東芝 | 漏水節点推定装置 |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP40873190A patent/JP2794949B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04231525A (ja) | 1992-08-20 |
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