JPS6259426B2 - - Google Patents
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- JPS6259426B2 JPS6259426B2 JP25130283A JP25130283A JPS6259426B2 JP S6259426 B2 JPS6259426 B2 JP S6259426B2 JP 25130283 A JP25130283 A JP 25130283A JP 25130283 A JP25130283 A JP 25130283A JP S6259426 B2 JPS6259426 B2 JP S6259426B2
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Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、電気絶縁性ホーロ層中に電気発熱素
子を一体に埋設した面状発熱体に関するもので、
暖房器、調理器、乾燥機器などの電気エネルギー
を利用した熱源を提供するものである。 従来例の構成とその問題点 最近、金属基板にホーロ層を形成し、そのホー
ロ層表面に、さらにホーロ層によつて発熱素子を
被覆して被着した、言わゆる発熱素子をホーロ層
でサンドイツチにした面状発熱体が提案されてい
る。この発熱体は、発熱素子を被覆するホーロ層
が耐熱性に優れるので、100〜400℃程度の中高温
度域で使用するのに適し、しかも薄型で長寿命が
期待できるなどの特徴を有する。 しかし、この発熱体を実用するには、発熱素子
と金属基板との間の電気絶縁性に問題がある。す
なわち、金属基板に形成するホーロ層の主成分で
あるガラスホーロフリツトは、ホーロを焼きつけ
るための焼成温度、基材金属の膨張率に適合させ
るために、フリツト中にNa2O、K2O、Li2Oなど
のアルカリ金属を20〜35重量%含有している。こ
のため、200℃以上の高温で使用した場合、前述
のアルカリ成分のイオンの移動が生起し、絶縁抵
抗、絶縁耐圧などの電気的特性が著しく劣化す
る。 これらの電気的特性を改善する目的で、ホーロ
層中に、例えば絶縁性のアルミナ、ジルコン、酸
化マグネシウムなどの材料をミル添加材として加
える方法も考えられるが、添加量が多くなると、
ホーロの性質を欠き、例えばピンホールが多数発
生し、逆に絶縁耐圧が低下するという欠点が生じ
る。また逆に、添加量が少ない場合、電気的性質
がホーロのそれに近似し、この方法では改善する
ことができない。 発明の目的 本発明は、上記のように発熱素子をホーロ層に
埋め込んだ発熱体の問題を解決し、電気絶縁性に
優れ量産に適した発熱体を提供することを目的と
する。 発明の構成 本発明は、第1の絶縁ホーロ層を形成した金属
基板と、前記ホーロ層上に第2のホーロ層によつ
て被覆して結合した電気発熱素子とを有する発熱
体であつて、前記第1のホーロ層を形成するガラ
スフリツトにおける1価のアルカリ成分
(Li2O、Na2O、K2O)の含有量R1と、2価のアル
カリ成分(CaO、BaO、MgO)の含有量R2との
比R1/R2が0.5以下であることを特徴とするもの
である。 実施例の説明 第1図は本発明の発熱体の基本構成を示す。1
は金属基板で、その両面もしくは片面に第1の絶
縁性ホーロ層2を形成している。3は薄帯状金属
発熱素子であり、これをホーロ層2の表面に設置
し、さらに第2のホーロ層4で被覆することによ
り発熱素子3をホーロ層2,4で挾持した構造に
なつている。 以下、各構成要素について説明する。 (1) 金属基材 本発明の発熱体を構成するホーロ基板の金属
基材には、アルミニウム、アルミダイキヤス
ト、鋳鉄、アルミナイズド鋼、低炭素鋼、ホー
ロ用鋼板、あるいはステンレス鋼板が使用され
る。 (2) 電気発熱素子 本発明に適用できる電気発熱素子は、基本的
には薄帯状のものである。発熱素子薄帯の厚み
は10〜200μmが適当であり、好ましくは30〜
100μmの範囲である。金属の薄帯化は、通常
の冷間圧延、熱間圧延の他超急冷法も利用でき
る。薄帯化した金属を所望のパターンに形成す
る方法としては、エツチング法、プレス加工法
が適している。発熱素子の膜厚パターンは、定
格電力、発熱面積、温度分布などを考慮して設
定する。 発熱素子の材料には各種の電気発熱材を用い
ることができるが、固有抵抗や熱膨張係数が適
当な値を有し、しかもホーロ層との密着性や、
加圧性などに優れたものが選択される。これら
の観点から、20℃における固有抵抗が60μΩ・
cm、100℃における熱膨張係数が104×
10-7deg-1のフエライト系ステンレス鋼が最も
好ましい。 (3) 第1のホーロ層A 本発明の発熱体の電気的性質を決定するフア
クターとして、発熱素子と金属基板の間に介在
するホーロ層Aの電気的性質(絶縁抵抗、絶縁
耐圧等)が重要であり、ホーロ層Aを形成する
ガラスフリツトの体積固有抵抗の高いものが要
求される。 一般に、ガラスの体積固有抵抗を高めるには
イオン半径の小さいNa、Li等の含有量を少な
くすることや、ガラス網目構造の空隙のいくつ
かを塞ぎ1価のアルカリ金属イオンの移動を困
難にする役目を果たすCaO、MgO、BaO、SrO
等の含有量を多くすることが挙られる。 しかし、ホーロは金属基板とガラスの結合で
あるため、それらの膨張率をできるだけ近づけ
た方が良いされている。 従つてNa2O、Li2O等のアルカリ成分と、
CaO、MgO、BaO等の2価のアルカリ成分の
含有量が重要となつてくる。 本発明は、ホーロ層Aを形成するガラスフリ
ツトとして1価のアルカリ成分の含有量を
R1、2価のアルカリ成分の含有量をR2とした
ときR1/R2が0.5以下のガラスフリツトを用い
ることを特徴とするものである。 すなわち、1価のアルカリ成分が含有されて
いても1価のアルカリ含有量と2価のアルカリ
含有量の比が0.5以下のガラスフリツトを用い
ることにより、電気絶縁性を改善でき、ホーロ
としての機械的強度も維持することのできるガ
ラスフリツトを用いてホーロ層Aを形成するこ
とを特徴とするものである。 R1/R2が0.5以下のガラスフリツトを用いて
ホーロ層Aを形成したものは、R1/R2が0.5以
上のガラスフリツトを用いてホーロ層Aを形成
したものより電気絶縁性が優れている。また、
ホーロの機械的強度や表面状態等の差は見られ
ない。 本発明に用いられる代表的なガラスフリツト
組成を第1表に示す。
子を一体に埋設した面状発熱体に関するもので、
暖房器、調理器、乾燥機器などの電気エネルギー
を利用した熱源を提供するものである。 従来例の構成とその問題点 最近、金属基板にホーロ層を形成し、そのホー
ロ層表面に、さらにホーロ層によつて発熱素子を
被覆して被着した、言わゆる発熱素子をホーロ層
でサンドイツチにした面状発熱体が提案されてい
る。この発熱体は、発熱素子を被覆するホーロ層
が耐熱性に優れるので、100〜400℃程度の中高温
度域で使用するのに適し、しかも薄型で長寿命が
期待できるなどの特徴を有する。 しかし、この発熱体を実用するには、発熱素子
と金属基板との間の電気絶縁性に問題がある。す
なわち、金属基板に形成するホーロ層の主成分で
あるガラスホーロフリツトは、ホーロを焼きつけ
るための焼成温度、基材金属の膨張率に適合させ
るために、フリツト中にNa2O、K2O、Li2Oなど
のアルカリ金属を20〜35重量%含有している。こ
のため、200℃以上の高温で使用した場合、前述
のアルカリ成分のイオンの移動が生起し、絶縁抵
抗、絶縁耐圧などの電気的特性が著しく劣化す
る。 これらの電気的特性を改善する目的で、ホーロ
層中に、例えば絶縁性のアルミナ、ジルコン、酸
化マグネシウムなどの材料をミル添加材として加
える方法も考えられるが、添加量が多くなると、
ホーロの性質を欠き、例えばピンホールが多数発
生し、逆に絶縁耐圧が低下するという欠点が生じ
る。また逆に、添加量が少ない場合、電気的性質
がホーロのそれに近似し、この方法では改善する
ことができない。 発明の目的 本発明は、上記のように発熱素子をホーロ層に
埋め込んだ発熱体の問題を解決し、電気絶縁性に
優れ量産に適した発熱体を提供することを目的と
する。 発明の構成 本発明は、第1の絶縁ホーロ層を形成した金属
基板と、前記ホーロ層上に第2のホーロ層によつ
て被覆して結合した電気発熱素子とを有する発熱
体であつて、前記第1のホーロ層を形成するガラ
スフリツトにおける1価のアルカリ成分
(Li2O、Na2O、K2O)の含有量R1と、2価のアル
カリ成分(CaO、BaO、MgO)の含有量R2との
比R1/R2が0.5以下であることを特徴とするもの
である。 実施例の説明 第1図は本発明の発熱体の基本構成を示す。1
は金属基板で、その両面もしくは片面に第1の絶
縁性ホーロ層2を形成している。3は薄帯状金属
発熱素子であり、これをホーロ層2の表面に設置
し、さらに第2のホーロ層4で被覆することによ
り発熱素子3をホーロ層2,4で挾持した構造に
なつている。 以下、各構成要素について説明する。 (1) 金属基材 本発明の発熱体を構成するホーロ基板の金属
基材には、アルミニウム、アルミダイキヤス
ト、鋳鉄、アルミナイズド鋼、低炭素鋼、ホー
ロ用鋼板、あるいはステンレス鋼板が使用され
る。 (2) 電気発熱素子 本発明に適用できる電気発熱素子は、基本的
には薄帯状のものである。発熱素子薄帯の厚み
は10〜200μmが適当であり、好ましくは30〜
100μmの範囲である。金属の薄帯化は、通常
の冷間圧延、熱間圧延の他超急冷法も利用でき
る。薄帯化した金属を所望のパターンに形成す
る方法としては、エツチング法、プレス加工法
が適している。発熱素子の膜厚パターンは、定
格電力、発熱面積、温度分布などを考慮して設
定する。 発熱素子の材料には各種の電気発熱材を用い
ることができるが、固有抵抗や熱膨張係数が適
当な値を有し、しかもホーロ層との密着性や、
加圧性などに優れたものが選択される。これら
の観点から、20℃における固有抵抗が60μΩ・
cm、100℃における熱膨張係数が104×
10-7deg-1のフエライト系ステンレス鋼が最も
好ましい。 (3) 第1のホーロ層A 本発明の発熱体の電気的性質を決定するフア
クターとして、発熱素子と金属基板の間に介在
するホーロ層Aの電気的性質(絶縁抵抗、絶縁
耐圧等)が重要であり、ホーロ層Aを形成する
ガラスフリツトの体積固有抵抗の高いものが要
求される。 一般に、ガラスの体積固有抵抗を高めるには
イオン半径の小さいNa、Li等の含有量を少な
くすることや、ガラス網目構造の空隙のいくつ
かを塞ぎ1価のアルカリ金属イオンの移動を困
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等の含有量を多くすることが挙られる。 しかし、ホーロは金属基板とガラスの結合で
あるため、それらの膨張率をできるだけ近づけ
た方が良いされている。 従つてNa2O、Li2O等のアルカリ成分と、
CaO、MgO、BaO等の2価のアルカリ成分の
含有量が重要となつてくる。 本発明は、ホーロ層Aを形成するガラスフリ
ツトとして1価のアルカリ成分の含有量を
R1、2価のアルカリ成分の含有量をR2とした
ときR1/R2が0.5以下のガラスフリツトを用い
ることを特徴とするものである。 すなわち、1価のアルカリ成分が含有されて
いても1価のアルカリ含有量と2価のアルカリ
含有量の比が0.5以下のガラスフリツトを用い
ることにより、電気絶縁性を改善でき、ホーロ
としての機械的強度も維持することのできるガ
ラスフリツトを用いてホーロ層Aを形成するこ
とを特徴とするものである。 R1/R2が0.5以下のガラスフリツトを用いて
ホーロ層Aを形成したものは、R1/R2が0.5以
上のガラスフリツトを用いてホーロ層Aを形成
したものより電気絶縁性が優れている。また、
ホーロの機械的強度や表面状態等の差は見られ
ない。 本発明に用いられる代表的なガラスフリツト
組成を第1表に示す。
【表】
(4) 第2のホーロ層B
第1図のように、第1のホーロ層A上に発熱
素子を設け、これを第2のホーロ層Bで被覆し
た発熱体においては、発熱素子が金属の薄帯で
ある場合、ホーロ層Aに発熱素子を設置したと
き、ホーロ層Aと発熱素子間に介入する空気、
あるいはホーロ層Aを形成した際ホーロ層Aに
発生した泡等が、ホーロ層Bを焼成したとき
に、ホーロ層の外部に出ずホーロ層Aに、金属
基板まで達するピンホールや金属基板までは達
しないまでもそれに近い大きなピンホールが生
じ、金属基板と発熱素子間の電気絶縁性が破壊
されやすくなる。 そこで、第2のホーロ層にMgOを1成分と
する化合物を分散させることが好ましい。 すなわち、ホーロ層Bを形成するためのスリ
ツプ組成にMgOを1成分とする化合物を含有
させ、これを塗布し焼成してマツト状のホーロ
層Bを形成する。このホーロ層Bの焼成の段階
で、ホーロ層Aと発熱素子間に介入した空気や
ホーロ層Aの泡等はホーロ層Bを通じて外部へ
出ていつてしまい、ホーロ層Aに与える影響が
少ないので、金属基板と発熱素子間の電気絶縁
性が向上されると考えられる。 本発明に用いられるMgOを1成分とする化
合物は、SiO2、CaO、Al2O3の少なくとも1種
とMgOとを含む化合物が、ホーロ層Bのマツ
トの状態と、ホーロ層Bと発熱素子の熱膨張率
の関係から最も好ましい。この種の化合物とし
ては、例えば、ケイ酸マグネシウム、タルク、
蛇紋石等がある。 これらの化合物の含有量は、その化合物の種
類によつて異なるが、重量比でガラスフリツト
100に対して、1〜20が好ましい。含有量が多
すぎると、発熱素子が剥離しやすくなり、ま
た、スリツプの安定性が悪くなり作業が困難と
なる。含有量が少なすぎると電気絶縁性が改善
されない。 (4) 発熱体の製造方法 ここでは、ホーロ用鋼板を用いたときの製造
方法について説明する。 まず、ホーロ用鋼板を通常ホーロ掛けに用い
られている前処理と同様に前処理を行う。これ
に、ホーロ層Aを形成する。ホーロ層Aは、第
1表に示したいずれかのガラスフリツトとミル
添加剤、さらには水、有機溶媒等をボールミル
で混合しスリツプにする。これを前処理を行つ
たホーロ用鋼板にスプレーガン等で塗布し、80
〜120℃で乾燥する。この表面に任意のパター
ン形状に作製した約60〜100μmの厚みの金属
の薄帯を置き、その上からホーロ層Bを形成す
る。ホーロ層Bの形成は第1表にいずれかのガ
ラスフリツトとMgOを必須成分とする化合
物、さらにミル添加剤、水等をボールミル等で
混合しスリツプにしたものを金属の薄帯を置い
た上から塗布し、乾燥後焼成を行う。こうして
発熱体が得られる。なお金属薄帯設置前にホー
ロ層Aを焼成してもよい。 次に、具体的実施例によつて本発明の効果を説
明する。 第2表に示したガラスフリツトの組成のものを
第3表に示した配合比でボールミルで混合し、ス
リツプをそれぞれ調製した。
素子を設け、これを第2のホーロ層Bで被覆し
た発熱体においては、発熱素子が金属の薄帯で
ある場合、ホーロ層Aに発熱素子を設置したと
き、ホーロ層Aと発熱素子間に介入する空気、
あるいはホーロ層Aを形成した際ホーロ層Aに
発生した泡等が、ホーロ層Bを焼成したとき
に、ホーロ層の外部に出ずホーロ層Aに、金属
基板まで達するピンホールや金属基板までは達
しないまでもそれに近い大きなピンホールが生
じ、金属基板と発熱素子間の電気絶縁性が破壊
されやすくなる。 そこで、第2のホーロ層にMgOを1成分と
する化合物を分散させることが好ましい。 すなわち、ホーロ層Bを形成するためのスリ
ツプ組成にMgOを1成分とする化合物を含有
させ、これを塗布し焼成してマツト状のホーロ
層Bを形成する。このホーロ層Bの焼成の段階
で、ホーロ層Aと発熱素子間に介入した空気や
ホーロ層Aの泡等はホーロ層Bを通じて外部へ
出ていつてしまい、ホーロ層Aに与える影響が
少ないので、金属基板と発熱素子間の電気絶縁
性が向上されると考えられる。 本発明に用いられるMgOを1成分とする化
合物は、SiO2、CaO、Al2O3の少なくとも1種
とMgOとを含む化合物が、ホーロ層Bのマツ
トの状態と、ホーロ層Bと発熱素子の熱膨張率
の関係から最も好ましい。この種の化合物とし
ては、例えば、ケイ酸マグネシウム、タルク、
蛇紋石等がある。 これらの化合物の含有量は、その化合物の種
類によつて異なるが、重量比でガラスフリツト
100に対して、1〜20が好ましい。含有量が多
すぎると、発熱素子が剥離しやすくなり、ま
た、スリツプの安定性が悪くなり作業が困難と
なる。含有量が少なすぎると電気絶縁性が改善
されない。 (4) 発熱体の製造方法 ここでは、ホーロ用鋼板を用いたときの製造
方法について説明する。 まず、ホーロ用鋼板を通常ホーロ掛けに用い
られている前処理と同様に前処理を行う。これ
に、ホーロ層Aを形成する。ホーロ層Aは、第
1表に示したいずれかのガラスフリツトとミル
添加剤、さらには水、有機溶媒等をボールミル
で混合しスリツプにする。これを前処理を行つ
たホーロ用鋼板にスプレーガン等で塗布し、80
〜120℃で乾燥する。この表面に任意のパター
ン形状に作製した約60〜100μmの厚みの金属
の薄帯を置き、その上からホーロ層Bを形成す
る。ホーロ層Bの形成は第1表にいずれかのガ
ラスフリツトとMgOを必須成分とする化合
物、さらにミル添加剤、水等をボールミル等で
混合しスリツプにしたものを金属の薄帯を置い
た上から塗布し、乾燥後焼成を行う。こうして
発熱体が得られる。なお金属薄帯設置前にホー
ロ層Aを焼成してもよい。 次に、具体的実施例によつて本発明の効果を説
明する。 第2表に示したガラスフリツトの組成のものを
第3表に示した配合比でボールミルで混合し、ス
リツプをそれぞれ調製した。
【表】
【表】
【表】
次に、大きさ150×150mm、厚さ0.7mmのホーロ
用鋼板に、通常のホーロ掛けの前処理を行い、そ
れに前記のスリツプを膜厚約200μmになるよう
に塗布し、100℃で乾燥した。次にその上に、厚
さ100μmのFe−Cr合金の薄帯を置き、その上か
ら第4表に示したスリツプ組成のものをそれぞれ
に塗布し、乾燥後、800℃で焼成を行つた。
用鋼板に、通常のホーロ掛けの前処理を行い、そ
れに前記のスリツプを膜厚約200μmになるよう
に塗布し、100℃で乾燥した。次にその上に、厚
さ100μmのFe−Cr合金の薄帯を置き、その上か
ら第4表に示したスリツプ組成のものをそれぞれ
に塗布し、乾燥後、800℃で焼成を行つた。
【表】
これらの試料について、金属基板と発熱素子間
の電気絶縁性を室温および300℃で測定した。そ
の結果を第5表に示す。なお、絶縁抵抗は電圧
500V印加のときの抵抗を測定し、絶縁耐力は国
洋電機(株)製耐圧絶縁自動試験器を用い、しや断電
流を10mAに設定し1分間通電し、シヨートした
ときの電圧で示した。
の電気絶縁性を室温および300℃で測定した。そ
の結果を第5表に示す。なお、絶縁抵抗は電圧
500V印加のときの抵抗を測定し、絶縁耐力は国
洋電機(株)製耐圧絶縁自動試験器を用い、しや断電
流を10mAに設定し1分間通電し、シヨートした
ときの電圧で示した。
【表】
【表】
上記の結果から、A−1からA−5までの絶縁
抵抗はR1/R2の値が少なくなるにしたがつて大
きくなつていくが、実際に製品として使用される
場合は、JIS規格、電気用品取締法等から規制さ
れ、A−1、A−2の絶縁抵抗値では使用できな
い。従つて、R1/R2の値が0.5以下のA−3から
A−5が最も適している。また、絶縁耐力も
R1/R2の値が少なくなるにしたがつて高い値を
示すが、ケイ酸マグネシウムを添加したものは、
添加しないものよりも高い値を示していることが
わかる。 発明の効果 以上のように、本発明の発熱体は、従来のホー
ロを用いた発熱体よりも金属基板と発熱素子間と
の電気絶縁性に優れたものである。
抵抗はR1/R2の値が少なくなるにしたがつて大
きくなつていくが、実際に製品として使用される
場合は、JIS規格、電気用品取締法等から規制さ
れ、A−1、A−2の絶縁抵抗値では使用できな
い。従つて、R1/R2の値が0.5以下のA−3から
A−5が最も適している。また、絶縁耐力も
R1/R2の値が少なくなるにしたがつて高い値を
示すが、ケイ酸マグネシウムを添加したものは、
添加しないものよりも高い値を示していることが
わかる。 発明の効果 以上のように、本発明の発熱体は、従来のホー
ロを用いた発熱体よりも金属基板と発熱素子間と
の電気絶縁性に優れたものである。
図は本発明の発熱体の基本構成を示す断面図で
ある。 1……基板、2……第1のホーロ層、3……発
熱素子、4……第2のホーロ層。
ある。 1……基板、2……第1のホーロ層、3……発
熱素子、4……第2のホーロ層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 第1の絶縁ホーロ層を形成した金属基板と、
前記ホーロ層上に第2のホーロ層によつて被覆し
て結合した電気発熱素子とを有する発熱体であつ
て、前記第1のホーロ層を形成するガラスフリツ
トにおける1価のアルカリ成分(Li2O、Na2O、
K2O)の含有量R1と、2価のアルカリ成分
(CaO、BaO、MgO)の含有量R2との比R1/R2が
0.5以下であることを特徴とする発熱体。 2 第2のホーロ層がMgOを1成分とする化合
物を分散している特許請求の範囲第1項記載の発
熱体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25130283A JPS60143585A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25130283A JPS60143585A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 発熱体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60143585A JPS60143585A (ja) | 1985-07-29 |
JPS6259426B2 true JPS6259426B2 (ja) | 1987-12-10 |
Family
ID=17220780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25130283A Granted JPS60143585A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 発熱体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60143585A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0511827U (ja) * | 1991-07-29 | 1993-02-19 | 忠隆 杉山 | 手掛け |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3536268A1 (de) * | 1985-10-11 | 1987-04-16 | Bayer Ag | Flaechenheizelemente |
JPS62116162A (ja) * | 1985-11-15 | 1987-05-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | サ−マルヘツド |
KR102246856B1 (ko) * | 2016-08-02 | 2021-04-30 | 스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤 | SiC 히터 |
-
1983
- 1983-12-29 JP JP25130283A patent/JPS60143585A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0511827U (ja) * | 1991-07-29 | 1993-02-19 | 忠隆 杉山 | 手掛け |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60143585A (ja) | 1985-07-29 |
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