JP3064676B2 - 積層セラミック磁器素子 - Google Patents
積層セラミック磁器素子Info
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- JP3064676B2 JP3064676B2 JP4168841A JP16884192A JP3064676B2 JP 3064676 B2 JP3064676 B2 JP 3064676B2 JP 4168841 A JP4168841 A JP 4168841A JP 16884192 A JP16884192 A JP 16884192A JP 3064676 B2 JP3064676 B2 JP 3064676B2
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- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器や電気機器で
発生するノイズ、パルス、静電気などの異常高電圧、高
周波ノイズからIC,LSIなどの半導体素子および電
子機器や電気機器の回路を保護する目的で使用される積
層セラミック磁器素子に関するものである。
発生するノイズ、パルス、静電気などの異常高電圧、高
周波ノイズからIC,LSIなどの半導体素子および電
子機器や電気機器の回路を保護する目的で使用される積
層セラミック磁器素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年電子機器や電気機器は小型化、多機
能化を実現するためにIC,LSIなどの半導体素子が
広く用いられ、それに伴って電子機器や電気機器のノイ
ズ、パルス、静電気などの異常高電圧に対する耐力は低
下している。そこでこれら電子機器や電気機器のノイ
ズ、パルス、静電気などの異常高電圧に対する耐力を確
保するためにフィルムコンデンサ、電解コンデンサ、半
導体セラミックコンデンサ、積層セラミックコンデンサ
などが用いられているが、これらは電圧の比較的低いノ
イズや高周波ノイズの吸収、抑制には優れた特性を示す
が、高い電圧のパルスや静電気に対してはその効果を示
さず、半導体素子の誤動作や破壊を引き起こすことがあ
る。
能化を実現するためにIC,LSIなどの半導体素子が
広く用いられ、それに伴って電子機器や電気機器のノイ
ズ、パルス、静電気などの異常高電圧に対する耐力は低
下している。そこでこれら電子機器や電気機器のノイ
ズ、パルス、静電気などの異常高電圧に対する耐力を確
保するためにフィルムコンデンサ、電解コンデンサ、半
導体セラミックコンデンサ、積層セラミックコンデンサ
などが用いられているが、これらは電圧の比較的低いノ
イズや高周波ノイズの吸収、抑制には優れた特性を示す
が、高い電圧のパルスや静電気に対してはその効果を示
さず、半導体素子の誤動作や破壊を引き起こすことがあ
る。
【0003】また高い電圧のパルスや静電気を吸収、抑
制するためにはSiC,ZnO系バリスタが用いられて
いるが、これらは電圧の比較的低いノイズや高周波ノイ
ズの吸収、抑制には効果を示さず半導体素子の誤動作を
引き起こすことがあり、これら両者の欠点を補完するも
のとして特開昭57−27001号公報、特開昭57−
35303号公報に開示されているようなSrTiO3
系バリスタが開発され使用されている。
制するためにはSiC,ZnO系バリスタが用いられて
いるが、これらは電圧の比較的低いノイズや高周波ノイ
ズの吸収、抑制には効果を示さず半導体素子の誤動作を
引き起こすことがあり、これら両者の欠点を補完するも
のとして特開昭57−27001号公報、特開昭57−
35303号公報に開示されているようなSrTiO3
系バリスタが開発され使用されている。
【0004】一方電子部品の分野においては、機器の小
型化に対応して軽薄短小化、高性能化がますます進み面
実装可能なチップ部品の開発が必要不可欠になってきて
いる。これらに対応して特開昭54−53248号公
報、特開昭54−53250号公報などに開示された内
容を応用した例や、特開昭59−215701号公報、
特開昭63−219115号公報に開示された例がある
が、これらの方法はプロセス的に複雑であったり、得ら
れた特性が目的を達成するのに不十分であったりして未
だに実用化の段階に達していない。そこで我々発明者は
特願平1−86243号公報に新しい組成及び新しい製
造方法により実用化可能な方法を開示した。
型化に対応して軽薄短小化、高性能化がますます進み面
実装可能なチップ部品の開発が必要不可欠になってきて
いる。これらに対応して特開昭54−53248号公
報、特開昭54−53250号公報などに開示された内
容を応用した例や、特開昭59−215701号公報、
特開昭63−219115号公報に開示された例がある
が、これらの方法はプロセス的に複雑であったり、得ら
れた特性が目的を達成するのに不十分であったりして未
だに実用化の段階に達していない。そこで我々発明者は
特願平1−86243号公報に新しい組成及び新しい製
造方法により実用化可能な方法を開示した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、積層型SrTi
O3系バリスタに関しては前記従来例で示したように様
々な材料組成、製造方法が開発されてきたが、いずれの
場合もプロセス的に複雑であったりして実用化のレベル
に達していないという問題点を有していた。また得られ
た素子の特性は電源ラインに加わる高い電圧のパルスや
静電気を吸収、抑制するのにはその効果を示すが、信号
ラインの加わる高周波ノイズの吸収、抑制には効果を示
さないといった問題点を有していた。
O3系バリスタに関しては前記従来例で示したように様
々な材料組成、製造方法が開発されてきたが、いずれの
場合もプロセス的に複雑であったりして実用化のレベル
に達していないという問題点を有していた。また得られ
た素子の特性は電源ラインに加わる高い電圧のパルスや
静電気を吸収、抑制するのにはその効果を示すが、信号
ラインの加わる高周波ノイズの吸収、抑制には効果を示
さないといった問題点を有していた。
【0006】本発明は前記従来の問題点を解決するもの
で、信号ラインに加わる高周波ノイズの吸収、抑制が可
能で静電気パルスなどの異常電圧が加わっても壊れず、
耐環境特性、特に耐湿性に優れた積層セラミック磁器素
子を得ることを目的とするものである。
で、信号ラインに加わる高周波ノイズの吸収、抑制が可
能で静電気パルスなどの異常電圧が加わっても壊れず、
耐環境特性、特に耐湿性に優れた積層セラミック磁器素
子を得ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の積層セラミック
磁器素子は、セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層の一方は長方形であ
り、他方は前記外部電極と接続された部分を底辺とする
三角形である。
磁器素子は、セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層の一方は長方形であ
り、他方は前記外部電極と接続された部分を底辺とする
三角形である。
【0008】
【作用】この構成によれば、最上層と最下層のセラミッ
ク層の厚みの合計を内部電極層間に挟まれるセラミック
層の厚みより大きくすることにより、外部電極間に加わ
る電圧は内部電極層間に挟まれるセラミック層に加わ
り、積層セラミック磁器素子表面をリークすること無
く、積層セラミック磁器素子を機能させることができ
る。
ク層の厚みの合計を内部電極層間に挟まれるセラミック
層の厚みより大きくすることにより、外部電極間に加わ
る電圧は内部電極層間に挟まれるセラミック層に加わ
り、積層セラミック磁器素子表面をリークすること無
く、積層セラミック磁器素子を機能させることができ
る。
【0009】また内部電極層に挟まれるセラミック層を
一層とし、このセラミック層を介して対向する内部電極
層面積を小さくすることにより、静電容量を小さくして
いる。 従ってノイズ減衰率が最大になる共振周波数を高
くすることができ、信号ラインに乗ってくる高周波ノイ
ズを吸収、抑制することができる。
一層とし、このセラミック層を介して対向する内部電極
層面積を小さくすることにより、静電容量を小さくして
いる。 従ってノイズ減衰率が最大になる共振周波数を高
くすることができ、信号ラインに乗ってくる高周波ノイ
ズを吸収、抑制することができる。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【実施例】(実施例1)以下に実施例を挙げて具体的に
説明する。
説明する。
【0014】まず、第1成分としてSrCO3、CaC
O3、TiO2を(Sr0.98Ca0.02)0.995TiO3の組
成比になるようにして99.2モル%、第2成分として
Nb 2O5を0.3モル%、第3成分としてMnCO3を
0.2モル%、Cr2O3を0.1モル%、第4成分とし
てSiO2を0.2モル%秤量し、ボールミルなどによ
り20Hr混合、粉砕し、乾燥した後空気中で800℃
で2Hr仮焼し、再びボールミルなどにより80Hr混
合、粉砕し平均粒径が1.0μm以下になるようにす
る。こうして得られた粉末にブチラール系樹脂などの有
機バインダーと有機溶剤を混合してスラリー状とし、ド
クター・ブレード法などのシート成形法により厚さ50
μm程度のグリーンシート1を得る。
O3、TiO2を(Sr0.98Ca0.02)0.995TiO3の組
成比になるようにして99.2モル%、第2成分として
Nb 2O5を0.3モル%、第3成分としてMnCO3を
0.2モル%、Cr2O3を0.1モル%、第4成分とし
てSiO2を0.2モル%秤量し、ボールミルなどによ
り20Hr混合、粉砕し、乾燥した後空気中で800℃
で2Hr仮焼し、再びボールミルなどにより80Hr混
合、粉砕し平均粒径が1.0μm以下になるようにす
る。こうして得られた粉末にブチラール系樹脂などの有
機バインダーと有機溶剤を混合してスラリー状とし、ド
クター・ブレード法などのシート成形法により厚さ50
μm程度のグリーンシート1を得る。
【0015】次に、前記シート1を所定の枚数積層して
図1ならびに図2に示す最下層の無効層1bを形成し、
その上にPdなどからなる一方の電極が長方形である形
状の内部電極3aをスクリーン印刷などにより印刷、乾
燥し、さらにその上に前記シート1を所定枚数積層した
後、Pdなどからなる他方の電極が外部電極4に接続さ
れる部分を底辺とする三角形である形状の内部電極3b
をスクリーン印刷などにより印刷、乾燥する。その際、
内部電極3aならびに3bは対向して相異なる端縁に至
るように印刷する。最後に前記シート1を所定枚数積層
して最上層の無効層1aを形成し、加熱しながら加圧、
圧着し、所定の形状に切断する。
図1ならびに図2に示す最下層の無効層1bを形成し、
その上にPdなどからなる一方の電極が長方形である形
状の内部電極3aをスクリーン印刷などにより印刷、乾
燥し、さらにその上に前記シート1を所定枚数積層した
後、Pdなどからなる他方の電極が外部電極4に接続さ
れる部分を底辺とする三角形である形状の内部電極3b
をスクリーン印刷などにより印刷、乾燥する。その際、
内部電極3aならびに3bは対向して相異なる端縁に至
るように印刷する。最後に前記シート1を所定枚数積層
して最上層の無効層1aを形成し、加熱しながら加圧、
圧着し、所定の形状に切断する。
【0016】次に空気中で800℃で20Hr脱脂仮焼
し、例えばN2:H2=9:1の還元性雰囲気中で121
0℃で10Hr焼成した後、空気中で930℃で2Hr
再酸化する。その後、内部電極3a,3bを異なる端縁
に露出させた両端面にAgなどからなる外部電極ペース
トを塗布し、空気中で700℃で10分焼成する。次に
前記外部電極上にたとえば電解法でNiメッキさらに半
田メッキを施して外部電極4を形成する。
し、例えばN2:H2=9:1の還元性雰囲気中で121
0℃で10Hr焼成した後、空気中で930℃で2Hr
再酸化する。その後、内部電極3a,3bを異なる端縁
に露出させた両端面にAgなどからなる外部電極ペース
トを塗布し、空気中で700℃で10分焼成する。次に
前記外部電極上にたとえば電解法でNiメッキさらに半
田メッキを施して外部電極4を形成する。
【0017】このようにして得られた積層セラミック磁
器素子の初期特性および信頼性試験の結果を(表1)に
示す。また図1,図2は本実施例のシートの積層構成を
示す図である。図1において1はシート、3は内部電
極、4は外部電極である。
器素子の初期特性および信頼性試験の結果を(表1)に
示す。また図1,図2は本実施例のシートの積層構成を
示す図である。図1において1はシート、3は内部電
極、4は外部電極である。
【0018】
【表1】
【0019】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
を図3,図4を用いて説明する。
を図3,図4を用いて説明する。
【0020】前記実施例1と同様にして内部電極層3
a,3cの形状が一方の電極が長方形で、他方の電極が
外部電極に接続される部分を底辺とし他の二辺が内部に
湾曲した曲線からなる略三角形である積層セラミック磁
器素子を得た後、外部電極4の部分に有機物系のレジス
トを塗布した後乾燥し、Siを主成分とするアルコキシ
ド溶液からなるコーティング剤に前記積層セラミック磁
器素子をディップし、100℃で予備乾燥した後トルエ
ンなどの有機溶剤等に浸漬し前記レジストを溶解除去
し、その後450℃で20分焼き付けて被膜5a,5b
を形成する。次に前記外部電極上にたとえば電解法でN
iメッキさらに半田メッキを施す。
a,3cの形状が一方の電極が長方形で、他方の電極が
外部電極に接続される部分を底辺とし他の二辺が内部に
湾曲した曲線からなる略三角形である積層セラミック磁
器素子を得た後、外部電極4の部分に有機物系のレジス
トを塗布した後乾燥し、Siを主成分とするアルコキシ
ド溶液からなるコーティング剤に前記積層セラミック磁
器素子をディップし、100℃で予備乾燥した後トルエ
ンなどの有機溶剤等に浸漬し前記レジストを溶解除去
し、その後450℃で20分焼き付けて被膜5a,5b
を形成する。次に前記外部電極上にたとえば電解法でN
iメッキさらに半田メッキを施す。
【0021】このようにして得られた積層セラミック磁
器素子の初期特性および信頼性試験の結果を(表2)に
示す。また図3,図4は本実施例の積層セラミック磁器
素子の断面図である。図3において5a,5bはコーテ
ィング剤によって形成された被膜である。
器素子の初期特性および信頼性試験の結果を(表2)に
示す。また図3,図4は本実施例の積層セラミック磁器
素子の断面図である。図3において5a,5bはコーテ
ィング剤によって形成された被膜である。
【0022】
【表2】
【0023】なお、本実施例ではセラミック粉体の組成
については一部の組合せについてのみ示したが、SrT
iO3を主成分としコンデンサとバリスタの両方の機能
を有するものであればどのような組成であってもかまわ
ない。また、無効層1a,1bおよび有効層2は薄いシ
ート1を積層して形成したが、厚いシート1枚で形成し
てもかまわない。
については一部の組合せについてのみ示したが、SrT
iO3を主成分としコンデンサとバリスタの両方の機能
を有するものであればどのような組成であってもかまわ
ない。また、無効層1a,1bおよび有効層2は薄いシ
ート1を積層して形成したが、厚いシート1枚で形成し
てもかまわない。
【0024】また、本実施例で示した内部電極3a,3
b,3cおよび外部電極4はPdやAgといった貴金属
だけでなく、CuやNi,Crといった非金属および非
金属の酸化物やそれらの混合物であってもかまわない。
b,3cおよび外部電極4はPdやAgといった貴金属
だけでなく、CuやNi,Crといった非金属および非
金属の酸化物やそれらの混合物であってもかまわない。
【0025】また電気的特性については、前記積層セラ
ミック磁器素子に0.1mAの電流が流れた時に素子の
両端に加わる電圧をV0.1mAで示し、静電容量およびta
nδは1kHzで測定した値を示した。また、信頼性試験
については85℃、85RH%、課電率90%、500
時間後の変化率を示した。ここで課電率とは素子に印加
する電圧を素子の持つ初期のV0.1mAで割った値のこと
である。
ミック磁器素子に0.1mAの電流が流れた時に素子の
両端に加わる電圧をV0.1mAで示し、静電容量およびta
nδは1kHzで測定した値を示した。また、信頼性試験
については85℃、85RH%、課電率90%、500
時間後の変化率を示した。ここで課電率とは素子に印加
する電圧を素子の持つ初期のV0.1mAで割った値のこと
である。
【0026】なお、本実施例で示した積層セラミック磁
器素子の形状はW3.20mm×D1.60mm×T2.0
0mmの大きさで形成された1×3タイプと呼ばれるもの
である。
器素子の形状はW3.20mm×D1.60mm×T2.0
0mmの大きさで形成された1×3タイプと呼ばれるもの
である。
【0027】
【発明の効果】以上示したように本発明によれば、最上
層と最下層のセラミック層の厚みの合計を内部電極層間
に挟まれるセラミック層の厚みより大きくすることによ
り、外部電極間に加わる電圧は内部電極層間に挟まれる
セラミック層に加わり、積層セラミック磁器素子表面を
リークすること無く、積層セラミック磁器素子を機能さ
せることができる。
層と最下層のセラミック層の厚みの合計を内部電極層間
に挟まれるセラミック層の厚みより大きくすることによ
り、外部電極間に加わる電圧は内部電極層間に挟まれる
セラミック層に加わり、積層セラミック磁器素子表面を
リークすること無く、積層セラミック磁器素子を機能さ
せることができる。
【0028】また内部電極層に挟まれるセラミック層を
一層とし、このセラミック層を介して対向する内部電極
層面積を小さくすることにより、静電容量を小さくして
いる。 従ってノイズ減衰率が最大になる共振周波数を高
くすることができ、信号ラインに乗ってくる高周波ノイ
ズを吸収、抑制することができる。
一層とし、このセラミック層を介して対向する内部電極
層面積を小さくすることにより、静電容量を小さくして
いる。 従ってノイズ減衰率が最大になる共振周波数を高
くすることができ、信号ラインに乗ってくる高周波ノイ
ズを吸収、抑制することができる。
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】また、このようにして作られた積層セラミ
ック磁器素子の表面、内部のいずれかまたは両方に主成
分がSi,Al,Tiのうち少なくとも一つ以上からな
るコーティング剤で被膜を形成することにより、均一で
緻密な被膜が得られることから耐環境特性、特に耐湿特
性を著しく改善することができる。
ック磁器素子の表面、内部のいずれかまたは両方に主成
分がSi,Al,Tiのうち少なくとも一つ以上からな
るコーティング剤で被膜を形成することにより、均一で
緻密な被膜が得られることから耐環境特性、特に耐湿特
性を著しく改善することができる。
【図1】本発明の第1の実施例における積層セラミック
磁器素子の構成を示す断面図
磁器素子の構成を示す断面図
【図2】同実施例における内部電極の形状を示す積層セ
ラミック磁器素子の平面図
ラミック磁器素子の平面図
【図3】本発明の第2の実施例における積層セラミック
磁器素子の構成を示す断面図
磁器素子の構成を示す断面図
【図4】同実施例における内部電極の形状を示す積層セ
ラミック磁器素子の平面図
ラミック磁器素子の平面図
1 シート 1a 最上層の無効層 1b 最下層の無効層 2 有効層 3a,3b 内部電極 5 コーティング剤で形成した被膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/00 - 4/42
Claims (9)
- 【請求項1】セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層の一方は長方形であ
り、他方は前記外部電極と接続された部分を底辺とする
三角形である積層セラミック磁器素子。 - 【請求項2】セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層の一方は長方形であ
り、他方は前記外部電極と接続された部分を底辺とし、
他の二辺が内部に湾曲した曲線からなる略三角形である
積層セラミック磁器素子。 - 【請求項3】セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層の一方は長方形であ
り、他方は前記外部電極と接続された部分を底辺とし、
他の二辺が外部に湾曲した曲線からなる略三角形である
積層セラミック磁器素子。 - 【請求項4】セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層はそれぞれ前記外部
電極に接続された部分を底辺とする三角形である積層セ
ラミック磁器素子。 - 【請求項5】セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層はそ れぞれ前記外部
電極に接続された部分を底辺とし、他の二辺が内部に湾
曲した曲線からなる略三角形である積層セラミック磁器
素子。 - 【請求項6】セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層はそれぞれ前記外部
電極に接続された部分を底辺とし、他の二辺が外部に湾
曲した曲線からなる略三角形である積層セラミック磁器
素子。 - 【請求項7】セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層の一方は、前記外部
電極に接続された部分を底辺とする三角形であり、他方
は前記外部電極に接続された部分を底辺とし他の二辺が
内部に湾曲した曲線からなる略三角形である積層セラミ
ック磁器素子。 - 【請求項8】セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層の一方は前記外部電
極に接続された部分を底辺とする三角形であり、他方は
前記外部電極に接続された部分を底辺とし、他の二辺が
外部に湾曲した曲線からなる略三角形である積層セラミ
ック磁器素子。 - 【請求項9】セラミック層と内部電極層が交互に積層さ
れるように2層の内部電極層を設け、この二層の内部電
極層のそれぞれの一端を対向する外部電極に接続し、最
上層と最下層のセラミック層の厚みの合計が前記内部電
極層間によって挟まれるセラミック層の厚みより大きく
なるように構成し、前記内部電極層の一方は前記外部電
極に接続された部分を底辺とし他の二辺が内部に湾曲し
た曲線からなる略三角形であり、他方は前記外部電極に
接続された部分を底辺とし他の二辺が外部に湾曲した曲
線からなる略三角形である積層セラミック磁器素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4168841A JP3064676B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 積層セラミック磁器素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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