JPH0312322B2 - - Google Patents
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- JPH0312322B2 JPH0312322B2 JP21136383A JP21136383A JPH0312322B2 JP H0312322 B2 JPH0312322 B2 JP H0312322B2 JP 21136383 A JP21136383 A JP 21136383A JP 21136383 A JP21136383 A JP 21136383A JP H0312322 B2 JPH0312322 B2 JP H0312322B2
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B9/00—Safety arrangements
- G05B9/02—Safety arrangements electric
- G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems
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- Safety Devices In Control Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、制御演算に積分要素を含む制御装
置、特に、この装置を複数台で構成する冗長化制
御装置に係り、各制御装置からの出力信号間の偏
差を最小化するとともに制御装置自体の異常も検
出する多重化制御装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a control device including an integral element in control calculations, and particularly to a redundant control device configured with a plurality of such devices, in which the output from each control device is The present invention relates to a multiplex control device that minimizes deviations between signals and also detects abnormalities in the control device itself.
一般に、制御装置の高信頼化にあたつては、制
御装置を冗長化することがよく行なわれる。これ
ら制御装置では一般に、制御要素として定常偏差
を打消すために積分演算が用いられる。
Generally, in order to improve the reliability of a control device, it is often done to make the control device redundant. In these control devices, integral calculations are generally used as a control element in order to cancel steady-state deviations.
ところで、冗長化制御装置においては、１台の
制御装置が故障してもその影響を他の制御装置に
与えることなく、かつ、自動的に他の正常な制御
装置に制御が移行することが重要である。 By the way, in redundant control devices, it is important that even if one control device fails, the failure will not affect other control devices, and that control will automatically be transferred to another normal control device. It is.
例えば第１図はその従来例である。第１図に示
す制御系は三重化構成であり、２，３，４が制御
装置である。５は信号選択回路で、６が制御対象
である。信号選択回路としては中間値選択回路を
例にとり、以下はこの従来例について説明する。
端子１に設定信号が印加されると、この設定信号
は加算器１３，１４，１６，１７，１９，２０を
介して各制御装置２，３，４に入力される。制御
装置２，３，４は入力信号に応じて制御演算を実
行し、出力信号を信号選択回路（中間値選択回
路）５に出力する。中間値選択回路５は３つの入
力信号のうち中間値の信号のみを選択して、制御
対象６に制御信号を出力する。 For example, FIG. 1 is a conventional example. The control system shown in FIG. 1 has a triplex configuration, and 2, 3, and 4 are control devices. 5 is a signal selection circuit, and 6 is an object to be controlled. Taking an intermediate value selection circuit as an example of the signal selection circuit, this conventional example will be described below.
When a setting signal is applied to terminal 1, this setting signal is input to each control device 2, 3, 4 via adders 13, 14, 16, 17, 19, 20. The control devices 2, 3, and 4 execute control calculations according to input signals, and output signals to a signal selection circuit (intermediate value selection circuit) 5. The intermediate value selection circuit 5 selects only the intermediate value signal from among the three input signals and outputs the control signal to the controlled object 6.
制御装置２，３，４の出力信号７，８，９は各
各、加算器１２，１５，１８を用いて負帰還され
る。これら加算器１２，１５，１８には中間値選
択回路５の出力信号１０も印加される。さらに、
制御対象プラントからのプロセス信号１１が加算
器１３，１６，１９に負帰還される。このように
して加算器１２，１３，１５，１６，１８，１９
により加算された信号は、加算器１４，１７，２
０により各々加算され、制御装置２，３，４に入
力される。 The output signals 7, 8, 9 of the control devices 2, 3, 4 are negatively fed back using adders 12, 15, 18, respectively. The output signal 10 of the intermediate value selection circuit 5 is also applied to these adders 12, 15, and 18. moreover,
A process signal 11 from a plant to be controlled is negatively fed back to adders 13, 16, and 19. In this way, adders 12, 13, 15, 16, 18, 19
The signals added by the adders 14, 17, 2
0, respectively, and input to the control devices 2, 3, and 4.
この制御系は、制御対象６を制御し、かつ、各
制御装置２，３，４の出力信号が常に同一になる
ように動作する。 This control system controls the controlled object 6 and operates so that the output signals of each control device 2, 3, and 4 are always the same.
さて、例えば中間値選択回路５により出力信号
を選択されている制御装置が３であり、制御装置
２の出力信号は制御装置３の出力信号よりわずか
に高い値で、制御装置４の出力信号は制御装置３
の出力信号よりわずかに低い値であるとする。こ
れは、例えば各制御装置の入力信号の取込み誤差
等に起因する。ここで、制御装置２の出力信号を
V1、制御装置３の出力信号をV2、制御装置４の
出力信号をV3、回路５の出力信号をＸ、制御対
象６のプロセス信号をＹとする。 Now, for example, the control device whose output signal is selected by the intermediate value selection circuit 5 is 3, the output signal of the control device 2 is a slightly higher value than the output signal of the control device 3, and the output signal of the control device 4 is Control device 3
Suppose that the value is slightly lower than the output signal of . This is caused by, for example, errors in input signals of each control device. Here, the output signal of the control device 2 is
V 1 , the output signal of the control device 3 is V 2 , the output signal of the control device 4 is V 3 , the output signal of the circuit 5 is X, and the process signal of the controlled object 6 is Y.
この場合、第２図に示すように、時刻t0の時点
で制御装置３が故障してその出力信号V2が零に
なると、中間値選択回路５は中間値の出力信号
V3を選択し出力する。この結果、制御対象６は
制御装置４によつて制御される。この範囲では、
制御装置が故障しても他の正常な制御装置に制御
が移行できる。しかし、例えば制御装置４の出力
回路がドリフト故障すると次のような問題が発生
する。 In this case, as shown in FIG. 2, if the control device 3 fails at time t 0 and its output signal V 2 becomes zero, the intermediate value selection circuit 5 outputs the intermediate value output signal.
Select V 3 and output. As a result, the controlled object 6 is controlled by the control device 4. In this range,
Even if a control device fails, control can be transferred to another normal control device. However, for example, if the output circuit of the control device 4 suffers from a drift failure, the following problem occurs.
第３図に示すように、時刻t0の時点で制御装置
４がドリフト故障すると、この装置の出力信号
V3はドリフト量と共に減少し始めるが、途中で
一定値になる。制御装置４の出力信号V3が負帰
還されているため、制御装置４の積分演算作用に
よつてこうなるのである。 As shown in FIG. 3, when the control device 4 has a drift failure at time t 0 , the output signal of this device
V 3 begins to decrease with the amount of drift, but becomes a constant value midway through. Since the output signal V 3 of the control device 4 is negatively fed back, this is caused by the integral operation of the control device 4.
従つて、制御装置４はドリフト故障しているに
もかかわらず、制御可能であるようにふるまつて
しまう問題がある。また、ドリフト故障による出
力信号V3の変化量が小さいため、ドリフト故障
を検出できない問題がある。 Therefore, there is a problem in that the control device 4 behaves as if it is controllable even though it has a drift failure. Furthermore, since the amount of change in the output signal V 3 due to the drift fault is small, there is a problem that the drift fault cannot be detected.
本発明の目的は、多重化された制御装置におい
て、使用中の制御装置が故障しても制御出力を突
変させることなく、他の正常な制御装置に自動的
に制御を移行させると共に、その故障を検出でき
る多重化制御装置を提供することである。
An object of the present invention is to automatically transfer control to another normal control device without suddenly changing the control output even if the control device in use breaks down in a multiplexed control device. It is an object of the present invention to provide a multiplex control device that can detect failures.
本発明は、各制御装置からの出力信号と信号選
択回路の出力信号とを各加算器に直接フイードバ
ツクしないで、まずこれらの信号を比較し、どの
制御装置からの出力信号が信号選択回路から出力
されているかを検出し、この検出結果をもとにし
て選択されている制御装置の１周期前の積分計算
結果を他の制御装置に伝送することにより各制御
装置の出力信号間の偏差を最小にして安定な制御
を得るとともに上記制御装置の出力信号と信号選
択回路の出力信号の差が基準値以上になつたこと
をもつて制御装置の異常を検出できるようにした
ことを特徴とする。
The present invention does not directly feed back the output signal from each control device and the output signal of the signal selection circuit to each adder, but first compares these signals and determines which control device outputs the output signal from the signal selection circuit. The deviation between the output signals of each control device can be minimized by detecting whether the output signals of each control device are The present invention is characterized in that it is possible to obtain stable control and to detect an abnormality in the control device when the difference between the output signal of the control device and the output signal of the signal selection circuit exceeds a reference value.
以下、本発明の具体的実施例について、図面を
参照しながら詳細に説明する。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第４図は本発明の一実施例であり、第１図と同
一番号の部分は同一の機能を果す。第４図に示す
制御系は三重化構成であり、３８は信号選択回路
５の入力信号のうちどの信号が選択されるかを判
定し、この結果を各制御装置２，３，４に出力す
る一致判定部であり、３９はどの制御系が異常で
あるか否かを検出する異常検出部である。信号選
択回路としては第１図同様に中間値選択回路を例
にとり説明する。 FIG. 4 shows one embodiment of the present invention, and parts having the same numbers as those in FIG. 1 perform the same functions. The control system shown in FIG. 4 has a triplex configuration, and 38 determines which signal is selected among the input signals of the signal selection circuit 5 and outputs this result to each control device 2, 3, and 4. It is a coincidence determination section, and 39 is an abnormality detection section that detects which control system is abnormal or not. As the signal selection circuit, an intermediate value selection circuit will be explained as an example as in FIG.
端子１に設定信号が印加されると、この設定信
号は加算器２１，２２，２３を介して各制御装置
２，３，４に入力される。制御装置２，３，４は
入力信号を周期的に取込んで制御演算を実行し、
出力信号を中間値選択回路５に出力する。中間値
選択回路５は３つの入力信号のうち中間値の信号
のみを選択し、制御対象６に制御信号を出力す
る。制御対象６からのプロセス信号は加算器２
１，２２，２３に各々負帰還される。さらに、各
制御装置２，３，４は自己の１周期前の積分計算
結果を４０，４１，４２の伝送ラインを介して相
互に伝送する構成になつており、一致判定部３８
からの出力信号で、制御対象６に制御信号を出力
している制御装置が他の制御装置に上記積分計算
結果を伝送する。 When a setting signal is applied to terminal 1, this setting signal is input to each control device 2, 3, 4 via adders 21, 22, 23. The control devices 2, 3, and 4 periodically receive input signals and execute control calculations.
The output signal is output to the intermediate value selection circuit 5. The intermediate value selection circuit 5 selects only the intermediate value signal from among the three input signals, and outputs a control signal to the controlled object 6. The process signal from the controlled object 6 is sent to the adder 2
1, 22, and 23, respectively. Furthermore, each of the control devices 2, 3, and 4 is configured to mutually transmit the integral calculation result of one cycle before itself via transmission lines 40, 41, and 42, and the coincidence determination section 38
The control device outputting the control signal to the controlled object 6 transmits the integral calculation result to another control device using the output signal from the control device 6.
このように構成した制御系は、制御対象６を制
御し、かつ、各制御装置２，３，４の出力信号が
常に同一になるように動作する。 The control system configured in this way controls the controlled object 6 and operates so that the output signals of the control devices 2, 3, and 4 are always the same.
ここで、例えば中間値選択回路５によつて出力
信号が選択されている制御装置が３であり、制御
装置２の出力信号は制御装置３の出力信号よりわ
ずかに高い値で、制御装置４の出力信号は制御装
置３の出力信号よりわずかに低い値であるとす
る。これは、先にも述べたように例えば各制御装
置の入力信号の取込み誤差等に起因する。従来例
と同様に制御装置２の出力信号をV1、制御装置
３の出力信号をV2、制御装置４の出力信号をV3、
回路５の出力信号をＸ、制御対象６からのプロセ
ス信号をＹとする。 Here, for example, the control device whose output signal is selected by the intermediate value selection circuit 5 is 3, the output signal of the control device 2 is a value slightly higher than the output signal of the control device 3, and the output signal of the control device 4 is a value slightly higher than that of the control device 4. It is assumed that the output signal has a slightly lower value than the output signal of the control device 3. As mentioned above, this is caused by, for example, errors in the input signals of each control device. As in the conventional example, the output signal of the control device 2 is V 1 , the output signal of the control device 3 is V 2 , the output signal of the control device 4 is V 3 ,
Let X be the output signal of the circuit 5, and Y be the process signal from the controlled object 6.
この場合、第５図に示すように、時刻t0の時点
で制御装置３が故障してその出力信号V2が零に
なると、回路５は中間値の出力信号V3を選択し
出力する。この結果、制御対象６は制御装置４に
よつて制御される。さらに、一致判定部３８は故
障発生前は中間値信号が制御装置３からの出力信
号であることを各制御装置に出力していたが、故
障発生後は中間値信号が制御装置４から出力され
ていることを各制御装置に出力し、中間値信号を
出力している制御装置４からの積分計算結果が他
の制御装置に伝送されて安定に制御を続行する。 In this case, as shown in FIG. 5, when the control device 3 fails at time t 0 and its output signal V 2 becomes zero, the circuit 5 selects and outputs the intermediate value output signal V 3 . As a result, the controlled object 6 is controlled by the control device 4. Furthermore, before the failure occurred, the coincidence determination unit 38 outputted to each control device that the intermediate value signal was the output signal from the control device 3, but after the failure occurred, the intermediate value signal was output from the control device 4. The integral calculation result from the control device 4 outputting the intermediate value signal is transmitted to the other control devices to continue stable control.
一致判定部３８は、制御装置２，３，４の出力
信号V1，V2，V3と中間値選択回路５の出力信号
の差をとる減算器２４，２５，２６と、この減算
器の出力信号が基準電源３０であらかじめ設定し
た基準値以下であるか否かを判定する比較回路２
７，２８，２９で構成されている。減算器２４，
２５，２６からの出力信号が上記基準値以下であ
る場合、その減算器に入力される制御装置からの
出力信号が中間値選択回路の出力信号であること
を示す。中間値選択回路の出力誤差が零であれ
ば、上記基準値は零でもよい。 The coincidence determination unit 38 includes subtracters 24, 25, and 26 that take the difference between the output signals V 1 , V 2 , and V 3 of the control devices 2 , 3 , and 4 and the output signal of the intermediate value selection circuit 5 , and A comparison circuit 2 that determines whether the output signal is below a reference value preset by the reference power supply 30.
It consists of 7, 28, and 29. subtractor 24,
If the output signals from 25 and 26 are below the reference value, this indicates that the output signal from the control device input to the subtracter is the output signal of the intermediate value selection circuit. If the output error of the intermediate value selection circuit is zero, the reference value may be zero.
また、異常検出部３９は、一致判定部３８の減
算器２４，２５，２６の出力信号が基準電源３４
であらかじめ設定した基準値以上であるか否かを
判定する比較回路３１，３２，３３とその結果を
出力する端子３５，３６，３７とで構成されてい
る。減算器２４，２５，２６からの出力信号が上
記基準値以上である場合には、その減算器に入力
される制御装置が故障していると判定できる。上
記基準値は、制御装置の入力信号の取込み誤差や
中間値選択回路の出力誤差等の大きさに対応して
決定する。 Further, the abnormality detection section 39 detects that the output signals of the subtracters 24, 25, 26 of the coincidence determination section 38 are output from the reference power source 34.
Comparing circuits 31, 32, and 33 determine whether or not the value exceeds a preset reference value, and terminals 35, 36, and 37 output the results. If the output signals from the subtractors 24, 25, and 26 are equal to or higher than the reference value, it can be determined that the control device input to the subtracter is malfunctioning. The reference value is determined in accordance with the magnitude of the input signal input error of the control device, the output error of the intermediate value selection circuit, and the like.
以上のように、制御装置の出力信号が急激に変
化するような故障が発生しても、安定に制御が続
行でき、かつ、その故障を検出できる。 As described above, even if a failure occurs that causes a sudden change in the output signal of the control device, control can be continued stably and the failure can be detected.
次に、制御装置の出力信号がわずかずつ変化す
る故障、すなわちドリフト故障に対する動作を説
明する。 Next, an explanation will be given of the operation for a fault in which the output signal of the control device changes little by little, that is, a drift fault.
制御装置４の出力信号がドリフト故障すると、
例えば第６図のように、出力信号V3が時刻t0以後
わずかずつ減少し始める。回路５はドリフト発生
前も発生後も制御装置３の出力信号V2を選択し、
制御対象６に出力するため、制御装置３の積分演
算結果が他の制御装置に伝送される。従つて、各
制御装置はそのまま制御演算を実行する。この結
果、制御装置４の出力信号V3はそのままドリフ
トする。このドリフト量が異常検出部３９の基準
値よりも大きくなると、これを異常検出部３９が
検出し、端子３７に制御装置４が故障であること
を知らせる信号を出力する。 When the output signal of the control device 4 has a drift failure,
For example, as shown in FIG. 6, the output signal V 3 begins to decrease little by little after time t 0 . The circuit 5 selects the output signal V 2 of the control device 3 both before and after the occurrence of the drift,
In order to output to the controlled object 6, the integral calculation result of the control device 3 is transmitted to another control device. Therefore, each control device executes control calculations as is. As a result, the output signal V3 of the control device 4 drifts as it is. When this amount of drift becomes larger than the reference value of the abnormality detection section 39, the abnormality detection section 39 detects this and outputs a signal to the terminal 37 indicating that the control device 4 is malfunctioning.
かくして、制御装置の出力信号がわずかずつ変
化する故障が発生してもその故障を検出できると
共に安定な制御が可能である。 In this way, even if a failure occurs in which the output signal of the control device changes little by little, the failure can be detected and stable control can be performed.
なお、上記説明ではドリフト故障として制御信
号が減少する場合を例にとつたが、増加する場合
でも同様になることは容易に理解できよう。 In the above description, the case where the control signal decreases as a result of a drift fault is taken as an example, but it is easy to understand that the same applies when the control signal increases.
さらに、上記実施例では制御装置を三重化する
場合について説明したが、一般の多重系にも適用
可能であることは明白である。 Further, in the above embodiment, the case where the control devices are triplexed is explained, but it is obvious that the present invention can also be applied to a general multiplex system.
また、信号選択回路として多くの信号の中から
その中間値の信号を選択する中間値選択回路を用
いたが、この他に、最も高い値の信号を選択する
高値選択回路、あるいは最も低い値の信号を選択
する低値選択回路を用いる場合も、全く同様に本
発明を適用できることは、いうまでもない。 In addition, as a signal selection circuit, we used an intermediate value selection circuit that selects a signal with an intermediate value from among many signals, but we also use a high value selection circuit that selects a signal with the highest value, or a signal with the lowest value. It goes without saying that the present invention can be applied in exactly the same way even when using a low value selection circuit for selecting signals.
本発明によれば、多重化制御装置において、各
制御装置の出力信号間の偏差を最小化し、制御装
置故障時には制御信号に不連続部分を発生させる
ことなく他の正常な制御装置に制御を自動的に移
行させることができる上にその故障個所を検出可
能な多重化制御装置が得られ、プラント制御系に
本発明を適用すると高信頼化が達成される効果が
ある。
According to the present invention, in a multiplexed control device, the deviation between the output signals of each control device is minimized, and when a control device fails, control is automatically transferred to another normal control device without causing a discontinuous portion in the control signal. Thus, a multiplexed control device that can be migrated in a consistent manner and that can detect failure points can be obtained, and when the present invention is applied to a plant control system, high reliability can be achieved.
第１図は従来の多重化制御装置を示すブロツク
図、第２図と第３図はその動作説明図、第４図は
本発明の多重化制御装置の一実施例を示すブロツ
ク図、第５図と第６図はその動作説明図である。
１……設定信号、２，３，４……制御装置、５
……信号選択回路、６……制御対象、７，８，９
……出力信号、１０……信号選択回路出力信号、
１１……プラントのプロセス信号、１２〜２３…
…加算器、２４，２５，２６……減算器、２７〜
２９，３１〜３３……比較回路、３０，３４……
基準電源、３５，３６，３７……故障判定出力端
子、３８……一致判定部、３９……異常検出部、
４０，４１，４２……伝送ライン。
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional multiplex control device, FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams of its operation, FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the multiplex control device of the present invention, and FIG. This figure and FIG. 6 are explanatory diagrams of the operation. 1... Setting signal, 2, 3, 4... Control device, 5
...Signal selection circuit, 6...Controlled object, 7, 8, 9
...Output signal, 10...Signal selection circuit output signal,
11...Plant process signals, 12-23...
...Adder, 24, 25, 26...Subtractor, 27~
29, 31-33... Comparison circuit, 30, 34...
Reference power supply, 35, 36, 37...failure judgment output terminal, 38...coincidence judgment section, 39...abnormality detection section,
40, 41, 42...transmission line.
Claims (1)
込んで動作する複数個の制御装置と、これら制御
装置からの出力信号のうち唯一の信号を選択し制
御対象に出力する信号選択回路とを備えた多重化
制御装置において、信号選択回路から出力される
信号がどの制御装置から出力された信号かを判定
する一致判定部と、この一致判定部の判定結果を
各制御装置に伝送する伝送路と、判定結果をもと
にして制御対象に出力信号を出力している制御装
置が１周期前の積分計算結果を他の制御装置に伝
送する伝送路と、各制御回路からの出力信号と信
号選択回路からの出力信号とを比較しこの比較結
果が基準値以上になつたときにその系の制御装置
が異常であることを検出する異常検出部とを設
け、各制御装置の出力信号間の偏差を最小にする
とともに制御装置の異常を検出することを特徴と
する多重化制御装置。1. A plurality of control devices that operate by periodically receiving input signals from the same control device, and a signal selection circuit that selects only one signal among the output signals from these control devices and outputs it to the control device. A multiplexing control device comprising: a coincidence determination section that determines from which control device the signal output from the signal selection circuit is output; and a transmission line that transmits the determination result of the coincidence determination section to each control device. , a transmission line through which the control device that outputs an output signal to the controlled object based on the judgment result transmits the integral calculation result of one cycle before to another control device, and the output signal and signal from each control circuit. An abnormality detection unit is provided which compares the output signal from the selection circuit and detects that the control device of the system is abnormal when the comparison result exceeds a reference value, and detects the difference between the output signals of each control device. A multiplex control device characterized by minimizing deviation and detecting abnormalities in the control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21136383A JPS60103402A (en) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | Multiplexed controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21136383A JPS60103402A (en) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | Multiplexed controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103402A JPS60103402A (en) | 1985-06-07 |
| JPH0312322B2 true JPH0312322B2 (en) | 1991-02-20 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21136383A Granted JPS60103402A (en) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | Multiplexed controller |
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|---|---|
| JP (1) | JPS60103402A (en) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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-
1983
- 1983-11-10 JP JP21136383A patent/JPS60103402A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60103402A (en) | 1985-06-07 |
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