JP3720503B2 - ストロボ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等に具備されるストロボ装置に関し、特に主電源と副電源とを有するストロボ装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、撮影レンズの焦点距離を切り換えるものや、ズーム化されるコンパクトなカメラが増え、撮影領域が広がり、使い勝手の良いカメラが提供されている。しかしながら、特に長焦点側の撮影レンズのFナンバーが小さいために暗くなり、この事でストロボ装置のガイドナンバーも増加する傾向にある。またカメラの小型化に伴い、電源である電池もリチウム電池2本の6Vから1本だけの3Vを使用するカメラも増加してきている。
【0003】
従って、ストロボの充電時間も従来の6V電池では余り気にならなかったものが、3V電池1本では5秒を越えるようなものも増え、操作感が悪くなると言う問題がある。
【0004】
この点に鑑み、本願出願人は特願平7−269058号により、電源電圧を昇圧するDC/DCコンバータと、該DC/DCコンバータより出力するエネルギーを蓄積する主コンデンサと、該主コンデンサの電圧を検出して所定電圧に達した時点で発振を停止するストロボ装置において、第1の電源である主電池と、第2の電源である副電源と、前記DC/DCコンバータの発振動作中に導通するか、或は、前記DC/DCコンバータの発振動作に同期して導通、非導通となり、導通時に前記DC/DCコンバータに与える電源を前記主電池と副電源の直列回路として与えるスイッチ手段とを設けたストロボ装置を提案している。
【0005】
この種のストロボ装置によれば、前記スイッチ手段は、導通時に主電池と副電源を直列に接続して、主電池に副電源を加算した電源をDC/DCコンバータに与えることが可能となっている。
【0006】
以下、この従来の提案装置について、図3を用いて説明する。
【0007】
図3において、101は電源であるところの電池(以下、主電源と記す)、102は抵抗、103は前記抵抗102がベース・エミッタ間に接続されているトランジスタである。104は抵抗で、前記トランジスタ103のベース電流を制限するように接続されている。105はダイオードであり、前記主電源101と直列に接続されている。106は副電源であるところの容量素子(以下、副電源と記す)であり、例えば、二次電池又は大容量のコンデンサである。107は前記副電源106と直列接続された抵抗であり、前記ダイオード105を介して前記主電源1とは並列接続されている。108はFETトランジスタ(nチャンネル)であり、前記抵抗104に接続され、前記トランジスタ103のベース電流を制御するように構成されている。109は前記FETトランジスタ108のゲート・ソース間に接続された抵抗、110は抵抗である。111はコンデンサであり、発振用トランジスタ112のベース・エミッタ間に接続されている。
【0008】
113はFETトランジスタ(nチャンネル)であり、前記発振用トランジスタ112のベースを制御するように接続され、そのゲートは前記抵抗109と前記FETトランジスタ108のゲートに接続されている。114はダイオードであり、そのアノードが前記電池101の負極に、カソードが前記FETトランジスタ113のソースに、それぞれ接続されている。115は発振トランスであり、一次巻線Pは前記トランジスタ112のコレクタと電池101の負極との間に、二次巻線Sは前記ダイオード114のカソードと前記FETトランジスタ113のソースとの接続点に、それぞれ接続されている。117は整流用ダイオードであり、前記発振トランス115の二次巻線Sの一端にそのアノードが接続されている。
【0009】
118はストロボ装置の主コンデンサであり、その正極は前記整流用ダイオード117のカソードに、負極は前記電池1の負極に、それぞれ接続されている。116は前記発振トランス115のフィードバック巻線Fのフィードバック電流を制限するための抵抗であり、該抵抗116の一端に接続された前記フィードバック巻線Fのもう一端は、前記ダイオード114のカソードに接続されている。119は電圧検出回路であり、前記主コンデンサ118の充電電圧を検出するために、この主コンデンサ118に並列に接続されている。120は発光回路であり、放電管121に高圧のトリガ電圧を与えて発光させる回路である。a,b,cは制御端子であり、図示しないカメラの制御回路に接続されている。
【0010】
次に、以上のように構成されたストロボ装置の動作について説明する。
【0011】
ここでは、図示しないカメラの制御回路による一般的なカメラ動作のシーケンスの説明は省略して、主にストロボ動作の部分について説明する。
【0012】
今、副電源106(二次電池又は大容量のコンデンサを使用)は、主電源101によりダイオード105と抵抗107を介して充電されている。この副電源106は(コンデンサの場合はエネルギーにもよるが)数〜10数mAh程度であり、一方、主電池101は一般的に数百〜千数百mAhであることから、副電源106の充電負荷は主電池101に対して十分小さい。なお、この充電が行われている状態では、カメラの制御回路(図示していない)からの制御端子aを介する制御信号はロ−レベルにあり、FETトランジスタ108,113は共に非導通状態である。
【0013】
次に、制御端子aにカメラの制御回路より充電開始信号が与えられると、抵抗109に電位が発生し、これに接続されているFETトランジスタ108,113のゲートにハイレベルの信号が与えられ、FETトランジスタ108,113は導通状態となる。前記FETトランジスタ108が導通すると抵抗104を介してトランジスタ103のベース電流が流れ、該トランジスタ103は導通状態となる。同時にFETトランジスタ113の導通により、発振用トランジスタ12のベース電流が、主電池101,トランジスタ103のエミッタ・コレクタ,副電源106,FETトランジスタ113,発振用トランジスタ115のフィードバック巻線F、及び、抵抗116を介して流れる。
【0014】
従って、発振用トランジスタ112は導通して、発振トランス115の一次巻線Pに電流が流れて二次巻線Sに誘導起電力が発生し、ダイオード117,主コンデンサ118,主電池101,トランジス103,副電源106,発振用トランジスタ112、及び、FETトランジスタ113を介するループで電流が流れる。
【0015】
更に、フィードバック巻線Fにも発振動作の誘導起電力が発生し、抵抗116,主電池101,トランジスタ103,副電源106,発振用トランジスタ112のベース・エミッタ、及び、FETトランジスタ113を介して流れる電流が共に発振用トランジスタ112のベース電流となるために、該発振用トランジスタ112は十分なベース電流が与えられ、一瞬にして飽和状態となる。この発振用トランジスタ112より与えられる電流を発振トランス115のコアの磁束が飽和すると、該発振トランス115の巻線に逆起電圧が発生して、二次巻線Sの逆起電力は整流ダイオード117の接合容量を介して逆方向に流れ、FETトランジスタ113を介して発振用トランジスタ112のベース・エミッタ間に逆バイアスが与えられるために、発振用トランジスタ112は一瞬にして非導通状態となる。
【0016】
やがて、発振トランス115のコアの磁束が戻ると、再び先のようなループで発振用トランジスタ112のベース電流が流れ、これを繰り返すことで主電池101と副電源106で与えられるエネルギーは、発振トランス115にて昇圧され、整流ダイオード117を介して主コンデンサ118に蓄積される。
【0017】
以上の動作の要約すると、FETトランジスタ108,113とトランジスタ103でスイッチ手段を構成し、前記FETトランジスタ108,113が非導通時には、主電池101と副電源106は並列接続され、主電源101により副電源106の充電が行われる。FETトランジスタ108,113が導通する発振動作中には、トランジスタ103が導通して主電池101と副電源106が直列接続の状態に切り換えられ、これらの加算電源が発振用トランジスタ112と発振トランス115を主な構成要素とするストロボ充電用のDC/DCコンバータに印加されるようにしている。
【0018】
このようにして、主コンデンサ118のエネルギー蓄積による充電電圧が所定の電圧に達すると、電圧検出回路119は図示しないカメラの制御回路に対し制御端子bを介して信号を送る。信号を受信するとカメラの制御回路は制御端子aをローレベルに戻して発振動作を停止させ、初期の状態に戻して再び主電池101より副電源106を充電する状態となる。
【0019】
尚、抵抗102はトランジスタ103のリーク電流補償用であり、抵抗110は発振用トランジスタ112のリーク電流補償用で、コンデンサ111は発振トランス115の逆起電圧により発振用トランジスタ112のベース・エミッタに過電圧が印加されるのを防止する保護コンデンサである。
【0020】
最後に、ストロボを発光させる発光動作は、制御端子cを介して行われ、制御端子cに発光信号が与えられると、発光回路120より放電管121にトリガ信号を与えて、主コンデンサ118のエネルギーは放電管121により光エネルギーに変換され、被写体を照明することになる。
【0021】
以上説明したように、従来例においては、ストロボ充電用のDC/DCコンバータが発振動作中は、主電池101に副電源106を加えた電源を前記DC/DCコンバータに印加することで、ストロボ充電時間を短縮している。
【0022】
図4はストロボ充電電圧と充電時間の関係を示す充電特性を示す図である。
【0023】
図4を用いて、この場合の充電時間が副電源106が無い場合に比較してどの程度短縮できたかを具体的に検証してみると、副電源106の電荷が無い場合、図4のV1の充電特性が得られるように発振トランス115の一次巻線と二次巻線の巻線比が設定されている場合に、所定電圧Vreg に達する充電時間をt1 とすれば、副電源106が主電池101に直列接続となる場合の充電特性は、V2の特性で示すことができる。従って、V2の場合は同じ所定電圧Vreg に達する充電時間はt2 に短縮できる。
【0024】
例えば、概略的に充電時間tは次式で示すことができる。
【0025】
t=−C・R・ln{1−Vreg /nE}×k
但し、
C :主コンデンサ容量
R :ループ内抵抗
Vreg :レギュレート電圧
n :発振トランスの巻線比
E :電池電圧
k :係数
ln :自然対数
上式から、副電源106の容量が十分であり、ダイオード105の順方向電圧Vfを無視し、ループ抵抗が変化せず他の係数も変化しないものと仮定すれば、比t2 /t1 は、
t2 /t1 =1n{1−Vreg /2nE}/1n{1−Vreg /nE}
となり、巻線比n=130、レギュレート電圧Vreg =310、電池電圧E=4Vと仮定すれば、
t2 /t1 = 0.39
となって、概略計算でt2 はt1 の約40%の充電時間となり、副電源106の無い場合より充電時間を60%短縮できたことになる。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、充電時間は上記の様にかなり短縮出来るものの、前述の従来の方法においては、副電源106の容量が主コンデンサ118を充電する1回のエネルギーに対して充分である必要がある。
【0027】
ここで、副電源106の容量が小さい場合を、図5を用いて説明する。副電源106の無いストロボ装置の主コンデンサ118の充電特性をV1で示せば、副電源106の比較的容量の小さい場合には、V2’の曲線となる。充電の初期では、V1の電圧上昇に対して速く充電するものの、所定電圧Vreg 近傍にて残電圧が低下し、結果的に充電時間の差が無くなる。
【0028】
従って、これを解消して図4の様な充電特性V2を得るには、主コンデンサ118の1回の充電が終了する時点で、副電源106の残電圧が十分である必要があった。このため、副電源自体の形状が大きくなり、コスト的にも、実装上でも問題があった。
【0029】
(発明の目的)
本発明の目的は、ストロボ充電時間の短縮化を達成しつつ、副電源の容量を小さなものにし、該副電源を小型化、低コスト化することのできるストロボ装置を提供することにある。
【0030】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、主電源と、副電源と、電源電圧を昇圧するDC/DCコンバータと、該DC/DCコンバータにより充電される主コンデンサと、該主コンデンサの充電電圧を検出する電圧検出手段とを備えたストロボ装置において、前記電圧検出手段にて充電電圧が第1の所定レベルに達したことが検出されるまでは、前記主電源のみの電圧にて前記DC/DCコンバータを作動させ、前記充電電圧が前記第1の所定レベル以上であることが検出されると、前記主電源と前記副電源の加算電圧にて前記DC/DCコンバータを作動させ、前記充電電圧が前記第1の所定レベルよりも高い第2の所定レベルに達したことが検出されることにより、前記DC/DCコンバータの作動を停止させる充電制御手段を設けたストロボ装置とするものである。
【0031】
更に詳述すると、従来では、充電開始の直後から主電源と副電源の加算電圧にてDC/DCコンバータを作動させる構成にしていたが、本発明においては、充電電圧が第1の所定レベルに達したことが検出されるまでは、主電源のみの電圧にてDC/DCコンバータを作動させ、その後充電電圧が前記第1の所定レベルを越えることにより、初めて主電源に副電源の電圧を加えた電源電圧にてDC/DCコンバータを作動させるようにし、副電源の電圧を加えてのDC/DCコンバータの作動中に、換言すれば、DC/DCコンバータの作動を停止させる第2の所定レベルに充電電圧が達しないうちに、前記副電源の残電圧が低下してしまわないようにしている。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0033】
図1において、1は電源であるところの電池(以下、主電源と記す)、2は抵抗、3は前記抵抗2がベース・エミッタ間に接続されているトランジスタである。4は抵抗で、前記トランジスタ3のベース電流を制限するように接続されている。5はダイオードであり、前記主電源1と直列に接続されている。6は副電源であるところの容量素子(以下、副電源と記す)であり、例えば、二次電池又は大容量のコンデンサである。7は前記副電源6と直列接続された抵抗であり、前記ダイオード5を介して前記主電源1とは並列接続されている。8はFETトランジスタ(nチャンネル)であり、前記抵抗4に接続され、前記トランジスタ3のベース電流を制御するように構成されている。9は前記FETトランジスタ13のゲート・ソース間に接続された抵抗、10は抵抗である。11はコンデンサであり、発振用トランジスタ12のベース・エミッタ間に接続されている。22は抵抗であり、FETトランジスタ8のゲート・ソース間に接続されている。
【0034】
13はFETトランジスタ(nチャンネル)であり、前記発振用トランジスタ12のベースを制御するように接続され、そのゲートは前記抵抗9と前記FETトランジスタ8のゲートに接続されている。14はダイオードであり、そのアノードが前記電池1の負極に、カソードが前記FETトランジスタ13のソースに、それぞれ接続されている。15は発振トランスであり、一次巻線Pは前記トランジスタ12のコレクタと電池1の負極との間に、二次巻線Sは前記ダイオード14のカソードと前記FETトランジスタ13のソースとの接続点に、それぞれ接続されている。17は整流用ダイオードであり、前記発振トランス15の二次巻線Sの一端にそのアノードが接続されている。
【0035】
18はストロボ装置の主コンデンサであり、その正極は前記整流用ダイオード17のカソードに、負極は前記電池1の負極に、それぞれ接続されている。16は前記発振トランス15のフィードバック巻線Fのフィードバック電流を制限するための抵抗であり、該抵抗16の一端に接続された前記フィードバック巻線Fのもう一端は、前記ダイオード14のカソードに接続されている。19は電圧検出回路であり、前記主コンデンサ18の充電電圧を検出するために、この主コンデンサ18に並列に接続されている。20は発光回路であり、放電管21に高圧のトリガ電圧を与えて発光させる回路である。a,b,cは制御端子であり、図示しないカメラの制御回路に接続されている。dは前記電圧検出回路19とFETトランジスタ8のゲート間を接続する信号ラインである。
【0036】
次に、以上のように構成されたストロボ装置の動作について説明する。
【0037】
ここでは、図示しないカメラの制御回路による一般的なカメラ動作のシーケンスの説明は省略して、主にストロボ動作の部分について説明する。
【0038】
今、副電源6(二次電池又は大容量のコンデンサを使用)は、主電源1によりダイオード5と抵抗7を介して充電されている。この副電源6は(コンデンサの場合はエネルギーにもよるが)数mAh以下で十分であり、一方、主電池1は一般的に数百〜千数百mAhであることから、副電源6の充電負荷は主電池1に対して十分小さい。なお、この充電が行われている状態では、カメラの制御回路(図示していない)からの制御端子aを介する制御信号はLレベルにあり、FETトランジスタ13は共に非導通状態である。
【0039】
次に、制御端子aにカメラの制御回路より充電開始信号が与えられると、抵抗9に電位が発生し、これに接続されているFETトランジスタ13のゲートにハイレベルの信号が与えられ、FETトランジスタ13は導通状態となる。前記FETトランジスタ13の導通により発振用トランジスタ12のベース電流が、主電池1,ダイオード5,FETトランジスタ13,発振用トランジスタ15のフィードバック巻線F、及び、抵抗16を介して流れる。
【0040】
従って、発振用トランジスタ12は導通して、発振トランス15の一次巻線Pに電流が流れて二次巻線Sに誘導起電力が発生し、ダイオード17,主コンデンサ18,主電池1,ダイオード5,発振用トランジスタ12、及び、FETトランジスタ13を介するループで電流が流れる。
【0041】
更に、フィードバック巻線Fにも発振動作の誘導起電力が発生し、抵抗16,主電池1,トランジスタ3,副電源6,発振用トランジスタ12のベース・エミッタ、及び、FETトランジスタ13を介して流れる電流が共に発振用トランジスタ12のベース電流となるために、発振用トランジスタ12は十分なベース電流が与えられ、一瞬にして飽和状態となる。この発振用トランジスタ12より与えられる電流により発振トランス15のコアの磁束が飽和すると、発振トランス15の巻線に逆起電圧が発生して、二次巻線Sの逆起電力は整流ダイオード17の接合容量を介して逆方向に流れ、FETトランジスタ13を介して発振用トランジスタ12のベース・エミッタ間に逆バイアスが与えられるために、発振用トランジスタ12は一瞬にして非導通状態となる。
【0042】
やがて、発振トランス15のコアの磁束が戻ると、再び先のようなループで発振用トランジスタ12のベース電流が流れ、これを繰り返すことで主電池1と副電源6で与えられるエネルギーは、発振トランス15にて昇圧され、整流ダイオード17を介して主コンデンサ18に蓄積される。
【0043】
主コンデンサ18の充電電圧が所定値VTHに達すると、電圧検出回路19より信号ラインdを介してハイレベルの信号がFETトランジスタ8のゲートに印加され、該FETトランジスタ8が導通する。この事により、抵抗4を介してトランジスタ3にベース電流が与えられ、トランジスタ3も導通状態となる。従って、ダイオード5には副電源6の電荷により逆バイアスされ、電源のループは、主電源1,トランジスタ3,副電源6となり、主電源1と副電源6の加算された電位が、発振用トランジスタ12、発振トランス15、抵抗10,16、コンデンサ11、FETトランジスタ13、及び、ダイオード14より構成されるストロボ充電用DC/DCコンバータに印加される。
【0044】
このようにして、加算電源によりさらに充電が進み、主コンデンサ18の最大充電電圧VFLL に達すると、電圧検出回路19は図示しないカメラの制御回路に対し制御端子bを介して信号を送る。信号を受信するとカメラの制御回路は制御端子aをローレベルに戻して発振動作を停止させ、初期の状態に戻して再び主電池1より副電源6を充電する状態となる。
【0045】
図2で、主コンデンサ18の充電時間と充電電圧との関係を説明すれば、t0 からt4 迄の時間においては、主電源1により充電されるため、V1,V2”ともに時間的な差が無い。尚、V1は図4及び図5と同様、副電源が無い場合の充電特性であり、V2”は本実施の形態における充電特性である。
【0046】
その後、主コンデンサ18の電圧がVTHに達すると、ストロボ充電用のDC/DCコンバータに主電源1と副電源6の加算電源が印加される。従って、V1と同様の主電源1のみのカーブから、V2”に示すようなカーブとなり、所定電圧Vreg に達する場合の充電時間は、t1 に対してt5 で示した時間となり、充電時間を短縮することが可能となる。
【0047】
ここでは、ダイオード5の動作電圧VF による電圧降下を無視し説明したが、該ダイオード5の動作電圧VF は低い特性のものを選択することが望ましい。
【0048】
尚、充電が終了し、発光させる場合の説明は従来例と同等であり、ここでは省略する。
【0049】
以上の実施の形態によれば、主電源1以外に、該主電源1により充電される副電源6を備えたストロボ装置において、(従来では充電開始と同時に直列接続していたが)電圧検出回路19にて所定電圧VTHが検知された時点で、前記主電源1と副電源6とを直列接続し、これらの加算電圧をストロボ充電用のDC/DCコンバータに印加するようにし、充電電圧が所定電圧VTHよりも高い電圧VFULLに達すると、前記DC/DCコンバータの発振を停止するようにしているため、比較的小容量の容量素子を副電源として利用でき、充電時間の短縮に対してもかなりの効果を得ることが可能になる。
【0050】
(発明と実施の形態の対応)
上記実施の各形態において、主電源1が本発明の主電源に、二次電池又は大容量のコンデンサより成る副電源6が本発明の副電源に、発振用トランジスタ12、発振トランス15、抵抗10,16、コンデンサ11、FETトランジスタ13、及び、ダイオード14が本発明のDC/DCコンバータに、主コンデンサ18が本発明の主コンデンサに、電圧検出回路19が本発明の電圧検出手段に、FETトランジスタ8、抵抗4、及び、FETトランジスタ3が本発明の充電制御手段に、それぞれ相当する。
【0051】
以上が実施の形態の各構成と本発明の各構成の対応関係であるが、本発明は、これら実施の形態の構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、又は実施の形態がもつ機能が達成できる構成であればどのようなものであってもよいことは言うまでもない。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、充電電圧が第1の所定レベルに達したことが検出されるまでは、主電源のみの電圧にてDC/DCコンバータを作動させ、その後充電電圧が前記第1の所定レベルを越えることにより、初めて主電源に副電源の電圧を加えた電源電圧にてDC/DCコンバータを作動させるようにし、副電源の電圧を加えてのDC/DCコンバータの作動中に、換言すれば、DC/DCコンバータの作動を停止させる第2の所定レベルに充電電圧が達しないうちに、前記副電源の残電圧が低下してしまわないようにした為、ストロボ充電時間の短縮化のみならず、副電源の小型化、低コスト化を達成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係るストロボ装置の構成を示す回路図である。
【図2】図1のストロボ装置の充電特性と副電源を有していない場合の充電特性との関係を説明する為の図である。
【図3】従来の副電源を具備したストロボ装置の構成を示す回路図である。
【図4】図3のストロボ装置の充電特性と副電源を有していない場合の充電特性との関係を説明する為の図である。
【図5】図3に示す副電源の容量を小さくした場合の充電特性と副電源を有していない場合の充電特性との関係より、従来のストロボ装置の問題点を説明する為の図である。
【符号の説明】
1 主電源
3 FETトランジスタ
4 抵抗
5 ダイオード
6 副電源
8,13 FETトランジスタ
12 発振用トランジスタ
15 発振トランス
18 主コンデンサ
19 電圧検出回路
d 信号ライン
Claims (4)
- 主電源と、副電源と、電源電圧を昇圧するDC/DCコンバータと、該DC/DCコンバータにより充電される主コンデンサと、該主コンデンサの充電電圧を検出する電圧検出手段とを備えたストロボ装置において、
前記電圧検出手段にて充電電圧が第1の所定レベルに達したことが検出されるまでは、前記主電源のみの電圧にて前記DC/DCコンバータを作動させ、前記充電電圧が前記第1の所定レベル以上であることが検出されると、前記主電源と前記副電源の加算電圧にて前記DC/DCコンバータを作動させ、前記充電電圧が前記第1の所定レベルよりも高い第2の所定レベルに達したことが検出されることにより、前記DC/DCコンバータの作動を停止させる充電制御手段を設けたことを特徴とするストロボ装置。 - 前記副電源は、前記主電源により充電される二次電池であることを特徴とする請求項1記載のストロボ装置。
- 前記副電源は、前記主電源により充電される大容量のコンデンサであることを特徴とする請求項1記載のストロボ装置。
- 前記副電源の電池容量は、前記主電源よりも小さいことを特徴とする請求項1,2又は3記載のストロボ装置。
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JP35238996A Expired - Lifetime JP3720503B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | ストロボ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3720503B2 (ja) |
-
1996
- 1996-12-13 JP JP35238996A patent/JP3720503B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10170995A (ja) | 1998-06-26 |
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