JP3031192B2 - スライディングノズル用プレート耐火物 - Google Patents
スライディングノズル用プレート耐火物Info
- Publication number
- JP3031192B2 JP3031192B2 JP7014971A JP1497195A JP3031192B2 JP 3031192 B2 JP3031192 B2 JP 3031192B2 JP 7014971 A JP7014971 A JP 7014971A JP 1497195 A JP1497195 A JP 1497195A JP 3031192 B2 JP3031192 B2 JP 3031192B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aln
- plate
- refractory
- steel
- refractories
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- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の連続鋳造におい
て溶鋼の流量制御に使用されるスライディングノズル
(以下、SNと記す)用のプレート耐火物、特に鋼中酸
素レベルの高い鋼種に対して高い耐用性を示すプレート
耐火物に関する。
て溶鋼の流量制御に使用されるスライディングノズル
(以下、SNと記す)用のプレート耐火物、特に鋼中酸
素レベルの高い鋼種に対して高い耐用性を示すプレート
耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造における溶鋼の流量制御方式と
して、SN方式が幅広く採用されている。これは、貫通
孔を設けたプレート状の耐火物を互いに摺動させ、溶鋼
の流出孔を開閉する方法により、その流量制御を行うも
のである。
して、SN方式が幅広く採用されている。これは、貫通
孔を設けたプレート状の耐火物を互いに摺動させ、溶鋼
の流出孔を開閉する方法により、その流量制御を行うも
のである。
【0003】プレートを構成する耐火物は使用に際し、
物理的および化学的な二種類の要因により損傷を受け
る。前者では、孔径部が溶鋼と接触し、局所加熱されて
発生する熱応力によるスポーリングや稼働面での剥離損
傷(ピーリング)、さらに溶鋼流による摩耗が挙げられ
る。後者では、 鋼や溶融スラグと耐火物とが反応する
ことによる溶損が挙げられる。
物理的および化学的な二種類の要因により損傷を受け
る。前者では、孔径部が溶鋼と接触し、局所加熱されて
発生する熱応力によるスポーリングや稼働面での剥離損
傷(ピーリング)、さらに溶鋼流による摩耗が挙げられ
る。後者では、 鋼や溶融スラグと耐火物とが反応する
ことによる溶損が挙げられる。
【0004】現在、プレート耐火物の材質としてAl2
O3 −C(カーボン)材(カーボンボンド材)が最も一
般的に使用されている。これは、主に耐食性の観点から
主原料にAl2 O3 を選択し、そして熱伝導性が良好な
カーボンを配合することで耐熱衝撃性の向上を図った耐
火物である。しかしながら、近年の鋼種の多様化および
連々鋳数の上昇に伴い、Al2 O3 −C材でも著しく損
傷を受ける場合があり、鋳造する鋼種の条件にあわせて
プレートの材質を選択している。
O3 −C(カーボン)材(カーボンボンド材)が最も一
般的に使用されている。これは、主に耐食性の観点から
主原料にAl2 O3 を選択し、そして熱伝導性が良好な
カーボンを配合することで耐熱衝撃性の向上を図った耐
火物である。しかしながら、近年の鋼種の多様化および
連々鋳数の上昇に伴い、Al2 O3 −C材でも著しく損
傷を受ける場合があり、鋳造する鋼種の条件にあわせて
プレートの材質を選択している。
【0005】特に、鋼中酸素レベルの高い鋼種、いわゆ
る高酸素鋼に対してAl2 O3 −C材を使用すると、結
合組織であるカーボンボンドが酸化を受けて組織が脆弱
化し、通常の鋼種の場合と比較して損傷が激しいことが
知られている。このため、この種の鋼にはMgOスピネ
ル材やAl2 O3 材のような、いわゆるセラミックスボ
ンド材質が選択されることが多い。
る高酸素鋼に対してAl2 O3 −C材を使用すると、結
合組織であるカーボンボンドが酸化を受けて組織が脆弱
化し、通常の鋼種の場合と比較して損傷が激しいことが
知られている。このため、この種の鋼にはMgOスピネ
ル材やAl2 O3 材のような、いわゆるセラミックスボ
ンド材質が選択されることが多い。
【0006】しかし、セラミックスボンド材では耐熱衝
撃性がカーボンボンド材よりも劣るため、前記のスポー
リングや稼働面に沿って発生した亀裂からのピーリング
が起こり易い欠点がある。また、プレートを貫通して発
生したクラックからの空気吸い込みにより発生する鋼中
Nのピックアップも問題として挙げられる。
撃性がカーボンボンド材よりも劣るため、前記のスポー
リングや稼働面に沿って発生した亀裂からのピーリング
が起こり易い欠点がある。また、プレートを貫通して発
生したクラックからの空気吸い込みにより発生する鋼中
Nのピックアップも問題として挙げられる。
【0007】加えて高酸素鋼は侵食性の強いFeOを大
量に含有しており、このためプレート耐火物は著しい溶
損を受ける。これを防止する手段として、耐食性に優れ
たZrO2 をリング形状にしてAl2 O3 −C材の孔径
部にインサートすることも試みられている。
量に含有しており、このためプレート耐火物は著しい溶
損を受ける。これを防止する手段として、耐食性に優れ
たZrO2 をリング形状にしてAl2 O3 −C材の孔径
部にインサートすることも試みられている。
【0008】しかし、この手段においても熱応力を原因
とする亀裂は発生しており、根本的な解決には至ってい
ない。これを解決する手段として、特公昭60−296
64号公報に不焼成のSN用プレート煉瓦が開示されて
いる。この特徴は、耐スポーリング性の向上のため骨材
−マトリックス間の結合を樹脂結合とし、かつ高温下で
の樹脂結合の強度劣化を防止する目的で低融点金属を配
合したことにある。さらにこの低融点金属により、前述
のFeOをFeに還元することでFeOの無害化が可能
であるとしている。
とする亀裂は発生しており、根本的な解決には至ってい
ない。これを解決する手段として、特公昭60−296
64号公報に不焼成のSN用プレート煉瓦が開示されて
いる。この特徴は、耐スポーリング性の向上のため骨材
−マトリックス間の結合を樹脂結合とし、かつ高温下で
の樹脂結合の強度劣化を防止する目的で低融点金属を配
合したことにある。さらにこの低融点金属により、前述
のFeOをFeに還元することでFeOの無害化が可能
であるとしている。
【0009】上記の発明では低融点金属として金属Al
の使用が推奨されているが、この場合、およそ700℃
以上で炭化した樹脂と金属Alが反応し、Al4 C3 を
生成することが予想される。Al4 C3 は室温下では容
易に空気中の水分と反応し、分解して煉瓦を崩壊させる
ことが知られており、金属AlおよびC源となる樹脂を
共に含む不焼成SN用プレート煉瓦は、近年盛んに行わ
れているプレート耐火物の再利用等には適していない。
の使用が推奨されているが、この場合、およそ700℃
以上で炭化した樹脂と金属Alが反応し、Al4 C3 を
生成することが予想される。Al4 C3 は室温下では容
易に空気中の水分と反応し、分解して煉瓦を崩壊させる
ことが知られており、金属AlおよびC源となる樹脂を
共に含む不焼成SN用プレート煉瓦は、近年盛んに行わ
れているプレート耐火物の再利用等には適していない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
衝撃性の向上、かつ鋼中酸素レベルの高い溶鋼に対する
耐溶損性の向上を図ったセラミックスボンドタイプのS
N用プレート耐火物を提供することにある。
衝撃性の向上、かつ鋼中酸素レベルの高い溶鋼に対する
耐溶損性の向上を図ったセラミックスボンドタイプのS
N用プレート耐火物を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次のS
N用プレート耐火物にある。
N用プレート耐火物にある。
【0012】酸化物原料とAlNとからなるセラミック
スボンドタイプのスライディング用プレート耐火物であ
って、AlNは粒度が0.3mm以下であることを特徴と
するスライディング用プレート耐火物。
スボンドタイプのスライディング用プレート耐火物であ
って、AlNは粒度が0.3mm以下であることを特徴と
するスライディング用プレート耐火物。
【0013】ここでいう「酸化物原料」とは、プレート
耐火物の主原料であり、Al2 O3、ZrO2 、MgO
スピネル、MgO等の従来のセラミックスボンドタイプ
のプレート耐火物で使用されている酸化物を意味する。
耐火物の主原料であり、Al2 O3、ZrO2 、MgO
スピネル、MgO等の従来のセラミックスボンドタイプ
のプレート耐火物で使用されている酸化物を意味する。
【0014】上記のAlN粒度の望ましい下限は1μm
程度である。AlNの望ましい配合率は、酸化物原料の
うちの0. 3mm以下の微粒部に対して体積%で5%以上
50%以下である。AlNの望ましい純度の範囲は重量
%で50〜99.9%程度であり、含有が許容される不
純物または成分はAl2O3 、SiO2、CaO およびY2 O3な
どである。
程度である。AlNの望ましい配合率は、酸化物原料の
うちの0. 3mm以下の微粒部に対して体積%で5%以上
50%以下である。AlNの望ましい純度の範囲は重量
%で50〜99.9%程度であり、含有が許容される不
純物または成分はAl2O3 、SiO2、CaO およびY2 O3な
どである。
【0015】
【作用】本発明のSN用プレート耐火物は、主原料とな
る酸化物原料とAlNとからなるものである。
る酸化物原料とAlNとからなるものである。
【0016】酸化物原料としては、Al2 O3 、ZrO
2 、MgOスピネルおよびMgO等の従来のセラミック
スボンドタイプのプレート耐火物で使用されている酸化
物からの選択が可能である。これら原料を単独または適
当割合で配合して用いるが、プレート耐火物全体に対す
る酸化物原料の望ましい配合率は重量%で85〜99%
である。これらの粒径および2種以上を混合して用いる
場合の原料の組合せは特に限定されない。
2 、MgOスピネルおよびMgO等の従来のセラミック
スボンドタイプのプレート耐火物で使用されている酸化
物からの選択が可能である。これら原料を単独または適
当割合で配合して用いるが、プレート耐火物全体に対す
る酸化物原料の望ましい配合率は重量%で85〜99%
である。これらの粒径および2種以上を混合して用いる
場合の原料の組合せは特に限定されない。
【0017】このような主原料を出発原料とし、これに
粒度が0. 3mm以下のAlNを配合する。
粒度が0. 3mm以下のAlNを配合する。
【0018】AlN配合の目的はプレート耐火物の熱伝
導性の向上にある。表1にAlNの材料特性例を示す。
導性の向上にある。表1にAlNの材料特性例を示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1に示すようにAlNは熱伝導性が非常
に高く、かつ熱的に安定であることから、AlNを配合
することによりプレート耐火物全体の熱伝導性の向上を
図ることができる。このためプレート耐火物に発生する
温度勾配の発生が緩和され、従来のセラミックスボンド
タイプのプレート耐火物の短所であった熱スポーリング
の発生を緩和することが可能となる。また、前述のよう
に高酸素鋼は侵食性の強いFeOを多量に含有し、これ
により溶損を受け易い状態にあるが、これに対してもF
eOと接触するAlNは、下記式(1)に示すの反応に
従いFeOをFeに還元することでFeOを無害化す
る。
に高く、かつ熱的に安定であることから、AlNを配合
することによりプレート耐火物全体の熱伝導性の向上を
図ることができる。このためプレート耐火物に発生する
温度勾配の発生が緩和され、従来のセラミックスボンド
タイプのプレート耐火物の短所であった熱スポーリング
の発生を緩和することが可能となる。また、前述のよう
に高酸素鋼は侵食性の強いFeOを多量に含有し、これ
により溶損を受け易い状態にあるが、これに対してもF
eOと接触するAlNは、下記式(1)に示すの反応に
従いFeOをFeに還元することでFeOを無害化す
る。
【0021】 2AlN(s)+3FeO(s)→Al2O3(s)+3Fe(s,l) +N2(g) ・・・(1) AlNの望ましい純度の範囲は重量%で50〜99.9
%程度であり、含有が許容される不純物または成分はAl
2O3 、SiO2、CaO およびY2 O3 などである。
%程度であり、含有が許容される不純物または成分はAl
2O3 、SiO2、CaO およびY2 O3 などである。
【0022】AlNの粒度を0. 3mm以下とするのは次
の理由による。
の理由による。
【0023】一般に耐火物の組成は、或る程度大きな粗
粒子(骨材)とそれを結合するマトリックス(連続相)
とから成り立っており、さらにマトリックスは微粒子あ
るいは液相から成り立っている。本発明におけるAlN
は、このマトリックスを構成する微粒子に相当する。
粒子(骨材)とそれを結合するマトリックス(連続相)
とから成り立っており、さらにマトリックスは微粒子あ
るいは液相から成り立っている。本発明におけるAlN
は、このマトリックスを構成する微粒子に相当する。
【0024】AlNの粒度を0. 3mm以下とすれば、A
lN微粒子を不連続的に存在する粗粒子(骨材)より
も、連続的に存在するマトリックス(連続相)部分に集
めることができる。この結果、AlNがマトリックス
(連続相)中に存在することになってマトリックス(連
続相)部分の熱伝導性が向上し、これは、耐火物材質全
体の熱伝導性の向上を考慮した場合に有利となる。ただ
し、AlNの原料コストを考慮すると、AlN粒度の望
ましい下限は1μm 程度である。
lN微粒子を不連続的に存在する粗粒子(骨材)より
も、連続的に存在するマトリックス(連続相)部分に集
めることができる。この結果、AlNがマトリックス
(連続相)中に存在することになってマトリックス(連
続相)部分の熱伝導性が向上し、これは、耐火物材質全
体の熱伝導性の向上を考慮した場合に有利となる。ただ
し、AlNの原料コストを考慮すると、AlN粒度の望
ましい下限は1μm 程度である。
【0025】しかし、AlN自身は難焼結性材料である
ため、普通焼成では完全には焼結し難い。そのため、A
lNがマトリックス中に連続して存在すれば、プレート
耐火物に必要な強度が得られなくなる。したがって、A
lNはマトリックス構成成分の第2成分として、易焼結
材料である第1成分(酸化物)中に分散しているのがよ
い。
ため、普通焼成では完全には焼結し難い。そのため、A
lNがマトリックス中に連続して存在すれば、プレート
耐火物に必要な強度が得られなくなる。したがって、A
lNはマトリックス構成成分の第2成分として、易焼結
材料である第1成分(酸化物)中に分散しているのがよ
い。
【0026】これを実現するために必要な、上記粒度の
AlNの望ましい配合率の範囲は、酸化物の主原料のう
ちの粒径が0. 3mm以下の微粒分に対して体積%で5%
以上50%以下である。5%未満になると熱伝導性の向
上が認められなくなるとともに、FeOに対する耐食性
の向上効果も認められなくなる。一方、50%を超える
とAlNはマトリックスを構成する第1成分となり、著
しく強度が低下する。
AlNの望ましい配合率の範囲は、酸化物の主原料のう
ちの粒径が0. 3mm以下の微粒分に対して体積%で5%
以上50%以下である。5%未満になると熱伝導性の向
上が認められなくなるとともに、FeOに対する耐食性
の向上効果も認められなくなる。一方、50%を超える
とAlNはマトリックスを構成する第1成分となり、著
しく強度が低下する。
【0027】AlNを配合する場合、必要であればPV
A、デンプン、糖蜜等のバインダーを適量加えて酸化物
主原料と混錬する。その後、プレスないしはランマーを
用いて所定のプレート形状に成形し、成形体をN2 雰囲
気中で焼成することで目的とするプレート用耐火物を得
ることができる。
A、デンプン、糖蜜等のバインダーを適量加えて酸化物
主原料と混錬する。その後、プレスないしはランマーを
用いて所定のプレート形状に成形し、成形体をN2 雰囲
気中で焼成することで目的とするプレート用耐火物を得
ることができる。
【0028】
(本発明例1)酸化物主原料として純度が99. 5重量
%の焼結Al2 O3 クリンカーを選択し、このうち粒度
が3〜1mmのものを粗粒、1mm〜0. 3mmのものを中
粒、0.3mm以下のものを微粒とした。この微粒部に対
して、純度が90重量%、平均粒度が0. 1mmのAlN
を配合した。この配合は、Al2 O3 微粒部の10. 7
重量%(40体積%)がAlNで置換されるように行っ
た。このときの配合条件を表2に示す。
%の焼結Al2 O3 クリンカーを選択し、このうち粒度
が3〜1mmのものを粗粒、1mm〜0. 3mmのものを中
粒、0.3mm以下のものを微粒とした。この微粒部に対
して、純度が90重量%、平均粒度が0. 1mmのAlN
を配合した。この配合は、Al2 O3 微粒部の10. 7
重量%(40体積%)がAlNで置換されるように行っ
た。このときの配合条件を表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】この原料をアイリッヒ・ミキサーを使用し
て混錬した後、油圧プレスを用いて成形圧500Kg/cm
2 で成形した。これをN2 雰囲気中、1600℃で焼成
してプレート耐火物を試作した。試作形状は並型煉瓦の
サイズであり、これから各評価試験用のサンプルを採取
した。
て混錬した後、油圧プレスを用いて成形圧500Kg/cm
2 で成形した。これをN2 雰囲気中、1600℃で焼成
してプレート耐火物を試作した。試作形状は並型煉瓦の
サイズであり、これから各評価試験用のサンプルを採取
した。
【0031】(本発明例2)AlNの配合率を5. 4重
量%(Al2 O3 微粒部の20体積%)に変更した以外
は、本発明例1と同様の条件と方法でプレート耐火物を
試作した。
量%(Al2 O3 微粒部の20体積%)に変更した以外
は、本発明例1と同様の条件と方法でプレート耐火物を
試作した。
【0032】(比較例1)AlNの配合率を14. 7重
量%(Al2 O3 微粒部の55体積%)に変更した以外
は、本発明例1と同様の条件と方法でプレート耐火物を
試作した。
量%(Al2 O3 微粒部の55体積%)に変更した以外
は、本発明例1と同様の条件と方法でプレート耐火物を
試作した。
【0033】(比較例2)AlNの配合率を0. 8重量
%(Al2 O3 微粒部の3体積%)に変更した以外は、
本発明例1と同様の条件と方法でプレート耐火物を試作
した。
%(Al2 O3 微粒部の3体積%)に変更した以外は、
本発明例1と同様の条件と方法でプレート耐火物を試作
した。
【0034】(比較例3)AlNの平均粒度が0. 5mm
のものを用い、その他は本発明例2と同様の条件と方法
でプレート耐火物を試作した。
のものを用い、その他は本発明例2と同様の条件と方法
でプレート耐火物を試作した。
【0035】(比較例4)AlNを配合せず、Al2 O
3 のみを原料とし、その他は本発明例1と同様の条件と
方法でプレート耐火物を試作した。
3 のみを原料とし、その他は本発明例1と同様の条件と
方法でプレート耐火物を試作した。
【0036】試作した各耐火物の物性値および特性値に
ついて評価を行った。各試験要領は次のとおりである。
ついて評価を行った。各試験要領は次のとおりである。
【0037】(1) 見掛気孔率、嵩比重:JIS−R22
05に準拠 (2) 圧縮強度:JIS−R2206に準拠 (3) 熱伝導率:レーザーフラッシュ法により室温で測定 (4) 耐熱衝撃性:試作耐火物から30mm×30mm×12
0mmのサンプルを切り出し、これを電気炉中1300℃
で5分間加熱した後、液体窒素中に投下して急冷し、そ
の後曲げ強度を測定した。評価は比較例4の曲げ強度を
100とし、それに対する比で行い、その値が大きいほ
ど耐熱衝撃性に優れていることを示している。
05に準拠 (2) 圧縮強度:JIS−R2206に準拠 (3) 熱伝導率:レーザーフラッシュ法により室温で測定 (4) 耐熱衝撃性:試作耐火物から30mm×30mm×12
0mmのサンプルを切り出し、これを電気炉中1300℃
で5分間加熱した後、液体窒素中に投下して急冷し、そ
の後曲げ強度を測定した。評価は比較例4の曲げ強度を
100とし、それに対する比で行い、その値が大きいほ
ど耐熱衝撃性に優れていることを示している。
【0038】(5) 溶鋼侵食試験:Ar雰囲気に保持した
高周波誘導炉内に各サンプルを張り分け、溶損による断
面積の減少量を測定した。このときの侵食剤は溶鋼、溶
鋼温度は1580℃、試験時間は120分間である。た
だし、溶鋼には適時酸化鉄を加え、溶鋼中のaO が0.
04で一定になるように調整した。評価は比較例4の値
を100とし、それに対する比で行い、その値が小さい
ほど耐食性に優れていることを示している。
高周波誘導炉内に各サンプルを張り分け、溶損による断
面積の減少量を測定した。このときの侵食剤は溶鋼、溶
鋼温度は1580℃、試験時間は120分間である。た
だし、溶鋼には適時酸化鉄を加え、溶鋼中のaO が0.
04で一定になるように調整した。評価は比較例4の値
を100とし、それに対する比で行い、その値が小さい
ほど耐食性に優れていることを示している。
【0039】本発明例2〜比較例3までの配合条件およ
び実施例の各試験の評価結果を表2に併せて示す。
び実施例の各試験の評価結果を表2に併せて示す。
【0040】表2の結果から、本発明のSN用プレート
耐火物はAlNを含有しない Al2O3耐火物(比較例4)
に比べて、熱伝導性、耐熱衝撃性および高酸素鋼に対す
る耐食性が向上していることがわかる。
耐火物はAlNを含有しない Al2O3耐火物(比較例4)
に比べて、熱伝導性、耐熱衝撃性および高酸素鋼に対す
る耐食性が向上していることがわかる。
【0041】
【発明の効果】本発明のSNプレート用耐火物は、従来
のセラミックスボンドタイプのSNプレート用耐火物の
短所である耐熱衝撃性を改善したものであり、同時に特
に鋼中酸素レベルが高い鋼種に対して高い耐用性を示
す。
のセラミックスボンドタイプのSNプレート用耐火物の
短所である耐熱衝撃性を改善したものであり、同時に特
に鋼中酸素レベルが高い鋼種に対して高い耐用性を示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/00
Claims (1)
- 【請求項1】酸化物原料とAlNとからなるセラミック
スボンドタイプのスライディング用プレート耐火物であ
って、AlNは粒度が0.3mm以下であることを特徴と
するスライディング用プレート耐火物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7014971A JP3031192B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | スライディングノズル用プレート耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7014971A JP3031192B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | スライディングノズル用プレート耐火物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08208313A JPH08208313A (ja) | 1996-08-13 |
JP3031192B2 true JP3031192B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=11875871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7014971A Expired - Lifetime JP3031192B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | スライディングノズル用プレート耐火物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3031192B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100516457B1 (ko) * | 2000-06-15 | 2005-09-23 | 주식회사 포스코 | 쾌삭강의 연속주조용 내화물 |
US8609562B2 (en) * | 2008-12-18 | 2013-12-17 | Krosakiharima Corporation | Plate brick production method and plate brick |
US20230028785A1 (en) * | 2019-12-10 | 2023-01-26 | Krosakiharima Corporation | Refractory product |
-
1995
- 1995-02-01 JP JP7014971A patent/JP3031192B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08208313A (ja) | 1996-08-13 |
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