JP3731270B2 - 電子線照射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、被照射物に電子線を照射する電子線照射装置に関し、特に電子線電流の停止の際の高電圧発生回路の出力電圧の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子線照射装置は、周知のように、フィラメントで発生した熱電子を高電圧が印加された加速器により加速して電子線として出力するようにされている。ところで、電子線照射装置は、電子線照射の必要な製品と不必要な製品が混在して流れる生産ラインに設置される場合がある。この場合、電子線照射装置は電子線の照射の必要な製品の場合には電子線を発生し、不必要な製品の場合には電子線の発生を停止する必要がある。
【０００３】
このように電子線の発生を生産ラインの流れに対応して急停止すると、電子線による電流は加速器に印加する高電圧回路の負荷電流であるので、高電圧回路の出力電圧は当然に上昇する。従来、この電圧の上昇は自動制御回路の動作により補正するようにされている。
【０００４】
図３はこのような自動制御回路が設けられた電子線照射装置の構成の一例を示す回路図で、１は電源、２は電圧調整回路、３は昇圧整流回路等からなる高電圧発生回路、４は加速器、５は偏差検出回路、６は高電圧発生回路３の出力電圧の目標値を設定する設定器、７は比例、積分、微分演算を行ういわゆるＰＩＤ制御回路、８は電流検出器である。
【０００５】
例えば商用電源１の電圧を電圧調整回路２で電圧調整して高電圧発生回路３に送り、ここで直流高電圧にされて加速器４に印加する。高電圧発生回路３の出力部に電流検出器８が設置され、高電圧発生回路３の出力電流により出力電圧を検出し、偏差検出回路５で設定器６で設定された目標値との偏差を求め、その偏差をＰＩＤ制御回路７で演算処理して電圧調整回路２から出力する電圧を調整するようにされていて、このＰＩＤ制御により高電圧発生回路３の出力電圧の上昇を補正するようにされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子線照射装置の高電圧発生回路３の出力電圧は、電子線照射装置のタイプによっても異なるが数百ＫＶ〜数千ＫＶと高く、そのため高電圧発生回路３の絶縁破壊の可能性が高いので一般に高電圧発生回路３は回路インピーダンスを高くして形成されている。したがって、負荷電流１００％のとき（電子線電流発生時）と０％のとき（電子線電流停止時）の高電圧発生回路３の入力電圧差は大きい。すなわち電圧調整回路２で行う電圧調整の制御範囲が広い。
【０００７】
この広い制御範囲の制御をＰＩＤ制御回路７で行うには、通常の電子線照射装置の加速電圧の制御に適している制御定数では、制御信号がその広い範囲分変化するには数秒以上必要であり、この数秒以内に電子線の停止を行うと、制御応答が追従できず、高電圧発生回路３の出力電圧が跳上って高くなり過ぎる。そのため、電子線を急停止することができず、電子線照射の必要な製品と不必要な製品のライン間隔を大きくする必要があり、その分ラインに流れる生産効率が低いという問題がある。また、出力電圧の跳上りに対して耐電圧性能を高めると装置が大型化し、更にはコスト高となるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたもので、装置の大型化を図ることなく電子線の急速停止を可能にし、生産ラインによる製品の生産効率を高めることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、高電圧発生回路と、前記高電圧発生回路の出力電圧が印加される加速器と、前記高電圧発生回路の出力電圧の第１の目標値および前記第１の目標値よりも小さい第２の目標値を設定する設定器と、前記設定器の出力を第１および第２の目標値に切り換える第１の切換スイッチと、前記高電圧発生回路の出力電圧を検出し前記第１の切換スイッチを介して入力される目標値との偏差を求める偏差検出回と、前記偏差検出回路の出力を演算する制御回路と、前記制御回路の出力の制御信号と前記制御回路の出力を分圧した出力の制御信号とを切り換える第２の切換スイッチとを備え、前記第２の切換スイッチを介して入力される制御信号により前記高電圧発生回路の出力電圧を制御してなる電子線照射装置であって、電子線電流の停止に先だって前記第１の切換スイッチを第２の目標値へ、また前記第２の切換スイッチを前記制御回路の出力を分圧した出力の制御信号へ切り換えることにより前記高電圧発生回路の出力電圧を降下してなることを特徴とする電子線照射装置とすることにより達成される。
【００１０】
本発明の特徴によれば、電子線電流の停止時には、切換スイッチの操作により、制御回路の応答速度に関係なく高電圧発生回路の出力電圧が制御されるので、高電圧発生回路の出力電圧は高速に降下される。そして高電圧発生回路の出力電圧の降下後、電子線電流の停止を行うことにより、電子線電流の停止による高電圧発生回路の出力電圧の跳上り電圧は低くされる（すなわち、この出力電圧の跳上り電圧にほぼ見合う分、高電圧発生回路の出力電圧を低くされている。）。したがって、高電圧発生回路の耐電圧性能を高めることなく、電子線電流の急速停止が可能になる。
【００１１】
そして、出力電圧の跳上り電圧が戻り高電圧発生回路の出力電圧が制御回路の動作によりこの低い電圧にされた後、第１の切換スイッチを第１の目標値へ、また第２の切換スイッチを制御回路の出力の制御信号へ切り換え、高電圧発生回路の出力電圧をもとの高電圧に復帰させ、電子線電流の発生に対して待機させる。この復帰の場合も、降下時と同様に制御回路の応答速度に関係なく高電圧発生回路の出力電圧が制御されるので、高電圧への復帰速度は速い。
【００１２】
したがって、電子線照射の必要な製品と不必要な製品のライン間隔を小さくする、あるいは生産ラインの速度を上げることができ、その分ラインに流れる生産効率が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る電子線照射装置の構成を示すブロック回路図、図２は、図１の電子線照射装置の動作を示す波形図である。なお、図３に示した従来の電子線照射装置の回路と同一部分には同一の符号を付している。
【００１４】
図１において、１０は高電圧発生回路３の出力電圧の目標値を設定する設定器６の出力電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧して更に設定器６の目標値（第１の目標値）よりも小さい高電圧発生回路３の出力電圧の目標値（第２の目標値）を形成し、第１および第２の目標値を出力するようにされた設定器、１１は設定器１０の出力を第１および第２の目標値に切り換える第１の切換アナログスイッチ、１２は制御回路７の出力の制御信号と制御回路７の出力を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した出力の制御信号とを切り換える第２の切換アナログスイッチ、１３は第１の切換アナログスイッチ１１および第２の切換アナログスイッチ１２に切り換え信号を出力する操作回路である。
【００１５】
この実施の形態では、電子線電流を停止した場合、高電圧発生回路３の出力電圧は１．５倍の電圧に跳ね上がることから、第２の目標値は第１の目標値の２分の１に、また、制御回路７の出力を分圧した制御信号は制御回路７の出力を２分の１に分圧されている。
【００１６】
このように構成された電子線照射装置の動作について図２を参照して説明する。なお図２において、（ａ）は第１の切換アナログスイッチ１１の動作、（ｂ）は第２の切換アナログスイッチ１２の動作、（ｃ）は高電圧発生回路３の出力電圧（加速電圧）、（ｄ）は電子線電流、（ｅ）時間軸をそれぞれ示している。
【００１７】
電子線電流の発生時は、第１の切換アナログスイッチ１１は設定器１０の第１の目標値を出力するイ側の接点に接続され、第２の切換アナログスイッチ１２は制御回路７の出力の制御信号を出力するイ側の接点に接続される。これにより高電圧発生回路３の出力電圧は、制御回路７の動作により第１の目標値の所定の高電圧に維持されている。
【００１８】
この状態で、例えば生産ライン上の電子線照射の必要な製品の照射が終わり、電子線照射の不必要な製品が電子線照射装置の照射位置に近づくと、これを検出して操作回路１３が駆動し、第１の切換アナログスイッチ１１は設定器１０の第２の目標値を出力するロ側の接点（図２（ａ））に、第２の切換アナログスイッチ１２は制御回路７の出力を分圧した制御信号を出力するロ側の接点（図２（ｂ））に切り換える（図２（ｅ）の時間軸Ｔ１時点）。
【００１９】
この切り換えにより、電圧調整回路２に入力される制御信号は下げられ、高電圧発生回路３の出力電圧は高電圧発生回路３の動作時定数にしたがって降下する（図２（ｃ）のＴ１、Ｔ２期間、ほぼ１００ｍＳ）。この降下により電子線電流量は低下するが電子線電流停止可能期間であり問題は生じない。高電圧発生回路３の出力電圧が降下後Ｔ２時点で電子線電流を停止する。電子線電流が急にゼロに変化すると制御回路７の動作がこの急変に追従できないので、高電圧発生回路３の出力電圧は跳上がるが、高電圧発生回路３の出力電圧が降下された低い電圧からの跳上りであるため、その最大電圧はもとの高電圧のよりも僅かに高くなる程度に押えられる。
【００２０】
高電圧発生回路３の出力電圧は、制御回路７の動作により跳上がりの高い電圧から所定の低い電圧に降下される（図２（ｅ）のＴ３時点、Ｔ２、Ｔ３期間ほぼ５００ｍＳ）。この降下後、第１の切換アナログスイッチ１１は設定器１０の第１の目標値を出力するイ側の接点に、第２の切換アナログスイッチ１２は制御回路７の出力の制御信号を出力するイ側の接点に切り換えられる。この切り換えにより高電圧発生回路３の出力電圧は高電圧発生回路３の動作時定数にしたがって上昇しもとの高電圧に復帰する（図２（ｅ）のＴ４時点、Ｔ３、Ｔ４期間ほぼ１００ｍＳ）。
【００２１】
なお、上記実施の形態では、ＰＩＤ制御装置を用いているが、特段にＰＩＤ制御に限られるものではなく、他の演算手段を用いた制御装置であっても良い。また切換スイッチはアナログスイッチに限られるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、高電圧発生回路の耐電圧性能を高めることなく、電子線電流の高速のオンオフ制御が可能になり、装置のコンパクト化を維持したままで、電子線照射の必要な製品と不必要な製品のライン間隔を小さく、あるいは高速にすることができ、ラインに流れる製品の生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子線照射装置の構成を示すブロック回路図である。
【図２】図１に示す電子線照射装置の動作を示す波形図である。
【図３】従来の電子線照射装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
２ 電圧調整回路
３ 高電圧発生回路
４ 加速器
５ 偏差検出回路
７ ＰＩＤ制御回路
１０ 第１および第２の目標値設定器
１１、１２ 切換アナログスイッチ
１３ 切換スイッチ操作回路
【発明が属する技術分野】
本発明は、被照射物に電子線を照射する電子線照射装置に関し、特に電子線電流の停止の際の高電圧発生回路の出力電圧の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子線照射装置は、周知のように、フィラメントで発生した熱電子を高電圧が印加された加速器により加速して電子線として出力するようにされている。ところで、電子線照射装置は、電子線照射の必要な製品と不必要な製品が混在して流れる生産ラインに設置される場合がある。この場合、電子線照射装置は電子線の照射の必要な製品の場合には電子線を発生し、不必要な製品の場合には電子線の発生を停止する必要がある。
【０００３】
このように電子線の発生を生産ラインの流れに対応して急停止すると、電子線による電流は加速器に印加する高電圧回路の負荷電流であるので、高電圧回路の出力電圧は当然に上昇する。従来、この電圧の上昇は自動制御回路の動作により補正するようにされている。
【０００４】
図３はこのような自動制御回路が設けられた電子線照射装置の構成の一例を示す回路図で、１は電源、２は電圧調整回路、３は昇圧整流回路等からなる高電圧発生回路、４は加速器、５は偏差検出回路、６は高電圧発生回路３の出力電圧の目標値を設定する設定器、７は比例、積分、微分演算を行ういわゆるＰＩＤ制御回路、８は電流検出器である。
【０００５】
例えば商用電源１の電圧を電圧調整回路２で電圧調整して高電圧発生回路３に送り、ここで直流高電圧にされて加速器４に印加する。高電圧発生回路３の出力部に電流検出器８が設置され、高電圧発生回路３の出力電流により出力電圧を検出し、偏差検出回路５で設定器６で設定された目標値との偏差を求め、その偏差をＰＩＤ制御回路７で演算処理して電圧調整回路２から出力する電圧を調整するようにされていて、このＰＩＤ制御により高電圧発生回路３の出力電圧の上昇を補正するようにされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子線照射装置の高電圧発生回路３の出力電圧は、電子線照射装置のタイプによっても異なるが数百ＫＶ〜数千ＫＶと高く、そのため高電圧発生回路３の絶縁破壊の可能性が高いので一般に高電圧発生回路３は回路インピーダンスを高くして形成されている。したがって、負荷電流１００％のとき（電子線電流発生時）と０％のとき（電子線電流停止時）の高電圧発生回路３の入力電圧差は大きい。すなわち電圧調整回路２で行う電圧調整の制御範囲が広い。
【０００７】
この広い制御範囲の制御をＰＩＤ制御回路７で行うには、通常の電子線照射装置の加速電圧の制御に適している制御定数では、制御信号がその広い範囲分変化するには数秒以上必要であり、この数秒以内に電子線の停止を行うと、制御応答が追従できず、高電圧発生回路３の出力電圧が跳上って高くなり過ぎる。そのため、電子線を急停止することができず、電子線照射の必要な製品と不必要な製品のライン間隔を大きくする必要があり、その分ラインに流れる生産効率が低いという問題がある。また、出力電圧の跳上りに対して耐電圧性能を高めると装置が大型化し、更にはコスト高となるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたもので、装置の大型化を図ることなく電子線の急速停止を可能にし、生産ラインによる製品の生産効率を高めることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、高電圧発生回路と、前記高電圧発生回路の出力電圧が印加される加速器と、前記高電圧発生回路の出力電圧の第１の目標値および前記第１の目標値よりも小さい第２の目標値を設定する設定器と、前記設定器の出力を第１および第２の目標値に切り換える第１の切換スイッチと、前記高電圧発生回路の出力電圧を検出し前記第１の切換スイッチを介して入力される目標値との偏差を求める偏差検出回と、前記偏差検出回路の出力を演算する制御回路と、前記制御回路の出力の制御信号と前記制御回路の出力を分圧した出力の制御信号とを切り換える第２の切換スイッチとを備え、前記第２の切換スイッチを介して入力される制御信号により前記高電圧発生回路の出力電圧を制御してなる電子線照射装置であって、電子線電流の停止に先だって前記第１の切換スイッチを第２の目標値へ、また前記第２の切換スイッチを前記制御回路の出力を分圧した出力の制御信号へ切り換えることにより前記高電圧発生回路の出力電圧を降下してなることを特徴とする電子線照射装置とすることにより達成される。
【００１０】
本発明の特徴によれば、電子線電流の停止時には、切換スイッチの操作により、制御回路の応答速度に関係なく高電圧発生回路の出力電圧が制御されるので、高電圧発生回路の出力電圧は高速に降下される。そして高電圧発生回路の出力電圧の降下後、電子線電流の停止を行うことにより、電子線電流の停止による高電圧発生回路の出力電圧の跳上り電圧は低くされる（すなわち、この出力電圧の跳上り電圧にほぼ見合う分、高電圧発生回路の出力電圧を低くされている。）。したがって、高電圧発生回路の耐電圧性能を高めることなく、電子線電流の急速停止が可能になる。
【００１１】
そして、出力電圧の跳上り電圧が戻り高電圧発生回路の出力電圧が制御回路の動作によりこの低い電圧にされた後、第１の切換スイッチを第１の目標値へ、また第２の切換スイッチを制御回路の出力の制御信号へ切り換え、高電圧発生回路の出力電圧をもとの高電圧に復帰させ、電子線電流の発生に対して待機させる。この復帰の場合も、降下時と同様に制御回路の応答速度に関係なく高電圧発生回路の出力電圧が制御されるので、高電圧への復帰速度は速い。
【００１２】
したがって、電子線照射の必要な製品と不必要な製品のライン間隔を小さくする、あるいは生産ラインの速度を上げることができ、その分ラインに流れる生産効率が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る電子線照射装置の構成を示すブロック回路図、図２は、図１の電子線照射装置の動作を示す波形図である。なお、図３に示した従来の電子線照射装置の回路と同一部分には同一の符号を付している。
【００１４】
図１において、１０は高電圧発生回路３の出力電圧の目標値を設定する設定器６の出力電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧して更に設定器６の目標値（第１の目標値）よりも小さい高電圧発生回路３の出力電圧の目標値（第２の目標値）を形成し、第１および第２の目標値を出力するようにされた設定器、１１は設定器１０の出力を第１および第２の目標値に切り換える第１の切換アナログスイッチ、１２は制御回路７の出力の制御信号と制御回路７の出力を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した出力の制御信号とを切り換える第２の切換アナログスイッチ、１３は第１の切換アナログスイッチ１１および第２の切換アナログスイッチ１２に切り換え信号を出力する操作回路である。
【００１５】
この実施の形態では、電子線電流を停止した場合、高電圧発生回路３の出力電圧は１．５倍の電圧に跳ね上がることから、第２の目標値は第１の目標値の２分の１に、また、制御回路７の出力を分圧した制御信号は制御回路７の出力を２分の１に分圧されている。
【００１６】
このように構成された電子線照射装置の動作について図２を参照して説明する。なお図２において、（ａ）は第１の切換アナログスイッチ１１の動作、（ｂ）は第２の切換アナログスイッチ１２の動作、（ｃ）は高電圧発生回路３の出力電圧（加速電圧）、（ｄ）は電子線電流、（ｅ）時間軸をそれぞれ示している。
【００１７】
電子線電流の発生時は、第１の切換アナログスイッチ１１は設定器１０の第１の目標値を出力するイ側の接点に接続され、第２の切換アナログスイッチ１２は制御回路７の出力の制御信号を出力するイ側の接点に接続される。これにより高電圧発生回路３の出力電圧は、制御回路７の動作により第１の目標値の所定の高電圧に維持されている。
【００１８】
この状態で、例えば生産ライン上の電子線照射の必要な製品の照射が終わり、電子線照射の不必要な製品が電子線照射装置の照射位置に近づくと、これを検出して操作回路１３が駆動し、第１の切換アナログスイッチ１１は設定器１０の第２の目標値を出力するロ側の接点（図２（ａ））に、第２の切換アナログスイッチ１２は制御回路７の出力を分圧した制御信号を出力するロ側の接点（図２（ｂ））に切り換える（図２（ｅ）の時間軸Ｔ１時点）。
【００１９】
この切り換えにより、電圧調整回路２に入力される制御信号は下げられ、高電圧発生回路３の出力電圧は高電圧発生回路３の動作時定数にしたがって降下する（図２（ｃ）のＴ１、Ｔ２期間、ほぼ１００ｍＳ）。この降下により電子線電流量は低下するが電子線電流停止可能期間であり問題は生じない。高電圧発生回路３の出力電圧が降下後Ｔ２時点で電子線電流を停止する。電子線電流が急にゼロに変化すると制御回路７の動作がこの急変に追従できないので、高電圧発生回路３の出力電圧は跳上がるが、高電圧発生回路３の出力電圧が降下された低い電圧からの跳上りであるため、その最大電圧はもとの高電圧のよりも僅かに高くなる程度に押えられる。
【００２０】
高電圧発生回路３の出力電圧は、制御回路７の動作により跳上がりの高い電圧から所定の低い電圧に降下される（図２（ｅ）のＴ３時点、Ｔ２、Ｔ３期間ほぼ５００ｍＳ）。この降下後、第１の切換アナログスイッチ１１は設定器１０の第１の目標値を出力するイ側の接点に、第２の切換アナログスイッチ１２は制御回路７の出力の制御信号を出力するイ側の接点に切り換えられる。この切り換えにより高電圧発生回路３の出力電圧は高電圧発生回路３の動作時定数にしたがって上昇しもとの高電圧に復帰する（図２（ｅ）のＴ４時点、Ｔ３、Ｔ４期間ほぼ１００ｍＳ）。
【００２１】
なお、上記実施の形態では、ＰＩＤ制御装置を用いているが、特段にＰＩＤ制御に限られるものではなく、他の演算手段を用いた制御装置であっても良い。また切換スイッチはアナログスイッチに限られるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、高電圧発生回路の耐電圧性能を高めることなく、電子線電流の高速のオンオフ制御が可能になり、装置のコンパクト化を維持したままで、電子線照射の必要な製品と不必要な製品のライン間隔を小さく、あるいは高速にすることができ、ラインに流れる製品の生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子線照射装置の構成を示すブロック回路図である。
【図２】図１に示す電子線照射装置の動作を示す波形図である。
【図３】従来の電子線照射装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
２ 電圧調整回路
３ 高電圧発生回路
４ 加速器
５ 偏差検出回路
７ ＰＩＤ制御回路
１０ 第１および第２の目標値設定器
１１、１２ 切換アナログスイッチ
１３ 切換スイッチ操作回路
Claims (1)
- 高電圧発生回路と、前記高電圧発生回路の出力電圧が印加される加速器と、前記高電圧発生回路の出力電圧の第１の目標値および前記第１の目標値よりも小さい第２の目標値を設定する設定器と、前記設定器の出力を第１および第２の目標値に切り換える第１の切換スイッチと、前記高電圧発生回路の出力電圧を検出し前記第１の切換スイッチを介して入力される目標値との偏差を求める偏差検出回と、前記偏差検出回路の出力を演算する制御回路と、前記制御回路の出力の制御信号と前記制御回路の出力を分圧した出力の制御信号とを切り換える第２の切換スイッチとを備え、前記第２の切換スイッチを介して入力される制御信号により前記高電圧発生回路の出力電圧を制御してなる電子線照射装置であって、電子線電流の停止に先だって前記第１の切換スイッチを第２の目標値へ、また前記第２の切換スイッチを前記制御回路の出力を分圧した出力の制御信号へ切り換えることにより前記高電圧発生回路の出力電圧を降下してなることを特徴とする電子線照射装置。
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|---|---|---|---|
| JP35386096A JP3731270B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 電子線照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP35386096A JP3731270B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 電子線照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10160900A JPH10160900A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3731270B2 true JP3731270B2 (ja) | 2006-01-05 |
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ID=18433720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP35386096A Expired - Fee Related JP3731270B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 電子線照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3731270B2 (ja) |
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1996
- 1996-11-27 JP JP35386096A patent/JP3731270B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10160900A (ja) | 1998-06-19 |
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