JPS6327679B2 - - Google Patents
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- JPS6327679B2 JPS6327679B2 JP55091196A JP9119680A JPS6327679B2 JP S6327679 B2 JPS6327679 B2 JP S6327679B2 JP 55091196 A JP55091196 A JP 55091196A JP 9119680 A JP9119680 A JP 9119680A JP S6327679 B2 JPS6327679 B2 JP S6327679B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、加速管から出る電子線にさらされる
ターゲツトと、電子線の方向にターゲツトの後に
配置された電子吸収体と、円錐状のX線束を形成
するためのコリメータと、コリメータの孔の対称
軸線に中心を合わされて配置された均等化ブロツ
クとを含む電子加速器に関する。
ターゲツトと、電子線の方向にターゲツトの後に
配置された電子吸収体と、円錐状のX線束を形成
するためのコリメータと、コリメータの孔の対称
軸線に中心を合わされて配置された均等化ブロツ
クとを含む電子加速器に関する。
米国特許第4121109号明細書により、放射線診
療装置に使用するべく構成された電子加速器は公
知である。X線を発生するため、この電子加速器
ではターゲツトが加速管から出る電子線にさらさ
れる。電子線の方向にターゲツトの後に、X線中
に残つている電子をX線から除去する電子吸収体
と、最大利用されるたいていは円錐状のX線束を
形成するための通過孔を有するコリメータとが配
置されている。コリメータの通過孔には均等化ブ
ロツクが内蔵されており、それによりコリメータ
から出るX線の線量がその全横断面にわたり均等
化される。しかし、このような電子加速器では、
診療上望ましいX線量子に加えて中性子も発生
し、この中性子が患者の曝射量を望ましくない大
きさに高めるという欠点がある。
療装置に使用するべく構成された電子加速器は公
知である。X線を発生するため、この電子加速器
ではターゲツトが加速管から出る電子線にさらさ
れる。電子線の方向にターゲツトの後に、X線中
に残つている電子をX線から除去する電子吸収体
と、最大利用されるたいていは円錐状のX線束を
形成するための通過孔を有するコリメータとが配
置されている。コリメータの通過孔には均等化ブ
ロツクが内蔵されており、それによりコリメータ
から出るX線の線量がその全横断面にわたり均等
化される。しかし、このような電子加速器では、
診療上望ましいX線量子に加えて中性子も発生
し、この中性子が患者の曝射量を望ましくない大
きさに高めるという欠点がある。
本発明の目的は、患者の曝射量を全体として診
療上必要な大きさに制限し、特に中性子による曝
射量を減少することである。
療上必要な大きさに制限し、特に中性子による曝
射量を減少することである。
この目的は、本発明によれば、冒頭に記載した
種類の電子加速器において、ターゲツトの下部に
あるコリメータ側の部分を中性子発生の低減のた
め(r,n)−プロセスに対する断面積の小さい
材料から製作することにより達成される。この対
策は、円錐状X線束のなかに位置する要素、すな
わちターゲツト、電子吸収体または均等化ブロツ
クのなかでは中性子がごくわずかしか発生しない
という認識に基づいている。中性子の大部分はコ
リメータの電子線源のほうを向いた側で発生す
る。そこで発生した中性子がコリメータを貫通し
て、周囲に分散する中性子照射の原因となる。タ
ーゲツトのほうを向いたコリメータの部分に
(r,n)−プロセスに対する断面積の小さい材料
を使用することは、全体として単位時間あたり発
生する中性子の数の顕著な減少に通ずる。(r,
n)−プロセスに対する断面積の小さいアイソト
ープは一般に原子番号の小さい元素に見い出され
るので、これらの元素はX線コリメータ用に適し
ていない。換言すれば、コリメータの材料として
は一般に原子番号が大きく従つてまた(r,n)
−プロセスに対する断面積が非常に大きい材料
が、X線吸収が良好であるという理由で使用され
る。(r,n)−プロセスに対する断面積の小さい
材料の使用をコリメータのターゲツト側の範囲に
制限することにより、一方では、X線に対するコ
リメータの固有吸収特性が壁厚の増大により補償
し得る程度にわずかしか悪化せず、他方では、X
線密度の大きい範囲における中性子の発生が減少
されるかまたは使用材料および最大利用される量
子エネルギーの種類によつては完全に阻止され
る。
種類の電子加速器において、ターゲツトの下部に
あるコリメータ側の部分を中性子発生の低減のた
め(r,n)−プロセスに対する断面積の小さい
材料から製作することにより達成される。この対
策は、円錐状X線束のなかに位置する要素、すな
わちターゲツト、電子吸収体または均等化ブロツ
クのなかでは中性子がごくわずかしか発生しない
という認識に基づいている。中性子の大部分はコ
リメータの電子線源のほうを向いた側で発生す
る。そこで発生した中性子がコリメータを貫通し
て、周囲に分散する中性子照射の原因となる。タ
ーゲツトのほうを向いたコリメータの部分に
(r,n)−プロセスに対する断面積の小さい材料
を使用することは、全体として単位時間あたり発
生する中性子の数の顕著な減少に通ずる。(r,
n)−プロセスに対する断面積の小さいアイソト
ープは一般に原子番号の小さい元素に見い出され
るので、これらの元素はX線コリメータ用に適し
ていない。換言すれば、コリメータの材料として
は一般に原子番号が大きく従つてまた(r,n)
−プロセスに対する断面積が非常に大きい材料
が、X線吸収が良好であるという理由で使用され
る。(r,n)−プロセスに対する断面積の小さい
材料の使用をコリメータのターゲツト側の範囲に
制限することにより、一方では、X線に対するコ
リメータの固有吸収特性が壁厚の増大により補償
し得る程度にわずかしか悪化せず、他方では、X
線密度の大きい範囲における中性子の発生が減少
されるかまたは使用材料および最大利用される量
子エネルギーの種類によつては完全に阻止され
る。
本発明の好ましい実施例では、(r,n)−プロ
セスに対する断面積の小さい材料から製作された
ターゲツト側のコリメータの部分がコリメータの
円錐状の孔の対称軸線の方向に、この材料内のX
線の半価深度にほぼ相当する広がりを有する。こ
の関係はコリメータの最適化のために望ましい。
なぜならば、コリメータ内でそれよりも深い層で
は、すなわちX線が半価深度以上にコリメータ内
を通過した後には、X線の吸収によつても2乗距
離法則によつてもX線量子密度が比較的小さく、
従つて中性子の生成率も小さいと考えられるから
である。従つて、その部分は、中性子生成に過大
な影響なしに、X線量子を良好に遮蔽する重金属
たとえばタングステンまたは鉛から製作され得
る。
セスに対する断面積の小さい材料から製作された
ターゲツト側のコリメータの部分がコリメータの
円錐状の孔の対称軸線の方向に、この材料内のX
線の半価深度にほぼ相当する広がりを有する。こ
の関係はコリメータの最適化のために望ましい。
なぜならば、コリメータ内でそれよりも深い層で
は、すなわちX線が半価深度以上にコリメータ内
を通過した後には、X線の吸収によつても2乗距
離法則によつてもX線量子密度が比較的小さく、
従つて中性子の生成率も小さいと考えられるから
である。従つて、その部分は、中性子生成に過大
な影響なしに、X線量子を良好に遮蔽する重金属
たとえばタングステンまたは鉛から製作され得
る。
コリメータの別の最適化は、(r,n)−プロセ
スに対する断面積の小さい材料から製作された部
分がコリメータの孔の対称軸線に対して横方向に
ターゲツトから、ターゲツトとそれに最も近いコ
リメータの孔の縁との間の距離のほぼ1.5倍に相
当する距離まで延びていることにより達成され
る。このことは、コリメータのうちX線吸収の良
好でない材料で製作しなければならない部分を比
較的小さな部分にとどめ得ることに通ずる。コリ
メータのうちターゲツトからの距離が大きい部分
ではX線量子密度が2乗距離法則によつていずれ
にせよ小さいので、この部分でも(r,n)−プ
ロセスによる中性子の生成はわずかである。(r,
n)−プロセスに対する断面積の小さい材料によ
るその内張りは、そのためにX線吸収の悪化を犠
牲にしなければならないほどの中性子生成の低減
を行なう必要はない。
スに対する断面積の小さい材料から製作された部
分がコリメータの孔の対称軸線に対して横方向に
ターゲツトから、ターゲツトとそれに最も近いコ
リメータの孔の縁との間の距離のほぼ1.5倍に相
当する距離まで延びていることにより達成され
る。このことは、コリメータのうちX線吸収の良
好でない材料で製作しなければならない部分を比
較的小さな部分にとどめ得ることに通ずる。コリ
メータのうちターゲツトからの距離が大きい部分
ではX線量子密度が2乗距離法則によつていずれ
にせよ小さいので、この部分でも(r,n)−プ
ロセスによる中性子の生成はわずかである。(r,
n)−プロセスに対する断面積の小さい材料によ
るその内張りは、そのためにX線吸収の悪化を犠
牲にしなければならないほどの中性子生成の低減
を行なう必要はない。
以下、図面に示されている実施例により本発明
を一層詳細に説明する。
を一層詳細に説明する。
図面には、X線制動放射を生ずるためのターゲ
ツトと円錐状X線束を形成するための本発明によ
るコリメータとを含む電子加速器の概要が示され
ている。
ツトと円錐状X線束を形成するための本発明によ
るコリメータとを含む電子加速器の概要が示され
ている。
この図面には、電子加速器の加速管3の終段の
空洞共振器2の電子線出射端部がその対称軸1を
通る断面で示されている。空洞共振器2は対称軸
線1に対して回転対称であり、この対称軸線に沿
い電子線4が加速される。加速管の出射側は電子
を透過させる窓5により気密に閉じられている。
電子線の方向に窓5の後に鉛箔がターゲツト6と
して配置されている。ターゲツト6は保持板8の
孔7のなかに保持されている。保持板8の孔7の
なかには、ターゲツト6のすぐ後に第1の電子吸
収体9が位置している。これは厚さ約20mmの銅の
円板から成る。電子線の方向にこの電子吸収体の
後にX線に対するコリメータ10が配置されてい
る。コリメータ10は最大利用される円錐状X線
束12を形成するための円錐状の孔11を設けら
れている。この円錐状の孔11のターゲツト側の
部分(前側)にコリメータ10は、アルミニウム
製のもう1つの電子吸収体13を収容するための
円筒状の孔を設けられている。この第2の電子吸
収体13の後に均等化ブロツク14が円錐状の孔
11のなかに突き入つてコリメータ10に取り付
けられている。
空洞共振器2の電子線出射端部がその対称軸1を
通る断面で示されている。空洞共振器2は対称軸
線1に対して回転対称であり、この対称軸線に沿
い電子線4が加速される。加速管の出射側は電子
を透過させる窓5により気密に閉じられている。
電子線の方向に窓5の後に鉛箔がターゲツト6と
して配置されている。ターゲツト6は保持板8の
孔7のなかに保持されている。保持板8の孔7の
なかには、ターゲツト6のすぐ後に第1の電子吸
収体9が位置している。これは厚さ約20mmの銅の
円板から成る。電子線の方向にこの電子吸収体の
後にX線に対するコリメータ10が配置されてい
る。コリメータ10は最大利用される円錐状X線
束12を形成するための円錐状の孔11を設けら
れている。この円錐状の孔11のターゲツト側の
部分(前側)にコリメータ10は、アルミニウム
製のもう1つの電子吸収体13を収容するための
円筒状の孔を設けられている。この第2の電子吸
収体13の後に均等化ブロツク14が円錐状の孔
11のなかに突き入つてコリメータ10に取り付
けられている。
コリメータ10の円錐状の孔11のターゲツト
側の部分には円筒状の凹みが設けられている。こ
の凹みに、(r,n)−プロセスに対する断面積の
小さい材料から成り凹みに適合する外形寸法を有
する環状ブロツク15が入れられている。この環
状ブロツクの電子線方向の厚みをこの材料内のX
線量子に対する半価深度とほぼ等しく選定するこ
とが目的にかなつている。この環状ブロツク15
はコリメータ10の円錐状の孔11の対称軸線1
に対して横方向にターゲツト6から、ターゲツト
6とそれに最も近いコリメータ10の孔11の縁
(環状ブロツク15を含む縁)との間の距離のほ
ぼ1.5倍に相当する距離まで延びている。
側の部分には円筒状の凹みが設けられている。こ
の凹みに、(r,n)−プロセスに対する断面積の
小さい材料から成り凹みに適合する外形寸法を有
する環状ブロツク15が入れられている。この環
状ブロツクの電子線方向の厚みをこの材料内のX
線量子に対する半価深度とほぼ等しく選定するこ
とが目的にかなつている。この環状ブロツク15
はコリメータ10の円錐状の孔11の対称軸線1
に対して横方向にターゲツト6から、ターゲツト
6とそれに最も近いコリメータ10の孔11の縁
(環状ブロツク15を含む縁)との間の距離のほ
ぼ1.5倍に相当する距離まで延びている。
電子加速器の作動の際、加速管3の窓5を貫通
した被加速電子はターゲツト6に衝突し、そこで
X線制動放射を生ずる。こうして生じたX線量子
はターゲツト6のなかで(r,n)−プロセスに
基づき中性子をも生ずる。X線量子の発生に関し
て効率の良い材料である原子番号の大きい元素は
エネルギーしきい値が低く、また同時に(r,
n)−プロセスに対する断面積が比較的大きいの
で、ターゲツト内での中性子の発生は避けられな
い。しかしながら、いまの場合ターゲツトが厚み
約0.3mmの鉛箔であり、その容積が比較的小さい
ために、全体としてターゲツト6のなかで生ずる
中性子の数は無視し得るほど少ない。円錐状X線
束12のなかに位置するその他の要素、すなわち
電子吸収体9,13および均等化ブロツク14は
銅、鉄またはアルミニウムから成り、本質的に
(r,n)−プロセスに対する断面積が小さい。従
つて、これらの要素により中性子が生ずることは
ほとんどない。
した被加速電子はターゲツト6に衝突し、そこで
X線制動放射を生ずる。こうして生じたX線量子
はターゲツト6のなかで(r,n)−プロセスに
基づき中性子をも生ずる。X線量子の発生に関し
て効率の良い材料である原子番号の大きい元素は
エネルギーしきい値が低く、また同時に(r,
n)−プロセスに対する断面積が比較的大きいの
で、ターゲツト内での中性子の発生は避けられな
い。しかしながら、いまの場合ターゲツトが厚み
約0.3mmの鉛箔であり、その容積が比較的小さい
ために、全体としてターゲツト6のなかで生ずる
中性子の数は無視し得るほど少ない。円錐状X線
束12のなかに位置するその他の要素、すなわち
電子吸収体9,13および均等化ブロツク14は
銅、鉄またはアルミニウムから成り、本質的に
(r,n)−プロセスに対する断面積が小さい。従
つて、これらの要素により中性子が生ずることは
ほとんどない。
円錐状X線束を形成するためのコリメータ10
に関しては、上記と事情が異なる。コリメータ1
0は、X線に対する高い吸収係数を心要とするた
め、原子番号の大きい材料特にタングステン、タ
ンタルまたは鉛から成る。また、その電子線によ
り透過される容積は比較的大きい。一般に、この
ような装置で生ずる中性子のうち80%はコリメー
タ内で生ずる。特に、コリメータ内でX線の線量
が特に高い範囲で中性子が生ずる。この範囲はコ
リメータ10のうち特にターゲツト6に最も近い
範囲である。中性子の生成率はコリメータの材料
内のX線量子密度に比例して減少する。
に関しては、上記と事情が異なる。コリメータ1
0は、X線に対する高い吸収係数を心要とするた
め、原子番号の大きい材料特にタングステン、タ
ンタルまたは鉛から成る。また、その電子線によ
り透過される容積は比較的大きい。一般に、この
ような装置で生ずる中性子のうち80%はコリメー
タ内で生ずる。特に、コリメータ内でX線の線量
が特に高い範囲で中性子が生ずる。この範囲はコ
リメータ10のうち特にターゲツト6に最も近い
範囲である。中性子の生成率はコリメータの材料
内のX線量子密度に比例して減少する。
コリメータ10の材料がX線の半価深度に相当
する深さまで(r,n)−プロセスに対する断面
積の小さい材料により置換されれば、中性子生成
は最小の材料交換で比較的著しく減ぜられる。こ
の場合、電子線の方向にこの環状ブロツク15の
後ではX線量子の密度が著しく低下しているの
で、この範囲をも(r,n)−プロセスに対する
断面積の小さい材料により置換することはあまり
意味がないと考えられる。なぜならば、中性子生
成の追加的なわずかな減少をそれよりも重要なX
線遮蔽能力の減少によりあがなわなければならな
いからである。コリメータの全体の壁の厚みの増
大の結果として(r,n)−プロセスに対する断
面積の小さい材料から成る部分の層の厚みの増大
が原子番号の大きい材料から成る壁部分の厚みの
費用をつぐなわない場合に限つて、上記と事情が
異なる。この場合には、コリメータの壁の厚みが
増されなければならないであろう。同じ理由か
ら、コリメータ10の円錐状の孔11の対称軸線
に対して横方向の環状ブロツクの広がりも、ター
ゲツトとそれに最も近いコリメータの孔の縁との
間の間隔のほぼ1.5倍に相当する距離に制限すべ
きである。この場合にも、(r,n)−プロセスに
対する断面積の小さい材料から成る環状ブロツク
を円錐状孔の対称軸線に対してそれ以上に大きく
しても、中性子生成を減少する効果は比較的わず
かである。製造上は若干費用がかかるけれども
(r,n)−プロセスに対する断面積の小さい材料
を特に合理的に使用するためには、中心点がター
ゲツトと一致しかつ中心孔を有する球欠16とし
て環状ブロツク15を構成することができる。
する深さまで(r,n)−プロセスに対する断面
積の小さい材料により置換されれば、中性子生成
は最小の材料交換で比較的著しく減ぜられる。こ
の場合、電子線の方向にこの環状ブロツク15の
後ではX線量子の密度が著しく低下しているの
で、この範囲をも(r,n)−プロセスに対する
断面積の小さい材料により置換することはあまり
意味がないと考えられる。なぜならば、中性子生
成の追加的なわずかな減少をそれよりも重要なX
線遮蔽能力の減少によりあがなわなければならな
いからである。コリメータの全体の壁の厚みの増
大の結果として(r,n)−プロセスに対する断
面積の小さい材料から成る部分の層の厚みの増大
が原子番号の大きい材料から成る壁部分の厚みの
費用をつぐなわない場合に限つて、上記と事情が
異なる。この場合には、コリメータの壁の厚みが
増されなければならないであろう。同じ理由か
ら、コリメータ10の円錐状の孔11の対称軸線
に対して横方向の環状ブロツクの広がりも、ター
ゲツトとそれに最も近いコリメータの孔の縁との
間の間隔のほぼ1.5倍に相当する距離に制限すべ
きである。この場合にも、(r,n)−プロセスに
対する断面積の小さい材料から成る環状ブロツク
を円錐状孔の対称軸線に対してそれ以上に大きく
しても、中性子生成を減少する効果は比較的わず
かである。製造上は若干費用がかかるけれども
(r,n)−プロセスに対する断面積の小さい材料
を特に合理的に使用するためには、中心点がター
ゲツトと一致しかつ中心孔を有する球欠16とし
て環状ブロツク15を構成することができる。
(r,n)−プロセスに対する断面積の小さい
材料としては炭素、アルミニウム、ベリリウム、
カルシウム、鉄および場合によつては銅があげら
れる。炭素およびアルミニウムは(r,n)−プ
ロセスに対して特に小さな断面積を有するが、そ
れに対してX線量子の到達距離が小さい鉄および
銅では、選定された遮蔽部の寸法に関連して、
(r,n)−プロセスに対する断面積がやや大きい
という欠点を再び若干補償する必要がある。
材料としては炭素、アルミニウム、ベリリウム、
カルシウム、鉄および場合によつては銅があげら
れる。炭素およびアルミニウムは(r,n)−プ
ロセスに対して特に小さな断面積を有するが、そ
れに対してX線量子の到達距離が小さい鉄および
銅では、選定された遮蔽部の寸法に関連して、
(r,n)−プロセスに対する断面積がやや大きい
という欠点を再び若干補償する必要がある。
図面は電子加速器のうちX線制動放射を生ずる
ためのターゲツトと円錐状X線束を形成するため
のコリメータとを含む部分の断面図である。 1……対称軸線、2……空洞共振器、3……加
速管、4……電子線、5……窓、6……ターゲツ
ト、7……孔、8……保持板、9……電子吸収
体、10……コリメータ、11……孔、12……
X線束、13……電子吸収体、14……均等化ブ
ロツク、15……環状ブロツク、16……球欠
面。
ためのターゲツトと円錐状X線束を形成するため
のコリメータとを含む部分の断面図である。 1……対称軸線、2……空洞共振器、3……加
速管、4……電子線、5……窓、6……ターゲツ
ト、7……孔、8……保持板、9……電子吸収
体、10……コリメータ、11……孔、12……
X線束、13……電子吸収体、14……均等化ブ
ロツク、15……環状ブロツク、16……球欠
面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 加速管から出る電子線にさらされるターゲツ
トと、電子線の方向にターゲツトの後に配置され
た電子吸収体と、円錐状のX線束を形成するため
のコリメータと、コリメータの孔の対称軸線に中
心を合わされて配置された均等化ブロツクとを含
む電子加速器において、ターゲツト6の下部にあ
るコリメータ10のターゲツト側の部分15が中
性子発生の低減のため(r,n)−プロセスに対
する断面積の小さい材料から製作されていること
を特徴とする電子加速器。 2 (r,n)−プロセスに対する断面積の小さ
い材料から製作されたターゲツト側のコリメータ
10の部分15がコリメータ10の円錐状の孔1
1の対称軸線1の方向に、この材料内のX線の半
価深度にほぼ相当する広がりを有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の電子加速器。 3 (r,n)−プロセスに対する断面積の小さ
い材料から製作されたターゲツト側のコリメータ
10の部分15がコリメータ10の孔11の対称
軸線1に対して横方向にターゲツト6から、ター
ゲツト6とそれに最も近いコリメータの孔11の
縁との間の距離のほぼ1.5倍に相当する距離まで
延びていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の電子加速器。 4 部分15が長方形横断面を有する環の形態を
なしていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の電子加速器。 5 部分15が中心孔を有する球欠16の形態を
なしていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の電子加速器。 6 球欠16の中心点がターゲツトと一致してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の
電子加速器。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2926841A DE2926841A1 (de) | 1979-07-03 | 1979-07-03 | Elektronenbeschleuniger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5614198A JPS5614198A (en) | 1981-02-10 |
JPS6327679B2 true JPS6327679B2 (ja) | 1988-06-03 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (5)
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EP (1) | EP0021442B1 (ja) |
JP (1) | JPS5614198A (ja) |
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DE (2) | DE2926841A1 (ja) |
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-
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-
1980
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- 1980-06-27 EP EP80103662A patent/EP0021442B1/de not_active Expired
- 1980-07-02 CA CA000355219A patent/CA1145863A/en not_active Expired
- 1980-07-03 JP JP9119680A patent/JPS5614198A/ja active Granted
Also Published As
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