JPS6260843B2 - - Google Patents
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- JPS6260843B2 JPS6260843B2 JP15771782A JP15771782A JPS6260843B2 JP S6260843 B2 JPS6260843 B2 JP S6260843B2 JP 15771782 A JP15771782 A JP 15771782A JP 15771782 A JP15771782 A JP 15771782A JP S6260843 B2 JPS6260843 B2 JP S6260843B2
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- Japan
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 49
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 21
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
- H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
- H03B5/366—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device and comprising means for varying the frequency by a variable voltage or current
- H03B5/368—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device and comprising means for varying the frequency by a variable voltage or current the means being voltage variable capacitance diodes
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水晶発振器に関し、特に不要モードを
抑圧した高安定水晶発振器に関する。
抑圧した高安定水晶発振器に関する。
通信機および測定器等の信号源には水晶発振器
が多用されている。これらの発振器に要求される
周波数温度安定度は次第に高くなり、恒温槽付水
晶発振器を採用することが多くなつてきている。
いつぽう、恒温槽付水晶発振器に使用するための
水晶振動子としては、従来の水晶振動子よりも電
気的諸特性がすぐれているものが採用されてい
る。しかし、これらの水晶振動子は希望する発振
周波数に相当する共振周波数の近傍に不要波モー
ドの共振周波数が存在するという欠点があり、安
定な発振回路を実現するための調整が非常に困難
であるという問題があつた。以下に問題点の詳細
を説明する。
が多用されている。これらの発振器に要求される
周波数温度安定度は次第に高くなり、恒温槽付水
晶発振器を採用することが多くなつてきている。
いつぽう、恒温槽付水晶発振器に使用するための
水晶振動子としては、従来の水晶振動子よりも電
気的諸特性がすぐれているものが採用されてい
る。しかし、これらの水晶振動子は希望する発振
周波数に相当する共振周波数の近傍に不要波モー
ドの共振周波数が存在するという欠点があり、安
定な発振回路を実現するための調整が非常に困難
であるという問題があつた。以下に問題点の詳細
を説明する。
従来、恒温槽付水晶発振器に使用される水晶振
動子は多くの場合、オーバートーンモードで動作
し、第１図に示す様なリアクタンス特性を有す
る。第１図において横軸は周波数、縦軸はリアク
タンス値、f01およびf03はそれぞれ水晶振動子の
基本波、および３次オーバートーン波の並列共振
周波数である。また、ｆ∞１およびｆ∞３はそれ
ぞれ水晶振動子の基本波、および３次オーバート
ーン波の直列共振周波数である。第１図において
１は基本波の誘導性領域、２は３次オーバートー
ン波の誘導性領域を示す。
動子は多くの場合、オーバートーンモードで動作
し、第１図に示す様なリアクタンス特性を有す
る。第１図において横軸は周波数、縦軸はリアク
タンス値、f01およびf03はそれぞれ水晶振動子の
基本波、および３次オーバートーン波の並列共振
周波数である。また、ｆ∞１およびｆ∞３はそれ
ぞれ水晶振動子の基本波、および３次オーバート
ーン波の直列共振周波数である。第１図において
１は基本波の誘導性領域、２は３次オーバートー
ン波の誘導性領域を示す。
第１図に示す特性を有する水晶振動子を使用し
た水晶発振器の基本回路を第２図に示す。第２図
において、３はトランジスタ、４は水晶振動子、
５はコンデンサ、６は直列共振回路である。直列
共振器６は基本波周波数では容量性を示し、３次
オーバートーン波周波数では誘導性を示す様に設
定しておく。これにより、第２図の発振器は３次
オーバートーン波のみで発振条件を満足して発振
することができる。近年、恒温槽付水晶発振器に
使用される水晶振動子の電気的特性の改善が進ん
でいるが、これに伴つて第３図に示す様に発振を
希望する共振周波数以外の不要波モードの共振周
波数を持つ水晶振動子が出現してきた。第３図に
おいて、横軸は周波数、縦軸はリアクタンス値で
ある。また、f01，f03，ｆ∞１，ｆ∞３、１およ
び２等の記号は第１図と同様である。いつぽう、
f0s1，f0s2，f0s3は不要波モードの並列共振周波
数、ｆ∞s1，ｆ∞s2，ｆ∞s3は不要波モードの直
列共振周波数、７〜９は不要波モードの誘導性領
域をそれぞれ示す記号である。この様なリアクタ
ンス特性を有する水晶振動子を第２図の同調回路
付水晶発振器に使用すると、発振を希望する共振
周波数より下側の基本波、および不要波モードで
の発振は抑圧できるが、発振を希望する共振周波
数より上側の不要波モードでの発振は抑圧できな
いという欠点があつた。
た水晶発振器の基本回路を第２図に示す。第２図
において、３はトランジスタ、４は水晶振動子、
５はコンデンサ、６は直列共振回路である。直列
共振器６は基本波周波数では容量性を示し、３次
オーバートーン波周波数では誘導性を示す様に設
定しておく。これにより、第２図の発振器は３次
オーバートーン波のみで発振条件を満足して発振
することができる。近年、恒温槽付水晶発振器に
使用される水晶振動子の電気的特性の改善が進ん
でいるが、これに伴つて第３図に示す様に発振を
希望する共振周波数以外の不要波モードの共振周
波数を持つ水晶振動子が出現してきた。第３図に
おいて、横軸は周波数、縦軸はリアクタンス値で
ある。また、f01，f03，ｆ∞１，ｆ∞３、１およ
び２等の記号は第１図と同様である。いつぽう、
f0s1，f0s2，f0s3は不要波モードの並列共振周波
数、ｆ∞s1，ｆ∞s2，ｆ∞s3は不要波モードの直
列共振周波数、７〜９は不要波モードの誘導性領
域をそれぞれ示す記号である。この様なリアクタ
ンス特性を有する水晶振動子を第２図の同調回路
付水晶発振器に使用すると、発振を希望する共振
周波数より下側の基本波、および不要波モードで
の発振は抑圧できるが、発振を希望する共振周波
数より上側の不要波モードでの発振は抑圧できな
いという欠点があつた。
本発明の目的は第１および第２の直列共振回路
をそれぞれ出力回路と帰還回路とに備えて従来技
術による上記欠点を除去し、不要モードでの発振
を回路的に抑圧することにより、さらに高安定の
水晶発振器を実現できる回路方式を提供すること
にある。
をそれぞれ出力回路と帰還回路とに備えて従来技
術による上記欠点を除去し、不要モードでの発振
を回路的に抑圧することにより、さらに高安定の
水晶発振器を実現できる回路方式を提供すること
にある。
本発明による不要波モード抑圧形水晶発振器は
反転増幅器の入力側に水晶振動子を配置し、出力
回路側に第１の直列共振回路を配置し、さらに入
出力間の帰還回路にも第２の直列共振回路を設け
ることにより、第１の直列共振回路の直列共振周
波数を発振を希望する共振周波数より低く、且
つ、下側の不要波モードの共振周波数よりも高く
設定し、第２の直列共振回路の直列共振周波数を
発振を希望する共振周波数より高く、且つ、上側
の不要波モードの共振周波数よりも低く設定した
ものであり、第１の直列共振回路の共振周波数と
第２の直列共振回路の共振周波数との間の周波数
範囲だけで発振条件を満足する様に構成し、他の
不要波モードでの発振を抑圧した不要波モード抑
圧形水晶発振器である。
反転増幅器の入力側に水晶振動子を配置し、出力
回路側に第１の直列共振回路を配置し、さらに入
出力間の帰還回路にも第２の直列共振回路を設け
ることにより、第１の直列共振回路の直列共振周
波数を発振を希望する共振周波数より低く、且
つ、下側の不要波モードの共振周波数よりも高く
設定し、第２の直列共振回路の直列共振周波数を
発振を希望する共振周波数より高く、且つ、上側
の不要波モードの共振周波数よりも低く設定した
ものであり、第１の直列共振回路の共振周波数と
第２の直列共振回路の共振周波数との間の周波数
範囲だけで発振条件を満足する様に構成し、他の
不要波モードでの発振を抑圧した不要波モード抑
圧形水晶発振器である。
以下、図面に従つて本発明を詳細に説明する。
第４図は本発明による不要モード抑圧形水晶発振
器の一実施例を示す回路図である。
第４図は本発明による不要モード抑圧形水晶発振
器の一実施例を示す回路図である。
第４図はAGC付高安定水晶発振器の一種であ
り、１０は発振用トランジスタ、１１は不要波モ
ードの共振周波数を持つ水晶振動子である。
り、１０は発振用トランジスタ、１１は不要波モ
ードの共振周波数を持つ水晶振動子である。
第１の直列共振回路１２は位相反転増幅器の出
力側、つまりトランジスタ１０のコレクタとエミ
ツタ間に接続されている。
力側、つまりトランジスタ１０のコレクタとエミ
ツタ間に接続されている。
第２の直列共振回路１３は位相反転増幅器の帰
還回路に、つまりトランジスタ１０のコレクタと
ベース間に接続されている。１４は周波数調整用
の可変容量ダイオード、１５は第１の電流制限用
抵抗、１６は周波数調整用のコンデンサ、１７は
直流阻止用コンデンサ、１８および、１９はそれ
ぞれ第２および第３の電流制限用抵抗、２０は高
周波バイパス用コンデンサ、２１は第４の電流制
限用抵抗、２２は周波数調整用バイアス電圧供給
端子、２３はAGCバイアス電圧供給端子、２４
は高周波出力端子、２５は電源供給端子である。
第５図は位相反転増幅器の出力側回路として動作
する第１の直列共振回路１２のリアクタンス特性
の一例である。第６図は位相反転増幅器の帰還回
路として動作する第２の直列共振回路１３のリア
クタンス特性の一例である。第５図および第６図
において縦軸と横軸の目盛は同一スケールの任意
目盛であり、縦軸はリアクタンス値、横軸は周波
数である。第５図および第６図においてf3は発振
を希望する３次オーバートーン波の周波数を示
す。fs1は第１の直列共振回路１２の直列共振周
波数である。fs1は３次オーバートーン波水晶振
動子の並列共振周波数f03と、下側の不要波モー
ドの直列共振周波数ｆ∞s2との間に設定する。
fs2は第２の直列共振回路１３の直列共振周波数
である。fs2は３次オーバートーン波水晶振動子
の直列共振周波数ｆ∞３と、上側の不要波モード
の並列共振周波数f0s3との間に設定する。第５図
に２６は第１の直列共振回路が誘導性となる領域
を示し、第６図の２７は第２の直列共振回路が容
量性となる領域を示す。第４図の発振回路ではト
ランジスタ１０が位相反転増幅器になつているの
で、出力回路として動作する第１の直列共振回路
１２が誘導性、帰還回路として動作する第２の直
列共振回路１３が容量性、入力回路に配置した水
晶振動子１１が誘導性になるときに発振する。
還回路に、つまりトランジスタ１０のコレクタと
ベース間に接続されている。１４は周波数調整用
の可変容量ダイオード、１５は第１の電流制限用
抵抗、１６は周波数調整用のコンデンサ、１７は
直流阻止用コンデンサ、１８および、１９はそれ
ぞれ第２および第３の電流制限用抵抗、２０は高
周波バイパス用コンデンサ、２１は第４の電流制
限用抵抗、２２は周波数調整用バイアス電圧供給
端子、２３はAGCバイアス電圧供給端子、２４
は高周波出力端子、２５は電源供給端子である。
第５図は位相反転増幅器の出力側回路として動作
する第１の直列共振回路１２のリアクタンス特性
の一例である。第６図は位相反転増幅器の帰還回
路として動作する第２の直列共振回路１３のリア
クタンス特性の一例である。第５図および第６図
において縦軸と横軸の目盛は同一スケールの任意
目盛であり、縦軸はリアクタンス値、横軸は周波
数である。第５図および第６図においてf3は発振
を希望する３次オーバートーン波の周波数を示
す。fs1は第１の直列共振回路１２の直列共振周
波数である。fs1は３次オーバートーン波水晶振
動子の並列共振周波数f03と、下側の不要波モー
ドの直列共振周波数ｆ∞s2との間に設定する。
fs2は第２の直列共振回路１３の直列共振周波数
である。fs2は３次オーバートーン波水晶振動子
の直列共振周波数ｆ∞３と、上側の不要波モード
の並列共振周波数f0s3との間に設定する。第５図
に２６は第１の直列共振回路が誘導性となる領域
を示し、第６図の２７は第２の直列共振回路が容
量性となる領域を示す。第４図の発振回路ではト
ランジスタ１０が位相反転増幅器になつているの
で、出力回路として動作する第１の直列共振回路
１２が誘導性、帰還回路として動作する第２の直
列共振回路１３が容量性、入力回路に配置した水
晶振動子１１が誘導性になるときに発振する。
すなわち、負荷である第１の直列共振回路１２
が誘導性、帰還回路が容量性、入力回路が誘導性
であるときにハートレー形水晶発振回路としての
発振条件を満足し得るものである。
が誘導性、帰還回路が容量性、入力回路が誘導性
であるときにハートレー形水晶発振回路としての
発振条件を満足し得るものである。
例えば、ソリツドステート回路ハンドブツク、
昭和46年４月10日、丸善(株)発行の第446頁から447
頁の高周波水晶発振回路の記載等を参照された
い。
昭和46年４月10日、丸善(株)発行の第446頁から447
頁の高周波水晶発振回路の記載等を参照された
い。
第１および第２の直列共振回路１２，１３はそ
れぞれ、第５図および第６図に示すような特性を
示す。そして、出力回路が誘導性で、帰還回路が
容量性となる周波数領域を第７図の斜線領域２８
により示す。第７図において縦軸はリアクタンス
値、横軸は周波数を示し、縦軸および横軸の目盛
り、ならびにfs1，fs2，fs3などの記号は第５図、
および第６図の場合と同一である。第７図より位
相反転増幅器の出力回路として動作する第１の直
列共振回路１２が誘導性を示し、帰還回路として
動作する第２の直列共振回路１３が容量性を示す
周波数領域２８はfs1からfs2の間にしか存在せ
ず、この周波数領域のなかで入力回路に含まれて
いる水晶振動子が誘導性になるのは希望する３次
オーバートーン波の周波数のみにおいてであるこ
とがわかる。
れぞれ、第５図および第６図に示すような特性を
示す。そして、出力回路が誘導性で、帰還回路が
容量性となる周波数領域を第７図の斜線領域２８
により示す。第７図において縦軸はリアクタンス
値、横軸は周波数を示し、縦軸および横軸の目盛
り、ならびにfs1，fs2，fs3などの記号は第５図、
および第６図の場合と同一である。第７図より位
相反転増幅器の出力回路として動作する第１の直
列共振回路１２が誘導性を示し、帰還回路として
動作する第２の直列共振回路１３が容量性を示す
周波数領域２８はfs1からfs2の間にしか存在せ
ず、この周波数領域のなかで入力回路に含まれて
いる水晶振動子が誘導性になるのは希望する３次
オーバートーン波の周波数のみにおいてであるこ
とがわかる。
その他の不要モードおよび基本波が誘導性を示
す周波数では、位相反転増幅器の出力回路、また
は帰還回路のいずれか一方が容量性、または誘導
性を示すため、発振条件を満足しない。
す周波数では、位相反転増幅器の出力回路、また
は帰還回路のいずれか一方が容量性、または誘導
性を示すため、発振条件を満足しない。
本発明の様に不要波モードの共振周波数を有す
る水晶振動子を使用する発振回路においては、位
相反転増幅器の出力回路に上記の第１の直列共振
回路１２、帰還回路に上記の第２の直列共振回路
１３を使用することによつて、不要波モードでの
発振を抑圧し、希望する共振周波数のみで発振さ
せることができる。
る水晶振動子を使用する発振回路においては、位
相反転増幅器の出力回路に上記の第１の直列共振
回路１２、帰還回路に上記の第２の直列共振回路
１３を使用することによつて、不要波モードでの
発振を抑圧し、希望する共振周波数のみで発振さ
せることができる。
以上の説明では３次オーバートーン波の水晶振
動子を例にとつて説明したが、オーバートーン次
数、および使用周波数帯、形状、特性については
特に規定するものではない。
動子を例にとつて説明したが、オーバートーン次
数、および使用周波数帯、形状、特性については
特に規定するものではない。
以上説明した様に、本発明によれば不要波モー
ドの共振周波数を有する水晶振動子を位相反転増
幅器の入力回路に使用し、出力回路に第１の直列
共振回路、帰還回路に第２の直列共振回路を配置
する構成を採用することにより、希望する水晶振
動子の共振周波数のみで発振し、他の不要波モー
ドでは発振を抑圧することができるため、高安定
に実用的な水晶発振器を構成できると云う効果が
ある。
ドの共振周波数を有する水晶振動子を位相反転増
幅器の入力回路に使用し、出力回路に第１の直列
共振回路、帰還回路に第２の直列共振回路を配置
する構成を採用することにより、希望する水晶振
動子の共振周波数のみで発振し、他の不要波モー
ドでは発振を抑圧することができるため、高安定
に実用的な水晶発振器を構成できると云う効果が
ある。
第１図は水晶振動子のリアクタンス特性を示す
図である。第２図は水晶発振器の基本回路を示す
図である。第３図は不要波モードの共振周波数を
有する水晶振動子のリアクタンス特性を示す図で
ある。第４図は本発明による不要モード抑圧形水
晶発振器の回路図である。第５図は出力回路に使
用する第１の直列共振回路のリアクタンス特性を
示す図である。第６図は帰還回路に使用する第２
の直列共振回路のリアクタンス特性を示す図であ
る。第７図は本発明による不要モード抑圧を行つ
た水晶発振回路の発振条件を示す図である。 １……基本波の誘導性領域、２……第３次オー
バートーン波の誘導性領域、３，１０……トラン
ジスタ、４，１１……水晶振動子、５，１６，１
７，２０……コンデンサ、６，１２，１３……直
列共振回路、７〜９……不要波モードの誘導性領
域、１４……可変容量ダイオード、１５，１８，
１９，２１……抵抗、２２〜２５……端子、２６
……直列共振回路が誘導性を示す周波数領域、２
７……直列共振回路が容量性を示す周波数領域、
２８……２６及び２７が同時に成立する周波数領
域、f01，f03……基本波および３次オーバートー
ン波の並列共振周波数、ｆ∞１，ｆ∞３……基本
波および３次オーバートーン波の直列共振周波
数、f0s1，f0s2，f0s3……不要波モードの並列共振
周波数、ｆ∞s1，ｆ∞s2，ｆ∞s3……不要波モー
ドの直列共振周波数、f3……３次オーバートーン
周波数、fs1……出力回路に使用している直列共
振器の直列共振周波数、fs2……帰還回路に使用
している直列共振器の直列共振周波数。
図である。第２図は水晶発振器の基本回路を示す
図である。第３図は不要波モードの共振周波数を
有する水晶振動子のリアクタンス特性を示す図で
ある。第４図は本発明による不要モード抑圧形水
晶発振器の回路図である。第５図は出力回路に使
用する第１の直列共振回路のリアクタンス特性を
示す図である。第６図は帰還回路に使用する第２
の直列共振回路のリアクタンス特性を示す図であ
る。第７図は本発明による不要モード抑圧を行つ
た水晶発振回路の発振条件を示す図である。 １……基本波の誘導性領域、２……第３次オー
バートーン波の誘導性領域、３，１０……トラン
ジスタ、４，１１……水晶振動子、５，１６，１
７，２０……コンデンサ、６，１２，１３……直
列共振回路、７〜９……不要波モードの誘導性領
域、１４……可変容量ダイオード、１５，１８，
１９，２１……抵抗、２２〜２５……端子、２６
……直列共振回路が誘導性を示す周波数領域、２
７……直列共振回路が容量性を示す周波数領域、
２８……２６及び２７が同時に成立する周波数領
域、f01，f03……基本波および３次オーバートー
ン波の並列共振周波数、ｆ∞１，ｆ∞３……基本
波および３次オーバートーン波の直列共振周波
数、f0s1，f0s2，f0s3……不要波モードの並列共振
周波数、ｆ∞s1，ｆ∞s2，ｆ∞s3……不要波モー
ドの直列共振周波数、f3……３次オーバートーン
周波数、fs1……出力回路に使用している直列共
振器の直列共振周波数、fs2……帰還回路に使用
している直列共振器の直列共振周波数。
Claims (1)
- １ 発振させるべき周波数よりも高い周波数の
側、ならびに低い周波数の側にそれぞれ少なくと
も１つの不要モード共振周波数を有する水晶振動
子を使用した水晶発振回路において、前記水晶振
動子を位相反転増幅器の入力回路側に設置し、前
記位相反転増幅器の出力回路と帰還回路とにそれ
ぞれ第１および第２の直列共振回路を設け、前記
第１の直列共振回路の直列共振周波数を発振させ
るべき周波数より低く、且つ、前記発振させるべ
き周波数よりも低い周波数の側の前記不要モード
共振周波数より高く設定し、前記第２の直列共振
回路の直列共振周波数を発振させるべき周波数よ
り高く、且つ、前記発振させるべき周波数よりも
高い周波数の側の前記不要モード共振周波数より
低く設定したことを特徴とする不要モード抑圧形
水晶発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15771782A JPS5947811A (ja) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | 不要モ−ド抑圧形水晶発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15771782A JPS5947811A (ja) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | 不要モ−ド抑圧形水晶発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5947811A JPS5947811A (ja) | 1984-03-17 |
| JPS6260843B2 true JPS6260843B2 (ja) | 1987-12-18 |
Family
ID=15655829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15771782A Granted JPS5947811A (ja) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | 不要モ−ド抑圧形水晶発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5947811A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6169460B1 (en) * | 1999-09-15 | 2001-01-02 | Cts Corporation | Oscillator mode suppression circuit |
| JP4628878B2 (ja) | 2005-06-07 | 2011-02-09 | 日本電波工業株式会社 | 水晶発振回路 |
-
1982
- 1982-09-10 JP JP15771782A patent/JPS5947811A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5947811A (ja) | 1984-03-17 |
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