JPH0346524B2 - - Google Patents
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- JPH0346524B2 JPH0346524B2 JP59261458A JP26145884A JPH0346524B2 JP H0346524 B2 JPH0346524 B2 JP H0346524B2 JP 59261458 A JP59261458 A JP 59261458A JP 26145884 A JP26145884 A JP 26145884A JP H0346524 B2 JPH0346524 B2 JP H0346524B2
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Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明は、噴霧媒として浸炭能力ある炭素分含
有溶液を用いたアトマイズ法による金属粉末の製
造方法、特に油アトマイズ法により得たアトマイ
ズ金属粉を脱炭処理することにより炭素0.1〜0.6
%程度の中高炭素金属粉末の製造方法に関する。 (従来の技術) 粉末の製造技術および成形技術の進歩にともな
い、粉末冶金の特徴が着目され、今日、粉末冶金
法が物品の成形手段として広く使用されるように
なつてきた。 粉末冶金法の原料である粉末の製造法にもかか
る用途の拡大に応じて多くの改善がなされつつあ
るが、そのうちいわゆるアトマイズ法としては現
在それを分類するとガスアトマイズ法、水アトマ
イズ法、油アトマイズ法がある。 ガスアトマイズ法: 噴霧媒としてN2、Ar等の不活性ガスを使用し
て鋼粉を製造する方法である。不活性ガスを使用
するため酸化のような汚染が少ないが、ガス冷却
のため冷却速度が遅く、得られた製品の粒子形状
が球状となり冷間成形が困難であり、熱間成形が
必要である。しかし、熱間成形は多くの制約を受
けコスト高となる。さらに本方法ではガスアトマ
イズ時において多量のガスを使用するためアトマ
イズにおけるコストは著しく高く、後述する油ア
トマイズの場合と比較して10倍以上となる。した
がつて、本方法は特殊な目的には実用化されてい
るが、粉末冶金として最も需要の多い焼結、焼結
鍛造用鋼粉としては殆ど使用されていない。 水アトマイズ法: 噴霧媒体として水を使用する方法である。 生成粉末がアトマイズ媒体である水によつて酸
化汚染するため、その酸化量は大であり成形設計
上、大きな制約がある。特にCr、Mn、V、Nb、
B、Si等の易酸化性元素を含む鋼粉は酸化されや
すく、得られたアトマイズ鋼粉を還元工程で必要
な量まで酸素量を下げることは困難である。 一方、アトマイズ条件および雰囲気に特別な考
慮をして0.5%程度の酸素含有量に抑えても、
1150℃以上の高温で長時間処理しないと目的の鋼
粉を得ることができない。さらにたとえ得られて
も高温で長時間処理するため粒子同志が固着する
傾向にあり、かなり強力な解砕工程が必要となる
あえ、解砕時に粒子形状、粒度分布も変わるため
圧縮性、成型性、焼結性といつた品質面で問題が
ある。 これらの問題を解決する方法として、真空中で
高温加熱することによりC+O→COの反応で酸
素を除去するという方法が、提案されているが、
酸素を礎下げるためにはやはり1100℃以上の高温
を必要とし、前述の方法と同様な問題点がある。
さらに、本方法特有の問題は、酸素を下げるた
め、最終成品鋼粉中の炭素量が同時に減少してし
まい、炭素量のコントロールが困難であることで
ある。 油アトマイズ法: 油アトマイズ法は油を噴霧媒として鋼粉を製造
する方法であつて、水アトマイズ法に比べて得ら
れた鋼粉に酸化が生じていないという点において
すぐれているが、アトマイズ時に噴霧媒である油
から浸炭するため脱炭処理を施さなければならな
い。 (発明が解決すべき問題点) 上述の従来のアトマイズ法のうち、油アトマイ
ズ法について本件出願人は特公昭56−51203号と
してすでに開示しているが、そこにおいて開示さ
れたのは低炭素の低合金鋼粉の製造法であり、ま
た脱炭方法もH2−H2O雰囲気を使用した方法で
あつた。 ここに、本発明者らは、今日、焼結鍛造用ある
いは熱間押出用の金属粉末として中高炭素鋼粉が
求められていることから、油アトマイズ法でそれ
らの鋼粉の製造を試みたところ脱炭処理に困難が
あつた。 すなわち、第1図に油アトマイズ鋼粉のH2−
H2O脱炭特性を示すが、H2−H2O雰囲気下では、
第1図に示す如く、脱炭速度が早いので、できる
限り炭素を低くすることを目的とした低炭素鋼粉
の製造には適しているが、脱炭を途中で止める必
要がある中高炭素鋼粉の製造には、コントロール
性の点から適していないのである。 例えば、C:0.4%の鋼粉を得る場合、PH2O=
0.04、800℃の条件下で脱炭処理すると、炭素含
有量が0.4%にまで低下するための所要時間は約
1.5分であり、これでは実際問題として処理する
ことはできない。このように処理時間は長すぎて
も短すぎても実操業の観点からは炭素含有量のコ
ントロールは不可能となる。 (問題点を解決するための手段) よつて、本発明の目的は、例えば炭素含有量
0.1〜0.6%のいわゆる中高炭素金属粉末を製造す
る方法、特に油アトマイズ法と脱炭処理を組合せ
た方法による中高炭素鋼粉末の製造方法を提供す
ることである。 ここに、本発明の要旨とするところは、アトマ
イズ法による粉末製造法において、噴霧媒とし
て、浸炭能力を持つ炭素分含有溶液を用いて金属
溶湯を粉化して、炭素含有量0.1%超、酸素含有
量0.2%以下のアトマイズ金属粉を製造した後、
0.1〜0.6%の目標炭素含有量にまで脱炭すべく、
40(10Pco−5)2+25(T/50−19)2−36(10Pco−
5)(T/50−19)≦676で囲まれる温度および
Pco範囲(ただし、Tは温度(℃)、PcoはCO分
圧)のCO−CO2雰囲気下で酸化を抑制しながら
脱炭処理を続け、前記アトマイズ金属粉の炭素含
有量が0.1〜0.6%の目標炭素含有量となつたとき
に脱炭処理を終了することを特徴とする中高炭素
金属粉末製造法である。 本発明において脱炭処理に要する時間は、出発
粉末の炭素含有量および目的炭素含有量ならびに
処理温度によつて適宜調整すればよいが、CO−
CO2雰囲気下で10分間以上処理することによつて
0.1〜0.6%までの目的炭素含有量とすることがで
きる。 なお、浸炭能力を持つ炭素含有溶液は例えば鉱
物油等のいわゆる油であるが、その種類および操
作条件等についてはすでに当業界において油アト
マイズ法として公知であるから、これ以上の言及
はさける。 (作用) まず、本発明にあつては油アトマイズ法により
炭素含有量0.1%以上、酸素含有量0.2%以下のア
トマイズ金属粉を得るが、本発明における油アト
マイズ法、例えば先に述べた特公昭56−51203号
に開示されているものと同一であつてもよく、油
アトマイズ法それ自体は公知であつて、そらによ
つて本発明が制限されるものではない。また、油
アトマイズ金属粉を本発明にあつて炭素含有量
0.1%以上、酸素含有量0.2%以下、好ましくは
0.15%以下に制限するが、これは通常の油アトマ
イズ法によつて得られる程度のものである。 本発明に係る方法である油アトマイズ−(CO−
CO2)脱炭法における脱炭操作について以下に更
に説明する。 第2図はPcoおよびPco2を変えたときの温度に
対する脱炭特性をグラフに示したもので、出発粉
末の鋼種はAISI5140、アトマイズ時の炭素含有
量が0.58%のものについての脱炭曲線である。 CO−CO2脱炭の適正域は第2図に示すごとく
温度、Pcoによつて決定され、Pco=0.05以上、
温度630〜1250℃に適正領域がある。この適正領
域は図中、斜線領域で示す。最適範囲は、図中、
破線で示す。 しかしながら、これよりCO分圧が高く、温度
が低いと脱炭反応が発生せず、逆にCO分圧が低
く、温度が高いと脱炭速度が早くなりすぎる。 第3図はCO−CO2雰囲気下での脱炭曲線を示
す。参考までにH2−H2O雰囲気下でのそれも併
せて示す。なお、鋼種はAISI5140、出発粉末の
炭素含有量は0.56%であつた。 このように、第3図に示すごとくPco=0.7、
Pco=0.3の条件で脱炭処理を行う場合、炭素含有
量0.4%の中炭素鋼粉を得ようとすると、750℃で
10分間とコントロール可能な時間で脱炭すること
ができることが分かる。H2−H2O雰囲気の場合、
800℃で0.4%まで脱炭するのに1.5分しかかから
ないため、実際上コントロールは困難である。 ここに、第2図な結果を数値化して示すと、本
発明における脱炭条件として好ましくは温度範囲
が630〜1250℃、CO分圧が0.05〜1.0であり、より
厳密には、図中、斜線を引いた領域で表わされ、
これは、酸素含有量0.2%以下であつて: 40(10Pco−5)2+25(T/50−19)2−36
(10Pco−5)(T/50−19)≦676 但し、T:温度(℃)、Pco:CO分圧 であり、最適条件としては温度範囲が720〜1080
℃、CO分圧が0.07〜0.93であり、より厳密には、
図中、破線で示す領域として表わされ、酸素含有
量0.15%以下であつて、これは: 52(10Pco−5)2+73(T/50−18)2−72
(10Pco−5)(T/50−18)≦625 但し、T:温度(℃)、Pco:CO分圧 である。 次に、実施例により本発明をさらに説明する。 実施例 本例はHIP押出し用の耐熱耐摩耗鋼粉の製造例
であつて、脱炭性雰囲気としてはCO−CO2雰囲
気を使つた。 本発明の方法を用いて、0.27%の炭素を含有す
るSCH16相当の耐熱耐摩耗鋼粉を得た。炭素含
有量0.02%の母材を溶解後、噴霧媒として鉱物油
を用いて、油アトマイズを行い、第1表に示す炭
素含有量0.62%の合金鋼粉を製造後、第2表に示
す条件においてCO−CO2雰囲気下で脱炭処理後
第3表に示すSCH16相当の耐熱耐摩耗鋼粉を得
た。
有溶液を用いたアトマイズ法による金属粉末の製
造方法、特に油アトマイズ法により得たアトマイ
ズ金属粉を脱炭処理することにより炭素0.1〜0.6
%程度の中高炭素金属粉末の製造方法に関する。 (従来の技術) 粉末の製造技術および成形技術の進歩にともな
い、粉末冶金の特徴が着目され、今日、粉末冶金
法が物品の成形手段として広く使用されるように
なつてきた。 粉末冶金法の原料である粉末の製造法にもかか
る用途の拡大に応じて多くの改善がなされつつあ
るが、そのうちいわゆるアトマイズ法としては現
在それを分類するとガスアトマイズ法、水アトマ
イズ法、油アトマイズ法がある。 ガスアトマイズ法: 噴霧媒としてN2、Ar等の不活性ガスを使用し
て鋼粉を製造する方法である。不活性ガスを使用
するため酸化のような汚染が少ないが、ガス冷却
のため冷却速度が遅く、得られた製品の粒子形状
が球状となり冷間成形が困難であり、熱間成形が
必要である。しかし、熱間成形は多くの制約を受
けコスト高となる。さらに本方法ではガスアトマ
イズ時において多量のガスを使用するためアトマ
イズにおけるコストは著しく高く、後述する油ア
トマイズの場合と比較して10倍以上となる。した
がつて、本方法は特殊な目的には実用化されてい
るが、粉末冶金として最も需要の多い焼結、焼結
鍛造用鋼粉としては殆ど使用されていない。 水アトマイズ法: 噴霧媒体として水を使用する方法である。 生成粉末がアトマイズ媒体である水によつて酸
化汚染するため、その酸化量は大であり成形設計
上、大きな制約がある。特にCr、Mn、V、Nb、
B、Si等の易酸化性元素を含む鋼粉は酸化されや
すく、得られたアトマイズ鋼粉を還元工程で必要
な量まで酸素量を下げることは困難である。 一方、アトマイズ条件および雰囲気に特別な考
慮をして0.5%程度の酸素含有量に抑えても、
1150℃以上の高温で長時間処理しないと目的の鋼
粉を得ることができない。さらにたとえ得られて
も高温で長時間処理するため粒子同志が固着する
傾向にあり、かなり強力な解砕工程が必要となる
あえ、解砕時に粒子形状、粒度分布も変わるため
圧縮性、成型性、焼結性といつた品質面で問題が
ある。 これらの問題を解決する方法として、真空中で
高温加熱することによりC+O→COの反応で酸
素を除去するという方法が、提案されているが、
酸素を礎下げるためにはやはり1100℃以上の高温
を必要とし、前述の方法と同様な問題点がある。
さらに、本方法特有の問題は、酸素を下げるた
め、最終成品鋼粉中の炭素量が同時に減少してし
まい、炭素量のコントロールが困難であることで
ある。 油アトマイズ法: 油アトマイズ法は油を噴霧媒として鋼粉を製造
する方法であつて、水アトマイズ法に比べて得ら
れた鋼粉に酸化が生じていないという点において
すぐれているが、アトマイズ時に噴霧媒である油
から浸炭するため脱炭処理を施さなければならな
い。 (発明が解決すべき問題点) 上述の従来のアトマイズ法のうち、油アトマイ
ズ法について本件出願人は特公昭56−51203号と
してすでに開示しているが、そこにおいて開示さ
れたのは低炭素の低合金鋼粉の製造法であり、ま
た脱炭方法もH2−H2O雰囲気を使用した方法で
あつた。 ここに、本発明者らは、今日、焼結鍛造用ある
いは熱間押出用の金属粉末として中高炭素鋼粉が
求められていることから、油アトマイズ法でそれ
らの鋼粉の製造を試みたところ脱炭処理に困難が
あつた。 すなわち、第1図に油アトマイズ鋼粉のH2−
H2O脱炭特性を示すが、H2−H2O雰囲気下では、
第1図に示す如く、脱炭速度が早いので、できる
限り炭素を低くすることを目的とした低炭素鋼粉
の製造には適しているが、脱炭を途中で止める必
要がある中高炭素鋼粉の製造には、コントロール
性の点から適していないのである。 例えば、C:0.4%の鋼粉を得る場合、PH2O=
0.04、800℃の条件下で脱炭処理すると、炭素含
有量が0.4%にまで低下するための所要時間は約
1.5分であり、これでは実際問題として処理する
ことはできない。このように処理時間は長すぎて
も短すぎても実操業の観点からは炭素含有量のコ
ントロールは不可能となる。 (問題点を解決するための手段) よつて、本発明の目的は、例えば炭素含有量
0.1〜0.6%のいわゆる中高炭素金属粉末を製造す
る方法、特に油アトマイズ法と脱炭処理を組合せ
た方法による中高炭素鋼粉末の製造方法を提供す
ることである。 ここに、本発明の要旨とするところは、アトマ
イズ法による粉末製造法において、噴霧媒とし
て、浸炭能力を持つ炭素分含有溶液を用いて金属
溶湯を粉化して、炭素含有量0.1%超、酸素含有
量0.2%以下のアトマイズ金属粉を製造した後、
0.1〜0.6%の目標炭素含有量にまで脱炭すべく、
40(10Pco−5)2+25(T/50−19)2−36(10Pco−
5)(T/50−19)≦676で囲まれる温度および
Pco範囲(ただし、Tは温度(℃)、PcoはCO分
圧)のCO−CO2雰囲気下で酸化を抑制しながら
脱炭処理を続け、前記アトマイズ金属粉の炭素含
有量が0.1〜0.6%の目標炭素含有量となつたとき
に脱炭処理を終了することを特徴とする中高炭素
金属粉末製造法である。 本発明において脱炭処理に要する時間は、出発
粉末の炭素含有量および目的炭素含有量ならびに
処理温度によつて適宜調整すればよいが、CO−
CO2雰囲気下で10分間以上処理することによつて
0.1〜0.6%までの目的炭素含有量とすることがで
きる。 なお、浸炭能力を持つ炭素含有溶液は例えば鉱
物油等のいわゆる油であるが、その種類および操
作条件等についてはすでに当業界において油アト
マイズ法として公知であるから、これ以上の言及
はさける。 (作用) まず、本発明にあつては油アトマイズ法により
炭素含有量0.1%以上、酸素含有量0.2%以下のア
トマイズ金属粉を得るが、本発明における油アト
マイズ法、例えば先に述べた特公昭56−51203号
に開示されているものと同一であつてもよく、油
アトマイズ法それ自体は公知であつて、そらによ
つて本発明が制限されるものではない。また、油
アトマイズ金属粉を本発明にあつて炭素含有量
0.1%以上、酸素含有量0.2%以下、好ましくは
0.15%以下に制限するが、これは通常の油アトマ
イズ法によつて得られる程度のものである。 本発明に係る方法である油アトマイズ−(CO−
CO2)脱炭法における脱炭操作について以下に更
に説明する。 第2図はPcoおよびPco2を変えたときの温度に
対する脱炭特性をグラフに示したもので、出発粉
末の鋼種はAISI5140、アトマイズ時の炭素含有
量が0.58%のものについての脱炭曲線である。 CO−CO2脱炭の適正域は第2図に示すごとく
温度、Pcoによつて決定され、Pco=0.05以上、
温度630〜1250℃に適正領域がある。この適正領
域は図中、斜線領域で示す。最適範囲は、図中、
破線で示す。 しかしながら、これよりCO分圧が高く、温度
が低いと脱炭反応が発生せず、逆にCO分圧が低
く、温度が高いと脱炭速度が早くなりすぎる。 第3図はCO−CO2雰囲気下での脱炭曲線を示
す。参考までにH2−H2O雰囲気下でのそれも併
せて示す。なお、鋼種はAISI5140、出発粉末の
炭素含有量は0.56%であつた。 このように、第3図に示すごとくPco=0.7、
Pco=0.3の条件で脱炭処理を行う場合、炭素含有
量0.4%の中炭素鋼粉を得ようとすると、750℃で
10分間とコントロール可能な時間で脱炭すること
ができることが分かる。H2−H2O雰囲気の場合、
800℃で0.4%まで脱炭するのに1.5分しかかから
ないため、実際上コントロールは困難である。 ここに、第2図な結果を数値化して示すと、本
発明における脱炭条件として好ましくは温度範囲
が630〜1250℃、CO分圧が0.05〜1.0であり、より
厳密には、図中、斜線を引いた領域で表わされ、
これは、酸素含有量0.2%以下であつて: 40(10Pco−5)2+25(T/50−19)2−36
(10Pco−5)(T/50−19)≦676 但し、T:温度(℃)、Pco:CO分圧 であり、最適条件としては温度範囲が720〜1080
℃、CO分圧が0.07〜0.93であり、より厳密には、
図中、破線で示す領域として表わされ、酸素含有
量0.15%以下であつて、これは: 52(10Pco−5)2+73(T/50−18)2−72
(10Pco−5)(T/50−18)≦625 但し、T:温度(℃)、Pco:CO分圧 である。 次に、実施例により本発明をさらに説明する。 実施例 本例はHIP押出し用の耐熱耐摩耗鋼粉の製造例
であつて、脱炭性雰囲気としてはCO−CO2雰囲
気を使つた。 本発明の方法を用いて、0.27%の炭素を含有す
るSCH16相当の耐熱耐摩耗鋼粉を得た。炭素含
有量0.02%の母材を溶解後、噴霧媒として鉱物油
を用いて、油アトマイズを行い、第1表に示す炭
素含有量0.62%の合金鋼粉を製造後、第2表に示
す条件においてCO−CO2雰囲気下で脱炭処理後
第3表に示すSCH16相当の耐熱耐摩耗鋼粉を得
た。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
第3表、第4表に示す如く、本発明方法によれ
ば鋼組成、粒径分布、見掛密度、流動度ともHIP
成形用に適したSCH16相当品を得ることができ
た。
ば鋼組成、粒径分布、見掛密度、流動度ともHIP
成形用に適したSCH16相当品を得ることができ
た。
第1図は、油アトマイズ鋼粉のH2−H2O脱炭
曲線;および、第2図および第3図は、油アトマ
イズ鋼粉のCO−CO2脱炭曲線である。
曲線;および、第2図および第3図は、油アトマ
イズ鋼粉のCO−CO2脱炭曲線である。
Claims (1)
- 1 アトマイズ法による粉末製造法において、噴
霧媒として、浸炭能力を持つ炭素分含有溶液を用
いて金属溶湯を粉化して、炭素含有量0.1%超、
酸素含有量0.2%以下のアトマイズ金属粉を製造
した後、0.1〜0.6%の目標炭素含有量にまで脱炭
すべく、40(10Pco−5)2+25(T/50−19)2−36
(10Pco−5)(T/50−19)≦676で囲まれる温度
およびPco範囲(ただし、Tは温度(℃)、Pcoは
Co分圧)のCO−CO2雰囲気下で酸化を抑制しな
がら脱炭処理を続け、前記アトマイズ金属粉の炭
素含有量が0.1〜0.6%の目標炭素含有量となつた
ときに脱炭処理を終了することを特徴とする中高
炭素金属粉末製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59261458A JPS61139604A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 中高炭素金属粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59261458A JPS61139604A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 中高炭素金属粉末の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61139604A JPS61139604A (ja) | 1986-06-26 |
JPH0346524B2 true JPH0346524B2 (ja) | 1991-07-16 |
Family
ID=17362172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59261458A Granted JPS61139604A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 中高炭素金属粉末の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61139604A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2516717Y2 (ja) * | 1992-08-12 | 1996-11-13 | 共和コンクリート工業株式会社 | 鋼矢板用コンクリート笠取付け装置 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6103393A (en) * | 1998-02-24 | 2000-08-15 | Superior Micropowders Llc | Metal-carbon composite powders, methods for producing powders and devices fabricated from same |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5745443A (en) * | 1980-09-01 | 1982-03-15 | Hitachi Ltd | Electromagnetic ultrasonic flaw detector |
JPS586902A (ja) * | 1981-07-03 | 1983-01-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 金属粉末の処理方法 |
JPS5819402A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-02-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 金属粉末の処理方法およびその装置 |
JPS5819401A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-02-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 金属粉末の処理方法およびその装置 |
JPS58120701A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-18 | Kawasaki Steel Corp | 成形性に優れた粉末冶金用アトマイズ鋼粉の製造方法 |
-
1984
- 1984-12-11 JP JP59261458A patent/JPS61139604A/ja active Granted
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5745443A (en) * | 1980-09-01 | 1982-03-15 | Hitachi Ltd | Electromagnetic ultrasonic flaw detector |
JPS586902A (ja) * | 1981-07-03 | 1983-01-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 金属粉末の処理方法 |
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JP2516717Y2 (ja) * | 1992-08-12 | 1996-11-13 | 共和コンクリート工業株式会社 | 鋼矢板用コンクリート笠取付け装置 |
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Publication number | Publication date |
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JPS61139604A (ja) | 1986-06-26 |
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