JPH0649037B2 - 超音波パルスエコーの皮相周波数決定方法及び皮相周波数計算装置 - Google Patents
超音波パルスエコーの皮相周波数決定方法及び皮相周波数計算装置Info
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- JPH0649037B2 JPH0649037B2 JP60244205A JP24420585A JPH0649037B2 JP H0649037 B2 JPH0649037 B2 JP H0649037B2 JP 60244205 A JP60244205 A JP 60244205A JP 24420585 A JP24420585 A JP 24420585A JP H0649037 B2 JPH0649037 B2 JP H0649037B2
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、被検体の対象域における超音波パルスエコー
の皮相周波数を決定するに当り、超音波エネルギーのパ
ルスを被検体の対象域に指向させ、かつ対象域において
反射されたエコー列の強度を示すＡライン信号を発生す
るステップを含む超音波パルスエコーの皮相周波数決定
方法に関する。また本発明は、被検体の対象域の組織に
おける超音波パルスエコーの皮相周波数を決定するた
め、超音波エネルギーのパルスを被検体に指向させ、か
つ対象域からのエコーをＡライン信号の形態で検出する
指向及び検出手段を具える超音波パルスエコーの皮相周
波数計算装置に関する。パルスからのエネルギーは、器
官境界部に生じるか又は他の健全な均一組織内の病変部
もしくは病巣部に生じるインピーダンス不連続部から反
射される。
の皮相周波数を決定するに当り、超音波エネルギーのパ
ルスを被検体の対象域に指向させ、かつ対象域において
反射されたエコー列の強度を示すＡライン信号を発生す
るステップを含む超音波パルスエコーの皮相周波数決定
方法に関する。また本発明は、被検体の対象域の組織に
おける超音波パルスエコーの皮相周波数を決定するた
め、超音波エネルギーのパルスを被検体に指向させ、か
つ対象域からのエコーをＡライン信号の形態で検出する
指向及び検出手段を具える超音波パルスエコーの皮相周
波数計算装置に関する。パルスからのエネルギーは、器
官境界部に生じるか又は他の健全な均一組織内の病変部
もしくは病巣部に生じるインピーダンス不連続部から反
射される。
被検体から反射されたエコーの振幅を時間の関数として
プロットすると、超音波伝播路に沿った種々の距離にお
けるインピーダンス不連続の大きさを示すＡラインが得
られる。超音波伝播路を被検体を横切って走査した場
合、得られたＡラインを２次元表示装置上で合成して被
検体の内部の像を生ぜしめることができる。
プロットすると、超音波伝播路に沿った種々の距離にお
けるインピーダンス不連続の大きさを示すＡラインが得
られる。超音波伝播路を被検体を横切って走査した場
合、得られたＡラインを２次元表示装置上で合成して被
検体の内部の像を生ぜしめることができる。
超音波エネルギーは組織を通過する際に減衰する。被検
体の局所領域における減衰の大きさを用いて、当該領域
における組織の形式及び状態を特定することができ、か
つ、例えば、種々の器官を区別するか又は健全な組織及
び病変した組織を区別することができる。
体の局所領域における減衰の大きさを用いて、当該領域
における組織の形式及び状態を特定することができ、か
つ、例えば、種々の器官を区別するか又は健全な組織及
び病変した組織を区別することができる。
動物の組織の超音波減衰は周波数の関数として変化する
ことが知られており、その結果、広帯域超音波パルスの
中心周波数が組織の形式及び組織を介する伝播路の長さ
の双方の関数として推移する。組織の領域から反射され
た超音波パルスの中心周波数の皮相推移を用いて、“ウ
ルトラソニック・アテネーション・トモグラフィ・オブ
・ソフト・ティシューズ(Ultrasonic Attenuation Tomo
graphy of Soft Tissues)”、ダインズ(Dines)及びカク
(Kake)著、ウルトラソニック・イメージング(Ultrasoni
c Imaging)Vol.1,No.1,16〜33頁，1979に記載された態
様で当該組織の減衰を推定することができる。
ことが知られており、その結果、広帯域超音波パルスの
中心周波数が組織の形式及び組織を介する伝播路の長さ
の双方の関数として推移する。組織の領域から反射され
た超音波パルスの中心周波数の皮相推移を用いて、“ウ
ルトラソニック・アテネーション・トモグラフィ・オブ
・ソフト・ティシューズ(Ultrasonic Attenuation Tomo
graphy of Soft Tissues)”、ダインズ(Dines)及びカク
(Kake)著、ウルトラソニック・イメージング(Ultrasoni
c Imaging)Vol.1,No.1,16〜33頁，1979に記載された態
様で当該組織の減衰を推定することができる。
Ａラインにおける信号のゼロ交さ点を計数することによ
って組織の減衰を推定する方法及び装置は、例えば、米
国特許第4,441,368号明細書に記載されている。しかし
この方法は、例えば、超音波がのう胞（シスト）を介し
て伝播する場合に起るＡライン信号の振幅の脱落又は減
少に敏感であり、のう胞の近くで測定が行われた場合減
衰の測定結果が不正確になるか又は混乱を来たす。
って組織の減衰を推定する方法及び装置は、例えば、米
国特許第4,441,368号明細書に記載されている。しかし
この方法は、例えば、超音波がのう胞（シスト）を介し
て伝播する場合に起るＡライン信号の振幅の脱落又は減
少に敏感であり、のう胞の近くで測定が行われた場合減
衰の測定結果が不正確になるか又は混乱を来たす。
本発明の目的は超音波エコーの皮相周波数推移を測定す
るための改善された方法及び装置を提供するにある。
るための改善された方法及び装置を提供するにある。
本発明の方法は、 前記Ａライン信号を、前記Ａライン信号の瞬時電圧がゼ
ロ以下の場合値ゼロを有しかつ前記Ａライン信号の瞬時
電圧がゼロより大きい場合値Vrefを有する方形波パルス
列信号に変換し、 関係式 （但しVu(t)は方形波パルス列信号を示し、ｎは対象域
から戻る前記パルス列信号におけるパルスの数である）
から皮相中心周波数Ｚを計算するステップを含むこと
を特徴とする。
ロ以下の場合値ゼロを有しかつ前記Ａライン信号の瞬時
電圧がゼロより大きい場合値Vrefを有する方形波パルス
列信号に変換し、 関係式 （但しVu(t)は方形波パルス列信号を示し、ｎは対象域
から戻る前記パルス列信号におけるパルスの数である）
から皮相中心周波数Ｚを計算するステップを含むこと
を特徴とする。
本発明の装置の第１実施例は、 Ａライン信号を供給され、かつ対象域において発生した
エコーを示すＡライン信号の部分だけ通過するゲート回
路と、 ゲート回路の出力を、Ａライン信号がゼロより大きい値
を有する場合値Vrefを有し、かつＡライン信号がゼロ以
下の場合値ゼロを有するパルス列に変換するリミッタ回
路と、 前記パルス列を積分する積分器と、 前記パルス列におけるパルスの数を計数するパルスカウ
ンタと、 パルスカウンタの出力と値Vrefを乗算する乗算器と、 乗算器の出力を積分器の出力によって除算する除算器
と、 前記除算によって得た商をエコーの皮相中心周波数の値
として表示する表示装置と を具えたことを特徴とする。
エコーを示すＡライン信号の部分だけ通過するゲート回
路と、 ゲート回路の出力を、Ａライン信号がゼロより大きい値
を有する場合値Vrefを有し、かつＡライン信号がゼロ以
下の場合値ゼロを有するパルス列に変換するリミッタ回
路と、 前記パルス列を積分する積分器と、 前記パルス列におけるパルスの数を計数するパルスカウ
ンタと、 パルスカウンタの出力と値Vrefを乗算する乗算器と、 乗算器の出力を積分器の出力によって除算する除算器
と、 前記除算によって得た商をエコーの皮相中心周波数の値
として表示する表示装置と を具えたことを特徴とする。
本発明の装置の第２実施例は、 Ａライン信号を供給され、かつ対象域において発生した
エコーを示すＡライン信号の部分だけ通過するゲート回
路と、 ゲート回路の出力を、Ａライン信号がゼロより大きい値
を有する場合値Vrefを有し、かつＡライン信号がゼロ以
下の場合値ゼロを有するパルス列に変換するリミッタ回
路と、 前記パルス列を積分する第１積分器と、 前記パルス列におけるパルスの数を計数するパルスカウ
ンタと、 基準信号値Vrefを積分する第２積分器と、 基準信号の積分値とパルスカウンタの出力を乗算する第
１乗算器と、 対象域において発生するエコーを示すＡライン信号の部
分の長さを測定するタイマと、 第１積分器の出力とＡライン信号の前記部分の長さを乗
算する第２乗算器と、 第１乗算器の出力を第２乗算器の出力によって除算する
除算器と、 前記除算によって得た商を、対象域において発生するエ
コーの皮相中心周波数の値として表示する表示装置と を具えたことを特徴とする。
エコーを示すＡライン信号の部分だけ通過するゲート回
路と、 ゲート回路の出力を、Ａライン信号がゼロより大きい値
を有する場合値Vrefを有し、かつＡライン信号がゼロ以
下の場合値ゼロを有するパルス列に変換するリミッタ回
路と、 前記パルス列を積分する第１積分器と、 前記パルス列におけるパルスの数を計数するパルスカウ
ンタと、 基準信号値Vrefを積分する第２積分器と、 基準信号の積分値とパルスカウンタの出力を乗算する第
１乗算器と、 対象域において発生するエコーを示すＡライン信号の部
分の長さを測定するタイマと、 第１積分器の出力とＡライン信号の前記部分の長さを乗
算する第２乗算器と、 第１乗算器の出力を第２乗算器の出力によって除算する
除算器と、 前記除算によって得た商を、対象域において発生するエ
コーの皮相中心周波数の値として表示する表示装置と を具えたことを特徴とする。
次に図面につき本発明の実施例を説明する。
第１図において普通の医療用超音波パルス送信機100
は、主タイミング回路110からの信号に応動して送受切
換スイッチ130を介して超音波トランスジューサ120を駆
動し、このトランスジューサ120からの周期超音波パル
ス列を被検体200へ指向させるよう作動する。超音波エ
ネルギーは被検体200における組織を介して伝播し、そ
の際組織において超音波エネルギーが減衰され、インピ
ーダンス不連続部から部分的に反射される。反射された
超音波エネルギーの一部はエコーとしてトランスジュー
サ120へ戻り、このトランスジューサにより電気信号に
変換され、送受切換スイッチ130を介して超音波受信機1
40に供給される。トランスジューサ120による超音波パ
ルスの送信及び特定エコーの検出の間の時間はトランス
ジューサと、このエコーを発生した被検体における特長
部分との間の距離の直接の目安となる。従ってパルス送
信後の時間t1及びt2の間の時間間隔において生じたいず
れのエコーも、被検体内の対象域210におけるインピー
ダンス不連続部に起因して生じる。
は、主タイミング回路110からの信号に応動して送受切
換スイッチ130を介して超音波トランスジューサ120を駆
動し、このトランスジューサ120からの周期超音波パル
ス列を被検体200へ指向させるよう作動する。超音波エ
ネルギーは被検体200における組織を介して伝播し、そ
の際組織において超音波エネルギーが減衰され、インピ
ーダンス不連続部から部分的に反射される。反射された
超音波エネルギーの一部はエコーとしてトランスジュー
サ120へ戻り、このトランスジューサにより電気信号に
変換され、送受切換スイッチ130を介して超音波受信機1
40に供給される。トランスジューサ120による超音波パ
ルスの送信及び特定エコーの検出の間の時間はトランス
ジューサと、このエコーを発生した被検体における特長
部分との間の距離の直接の目安となる。従ってパルス送
信後の時間t1及びt2の間の時間間隔において生じたいず
れのエコーも、被検体内の対象域210におけるインピー
ダンス不連続部に起因して生じる。
受信機140は、組織を介して一層長い距離を走行するパ
ルスの受ける一層大きい減衰を補正するため、主タイミ
ング回路110によって発生した時間利得補正(TGC)信号に
よって制御される利得関数に従ってエコー信号を増幅す
る。受信機の出力はＡライン信号A(t)であり、この信号
は、被検体の内部の像を生ぜしめるため周知の技術を用
いてCRT表示装置150上に表示できる。第２図はこのよう
にして発生したＡライン信号A(t)の一部の一例を示す。
ルスの受ける一層大きい減衰を補正するため、主タイミ
ング回路110によって発生した時間利得補正(TGC)信号に
よって制御される利得関数に従ってエコー信号を増幅す
る。受信機の出力はＡライン信号A(t)であり、この信号
は、被検体の内部の像を生ぜしめるため周知の技術を用
いてCRT表示装置150上に表示できる。第２図はこのよう
にして発生したＡライン信号A(t)の一部の一例を示す。
Ａライン信号A(t)はゲート160に供給し、このゲートを
１対のタイミングパルスT1及びT2により制御してこのゲ
ートが対象域210内で発生したエコーを示すＡライン信
号の部分だけ通過させるようにする。第３図は第２図に
おいて円300で示したゲート時間間隔内のＡライン信号A
(t)の部分の拡大図である。Ａライン信号A(t)の正へ移
行するゼロ交さ点及び負へ移行するゼロ交さ点の間の時
間間隔Δｔは戻ってきたエコー信号の瞬時中心周波数の
目安となり、既知の態様において、対象域内の減衰を推
定するのに使用できる。
１対のタイミングパルスT1及びT2により制御してこのゲ
ートが対象域210内で発生したエコーを示すＡライン信
号の部分だけ通過させるようにする。第３図は第２図に
おいて円300で示したゲート時間間隔内のＡライン信号A
(t)の部分の拡大図である。Ａライン信号A(t)の正へ移
行するゼロ交さ点及び負へ移行するゼロ交さ点の間の時
間間隔Δｔは戻ってきたエコー信号の瞬時中心周波数の
目安となり、既知の態様において、対象域内の減衰を推
定するのに使用できる。
対象域210内から生じるＡライン信号の一部であるゲー
ト160の出力はハードリミッタ170の入力端子に供給し、
ハードリミッタはＡライン信号A(t)の正領域を基準レベ
ルVrefにクランプし、かつＡライン信号の負領域を大地
レベルにクランプする。ハードリミッタの出力を第３図
に破線で示し、かつ出力パルス列Vu(t)の一例を第４図
の上側に示す。第４図において区域320は、例えば、の
う胞（第１図に領域220で示した）を介する超音波伝播
から生じる形式のＡライン信号A(t)における脱落を示
す。
ト160の出力はハードリミッタ170の入力端子に供給し、
ハードリミッタはＡライン信号A(t)の正領域を基準レベ
ルVrefにクランプし、かつＡライン信号の負領域を大地
レベルにクランプする。ハードリミッタの出力を第３図
に破線で示し、かつ出力パルス列Vu(t)の一例を第４図
の上側に示す。第４図において区域320は、例えば、の
う胞（第１図に領域220で示した）を介する超音波伝播
から生じる形式のＡライン信号A(t)における脱落を示
す。
ハードリミッタ170の出力は積分器180において積分す
る。積分器180の出力を第４図の下側に示す。
る。積分器180の出力を第４図の下側に示す。
ハードリミッタ170の出力はパルスカウンタ175にも供給
する。パルスカウンタの出力には乗算器185において基
準レベルVrefの値を乗算する。乗算器185の出力は除算
器190において積分器180の出力により除算する。除算器
190の商出力は対象域から戻ったエネルギーの皮相中心
周波数Ｚに比例し、表示装置195上に指示される。パ
ルスカウンタの出力におけるパルスレートdn/dtは同じ
く表示装置197上に指示される。
する。パルスカウンタの出力には乗算器185において基
準レベルVrefの値を乗算する。乗算器185の出力は除算
器190において積分器180の出力により除算する。除算器
190の商出力は対象域から戻ったエネルギーの皮相中心
周波数Ｚに比例し、表示装置195上に指示される。パ
ルスカウンタの出力におけるパルスレートdn/dtは同じ
く表示装置197上に指示される。
第１図の回路は対象域から戻ったエネルギーの中心周波
数Ｚを関係式 から計算する。
数Ｚを関係式 から計算する。
除算器190の出力ＺはＡライン信号A(t)における信号
脱落に影響されない。対象域からの信号におけるパルス
の数を示す表示装置197には、信号脱落が起ったときこ
の信号脱落が指示される。Ｚ は収束させる必要がある。目視している表示装置19
5において除算器190からのＺの指示が不安定になれ
ば、これは不均一域が走査されつつあることを示す。第
１図に示した第１実施例において一領域が走査されつつ
ある間に中心周波数の値の実時間指示を行い、従って技
術の解釈及び理解に好都合である。
脱落に影響されない。対象域からの信号におけるパルス
の数を示す表示装置197には、信号脱落が起ったときこ
の信号脱落が指示される。Ｚ は収束させる必要がある。目視している表示装置19
5において除算器190からのＺの指示が不安定になれ
ば、これは不均一域が走査されつつあることを示す。第
１図に示した第１実施例において一領域が走査されつつ
ある間に中心周波数の値の実時間指示を行い、従って技
術の解釈及び理解に好都合である。
第５図に示した第２実施例は対象域から戻ったエネルギ
ーの中心周波数を関係式 から計算することにより基準電圧Vrefにおけるドリフト
を補正する。
ーの中心周波数を関係式 から計算することにより基準電圧Vrefにおけるドリフト
を補正する。
第５図はＡライン信号A(t)からfZを計算する他の実施例
を示す。ゲート160、ハードリミッタ170、第１積分器18
0、パルスカウンタ175、除算器190、並びに表示装置195
及び197は第１図につき説明したのと同じ動作を行な
う。ゲート160の入力端子にはタイマ250を接続し、この
タイマはゲート時間間隔T1〜T2を測定する。タイマ250
の出力は表示装置260上に指示される。ハードリミッタ1
70に対する基準として作用するVrefの値を第２積分器27
0において時間間隔T2−T1にわたり積分し、次いで第１
乗算器185の入力端子に供給する。第１乗算器180の出力
に、第２乗算器280においてタイマ250の出力を乗算し、
次いで除算器190の入力端子に供給する。
を示す。ゲート160、ハードリミッタ170、第１積分器18
0、パルスカウンタ175、除算器190、並びに表示装置195
及び197は第１図につき説明したのと同じ動作を行な
う。ゲート160の入力端子にはタイマ250を接続し、この
タイマはゲート時間間隔T1〜T2を測定する。タイマ250
の出力は表示装置260上に指示される。ハードリミッタ1
70に対する基準として作用するVrefの値を第２積分器27
0において時間間隔T2−T1にわたり積分し、次いで第１
乗算器185の入力端子に供給する。第１乗算器180の出力
に、第２乗算器280においてタイマ250の出力を乗算し、
次いで除算器190の入力端子に供給する。
所要に応じ、雑音に対する回路の感度は、ゲート160及
びハードリミッタ170の間に閾回路165を挿入することに
より低減することができる。
びハードリミッタ170の間に閾回路165を挿入することに
より低減することができる。
皮相周波数測定の精度はＡライン信号A(t)の統計に依存
する。所要に応じ、この統計は第１積分器180及びパル
スカウンタ175における、対象域を介する多数のＡライ
ンからの積分値及びパルス計数値を累積することによっ
て改善できる。
する。所要に応じ、この統計は第１積分器180及びパル
スカウンタ175における、対象域を介する多数のＡライ
ンからの積分値及びパルス計数値を累積することによっ
て改善できる。
第１図は本発明装置の第１実施例を示すブロック図 第２図はＡライン信号の一例を示す図、 第３図は第２図の一部の拡大図、 第４図は第１図のハードリミッタ及びその後段の積分器
の作動説明図 第５図は本発明装置の第２実施例を示すブロック図であ
る。 100……超音波パルス送信機 110……主タイミング回路 120……超音波トランスジューサ 130……送受切換スイッチ 140……超音波受信機、150……CRT表示装置 160……ゲート、165……閾回路 170……ハードリミッタ、175……パルスカウンタ 180……積分器、185……乗算器 190……除算器、195,197……表示装置 200……被検体、210……対象域 220……のう胞、250……タイマ 260……表示装置、270……積分器 280……乗算器
の作動説明図 第５図は本発明装置の第２実施例を示すブロック図であ
る。 100……超音波パルス送信機 110……主タイミング回路 120……超音波トランスジューサ 130……送受切換スイッチ 140……超音波受信機、150……CRT表示装置 160……ゲート、165……閾回路 170……ハードリミッタ、175……パルスカウンタ 180……積分器、185……乗算器 190……除算器、195,197……表示装置 200……被検体、210……対象域 220……のう胞、250……タイマ 260……表示装置、270……積分器 280……乗算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ， Ｓｐｅｅｃ ｈ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓ ｓｉｎｇ，Ｖｏｌ．ＡＳＳＰ−32，Ｎｏ. １，Ｆｅｂｒｕａｒｙ 1984，ｐａｇｅｓ １−６
Claims (3)
- 【請求項１】被検体の対象域における超音波パルスエコ
ーの皮相周波数を決定するに当り、超音波エネルギーの
パルスを被検体の対象域に指向させ、かつ対象域におい
て反射されたエコー列の強度を示すＡライン信号を発生
するステップを含む超音波パルスエコーの皮相周波数決
定方法において、 前記Ａライン信号を、前記Ａライン信号の瞬時電圧がゼ
ロ以下の場合値ゼロを有しかつ前記Ａライン信号の瞬時
電圧がゼロより大きい場合値Vrefを有する方形波パルス
列信号に変換し、 関係式 （但しVu(t)は方形波パルス列信号を示し、ｎは対象域
から戻る前記パルス列信号におけるパルスの数である）
から皮相中心周波数Ｚを計算するステップを含むこと
を特徴とする超音波パルスエコーの皮相周波数決定方
法。 - 【請求項２】被検体の対象域の組織における超音波パル
スエコーの皮相周波数を決定するため、超音波エネルギ
ーのパルスを被検体に指向させ、かつ対象域からのエコ
ーをＡライン信号の形態で検出する指向及び検出手段を
具える超音波パルスエコーの皮相周波数計算装置におい
て、 Ａライン信号を供給され、かつ対象域において発生した
エコーを示すＡライン信号の部分だけ通過するゲート回
路と、 ゲート回路の出力を、Ａライン信号がゼロより大きい値
を有する場合値Vrefを有し、かつＡライン信号がゼロ以
下の場合値ゼロを有するパルス列に変換するリミッタ回
路と、 前記パルス列を積分する積分器と、 前記パルス列におけるパルスの数を計数するパルスカウ
ンタと、 パルスカウンタの出力と値Vrefを乗算する乗算器と、 乗算器の出力を積分器の出力によって除算する除算器
と、 前記除算によって得た商をエコーの皮相中心周波数の値
として表示する表示装置と を具えたことを特徴とする超音波パルスエコーの皮相周
波数計算装置。 - 【請求項３】被検体の対象域の組織における超音波パル
スエコーの皮相周波数を決定するため、超音波エネルギ
ーのパルスを被検体に指向させ、かつ対象域からのエコ
ーをＡライン信号の形態で検出する指向及び検出手段を
具える超音波パルスエコーの皮相周波数計算装置におい
て、 Ａライン信号を供給され、かつ対象域において発生した
エコーを示すＡライン信号の部分だけ通過するゲート回
路と、 ゲート回路の出力を、Ａライン信号がゼロより大きい値
を有する場合値Vrefを有し、かつＡライン信号がゼロ以
下の場合値ゼロを有するパルス列に変換するリミッタ回
路と、 前記パルス列を積分する第１積分器と、 前記パルス列におけるパルスの数を計数するパルスカウ
ンタと、 基準信号値Vrefを積分する第２積分器と、 基準信号の積分値とパルスカウンタの出力を乗算する第
１乗算器と、 対象域において発生するエコーを示すＡライン信号の部
分の長さを測定するタイマと、 第１積分器の出力とＡライン信号の前記部分の長さを乗
算する第２乗算器と、 第１乗算器の出力を第２乗算器の出力によって除算する
除算器と、 前記除算によって得た商を、対象域において発生するエ
コーの皮相中心周波数の値として表示する表示装置と を具えたことを特徴とする超音波パルスエコーの皮相周
波数計算装置。
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|---|---|---|---|
| US667925 | 1984-11-02 | ||
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|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
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