JPH04320201A - 反射鏡 - Google Patents
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- JPH04320201A JPH04320201A JP3113861A JP11386191A JPH04320201A JP H04320201 A JPH04320201 A JP H04320201A JP 3113861 A JP3113861 A JP 3113861A JP 11386191 A JP11386191 A JP 11386191A JP H04320201 A JPH04320201 A JP H04320201A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
- G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
- G02B7/183—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors specially adapted for very large mirrors, e.g. for astronomy, or solar concentrators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00596—Mirrors
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B5/08—Mirrors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば反射望遠鏡の主
鏡などに適用して好適な反射鏡に関する。
鏡などに適用して好適な反射鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、反射望遠鏡の主鏡などに用いられ
る凹面鏡は、ほとんどのものがガラス製であった。
る凹面鏡は、ほとんどのものがガラス製であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラス
は重量が重いという問題点があった。また、赤道儀に反
射望遠鏡を取付ける場合、全体のバランスを取るために
重いバランサを装着しなければならなかった。さらに、
高精度の反射鏡に用いるガラス材料は高価であった。
は重量が重いという問題点があった。また、赤道儀に反
射望遠鏡を取付ける場合、全体のバランスを取るために
重いバランサを装着しなければならなかった。さらに、
高精度の反射鏡に用いるガラス材料は高価であった。
【0004】本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みて
なされたものであり、軽量で安価な反射鏡を提供するこ
とを目的とする。
なされたものであり、軽量で安価な反射鏡を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る反射鏡は、
上記課題を解決するために、炭素繊維強化プラスチック
からなる基板と、該基板の表面に設けられた反射層とを
具備したことを特徴とするものである。
上記課題を解決するために、炭素繊維強化プラスチック
からなる基板と、該基板の表面に設けられた反射層とを
具備したことを特徴とするものである。
【0006】また、本発明に係る反射鏡は、炭素繊維強
化プラスチックからなる第1の基板と、該第1の基板の
表面に設けられた反射層と、該第1の基板の裏面側に設
けられた第2の基板と、該第1の基板および第2の基板
の側部に設けられた側部基材と、該第1の基板、第2の
基板および側部基材により形成される空間に充填された
発泡体とを具備したことを特徴とするものである。好ま
しくは、第2の基板および側部基材は炭素繊維強化プラ
スチックから形成するのがよい。
化プラスチックからなる第1の基板と、該第1の基板の
表面に設けられた反射層と、該第1の基板の裏面側に設
けられた第2の基板と、該第1の基板および第2の基板
の側部に設けられた側部基材と、該第1の基板、第2の
基板および側部基材により形成される空間に充填された
発泡体とを具備したことを特徴とするものである。好ま
しくは、第2の基板および側部基材は炭素繊維強化プラ
スチックから形成するのがよい。
【0007】
【作用】炭素繊維強化プラスチックからなる基板は、ガ
ラスと同様に加工して反射層を形成できる。炭素繊維強
化プラスチックからなる基板表面に反射層を設けている
ので、全体の重量が非常に軽い。
ラスと同様に加工して反射層を形成できる。炭素繊維強
化プラスチックからなる基板表面に反射層を設けている
ので、全体の重量が非常に軽い。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【0009】図1(a)は本発明の一実施例に係る反射
鏡である凹面鏡の平面図、図1(b)は断面図を示す。 これらの図において、凹面鏡1は、基板2およびこの基
板2の表面に設けられた反射層3を具備する。基板2は
炭素繊維強化プラスチック(CFRP)から形成されて
いる。CFRPとしては炭素繊維を主体としてエポキシ
樹脂で硬化させたものを用いた。反射層3はアルミニュ
ームまたは銀などの金属メッキ層である。なお、図1(
b)では反射層3の厚みを説明のため誇張して厚くして
ある。
鏡である凹面鏡の平面図、図1(b)は断面図を示す。 これらの図において、凹面鏡1は、基板2およびこの基
板2の表面に設けられた反射層3を具備する。基板2は
炭素繊維強化プラスチック(CFRP)から形成されて
いる。CFRPとしては炭素繊維を主体としてエポキシ
樹脂で硬化させたものを用いた。反射層3はアルミニュ
ームまたは銀などの金属メッキ層である。なお、図1(
b)では反射層3の厚みを説明のため誇張して厚くして
ある。
【0010】このような凹面鏡1は例えば以下のように
製造される。まず、図2に示すように金型21上にプリ
プレグ22を何層か重ねる。プリプレグとしては、一方
向に並べられた炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたも
のを用いた。重ね方としては、まず第1番目の層として
金型21上に配置したプリプレグの炭素繊維の方向を0
度方向とすると、以下順に90度方向、+45度方向お
よび−45度方向に炭素繊維が並べられたプリプレグを
それぞれ重ねる。さらに、引き続き−45度方向、+4
5度方向、90度方向および0度方向のプリプレグをそ
れぞれ重ねる。このようにシンメトリックに重ねること
により、いわゆる疑似等方性のCFRP基板が得られ、
硬化させたときの反りが防止される。
製造される。まず、図2に示すように金型21上にプリ
プレグ22を何層か重ねる。プリプレグとしては、一方
向に並べられた炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたも
のを用いた。重ね方としては、まず第1番目の層として
金型21上に配置したプリプレグの炭素繊維の方向を0
度方向とすると、以下順に90度方向、+45度方向お
よび−45度方向に炭素繊維が並べられたプリプレグを
それぞれ重ねる。さらに、引き続き−45度方向、+4
5度方向、90度方向および0度方向のプリプレグをそ
れぞれ重ねる。このようにシンメトリックに重ねること
により、いわゆる疑似等方性のCFRP基板が得られ、
硬化させたときの反りが防止される。
【0011】次に、プリプレグ22を重ねた金型21を
ナイロンフィルムのバッグに封入し、真空ポンプなどで
内部の空気を排出する。さらに、真空ポンプによる空気
排出を行いながら、このナイロンフィルムのバッグをオ
ートクレーブ内で加圧および加温し、プリプレグ22の
樹脂を硬化させる。以上よりボイドなどの欠陥がほとん
どない基板2が得られる。この基板2の裏面中央部にパ
イプを接着し、旋盤加工にて基板周囲を削り揃える。そ
して、ガラス基板と同様にして基板2の表面を研摩およ
び鏡面仕上げし所望の凹面を得た後、アルミ蒸着などで
反射層3を形成する。以上より、図1の凹面鏡1が得ら
れた。
ナイロンフィルムのバッグに封入し、真空ポンプなどで
内部の空気を排出する。さらに、真空ポンプによる空気
排出を行いながら、このナイロンフィルムのバッグをオ
ートクレーブ内で加圧および加温し、プリプレグ22の
樹脂を硬化させる。以上よりボイドなどの欠陥がほとん
どない基板2が得られる。この基板2の裏面中央部にパ
イプを接着し、旋盤加工にて基板周囲を削り揃える。そ
して、ガラス基板と同様にして基板2の表面を研摩およ
び鏡面仕上げし所望の凹面を得た後、アルミ蒸着などで
反射層3を形成する。以上より、図1の凹面鏡1が得ら
れた。
【0012】上記実施例の反射鏡は、疑似等方性CFR
P基板を研摩してアルミ蒸着したものである。したがっ
て、ガラスを用いた同程度の口径の反射鏡に比べ、非常
に軽量である。例えば、口径が25cm程度のガラス製
の反射鏡は3.3kg近い重量を有するが、この実施例
によれば同じ口径の反射鏡が0.3kg程度の重量で得
られる。
P基板を研摩してアルミ蒸着したものである。したがっ
て、ガラスを用いた同程度の口径の反射鏡に比べ、非常
に軽量である。例えば、口径が25cm程度のガラス製
の反射鏡は3.3kg近い重量を有するが、この実施例
によれば同じ口径の反射鏡が0.3kg程度の重量で得
られる。
【0013】なお、上記の凹面鏡の製造方法において金
型は金属製に限らず、例えばCFRP製の型を用いても
よい。また、用いるプリプレグは一方向性のものに限ら
ず、クロスプリプレグなどを用いてもよい。さらに、プ
リプレグの重ね方および重ねる数についても適宜変更し
てよい。
型は金属製に限らず、例えばCFRP製の型を用いても
よい。また、用いるプリプレグは一方向性のものに限ら
ず、クロスプリプレグなどを用いてもよい。さらに、プ
リプレグの重ね方および重ねる数についても適宜変更し
てよい。
【0014】また、CFRP基板に用いるプリプレグの
強化繊維およびマトリックスはどのようなものでもよい
。ただし、マトリックスは熱可塑性にしても熱硬化性に
しても熱膨脹率が(+)であるので、強化繊維としては
熱膨張率が(−)のものを用いるのが好ましい。このよ
うなマトリックスと強化繊維を用いることにより、得ら
れるCFRP基板の熱膨脹率をゼロに近付けることがで
きる。したがって、温度の影響を受けることが少ない反
射鏡が、得られる。熱膨張率が(−)の強化繊維として
は、例えば石油ピッチ系の炭素繊維で引張り弾性率が4
0tonf/mm2以上のものが例示される。実際、従
来反射鏡に用いられている例えばコーニング社製の「パ
イレックス」は線膨脹係数α=3.25×10−6であ
り、小原光学硝子製造所製の「E・6」ガラスは線膨脹
係数α=2.4×10−6であるのに対し、上記実施例
の反射鏡では線膨脹係数α=−0.3×10−6程度に
することができた。
強化繊維およびマトリックスはどのようなものでもよい
。ただし、マトリックスは熱可塑性にしても熱硬化性に
しても熱膨脹率が(+)であるので、強化繊維としては
熱膨張率が(−)のものを用いるのが好ましい。このよ
うなマトリックスと強化繊維を用いることにより、得ら
れるCFRP基板の熱膨脹率をゼロに近付けることがで
きる。したがって、温度の影響を受けることが少ない反
射鏡が、得られる。熱膨張率が(−)の強化繊維として
は、例えば石油ピッチ系の炭素繊維で引張り弾性率が4
0tonf/mm2以上のものが例示される。実際、従
来反射鏡に用いられている例えばコーニング社製の「パ
イレックス」は線膨脹係数α=3.25×10−6であ
り、小原光学硝子製造所製の「E・6」ガラスは線膨脹
係数α=2.4×10−6であるのに対し、上記実施例
の反射鏡では線膨脹係数α=−0.3×10−6程度に
することができた。
【0015】さらに、CFRP基板は自重に対する応力
歪みが少ない。例えば弾性率で炭素繊維とガラスとを比
較すると、ガラスの弾性率がほぼ7tonf/mm2で
あるのに対し、日本石油株式会社製の炭素繊維XN−4
0の弾性率は8.6tonf/mm2、XN−50の弾
性率は9.6tonf/mm2、XN−70の弾性率は
14.3tonf/mm2である。
歪みが少ない。例えば弾性率で炭素繊維とガラスとを比
較すると、ガラスの弾性率がほぼ7tonf/mm2で
あるのに対し、日本石油株式会社製の炭素繊維XN−4
0の弾性率は8.6tonf/mm2、XN−50の弾
性率は9.6tonf/mm2、XN−70の弾性率は
14.3tonf/mm2である。
【0016】図3は、この凹面鏡1を反射望遠鏡の主鏡
として装着した状態を示す断面図である。31は反射望
遠鏡の鏡筒、32はCFRP製の主鏡セル、33は凹面
鏡1の周囲に設けられたCFRP製の取付け部材を示す
。取付け部材33は、凹面鏡1の周囲の何か所かに、取
付け部材33が凹面鏡1の裏面側に突出するように接着
剤で接着固定してある。取付け部材33はねじ34によ
り主鏡セル32に固定されている。これにより、凹面鏡
1は主鏡セル32に装着される。なお、取付け部材33
をリング状のものとし、凹面鏡1の全周にリング状の取
付け部材33を接着固定するようにしてもよい。35は
補強リング、36は光軸修正用のねじである。
として装着した状態を示す断面図である。31は反射望
遠鏡の鏡筒、32はCFRP製の主鏡セル、33は凹面
鏡1の周囲に設けられたCFRP製の取付け部材を示す
。取付け部材33は、凹面鏡1の周囲の何か所かに、取
付け部材33が凹面鏡1の裏面側に突出するように接着
剤で接着固定してある。取付け部材33はねじ34によ
り主鏡セル32に固定されている。これにより、凹面鏡
1は主鏡セル32に装着される。なお、取付け部材33
をリング状のものとし、凹面鏡1の全周にリング状の取
付け部材33を接着固定するようにしてもよい。35は
補強リング、36は光軸修正用のねじである。
【0017】図4は、別の凹面鏡11を反射望遠鏡の主
鏡として装着した状態を示す断面図である。図3と同一
の付番は共通の部材を示し説明は省略する。図3の凹面
鏡1は、その裏面が凸面(表面の凹面に沿う形状)のも
のであったが、図4の凹面鏡11は裏面が平面になって
いる。裏面を平面とするには、成形時にそのような型を
押し当てるようにすればよい。凹面鏡11の周囲の何か
所かはCFRP製の取付け部材37により掛止され、取
付け部材37はねじ38により主鏡セル32に固定され
ている。これにより、凹面鏡11は主鏡セル32に装着
される。
鏡として装着した状態を示す断面図である。図3と同一
の付番は共通の部材を示し説明は省略する。図3の凹面
鏡1は、その裏面が凸面(表面の凹面に沿う形状)のも
のであったが、図4の凹面鏡11は裏面が平面になって
いる。裏面を平面とするには、成形時にそのような型を
押し当てるようにすればよい。凹面鏡11の周囲の何か
所かはCFRP製の取付け部材37により掛止され、取
付け部材37はねじ38により主鏡セル32に固定され
ている。これにより、凹面鏡11は主鏡セル32に装着
される。
【0018】図3,4の凹面鏡において、主鏡セル32
、取付け部材33、および取付け部材37はCFRP製
としたが、金属やプラスチックなどの他の材質で形成し
てもよい。ただし、CFRP製としたほうが軽く狂いの
少ない反射望遠鏡が得られる。
、取付け部材33、および取付け部材37はCFRP製
としたが、金属やプラスチックなどの他の材質で形成し
てもよい。ただし、CFRP製としたほうが軽く狂いの
少ない反射望遠鏡が得られる。
【0019】図5は、さらに別の凹面鏡12を反射望遠
鏡の主鏡として装着した状態を示す断面図である。図3
と同一の付番は共通の部材を示し説明は省略する。図5
の凹面鏡12は、CFRP製の第1の基板51とその表
面に設けられた反射層52とを有する主鏡(図1の反射
鏡と同じもの)53、その裏面側に設けられた第2の基
板54、および主鏡53と第2の基板54の側部に設け
られた側部基材55を具備する。主鏡53と第2の基板
54はほぼ同じ口径であり、側部基材55はほぼ同じ口
径のリング上の部材である。主鏡53、第2の基板54
、および側部基材55により、凹面鏡12の内部には空
間部56が形成される。この空間56には断熱性に優れ
た発泡体57が充填されている。
鏡の主鏡として装着した状態を示す断面図である。図3
と同一の付番は共通の部材を示し説明は省略する。図5
の凹面鏡12は、CFRP製の第1の基板51とその表
面に設けられた反射層52とを有する主鏡(図1の反射
鏡と同じもの)53、その裏面側に設けられた第2の基
板54、および主鏡53と第2の基板54の側部に設け
られた側部基材55を具備する。主鏡53と第2の基板
54はほぼ同じ口径であり、側部基材55はほぼ同じ口
径のリング上の部材である。主鏡53、第2の基板54
、および側部基材55により、凹面鏡12の内部には空
間部56が形成される。この空間56には断熱性に優れ
た発泡体57が充填されている。
【0020】図5の凹面鏡12は内部の空間部56が断
熱効果のある発泡体57で満たされているので、表裏面
間の熱伝導率が低く、外気温の変動が凹面鏡12の裏面
から表面まで影響することが少ない。したがって、外気
温の変動により鏡筒内の空気が対流を起し望遠鏡の入射
光が乱されるようなことがない。図5の凹面鏡12は、
主鏡53を製造してから、その主鏡53と第2の基板5
4と側部基材55を図のように接着し、その内部の空間
部56に発泡体57を充填して製造してもよいが、先に
第1の基板51と第2の基板54と側部基材55を接着
しその内部の空間部56に発泡体57を充填しておき、
その後第1の基板51の表面に反射層52を設けるよう
にするとよい。あらかじめ内部に発泡体57を充填して
あるので研摩時の圧力に耐え得る剛性が確保されるから
である。
熱効果のある発泡体57で満たされているので、表裏面
間の熱伝導率が低く、外気温の変動が凹面鏡12の裏面
から表面まで影響することが少ない。したがって、外気
温の変動により鏡筒内の空気が対流を起し望遠鏡の入射
光が乱されるようなことがない。図5の凹面鏡12は、
主鏡53を製造してから、その主鏡53と第2の基板5
4と側部基材55を図のように接着し、その内部の空間
部56に発泡体57を充填して製造してもよいが、先に
第1の基板51と第2の基板54と側部基材55を接着
しその内部の空間部56に発泡体57を充填しておき、
その後第1の基板51の表面に反射層52を設けるよう
にするとよい。あらかじめ内部に発泡体57を充填して
あるので研摩時の圧力に耐え得る剛性が確保されるから
である。
【0021】上記の図3〜5の反射望遠鏡はCFRPを
主材料とする凹面鏡を用いているので全体の重量は軽量
である。したがって、赤道儀に取付けた場合に軽いバラ
ンサーで済み、全重量は軽量となり移動にも便宜である
。
主材料とする凹面鏡を用いているので全体の重量は軽量
である。したがって、赤道儀に取付けた場合に軽いバラ
ンサーで済み、全重量は軽量となり移動にも便宜である
。
【0022】なお、上記の実施例は本発明をニュートン
式反射望遠鏡の凹面鏡に適用した例であるが、本発明に
係る反射鏡はこれに限らず種々の光学機械に適用できる
。例えばカセグレン式反射望遠鏡の凹面鏡および凸面鏡
などにも適用できる。また、望遠鏡だけでなくシュミッ
トカメラなどにも適用できる。
式反射望遠鏡の凹面鏡に適用した例であるが、本発明に
係る反射鏡はこれに限らず種々の光学機械に適用できる
。例えばカセグレン式反射望遠鏡の凹面鏡および凸面鏡
などにも適用できる。また、望遠鏡だけでなくシュミッ
トカメラなどにも適用できる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反射鏡の基板にCFRPを用いているので、軽量で安価
であり、また熱膨脹率がゼロに近い反射鏡が提供される
。さらに、自重による反射鏡の歪みも少ない。かかる反
射鏡を用いて望遠鏡を構成すれば、全体の重量が軽量で
狂いが少なく、外気温の変動の影響も少ない望遠鏡が得
られる。
反射鏡の基板にCFRPを用いているので、軽量で安価
であり、また熱膨脹率がゼロに近い反射鏡が提供される
。さらに、自重による反射鏡の歪みも少ない。かかる反
射鏡を用いて望遠鏡を構成すれば、全体の重量が軽量で
狂いが少なく、外気温の変動の影響も少ない望遠鏡が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る反射鏡である凹面
鏡の平面図および断面図
鏡の平面図および断面図
【図2】 金型上にプリプレグを重ねた状態を示す断
面図
面図
【図3】 図1の凹面鏡を反射望遠鏡の主鏡として装
着した状態を示す断面図
着した状態を示す断面図
【図4】 別の凹面鏡を反射望遠鏡の主鏡として装着
した状態を示す断面図
した状態を示す断面図
【図5】 さらに別の凹面鏡を反射望遠鏡の主鏡とし
て装着した状態を示す断面図
て装着した状態を示す断面図
1,11,12…凹面鏡、2…基板、3…反射層、21
…金型、22…プリプレグ、31…鏡筒、32…主鏡セ
ル、33,37…取付け部材、34…ねじ、35…補強
リング、36…光軸修正用のねじ、51…第1の基板、
52…反射層、53…主鏡、54…第2の基板、55…
側部基材、56…空間部、57…発泡体。
…金型、22…プリプレグ、31…鏡筒、32…主鏡セ
ル、33,37…取付け部材、34…ねじ、35…補強
リング、36…光軸修正用のねじ、51…第1の基板、
52…反射層、53…主鏡、54…第2の基板、55…
側部基材、56…空間部、57…発泡体。
Claims (3)
- 【請求項1】 炭素繊維強化プラスチックからなる基
板と、該基板の表面に設けられた反射層とを具備するこ
とを特徴とする反射鏡。 - 【請求項2】 炭素繊維強化プラスチックからなる第
1の基板と、該第1の基板の表面に設けられた反射層と
、該第1の基板の裏面側に設けられた第2の基板と、該
第1の基板および第2の基板の側部に設けられた側部基
材と、該第1の基板、第2の基板および側部基材により
形成される空間に充填された発泡体とを具備することを
特徴とする反射鏡。 - 【請求項3】 前記第2の基板および側部基材が、炭
素繊維強化プラスチックからなる請求項2に記載の反射
鏡。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3113861A JPH04320201A (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 反射鏡 |
US07/868,484 US5428483A (en) | 1991-04-19 | 1992-04-14 | Reflecting mirror |
DE4212646A DE4212646A1 (de) | 1991-04-19 | 1992-04-15 | Reflexionsspiegel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3113861A JPH04320201A (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 反射鏡 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04320201A true JPH04320201A (ja) | 1992-11-11 |
Family
ID=14622928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3113861A Pending JPH04320201A (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 反射鏡 |
Country Status (3)
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---|---|
US (1) | US5428483A (ja) |
JP (1) | JPH04320201A (ja) |
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1991
- 1991-04-19 JP JP3113861A patent/JPH04320201A/ja active Pending
-
1992
- 1992-04-14 US US07/868,484 patent/US5428483A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-15 DE DE4212646A patent/DE4212646A1/de not_active Withdrawn
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