JPH0619358Y2 - AC generator - Google Patents

AC generator

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JPH0619358Y2
JPH0619358Y2 JP1984032443U JP3244384U JPH0619358Y2 JP H0619358 Y2 JPH0619358 Y2 JP H0619358Y2 JP 1984032443 U JP1984032443 U JP 1984032443U JP 3244384 U JP3244384 U JP 3244384U JP H0619358 Y2 JPH0619358 Y2 JP H0619358Y2
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JP
Japan
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output
winding
frequency
excitation
pulse
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JP1984032443U
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圭一 前田
健治 羽住
雅裕 長田
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Sawafuji Electric Co Ltd
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Sawafuji Electric Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、多極高速回転型の高周波発電機を用い、その
界磁を幅変調反転パルスで励磁することによって所望の
低周波出力、例えば、50Hzや60Hzなどの商用周波出
力を得るようにした交流発電装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention uses a multi-pole high-speed rotating high-frequency generator and excites its field with a width modulation inversion pulse to obtain a desired low-frequency output, for example, The present invention relates to an alternating-current power generation device adapted to obtain a commercial frequency output of 50 Hz or 60 Hz.

〔従来技術と問題点〕 小型で高出力が得られる多極高速回転型の高周波発電機
を用いた交流発電装置が種々提案されている。
[Prior Art and Problems] Various AC generators using a multi-pole high-speed rotation type high-frequency generator that is compact and provides high output have been proposed.

交流発電機において、回転子の回転速度を高速化すれば
それだけ高出力が得られ、また同出力では高速にすれば
小型化できることは良く知られている。このようなこと
は多極化した場合にも同様である。
It is well known that in an alternator, a higher output can be obtained by increasing the rotation speed of the rotor, and the output can be downsized by increasing the rotation speed. This also applies to multipolarization.

しかしながら、多極高速回転型の高周波発電機を用いて
商用周波数のような低周波出力を得ようとすると、実際
にはさまざまな問題があり、その実現は難しい。一般に
はサイリスタを用いて高周波発電機の出力巻線からの出
力の導通を制御して高周波出力を低周波出力に変換する
ものが多いが、その場合、回路構成や制御装置の構成が
複雑になったり、正から負、負から正への切り換えを行
う際の転流制御が難しくなったり、その切り換えがスム
ーズに行われず滑らかな変換出力波形が得られなかった
りするなどの問題がある。
However, when trying to obtain a low-frequency output such as a commercial frequency using a multi-pole high-speed rotation type high-frequency generator, there are various problems in practice, and it is difficult to realize it. Generally, a thyristor is used to control the conduction of the output from the output winding of the high frequency generator to convert the high frequency output to the low frequency output, but in that case, the circuit configuration and the configuration of the control device become complicated. However, there are problems that it is difficult to control commutation when switching from positive to negative and from negative to positive, and that switching is not performed smoothly and a smooth converted output waveform cannot be obtained.

〔考案の目的〕[Purpose of device]

本考案は、上記の考案に基づくものであって、多極高速
回転型の高周波発電機を用いて簡単な構成により商用周
波数のような低周波出力を得ることができる交流発電装
置を提供することを目的とするものである。
The present invention is based on the above-mentioned invention, and provides an alternating-current generator capable of obtaining a low-frequency output such as a commercial frequency with a simple configuration using a multi-pole high-speed rotation type high-frequency generator. The purpose is.

〔考案の構成〕[Constitution of device]

そのために本考案の交流電源装置は、出力巻線(3)と
励磁巻線(4)と界磁巻線(2)とを有する多極高速回
転型の高周波発電機(1),及び上記励磁巻線(4)の
出力にもとづいて上記界磁巻線(2)に励磁電流を供給
すると共に上記出力巻線(3)の出力を予め設定された
基準値と比較し該比較した結果に応じて上記励磁電流の
供給を制御する制御手段(5)を備え,上記出力巻線
(3)と上記励磁巻線(4)との夫々に誘起される誘起
電圧のもつ基本周波数が所定の周波数の整数倍になるよ
うに選定された交流発電装置であって, 上記制御手段(5)は, 上記出力巻線(3)の出力が上記基本周波数による正の
脈流と上記基本周波数による負の脈流との繰り返しによ
って与えられ,かつ当該出力巻線(3)の出力を濾波し
た結果の電圧の周波数が上記所定の周波数となるよう
に,上記基本周波数の各半波毎に反転するパルスによっ
て,上記界磁巻線(2)を励磁すると共に, 上記出力巻線(3)の出力を濾波した上記所定の周波数
の電圧の各半波が正統波を形成するように,上記反転す
るパルスがそのパルス幅を変化するものとするよう 構成される ことを特徴とするものである。
Therefore, the AC power supply device of the present invention comprises a multi-pole high-speed rotation type high frequency generator (1) having an output winding (3), an excitation winding (4) and a field winding (2), and the above-mentioned excitation. An excitation current is supplied to the field winding (2) on the basis of the output of the winding (4), and the output of the output winding (3) is compared with a preset reference value, and the result is compared. Control means (5) for controlling the supply of the exciting current, and the fundamental frequency of the induced voltage induced in each of the output winding (3) and the exciting winding (4) is a predetermined frequency. An alternating-current power generator selected to have an integral multiple, wherein the control means (5) is configured so that the output of the output winding (3) has a positive pulsating flow at the fundamental frequency and a negative pulsating flow at the fundamental frequency. Flow and the result of filtering the output of the output winding (3) The field winding (2) is excited by a pulse that is inverted every half wave of the fundamental frequency so that the pressure frequency becomes the predetermined frequency, and the output of the output winding (3) is generated. It is characterized in that the inverted pulse changes its pulse width so that each half wave of the filtered voltage of the predetermined frequency forms an orthodox wave.

〔考案の実施例〕[Example of device]

以下、本考案の実施例を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本考案の1実施例構成を示す図、第2図は励磁
波形と出力波形との対応を説明する図、第3図は正弦波
に近い波形の商用周波出力を得るための高周波出力の波
高値の設定例を示す図、第4図は本考案が適用される制
御回路の1実施例構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the correspondence between an excitation waveform and an output waveform, and FIG. 3 is a high frequency for obtaining a commercial frequency output having a waveform close to a sine wave. FIG. 4 is a diagram showing an example of setting a peak value of output, and FIG. 4 is a diagram showing a configuration of one embodiment of a control circuit to which the present invention is applied.

第1図において、1は回転子、2は界磁巻線、3は出力
巻線、4は励磁巻線、5は制御回路、6は出力端子を夫
々示している。回転子1は6極構成で、界磁巻線2は制
御回路5により励磁制御される。制御回路5は、出力巻
線3の出力電圧を検出し、該出力電圧に応じて界磁巻線
2の励磁制御を行うものである。その際の界磁巻線2の
励磁電源となるのが励磁巻線4の出力である。本考案で
は、更に、制御される前の出力巻線3の周波数を商用周
波数(50Hzまたは60Hz)など、所望の周波数の整数
倍に選ぶ。例えば商用周波数50Hzの6倍の周波数30
0Hzを選んだとする。この場合には、極数の6と周波数
の300Hzとから、高周波発電機の回転数は6000rp
mとなる。第2図は、以上の数値の例により、(a)ないし
(e)に示す励磁波形を界磁巻線2に与えた場合に、(f)な
いし(j)に示す夫々の波形が出力巻線3から出力波形と
して得られることを示したものである。一般に従来では
第2図(a)に示す如き励磁波形により界磁巻線2を直流
励磁している。このときは第2図(f)に示す如き300H
zの出力波形が出力巻線3から得られる。同様の出力波
形は、第2図(b)に示す如き励磁波形のパルス励磁を行
うことによっても得られる。
In FIG. 1, 1 is a rotor, 2 is a field winding, 3 is an output winding, 4 is an excitation winding, 5 is a control circuit, and 6 is an output terminal. The rotor 1 has a 6-pole structure, and the field winding 2 is excitation-controlled by the control circuit 5. The control circuit 5 detects the output voltage of the output winding 3 and controls the excitation of the field winding 2 according to the output voltage. The output of the excitation winding 4 serves as an excitation power source for the field winding 2 at that time. In the present invention, the frequency of the output winding 3 before being controlled is further selected to be an integral multiple of a desired frequency such as a commercial frequency (50 Hz or 60 Hz). For example, a frequency 30 which is 6 times the commercial frequency 50Hz
Suppose you chose 0 Hz. In this case, from the number of poles of 6 and the frequency of 300 Hz, the rotation speed of the high frequency generator is 6000 rp.
It becomes m. Fig. 2 shows (a) through
It is shown that when the excitation waveform shown in (e) is applied to the field winding 2, the respective waveforms shown in (f) to (j) are obtained as output waveforms from the output winding 3. Generally, conventionally, the field winding 2 is DC-excited by the excitation waveform as shown in FIG. 2 (a). At this time, 300H as shown in Fig. 2 (f)
The output waveform of z is obtained from the output winding 3. A similar output waveform can also be obtained by performing pulse excitation of the excitation waveform as shown in FIG. 2 (b).

ところで、このパルス励磁において、第2図(c)に示す
如き幅変調パルスを使って界磁巻線2を励磁すると、第
2図(h)に示す如く振幅変調された出力波形が出力巻線
3から得られることが判る。また、第2図(b)に示すパ
ルス励磁に代えてパルスを交互に反転させた第2図(d)
に示す如き反転パルスを使って界磁巻線2を励磁する
と、第2図(i)に示す如く、全波整流波形と同じ脈流直
流の出力波形が出力巻線3から得られる。これらの点に
着目して考えられたのが本考案である。つまり、第2図
(e)に示す如く、商用周波の半サイクルに対応する期間
(10 msec)毎に、正弦波に対応した平均値をもつ脈流
が得られるような幅変調反転パルスにより界磁巻線2を
励磁する。
By the way, in this pulse excitation, when the field winding 2 is excited by using the width modulation pulse as shown in FIG. 2 (c), the output waveform amplitude-modulated as shown in FIG. 2 (h) is output. It turns out that it can be obtained from 3. Further, instead of the pulse excitation shown in FIG. 2 (b), the pulse is alternately inverted, as shown in FIG. 2 (d).
When the field winding 2 is excited by using the inversion pulse as shown in FIG. 2, the same pulsating direct current output waveform as the full-wave rectified waveform is obtained from the output winding 3 as shown in FIG. 2 (i). The present invention was devised by focusing on these points. That is, FIG.
As shown in (e), the field winding 2 is switched by the width modulation reversal pulse such that a pulsating current having an average value corresponding to a sine wave is obtained every period (10 msec) corresponding to a half cycle of the commercial frequency. Get excited.

周波数50Hz、波高値141.4Vの商用周波出力を得る場
合における高周波出力の各波高値の例を示したのが第3
図である。このような電圧にすると、フィルタを通すこ
とにより、正弦波に対応した波形の商用周波数の交流出
力を得ることができる。
The third is an example of each peak value of the high frequency output when a commercial frequency output with a frequency of 50 Hz and a peak value of 141.4 V is obtained.
It is a figure. With such a voltage, an AC output with a commercial frequency having a waveform corresponding to a sine wave can be obtained by passing through a filter.

界磁巻線2に与える励磁波形の制御を行う制御回路の1
実施例構成を示したのが第4図である。第4図におい
て、2、4と5は夫々第1図に対応するものを示し、5
1はカウンタ、52は基準電圧発生回路、53は変調回
路を示している。励磁巻線4は、2巻線4Aと4Bとを
有し、巻線4Aからは出力巻線と同相の出力が得られ
るとすると、巻線4Bからはそれと逆相の出力が得ら
れ、両者はカウンタ51に送られる。カウンタ51は、
ここでは単なるカウンタのみからなるものではなく、ロ
ジック回路及びゲートを有しているものである。そし
て、零電圧(出力巻線3の出力電圧でも励磁巻線4の出
力電圧でもよい)を検出し、または磁気ピックアップや
フォトカプラ等で界磁の位置を検出(これらの構成は本
考案に直接関係しないので、具体的な説明はここでは省
略する)し、パルスにして12進カウンタによりカウン
トする。この12進カウンタの出力により励磁巻線4の
出力ととを半波毎に交互に取り出し、図示出力を
生成し、これを変調回路53に送ると共に、基準電圧発
生回路52に切り換え信号を送る。基準電圧発生回路5
2は、第3図により説明したような電圧、例えば56.8
V、115.3V、212Vを基準電圧として発生させ、そ
のうち、カウンタ51の切り換え信号に従って選択され
た基準電圧を変調回路53に供給するものである。すな
わち、第3図を参照すると明瞭となる如く、商用周波の
半サイクル内での第1番目と第6番目とでは56.8V、第
2番目と第5番目とでは115.3V、第3番目と第4番目
とでは212Vというように夫々の基準電圧が選択され
る。なお、このような基準電圧は、図示しないが、定電
圧ダイオード等の周知の定電圧発生手段を用いて発生さ
せればよい。変調回路53は、カウンタ51の出力に
よって界磁巻線2を励磁するが、その期間は検出電圧V
(出力巻線の電圧)が基準電圧Vを超えることとな
るまでである。つまり、変調回路53から励磁巻線2へ
送られる励磁波形′と変調回路53に送られてくるカ
ウンタ51の出力とを比較すれば明瞭となる如く、検
出電圧Vが基準電圧Vを超えるとカウンタ51の出
力がカットされる。その部分を示したのが励磁波形
′の点線部分である。該波形′は第2図図示(e)に
示す可変パルス幅をもつパルスに対応していると考えて
よい。
1 of a control circuit for controlling the excitation waveform applied to the field winding 2
FIG. 4 shows the configuration of the embodiment. In FIG. 4, reference numerals 2, 4 and 5 respectively correspond to those in FIG.
Reference numeral 1 is a counter, 52 is a reference voltage generation circuit, and 53 is a modulation circuit. The excitation winding 4 has two windings 4A and 4B, and if an output in phase with the output winding is obtained from the winding 4A, an output in the opposite phase is obtained from the winding 4B. Is sent to the counter 51. The counter 51 is
Here, not only a simple counter but a logic circuit and a gate are provided. Then, the zero voltage (the output voltage of the output winding 3 or the output voltage of the excitation winding 4 may be detected) or the position of the magnetic field is detected by a magnetic pickup or a photocoupler (these configurations are directly related to the present invention. Since it is not related, a detailed description is omitted here), and the pulse is counted by the binary counter. By the output of the 12-decimal counter, the output of the excitation winding 4 and the output of the excitation winding 4 are alternately taken out for each half wave to generate the illustrated output, which is sent to the modulation circuit 53 and the switching signal to the reference voltage generation circuit 52. Reference voltage generation circuit 5
2 is a voltage as described with reference to FIG.
V, 115.3 V, and 212 V are generated as reference voltages, and a reference voltage selected according to the switching signal of the counter 51 is supplied to the modulation circuit 53. That is, as will be apparent with reference to FIG. 3, in the half cycle of the commercial frequency, 56.8V for the 1st and 6th, 115.3V for the 2nd and 5th, and the 3rd and Each of the reference voltages is selected to be 212V for the fourth and the like. Although not shown, such a reference voltage may be generated using a known constant voltage generating means such as a constant voltage diode. The modulation circuit 53 excites the field winding 2 by the output of the counter 51, and the detection voltage V
Until D (the voltage of the output winding) exceeds the reference voltage V S. In other words, the detection voltage V D exceeds the reference voltage V S, as is clear when comparing the excitation waveform 'sent from the modulation circuit 53 to the excitation winding 2 and the output of the counter 51 sent to the modulation circuit 53. And the output of the counter 51 is cut. That part is shown by the dotted line part of the excitation waveform '. It can be considered that the waveform'corresponds to the pulse having the variable pulse width shown in FIG. 2 (e).

第5図は本考案の他の実施例を説明する図である。先に
述べた例のように出力巻線の周波数を300Hzとした場
合には、この300Hzは商用周波数50Hzだけでなく、
商用周波数60Hzの整数倍にもなっている。従って、第
5図(a)に示す如く50Hzの低周波出力を得る場合と同
一の回転数により制御回路のロジックやカウンタなどを
変えるだけで第5図(b)に示す如く60Hzの低周波出力
を得ることもできる。
FIG. 5 is a view for explaining another embodiment of the present invention. When the frequency of the output winding is set to 300 Hz as in the above-mentioned example, this 300 Hz is not only the commercial frequency of 50 Hz,
It is also an integral multiple of the commercial frequency of 60Hz. Therefore, as shown in Fig. 5 (a), the low frequency output of 60Hz can be obtained as shown in Fig. 5 (b) simply by changing the logic and counter of the control circuit according to the same rotation speed as when obtaining the low frequency output of 50Hz. You can also get

すなわち、異なる周波数の低周波出力が得られるように
するには、それらの周波数の公倍数の周波数を出力巻線
の周波数として設定すればよい。その結果、低周波出力
をいずれの周波数にするかに拘らず、原動機の最適な動
作点で運転することが可能となり、全体の発電効率も良
くすることができる。
That is, in order to obtain low-frequency outputs of different frequencies, it is sufficient to set a frequency that is a common multiple of those frequencies as the frequency of the output winding. As a result, it is possible to operate the prime mover at an optimum operating point regardless of which frequency the low frequency output is set to, and it is possible to improve the overall power generation efficiency.

なお、幾つかの周波数に亘り低周波出力を得るには、先
に述べた如く、それらの周波数の公倍数により高周波発
電機の出力巻線の周波数(基本周波数)を設定するほ
か、高周波発電機の回転数そのものを変化させることに
よっても可能であることは勿論である。例えば第1図な
いし第4図に示した例において、回転数を6000rpm
から7200rpmに変化させると、制御回路を変えず同
じ構成で第5図に示す如き60Hzの商用周波出力を得る
ことができる。従って、商用周波数に限らず、種々の低
周波出力を得ることができる。
In addition, in order to obtain low frequency output over several frequencies, as described above, in addition to setting the frequency (fundamental frequency) of the output winding of the high frequency generator by the common multiple of those frequencies, Of course, it is also possible by changing the rotation speed itself. For example, in the example shown in FIGS. 1 to 4, the rotation speed is 6000 rpm.
From 7200 rpm to 7200 rpm, a commercial frequency output of 60 Hz as shown in FIG. 5 can be obtained with the same configuration without changing the control circuit. Therefore, it is possible to obtain various low-frequency outputs, not limited to the commercial frequency.

〔考案の効果〕[Effect of device]

以上の説明から明らかなように、本考案によれば、幅変
調反転パルスで励磁することにより低周波出力が得られ
るので、出力回路はフィルタを設けるだけでよく、回路
構成が簡単になる。また、多極高速回転型の高周波発電
機を用いて簡単に低周波出力が得られ、商用周波数を出
力する交流発電装置として、発電機を著しく小型化する
ことができると共に回路構成の簡素化を図ることができ
る。
As is clear from the above description, according to the present invention, since a low frequency output can be obtained by exciting with a width modulation inversion pulse, the output circuit only needs to be provided with a filter, and the circuit configuration is simplified. Also, a low-frequency output can be easily obtained using a multi-pole high-speed rotation type high-frequency generator, and as an AC generator that outputs a commercial frequency, the generator can be significantly downsized and the circuit configuration can be simplified. Can be planned.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の1実施例構成を示す図、第2図は励磁
波形と出力波形との対応を説明する図、第3図は正弦波
に近い波形の商用周波出力を得るための高周波出力の波
高値の設定例を示す図、第4図は本考案が適用される制
御回路の1実施例構成を示す図、第5図は本考案の他の
実施例を説明する図である。 1……回転子、2……界磁巻線、3……出力巻線、4…
…励磁巻線、5……制御回路、6……出力端子、51…
…カウンタ、52……基準電圧発生回路、53……変調
回路。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the correspondence between an excitation waveform and an output waveform, and FIG. 3 is a high frequency for obtaining a commercial frequency output having a waveform close to a sine wave. FIG. 4 is a diagram showing an example of setting a peak value of an output, FIG. 4 is a diagram showing a configuration of one embodiment of a control circuit to which the present invention is applied, and FIG. 5 is a diagram explaining another embodiment of the present invention. 1 ... Rotor, 2 ... Field winding, 3 ... Output winding, 4 ...
… Excitation winding, 5 ... Control circuit, 6 ... Output terminal, 51 ...
... counter, 52 ... reference voltage generation circuit, 53 ... modulation circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 長田 雅裕 群馬県新田郡新田町大字早川字早川3番地 澤藤電機株式会社新田工場内 (56)参考文献 実公 昭55−29345(JP,Y1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Masahiro Nagata Masahiro Nagata No. 3 Hayakawa, Hayakawa, Nitta-cho, Nitta-gun, Gunma Sawafuji Electric Co., Ltd. Nitta factory (56) References )

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】出力巻線(3)と励磁巻線(4)と界磁巻
線(2)とを有する多極高速回転型の高周波発電機
(1),及び上記励磁巻線(4)の出力にもとづいて上
記界磁巻線(2)に励磁電流を供給すると共に上記出力
巻線(3)の出力を予め設定された基準値と比較し該比
較した結果に応じて上記励磁電流の供給を制御する制御
手段(5)を備え,上記出力巻線(3)と上記励磁巻線
(4)との夫々に誘起される誘起電圧のもつ基本周波数
が所定の周波数の整数倍になるように選定された交流発
電装置であって, 上記制御手段(5)は, 上記出力巻線(3)の出力が上記基本周波数による正の
脈流と上記基本周波数による負の脈流との繰り返しによ
って与えられ,かつ当該出力巻線(3)の出力を濾波し
た結果の電圧の周波数が上記所定の周波数となるよう
に,上記基本周波数の各半波毎に反転するパルスによっ
て,上記界磁巻線(2)を励磁すると共に, 上記出力巻線(3)の出力を濾波した上記所定の周波数
の電圧の各半波が正統波を形成するように,上記反転す
るパルスがそのパルス幅を変化するものとするよう 構成される ことを特徴とする交流発電装置。
1. A multi-pole high-speed rotary high-frequency generator (1) having an output winding (3), an excitation winding (4) and a field winding (2), and the excitation winding (4). The excitation current is supplied to the field winding (2) on the basis of the output of the above, and the output of the output winding (3) is compared with a preset reference value, and the excitation current of the excitation current is changed according to the comparison result. A control means (5) for controlling supply is provided so that the fundamental frequency of the induced voltage induced in each of the output winding (3) and the excitation winding (4) is an integral multiple of a predetermined frequency. The control means (5) is characterized in that the output of the output winding (3) repeats positive pulsating flow at the fundamental frequency and negative pulsating flow at the fundamental frequency. The frequency of the voltage that is given and is the result of filtering the output of the output winding (3) is the above specified value. The field winding (2) is excited by a pulse that is inverted every half wave of the fundamental frequency so that the frequency becomes a frequency, and the output of the output winding (3) is filtered to obtain the predetermined frequency. An AC generator characterized in that the pulse to be inverted is configured to change its pulse width so that each half-wave of the voltage forms an orthodox wave.
JP1984032443U 1984-03-07 1984-03-07 AC generator Expired - Lifetime JPH0619358Y2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5838318Y2 (en) * 1978-08-14 1983-08-30 小山弓具株式会社 Japanese bow drawstring gauge

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