JP2964421B2 - 超音波カラー血流描画装置 - Google Patents
超音波カラー血流描画装置Info
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- JP2964421B2 JP2964421B2 JP28428890A JP28428890A JP2964421B2 JP 2964421 B2 JP2964421 B2 JP 2964421B2 JP 28428890 A JP28428890 A JP 28428890A JP 28428890 A JP28428890 A JP 28428890A JP 2964421 B2 JP2964421 B2 JP 2964421B2
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- Japan
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- ultrasonic
- output
- blood flow
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波カラー血流描画装置における心臓の
拍動などによって伴って生じるカラー・アーチファクト
を軽減する手段に関する。
拍動などによって伴って生じるカラー・アーチファクト
を軽減する手段に関する。
超音波カラー血流描画装置は、ドプラ効果を用いて心
臓や腹部内の血流の速度と向きをカラー表示するもの
で、断層像と重畳表示することにより、生体内の血管の
分布を視覚的に認識できることから、今日、臨床現場で
盛んに用いられているものである。 第２図に、従来の超音波カラー血流描画装置の代表的
な構成例を示す。 すなわち、生体１に電子走査型探触子10をあて、マス
タクロック20とＢモード制御部21により制御される送受
波器30により超音波を送受する。 超音波反射信号は、整相部35で遅延制御された後、検
波器40、A/D変換器45で処理され、Ｂモード画像としてD
SC（Digital Scan Converter）50に入力され、通常のグ
レイスケール画像の表示に供される。 他方、整相部35の出力は、ドプラ制御部22より生成さ
れる参照信号22a、22bとのミキサ80、90による混合演算
により、同相成分と90゜成分とに分離される。 各信号は、アナログ低域通過フィルタ81、91で高調波
成分を除去した後、A/D変換器82、92により標本化さ
れ、このディジタル信号は、高域瀘波器の働きをするデ
ィジタルフィルター83、93（MTIフィルタと呼ばれる）
により、その変化分のみが抽出され、速度演算部100、
分散演算部101、パワー演算部102に入力される。 演算結果は、ドプラ効果が探触子に近づく方向か離れ
る方向かで異なる色が設定され、DSC50に入力される。 DSC50の内容は、カラーコンバータ60およびD/A変換器
65により、グレイスケール像（白黒）とドプラ像（カラ
ー）を重ねて、カラー表示装置70に表示される。 このような超音波カラー血流描画装置では、血流の検
出原理としてドプラ効果を用いているため、カラー表示
される信号には、目的とする血流以外に、心臓の拍動、
呼吸に伴う組織の運動および探触子の微妙な位置変化を
反映し、血流情報以外のアーチファクトを生むことが知
られている。 通常、これらのアーチファクト信号は、その周波数帯
域が血流のそれにより十分に低いことから、上記の高域
瀘波器にて除去されている。 ところで、肝臓や腎臓などの腹部分野では、3cm/s程
度の極低速の血流情報が臨床的に有用であることが知ら
れており、その場合には、両者の周波数特性は、循環器
の分野ほど明確に分離しておらず、従来の単純な高域瀘
波器のみではアーチファクト信号を十分に除去できない
という問題があった。 なお、本発明に関連する従来例として、特公平２−16
138、特公平２−18094などを挙げることができる。
臓や腹部内の血流の速度と向きをカラー表示するもの
で、断層像と重畳表示することにより、生体内の血管の
分布を視覚的に認識できることから、今日、臨床現場で
盛んに用いられているものである。 第２図に、従来の超音波カラー血流描画装置の代表的
な構成例を示す。 すなわち、生体１に電子走査型探触子10をあて、マス
タクロック20とＢモード制御部21により制御される送受
波器30により超音波を送受する。 超音波反射信号は、整相部35で遅延制御された後、検
波器40、A/D変換器45で処理され、Ｂモード画像としてD
SC（Digital Scan Converter）50に入力され、通常のグ
レイスケール画像の表示に供される。 他方、整相部35の出力は、ドプラ制御部22より生成さ
れる参照信号22a、22bとのミキサ80、90による混合演算
により、同相成分と90゜成分とに分離される。 各信号は、アナログ低域通過フィルタ81、91で高調波
成分を除去した後、A/D変換器82、92により標本化さ
れ、このディジタル信号は、高域瀘波器の働きをするデ
ィジタルフィルター83、93（MTIフィルタと呼ばれる）
により、その変化分のみが抽出され、速度演算部100、
分散演算部101、パワー演算部102に入力される。 演算結果は、ドプラ効果が探触子に近づく方向か離れ
る方向かで異なる色が設定され、DSC50に入力される。 DSC50の内容は、カラーコンバータ60およびD/A変換器
65により、グレイスケール像（白黒）とドプラ像（カラ
ー）を重ねて、カラー表示装置70に表示される。 このような超音波カラー血流描画装置では、血流の検
出原理としてドプラ効果を用いているため、カラー表示
される信号には、目的とする血流以外に、心臓の拍動、
呼吸に伴う組織の運動および探触子の微妙な位置変化を
反映し、血流情報以外のアーチファクトを生むことが知
られている。 通常、これらのアーチファクト信号は、その周波数帯
域が血流のそれにより十分に低いことから、上記の高域
瀘波器にて除去されている。 ところで、肝臓や腎臓などの腹部分野では、3cm/s程
度の極低速の血流情報が臨床的に有用であることが知ら
れており、その場合には、両者の周波数特性は、循環器
の分野ほど明確に分離しておらず、従来の単純な高域瀘
波器のみではアーチファクト信号を十分に除去できない
という問題があった。 なお、本発明に関連する従来例として、特公平２−16
138、特公平２−18094などを挙げることができる。
本発明は、以上の点を鑑みてなされたもので、超音波
カラー血流描画装置における血流以外のアーチファクト
信号の描出を抑圧せんとするものである。
カラー血流描画装置における血流以外のアーチファクト
信号の描出を抑圧せんとするものである。
本発明者らは、超音波カラー血流描画装置で表示され
る各種カラー信号を解析した結果、従来から用いられて
いる高域瀘波器を通さない場合には、主としてアーチフ
ァクト信号が描画され、血流信号は殆どの場合表示され
ないことを見出した。 すなわち、高域瀘波器を通さない場合の信号からの速
度演算により、アーチファクト信号のみを抽出できるの
で、高域瀘波器を通した信号の速度演算結果（アーチフ
ァクト信号は、その振幅は血流に比べはるかに大きく、
低周波数に局在していても高域瀘波器によって十分に減
弱されず、高周波数域に分布する血流情報と混合して表
示される）より、アーチファクトを除去することができ
るのである。 本発明では、信号処理手段として、高域瀘波手段を有
する速度演算部（主演算部）と高域瀘波手段を有しない
速度演算部（副演算部）とを並列にもち、後者による速
度信号はアーチファクトによるものが主で、前者による
速度信号は血流とアーチファクトが混合しているものと
みなし、前者の速度信号の表示に際し、後者の速度信号
の有無により表示の可否を制御し、画像へのアーチファ
クト成分の表示を抑圧している。 より詳しく述べると、速度計算は、本質的には、連続
する送受信間での超音波受信信号の差分信号の同相成分
Ｉと90゜成分Ｑとからそのの逆正接を求めることにあ
る。 各差分信号は、上記アーチファクト信号Ia、Qaと血流
信号Ib、Qbからなる。すなわち、 I0＝Ia＋Ib （１） Q0＝Qa＋Qb （２） で、高域瀘波器を用いない速度演算による速度V0は、 V0＝tan-1（（Qa＋Qb）／（Ia＋Ib）） で与えられる。 ここで、Ia≫Ib、Qa≫Qbであるから、V0は殆どアーチ
ファクト信号で定まる。 他方、高域瀘波器を通過した信号は、 Ｉ＝αIa＋Ib （３） Ｑ＝αQa＋Qb （４） となり（αは、高域瀘波器による、低周波域減弱の割合
を表す）、減速Ｖ Ｖ＝tan-1（（αQa＋Qb）／（αIa＋Ib）） は、血流信号とアーチファクト信号の両方を反映する。 したがって、高域瀘波手段を有しない速度演算部によ
り速度信号V0すなわちアーチファクト成分を検出し、高
域瀘波手段を有する速度演算部による速度信号Ｖの表示
にあたって、速度信号V0が検出された場合には、速度信
号Ｖのカラー表示を禁止すればよい。
る各種カラー信号を解析した結果、従来から用いられて
いる高域瀘波器を通さない場合には、主としてアーチフ
ァクト信号が描画され、血流信号は殆どの場合表示され
ないことを見出した。 すなわち、高域瀘波器を通さない場合の信号からの速
度演算により、アーチファクト信号のみを抽出できるの
で、高域瀘波器を通した信号の速度演算結果（アーチフ
ァクト信号は、その振幅は血流に比べはるかに大きく、
低周波数に局在していても高域瀘波器によって十分に減
弱されず、高周波数域に分布する血流情報と混合して表
示される）より、アーチファクトを除去することができ
るのである。 本発明では、信号処理手段として、高域瀘波手段を有
する速度演算部（主演算部）と高域瀘波手段を有しない
速度演算部（副演算部）とを並列にもち、後者による速
度信号はアーチファクトによるものが主で、前者による
速度信号は血流とアーチファクトが混合しているものと
みなし、前者の速度信号の表示に際し、後者の速度信号
の有無により表示の可否を制御し、画像へのアーチファ
クト成分の表示を抑圧している。 より詳しく述べると、速度計算は、本質的には、連続
する送受信間での超音波受信信号の差分信号の同相成分
Ｉと90゜成分Ｑとからそのの逆正接を求めることにあ
る。 各差分信号は、上記アーチファクト信号Ia、Qaと血流
信号Ib、Qbからなる。すなわち、 I0＝Ia＋Ib （１） Q0＝Qa＋Qb （２） で、高域瀘波器を用いない速度演算による速度V0は、 V0＝tan-1（（Qa＋Qb）／（Ia＋Ib）） で与えられる。 ここで、Ia≫Ib、Qa≫Qbであるから、V0は殆どアーチ
ファクト信号で定まる。 他方、高域瀘波器を通過した信号は、 Ｉ＝αIa＋Ib （３） Ｑ＝αQa＋Qb （４） となり（αは、高域瀘波器による、低周波域減弱の割合
を表す）、減速Ｖ Ｖ＝tan-1（（αQa＋Qb）／（αIa＋Ib）） は、血流信号とアーチファクト信号の両方を反映する。 したがって、高域瀘波手段を有しない速度演算部によ
り速度信号V0すなわちアーチファクト成分を検出し、高
域瀘波手段を有する速度演算部による速度信号Ｖの表示
にあたって、速度信号V0が検出された場合には、速度信
号Ｖのカラー表示を禁止すればよい。
本発明者らは、実験の結果、腹部領域では、この方法
の有効性を確認している。
の有効性を確認している。
第１図は、本発明の一実施例の装置構成を示すブロッ
ク図である。 整相器35などで電子収束処理された超音波信号は、従
来例の第２図と同様に、ドプラ制御部22より生成される
参照信号22a、22bとのミキサ80、90による混合演算によ
り、同相成分と90゜成分とに分離される。 各信号は、アナログ低域通過フィルタ81、91で高調波
成分を除去した後、A/D変換器82、92により標本化さ
れ、このディジタル信号は、高域瀘波器の働きをするデ
ィジタルフィルター83、93（MTIフィルタと呼ばれる）
により、その変化分のみが抽出され、主速度演算部10
0、主分散演算部101、主パワー演算部102に入力され
る。 本実施例では、A/D変換された信号は、上記の主演算
部100、101、102と並列に設けられた副速度演算部110、
副パワー演算部111にも供給される。 副速度演算部の出力結果は、あらかじめ設定した速度
閾値と比較器120で比較され、比較情報（大、小、等し
い）として、表示制御部130に供給される。 表示制御部130は、比較情報が大または等しいとき
に、主速度演算部の出力を禁止し、比較情報が少のとき
には主速度演算部の出力を通過させる論理回路である。 表示制御部130の出力は、速度演算結果がドプラ効果
が探触子に近づく方向か離れる方向かで異なる色が設定
され、DSC50に入力される。 DSC50の内容はは、カラーコンバータ55およびD/A変換
器60により、グレイスケール像（白黒）とドプラ像（カ
ラー）を重ねて、カラー表示装置70に表示される。 かかる構成においては、副速度演算部の出力は、前述
したように、主としてアーチファクトにもとずくものが
得られるから、この出力をアーチファクト信号として用
いることができ、副速度演算結果が大きいばあいには、
主速度演算部で求められる速度情報も、アーチファクト
によるものとして、その表示を禁止するなら、カラー表
示装置70へのアーチファクト表示を抑圧できるのであ
る。 本実施例において、上記の副速度演算部としては、主
演算部として従来用いられている複素自己相関器と同様
のものを用いればよい。 また、表示の制御部として、本実施例では、演算部と
DSCの間に表示制御部を設けたが、これ以外に、演算結
果はそのままDSCに供給し、DSCの制御信号（書き込み信
号など）に、上記の比較器出力を用いてもよいし、カラ
ーコンバーター55のカラー・ルックアップ・テーブルを
制御してもよい。さらに、上記閾値については、あらか
じめ、プリセットしてもよいが、パネルなど外部から操
作者が対象部位に応じて変更するとより好都合である。 さらに、本発明者等は、本実施例において、アーチフ
ァクトを除去して、血流のみを表示するのにたいていの
場合好適であるが、血管の管腔部のように、血流信号が
主勢で、組織からの反射信号が少ない領域では、副速度
演算部の出力がアーチファクトではなく、血流を反映し
ていることがあることを見出した。 この場合、上記の副速度演算結果による抑圧は、血流
信号そのものを抑圧して具合いが悪い。 副パワー演算部111の出力とパワー閾値の比較器121は
このために設けてある。 すなわち、血管の管腔部のように、血流信号が主勢
で、組織からの反射信号が少ない領域では、パワーその
ものが小さいから、所定のパワー閾値より、小さな副パ
ワー演算部出力が得られた場合には、上記の禁止制御を
解除し、主速度演算100の出力をDSCにそのまま供給し
て、カラー表示に供することにより、管腔部血流を正し
く表示するのである。 なお、図には表示していないが、このような閾値とし
ては、パワー以外に、分散などの高次のモーメントも有
効であり、その場合、副高次モーメント演算部を付加す
る必要がある。
ク図である。 整相器35などで電子収束処理された超音波信号は、従
来例の第２図と同様に、ドプラ制御部22より生成される
参照信号22a、22bとのミキサ80、90による混合演算によ
り、同相成分と90゜成分とに分離される。 各信号は、アナログ低域通過フィルタ81、91で高調波
成分を除去した後、A/D変換器82、92により標本化さ
れ、このディジタル信号は、高域瀘波器の働きをするデ
ィジタルフィルター83、93（MTIフィルタと呼ばれる）
により、その変化分のみが抽出され、主速度演算部10
0、主分散演算部101、主パワー演算部102に入力され
る。 本実施例では、A/D変換された信号は、上記の主演算
部100、101、102と並列に設けられた副速度演算部110、
副パワー演算部111にも供給される。 副速度演算部の出力結果は、あらかじめ設定した速度
閾値と比較器120で比較され、比較情報（大、小、等し
い）として、表示制御部130に供給される。 表示制御部130は、比較情報が大または等しいとき
に、主速度演算部の出力を禁止し、比較情報が少のとき
には主速度演算部の出力を通過させる論理回路である。 表示制御部130の出力は、速度演算結果がドプラ効果
が探触子に近づく方向か離れる方向かで異なる色が設定
され、DSC50に入力される。 DSC50の内容はは、カラーコンバータ55およびD/A変換
器60により、グレイスケール像（白黒）とドプラ像（カ
ラー）を重ねて、カラー表示装置70に表示される。 かかる構成においては、副速度演算部の出力は、前述
したように、主としてアーチファクトにもとずくものが
得られるから、この出力をアーチファクト信号として用
いることができ、副速度演算結果が大きいばあいには、
主速度演算部で求められる速度情報も、アーチファクト
によるものとして、その表示を禁止するなら、カラー表
示装置70へのアーチファクト表示を抑圧できるのであ
る。 本実施例において、上記の副速度演算部としては、主
演算部として従来用いられている複素自己相関器と同様
のものを用いればよい。 また、表示の制御部として、本実施例では、演算部と
DSCの間に表示制御部を設けたが、これ以外に、演算結
果はそのままDSCに供給し、DSCの制御信号（書き込み信
号など）に、上記の比較器出力を用いてもよいし、カラ
ーコンバーター55のカラー・ルックアップ・テーブルを
制御してもよい。さらに、上記閾値については、あらか
じめ、プリセットしてもよいが、パネルなど外部から操
作者が対象部位に応じて変更するとより好都合である。 さらに、本発明者等は、本実施例において、アーチフ
ァクトを除去して、血流のみを表示するのにたいていの
場合好適であるが、血管の管腔部のように、血流信号が
主勢で、組織からの反射信号が少ない領域では、副速度
演算部の出力がアーチファクトではなく、血流を反映し
ていることがあることを見出した。 この場合、上記の副速度演算結果による抑圧は、血流
信号そのものを抑圧して具合いが悪い。 副パワー演算部111の出力とパワー閾値の比較器121は
このために設けてある。 すなわち、血管の管腔部のように、血流信号が主勢
で、組織からの反射信号が少ない領域では、パワーその
ものが小さいから、所定のパワー閾値より、小さな副パ
ワー演算部出力が得られた場合には、上記の禁止制御を
解除し、主速度演算100の出力をDSCにそのまま供給し
て、カラー表示に供することにより、管腔部血流を正し
く表示するのである。 なお、図には表示していないが、このような閾値とし
ては、パワー以外に、分散などの高次のモーメントも有
効であり、その場合、副高次モーメント演算部を付加す
る必要がある。
以上述べたごとく、本発明によれば、超音波カラー血
流描画装置において、血流以外の体の動きに伴うカラー
アーチファクト信号を、アーチファクトが優勢な信号に
おける速度演算により検出し、これによりアーチファク
トを大幅に低減することを可能とし、診断に不可欠な血
管の血流を正しく描画することを容易にするものであ
る。
流描画装置において、血流以外の体の動きに伴うカラー
アーチファクト信号を、アーチファクトが優勢な信号に
おける速度演算により検出し、これによりアーチファク
トを大幅に低減することを可能とし、診断に不可欠な血
管の血流を正しく描画することを容易にするものであ
る。
第１図は本発明の一実施例の超音波カラー血流描画装置
のブロック図、第２図は従来の超音波カラー血流描画装
置のブロック図である。 符号の説明 10……電子走査型探触子、20……水晶発信器（マスタク
ロック）、21……Ｂモード制御部、22……ドプラ制御
部、22a、22b……参照番号、30……送受波部、35……整
相部、40……検波器、45……A/D変換器、50……DSC、55
……カラーコンバーター、60……D/A変換器、70……カ
ラーモニタ、80、90……ミキサー、81、91……低域通過
フィルタ、82、92……A/D変換器、83、93……ディジタ
ル高域フィルタ、100……（主）速度演算部、101……
（主）分散演算部、102……（主）パワー演算部、110…
…副速度演算部、111……副パワー演算部、120……・速
度比較器、121……パワー比較器、130……表示制御部
のブロック図、第２図は従来の超音波カラー血流描画装
置のブロック図である。 符号の説明 10……電子走査型探触子、20……水晶発信器（マスタク
ロック）、21……Ｂモード制御部、22……ドプラ制御
部、22a、22b……参照番号、30……送受波部、35……整
相部、40……検波器、45……A/D変換器、50……DSC、55
……カラーコンバーター、60……D/A変換器、70……カ
ラーモニタ、80、90……ミキサー、81、91……低域通過
フィルタ、82、92……A/D変換器、83、93……ディジタ
ル高域フィルタ、100……（主）速度演算部、101……
（主）分散演算部、102……（主）パワー演算部、110…
…副速度演算部、111……副パワー演算部、120……・速
度比較器、121……パワー比較器、130……表示制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠村 隆一 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 片倉 景義 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 石川 静夫 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平２−119849（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−310648（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−268748（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15
Claims (2)
- 【請求項１】超音波パルスビームを送波して得る超音波
受波信号に基づき速度演算を行ってカラー表示で反射体
の速度を超音波断層像に重畳して表示する超音波カラー
血流表示装置において、高域濾波手段を有し、前記超音
波受信信号に基づき速度演算を行い、その出力により前
記カラー表示を行うための第１の速度演算部と、高域濾
波手段を有さず、前記超音波受信信号に基づき速度演算
を行う第２の速度演算部と、前記第２の速度演算部の出
力の示す速度が予め設定された速度閾値を越えたとき前
記第１の速度演算部の出力の前記カラー表示を禁止する
表示制御手段とを備えたことを特徴とする超音波カラー
血流表示装置。 - 【請求項２】超音波パルスビームを送波して得る超音波
受波信号に基づき速度演算を行ってカラー表示で反射体
の速度を超音波断層像に重畳して表示する超音波カラー
血流表示装置において、高域濾波手段を有し、前記超音
波受信信号に基づき速度演算を行い、その出力により前
記カラー表示を行うため第１の速度演算部と、高域濾波
手段を有さず、前記超音波受信信号に基づき速度演算を
行う第２の速度演算部と、前記超音波受信信号のパワー
を算出するパワー演算部と、前記第２の速度演算部の出
力の示す速度が予め設定された速度閾値を越えたとき前
記第１の速度演算部の出力の前記カラー表示を禁止し、
かつ前記パワー演算部の出力の示すパワーが予め設定さ
れたパワー閾値を下回ったときは前記第２の速度演算部
の出力の大小に関わらず前記第１の速度演算部の出力の
前記カラー表示を禁止しない表示制御手段を備えたこと
を特徴とする超音波カラー血流表示装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28428890A JP2964421B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 超音波カラー血流描画装置 |
| DE4134724A DE4134724C2 (de) | 1990-10-24 | 1991-10-21 | Einrichtung zur farbigen Strömungsaufzeichnung mit Ultraschall |
| US07/781,840 US5246006A (en) | 1990-10-24 | 1991-10-24 | Apparatus for ultrasonic color flow mapping |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28428890A JP2964421B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 超音波カラー血流描画装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04158850A JPH04158850A (ja) | 1992-06-01 |
| JP2964421B2 true JP2964421B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17676593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28428890A Expired - Lifetime JP2964421B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 超音波カラー血流描画装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964421B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2807131B2 (ja) * | 1992-08-05 | 1998-10-08 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波診断装置 |
| EP3669371A1 (en) * | 2017-08-17 | 2020-06-24 | Koninklijke Philips N.V. | Ultrasound system with deep learning network for image artifact identification and removal |
| JP7052313B2 (ja) * | 2017-11-20 | 2022-04-12 | コニカミノルタ株式会社 | 超音波信号処理装置、超音波診断装置、および、超音波信号処理方法 |
-
1990
- 1990-10-24 JP JP28428890A patent/JP2964421B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04158850A (ja) | 1992-06-01 |
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