JP3000888B2 - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JP3000888B2 JP3000888B2 JP7140665A JP14066595A JP3000888B2 JP 3000888 B2 JP3000888 B2 JP 3000888B2 JP 7140665 A JP7140665 A JP 7140665A JP 14066595 A JP14066595 A JP 14066595A JP 3000888 B2 JP3000888 B2 JP 3000888B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- mounting board
- vibration
- circuit
- fixed
- Prior art date
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5663—Manufacturing; Trimming; Mounting; Housings
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転角速度を検知する
ことによって移動体の位置を検出し、適切な誘導を行う
ナビゲーションシステム、または手ぶれ等の外的振動に
よる回転角速度を検知し、適切な制振を行う手ぶれ防止
装置等の除振システム等に応用できる振動ジャイロに関
する。
ことによって移動体の位置を検出し、適切な誘導を行う
ナビゲーションシステム、または手ぶれ等の外的振動に
よる回転角速度を検知し、適切な制振を行う手ぶれ防止
装置等の除振システム等に応用できる振動ジャイロに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の振動ジャイロの構成を、図２を用
いて説明する。
いて説明する。
【０００３】図２において、２１は振動ジャイロであ
り、振動子２、取り付け基板３、支持ピン４、支持板
５、回路基板６、接続部材７、緩衝材８を備える。
り、振動子２、取り付け基板３、支持ピン４、支持板
５、回路基板６、接続部材７、緩衝材８を備える。
【０００４】ここで、振動子２は、例えばエリンバ等の
恒弾性金属材料や、石英、ガラス、水晶、セラミック等
の、機械的振動を生ずる材料を断面が正三角形の柱状に
成形してなり、図３に示すように、隣り合う二つの側面
に駆動用および検出用の圧電素子９、１０が、例えば接
着等の手段により設けられ、他の側面に帰還用の圧電素
子１１が、同じく接着等の手段により設けられる。
恒弾性金属材料や、石英、ガラス、水晶、セラミック等
の、機械的振動を生ずる材料を断面が正三角形の柱状に
成形してなり、図３に示すように、隣り合う二つの側面
に駆動用および検出用の圧電素子９、１０が、例えば接
着等の手段により設けられ、他の側面に帰還用の圧電素
子１１が、同じく接着等の手段により設けられる。
【０００５】また、取り付け基板３は、略矩形状をな
し、両主面を貫通し、略Ｈ字状をなす切り欠き１２を有
し、切り欠き１２の端部近傍に、四つの支持ピン挿通孔
１３が設けられ、切り欠き１２の側部近傍に、突起挿通
孔１４が設けられる。
し、両主面を貫通し、略Ｈ字状をなす切り欠き１２を有
し、切り欠き１２の端部近傍に、四つの支持ピン挿通孔
１３が設けられ、切り欠き１２の側部近傍に、突起挿通
孔１４が設けられる。
【０００６】そして、振動子２は、二つの支持ピン４に
よって取り付け基板３上に固定される。支持ピン４は例
えば線材からなり、コ字状をなすものであり、振動子２
の二つのノード点付近に中間部が接着され、取り付け基
板３の支持ピン挿通孔１３に両端が挿通され、固着され
る。このとき、振動子２および圧電素子９乃至１１は、
ワイヤボンディング等によって、取り付け基板３上の配
線（図示せず）に接続される。
よって取り付け基板３上に固定される。支持ピン４は例
えば線材からなり、コ字状をなすものであり、振動子２
の二つのノード点付近に中間部が接着され、取り付け基
板３の支持ピン挿通孔１３に両端が挿通され、固着され
る。このとき、振動子２および圧電素子９乃至１１は、
ワイヤボンディング等によって、取り付け基板３上の配
線（図示せず）に接続される。
【０００７】このように振動子２が搭載された取り付け
基板３は、支持板５の上方に配置される。支持板５は略
矩形状をなし、長手方向の両端に、脚部５ａが二つずつ
設けられるとともに、取り付け基板３の突起挿通孔１４
に対応して、二つの切り欠き５ｂ、および切り欠き５ｂ
に連続する二つの突起５ｃが設けられてなる。このう
ち、脚部５ａは下方に向かって直角状に屈曲するもので
あり、突起５ｃは、上方に向かって直角状に屈曲するも
のである。そして、突起５ｃが、取り付け基板３の突起
挿通孔１４に挿通され、取り付け基板３と支持板５と
が、隙間をあけて対向して固定される。
基板３は、支持板５の上方に配置される。支持板５は略
矩形状をなし、長手方向の両端に、脚部５ａが二つずつ
設けられるとともに、取り付け基板３の突起挿通孔１４
に対応して、二つの切り欠き５ｂ、および切り欠き５ｂ
に連続する二つの突起５ｃが設けられてなる。このう
ち、脚部５ａは下方に向かって直角状に屈曲するもので
あり、突起５ｃは、上方に向かって直角状に屈曲するも
のである。そして、突起５ｃが、取り付け基板３の突起
挿通孔１４に挿通され、取り付け基板３と支持板５と
が、隙間をあけて対向して固定される。
【０００８】また、回路基板６は、二つの緩衝材８を介
して支持板５の下方に配置されるものであり、振動子２
に駆動信号を印加するための発振回路（図示せず）と、
振動子２が回転する際の回転角速度を検出するための検
出回路（図示せず）とが設けられてなる。ここで、緩衝
材８は、テフロン等の弾性を有する材料を柱状に成形し
てなるものであり、支持板５の脚部５ａと、回路基板６
との間に挟み込まれる。そして、緩衝材８が介在するこ
とによって、支持板５と回路基板６とは、隙間をあけて
対向して固定される。
して支持板５の下方に配置されるものであり、振動子２
に駆動信号を印加するための発振回路（図示せず）と、
振動子２が回転する際の回転角速度を検出するための検
出回路（図示せず）とが設けられてなる。ここで、緩衝
材８は、テフロン等の弾性を有する材料を柱状に成形し
てなるものであり、支持板５の脚部５ａと、回路基板６
との間に挟み込まれる。そして、緩衝材８が介在するこ
とによって、支持板５と回路基板６とは、隙間をあけて
対向して固定される。
【０００９】さらに、接続部材７は、ワイヤボンディン
グ等によって複数形成され、接続部材７の各一端は、取
り付け基板３上の支持ピン挿通孔１３近傍の配線（図示
せず）に固着され、各他端は、回路基板６上の配線（図
示せず）に固着されることによって、振動子２上の圧電
素子９乃至１１と、発振回路および検出回路とが電気的
に接続される。
グ等によって複数形成され、接続部材７の各一端は、取
り付け基板３上の支持ピン挿通孔１３近傍の配線（図示
せず）に固着され、各他端は、回路基板６上の配線（図
示せず）に固着されることによって、振動子２上の圧電
素子９乃至１１と、発振回路および検出回路とが電気的
に接続される。
【００１０】ここで、発振回路によって、圧電素子９、
１０に駆動信号を印加すると、振動子２は、圧電素子９
または１０の形成面に直交する方向に屈曲振動し、振動
子２が回転軸１５を中心として回転すると、振動子２の
屈曲振動の方向は、圧電素子１１の形成面に直交する方
向に変わる。このとき発生する圧電素子９、１０の出力
電圧の差が検出され、その値を用いて、検出回路によっ
て回転角速度が検出される。
１０に駆動信号を印加すると、振動子２は、圧電素子９
または１０の形成面に直交する方向に屈曲振動し、振動
子２が回転軸１５を中心として回転すると、振動子２の
屈曲振動の方向は、圧電素子１１の形成面に直交する方
向に変わる。このとき発生する圧電素子９、１０の出力
電圧の差が検出され、その値を用いて、検出回路によっ
て回転角速度が検出される。
【００１１】また、振動子２が屈曲振動する際に、振動
子２のノード点間で、一方から他方へ振動が伝播する
と、伝播した振動の影響で、振動子２において所望の振
幅が得られなくなる場合がある。しかしながら、振動ジ
ャイロ２１においては、切り欠き１２によって振動の伝
播経路が拡大されており、振動が迂回して伝播するた
め、振動子２から支持ピン４に伝播した振動が、支持ピ
ン４間を相互に伝播することが抑制される。したがっ
て、伝播した振動によって、振動子２において所望の振
幅が得られなくなることがなく、その結果、振動ジャイ
ロ２１の特性の劣化を抑制できる。
子２のノード点間で、一方から他方へ振動が伝播する
と、伝播した振動の影響で、振動子２において所望の振
幅が得られなくなる場合がある。しかしながら、振動ジ
ャイロ２１においては、切り欠き１２によって振動の伝
播経路が拡大されており、振動が迂回して伝播するた
め、振動子２から支持ピン４に伝播した振動が、支持ピ
ン４間を相互に伝播することが抑制される。したがっ
て、伝播した振動によって、振動子２において所望の振
幅が得られなくなることがなく、その結果、振動ジャイ
ロ２１の特性の劣化を抑制できる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、振動ジャイ
ロ２１においては、接続部材７の各一端が、支持ピン挿
通孔１３の近傍に固着されるため、振動子２から支持ピ
ン４に伝播した振動が、接続部材７を介して回路基板６
に伝播してしまう。このような、いわゆる振動漏れによ
って、振動子２において所望の振幅が得られず、その結
果、振動ジャイロ２１の特性が劣化する恐れがあった。
また、取り付け基板３と回路基板６との間に、支持板５
および緩衝材８を介在させる必要があり、組立工数がか
さむこととなった。
ロ２１においては、接続部材７の各一端が、支持ピン挿
通孔１３の近傍に固着されるため、振動子２から支持ピ
ン４に伝播した振動が、接続部材７を介して回路基板６
に伝播してしまう。このような、いわゆる振動漏れによ
って、振動子２において所望の振幅が得られず、その結
果、振動ジャイロ２１の特性が劣化する恐れがあった。
また、取り付け基板３と回路基板６との間に、支持板５
および緩衝材８を介在させる必要があり、組立工数がか
さむこととなった。
【００１３】そこで、本発明においては、振動子から回
路基板への振動の伝播を抑制する構成を備えるととも
に、取り付け基板と回路基板との間に、支持板および緩
衝材を介在させる必要のない振動ジャイロを提供するこ
とを目的とする。
路基板への振動の伝播を抑制する構成を備えるととも
に、取り付け基板と回路基板との間に、支持板および緩
衝材を介在させる必要のない振動ジャイロを提供するこ
とを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明にかかる振動ジャイロおいては、圧電素子を
備える柱状の振動子と、該振動子を支持するため、該振
動子のノード点付近に取り付けられる二つの支持ピン
と、前記圧電素子に電気的に接続される配線を備え、前
記支持ピンの各端部が固着される取り付け基板と、前記
支持ピン間の振動の伝播経路を拡大するため、前記取り
付け基板に設けられる切り欠きと、前記振動子を振動さ
せるための発振回路、および前記振動子の回転角速度を
検出するための検出回路を備え、前記取り付け基板の下
方に配置される回路基板と、前記取り付け基板上の配線
に一端が固着され、前記発振回路および前記検出回路に
他端が固着されることによって、前記配線ならびに発振
回路および前記検出回路を電気的に接続する接続部材と
を含む振動ジャイロにおいて、前記接続部材によって、
前記取り付け基板を前記回路基板の上方の中空において
支持固定したことを特徴とする。
め、本発明にかかる振動ジャイロおいては、圧電素子を
備える柱状の振動子と、該振動子を支持するため、該振
動子のノード点付近に取り付けられる二つの支持ピン
と、前記圧電素子に電気的に接続される配線を備え、前
記支持ピンの各端部が固着される取り付け基板と、前記
支持ピン間の振動の伝播経路を拡大するため、前記取り
付け基板に設けられる切り欠きと、前記振動子を振動さ
せるための発振回路、および前記振動子の回転角速度を
検出するための検出回路を備え、前記取り付け基板の下
方に配置される回路基板と、前記取り付け基板上の配線
に一端が固着され、前記発振回路および前記検出回路に
他端が固着されることによって、前記配線ならびに発振
回路および前記検出回路を電気的に接続する接続部材と
を含む振動ジャイロにおいて、前記接続部材によって、
前記取り付け基板を前記回路基板の上方の中空において
支持固定したことを特徴とする。
【００１５】また、前記取り付け基板上の前記切り欠き
の外周を迂回する前記支持ピン間の振動の伝播経路の略
中間点に、前記接続部材の一端を接着したことを特徴と
する。
の外周を迂回する前記支持ピン間の振動の伝播経路の略
中間点に、前記接続部材の一端を接着したことを特徴と
する。
【００１６】
【作用】請求項１に記載の振動ジャイロによれば、取り
付け基板が、接続部材によって回路基板の上方の中空に
おいて支持固定され、取り付け基板と回路基板との間
に、支持板および緩衝材を介在させる必要がないため、
組立工数が削減される。
付け基板が、接続部材によって回路基板の上方の中空に
おいて支持固定され、取り付け基板と回路基板との間
に、支持板および緩衝材を介在させる必要がないため、
組立工数が削減される。
【００１７】また、請求項２に記載の振動ジャイロによ
れば、取り付け基板上の切り欠きの外周を迂回する支持
ピン間の振動の伝播経路の略中間点に、接続部材の一端
が固着される。すなわち、接続部材は、取り付け基板上
の振動の伝播経路において、支持ピンからの距離が最も
大きい位置に取り付けられることとなり、振動子から支
持ピンに伝播した振動が、接続部材を介して回路基板へ
伝播する、いわゆる振動漏れが抑制される。したがっ
て、振動漏れの影響で、振動子において所望の振幅が得
られなくなる恐れがなく、その結果、振動ジャイロの特
性が劣化する可能性が低減される。
れば、取り付け基板上の切り欠きの外周を迂回する支持
ピン間の振動の伝播経路の略中間点に、接続部材の一端
が固着される。すなわち、接続部材は、取り付け基板上
の振動の伝播経路において、支持ピンからの距離が最も
大きい位置に取り付けられることとなり、振動子から支
持ピンに伝播した振動が、接続部材を介して回路基板へ
伝播する、いわゆる振動漏れが抑制される。したがっ
て、振動漏れの影響で、振動子において所望の振幅が得
られなくなる恐れがなく、その結果、振動ジャイロの特
性が劣化する可能性が低減される。
【００１８】
【実施例】本発明の一実施例にかかる振動ジャイロの構
成を、図１を用いて説明する。なお、従来例と同一また
は相当する部分には、同一の符号を付し、その説明は省
略する。
成を、図１を用いて説明する。なお、従来例と同一また
は相当する部分には、同一の符号を付し、その説明は省
略する。
【００１９】図１において、１は振動ジャイロであり、
取り付け基板３が、複数の接続部材１６によって、回路
基板６の上方の中空において支持固定される。ここで、
接続部材１６は、導電性を有する板材からなるものであ
り、接続部材１６の各一端は、取り付け基板３上の切り
欠き１２の外周側で、支持ピン４間の振動の伝播経路の
略中間点に固着され、接続部材１６の各他端は、回路基
板６上の発振回路および検出回路（ともに図示せず）に
固着される。すなわち、接続部材１６の各一端は、取り
付け基板３上の振動の伝播経路において、支持ピン４か
らの距離が最も大きな位置に取り付けられる。このよう
に、接続部材１６は、取り付け基板３上の配線（図示せ
ず）と、回路基板６上の発振回路および検出回路とを電
気的に接続するとともに、取り付け基板３を支持固定す
る。
取り付け基板３が、複数の接続部材１６によって、回路
基板６の上方の中空において支持固定される。ここで、
接続部材１６は、導電性を有する板材からなるものであ
り、接続部材１６の各一端は、取り付け基板３上の切り
欠き１２の外周側で、支持ピン４間の振動の伝播経路の
略中間点に固着され、接続部材１６の各他端は、回路基
板６上の発振回路および検出回路（ともに図示せず）に
固着される。すなわち、接続部材１６の各一端は、取り
付け基板３上の振動の伝播経路において、支持ピン４か
らの距離が最も大きな位置に取り付けられる。このよう
に、接続部材１６は、取り付け基板３上の配線（図示せ
ず）と、回路基板６上の発振回路および検出回路とを電
気的に接続するとともに、取り付け基板３を支持固定す
る。
【００２０】上記のように、振動ジャイロ１において
は、取り付け基板３が、接続部材１６によって回路基板
６の上方の中空において支持固定され、従来用いられて
いたような支持板および緩衝材を介在させる必要がない
ため、組立工数が削減される。また、振動ジャイロ１に
おいては、接続部材１６が、取り付け基板３上におい
て、支持ピン４からの距離が最も大きい位置に取り付け
られるため、振動子２から支持ピン４に伝播した振動
が、接続部材１６を介して回路基板６へ伝播する、いわ
ゆる振動漏れが抑制される。したがって、振動漏れの影
響で、振動子２において所望の振幅が得られなくなる恐
れがなく、その結果、振動ジャイロ１の特性が劣化する
可能性が低減される。
は、取り付け基板３が、接続部材１６によって回路基板
６の上方の中空において支持固定され、従来用いられて
いたような支持板および緩衝材を介在させる必要がない
ため、組立工数が削減される。また、振動ジャイロ１に
おいては、接続部材１６が、取り付け基板３上におい
て、支持ピン４からの距離が最も大きい位置に取り付け
られるため、振動子２から支持ピン４に伝播した振動
が、接続部材１６を介して回路基板６へ伝播する、いわ
ゆる振動漏れが抑制される。したがって、振動漏れの影
響で、振動子２において所望の振幅が得られなくなる恐
れがなく、その結果、振動ジャイロ１の特性が劣化する
可能性が低減される。
【００２１】なお、本実施例においては、断面が正三角
形である柱状の振動子を用いる場合について説明した
が、断面が四角形等の他の形状である振動子を用いても
よい。また、本実施例においては、取り付け基板の切り
欠きが略Ｈ字状である場合について説明したが、他の形
状の切り欠きを有する場合でも、切り欠きの形状に応じ
て、切り欠きの外周を迂回する支持ピン間の振動の伝播
経路における略中間点に、接続部材の一端を接着したも
のは、本発明に含まれる。
形である柱状の振動子を用いる場合について説明した
が、断面が四角形等の他の形状である振動子を用いても
よい。また、本実施例においては、取り付け基板の切り
欠きが略Ｈ字状である場合について説明したが、他の形
状の切り欠きを有する場合でも、切り欠きの形状に応じ
て、切り欠きの外周を迂回する支持ピン間の振動の伝播
経路における略中間点に、接続部材の一端を接着したも
のは、本発明に含まれる。
【００２２】さらに、本実施例においては、接続部材が
板材からなる場合について説明したが、接続部材は板材
に限定されることはなく、例えば線材で形成されていて
も、取り付け基板を支持固定するものであれば、本発明
に含まれる。
板材からなる場合について説明したが、接続部材は板材
に限定されることはなく、例えば線材で形成されていて
も、取り付け基板を支持固定するものであれば、本発明
に含まれる。
【００２３】また、本実施例においては、取り付け基板
上の二箇所に、接続部材を複数ずつ対向して取り付ける
場合について説明したが、取り付け基板上の一箇所に、
単一もしくは複数の接続部材を取り付けたものも、本発
明に含まれる。なお、この場合、接続部材と対向して、
取り付け基板の支持を補助する補助部材を設ければよ
く、この補助部材は導電性を有する必要はない。
上の二箇所に、接続部材を複数ずつ対向して取り付ける
場合について説明したが、取り付け基板上の一箇所に、
単一もしくは複数の接続部材を取り付けたものも、本発
明に含まれる。なお、この場合、接続部材と対向して、
取り付け基板の支持を補助する補助部材を設ければよ
く、この補助部材は導電性を有する必要はない。
【００２４】
【発明の効果】請求項１に記載の振動ジャイロによれ
ば、取り付け基板が、接続部材によって回路基板の上方
の中空において支持固定され、接続部材と回路基板との
間に、支持板および緩衝材を介在させる必要がないた
め、組立工数が削減される。
ば、取り付け基板が、接続部材によって回路基板の上方
の中空において支持固定され、接続部材と回路基板との
間に、支持板および緩衝材を介在させる必要がないた
め、組立工数が削減される。
【００２５】また、請求項２に記載の振動ジャイロによ
れば、取り付け基板上の切り欠きの外周を迂回する支持
ピン間の振動の伝播経路の略中間点に、接続部材の一端
が固着される。すなわち、接続部材は、取り付け基板上
の振動の伝播経路において、支持ピンからの距離が最も
大きい位置に取り付けられることとなり、振動子から支
持ピンに伝播した振動が、接続部材を介して回路基板へ
伝播する、いわゆる振動漏れが抑制される。したがっ
て、振動漏れの影響で、振動子において所望の振幅が得
られなくなる恐れがなく、その結果、振動ジャイロの特
性が劣化する可能性が低減される。
れば、取り付け基板上の切り欠きの外周を迂回する支持
ピン間の振動の伝播経路の略中間点に、接続部材の一端
が固着される。すなわち、接続部材は、取り付け基板上
の振動の伝播経路において、支持ピンからの距離が最も
大きい位置に取り付けられることとなり、振動子から支
持ピンに伝播した振動が、接続部材を介して回路基板へ
伝播する、いわゆる振動漏れが抑制される。したがっ
て、振動漏れの影響で、振動子において所望の振幅が得
られなくなる恐れがなく、その結果、振動ジャイロの特
性が劣化する可能性が低減される。
【図１】本発明の実施例にかかる振動ジャイロを示す斜
視図である。
視図である。
【図２】従来の振動ジャイロを示す組立分解斜視図であ
る。
る。
【図３】図２の振動ジャイロを構成する振動子を示す側
面図である。
面図である。
【符号の説明】 １ 振動ジャイロ ２ 振動子 ３ 取り付け基板 ４ 支持ピン ６ 回路基板 ９、１０、１１ 圧電素子 １２ 切り欠き １６ 接続部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 19/56 G01P 9/04
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電素子を備える柱状の振動子と、 該振動子を支持するため、該振動子のノード点付近に取
り付けられる二つの支持ピンと、 前記圧電素子に電気的に接続される配線を備え、前記支
持ピンの各端部が固着される取り付け基板と、 前記支持ピン間の振動の伝播経路を拡大するため、前記
取り付け基板に設けられる切り欠きと、 前記振動子を振動させるための発振回路、および前記振
動子の回転角速度を検出するための検出回路を備え、前
記取り付け基板の下方に配置される回路基板と、 前記取り付け基板上の配線に一端が固着され、前記発振
回路および前記検出回路に他端が固着されることによっ
て、前記配線ならびに発振回路および前記検出回路を電
気的に接続する接続部材とを含む振動ジャイロにおい
て、 前記接続部材によって、前記取り付け基板を前記回路基
板の上方の中空において支持固定したことを特徴とする
振動ジャイロ。 - 【請求項２】 前記取り付け基板上の前記切り欠きの外
周を迂回する前記支持ピン間の振動の伝播経路の略中間
点に、前記接続部材の一端を固着したことを特徴とする
請求項１に記載の振動ジャイロ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140665A JP3000888B2 (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 振動ジャイロ |
| EP96109093A EP0747667B1 (en) | 1995-06-07 | 1996-06-05 | Vibrating gyroscope |
| DE69604127T DE69604127T2 (de) | 1995-06-07 | 1996-06-05 | Vibrationskreisel |
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