JPH0466159B2 - - Google Patents
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- JPH0466159B2 JPH0466159B2 JP59221050A JP22105084A JPH0466159B2 JP H0466159 B2 JPH0466159 B2 JP H0466159B2 JP 59221050 A JP59221050 A JP 59221050A JP 22105084 A JP22105084 A JP 22105084A JP H0466159 B2 JPH0466159 B2 JP H0466159B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
- H04R17/005—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers using a piezoelectric polymer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
- G01V1/20—Arrangements of receiving elements, e.g. geophone pattern
- G01V1/201—Constructional details of seismic cables, e.g. streamers
- G01V1/208—Constructional details of seismic cables, e.g. streamers having a continuous structure
Description
【発明の詳細な説明】
<産業上の利用分野>
本発明は、海底地震探査や魚群探知用のハイド
ロフオン、または超音波洗浄装置の洗浄液内にお
ける音響測定子等に好適に利用される水中用圧電
受波シートに関する。
ロフオン、または超音波洗浄装置の洗浄液内にお
ける音響測定子等に好適に利用される水中用圧電
受波シートに関する。
<従来技術>
ポリ弗化ビニリデン、ポリ弗化ビニール、ポリ
塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニール、ナイロン等
の圧電性有機物もしくは合成ゴムや合成樹脂の有
機物中にチタン酸ジルコニア酸鉛、チタン酸鉛等
の強誘電セラミツク粒子を混合してなる圧電性有
機セラミツク複合物は、一般の焼結質圧電磁器材
料に比し、その音響インピーダンスが水の音響イ
ンピーダンスに近似する特性を有し、このため、
これを圧電トランデユーサとして用いると水中を
伝播する音響波を効率良く受波し、感度を高め得
る利点を生じる。
塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニール、ナイロン等
の圧電性有機物もしくは合成ゴムや合成樹脂の有
機物中にチタン酸ジルコニア酸鉛、チタン酸鉛等
の強誘電セラミツク粒子を混合してなる圧電性有
機セラミツク複合物は、一般の焼結質圧電磁器材
料に比し、その音響インピーダンスが水の音響イ
ンピーダンスに近似する特性を有し、このため、
これを圧電トランデユーサとして用いると水中を
伝播する音響波を効率良く受波し、感度を高め得
る利点を生じる。
そこで第4図に示すように、前記圧電材料より
なる圧電シートaの上下面に電極シートb,cを
設け、電極シートb,c間に所定の直流電圧を印
加して圧電シートaを厚み方向に分極し、これを
水中に浸漬して、前記電極シートb及び導電被覆
c間から出力信号を取出して前記水中を伝播する
音響波を受信するようにした水中用圧電受波シー
トがある。
なる圧電シートaの上下面に電極シートb,cを
設け、電極シートb,c間に所定の直流電圧を印
加して圧電シートaを厚み方向に分極し、これを
水中に浸漬して、前記電極シートb及び導電被覆
c間から出力信号を取出して前記水中を伝播する
音響波を受信するようにした水中用圧電受波シー
トがある。
<発明が解決しようとする問題点>
ところで、前記構成による圧電シートは、柔軟
であるため、音響波以外の圧力、例えば吹き流し
時の引張応力や水の流動、波立等による曲げ応力
が作用するが、これら機械的応力は圧電シートa
の面方向(分極軸に垂直な方向)に歪みを与え電
荷又は電圧を生じ、これがノイズ信号となつて音
響波に重畳的に加わり、S/N比を低下させると
いう欠点があつた。
であるため、音響波以外の圧力、例えば吹き流し
時の引張応力や水の流動、波立等による曲げ応力
が作用するが、これら機械的応力は圧電シートa
の面方向(分極軸に垂直な方向)に歪みを与え電
荷又は電圧を生じ、これがノイズ信号となつて音
響波に重畳的に加わり、S/N比を低下させると
いう欠点があつた。
本発明は、音響波以外の影響を阻止して前記従
来構成の欠点を除去し得る水中用圧電受波シート
の提供を目的とするものである。
来構成の欠点を除去し得る水中用圧電受波シート
の提供を目的とするものである。
<問題点を解決するための手段>
本発明は、圧電性有機セラミツク複合物からな
る第一圧電シートと第二圧電シートを積層し、前
記いずれかの圧電シートを、他方の圧電シートに
比してハイドロフオン定数の大きな圧電材料とす
るとともに、面方向に作用する応力により発生す
る電荷又は電圧がほぼ相等しくなるよう構成し、
かつ前記第一圧電シートと第二圧電シートから生
じる電荷又は電圧の差異を取出す接続手段を備え
てなるものである。
る第一圧電シートと第二圧電シートを積層し、前
記いずれかの圧電シートを、他方の圧電シートに
比してハイドロフオン定数の大きな圧電材料とす
るとともに、面方向に作用する応力により発生す
る電荷又は電圧がほぼ相等しくなるよう構成し、
かつ前記第一圧電シートと第二圧電シートから生
じる電荷又は電圧の差異を取出す接続手段を備え
てなるものである。
<作用>
上記本発明におけるノイズキヤンセル原理は以
下の通りである。
下の通りである。
いま、一方の圧電シートのハイドロフオン定数
を1dh及び圧電定数をそれぞれ1d33,1d31とすると、
これらの間には 1dh=1d33+21d31 の関係がある。
を1dh及び圧電定数をそれぞれ1d33,1d31とすると、
これらの間には 1dh=1d33+21d31 の関係がある。
また、他方の圧電シートについてもそれぞれ定
数を2dh,2d33,2d31とすると、これらの間には 2dh=2d33+22d31 の関係がある。
数を2dh,2d33,2d31とすると、これらの間には 2dh=2d33+22d31 の関係がある。
ところで圧電定数1d33,2d33は厚み方向(分極方
向)の圧力に応答する電気変換率を示し、音響波
信号はこの定数に基づく電荷である。また圧電定
数1d31,2d31は面方向(分極軸に垂直な方向)の圧
力に応答する電気変換率を示しノイズ信号はこの
定数に基づく電荷である。
向)の圧力に応答する電気変換率を示し、音響波
信号はこの定数に基づく電荷である。また圧電定
数1d31,2d31は面方向(分極軸に垂直な方向)の圧
力に応答する電気変換率を示しノイズ信号はこの
定数に基づく電荷である。
従つてこれらの関係より
1dh−2dh≠0 …
1d31−2d31=0 …
とすることによつて、1d33,2d33の差が取出され、
ノイズ信号が除去されて音響波による信号のみが
取出されるのである。
ノイズ信号が除去されて音響波による信号のみが
取出されるのである。
そこで本発明では、一方の圧電シートの材料に
ハイドロフオン定数1dhの大きい圧電性有機セラ
ミツク複合物、例えばチタン酸鉛(PbTiO3)に
ゴム、樹脂等の有機物を混合したものを選択使用
する。ちなみにPbTiO3とシリコンゴムを7:10
の比で混合した材料は1dh=35×10-12(C/N)
である。
ハイドロフオン定数1dhの大きい圧電性有機セラ
ミツク複合物、例えばチタン酸鉛(PbTiO3)に
ゴム、樹脂等の有機物を混合したものを選択使用
する。ちなみにPbTiO3とシリコンゴムを7:10
の比で混合した材料は1dh=35×10-12(C/N)
である。
また他方の圧電シートの材料にハイドロフオン
定数2dhの小さい圧電複合材料、例えばジルコン
酸・チタン酸鉛(Pb(Zr・Ti)O3)にゴム、樹
脂等の有機物を混合したものを選択使用する。ち
なみにPb(Zr・Ti)O3とシリコンゴムを7:10
の比で混合した材料は2dh=8×10-12(C/N)
である。
定数2dhの小さい圧電複合材料、例えばジルコン
酸・チタン酸鉛(Pb(Zr・Ti)O3)にゴム、樹
脂等の有機物を混合したものを選択使用する。ち
なみにPb(Zr・Ti)O3とシリコンゴムを7:10
の比で混合した材料は2dh=8×10-12(C/N)
である。
このように一方の圧電シートを他方の圧電シー
トに比しハイドロフオン定数の大きい圧電材料と
することで上記関係式を満足することができ
る。一方、これらの圧電材料は圧電定数1d31,2d31
を異にし、ハイドロフオン定数1dhの大きい材料
ほど1d31が小さく、例えば上記特定の割合で配合
したPbTiO3材料の場合1d31=−5×10-6(C/
N)、同じくPb(Ti・Zr)O3材料の場合2d31=−
25×10-6(C/N)と異なる。そこで、本発明に
おいて上記関係式を満足させるために、Pb
(Ti・Zr)O3材料に対し、圧電定数2d31が
PbTiO3材料の1d31値に相等しくするとか、分極
電圧を下げて2d31の低下を図ることが必要とな
る。
トに比しハイドロフオン定数の大きい圧電材料と
することで上記関係式を満足することができ
る。一方、これらの圧電材料は圧電定数1d31,2d31
を異にし、ハイドロフオン定数1dhの大きい材料
ほど1d31が小さく、例えば上記特定の割合で配合
したPbTiO3材料の場合1d31=−5×10-6(C/
N)、同じくPb(Ti・Zr)O3材料の場合2d31=−
25×10-6(C/N)と異なる。そこで、本発明に
おいて上記関係式を満足させるために、Pb
(Ti・Zr)O3材料に対し、圧電定数2d31が
PbTiO3材料の1d31値に相等しくするとか、分極
電圧を下げて2d31の低下を図ることが必要とな
る。
尚、Pb(Ti・Zr)O3材料のd31の低下は同時に
2dhも小さくなるため、PbTiO3材料の1dhとの差
が益々大きくなつて感度を最良にならしめる効果
もある。
2dhも小さくなるため、PbTiO3材料の1dhとの差
が益々大きくなつて感度を最良にならしめる効果
もある。
また上記は圧電シートに発生する電荷Qに基づ
くノイズキヤンセル原理を説明したが、発生電圧
VによつてもV=Q/Cなる関係式から静電容量
Cを考慮するだけで、電荷Qが異なつても勿論、
同様に説明することができる。
くノイズキヤンセル原理を説明したが、発生電圧
VによつてもV=Q/Cなる関係式から静電容量
Cを考慮するだけで、電荷Qが異なつても勿論、
同様に説明することができる。
本発明は、かかるノイズキヤンセル原理に基
き、圧電シートが引つ張り又は屈撓により面方向
の応力を受けた場合に、該応力に基づいて第二圧
電シートおよび第一圧電シートに発生する電荷
(又は電圧)は夫々等しく、電気的減算により消
滅する。このため、音響波が水中に発生すると、
前記接続手段から2つの圧電シートのハイドロフ
オン定数の差に基づく電荷(又は電圧)のみの取
出しが可能となる。
き、圧電シートが引つ張り又は屈撓により面方向
の応力を受けた場合に、該応力に基づいて第二圧
電シートおよび第一圧電シートに発生する電荷
(又は電圧)は夫々等しく、電気的減算により消
滅する。このため、音響波が水中に発生すると、
前記接続手段から2つの圧電シートのハイドロフ
オン定数の差に基づく電荷(又は電圧)のみの取
出しが可能となる。
<実施例>
第1,2図について、1,2は圧電ゴム等から
なる矩形状の第一及び第二圧電シートであつて例
えばその上面側が負、下面側が正となるように同
一方向に分極されている。前記圧電シート1,2
は電極シート3を介して積層され、その上部の第
一圧電シート1の上面には電極シート4が、下部
の第二圧電シート2の下面には同じく電極シート
5が夫々設けられている。前記構成からなる圧電
受波シートは、前記電極シート3と電極シート
4,5とを絶縁するために、絶縁被覆6で覆う等
の手段を必要とする。
なる矩形状の第一及び第二圧電シートであつて例
えばその上面側が負、下面側が正となるように同
一方向に分極されている。前記圧電シート1,2
は電極シート3を介して積層され、その上部の第
一圧電シート1の上面には電極シート4が、下部
の第二圧電シート2の下面には同じく電極シート
5が夫々設けられている。前記構成からなる圧電
受波シートは、前記電極シート3と電極シート
4,5とを絶縁するために、絶縁被覆6で覆う等
の手段を必要とする。
前記第一圧電シート1と、第二圧電シート2の
うちのいずれか、例えば第一圧電シート1を前記
したようにハイドロフオン定数の大きい、例えば
チタン酸鉛(PbTiO3)系材料により形成し、第
二圧電シート2を通常のPb(Ti・Zr)O3系材料
により形成する。
うちのいずれか、例えば第一圧電シート1を前記
したようにハイドロフオン定数の大きい、例えば
チタン酸鉛(PbTiO3)系材料により形成し、第
二圧電シート2を通常のPb(Ti・Zr)O3系材料
により形成する。
而て形成された矩形状の圧電受波シートは、第
一圧電シート1の負電極となる電極シート4と、
第二圧電シート2の正電極となる電極シート5と
をリード線10により電気的に接続して、その端
部を出力端子Aとし、さらに第一圧電シート1の
正電極面と、第二圧電シート2の負電極面とに介
装した電極シート3をリード線11により接続し
て、その端部を出力端子Bとし、前記出力端子
A,B間より出力信号を取出すようにしている。
尚前記出力端子Aはアース側となつている。
一圧電シート1の負電極となる電極シート4と、
第二圧電シート2の正電極となる電極シート5と
をリード線10により電気的に接続して、その端
部を出力端子Aとし、さらに第一圧電シート1の
正電極面と、第二圧電シート2の負電極面とに介
装した電極シート3をリード線11により接続し
て、その端部を出力端子Bとし、前記出力端子
A,B間より出力信号を取出すようにしている。
尚前記出力端子Aはアース側となつている。
前記実施例の作用を説明すると、前記圧電受波
シートに波立等により面方向の応力を生じると、
前記圧電シート1,2に夫々電荷(又は電圧)を
生じる。ところで、第一圧電シート1、第二圧電
シート2のd31はほぼ等しくしてあるから、前記
面方向の応力によつて両圧電シート1,2に発生
する電荷量(又は電圧)は、ほとんど同じであ
り、前記したように第一圧電シート1の負電極
と、第二圧電シート2の正電極とはリード線10
により電気的に短絡し、また第一圧電シート1の
正電極と、第二圧電シート2の負電極とは電極シ
ート3を介して短絡しているので消極し合い、結
局出力端子A,B間には前記波立等の外的応力に
よつては電位差(又は電圧差)が生じない。一
方、音響波による影響はシート全面から圧電シー
ト1,2に作用するが、第一圧電シート1はハイ
ドロフオン定数の大きな材料によつて形成されて
いるから、第二圧電シート2よりも音響波に対す
る感度が高い。このためその液中に音響波が発生
すると、前記感度差に対応する出力が出力端子
A,B間に発生する。
シートに波立等により面方向の応力を生じると、
前記圧電シート1,2に夫々電荷(又は電圧)を
生じる。ところで、第一圧電シート1、第二圧電
シート2のd31はほぼ等しくしてあるから、前記
面方向の応力によつて両圧電シート1,2に発生
する電荷量(又は電圧)は、ほとんど同じであ
り、前記したように第一圧電シート1の負電極
と、第二圧電シート2の正電極とはリード線10
により電気的に短絡し、また第一圧電シート1の
正電極と、第二圧電シート2の負電極とは電極シ
ート3を介して短絡しているので消極し合い、結
局出力端子A,B間には前記波立等の外的応力に
よつては電位差(又は電圧差)が生じない。一
方、音響波による影響はシート全面から圧電シー
ト1,2に作用するが、第一圧電シート1はハイ
ドロフオン定数の大きな材料によつて形成されて
いるから、第二圧電シート2よりも音響波に対す
る感度が高い。このためその液中に音響波が発生
すると、前記感度差に対応する出力が出力端子
A,B間に発生する。
従つて、前記したように波立等の外的応力によ
る電位の発生は消去されるから端子A,B間には
音響波に対応する電気信号のみが抽出されるよう
になる。このため、前記湾曲による影響を受けな
いで、音響波のみを受信することができる。
る電位の発生は消去されるから端子A,B間には
音響波に対応する電気信号のみが抽出されるよう
になる。このため、前記湾曲による影響を受けな
いで、音響波のみを受信することができる。
前記構成からなる圧電受波シートは水中の適宜
箇所に点在させ、夫々の位置での音響波を検出す
ることにより、水中での音響波のバラ付を検出す
ることができる。
箇所に点在させ、夫々の位置での音響波を検出す
ることにより、水中での音響波のバラ付を検出す
ることができる。
第3図は、第一圧電シート1、第二圧電シート
2の分極方向を逆とした実施例を示す。この場合
には第二圧電シート2の上面と接触する電極シー
ト7aと、第一圧電シート1の下面と接触する電
極シート7bとを絶縁シート8により絶縁し、第
一圧電シート1の負電極となる電極シート7aを
第二圧電シート2の正電極となる電極シート5と
接続し、第一圧電シート1の正電極となる電極シ
ート4を第二圧電シート2の負電極となる電極シ
ート7bと夫々電気的に接続する。またこれ以外
の電気的接続を防止するために、例えば前記圧電
受波シート全周に絶縁被覆6を施す。
2の分極方向を逆とした実施例を示す。この場合
には第二圧電シート2の上面と接触する電極シー
ト7aと、第一圧電シート1の下面と接触する電
極シート7bとを絶縁シート8により絶縁し、第
一圧電シート1の負電極となる電極シート7aを
第二圧電シート2の正電極となる電極シート5と
接続し、第一圧電シート1の正電極となる電極シ
ート4を第二圧電シート2の負電極となる電極シ
ート7bと夫々電気的に接続する。またこれ以外
の電気的接続を防止するために、例えば前記圧電
受波シート全周に絶縁被覆6を施す。
その他の作用効果は前記実施例と同じであり省
略する。
略する。
尚、前記各実施例に示す接続手段に換えて、一
方の圧電シートから発生した電荷を反転し、他方
の圧電シートから発生した電荷と結合し、その差
を取出すようにしてもよい。
方の圧電シートから発生した電荷を反転し、他方
の圧電シートから発生した電荷と結合し、その差
を取出すようにしてもよい。
前記圧電受波シートの形状は、用途に応じて
種々選択でき、円板状等の形状が考えられる。
種々選択でき、円板状等の形状が考えられる。
<発明の効果>
本発明は前記の説明によつて明らかにしたよう
に、圧電受波シートが外圧により湾曲した場合
に、前記第一圧電シート1および第二圧電シート
2に発生する電荷を打消し合うようにし、ハイド
ロフオン定数の大きな材料によつて形成された圧
電シートに生ずる前記音響波に対応する電荷のみ
を出力端子から取出し得るようにしたから、前記
波立等の外的応力による影響を可及的に除去して
抽出でき、圧電シートの出力のS/N比を著しく
向上できる等の優れた効果がある。
に、圧電受波シートが外圧により湾曲した場合
に、前記第一圧電シート1および第二圧電シート
2に発生する電荷を打消し合うようにし、ハイド
ロフオン定数の大きな材料によつて形成された圧
電シートに生ずる前記音響波に対応する電荷のみ
を出力端子から取出し得るようにしたから、前記
波立等の外的応力による影響を可及的に除去して
抽出でき、圧電シートの出力のS/N比を著しく
向上できる等の優れた効果がある。
第1図は本考案の第一実施例の斜視図、第2図
は同縦断側面図であり、第3図は第二実施例の縦
断側面図、第4図は従来装置の斜視図である。 1…第一圧電シート、2…第二圧電シート、3
〜5,7a,7b…電極シート、A,B…出力端
子。
は同縦断側面図であり、第3図は第二実施例の縦
断側面図、第4図は従来装置の斜視図である。 1…第一圧電シート、2…第二圧電シート、3
〜5,7a,7b…電極シート、A,B…出力端
子。
Claims (1)
- 1 圧電性有機セラミツク複合物からなる第一圧
電シートと第二圧電シートを積層し、前記いずれ
かの圧電シートを、他方の圧電シートに比してハ
イドロフオン定数の大きな圧電材料とするととも
に、面方向に作用する応力により発生する電荷又
は電圧がほぼ相等しくなるよう構成し、かつ前記
第一圧電シートと第二圧電シートから生じる電荷
又は電圧の差異を取出す接続手段を備えたことを
特徴とする水中用圧電受波シート。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59221050A JPS6199499A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 水中用圧電受波シ−ト |
US06/772,911 US4695988A (en) | 1984-09-12 | 1985-09-05 | Underwater piezoelectric arrangement |
EP85420164A EP0174897B1 (en) | 1984-09-12 | 1985-09-11 | Underwater piezoelectric arrangement |
DE8585420164T DE3574554D1 (de) | 1984-09-12 | 1985-09-11 | Piezoelektrische unterwasseranordnung. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59221050A JPS6199499A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 水中用圧電受波シ−ト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6199499A JPS6199499A (ja) | 1986-05-17 |
JPH0466159B2 true JPH0466159B2 (ja) | 1992-10-22 |
Family
ID=16760706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59221050A Granted JPS6199499A (ja) | 1984-09-12 | 1984-10-19 | 水中用圧電受波シ−ト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6199499A (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2630950B2 (ja) * | 1987-07-03 | 1997-07-16 | 日本特殊陶業株式会社 | 水中用圧電受波シート |
JPH01121961U (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-18 | ||
US7608989B2 (en) | 1999-07-20 | 2009-10-27 | Sri International | Compliant electroactive polymer transducers for sonic applications |
US20030059078A1 (en) * | 2001-06-21 | 2003-03-27 | Downs Edward F. | Directional sensors for head-mounted contact microphones |
WO2009006318A1 (en) | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Artificial Muscle, Inc. | Electroactive polymer transducers for sensory feedback applications |
EP2239793A1 (de) | 2009-04-11 | 2010-10-13 | Bayer MaterialScience AG | Elektrisch schaltbarer Polymerfilmaufbau und dessen Verwendung |
JP5407756B2 (ja) * | 2009-10-29 | 2014-02-05 | 株式会社村田製作所 | 圧電マイクロフォン及びその製造方法 |
KR20140008416A (ko) | 2011-03-01 | 2014-01-21 | 바이엘 인텔렉쳐 프로퍼티 게엠베하 | 변형가능한 중합체 장치 및 필름을 제조하기 위한 자동화 제조 방법 |
CN103703404A (zh) | 2011-03-22 | 2014-04-02 | 拜耳知识产权有限责任公司 | 电活化聚合物致动器双凸透镜系统 |
EP2828901B1 (en) | 2012-03-21 | 2017-01-04 | Parker Hannifin Corporation | Roll-to-roll manufacturing processes for producing self-healing electroactive polymer devices |
KR20150031285A (ko) | 2012-06-18 | 2015-03-23 | 바이엘 인텔렉쳐 프로퍼티 게엠베하 | 연신 공정을 위한 연신 프레임 |
WO2014066576A1 (en) | 2012-10-24 | 2014-05-01 | Bayer Intellectual Property Gmbh | Polymer diode |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP59221050A patent/JPS6199499A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6199499A (ja) | 1986-05-17 |
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---|---|---|---|
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