JPH1054893A - 管及び端栓アセンブリ、並びに端栓を中空管に接合する方法 - Google Patents
管及び端栓アセンブリ、並びに端栓を中空管に接合する方法Info
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- JPH1054893A JPH1054893A JP9110621A JP11062197A JPH1054893A JP H1054893 A JPH1054893 A JP H1054893A JP 9110621 A JP9110621 A JP 9110621A JP 11062197 A JP11062197 A JP 11062197A JP H1054893 A JPH1054893 A JP H1054893A
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- F16L55/10—Means for stopping flow from or in pipes or hoses
- F16L55/115—Caps
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 堅実な管対栓のインタフェイスをもたらすこ
とのできる管及び端栓アセンブリ、並びに端栓を中空管
に接合する方法を提供する。 【解決手段】 管及び端栓アセンブリは、内径及び外径
を有する管20と、端栓10とを含んでおり、端栓10
は、最小及び最大直径を有するテーパを付けられた本体
部12を含んでいる。本体部12は、本体部と連続して
係合した状態にある管20の端部内に配置されている。
端栓10を中空管20に接合する方法では、管20は、
円筒形端部を有しており、内径及び外径を有している。
端栓10は、最小及び最大直径を有する本体部12と、
最小直径に隣り合った半径方向フランジ14とを含んで
おり、本方法は、フランジ14が管20の円筒形端部の
縁24と係合するように、端栓10を円筒形端部に挿入
する工程と、円筒形端部を本体部12に適合させて変形
させる工程と、端栓10をフランジ14と縁24との間
の接合部の周りの周囲で管20に溶接する工程とを含ん
でいる。
とのできる管及び端栓アセンブリ、並びに端栓を中空管
に接合する方法を提供する。 【解決手段】 管及び端栓アセンブリは、内径及び外径
を有する管20と、端栓10とを含んでおり、端栓10
は、最小及び最大直径を有するテーパを付けられた本体
部12を含んでいる。本体部12は、本体部と連続して
係合した状態にある管20の端部内に配置されている。
端栓10を中空管20に接合する方法では、管20は、
円筒形端部を有しており、内径及び外径を有している。
端栓10は、最小及び最大直径を有する本体部12と、
最小直径に隣り合った半径方向フランジ14とを含んで
おり、本方法は、フランジ14が管20の円筒形端部の
縁24と係合するように、端栓10を円筒形端部に挿入
する工程と、円筒形端部を本体部12に適合させて変形
させる工程と、端栓10をフランジ14と縁24との間
の接合部の周りの周囲で管20に溶接する工程とを含ん
でいる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉に関
し、具体的には、制御棒アセンブリの中性子吸収管用の
新規な端栓に関する。
し、具体的には、制御棒アセンブリの中性子吸収管用の
新規な端栓に関する。
【0002】
【従来の技術】中性子吸収管シーリングのための現在の
設計では、溶接頂部の隙間を考慮に入れるために、端栓
が比較的小さな直径に変形されて(スエージで曲げられ
て)、規則正しくテーパの付けられた端栓用のプレス嵌
め(press fit)を形成することが要求されている。即
ち、このテーパでは、直径が、端栓の半径方向端フラン
ジから離れる方向に減少している。プレス嵌めは、端栓
フランジに隣接した栓の本体の所で接触インタフェイス
を形成する。このインタフェイスは熱伝導通路(ヒート
・シンク)を介して、管壁よりも大きな質量を有してい
る端栓に対する溶接の質を制御する。しかしながら、管
の壁厚、外径及び内径、並びに端栓本体の寸法における
通常の製造偏差は、可変のインタフェイシャル接触長を
引き起こす。このことは栓をされた管アセンブリにおい
て検出され得ないので、溶接パラメータは、ヒート・シ
ンクにおけるこの偏差を調節するように変化され得な
い。このことはしばしば、包囲溶接における貫通性の欠
乏、多孔性を招く、又は基部における溶接盛りの不足と
いう結果になる。溶接の品質歩留まりは30%と100
%との間で変化する。
設計では、溶接頂部の隙間を考慮に入れるために、端栓
が比較的小さな直径に変形されて(スエージで曲げられ
て)、規則正しくテーパの付けられた端栓用のプレス嵌
め(press fit)を形成することが要求されている。即
ち、このテーパでは、直径が、端栓の半径方向端フラン
ジから離れる方向に減少している。プレス嵌めは、端栓
フランジに隣接した栓の本体の所で接触インタフェイス
を形成する。このインタフェイスは熱伝導通路(ヒート
・シンク)を介して、管壁よりも大きな質量を有してい
る端栓に対する溶接の質を制御する。しかしながら、管
の壁厚、外径及び内径、並びに端栓本体の寸法における
通常の製造偏差は、可変のインタフェイシャル接触長を
引き起こす。このことは栓をされた管アセンブリにおい
て検出され得ないので、溶接パラメータは、ヒート・シ
ンクにおけるこの偏差を調節するように変化され得な
い。このことはしばしば、包囲溶接における貫通性の欠
乏、多孔性を招く、又は基部における溶接盛りの不足と
いう結果になる。溶接の品質歩留まりは30%と100
%との間で変化する。
【0003】低歩留まりを防止するためには、結果とし
て得られるスエージ・プレス嵌めが優良な溶接を提供す
ることを確保するために、入念な寸法が各々の管に選択
されなければならない。加えて、現行のスエージ工程
は、ダイス型の寿命を短くすると共に、現行のスエージ
寸法に適合するために要求されるダイス型における点接
触のため、詰め金(シム)の据え付け調整を頻繁にす
る。
て得られるスエージ・プレス嵌めが優良な溶接を提供す
ることを確保するために、入念な寸法が各々の管に選択
されなければならない。加えて、現行のスエージ工程
は、ダイス型の寿命を短くすると共に、現行のスエージ
寸法に適合するために要求されるダイス型における点接
触のため、詰め金(シム)の据え付け調整を頻繁にす
る。
【0004】
【発明の要約】上述した問題点は、逆テーパを有する端
栓、即ち、栓本体がその自由端の近くで、端栓半径方向
フランジにおけるよりも大きいような端栓を用いた本発
明によって除去される。使用に際して、逆テーパ付き端
栓は、シールされるべき管の端に挿入される。管及び端
栓は次いで、回転ハンマ・スエージに押し込まれる。ハ
ンマ・スエージのダイス型には、端栓を管の端部に対し
て堅固に保持するために、ばねで荷重されたプランジャ
が備え付けられている。回転ハンマ・スエージは、管に
両側から同時に突き当たりながら、管の周りを回転す
る。ダイス型の輪郭は、管壁が反対にテーパを付けられ
た端栓の本体の周りで閉じるように曲げられている。管
の直径が減少すると、逆テーパは、フランジが管面に対
して堅固に着座するまで端栓を所定位置に引っ張る。そ
の後、管及び端栓フランジによって形成されたジョイン
トは、管の端部をシールするように周辺に沿って溶接さ
れる。
栓、即ち、栓本体がその自由端の近くで、端栓半径方向
フランジにおけるよりも大きいような端栓を用いた本発
明によって除去される。使用に際して、逆テーパ付き端
栓は、シールされるべき管の端に挿入される。管及び端
栓は次いで、回転ハンマ・スエージに押し込まれる。ハ
ンマ・スエージのダイス型には、端栓を管の端部に対し
て堅固に保持するために、ばねで荷重されたプランジャ
が備え付けられている。回転ハンマ・スエージは、管に
両側から同時に突き当たりながら、管の周りを回転す
る。ダイス型の輪郭は、管壁が反対にテーパを付けられ
た端栓の本体の周りで閉じるように曲げられている。管
の直径が減少すると、逆テーパは、フランジが管面に対
して堅固に着座するまで端栓を所定位置に引っ張る。そ
の後、管及び端栓フランジによって形成されたジョイン
トは、管の端部をシールするように周辺に沿って溶接さ
れる。
【0005】逆テーパ付き端栓は、管及び端栓の寸法の
偏差にかかわらず、各々の管及び端栓が個々の場合に応
じて変形される(custom swaged)ことを可能にする。
この設計は又、常に端栓本体の長さに等しい不変のイン
タフェイシャル接触長をもたらす。このことは、基部に
おける溶接盛りの不足を生じることなく、より大きな溶
接加熱を多孔性、及び貫通性の欠乏を回避するために適
用することを可能にする。加えて、逆テーパ付けの過程
は、摩損を被ると共に管の断片(スクラップ)を生じさ
せる内部心棒(マンドリル)の必要性をなくす。部品の
大きさの範囲を網羅するために、現行の過程では、3つ
の異なる心棒と、2つのダイス型セットとを必要とす
る。本発明に従った逆テーパ付けの過程では、共通のば
ねプランジャを有する2つのダイス型セットを要するの
みである。加えて、反対にテーパを付けられた端栓は、
変形の際の管に対する内部心棒として作用する。
偏差にかかわらず、各々の管及び端栓が個々の場合に応
じて変形される(custom swaged)ことを可能にする。
この設計は又、常に端栓本体の長さに等しい不変のイン
タフェイシャル接触長をもたらす。このことは、基部に
おける溶接盛りの不足を生じることなく、より大きな溶
接加熱を多孔性、及び貫通性の欠乏を回避するために適
用することを可能にする。加えて、逆テーパ付けの過程
は、摩損を被ると共に管の断片(スクラップ)を生じさ
せる内部心棒(マンドリル)の必要性をなくす。部品の
大きさの範囲を網羅するために、現行の過程では、3つ
の異なる心棒と、2つのダイス型セットとを必要とす
る。本発明に従った逆テーパ付けの過程では、共通のば
ねプランジャを有する2つのダイス型セットを要するの
みである。加えて、反対にテーパを付けられた端栓は、
変形の際の管に対する内部心棒として作用する。
【0006】従って、本発明のより広い観点では、本発
明は、管及び端栓アセンブリに関連する。この管及び端
栓アセンブリは、特定された内径及び外径を有している
管と、端栓とを備えており、この端栓は、最小直径及び
最大直径を有しているテーパを付けられた本体部と、最
小直径に隣り合った半径方向フランジとを含んでいる。
テーパを付けられた本体部は、管の一方の端部内に配置
されており、管の一方の端部は、栓のテーパを付けられ
た本体部と実質的に連続して係合した状態にある。
明は、管及び端栓アセンブリに関連する。この管及び端
栓アセンブリは、特定された内径及び外径を有している
管と、端栓とを備えており、この端栓は、最小直径及び
最大直径を有しているテーパを付けられた本体部と、最
小直径に隣り合った半径方向フランジとを含んでいる。
テーパを付けられた本体部は、管の一方の端部内に配置
されており、管の一方の端部は、栓のテーパを付けられ
た本体部と実質的に連続して係合した状態にある。
【0007】更に他の観点では、本発明は、端栓を中空
管に接合する方法に関する。中空管は、円筒形端部を有
しており、内径及び外径を有している。端栓は、最小直
径及び最大直径を有しているテーパを付けられた本体部
と、最小直径に隣り合った半径方向フランジとを含んで
いる。この方法は、(a) 半径方向フランジが管の円
筒形端部の縁と係合するように、端栓を管の円筒形端部
に挿入することと、(b) 管の円筒形端部を端栓のテ
ーパを付けられた本体部に適合させて変形させること
と、(c) 端栓を半径方向フランジと縁との間の接合
部の周りの周囲で管に溶接することとを含んでいる。
管に接合する方法に関する。中空管は、円筒形端部を有
しており、内径及び外径を有している。端栓は、最小直
径及び最大直径を有しているテーパを付けられた本体部
と、最小直径に隣り合った半径方向フランジとを含んで
いる。この方法は、(a) 半径方向フランジが管の円
筒形端部の縁と係合するように、端栓を管の円筒形端部
に挿入することと、(b) 管の円筒形端部を端栓のテ
ーパを付けられた本体部に適合させて変形させること
と、(c) 端栓を半径方向フランジと縁との間の接合
部の周りの周囲で管に溶接することとを含んでいる。
【0008】本発明の他の目的及び利点は、以下の詳し
い記載から明らかになるであろう。
い記載から明らかになるであろう。
【0009】
【実施例】図1を参照すると、端栓10が、円形断面形
状の本体部12を含んでおり、本体部12の一端に半径
方向フランジ14を有している。本体部は、半径方向フ
ランジ14から離れる方向に外向きにテーパが付けられ
ており、このテーパは、約0.126インチから約0.
167インチの第1の直径から、フランジ14から遠方
の自由端に隣り合った約0.135インチから約0.1
77インチの第2の直径又は最大直径までとなってい
る。自由端は、参照番号16の所で斜めに切られてお
り、従って、本体の最大直径は、斜めに切られた端部1
6と外向きにテーパを付けられた本体部12との間に存
在している環状平坦部18の所にある。フランジの直径
は約0.170インチから約0.202インチであって
もよく、フランジの厚さは約0.035インチである。
栓の長さは約0.188インチであってもよく、平坦部
18は約0.030インチの軸方向長さを有していても
よい。
状の本体部12を含んでおり、本体部12の一端に半径
方向フランジ14を有している。本体部は、半径方向フ
ランジ14から離れる方向に外向きにテーパが付けられ
ており、このテーパは、約0.126インチから約0.
167インチの第1の直径から、フランジ14から遠方
の自由端に隣り合った約0.135インチから約0.1
77インチの第2の直径又は最大直径までとなってい
る。自由端は、参照番号16の所で斜めに切られてお
り、従って、本体の最大直径は、斜めに切られた端部1
6と外向きにテーパを付けられた本体部12との間に存
在している環状平坦部18の所にある。フランジの直径
は約0.170インチから約0.202インチであって
もよく、フランジの厚さは約0.035インチである。
栓の長さは約0.188インチであってもよく、平坦部
18は約0.030インチの軸方向長さを有していても
よい。
【0010】上述した端栓の寸法は、管の寸法の範囲に
関する応用を意図したものであるが、これらの寸法は、
端栓がその範囲以外の管に用いられる場合には変化し得
るものであることが理解されるべきである。端栓10は
好ましくは、固いER308Lステンレス材料から成っ
ているが、他の合金組成物から成っていてもよい。
関する応用を意図したものであるが、これらの寸法は、
端栓がその範囲以外の管に用いられる場合には変化し得
るものであることが理解されるべきである。端栓10は
好ましくは、固いER308Lステンレス材料から成っ
ているが、他の合金組成物から成っていてもよい。
【0011】次に図2を参照すると、端栓10は、管2
0に対して組み立てられて示されており、管20は、例
示的な実施例では、原子炉制御棒の中性子減速材要素で
ある。先ず、端栓10は、シールされるべき管20の開
口端に挿入される。最初の挿入の間、管の内側と端栓の
平坦部18との間には0.003インチの隙間がある。
0に対して組み立てられて示されており、管20は、例
示的な実施例では、原子炉制御棒の中性子減速材要素で
ある。先ず、端栓10は、シールされるべき管20の開
口端に挿入される。最初の挿入の間、管の内側と端栓の
平坦部18との間には0.003インチの隙間がある。
【0012】挿入の後に、組み立てられた管20と栓1
0とは、従来の回転ハンマ・スエージ(図示していな
い)内に導入される(即ち、軸方向に押し込まれる)。
そのようにするためにスエージ(型鉄)が既に備え付け
られていない場合には、スエージは、典型的にはばね荷
重プランジャを介して、軸方向力を栓フランジ14に印
加するように改良されて、スエージに導入される間に栓
10が管20に対して所定位置に維持されるようにす
る。プランジャは又、管及び栓アセンブリのスエージ内
への軸方向の挿入を制限するストッパとして作用しても
よい。従来の様式では、ハンマの構成要素が反対側から
管20に突き当たると、スエージはそれぞれ反対の半径
方向に管の周りを回転する。ハンマ又はダイス型は、図
3において最もよくわかるように、管壁部22を栓10
のテーパを付けられた本体12の周りに締めるように成
形されている。管部22の直径が減少し、且つ管部22
が栓の本体部12のテーパに適合すると、端栓は所定位
置へ軸方向に引き寄せられ、フランジ14は管の縁24
に対して堅固に着座することが理解されるであろう。ス
エージング(スエージによる変形)動作が完了すると、
栓10は、溶接部26によって示されている周辺接合部
の所で管に溶接される。フランジ14は溶接部に対する
充填剤として作用し、最終的な構成が図3に示されてい
る。
0とは、従来の回転ハンマ・スエージ(図示していな
い)内に導入される(即ち、軸方向に押し込まれる)。
そのようにするためにスエージ(型鉄)が既に備え付け
られていない場合には、スエージは、典型的にはばね荷
重プランジャを介して、軸方向力を栓フランジ14に印
加するように改良されて、スエージに導入される間に栓
10が管20に対して所定位置に維持されるようにす
る。プランジャは又、管及び栓アセンブリのスエージ内
への軸方向の挿入を制限するストッパとして作用しても
よい。従来の様式では、ハンマの構成要素が反対側から
管20に突き当たると、スエージはそれぞれ反対の半径
方向に管の周りを回転する。ハンマ又はダイス型は、図
3において最もよくわかるように、管壁部22を栓10
のテーパを付けられた本体12の周りに締めるように成
形されている。管部22の直径が減少し、且つ管部22
が栓の本体部12のテーパに適合すると、端栓は所定位
置へ軸方向に引き寄せられ、フランジ14は管の縁24
に対して堅固に着座することが理解されるであろう。ス
エージング(スエージによる変形)動作が完了すると、
栓10は、溶接部26によって示されている周辺接合部
の所で管に溶接される。フランジ14は溶接部に対する
充填剤として作用し、最終的な構成が図3に示されてい
る。
【0013】管の端部は減少した直径を有しているの
で、周辺溶接部を乗せるのに十分な空間以上のものがあ
る。即ち、溶接部の直径は、管の変形されていない部分
の最大外径を超えない。このことは、典型的な据え付け
では、15〜21のこのような管が外皮(シース)内に
配置されており、溶接材料が最大の管外径を超えて突き
出すと、好ましくない横方向力が管に働くことになるの
で、重要である。
で、周辺溶接部を乗せるのに十分な空間以上のものがあ
る。即ち、溶接部の直径は、管の変形されていない部分
の最大外径を超えない。このことは、典型的な据え付け
では、15〜21のこのような管が外皮(シース)内に
配置されており、溶接材料が最大の管外径を超えて突き
出すと、好ましくない横方向力が管に働くことになるの
で、重要である。
【0014】上述した過程は又、管及び/又は端栓の寸
法におけるわずかな偏差にかかわらず、堅実な管対栓の
インタフェイスをもたらすと共に、同様に堅実な溶接に
よる閉鎖品質をもたらす。加えて、本発明に従った管対
管の連結は、栓の本体部12の長さと実質的に常に等し
い不変のインタフェイス接触長を発生させる。更なる利
点は、栓の逆テーパ構成に起因する機械的インタロック
によって、溶接前の取扱中に栓10が管と向かい合って
分離するのを防止することである。
法におけるわずかな偏差にかかわらず、堅実な管対栓の
インタフェイスをもたらすと共に、同様に堅実な溶接に
よる閉鎖品質をもたらす。加えて、本発明に従った管対
管の連結は、栓の本体部12の長さと実質的に常に等し
い不変のインタフェイス接触長を発生させる。更なる利
点は、栓の逆テーパ構成に起因する機械的インタロック
によって、溶接前の取扱中に栓10が管と向かい合って
分離するのを防止することである。
【0015】現時点で最も実用的で好適な実施例である
と考えられる事項と関連させて本発明を記載してきた
が、本発明は、ここに開示した実施例に限定されるもの
ではなく、逆に、特許請求の範囲の要旨に包含される種
々の改変及び均等構成を網羅しているものと理解された
い。
と考えられる事項と関連させて本発明を記載してきた
が、本発明は、ここに開示した実施例に限定されるもの
ではなく、逆に、特許請求の範囲の要旨に包含される種
々の改変及び均等構成を網羅しているものと理解された
い。
【図1】本発明に従った端栓の側立面図である。
【図2】管の開口端に挿入された図1の端栓を部分的に
断面で示す側立面図である。
断面で示す側立面図である。
【図3】管端が端栓に適合して変形された状態における
図2の端栓及び管を部分的に断面で示す側立面図であ
る。
図2の端栓及び管を部分的に断面で示す側立面図であ
る。
10 端栓 12 本体部 14 半径方向フランジ 16 端部 18 環状平坦部 20 管 22 管壁部 24 縁 26 溶接部
フロントページの続き (72)発明者 ギャリー・スコット・マーチン アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、サウス・カレッジ・ロー ド・ナンバー322、341−11番 (72)発明者 ロバート・キース・ウィリアムズ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 カロライナ・ビーチ、ハムレット・アベニ ュー、305番
Claims (13)
- 【請求項1】 特定された内径及び外径を有している管
と、 該管の一端に挿入されている端栓とを備えており、 該端栓は、最小直径及び最大直径を有しているテーパを
付けられた本体部を含んでおり、前記最小直径は、前記
管の前記一端に近接しており、前記テーパを付けられた
本体部は、前記管の一方の端部内に配置されており、該
管の該一方の端部は、前記栓の前記テーパを付けられた
本体部と実質的に連続して係合した状態にある管及び端
栓アセンブリ。 - 【請求項2】 前記テーパを付けられた本体部は、前記
最大直径に隣り合っている斜めに切られた縁を有してい
る請求項1に記載の管及び端栓アセンブリ。 - 【請求項3】 前記テーパを付けられた本体部は、前記
最大直径に向かって外向きに延在しており、周辺平坦部
が前記テーパを付けられた本体部を前記斜めに切られた
縁に連結している請求項2に記載の管及び端栓アセンブ
リ。 - 【請求項4】 前記管の縁と前記端栓との間のインタフ
ェイスの周りの周辺溶接部を含んでいる請求項1に記載
の管及び端栓アセンブリ。 - 【請求項5】 前記端栓は、ER308Lステンレスで
構成されている請求項1に記載の管及び端栓アセンブ
リ。 - 【請求項6】 前記テーパを付けられた本体部の前記最
大直径は、約0.135インチから約0.177インチ
である請求項1に記載の管及び端栓アセンブリ。 - 【請求項7】 前記端栓は、約0.188インチの全長
を有している請求項6に記載の管及び端栓アセンブリ。 - 【請求項8】 前記周辺平坦部は、約0.035インチ
の軸方向長さを有している請求項7に記載の管及び端栓
アセンブリ。 - 【請求項9】 前記周辺溶接部は、前記管の最大直径よ
りも大きくない直径を有している請求項4に記載の管及
び端栓アセンブリ。 - 【請求項10】 端栓を中空管に接合する方法であっ
て、該中空管は、内径及び外径を有している円筒形端部
を有しており、前記端栓は、テーパを付けられた表面に
より連結された最小直径及び最大直径を有しているテー
パを付けられた本体部と、前記最小直径に隣り合った半
径方向フランジとを有しており、 (a) 前記半径方向フランジが前記管の前記円筒形端
部の縁と係合するように、前記端栓を前記管の前記円筒
形端部に挿入する工程と、 (b) 前記管の前記円筒形端部を前記端栓の前記テー
パを付けられた本体部に適合させて変形させる工程と、 (c) 前記端栓を前記半径方向フランジと前記縁との
間の接合部の周りの周囲で前記管に溶接する工程とを備
えた端栓を中空管に接合する方法。 - 【請求項11】 工程(b)の間に、軸方向成分が前記
端栓に対して前記管の方向に印加される請求項10に記
載の端栓を中空管に接合する方法。 - 【請求項12】 工程(b)の前に、前記本体部と前記
管の内側表面との間に少なくとも約0.030インチの
半径方向隙間がある請求項10に記載の端栓を中空管に
接合する方法。 - 【請求項13】 前記半径方向フランジは、工程(c)
に対する充填剤として利用される請求項10に記載の端
栓を中空管に接合する方法。
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US08/638785 | 1996-04-29 | ||
US08/638,785 US5816292A (en) | 1996-04-29 | 1996-04-29 | Reverse taper end plug |
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Family
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Family Applications (1)
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JP (1) | JPH1054893A (ja) |
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1997
- 1997-04-28 JP JP9110621A patent/JPH1054893A/ja not_active Withdrawn
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US5816292A (en) | 1998-10-06 |
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Legal Events
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