JP2002136074A - ロータコア - Google Patents
ロータコアInfo
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- JP2002136074A JP2002136074A JP2000330243A JP2000330243A JP2002136074A JP 2002136074 A JP2002136074 A JP 2002136074A JP 2000330243 A JP2000330243 A JP 2000330243A JP 2000330243 A JP2000330243 A JP 2000330243A JP 2002136074 A JP2002136074 A JP 2002136074A
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- JP
- Japan
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- slit
- torque
- permanent magnet
- rotor
- magnetic flux
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リラクタンストルクのみで回転駆動するため
電動機が発生する駆動トルクはどうしても小さくなって
しまう。しかし、これらの電動機により駆動する電動機
応用製品によっては、必要とする駆動トルクが大きく、
リラクタンスモータを使いづらいものが多々ある。 【解決手段】 本件発明は、中心側に凸となるように湾
曲する略円弧状のスリット3を半径方向に複数列設した
コアシート1をロータ軸方向に積層してなるロータコア
において、最も長いスリットに永久磁石6を配設すると
ともに、前記スリットの外周端部の幅Lmが、他のスリ
ット外周端部の幅Laより狭いことを特徴とするロータ
コアであり、リラクタンストルクのみならずマグネット
トルクを効率良く利用することができるので、リラクタ
ンストルクのみでは得られない、大きな駆動トルクを発
生することができる。
電動機が発生する駆動トルクはどうしても小さくなって
しまう。しかし、これらの電動機により駆動する電動機
応用製品によっては、必要とする駆動トルクが大きく、
リラクタンスモータを使いづらいものが多々ある。 【解決手段】 本件発明は、中心側に凸となるように湾
曲する略円弧状のスリット3を半径方向に複数列設した
コアシート1をロータ軸方向に積層してなるロータコア
において、最も長いスリットに永久磁石6を配設すると
ともに、前記スリットの外周端部の幅Lmが、他のスリ
ット外周端部の幅Laより狭いことを特徴とするロータ
コアであり、リラクタンストルクのみならずマグネット
トルクを効率良く利用することができるので、リラクタ
ンストルクのみでは得られない、大きな駆動トルクを発
生することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リラクタンストル
クを利用するリラクタンスモータの構造に関するもので
ある。
クを利用するリラクタンスモータの構造に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】リラクタンスモータは、インダクション
モータと比較して回転子の2次銅損が発生しないという
特徴があるため、電気自動車や工作機械等の駆動用モー
タとして注目されている。しかし、この種のモータは一
般に力率が悪く、産業用として利用するには、ロータコ
ア構造あるいは駆動方法等の改善が必要であった。近
年、ロータコアのコアシートに多層のフラックスバリア
を設けることにより力率を向上させる技術が開発された
(平成8年電気学会全国大会誌、1029、本田ら著
「マルチフラックスバリアタイプ シンクロナスリラク
タンスモータの検討」参照)。
モータと比較して回転子の2次銅損が発生しないという
特徴があるため、電気自動車や工作機械等の駆動用モー
タとして注目されている。しかし、この種のモータは一
般に力率が悪く、産業用として利用するには、ロータコ
ア構造あるいは駆動方法等の改善が必要であった。近
年、ロータコアのコアシートに多層のフラックスバリア
を設けることにより力率を向上させる技術が開発された
(平成8年電気学会全国大会誌、1029、本田ら著
「マルチフラックスバリアタイプ シンクロナスリラク
タンスモータの検討」参照)。
【0003】図4にこの従来の改良されたリラクタンス
モータのロータコア構造の一例を示す。図4(a)にお
いて、電磁鋼板製の円板状のコアシート161には、多
層のフラックスバリア162がコアシート161の軸芯
163に対し逆円弧状に形成されている。フラックスバ
リア162は幅1mm程度のスリット(貫通溝)からな
り、プレス加工されたものである。また、コアシート1
61の外周には回転時にかかる遠心力に対する強度を持
たせるため、一定幅のスリット外周端部164を設けて
いる。
モータのロータコア構造の一例を示す。図4(a)にお
いて、電磁鋼板製の円板状のコアシート161には、多
層のフラックスバリア162がコアシート161の軸芯
163に対し逆円弧状に形成されている。フラックスバ
リア162は幅1mm程度のスリット(貫通溝)からな
り、プレス加工されたものである。また、コアシート1
61の外周には回転時にかかる遠心力に対する強度を持
たせるため、一定幅のスリット外周端部164を設けて
いる。
【0004】コアシート161をロータ軸165の方向
に数十枚積層することにより、図4(b)に示すような
ロータコア166が完成する。そして、このロータコア
166を、図4(c)に示すようなステータ167内に
セットすれば、ステータ167の複数の界磁部168よ
り、ロータコア166に回転磁界が与えられ、これによ
り、リラクタンストルクTが発生する。このリラクタン
ストルクTは次式で表される。
に数十枚積層することにより、図4(b)に示すような
ロータコア166が完成する。そして、このロータコア
166を、図4(c)に示すようなステータ167内に
セットすれば、ステータ167の複数の界磁部168よ
り、ロータコア166に回転磁界が与えられ、これによ
り、リラクタンストルクTが発生する。このリラクタン
ストルクTは次式で表される。
【0005】 T=Pn(L−Lq)idiq ‥‥‥‥‥‥‥‥ (1) ただし、Pnは極対数、Ld、Lqはd、q軸インダク
タンス、id、iqはd、q軸電流である。上記(1)
式より、このモータの性能を左右するのはd、q軸イン
ダクタンスの差Ld−Lqの大きさであることが分か
る。そこで、この差Ld−Lqを大きくするために、上
記フラックスバリアを設けることにより、スリットを横
切るq軸方向の磁路に抵抗を与える一方、スリット間に
挟まれたd軸方向の磁路を確保していた。
タンス、id、iqはd、q軸電流である。上記(1)
式より、このモータの性能を左右するのはd、q軸イン
ダクタンスの差Ld−Lqの大きさであることが分か
る。そこで、この差Ld−Lqを大きくするために、上
記フラックスバリアを設けることにより、スリットを横
切るq軸方向の磁路に抵抗を与える一方、スリット間に
挟まれたd軸方向の磁路を確保していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、リラ
クタンストルクのみで回転駆動するため電動機が発生す
る駆動トルクはどうしても小さくなってしまう。しか
し、これらの電動機により駆動する電動機応用製品(コ
ンプレッサ、冷蔵庫、エアコン等)によっては、必要と
する駆動トルクが大きく、リラクタンスモータを使いづ
らいものが多々ある。
クタンストルクのみで回転駆動するため電動機が発生す
る駆動トルクはどうしても小さくなってしまう。しか
し、これらの電動機により駆動する電動機応用製品(コ
ンプレッサ、冷蔵庫、エアコン等)によっては、必要と
する駆動トルクが大きく、リラクタンスモータを使いづ
らいものが多々ある。
【0007】本件発明は、このような課題に鑑み、永久
磁石をスリットに埋め込むことでリラクタンストルクの
みならずマグネットトルクを利用でき、駆動トルクの大
きい電動機を提供することを目的とする。
磁石をスリットに埋め込むことでリラクタンストルクの
みならずマグネットトルクを利用でき、駆動トルクの大
きい電動機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本件発明は、中心側に凸
となるように湾曲する略円弧状のスリットを半径方向に
複数列設したコアシートをロータ軸方向に積層してなる
ロータコアにおいて、最も長いスリットに永久磁石を配
設するとともに、前記スリットの外周端部の幅Lmが、
他のスリット外周端部の幅Laより狭いことを特徴とす
るロータコアである。
となるように湾曲する略円弧状のスリットを半径方向に
複数列設したコアシートをロータ軸方向に積層してなる
ロータコアにおいて、最も長いスリットに永久磁石を配
設するとともに、前記スリットの外周端部の幅Lmが、
他のスリット外周端部の幅Laより狭いことを特徴とす
るロータコアである。
【0009】上記のように、最も長いスリットに永久磁
石を配設することで、リラクタンストルクのみならずマ
グネットトルクも有効に利用できるとともに、永久磁石
を配設したスリットの外周端部の幅Lmを、他のスリッ
ト外周端部の幅Laより狭くしたことによって、ロータ
表面の磁束の分布が広がり、コイルと鎖交する磁束量を
増加させることができるため、より効率良くマグネット
トルクを得ることができるので、大きな駆動トルクを発
生することができる。
石を配設することで、リラクタンストルクのみならずマ
グネットトルクも有効に利用できるとともに、永久磁石
を配設したスリットの外周端部の幅Lmを、他のスリッ
ト外周端部の幅Laより狭くしたことによって、ロータ
表面の磁束の分布が広がり、コイルと鎖交する磁束量を
増加させることができるため、より効率良くマグネット
トルクを得ることができるので、大きな駆動トルクを発
生することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】中心側に凸となるように湾曲する
略円弧状のスリットを半径方向に複数列設したコアシー
トをロータ軸方向に積層してなるロータコアにおいて、
最も長いスリットに永久磁石を配設するとともに、前記
スリットの外周端部の幅Lmが、他のスリット外周端部
の幅Laより狭いことを特徴とするロータコアであり、
最も長いスリットに永久磁石を配設することで、リラク
タンストルクのみならずマグネットトルクも有効に利用
できるとともに、永久磁石を配設したスリットの外周端
部の幅Lmを、他のスリット外周端部の幅Laより狭く
したことによって、ロータ表面の磁束の分布が広がり、
コイルと鎖交する磁束量を増加させることができるた
め、より効率良くマグネットトルクを得ることができる
ので、大きな駆動トルクを発生することができる。
略円弧状のスリットを半径方向に複数列設したコアシー
トをロータ軸方向に積層してなるロータコアにおいて、
最も長いスリットに永久磁石を配設するとともに、前記
スリットの外周端部の幅Lmが、他のスリット外周端部
の幅Laより狭いことを特徴とするロータコアであり、
最も長いスリットに永久磁石を配設することで、リラク
タンストルクのみならずマグネットトルクも有効に利用
できるとともに、永久磁石を配設したスリットの外周端
部の幅Lmを、他のスリット外周端部の幅Laより狭く
したことによって、ロータ表面の磁束の分布が広がり、
コイルと鎖交する磁束量を増加させることができるた
め、より効率良くマグネットトルクを得ることができる
ので、大きな駆動トルクを発生することができる。
【0011】また、永久磁石の配設されたスリット以外
の複数のスリットのうち少なくとも一つのスリットの端
部での厚みteが、中心の厚みtcよりも狭くなってい
るものである。
の複数のスリットのうち少なくとも一つのスリットの端
部での厚みteが、中心の厚みtcよりも狭くなってい
るものである。
【0012】また、このロータに対向するティース部を
備えるステータとからなる電動機である。
備えるステータとからなる電動機である。
【0013】また、永久磁石の配設したスリットのすぐ
外側の第1の磁束通路と、前記永久磁石と隣り合い磁極
の異なる永久磁石を配設したスリットのすぐ外側の第2
の磁束通路とを備えたロータは、前記第1の磁束通路と
前記第2の磁束通路の間隔Afを、ティースの幅Atよ
りも狭いことを特徴とした電動機である。
外側の第1の磁束通路と、前記永久磁石と隣り合い磁極
の異なる永久磁石を配設したスリットのすぐ外側の第2
の磁束通路とを備えたロータは、前記第1の磁束通路と
前記第2の磁束通路の間隔Afを、ティースの幅Atよ
りも狭いことを特徴とした電動機である。
【0014】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。なお、以下の実施例は本発明を具体化
した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するもの
ではない。
ついて説明する。なお、以下の実施例は本発明を具体化
した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するもの
ではない。
【0015】図1において、1は電磁鋼板等の高透磁率
材からなる円板状のコアシートであって、その周方向に
は等間隔置きの4箇所に、中心側に凸となるように湾曲
する円弧状の磁束通路2が半径方向にスリット3を挟ん
で列設されている。このようなコアシート1はプレス加
工もしくはレーザ加工等により形成される。磁束通路2
の形状としては、磁路の形状やコアシート1の加工等を
考慮すれば、円弧状とするのが好適である。そして、コ
アシート1を軸方向に数十枚積み重ねて積層体となした
後、ロータ軸が挿入されることによりロータコアが完成
される。このようなコアシート1同士は必要に応じて接
着剤等で一体固着される。
材からなる円板状のコアシートであって、その周方向に
は等間隔置きの4箇所に、中心側に凸となるように湾曲
する円弧状の磁束通路2が半径方向にスリット3を挟ん
で列設されている。このようなコアシート1はプレス加
工もしくはレーザ加工等により形成される。磁束通路2
の形状としては、磁路の形状やコアシート1の加工等を
考慮すれば、円弧状とするのが好適である。そして、コ
アシート1を軸方向に数十枚積み重ねて積層体となした
後、ロータ軸が挿入されることによりロータコアが完成
される。このようなコアシート1同士は必要に応じて接
着剤等で一体固着される。
【0016】このように完成されたロータコアをステー
タ4内にセットすれば、ステータ4の複数の歯からなる
界磁部より、ロータコアに回転磁界が与えられ、これに
より、リラクタンストルクが発生する。ステータ4は、
分布巻方式でコア部を形成したステータであり、巻線
(図示せず)は複数のティースを跨ぐように巻回してい
る。
タ4内にセットすれば、ステータ4の複数の歯からなる
界磁部より、ロータコアに回転磁界が与えられ、これに
より、リラクタンストルクが発生する。ステータ4は、
分布巻方式でコア部を形成したステータであり、巻線
(図示せず)は複数のティースを跨ぐように巻回してい
る。
【0017】このようなロータコアを有するリラクタン
スモータにおいては、磁束通路2を横切るq軸方向のイ
ンダクタンスLqと、磁束通路2に沿ったd軸方向のイ
ンダクタンスLdとを比較すると、次のようになる。す
なわち、q軸方向には電磁鋼板に比べて透磁率が約1/
1000である空気層よりなるスリット3で磁路に抵抗
を与えているため、磁束がほとんど通らず、インダクタ
ンスLqは小さくなる。一方、d軸方向には、磁束通路
2が磁路を形成しているため、磁束が通り易く、インダ
クタンスLdは大きくなる。
スモータにおいては、磁束通路2を横切るq軸方向のイ
ンダクタンスLqと、磁束通路2に沿ったd軸方向のイ
ンダクタンスLdとを比較すると、次のようになる。す
なわち、q軸方向には電磁鋼板に比べて透磁率が約1/
1000である空気層よりなるスリット3で磁路に抵抗
を与えているため、磁束がほとんど通らず、インダクタ
ンスLqは小さくなる。一方、d軸方向には、磁束通路
2が磁路を形成しているため、磁束が通り易く、インダ
クタンスLdは大きくなる。
【0018】本実施例の電動機の特徴は、リラクタンス
トルクのみならずマグネットトルクを利用し回転駆動す
ることである。よって、ロータコアの最も中心側のスリ
ット5の中に、両端に空隙部を備えた状態で永久磁石6
を埋め込んだ。この永久磁石6が発生する磁石磁束によ
り、電動機の駆動トルクにリラクタンストルクのみなら
ずマグネットトルクが加わり、駆動トルクを大きくする
ことができる。
トルクのみならずマグネットトルクを利用し回転駆動す
ることである。よって、ロータコアの最も中心側のスリ
ット5の中に、両端に空隙部を備えた状態で永久磁石6
を埋め込んだ。この永久磁石6が発生する磁石磁束によ
り、電動機の駆動トルクにリラクタンストルクのみなら
ずマグネットトルクが加わり、駆動トルクを大きくする
ことができる。
【0019】この時、スリット5の外周端部の幅Lm
が、他のスリット外周端部の幅Laより狭くなってい
る。ここで、Lm<Laでない場合を考えると、永久磁
石6が発生する永久磁石磁束は、永久磁石6の外側に位
置するスリット3にブロックされるため、磁束通路7か
らのみステータ側へ流れてしまうため、磁束の流れが磁
束通路7のみに制限され、効率良くマグネットトルクを
得ることができないが、Lm<Laとすることで、永久
磁石磁束の分布はロータ表面に広がり、コイルと鎖交す
る磁束量が増加し、マグネットトルクがより効率良く得
られることとなる。
が、他のスリット外周端部の幅Laより狭くなってい
る。ここで、Lm<Laでない場合を考えると、永久磁
石6が発生する永久磁石磁束は、永久磁石6の外側に位
置するスリット3にブロックされるため、磁束通路7か
らのみステータ側へ流れてしまうため、磁束の流れが磁
束通路7のみに制限され、効率良くマグネットトルクを
得ることができないが、Lm<Laとすることで、永久
磁石磁束の分布はロータ表面に広がり、コイルと鎖交す
る磁束量が増加し、マグネットトルクがより効率良く得
られることとなる。
【0020】複数枚のコアシートを積層する際に、図2
(a)に示すように、各コアシート11の取り付け位置
をロータ軸方向でずらしてスキュー17をかければ、d
軸方向の磁路に対する抵抗がロータ周方向において均一
化されるため、ステータからロータコア16に入った
り、ロータコア16からステータに出るd軸方向の磁束
が均一化され、磁束の不均一に起因するトルクリップル
を低減して、モータ性能をさらに向上させることができ
る。
(a)に示すように、各コアシート11の取り付け位置
をロータ軸方向でずらしてスキュー17をかければ、d
軸方向の磁路に対する抵抗がロータ周方向において均一
化されるため、ステータからロータコア16に入った
り、ロータコア16からステータに出るd軸方向の磁束
が均一化され、磁束の不均一に起因するトルクリップル
を低減して、モータ性能をさらに向上させることができ
る。
【0021】この場合、図2(b)に示すように、前記
スキュー17を階段状としたり、あるいは、図2(c)
に示すように、ロータ軸方向の途中で折れ曲がったよう
なV字状としてもよい。
スキュー17を階段状としたり、あるいは、図2(c)
に示すように、ロータ軸方向の途中で折れ曲がったよう
なV字状としてもよい。
【0022】また、図3に示すように、ステータ側は分
布巻方式によりコイル部を形成したステータでなくと
も、図3に示すように集中巻方式によりコイル部を形成
したステータであってもよい。
布巻方式によりコイル部を形成したステータでなくと
も、図3に示すように集中巻方式によりコイル部を形成
したステータであってもよい。
【0023】
【発明の効果】本件請求項1記載の発明は、リラクタン
ストルクのみならずマグネットトルクを利用することが
でき、大きな駆動トルクを得ることができる。
ストルクのみならずマグネットトルクを利用することが
でき、大きな駆動トルクを得ることができる。
【0024】請求項2記載の発明は、永久磁石の配設さ
れたスリット以外の複数のスリットのうち少なくとも一
つのスリットの端部での厚みteを、中心の厚みtcよ
りも狭くしたことで、より効率良くマグネットトルクが
得られるとともに、永久磁石を埋め込むことで発生する
遠心力の負担を低減することができる。
れたスリット以外の複数のスリットのうち少なくとも一
つのスリットの端部での厚みteを、中心の厚みtcよ
りも狭くしたことで、より効率良くマグネットトルクが
得られるとともに、永久磁石を埋め込むことで発生する
遠心力の負担を低減することができる。
【0025】請求項4記載の発明は、ステータのティー
スの幅を規制することで、磁気飽和の発生を抑え、鉄損
を低減させることができる。
スの幅を規制することで、磁気飽和の発生を抑え、鉄損
を低減させることができる。
【図1】本実施例の電動機の断面図
【図2】(a)(b)(c)はスキューを施した回転子
の側面図
の側面図
【図3】集中巻方式のステータを備える電動機の断面図
【図4】(a)(b)(c)は従来のリラクタンスモー
タを示す図
タを示す図
1 コアシート 2、7 磁束通路 3、5 スリット 4 ステータ 6 永久磁石
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 21/14 H02K 21/14 M (72)発明者 村上 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 定永 雄一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H002 AA01 AA09 AB06 AB07 AE07 AE08 5H619 AA01 BB06 BB15 BB24 PP01 PP02 PP06 PP08 PP11 PP14 5H621 AA03 BB10 GA01 GA04 GA15 GA16 5H622 AA03 CA02 CA05 CA07 CA10 CA13 CB04 CB05 PP07 PP10
Claims (4)
- 【請求項1】 中心側に凸となるように湾曲する略円弧
状のスリットを半径方向に複数列設したコアシートをロ
ータ軸方向に積層してなるロータコアにおいて、最も長
いスリットに永久磁石を配設するとともに、前記スリッ
トの外周端部の幅Lmが、他のスリット外周端部の幅L
aより狭いことを特徴とするロータコア。 - 【請求項2】 永久磁石の配設されたスリット以外の複
数のスリットのうち少なくとも一つのスリットの端部で
の厚みteが、中心の厚みtcよりも狭くなっているこ
とを特徴とする請求項1記載のロータコア。 - 【請求項3】 請求項1記載のロータコアと、このロー
タに対向するティース部を備えるステータとからなる電
動機。 - 【請求項4】 永久磁石の配設したスリットのすぐ外側
の第1の磁束通路と、前記永久磁石と隣り合い磁極の異
なる永久磁石を配設したスリットのすぐ外側の第2の磁
束通路とを備えたロータは、前記第1の磁束通路と前記
第2の磁束通路の間隔Afを、ティースの幅Atよりも
狭いことを特徴とした電動機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000330243A JP2002136074A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | ロータコア |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000330243A JP2002136074A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | ロータコア |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002136074A true JP2002136074A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18806802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000330243A Pending JP2002136074A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | ロータコア |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002136074A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2009207351A (ja) * | 2009-06-15 | 2009-09-10 | Daikin Ind Ltd | 回転子及び回転機 |
JP2013046434A (ja) * | 2011-08-22 | 2013-03-04 | Daikin Ind Ltd | 回転電気機械 |
JP2013115899A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石式電動機の回転子及びその製造方法並びに永久磁石式電動機 |
CN110112846A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-09 | 珠海格力电器股份有限公司 | 同步磁阻电机转子结构、电机及压缩机 |
CN113597725A (zh) * | 2019-03-22 | 2021-11-02 | 三菱电机株式会社 | 同步磁阻马达 |
CN118100575A (zh) * | 2024-04-22 | 2024-05-28 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 电机、压缩机和制冷设备 |
-
2000
- 2000-10-30 JP JP2000330243A patent/JP2002136074A/ja active Pending
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