JPH04244672A - 内燃機関のピストン - Google Patents
内燃機関のピストンInfo
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- JPH04244672A JPH04244672A JP3025455A JP2545591A JPH04244672A JP H04244672 A JPH04244672 A JP H04244672A JP 3025455 A JP3025455 A JP 3025455A JP 2545591 A JP2545591 A JP 2545591A JP H04244672 A JPH04244672 A JP H04244672A
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- Japan
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- piston
- skirt portion
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- cylinder
- piston pin
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 9
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/04—Resilient guiding parts, e.g. skirts, particularly for trunk pistons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のピストンの
改良に関するものである。
改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】内燃機関において、ピス
トンとシリンダの間には潤滑油膜が形成されているが、
ピストンの接触面積に応じて摩擦損失が増大するので、
スカート部の接触面積をできるだけ減らしたいという要
求がある。一般に、スカート部の横断面は楕円形に形成
され、機関運転時の熱膨張により真円に近付き、シリン
ダに対して一様に接触させるようになっているため、ピ
ストンのシリンダに対する押し付け力が大きくなるスラ
ストおよび反スラスト方向で面圧が過大となったり、あ
るいはそれ以外の領域で不要に接触面積を増大させるこ
とになった。
トンとシリンダの間には潤滑油膜が形成されているが、
ピストンの接触面積に応じて摩擦損失が増大するので、
スカート部の接触面積をできるだけ減らしたいという要
求がある。一般に、スカート部の横断面は楕円形に形成
され、機関運転時の熱膨張により真円に近付き、シリン
ダに対して一様に接触させるようになっているため、ピ
ストンのシリンダに対する押し付け力が大きくなるスラ
ストおよび反スラスト方向で面圧が過大となったり、あ
るいはそれ以外の領域で不要に接触面積を増大させるこ
とになった。
【０００３】特開昭５８−３８３５７号公報では、ピス
トンのスカート部から台地状に隆起する面が部分的に形
成され、任意の領域でシリンダに対する接触面積を削減
しているが、シリンダに対する接触面積を減らし過ぎる
と、ピストンの摺動速度が低下する低速高負荷運転時に
接触面圧が過大となりやすい。また、スカート部に施さ
れる面加工は３次元で行われ、しかも数十ミクロン単位
の精度が要求されるので、加工工数が著しく増大する。
トンのスカート部から台地状に隆起する面が部分的に形
成され、任意の領域でシリンダに対する接触面積を削減
しているが、シリンダに対する接触面積を減らし過ぎる
と、ピストンの摺動速度が低下する低速高負荷運転時に
接触面圧が過大となりやすい。また、スカート部に施さ
れる面加工は３次元で行われ、しかも数十ミクロン単位
の精度が要求されるので、加工工数が著しく増大する。
【０００４】この対策として、本出願人は、特願平１−
２５０５２７号、特願平１−３３５７５３号として、ス
カート部の楕円度を変化させてシリンダに対する接触面
積を所定の領域に限定するものを出願したが、この場合
も楕円度の変化する境界部分でスカート部の接触面圧が
過大となる可能性があり、この点で改善の余地を残して
いた。本発明は上記の点に着目し、シリンダに対するス
カート部の面圧を所定の領域で一様に分散させることを
目的とする。
２５０５２７号、特願平１−３３５７５３号として、ス
カート部の楕円度を変化させてシリンダに対する接触面
積を所定の領域に限定するものを出願したが、この場合
も楕円度の変化する境界部分でスカート部の接触面圧が
過大となる可能性があり、この点で改善の余地を残して
いた。本発明は上記の点に着目し、シリンダに対するス
カート部の面圧を所定の領域で一様に分散させることを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、スカート部の
横断面形状をピストンピンに直交するピストン軸心面上
に焦点を持つ楕円形とし、かつスカート部の縦断面形状
をその上下で絞られるバレル形としてなる内燃機関のピ
ストンにおいて、前記スカート部の楕円度を少なくとも
ピストンピンの側方に対峙する範囲で下方から上方にか
けて小さく変化させて真円に近付けるようにし、かつ前
記バレル形の湾曲度をピストンピンに直交するピストン
軸心面から周方向にかけて小さく変化させて、楕円度小
なる部分と大なる部分とが滑らかに連続する構成とした
。
横断面形状をピストンピンに直交するピストン軸心面上
に焦点を持つ楕円形とし、かつスカート部の縦断面形状
をその上下で絞られるバレル形としてなる内燃機関のピ
ストンにおいて、前記スカート部の楕円度を少なくとも
ピストンピンの側方に対峙する範囲で下方から上方にか
けて小さく変化させて真円に近付けるようにし、かつ前
記バレル形の湾曲度をピストンピンに直交するピストン
軸心面から周方向にかけて小さく変化させて、楕円度小
なる部分と大なる部分とが滑らかに連続する構成とした
。
【０００６】
【作用】上記構成に基づき、スカート部の横断面はピス
トンピンと直交するスラスト、反スラスト方向に長径を
持つ楕円に形成され、機関運転時は熱膨張によりこの楕
円が真円に近付き、シリンダに接触する面積を増大させ
てピストンの姿勢を制御する。
トンピンと直交するスラスト、反スラスト方向に長径を
持つ楕円に形成され、機関運転時は熱膨張によりこの楕
円が真円に近付き、シリンダに接触する面積を増大させ
てピストンの姿勢を制御する。
【０００７】ピストンが受ける燃焼圧力または慣性力に
よりスカート部がシリンダに押し付けられるスラスト側
または反スラスト側において、この荷重が最も大きくな
るピストンピンの側方領域（スカート部の上部）では、
スカート部の横断面を真円に近付けることにより、シリ
ンダの周方向について広い範囲で接触させ、面圧を十分
に低減して焼き付き等を防止する。
よりスカート部がシリンダに押し付けられるスラスト側
または反スラスト側において、この荷重が最も大きくな
るピストンピンの側方領域（スカート部の上部）では、
スカート部の横断面を真円に近付けることにより、シリ
ンダの周方向について広い範囲で接触させ、面圧を十分
に低減して焼き付き等を防止する。
【０００８】スカート部をシリンダに押し付ける荷重が
小さいピストンピンより下方の領域では、スカート部の
楕円度を大きくすることにより、シリンダの周方向につ
いて狭い範囲で接触させ、スカート部における不要な接
触面積を削減してピストンの摩擦損失を減らすことがで
きる。
小さいピストンピンより下方の領域では、スカート部の
楕円度を大きくすることにより、シリンダの周方向につ
いて狭い範囲で接触させ、スカート部における不要な接
触面積を削減してピストンの摩擦損失を減らすことがで
きる。
【０００９】スカート部の縦断面はその上下で絞られる
バレル形に形成され、バレル形の湾曲度をピストンピン
に直交するピストン軸心面から周方向にかけて小さく変
化させることにより、楕円度小なる部分と大なる部分と
が連接して段差が生じる部分を滑らかな曲面により連続
させる。これにより、スカート部がシリンダから受ける
面圧が局部的に大きくなることを防止して、潤滑油膜切
れによる摩擦損失を減らすとともに、ピストンまたはシ
リンダの偏磨耗を防止することができる。
バレル形に形成され、バレル形の湾曲度をピストンピン
に直交するピストン軸心面から周方向にかけて小さく変
化させることにより、楕円度小なる部分と大なる部分と
が連接して段差が生じる部分を滑らかな曲面により連続
させる。これにより、スカート部がシリンダから受ける
面圧が局部的に大きくなることを防止して、潤滑油膜切
れによる摩擦損失を減らすとともに、ピストンまたはシ
リンダの偏磨耗を防止することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１において、１はピストンのスカート部で
あり、このスカート部１は図示しないピストンリング溝
を有するピストン頂部の下に筒型に一体形成される。Ｏ
２は図示しないピストンピンの中心線であり、Ｏ１はこ
のピストンピンに直交してピストンの軸心（中心）を通
る軸心面である。ピストンは燃焼ガス圧力を受けてシリ
ンダ内で往復動し、ピストンピンおよびコンロッドを介
してクランクシャフトの回転力に変換するが、燃焼圧力
の合力はコンロッドの軸方向への力と、ピストンの軸心
に直交する力に分かれるため、スカート部１はスラスト
および反スラスト方向ではガス圧力および慣性力により
シリンダに押し付けられる圧力が高くなる。
説明する。図１において、１はピストンのスカート部で
あり、このスカート部１は図示しないピストンリング溝
を有するピストン頂部の下に筒型に一体形成される。Ｏ
２は図示しないピストンピンの中心線であり、Ｏ１はこ
のピストンピンに直交してピストンの軸心（中心）を通
る軸心面である。ピストンは燃焼ガス圧力を受けてシリ
ンダ内で往復動し、ピストンピンおよびコンロッドを介
してクランクシャフトの回転力に変換するが、燃焼圧力
の合力はコンロッドの軸方向への力と、ピストンの軸心
に直交する力に分かれるため、スカート部１はスラスト
および反スラスト方向ではガス圧力および慣性力により
シリンダに押し付けられる圧力が高くなる。
【００１１】スカート部１は、その縦断面がその上下方
向で絞られるバレル形に形成され、かつその横断面がピ
ストンピンに直交するピストン軸心面Ｏ１上に焦点を持
ち、ピストンピンと直交するスラスト、反スラスト方向
に長径を持つ楕円形に形成される。
向で絞られるバレル形に形成され、かつその横断面がピ
ストンピンに直交するピストン軸心面Ｏ１上に焦点を持
ち、ピストンピンと直交するスラスト、反スラスト方向
に長径を持つ楕円形に形成される。
【００１２】スカート部１の横断面形状は、ピストンピ
ンの側方に対峙する上部（ａ，ｂ間）が楕円度の小さい
楕円形ＦＯに形成され、その下部（ｂ，ｃ間）に楕円度
の比較的に大きい楕円形ＳＯに形成される。楕円度は楕
円の短径と長径の比であり、スカート部１は上方で真円
に近付き、スカート部１のシリンダに対する接触面を図
中斜線を入れて示すように、大略ピストンピンの中心線
Ｏ２とピストン軸心面Ｏ１にそれぞれ沿ったＴ字形の領
域に限定される。つまり、このＴ字形の接触領域ではス
カート部１の外殻が図２にａ１，ｃ１間の線分、ａ２，
ｂ２間の線分、ａ３，ｂ３間の線分としてそれぞれ示す
ように、図中破線で示すバレル形の基準線よりも拡径し
、機関運転時にシリンダとの隙間が０〜２５μｍとなる
のに対して、Ｔ字形領域外の非接触領域は、例えば図２
にｂ３，ｃ３間の線分として示されるように、図中破線
で示すバレル形の基準線よりも縮径し、シリンダに対し
て２５μｍ以上の隙間を確保する。
ンの側方に対峙する上部（ａ，ｂ間）が楕円度の小さい
楕円形ＦＯに形成され、その下部（ｂ，ｃ間）に楕円度
の比較的に大きい楕円形ＳＯに形成される。楕円度は楕
円の短径と長径の比であり、スカート部１は上方で真円
に近付き、スカート部１のシリンダに対する接触面を図
中斜線を入れて示すように、大略ピストンピンの中心線
Ｏ２とピストン軸心面Ｏ１にそれぞれ沿ったＴ字形の領
域に限定される。つまり、このＴ字形の接触領域ではス
カート部１の外殻が図２にａ１，ｃ１間の線分、ａ２，
ｂ２間の線分、ａ３，ｂ３間の線分としてそれぞれ示す
ように、図中破線で示すバレル形の基準線よりも拡径し
、機関運転時にシリンダとの隙間が０〜２５μｍとなる
のに対して、Ｔ字形領域外の非接触領域は、例えば図２
にｂ３，ｃ３間の線分として示されるように、図中破線
で示すバレル形の基準線よりも縮径し、シリンダに対し
て２５μｍ以上の隙間を確保する。
【００１３】これにより、ピストンが受ける燃焼圧力ま
たは慣性力によりスカート部１がシリンダに押し付けら
れるスラスト側または反スラスト側において、この荷重
が最も大きくなるピストンピンの側方領域では、スカー
ト部１の横断面を真円に近付けることにより、スカート
部１をシリンダの周方向について広い範囲で接触させ、
面圧を十分に低減して焼き付き等を防止する。スカート
部１をシリンダに押し付ける荷重が小さくなるピストン
ピンより下方の領域では、スカート部１の楕円度を大き
くすることにより、シリンダの周方向について狭い範囲
で接触させて摩擦損失を低減する。
たは慣性力によりスカート部１がシリンダに押し付けら
れるスラスト側または反スラスト側において、この荷重
が最も大きくなるピストンピンの側方領域では、スカー
ト部１の横断面を真円に近付けることにより、スカート
部１をシリンダの周方向について広い範囲で接触させ、
面圧を十分に低減して焼き付き等を防止する。スカート
部１をシリンダに押し付ける荷重が小さくなるピストン
ピンより下方の領域では、スカート部１の楕円度を大き
くすることにより、シリンダの周方向について狭い範囲
で接触させて摩擦損失を低減する。
【００１４】スカート部１の縦断面形状は、基本的に楕
円形ＦＯ，ＳＯの長径をピストン軸方向に沿って変化さ
せてその上下で絞られるバレル形に形成される。本発明
は、図２にも示すように、バレル形の湾曲度をピストン
ピンに直交するピストン軸心面Ｏ１上から周方向に所定
距離だけ離れたＦＢ領域では大きく、このＦＢ領域から
周方向に所定距離だけ離れたＳＢ領域では小さく変化さ
せ、楕円度小なる部分と大なる部分との間（点ｂ３）で
段差が生じる部分を滑らかな曲線により連続させる。な
お、図示した各部の寸法差は、便宜上実際よりも誇張し
て大きくしてあるが、実際にはかなり小さいものである
。
円形ＦＯ，ＳＯの長径をピストン軸方向に沿って変化さ
せてその上下で絞られるバレル形に形成される。本発明
は、図２にも示すように、バレル形の湾曲度をピストン
ピンに直交するピストン軸心面Ｏ１上から周方向に所定
距離だけ離れたＦＢ領域では大きく、このＦＢ領域から
周方向に所定距離だけ離れたＳＢ領域では小さく変化さ
せ、楕円度小なる部分と大なる部分との間（点ｂ３）で
段差が生じる部分を滑らかな曲線により連続させる。な
お、図示した各部の寸法差は、便宜上実際よりも誇張し
て大きくしてあるが、実際にはかなり小さいものである
。
【００１５】この結果、スカート部１がシリンダから受
ける面圧は、ピストンピンの中心線Ｏ２とピストン軸心
面Ｏ１にそれぞれ沿ったＴ字形を中心とする縞状に分布
し、ピストンに懸かる荷重の増大に伴って面圧を受ける
範囲が相似的に拡大する。このようにして、スカート部
１がシリンダから受ける面圧が局部的に大きくなること
を防止して、潤滑油膜切れによる摩擦損失を減らすとと
もに、ピストンまたはシリンダの偏磨耗を防止すること
ができる。
ける面圧は、ピストンピンの中心線Ｏ２とピストン軸心
面Ｏ１にそれぞれ沿ったＴ字形を中心とする縞状に分布
し、ピストンに懸かる荷重の増大に伴って面圧を受ける
範囲が相似的に拡大する。このようにして、スカート部
１がシリンダから受ける面圧が局部的に大きくなること
を防止して、潤滑油膜切れによる摩擦損失を減らすとと
もに、ピストンまたはシリンダの偏磨耗を防止すること
ができる。
【００１６】これに対して、バレル形の湾曲度を周方向
について一定にした場合、図３に示すように、楕円度小
なる部分と大なる部分との間（点ｂ）で段差が生じ、こ
の段差部分でスカート部１がシリンダから受ける面圧が
局部的に大きくなって、潤滑油膜切れによる摩擦損失が
増大するとともに、ピストンまたはシリンダの偏磨耗を
来す心配がある。
について一定にした場合、図３に示すように、楕円度小
なる部分と大なる部分との間（点ｂ）で段差が生じ、こ
の段差部分でスカート部１がシリンダから受ける面圧が
局部的に大きくなって、潤滑油膜切れによる摩擦損失が
増大するとともに、ピストンまたはシリンダの偏磨耗を
来す心配がある。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、スカート
部がその横断面形状とする楕円形の楕円度を少なくとも
ピストンピンの側方に対峙する範囲で下方から上方にか
けて小さく変化させて真円に近付けるようにし、かつス
カート部がその縦断面形状とするバレル形の湾曲度をピ
ストンピンに直交するピストン軸心面から周方向にかけ
て小さく変化させて、楕円度小なる部分と大なる部分と
が滑らかに連続する構成としたため、スカート部に複雑
な面加工を施すことなく、シリンダに対する接触面積の
分布を適正に設定することが可能となり、スカート部に
おける不要な接触面積を削減してピストンの摩擦損失を
減らして機関の燃費を改善するとともに、楕円度の大き
く相違する部分でシリンダに対する接触面圧が局部的に
大きくなることを防止し、ピストンおよびシリンダの摩
耗を抑制して耐久性を高められる。
部がその横断面形状とする楕円形の楕円度を少なくとも
ピストンピンの側方に対峙する範囲で下方から上方にか
けて小さく変化させて真円に近付けるようにし、かつス
カート部がその縦断面形状とするバレル形の湾曲度をピ
ストンピンに直交するピストン軸心面から周方向にかけ
て小さく変化させて、楕円度小なる部分と大なる部分と
が滑らかに連続する構成としたため、スカート部に複雑
な面加工を施すことなく、シリンダに対する接触面積の
分布を適正に設定することが可能となり、スカート部に
おける不要な接触面積を削減してピストンの摩擦損失を
減らして機関の燃費を改善するとともに、楕円度の大き
く相違する部分でシリンダに対する接触面圧が局部的に
大きくなることを防止し、ピストンおよびシリンダの摩
耗を抑制して耐久性を高められる。
【図１】本発明の実施例を示すピストンスカート部の構
成図である。
成図である。
【図２】同じく図１のＣ１−Ｃ１，Ｃ２−Ｃ２，Ｃ３−
Ｃ３線にそれぞれ沿う縦断面を示す詳細図である。
Ｃ３線にそれぞれ沿う縦断面を示す詳細図である。
【図３】従来例を示すピストンスカート部の構成図であ
る。
る。
１ スカート部
Ｏ１ ピストン軸心面
Ｏ２ ピストンピン中心線
Claims (1)
- 【請求項１】 スカート部の横断面形状をピストンピ
ンに直交するピストン軸心面上に焦点を持つ楕円形とし
、かつスカート部の縦断面形状をその上下で絞られるバ
レル形としてなる内燃機関のピストンにおいて、前記ス
カート部の楕円度を少なくともピストンピンの側方に対
峙する範囲で下方から上方にかけて小さく変化させて真
円に近付けるようにし、かつ前記バレル形の湾曲度をピ
ストンピンに直交するピストン軸心面から周方向にかけ
て小さく変化させて、楕円度小なる部分と大なる部分と
が滑らかに連続する構成としたことを特徴とする内燃機
関のピストン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025455A JP2697321B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 内燃機関のピストン |
| US07/824,850 US5193436A (en) | 1991-01-25 | 1992-01-23 | Engine piston |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025455A JP2697321B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 内燃機関のピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04244672A true JPH04244672A (ja) | 1992-09-01 |
| JP2697321B2 JP2697321B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=12166505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3025455A Expired - Fee Related JP2697321B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 内燃機関のピストン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5193436A (ja) |
| JP (1) | JP2697321B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06257507A (ja) * | 1993-03-09 | 1994-09-13 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関のピストン |
| US5544627A (en) * | 1995-03-21 | 1996-08-13 | Terziev; Nicola | Engine design for gasoline/diesel engines |
| US7395887B2 (en) * | 2004-12-23 | 2008-07-08 | Bosch Rexroth Corporation | Complementary regenerative torque system and method of controlling same |
| US7302884B2 (en) * | 2005-11-03 | 2007-12-04 | Dresser, Inc. | Piston |
| US7293497B2 (en) * | 2005-11-03 | 2007-11-13 | Dresser, Inc. | Piston |
| RU2419736C2 (ru) * | 2005-11-03 | 2011-05-27 | Дрессер, Инк. | Поршень |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5045507U (ja) * | 1973-08-27 | 1975-05-08 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2309555A (en) * | 1942-03-30 | 1943-01-26 | Sterling Corp | Piston |
| US2513814A (en) * | 1947-01-21 | 1950-07-04 | Aluminum Co Of America | Piston |
| ZA825602B (en) * | 1981-08-11 | 1984-03-28 | Ae Plc | Pistons |
| JPS6181558A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-25 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関用ピストン |
| IT1182507B (it) * | 1985-07-12 | 1987-10-05 | Ae Borgo Spa | Pistoni con profilo asimmetrico per motori a combustione interna |
| GB8615808D0 (en) * | 1986-06-27 | 1986-08-06 | Ae Plc | Pistons |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP3025455A patent/JP2697321B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-23 US US07/824,850 patent/US5193436A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5045507U (ja) * | 1973-08-27 | 1975-05-08 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2697321B2 (ja) | 1998-01-14 |
| US5193436A (en) | 1993-03-16 |
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