JPS6115572A - 振動により駆動する装置 - Google Patents
振動により駆動する装置Info
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- JPS6115572A JPS6115572A JP59134795A JP13479584A JPS6115572A JP S6115572 A JPS6115572 A JP S6115572A JP 59134795 A JP59134795 A JP 59134795A JP 13479584 A JP13479584 A JP 13479584A JP S6115572 A JPS6115572 A JP S6115572A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/026—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0015—Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/028—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors along multiple or arbitrary translation directions, e.g. XYZ stages
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ、発明の目的
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電磁力を使うことなく、電歪素子の振動力を
用い二次元方向に移動体を駆動する装置（アクチュエー
タ）に関するものである。
用い二次元方向に移動体を駆動する装置（アクチュエー
タ）に関するものである。
従来からよく知られたアクチュエータは、電磁力を利用
したいわゆるリニアモータで、これらは鉄芯１巻線、永
久磁石などにより構成されている。このため部品点数も
多くなり、重くなってしまうとい一う欠点があった。
したいわゆるリニアモータで、これらは鉄芯１巻線、永
久磁石などにより構成されている。このため部品点数も
多くなり、重くなってしまうとい一う欠点があった。
この点を改良したもので、電歪素子の振動により弾性体
に進行波をつくりその弾性体に接触した物体を動かすと
いうアクチュエータか、例えば特開昭５８−１４８６８
２号公報に開ｉｆ＼され−（いる。しかしこれらのアク
チュエータはいずれ１〕、移動体を−・次元方向に駆動
できるだけで、−次元方向に自在に駆動できる装置はな
い。
に進行波をつくりその弾性体に接触した物体を動かすと
いうアクチュエータか、例えば特開昭５８−１４８６８
２号公報に開ｉｆ＼され−（いる。しかしこれらのアク
チュエータはいずれ１〕、移動体を−・次元方向に駆動
できるだけで、−次元方向に自在に駆動できる装置はな
い。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、−次元
方向の移動だけでなく一次元方向への移動も自在にでき
るアクチュエータを１１９供しようとするものである。
方向の移動だけでなく一次元方向への移動も自在にでき
るアクチュエータを１１９供しようとするものである。
このような問題点を解決するために、第１の発明と第２
の発明がなされたものである。１：λＦに夫々の発明の
構成を順に説明する。
の発明がなされたものである。１：λＦに夫々の発明の
構成を順に説明する。
口、第１の発明の構成
〔問題点を解決するための丁段〕
第１の発明のアクチュエータは、第１図に示すように、
片側を固定された弾性体ｌと、弾性体に接合した第１の
電歪素子２ａ・２ｂと、弾性体ｌに第１の電歪素子２ａ
・２ｂとＩ−別な面から接合した第２の電歪素子３ａ＊
３ｂと、弾性体１に第１の電歪素−ｆ２ａ・２ｂ及び第
２の電歪素子３ａ・３ｂとは別な面から接合した第３の
電歪素子５ａφ５ｂと、固定された以外の側で弾性体１
に当接する移動体７とを備えている。第１の電歪素子２
ａ・２ｂ及び第２の電歪素子３ａ・３ｂはともに共振周
波数で弾性体ｌを振動させるもので、いずれか一方或い
は両方同時に選択され、動作をする。第３の電歪素子５
ａΦ５ｂは同じく共振周波数ではあるが位相のずれた振
動をさせるもので、選択された第１の電歪素子２ａ・２
ｂ或いは第２の電歪素子２ａ・２ｂと同時に動作をする
。
片側を固定された弾性体ｌと、弾性体に接合した第１の
電歪素子２ａ・２ｂと、弾性体ｌに第１の電歪素子２ａ
・２ｂとＩ−別な面から接合した第２の電歪素子３ａ＊
３ｂと、弾性体１に第１の電歪素−ｆ２ａ・２ｂ及び第
２の電歪素子３ａ・３ｂとは別な面から接合した第３の
電歪素子５ａφ５ｂと、固定された以外の側で弾性体１
に当接する移動体７とを備えている。第１の電歪素子２
ａ・２ｂ及び第２の電歪素子３ａ・３ｂはともに共振周
波数で弾性体ｌを振動させるもので、いずれか一方或い
は両方同時に選択され、動作をする。第３の電歪素子５
ａΦ５ｂは同じく共振周波数ではあるが位相のずれた振
動をさせるもので、選択された第１の電歪素子２ａ・２
ｂ或いは第２の電歪素子２ａ・２ｂと同時に動作をする
。
第１の電歪素子２ａ・２ｂが振動すると、弾性体１は固
定側を支点として左右に振動する。第２の電歪素子３ａ
・３ｂが振動すると、弾性体ｌは同じく固定側を支点と
して紙面に対して前後に振動する。電歪素子−５ａ・５
ｂが振動すると、弾性体１は位相がずれて上下に振動す
る。
定側を支点として左右に振動する。第２の電歪素子３ａ
・３ｂが振動すると、弾性体ｌは同じく固定側を支点と
して紙面に対して前後に振動する。電歪素子−５ａ・５
ｂが振動すると、弾性体１は位相がずれて上下に振動す
る。
いま電歪素子２ａ・２ｂが選ばれて、電歪素子５ａ・５
ｂと同時に動作するときの作用を第２図により説すノす
る。同図（ａ）は動作開始ｔｉｒｊの中立状態を示すも
ので、弾性体ｌは移動体７に軽く接触している。■−下
の振動から始まると、まず（ｂ）のように弾性体１は上
方ににかり、振動の１．死点で移動体７に強く押付けら
れる。このように位相が１７４波長進んだところで、左
右の振動を開始する。（Ｃ）に示すように弾性体１は下
がりながらも右方へ振れ摩擦で移動体７を右−駆！１１
する。（ｄ）のように弾性体ｌが右死点まで振れると、
弾性体１は移動体７に軽く接触した状態になる。弾性体
ｌか左方に振れはじめるころには、さらに下るから、（
ｅ）のように移動体７から敲れて、移動体７が駆動され
ることはない。弾性体１は（ｆ）の下死点を経て−１−
がってゆくが、（ｇ）では移動体７に接触することがな
い。左死点（ｈ）に金って移動体７に軽く接触する。（
ｉ）のように９１＋ ＋！１体１は右方に振れてゆく状
態では、移動体７に強く接触して右へ駆動する。振動が
続くと、さらに→（１］）→（ｃ）→（ｄ） →（ｅ）
−”（ｆ） ＋（ｇ） ＋（ｈ） →（ｉ） →と繰
返して、駆動を続ける。
ｂと同時に動作するときの作用を第２図により説すノす
る。同図（ａ）は動作開始ｔｉｒｊの中立状態を示すも
ので、弾性体ｌは移動体７に軽く接触している。■−下
の振動から始まると、まず（ｂ）のように弾性体１は上
方ににかり、振動の１．死点で移動体７に強く押付けら
れる。このように位相が１７４波長進んだところで、左
右の振動を開始する。（Ｃ）に示すように弾性体１は下
がりながらも右方へ振れ摩擦で移動体７を右−駆！１１
する。（ｄ）のように弾性体ｌが右死点まで振れると、
弾性体１は移動体７に軽く接触した状態になる。弾性体
ｌか左方に振れはじめるころには、さらに下るから、（
ｅ）のように移動体７から敲れて、移動体７が駆動され
ることはない。弾性体１は（ｆ）の下死点を経て−１−
がってゆくが、（ｇ）では移動体７に接触することがな
い。左死点（ｈ）に金って移動体７に軽く接触する。（
ｉ）のように９１＋ ＋！１体１は右方に振れてゆく状
態では、移動体７に強く接触して右へ駆動する。振動が
続くと、さらに→（１］）→（ｃ）→（ｄ） →（ｅ）
−”（ｆ） ＋（ｇ） ＋（ｈ） →（ｉ） →と繰
返して、駆動を続ける。
すなわち二方向の振動周波数が同一・で、位相がずれて
いるから、上死点→右死点−下死点→左死点→上死点→
の同一周期で、左死点から右死点に至る周期の間に駆動
がなされる。
いるから、上死点→右死点−下死点→左死点→上死点→
の同一周期で、左死点から右死点に至る周期の間に駆動
がなされる。
第１図は本発明を適用するアクチュエータの実施例正面
図である。弾性体ｌは金属などの弾性物質からなり、角
棒状の立上り部分１ａと角棒状の固定側部分１ｂとの逆
Ｔ字型をしている。立上り部分１ａの先端には、板状の
移動体７の下面が接触している。固定側部分１ｂの両端
部は、スペーサ９を介してビス８により、固定基台ｌＯ
に取イ１けられている。立−ｌニリ部分１ａの左右側壁
には、例えば圧電性セラミックなどからなる電歪素子２
ａと２ｂが取付けられる。前後壁にば′電歪素子３ａと
３ｂが取付けられる。固定側部分１ｂの上下には電歪素
子５ａ・５ｂが取付けられる。
図である。弾性体ｌは金属などの弾性物質からなり、角
棒状の立上り部分１ａと角棒状の固定側部分１ｂとの逆
Ｔ字型をしている。立上り部分１ａの先端には、板状の
移動体７の下面が接触している。固定側部分１ｂの両端
部は、スペーサ９を介してビス８により、固定基台ｌＯ
に取イ１けられている。立−ｌニリ部分１ａの左右側壁
には、例えば圧電性セラミックなどからなる電歪素子２
ａと２ｂが取付けられる。前後壁にば′電歪素子３ａと
３ｂが取付けられる。固定側部分１ｂの上下には電歪素
子５ａ・５ｂが取付けられる。
第３図はこのようなアクチュエータを駆動する回路を示
すもので、１２は共振周波数の発振をする交流電源、１
３はその周波数の位相を９０°１くらせる移相器、１４
は位相を９０°速める移相器、１５は切付えスイッチ、
１５Ａ、 −１５Ｂ１はその一次側接点、１５Ａ２−１
５１１２はその二次側接点、１７はメインスイッチであ
る。
すもので、１２は共振周波数の発振をする交流電源、１
３はその周波数の位相を９０°１くらせる移相器、１４
は位相を９０°速める移相器、１５は切付えスイッチ、
１５Ａ、 −１５Ｂ１はその一次側接点、１５Ａ２−１
５１１２はその二次側接点、１７はメインスイッチであ
る。
メインスイッチ１７を入れ、切（）えスイッチ１５を操
作し接点１５Ａ、と接点１５Ａ２を導通させる。すると
電歪素子５ａ・５ｂに交流電圧が印加され振動し、それ
に励起されて弾＋１体ｌの固定側部分１ｂが共振周波数
で両端支持１：１りのにＦ捩振動する。電歪素子２ａと
２ｂには９０°位相が遅れた交流が印加され振動し、そ
れに励起されてｒ”ｌ 、Ｊ−、り部分１ａが共振周波
数で片持はりの左右振動をする。両者の振動の位相は１
７４披長ずれているから、移動体７は左方に駆動される
。
作し接点１５Ａ、と接点１５Ａ２を導通させる。すると
電歪素子５ａ・５ｂに交流電圧が印加され振動し、それ
に励起されて弾＋１体ｌの固定側部分１ｂが共振周波数
で両端支持１：１りのにＦ捩振動する。電歪素子２ａと
２ｂには９０°位相が遅れた交流が印加され振動し、そ
れに励起されてｒ”ｌ 、Ｊ−、り部分１ａが共振周波
数で片持はりの左右振動をする。両者の振動の位相は１
７４披長ずれているから、移動体７は左方に駆動される
。
スイッチ１５の操作で接点１５ Ｉ３ ＋ と接点１５
Ａ２を導通させると、１ハ波長の位相ずれが逆になり、
右方向に駆動される。接点１５Ｂ１と接点１５Ｂ２が導
通するよう切替えれば、電歪素子５ａ・５ｂと共に電歪
素子３ａ・３ｂが動作し、移動体７は図の紙面に対して
前方向に駆動される。
Ａ２を導通させると、１ハ波長の位相ずれが逆になり、
右方向に駆動される。接点１５Ｂ１と接点１５Ｂ２が導
通するよう切替えれば、電歪素子５ａ・５ｂと共に電歪
素子３ａ・３ｂが動作し、移動体７は図の紙面に対して
前方向に駆動される。
接点１５Ａ１ と接点１５Ｂ２を導通させると、移動体
７は後方に駆動される。接点１５Ａ、と接点１５Ａ２を
導通させると同時に接点１５Ｂ２もそこに導通させると
、電歪素子５ａ・５ｂと共に電歪素子２ａ・２ｂおよび
電歪素子３ａ・３ｂが動作し、移動体７は左斜め後に駆
動される。同様に接点１５Ｂ□ ・接点１５Ａ２＠接点
１５Ｂ２を導通させると、右斜め前方向に駆動される。
７は後方に駆動される。接点１５Ａ、と接点１５Ａ２を
導通させると同時に接点１５Ｂ２もそこに導通させると
、電歪素子５ａ・５ｂと共に電歪素子２ａ・２ｂおよび
電歪素子３ａ・３ｂが動作し、移動体７は左斜め後に駆
動される。同様に接点１５Ｂ□ ・接点１５Ａ２＠接点
１５Ｂ２を導通させると、右斜め前方向に駆動される。
接点１５Ａ、と接点１５Ｂ２とを導通させ、接点１５Ｂ
、と接点１５Ａ２とを導通させると、右斜め後方向に駆
動される。接点１５Ａ、と接点１５Ａ２どを導通させ、
接点１５Ｂ＋と接点１５Ｂ２とを導通させると、左斜め
前方向に駆動される。
、と接点１５Ａ２とを導通させると、右斜め後方向に駆
動される。接点１５Ａ、と接点１５Ａ２どを導通させ、
接点１５Ｂ＋と接点１５Ｂ２とを導通させると、左斜め
前方向に駆動される。
第４図は第１の発明における振動体ｌの別な実施例正面
図、第５図はその平面図である。この振動体ｌは十字型
の固定側部分ｔｂと立上り部分ｌａからなっている。十
字の縦横両方の角棒の上ドに電歪素子５ａ・５ｂが取付
けられている。
図、第５図はその平面図である。この振動体ｌは十字型
の固定側部分ｔｂと立上り部分ｌａからなっている。十
字の縦横両方の角棒の上ドに電歪素子５ａ・５ｂが取付
けられている。
第６図も同じく振動体ｌの別な実施例正面図、第５図は
平面図で、振動体ｌは、円面型の固定側部分１ｂとシー
１ニリ部分１ａからなっている。
平面図で、振動体ｌは、円面型の固定側部分１ｂとシー
１ニリ部分１ａからなっている。
ハ、第２の発明の構成
〔問題点を解決するための手段］
第２の発明のアクチュエータは、’ｒｂ ｇ〉素子２０
か一つで交叉する三方向のうち 方向だけが位相のずれ
ている共振周波数で振動する。そして電歪素子２０は、
第８図に示すよ〉に、片側を固定し、非固定側に移動体
７が当接している。
か一つで交叉する三方向のうち 方向だけが位相のずれ
ている共振周波数で振動する。そして電歪素子２０は、
第８図に示すよ〉に、片側を固定し、非固定側に移動体
７が当接している。
このアクチェータを動作させるど、゛市電素子２０は固
定した側を支点として左右方向に或いは紙面に対して前
後方向振動する。同１ｐｒに電歪素子２０は位相がずれ
て上下方向に振動する。すると移動体７がその振動によ
り駆動される。
定した側を支点として左右方向に或いは紙面に対して前
後方向振動する。同１ｐｒに電歪素子２０は位相がずれ
て上下方向に振動する。すると移動体７がその振動によ
り駆動される。
駆動原理は、電歪素子２０そのものが第１の発明におけ
る弾性体ｌの働きを兼ねる点が異なるのみで、各動作状
態については第２図に示す通りで、第１の発明の作用と
して既に説明しであるから、再度の説明を省略する。
る弾性体ｌの働きを兼ねる点が異なるのみで、各動作状
態については第２図に示す通りで、第１の発明の作用と
して既に説明しであるから、再度の説明を省略する。
第８図は本発明を適用するアクチュエータの実施例正面
図である。電歪素子２０は角棒状の立」ユリ部分２０ａ
と角棒状の固定側部分２０ｂとの逆Ｔ字型をしている。
図である。電歪素子２０は角棒状の立」ユリ部分２０ａ
と角棒状の固定側部分２０ｂとの逆Ｔ字型をしている。
立上り部分２０ａの先端には、移動体７が接触している
。固定側部分２０ｂの両端部は、スペーサ９を介してビ
ス８により、固定基台ｌＯに取付けられている。
。固定側部分２０ｂの両端部は、スペーサ９を介してビ
ス８により、固定基台ｌＯに取付けられている。
第９図は電歪素子２０の側面図で、立上り部分２０ａの
左右側壁面に表面電極２２ａと２’２ｂとがイ：］けら
れ、駆動回路に接続される。これにより左右の振動がな
される。前後壁にも表面電極２３ａと２３ｂがイ・［け
られ、駆動回路に接続され前後の振動がなされる。第１
０図は電歪素子２０の平面図で、固定体側部分２０ｂの
上下面に表面電極２５ａと２５ｂとが付けられ、駆動回
路に接続される。これによりＬ下の振動がなされる。
左右側壁面に表面電極２２ａと２’２ｂとがイ：］けら
れ、駆動回路に接続される。これにより左右の振動がな
される。前後壁にも表面電極２３ａと２３ｂがイ・［け
られ、駆動回路に接続され前後の振動がなされる。第１
０図は電歪素子２０の平面図で、固定体側部分２０ｂの
上下面に表面電極２５ａと２５ｂとが付けられ、駆動回
路に接続される。これによりＬ下の振動がなされる。
駆動回路は第３図に示す回路と同様の回路が使用される
。同図の電歪素子２ａ・２ｂ、３ａ・３ｂ、５ａ・５ｂ
は、本例では一体の電歪素子２０であるが、夫々対応す
る位置に付りられた電ｐｊＩ２２ａ・２２ｂ、２３ａ＠
２３ｂ、２５ａａ２５ｂに同じように接続すれば、同様
の動作をする。
。同図の電歪素子２ａ・２ｂ、３ａ・３ｂ、５ａ・５ｂ
は、本例では一体の電歪素子２０であるが、夫々対応す
る位置に付りられた電ｐｊＩ２２ａ・２２ｂ、２３ａ＠
２３ｂ、２５ａａ２５ｂに同じように接続すれば、同様
の動作をする。
第１１図は第２の発明における１１を全系Ｔ−２０の別
な実施例平面図である。この電歪よｆ ２０は、十字型
の固定側部分２０ｂと立上り部分２０ａからなっている
。電極２５ａ・２５ｂは十字の縦横両方の角棒の上下に
夫々付けられている。
な実施例平面図である。この電歪よｆ ２０は、十字型
の固定側部分２０ｂと立上り部分２０ａからなっている
。電極２５ａ・２５ｂは十字の縦横両方の角棒の上下に
夫々付けられている。
また電歪素子２ｏの固定側部分２０ｂを円盤形にしく第
７図参照）、その上Ｆ面に電極２５ａ・２５ｂを付けて
もよい。
７図参照）、その上Ｆ面に電極２５ａ・２５ｂを付けて
もよい。
二１発明の効果
以」−説明したように、本発明のアクチュエータは、二
次元方向への移動が自在にでき、しかも電磁力を使用し
ていないので、部品数が少なく小型軽量で安価なものと
なる。
次元方向への移動が自在にでき、しかも電磁力を使用し
ていないので、部品数が少なく小型軽量で安価なものと
なる。
第１図は本発明を適用する駆動装置の実施例正面図、第
２図はその駆動原理な説明する図、第３図は駆動回路図
、第４図は振動体の実施例正面図、第５図はその平面図
、第６図は別な実施例の正面図、第７図はその平面図、
第８図は本発明を−適用する駆動装置の実施例正面図、
第９図は電歪素子の実施例側面図、第１０図はその平面
図、第１１図は別な実施例の平面図。 ｌは弾性体、２ａ＊２ｂ拳３ａ＊３ｂｅ５ａ・５・ｂ＠
２０は電歪素子、７は移動体、１０は固定基台、１２は
交流電源、２２ａ＊２２ｂｓ２３ａ１１２３ｂ・２５ａ
１１２５ｂは電極。
２図はその駆動原理な説明する図、第３図は駆動回路図
、第４図は振動体の実施例正面図、第５図はその平面図
、第６図は別な実施例の正面図、第７図はその平面図、
第８図は本発明を−適用する駆動装置の実施例正面図、
第９図は電歪素子の実施例側面図、第１０図はその平面
図、第１１図は別な実施例の平面図。 ｌは弾性体、２ａ＊２ｂ拳３ａ＊３ｂｅ５ａ・５・ｂ＠
２０は電歪素子、７は移動体、１０は固定基台、１２は
交流電源、２２ａ＊２２ｂｓ２３ａ１１２３ｂ・２５ａ
１１２５ｂは電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、片側を固定された弾性体と、 該弾性体に接合し、共振周波数で該振動体を第１方向に
振動させる第１の電歪素子と、 該弾性体に第１の電歪素子とは別な面から接合し、前記
共振波数で該弾性体を第１方向と交叉する第２方向に振
動させる第２の電歪素子と、該弾性体に第１の電歪素子
及び第２の電歪素子とは別な面から接合し、この二つの
電歪素子のうち選ばれた電歪素子と同時に動作し、前記
振動とは位相がずれた前記共振周波数で該弾性体を第１
の方向及び第２方向と交叉する第３方向に振動させる第
３の電歪素子と、 前記固定された以外の側で該弾性体に当接し、前記第１
方向或いは第２方向及び第３方向の振動により駆動され
る移動体とを備えたことを特徴とする駆動装置。 ２、片側を固定され、交叉する三方向のうち一方向だけ
位相がずれた共振周波数で振動する電歪素子と、 前記固定された以外の側で該電歪素子に当接し、前記振
動により駆動される移動体とを備えたことを特徴とする
駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59134795A JP2510486B2 (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 圧電装置 |
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Cited By (9)
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1984
- 1984-06-29 JP JP59134795A patent/JP2510486B2/ja not_active Expired - Fee Related
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