JP3054809U - Switching power supply - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スイッチング周波数の高調波が受信装置の受
信周波数に一致して受信妨害を与える場合に、強力な遮
蔽手段を用いずに受信妨害を回避する。
【解決手段】 スイッチング周波数を決定する回路素子
の値を手動または自動で可変してスイッチング周波数を
シフトし、スイッチング周波数の高調波周波数を受信装
置の受信周波数から離脱させる。
(57) [Problem] To prevent reception interference without using a strong shielding means when a harmonic of a switching frequency coincides with a reception frequency of a reception device and causes reception interference. SOLUTION: The switching frequency is shifted by manually or automatically varying the value of a circuit element for determining the switching frequency, and the harmonic frequency of the switching frequency is deviated from the reception frequency of the receiving device.
Description
【0001】[0001]
本考案は、従来から多くの電子機器に組み込まれ、また単独でも使用されるス イッチング電源装置の中で、特に、無線機器に使用されるスイッチング電源装置 に関するものである。 The present invention relates to a switching power supply device used in a wireless device, among switching power supply devices that are conventionally incorporated in many electronic devices and used alone.
【0002】[0002]
近年、スイッチング電源装置は、小型軽量且つ高効率という特徴を生かして多 くの電子機器の直流電源として機器内部に組み込まれている。また同じ理由によ り、家庭用交流電源を直流電圧に変換する電源装置として、また、大型トラック 等の24Vバッテリーの電圧を普通乗用車用の12V電圧に変換する装置として も広く利用されつつある。 2. Description of the Related Art In recent years, switching power supply devices have been incorporated in devices as DC power supplies for many electronic devices, taking advantage of their features of small size, light weight, and high efficiency. For the same reason, it has been widely used as a power supply device for converting a household AC power supply into a DC voltage, and also as a device for converting the voltage of a 24V battery of a large truck or the like into a 12V voltage for a normal passenger car.
【0003】 以下、図面を参照しながら、上述した従来のスイッチング電源装置の一例につ いて説明する。Hereinafter, an example of the above-described conventional switching power supply device will be described with reference to the drawings.
【0004】 図2は、従来のスイッチング電源のブロック図を示すものである。図2におい て2はトランスで一次巻線の一方は入力端子1のプラス端子に接続され、もう一 方の端子はトランジスタ5のコレクタに接続されている。また、トランジスタ5 のエミッタは入力端子1のマイナス端子に接続されている。トランス2の二次巻 線は整流平滑回路3を経て、出力端子4へ接続されている。FIG. 2 shows a block diagram of a conventional switching power supply. In FIG. 2, reference numeral 2 denotes a transformer, one of the primary windings is connected to the positive terminal of the input terminal 1, and the other terminal is connected to the collector of the transistor 5. The emitter of the transistor 5 is connected to the negative terminal of the input terminal 1. The secondary winding of the transformer 2 is connected to an output terminal 4 via a rectifying / smoothing circuit 3.
【0005】 一方、帰還増幅器7の二つの入力端子は、それぞれ直流出力端子4のプラス側 及び基準電圧8に接続され、帰還増幅器7の出力はパルス制御回路6の入力へ接 続されている。 ここで、直流出力端子4のプラス端子の電圧は、基準電圧8の電圧と常に比較 され、直流出力端子4の電圧が基準電圧8より低いとパルス制御回路6の出力パ ルス幅が大きくなり、逆に直流出力端子4の電圧が基準電圧8より高いと出力パ ルス幅が小さくなるように制御されるものとする。On the other hand, two input terminals of the feedback amplifier 7 are connected to the plus side of the DC output terminal 4 and the reference voltage 8, respectively, and the output of the feedback amplifier 7 is connected to the input of the pulse control circuit 6. Here, the voltage of the positive terminal of the DC output terminal 4 is constantly compared with the voltage of the reference voltage 8. If the voltage of the DC output terminal 4 is lower than the reference voltage 8, the output pulse width of the pulse control circuit 6 increases, Conversely, when the voltage of the DC output terminal 4 is higher than the reference voltage 8, the output pulse width is controlled to be reduced.
【0006】 パルス制御回路6の出力は、トランジスタ5のベースに接続されており、直流 出力電圧が低下すると、パルス幅を大きくしてトランジスタ5のON期間を長く し、逆に直流出力電圧が上昇するとパルス幅を小さくしてトランジスタ5のON 期間を短くする。The output of the pulse control circuit 6 is connected to the base of the transistor 5. When the DC output voltage decreases, the pulse width is increased to extend the ON period of the transistor 5, and conversely, the DC output voltage increases Then, the pulse width is reduced and the ON period of the transistor 5 is shortened.
【0007】 また、10は発振器であり、パルス制御回路6に接続され、スイッチング周波 数を決定する。尚、コンデンサ12及び抵抗11は発振器10の発振周波数を決 定するための素子で、発振器10に接続されている。 9はスイッチング回路で、トランジスタ5、トランス2、整流平滑回路3、帰 還増幅器7及び基準電圧8を包含したものとする。[0007] An oscillator 10 is connected to the pulse control circuit 6 and determines a switching frequency. The capacitor 12 and the resistor 11 are elements for determining the oscillation frequency of the oscillator 10, and are connected to the oscillator 10. Reference numeral 9 denotes a switching circuit, which includes a transistor 5, a transformer 2, a rectifying / smoothing circuit 3, a feedback amplifier 7, and a reference voltage 8.
【0008】 以上のように構成されたスイッチング電源について、以下その動作について説 明する。 まず、トランジスタ5は、パルス制御回路6の出力により、高速でON−OF Fを繰り返し、トランス2の二次巻線にはパルス幅に対応したエネルギーが伝達 される。整流平滑回路3は、トランス2の二次巻線に生じた電圧を整流及び平滑 し、直流出力端子4に直流電圧を供給する。 帰還増幅器7は、直流出力端子4の電圧と、基準電圧8を常に比較し、出力端 子4の電圧が基準電圧より低くなるとパルス制御回路6の出力パルス幅を大きく する。従って、トランジスタ5のON期間が長くなり、トランス2の二次巻線に は通常より大きな電力が供給され、出力端子の電圧が上昇する。また逆に、直流 出力端子4の電圧が基準電圧8より高くなるとパルス制御回路6の出力パルス幅 が小さくなる。従って、トランジスタ5のON期間が短くなり、トランス2の二 次巻線には通常より小さな電力が供給され、直流出力端子の電圧は減少する。こ のようにして、負荷変動に対して出力電圧が一定に保たれ、直流安定化電源とし て機能する。The operation of the switching power supply configured as described above will be described below. First, the transistor 5 repeats ON-OFF at high speed by the output of the pulse control circuit 6, and energy corresponding to the pulse width is transmitted to the secondary winding of the transformer 2. The rectifying / smoothing circuit 3 rectifies and smoothes the voltage generated in the secondary winding of the transformer 2, and supplies a DC voltage to a DC output terminal 4. The feedback amplifier 7 always compares the voltage at the DC output terminal 4 with the reference voltage 8, and increases the output pulse width of the pulse control circuit 6 when the voltage at the output terminal 4 becomes lower than the reference voltage. Therefore, the ON period of the transistor 5 is prolonged, a larger power than usual is supplied to the secondary winding of the transformer 2, and the voltage of the output terminal rises. Conversely, when the voltage of the DC output terminal 4 becomes higher than the reference voltage 8, the output pulse width of the pulse control circuit 6 becomes smaller. Accordingly, the ON period of the transistor 5 is shortened, a smaller power than usual is supplied to the secondary winding of the transformer 2, and the voltage of the DC output terminal is reduced. In this way, the output voltage is kept constant with respect to load fluctuations, and functions as a stabilized DC power supply.
【0009】 また、パルス制御回路6から出力されるパルスの周波数は、発振器10で発生 する基準周波数foによって決定され、さらに発振器10の発振周波数はコンデ ンサ12と抵抗11の値によって決定されるものとする。また、発振周波数は、 コンデンサ12の容量が小さいほど、また抵抗11の抵抗値が小さいほど、高く なるものとする。The frequency of the pulse output from the pulse control circuit 6 is determined by the reference frequency fo generated by the oscillator 10, and the oscillation frequency of the oscillator 10 is determined by the values of the capacitor 12 and the resistor 11. And Also, the oscillation frequency increases as the capacitance of the capacitor 12 decreases and the resistance value of the resistor 11 decreases.
【0010】[0010]
しかしながら上記のような構成では、発振器10の発振周波数を可変する手段 がないため発振器10は常に周波数foにて発振する。従って、トランジスタ5 は同一周波数foにてON−OFFを繰り返し、大電流が高速でON−OFFさ れるため、極めて大きな電磁ノイズが生じる。このため、特定の周波数の電波を 受信するための受信装置、例えばラジオとか無線機等の電源装置としてスイッチ ング電源を使用した場合、あるいは、上記受信装置の近くでスイッチング電源を 使用した場合、基準周波数foそのもの、あるいは基準周波数の高調波成分の周 波数が受信周波数に一致すると、妨害電波となって受信感度を著しく悪化させる ことになる。 However, in the above configuration, since there is no means for varying the oscillation frequency of the oscillator 10, the oscillator 10 always oscillates at the frequency fo. Therefore, the transistor 5 repeatedly turns on and off at the same frequency fo, and a large current is turned on and off at high speed, so that extremely large electromagnetic noise is generated. For this reason, when a switching power supply is used as a receiving device for receiving a radio wave of a specific frequency, for example, a radio or a radio, or a switching power supply is used near the above receiving device, If the frequency fo itself or the frequency of the harmonic component of the reference frequency matches the reception frequency, it becomes a jamming wave and the reception sensitivity is significantly deteriorated.
【0011】 このように、スイッチング電源装置では大きな電力を高速でスイッチングする ためスイッチングノイズの発生は不可抗力となっており、発生したノイズをいか に外部へ漏れないようにするか、あるいは回路的な手法によりいかにスイッチン グノイズの発生しにくい回路にするかがノイズ対策の基本的な手法となっている 。As described above, in the switching power supply device, switching of large power at high speed makes generation of switching noise unavoidable. Therefore, it is necessary to prevent the generated noise from leaking to the outside or to use a circuit method. Therefore, how to make the circuit less likely to generate switching noise is the basic method of noise suppression.
【0012】 しかしながら、微弱な電波を受信する高性能の受信装置にスイッチング電源を 使用する場合、受信装置の受信機能に影響を及ぼさない程に、スイッチングノイ ズの輻射を低減させる必要がある。そのためには、輻射ノイズを外部へ漏れない ようにするための強力な遮蔽手段や、ノイズ除去部品を随所に実装したノイズ低 減手段、あるいはノイズの発生しにくい高価な回路の採用等が必要となり、それ らのノイズ除去手段のためにスイッチング電源装置のコストが著しく上昇すると いう問題を有していた。However, when a switching power supply is used for a high-performance receiving device that receives a weak radio wave, it is necessary to reduce the radiation of switching noise so as not to affect the receiving function of the receiving device. To this end, it is necessary to use powerful shielding means to prevent radiation noise from leaking to the outside, noise reduction means with noise elimination components mounted everywhere, or use of expensive circuits that do not easily generate noise. However, there has been a problem that the cost of the switching power supply increases significantly due to the noise removing means.
【0013】 本考案は上記問題点に鑑み、基準周波数の高調波が受信装置の受信周波数に一 致した場合、基準周波数を手動または自動でシフトさせることにより、強力な遮 蔽手段なしで、受信装置の受信周波数へのスイッチングノイズ妨害を回避させる ことの出来るスイッチング電源装置を提供するものである。In view of the above problem, the present invention shifts the reference frequency manually or automatically when a harmonic of the reference frequency matches the reception frequency of the receiving device, thereby reducing reception without strong shielding means. An object of the present invention is to provide a switching power supply device capable of avoiding switching noise disturbance to a receiving frequency of the device.
【0014】[0014]
上記問題点を解決するために本考案のスイッチング電源装置は、入力電流を高 速で断続させて希望の出力電圧を得るスイッチング回路と、上記スイッチング回 路を駆動及び制御するためのスイッチング信号を発生するパルス制御回路と、上 記パルス制御回路のスイッチング周波数を決定する発振回路と、上記発振回路の 発振周波数を手動又は自動でシフトする手段という構成を備えたものである。 In order to solve the above problems, the switching power supply of the present invention generates a switching circuit for obtaining a desired output voltage by interrupting an input current at a high speed, and a switching signal for driving and controlling the switching circuit. A pulse control circuit for determining the switching frequency of the pulse control circuit, and means for manually or automatically shifting the oscillation frequency of the oscillation circuit.
【0015】 本考案は上記した構成によって、強力な妨害電波となるスイッチングノイズの 周波数を手動によりまたは自動的にシフトさせることが出来るので、特に微弱な 電波を受信する受信装置の電源装置として、強力な遮蔽手段その他のノイズ除去 手段なしで、受信装置の受信周波数へのスイッチングノイズ妨害を回避させるこ とが出来ることとなる。According to the present invention, the frequency of the switching noise, which is a strong interference wave, can be shifted manually or automatically by the above configuration. It is possible to avoid switching noise disturbance to the reception frequency of the receiving device without any suitable shielding means or other noise removing means.
【0016】[0016]
図1は本考案の実施例におけるスイッチング電源装置のブロック図を示すもの である。 以下本考案の実施例について図面を参照しながら説明する。図1において、図2 と同一番号を付したものは動作においてまったく同一のため説明を省略する。 図1において、抵抗11はスイッチ13のc端子に接続され、上記スイッチ1 3のa端子は可変抵抗器14に接続されている。可変抵抗器14は、抵抗値が低 い場合は発振器10の発振周波数が高くなり、逆に抵抗値が高い場合は、発振器 10の発振周波数が低くなる。また、上記スイッチ13のb端子は電子式可変抵 抗器15に接続されている。電子式可変抵抗器15は、制御端子16によって制 御され、制御端子16からのアナログデータまたはデジタルデータにより、任意 の抵抗値を設定することが出来るものとする。上記電子式可変抵抗器15の抵抗 値は可変抵抗器14の抵抗値と同じであり、可変抵抗器14が手動により抵抗値 を変化させるのに対し、電子式可変抵抗器15は、外部からのアナログデータま たはデジタルデータにより自動的に抵抗値を変化させるものとする。また、スイ ッチ13のc端子は、a端子もしくはb端子に選択的に接続できるものとする。 FIG. 1 is a block diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the components having the same reference numerals as those in FIG. In FIG. 1, the resistor 11 is connected to a terminal c of a switch 13, and the terminal a of the switch 13 is connected to a variable resistor 14. When the resistance value of the variable resistor 14 is low, the oscillation frequency of the oscillator 10 increases, and when the resistance value is high, the oscillation frequency of the oscillator 10 decreases. The terminal b of the switch 13 is connected to an electronic variable resistor 15. The electronic variable resistor 15 is controlled by a control terminal 16, and an arbitrary resistance value can be set by analog data or digital data from the control terminal 16. The resistance value of the electronic variable resistor 15 is the same as the resistance value of the variable resistor 14, and the variable resistor 14 changes the resistance value manually, whereas the electronic variable resistor 15 is The resistance value is automatically changed according to analog data or digital data. The terminal c of the switch 13 can be selectively connected to the terminal a or the terminal b.
【0017】 以上のように構成されたスイッチング電源について、以下図1を用いてその動 作を説明する。The operation of the switching power supply configured as described above will be described below with reference to FIG.
【0018】 図1において、まず、スイッチ13のc接点はa接点に接続されており、可変 抵抗器14は中間的な抵抗値に設定され、そのとき、発振器10は発振周波数f oの周波数にて発振しているものとする。 この場合、スイッチングノイズとなる高調波の周波数は、基本波を含めて主に n×fo(n=1,2,3・・・) となる。In FIG. 1, first, the c-contact of the switch 13 is connected to the a-contact, and the variable resistor 14 is set to an intermediate resistance value. At that time, the oscillator 10 changes to the frequency of the oscillation frequency fo. And oscillate. In this case, the frequency of the harmonic that becomes the switching noise is mainly n × fo (n = 1, 2, 3,...) Including the fundamental wave.
【0019】 もし、fo=100kHzであれば、100kHz、200kHz、300k Hz、400kHz・・・と基本波及び基本波の整数倍の高調波が妨害波となっ て輻射される。 この場合、特定の周波数の電波を受信するための受信装置、例えばラジオや無 線機等の電源装置としてスイッチング電源装置を使用した場合、あるいは、上記 受信装置の近くでスイッチング電源装置を使用した場合、受信装置がn×foに 相当する周波数の電波、例えば20MHzの電波を受信しようとすると、受信周 波数がちょうどスイッチング周波数の高調波20MHz(n=200)と一致す るため、妨害を受け、受信感度が著しく悪化する。If fo = 100 kHz, fundamental waves and harmonics that are integral multiples of the fundamental waves, such as 100 kHz, 200 kHz, 300 kHz, 400 kHz,... Are radiated as interference waves. In this case, when a switching power supply is used as a receiving device for receiving a radio wave of a specific frequency, for example, a power supply device for a radio or a radio, or when a switching power supply is used near the above receiving device. However, when the receiving device attempts to receive a radio wave having a frequency corresponding to n × fo, for example, a 20 MHz radio wave, the reception frequency is exactly the same as the switching frequency harmonic 20 MHz (n = 200), so that the reception device receives interference. The receiving sensitivity is significantly deteriorated.
【0020】 この場合、可変抵抗器14を可変し、例えば可変抵抗器14の抵抗値を小さ〈 すると、発振器10の発振周波数は上昇する。例えばわずか1%だけ発振周波数 を上げれば、基準周波数は101kHzとなり、その200倍の高調波は、10 1kHz×200=20.2MHzとなり、受信周波数20MHzに対して20 0kHzも高い周波数となる。In this case, when the variable resistor 14 is varied, for example, when the resistance value of the variable resistor 14 is reduced, the oscillation frequency of the oscillator 10 increases. For example, if the oscillation frequency is increased by only 1%, the reference frequency becomes 101 kHz, and its 200-fold harmonic becomes 101 kHz × 200 = 20.2 MHz, which is 200 kHz higher than the reception frequency of 20 MHz.
【0021】 従って、妨害周波数は受信周波数に対して大きく離脱しているため、上記した 受信装置は妨害周波数となる高調波を受信することがなく受信妨害を回避出来る 。Therefore, since the interference frequency largely deviates from the reception frequency, the above-described reception device can avoid the reception interference without receiving the harmonic that becomes the interference frequency.
【0022】 また、スイッチ11のc接点をb接点に接続すれば、外部からのアナログデー タまたはデジタルデータにより、自動的に発振周波数を可変できる。発振器10 の発振周波数は、電子式可変抵抗器15の抵抗値により一義的に決まる。従って 、制御端子16を受信装置に接続し、妨害電波となる発振器10の発振周波数の 高調波が受信装置の受信周波数に一致する場合に、電子式可変抵抗器15の抵抗 値をシフトさせように、受信装置から制御端子16にデータを送る。If the c-contact of the switch 11 is connected to the b-contact, the oscillation frequency can be automatically changed by external analog data or digital data. The oscillation frequency of the oscillator 10 is uniquely determined by the resistance value of the electronic variable resistor 15. Therefore, when the control terminal 16 is connected to the receiving device, the resistance of the electronic variable resistor 15 is shifted when the harmonic of the oscillating frequency of the oscillator 10 which becomes the interference wave matches the receiving frequency of the receiving device. Then, data is sent from the receiving device to the control terminal 16.
【0023】 この場合、受信装置が制御端子16に、電子式可変抵抗器15の抵抗値が小さ くなるようなデータを送れば、発振器10の発振周波数は上昇し、手動の場合と 全く同様に、妨害周波数は受信周波数に対して大きく離脱するため、上記の受信 装置は妨害周波数を受信することがなく受信妨害を回避出来る。In this case, if the receiving device sends data to the control terminal 16 so that the resistance value of the electronic variable resistor 15 becomes small, the oscillation frequency of the oscillator 10 rises, and the operation is performed in the same manner as in the manual operation. In addition, since the interference frequency largely deviates from the reception frequency, the above-described receiver can avoid the reception interference without receiving the interference frequency.
【0024】 なお、前記の実施例では、可変抵抗器14または電子式可変抵抗器15の抵抗 値を小さくした例を説明したが、大きくした場合には発振器10の発振周波数が 低くなり同様の効果があることは言うまでもない。In the above-described embodiment, an example was described in which the resistance value of the variable resistor 14 or the electronic variable resistor 15 was reduced. However, when the resistance value was increased, the oscillation frequency of the oscillator 10 was lowered, and the same effect was obtained. Needless to say, there is.
【0025】 また、実施の形態では発振周波数を可変する手段として、可変抵抗器14また は電子式可変抵抗器15の抵抗値を変化させることとしたが、コンデンサ12の 容量をを可変しても同様の効果を生じることは言うまでもない。Further, in the embodiment, as means for varying the oscillation frequency, the resistance value of the variable resistor 14 or the electronic variable resistor 15 is changed, but even if the capacitance of the capacitor 12 is changed. It goes without saying that a similar effect is produced.
【0026】 また、実施の形態では、手動及び自動のいずれかを選択して発振周波数を可変 するために、スイッチ13を使用したが、スイッチ13を廃止し、手動のみ、ま たは自動のみとしても同様の効果を生じることは言うまでもない。In the embodiment, the switch 13 is used to change the oscillation frequency by selecting either manual or automatic. However, the switch 13 is eliminated, and only the manual operation or the automatic operation is performed. Needless to say, the same effect is produced.
【0027】[0027]
以上のように本考案によれば、入力電流を高速で断続させて希望の出力電圧を 得るスイッチング回路と、上記スイッチング回路を駆動及び制御するためのスイ ッチング信号を発生するパルス制御回路と、上記パルス制御回路のスイッチング 周波数を決定するための発振回路と、上記発振回路の発振周波数を手動又は自動 で可変する手段とを設けることにより、強力な妨害電波となるスイッチングノイ ズを手動によりまたは自動的に回避出来るので、本考案のスイッチング電源を、 特に微弱な電波を受信する受信装置の電源装置として使用した場合、または上記 受信装置の近くで使用した場合、強力な遮蔽手段や複雑なノイズ除去手段なしで 、受信装置の受信周波数へのスイッチングノイズ妨害を回避することの出来るス イツチング電源装置を提供することが出来る。 As described above, according to the present invention, a switching circuit for interrupting an input current at high speed to obtain a desired output voltage; a pulse control circuit for generating a switching signal for driving and controlling the switching circuit; By providing an oscillating circuit for determining the switching frequency of the pulse control circuit and means for manually or automatically varying the oscillating frequency of the oscillating circuit, the switching noise that causes strong jamming waves can be made manually or automatically. If the switching power supply of the present invention is used as a power supply of a receiving device for receiving a weak radio wave or used near the receiving device, a strong shielding means or a complicated noise removing means can be avoided. Switching power supply that can avoid switching noise disturbance to the receiving frequency of the receiving device without It is possible to provide a location.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本考案の実施の形態のスイッチング電源装置の
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来のスイッチング電源のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a conventional switching power supply.
6 パルス制御回路 9 スイッチング回路 10 発振器 14 可変抵抗器 15 電子式可変抵抗器 Reference Signs List 6 pulse control circuit 9 switching circuit 10 oscillator 14 variable resistor 15 electronic variable resistor
Claims (1)
電圧を得るスイッチング回路と、上記スイッチング回路
を駆動及び制御するためのスイッチング信号を発生する
パルス制御回路と、上記パルス制御回路のスイッチング
周波数を決定する発振回路と、上記発振回路の発振周波
数を手動又は自動でシフトする手段とを備えたことを特
徴とするスイッチング電源装置。1. A switching circuit for interrupting an input current at high speed to obtain a desired output voltage, a pulse control circuit for generating a switching signal for driving and controlling the switching circuit, and a switching frequency of the pulse control circuit And a means for manually or automatically shifting the oscillation frequency of the oscillation circuit.
Priority Applications (1)
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JP1998005186U JP3054809U (en) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | Switching power supply |
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Publications (1)
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- 1998-06-09 JP JP1998005186U patent/JP3054809U/en not_active Expired - Lifetime
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