JPH04322202A - Fresnel lens - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、フレネルレンズ、特に
、プロジェクションテレビジョン用等のスクリーンに適
用すると、スクリーンに色むらがなく、且つ、スクリー
ン全体を均一な明るさにすることができるフレネルレン
ズに関する。[Industrial Application Field] The present invention is a Fresnel lens, in particular, a Fresnel lens that, when applied to a screen for projection television, can prevent color unevenness on the screen and provide uniform brightness over the entire screen. Regarding.
【0002】0002
【従来の技術】各種の透明又は半透明のプラスチックレ
ンズシート(例えば、フレネルレンズシート、レンチキ
ュラーレンズシート)で、透過型スクリーンを形成し、
それをプロジェクション(投射)型テレビジョン用のス
クリーンとして利用することが既に行われている。2. Description of the Related Art Transmissive screens are formed using various transparent or translucent plastic lens sheets (e.g., Fresnel lens sheets, lenticular lens sheets).
It has already been used as a screen for projection television.
【0003】通常、上記スクリーンを構成するフレネル
レンズは、レンズ形成面を光源側に配する入光面サーキ
ュラフレネルレンズと、レンズ形成面を観察側に配する
出光面サーキュラフレネルレンズの2つのタイプに分け
られる。[0003] Usually, the Fresnel lenses constituting the above-mentioned screen are of two types: a light entrance circular Fresnel lens in which the lens forming surface is placed on the light source side, and an exit surface circular Fresnel lens in which the lens forming surface is placed on the observation side. Can be divided.
【0004】図3示すように、入光面サーキュラフレネ
ルレンズは、フレネルレンズ10の中心から周辺に近付
く程、非レンズ面Nに入光する光(斜線で示す損失光)
が増加するので、周辺部における光量が減少してしまい
、観察側から見ると、スクリーンのコーナー部が暗く、
中心部が明るいホットスポットのきつい画像となる。又
、テレビジョン(TV)セットを小型化する場合には、
投射距離(光源−レンズ間距離)が短くなるため、プリ
ズム角αを大きくする必要があるが、このようにプリズ
ム角αを大きくすると、レンズ面Lで全反射を起こし易
くなる。As shown in FIG. 3, the incident surface of the circular Fresnel lens is such that the closer it gets from the center to the periphery of the Fresnel lens 10, the more light enters the non-lens surface N (loss light shown by diagonal lines).
increases, the amount of light at the periphery decreases, and when viewed from the viewing side, the corners of the screen are dark and
The result is a sharp image with a bright hot spot in the center. Also, when downsizing the television (TV) set,
Since the projection distance (distance between the light source and the lens) becomes short, it is necessary to increase the prism angle α, but if the prism angle α is increased in this way, total reflection is likely to occur at the lens surface L.
【0005】一方、出光面サーキュラフレネルレンズで
は、図4に示すように、周辺部においても入光面に入射
した光は、出光面に影が出来るものの全て活用されるの
で入光面サーキュラフレネルレンズのような周辺部にお
ける光ロスがなく、そのため投射距離が短いTVセット
でも反射損失の少ないスクリーンを作ることができる。On the other hand, in the case of a circular Fresnel lens with an exit surface, as shown in FIG. There is no light loss at the periphery, so even for TV sets with a short projection distance, a screen with low reflection loss can be created.
【0006】このような点から、従来、プロジェクショ
ンTV用のスクリーンには、出光面サーキュラフレネル
レンズが多用されている。[0006] From this point of view, conventionally, a circular Fresnel lens with a light exit surface has been frequently used in projection TV screens.
【0007】ところが、出光面サーキュラフレネルレン
ズでは、入光面がフラットであるため、該入光面で一定
の方向に反射されてTVセットの内部に戻る不要反射光
が発生する。この不要反射光は、CRT(陰極線管)等
の光源を除くTVセットの内部を、光を吸収する物質で
コーティングすれば、該不要反射光を吸収させることが
できるので、特に問題にはならない。However, since the light-emitting surface circular Fresnel lens has a flat light-entering surface, unnecessary reflected light is generated which is reflected in a certain direction from the light-entering surface and returns to the inside of the TV set. This unnecessary reflected light does not pose a particular problem because the unnecessary reflected light can be absorbed by coating the inside of the TV set, excluding the light source such as a CRT (cathode ray tube), with a light-absorbing substance.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
、TVセットを小型化、コンパクト化するために、反射
損失の小さい、極めて光を反射し易い鏡をセットの内部
に配設して、光源光の投射光路を折曲げることが行われ
ている。この鏡は、スクリーンの面積の半分以上という
かなり大きなものであるため、該鏡による不要光の反射
は無視できないことがある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in order to make a TV set smaller and more compact, a mirror that has low reflection loss and is extremely easy to reflect light is placed inside the set to reflect light from the light source. The projection optical path is bent. Since this mirror is quite large, occupying more than half the area of the screen, the reflection of unnecessary light by the mirror may not be negligible.
【0009】即ち、光源が3管式又は1管式のプロシジ
ェクションTVでは、側面方向から見た概略構成を示す
図5のように、TVセットの下の方にCRT(光源)1
2を配置し、該CRT12から光を鏡14に入射させ、
該鏡14による反射光をスクリーン16に入射させるよ
うに設計されており、該TVセットでは、上記のような
大きな鏡14が少なくとも1枚使用されている。That is, in a projection TV with a three-tube or one-tube light source, a CRT (light source) 1 is placed at the bottom of the TV set, as shown in FIG.
2 is placed, and the light is incident on the mirror 14 from the CRT 12,
It is designed so that the light reflected by the mirror 14 is incident on the screen 16, and the TV set uses at least one large mirror 14 as described above.
【0010】上記セット設計のプロジェクションTVの
スクリーン16に、出光面サーキュラフレネルレンズを
採用すると、図6に示すように、フレネルレンズ18の
フラットな入光面で鏡14からの反射光を受けることに
なるため、該入光面で不要反射光が発生する。この不要
反射光を追跡すると、スクリーン(フレネルレンズ)周
辺部で反射する光は、鏡14の方には向わないが、スク
リーン中心部で反射する光(2点鎖線で示す)は鏡14
の方に向い、該鏡14で再び反射し、この反射光の一部
がスクリーン下部から出光し、特に光源が3管式の場合
はそれが色むらとなって現れる。When a circular Fresnel lens on the light exit surface is adopted for the screen 16 of the projection TV having the set design described above, the reflected light from the mirror 14 is received by the flat light entrance surface of the Fresnel lens 18 as shown in FIG. Therefore, unnecessary reflected light is generated at the light incident surface. Tracing this unnecessary reflected light, we find that the light reflected at the periphery of the screen (Fresnel lens) does not go toward the mirror 14, but the light reflected at the center of the screen (indicated by the two-dot chain line) does not go toward the mirror 14.
The light is reflected again by the mirror 14, and part of this reflected light exits from the bottom of the screen, which appears as color unevenness, especially when the light source is a three-tube type.
【0011】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされもので、プロジェクションTV用のスクリーン
に適用した場合、スクリーンに色むらがなく、且つスク
リーン全体を均一な明るさにすることができる、フレネ
ルレンズを提供することを課題とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and when applied to a projection TV screen, the screen has no color unevenness and the entire screen can have uniform brightness. , our objective is to provide a Fresnel lens.
【0012】0012
【課題を解決するための手段】本発明は、レンズ中心か
ら外周に向ってサーキュラフレネルレンズが順次形成さ
れているフレネルレンズにおいて、内側領域に入光側に
配する入光面サーキュラフレネルレンズが形成され、上
記内側領域の外周に位置する外側領域に観察側に配する
出光面サーキュラフルネルレンズが形成されている構成
としたことにより、前記課題を達成したものである。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a Fresnel lens in which circular Fresnel lenses are sequentially formed from the center of the lens toward the outer periphery. The above object has been achieved by adopting a configuration in which a circular Fresnel lens with a light exit surface disposed on the observation side is formed in an outer region located on the outer periphery of the inner region.
【0013】[0013]
【作用】本発明においては、フレネルレンズを、内側領
域に入光面サーキュラフレネルレンズが形成され、該内
側領域の外周に位置する外側領域に出光面サーキュラフ
レネルレンズが形成されているようにしたので、上記フ
レネルレンズを、例えばプロジェクションTV用のスク
リーンに適用することにより、全体が出光面サーキュラ
フレネルレンズである場合に、入光面がフラットである
ために生じた不要反射光を防止でき、且つ全体が入光面
サーキュラフレネルレンズである場合に、周辺部におけ
る非レンズ面から損失光が生じることを防止できるため
、上記不要反射光に起因する色むら等の発生を防止でき
ると共に、上記損失光に起因して周辺部の明るさが低下
することを防止できる。[Function] In the present invention, the Fresnel lens is configured such that a circular Fresnel lens is formed on the light entrance surface in the inner region, and a circular Fresnel lens is formed on the light exit surface in the outer region located on the outer periphery of the inner region. By applying the above Fresnel lens to, for example, a projection TV screen, when the entire light exit surface is a circular Fresnel lens, it is possible to prevent unnecessary reflected light that occurs due to the light entrance surface being flat. When the incident surface is a circular Fresnel lens, it is possible to prevent the generation of lost light from the non-lens surface in the peripheral area, so it is possible to prevent the occurrence of color unevenness caused by the above-mentioned unnecessary reflected light, and also to prevent the above-mentioned lost light from occurring. It is possible to prevent brightness in the peripheral area from decreasing due to this.
【0014】その結果、上記フレネルレンズを用いるこ
とにより、色むらがなく、全体の明るさが均一なスクリ
ーンを形成することができる。As a result, by using the Fresnel lens described above, it is possible to form a screen with no color unevenness and uniform brightness as a whole.
【0015】又、本発明において、内側領域及び外側領
域それぞれの形成範囲は、TVセットの設計により不要
反射光が鏡に入射しなくなる範囲が異なるため、TVセ
ットに応じて任意に変更される。Further, in the present invention, the formation ranges of the inner region and the outer region are arbitrarily changed depending on the TV set, since the range in which unnecessary reflected light does not enter the mirror varies depending on the design of the TV set.
【0016】[0016]
【実施例】図1は、本発明に係る一実施例のフレネルレ
ンズを示す、その中心を通る位置の拡大断面図であり、
図2は、本実施例のフレネルレンズの作用を示す概略説
明図である。Embodiment FIG. 1 is an enlarged sectional view of a Fresnel lens according to an embodiment of the present invention, taken through its center.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing the action of the Fresnel lens of this example.
【0017】本実施例のフレネルレンズ20は、図1に
示すように、内側領域の入光面サーキュラフレネルレン
ズ20Aと、外側領域の出光面サーキュラフレネルンズ
20Bとを、互いに反対の面に形成し、非レンズ形成面
をフラットにしたものである。As shown in FIG. 1, the Fresnel lens 20 of this embodiment has a light entrance surface circular Fresnel lens 20A in the inner region and a light exit surface circular Fresnel lens 20B in the outer region formed on opposite surfaces. , the non-lens forming surface is flat.
【0018】本実施例のフレネルレンズの作用を、前記
図5に示したものと同構成のプロジェクションTVのス
クリーン16に、該フレネルレンズを適用した場合の説
明図である図2を用いて説明する。The action of the Fresnel lens of this embodiment will be explained with reference to FIG. 2, which is an explanatory diagram when the Fresnel lens is applied to the screen 16 of a projection TV having the same configuration as that shown in FIG. 5. .
【0019】上記フレネルレンズ(スクリーン)20に
対しては、CRT12からの光源光が鏡14により反射
された後に入射される。スクリーンの中央部(内側領域
)に入射された光の一部は入光面で反射されるが、該入
光面がサーキュラフレネルレンズ20Aからなる粗面で
あるため、その反射光は、図示するように散乱され、鏡
14に向うことが防止される。The light source light from the CRT 12 is reflected by the mirror 14 and then enters the Fresnel lens (screen) 20 . A part of the light incident on the central part (inner area) of the screen is reflected by the light entrance surface, but since the light entrance surface is a rough surface made of the circular Fresnel lens 20A, the reflected light is The light is scattered in such a way that it is prevented from heading toward the mirror 14.
【0020】その結果、入光面がフラットであった場合
に生じた、前記図6に示した不要反射光に起因するスク
リーンの色むらが防止される。As a result, color unevenness on the screen caused by unnecessary reflected light as shown in FIG. 6, which would occur if the light incident surface was flat, is prevented.
【0021】又、スクリーンの周辺部(外側領域)に入
射された光は、該周辺部が出光面サーキュラフレネルレ
ンズ20Bであるため、入光面サーキュラフレネルレン
ズである場合のように非レンズ面に入射して損失される
ことが防止される。[0021] Furthermore, since the peripheral part is the light exit surface circular Fresnel lens 20B, the light incident on the peripheral part (outer region) of the screen is transmitted to the non-lens surface as in the case where the light entrance surface is a circular Fresnel lens. This prevents the incident light from being lost.
【0022】又、CRT12から入射される光の明るさ
(照度)は、スクリーンの中心部が明るく、その周辺に
近付く程暗くなる。ところが、本実施例のフレネルレン
ズでは、中心部が入光面サーキュラフレネルレンズ20
Aであるため、出光面サーキュラフレネルレンズである
場合に比べて、中心側の明るさが若干暗くなるが、周辺
部が出光面サーキュラフレネルレンズ20Bであるため
、入光面サーキュラフレネルレンズである場合に比べて
光の損失が少ないので、結果として、画面全体を均一な
明るさにすることができる。Furthermore, the brightness (illuminance) of the light incident from the CRT 12 is bright at the center of the screen and becomes darker as it approaches the periphery. However, in the Fresnel lens of this embodiment, the center portion is the light entrance surface of the circular Fresnel lens 20.
A, the brightness on the center side is slightly darker than when the light exit surface is a circular Fresnel lens, but since the light exit surface is a circular Fresnel lens 20B at the periphery, when the light entrance surface is a circular Fresnel lens. Since there is less light loss compared to , the entire screen can have uniform brightness as a result.
【0023】なお、実開昭64−26703にサーキュ
ラフレネルレンズを両面に形成したフレネルレンズが開
示されている。しかし、このフレネルレンズは、その周
辺部に入光面サーキュラフレネルレンズの非レンズ面か
ら入射する損失光があるため、周辺程スクリーンが暗く
なることは避けられない。その上、本実施例のフレネル
レンズは、通常の片面フレネルレンズに比べてほぼ等し
い厚さであるが、上記両面フレネルレンズは、それ自体
が厚くなる欠点があり、且つ厚さ精度が要求される。Incidentally, a Fresnel lens in which circular Fresnel lenses are formed on both surfaces is disclosed in Japanese Utility Model Application No. 64-26703. However, in this Fresnel lens, there is a loss of light that enters from the non-lens surface of the incident surface circular Fresnel lens at the periphery, so it is inevitable that the screen becomes darker toward the periphery. Furthermore, the Fresnel lens of this example has approximately the same thickness as a normal single-sided Fresnel lens, but the double-sided Fresnel lens itself has the disadvantage of being thicker and requires thickness accuracy. .
【0024】次に、本実施例のフレネルレンズについて
更に詳述する。Next, the Fresnel lens of this embodiment will be explained in more detail.
【0025】本実施例のフレネルレンズにおけるフレネ
ルピッチは、内側領域の入光面サーキュラフレネルレン
ズ部と、外側領域の出光面サーキュラフレネルレンズ部
のピッチは、必ずしも一致している必要はなく、必要に
応じて任意に変更可能である。Regarding the Fresnel pitch of the Fresnel lens of this embodiment, the pitch of the light entrance circular Fresnel lens portion in the inner region and the light exit surface circular Fresnel lens portion in the outer region do not necessarily have to be the same, and may be adjusted as necessary. It can be changed as desired.
【0026】又、入光面サーキュラフレネルレンズ部と
出光面サーキュラフレネルレンズ部の切替り点は、光が
ほぼ平行に入射される場合には、図1に示すように、表
裏で末端が一致している方がよい。しかし、光束が多少
発散したり、逆に収束している場合等には、出射光が不
連続にならないように、入光面サーキュラフレネルレン
ズ部の終端よりも外側を透過する光が、全て出光面サー
キュラフレネルレンズ部に入射するように、上記切替り
点を適宜ずらしてもよい。Furthermore, the switching point between the light entrance circular Fresnel lens section and the light exit surface circular Fresnel lens section is such that when the light is incident almost parallel, the ends of the front and back sides coincide, as shown in FIG. It is better to have However, in cases where the luminous flux is somewhat diverging or converging, in order to prevent the emitted light from becoming discontinuous, all of the light that passes through the area outside the end of the circular Fresnel lens portion of the light entrance surface is emitted. The switching point may be shifted as appropriate so that the light enters the surface circular Fresnel lens section.
【0027】又、フレネルレンズの焦点距離は、一般に
採用されているように、出射光が平行光から観察側6m
の位置に集光点を有するまでの間になるように設計し
てもよく、又、中心部での光量損失を最小にするために
、中心部の入光面サーキュラフレネルレンズ部からは、
平行光が出射されるようにし、外周部から出射される光
を観察側の所定位置に集光するように設計してもよい。Furthermore, the focal length of the Fresnel lens is such that the outgoing light is 6 m from the observation side from the parallel light, as is generally adopted.
In addition, in order to minimize the loss of light amount at the center, from the light entrance surface of the circular Fresnel lens section at the center,
It may be designed so that parallel light is emitted and the light emitted from the outer circumference is focused on a predetermined position on the observation side.
【0028】次に、具体例を挙げて本実施例のフレネル
レンズを説明する。Next, the Fresnel lens of this embodiment will be explained using a specific example.
【0029】アルミニウム材料を旋盤で切削し、中心か
ら200mmRのところまで平行光が出射されるように
設計された入光面サーキュフレネルレンズの金型(20
0mmRより外周部はフラット面)と、中心から200
mmRまでがフラットで、それより外周部が、焦点距離
10m に設計された出光面サーキュラフレネルレンズ
の金型の2つを作成し、これら金型の位置合せのために
各金型の4隅に貫通孔を開けて、金型を上下で位置合せ
が可能なようにした。[0029] An aluminum material was cut using a lathe to create a mold (20 mm) of a light entrance surface circular Fresnel lens designed to emit parallel light up to a distance of 200 mm from the center.
The outer periphery is flat from 0mmR) and 200mm from the center.
We created two molds for a circular Fresnel lens with a light exit surface designed to have a flat surface up to mmR and a focal length of 10 m at the outer periphery.To align these molds, we made two molds at the four corners of each mold. A through hole was drilled to allow the mold to be aligned vertically.
【0030】次に、いずれか一方の金型の周囲4辺に塩
化ビニル製のガスケット(厚さ3mm)をおき、その上
に他方の金型を載せた後、位置合せ用の上記貫通孔にボ
ルトを挿入し、ナットで固定して金型の上下の位置合せ
を行った。Next, place a vinyl chloride gasket (thickness: 3 mm) around the four sides of one of the molds, place the other mold on top of it, and then insert the gasket into the through hole for positioning. The bolts were inserted and fixed with nuts to align the top and bottom of the mold.
【0031】次いで、ガスケットの一部を引張って隙間
を形成し、その隙間から、開始剤としてAIBN(アゾ
イソブチロニトリル)が0.5%と、離型剤としてDB
P(ジ−n −ブチルフタレート)が5%混合されたM
MA(メチルメタアクリレート)シロップを注入した後
、ガスケットを元の状態に戻し、密閉された状態にする
。Next, a part of the gasket is pulled to form a gap, and from the gap, 0.5% of AIBN (azoisobutyronitrile) as an initiator and DB as a mold release agent are added.
M mixed with 5% P (di-n-butyl phthalate)
After injecting the MA (methyl methacrylate) syrup, return the gasket to its original state to seal it.
【0032】その後、上記金型を75°のオーブンで3
時間、次いで、130°で30分かけて上記MMAシロ
ップを硬化させ、冷却した後その硬化物を型から取り出
し、本実施例のフレネルレンズとした。[0032] After that, the above mold was heated in an oven at 75° for 3
The MMA syrup was then cured at 130° for 30 minutes, and after cooling, the cured product was taken out of the mold to form the Fresnel lens of this example.
【0033】上記のように形成した本実施例のフレネル
レンズを、前記図5のプロジェクションTV用のスクリ
ーン16に適用したところ、色むらがなく、しかも画面
全体が均一な明るさのスクリーンを形成することができ
た。When the Fresnel lens of this example formed as described above is applied to the projection TV screen 16 shown in FIG. 5, a screen with no color unevenness and uniform brightness over the entire screen is formed. I was able to do that.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、色
むらがなく、しかも全体の明るさが均一なスクリーンを
形成することができる。As explained above, according to the present invention, it is possible to form a screen with no uneven color and uniform brightness as a whole.
【図1】図1は、本発明に係る一実施例のフレネルレン
ズを示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a Fresnel lens according to an embodiment of the present invention.
【図2】図2は、実施例の作用を示す概略説明図である
。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing the operation of the embodiment.
【図3】図3は、入光面サーキュラフレネルレンズの作
用を示す概略説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing the action of a circular Fresnel lens on the light entrance surface.
【図4】図4は、出光面サーキュラフレネルレンズの作
用を示す概略説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing the function of a circular Fresnel lens with a light exit surface.
【図5】図5は、プロジェクションTVの一例を示す概
略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of a projection TV.
【図6】図6は、上記プロジェクションTVの作用を示
す概略説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory diagram showing the operation of the projection TV.
N…非レンズ面、
L…レンズ面、
10、18、20…フレネルレンズ、
12…CRT、
14…鏡、
16…スクリーン、
20A…入光面サーキュラフレネルレンズ、20B…出
光面サーキュラフレネルレンズ。N...non-lens surface, L...lens surface, 10, 18, 20...Fresnel lens, 12...CRT, 14...mirror, 16...screen, 20A...light entrance surface circular Fresnel lens, 20B...light exit surface circular Fresnel lens.
Claims (1)
レネルレンズが順次形成されているフレネルレンズにお
いて、内側領域に入光側に配する入光面サーキュラフレ
ネルレンズが形成され、上記内側領域の外周に位置する
外側領域に観察側に配する出光面サーキュラフルネルレ
ンズが形成されていることを特徴とするフレネルレンズ
。Claims: 1. A Fresnel lens in which circular Fresnel lenses are sequentially formed from the center of the lens toward the outer periphery, wherein a light entrance surface circular Fresnel lens is formed on the light entrance side of the inner region, and the light entrance surface circular Fresnel lens is formed on the outer periphery of the inner region. A Fresnel lens characterized in that a circular Fresnel lens with a light exit surface disposed on the observation side is formed in the outer region of the lens.
Priority Applications (1)
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JP3118010A JPH04322202A (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Fresnel lens |
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JP3118010A JPH04322202A (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Fresnel lens |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3118010A Pending JPH04322202A (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Fresnel lens |
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JP (1) | JPH04322202A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2021205907A1 (en) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 大日本印刷株式会社 | Reflective screen, reflective screen unit, and video display device |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP3118010A patent/JPH04322202A/en active Pending
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