JPH10311556A - 空調方法及び空調装置 - Google Patents
空調方法及び空調装置Info
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- JPH10311556A JPH10311556A JP9124105A JP12410597A JPH10311556A JP H10311556 A JPH10311556 A JP H10311556A JP 9124105 A JP9124105 A JP 9124105A JP 12410597 A JP12410597 A JP 12410597A JP H10311556 A JPH10311556 A JP H10311556A
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Abstract
る。静電気の発生を抑制して、塵埃付着量を減らし、製
造物の破壊も防止する。空調室内に広い作業空間を確保
するために間仕切りを無くす。 【解決手段】 1つの空調室内に、互いに湿度の異なる
2種類の空気の流れを並べた形で形成する。低湿度の空
気が流通する領域に、半導体製造装置の開口部を配置
し、常湿度の領域を作業空間とする。低湿度の領域では
空気を層流状態とし、常湿度の領域では空気を乱流状態
とする。
Description
調整する空調技術に関し、例えば、半導体製造などのた
めに用いられる、クリーンルームの空調に利用される。
ルームに関するものが、例えば特公平3−30060号
公報及び特公平4−63975号公報に開示されてい
る。特公平3−30060号公報は、クリーンルーム内
の作業空間が、その空気清浄度などに応じて、複数の空
間に区分されるように、様々な隔壁を室内に配置するこ
とを主に開示している。
ルーム内に設置された物の帯電電位に応じて湿度を自動
調整することを主に開示している。
号公報にも示されるように、一般に半導体製造用クリー
ンルーム内の湿度は40〜45%の範囲に維持される。
この範囲よりも湿度が高くなると、半導体のレジストな
どの製造プロセスにおいて、品質が大幅に低下する。
様々な部分に高電位の帯電が生じる。塵埃は、帯電した
物に吸着し易いので、帯電によって塵埃が局部的に集中
し、半導体などの加工物にも多くの塵埃が付着する。ま
た、帯電による高電圧により絶縁破壊が生じ、半導体が
破壊される場合もある。最近の半導体製造技術の高度化
に伴い、現在、半導体ウェハー表面の酸化防止が重要な
課題になっている。水の分子が半導体ウェハー表面に付
着すると、それが酸化の原因になるので、半導体ウェハ
ー表面に触れる空気の湿度は、従来より更に低いのが望
ましい。
などの不活性ガスで満たされているので問題ないが、製
造装置から半導体ウェハーを出したり入れたりすると、
クリーンルームの空気に半導体ウェハーが触れるので、
酸化の原因になる。
静電気による塵埃の付着や破壊の問題が生じる。特に、
クリーンルーム内の作業者が動き回る空間では、静電気
が発生しやすいので、湿度を下げると問題が生じやす
い。また、特公平3−30060号公報のように、クリ
ーンルーム内の空間を区分するために間仕切りを設ける
と、狭いクリーンルーム内が更に狭くなり、十分な作業
空間が確保できなくなる。
く、1つの室内に比較的湿度の低い領域と比較的湿度の
高い領域を設けることを目的とする。
温度及び湿度が制御された空気を供給して前記空調室内
の温度及び湿度を制御する空調方法において、少なくと
も湿度が互いに異なる状態に調整された2種類の空気を
生成し、前記空調室の単一の空間内に、前記2種類の空
気を2箇所から並列的に送り込み、一方の空気流を層流
状態とし、他方の空気流を乱流状態として、前記空調室
内に、湿度の異なる2つの領域を形成したことを特徴と
する。
成された空調室と、該空調室の空気の状態を調整する空
調機構を備える空調装置において、前記空調室の1つの
壁面に形成された第1の空気導入口と、前記空調室の、
前記第1の空気導入口と対向する位置に形成された第1
の空気排出口と、前記空調室の、前記第1の空気導入口
及び第1の空気排出口のいずれか一方と、同一の壁面に
形成された第2の空気導入口と、前記空調室の、前記第
2の空気導入口と対向する位置に形成された第2の空気
排出口と、前記第1の空気導入口に接続され、少なくと
も湿度が調整された空気を供給する第1の空調機構と、
前記第2の空気導入口に接続され、前記第1の空調機構
とは別の独立した制御系により、少なくとも湿度が調整
された空気を供給する第2の空調機構とを設けて、前記
第1の空調機構の湿度目標値と前記第2の空調機構の湿
度目標値とを、互いに異なる値に設定したことを特徴と
する。
おいて、前記第1の空気導入口と前記第2の空気導入口
とが同一の壁面に配置され、前記第1の空気排出口と前
記第2の空気排出口とが同一の壁面に配置されたことを
特徴とする。請求項4では、請求項1記載の空調装置に
おいて、前記第1の空調機構が、前記第1の空気導入口
と前記第1の空気排出口に接続され、前記第2の空調機
構が、前記第2の空気導入口と前記第2の空気排出口に
接続されたことを特徴とする。
おいて、前記第1の空気導入口及び前記第2の空気導入
口の一方に、吐出空気を層流状態にする層流形成機構が
設置され、前記第1の空気導入口及び前記第2の空気導
入口の他方に、吐出空気を乱流状態にする乱流形成機構
が設置されたことを特徴とする。請求項6では、単一の
空間がその内部に形成された空調室と、該空調室の空気
の状態を調整する空調機構を備える空調装置において、
前記空調室の1つの壁面に形成された第1の空気導入口
と、該第1の空気導入口に設置され、吐出空気を層流状
態にする層流形成機構と、前記空調室の前記第1の空気
導入口と対向する位置に形成された第1の空気排出口
と、前記空調室内に設置され、前記第1の空気導入口か
ら前記第1の空気排出口に至る空気の流路に面する位置
に、少なくとも製造物の出入口が配置された半導体製造
設備と、前記空調室の前記第1の空気導入口と同一の壁
面に形成された、第2の空気導入口と、該第2の空気導
入口に設置され、吐出空気を乱流状態にする乱流形成機
構と、前記空調室の前記第2の空気導入口と対向する位
置に形成された第2の空気排出口と、前記第1の空気導
入口に接続され、少なくとも湿度が調整された空気を供
給する第1の空調機構と、前記第2の空気導入口に接続
され、前記第1の空調機構とは別の独立した制御系によ
り、少なくとも湿度が調整された空気を供給する第2の
空調機構と、を設けて、前記第1の空調機構の湿度目標
値を前記第2の空調機構の湿度目標値よりも小さな値に
設定したことを特徴とする。
調整された2種類の空気を生成し、これらの空気を、空
調室の単一の空間内に2箇所から並列的に送り込む。ま
た、空気流の一方を層流状態とし、他方を乱流状態とす
る。
に湿度の異なる2つの領域が形成される。これら2つの
領域の空気は、ほとんど混じり合うことがない。これ
は、後述するシミュレーションの結果により、明らかに
なった。この現象は、例えば大気中で、湿度の異なる複
数の気団が混じり合うことなく存在し、その結果として
気団間の境界に形成された前線が長期間存在し続ける気
象現象と良く似ている。
るために格別に間仕切りを設ける必要はない。このた
め、空調室内の空間が物理的に分断されることはなく、
広い作業空間が空調室内に確保される。 (請求項2)第1の空気導入口から空調室内に導入され
た空気は、第1の空気排出口から排出され、第2の空気
導入口から空調室内に導入された空気は、第2の空気排
出口から排出される。これによって空調室内に、2組の
空気の流れが形成される。
は第2の空気導入口と同じ壁面に形成され、第2の空気
排出口は第1の空気排出口または第2の空気導入口と同
じ壁面に形成されているので、2組の空気の流れは並ん
でいる。第1の空気導入口に供給される空気及び第2の
空気導入口に供給される空気は、それぞれ、第1の空調
機構及び第2の空調機構によって、互いに異なる目標湿
度に自動調整される。
いに湿度の異なる2組の空気の流れは、互いに混じり合
うことが少ない。これは、後述するシミュレーションの
結果により、明らかになった。この現象は、例えば大気
中で、湿度の異なる複数の気団が混じり合うことなく存
在し、その結果として気団間の境界に形成された前線が
長期間存在し続ける気象現象と良く似ている。
2つの領域が形成される。間仕切りが不要であるため、
空調室内の空間が物理的に分断されることはなく、広い
作業空間が空調室内に確保される。なお、クリーンルー
ムの場合には、塵埃を床面側で捕集するために、天井か
ら床面に向かって空気を流すダウンフロー方式が一般的
であるが、例えば環境試験室の空調をする場合などは、
逆に床面から天井に向かって空気を流しても良いし、こ
れとダウンフローとを組み合わせた構成にしても良い。
れた空気と第2の空気導入口から導入された空気とが同
じ方向に向かって流れるため、これら2組の空気流は、
請求項2よりも更に混じり難いと考えられる。 (請求項4)第1の空気導入口から導入された空気は、
第1の空気排出口で回収され、第1の空調機構を通って
再び第1の空気導入口に向かい、第2の空気導入口から
導入された空気は、第2の空気排出口で回収され、第2
の空調機構を通って再び第2の空気導入口に向かう。
で、空調に必要なエネルギーや純水などの消費量の無駄
が大幅に減少する。 (請求項5)第1の空気導入口から導入された空気流と
第2の空気導入口から導入された空気流の一方が層流状
態になり、他方が乱流状態になるので、これら2組の空
気流は、請求項2と比べて更に混じり難いと考えられ
る。
内に導入された空気は、第1の空気排出口から排出さ
れ、第2の空気導入口から空調室内に導入された空気
は、第2の空気排出口から排出される。これによって空
調室内に、2組の空気の流れが形成される。第1の空気
導入口から空調室内に導入された空気は層流状態にな
り、第2の空気導入口から空調室内に導入された空気は
乱流状態になる。
口と同じ壁面に形成され、第2の空気排出口は第1の空
気排出口と同じ壁面に形成されているので、2組の空気
の流れは並んでいる。第1の空気導入口に供給される空
気及び第2の空気導入口に供給される空気は、それぞ
れ、第1の空調機構及び第2の空調機構によって、互い
に異なる目標湿度に自動調整され、前者の湿度が後者の
湿度よりも低く調整される。
いに湿度の異なる2組の空気の流れは、互いに混じり合
うことが少なく、従って、1つの空調室内に、湿度の異
なる2つの領域が形成される。間仕切りが不要であるた
め、空調室内の空間が物理的に分断されることはなく、
広い作業空間が空調室内に確保される。半導体製造設備
は、製造物の出入口が、第1の空気導入口から第1の空
気排出口に至る空気の流路に面して配置されている。従
って、半導体ウェハーなどの製造物を半導体製造設備か
ら出したり入れたりする際に、製造物が触れる空気は、
比較的湿度か低く、しかも層流状態である。
の湿度を十分低くして、半導体の酸化を防止でき、作業
者が動き回る領域では、空気の湿度を通常レベルに維持
することにより、静電気の発生を抑制できる。また、半
導体に触れる領域の空気が層流状態であるため、塵埃が
半導体に付着しにくい。
び図3に示す。この実施の形態は、全ての請求項に対応
する。半導体製造装置1が内部に設置されたクリーンル
ーム2の構造を、図1に示す。図1は、クリーンルーム
2の縦断面を示している。このクリーンルーム2は、ほ
ぼ箱形に形成されており、6つの壁面を有している。
によって、半導体製造装置1の配置された空間2aと、
それ以外の空間2bに仕切られている。但し、空間2b
から作業者が半導体ウェハー4を半導体製造装置1に入
れたり出したりできるように、開閉可能な開口部1a
が、空間2bに露出している。空間2bに空調用空気を
導入し、ダウンフローを形成するために、クリーンルー
ム2の天井壁2cには空気導入口2d,2eが設けてあ
る。これらの空気導入口2d及び2eと対向する位置の
床面2f上には、それぞれ空気排出口2g及び2hが設
けてある。つまり、空気導入口2dから導入された空気
は空気排出口2gに向かい、空気導入口2eから導入さ
れた空気は空気排出口2hに向かう。
ャンバ5の内部には、送風機と高性能フィルタ(HEP
Aフィルタ)と吹き出し口とで構成されたファンフィル
タユニット6が設置されている。同様に、空気導入口2
eの上方に形成された天井チャンバ7の内部には、送風
機と高性能フィルタ(HEPAフィルタ)と吹き出し口
とで構成されたファンフィルタユニット8が設置されて
いる。
は、ここから吹き出した空気が、空間2b中で層流を形
成するような形状に形成され、ファンフィルタユニット
8の吹き出し口は、ここから吹き出した空気が、空間2
b中で乱流を形成するような形状に形成されている。こ
のため、空間2b中の空気の流れには、層流の領域と乱
流の領域とが存在する。
部分に形成された格子状床(グレーチング)で構成され
ている。空気排出口2g及び2hの下方には、それぞれ
床下チャンバ9及び10が形成されている。なお、実際
の空気導入口2d及び2eは、図3に示すように各々複
数で構成されている。同様に、空気導入口2d及び2e
と対向する位置の空気排出口2g及び2hも、各々複数
で構成されている。
らの空気が、ダクト11を通って供給される。また、床
下チャンバ9に排出された空気は、ダクト12を通って
回収され、低湿系空調機20に戻って循環する。同様
に、天井チャンバ7には、常湿系空調機30からの空気
が、ダクト13を通って供給される。また、床下チャン
バ10に排出された空気は、ダクト14を通って回収さ
れ、常湿系空調機30に戻って循環する。
流状態の空気の流路FL1に面する位置には検出ユニッ
ト15が設置され、乱流状態の空気の流路FL2に面す
る位置には検出ユニット16が設置されている。検出ユ
ニット15及び16は、各々温度センサと湿度センサの
両方を備えている。制御装置40は、検出ユニット15
が出力する検出温度及び検出湿度に応じて、低湿系空調
機20を制御する。制御装置50は、検出ユニット16
が出力する検出温度及び検出湿度に応じて、常湿系空調
機30を制御する。
れる領域の温度及び湿度は、制御装置40により制御さ
れ、乱流状態で空気が流れる領域の温度及び湿度は、制
御装置50により制御される。この例では、制御装置4
0に与える目標温度をセ氏23度に定め、目標湿度を3
0%以下に制限してある。また、制御装置50に与える
目標温度をセ氏23度に定め、目標湿度を40〜50%
の範囲内に制限してある。
れるが、空間2b内の湿度については、層流状態で空気
が流れる領域では低く(30%以下)、乱流状態で空気
が流れる領域では高くなる(40〜50%)。このよう
に設定したのは、製造物である半導体ウェハー4の品質
を高めるためである。半導体製造装置1の内部は、窒素
ガスなどの不活性ガスで満たされているため、その中で
は半導体ウェハー4は酸化しない。しかし、半導体ウェ
ハー4を半導体製造装置1に入れたり出したりする際
に、クリーンルーム2内の空気に触れると、半導体ウェ
ハー4が酸化する可能性がある。
導体ウェハー4の表面に付着し、酸化の原因となる。そ
のため、半導体製造装置1の開口部1aに面する位置の
空気の湿度を下げることが、半導体ウェハー4の酸化防
止に非常に役立つ。また、半導体ウェハー4に触れる空
気が層流状態であると、空気中の水の分子が半導体ウェ
ハー4の表面に付着し難い。
生じやすく、それによって半導体ウェハー4に付着する
塵埃の量が増える。また帯電による高電圧によって、半
導体ウェハー4に絶縁破壊が生じる可能性も高くなる。
図1の例では、湿度が特に低い(30%以下)のは、半
導体ウェハー4を出し入れする一部の領域だけであり、
作業者が通常動き回る他の空間については、通常の湿度
(40〜50%)であるため、静電気が発生しにくい。
空間2bを湿度が低い領域(低湿エリア)と、通常の湿
度の領域(常湿エリア)の2つの領域に区分するための
間仕切りは存在しない。間仕切りを設けなくても、実質
的には空間2bが低湿エリアと常湿エリアの2つの領域
に区分されるためである。これについて、コンピュータ
を用いてシミュレーションにより検証した。
さが3000mmの箱形の空調室を想定し、幅方向の6
50mmの領域ALと残りの1350mmの領域AH
に、次に示す互いに異なる条件で、天井から床面に向か
って空気を流通させた。領域ALでは、空気の温度Ts
1がセ氏20度、絶対湿度Xs1(水分と空気との重量
比)が0.045、流速Vs1が0.25[m/s]の
層流とし、領域AHでは、空気の温度Ts2がセ氏20
度、絶対湿度Xs2が0.01、流速Vs2が0.1
[m/s]の乱流となるように条件を定めた。
存在しない場合と、長さ1000mmのカーテンを空調
室の天井から垂らした場合との2種類について、空調室
内の湿度分布状態を求めた。間仕切りが存在しない場合
の結果を図5に示し、カーテンが存在する場合の結果を
図6に示す。図5及び図6において、2点鎖線の表示に
よって区別された各領域A1,A2,A3,A4,A
5,A6,A7及びA8では、絶対湿度(水分と空気と
の重量比)の範囲が、それぞれ、0.00450以上 0.00519
未満,0.00519以上 0.00587未満,0.00587以上 0.00656
未満,0.00656以上 0.00725未満,0.00725以上 0.00794
未満,0.00794以上 0.00863未満,0.00863以上 0.00931
未満及び0.00931以上 0.01000未満である。
口のある天井から空気排出口のある床面に近づくに従っ
て、低湿度の領域A1と常湿度の領域A8の範囲が狭ま
り、中間的な湿度の領域A2〜A7の範囲が広がってい
るのが分かる。しかし、間仕切りが全く存在しない図5
の例で、しかも床面位置であっても、低湿度の領域A1
と常湿度の領域A8とは完全に分離している。
室内に湿度の異なる2種類の領域を維持できる。カーテ
ンのような間仕切りがあった方が、中間的な湿度の領域
が小さくなり好ましいが、間仕切りがあると、もともと
狭いクリーンルーム内の作業空間が更に狭くなるので間
仕切りを設けるのは実用的でない。
の構成を図2に示す。なお、常湿系空調機30及び制御
装置50も図2と同様の構成である。図2を参照する
と、低湿系空調機20には、除湿器21,加湿器22,
冷却器23,加熱器24及び送風機25が備わってい
る。加湿器22には、制御弁64を介して、超純水供給
装置61から超純水が供給される。冷却器23には制御
弁65を介して、冷却水供給装置62から冷却水が供給
され、加熱器24には制御弁66を介して、温水供給装
置63から温水が供給される。
制御装置42を備えている。温度制御装置41は、予め
定めた温度目標値と検出ユニット15の温度センサが出
力する検出温度との差が無くなるように、制御弁65,
66をフィードバック制御する。湿度制御装置42は、
予め定めた湿度目標値と検出ユニット15の湿度センサ
が出力する検出湿度との差が無くなるように、制御弁6
4をフィードバック制御する。
気は、除湿器21で除湿された後、目標湿度に近づくよ
うに加湿器22で加湿され、温度が目標値より高い場合
には、冷却器23内のパイプを通る冷却水によって間接
的に冷却され、温度が目標値よりも低い場合には、加熱
器24内のパイプを通る温水によって間接的に加熱さ
れ、送風機25によってダクト11に送り出される。
置用のクリーンルームに発明を適用する場合の例につい
て説明したが、1つの空間内に間仕切りを設けることな
く、湿度の異なる複数の領域を形成したい用途であれ
ば、この例と同様に適用しうる。湿度や温度は、必要に
応じて変更しうる。また、この実施の形態では、空調用
の空気を循環させる場合について説明したが、排気した
空気を回収しない構造に変更しても、本発明は実施しう
る。
なる2つの独立した領域を形成できる。間仕切りが不要
であるため、空調室内の空間が物理的に分断されること
はなく、広い作業空間を空調室内に確保でき、極めて実
用性が高い。
れた空気と第2の空気導入口から導入された空気とが同
じ方向に向かって流れるため、これら2組の空気流は、
請求項2よりも更に混じり難く、効果的である。 (請求項4)2組の空気がそれぞれ循環するので、空調
に必要なエネルギーや純水などの消費量の無駄が大幅に
減少し、非常に実用的である。
べて更に混じり難くなり、更に実用的である。 (請求項6)半導体が直接触れる領域では空気の湿度を
十分低くして、半導体の酸化を防止でき、作業者が動き
回る領域では、空気の湿度を通常レベルに維持すること
により、静電気の発生を効果的に抑制しうる。また、半
導体に触れる領域の空気が層流状態であるため、塵埃が
半導体に付着し難く、半導体の品質向上に極めて効果が
ある。
る。
を示すブロック図である。
す平面図である。
である。
で示す正面図である。
で示す正面図である。
域
Claims (6)
- 【請求項1】 空調室に温度及び湿度が制御された空気
を供給して前記空調室内の温度及び湿度を制御する空調
方法において、 少なくとも湿度が互いに異なる状態に調整された2種類
の空気を生成し、前記空調室の単一の空間内に、前記2
種類の空気を2箇所から並列的に送り込み、一方の空気
流を層流状態とし、他方の空気流を乱流状態として、前
記空調室内に、湿度の異なる2つの領域を形成したこと
を特徴とする空調方法。 - 【請求項2】 単一の空間がその内部に形成された空調
室と、該空調室の空気の状態を調整する空調機構を備え
る空調装置において、 前記空調室の1つの壁面に形成された第1の空気導入口
と、 前記空調室の、前記第1の空気導入口と対向する位置に
形成された第1の空気排出口と、 前記空調室の、前記第1の空気導入口及び第1の空気排
出口のいずれか一方と同一の壁面に形成された、第2の
空気導入口と、 前記空調室の、前記第2の空気導入口と対向する位置に
形成された第2の空気排出口と、 前記第1の空気導入口に接続され、少なくとも湿度が調
整された空気を供給する第1の空調機構と、 前記第2の空気導入口に接続され、前記第1の空調機構
とは別の独立した制御系により、少なくとも湿度が調整
された空気を供給する第2の空調機構とを設けて、前記
第1の空調機構の湿度目標値と前記第2の空調機構の湿
度目標値とを互いに異なる値に設定したことを特徴とす
る空調装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の空調装置において、前記
第1の空気導入口と前記第2の空気導入口とが同一の壁
面に配置され、前記第1の空気排出口と前記第2の空気
排出口とが同一の壁面に配置されたことを特徴とする空
調装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の空調装置において、前記
第1の空調機構が、前記第1の空気導入口と前記第1の
空気排出口に接続され、前記第2の空調機構が、前記第
2の空気導入口と前記第2の空気排出口に接続されたこ
とを特徴とする空調装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の空調装置において、前記
第1の空気導入口及び前記第2の空気導入口の一方に、
吐出空気を層流状態にする層流形成機構が設置され、前
記第1の空気導入口及び前記第2の空気導入口の他方
に、吐出空気を乱流状態にする乱流形成機構が設置され
たことを特徴とする空調装置。 - 【請求項6】 単一の空間がその内部に形成された空調
室と、該空調室の空気の状態を調整する空調機構を備え
る空調装置において、 前記空調室の1つの壁面に形成された第1の空気導入口
と、 該第1の空気導入口に設置され、吐出空気を層流状態に
する層流形成機構と、 前記空調室の前記第1の空気導入口と対向する位置に形
成された第1の空気排出口と、 前記空調室内に設置され、前記第1の空気導入口から前
記第1の空気排出口に至る空気の流路に面する位置に、
少なくとも製造物の出入口が配置された半導体製造設備
と、 前記空調室の前記第1の空気導入口と同一の壁面に形成
された、第2の空気導入口と、 該第2の空気導入口に設置され、吐出空気を乱流状態に
する乱流形成機構と、 前記空調室の前記第2の空気導入口と対向する位置に形
成された第2の空気排出口と、 前記第1の空気導入口に接続され、少なくとも湿度が調
整された空気を供給する第1の空調機構と、 前記第2の空気導入口に接続され、前記第1の空調機構
とは別の独立した制御系により、少なくとも湿度が調整
された空気を供給する第2の空調機構と、 を設けて、前記第1の空調機構の湿度目標値を前記第2
の空調機構の湿度目標値よりも小さな値に設定したこと
を特徴とする空調装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12410597A JP3773327B2 (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 空調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12410597A JP3773327B2 (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 空調装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10311556A true JPH10311556A (ja) | 1998-11-24 |
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Family Applications (1)
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