JPH0267903A - 光量調節装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
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-
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- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[a業上の利用分野]
本発明は、光量調節装置に関し、特に高精度光学測定装
置において発光素子から光学系を介して光電変換素子に
入射する光束の光量を制御する光量調節装置に関する。
置において発光素子から光学系を介して光電変換素子に
入射する光束の光量を制御する光量調節装置に関する。
[従来の技術〕
従来、高精度光学測定装置の光量調節は、発光素子(例
えば、半導体レーザ等の光源)の発光光量すなわち発光
出力をアナログ的に可変して光電変換素子に入射させる
ことにより行なっていた。
えば、半導体レーザ等の光源)の発光光量すなわち発光
出力をアナログ的に可変して光電変換素子に入射させる
ことにより行なっていた。
第6図は、従来の光学測定装置の構成の一例を示す概略
ブロック図である。同図において、101は発光素子で
ある半導体レーザ、601は半導体レーザ101を駆動
するLDドライバ、602は半導体レーザ101の発光
出力を調節する光出力調節器、103は高精度光学測定
を行なう光学系、104は、光学系103を通過した光
束を受光するCCD等のラインセンサ、106は、ライ
ンセンサ104により光電変換された電気信号を処理す
る信号処理部である。Sはラインセンサ104に入射す
る光束の光量を示す。
ブロック図である。同図において、101は発光素子で
ある半導体レーザ、601は半導体レーザ101を駆動
するLDドライバ、602は半導体レーザ101の発光
出力を調節する光出力調節器、103は高精度光学測定
を行なう光学系、104は、光学系103を通過した光
束を受光するCCD等のラインセンサ、106は、ライ
ンセンサ104により光電変換された電気信号を処理す
る信号処理部である。Sはラインセンサ104に入射す
る光束の光量を示す。
半導体レーザ101は、光出力調節器602により設定
された光量でLDドライバ601により駆動される。そ
して、半導体レーザ101より発光した光束は、光学系
103を通過して光学情報(例えば、位置情報)を持っ
た光束となり、ラインセンサ104により光電変換され
る。ラインセンサ104の出力は信号処理部106で処
理され、各種の光学情報(例えば、位置情報)となる。
された光量でLDドライバ601により駆動される。そ
して、半導体レーザ101より発光した光束は、光学系
103を通過して光学情報(例えば、位置情報)を持っ
た光束となり、ラインセンサ104により光電変換され
る。ラインセンサ104の出力は信号処理部106で処
理され、各種の光学情報(例えば、位置情報)となる。
かかる光学測定装置において、ラインセンサ104に入
射する光束の光量が少ない場合は、ラインセンサ104
により光電変換された電気信号の振幅が小さくなり電気
的ノイズ等によりS/Nが悪化し、信号処理部106の
処理結果の精度が悪化する。また、逆にラインセンサ1
04に入射する光束の光量が多い場合は、ラインセンサ
104により光電変換された電気信号が飽和してしまい
、やはり信号処理部106の処理結果の精度が悪化する
。
射する光束の光量が少ない場合は、ラインセンサ104
により光電変換された電気信号の振幅が小さくなり電気
的ノイズ等によりS/Nが悪化し、信号処理部106の
処理結果の精度が悪化する。また、逆にラインセンサ1
04に入射する光束の光量が多い場合は、ラインセンサ
104により光電変換された電気信号が飽和してしまい
、やはり信号処理部106の処理結果の精度が悪化する
。
そのため、従来このような測定系で測定を行なう際に光
学系の透過率、反射率、屈折率および回折効率等が変化
する場合は、光源である発光素子の発光光量すなわち発
光出力をアナログ的に可変して光電変換素子に入射する
光量を最適になるように制御していた。
学系の透過率、反射率、屈折率および回折効率等が変化
する場合は、光源である発光素子の発光光量すなわち発
光出力をアナログ的に可変して光電変換素子に入射する
光量を最適になるように制御していた。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、従来の方式では、半導体レーザ101に
流す電流を変化させてその発光出力をアナログ的に変化
させていたため、発熱等により発振モードや発振波長、
コヒーレント長、発光点位置およびファーフィールドパ
ターン等が変化してしまうという問題点があった。そし
て、光学系の透過率や反射率、屈折率、回折効率等がそ
れらの影響を受け、高精度光学測定装置では重大な問題
となっていた。
流す電流を変化させてその発光出力をアナログ的に変化
させていたため、発熱等により発振モードや発振波長、
コヒーレント長、発光点位置およびファーフィールドパ
ターン等が変化してしまうという問題点があった。そし
て、光学系の透過率や反射率、屈折率、回折効率等がそ
れらの影響を受け、高精度光学測定装置では重大な問題
となっていた。
本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
光源の発振モードや発振波長、コヒーレント長、発光点
位置、ファーフィールドパターン等の変化を生じずに光
量調節を行なうことができ、これにより光学系の透過率
や反射率、屈折率、回折効率等に対する影響を無くして
、高精度の光学測定を可能とする光量調節装置を提供す
ることにある。
光源の発振モードや発振波長、コヒーレント長、発光点
位置、ファーフィールドパターン等の変化を生じずに光
量調節を行なうことができ、これにより光学系の透過率
や反射率、屈折率、回折効率等に対する影響を無くして
、高精度の光学測定を可能とする光量調節装置を提供す
ることにある。
[課題を解決するための手段]
上記の目的を達成するため、本発明は、発光素子と光学
系および発光素子から発光され光学系を通過した光束を
受光する充電変換素子を有する光学測定装置において、
発光素子が光電変換素子の光電変換開始時刻以前に発光
を開始し光電変換素子の光電変換時間内に発光を終了す
るようにし、光電変換素子の充電変換開始時刻から発光
素子の発光終了時刻までの時間を可変することによって
、上記光電変換素子に入射する光束の光量を最適に制御
するようにしている。
系および発光素子から発光され光学系を通過した光束を
受光する充電変換素子を有する光学測定装置において、
発光素子が光電変換素子の光電変換開始時刻以前に発光
を開始し光電変換素子の光電変換時間内に発光を終了す
るようにし、光電変換素子の充電変換開始時刻から発光
素子の発光終了時刻までの時間を可変することによって
、上記光電変換素子に入射する光束の光量を最適に制御
するようにしている。
かかる制御は、例えば発光素子の発光時間と光電変換素
子の受光時間の周期をとるタイミング回路と、発光素子
の発光強度が一定になるように駆動しさらに発光の点燈
および消燈を制御できる発光素子駆動回路と、タイミン
グ回路の信号によって光電変換素子の受光時間を制御で
きる光電変換素子駆動回路とを具備することにより実現
される。
子の受光時間の周期をとるタイミング回路と、発光素子
の発光強度が一定になるように駆動しさらに発光の点燈
および消燈を制御できる発光素子駆動回路と、タイミン
グ回路の信号によって光電変換素子の受光時間を制御で
きる光電変換素子駆動回路とを具備することにより実現
される。
[作 用]
上記構成によれば、光電変換素子の受光する光量をアナ
ログ的でなく発光時間を最適に制御することができ、発
光素子の発振モードや発振波長、コヒーレント長、発光
点位置、ファーフィールドパターン等の変化が無い光量
調節が可能になる。
ログ的でなく発光時間を最適に制御することができ、発
光素子の発振モードや発振波長、コヒーレント長、発光
点位置、ファーフィールドパターン等の変化が無い光量
調節が可能になる。
[実施例]
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明の一実施例に係る光量調節装置を用い
た光学測定装置の概略ブロック図である。同図において
、101は発光素子である半導体レーザ、102は半導
体レーザ101を駆動するLDドライバ、103は光学
系である。この光学系103は、例えば特願昭83−3
3203号に示されるような高精度光学測定を行なう光
学系である。104は光学系103を通過した光束を受
光するCOD等の蓄積型ラインセンサ、105はライン
センサ104の蓄積時間等のタイミングを作りラインセ
ンナ104を駆動するラインセンサドライバ、106は
ラインセンサ104の出力を処理し例えば位置情報を持
つ光束の重心等を計算する信号処理部、107はLDド
ライバ102とラインセンサドライバ105の同期をと
りさらに半導体レーザ101の発光の点燈および消燈を
制御するタイミング回路である。Sはラインセンサ10
4に入射する光束の光量を示す。108はタイミング回
路107のタイミングを設定するタイミング設定器であ
る。
た光学測定装置の概略ブロック図である。同図において
、101は発光素子である半導体レーザ、102は半導
体レーザ101を駆動するLDドライバ、103は光学
系である。この光学系103は、例えば特願昭83−3
3203号に示されるような高精度光学測定を行なう光
学系である。104は光学系103を通過した光束を受
光するCOD等の蓄積型ラインセンサ、105はライン
センサ104の蓄積時間等のタイミングを作りラインセ
ンナ104を駆動するラインセンサドライバ、106は
ラインセンサ104の出力を処理し例えば位置情報を持
つ光束の重心等を計算する信号処理部、107はLDド
ライバ102とラインセンサドライバ105の同期をと
りさらに半導体レーザ101の発光の点燈および消燈を
制御するタイミング回路である。Sはラインセンサ10
4に入射する光束の光量を示す。108はタイミング回
路107のタイミングを設定するタイミング設定器であ
る。
第2図は、本実施例の装置の動作を示すためのタイミン
グ図である。
グ図である。
第1図において、半導体レーザ101の点燈時間T1お
よび消燈時間Tdのタイミング並びにラインセンサの蓄
積時間Tcおよび転送時間Ttのタイミングは、第2図
のタイミング図に示すようにタイミング回路107で同
期がとられる。ここで、タイミング回路107は、 Tc+Tt−TJ2+Td となるようにこれらのタイミングを制御する。
よび消燈時間Tdのタイミング並びにラインセンサの蓄
積時間Tcおよび転送時間Ttのタイミングは、第2図
のタイミング図に示すようにタイミング回路107で同
期がとられる。ここで、タイミング回路107は、 Tc+Tt−TJ2+Td となるようにこれらのタイミングを制御する。
第2図において、点燈時間TfLはラインセンサの転送
時間Ttと蓄積時間Tcにまたがっている。この点燈時
間TJ2のうち、転送時間Ttの側をプリ発光時間”r
p、蓄積時間Tcの側を有効発光時間Teとする。
時間Ttと蓄積時間Tcにまたがっている。この点燈時
間TJ2のうち、転送時間Ttの側をプリ発光時間”r
p、蓄積時間Tcの側を有効発光時間Teとする。
プリ発光時間”rpは半導体レーザの構造により決定さ
れる。第3図は、半導体レーザの構造を示す斜視図であ
る。
れる。第3図は、半導体レーザの構造を示す斜視図であ
る。
すなわち同図に示される半導体レーザにおいて、レーザ
チップ301の温度変化は、レーザチップ301とヒー
トシンク(図示せず)と熱的に結合されたステム302
との熱抵抗および熱伝導率、熱容量により決まる。そし
て、レーザチップ301の温度が安定するまでの時間T
sよりもプリ発光時間Tpの方が長い時間となるように
、プリ発光時間Tpを決定する。
チップ301の温度変化は、レーザチップ301とヒー
トシンク(図示せず)と熱的に結合されたステム302
との熱抵抗および熱伝導率、熱容量により決まる。そし
て、レーザチップ301の温度が安定するまでの時間T
sよりもプリ発光時間Tpの方が長い時間となるように
、プリ発光時間Tpを決定する。
第4図は、半導体レーザの点燈に伴なうレーザチップ3
01の温度変化を示すグラフである。レーザチップ30
1の温度は、熱抵抗および熱伝導率、熱容量によりこの
ような変化を示す。すなわち、半導体レーザを点燈する
と、外温taに対してレーザチップ301の温度が上昇
し、ステム302に熱伝導することによりてta’ な
る温度に安定する。このような変化は、半導体レーザの
ステム302やキャップ304の構造や材質によっても
変わる。現在の半導体レーザの構成では、ta’の温度
に対しその10%以内の範囲に収束するまでの時間Ts
は0.1〜5 [m5ac]であり、それ以後はレーザ
チップ301の温度は安定する。そこで、 Ts<Tp となるようにプリ発光時間Tpの最小値を半導体レーザ
の構造により決定する。
01の温度変化を示すグラフである。レーザチップ30
1の温度は、熱抵抗および熱伝導率、熱容量によりこの
ような変化を示す。すなわち、半導体レーザを点燈する
と、外温taに対してレーザチップ301の温度が上昇
し、ステム302に熱伝導することによりてta’ な
る温度に安定する。このような変化は、半導体レーザの
ステム302やキャップ304の構造や材質によっても
変わる。現在の半導体レーザの構成では、ta’の温度
に対しその10%以内の範囲に収束するまでの時間Ts
は0.1〜5 [m5ac]であり、それ以後はレーザ
チップ301の温度は安定する。そこで、 Ts<Tp となるようにプリ発光時間Tpの最小値を半導体レーザ
の構造により決定する。
有効発光時間Teは、ユーザの所望により、0 <T
e <T c の間で可変することができ、ラインセンサ104に対し
て実効的な光量を制御することができる。
e <T c の間で可変することができ、ラインセンサ104に対し
て実効的な光量を制御することができる。
すなわち、本実施例ではタイミング回路107によって
有効発光時間Teを制御することができ、これによりラ
インセンサ104に入射する光束の実効的な光量を最適
値にすることができる。
有効発光時間Teを制御することができ、これによりラ
インセンサ104に入射する光束の実効的な光量を最適
値にすることができる。
例えば、タイミング回路107が、蓄積時間Tcの時間
を100等分した時間を単位として有効発光時間Teを
制御するとすれば、ラインセンサ104に入射する光束
の実効的な光量を1/100ステツプで制御でき、ライ
ンセンサ104に入射する光束の実効的な光量を最適値
に調節することができる。
を100等分した時間を単位として有効発光時間Teを
制御するとすれば、ラインセンサ104に入射する光束
の実効的な光量を1/100ステツプで制御でき、ライ
ンセンサ104に入射する光束の実効的な光量を最適値
に調節することができる。
次に、本発明の第2の実施例を説明する。第2の実施例
の構成を示すブロック図は第1図と同じであるが、第5
図に示すタイミングで動作することを特徴とする。
の構成を示すブロック図は第1図と同じであるが、第5
図に示すタイミングで動作することを特徴とする。
この実施例では第5図に示すように、有効発光時間Te
と蓄積時間Tcを同じ時間として同時に制御することに
よって、ラインセンサ104に入射する光束の実効的な
光量を最適値に調節する。
と蓄積時間Tcを同じ時間として同時に制御することに
よって、ラインセンサ104に入射する光束の実効的な
光量を最適値に調節する。
すなわち、
Tc+Tt=TfL+Td TexTcなる関係で
有効発光時間Teと蓄積時間Tcを同時に制御して光量
調節する。
有効発光時間Teと蓄積時間Tcを同時に制御して光量
調節する。
基本的な光量制御の方法は、上述した第1の実施例と同
様な理由によって行なうことができる。
様な理由によって行なうことができる。
さらに、第1の実施例によれば半導体レーザ101が発
光していない時間においてもラインセンサ104が入射
する光束を受光するという問題があフたか、第2の実施
例によればそのような問題は無くなる。そのため、第1
の実施例と同様に、ラインセンサ104に入射する光束
の実効的な光量を最適値に調節することが可能となる上
に、第1の実施例に比べさらにS/Nの良い信号をライ
ンセンサ104から得ることができる。
光していない時間においてもラインセンサ104が入射
する光束を受光するという問題があフたか、第2の実施
例によればそのような問題は無くなる。そのため、第1
の実施例と同様に、ラインセンサ104に入射する光束
の実効的な光量を最適値に調節することが可能となる上
に、第1の実施例に比べさらにS/Nの良い信号をライ
ンセンサ104から得ることができる。
なお、上述の第1お−よび第2の実施例では、充電変換
素子としてCCDラインセンサを用いた場合を示したが
、本発明においてはラインセンサに限るものでは無い。
素子としてCCDラインセンサを用いた場合を示したが
、本発明においてはラインセンサに限るものでは無い。
例えば光電変換素子としてCCDエリアセンサ等を用い
ることもできる。
ることもできる。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、光電変換素子の
受光する光束の光量をアナログ的に制御するのではなく
、一定出力の発光素子の発光時間を最適に制御するよう
にしているので、発光素子の発振モードや発振波長、コ
ヒーレント長、発光点位置、ファーフィールドパターン
等の変化を無くして光電変換素子に入射する光束の光量
調節を行なうことが可能になる。
受光する光束の光量をアナログ的に制御するのではなく
、一定出力の発光素子の発光時間を最適に制御するよう
にしているので、発光素子の発振モードや発振波長、コ
ヒーレント長、発光点位置、ファーフィールドパターン
等の変化を無くして光電変換素子に入射する光束の光量
調節を行なうことが可能になる。
さらに、点燈開始時に発光素子が温度変化する時間にお
いてはセンサが光束を受光しないように制御することが
できるので、発掘モードや発振波長、コヒーレント長、
発光点位置、ファーフィールドパターン等の変化が無い
光束のみを光電変換素子は受光することができる。
いてはセンサが光束を受光しないように制御することが
できるので、発掘モードや発振波長、コヒーレント長、
発光点位置、ファーフィールドパターン等の変化が無い
光束のみを光電変換素子は受光することができる。
そのため、本発明の光量調整装置によって、光源の発振
モードや発振波長、コヒーレント長、発光点位置、ファ
ーフィールドパターン等の変化の影響が生じない光量調
節が可能となった。そして、光学系の透過率や反射率、
屈折率、回折効率等が設計した光源のパラメータから変
化しないので、高精度光学測定が高精度で行なえるよう
になった。
モードや発振波長、コヒーレント長、発光点位置、ファ
ーフィールドパターン等の変化の影響が生じない光量調
節が可能となった。そして、光学系の透過率や反射率、
屈折率、回折効率等が設計した光源のパラメータから変
化しないので、高精度光学測定が高精度で行なえるよう
になった。
第1図は、本発明の一実施例に係る光量調節装置を用い
た光学測定装置の概略ブロック図、第2図は、本実施例
の装置の動作を示すためのタイミング図、 第3図は、半導体レーザの構成を示す斜視図、第4図は
、半導体レーザの電源投入時のレーザチップ温度変化を
示すグラフ、 第5図は、本発明の第2の実施例の動作タイミングを示
すタイミング図、 第6図は、従来の光学測定装置の構成の一例を示す概略
ブロック図である。 101:半導体レーザ、 102;LDドライバ、 103:光学系、 104:蓄積型ラインセンサ、 105ニラインセンサドライバ、 106:信号処理部、 107:タイミング回路、 301:レーザチップ、 302:ステム、 303:PINチップ、 304:キャップ、 305ニガラス、 601:LDドライバ、 602:光出力調節機。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 弁理士 伊 東 哲 也 代理人 弁理士 伊 東 辰 雄 第 因
た光学測定装置の概略ブロック図、第2図は、本実施例
の装置の動作を示すためのタイミング図、 第3図は、半導体レーザの構成を示す斜視図、第4図は
、半導体レーザの電源投入時のレーザチップ温度変化を
示すグラフ、 第5図は、本発明の第2の実施例の動作タイミングを示
すタイミング図、 第6図は、従来の光学測定装置の構成の一例を示す概略
ブロック図である。 101:半導体レーザ、 102;LDドライバ、 103:光学系、 104:蓄積型ラインセンサ、 105ニラインセンサドライバ、 106:信号処理部、 107:タイミング回路、 301:レーザチップ、 302:ステム、 303:PINチップ、 304:キャップ、 305ニガラス、 601:LDドライバ、 602:光出力調節機。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 弁理士 伊 東 哲 也 代理人 弁理士 伊 東 辰 雄 第 因
Claims (4)
- (1)発光素子、光学系および該発光素子から発光され
該光学系を通過した光束を受光する光電変換素子を有す
る光学測定装置における該光電変換素子への入射光量を
調節する光量調節装置であって、 上記発光素子が上記光電変換素子の光電変換開始時刻以
前に発光を開始し上記光電変換素子の光電変換時間内に
発光を終了するようにし、上記光電変換素子の光電変換
開始時刻から上記発光素子の発光終了時刻までの時間を
可変することによって、上記光電変換素子に入射する光
束の光量を制御する手段を具備することを特徴とする光
量調節装置。 - (2)前記光電変換素子が、蓄積型光電変換素子である
特許請求の範囲第1項記載の光量調節装置。 - (3)前記発光素子が、半導体レーザである特許請求の
範囲第1項または第2項記載の光量調節装置。 - (4)前記発光素子の発光出力が一定であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載
の光量調節装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63218523A JPH0267903A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 光量調節装置 |
DE68919179T DE68919179T2 (de) | 1988-09-02 | 1989-08-31 | Einrichtung zur Regelung der Lichtmenge. |
EP89308824A EP0357426B1 (en) | 1988-09-02 | 1989-08-31 | Light quantity controlling apparatus |
US08/291,747 US5459573A (en) | 1988-09-02 | 1994-08-17 | Light quantity controlling apparatus |
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JP (1) | JPH0267903A (ja) |
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-
1988
- 1988-09-02 JP JP63218523A patent/JPH0267903A/ja active Pending
-
1989
- 1989-08-31 EP EP89308824A patent/EP0357426B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-31 DE DE68919179T patent/DE68919179T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-08-17 US US08/291,747 patent/US5459573A/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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DE68919179D1 (de) | 1994-12-08 |
EP0357426A2 (en) | 1990-03-07 |
DE68919179T2 (de) | 1995-03-30 |
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