JPH05142359A - 鋼製ロツドによる地中情報収集方式 - Google Patents
鋼製ロツドによる地中情報収集方式Info
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- JPH05142359A JPH05142359A JP30791091A JP30791091A JPH05142359A JP H05142359 A JPH05142359 A JP H05142359A JP 30791091 A JP30791091 A JP 30791091A JP 30791091 A JP30791091 A JP 30791091A JP H05142359 A JPH05142359 A JP H05142359A
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- G—PHYSICS
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- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単位ロッド(1) の信号到達距離を可及的に長
くすること。 【構成】 鋼製ロッド(1) の先端付近に、センサ(2)
と、送信回路部(7) と、送信コイル(8) とを設け、鋼製
ロッドの地表側に、検出コイル(9) と、受信回路部(12)
とを設けて地中情報を地上において収集する地中情報収
集方式において、送信コイルと鋼製ロッドの間に高透磁
率材料(14)を周回させて設けるか、鋼製ロッドの少なく
とも前記検出コイルの設けられた部分を高透磁率材料で
構成することを特徴とする、 【効果】 最大信号到達距離を大にすることにより、中
継装置の段数を減少させることが可能と成り、信頼性お
よび経済性の向上が得られる。。
くすること。 【構成】 鋼製ロッド(1) の先端付近に、センサ(2)
と、送信回路部(7) と、送信コイル(8) とを設け、鋼製
ロッドの地表側に、検出コイル(9) と、受信回路部(12)
とを設けて地中情報を地上において収集する地中情報収
集方式において、送信コイルと鋼製ロッドの間に高透磁
率材料(14)を周回させて設けるか、鋼製ロッドの少なく
とも前記検出コイルの設けられた部分を高透磁率材料で
構成することを特徴とする、 【効果】 最大信号到達距離を大にすることにより、中
継装置の段数を減少させることが可能と成り、信頼性お
よび経済性の向上が得られる。。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロッド先端部の地中情報
を地表側において検知するための収集方式に関する。
を地表側において検知するための収集方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボーリングマシンのように回転するロッ
ド先端部の情報を実時間で得ようとする場合、ロッド先
端部にセンサを取り付け、その情報をロッドを介して地
表側で収集することが必要になる。このような場合、従
来の地中情報収集方式としては、鋼製ロッドの先端付近
にセンサを埋め込み、このロッド内でセンサに近接し
て、このセンサにより検知した地中情報により搬送波を
変調する送信回路部と、ロッド内に磁気信号を発生せし
めるソレノイド状の送信コイルとを設け、ロッドの地表
側に、ロッドを磁芯として巻かれ、ロッドに磁気信号が
あると誘導信号を生じるソレノイド状の受信コイルと、
この誘導信号を受け該信号から前記の入力信号を復調し
て地中情報を再生する受信回路部とを設け、送信コイル
により発生した磁気信号をロッドを伝送路として前記受
信コイルのところにまで伝送する方式が採用されてい
た。
ド先端部の情報を実時間で得ようとする場合、ロッド先
端部にセンサを取り付け、その情報をロッドを介して地
表側で収集することが必要になる。このような場合、従
来の地中情報収集方式としては、鋼製ロッドの先端付近
にセンサを埋め込み、このロッド内でセンサに近接し
て、このセンサにより検知した地中情報により搬送波を
変調する送信回路部と、ロッド内に磁気信号を発生せし
めるソレノイド状の送信コイルとを設け、ロッドの地表
側に、ロッドを磁芯として巻かれ、ロッドに磁気信号が
あると誘導信号を生じるソレノイド状の受信コイルと、
この誘導信号を受け該信号から前記の入力信号を復調し
て地中情報を再生する受信回路部とを設け、送信コイル
により発生した磁気信号をロッドを伝送路として前記受
信コイルのところにまで伝送する方式が採用されてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方式では、ボ
ーリングロッドに直接送信コイルを巻いているため、送
信コイル近傍の磁芯を構成するボーリングロッドにおい
て発生する渦電流損失やヒステリシス損失により、磁束
が効率良く伝送されず、このため深いところの地中情報
を収集するためには、途中に中継装置を設置する必要が
あった（平成３年特許願第１８９４６６号）。しかしな
がらこの中継装置の構成規模は上記の基本構成と実質的
に同じであるため、これを数多く設けることは、経済的
に不利なばかりでなく、中継装置を設置するとその部分
のロッド強度が低下するので設計上および取扱い上大き
な注意を必要とした。
ーリングロッドに直接送信コイルを巻いているため、送
信コイル近傍の磁芯を構成するボーリングロッドにおい
て発生する渦電流損失やヒステリシス損失により、磁束
が効率良く伝送されず、このため深いところの地中情報
を収集するためには、途中に中継装置を設置する必要が
あった（平成３年特許願第１８９４６６号）。しかしな
がらこの中継装置の構成規模は上記の基本構成と実質的
に同じであるため、これを数多く設けることは、経済的
に不利なばかりでなく、中継装置を設置するとその部分
のロッド強度が低下するので設計上および取扱い上大き
な注意を必要とした。
【０００４】したがって本発明の目的は、信号到達距離
を可及的に長くし、上記の中継装置の段数を可及的に少
なくした情報収集方式を得ようとするものである。
を可及的に長くし、上記の中継装置の段数を可及的に少
なくした情報収集方式を得ようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、送信コイル配
置部分のボーリングロッドに高透磁率材料を巻き付けた
上に送信コイルを巻回し、送信コイルが発生する磁束を
効率良くボーリングロッドに伝える電磁誘導による信号
伝送方式を採用したものである。
置部分のボーリングロッドに高透磁率材料を巻き付けた
上に送信コイルを巻回し、送信コイルが発生する磁束を
効率良くボーリングロッドに伝える電磁誘導による信号
伝送方式を採用したものである。
【０００６】本発明によれば、鋼製ロッドの先端付近
に、ロッド内部に埋め込まれたセンサ、このセンサに近
接して該センサの検出した地中情報信号で搬送波を変調
し変調搬送波を出力する送信回路部、及び該鋼製ロッド
を周回し前記変調搬送波を受けてロッド中に磁気信号を
発生せしめるソレノイド状の送信コイルを設け、前記鋼
製ロッドの地表側に、該鋼製ロッドを伝送路として磁気
信号が送られてくるとこれを誘導信号に変えるソレノイ
ド状の受信コイルおよび該誘導信号を復調して前記地中
情報を得る受信回路部を設けた、地中情報を地上におい
て収集する方式において、前記ソレノイド状の送信コイ
ルと前記鋼製ロッドの間に高透磁率材料を周回させたこ
とを特徴とする、鋼製ロッドによる地中情報収集方式が
得られる。
に、ロッド内部に埋め込まれたセンサ、このセンサに近
接して該センサの検出した地中情報信号で搬送波を変調
し変調搬送波を出力する送信回路部、及び該鋼製ロッド
を周回し前記変調搬送波を受けてロッド中に磁気信号を
発生せしめるソレノイド状の送信コイルを設け、前記鋼
製ロッドの地表側に、該鋼製ロッドを伝送路として磁気
信号が送られてくるとこれを誘導信号に変えるソレノイ
ド状の受信コイルおよび該誘導信号を復調して前記地中
情報を得る受信回路部を設けた、地中情報を地上におい
て収集する方式において、前記ソレノイド状の送信コイ
ルと前記鋼製ロッドの間に高透磁率材料を周回させたこ
とを特徴とする、鋼製ロッドによる地中情報収集方式が
得られる。
【０００７】また本発明によれば、上記の発明の内、高
透磁率材料として周回されたものを設ける代わりに、鋼
製ロッドの少なくとも送信コイルの巻かれた部分を高い
透磁率材料で構成してもよい。
透磁率材料として周回されたものを設ける代わりに、鋼
製ロッドの少なくとも送信コイルの巻かれた部分を高い
透磁率材料で構成してもよい。
【０００８】上記の発明において、前記鋼製ロッドが地
盤を掘削するためのボーリングロッドで形成されている
場合、或いは前記鋼製ロッドが、圧入により地中に貫入
する為の先端がコーン形状をしたロッドで形成されてい
る場合特に好ましい結果が得られる。
盤を掘削するためのボーリングロッドで形成されている
場合、或いは前記鋼製ロッドが、圧入により地中に貫入
する為の先端がコーン形状をしたロッドで形成されてい
る場合特に好ましい結果が得られる。
【０００９】
【作用】本発明による方式においては、高透磁率材料を
送信コイルとロッドの間に付加することにより、鋼製ロ
ッドに巻かれた送信コイル近傍における渦電流損とヒス
テリシス損を低減させ、コイルにより発生する磁束を等
価的に増加させることが出来る。すなわち、コイルが発
生する磁束は、コイル中央部を１とする時、端部では約
１／２となりコイル端部では急激に低下し、また、磁芯
で発生する渦電流損は磁束密度の２乗で増大し、ヒステ
リシス損は磁束密度の１．６乗で増大する。したがっ
て、ロッド材料に比べ渦電流損とヒステリシス損が極め
て小さい磁気特性を持つ高透磁率材料を、コイルにより
発生する磁束密度の高い部分に置くことにより、これら
の損失は軽減される。より具体的に説明すれば、送信コ
イルとロッドの間に高透磁率材料を置くと、送信コイル
で発生する磁束はロッドに比べて比透磁率の高い高透磁
率材料中に集中してロッド内には侵入しない。そして高
透磁率材料を出た磁束は、ロッドの外部と内部の比透磁
率が約１：１０００であるため、ロッド内へ伝わること
になる。
送信コイルとロッドの間に付加することにより、鋼製ロ
ッドに巻かれた送信コイル近傍における渦電流損とヒス
テリシス損を低減させ、コイルにより発生する磁束を等
価的に増加させることが出来る。すなわち、コイルが発
生する磁束は、コイル中央部を１とする時、端部では約
１／２となりコイル端部では急激に低下し、また、磁芯
で発生する渦電流損は磁束密度の２乗で増大し、ヒステ
リシス損は磁束密度の１．６乗で増大する。したがっ
て、ロッド材料に比べ渦電流損とヒステリシス損が極め
て小さい磁気特性を持つ高透磁率材料を、コイルにより
発生する磁束密度の高い部分に置くことにより、これら
の損失は軽減される。より具体的に説明すれば、送信コ
イルとロッドの間に高透磁率材料を置くと、送信コイル
で発生する磁束はロッドに比べて比透磁率の高い高透磁
率材料中に集中してロッド内には侵入しない。そして高
透磁率材料を出た磁束は、ロッドの外部と内部の比透磁
率が約１：１０００であるため、ロッド内へ伝わること
になる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明による実施例の構成を示す図で
あり、図２は図１の実施現場における配置関係と電気回
路部分の詳細を示す図である。但しこの図２自体は従来
装置の配置を示す図面とみてもよい。
あり、図２は図１の実施現場における配置関係と電気回
路部分の詳細を示す図である。但しこの図２自体は従来
装置の配置を示す図面とみてもよい。
【００１１】はじめに主として図２を参照して全体の構
成を説明すると、Ａはボーリングの際の地表面に設けら
れたボーリングマシーン、Ｂはボーリングロッド１の先
端部を示している。ボーリングロッドの先端部Ｂの付近
には、温度センサ１が破損しないように埋め込まれてい
る。発振回路３、変換回路４、変調回路５、増幅回路６
は送信回路部７（図１）を形成している。送信コイル８
は本発明の中軸となるものであるが、ここでは単に位置
のみを示してある。また、受信側の検出コイル９はボー
リングロッド１の上端部にロッドを磁芯として巻かれて
おり、増幅回路１０と復調回路１１は受信回路部１２
（図１）を構成している。これによって、センサで検知
されたロッド先端部の温度情報は電磁誘導による変調搬
送波の形でボーリングロッド１を伝搬し、地表側で受け
られて復調再生される。なおボーリングロッド１は掘削
の深度に応じて適宜複数本が継ぎ足され、地中情報を収
集する。
成を説明すると、Ａはボーリングの際の地表面に設けら
れたボーリングマシーン、Ｂはボーリングロッド１の先
端部を示している。ボーリングロッドの先端部Ｂの付近
には、温度センサ１が破損しないように埋め込まれてい
る。発振回路３、変換回路４、変調回路５、増幅回路６
は送信回路部７（図１）を形成している。送信コイル８
は本発明の中軸となるものであるが、ここでは単に位置
のみを示してある。また、受信側の検出コイル９はボー
リングロッド１の上端部にロッドを磁芯として巻かれて
おり、増幅回路１０と復調回路１１は受信回路部１２
（図１）を構成している。これによって、センサで検知
されたロッド先端部の温度情報は電磁誘導による変調搬
送波の形でボーリングロッド１を伝搬し、地表側で受け
られて復調再生される。なおボーリングロッド１は掘削
の深度に応じて適宜複数本が継ぎ足され、地中情報を収
集する。
【００１２】次に図１及び図２を参照して本発明の一実
施例について詳細に説明する。図１に示すように、鋼製
のボーリングロッド１の先端付近には、温度センサ２が
ロッド内壁に組み込まれており、これによって地中の検
出温度に比例した直流電圧を出力しその出力は送信回路
部７に与えられる。送信回路部７は水密容器の中に収納
され支持部材１３でロッド１内に保持されている。送信
回路部７の内部は図２に示すような回路構成を有してお
り、温度センサ２の出力は電圧ー周波数変換を行う変換
回路４に与えられ、ここで入力電圧に応じた周波数を持
つ信号に変換される。発振回路３は搬送波用として、例
えば１０kHz の高周波信号を発生し、その出力は変調回
路５に与えられる。変調回路５は上述の変換回路４から
周波数信号を受け、これによって発振回路３から与えら
れた搬送波を変調し出力する。変調回路５から得られた
搬送波帯の出力は増幅回路６で電力増幅された後送信コ
イル８に加えられ、コイルを流れる励磁電流によりロッ
ド１に磁束変化を与える。送信コイル８はロッドに形成
された浅い溝の中に設けられているが、その内側には送
信コイル長よりは長い高透磁率材料１４が予め巻き付け
てあり、接着保護材で固定されている。
施例について詳細に説明する。図１に示すように、鋼製
のボーリングロッド１の先端付近には、温度センサ２が
ロッド内壁に組み込まれており、これによって地中の検
出温度に比例した直流電圧を出力しその出力は送信回路
部７に与えられる。送信回路部７は水密容器の中に収納
され支持部材１３でロッド１内に保持されている。送信
回路部７の内部は図２に示すような回路構成を有してお
り、温度センサ２の出力は電圧ー周波数変換を行う変換
回路４に与えられ、ここで入力電圧に応じた周波数を持
つ信号に変換される。発振回路３は搬送波用として、例
えば１０kHz の高周波信号を発生し、その出力は変調回
路５に与えられる。変調回路５は上述の変換回路４から
周波数信号を受け、これによって発振回路３から与えら
れた搬送波を変調し出力する。変調回路５から得られた
搬送波帯の出力は増幅回路６で電力増幅された後送信コ
イル８に加えられ、コイルを流れる励磁電流によりロッ
ド１に磁束変化を与える。送信コイル８はロッドに形成
された浅い溝の中に設けられているが、その内側には送
信コイル長よりは長い高透磁率材料１４が予め巻き付け
てあり、接着保護材で固定されている。
【００１３】図３は上記の送信コイル８の正面図（ａ）
と磁束密度分布（ｂの実線）を示す図であり、コイル端
では磁束密度はコイル中央部の約１／２となり、コイル
外ではただちに減少していることを示している。高透磁
率材料１４は、先に述べたように、コイルで形成される
磁束密度の高い領域をカバーするようにコイルの長さよ
りも長く形成されている。これにより、送信コイル８で
形成された磁束がボーリングロッド１の表面における渦
電流損失及びヒステリシス損失を低下させることが可能
となり、ボーリングロッド上に磁束を効率良く形成させ
ることが出来る。以上の結果、信号伝送距離を長くする
効果を生じさせることになる。なおコイルカバー１５は
送信コイル８を保護するためのものである。
と磁束密度分布（ｂの実線）を示す図であり、コイル端
では磁束密度はコイル中央部の約１／２となり、コイル
外ではただちに減少していることを示している。高透磁
率材料１４は、先に述べたように、コイルで形成される
磁束密度の高い領域をカバーするようにコイルの長さよ
りも長く形成されている。これにより、送信コイル８で
形成された磁束がボーリングロッド１の表面における渦
電流損失及びヒステリシス損失を低下させることが可能
となり、ボーリングロッド上に磁束を効率良く形成させ
ることが出来る。以上の結果、信号伝送距離を長くする
効果を生じさせることになる。なおコイルカバー１５は
送信コイル８を保護するためのものである。
【００１４】上記のようにして形成された磁束は、ボー
リングロッドの他端すなわち地表側に達し、ここに設け
られた検出コイル９から誘導電圧が搬送波帯で検出さ
れ、受信回路部１２に送られる。この受信回路部１２に
於いて、送られてきた誘導電圧は増幅回路１０により増
幅された後、復調回路１１に加えられ、変調信号として
復調され出力される。この復調された信号は前述の変調
回路に加えられた信号と同じ情報を有することは明かで
ある以上のように送信コイルの内側に高透磁率材料を配
置することにより、単一の装置では、従来の信号伝達距
離では最大５０メートル程度であったのに対し、本発明
によれば１００メートル程度まで可能となり、実用的に
は極めて効果が大きい。
リングロッドの他端すなわち地表側に達し、ここに設け
られた検出コイル９から誘導電圧が搬送波帯で検出さ
れ、受信回路部１２に送られる。この受信回路部１２に
於いて、送られてきた誘導電圧は増幅回路１０により増
幅された後、復調回路１１に加えられ、変調信号として
復調され出力される。この復調された信号は前述の変調
回路に加えられた信号と同じ情報を有することは明かで
ある以上のように送信コイルの内側に高透磁率材料を配
置することにより、単一の装置では、従来の信号伝達距
離では最大５０メートル程度であったのに対し、本発明
によれば１００メートル程度まで可能となり、実用的に
は極めて効果が大きい。
【００１５】なお上記の実施例においては、温度センサ
を例に挙げたが、検知したい情報の種類例えばトルク、
水圧などに応じて適宜選択されることは言うまでもな
い。また実施例では、掘削用の回転ボーリングロッドが
使用されたが、これに代わって斜面等を含む表層地盤の
調査等に好適な圧入により地盤に穴をあけるための先端
がコーン型をした貫入ロッドも使用することができる。
を例に挙げたが、検知したい情報の種類例えばトルク、
水圧などに応じて適宜選択されることは言うまでもな
い。また実施例では、掘削用の回転ボーリングロッドが
使用されたが、これに代わって斜面等を含む表層地盤の
調査等に好適な圧入により地盤に穴をあけるための先端
がコーン型をした貫入ロッドも使用することができる。
【００１６】また、上記の実施例においては、比較的薄
い高透磁率材料を送信コイル内側部分に使用している
が、送信コイル近傍のロッド自体を高透磁率材料で構成
することによっても同様の効果が得られる。
い高透磁率材料を送信コイル内側部分に使用している
が、送信コイル近傍のロッド自体を高透磁率材料で構成
することによっても同様の効果が得られる。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明により明かなように、本発明
によれば、送信コイルの内側にこのコイルより長い高透
磁率材を設けることにより信号到達距離を大にすること
が出来、これにより中継装置の段数を減少させることが
可能と成って、信頼性および経済性の向上が得られる。
によれば、送信コイルの内側にこのコイルより長い高透
磁率材を設けることにより信号到達距離を大にすること
が出来、これにより中継装置の段数を減少させることが
可能と成って、信頼性および経済性の向上が得られる。
【図１】本発明による一実施例の構成を示すブロック図
である。
である。
【図２】図１の実施現場に於ける配置関係と電気回路部
分の詳細を示す図である。
分の詳細を示す図である。
【図３】本発明に於ける送信コイルの正面図と磁束密度
分布を示す図である。
分布を示す図である。
【符号の説明】 １ ボーリングロッド ２ 温度センサ ３ 発振回路 ４ 変換回路 ５ 変調回路 ６ 増幅回路 ７ 送信回路部 ８ 送信コイル ９ 検出コイル １０ 増幅回路 １１ 復調回路 １２ 受信回路部 １３ 支持部材 １４ 高透磁率材料 １５ コイルカバー
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼製ロッドの先端付近に、ロッド内部に
埋め込まれたセンサ、このセンサに近接して該センサの
検出した地中情報信号で搬送波を変調し変調搬送波を出
力する送信回路部、及び該鋼製ロッドを周回し前記変調
搬送波を受けてロッド中に磁気信号を発生せしめるソレ
ノイド状の送信コイルを設け、前記鋼製ロッドの地表側
に、該鋼製ロッドを伝送路として磁気信号が送られてく
るとこれを誘導信号に変えるソレノイド状の受信コイル
および該誘導信号を復調して前記地中情報を得る受信回
路部を設けた、地中情報を地上において収集する方式に
おいて、前記ソレノイド状の送信コイルと前記鋼製ロッ
ドの間に高透磁率材料を周回させたことを特徴とする、
鋼製ロッドによる地中情報収集方式。 - 【請求項２】 鋼製ロッドの先端付近に、ロッド内部に
埋め込まれたセンサ、このセンサに近接して該センサの
検出した地中情報信号で搬送波を変調し変調搬送波を出
力する送信回路部、及び該鋼製ロッドを周回し前記変調
搬送波を受けてロッド中に磁気信号を発生せしめるソレ
ノイド状の送信コイルを設け、前記鋼製ロッドの地表側
に、該鋼製ロッドを伝送路として磁気信号が送られてく
るとこれを誘導信号に変えるソレノイド状の受信コイル
および該誘導信号を復調して前記地中情報を得る受信回
路部を設けた、地中情報を地上において収集する方式に
おいて、前記鋼製ロッドの少なくとも前記ソレノイド状
の送信コイルの設けられた部分が高透磁率材料で構成さ
れていることを特徴とする、鋼製ロッドによる地中情報
収集方式。 - 【請求項３】 前記鋼製ロッドが、地盤を掘削するため
のボーリングロッドで形成されていることを特徴とす
る、請求項１または２の鋼製ロッドによる地中情報収集
方式。 - 【請求項４】 前記鋼製ロッドが、圧入により地中に貫
入する為の先端がコーン形状をしたロッドで形成されて
いることを特徴とする、請求項１または２の鋼製ロッド
による地中情報収集方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30791091A JP2873983B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 鋼製ロッドによる地中情報収集方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30791091A JP2873983B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 鋼製ロッドによる地中情報収集方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142359A true JPH05142359A (ja) | 1993-06-08 |
| JP2873983B2 JP2873983B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=17974646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30791091A Expired - Lifetime JP2873983B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 鋼製ロッドによる地中情報収集方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873983B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1991
- 1991-11-22 JP JP30791091A patent/JP2873983B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2873983B2 (ja) | 1999-03-24 |
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