JP3884598B2 - 耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブルに関し、特に、高温での熱機械特性、熱老化性および誘電特性に優れた耐熱性電気絶縁組成物とこれを被覆した耐熱性電線ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
分子間を網状化させた架橋化ポリエチレンは、その優れた絶縁特性により電線ケーブルの絶縁材としては不可欠の材料であり、一般にこの用途には、密度が０．９２０ｇ／ｃｍ3 前後のポリエチレンが使用されている。
【０００３】
このクラスの密度の場合、その熱変形温度は１００℃前後にあり、従って、これを被覆した電線ケーブルの使用温度は、１００℃よりも低い温度に設定されるが、通電の大容量化あるいは配線の高密度化等の趨勢に伴って、より高い使用温度の電線ケーブルが望まれている。
【０００４】
このため、発明者は融点の高い直鎖状ポリエチレンに注目し、そのケーブル絶縁材への適用を試みた。この試みの中で、直鎖状ポリエチレンの架橋化物は、１２０℃クラスの使用温度特性を有しており、従って、高温での熱機械特性の観点から見たとき、電線ケーブルの絶縁材としては最適の材料であることを確認した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、直鎖状ポリエチレンを使用した絶縁材によると、高温下での熱老化特性が充分でなく、また、これに対処するために酸化防止剤の量を多くするときには、誘電特性、特に誘電正接が高くなるという問題を有している。
【０００６】
従って、本発明の目的は、優れた耐熱老化特性と優れた誘電特性を同時に備え、直鎖状ポリエチレン特有の１２０℃クラスの高い熱機械特性を備えた耐熱性電気絶縁組成物とこれを被覆した耐熱性電線ケーブルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、ポリエチレンと有機過酸化物の混合物より成る電気絶縁組成物において、前記混合物は、密度０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ３の直鎖状ポリエチレンをポリエチレン成分として含み、前記ポリエチレン成分１００重量部に対して０．０５〜３重量部のジアルキルジサルファイドと０．０５〜３重量部の４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）とを同量含むことを特徴とする耐熱性電気絶縁組成物を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、導体上に架橋化ポリエチレンの絶縁体を被覆した電線ケーブルにおいて、前記絶縁体は、密度０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ３の直鎖状ポリエチレンをポリエチレン成分として含み、前記ポリエチレン成分１００重量部に対して０．０５〜３重量部のジアルキルジサルファイドと０．０５〜３重量部の４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）とを同量含むことを特徴とする耐熱性電線ケーブルを提供するものである。
【０００９】
上記の直鎖状ポリエチレンとは、チーグラー触媒等を使用して、プロピレン、ブテン−１、ヘキシン−１、オクテン−１等のαオレフィンとエチレンをイオン共重合させることによって得られるポリマーである。
本発明において、このポリマーの密度を、特に、０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ3 の範囲に限定する理由は、０．９２５ｇ／ｃｍ3 未満では、１２０℃での加熱変形率が大きくなるとともに、絶縁破壊強度に充分なものが得られなくなり、一方、０．９４０ｇ／ｃｍ3 を超えると、成型が困難になることによる。
【００１０】
本発明において使用されるジアルキルジサルファイドとは、非鹸化性の長鎖脂肪族ジサルファイドであり、式Ｒ−Ｓ−Ｓ−Ｒ（Ｒ：アルキル基）によって表すことができる。具体的には、ジヘキサデシルジサルファイド、ジヘプタデシルジサルファイド、ジオクタデシルジサルファイド、ジノナデシルジサルファイド、ジエイコシルジサルファイド、ジヘンエイコシルジサルファイド、ジデコシルジサルファイド、ジトリコシルジサルファイド、ジテトラコシルジサルファイド、あるいはジトリコンテイルジトリコンテイル等が挙げられる。
【００１１】
ジアルキルジサルファイドの配合量を直鎖状ポリエチレン１００重量部に対して０．０５〜３重量部に限定する理由は、０．０５重量部未満では、耐熱老化特性に充分なものが得られないためであり、逆に、３重量部を超えると、誘電正接が上昇して電気特性に悪影響を及ぼすようになるためである。
【００１２】
４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）の配合量も同様の意味からジアルキルジサルファイドと同じ量に設定され、これらラジカル分解型の酸化防止剤と過酸化物分解型の酸化防止剤を併用するところに本発明の特徴があり、これによって、誘電正接を上昇させることなく、直鎖状ポリエチレンの耐熱老化特性を相乗的に向上させるものである。
【００１３】
本発明の耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブルにおけるポリエチレン成分として、直鎖状ポリエチレンとラジカル重合ポリエチレンの混合体を使用することは可能であり、このようにするときには、成型歪みを小さくする等の成型上の利益が得られるので実際的である。
【００１４】
その混合比率は、直鎖状ポリエチレン４０〜９０重量部に対して、ラジカル重合ポリエチレンを６０〜１０重量部に設定することが好ましく、また、ラジカル重合ポリエチレンの密度としては、０．９１５〜０．９３３ｇ／ｃｍ3 の範囲にあることが好ましい。
【００１５】
有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、あるいは２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等が使用され、また、滑剤、着色剤等の添加剤が必要に応じて加えられる。
なお、本発明による電線ケーブルは、リード線等の小容量の電線から大容量の電力ケーブルまで広い用途に適用可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブルの実施の形態を説明する。表１に示される配合組成の実施例および比較例ごとに、１２０℃の熱ロールによる混練りを行うことによってコンパウンドシートを作製した。次に、このシートをペレタイザーにかけてペレット化したものを押出機に供給して導体上に絶縁体を被覆した後、これを窒素ガスを媒体とした乾式架橋管に導入することにより絶縁体を架橋し、それぞれ所定の架橋化ポリエチレン絶縁ケーブルを製造した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
図１は、以上により製造されたケーブルの断面構造を示し、１は断面積が１００ｍｍ2 の軟銅撚線の導体、２は厚さ０．７ｍｍの内部半導電層、３は厚さ４．６ｍｍの架橋化ポリエチレン絶縁体、４は厚さ０．７ｍｍの外部半導電層を示す。
エチレン系重合体をベースポリマーとした半導電層２、４と架橋化ポリエチレン絶縁体３は、同時に押し出され、加熱架橋によって一体化させられている。
【００１９】
表１の評価欄の特性は、以下の観察および測定の結果を示したものである。
【押出外観】
肉眼による外観の観察結果であり、外観が良好なものを「良」、良くないものを「不良」として表示した。
【００２０】
【誘電正接】
シェーリングブリッジを使用し、架橋化ポリエチレン絶縁体３に加わる電界を１０ｋＶ／ｍｍに設定して誘電正接を測定した結果を示したもので、測定値が０．０５％以下のものを「○（良）」、０．０５％を上廻るものを「×（不良）」とした。
【００２１】
【耐熱老化特性】
ＪＩＳギアーオーブンでサンプルを１５０℃×７時間加熱する前後の引張強さと伸び特性の変化度合を評価したもので、加熱前に対して加熱後の特性が７５％以上を維持しているものを「合格」、７５％未満のものを「不合格」とした。
【００２２】
【加熱変形率】
ＪＩＳＣ３００５に準拠し、１２０℃におけるケーブルの変形率が１０％以下のものを「良」、１０％を上廻るものを「不良」とした。
【００２３】
【絶縁破壊強度】
９０℃の温度下に各ケーブル試料に対して１７０ｋＶ×１０分間の印加を行った後、５ｋｖ／分の速度で昇圧したときの絶縁破壊電圧を示す。
【００２４】
表１によれば、ジアルキルジサルファイドと４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）の量が本発明の下限を外れる比較例１と上限を外れる比較例２の場合には、前者が耐熱老化特性、後者が誘電正接においてそれぞれ劣るとともに、さらに、後者の場合には、絶縁破壊強度において充分な結果が得られていない。
【００２５】
また、これらの配合条件に加えて、直鎖状ポリエチレンの密度が本発明の下限を外れる比較例３と上限を外れる比較例４の場合には、それぞれ耐熱老化特性と誘電正接に劣り、絶縁破壊強度においても充分な特性を示しておらず、さらに、ジアルキルジサルファイドだけを混入した比較例５の場合には、耐熱老化特性において良好な結果が得られていない。
【００２６】
一方、これに対し、直鎖状ポリエチレン１００重量部にジアルキルジサルファイドを０．０５〜３重量部混入し、さらに、４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）を０．０５〜３重量部混入した実施例１〜７の場合には、押出外観、誘電正接、加熱変形率、耐熱老化特性および絶縁破壊強度のいずれの特性においても良好な結果を示しており、本発明の効果が明確に現れている。
【００２７】
以上説明したように、本発明による耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブルによれば、密度が０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ３の直鎖状ポリエチレン１００重量部に対して、ジアルキルジサルファイドと４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）をそれぞれ０．０５〜３重量部ずつ同量混入することにより、優れた誘電特性と耐熱老化特性を兼備し、直鎖状ポリエチレン特有の１２０℃クラスの高い熱機械特性を備えた耐熱性電気絶縁組成物とこれを使用した耐熱性電線ケーブルを提供するものであり、その有用性は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す説明図。
【符号の説明】
１ 導体
２ 内部半導電層
３ 架橋化ポリエチレン絶縁体
４ 外部半導電層
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブルに関し、特に、高温での熱機械特性、熱老化性および誘電特性に優れた耐熱性電気絶縁組成物とこれを被覆した耐熱性電線ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
分子間を網状化させた架橋化ポリエチレンは、その優れた絶縁特性により電線ケーブルの絶縁材としては不可欠の材料であり、一般にこの用途には、密度が０．９２０ｇ／ｃｍ3 前後のポリエチレンが使用されている。
【０００３】
このクラスの密度の場合、その熱変形温度は１００℃前後にあり、従って、これを被覆した電線ケーブルの使用温度は、１００℃よりも低い温度に設定されるが、通電の大容量化あるいは配線の高密度化等の趨勢に伴って、より高い使用温度の電線ケーブルが望まれている。
【０００４】
このため、発明者は融点の高い直鎖状ポリエチレンに注目し、そのケーブル絶縁材への適用を試みた。この試みの中で、直鎖状ポリエチレンの架橋化物は、１２０℃クラスの使用温度特性を有しており、従って、高温での熱機械特性の観点から見たとき、電線ケーブルの絶縁材としては最適の材料であることを確認した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、直鎖状ポリエチレンを使用した絶縁材によると、高温下での熱老化特性が充分でなく、また、これに対処するために酸化防止剤の量を多くするときには、誘電特性、特に誘電正接が高くなるという問題を有している。
【０００６】
従って、本発明の目的は、優れた耐熱老化特性と優れた誘電特性を同時に備え、直鎖状ポリエチレン特有の１２０℃クラスの高い熱機械特性を備えた耐熱性電気絶縁組成物とこれを被覆した耐熱性電線ケーブルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、ポリエチレンと有機過酸化物の混合物より成る電気絶縁組成物において、前記混合物は、密度０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ３の直鎖状ポリエチレンをポリエチレン成分として含み、前記ポリエチレン成分１００重量部に対して０．０５〜３重量部のジアルキルジサルファイドと０．０５〜３重量部の４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）とを同量含むことを特徴とする耐熱性電気絶縁組成物を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、導体上に架橋化ポリエチレンの絶縁体を被覆した電線ケーブルにおいて、前記絶縁体は、密度０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ３の直鎖状ポリエチレンをポリエチレン成分として含み、前記ポリエチレン成分１００重量部に対して０．０５〜３重量部のジアルキルジサルファイドと０．０５〜３重量部の４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）とを同量含むことを特徴とする耐熱性電線ケーブルを提供するものである。
【０００９】
上記の直鎖状ポリエチレンとは、チーグラー触媒等を使用して、プロピレン、ブテン−１、ヘキシン−１、オクテン−１等のαオレフィンとエチレンをイオン共重合させることによって得られるポリマーである。
本発明において、このポリマーの密度を、特に、０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ3 の範囲に限定する理由は、０．９２５ｇ／ｃｍ3 未満では、１２０℃での加熱変形率が大きくなるとともに、絶縁破壊強度に充分なものが得られなくなり、一方、０．９４０ｇ／ｃｍ3 を超えると、成型が困難になることによる。
【００１０】
本発明において使用されるジアルキルジサルファイドとは、非鹸化性の長鎖脂肪族ジサルファイドであり、式Ｒ−Ｓ−Ｓ−Ｒ（Ｒ：アルキル基）によって表すことができる。具体的には、ジヘキサデシルジサルファイド、ジヘプタデシルジサルファイド、ジオクタデシルジサルファイド、ジノナデシルジサルファイド、ジエイコシルジサルファイド、ジヘンエイコシルジサルファイド、ジデコシルジサルファイド、ジトリコシルジサルファイド、ジテトラコシルジサルファイド、あるいはジトリコンテイルジトリコンテイル等が挙げられる。
【００１１】
ジアルキルジサルファイドの配合量を直鎖状ポリエチレン１００重量部に対して０．０５〜３重量部に限定する理由は、０．０５重量部未満では、耐熱老化特性に充分なものが得られないためであり、逆に、３重量部を超えると、誘電正接が上昇して電気特性に悪影響を及ぼすようになるためである。
【００１２】
４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）の配合量も同様の意味からジアルキルジサルファイドと同じ量に設定され、これらラジカル分解型の酸化防止剤と過酸化物分解型の酸化防止剤を併用するところに本発明の特徴があり、これによって、誘電正接を上昇させることなく、直鎖状ポリエチレンの耐熱老化特性を相乗的に向上させるものである。
【００１３】
本発明の耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブルにおけるポリエチレン成分として、直鎖状ポリエチレンとラジカル重合ポリエチレンの混合体を使用することは可能であり、このようにするときには、成型歪みを小さくする等の成型上の利益が得られるので実際的である。
【００１４】
その混合比率は、直鎖状ポリエチレン４０〜９０重量部に対して、ラジカル重合ポリエチレンを６０〜１０重量部に設定することが好ましく、また、ラジカル重合ポリエチレンの密度としては、０．９１５〜０．９３３ｇ／ｃｍ3 の範囲にあることが好ましい。
【００１５】
有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、あるいは２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等が使用され、また、滑剤、着色剤等の添加剤が必要に応じて加えられる。
なお、本発明による電線ケーブルは、リード線等の小容量の電線から大容量の電力ケーブルまで広い用途に適用可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブルの実施の形態を説明する。表１に示される配合組成の実施例および比較例ごとに、１２０℃の熱ロールによる混練りを行うことによってコンパウンドシートを作製した。次に、このシートをペレタイザーにかけてペレット化したものを押出機に供給して導体上に絶縁体を被覆した後、これを窒素ガスを媒体とした乾式架橋管に導入することにより絶縁体を架橋し、それぞれ所定の架橋化ポリエチレン絶縁ケーブルを製造した。
【００１７】
【表１】
図１は、以上により製造されたケーブルの断面構造を示し、１は断面積が１００ｍｍ2 の軟銅撚線の導体、２は厚さ０．７ｍｍの内部半導電層、３は厚さ４．６ｍｍの架橋化ポリエチレン絶縁体、４は厚さ０．７ｍｍの外部半導電層を示す。
エチレン系重合体をベースポリマーとした半導電層２、４と架橋化ポリエチレン絶縁体３は、同時に押し出され、加熱架橋によって一体化させられている。
【００１９】
表１の評価欄の特性は、以下の観察および測定の結果を示したものである。
【押出外観】
肉眼による外観の観察結果であり、外観が良好なものを「良」、良くないものを「不良」として表示した。
【００２０】
【誘電正接】
シェーリングブリッジを使用し、架橋化ポリエチレン絶縁体３に加わる電界を１０ｋＶ／ｍｍに設定して誘電正接を測定した結果を示したもので、測定値が０．０５％以下のものを「○（良）」、０．０５％を上廻るものを「×（不良）」とした。
【００２１】
【耐熱老化特性】
ＪＩＳギアーオーブンでサンプルを１５０℃×７時間加熱する前後の引張強さと伸び特性の変化度合を評価したもので、加熱前に対して加熱後の特性が７５％以上を維持しているものを「合格」、７５％未満のものを「不合格」とした。
【００２２】
【加熱変形率】
ＪＩＳＣ３００５に準拠し、１２０℃におけるケーブルの変形率が１０％以下のものを「良」、１０％を上廻るものを「不良」とした。
【００２３】
【絶縁破壊強度】
９０℃の温度下に各ケーブル試料に対して１７０ｋＶ×１０分間の印加を行った後、５ｋｖ／分の速度で昇圧したときの絶縁破壊電圧を示す。
【００２４】
表１によれば、ジアルキルジサルファイドと４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）の量が本発明の下限を外れる比較例１と上限を外れる比較例２の場合には、前者が耐熱老化特性、後者が誘電正接においてそれぞれ劣るとともに、さらに、後者の場合には、絶縁破壊強度において充分な結果が得られていない。
【００２５】
また、これらの配合条件に加えて、直鎖状ポリエチレンの密度が本発明の下限を外れる比較例３と上限を外れる比較例４の場合には、それぞれ耐熱老化特性と誘電正接に劣り、絶縁破壊強度においても充分な特性を示しておらず、さらに、ジアルキルジサルファイドだけを混入した比較例５の場合には、耐熱老化特性において良好な結果が得られていない。
【００２６】
一方、これに対し、直鎖状ポリエチレン１００重量部にジアルキルジサルファイドを０．０５〜３重量部混入し、さらに、４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）を０．０５〜３重量部混入した実施例１〜７の場合には、押出外観、誘電正接、加熱変形率、耐熱老化特性および絶縁破壊強度のいずれの特性においても良好な結果を示しており、本発明の効果が明確に現れている。
【００２７】
以上説明したように、本発明による耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブルによれば、密度が０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ３の直鎖状ポリエチレン１００重量部に対して、ジアルキルジサルファイドと４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）をそれぞれ０．０５〜３重量部ずつ同量混入することにより、優れた誘電特性と耐熱老化特性を兼備し、直鎖状ポリエチレン特有の１２０℃クラスの高い熱機械特性を備えた耐熱性電気絶縁組成物とこれを使用した耐熱性電線ケーブルを提供するものであり、その有用性は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す説明図。
【符号の説明】
１ 導体
２ 内部半導電層
３ 架橋化ポリエチレン絶縁体
４ 外部半導電層
Claims (4)
- ポリエチレンと有機過酸化物の混合物より成る電気絶縁組成物において、前記混合物は、密度０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ３の直鎖状ポリエチレンをポリエチレン成分として含み、前記ポリエチレン成分１００重量部に対して０．０５〜３重量部のジアルキルジサルファイドと０．０５〜３重量部の４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）とを同量含むことを特徴とする耐熱性電気絶縁組成物。
- 前記ポリエチレン成分は、前記直鎖状ポリエチレン４０〜９０重量部と、密度０．９１５〜０．９３３ｇ／ｃｍ３のラジカル重合ポリエチレン６０〜１０重量部の混合体より成ることを特徴とする請求項１項記載の耐熱性電気絶縁組成物。
- 導体上に架橋化ポリエチレンの絶縁体を被覆した電線ケーブルにおいて、前記絶縁体は、密度０．９２５〜０．９４０ｇ／ｃｍ３の直鎖状ポリエチレンをポリエチレン成分として含み、前記ポリエチレン成分１００重量部に対して０．０５〜３重量部のジアルキルジサルファイドと０．０５〜３重量部の４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）とを同量含むことを特徴とする耐熱性電線ケーブル。
- 前記絶縁体は、前記直鎖状ポリエチレン４０〜９０重量部と、密度０．９１５〜０．９３３ｇ／ｃｍ３のラジカル重合ポリエチレン６０〜１０重量部を前記ポリエチレン成分として含むことを特徴とする請求項３項記載の耐熱性電線ケーブル。
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|---|---|---|---|
| JP26460299A JP3884598B2 (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP26460299A JP3884598B2 (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブル |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001084837A JP2001084837A (ja) | 2001-03-30 |
| JP3884598B2 true JP3884598B2 (ja) | 2007-02-21 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP26460299A Expired - Fee Related JP3884598B2 (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 耐熱性電気絶縁組成物および耐熱性電線ケーブル |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1999
- 1999-09-17 JP JP26460299A patent/JP3884598B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001084837A (ja) | 2001-03-30 |
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