JP3835940B2 - 低圧配電系統における雷侵入保護装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧配電線に設置され、雷サージが引き起こす絶縁破壊や焼損事故等の保護防止対策として使用される雷侵入保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
配電系統における高圧配電線に対し雷サージが引き起こす被害は、酸化亜鉛素子を内蔵した避雷器の普及に伴い、放電クランプフラッシオーバによる変電所トリップによる瞬時停電を除いて、急激に減少している。
そして、この高圧配電線に設置されている避雷器は、発生した雷サージ電圧が一定値以上になると動作し、雷サージ電流を中性線（接地相）に流して大地へ放流することで、配電線や各種配電機器等を保護している。
【０００３】
一方、高圧配電線から柱上変圧器、低圧配電線を介して分岐された末端の需要家側においては、高度情報化を背景とした各種OA機器、電化製品、電気機器等の普及、高密度実装化により、これらの重要性は増大する一途であるが、通信線やアンテナを介して雷サージに曝される危険が増加する傾向にある。
従って、雷サージの侵入から需要家側負荷を保護するため、各学会や各団体で各種対策の検討、立案が進められている。
【０００４】
その一つとして、図４に示すような「バイパスアレスタ」法と称する対策案が、主に電気通信会社及び電力会社によって共同提案されている。
この方法は、需要家５９の引込線５５の中性線（接地相）から通信線５８を含む範囲の所定箇所に避雷器５６を設置して共通接地線５７を設け、雷サージを迂回させるものであり、共通接地線５７と柱上変圧器５３及び低圧配電線５４の中性線（接地相）とを接続することにより、雷サージ電流を大地へ放流する一つのシステムを構築するものである。そして、このシステムを基本として更に改良・発展を図った対策案が生まれ、一部で実用化試験が行われている。なお、５１は高圧配電線、５２は高圧避雷器である。
上述した「バイパスアレスタ」法を改良・発展させたものは特にドイツで一般に普及しており、我が国でも電力会社の推奨案として採用が検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した「バイパスアレスタ法」が需要家側で広範囲に実施されると、需要家側の共通接地線５７の接地インピーダンスと柱上変圧器５３のＢ種接地の接地インピーダンスとの差異により、需要家５９側から低圧配電線５４の中性線（接地相）側に雷サージ電流が逆流する現象が発生しやすくなる。
【０００６】
すなわち、図５に示すように、需要家５９側の共通接地線５７は、家屋用接地であるため比較的高インピーダンスにならざるを得ず、接地電位が上昇して接地インピーダンスの低い柱上変圧器５３側へ雷サージ電流が流れる。その際、コンクリート柱等の電柱６０に架設されている低圧配電線５４において、電柱６０が低接地インピーダンスのため低圧用引留碍子６１から電柱６０に対してフラッシオーバが発生し、絶縁破壊や焼損事故を起こすおそれがある。更に、これらの現象は多相フラッシオーバに発展して相間短絡に至る危険を内包している。
【０００７】
つまり、「バイパスアレスタ法」では、高圧配電線及び需要家側に雷サージを抑制するべく避雷器等の保護装置を設置した結果、高圧配電線と需要家との間の低圧配電線が双方から雷サージの影響を受けやすくなり、最弱点部として露呈してしまうことになる。
また、需要家側の共通接地線の接地インピーダンスを最適値にするための接地工事は、需要家数や各家屋形態が異なるので極めて困難である。
【０００８】
そこで本発明は、高圧配電線、柱上変圧器、低圧配電線から引込線を介して需要家に至る低圧配電系統において、雷サージ電流の最弱点と言える低圧配電線に比較的簡易な構成を付加することで、低圧配電系統の保護機能を高めた雷侵入保護装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、高圧配電線に接続された柱上変圧器から低圧配電線が分岐され、この低圧配電線から引込線を介して需要家に電力が供給されるとともに、柱上変圧器側で接地されている低圧配電線中性線に接続された引込線中性線と需要家に接続された通信線とが、避雷器を介して共通接地線に接続されてなる低圧配電系統において、電柱に架設された低圧配電線の電位線と中性線及び電柱接地線との間に、雷サージ電流を大地に放流させるための雷サージ保護素子をそれぞれ接続したものである。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、高圧配電線に接続された柱上変圧器から低圧配電線が分岐され、この低圧配電線から引込線を介して需要家に電力が供給されるとともに、柱上変圧器側で接地されている低圧配電線中性線に接続された引込線中性線と需要家に接続された通信線とが、避雷器を介して共通接地線に接続されてなる低圧配電系統において、電柱に架設された低圧配電線の電位線と中性線及び電柱接地線との間に、これらの電位線、中性線及び電柱接地線にそれぞれ接続されて相互間にギャップを保有させた電極とこれらの電極を包囲する消弧室とを有するアーク限流手段を設けたものである。
【００１１】
なお、請求項３に記載するように、請求項１記載の雷サージ保護素子または請求項２記載のアーク限流手段を、筐体内に一括して収納することが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
先ず、図１は本発明の一実施形態の使用状態を示しており、本発明にかかる雷侵入保護装置１０を１００／２００Ｖ単相三線式の架空低圧配電系統に適用した場合のものである。ここで、本発明は２００Ｖ三相三線式の各種低圧配電系統にも適用可能である。
【００１３】
この雷侵入保護装置１０は、コンクリート柱等の電柱６０に低圧用引留碍子６１を介して架設された低圧配電線５４の電位線（電圧相）５４ａ，５４ｂと、電柱接地線６２に接続された中性線（接地相）５４ｃとの間に、絶縁ケーブル１４を介して接続される。
雷侵入保護装置１０としては、図２に示すように雷サージ保護素子による雷サージ電流の放流作用を利用した例や、図３に示すようにアーク限流作用を利用した例が考えられる。
【００１４】
まず、図２に示す雷侵入保護装置１０Ａは、電位線（電圧相）５４ａ，５４ｂと中性線（接地相）５４ｃ及び電柱接地線６２との間に絶縁ケーブル１４を介して接続される雷サージ保護素子１１，１２を、筐体１６の内部に一括収納して構成されている。
これらの保護素子１１，１２は、酸化亜鉛（ＺnＯ）を複合成分としたセラミックや酸化亜鉛素子と避***とを組み合わせた構成からなり、これらを筐体１６の内部に一括収納するほか、保護素子１１，１２を耐候性に優れた絶縁樹脂等によって一体成形しても良い。
【００１５】
その動作としては、落雷時に雷サージが低圧配電線５４に侵入し、電位線５４ａ，５４ｂの電位が所定値にまで上昇すると、雷サージ保護素子１１，１２が動作して雷サージ電流を電柱接地線６２から大地へ放流させる。
これにより、従来のごとく電位線５４ａ，５４ｂから低圧用引留碍子を介し電柱にフラッシオーバを生じるおそれもなく、絶縁破壊や焼損事故等の発生を未然に防止することができる。
【００１６】
次に、図３に示す雷侵入保護装置１０Ｂはアーク限流作用を利用するもので、電位線５４ａ，５４ｂと、電柱接地線６２に接続された中性線５４ｃとにそれぞれ接続されて筐体１６を貫通する絶縁ケーブル１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有し、これらの絶縁ケーブル１４ａ，１４ｂ，１４ｃの先端に形成された針状電極１５が筐体１６内部の消弧室１７においてギャップ１８を介し同一平面上で対向配置されている。
前記筐体１６はポリアセタール等の樹脂によって形成されており、針状電極１５の間でアークが発生するとその熱により不活性ガスを発生するものである。
上記構成において、針状電極１５、筐体１６、消弧室１７、ギャップ１８等は請求項２におけるアーク限流手段を構成している。
【００１７】
低圧配電線５４に雷サージが発生すると、電位線５４ａ，５４ｂまたは電柱接地線６２に接続された中性線５４ｃの針状電極１５の相互間でフラッシオーバ及びアークが発生し、雷サージによる電位の上昇を抑制する。その後、瞬時のうちにアークの熱によって針状電極１５の先端部が溶解し、ギャップ１８の長さの拡大、それによるアーク抵抗の増加、更には筐体１６からの不活性ガスの発生により、アーク続流が遮断される。
【００１８】
なお、図示されていないが、筐体１６の一部には肉厚の薄い弱点部が設けられており、消弧室１７内の気体が加熱されて高圧になったときに前記弱点部が破壊されて消弧室１７の内圧を一気に放圧する構造となっている。この放圧に伴う強い気流がアークの消弧作用を一層促進し、アーク続流は確実に遮断されることになる。
【００１９】
このため、雷サージ侵入時に、電位線５４ａ，５４ｂの電位上昇がアーク発生により何れも一定値以下に抑制され、その後、引き続いてアーク続流が遮断される。
また、この実施形態では、針状電極１５間のギャップ１８の長さを調整することで、抑制するべき雷サージ電圧を任意の値に設定することが可能である。
【００２０】
更に、図２、図３の何れの例でも、雷サージ保護素子１１，１２や針状電極１５等を筐体１６の内部に一括して収納し、その全体を一体的に形成するとともに、絶縁ケーブル１４または１４ａ〜１４ｃを引き出して低圧配電線に接続するような簡単な構造としたので、足場の悪い電柱上でも安全かつ容易に工事を行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、雷サージ侵入時の最弱点部とも言える低圧配電線の電柱架設部に、構造が極めて簡単で設置、接続が容易な雷侵入保護装置を取り付けるだけで、益々重要性を増している低圧需要家の負荷を保護しながら配電系統全体における雷侵入保護性能を安定化させ、信頼性を向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の使用状態を示す図である。
【図２】図１における雷侵入保護装置の概略構成図である。
【図３】図１における雷侵入保護装置の概略構成図である。
【図４】従来技術としてのバイパスアレスタ法の説明図である。
【図５】バイパスアレスタ法の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 雷侵入保護装置
１１，１２ 雷サージ保護素子
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 絶縁ケーブル
１５ 針状電極
１６ 筐体
１７ 消弧室
１８ ギャップ
５４ 低圧配電線
５４ａ，５４ｂ 電位線（電圧相）
５４ｃ 中性線（接地相）
６０ 電柱
６１ 低圧用引留碍子
６２ 電柱接地線
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧配電線に設置され、雷サージが引き起こす絶縁破壊や焼損事故等の保護防止対策として使用される雷侵入保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
配電系統における高圧配電線に対し雷サージが引き起こす被害は、酸化亜鉛素子を内蔵した避雷器の普及に伴い、放電クランプフラッシオーバによる変電所トリップによる瞬時停電を除いて、急激に減少している。
そして、この高圧配電線に設置されている避雷器は、発生した雷サージ電圧が一定値以上になると動作し、雷サージ電流を中性線（接地相）に流して大地へ放流することで、配電線や各種配電機器等を保護している。
【０００３】
一方、高圧配電線から柱上変圧器、低圧配電線を介して分岐された末端の需要家側においては、高度情報化を背景とした各種OA機器、電化製品、電気機器等の普及、高密度実装化により、これらの重要性は増大する一途であるが、通信線やアンテナを介して雷サージに曝される危険が増加する傾向にある。
従って、雷サージの侵入から需要家側負荷を保護するため、各学会や各団体で各種対策の検討、立案が進められている。
【０００４】
その一つとして、図４に示すような「バイパスアレスタ」法と称する対策案が、主に電気通信会社及び電力会社によって共同提案されている。
この方法は、需要家５９の引込線５５の中性線（接地相）から通信線５８を含む範囲の所定箇所に避雷器５６を設置して共通接地線５７を設け、雷サージを迂回させるものであり、共通接地線５７と柱上変圧器５３及び低圧配電線５４の中性線（接地相）とを接続することにより、雷サージ電流を大地へ放流する一つのシステムを構築するものである。そして、このシステムを基本として更に改良・発展を図った対策案が生まれ、一部で実用化試験が行われている。なお、５１は高圧配電線、５２は高圧避雷器である。
上述した「バイパスアレスタ」法を改良・発展させたものは特にドイツで一般に普及しており、我が国でも電力会社の推奨案として採用が検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した「バイパスアレスタ法」が需要家側で広範囲に実施されると、需要家側の共通接地線５７の接地インピーダンスと柱上変圧器５３のＢ種接地の接地インピーダンスとの差異により、需要家５９側から低圧配電線５４の中性線（接地相）側に雷サージ電流が逆流する現象が発生しやすくなる。
【０００６】
すなわち、図５に示すように、需要家５９側の共通接地線５７は、家屋用接地であるため比較的高インピーダンスにならざるを得ず、接地電位が上昇して接地インピーダンスの低い柱上変圧器５３側へ雷サージ電流が流れる。その際、コンクリート柱等の電柱６０に架設されている低圧配電線５４において、電柱６０が低接地インピーダンスのため低圧用引留碍子６１から電柱６０に対してフラッシオーバが発生し、絶縁破壊や焼損事故を起こすおそれがある。更に、これらの現象は多相フラッシオーバに発展して相間短絡に至る危険を内包している。
【０００７】
つまり、「バイパスアレスタ法」では、高圧配電線及び需要家側に雷サージを抑制するべく避雷器等の保護装置を設置した結果、高圧配電線と需要家との間の低圧配電線が双方から雷サージの影響を受けやすくなり、最弱点部として露呈してしまうことになる。
また、需要家側の共通接地線の接地インピーダンスを最適値にするための接地工事は、需要家数や各家屋形態が異なるので極めて困難である。
【０００８】
そこで本発明は、高圧配電線、柱上変圧器、低圧配電線から引込線を介して需要家に至る低圧配電系統において、雷サージ電流の最弱点と言える低圧配電線に比較的簡易な構成を付加することで、低圧配電系統の保護機能を高めた雷侵入保護装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、高圧配電線に接続された柱上変圧器から低圧配電線が分岐され、この低圧配電線から引込線を介して需要家に電力が供給されるとともに、柱上変圧器側で接地されている低圧配電線中性線に接続された引込線中性線と需要家に接続された通信線とが、避雷器を介して共通接地線に接続されてなる低圧配電系統において、電柱に架設された低圧配電線の電位線と中性線及び電柱接地線との間に、雷サージ電流を大地に放流させるための雷サージ保護素子をそれぞれ接続したものである。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、高圧配電線に接続された柱上変圧器から低圧配電線が分岐され、この低圧配電線から引込線を介して需要家に電力が供給されるとともに、柱上変圧器側で接地されている低圧配電線中性線に接続された引込線中性線と需要家に接続された通信線とが、避雷器を介して共通接地線に接続されてなる低圧配電系統において、電柱に架設された低圧配電線の電位線と中性線及び電柱接地線との間に、これらの電位線、中性線及び電柱接地線にそれぞれ接続されて相互間にギャップを保有させた電極とこれらの電極を包囲する消弧室とを有するアーク限流手段を設けたものである。
【００１１】
なお、請求項３に記載するように、請求項１記載の雷サージ保護素子または請求項２記載のアーク限流手段を、筐体内に一括して収納することが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
先ず、図１は本発明の一実施形態の使用状態を示しており、本発明にかかる雷侵入保護装置１０を１００／２００Ｖ単相三線式の架空低圧配電系統に適用した場合のものである。ここで、本発明は２００Ｖ三相三線式の各種低圧配電系統にも適用可能である。
【００１３】
この雷侵入保護装置１０は、コンクリート柱等の電柱６０に低圧用引留碍子６１を介して架設された低圧配電線５４の電位線（電圧相）５４ａ，５４ｂと、電柱接地線６２に接続された中性線（接地相）５４ｃとの間に、絶縁ケーブル１４を介して接続される。
雷侵入保護装置１０としては、図２に示すように雷サージ保護素子による雷サージ電流の放流作用を利用した例や、図３に示すようにアーク限流作用を利用した例が考えられる。
【００１４】
まず、図２に示す雷侵入保護装置１０Ａは、電位線（電圧相）５４ａ，５４ｂと中性線（接地相）５４ｃ及び電柱接地線６２との間に絶縁ケーブル１４を介して接続される雷サージ保護素子１１，１２を、筐体１６の内部に一括収納して構成されている。
これらの保護素子１１，１２は、酸化亜鉛（ＺnＯ）を複合成分としたセラミックや酸化亜鉛素子と避***とを組み合わせた構成からなり、これらを筐体１６の内部に一括収納するほか、保護素子１１，１２を耐候性に優れた絶縁樹脂等によって一体成形しても良い。
【００１５】
その動作としては、落雷時に雷サージが低圧配電線５４に侵入し、電位線５４ａ，５４ｂの電位が所定値にまで上昇すると、雷サージ保護素子１１，１２が動作して雷サージ電流を電柱接地線６２から大地へ放流させる。
これにより、従来のごとく電位線５４ａ，５４ｂから低圧用引留碍子を介し電柱にフラッシオーバを生じるおそれもなく、絶縁破壊や焼損事故等の発生を未然に防止することができる。
【００１６】
次に、図３に示す雷侵入保護装置１０Ｂはアーク限流作用を利用するもので、電位線５４ａ，５４ｂと、電柱接地線６２に接続された中性線５４ｃとにそれぞれ接続されて筐体１６を貫通する絶縁ケーブル１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有し、これらの絶縁ケーブル１４ａ，１４ｂ，１４ｃの先端に形成された針状電極１５が筐体１６内部の消弧室１７においてギャップ１８を介し同一平面上で対向配置されている。
前記筐体１６はポリアセタール等の樹脂によって形成されており、針状電極１５の間でアークが発生するとその熱により不活性ガスを発生するものである。
上記構成において、針状電極１５、筐体１６、消弧室１７、ギャップ１８等は請求項２におけるアーク限流手段を構成している。
【００１７】
低圧配電線５４に雷サージが発生すると、電位線５４ａ，５４ｂまたは電柱接地線６２に接続された中性線５４ｃの針状電極１５の相互間でフラッシオーバ及びアークが発生し、雷サージによる電位の上昇を抑制する。その後、瞬時のうちにアークの熱によって針状電極１５の先端部が溶解し、ギャップ１８の長さの拡大、それによるアーク抵抗の増加、更には筐体１６からの不活性ガスの発生により、アーク続流が遮断される。
【００１８】
なお、図示されていないが、筐体１６の一部には肉厚の薄い弱点部が設けられており、消弧室１７内の気体が加熱されて高圧になったときに前記弱点部が破壊されて消弧室１７の内圧を一気に放圧する構造となっている。この放圧に伴う強い気流がアークの消弧作用を一層促進し、アーク続流は確実に遮断されることになる。
【００１９】
このため、雷サージ侵入時に、電位線５４ａ，５４ｂの電位上昇がアーク発生により何れも一定値以下に抑制され、その後、引き続いてアーク続流が遮断される。
また、この実施形態では、針状電極１５間のギャップ１８の長さを調整することで、抑制するべき雷サージ電圧を任意の値に設定することが可能である。
【００２０】
更に、図２、図３の何れの例でも、雷サージ保護素子１１，１２や針状電極１５等を筐体１６の内部に一括して収納し、その全体を一体的に形成するとともに、絶縁ケーブル１４または１４ａ〜１４ｃを引き出して低圧配電線に接続するような簡単な構造としたので、足場の悪い電柱上でも安全かつ容易に工事を行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、雷サージ侵入時の最弱点部とも言える低圧配電線の電柱架設部に、構造が極めて簡単で設置、接続が容易な雷侵入保護装置を取り付けるだけで、益々重要性を増している低圧需要家の負荷を保護しながら配電系統全体における雷侵入保護性能を安定化させ、信頼性を向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の使用状態を示す図である。
【図２】図１における雷侵入保護装置の概略構成図である。
【図３】図１における雷侵入保護装置の概略構成図である。
【図４】従来技術としてのバイパスアレスタ法の説明図である。
【図５】バイパスアレスタ法の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 雷侵入保護装置
１１，１２ 雷サージ保護素子
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 絶縁ケーブル
１５ 針状電極
１６ 筐体
１７ 消弧室
１８ ギャップ
５４ 低圧配電線
５４ａ，５４ｂ 電位線（電圧相）
５４ｃ 中性線（接地相）
６０ 電柱
６１ 低圧用引留碍子
６２ 電柱接地線
Claims (3)
- 高圧配電線に接続された柱上変圧器から低圧配電線が分岐され、この低圧配電線から引込線を介して需要家に電力が供給されるとともに、柱上変圧器側で接地されている低圧配電線中性線に接続された引込線中性線と需要家に接続された通信線とが、避雷器を介して共通接地線に接続されてなる低圧配電系統において、
電柱に架設された低圧配電線の電位線と中性線及び電柱接地線との間に、雷サージ電流を大地に放流させるための雷サージ保護素子をそれぞれ接続したことを特徴とする低圧配電系統における雷侵入保護装置。 - 高圧配電線に接続された柱上変圧器から低圧配電線が分岐され、この低圧配電線から引込線を介して需要家に電力が供給されるとともに、柱上変圧器側で接地されている低圧配電線中性線に接続された引込線中性線と需要家に接続された通信線とが、避雷器を介して共通接地線に接続されてなる低圧配電系統において、
電柱に架設された低圧配電線の電位線と中性線及び電柱接地線との間に、これらの電位線、中性線及び電柱接地線にそれぞれ接続されて相互間にギャップを保有させた電極とこれらの電極を包囲する消弧室とを有するアーク限流手段を設けたことを特徴とする低圧配電系統における雷侵入保護装置。 - 請求項１記載の雷サージ保護素子または請求項２記載のアーク限流手段を、筐体内に一括して収納したことを特徴とする低圧配電系統における雷侵入保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29777998A JP3835940B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 低圧配電系統における雷侵入保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29777998A JP3835940B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 低圧配電系統における雷侵入保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000134795A JP2000134795A (ja) | 2000-05-12 |
| JP3835940B2 true JP3835940B2 (ja) | 2006-10-18 |
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ID=17851078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP29777998A Expired - Fee Related JP3835940B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 低圧配電系統における雷侵入保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3835940B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4945472B2 (ja) * | 2008-02-06 | 2012-06-06 | 北陸電力株式会社 | 単相配電線路の雷断線防護方法 |
| JP2013198250A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Nippon Telegraph & Telephone East Corp | 雷防護方法 |
-
1998
- 1998-10-20 JP JP29777998A patent/JP3835940B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000134795A (ja) | 2000-05-12 |
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