JPH0613878B2 - 遠心形圧縮機 - Google Patents
遠心形圧縮機Info
- Publication number
- JPH0613878B2 JPH0613878B2 JP59157497A JP15749784A JPH0613878B2 JP H0613878 B2 JPH0613878 B2 JP H0613878B2 JP 59157497 A JP59157497 A JP 59157497A JP 15749784 A JP15749784 A JP 15749784A JP H0613878 B2 JPH0613878 B2 JP H0613878B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffuser
- flow
- impeller
- outlet
- plate
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大流量形、つまり比速度の高い遠心形圧縮機
に係り、さらに詳しくは高比速度の遠心形圧縮機に好適
なディフューザに関する。
に係り、さらに詳しくは高比速度の遠心形圧縮機に好適
なディフューザに関する。
従来の遠心形圧縮機用ディフューザでは、羽根車出口直
後の流れが、ディフューザの流路幅方向にひずんだ分布
となっているために、ディフューザにおける運動エネル
ギから圧力エネルギへの変換が十分に行なわれないこと
と合せて、はくり(逆流に起因する)により圧力損失が
増加することにより、流体性能が低下する。
後の流れが、ディフューザの流路幅方向にひずんだ分布
となっているために、ディフューザにおける運動エネル
ギから圧力エネルギへの変換が十分に行なわれないこと
と合せて、はくり(逆流に起因する)により圧力損失が
増加することにより、流体性能が低下する。
これを改善するために、特開昭56−29099 号公報では、
ディフューザ内の片側又は両側に、その入口直後から出
口までの約半分の範囲にわたって案内羽根を設けてお
り、さらに、特開昭54−97273 号公報には流路幅の1/
5〜1/2の高さを持つ導流翼を羽根車の直後からディ
フューザ出口の半分まで設けて、羽根車出口すなわちデ
ィフューザ入口の歪んだ流れを強制的に一様な分布流に
近づけようとしている。
ディフューザ内の片側又は両側に、その入口直後から出
口までの約半分の範囲にわたって案内羽根を設けてお
り、さらに、特開昭54−97273 号公報には流路幅の1/
5〜1/2の高さを持つ導流翼を羽根車の直後からディ
フューザ出口の半分まで設けて、羽根車出口すなわちデ
ィフューザ入口の歪んだ流れを強制的に一様な分布流に
近づけようとしている。
上記従来技術においては、上述したように羽根車出口す
なわちディフューザ入口の歪んだ流れを一様な分布流れ
に近づけるようにしているが、ディフューザ入口部分に
案内羽根を設けた結果、この案内羽根によりディフュー
ザ後半分における心板側の流れに剥離を生じ、この部分
での圧力損失による流体性能が低下する。このように、
上記の従来技術はディフューザ通路の全域についての圧
力損失に伴う流体性能の低下を防止することについて何
等配慮されていないため、さらに流体性能を向上し得る
にも拘らず、対策されていないのが現状であった。
なわちディフューザ入口の歪んだ流れを一様な分布流れ
に近づけるようにしているが、ディフューザ入口部分に
案内羽根を設けた結果、この案内羽根によりディフュー
ザ後半分における心板側の流れに剥離を生じ、この部分
での圧力損失による流体性能が低下する。このように、
上記の従来技術はディフューザ通路の全域についての圧
力損失に伴う流体性能の低下を防止することについて何
等配慮されていないため、さらに流体性能を向上し得る
にも拘らず、対策されていないのが現状であった。
本発明の目的は、ディフューザ内における圧力損失、特
にディフューザ内における後半分の圧力損失を低減し、
ディフューザ出口の速度を小さくして大きな圧力を回復
し得る遠心形圧縮機を提供するにある。
にディフューザ内における後半分の圧力損失を低減し、
ディフューザ出口の速度を小さくして大きな圧力を回復
し得る遠心形圧縮機を提供するにある。
本発明の上記の目的は、羽根車の外周に、側板側ディフ
ューザ板と心板側ディフューザ板とによってディフュー
ザ流路を形成するディフューザを設け、前記ディフュー
ザ流路内にその流路幅の1/3から1/5の高さを有す
る複数枚の案内羽根を設けてなる遠心形圧縮機におい
て、前記側板側ディフューザ板に前記複数枚の案内羽根
を羽根車出口直後から羽根車外径の1.2〜1.3倍の
径位置まで設け、前記心板側ディフューザ板に前記複数
枚の案内羽根を羽根車外径の1.2〜1.3倍の径位置
からディフューザ出口径位置まで設けることにより達成
される。
ューザ板と心板側ディフューザ板とによってディフュー
ザ流路を形成するディフューザを設け、前記ディフュー
ザ流路内にその流路幅の1/3から1/5の高さを有す
る複数枚の案内羽根を設けてなる遠心形圧縮機におい
て、前記側板側ディフューザ板に前記複数枚の案内羽根
を羽根車出口直後から羽根車外径の1.2〜1.3倍の
径位置まで設け、前記心板側ディフューザ板に前記複数
枚の案内羽根を羽根車外径の1.2〜1.3倍の径位置
からディフューザ出口径位置まで設けることにより達成
される。
上述のように構成することにより、側板側の流体の流れ
角度および半径方向速度成分が強制的に大きくされるこ
とはもちろん心板側の流体の流れ角度も強制的に任意の
角度に保持されることになるため、側板側流体がディフ
ューザの圧力勾配に打ち勝って流れることができ、且つ
心板側流体も羽根車外径の1.2〜1.3倍の径位置か
らはディフューザの圧力勾配に打ち勝って心板側から側
板側に向う2次流れを防止することができる。従って、
流れの流路幅方向の一様性を保ちながら減速できる。
角度および半径方向速度成分が強制的に大きくされるこ
とはもちろん心板側の流体の流れ角度も強制的に任意の
角度に保持されることになるため、側板側流体がディフ
ューザの圧力勾配に打ち勝って流れることができ、且つ
心板側流体も羽根車外径の1.2〜1.3倍の径位置か
らはディフューザの圧力勾配に打ち勝って心板側から側
板側に向う2次流れを防止することができる。従って、
流れの流路幅方向の一様性を保ちながら減速できる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図および第2図は本発明の遠心形圧縮機の一実施例
を示すもので、これらの図において、羽根1,側板2お
よび心板3からなる遠心形の羽根車4が、回転軸5に取
り付けられた駆動機(図示せず)により回転させられる
ことにより、流体は吸込管6を通り、羽根車4内を通過
する間にエネルギを与えられて、高速の流れとなり、デ
ィフューザ7に流れ込む。このディフューザ7は、一対
の対向する心板側ディフューザ板8と側板側ディフュー
ザ板9とにより構成され、その間に流路を形成してい
る。ディフューザ7において、羽根車4から流出した流
体は、その速度エネルギを圧力エネルギに変換されなが
ら、スクロールケーシング10内に流入する。そこで、
さらに速度エネルギから圧力エネルギへの変換が行なわ
れた流体は、スクロールケーシング10により集合した
流れとなり吐出口より流出する。
を示すもので、これらの図において、羽根1,側板2お
よび心板3からなる遠心形の羽根車4が、回転軸5に取
り付けられた駆動機(図示せず)により回転させられる
ことにより、流体は吸込管6を通り、羽根車4内を通過
する間にエネルギを与えられて、高速の流れとなり、デ
ィフューザ7に流れ込む。このディフューザ7は、一対
の対向する心板側ディフューザ板8と側板側ディフュー
ザ板9とにより構成され、その間に流路を形成してい
る。ディフューザ7において、羽根車4から流出した流
体は、その速度エネルギを圧力エネルギに変換されなが
ら、スクロールケーシング10内に流入する。そこで、
さらに速度エネルギから圧力エネルギへの変換が行なわ
れた流体は、スクロールケーシング10により集合した
流れとなり吐出口より流出する。
側板側ディフューザ板9の流路面上にはディフューザ7
の流路幅bの1/3〜1/5の高さの複数枚の案内羽根
12が羽根車4直後の位置から羽根車4外径の1.2〜
1.3倍の位置に、また、心板側のディフューザ板8の
流路面上には、同様な高さを有する複数枚の案内羽根1
3が羽根車4外径の1.2〜1.3倍の位置からディフ
ューザ出口径の位置に取り付けられている。
の流路幅bの1/3〜1/5の高さの複数枚の案内羽根
12が羽根車4直後の位置から羽根車4外径の1.2〜
1.3倍の位置に、また、心板側のディフューザ板8の
流路面上には、同様な高さを有する複数枚の案内羽根1
3が羽根車4外径の1.2〜1.3倍の位置からディフ
ューザ出口径の位置に取り付けられている。
第2図に示す側板側の案内羽根12の入口角度β3は、
流量と羽根車出口の周速より決定される案内羽根12の
入口での設計流量点流れ角度αd3より小さい値とする。
出口角度β4は、出口での設計流量点流れ角度αd4にほ
ぼ等しくする。羽根角度β3からβ4までの変化は、滑
らかになるように一γ弧や対数螺旋などの曲線で近似し
て結ぶ。また、心板側の案内羽根13の入口角度μ5お
よび出口角度β6は、案内羽根12の出口での設計流量
点流れ角度αd4つまりβ4とほぼ等しくする。
流量と羽根車出口の周速より決定される案内羽根12の
入口での設計流量点流れ角度αd3より小さい値とする。
出口角度β4は、出口での設計流量点流れ角度αd4にほ
ぼ等しくする。羽根角度β3からβ4までの変化は、滑
らかになるように一γ弧や対数螺旋などの曲線で近似し
て結ぶ。また、心板側の案内羽根13の入口角度μ5お
よび出口角度β6は、案内羽根12の出口での設計流量
点流れ角度αd4つまりβ4とほぼ等しくする。
このような構造とすることにより、羽根車4からディフ
ューザ流路幅方向にひずんだ流れがディフューザ7内に
流入した場合、流れ角度の小さい側板2側の流体は、案
内羽根12により強制的に流れが起こされ、半径方向速
度成分が大きくなってディフューザ7の半径方向の圧力
勾配に打ち勝つに足る運転量を持つようになるために、
心板3側の流体が側板2側に流れ込むようになり、ひず
んだ流れが徐々に一様化されながら羽根車外径の1.2
〜1.3倍の位置まで滑らかに減速していく。また、案
内羽根13は羽根車外径の1.2〜1.3倍の位置から
ディフューザ出口までの心板2側の流体の流れ角度を強
制的に設計流量点流れ角度αd4になるようにガイドする
ので心板3側から側板2側に向う二次流れが抑制され
る。そのために、羽根外径の1.2〜1.3倍の位置か
らディフューザ出口径まで滑らか減速が達成される。
ューザ流路幅方向にひずんだ流れがディフューザ7内に
流入した場合、流れ角度の小さい側板2側の流体は、案
内羽根12により強制的に流れが起こされ、半径方向速
度成分が大きくなってディフューザ7の半径方向の圧力
勾配に打ち勝つに足る運転量を持つようになるために、
心板3側の流体が側板2側に流れ込むようになり、ひず
んだ流れが徐々に一様化されながら羽根車外径の1.2
〜1.3倍の位置まで滑らかに減速していく。また、案
内羽根13は羽根車外径の1.2〜1.3倍の位置から
ディフューザ出口までの心板2側の流体の流れ角度を強
制的に設計流量点流れ角度αd4になるようにガイドする
ので心板3側から側板2側に向う二次流れが抑制され
る。そのために、羽根外径の1.2〜1.3倍の位置か
らディフューザ出口径まで滑らか減速が達成される。
次に、レーザ2焦点流速計を用いて、ディフューザ内流
れを詳細に計測することにより、羽根車からの歪んだ流
れがディフューザ内に流入した場合の減速と一様化の過
程について検討した実験結果を以下に説明する。
れを詳細に計測することにより、羽根車からの歪んだ流
れがディフューザ内に流入した場合の減速と一様化の過
程について検討した実験結果を以下に説明する。
実験に用いた遠心羽根車は比速度ns=390(m,m
3/min,rpm)であり、高比速度羽根車と呼ばれる領域
に属するものを、またディフューザは、側板側にのみデ
ィフューザ通路幅bの1/5の高さの案内羽根を設けた
ものを用いた。
3/min,rpm)であり、高比速度羽根車と呼ばれる領域
に属するものを、またディフューザは、側板側にのみデ
ィフューザ通路幅bの1/5の高さの案内羽根を設けた
ものを用いた。
第3図および第4図に実験結果を示す。第3図および第
4図において、横軸は、側板側からの距離yをディフュ
ーザ通路幅bで無次元化した値y/bを、第4図の縦軸
は、ディフューザ内における流体の半径方向速度Cmを
羽根車周速U2で無次元化した値Cm/U2を、第3図
の縦軸はディフューザ内における流体の円周方向からと
った流れ角度αを示す。
4図において、横軸は、側板側からの距離yをディフュ
ーザ通路幅bで無次元化した値y/bを、第4図の縦軸
は、ディフューザ内における流体の半径方向速度Cmを
羽根車周速U2で無次元化した値Cm/U2を、第3図
の縦軸はディフューザ内における流体の円周方向からと
った流れ角度αを示す。
また、第3図および第4図中の丸や三角等の記号は、デ
ィフューザ内における流れ計測位置を示し、ディフュー
ザ内における計測位置半径rmを羽根車半径r2で無次
元化したrm/r2で示されている。
ィフューザ内における流れ計測位置を示し、ディフュー
ザ内における計測位置半径rmを羽根車半径r2で無次
元化したrm/r2で示されている。
第3図および第4図から、上向き三角と下向き三角で示
されるrm/r2が1.3及び1.5における流速cm
/u2及び流れ角度αに着目すると、y/bが1.0近
傍ではcm/u2が0.05程度と低い値に、また、αが
10度程度と低い値になっている事が分かる。
されるrm/r2が1.3及び1.5における流速cm
/u2及び流れ角度αに着目すると、y/bが1.0近
傍ではcm/u2が0.05程度と低い値に、また、αが
10度程度と低い値になっている事が分かる。
これは、羽根車4からのディフューザ7の流路幅方向歪
んだ流れが側板側に設けられた案内羽根12により、側
板近傍の流体は、強制的に流れが起こされ、半径速度成
分が大きくなってディフューザ7の半径方向の圧力勾配
に打ち勝つに足る運動量を持ち、心板側の流体が側板側
に流れ込む様になったためである。
んだ流れが側板側に設けられた案内羽根12により、側
板近傍の流体は、強制的に流れが起こされ、半径速度成
分が大きくなってディフューザ7の半径方向の圧力勾配
に打ち勝つに足る運動量を持ち、心板側の流体が側板側
に流れ込む様になったためである。
なお、上記案内羽根付きディフューザの基礎実験として
ディフューザ部に案内羽根を設けない羽根なしディフュ
ーザにおける羽根車出口の流れを測定した結果を第5図
および第6図に示す。この両図においては流路幅のほぼ
1/3より側板側で流れ角度α、さらに半径方向速度c
mの双方が著しく低下している。これは羽根車出口の側
板側が運動量の小さい流体で満たされ、この部分の流体
はディフューザ内の圧力回復に寄与することが少ないこ
とを示している。
ディフューザ部に案内羽根を設けない羽根なしディフュ
ーザにおける羽根車出口の流れを測定した結果を第5図
および第6図に示す。この両図においては流路幅のほぼ
1/3より側板側で流れ角度α、さらに半径方向速度c
mの双方が著しく低下している。これは羽根車出口の側
板側が運動量の小さい流体で満たされ、この部分の流体
はディフューザ内の圧力回復に寄与することが少ないこ
とを示している。
従って、羽根車直後の流れを一様化するためには、側板
側に流路幅の1/3程度までの高さを有する案内羽根を
用いることが良いことが分かる。ところで、ディフュー
ザの壁面近傍は境界層のみで覆われており、案内羽根の
高さが低いと流れの匡正効果は少ない。特開昭54-97273
号公報には、流路幅の1/5以下ではその効果が少ない
と言われており、案内羽根高さは1/5〜1/3が望ま
しいことが知られる。
側に流路幅の1/3程度までの高さを有する案内羽根を
用いることが良いことが分かる。ところで、ディフュー
ザの壁面近傍は境界層のみで覆われており、案内羽根の
高さが低いと流れの匡正効果は少ない。特開昭54-97273
号公報には、流路幅の1/5以下ではその効果が少ない
と言われており、案内羽根高さは1/5〜1/3が望ま
しいことが知られる。
Cm/U2の値が零以下になると、逆流が発生すること
を表し、この様な場合には、この領域において非常に大
きな圧力損失が発生し、ディフューザ性能を低下させる
原因となる。さらにこの第3図および第4図を注視する
と、y/bがほぼ2/3から心板側ではrm/r2が1.
3以上で流れ角度の低下が著しく、また流量に対応する
半径方向速度cmの低下もrm/r2が1.2以上では大
きくなっている。
を表し、この様な場合には、この領域において非常に大
きな圧力損失が発生し、ディフューザ性能を低下させる
原因となる。さらにこの第3図および第4図を注視する
と、y/bがほぼ2/3から心板側ではrm/r2が1.
3以上で流れ角度の低下が著しく、また流量に対応する
半径方向速度cmの低下もrm/r2が1.2以上では大
きくなっている。
従って、上述したようにディフューザ壁面よりある高さ
のところ、すなわち心側板ディフューザ板から流路幅の
1/5〜1/3倍の高さのところまで案内羽根を、rm
/r2が1.2〜1.3より外径側に設けることによ
り、心板側の流れを匡正でき、流れの一様化が可能とな
る。そのために、本発明では、第3図および第4図の結
果に基づき、rm/r2が1.3より大きな心板側領域
の流れを改善するために、rm/r2が1.2から1.
3の半径装置からディフューザ出口径位置までディフュ
ーザ通路幅の1/3から1/5の高さを有する案内羽根
13を心板側ディフューザ板8の壁面に設置し、側板側
壁面には設置しない様な構造にした。この様にすること
により、心板側領域における流れ角度αを案内羽根によ
り、強制的に大きくすることが出来るので、半径速度成
分が大きくなって、ディフューザの半径方向の圧力勾配
に打ち勝って流れるに足る運動量を得ることが出来るの
で、心板側から側板側に向かう二次流れが抑制され、デ
ィフューザ出口まで滑らかな減速が達成される。
のところ、すなわち心側板ディフューザ板から流路幅の
1/5〜1/3倍の高さのところまで案内羽根を、rm
/r2が1.2〜1.3より外径側に設けることによ
り、心板側の流れを匡正でき、流れの一様化が可能とな
る。そのために、本発明では、第3図および第4図の結
果に基づき、rm/r2が1.3より大きな心板側領域
の流れを改善するために、rm/r2が1.2から1.
3の半径装置からディフューザ出口径位置までディフュ
ーザ通路幅の1/3から1/5の高さを有する案内羽根
13を心板側ディフューザ板8の壁面に設置し、側板側
壁面には設置しない様な構造にした。この様にすること
により、心板側領域における流れ角度αを案内羽根によ
り、強制的に大きくすることが出来るので、半径速度成
分が大きくなって、ディフューザの半径方向の圧力勾配
に打ち勝って流れるに足る運動量を得ることが出来るの
で、心板側から側板側に向かう二次流れが抑制され、デ
ィフューザ出口まで滑らかな減速が達成される。
上述のとおり、本発明によれば、ディフューザ内の特に
後半部分における流体のはくり(逆流)が抑制され、デ
ィフューザ内での減速が滑らかに達成されるようにな
り、全圧力損失が低減されると共に十分な圧力回復が得
られることになり、ディフューザの性能がさらに大幅に
向上する。
後半部分における流体のはくり(逆流)が抑制され、デ
ィフューザ内での減速が滑らかに達成されるようにな
り、全圧力損失が低減されると共に十分な圧力回復が得
られることになり、ディフューザの性能がさらに大幅に
向上する。
第1図は本発明の実施例の縦断面図、第2図は第1図の
A−A矢視正面図、第3図は本発明の効果を説明するデ
ィフューザ内の流れ角度の分布図、第4図は本発明の効
果を説明するディフューザ内の半径方向速度成分の分布
図、第5図は羽根なしディフューザ内の流れ角度の分布
図、第6図は羽根なしディフューザ内の半径方向速度成
分の分布図である。 1……羽根、2……側板、3……心板、4……羽根車、
5……回転軸、6……吸込管、7……ディフューザ、8
……心板側ディフューザ板、9……側板側ディフューザ
板、10……スクロールケーシング、12,13……案
内羽根。
A−A矢視正面図、第3図は本発明の効果を説明するデ
ィフューザ内の流れ角度の分布図、第4図は本発明の効
果を説明するディフューザ内の半径方向速度成分の分布
図、第5図は羽根なしディフューザ内の流れ角度の分布
図、第6図は羽根なしディフューザ内の半径方向速度成
分の分布図である。 1……羽根、2……側板、3……心板、4……羽根車、
5……回転軸、6……吸込管、7……ディフューザ、8
……心板側ディフューザ板、9……側板側ディフューザ
板、10……スクロールケーシング、12,13……案
内羽根。
Claims (1)
- 【請求項1】羽根車の外周に、側板側ディフューザ板と
心板側ディフューザ板とによってディフューザ流路を形
成するディフューザを設け、前記ディフューザ流路内に
その流路幅の1/3から1/5の高さを有する複数枚の案内羽
根を設けてなる遠心形圧縮機において、前記側板側ディ
フューザ板に前記複数枚の案内羽根を羽根車出口直後か
ら羽根車外径の1.2〜1.3倍の径位置まで設け、前
記心板側ディフューザ板に前記複数枚の案内羽根を羽根
車外径の1.2〜1.3倍の径位置からディフューザ出
口径位置まで設けたことを特徴とする遠心形圧縮機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59157497A JPH0613878B2 (ja) | 1984-07-30 | 1984-07-30 | 遠心形圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59157497A JPH0613878B2 (ja) | 1984-07-30 | 1984-07-30 | 遠心形圧縮機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6138198A JPS6138198A (ja) | 1986-02-24 |
JPH0613878B2 true JPH0613878B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=15650973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59157497A Expired - Fee Related JPH0613878B2 (ja) | 1984-07-30 | 1984-07-30 | 遠心形圧縮機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0613878B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022080594A1 (ko) * | 2020-10-12 | 2022-04-21 | 주식회사 유진기공산업 | 원심 압축기 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3882463T2 (de) * | 1987-09-01 | 1993-11-11 | Hitachi Ltd | Diffusor für Zentrifugalverdichter. |
US5316441A (en) * | 1993-02-03 | 1994-05-31 | Dresser-Rand Company | Multi-row rib diffuser |
JP3110205B2 (ja) * | 1993-04-28 | 2000-11-20 | 株式会社日立製作所 | 遠心圧縮機及び羽根付ディフューザ |
JP5316365B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2013-10-16 | 株式会社日立プラントテクノロジー | ターボ型流体機械 |
JP2021124046A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | 三菱重工業株式会社 | 遠心圧縮機のディフューザ構造及び遠心圧縮機 |
US11401947B2 (en) | 2020-10-30 | 2022-08-02 | Praxair Technology, Inc. | Hydrogen centrifugal compressor |
Citations (1)
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-
1984
- 1984-07-30 JP JP59157497A patent/JPH0613878B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022080594A1 (ko) * | 2020-10-12 | 2022-04-21 | 주식회사 유진기공산업 | 원심 압축기 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6138198A (ja) | 1986-02-24 |
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