JP3464107B2 - 誘電体導波管スロットアンテナ - Google Patents
誘電体導波管スロットアンテナInfo
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- JP3464107B2 JP3464107B2 JP34635796A JP34635796A JP3464107B2 JP 3464107 B2 JP3464107 B2 JP 3464107B2 JP 34635796 A JP34635796 A JP 34635796A JP 34635796 A JP34635796 A JP 34635796A JP 3464107 B2 JP3464107 B2 JP 3464107B2
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- Japan
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- waveguide
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- antenna
- dielectric waveguide
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にマイクロ波及
びミリ波用の、導波管に多数の放射用スロットを形成し
た漏洩波型の誘電体導波管スロットアンテナに関するも
のである。
びミリ波用の、導波管に多数の放射用スロットを形成し
た漏洩波型の誘電体導波管スロットアンテナに関するも
のである。
【０００２】
【従来技術】従来より、信号伝達領域が金属によって囲
まれてなる矩形導波管（断面が矩形のもの）の金属壁に
多数の放射用スロットを形成した、いわゆる漏洩波導波
管スロットアンテナが知られている。これは、矩形導波
管のＨ面（磁界に平行な管壁の面）あるいはＥ面（電界
に平行な管壁の面）にスロットを形成し、スロットから
漏洩する電磁波の位相を一致させるようにスロットの位
置を制御したアンテナである。
まれてなる矩形導波管（断面が矩形のもの）の金属壁に
多数の放射用スロットを形成した、いわゆる漏洩波導波
管スロットアンテナが知られている。これは、矩形導波
管のＨ面（磁界に平行な管壁の面）あるいはＥ面（電界
に平行な管壁の面）にスロットを形成し、スロットから
漏洩する電磁波の位相を一致させるようにスロットの位
置を制御したアンテナである。
【０００３】また、このアンテナは、スロットの形状に
より直線偏波あるいは円偏波を発生させることも可能で
あり、この導波管スロットアンテナを平面的に並べアレ
ー化したものもある。このような導波管スロットアンテ
ナは一般に損失が非常に小さいため放射効率が高く、指
向性も高いことから、自動車衝突防止用レーダ用平面ア
ンテナ等の用途に期待されている。
より直線偏波あるいは円偏波を発生させることも可能で
あり、この導波管スロットアンテナを平面的に並べアレ
ー化したものもある。このような導波管スロットアンテ
ナは一般に損失が非常に小さいため放射効率が高く、指
向性も高いことから、自動車衝突防止用レーダ用平面ア
ンテナ等の用途に期待されている。
【０００４】この導波管スロットアンテナはパッチアン
テナと比較すると、導波管スロットアンテナは、閉じた
導体パイプのため、放射損がなく、誘電体損失もないの
で、伝送損失を極めて小さく制御できる、さらに、アン
テナ自体の構造が簡単のため、厳密な調整がが比較的容
易である、など、導波管スロットアンテナは、パッチア
ンテナに比べ、特性的に非常に優れている。
テナと比較すると、導波管スロットアンテナは、閉じた
導体パイプのため、放射損がなく、誘電体損失もないの
で、伝送損失を極めて小さく制御できる、さらに、アン
テナ自体の構造が簡単のため、厳密な調整がが比較的容
易である、など、導波管スロットアンテナは、パッチア
ンテナに比べ、特性的に非常に優れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導波管
スロットアンテナは、上記の長所を有する反面、導波管
自体は、空洞のパイプ状の構造であるため、管壁は厚い
導体板で形成されているために、スロットの作製や他の
導波管との接続のための加工が難しいこと、平面アンテ
ナを構成するときは導波管を並べなければならないが、
それらの導波管の給電法が難しいこと、さらに、導波管
はパイプという一本の導体の伝送線路であるため、管内
波長は自由空間の波長より長く、グレーティングローブ
が現れやすい、などの欠点を有する。
スロットアンテナは、上記の長所を有する反面、導波管
自体は、空洞のパイプ状の構造であるため、管壁は厚い
導体板で形成されているために、スロットの作製や他の
導波管との接続のための加工が難しいこと、平面アンテ
ナを構成するときは導波管を並べなければならないが、
それらの導波管の給電法が難しいこと、さらに、導波管
はパイプという一本の導体の伝送線路であるため、管内
波長は自由空間の波長より長く、グレーティングローブ
が現れやすい、などの欠点を有する。
【０００６】このように、導波管スロットアンテナは、
特性的に非常に優れているけれども、上述のように基本
的な構造に起因する問題点が大きく、このことは量産の
妨げになっている。
特性的に非常に優れているけれども、上述のように基本
的な構造に起因する問題点が大きく、このことは量産の
妨げになっている。
【０００７】従って、本発明の目的は、このような問題
点を解決し、従来の積層技術によって作製することがで
き、あらゆるアンテナ形状に対応可能な量産性に優れた
誘電体導波管スロットアンテナを提供することにある。
点を解決し、従来の積層技術によって作製することがで
き、あらゆるアンテナ形状に対応可能な量産性に優れた
誘電体導波管スロットアンテナを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記の課題に
対して検討を重ねた結果、導波管スロットアンテナにお
ける導波管を、誘電体基板の上下面が導体層で覆われ、
側面が信号伝送方向に遮断波長の１／２以下の間隔で二
列に配設されたバイアホール導体群で形成された誘電体
導波管によって構成し、放射用スロットを、前記誘電体
導波管の導体層に設けることにより、従来から用いられ
ていた多層化技術を用いて作製でき、しかも、他の導波
管との接続が容易であり、且つアンテナへの給電を容易
に行うことができる、量産化が可能な信頼性の高いスロ
ットアンテナを提供できることを見いだしたものであ
る。
対して検討を重ねた結果、導波管スロットアンテナにお
ける導波管を、誘電体基板の上下面が導体層で覆われ、
側面が信号伝送方向に遮断波長の１／２以下の間隔で二
列に配設されたバイアホール導体群で形成された誘電体
導波管によって構成し、放射用スロットを、前記誘電体
導波管の導体層に設けることにより、従来から用いられ
ていた多層化技術を用いて作製でき、しかも、他の導波
管との接続が容易であり、且つアンテナへの給電を容易
に行うことができる、量産化が可能な信頼性の高いスロ
ットアンテナを提供できることを見いだしたものであ
る。
【０００９】即ち、本発明の誘電体導波管スロットアン
テナは、誘電体基板と、該誘電体基板の少なくとも線路
方向の上下面に形成された一対の導体層と、前記誘電体
基板内にて前記一対の導体層間を電気的に接続し且つ線
路方向に遮断波長の１／２以下の間隔をもって二列に配
列されたバイアホール導体群と、前記導体層と平行に前
記バイアホール導体と電気的に接続された側壁導体層と
からなり、ＴＥ１０を主モードとして信号を伝播する誘
電体導波管線路を具備し、該誘電体導波管線路の前記導
体層に放射用スロットを形成してなることを特徴とする
ものである。また、前記誘電体導波管線路を、前記バイ
アホール導体で区分して隣接して配列することによっ
て、アレー化したことを特徴とする。さらには、アレー
化において、前記アンテナへの給電を前記誘電体導波管
線路内に給電用バイアホール導体を挿入したモノポール
アンテナによって構成したことを特徴とするものであ
る。
テナは、誘電体基板と、該誘電体基板の少なくとも線路
方向の上下面に形成された一対の導体層と、前記誘電体
基板内にて前記一対の導体層間を電気的に接続し且つ線
路方向に遮断波長の１／２以下の間隔をもって二列に配
列されたバイアホール導体群と、前記導体層と平行に前
記バイアホール導体と電気的に接続された側壁導体層と
からなり、ＴＥ１０を主モードとして信号を伝播する誘
電体導波管線路を具備し、該誘電体導波管線路の前記導
体層に放射用スロットを形成してなることを特徴とする
ものである。また、前記誘電体導波管線路を、前記バイ
アホール導体で区分して隣接して配列することによっ
て、アレー化したことを特徴とする。さらには、アレー
化において、前記アンテナへの給電を前記誘電体導波管
線路内に給電用バイアホール導体を挿入したモノポール
アンテナによって構成したことを特徴とするものであ
る。
【００１０】
【発明の実施の態様】以下、本発明を図面を用いて説明
する。図１は、本発明の誘電体導波管スロットアンテナ
の一実施例における構造を説明するための概略斜視図で
あり、各導体部の配置構造を説明するために導体部のみ
を図示した透視図である。図１において、１は誘電体
（樹脂又はセラミックス）基板、２、３は導体層、４は
バイアホール導体、Ａはこの構造により構成される仮想
的な誘電体導波管線路である。
する。図１は、本発明の誘電体導波管スロットアンテナ
の一実施例における構造を説明するための概略斜視図で
あり、各導体部の配置構造を説明するために導体部のみ
を図示した透視図である。図１において、１は誘電体
（樹脂又はセラミックス）基板、２、３は導体層、４は
バイアホール導体、Ａはこの構造により構成される仮想
的な誘電体導波管線路である。
【００１１】図１によれば、所定厚みａからなる誘電体
基板１の上下面に一対の導体層２、３が少なくとも信号
伝送方向に沿って形成され、また、誘電体基板１には、
その一対の導体層２、３を電気的に接続すべくバイアホ
ール導体４が間隔ｂをもって二列に配設されている。バ
イアホール導体４の各列は、遮断波長の１／２以下の間
隔ｃで信号伝送方向に沿って複数形成されている。
基板１の上下面に一対の導体層２、３が少なくとも信号
伝送方向に沿って形成され、また、誘電体基板１には、
その一対の導体層２、３を電気的に接続すべくバイアホ
ール導体４が間隔ｂをもって二列に配設されている。バ
イアホール導体４の各列は、遮断波長の１／２以下の間
隔ｃで信号伝送方向に沿って複数形成されている。
【００１２】かかる構造において、上下面が導体層２、
３により、側面が遮断波長の１／２以下の間隔ｃで形成
されたバイアホール導体４群による擬似的導体面によっ
て囲まれた断面がａ×ｂからなる誘電体導波管線路Ａが
構成される。
３により、側面が遮断波長の１／２以下の間隔ｃで形成
されたバイアホール導体４群による擬似的導体面によっ
て囲まれた断面がａ×ｂからなる誘電体導波管線路Ａが
構成される。
【００１３】間隔ａをもって平行に形成された導体層
２、３間にはＴＥＭ波が伝播できるため、バイアホール
導体４の間隔ｃが遮断波長λｃの１／２よりも大きい
と、この線路に電磁波を給電しても、ここで作られる疑
似的な導波管に沿って伝播しない。しかし、バイアホー
ル間隔ｃを遮断波長λｃの１／２よりも小さくすること
により、電磁波は誘電体線路に対して垂直方向に伝播す
る事ができず、反射して信号伝送方向のみに伝播するこ
ととなり、疑似的な導波管を形成することになる。
２、３間にはＴＥＭ波が伝播できるため、バイアホール
導体４の間隔ｃが遮断波長λｃの１／２よりも大きい
と、この線路に電磁波を給電しても、ここで作られる疑
似的な導波管に沿って伝播しない。しかし、バイアホー
ル間隔ｃを遮断波長λｃの１／２よりも小さくすること
により、電磁波は誘電体線路に対して垂直方向に伝播す
る事ができず、反射して信号伝送方向のみに伝播するこ
ととなり、疑似的な導波管を形成することになる。
【００１４】上記の誘電体導波管構造において、間隔ａ
と間隔ｂをａ≒２ｂの関係にすると誘電体基板の上下面
をＥ面（電界に平行な面）とするＴＥ１０が主モードと
して伝播する導波管と似た構造となる。ただし、電磁波
の伝播モードについて、明確ではないが、純粋な導波管
に比べ側面の構造が不完全であるため、純粋なＴＥ１０
モードではないと考えられる。また、ｂ≒２ａの関係に
すると、誘電体基板の上下面をＨ面とするＴＥ１０が主
モードとして伝播する導波管と似た構造となる。
と間隔ｂをａ≒２ｂの関係にすると誘電体基板の上下面
をＥ面（電界に平行な面）とするＴＥ１０が主モードと
して伝播する導波管と似た構造となる。ただし、電磁波
の伝播モードについて、明確ではないが、純粋な導波管
に比べ側面の構造が不完全であるため、純粋なＴＥ１０
モードではないと考えられる。また、ｂ≒２ａの関係に
すると、誘電体基板の上下面をＨ面とするＴＥ１０が主
モードとして伝播する導波管と似た構造となる。
【００１５】なお、図１によれば、誘電体導波管線路Ａ
の側面のバイアホール導体４には、電気的な壁を強化す
るために、導体層２、３と平行に側壁導体層５がバイア
ホール導体４と電気的に接続されて形成される。
の側面のバイアホール導体４には、電気的な壁を強化す
るために、導体層２、３と平行に側壁導体層５がバイア
ホール導体４と電気的に接続されて形成される。
【００１６】誘電体基板１としては、有機樹脂、セラミ
ックスあるいはそれらの複合体などから構成される。有
機樹脂の場合は比較的誘電率の低いものが多く、電磁波
を放射しやすい。また、セラミックスを用いた場合は、
樹脂よりも誘電率は大きくなるが、高周波でも誘電損失
が小さいセラミック材料を用いれば、誘電損失が小さく
なるメリットがある。
ックスあるいはそれらの複合体などから構成される。有
機樹脂の場合は比較的誘電率の低いものが多く、電磁波
を放射しやすい。また、セラミックスを用いた場合は、
樹脂よりも誘電率は大きくなるが、高周波でも誘電損失
が小さいセラミック材料を用いれば、誘電損失が小さく
なるメリットがある。
【００１７】本発明の誘電体導波管スロットアンテナ
は、図１に示すように、誘電体導波管線路Ａの上面に形
成された導体層２に放射用スロット６が複数形成されて
いる。
は、図１に示すように、誘電体導波管線路Ａの上面に形
成された導体層２に放射用スロット６が複数形成されて
いる。
【００１８】この放射用スロット６は、導波管Ａ内を伝
送する管内波長をλｇとしたとき、λｇ／２の間隔で信
号の伝送方向に沿って線路Ａの左右交互に形成する。こ
のような位置にスロット６を形成することにより、直線
偏波がスロット６から放射され、導波管アンテナとして
作用する。また、この誘電体導波管線路Ａ内部の誘電体
として適当な誘電率を持つ誘電体を用いることにより、
管内波長を自由空間の波長以下にすることが可能であ
り、グレーティングローブを抑制することができる。
送する管内波長をλｇとしたとき、λｇ／２の間隔で信
号の伝送方向に沿って線路Ａの左右交互に形成する。こ
のような位置にスロット６を形成することにより、直線
偏波がスロット６から放射され、導波管アンテナとして
作用する。また、この誘電体導波管線路Ａ内部の誘電体
として適当な誘電率を持つ誘電体を用いることにより、
管内波長を自由空間の波長以下にすることが可能であ
り、グレーティングローブを抑制することができる。
【００１９】図１に示したような誘電体導波管スロット
アンテナは、従来の積層技術により容易に作成すること
ができる。例えば、図２に示すように、所定厚みの有機
樹脂またはセラミックシートからなる誘電体層１ａにバ
イアホールを形成してホール内に導体インクを充填して
バイアホール導体４ａを形成する。そして、誘電体層１
ａの上面にスクリーン印刷法などによりスロット６を有
する導体層２を形成する、または導体層２を形成した
後、エッチング処理によりスロット６を形成する。同様
な方法で、誘電体層１ｂの表面に側壁導体層５ｂおよび
バイアホール導体４ｂを、誘電体層１ｃの表面に側壁導
体層５ｃ、裏面に導体層３を形成したものを、積層す
る。その後、誘電体層が熱硬化性樹脂製の場合には、加
熱硬化させ、セラミックグリーンシートの場合には、積
層後、焼成することにより作製することができる。
アンテナは、従来の積層技術により容易に作成すること
ができる。例えば、図２に示すように、所定厚みの有機
樹脂またはセラミックシートからなる誘電体層１ａにバ
イアホールを形成してホール内に導体インクを充填して
バイアホール導体４ａを形成する。そして、誘電体層１
ａの上面にスクリーン印刷法などによりスロット６を有
する導体層２を形成する、または導体層２を形成した
後、エッチング処理によりスロット６を形成する。同様
な方法で、誘電体層１ｂの表面に側壁導体層５ｂおよび
バイアホール導体４ｂを、誘電体層１ｃの表面に側壁導
体層５ｃ、裏面に導体層３を形成したものを、積層す
る。その後、誘電体層が熱硬化性樹脂製の場合には、加
熱硬化させ、セラミックグリーンシートの場合には、積
層後、焼成することにより作製することができる。
【００２０】図３は、本発明における円偏波放射用の誘
電体導波管アンテナの一実施例である。図３によれば、
誘電体導波管線路Ａの線路方向に対して、λｇ／２の間
隔で交互に形成したスロット６の片側をＴ字型にするこ
とにより、管内を伝播する電磁波の位相がπ／２ずれた
位置で、放射される電界のベクトルはπ／２ずれるので
結果的に円偏波が発生する。
電体導波管アンテナの一実施例である。図３によれば、
誘電体導波管線路Ａの線路方向に対して、λｇ／２の間
隔で交互に形成したスロット６の片側をＴ字型にするこ
とにより、管内を伝播する電磁波の位相がπ／２ずれた
位置で、放射される電界のベクトルはπ／２ずれるので
結果的に円偏波が発生する。
【００２１】図４は本発明の誘電体導波管アンテナをア
レー化した一実施例の平面図である。図４の導体層２の
中心部の給電点７から給電することにより、矢印にて示
すように左右方向に伝播する電磁波は上下方向に作られ
た積層型誘電体導波管に分岐し、紙面垂直方向に円偏波
が放射される。
レー化した一実施例の平面図である。図４の導体層２の
中心部の給電点７から給電することにより、矢印にて示
すように左右方向に伝播する電磁波は上下方向に作られ
た積層型誘電体導波管に分岐し、紙面垂直方向に円偏波
が放射される。
【００２２】図５は本発明の誘電体導波管アンテナをア
レー化した他の実施例の平面図である。図５によれば、
導波管線路を給電点７から螺旋状に形成し電磁波を矢印
に示すように螺旋状に伝播させたものである。この実施
例では図４の実施例に比べ、導波管線路内での電磁波の
伝播距離が長いので殆ど全ての電磁波はスロットから放
射される。この給電点７は、例えば、給電用バイアホー
ル導体を導波管線路内に挿入したモノポールアンテナに
よって構成することができる。
レー化した他の実施例の平面図である。図５によれば、
導波管線路を給電点７から螺旋状に形成し電磁波を矢印
に示すように螺旋状に伝播させたものである。この実施
例では図４の実施例に比べ、導波管線路内での電磁波の
伝播距離が長いので殆ど全ての電磁波はスロットから放
射される。この給電点７は、例えば、給電用バイアホー
ル導体を導波管線路内に挿入したモノポールアンテナに
よって構成することができる。
【００２３】このように、本発明の誘電体導波管スロッ
トアンテナは、従来の積層技術により容易に作製するこ
とができ、しかも、平面アンテナとする場合も導波管を
並べる必要がなく、バイアホール導体で区分することに
より容易に構成することができる。また、アンテナへの
給電も導波管内に給電用バイアホール導体を挿入してモ
ノポールアンテナとすることにより、容易に構成できる
など、優れた長所を有するものである。
トアンテナは、従来の積層技術により容易に作製するこ
とができ、しかも、平面アンテナとする場合も導波管を
並べる必要がなく、バイアホール導体で区分することに
より容易に構成することができる。また、アンテナへの
給電も導波管内に給電用バイアホール導体を挿入してモ
ノポールアンテナとすることにより、容易に構成できる
など、優れた長所を有するものである。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明は、従来の積
層技術を応用して、容易に作製することができるため、
量産が可能となり、しかもあらゆるアンテナ形状に対応
可能な量産性に優れた低コストで信頼性の高い誘電体導
波管スロットアンテナを作製することができる。
層技術を応用して、容易に作製することができるため、
量産が可能となり、しかもあらゆるアンテナ形状に対応
可能な量産性に優れた低コストで信頼性の高い誘電体導
波管スロットアンテナを作製することができる。
【図１】本発明の誘電体導波管スロットアンテナの一実
施例を説明するための概略斜視図である。
施例を説明するための概略斜視図である。
【図２】図１の誘電体導波管スロットアンテナを作製す
るための方法を説明するための図である。
るための方法を説明するための図である。
【図３】本発明における円偏波放射用の誘電体導波管ス
ロットアンテナの一実施例である。
ロットアンテナの一実施例である。
【図４】本発明の誘電体導波管スロットアンテナをアレ
ー化した一実施例の平面図である。
ー化した一実施例の平面図である。
【図５】本発明の誘電体導波管スロットアンテナをアレ
ー化した他の実施例の平面図である。
ー化した他の実施例の平面図である。
１ 誘電体基板
２，３ 導体層
４ バイアホール導体
５ 側壁導体層
６ スロット
７ 給電点
Ａ 誘電体導波管線路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01Q 13/22
H01P 3/12
H01Q 21/06
H01P 5/103
Claims (3)
- 【請求項１】誘電体基板と、該誘電体基板の少なくとも
線路方向の上下面に形成された一対の導体層と、前記誘
電体基板内にて前記一対の導体層間を電気的に接続し且
つ線路方向に遮断波長の１／２以下の間隔をもって二列
に配列されたバイアホール導体群と、前記導体層と平行
に前記バイアホール導体と電気的に接続された側壁導体
層とからなり、ＴＥ１０を主モードとして信号を伝播す
る誘電体導波管線路を具備し、該誘電体導波管線路の前
記導体層に放射用スロットを形成してなることを特徴と
する誘電体導波管スロットアンテナ。 - 【請求項２】前記誘電体導波管線路を、前記バイアホー
ル導体で区分して隣接して配列することによって、アレ
ー化したことを特徴とする請求項１記載の誘電体導波管
スロットアンテナ。 - 【請求項３】前記アンテナへの給電を前記誘電体導波管
線路内に給電用バイアホール導体を挿入したモノポール
アンテナによって構成されている請求項２記載の誘電体
導波管スロットアンテナ 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34635796A JP3464107B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 誘電体導波管スロットアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34635796A JP3464107B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 誘電体導波管スロットアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10190349A JPH10190349A (ja) | 1998-07-21 |
| JP3464107B2 true JP3464107B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=18382870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34635796A Expired - Lifetime JP3464107B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 誘電体導波管スロットアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3464107B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9912068B2 (en) | 2014-02-04 | 2018-03-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenna apparatus and radar apparatus |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002026611A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-01-25 | Nec Corp | フィルタ |
| JP3941349B2 (ja) * | 2000-07-14 | 2007-07-04 | 三菱電機株式会社 | ビーム走査アンテナ |
| CN100384015C (zh) * | 2005-05-30 | 2008-04-23 | 东南大学 | 平衡馈电式宽带基片集成波导缝隙阵列天线单元 |
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- 1996-12-25 JP JP34635796A patent/JP3464107B2/ja not_active Expired - Lifetime
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