JP3104332B2 - 光応用電流電圧センサ - Google Patents
光応用電流電圧センサInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電線路の電圧値または
電流値を電界によるファラデー効果またはポッケルス効
果の原理を用いて計測する光方式電流電圧計測装置にお
いて、ＬＥＤ発光部の周囲温度により温度補償を行う、
光応用電流電圧センサＬＥＤ制御回路に関する。
電流値を電界によるファラデー効果またはポッケルス効
果の原理を用いて計測する光方式電流電圧計測装置にお
いて、ＬＥＤ発光部の周囲温度により温度補償を行う、
光応用電流電圧センサＬＥＤ制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、光応用電流電圧センサにおける
温度補償を行うため、（１）ＬＥＤ発光部の周囲温度に
対応する係数をあらかじめ求めておき、ＬＥＤ発光部の
周囲温度を常時計測観測し、増幅部から出力されたデー
タに演算処理部であらかじめ求めた係数を乗じることに
より温度補償を行う構成、（２）ＬＥＤ発光部の周囲温
度を常に一定に保持することにより、装置周辺温度の変
化に拘らず常に発光量を一定に保つ構成、があった。
温度補償を行うため、（１）ＬＥＤ発光部の周囲温度に
対応する係数をあらかじめ求めておき、ＬＥＤ発光部の
周囲温度を常時計測観測し、増幅部から出力されたデー
タに演算処理部であらかじめ求めた係数を乗じることに
より温度補償を行う構成、（２）ＬＥＤ発光部の周囲温
度を常に一定に保持することにより、装置周辺温度の変
化に拘らず常に発光量を一定に保つ構成、があった。
【０００３】以下、図面を用いて従来例を説明する。図
５に上記第１の従来例を示す。図５において、１は光変
調信号を電気信号に変換する受光部、２は受光信号の変
調成分すなわち交流成分だけを増幅する増幅部、 ３は
受光信号から受光パワーに相当する直流成分だけを検出
するフィルタ部、５はＬＥＤ発光部８の周囲温度に対す
る係数を記憶しておくメモリ部、４は前記増幅部２より
出力される増幅信号に対し、メモリ部５より得られる温
度係数を乗じる等、演算処理を行い被測定電流・電圧を
算出する演算処理部、６はフィルタ部３の出力と基準電
圧部７の出力基準信号とを比較しＬＥＤ発光部８に制御
信号を出力する比較部、９はＬＥＤ発光部８の周囲温度
を検出する温度検出部、１０はファラデー効果またはポ
ッケルス効果を利用した光センサ１１を介し、受光部１
及びＬＥＤ発光部８の間にあって光信号を伝送する光フ
ァイバ、１２は電線路である。
５に上記第１の従来例を示す。図５において、１は光変
調信号を電気信号に変換する受光部、２は受光信号の変
調成分すなわち交流成分だけを増幅する増幅部、 ３は
受光信号から受光パワーに相当する直流成分だけを検出
するフィルタ部、５はＬＥＤ発光部８の周囲温度に対す
る係数を記憶しておくメモリ部、４は前記増幅部２より
出力される増幅信号に対し、メモリ部５より得られる温
度係数を乗じる等、演算処理を行い被測定電流・電圧を
算出する演算処理部、６はフィルタ部３の出力と基準電
圧部７の出力基準信号とを比較しＬＥＤ発光部８に制御
信号を出力する比較部、９はＬＥＤ発光部８の周囲温度
を検出する温度検出部、１０はファラデー効果またはポ
ッケルス効果を利用した光センサ１１を介し、受光部１
及びＬＥＤ発光部８の間にあって光信号を伝送する光フ
ァイバ、１２は電線路である。
【０００４】以上のように構成された従来例において、
温度検出部９は常時ＬＥＤ発光部８の周囲温度を検出
し、温度検出部９が検出したＬＥＤ発光部８の周囲温度
に応じた係数を演算処理部４がメモリ部５から読み取
る。一方、増幅部２では受光部１により検出された電気
信号の交流成分だけを増幅し、電線路１２の電流値また
は電圧値の計測信号として演算処理部４に出力する。演
算処理部４では 、この計測信号に対しＬＥＤ発光部の周
囲温度に応じ、予め用意された温度係数を乗算すること
で、ＬＥＤ発光部の温度変化によるセンサ感度補正を行
なうようにしていた。
温度検出部９は常時ＬＥＤ発光部８の周囲温度を検出
し、温度検出部９が検出したＬＥＤ発光部８の周囲温度
に応じた係数を演算処理部４がメモリ部５から読み取
る。一方、増幅部２では受光部１により検出された電気
信号の交流成分だけを増幅し、電線路１２の電流値また
は電圧値の計測信号として演算処理部４に出力する。演
算処理部４では 、この計測信号に対しＬＥＤ発光部の周
囲温度に応じ、予め用意された温度係数を乗算すること
で、ＬＥＤ発光部の温度変化によるセンサ感度補正を行
なうようにしていた。
【０００５】また、フィルタ部３から出力される受光信
号の直流成分は、ＬＥＤ発光部８の発光特性や種々の光
量変化要因に対して一定の受光量が得られるように、Ｌ
ＥＤ発光部８への制御信号を補正している。
号の直流成分は、ＬＥＤ発光部８の発光特性や種々の光
量変化要因に対して一定の受光量が得られるように、Ｌ
ＥＤ発光部８への制御信号を補正している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、 （１）ＬＥＤ発光部の周囲温度に対してあらかじめ係数
を設定し、記憶させておく必要があり、そのためのメモ
リを余分に必要とした。また、ＬＥＤ発光部の周囲温度
に対応した係数の分解能により、温度補正に最小分解能
に相当する誤差を生じる可能性を有していた。また、計
測信号に対しＬＥＤ発光部の周囲温度に対応した係数を
乗算する演算が増え、演算処理プログラムの複雑化と大
形化を招く原因となっていた。
来の構成では、 （１）ＬＥＤ発光部の周囲温度に対してあらかじめ係数
を設定し、記憶させておく必要があり、そのためのメモ
リを余分に必要とした。また、ＬＥＤ発光部の周囲温度
に対応した係数の分解能により、温度補正に最小分解能
に相当する誤差を生じる可能性を有していた。また、計
測信号に対しＬＥＤ発光部の周囲温度に対応した係数を
乗算する演算が増え、演算処理プログラムの複雑化と大
形化を招く原因となっていた。
【０００７】（２）ＬＥＤ発光部の周囲温度の一定化調
整を行う構成では、温度制御部を設ける必要があり、装
置が大形化し回路が複雑化していた。等の問題を有して
いた。
整を行う構成では、温度制御部を設ける必要があり、装
置が大形化し回路が複雑化していた。等の問題を有して
いた。
【０００８】本発明は、このような従来の問題を解決し
ようとするもので、メモリ部と複雑で大形のプログラ
ム、または温度制御部と複雑な回路を必要としない、簡
単な回路構成で高精度に温度補正を行う、光応用電流電
圧センサを提供することを目的とする。
ようとするもので、メモリ部と複雑で大形のプログラ
ム、または温度制御部と複雑な回路を必要としない、簡
単な回路構成で高精度に温度補正を行う、光応用電流電
圧センサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光応用電流電圧センサは、電気信号を光量に
変換するＬＥＤ発光部と、そのＬＥＤ発光部の周囲温度
を検出する温度検出部と、電線路の電流または電圧を電
流値もしくは電圧値に比例した光変調信号に変換するフ
ァラデー効果またはポッケルス効果を利用した光センサ
と、光変調信号を電気信号に変換する受光部と、受光信
号の変調成分すなわち交流成分だけを増幅する増幅部
と、受光信号から受光パワーに相当する直流成分だけを
検出するフィルタ部と、ＬＥＤ発光部の周囲温度を検出
し同周 囲温度に応じた基準信号を出力する基準電圧部
と、フィルタ部の出力と基準電圧部の出力基準信号とを
比較しＬＥＤ発光部に制御信号を出力する比較部と、前
記増幅部より出力される増幅信号に対し演算処理を行い
被測定電流・電圧を算出する演算処理部と、前記光セン
サと受光部及びＬＥＤ発光部の間にあって光信号を伝送
する光ファイバとにより構成し、ＬＥＤ発光部の周囲温
度に応じ基準信号を可変することで、ＬＥＤ発光部の温
度変化に伴うＬＥＤピーク波長偏差によるセンサ感度補
正を行なうようにしたものである。
に本発明の光応用電流電圧センサは、電気信号を光量に
変換するＬＥＤ発光部と、そのＬＥＤ発光部の周囲温度
を検出する温度検出部と、電線路の電流または電圧を電
流値もしくは電圧値に比例した光変調信号に変換するフ
ァラデー効果またはポッケルス効果を利用した光センサ
と、光変調信号を電気信号に変換する受光部と、受光信
号の変調成分すなわち交流成分だけを増幅する増幅部
と、受光信号から受光パワーに相当する直流成分だけを
検出するフィルタ部と、ＬＥＤ発光部の周囲温度を検出
し同周 囲温度に応じた基準信号を出力する基準電圧部
と、フィルタ部の出力と基準電圧部の出力基準信号とを
比較しＬＥＤ発光部に制御信号を出力する比較部と、前
記増幅部より出力される増幅信号に対し演算処理を行い
被測定電流・電圧を算出する演算処理部と、前記光セン
サと受光部及びＬＥＤ発光部の間にあって光信号を伝送
する光ファイバとにより構成し、ＬＥＤ発光部の周囲温
度に応じ基準信号を可変することで、ＬＥＤ発光部の温
度変化に伴うＬＥＤピーク波長偏差によるセンサ感度補
正を行なうようにしたものである。
【００１０】
【作用】上記の構成によれば、温度検出部によって求め
られたＬＥＤ発光部の周囲温度により、基準電圧部の基
準信号値をリアルタイムで変化させることにより、比較
部によるＬＥＤ発光部制御信号は基準信号値に比例した
制御信号値となるためＬＥＤ発光部における発光量が調
整され、変調信号は温度変化によるＬＥＤ発光部のピー
ク波長偏差に伴うセンサ感度誤差が補正され、被計測電
流値または電圧値に比例した信号となる。また、フィル
タ部において検出し比較部に入力された直流成分は、Ｌ
ＥＤ発光部への制御信号を調整し、ＬＥＤ発光部の発光
特性やその他の光量変化要因に起因する受光変調信号の
誤差を補正する。
られたＬＥＤ発光部の周囲温度により、基準電圧部の基
準信号値をリアルタイムで変化させることにより、比較
部によるＬＥＤ発光部制御信号は基準信号値に比例した
制御信号値となるためＬＥＤ発光部における発光量が調
整され、変調信号は温度変化によるＬＥＤ発光部のピー
ク波長偏差に伴うセンサ感度誤差が補正され、被計測電
流値または電圧値に比例した信号となる。また、フィル
タ部において検出し比較部に入力された直流成分は、Ｌ
ＥＤ発光部への制御信号を調整し、ＬＥＤ発光部の発光
特性やその他の光量変化要因に起因する受光変調信号の
誤差を補正する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の光応用電流電圧センサからな
る一実施例の構成図を図１に示し、説明する。図１にお
いて図５と同じ部分については同じ符号を付し、説明は
省略して異なる部分について説明する。
る一実施例の構成図を図１に示し、説明する。図１にお
いて図５と同じ部分については同じ符号を付し、説明は
省略して異なる部分について説明する。
【００１２】本発明の光応用電流電圧センサは、ＬＥＤ
発光部８からの光量信号を光ファイバ１０により伝送
し、光センサ１１により電線路の電流値または電圧値に
比例した光変調信号に変換し、光ファイバ１０により受
光部１に入力する。図２（ａ），（ｂ）にＬＥＤ発光部
８からの発光量Ｐoと光センサ１１によって変換された
受光部１で受光した受光量Ｐiとの波形を示している。
図２（ｂ）において、Ｐidは光変調信号の直流成分であ
り、Ｐiaは光変調信号の変調成分である交流成分であ
る。受光部１により受光した光変調信号は電気信号に変
換されフィルタ部３により直流成分だけが出力される。
フィルタ部３により出力された直流成分は、基準電圧部
７より出力された出力基準信号と比較部６で比較され、
Ｌ ＥＤ発光部８へ制御信号が出力される。結果、ＬＥＤ
発光部の発光特性やその他種々の光量変化要因に対し
て、受光量が一定になるよう補正される。
発光部８からの光量信号を光ファイバ１０により伝送
し、光センサ１１により電線路の電流値または電圧値に
比例した光変調信号に変換し、光ファイバ１０により受
光部１に入力する。図２（ａ），（ｂ）にＬＥＤ発光部
８からの発光量Ｐoと光センサ１１によって変換された
受光部１で受光した受光量Ｐiとの波形を示している。
図２（ｂ）において、Ｐidは光変調信号の直流成分であ
り、Ｐiaは光変調信号の変調成分である交流成分であ
る。受光部１により受光した光変調信号は電気信号に変
換されフィルタ部３により直流成分だけが出力される。
フィルタ部３により出力された直流成分は、基準電圧部
７より出力された出力基準信号と比較部６で比較され、
Ｌ ＥＤ発光部８へ制御信号が出力される。結果、ＬＥＤ
発光部の発光特性やその他種々の光量変化要因に対し
て、受光量が一定になるよう補正される。
【００１３】このように構成された光応用電流電圧セン
サで電流計測を行う場合、受光信号Ｐiは近似的に次式
によって表される。
サで電流計測を行う場合、受光信号Ｐiは近似的に次式
によって表される。
【００１４】 Ｐi＝α×Ｐo×（１＋２×Ｖ×Ｈ×Ｌ）・・・・・（１） ここで、αはロス係数、Ｐo発光量、Ｖはベルデ定数、
Ｈは電線路に流れる電流が作る磁界の強度、Ｌはセンサ
素子（ファラディ素子）長である。
Ｈは電線路に流れる電流が作る磁界の強度、Ｌはセンサ
素子（ファラディ素子）長である。
【００１５】受光部１により上記変調信号Ｐiは電気信
号に変換され増幅部２により、上記式（１）に含まれる Ｐia＝α×Ｐo×２×Ｖ×Ｈ×Ｌ・・・・・・・・（２） すなわち変調成分だけが増幅され、電流信号として演算
処理が行われる。
号に変換され増幅部２により、上記式（１）に含まれる Ｐia＝α×Ｐo×２×Ｖ×Ｈ×Ｌ・・・・・・・・（２） すなわち変調成分だけが増幅され、電流信号として演算
処理が行われる。
【００１６】次に、図３および図４にＬＥＤ発光部８の
周囲温度変化に対するＬＥＤピーク波長偏差およびＬＥ
Ｄピーク波長変化に対するベルデ定数（センサ感度）変
化を示す。図３および図４から明らかなように受光直流
成分、すなわち Ｐid＝α×Ｐo・・・・・・・・（３） と基準値との比較だけで発光量制御を行った場合は、Ｌ
ＥＤ発光部８の周囲温度の変化によりＬＥＤピーク波長
が変動しセンサ感度が変化するため、出力に誤差が生じ
る。この場合、温度上昇に対しセンサ感度が低下するた
め変調出力は減少する。したがって、ＬＥＤ発光部８の
周囲温度変化に対するセンサ感度変化に応じて、基準電
圧部７の基準信号レベルを温度上昇に対して増加するよ
うに補正制御することにより、ＬＥＤ発光部８の制御信
号も基準電圧部７の基準信号レベルに比例して増加する
ため発光量が増加し、結果、式（２）に示すＰiaすなわ
ち変調成分も増加し、ＬＥＤ発光部８の周囲温度に対す
るセンサ感度誤差の補正が行われる。
周囲温度変化に対するＬＥＤピーク波長偏差およびＬＥ
Ｄピーク波長変化に対するベルデ定数（センサ感度）変
化を示す。図３および図４から明らかなように受光直流
成分、すなわち Ｐid＝α×Ｐo・・・・・・・・（３） と基準値との比較だけで発光量制御を行った場合は、Ｌ
ＥＤ発光部８の周囲温度の変化によりＬＥＤピーク波長
が変動しセンサ感度が変化するため、出力に誤差が生じ
る。この場合、温度上昇に対しセンサ感度が低下するた
め変調出力は減少する。したがって、ＬＥＤ発光部８の
周囲温度変化に対するセンサ感度変化に応じて、基準電
圧部７の基準信号レベルを温度上昇に対して増加するよ
うに補正制御することにより、ＬＥＤ発光部８の制御信
号も基準電圧部７の基準信号レベルに比例して増加する
ため発光量が増加し、結果、式（２）に示すＰiaすなわ
ち変調成分も増加し、ＬＥＤ発光部８の周囲温度に対す
るセンサ感度誤差の補正が行われる。
【００１７】また、光応用電流電圧センサで電圧計測を
行う場合にも、電流計測においてＬＥＤ発光部８の周囲
温度変化に対するベルデ定数の補正を行ったのと同様
に、ＬＥＤピーク波長変化に対するポッケルス定数の補
正を行うことにより、電流計測におけるのと同様の回路
構成を用いて、ＬＥＤ発光部８の周囲温度の影響を受け
ることなく電圧計測を行うことができる。
行う場合にも、電流計測においてＬＥＤ発光部８の周囲
温度変化に対するベルデ定数の補正を行ったのと同様
に、ＬＥＤピーク波長変化に対するポッケルス定数の補
正を行うことにより、電流計測におけるのと同様の回路
構成を用いて、ＬＥＤ発光部８の周囲温度の影響を受け
ることなく電圧計測を行うことができる。
【００１８】なお、本発明の構成によれば、ＬＥＤ発光
部８の周囲温度に対する補正係数を用いていないので、
補正係数の最小分解能による誤差を生じることがなく、
また補正係数を記憶するためのメモリを必要とせず、計
測信号に対する乗算の演算処理が不要であり、複雑な処
理プログラムを必要としない。また、ＬＥＤ発光部８の
周囲温度の温度調整を行う構成のように装置を大形化お
よび複雑化することもない。
部８の周囲温度に対する補正係数を用いていないので、
補正係数の最小分解能による誤差を生じることがなく、
また補正係数を記憶するためのメモリを必要とせず、計
測信号に対する乗算の演算処理が不要であり、複雑な処
理プログラムを必要としない。また、ＬＥＤ発光部８の
周囲温度の温度調整を行う構成のように装置を大形化お
よび複雑化することもない。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
光応用電流電圧センサによれば、電流計測においてはＬ
ＥＤ発光部の周囲温度変化に伴うＬＥＤピーク波長偏差
に伴うベルデ定数の変化に応じ、一方電圧計測において
は、同様にポッケルス定数の変化に応じＬＥＤ発光量を
制御することで、ＬＥＤ発光部の周囲温度変化に伴うセ
ンサ感度誤差を補正することができる。さらに、受光部
出力の直流成分だけをフィルタ部によって比較部に入力
することにより、ＬＥＤ発光部の発光特性やその他種々
の光量変化要因に対して一定の受光量が得られるように
ＬＥＤ発光部への制御信号を補正しているので、簡単な
回路構成で高精度の電流または電圧測定を行うことがで
きる。また、本発明の光応用電流電圧センサを、電線路
の電流値または電圧値を検出し、電線路の状態監視を行
う光方式零相電流電圧検出装置に採用すると、周囲温度
の影響を受けない高精度の計測が可能である。
光応用電流電圧センサによれば、電流計測においてはＬ
ＥＤ発光部の周囲温度変化に伴うＬＥＤピーク波長偏差
に伴うベルデ定数の変化に応じ、一方電圧計測において
は、同様にポッケルス定数の変化に応じＬＥＤ発光量を
制御することで、ＬＥＤ発光部の周囲温度変化に伴うセ
ンサ感度誤差を補正することができる。さらに、受光部
出力の直流成分だけをフィルタ部によって比較部に入力
することにより、ＬＥＤ発光部の発光特性やその他種々
の光量変化要因に対して一定の受光量が得られるように
ＬＥＤ発光部への制御信号を補正しているので、簡単な
回路構成で高精度の電流または電圧測定を行うことがで
きる。また、本発明の光応用電流電圧センサを、電線路
の電流値または電圧値を検出し、電線路の状態監視を行
う光方式零相電流電圧検出装置に採用すると、周囲温度
の影響を受けない高精度の計測が可能である。
【図１】本発明の光応用電流電圧センサの一実施例によ
るブロック図
るブロック図
【図２】（ａ）はＬＥＤ発光部発光波形を示す特性図 （ｂ）は受光部受光波形を示す特性図
【図３】ＬＥＤ発光部の周囲温度変化に対するＬＥＤピ
ーク波長偏差の変化を示す特性図
ーク波長偏差の変化を示す特性図
【図４】ＬＥＤピーク波長変化に対するベルデ定数の変
化を示す特性図
化を示す特性図
【図５】従来の光応用電流電圧センサＬＥＤ制御回路の
ブロック図
ブロック図
１ 受光部 ２ 増幅部 ３ フィルタ部 ４ 演算処理部 ６ 比較部 ７ 基準電圧部 ８ ＬＥＤ発光部 ９ 温度検出部 １１ 光センサ １２ 電線路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−237477（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−187476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88372（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−25420（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 19/00 - 19/32 G01R 15/24 G01R 33/032
Claims (1)
- 【請求項１】電気信号を光量に変換するＬＥＤ発光部
と、そのＬＥＤ発光部の周囲温度を検出する温度検出部
と、電線路の電流または電圧を電流値もしくは電圧値に
比例した光変調信号に変換するファラデー効果またはポ
ッケルス効果を利用した光センサと、光変調信号を電気
信号に変換する受光部と、受光信号の変調成分すなわち
交流成分だけを増幅する増幅部と、受光信号から受光パ
ワーに相当する直流成分だけを検出するフィルタ部と、
ＬＥＤ発光部の周囲温度を検出し同周囲温度に応じた基
準信号を出力する基準電圧部と、フィルタ部の出力と基
準電圧部の出力基準信号とを比較しＬＥＤ発光部に制御
信号を出力する比較部と、前記増幅部より出力される増
幅信号に対し演算処理を行い被測定電流・電圧を算出す
る演算処理部と、前記光センサと受光部及びＬＥＤ発光
部の間にあって光信号を伝送する光ファイバとにより構
成し、ＬＥＤ発光部の周囲温度に応じ基準信号を可変す
ることで、ＬＥＤ発光部の温度変化に伴うＬＥＤピーク
波長偏差によるセンサ感度補正を行なうことを特長とし
た光応用電流電圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28591591A JP3104332B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 光応用電流電圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28591591A JP3104332B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 光応用電流電圧センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126867A JPH05126867A (ja) | 1993-05-21 |
| JP3104332B2 true JP3104332B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=17697665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28591591A Expired - Fee Related JP3104332B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 光応用電流電圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3104332B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101300565B1 (ko) * | 2005-10-26 | 2013-08-28 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Ｌｅｄ 루미너리 시스템, ｌｅｄ 루미너리 제어 방법 및ｌｅｄ 루미너리 제어 시스템 |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP28591591A patent/JP3104332B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05126867A (ja) | 1993-05-21 |
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