JPS62146444A - 読取・書込ヘツド - Google Patents

読取・書込ヘツド

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JPS62146444A
JPS62146444A JP61266822A JP26682286A JPS62146444A JP S62146444 A JPS62146444 A JP S62146444A JP 61266822 A JP61266822 A JP 61266822A JP 26682286 A JP26682286 A JP 26682286A JP S62146444 A JPS62146444 A JP S62146444A
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laser
light beam
light
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    • G11B11/10—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
    • G11B11/105—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
    • G11B11/10532—Heads
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    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
    • G11B7/124—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate the integrated head arrangements including waveguides

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は光デイスク用の読取・書込ヘッドに係り、その
ようなヘッドの製造方法を開示するものである。
光ディスクとは、変調された光ビームにより可動面上に
且つトラックに沿って配列された標識（又はスポット）
の形で情報が記録される記録媒体のことであり、その光
学的特性が読取光ビームによって検出されるものである
。これら光ディスクにより得られる高い記憶密度はディ
ジタル記録及び非ディジタル記録の両方にとって興味あ
るものであり、既に後者はビデオ・ディスクの形で用途
を拡げている。
個々の記録標識は約１ミクロンの径を持っており、この
ような標識の例はディスクの個有のリフレクタンスを変
えるようそのディスクの表面に書込レーザにより焼成さ
れた小さいビットである。
このようなピット（又は他の光学的不連続体）の発生及
び読取はミクロン或いはそれ以上の精度をもってレーザ
・ビームを集光及びトラック制御することを必要とする
。ビームを１ミクロンのスポットに集光させるための光
学装置は非常にわずかな焦点深度のものであるため、デ
ィスク面上の情報領域の上のその光学装置の高さく即ち
、作業距離）は非常に厳密に制御されなければならない
。
Ｂ、従来の技術 既知の光デイスク装置では、レーザ・ビームの集光制御
、高さ制御及び位置制御は個々のエレメント（レンズ、
鏡等）を精密な電子制御装置及び縦横の変位のための機
械的作動装置と組合わせて構成した光学装置によって達
成されている。このような光ビームの案内装置は大形で
、高価でそして調節の難かしいものになりがちである。
それら大きな慣性はすばやい変位を妨げるものであり、
強力な作動装置を必要とする。
このような既知の光学的ヘッドの１つの代表的な例は西
ドイツ特許出願公告２９１８９３１号に見ることができ
、それにおけるビームの集光は電磁コイルに装着された
対物レンズを変位することによって達せられる。
これら光学ヘッドの複雑さ及び大きさは磁気ディスクに
使用される読取・書込ヘッドに比べて対照的である。こ
れら磁気ディスク用のものは簡単なデザインであり、景
産可能でありそしてエア・クッション上を浮動すること
によりディスク上に、所定の距離を保持することが可能
である。これらの原理に基いた設計の光学ヘッドは１９
８０年１２年発行のＩＢＭテクニカル・ディスクロジャ
・ブリティン第２３巻第７ａ号の第２９９４ページに開
示されており、それの光学的読取・書込ヘッドはディス
ク面上を浮動するよう空気力学的に形作られている。入
出力は光をその光学ディスクの面へ及び面から方向づけ
るためのスライダ内の光ファイバ及び波動ガイドによっ
て達せられる。光ファイバの使用はこのヘッドの融通性
を制限し、その製造を複雑なものにする４更に光学的映
像は中程度の質にしかならない。
例えばヘッドの位置を制御するために追加のファイバが
必要である場合、このヘッドの複雑さは更に増大する。
この従来技術のもう１つの欠点は、ディスクとヘッドと
の間の膜離を非常に小さくして塵埃に対する感度を上げ
る必要があるので、ファイバ光学装置の作業距離が小さ
いことである。
Ｃ１発明が解決しようとする問題点 上記のような従来技術の欠点が本発明の解決すべき問題
点である。従って、本発明の目的は、すぐれた光学映像
の質、小さい寸法、小さい重量、低いコスト及び幅広い
適用性を持った上記の種類の光学的読取・書込ヘッドを
提供することである。
更に、このようなヘッドの製造方法及びこのようなヘッ
ドに適した磁気光学媒体を読取る方法が開示される。
Ｄ１問題点を解決するための手段 情報保持面が読取・書込ヘッドに関して移動する光学的
記憶装置において、そのヘッドは情報保持面への及び情
報保持面からの光ビームが多数の内部反射によって案内
される。光ビームの形成及び集光は、その内部反射が起
った本体の面における位置で一体化された光学素子によ
って行われる。
情報保持面上に光ビームを集光する２つの縦列に配置さ
れた非球面の反射面によって歪みのない映像装置が得ら
れる。入力ビーム光路及び反射したビーム光路の分離は
偏光ビーム・スプリッタ及び関連の１／４波長層によっ
て得られる。磁気光学情報保持面の読出しのためには、
信号・雑音比を増加するよう差動検知技法と関連して不
完全偏光ビーム・スプリッタが使用される。
Ｅ、実施例 第１Ａ図及び第１Ｂ図は本発明の実施例をそれぞれ断面
図及び平面図で示すものである。光学的読取・書込ヘッ
ドはビーム案内素子が上面に設けられた平板状の透明な
基体より成る。光ディスク２の情報保持面１は集光され
たビーム５、好ましくは単色レーザ・ビーム、によって
走査されるべきトラック４に沿って光学的不連続部３を
有する面上は塵埃に対してその装置が感応し蔑しくする
ために透明な光ディスクの底面に設けられるのが好まし
い。
ビーム５は基体６の一端から集光ビームとして出て行く
。それは基体６の上面の切り込みにおいで斜めの向きに
設けられたレーザ１０によってその基体の他端で発生さ
れる。レーザ１０から光デイスク２上の出口までのビー
ムの光路全体は基体６内にあり、多数の内部反射によっ
て斜めにビームを案内する。そのビームに影響を与えそ
してそのビームを形成するための光学的素子が、その内
部反射が生じる位置における基体の外面上に設けられる
。それらの素子は基体の外面６ａ、６ｂの両方で使用可
能であるが、製造を容易にするには片方の面６ａだけで
使用される。特に、レーザ１０からの光路には次のよう
な素子を設けることができる。
Ｑ　ゾーン・プレート即ちホログラム・レンズ１２・・
・・レーザ１０から出たビームを細長い形にするために
円筒状の鏡として作用する。
○　偏光ビーム・スプリッタ１４ａ・・・・その上部に
格子１４ｂが設けられビーム５を１つの主ビームと２つ
の補助ビームに分離させる。それら補助ビームは主ビー
ムに関して対称的に離れており、主ビームの焦点Ｆの前
後でトラック４上のＦ’　、Ｆ’に集光される。格子１
４ｂは分散したビームが上面６ａにおけるビームの正規
の反射に対応する方向で互いに平行に進むよう形成され
る。
０１／４波長層１５・・・・ビームを円形に偏光する。
このような層は等方性スパッタリングによって得ること
ができる。
Ｏゾーン・プレート（又は、ホログラム・レンズ）１６
・・・・ビーム５を基体の面６ａに対し直角の方向に反
射し、そしてそれを光ディスク２の情報保持面１上に集
光する。
集光されたビーム５は情報保持面１で反射されそしてゾ
ーン・プレート１６を経て１／４波長層１５へ戻る。そ
の層１５は円形偏光を元のレーザビームの偏光に直角な
線形偏光に再変換する。偏光ビーム・スプリッタ１４ａ
はその反射したビームをレーザ・ビーム５ａの軸からビ
ーム５ｂへ方向転換する。ビーム５ｂはゾーン・プレー
ト１３（シリンダ・レンズとして作用する）を通って、
レーザ１０と共に切り込み内に配置された四象限検出器
１１上に集光される。トラック制御サーボのだめの補助
ビームは更にフォト・ダイオード１１ｂ、ｌｌｃへ向け
られる。サーボ信号が四象限フォトダイオード及び補助
フォト・ダイオードから発生され、参照番号７で示され
たヘッド作動器のための制御信号を取出すよう通常の方
法で処理される。
この実施例では、光学素子１２〜１６は蒸着、スパッタ
リング、エツチングのような通常の技術によって基体の
表面６ａに直接に設けられる。ゾーン・レンズ或いはホ
ログラフ素子は通常の方法で、例えば所望の入射ビーム
及び反射ビームに対応するビームを光感知プレートへ対
物ビーム又は基準ビームとして向けることによって或い
は合成ホログラム・レンズを使うことによって、形成さ
れる。レーザ１０及びフォトダイオード１１は基体上に
直接に作られてもよく或いは適合したインデックスを有
する樹脂でもってその基体に固着される別個の素子でも
よい。基体の下面６ｂは、反射層でもって及び両面は付
加的な保護層でもって被覆可能である。
基体６の光デイスク２上の高さは作動器７を介して制御
されてもよく或いは浮動の高さを自動的に制御するよう
下面６ｂ（又はその面の一部分）を空気フォイルのよう
に形成することによって磁気読取・書込ヘッドのように
してもよい。その場合、作動器７は自動的な高さ調節を
可能にするよう可撓性でなければならない。基体６自体
は剛性であり、ガラス、水晶又はプラスチック材より成
るものでよい、その基体の代表的なものの寸法は１１Ｘ
３Ｘ１．５ｍｍである。
しかし、ヘッドとディスクの間の距離が非常に小さいの
で、空気力学的な高さ制御は塵埃のない境界においては
得策である。ここに提案されたヘッドに容易に組込み可
能な公知の光学的サーボ制御方法によって更に大きい間
隙（約１ｎｎ）が得られる。
本発明の別の実施例では、特定の素子１２〜１６並びに
レーザＩＱ及びフォトダイオード１１のための切り込み
は基体１０の表面上に直接に形成されず、別個の部分、
例えばプラスチック体に形成され、そしてそれが平らな
基体の表面に固定される。格子、ゾーン・プレート、カ
タジオプトリック・レンズ等のような光学素子はモール
ディング（成形）、エツチング等により外被部分内に作
ることができる。
第２図は外被部分２０、例えばモールドされたプラスチ
ックによる本発明の好ましい実施例を示す。このプラス
チックの平らな底面は透明な基体６の上面に光学的不連
続性のないように固定される。情報保持面１上に集光さ
れるべきビーム５ａは、レーザ１ｏから水平方向に出て
外被部分２０の表面における光学的格子２１によって偏
向される。同時に、その外被部分２０はレーザ・ビーム
を基体６へ偏向し、その細長い横断面に修正する。
これらの特徴を持った光学的格子はこの分野では周知で
ある。基体６の底面における最初の反射の後、ビーム５
ａは上部に多くの格子を持った外被部分２０のドーム形
部分２３に達する。その格子は、ビームを基体へ戻すよ
うに反射しそしてトラック・サーボのための２つの補助
的ビームを発生するように刻み目をつけられている。そ
の反射したビームは、基体６及び外被部分２０の間にお
ける１／４波長板２５の上に置かれた偏光ビーム・スプ
リッタ２４を通る。然る後、そのビームは第１及び第２
の非球面反射体２６ａ、２６ｂで反射される。それら反
射体は光ディスク２の情報保持層１上にビームを集光す
るイメージ・システムを形成する。
情報保持層１で反射したビームは再び第１及び第２の非
球面反射体２６に達し、そこから平行ビームとして出る
。それの分極の面は、分極ビーム・スプリッタ２４にお
いて反射される前に１／４波長板２５を再び通過した時
の入射ビームの分極の面に対し直角となるであろう。そ
こで、その反射したビームは、レーザからの種々の光学
路の長さく入射ビームの場合）及び光検出器までの種々
の光学路の長さく反射ビームの場合）を補償する反射体
２２（例えば、トロイド形式のもの）に達する。更に、
反射体２２は、自動集光制御のために使用されるべき四
象限フォトダイオードからサーボ信号を発生させる人工
的な非点収差を生ずる。
反射率を増加させるために、反射被覆２７及び保護被覆
２８でもって外被部分２ｏ及び基体６の底面を被っても
よい。光学的な質を高めるためには、基体及び外被部分
は複屈折を示さず且つ同じ熱拡散を持った光学的に一致
した材料から成らなければならない。ガラスとガラス、
プラスチックとプラスチック或いはガラスとプラスチッ
クのような適当な材料の組合せでもよい。
別個の外被部分２０を使うことは、すべてのビーム形成
素子が基体６の上面に直接に設けられる第１図の実施例
に対していくつかの利点を持っている。最も重要な点は
、２つの非球面反射体２６ａ、２６ｂが、レーザ光源と
光検出器との間の光伝送のために光行差のない無収差映
像素子を与えることである。第２図におけるビーム光路
の第２の利点はレーザ及び光検出器を基体上の共通のハ
ウジング内に設けることができることである。反射・ビ
ーム整形器２１及び基射体２２は基体６において切り込
みが必要とならないように外被部分２ｏにおいて容易に
形成可能である。
第２図の実施例は、基体を別個にすることなく１つの同
質の本体においても実現可能である。この場合、基体と
外被部分との間のインターフェースにおける第２図に示
された光学素子は起伏面の中に又は下面に設けることも
可能である。
非球面反射体２６ａ、２６ｂの正確な形状は第２図の実
施例における個々の光線をトレースすることによって及
び次のような状態を注目することによって幾何光学から
計算することが可能である。
０２つの接合板の間の光路の一様性 ○　反射及び屈折の法則 ０　正弦状態　　　゛ ２つの反射体の表面は次のような多項式によって分解し
て表わすことができる。
ｘ、７面は対称面であり、奇数のｊに対してはａ１ｊ＝
ｏとなるように光学軸を含んでいる６１＋ｊ≦９に対し
て即ち第９次までの多項式に対して十分な光学的質が得
られる。
２つの反射体２６ａ、２６ｂによって収差のない映像装
置が得られることが示された。第３Ａ図及び第３Ｂ図は
テレセントリック・エントリ・ビーム３０のための計算
された光路を持った光学的読取・書込ヘッドにおけるイ
メージ形成部分の断面図及び等角投影図である。このよ
うなビームは第２図の実施例においては光路の残り部分
で適当な素子により利用可能である。単色レーザに代っ
て白色光が使用される場合、第３図におけるイメージ素
子の出口面に無色の補償プレート３２が付加されなけれ
ばならない。
光学的質の低い簡単な光学装置は面２６ａに対して楕円
面をそして面２６ｂに対して平面鏡を用いる。
上述の光学的読取・書込ヘッドは、周囲からの反射率が
異なる情報保持面上の小さいスポット又は標識によって
情報が記録されるすべての記憶媒体に対して使用可能で
ある。磁気光学的記憶媒体に対しては、読取られたビー
ムの偏光状態は標識がそれらの近傍に関して反転した磁
化を持つことによってむしろその強度よりも影響される
。この場合、この提案された光学的読取・書込ヘッドの
設計は光学ビームの偏光方向が平坦でない表面での傾い
た反射によって変化しないことを保証するものである。
この条件は２つの非球面の反射面を持った」二記のイメ
ージ・システムによって満足される。
しかし、既知の磁気光学材料は偏光方向のわずかな変化
しか生ぜず、その読取られた信号における許容し得る信
号・雑音比を得るのを困難にしている。従って、第４Ａ
図及び第４Ｂ図に概略的に示された構成によって磁気光
学的媒体に対する通常の読取方法を修正することが提案
されており。
一体化された光学的読取・書込ヘッドにおいて実施した
ものが第５Ａ図乃至第５Ｅ図に示される。
第４Ａ図においては、光デイスク２上の磁気光学的情報
保持面１（磁化方向が面に直角である）はレーザ１０か
らレンズＬ１、ビーム・スプリッタ４１及びレンズＬ２
を通る光ビームにより照射されるものとして示されてい
る。ビーム・スプリッタ４１はそのビームのうち強度工
１をもった部分だけが送られる（そして面１で反射され
る）ような不完全偏光ビーム・スプリッタである。この
部分の約１０％がＩ２によって示され、偏光方向を４５
’だけ回転するプレート４２を通って偏光ビーム・スプ
リッタ４３．４４に衝突する。それらスプリッタはビー
ム強度工３及び工４をそれぞれＩ３及びＩ４へ偏向し、
フォトダイオード４５゜４６上に集光させる。これら光
検出器の出力は差動増幅器４７に与えられる。
この偏光ビーム・スプリッタ４１は通常の多層偏光ビー
ム・スプリッタにおける層の数を減らすことによって得
ることができる。
第４Ｂ図は第４Ａ図の種々な部分的ビームの強度ＩＬの
偏光及び偏光方向を示す。不完全偏光ビーム・スプリッ
タ４１は、層１で反射した強度工１全体の通常の偏光角
に関して工２の偏光角を増大するように動作する。そこ
で強度工２は、偏光ビーム・スプリッタ４３及び４４に
よって、１１に対し４５″の方向の軸に沿って成分Ｉ３
、工４に分解される。この分解は差動増幅器４７の出力
信号を対称性のものにし、偏光面を回転させなくするす
べての妨害に対して感応しなくする。この信号の信号・
雑音比は少くとも８倍のレーザ・パワーを使った磁気光
学的媒体に対する通常の読取設定に対応する。
第５Ａ図乃至第５Ｅ図は、第４Ａ図の光学素子が平らな
平行の基体６に固定された外被部分２０内に一体化され
る磁気光学的材料のための一体化された光学的読取・書
込ヘッドを示す、第４Ａ図における光学的構成素子に対
応する第５Ａ乃至第５Ｅ図内の素子は同じ参照番号を有
するが、破線を加えられる。第５Ｂ乃至第５Ｅ図は第５
Ａ図におけるローマ数字により示された軸に沿った断面
を示す。
外被部分２０の切り込みにおけるレーザ１０の出力ビー
ムは凹面リフレクタ５０によって偏向され、不完全偏光
ビーム・スプリッタ４１を通り、非球面リフレクタ２６
ａ及び２６ｂによって記録層１へ結像される。反射した
光は同じ光路を通って戻り、不完全偏光ビーム・スプリ
ッタ４１によって平面鏡５１へ部分的に反射される。そ
の平面鏡５１は不完全偏光ビーム・スプリッタ４上上に
設けられ、軸■−■の方向にビーム・スプリッタ４１へ
戻るようビームを反射する。
鏡５１の指向性はそれがビーム・スプリッタ４１と共に
第４Ａ図における４５’回転器をシュミレートするよう
なものである。２つの強度工３及び工４はビーム・スプ
リッタ４１により発生された部分的ビームを更に平らな
面の鏡５５及び基体の後面で反射することによって及び
それらビームが鏡５４によって光検出器１１へ偏向され
る前にわずかな角度でそれらビームを再結合することに
よって発生される。鏡５４はそれら検出器上にビームを
集めるよう凹面にされるか、或いは平面である場合には
、光路内の像形成素子と結合されてもよい。
外被部分２０はこれらヘッドのうちのいくつかを組込ん
だ成形型枠による精密成形によって容易に量産可能であ
る。成形型枠自体は高精度で製造される蒸成形から、例
えば電気食刻によって、得ることができる。成形工程の
後１個々のヘッドは分離され、基体に接着され、モして
レーザ・光検知アセンブリを設けられるだけである。こ
の最後のステップは、電子的アセンブリがそのヘッドに
固定される前の正確な調整を必要とする唯一のステップ
である。効果な冷却のために、その電子的アセンブリの
収納部はアクチュエータ・アームと熱的に連結される。
第６図は本発明の読取・書込ヘッドのための製造ステッ
プを概略的に示すものである。第１のステップでは、基
体６が平らな且つ平行な面に作られる。基体と外被部分
との間のインターフェースにおける各光学素子は所望の
光学特性を持った適当な層（１／４波長層又はビーム・
スプリンタＭ）を付着することによって発生され、光食
刻工程により表面の適当な位置に所望の形が得られる（
ステップ６３．６４）。
多数の外被部分が陰性モデル６０で型を取られ（ステッ
プ６１）、表面の光学的な質を良くするよう研磨され（
ステップ６２）、然る後その成形された部分がインター
フェース部分で光学的不連続を生じないよう基体に接着
される（ステップ６５）、これは基体と外被部分のイン
デックスに一致したインデックスを持った接着剤を使う
ことによって得ることができる。接着工程の後、レーザ
ー・ダイオード１０及び光検知アセンブリ１１がその外
被部分に加えられ、そして調節される（ステップ６６）
。個々のヘッドが切断によって互いに分離される（ステ
ップ６７）前又は後にその完全なアセンブリの機能テス
トが行われる。
１つの簡単な成形工程に続いてレーザ・光検出アセンブ
リを挿入することにより、基体を使用しない本発明の実
施例が製造可能である。
ここに提案された読取・書込ヘッドの像形成部分は他の
光学的適用のための分離においても使用可能である。第
３図に示された映像素子の平らな出力面を出る平行ビー
ムは他の光学素子の取付けを容易にするので、以下の利
点を持ったイメージ装置が実現可能である。即ち、 小さなサイズ 長い作業距離 自由な作業空間 頭上の隙間 高加速度に対する無感能性 簡単な量産 従って、このイメージ装置はマニピュレータ及び検査装
置に対して特に適している。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図及び第１Ｂ図はそれぞれ本発明の第１実施例の
断面図及び平面図、第２図は本発明の第２実施例を示す
図、第３Ａ図及び第３Ｂ図は第２図の外被部分における
ビーム集光素子の拡大断面図及びその集光素子における
計算された光路の等角投影図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は
主要ビーム光路及び分極ベクトルを示す図、第５Ａ図は
本発明の第３実施例を示す図、第５Ｂ図乃至第５Ｅ図は
第５Ａ図の実施例の断面図Ｓ第６図は第２図の読取・書
込ヘッドの製造ステップを概略的に示す図である。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　岡　　１）　次　　生（外１名）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 　可動の情報保持面を有する光学的記憶装置用の読取・
    書込ヘッドであつて、 光ビームを案内する為の透明で細長のビーム案内体であ
    つて、一方の端部が前記情報保持面の上に位置づけられ
    、他方の端部が光ビーム発生手段及び光ビーム検出手段
    を保持し、前記一方の端部と他方の端部との間の複数の
    内部反射により前記ビーム発生手段からの光ビーム及び
    前記情報保持面で反射した光ビームを案内するビーム案
    内体と、前記ビーム案内体における前記内部反射が生ず
    る位置に設けられ、前記光ビームを制御するための光学
    素子と、 を具備したことを特徴とする読取・書込ヘッド。
JP61266822A 1985-12-17 1986-11-11 読取・書込ヘツド Expired - Lifetime JPH0721874B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP85116116A EP0226647B1 (en) 1985-12-17 1985-12-17 Read/write head for optical disks
EP85116116.6 1985-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62146444A true JPS62146444A (ja) 1987-06-30
JPH0721874B2 JPH0721874B2 (ja) 1995-03-08

Family

ID=8193945

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