JP3213537B2 - チャージポンプ回路 - Google Patents
チャージポンプ回路Info
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- JP3213537B2 JP3213537B2 JP04367396A JP4367396A JP3213537B2 JP 3213537 B2 JP3213537 B2 JP 3213537B2 JP 04367396 A JP04367396 A JP 04367396A JP 4367396 A JP4367396 A JP 4367396A JP 3213537 B2 JP3213537 B2 JP 3213537B2
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- Japan
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- capacitor
- switch
- control signal
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサを用い
て電圧を昇圧するチャージポンプ回路に関するもので、
特にスイッチに対する制御が容易に行えるチャージポン
プ回路に関する。に関するものである。
て電圧を昇圧するチャージポンプ回路に関するもので、
特にスイッチに対する制御が容易に行えるチャージポン
プ回路に関する。に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特開平５−２４４７６６号に記載される
ようにコンデンサとスイッチを用いて電圧を昇圧するチ
ャージポンプ回路が知られている。図２は前記チャージ
ポンプ回路を示す回路図で、端子（１０）に電源電圧
（＋ＶCC）が印加されコンデンサＣ１、Ｃ２に充電され
る。コンデンサＣ１、Ｃ２に対する充放電は、制御信号
ＰA乃至ＰDによりスイッチＳ１乃至Ｓ４が開閉して制御
される。制御回路（１４）は、発振器（１６）と、分周
器（２０）と、インバーター（１８）（２２）を備え制
御信号ＰA乃至ＰDを発生する。
ようにコンデンサとスイッチを用いて電圧を昇圧するチ
ャージポンプ回路が知られている。図２は前記チャージ
ポンプ回路を示す回路図で、端子（１０）に電源電圧
（＋ＶCC）が印加されコンデンサＣ１、Ｃ２に充電され
る。コンデンサＣ１、Ｃ２に対する充放電は、制御信号
ＰA乃至ＰDによりスイッチＳ１乃至Ｓ４が開閉して制御
される。制御回路（１４）は、発振器（１６）と、分周
器（２０）と、インバーター（１８）（２２）を備え制
御信号ＰA乃至ＰDを発生する。
【０００３】図３（Ａ）乃至（Ｄ）は、スイッチＳ１乃
至Ｓ４の開閉状態を示す。図３（Ａ）乃至（Ｄ）におい
て、「Ｈ」はスイッチが閉じたときであり、「Ｌ」はス
イッチが開いた時である。図３の時刻ｔ１において、ス
イッチＳ１乃至Ｓ４が図示（図３）の開閉状態であると
する。すると、コンデンサＣ１は端子（１０）からの電
源電圧（＋ＶCC）に充電される。この時、コンデンサＣ
２は、すでに１サイクル前の動作により＋２ＶCCに充電
されている。
至Ｓ４の開閉状態を示す。図３（Ａ）乃至（Ｄ）におい
て、「Ｈ」はスイッチが閉じたときであり、「Ｌ」はス
イッチが開いた時である。図３の時刻ｔ１において、ス
イッチＳ１乃至Ｓ４が図示（図３）の開閉状態であると
する。すると、コンデンサＣ１は端子（１０）からの電
源電圧（＋ＶCC）に充電される。この時、コンデンサＣ
２は、すでに１サイクル前の動作により＋２ＶCCに充電
されている。
【０００４】次に図３の時刻ｔ２において、スイッチＳ
１乃至Ｓ４が図示の開閉状態であるとする。すると、コ
ンデンサＣ１とＣ２の充電電圧の和により、＋３ＶCCの
電圧がコンデンサＣ２のプラス側に生ずる。更に、図３
の時刻ｔ３において、スイッチＳ１乃至Ｓ４が図示の開
閉状態であるとする。すると、コンデンサＣ１のプラス
側の電圧が＋２ＶCCとなる。そのため、コンデンサＣ２
は＋２ＶCCに充電される。
１乃至Ｓ４が図示の開閉状態であるとする。すると、コ
ンデンサＣ１とＣ２の充電電圧の和により、＋３ＶCCの
電圧がコンデンサＣ２のプラス側に生ずる。更に、図３
の時刻ｔ３において、スイッチＳ１乃至Ｓ４が図示の開
閉状態であるとする。すると、コンデンサＣ１のプラス
側の電圧が＋２ＶCCとなる。そのため、コンデンサＣ２
は＋２ＶCCに充電される。
【０００５】そして、図３の時刻ｔ４において、スイッ
チＳ１乃至Ｓ４が図示の開閉状態であるとする。する
と、コンデンサＣ２のプラス側の電圧が＋４ＶCCとな
り、コンデンサＣ０のプラス側の電圧が＋４ＶCCとな
る。それ故、コンデンサＣ１の＋側−側の電圧は、図３
（Ｅ）のようになり、コンデンサＣ２の＋側−側の電圧
は、図３（Ｆ）のようになり、コンデンサＣ０の＋側の
電圧は、図３（Ｇ）のようになる。
チＳ１乃至Ｓ４が図示の開閉状態であるとする。する
と、コンデンサＣ２のプラス側の電圧が＋４ＶCCとな
り、コンデンサＣ０のプラス側の電圧が＋４ＶCCとな
る。それ故、コンデンサＣ１の＋側−側の電圧は、図３
（Ｅ）のようになり、コンデンサＣ２の＋側−側の電圧
は、図３（Ｆ）のようになり、コンデンサＣ０の＋側の
電圧は、図３（Ｇ）のようになる。
【０００６】従って、図２の回路によれば、電源電圧
（＋ＶCC）を４倍に昇圧することができる。
（＋ＶCC）を４倍に昇圧することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２の
回路ではスイッチＳ１乃至Ｓ４の開閉作業が複雑になる
という問題があった。図２の回路では、図３に示される
ようにコンデンサＣ１側に印加される制御信号（ＰA、
ＰB）と、コンデンサＣ２側に印加される制御信号（Ｐ
C、ＰD）との周波数差が２倍の関係となっており、スイ
ッチＳ３及びＳ４の動作をスイッチＳ１及びＳ２の１動
作周期あたり２回動作させる必要があった。このため、
スイッチの切り替え動作が複雑になるだけでなく、図２
の制御回路（１４）内に素子数を多く必要とする発振器
（１６）や分周器（２０）が必要になり、素子数が増加
してしまう、という問題があった。
回路ではスイッチＳ１乃至Ｓ４の開閉作業が複雑になる
という問題があった。図２の回路では、図３に示される
ようにコンデンサＣ１側に印加される制御信号（ＰA、
ＰB）と、コンデンサＣ２側に印加される制御信号（Ｐ
C、ＰD）との周波数差が２倍の関係となっており、スイ
ッチＳ３及びＳ４の動作をスイッチＳ１及びＳ２の１動
作周期あたり２回動作させる必要があった。このため、
スイッチの切り替え動作が複雑になるだけでなく、図２
の制御回路（１４）内に素子数を多く必要とする発振器
（１６）や分周器（２０）が必要になり、素子数が増加
してしまう、という問題があった。
【０００８】このため、電源電圧（＋ＶCC）を４倍に昇
圧する際に、コンデンサの充放電を制御するスイッチの
制御が単純に行えるものが希求されていた。
圧する際に、コンデンサの充放電を制御するスイッチの
制御が単純に行えるものが希求されていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の点に鑑
みてなされたもので、電圧源に第１の整流手段を介して
接続された一方の電極と、基準電位に第１のスイッチを
介して接続されるとともに第２のスイッチを介して前記
電圧源に接続される他方の電極とを有する第１コンデン
サと、該第１コンデンサの前記一方の電極に第２の整流
手段を介して接続された一方の電極と、基準電位に第３
のスイッチを介して接続されるとともに第４のスイッチ
を介して前記第１コンデンサの前記一方の電極に接続さ
れる他方の電極とを有する第２コンデンサと、ノコギリ
波発生回路と、第１の基準電圧と該第１の基準電圧より
大きな第２の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記ノコギリ波発生回路の出力ノコギリ波と前記第１の
基準電圧とを比較し、第１の制御信号を出力する第１コ
ンパレータと、前記ノコギリ波発生回路の出力ノコギリ
波と前記第２の基準電圧とを比較し、第２の制御信号を
出力する第２コンパレータと、を備え、前記第１の制御
信号により前記第１及び第２のスイッチを相補的にオン
オフすると共に、前記第２の制御信号により前記第３及
び第４のスイッチを相補的にオンオフすることにより、
前記第２のコンデンサに前記電圧源の電圧を昇圧した電
圧を充電することを特徴とする。
みてなされたもので、電圧源に第１の整流手段を介して
接続された一方の電極と、基準電位に第１のスイッチを
介して接続されるとともに第２のスイッチを介して前記
電圧源に接続される他方の電極とを有する第１コンデン
サと、該第１コンデンサの前記一方の電極に第２の整流
手段を介して接続された一方の電極と、基準電位に第３
のスイッチを介して接続されるとともに第４のスイッチ
を介して前記第１コンデンサの前記一方の電極に接続さ
れる他方の電極とを有する第２コンデンサと、ノコギリ
波発生回路と、第１の基準電圧と該第１の基準電圧より
大きな第２の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記ノコギリ波発生回路の出力ノコギリ波と前記第１の
基準電圧とを比較し、第１の制御信号を出力する第１コ
ンパレータと、前記ノコギリ波発生回路の出力ノコギリ
波と前記第２の基準電圧とを比較し、第２の制御信号を
出力する第２コンパレータと、を備え、前記第１の制御
信号により前記第１及び第２のスイッチを相補的にオン
オフすると共に、前記第２の制御信号により前記第３及
び第４のスイッチを相補的にオンオフすることにより、
前記第２のコンデンサに前記電圧源の電圧を昇圧した電
圧を充電することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のチャージポンプ
回路を示すもので、（５０）は電源電圧を抵抗で分圧
し、ＶH,Ｖ２、Ｖ1の３つの電圧を発生する基準電圧発
生回路、（５１）は電圧ＶHに基づいて図４（ａ）の実
線のノコギリ波を発生するノコギリ波発生回路、（５
２）は電圧Ｖ1とノコギリ波発生回路（５１）の出力ノ
コギリ波とをレベル比較し、図４（ｂ）の制御信号を発
生する第１コンパレータ、（５３）は電圧Ｖ2とノコギ
リ波発生回路（５１）の出力ノコギリ波とをレベル比較
し、図４（ｃ）の制御信号を発生する第２コンパレー
タ、（５４）は第１コンパレータ（５２）の制御信号に
応じてオンしコンデンサＣ１の−側をグランドに接続す
る第１トランジスタ、（５５）（５６）は第１コンパレ
ータ（５２）の制御信号に応じて動作しコンデンサＣ１
の−側を電源に接続する第２及び第３トランジスタ、
（５７）は第２コンパレータ（５３）の制御信号に応じ
てオンしコンデンサＣ２の−側をグランドに接続する第
４トランジスタ、（５８）（５９）は第２コンパレータ
（５３）の制御信号に応じて動作しコンデンサＣ２の−
側を電源に接続する第５及び第６トランジスタである。
回路を示すもので、（５０）は電源電圧を抵抗で分圧
し、ＶH,Ｖ２、Ｖ1の３つの電圧を発生する基準電圧発
生回路、（５１）は電圧ＶHに基づいて図４（ａ）の実
線のノコギリ波を発生するノコギリ波発生回路、（５
２）は電圧Ｖ1とノコギリ波発生回路（５１）の出力ノ
コギリ波とをレベル比較し、図４（ｂ）の制御信号を発
生する第１コンパレータ、（５３）は電圧Ｖ2とノコギ
リ波発生回路（５１）の出力ノコギリ波とをレベル比較
し、図４（ｃ）の制御信号を発生する第２コンパレー
タ、（５４）は第１コンパレータ（５２）の制御信号に
応じてオンしコンデンサＣ１の−側をグランドに接続す
る第１トランジスタ、（５５）（５６）は第１コンパレ
ータ（５２）の制御信号に応じて動作しコンデンサＣ１
の−側を電源に接続する第２及び第３トランジスタ、
（５７）は第２コンパレータ（５３）の制御信号に応じ
てオンしコンデンサＣ２の−側をグランドに接続する第
４トランジスタ、（５８）（５９）は第２コンパレータ
（５３）の制御信号に応じて動作しコンデンサＣ２の−
側を電源に接続する第５及び第６トランジスタである。
【００１１】尚、図１において、図２と同一の回路素子
については同一の符号を付し、説明を省略する。ノコギ
リ波発生回路（５１）は、基準電圧発生回路（５０）か
らの電圧ＶHに基づいて図４（ａ）の出力ノコギリ波を
発生する。そこで、該ノコギリ波の振幅に応じてＶ２、
Ｖ1の２つの電圧を設定し図４（ｂ）（ｃ）の波形を作
成する。
については同一の符号を付し、説明を省略する。ノコギ
リ波発生回路（５１）は、基準電圧発生回路（５０）か
らの電圧ＶHに基づいて図４（ａ）の出力ノコギリ波を
発生する。そこで、該ノコギリ波の振幅に応じてＶ２、
Ｖ1の２つの電圧を設定し図４（ｂ）（ｃ）の波形を作
成する。
【００１２】図４（ｂ）（ｃ）の波形は、周波数が同じ
でパルス幅が異なる関係となっている。図４の時刻ｔ０
をスタートで考えれば、図４（ｂ）（ｃ）ともに「Ｈ」
レベル（Ｈ：コンデンサを充電動作）でスタートし、先
に図４（ｂ）が「Ｌ」レベル（Ｌ：コンデンサを放電動
作）となる。その後、図４（Ｃ）が「Ｌ」レベルとな
る。
でパルス幅が異なる関係となっている。図４の時刻ｔ０
をスタートで考えれば、図４（ｂ）（ｃ）ともに「Ｈ」
レベル（Ｈ：コンデンサを充電動作）でスタートし、先
に図４（ｂ）が「Ｌ」レベル（Ｌ：コンデンサを放電動
作）となる。その後、図４（Ｃ）が「Ｌ」レベルとな
る。
【００１３】即ち、図４（ｂ）（ｃ）の信号は、周波数
が同じで位相がずれた関係となっている。図４（ｂ）
（ｃ）の信号を縮小して記載したのが図５（ａ）（ｂ）
である。図５を用いてコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ０の充
放電動作について説明する。まず、時刻ｔ５では図４
（ｂ）（ｃ）ともに「Ｈ」レベル（Ｈ：コンデンサを充
電動作）となる。すると、第１トランジスタ（５４）及
び第４トランジスタ（５７）がオンする。又、第２トラ
ンジスタ（５５）及び第５トランジスタ（５８）がオン
し、第３トランジスタ（５６）及び第６トランジスタ
（５９）がオフする。その為、端子（１０）からの電源
電圧に応じた電流がダイオードＤ１、コンデンサＣ１、
第１トランジスタ（５４）を介して流れる。
が同じで位相がずれた関係となっている。図４（ｂ）
（ｃ）の信号を縮小して記載したのが図５（ａ）（ｂ）
である。図５を用いてコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ０の充
放電動作について説明する。まず、時刻ｔ５では図４
（ｂ）（ｃ）ともに「Ｈ」レベル（Ｈ：コンデンサを充
電動作）となる。すると、第１トランジスタ（５４）及
び第４トランジスタ（５７）がオンする。又、第２トラ
ンジスタ（５５）及び第５トランジスタ（５８）がオン
し、第３トランジスタ（５６）及び第６トランジスタ
（５９）がオフする。その為、端子（１０）からの電源
電圧に応じた電流がダイオードＤ１、コンデンサＣ１、
第１トランジスタ（５４）を介して流れる。
【００１４】同様に、端子（１０）からの電源電圧に応
じた電流がダイオードＤ２、コンデンサＣ２、第４トラ
ンジスタ（５７）を介して流れる。その結果、コンデン
サＣ１及びＣ２には、電源電圧（＋ＶCC）が充電され
る。時刻ｔ６で、第１コンパレータ（５２）の制御信号
が「Ｌ」レベルとなると、第１トランジスタ（５４）が
オフし、第３トランジスタ（５６）がオンする。する
と、コンデンサＣ１のマイナス側の電圧が＋ＶCCとな
り、プラス側が＋２ＶCCとなる。この時、コンデンサＣ
２は、充電状態であるので電圧＋２ＶCCを充電する。
じた電流がダイオードＤ２、コンデンサＣ２、第４トラ
ンジスタ（５７）を介して流れる。その結果、コンデン
サＣ１及びＣ２には、電源電圧（＋ＶCC）が充電され
る。時刻ｔ６で、第１コンパレータ（５２）の制御信号
が「Ｌ」レベルとなると、第１トランジスタ（５４）が
オフし、第３トランジスタ（５６）がオンする。する
と、コンデンサＣ１のマイナス側の電圧が＋ＶCCとな
り、プラス側が＋２ＶCCとなる。この時、コンデンサＣ
２は、充電状態であるので電圧＋２ＶCCを充電する。
【００１５】次に、時刻ｔ７で、第２コンパレータ（５
３）の制御信号も「Ｌ」レベルとなると、第４トランジ
スタ（５７）がオフし、第６トランジスタ（５９）がオ
ンする。すると、コンデンサＣ２のマイナス側の電圧が
＋２ＶCCとなり、プラス側が＋４ＶCCとなる。従って、
コンデンサＣ０には＋４ＶCCの電圧が充電される。
３）の制御信号も「Ｌ」レベルとなると、第４トランジ
スタ（５７）がオフし、第６トランジスタ（５９）がオ
ンする。すると、コンデンサＣ２のマイナス側の電圧が
＋２ＶCCとなり、プラス側が＋４ＶCCとなる。従って、
コンデンサＣ０には＋４ＶCCの電圧が充電される。
【００１６】そして、時刻ｔ８になる。この時、コンデ
ンサＣ１の充電電圧は、＋ＶCCであり、コンデンサＣ２
の充電電圧は、＋２ＶCCである。そのため、時刻ｔ５と
同様の初期状態に戻ると、コンデンサＣ１のプラス側の
電圧が＋ＶCC、コンデンサＣ２のプラス側の電圧が＋２
ＶCCとなっている。コンデンサＣ１のプラス側とマイナ
ス側の電圧は、図５（ｄ）となる。コンデンサＣ２のプ
ラス側とマイナス側の電圧は、図５（ｅ）となる。
ンサＣ１の充電電圧は、＋ＶCCであり、コンデンサＣ２
の充電電圧は、＋２ＶCCである。そのため、時刻ｔ５と
同様の初期状態に戻ると、コンデンサＣ１のプラス側の
電圧が＋ＶCC、コンデンサＣ２のプラス側の電圧が＋２
ＶCCとなっている。コンデンサＣ１のプラス側とマイナ
ス側の電圧は、図５（ｄ）となる。コンデンサＣ２のプ
ラス側とマイナス側の電圧は、図５（ｅ）となる。
【００１７】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、スイ
ッチの切り替え動作が少なく、少ない素子数で制御が可
能なチャージポンプ回路を提供できる。特に、本発明に
よれば、チャージポンプ回路のスイッチを切り換える制
御信号を作成するのにノコギリ波発生器と該ノコギリ波
発生器の出力信号を基準電圧と比較する複数のコンパレ
ータとで行えるので、少ない素子数で制御が可能であ
る。
ッチの切り替え動作が少なく、少ない素子数で制御が可
能なチャージポンプ回路を提供できる。特に、本発明に
よれば、チャージポンプ回路のスイッチを切り換える制
御信号を作成するのにノコギリ波発生器と該ノコギリ波
発生器の出力信号を基準電圧と比較する複数のコンパレ
ータとで行えるので、少ない素子数で制御が可能であ
る。
【図１】本発明のチャージポンプ回路を示す回路図であ
る。
る。
【図２】従来のチャージポンプ回路を示す回路図であ
る。
る。
【図３】従来の特性説明をするための波形図である。
【図４】本発明の特性説明をするための波形図である。
【図５】本発明の特性説明をするための波形図である。
（Ｃ１） コンデンサ （Ｃ２） コンデンサ （５１） ノコギリ波発生回路 （５２） 第１コンパレータ （５３） 第２コンパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−244766（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−60259（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−155458（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 3/07
Claims (2)
- 【請求項１】 電圧源に第１の整流手段を介して接続さ
れた一方の電極と、基準電位に第１のスイッチを介して
接続されるとともに第２のスイッチを介して前記電圧源
に接続される他方の電極とを有する第１コンデンサと、 該第１コンデンサの前記一方の電極に第２の整流手段を
介して接続された一方の電極と、基準電位に第３のスイ
ッチを介して接続されるとともに第４のスイッチを介し
て前記第１コンデンサの前記一方の電極に接続される他
方の電極とを有する第２コンデンサと、ノコギリ波発生回路と、 第１の基準電圧と該第１の基準電圧より大きな第２の基
準電圧を発生する基準電圧発生回路と、 前記ノコギリ波発生回路の出力ノコギリ波と前記第１の
基準電圧とを比較し、第１の制御信号を出力する第１コ
ンパレータと、 前記ノコギリ波発生回路の出力ノコギリ波と前記第２の
基準電圧とを比較し、第２の制御信号を出力する第２コ
ンパレータと、 を備え、前記第１の制御信号により前記第１及び第２の
スイッチを相補的にオンオフすると共に、前記第２の制
御信号により前記第３及び第４のスイッチを相補的にオ
ンオフすることにより、前記第２のコンデンサに前記電
圧源の電圧を昇圧した電圧を充電することを特徴とする
チャージポンプ回路。 - 【請求項２】 前記第１のスイッチはベースに前記第１
の制御信号が印加された第１トランジスタから成り、前
記第２のスイッチはベースに前記第１の制御信号が印加
された第２トランジスタと該第２トランジスタのコレク
タがベースに接続された第３トランジスタから成り、前
記第３のスイッチはベースに前記第２の制御信号が印加
された第４トランジスタから成り、前記第４のスイッチ
はベースに前記第２の制御信号が印加された第５トラン
ジスタと該第５トランジスタのコレクタがベースに接続
された第６トランジスタから成ることを特徴とする請求
項１に記載したチャージポンプ回路。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04367396A JP3213537B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | チャージポンプ回路 |
| US08/799,868 US5757632A (en) | 1996-02-29 | 1997-02-14 | Switched capacitance voltage multiplier |
| EP97102806A EP0793333B1 (en) | 1996-02-29 | 1997-02-20 | Charge pump |
| DE69714628T DE69714628T2 (de) | 1996-02-29 | 1997-02-20 | Ladungspumpe |
| KR1019970005984A KR100239601B1 (ko) | 1996-02-29 | 1997-02-26 | 충전 펌프 |
| CN97102956A CN1050714C (zh) | 1996-02-29 | 1997-02-28 | 电荷泵 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04367396A JP3213537B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | チャージポンプ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09238462A JPH09238462A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3213537B2 true JP3213537B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=12670368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04367396A Expired - Lifetime JP3213537B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | チャージポンプ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3213537B2 (ja) |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP04367396A patent/JP3213537B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09238462A (ja) | 1997-09-09 |
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