JP3233448B2 - ピッチ周期抽出方法 - Google Patents
ピッチ周期抽出方法Info
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- JP3233448B2 JP3233448B2 JP14198592A JP14198592A JP3233448B2 JP 3233448 B2 JP3233448 B2 JP 3233448B2 JP 14198592 A JP14198592 A JP 14198592A JP 14198592 A JP14198592 A JP 14198592A JP 3233448 B2 JP3233448 B2 JP 3233448B2
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- Japan
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- pitch period
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば楽音や音声等か
ら当該楽音や音声等のピッチ周期を抽出するピッチ周期
抽出方法に関する。
ら当該楽音や音声等のピッチ周期を抽出するピッチ周期
抽出方法に関する。
【０００２】一般的に、楽音や音声等の生の音または弦
等の振動からピッチ周期を抽出し、当該抽出したピッチ
周期に対応する信号をデジタル音源に出力して駆動した
り、電子楽器から楽音を発生させる場合の基本データと
なるＭＩＤＩ信号として所望の外部装置に出力するよう
な機能を有する、例えばシンセサイザーギター等の電子
楽器が知られている。
等の振動からピッチ周期を抽出し、当該抽出したピッチ
周期に対応する信号をデジタル音源に出力して駆動した
り、電子楽器から楽音を発生させる場合の基本データと
なるＭＩＤＩ信号として所望の外部装置に出力するよう
な機能を有する、例えばシンセサイザーギター等の電子
楽器が知られている。
【０００３】このような生の音または振動からピッチ周
期を抽出するピッチ周期抽出方法としては、自己相関関
数を用いた自己相関法が知られている。しかし、該自己
相関法により得られたピッチ周期は、当該ピッチ周期を
抽出するために区切られる信号の所定区間が必ずしも最
適に設定され得ないことから誤差が生じる。そこで、当
該誤差を低減するために窓関数等を用いて補正してい
る。
期を抽出するピッチ周期抽出方法としては、自己相関関
数を用いた自己相関法が知られている。しかし、該自己
相関法により得られたピッチ周期は、当該ピッチ周期を
抽出するために区切られる信号の所定区間が必ずしも最
適に設定され得ないことから誤差が生じる。そこで、当
該誤差を低減するために窓関数等を用いて補正してい
る。
【０００４】このように、上記抽出方法により得られた
ピッチ周期は精度が悪いので、より精度を改善すること
が望まれている。
ピッチ周期は精度が悪いので、より精度を改善すること
が望まれている。
【０００５】
【従来の技術】従来の自己相関法においては、入力され
た音波形をデジタル化し、所定の前処理を施したものを
適当な区間で区切り、当該区間内で時間差を変数として
各時間差に対する自己相関関数を計算している。
た音波形をデジタル化し、所定の前処理を施したものを
適当な区間で区切り、当該区間内で時間差を変数として
各時間差に対する自己相関関数を計算している。
【０００６】そして、計算された自己相関関数が最大と
なるときの時間差を求め、この時間差をピッチ周期とす
るとともに、このピッチ周期の逆数をピッチ周波数とし
て検出している。
なるときの時間差を求め、この時間差をピッチ周期とす
るとともに、このピッチ周期の逆数をピッチ周波数とし
て検出している。
【０００７】このような、自己相関法を用いたピッチ周
波数検出方法の一例としては、例えば特開昭６２−２７
００００号公報に詳述されている。
波数検出方法の一例としては、例えば特開昭６２−２７
００００号公報に詳述されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のピッチ周期検出
方法において、自己相関法を用いてピッチ周期の抽出を
行なう場合は、当該ピッチ周期の抽出における演算区間
を入力信号の波形によって最適に設定することができ
ず、換言すると、当該入力信号の波形によって異なる最
適な演算区間を選択することができず、演算そのものの
精度を高めても、ある程度のピッチ周期の抽出誤差を免
れることは困難である。
方法において、自己相関法を用いてピッチ周期の抽出を
行なう場合は、当該ピッチ周期の抽出における演算区間
を入力信号の波形によって最適に設定することができ
ず、換言すると、当該入力信号の波形によって異なる最
適な演算区間を選択することができず、演算そのものの
精度を高めても、ある程度のピッチ周期の抽出誤差を免
れることは困難である。
【０００９】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、ピッチ周期の抽出誤差を低減し得るピッチ
周期検出方法を提供することを目的とする。
のであって、ピッチ周期の抽出誤差を低減し得るピッチ
周期検出方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のピッチ周期抽出
方法は、上記目的を達成するために、デジタルサンプリ
ングされた音信号を予め所定区間で区切り、当該所定区
間内において時間差ｄを変数として下記式に基づき自己
相関関数φ（ｄ）を演算して、当該自己相関関数が最大
となる時間差から概略のピッチ周期を抽出し、 ここに、ｄは時間差、ｎは分析区間内のサンプル番号、
Ｘ（ｎ）およびＸ（ｎ＋ｄ）の夫々は、入力波形のサン
プル値（音信号）である、このように抽出されたピッチ
周期を基本区間とし、該基本区間を整数倍することによ
り最適な演算区間を決定し、前記演算された自己相関関
数を再び用いて当該自己相関関数φ'(ｄ）の第１のピー
クから正確なピッチ周期を求めることを特徴とする。
方法は、上記目的を達成するために、デジタルサンプリ
ングされた音信号を予め所定区間で区切り、当該所定区
間内において時間差ｄを変数として下記式に基づき自己
相関関数φ（ｄ）を演算して、当該自己相関関数が最大
となる時間差から概略のピッチ周期を抽出し、 ここに、ｄは時間差、ｎは分析区間内のサンプル番号、
Ｘ（ｎ）およびＸ（ｎ＋ｄ）の夫々は、入力波形のサン
プル値（音信号）である、このように抽出されたピッチ
周期を基本区間とし、該基本区間を整数倍することによ
り最適な演算区間を決定し、前記演算された自己相関関
数を再び用いて当該自己相関関数φ'(ｄ）の第１のピー
クから正確なピッチ周期を求めることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明は、まず、従来の自己相関法を用いたピ
ッチ周期抽出方法により誤差が含まれているピッチ周期
を求めておき、次に、このピッチ周期に基づいて当該ピ
ッチ周期の抽出を行なうのに最適な演算区間を求め、更
に、この求められた最適な演算区間で再び自己相関法を
用いてピッチ周期抽出を行なうことにより、ピッチ周期
の抽出誤差を低減して当該抽出の精度を向上させてい
る。
ッチ周期抽出方法により誤差が含まれているピッチ周期
を求めておき、次に、このピッチ周期に基づいて当該ピ
ッチ周期の抽出を行なうのに最適な演算区間を求め、更
に、この求められた最適な演算区間で再び自己相関法を
用いてピッチ周期抽出を行なうことにより、ピッチ周期
の抽出誤差を低減して当該抽出の精度を向上させてい
る。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明によるピッチ周期抽出方法の
好ましい実施例を図面を参照しながら説明する。
好ましい実施例を図面を参照しながら説明する。
【００１３】図１は、本発明によるピッチ周期抽出方法
を適用するピッチ周期抽出装置の要部の構成を概略的に
示すブロック図である。
を適用するピッチ周期抽出装置の要部の構成を概略的に
示すブロック図である。
【００１４】図１において、１は入力端子であり、この
入力端子１には種々の楽器で発生された楽音や振動がマ
イク等を介してアナログ信号に変換された音の電気信号
が入力される。
入力端子１には種々の楽器で発生された楽音や振動がマ
イク等を介してアナログ信号に変換された音の電気信号
が入力される。
【００１５】入力端子１に入力された電気信号であるア
ナログ信号は、帯域制限フィルタ２に供給され、この帯
域制限フィルタ２から所定の帯域内の周波数を含むアナ
ログ信号として出力される。
ナログ信号は、帯域制限フィルタ２に供給され、この帯
域制限フィルタ２から所定の帯域内の周波数を含むアナ
ログ信号として出力される。
【００１６】帯域制限フィルタ２から出力されたアナロ
グ信号は、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）
３に供給され、このＡ／Ｄ変換器３により、所定のサン
プリングレートでサンプリングされてデジタル信号に変
換され、出力される。
グ信号は、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）
３に供給され、このＡ／Ｄ変換器３により、所定のサン
プリングレートでサンプリングされてデジタル信号に変
換され、出力される。
【００１７】Ａ／Ｄ変換器３から出力されたデジタル信
号は、後で詳述する前処理部４に供給され、この前処理
部４によって、従来のピッチ周期抽出方法において行な
われる所定の処理が予め施される。
号は、後で詳述する前処理部４に供給され、この前処理
部４によって、従来のピッチ周期抽出方法において行な
われる所定の処理が予め施される。
【００１８】前処理部４によって予め所定の処理が施さ
れた処理済信号は、後で詳述するキーオン・キーオフ検
出部５、及びピッチ抽出部６の夫々に供給され、これら
のピッチ抽出部６及びキーオン・キーオフ検出部５の夫
々によって、後述する所定の処理が施された後、出力さ
れる。
れた処理済信号は、後で詳述するキーオン・キーオフ検
出部５、及びピッチ抽出部６の夫々に供給され、これら
のピッチ抽出部６及びキーオン・キーオフ検出部５の夫
々によって、後述する所定の処理が施された後、出力さ
れる。
【００１９】ピッチ抽出部６及びキーオン・キーオフ検
出部５の夫々から出力された各データ信号は、ＭＩＤＩ
変換器７に供給され、このＭＩＤＩ変換器７によりＭＩ
ＤＩ信号に変換され、出力される。
出部５の夫々から出力された各データ信号は、ＭＩＤＩ
変換器７に供給され、このＭＩＤＩ変換器７によりＭＩ
ＤＩ信号に変換され、出力される。
【００２０】ＭＩＤＩ変換器７から出力されたＭＩＤＩ
信号は、出力端子８に供給され、この出力端子８から所
望の装置に出力される。
信号は、出力端子８に供給され、この出力端子８から所
望の装置に出力される。
【００２１】図２は、本発明によるピッチ周期抽出方法
の処理動作の流れを説明するためのフローチャートであ
る。
の処理動作の流れを説明するためのフローチャートであ
る。
【００２２】処理が開始されると、先ず、図１で説明し
たＡ／Ｄ変換器３からのデジタル信号が前処理部４に供
給・入力される（ステップＳ１０）。
たＡ／Ｄ変換器３からのデジタル信号が前処理部４に供
給・入力される（ステップＳ１０）。
【００２３】前処理部４は、Ａ／Ｄ変換器３からデジタ
ル信号が入力されると、当該デジタル信号に対して適当
に演算区間を区切る（ステップＳ１１）。
ル信号が入力されると、当該デジタル信号に対して適当
に演算区間を区切る（ステップＳ１１）。
【００２４】更に前処理部４は、前記適当に区切られた
演算区間に基づいて前記デジタル信号の自己相関関数を
求める（ステップＳ１２）。
演算区間に基づいて前記デジタル信号の自己相関関数を
求める（ステップＳ１２）。
【００２５】ここで、自己相関関数φ（ｄ）は、次式で
与えられる。
与えられる。
【００２６】上式において、ｄは時間差、ｎは分析区間
内のサンプル番号、Ｘ（ｎ）、Ｘ（ｎ＋ｄ）の夫々は、
入力波形のサンプル値（音信号）である。
内のサンプル番号、Ｘ（ｎ）、Ｘ（ｎ＋ｄ）の夫々は、
入力波形のサンプル値（音信号）である。
【００２７】自己相関関数φ（ｄ）は、所定区間内のＮ
個のサンプリングされた音信号Ｘ（ｎ）（ｎ＝１，２，
…，Ｎ−１，Ｎ）において、音信号Ｘ（ｎ）と、当該音
信号Ｘ（ｎ）に対してサンプル番号をｄだけずらした音
信号、換言すれば時間差ｄの音信号Ｘ（ｎ＋ｄ）との累
積積和で求められる。
個のサンプリングされた音信号Ｘ（ｎ）（ｎ＝１，２，
…，Ｎ−１，Ｎ）において、音信号Ｘ（ｎ）と、当該音
信号Ｘ（ｎ）に対してサンプル番号をｄだけずらした音
信号、換言すれば時間差ｄの音信号Ｘ（ｎ＋ｄ）との累
積積和で求められる。
【００２８】キーオン・キーオフ検出部５は、入力され
たデジタル信号の自己相関関数φ（ｄ）、（ｄ＝０）の
所定の大きさに基づいて、即ち当該デジタル信号の所定
の閾値に達したか否かに基づいて、当該デジタル信号の
処理すべきか否か、換言すれば音信号として出力すべき
か否か、あるいは当該デジタル信号の処理を停止すべき
か否か、換言すれば音信号として出力を停止すべきか否
かを判断する（ステップＳ１３）。
たデジタル信号の自己相関関数φ（ｄ）、（ｄ＝０）の
所定の大きさに基づいて、即ち当該デジタル信号の所定
の閾値に達したか否かに基づいて、当該デジタル信号の
処理すべきか否か、換言すれば音信号として出力すべき
か否か、あるいは当該デジタル信号の処理を停止すべき
か否か、換言すれば音信号として出力を停止すべきか否
かを判断する（ステップＳ１３）。
【００２９】続いて、キーオン・キーオフ検出部５は、
ステップＳ１３における前記判断結果に基づいて、キー
オン信号またはキーオフ信号のいずれかを出力する（ス
テップＳ１４）。
ステップＳ１３における前記判断結果に基づいて、キー
オン信号またはキーオフ信号のいずれかを出力する（ス
テップＳ１４）。
【００３０】ステップＳ１４において出力された前記キ
ーオン信号またはキーオフ信号のいずれかは、ＭＩＤＩ
変換器７に入力される。
ーオン信号またはキーオフ信号のいずれかは、ＭＩＤＩ
変換器７に入力される。
【００３１】キーオン・キーオフ検出部５の前述のステ
ップＳ１３及びステップＳ１４の各処理と並行して、ピ
ッチ抽出部６は、入力されたデジタル信号の自己相関関
数φ（ｄ）のｄが「０」以外での第１のピークから１ピ
ッチの周期、即ち基本区間を求める（ステップＳ１
５）。
ップＳ１３及びステップＳ１４の各処理と並行して、ピ
ッチ抽出部６は、入力されたデジタル信号の自己相関関
数φ（ｄ）のｄが「０」以外での第１のピークから１ピ
ッチの周期、即ち基本区間を求める（ステップＳ１
５）。
【００３２】続いて、ピッチ抽出部６は、ステップＳ１
５で求められた基本区間の整数倍（ｎ倍）の区間を、演
算区間として定める（ステップＳ１６）。
５で求められた基本区間の整数倍（ｎ倍）の区間を、演
算区間として定める（ステップＳ１６）。
【００３３】更に、ピッチ抽出部６は、ステップＳ１６
で定められた前記演算区間に基づいて、入力されたデジ
タル信号のピッチを、より正確に抽出すべく、当該デジ
タル信号の自己相関関数φ´（ｄ）を再度求める（ステ
ップＳ１７）。
で定められた前記演算区間に基づいて、入力されたデジ
タル信号のピッチを、より正確に抽出すべく、当該デジ
タル信号の自己相関関数φ´（ｄ）を再度求める（ステ
ップＳ１７）。
【００３４】更に続いて、ピッチ抽出部６は、ステップ
Ｓ１７で再度求められた自己相関関数φ´（ｄ）の第１
のピークから、即ち短い区間からピッチ周期を求める
（ステップＳ１８）。
Ｓ１７で再度求められた自己相関関数φ´（ｄ）の第１
のピークから、即ち短い区間からピッチ周期を求める
（ステップＳ１８）。
【００３５】そして、ピッチ抽出部６は、ステップＳ１
８で求められたピッチ周期に基づいて、当該ピッチ周期
に該当する、例えばキーの番号（キーナンバ）を特定し
て、これに対応する信号を出力する（ステップＳ１
９）。
８で求められたピッチ周期に基づいて、当該ピッチ周期
に該当する、例えばキーの番号（キーナンバ）を特定し
て、これに対応する信号を出力する（ステップＳ１
９）。
【００３６】ステップＳ１９において出力された、例え
ばキーナンバを示す信号は、キーオン・キーオフ検出部
５の前述のステップＳ１４における最終的な出力信号と
同様に、ＭＩＤＩ変換器７に入力される。
ばキーナンバを示す信号は、キーオン・キーオフ検出部
５の前述のステップＳ１４における最終的な出力信号と
同様に、ＭＩＤＩ変換器７に入力される。
【００３７】前述のキーオン・キーオフ検出部５の各処
理、並びにピッチ抽出部６の各処理は、例えば単一のマ
イクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いて、時系列的にシリ
アルに、あるいは時分割して交互にデータ処理しても良
い。
理、並びにピッチ抽出部６の各処理は、例えば単一のマ
イクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いて、時系列的にシリ
アルに、あるいは時分割して交互にデータ処理しても良
い。
【００３８】尚、上記いずれの場合においても、データ
を一時的に記憶しておくための記憶手段が別途必要にな
る。
を一時的に記憶しておくための記憶手段が別途必要にな
る。
【００３９】また、キーオン・キーオフ検出部５の各処
理、並びにピッチ抽出部６の各処理を夫々別々の、例え
ば２つのマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いて、独立
してデータ処理しても良い。
理、並びにピッチ抽出部６の各処理を夫々別々の、例え
ば２つのマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いて、独立
してデータ処理しても良い。
【００４０】ＭＩＤＩ変換器７は、当該ＭＩＤＩ変換器
７に入力されたキーオン・キーオフ検出部５及びピッチ
抽出部６の各出力信号に基づいて、電子楽器から楽音を
発生させる場合の基本データとなるＭＩＤＩ信号を生成
し、出力する（ステップＳ２０）。
７に入力されたキーオン・キーオフ検出部５及びピッチ
抽出部６の各出力信号に基づいて、電子楽器から楽音を
発生させる場合の基本データとなるＭＩＤＩ信号を生成
し、出力する（ステップＳ２０）。
【００４１】このＭＩＤＩ変換器７から出力されたＭＩ
ＤＩ信号が、前述のように出力端子８に供給され、この
出力端子８から所望の外部装置に出力される。
ＤＩ信号が、前述のように出力端子８に供給され、この
出力端子８から所望の外部装置に出力される。
【００４２】尚、本実施例では、ＭＩＤＩ信号を生成す
るための装置として、本発明によるピッチ周期抽出方法
を適用したが、これに限らず本発明によるピッチ周期抽
出方法を種々のピッチ周期抽出装置として適用し得るこ
とは、容易に理解されるであろう。
るための装置として、本発明によるピッチ周期抽出方法
を適用したが、これに限らず本発明によるピッチ周期抽
出方法を種々のピッチ周期抽出装置として適用し得るこ
とは、容易に理解されるであろう。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、本発明によるピッチ周期
抽出方法は、まず従来の自己相関法を用いて、デジタル
サンプリングされた音信号を予め所定区間で区切り、当
該所定区間内において時間差を変数として自己相関関数
φ（ｄ）を演算して、当該自己相関関数が最大となる時
間差から概略のピッチ周期を抽出し、これによって抽出
されたピッチ周期を基本区間とし、該基本区間を整数倍
することにより最適な演算区間を決定し、前記演算され
た自己相関関数を再び用いて、当該自己相関関数φ'
(ｄ）の第１のピークから正確なピッチ周期を求めるよ
うに構成されているため、ピッチ周期の抽出誤差を低減
することができ、その結果当該抽出の精度を、より一層
向上させることができる。
抽出方法は、まず従来の自己相関法を用いて、デジタル
サンプリングされた音信号を予め所定区間で区切り、当
該所定区間内において時間差を変数として自己相関関数
φ（ｄ）を演算して、当該自己相関関数が最大となる時
間差から概略のピッチ周期を抽出し、これによって抽出
されたピッチ周期を基本区間とし、該基本区間を整数倍
することにより最適な演算区間を決定し、前記演算され
た自己相関関数を再び用いて、当該自己相関関数φ'
(ｄ）の第１のピークから正確なピッチ周期を求めるよ
うに構成されているため、ピッチ周期の抽出誤差を低減
することができ、その結果当該抽出の精度を、より一層
向上させることができる。
【図１】本発明によるピッチ周期抽出方法が適用される
ピッチ周期抽出装置の要部のブロック図である。
ピッチ周期抽出装置の要部のブロック図である。
【図２】本発明によるピッチ周期抽出方法の処理動作の
流れを説明するためのフローチャートである。
流れを説明するためのフローチャートである。
１ 入力端子 ２ 帯域制限フィルタ ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ 前処理部 ５ キーオン・キーオフ検出部 ６ ピッチ抽出部 ７ ＭＩＤＩ変換器 ８ 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 11/04 G10H 1/00
Claims (1)
- 【請求項１】 デジタルサンプリングされた音信号を所
定区間で区切り、 当該所定区間を分析区間として、時間差ｄを変数として
下記式に基づき自己相関関数φ（ｄ）を演算して、当該
自己相関関数が最大となる時間差から概略のピッチ周期
を抽出し、 ここに、ｄは時間差、ｎは分析区間内のサンプル番号、
Ｘ（ｎ）およびＸ（ｎ＋ｄ）の夫々は、入力波形のサン
プル値（音信号）である、 このように抽出されたピッチ周期を基本区間とし、該基
本区間の整数倍で前記音信号を区切ることにより演算区
間を決定し、 前記決定された演算区間を前記自己相関関数φ（ｄ）の
分析区間とする自己相関関数φ’（ｄ）の第１のピーク
値から正確なピッチ周期を求めることを特徴とするピッ
チ周期抽出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14198592A JP3233448B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | ピッチ周期抽出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14198592A JP3233448B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | ピッチ周期抽出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05313696A JPH05313696A (ja) | 1993-11-26 |
| JP3233448B2 true JP3233448B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=15304719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14198592A Expired - Fee Related JP3233448B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | ピッチ周期抽出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3233448B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102659832B (zh) * | 2012-04-27 | 2014-11-26 | 中国科学院化学研究所 | 一种四环萜类化合物的制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960009530B1 (en) * | 1993-12-20 | 1996-07-20 | Korea Electronics Telecomm | Method for shortening processing time in pitch checking method for vocoder |
-
1992
- 1992-05-08 JP JP14198592A patent/JP3233448B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102659832B (zh) * | 2012-04-27 | 2014-11-26 | 中国科学院化学研究所 | 一种四环萜类化合物的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05313696A (ja) | 1993-11-26 |
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