JP3369441B2 - 多方向x線透視撮影装置 - Google Patents
多方向x線透視撮影装置Info
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Description
線検出素子が配列され、入射したX線の強度分布を画像
信号に変換するX線固体平面検出器、及び同検出器を用
いた医用または産業用の多方向X線透視撮影装置に係
り、特に、他系の散乱X線の影響を除去し高品質な画像
を得る技術に関する。
するために、多方向から被検体にX線を曝射して、異な
る角度から透視画像を収集したりX線撮影する多方向X
線透視撮影システムが知られている。特に、2方向の装
置はバイプレーンX線透視撮影装置と呼ばれ、循環器
や、頭・腹部血管の撮影に用いられている。
装置は、図8に要部外観図を示すように、2つのX線源
と、それぞれのX線源に対応したイメージインテンシフ
ァイヤ(以下、I.I.と略す)−TVカメラ系を備え
て構成され、対応するX線源とI.I.とを結ぶ線は、
関心領域の内部で交わるように配置されている。
ように、入射X線を可視光の画像に変換する入力蛍光面
と、この可視光の画像の光の強度分布を光電子放出密度
分布に変換するとともに陰極電位が与えられる光電変換
膜と、光電変換膜から放出された電子ビームを加速する
加速電界を与える陽極と、電子ビームを出力蛍光面に集
束させる集束電極と、加速された電子ビームが入射して
再び光学像に変換される出力蛍光面とを備えている。そ
して出力蛍光面に形成された光学像は、入力蛍光面の光
学像より数千倍の輝度に増幅される。この輝度増幅され
た画像は、テレビカメラを通じてモニタ装置に映し出し
たり、画像記録装置に記録される。
て、複数のX線管球から被検体に対して同時にX線を曝
射すると、散乱X線が互いに他のI.I.に入射して、
X線画像のS/N比低下を招く。
した多方向X線透視撮影装置では、互いにタイミングを
ずらした交互のX線パルス照射として、ある系が透視ま
たは撮影中は、他の系のI.I.に供給される集束電圧
をOFFまたは逆バイアスとして(I.I.ブランキン
グ機能と呼ばれている)散乱線による雑音を防止してい
る。
器が米国特許:USP4689487(間接変換方式)
や、USP5319206(直接変換方式)により提案
されている。
線の強度分布をヨウ化カリウム(CsI)結晶などの蛍
光体により光の強度分布に変換し、この光を例えば図1
0の符号140に示すフォトダイオード・アレイ等の電
荷変換手段により画素毎の電荷に変換し、画素対応に設
けられた信号蓄積用容量(同図符号142)に蓄積した
後、読出手段により読み出される。
えば、図11、図12に示すように、高電界下のセレン
(Se)等の半導体である電荷変換手段へのX線の入射
が電子−正孔対を生成し、この電荷が画素毎に設けられ
た信号蓄積用容量に蓄積されて読出手段により読み出さ
れる。
あり、例えば、薄膜トランジスタ(TFT・MOSトラ
ンジスタ)マトリックスと、チャージアンプ、マルチプ
レクサA/D変換器等によりディジタル信号として読み
出される。
X線固体平面検出器を用いて多方向X線透視撮影装置を
構成すると、I.I.系のようなブランキング機能が使
えないため、一つの系がX線曝射中に他の系が蓄積信号
を読み出すという曝射と読出のインターリーブができ
ず、高速読出すなわち繰り返し間隔の短い透視や撮影が
できないという問題点があった。
うと、一つの系のX線曝射により発生した散乱X線が読
出中の他系の検出器へ入射し、この散乱X線により発生
した電荷が蓄積信号に雑音成分として重畳され、画像の
S/N比が低下してしまうという問題点があった。
てから他方向のX線曝射を行う低速読み出し方法がある
が、曝射・読出サイクルが伸延し、方向毎に画像収集時
間のズレが生じて、血管造影等の高速に変化する被検体
の診断に有用でなくなってしまうため使えない。
めに、請求項1に記載の本発明によれば、複数のX線発
生手段と、これらのX線発生手段の各々に対応して設け
られた複数のX線固体平面検出器とを備える多方向X線
透視撮影装置であって、前記X線固体平面検出器は、検
出面に配列された複数の画素の各画素に対応して設けら
れ、入射した電磁波を電荷に変換する複数の電荷変換手
段と、この各電荷変換手段に対応して設けられ、該電荷
変換手段により変換された電荷を蓄積する複数の信号蓄
積用容量と、この信号蓄積用容量から各画素に対応する
電荷信号を読み出す信号読出手段とを備え、前記複数の
X線発生手段のいずれか1つがX線を発生する際に、残
りのX線発生手段のそれぞれに対応するX線固体平面検
出器の検出信号がこのX線の影響を受けないように制御
する干渉防止制御回路と、を備えたことを特徴とする多
方向X線透視撮影装置をもって解決手段とする。
複数のX線発生手段と、これらのX線発生手段の各々に
対応して設けられた複数のX線固体平面検出器とを備え
る多方向X線透視撮影装置であって、前記X線固体平面
検出器は、検出面に配列された複数の各画素に対応して
設けられ、入射した電磁波を電荷に変換する複数の電荷
変換手段と、この各電荷変換手段に対応して設けられ、
該電荷変換手段により変換された電荷を蓄積する複数の
信号蓄積用容量と、該信号蓄積用容量から各画素に対応
する電荷信号を読み出す信号読出手段と、前記電荷変換
手段に供給されるバイアス電圧を任意に断続するバイア
ス電圧制御手段とを備えたことを特徴とする、多方向X
線透視撮影装置をもって解決手段とする。
前記バイアス電圧制御手段は、所定のX線発生手段の曝
射中はこれに対応しないX線固体平面検出器が備える前
記電荷変換手段に供給されるバイアス電圧をOFF状態
とするよう制御する請求項2記載の多方向X線透視撮影
装置をもって解決手段とする。
固体平面検出器に他のX線源からの散乱線が入射しても
信号電荷に変化が生じない状態を持たせることができ、
この検出器を用いた多方向X線透視撮影装置におけるブ
ランキング機能を実現し、ある方向からのX線曝射と他
の方向の検出器の信号電荷読出とを同時に実行する高速
読出ができるようになる。
施の形態を詳細に説明する。図1(a)は、本発明に係
る多方向X線透視撮影装置の実施形態としての2方向X
線透視撮影装置の要部外観図であり、同図(b)は、回
路構成図である。
装置1は、床置きのCアーム3と、天井走行のΩアーム
5と、図示されない寝台装置および制御装置とを備えて
構成されている。
ある第1X線管球7と、第1X線固体平面検出器(以
下、第1検出器と省略する)11とが対向するように設
けられている。第1X線管球7から図示されない被検体
に向けて曝射されたX線は、第1検出器11により検出
される。
X線源である第2X線管球9と、第2X線固体平面検出
器(以下、第2検出器と省略する)13とが対向するよ
うに設けられている。第2X線管球9から被検体に向け
て曝射されたX線は、第2検出器13により検出され
る。
1の概略回路構成が示されている。概略回路構成の観点
からみれば、2方向X線透視撮影装置1は、第1、第2
X線管球7、9と、管球駆動部15と、第1、第2検出
器11、13と、検出器アダプタ17、19と、制御部
21とを備えて構成されている。
めの電源装置を含み、制御部21からの指示に従って、
それぞれ後述されるX線曝射タイミングで第1、第2X
線管球7、9から被検体に向けてパルスX線を曝射させ
る。
1、第2検出器11、13と、制御部21とのインター
フェースをとり、これら検出器の制御を仲介するととも
に、検出器で検出されたX線画像を制御部21へ送り出
すものである。
の全体制御および透視または撮影X線画像の処理、表示
および記憶を行うものであり、大容量磁気記憶装置(以
下、DISCと略す)23、メモリ25、CPU27、
CRTおよびキーボード(以下、KBと略す)を備えた
コンソール29、ネットワーク・インタフェース(以
下、N/W−I/Fと略す)31、Cアーム制御部3
3、Ωアーム制御部35、画像バス37、及び制御バス
39を備えて構成されている。
とともに画像処理を行うプロセッサであり、DISC2
3に記憶された処理プログラムをメモリ25上に展開し
て実行することによりその機能を実現する。DISC2
3は、CPU27の処理プログラムを格納するととも
に、多数の画像データを記憶することができる大容量記
憶装置である。
処理プログラムがその上に展開されて実行されるととも
に、検出器アダプタ17、19を介して得られた画像デ
ータまたはDISCから読み出されたデータ等が展開さ
れ、これらのデータがCPU27による処理を受ける。
X線透視撮影装置1への指示入力のためのKB、および
2方向X線透視撮影装置1からオペレータへの通知や、
各方向のX線画像を同時に表示できるCRTを備えてい
る。
影装置1と病院内LAN等のネットワークとの接続の為
のインタフェースであり、X線検査室から離れた画像ワ
ークステーションにおける画像診断や画像データベース
へ画像データを登録するために画像データを転送するこ
とができる。
35は、Cアーム3、Ωアーム5のそれぞれの可動部制
御およびCアーム3とΩアーム5と間の干渉を未然に防
ぐ制御を行う。画像バス37および制御バス39は、そ
れぞれ画像データおよび制御情報の伝送のためのバスで
ある。
に、図1の2方向X線透視撮影装置1に用いられるX線
固体平面検出器9、11の第1実施の形態を説明する。
図2は、本発明に係るX線固体平面検出器の第1実施形
態を示す回路構成図である。このX線固体平面検出器
は、直接変換方式のX線固体平面検出器であり、例え
ば、それぞれ略正方形の2000×2000画素が正方
形に配列されている。
変換するセレンを用いたX線電荷変換膜Seと、このX
線電荷変換膜Seで変換された電荷を蓄積する信号蓄積
容量Csと、信号保持用容量Chと、信号蓄積容量Cs
及び信号保持用容量Chを任意に断続するためのスイッ
チ作用を行う第1のTFTであるTFTaと、信号保持
用容量Chから信号を読み出すスイッチ作用を行う第2
のTFTであるTFTbとを備えて構成されている。
孤立したものでなく、図11に示したようにX線固体平
面検出器の全面に一体として設けてもよい。X線電荷変
換膜Seの上面には、各画素共通の表面電極が設けら
れ、この表面電極は高圧電源の正極に接続されている。
高圧電源の負極は共通電位に接続(接地)されている。
X線電荷変換膜Seの下面の電極は、信号蓄積容量Cs
の一方の電極に接続され、信号蓄積容量Csの他方の電
極は接地されている。
FTaのドレインに接続され、TFTaのソースは信号
保持用容量Chの一方の電極に接続されている。信号保
持用容量Chの他方の電極は接地されている。TFTa
のソースと信号保持用容量Chの電極との接続点にはT
FTbのドレインが接続され、TFTbのソースはアン
プ、マルチプレクサを介して出力端子へ接続されてい
る。
と、信号保持用容量Chが本発明により追加された構成
要素であり、その他の構成要素は従来のX線固体平面検
出器と同様である。すなわち、TFTaと信号保持用容
量Chとを削除し、TFTbを直接SeとCsとの接続
点に接続すれば、従来の画素構成と同じとなる。
素ライン毎にTFTbを駆動する読み出し用のライン・
ドライバと、全画素のTFTbを同時に駆動して蓄積電
荷を放電(リセット)させるライン毎のリセット信号ド
ライブ用TFTcと、全画素同時にTFTaを導通させ
るためにTFTa同時駆動信号を増幅するTFTdとを
備えている。
本第1の実施形態のX線固体平面検出器を用いた2方向
X線透視撮影装置の動作を説明する。この2方向X線透
視撮影装置は、図3(a)、(b)に示すように、第1
のX線管球7からの曝射(第1曝射)と、第2のX線管
球9からの曝射(第2曝射)が交互に行われるものであ
り、一方向の曝射後の検出器読出中に、他方向の曝射が
行われ、いわゆる高速読出が行われている。
れば、それぞれステップS1からステップS4までの4
ステップの動作を繰り返す。まず、第1曝射中は、第1
検出器11の各画素は、X線をSeで変換した電荷をC
sに蓄積する(ステップS1)。
TFTaを短時間だけ導通させてCsに蓄積された電荷
をChに分配する(ステップS2)。この後TFTaを
再び非道通の状態に戻すことにより、CsとChとは絶
縁され、第2曝射による電荷がCsに蓄積されても、読
出待ちのChに保持された電荷量には変化が生じること
はない。
TFTbを駆動し、読出アンプ、マルチプレクサを介し
て画素のChに保持された電荷をチャージアンプおよび
マルチプレクサにより読出す(ステップS3)。この読
出は順次全ラインに対して行われるとともに、並行して
第2曝射が行われる。このとき、第2曝射による電荷が
Seに発生しCsに蓄積されても、TFTaがOFF状
態であるので、Chに蓄積された電荷に変化が生じるこ
とはなく、散乱X線の影響による画像のS/N比低下を
防止した鮮明なX線画像を得ることができる。
電荷をリセットして次の第1曝射によるX線画像検出に
備えるため、TFTaとTFTbとを全画素同時にON
して電荷を吐き出す(ステップS4)。以上のステップ
S1からステップS4までの4ステップの動作を繰り返
すことにより、時間間隔の短い高速の透視ができること
になる。
器)も第1検出器と同様の動作を半サイクル遅れたタイ
ミングで繰り返す。
に、図1の2方向X線透視撮影装置1に用いられるX線
固体平面検出器9、11の第2実施の形態を説明する。
図4は、本発明に係るX線固体平面検出器の第2実施形
態を示す回路構成図である。このX線固体平面検出器
は、間接変換方式のX線固体平面検出器であり、X線の
空間分布を可視光線の空間分布に変換する蛍光体に密着
または近接して、例えば、それぞれ略正方形の2000
×2000画素が正方形に配列された可視光撮像装置が
配置されている。
変換するフォトダイオードPDと、このフォトダイオー
ドPDで変換された電荷を蓄積する信号蓄積容量Cs
と、フォトダイオードPDと信号蓄積容量Csとの間を
任意に断続するためのスイッチ作用を行う第1のTFT
であるTFTaと、信号蓄積容量Csから信号を読み出
すスイッチ作用を行う第2のTFTであるTFTbとを
備えている。
ともにバイアス電源に接続され、PDのカソードとCs
の他方の電極とは、第1のTFTであるTFTaを介し
て接続されている。また、Csの他方の電極は、第2の
TFTであるTFTbのドレインに接続され、TFTb
のソースは、TFTbのソースはアンプ、マルチプレク
サを介して出力端子へ接続されている。
が本発明により追加された構成要素であり、その他の構
成要素は従来の間接型X線固体平面検出器と同様であ
る。すなわち、TFTaを削除し、PDのアノードとC
sとを直接接続すれば、従来の画素構成と同じとなる。
素ライン毎にTFTbを駆動する読み出し用のライン・
ドライバと、全画素同時にTFTaを導通させるために
TFTa同時駆動信号を増幅するTFTdとを備えてい
る。
本第2の実施形態のX線固体平面検出器を用いた2方向
X線透視撮影装置の動作を説明する。
(a)、(b)に示すように、第1のX線管球7からの
曝射(第1曝射)と、第2のX線管球9からの曝射(第
2曝射)が交互に行われるものであり、一方向の曝射後
の検出器読出中に、他方向の曝射が行われ、いわゆる高
速読出が行われている。
れば、それぞれステップS1からステップS3までの3
ステップの動作を繰り返す。
検出器11(第1検出器)の各画素は、TFTaがON
状態であり、PDで変換した電荷をCsに蓄積する(ス
テップS1)。
をOFFとする(ステップS2)。次いで、各ライン毎
にラインドライバからTFTbを駆動し、読出アンプ、
マルチプレクサを介して各画素のCsに保持された電荷
を読出す(ステップS3)。この読出は順次全ラインに
対して行われるとともに、並行して第2曝射が行われ
る。このとき、TFTaがOFF状態であるので、第2
曝射による電荷がPDに発生しても塞き止められ、Cs
に蓄積されることがないので、散乱X線の影響による画
像のS/N比低下を防止した鮮明なX線画像を得ること
ができる。
の3ステップの動作を繰り返すことにより、時間間隔の
短い高速の透視ができることになる。第2検出器13も
第1検出器11と同様の動作を半サイクル遅れたタイミ
ングで繰り返し、同様に、TFTaの塞き止め作用によ
り、第1曝射がPDに発生させる電荷がCsに蓄積され
ることを阻止できる。
に、図1の2方向X線透視撮影装置1に用いられるX線
固体平面検出器9、11の第3実施の形態を説明する。
図6は、本発明に係るX線固体平面検出器の第3実施形
態を示す回路構成図である。このX線固体平面検出器
は、直接変換方式のX線固体平面検出器であり、例え
ば、それぞれ略正方形の2000×2000画素が正方
形に配列されている。
変換するセレンを用いたX線電荷変換膜Seと、このX
線電荷変換膜Seで変換された電荷を蓄積する信号蓄積
容量Csと、信号蓄積容量Csから信号を読み出すスイ
ッチ作用を行うTFTであるTFTbとを備えて構成さ
れている。
孤立したものでなく、図11に示したようにX線固体平
面検出器の全面に一体として設けてもよい。X線電荷変
換膜Seの上面には、各画素共通の表面電極が設けら
れ、この表面電極は高圧電源の正極に接続されている。
高圧電源の負極は共通電位に接続(接地)されている。
X線電荷変換膜Seの下面の電極は、信号蓄積容量Cs
の一方の電極に接続され、信号蓄積容量Csの他方の電
極は接地されている。
FTbのドレインが接続され、TFTbのソースはアン
プ、マルチプレクサを介して出力端子へ接続されてい
る。以上の画素毎の構成要素は、従来のX線固体平面検
出器と同様である。
素ライン毎にTFTbを駆動する読み出し用のライン・
ドライバと、カラム毎の画素が共通に接続される読出ア
ンプと、これらの読出アンプの出力を切り換えるマルチ
プレクサと、Seに正の直流高電圧を与えるバイアス電
源と、このバイアス電源をON/OFFするTFTeと
を備えている。TFTe以外は、従来のX線平面検出器
の構成と同様である。
本第3の実施形態のX線固体平面検出器を用いた2方向
X線透視撮影装置の動作を説明する。
(a)、(b)に示すように、第1のX線管球7からの
曝射(第1曝射)と、第2のX線管球9からの曝射(第
2曝射)が交互に行われるものであり、一方向の曝射後
の検出器読出中に、他方向の曝射が行われ、いわゆる高
速読出が行われている。
れば、それぞれステップS1からステップS4までの4
ステップの動作を繰り返す。
り、第1のX線固体平面検出器11(第1検出器)にバ
イアス電圧が印加され、その各画素は、X線をSeで変
換した電荷をCsに蓄積する(ステップS1)。次い
で、第1曝射が終了すると、TFTeがOFFとなり、
第1のX線固体平面検出器11にはバイアス電圧が印加
されなくなる(ステップS2)。
TFTbを駆動し、読出アンプ、マルチプレクサを介し
て画素のChに保持された電荷を読出す(ステップS
3)。この読出は順次全ラインに対して行われるととも
に、並行して第2曝射が行われる。このとき、Seには
バイアス電圧が印加されてないので、第2曝射による電
荷が生じることがないので、蓄積電荷が読出されるま
で、Csに蓄積された電荷量に変化が生じることはな
い。これにより、散乱X線の影響による画像のS/N比
低下を防止した鮮明なX線画像を得ることができる。
の3ステップの動作を繰り返すことにより、時間間隔の
短い高速の透視ができることになる。第2検出器13も
第1検出器11と同様の動作を半サイクル遅れたタイミ
ングで繰り返す。
装置の例として、2方向X線透視撮影装置について説明
したが、3方向以上の多方向X線透視撮影装置において
も、1つの系がX線曝射を行っている期間に他の系の収
集済みの画素値を散乱線等の影響を受けないように保持
しつつ読み出すことができるのは、明らかである。
線固体平面検出器を用いた多方向X線透視撮像装置にお
いて、一つの系がX線を曝射している間、残りの系の検
出器はその散乱線等の影響を受けずにS/Nが低下する
こと無く信号の読み出しを行うことができるため、複数
の方向からのX線画像の収集時間差が極めて小さい高速
な多方向透視または多方向撮影画像を得ることができる
という効果がある。特に立体的位置把握が必要な高速な
血管系のX線動画診断には非常に大きなメリットとな
る。
態を示す要部外観図(a)および概略回路構成図(b)
である。
形態を示す回路図である。
作を説明するタイムチャートである。
形態を示す回路図である。
作を説明するタイムチャートである。
形態を示す回路図である。
作を説明するタイムチャートである。
す外観図である。
メージインテンシファイア(I.I.)を説明する断面
図である。
る蛍光体を除く検出器の回路構成を示す回路図である。
す模式断面図である。
す模式平面図である。
ーム、7…第1X線管球、9…第2X線管球、11…第
1X線固体平面検出器、13…第2X線固体平面検出
器、15…管球駆動部、17、19…検出器アダプタ、
21…制御部、23…DISC、25…メモリ、27…
CPU、29…コンソール、31…N/W−I/F、3
3…Cアーム制御部、35…Ωアーム制御部、37…画
像バス、39…制御バス、51、53…保持信号。
Claims (3)
- 【請求項1】 複数のX線発生手段と、これらのX線発
生手段の各々に対応して設けられた複数のX線固体平面
検出器とを備える多方向X線透視撮影装置であって、前
記X線固体平面検出器は、検出面に配列された複数の画
素の各画素に対応して設けられ、入射した電磁波を電荷
に変換する複数の電荷変換手段と、この各電荷変換手段
に対応して設けられ、該電荷変換手段により変換された
電荷を蓄積する複数の信号蓄積用容量と、この信号蓄積
用容量から各画素に対応する電荷信号を読み出す信号読
出手段とを備え、前記複数のX線発生手段のいずれか1
つがX線を発生する際に、残りのX線発生手段のそれぞ
れに対応するX線固体平面検出器の検出信号がこのX線
の影響を受けないように制御する干渉防止制御回路と、
を備えたことを特徴とする多方向X線透視撮影装置。 - 【請求項2】 複数のX線発生手段と、これらのX線発
生手段の各々に対応して設けられた複数のX線固体平面
検出器とを備える多方向X線透視撮影装置であって、前
記X線固体平面検出器は、検出面に配列された複数の各
画素に対応して設けられ、入射した電磁波を電荷に変換
する複数の電荷変換手段と、この各電荷変換手段に対応
して設けられ、該電荷変換手段により変換された電荷を
蓄積する複数の信号蓄積用容量と、該信号蓄積用容量か
ら各画素に対応する電荷信号を読み出す信号読出手段
と、前記電荷変換手段に供給されるバイアス電圧を任意
に断続するバイアス電圧制御手段とを備えたことを特徴
とする、多方向X線透視撮影装置。 - 【請求項3】 前記バイアス電圧制御手段は、所定のX
線発生手段の曝射中はこれに対応しないX線固体平面検
出器が備える前記電荷変換手段に供給されるバイアス電
圧をOFF状態とするよう制御する請求項2記載の多方
向X線透視撮影装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20164097A JP3369441B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 多方向x線透視撮影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20164097A JP3369441B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 多方向x線透視撮影装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1144764A JPH1144764A (ja) | 1999-02-16 |
JP3369441B2 true JP3369441B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=16444445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20164097A Expired - Lifetime JP3369441B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 多方向x線透視撮影装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3369441B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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---|---|---|---|---|
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JP3639825B2 (ja) * | 2002-04-03 | 2005-04-20 | キヤノン株式会社 | 動画像表示方法、プログラム、コンピュータ可読記憶媒体、及び動画像表示装置 |
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-
1997
- 1997-07-28 JP JP20164097A patent/JP3369441B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1144764A (ja) | 1999-02-16 |
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