JPS61210951A - 擬似折損信号発生装置 - Google Patents
擬似折損信号発生装置Info
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- JPS61210951A JPS61210951A JP5295385A JP5295385A JPS61210951A JP S61210951 A JPS61210951 A JP S61210951A JP 5295385 A JP5295385 A JP 5295385A JP 5295385 A JP5295385 A JP 5295385A JP S61210951 A JPS61210951 A JP S61210951A
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- Japan
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- breakage
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- tool
- spurious
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (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】
〔発明の分野〕
本発明は工作機械における工具の折損や異常を切削加工
及び折損時に発生するアコースティックエミッション（
以下ＡＥという）を利用して監視。
及び折損時に発生するアコースティックエミッション（
以下ＡＥという）を利用して監視。
自動検出する工具折損検出装置のＡＥセンサの感度調整
に用いる擬似折損信号発生装置に関するものである。
に用いる擬似折損信号発生装置に関するものである。
本発明による擬似折損信号発生装置は、ＡＥ信号変換器
として用いられている圧電素子の出力特性は夫々固有の
ばらつきがあることに鑑み、ＡＥ信号変換器に駆動レベ
ル調整手段を設は出力特性のばらつきを補正するように
したものである。こうすれば同一の電圧で駆動した際に
同一レベルの擬似折損信号を工作機械に伝えることがで
き、ＡＥセンサの感度を最適値に調整することが可能と
なる。
として用いられている圧電素子の出力特性は夫々固有の
ばらつきがあることに鑑み、ＡＥ信号変換器に駆動レベ
ル調整手段を設は出力特性のばらつきを補正するように
したものである。こうすれば同一の電圧で駆動した際に
同一レベルの擬似折損信号を工作機械に伝えることがで
き、ＡＥセンサの感度を最適値に調整することが可能と
なる。
工作機械において工具を用いて加工対象（以下ワークと
いう）を切削加工する場合、何らかの原因で工具が折損
し又切屑のつまりを起こして異常切削している場合があ
る。近年の工場自動化の進展に神いこのような工具の折
損や異常切削を自動的に検出することが強く要求されて
いる。こうした工作機械−の工具の折損を検出する一手
法として、従来より工作機械の工具やワークの近傍にＡ
Ｅセンサを設け、そこから得られるＡＥ倍信号基づいて
工具の折損を検出する装置が提案されている。
いう）を切削加工する場合、何らかの原因で工具が折損
し又切屑のつまりを起こして異常切削している場合があ
る。近年の工場自動化の進展に神いこのような工具の折
損や異常切削を自動的に検出することが強く要求されて
いる。こうした工作機械−の工具の折損を検出する一手
法として、従来より工作機械の工具やワークの近傍にＡ
Ｅセンサを設け、そこから得られるＡＥ倍信号基づいて
工具の折損を検出する装置が提案されている。
しかしながら従来の工具折損検出装置によれば、ＡＥセ
ンサは工具の近傍やワークに接触するように取付けられ
るが、その取付位置によってＡＥ倍信号レヘルが大幅に
異なる。そこで出願人は既に特願昭５９−１０１５５４
号等において工具の折損時と同一の信号を工作機械に与
える擬似折損信号発生手段を設け、それに基づいてＡＥ
センサの感度を設定する装置を提案している（未公開）
。しかしながら擬似折損信号発生手段の出力素子である
圧電素子は出力特性に大幅なばらつきがあるため、同一
電圧で駆動しても同一レベルの擬似折損信号が工作機械
に伝えられないという欠点があった。そのためＡＥセン
サの感度設定が不正確となり、折損検出の信頼性が低下
することがあるという問題点があった。
ンサは工具の近傍やワークに接触するように取付けられ
るが、その取付位置によってＡＥ倍信号レヘルが大幅に
異なる。そこで出願人は既に特願昭５９−１０１５５４
号等において工具の折損時と同一の信号を工作機械に与
える擬似折損信号発生手段を設け、それに基づいてＡＥ
センサの感度を設定する装置を提案している（未公開）
。しかしながら擬似折損信号発生手段の出力素子である
圧電素子は出力特性に大幅なばらつきがあるため、同一
電圧で駆動しても同一レベルの擬似折損信号が工作機械
に伝えられないという欠点があった。そのためＡＥセン
サの感度設定が不正確となり、折損検出の信頼性が低下
することがあるという問題点があった。
本発明はこのような工具折損検出装置の問題点に鑑みて
なされたものであって、擬似折損信号を伝える出力素子
のばらつきにもかかわらず同一の駆動レベル駆動すれば
同一の擬似折損信号を工作機械に伝えることができる擬
似折損信号発生装置を提供することを目的とする。
なされたものであって、擬似折損信号を伝える出力素子
のばらつきにもかかわらず同一の駆動レベル駆動すれば
同一の擬似折損信号を工作機械に伝えることができる擬
似折損信号発生装置を提供することを目的とする。
本発明は工作機械の工具近傍に設けられるＡＥセンサを
有し、工具折ｔｉ時のＡＥ倍信号基づいて折損を検出す
る工具折損検出装置の感度調整に用いる擬似折損信号発
生装置であって、工具の折損時に得られるＡＥ倍信号周
波数を含む擬似折損信号を発振する擬似折損信号発振部
と、工作機械の工具近傍に設けられ擬似折損信号発振部
の出力により駆動され駆動レベル調整手段を有し、該擬
似折損信号を電気信号に変換するＡＥ信号変換器と、を
具備することを特徴とするものである。
有し、工具折ｔｉ時のＡＥ倍信号基づいて折損を検出す
る工具折損検出装置の感度調整に用いる擬似折損信号発
生装置であって、工具の折損時に得られるＡＥ倍信号周
波数を含む擬似折損信号を発振する擬似折損信号発振部
と、工作機械の工具近傍に設けられ擬似折損信号発振部
の出力により駆動され駆動レベル調整手段を有し、該擬
似折損信号を電気信号に変換するＡＥ信号変換器と、を
具備することを特徴とするものである。
このような特徴を有する本発明によれば、ＡＥ信号変換
器として用いられる圧電素子等の特性にばらつきがあっ
ても駆動レベル調整手段によって駆動レベルを同一に調
整することが可能である。
器として用いられる圧電素子等の特性にばらつきがあっ
ても駆動レベル調整手段によって駆動レベルを同一に調
整することが可能である。
従って擬似折損信号発振部より同一レベルで駆動された
場合には同一レベルの擬似折損信号を工作機械に伝える
ことが可能となる。このようにして、調整されたＡＥ信
号変換器を用いて擬似折損信号を工作機械に伝えれば、
擬似折損信号はワーク及び工作機械のベースを伝播する
ので任意の位置にＡＥセンサを取付けてもＡＥセンサの
感度を最適値に調整することが可能となる。
場合には同一レベルの擬似折損信号を工作機械に伝える
ことが可能となる。このようにして、調整されたＡＥ信
号変換器を用いて擬似折損信号を工作機械に伝えれば、
擬似折損信号はワーク及び工作機械のベースを伝播する
ので任意の位置にＡＥセンサを取付けてもＡＥセンサの
感度を最適値に調整することが可能となる。
（擬似折損信号発生装置の構成）
第１図は本発明による擬似折損信号発生装置の一実施例
の全体構成を示すブロック図である。本図に示すように
擬似折損信号発生装置は擬似折損信号を発生する駆動回
路１と、擬似折損信号を工作機械に伝えるＡＥ信号変換
器２を有している。
の全体構成を示すブロック図である。本図に示すように
擬似折損信号発生装置は擬似折損信号を発生する駆動回
路１と、擬似折損信号を工作機械に伝えるＡＥ信号変換
器２を有している。
駆動回路１は擬似折損信号発振部とその出力を外部から
与えられる駆動レベルに基づいて増幅する増幅器を有し
ている。擬似折損信号発振部は周波数３００ Ｋ ｌｌ
ｚ付近までのホワイトノイズを発生するノイズ発生器３
と、周波数３００ Ｋ Ｈｚ付近の成分を有する雑音の
みを次段に伝えるバンドパスフィルタ４が設けられてい
る。又所定周期のクロック信号を発生するクロック発生
器５とその出力を微分する微分回路６が設けられ、バン
ドパスフィルタ４及び微分回路６の出力が乗算器７に与
えられる。
与えられる駆動レベルに基づいて増幅する増幅器を有し
ている。擬似折損信号発振部は周波数３００ Ｋ ｌｌ
ｚ付近までのホワイトノイズを発生するノイズ発生器３
と、周波数３００ Ｋ Ｈｚ付近の成分を有する雑音の
みを次段に伝えるバンドパスフィルタ４が設けられてい
る。又所定周期のクロック信号を発生するクロック発生
器５とその出力を微分する微分回路６が設けられ、バン
ドパスフィルタ４及び微分回路６の出力が乗算器７に与
えられる。
乗算器７はバンドパスフィルタ４の出力と微分出力とを
乗算することによって工具折損時と同一の信号を発生さ
せるもので、その出力は増幅器８に与えられる。増幅器
８は外部から与えられるレベル設定入力に基づいて擬似
折損信号を増幅するものであり、その出力はインピーダ
ンス変換用のトランス９に与えられる。トランス９の二
次出力はケーブル１０を介してＡＥ信号変換器２に伝え
られる。ＡＥ信号変換器２はワーク上に固定されるもの
であって、ケーブル１０の出力端に図示のように駆動レ
ベルを調整する可変抵抗器１１、及びＡＥ倍信号機械振
動に変換する圧電素子１２が直列に接続されている。第
３図はＡＨ信号変換器２の外観を示す上面図及び側面図
である。これらの図に示すように可変抵抗器１１はＡＥ
信号変換器２のケース上面に設けられ、外部よりその値
を調整することができるように構成されている。尚可変
抵抗器１１は図示のように圧電素子１２と直列に接続す
る代わりにケーブル１０の両端に接続しその中点とケー
ブルの一端とを圧電素子１２に接続することも可能であ
る。
乗算することによって工具折損時と同一の信号を発生さ
せるもので、その出力は増幅器８に与えられる。増幅器
８は外部から与えられるレベル設定入力に基づいて擬似
折損信号を増幅するものであり、その出力はインピーダ
ンス変換用のトランス９に与えられる。トランス９の二
次出力はケーブル１０を介してＡＥ信号変換器２に伝え
られる。ＡＥ信号変換器２はワーク上に固定されるもの
であって、ケーブル１０の出力端に図示のように駆動レ
ベルを調整する可変抵抗器１１、及びＡＥ倍信号機械振
動に変換する圧電素子１２が直列に接続されている。第
３図はＡＨ信号変換器２の外観を示す上面図及び側面図
である。これらの図に示すように可変抵抗器１１はＡＥ
信号変換器２のケース上面に設けられ、外部よりその値
を調整することができるように構成されている。尚可変
抵抗器１１は図示のように圧電素子１２と直列に接続す
る代わりにケーブル１０の両端に接続しその中点とケー
ブルの一端とを圧電素子１２に接続することも可能であ
る。
（工具折損検出装置の構成）
次に第２図はこの擬似折損信号発生装置を適用した工具
折損検出装置の全体の構造を示すブロック図である。本
図においてワーク２０はボール盤のベース上に固定され
ており、ワーク２０の上部よりドリル２１を回転させて
所定速度で押下しワーク２０を開口する。ドリル２１は
数値制御装置２２によってその動作が制御されている。
折損検出装置の全体の構造を示すブロック図である。本
図においてワーク２０はボール盤のベース上に固定され
ており、ワーク２０の上部よりドリル２１を回転させて
所定速度で押下しワーク２０を開口する。ドリル２１は
数値制御装置２２によってその動作が制御されている。
ここで用いられているドリルは図示しない自動工具交換
器によって自動的に交換されるものとする。さてワーク
２０の上部のドリルの刃が接触する位置にワーク２０に
切削を行う前に前述した擬似折損信号発生装置のＡＥ信
号変換器２が取付けられる。
器によって自動的に交換されるものとする。さてワーク
２０の上部のドリルの刃が接触する位置にワーク２０に
切削を行う前に前述した擬似折損信号発生装置のＡＥ信
号変換器２が取付けられる。
そしてワーク２０が配置される工具の近傍、例えば第２
図に示すようにベース上にＡＥ倍信号検出するＡＥセン
サ２３を設ける。ＡＥセンサ２３はドリル２１等の工具
からのＡＥ倍信号ＡＥ信号変換器２からのＡＥ倍信号検
出する広帯域のＡＥセンサであって、その出力はＡＥ信
号処理部２４に与えられる。ＡＥ信号処理部２４はＡＥ
センサ２３からの信号を所定レベルに増幅する可変増幅
率増幅器２４ａを有し、工具の折損、異常切削の信号を
検知して入出力インターフェース２５を通じて中央演算
装置（以下ＣＰＵという）２６に与えるものである。Ｃ
ＰＵ２６にはシステム制御プログラムや数値制御装置２
２との通信制御プログラムを記憶するリードオンリメモ
リ （以下ＲＯＭという）２７と、この数値制御装置２
２によって用いられる工具に対応するＡＥセンサの感度
情報を含むランダムアクセスメモリ （以下ＲＡＭとい
う）２８から成る記憶手段が接続されている。ＣＰＵ２
６には更に入出力インターフェース２９を介して切削中
のＡＥ信号レベル、工具の異常切削や折損を表示する表
示器３０、及び工具の番号や種類。
図に示すようにベース上にＡＥ倍信号検出するＡＥセン
サ２３を設ける。ＡＥセンサ２３はドリル２１等の工具
からのＡＥ倍信号ＡＥ信号変換器２からのＡＥ倍信号検
出する広帯域のＡＥセンサであって、その出力はＡＥ信
号処理部２４に与えられる。ＡＥ信号処理部２４はＡＥ
センサ２３からの信号を所定レベルに増幅する可変増幅
率増幅器２４ａを有し、工具の折損、異常切削の信号を
検知して入出力インターフェース２５を通じて中央演算
装置（以下ＣＰＵという）２６に与えるものである。Ｃ
ＰＵ２６にはシステム制御プログラムや数値制御装置２
２との通信制御プログラムを記憶するリードオンリメモ
リ （以下ＲＯＭという）２７と、この数値制御装置２
２によって用いられる工具に対応するＡＥセンサの感度
情報を含むランダムアクセスメモリ （以下ＲＡＭとい
う）２８から成る記憶手段が接続されている。ＣＰＵ２
６には更に入出力インターフェース２９を介して切削中
のＡＥ信号レベル、工具の異常切削や折損を表示する表
示器３０、及び工具の番号や種類。
標準のＡＥセンサの感度を設定する入カキ−３１が接続
されている。ＣＰＵ２６は本発明による擬似折損信号発
生装置を用いて可変増幅率増幅器２４ａによりＡＥセン
サの感度を調整すると共に、ＡＥ信号処理部２４からの
折損検出出力が与えられたとき折損信号を出力するよう
に制御するものである。
されている。ＣＰＵ２６は本発明による擬似折損信号発
生装置を用いて可変増幅率増幅器２４ａによりＡＥセン
サの感度を調整すると共に、ＡＥ信号処理部２４からの
折損検出出力が与えられたとき折損信号を出力するよう
に制御するものである。
（擬似折損信号発生装置の動作）
さてＡＥ信号変換器２を第２図に示すようにワーク２０
の上部に固定し、用いられる工具の種類例えばドリル径
に応じて擬似折損信号レベルを設定する。このとき一定
の駆動電圧■０で標準距離における同一ワークでのＡＥ
センサの信号レベルをあらかじめ定めておく。そしてあ
らかじめ供給する各ＡＥ信号変換器２について、ＡＥセ
ンサの感度を固定しその出力電圧が一定レベルになるよ
うにＡＥ信号変換器２の可変抵抗器１１の抵抗値 ；
を調整しておく、そうすれば擬似折損信号発生袋 ぴ置
の出力レベルは駆動電圧に対して一定とするこ ［と
が可能である。
の上部に固定し、用いられる工具の種類例えばドリル径
に応じて擬似折損信号レベルを設定する。このとき一定
の駆動電圧■０で標準距離における同一ワークでのＡＥ
センサの信号レベルをあらかじめ定めておく。そしてあ
らかじめ供給する各ＡＥ信号変換器２について、ＡＥセ
ンサの感度を固定しその出力電圧が一定レベルになるよ
うにＡＥ信号変換器２の可変抵抗器１１の抵抗値 ；
を調整しておく、そうすれば擬似折損信号発生袋 ぴ置
の出力レベルは駆動電圧に対して一定とするこ ［と
が可能である。
こうして設定されたＡＥ信号変換５２を第２図に示すよ
うにワーク２０の上面に接続し、工具の大きさに対応し
たレベルで駆動しそのときのＡＥセンサ２３の感度が最
適値になるようにＡＥ信号処理部２４の可変増幅率増幅
器２４ａの増幅率を変更することにより調整する。そし
て数値制御装置２２によって用いられる全ての工具につ
いてＡＥセンサの感度を調整し、そのデータをＲＡＭ２
８に記憶させた後感度設定処理を終了する。
うにワーク２０の上面に接続し、工具の大きさに対応し
たレベルで駆動しそのときのＡＥセンサ２３の感度が最
適値になるようにＡＥ信号処理部２４の可変増幅率増幅
器２４ａの増幅率を変更することにより調整する。そし
て数値制御装置２２によって用いられる全ての工具につ
いてＡＥセンサの感度を調整し、そのデータをＲＡＭ２
８に記憶させた後感度設定処理を終了する。
そして工作時にはＡＥ信号変換器をワーク２０より取外
しワーク２０を切削すればＡＥセンサ２３より折損時の
ＡＥ倍信号伝わる。そして工具の折損時にはＡＥ信号処
理部２４より工具の折損を監視する。そして工具の折損
が検出されれば数値制御装置２２に信号を伝えてドリル
２１の駆動を停止する。
しワーク２０を切削すればＡＥセンサ２３より折損時の
ＡＥ倍信号伝わる。そして工具の折損時にはＡＥ信号処
理部２４より工具の折損を監視する。そして工具の折損
が検出されれば数値制御装置２２に信号を伝えてドリル
２１の駆動を停止する。
尚本実施例はＡＥ信号変換器２内に可変抵抗器を取付は
個々の圧電素子のばらつきを補正するようにしているが
、ＡＥ信号変換器の製作時にそのばらつきを補償する固
定抵抗１３を第４図に示すように駆動回路ｌとＡＥ信号
変換器２間に直列に挿入しておくことも可能である。
個々の圧電素子のばらつきを補正するようにしているが
、ＡＥ信号変換器の製作時にそのばらつきを補償する固
定抵抗１３を第４図に示すように駆動回路ｌとＡＥ信号
変換器２間に直列に挿入しておくことも可能である。
第１図は本発明による擬似折損信号発生装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は本発明の擬似折損信号発生
装置を工具折損検出装置に通用した一例を示すブロック
図、第３図は本発明によるＡＥ信号変換器の構成を示す
上面図及び側面図、第４図は本発明による擬似折損信号
発生装置の第２の実施例を示す駆動回路とＡＥ信号変換
器の接続ケーブルを示す分解図である。 １−・−・−駆動回路 ２−・−・−ＡＥ信号変換器
３・−・−ノイ７：発生Ｂ ４・・・・−・・
・バンドパスフィルタ５−−−−−−・クロック発生器
６−−−−−−一徹分回路 ７・−一一一〜・−
乗算器 ８−・−・増幅器 ９−・−・−・トラン
スｌＯ・−・・・・−ケーブル １１−・−・〜可変
抵抗器 １２−・−・−圧電素子 １３・−・−・
・固定抵抗特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本宜喜（他１名） 第１図 １−・・−・縞ＩＩ日格 ２−・−ＡＥ信号東ＩＩＬ器 ７・−−−−一製ＺＳ １１・・・・・・町を外桟轟 第２図
を示すブロック図、第２図は本発明の擬似折損信号発生
装置を工具折損検出装置に通用した一例を示すブロック
図、第３図は本発明によるＡＥ信号変換器の構成を示す
上面図及び側面図、第４図は本発明による擬似折損信号
発生装置の第２の実施例を示す駆動回路とＡＥ信号変換
器の接続ケーブルを示す分解図である。 １−・−・−駆動回路 ２−・−・−ＡＥ信号変換器
３・−・−ノイ７：発生Ｂ ４・・・・−・・
・バンドパスフィルタ５−−−−−−・クロック発生器
６−−−−−−一徹分回路 ７・−一一一〜・−
乗算器 ８−・−・増幅器 ９−・−・−・トラン
スｌＯ・−・・・・−ケーブル １１−・−・〜可変
抵抗器 １２−・−・−圧電素子 １３・−・−・
・固定抵抗特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本宜喜（他１名） 第１図 １−・・−・縞ＩＩ日格 ２−・−ＡＥ信号東ＩＩＬ器 ７・−−−−一製ＺＳ １１・・・・・・町を外桟轟 第２図
Claims (4)
- （１）工作機械の工具近傍に設けられるＡＥセンサを有
し、工具折損時のＡＥ信号に基づいて折損を検出する工
具折損検出装置の感度調整に用いる擬似折損信号発生装
置であって、 工具の折損時に得られるＡＥ信号の周波数を含む擬似折
損信号を発振する擬似折損信号発振部と、工作機械の工
具近傍に設けられ前記擬似折損信号発振部の出力により
駆動され駆動レベル調整手段を有し、該擬似折損信号を
電気信号に変換するＡＥ信号変換器と、を具備すること
を特徴とする擬似折損信号発生装置。 - （２）前記ＡＥ信号変換器は、擬似折損信号を電気信号
に変換する圧電素子を有することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の擬似折損信号発生装置。 - （３）前記ＡＥ信号変換器の駆動レベル調整手段は、Ａ
Ｅ信号変換器の外部より調整することができる可変抵抗
器であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
擬似折損信号発生装置。 - （４）前記ＡＥ信号変換器の駆動レベル調整手段は、前
記圧電素子のばらつきを補償する固定抵抗が前記擬似折
損信号発振部の出力に直列接続されたものであることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の擬似折損信号発
生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295385A JPS61210951A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 擬似折損信号発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295385A JPS61210951A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 擬似折損信号発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61210951A true JPS61210951A (ja) | 1986-09-19 |
Family
ID=12929239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5295385A Pending JPS61210951A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 擬似折損信号発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61210951A (ja) |
-
1985
- 1985-03-15 JP JP5295385A patent/JPS61210951A/ja active Pending
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