JP4443102B2 - 薄い網目状の多孔体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の正負極板や各種フィルター材等に好適に用いられる薄い網目状の金属、樹脂または紙製の多孔体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ニッケル−水素電池などの多孔性の正負極板、エアーフィルターやオイルミストフィルターなど各種フィルター材などに用いられる薄い金属製多孔体として、パンチングメタルや発泡メタルなどがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、パンチングメタルは骨格をプレス加工で作り、引張り強度が強く、また骨格が堅固であり連続加工性が良いというメリットを有する反面、孔が二次元であるため、電池の正負極板に使用した場合、活物質の体積が小さくなり、また極板に占める重量が重く、微細孔、微細ピッチの加工が困難であるなどのデメリットがある。これに対し、発泡メタルは、たとえば、ウレタンフォームなど基材上に無電解めっきを行って導電性を付与した後、電気めっきを行い、次いで基材を分解除去することにより得られるが、これによれば三次元的連続孔が形成されるため、電池の正負極板に使用した場合活物質を高密度に充填できる反面、骨格が細くて脆いため扱いにくく、また骨格が極細繊維状であるため平坦度が出にくく、製作工程が多くて複雑で長時間かかり、長尺材料の製作が困難であるなどのデメリットがある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、断面が立体構造で空間率が高く、また微細ピッチ、微細口で、堅固な骨格で軽量な薄い網目状の金属、樹脂または紙製の多孔体を提供することにある。また本発明の目的は、長尺の薄い多孔体を連続加工できる薄い網目状の金属、樹脂または紙製の多孔体の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄い網目状の多孔体は、薄い金属、樹脂または紙板材の表裏面に角錐、円錐など錐形状の凹凸部が互いに逆になるようにエンボス加工され、かつ表裏両面側の各凹部内に、前記凸部よりも小さい錐形状であって、前記凹部の内底より鋭角な曲げ角度を持って屈曲した側面を有する小凸部が成形されるとともに、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口が設けられていることに特徴を有するものである。
【０００６】
このように構成された薄い網目状の多孔体は、表裏面に互いに逆になるように錐形状の凹凸部を成形するのみに止まず、さらに表面側の凹部及び裏面側の凹部の各凹部内に小凸部を成形し、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口を設けているので、断面が立体構造で空間率が非常に高く、表面積を増大でき、極薄板で軽量でありながら骨格の堅固なものが得られる。また錐形状の凹凸部は微細ピッチ、微細口の多孔体を得ることができる。
【０００７】
立体構造で空間率が非常に高く、極薄板で軽量である薄い網目状の上記金属製多孔体は、例えば、ニッケル−水素電池等の多孔性の正負極板として使用した場合、表面積の増大に伴い活物質の充填量を増大できて容量アップとなり活物質との導電性が向上するため、高容量かつ高出力が得られる。また堅固な骨格よりなる上記多孔性の正負極板は充放電過程での体積膨脹にも十分に耐えられ、さらに電池の丸形、角形などの形状に合わせて渦巻きしたり、折り曲げたりしても亀裂や破損が生じるようなことがない。また、微細ピッチ、微細口の金属、樹脂または紙製多孔体が得られることから、各種フィルター材や工業用脱臭触媒の担体などにも好適に用いられる。
【０００８】
本発明の薄い網目状の多孔体の製造に際しては、それぞれの表面に刻設した、各頂部に小凹部を有する多数の錐形状突起と各内底に小凸部を有する多数の錐形状凹部とが互いにかみ合う状態で、互いに反対方向に回転する一対のエンボスロール間に、薄い金属、樹脂または紙板材を通すことにより、該板材の表裏面に錐形状の凹凸部が互いに逆になるようにエンボス加工されるとともに、表裏両面側の各凹部内に、前記凸部よりも小さい錐形状であって、前記凹部の内底より鋭角な曲げ角度を持って屈曲した側面を有する小凸部が設けられ、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口が設けられる。
これによれば、薄い板材を押し込み成形で製作するため骨格は堅固であり、また引張り強度にも優れる長尺の多孔体を連続加工することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施例を示す多孔体の一部の平面図、図２は図１の多孔体の一部の拡大平面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は図１の多孔体の製造方法に使用する一対のエンボスロールの正面図、図５は図４のエンボスロールの表面一部を拡大して示す平面図、図６は図４に示す一対のエンボスロールの対向部の拡大断面図である。
【００１０】
本発明の薄い網目状の金属製の多孔体１０は、図１ないし図３に示すように、鉄、ステンレス、ニッケル、銅、アルミニウム等の薄い金属板材１１の表裏面に四角錐、三角錐、円錐など錐形状の凹凸部１２，１３が互いに逆になるようにエンボス加工するとともに、表裏両面側の各凹部１２内に、前記凸部１３よりも小さい錐形状の小凸部１４を成形し、この小凸部１４の頂部もしくは頂部付近に開口１５を設けており、全体的に網目状を呈するものである。
【００１１】
薄い金属板材１１の板厚は８０μｍ以下、好ましくは１０〜５０μmである。小凸部１４の開口１５は、図示例ではほぼ十字手裏剣形状に形成される。
【００１２】
上記金属製多孔体１０を製造するには、図４〜図６に示すように、それぞれの表面に所定パターンの凹凸を刻設し、互いに反対方向に回転する上下一対のエンボスロール２０，２１間に上記薄い金属板材１１を通すことにより製造される。すなわち、エンボスロール２０，２１のそれぞれの表面には、各頂部に小凹部１６を有する多数の錐形状突起１７と各内底に小凸部１８を有する多数の錐形状凹部１９とが縦横に互い違いに配列されている。かくして、上記金属製多孔体１０の製造に際しては、それぞれの表面の錐形状突起１７と錐形状凹部１９とが互いにかみ合う状態で反対方向に回転する一対のエンボスロール２０，２１間に薄い金属板材１を挟んで圧して送りながら、金属板材１１の表裏面に錐形状の凹凸部１２，１３を互いに逆になるようにエンボス加工すると同時に、表裏両面側の各凹部１２内に、前記凸部１３よりも小さい錐形状の小凸部１４を成形するとともに、この小凸部１４の頂部もしくは頂部付近を小凸部１８の先端部で突き破って開口１５を設ける。
【００１３】
エンボスロール２０，２１の各表面につける錐形状突起１７及び錐形状凹部１９は四角錐、三角錐、円錐などに形成される。たとえば、錐形状突起１７及び錐形状凹部１９が四角錐形状である場合、薄い金属板材１１には四角錐形状の凹凸部１２，１３が形成されると同時に、表裏両面側の各凹部１２内に、前記凸部１３よりも小さい錐形状の小凸部１４が成形され、この小凸部１４の頂部もしくは頂部付近を小凸部１８の先端部で突き破られてほぼ十字手裏剣形状の開口１５が設けられ、そのときの小凸部１４は４枚の花弁状片１４ａを拡開する花弁形状を呈することになる。エンボスロール２０，２１の表面につける錐形状突起１７及び錐形状凹部１９を四角錐、三角錐、円錐など錐形状に形成することにより、凹凸部１２，１３をできる限り微小ピッチで、かつ各凹部１２内に小凸部１４を成形するとともに各小凸部１４の頂部もしくは頂部付近に微細な開口１５を形成できて開口率を非常に高めることできる。
【００１４】
例えば、エンボスロール２０，２１の錐形状突起１７及び錐形状凹部１９が正四角錐に形成される場合、図５に示すように、錐形状凹部１９の内底の縦横長さ（ａ）、（ｂ）はそれぞれ約１．１３ｍｍ、錐形状突起１７の平坦な頂部の縦横長さ（ｃ）、（ｄ）もそれぞれ約１．１３ｍｍとし、四角錐形の小凸部１８の底の縦横長さ（ｅ）、（ｆ）はそれぞれ０．６５ｍｍ、四角錐形の小凹部１６の開口の縦横長さ（ｇ）、（ｈ）もそれぞれ０．６５ｍｍとする。図６に示すように、錐形状突起１７の高さ（ｉ）は０．４ｍｍ、錐形状凹部１９の深さ（ｊ）は０．４ｍｍ、小凸部１８の高さ（k）は０．３５ｍｍ、小凹部１６の深さ（ｍ）は０．３５ｍｍとする。
【００１５】
このような金属製多孔体１０は、表裏面に凹凸部１２，１３が互いに逆になるようにエンボス加工され、かつ表裏両面側の各凹部１２内に小凸部１４が成形されるとともに該小凸部１４の頂部もしくは頂部付近に開口１５が設けられるため、金属板材１１の板厚が、例えば、１０〜５０μm である場合、その断面構造を５５０μm厚Ｈ（図３参照）前後にまで立体化できて空間率の高い金属多孔体１０を得ることができる。これは、例えば、表裏面に凹凸部１２，１３を互いに逆になるようにエンボス加工し、その凸部１３自体の頂部に開口を設ける断面構造とする多孔体に比べても、各凹部１２内に、開口１５を持つ小凸部１４を成形する分だけ表面積の増大化、空間率のアップを図れる点で優れる。
【００１６】
したがって、この金属製の多孔体１０はニッケル−水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル−カドミウム電池などの多孔性の正極板や負極板として使用すると、活物質の充填量を増大できて容量アップとなり活物質との導電性を著しく向上することができ、高容量かつ高出力が得られるものとなる。また微細ピッチで微細口の金属製多孔体１０を得ることができるので、多孔性の正負極板以外に、たとえば、灯油式ファンヒーターの気化促進部品であるエアーフィルター、あるいはオイルミスト分離器のフィルターなど各種フィルター材、さらには工業用脱臭触媒の担体、各種電磁波シールド材などにも好適に用いられる。多孔体は金属製のものに限られず、樹脂や紙類の多孔体にも同様に適用できる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の薄い網目状の多孔体は、表裏面に互いに逆になるように錐形状の凹凸部を成形するのみに止まず、さらに表面側の凹部及び裏面側の凹部の各凹部内に小凸部を成形し、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口を設けるので、断面が立体構造で空間率が非常に高く、表面積を増大でき、極薄板で軽量でありながら骨格の堅固なものが得られ、とくに電池の正負極板や各種フィルター材などに好適に用いることができる。また本発明の薄い網目状の多孔体の製造方法によれば、連続加工で簡単に量産することができて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す多孔体の一部の平面図である。
【図２】図１の多孔体の一部の拡大平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１の多孔体の製造方法に使用する一対のエンボスロールの正面図である。
【図５】図４のエンボスロールの表面一部を拡大して示す平面図である。
【図６】図４に示す一対のエンボスロールの対向部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１１ 金属板材
１２ 凹部
１３ 凸部
１４ 小凸部
１５ 開口
１６ 小凹部
１７ 錐形状突起
１８ 小凸部
１９ 錐形状凹部
２０，２１ 一対のエンボスロール
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の正負極板や各種フィルター材等に好適に用いられる薄い網目状の金属、樹脂または紙製の多孔体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ニッケル−水素電池などの多孔性の正負極板、エアーフィルターやオイルミストフィルターなど各種フィルター材などに用いられる薄い金属製多孔体として、パンチングメタルや発泡メタルなどがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、パンチングメタルは骨格をプレス加工で作り、引張り強度が強く、また骨格が堅固であり連続加工性が良いというメリットを有する反面、孔が二次元であるため、電池の正負極板に使用した場合、活物質の体積が小さくなり、また極板に占める重量が重く、微細孔、微細ピッチの加工が困難であるなどのデメリットがある。これに対し、発泡メタルは、たとえば、ウレタンフォームなど基材上に無電解めっきを行って導電性を付与した後、電気めっきを行い、次いで基材を分解除去することにより得られるが、これによれば三次元的連続孔が形成されるため、電池の正負極板に使用した場合活物質を高密度に充填できる反面、骨格が細くて脆いため扱いにくく、また骨格が極細繊維状であるため平坦度が出にくく、製作工程が多くて複雑で長時間かかり、長尺材料の製作が困難であるなどのデメリットがある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、断面が立体構造で空間率が高く、また微細ピッチ、微細口で、堅固な骨格で軽量な薄い網目状の金属、樹脂または紙製の多孔体を提供することにある。また本発明の目的は、長尺の薄い多孔体を連続加工できる薄い網目状の金属、樹脂または紙製の多孔体の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄い網目状の多孔体は、薄い金属、樹脂または紙板材の表裏面に角錐、円錐など錐形状の凹凸部が互いに逆になるようにエンボス加工され、かつ表裏両面側の各凹部内に、前記凸部よりも小さい錐形状であって、前記凹部の内底より鋭角な曲げ角度を持って屈曲した側面を有する小凸部が成形されるとともに、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口が設けられていることに特徴を有するものである。
【０００６】
このように構成された薄い網目状の多孔体は、表裏面に互いに逆になるように錐形状の凹凸部を成形するのみに止まず、さらに表面側の凹部及び裏面側の凹部の各凹部内に小凸部を成形し、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口を設けているので、断面が立体構造で空間率が非常に高く、表面積を増大でき、極薄板で軽量でありながら骨格の堅固なものが得られる。また錐形状の凹凸部は微細ピッチ、微細口の多孔体を得ることができる。
【０００７】
立体構造で空間率が非常に高く、極薄板で軽量である薄い網目状の上記金属製多孔体は、例えば、ニッケル−水素電池等の多孔性の正負極板として使用した場合、表面積の増大に伴い活物質の充填量を増大できて容量アップとなり活物質との導電性が向上するため、高容量かつ高出力が得られる。また堅固な骨格よりなる上記多孔性の正負極板は充放電過程での体積膨脹にも十分に耐えられ、さらに電池の丸形、角形などの形状に合わせて渦巻きしたり、折り曲げたりしても亀裂や破損が生じるようなことがない。また、微細ピッチ、微細口の金属、樹脂または紙製多孔体が得られることから、各種フィルター材や工業用脱臭触媒の担体などにも好適に用いられる。
【０００８】
本発明の薄い網目状の多孔体の製造に際しては、それぞれの表面に刻設した、各頂部に小凹部を有する多数の錐形状突起と各内底に小凸部を有する多数の錐形状凹部とが互いにかみ合う状態で、互いに反対方向に回転する一対のエンボスロール間に、薄い金属、樹脂または紙板材を通すことにより、該板材の表裏面に錐形状の凹凸部が互いに逆になるようにエンボス加工されるとともに、表裏両面側の各凹部内に、前記凸部よりも小さい錐形状であって、前記凹部の内底より鋭角な曲げ角度を持って屈曲した側面を有する小凸部が設けられ、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口が設けられる。
これによれば、薄い板材を押し込み成形で製作するため骨格は堅固であり、また引張り強度にも優れる長尺の多孔体を連続加工することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施例を示す多孔体の一部の平面図、図２は図１の多孔体の一部の拡大平面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は図１の多孔体の製造方法に使用する一対のエンボスロールの正面図、図５は図４のエンボスロールの表面一部を拡大して示す平面図、図６は図４に示す一対のエンボスロールの対向部の拡大断面図である。
【００１０】
本発明の薄い網目状の金属製の多孔体１０は、図１ないし図３に示すように、鉄、ステンレス、ニッケル、銅、アルミニウム等の薄い金属板材１１の表裏面に四角錐、三角錐、円錐など錐形状の凹凸部１２，１３が互いに逆になるようにエンボス加工するとともに、表裏両面側の各凹部１２内に、前記凸部１３よりも小さい錐形状の小凸部１４を成形し、この小凸部１４の頂部もしくは頂部付近に開口１５を設けており、全体的に網目状を呈するものである。
【００１１】
薄い金属板材１１の板厚は８０μｍ以下、好ましくは１０〜５０μmである。小凸部１４の開口１５は、図示例ではほぼ十字手裏剣形状に形成される。
【００１２】
上記金属製多孔体１０を製造するには、図４〜図６に示すように、それぞれの表面に所定パターンの凹凸を刻設し、互いに反対方向に回転する上下一対のエンボスロール２０，２１間に上記薄い金属板材１１を通すことにより製造される。すなわち、エンボスロール２０，２１のそれぞれの表面には、各頂部に小凹部１６を有する多数の錐形状突起１７と各内底に小凸部１８を有する多数の錐形状凹部１９とが縦横に互い違いに配列されている。かくして、上記金属製多孔体１０の製造に際しては、それぞれの表面の錐形状突起１７と錐形状凹部１９とが互いにかみ合う状態で反対方向に回転する一対のエンボスロール２０，２１間に薄い金属板材１を挟んで圧して送りながら、金属板材１１の表裏面に錐形状の凹凸部１２，１３を互いに逆になるようにエンボス加工すると同時に、表裏両面側の各凹部１２内に、前記凸部１３よりも小さい錐形状の小凸部１４を成形するとともに、この小凸部１４の頂部もしくは頂部付近を小凸部１８の先端部で突き破って開口１５を設ける。
【００１３】
エンボスロール２０，２１の各表面につける錐形状突起１７及び錐形状凹部１９は四角錐、三角錐、円錐などに形成される。たとえば、錐形状突起１７及び錐形状凹部１９が四角錐形状である場合、薄い金属板材１１には四角錐形状の凹凸部１２，１３が形成されると同時に、表裏両面側の各凹部１２内に、前記凸部１３よりも小さい錐形状の小凸部１４が成形され、この小凸部１４の頂部もしくは頂部付近を小凸部１８の先端部で突き破られてほぼ十字手裏剣形状の開口１５が設けられ、そのときの小凸部１４は４枚の花弁状片１４ａを拡開する花弁形状を呈することになる。エンボスロール２０，２１の表面につける錐形状突起１７及び錐形状凹部１９を四角錐、三角錐、円錐など錐形状に形成することにより、凹凸部１２，１３をできる限り微小ピッチで、かつ各凹部１２内に小凸部１４を成形するとともに各小凸部１４の頂部もしくは頂部付近に微細な開口１５を形成できて開口率を非常に高めることできる。
【００１４】
例えば、エンボスロール２０，２１の錐形状突起１７及び錐形状凹部１９が正四角錐に形成される場合、図５に示すように、錐形状凹部１９の内底の縦横長さ（ａ）、（ｂ）はそれぞれ約１．１３ｍｍ、錐形状突起１７の平坦な頂部の縦横長さ（ｃ）、（ｄ）もそれぞれ約１．１３ｍｍとし、四角錐形の小凸部１８の底の縦横長さ（ｅ）、（ｆ）はそれぞれ０．６５ｍｍ、四角錐形の小凹部１６の開口の縦横長さ（ｇ）、（ｈ）もそれぞれ０．６５ｍｍとする。図６に示すように、錐形状突起１７の高さ（ｉ）は０．４ｍｍ、錐形状凹部１９の深さ（ｊ）は０．４ｍｍ、小凸部１８の高さ（k）は０．３５ｍｍ、小凹部１６の深さ（ｍ）は０．３５ｍｍとする。
【００１５】
このような金属製多孔体１０は、表裏面に凹凸部１２，１３が互いに逆になるようにエンボス加工され、かつ表裏両面側の各凹部１２内に小凸部１４が成形されるとともに該小凸部１４の頂部もしくは頂部付近に開口１５が設けられるため、金属板材１１の板厚が、例えば、１０〜５０μm である場合、その断面構造を５５０μm厚Ｈ（図３参照）前後にまで立体化できて空間率の高い金属多孔体１０を得ることができる。これは、例えば、表裏面に凹凸部１２，１３を互いに逆になるようにエンボス加工し、その凸部１３自体の頂部に開口を設ける断面構造とする多孔体に比べても、各凹部１２内に、開口１５を持つ小凸部１４を成形する分だけ表面積の増大化、空間率のアップを図れる点で優れる。
【００１６】
したがって、この金属製の多孔体１０はニッケル−水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル−カドミウム電池などの多孔性の正極板や負極板として使用すると、活物質の充填量を増大できて容量アップとなり活物質との導電性を著しく向上することができ、高容量かつ高出力が得られるものとなる。また微細ピッチで微細口の金属製多孔体１０を得ることができるので、多孔性の正負極板以外に、たとえば、灯油式ファンヒーターの気化促進部品であるエアーフィルター、あるいはオイルミスト分離器のフィルターなど各種フィルター材、さらには工業用脱臭触媒の担体、各種電磁波シールド材などにも好適に用いられる。多孔体は金属製のものに限られず、樹脂や紙類の多孔体にも同様に適用できる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の薄い網目状の多孔体は、表裏面に互いに逆になるように錐形状の凹凸部を成形するのみに止まず、さらに表面側の凹部及び裏面側の凹部の各凹部内に小凸部を成形し、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口を設けるので、断面が立体構造で空間率が非常に高く、表面積を増大でき、極薄板で軽量でありながら骨格の堅固なものが得られ、とくに電池の正負極板や各種フィルター材などに好適に用いることができる。また本発明の薄い網目状の多孔体の製造方法によれば、連続加工で簡単に量産することができて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す多孔体の一部の平面図である。
【図２】図１の多孔体の一部の拡大平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１の多孔体の製造方法に使用する一対のエンボスロールの正面図である。
【図５】図４のエンボスロールの表面一部を拡大して示す平面図である。
【図６】図４に示す一対のエンボスロールの対向部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１１ 金属板材
１２ 凹部
１３ 凸部
１４ 小凸部
１５ 開口
１６ 小凹部
１７ 錐形状突起
１８ 小凸部
１９ 錐形状凹部
２０，２１ 一対のエンボスロール
Claims (4)
- 薄い板材の表裏面に錐形状の凹凸部が互いに逆になるようにエンボス加工され、かつ表裏両面側の各凹部内に、前記凸部よりも小さい錐形状であって、前記凹部の内底より鋭角な曲げ角度を持って屈曲した側面を有する小凸部が成形されるとともに、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口が設けられていることを特徴とする、薄い網目状の多孔体。
- 前記板材の板厚が１０〜５０μmであり、前記凹凸部が四角錐に形成され、前記小凸部が四角錐に形成され、前記開口がほぼ十字手裏剣形状に形成されている、請求項１記載の薄い網目状の多孔体。
- 請求項１記載の薄い網目状の多孔体が金属製であって、電池の極板を構成したことを特徴とする、薄い網目状の多孔体。
- それぞれの表面に刻設した、各頂部に小凹部を有する多数の錐形状突起と各内底に小凸部を有する多数の錐形状凹部とが互いにかみ合う状態で、互いに反対方向に回転する一対のエンボスロール間に、薄い金属、樹脂または紙板材を通して、該板材の表裏面に錐形状の凹凸部を互いに逆になるようにエンボス加工すると同時に、表裏両面側の各凹部内に、前記凸部よりも小さい錐形状であって、前記凹部の内底より鋭角な曲げ角度を持って屈曲した側面を有する小凸部を設け、この小凸部の頂部もしくは頂部付近に開口を設けることを特徴とする薄い網目状の多孔体の製造方法。
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|---|---|
| JP2004087243A JP2004087243A (ja) | 2004-03-18 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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