JPH072014B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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- JPH072014B2 JPH072014B2 JP2169790A JP16979090A JPH072014B2 JP H072014 B2 JPH072014 B2 JP H072014B2 JP 2169790 A JP2169790 A JP 2169790A JP 16979090 A JP16979090 A JP 16979090A JP H072014 B2 JPH072014 B2 JP H072014B2
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- power supply
- switching power
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は入出力間が絶縁されるコンバータ型のスイッチ
ング電源装置に関し、詳細には、２枚の絶縁金属基板上
にその１次側回路および２次側回路をそれぞれ実装した
スイッチング電源装置に関する。
ング電源装置に関し、詳細には、２枚の絶縁金属基板上
にその１次側回路および２次側回路をそれぞれ実装した
スイッチング電源装置に関する。
（ロ） 従来の技術 第６図はフライバック方式のスイッチング電源回路を示
す。
す。
図示するスイッチング電源回路は１次巻線と２次巻線が
逆極性であって、入力VINと出力VOUTを絶縁するトラン
スＴ、入力VINからトランスＴに流れる電流を制御する
スイッチング・トランジスタあるいはパワーMOSFET等の
スイッチング素子Ｑ、数＋KHzの一定周波数であって、
帰還信号によりデューティが変更されるパルスをスイッ
チング素子Ｑの制御電極に出力するPWM回路（60）、ト
ランスＴのリーケージ・インダクタンスに蓄積されるエ
ネルギーを放出するためのスナバ回路（66）、スイッチ
ング素子Ｑの電流をモニタして過電流保護を行う電流検
出器（64）、電源回路の熱暴走を防止する温度検出器
（62）、トランスＴの出力電圧を整流平滑するそれぞれ
ダイオードD3、コンデンサC2、出力VOUTの定電圧制御お
よび過電圧制御を行う電圧検出器（68）、この電圧検出
器（68）の出力を絶縁帰還するホトカプラ（70）等から
構成される。
逆極性であって、入力VINと出力VOUTを絶縁するトラン
スＴ、入力VINからトランスＴに流れる電流を制御する
スイッチング・トランジスタあるいはパワーMOSFET等の
スイッチング素子Ｑ、数＋KHzの一定周波数であって、
帰還信号によりデューティが変更されるパルスをスイッ
チング素子Ｑの制御電極に出力するPWM回路（60）、ト
ランスＴのリーケージ・インダクタンスに蓄積されるエ
ネルギーを放出するためのスナバ回路（66）、スイッチ
ング素子Ｑの電流をモニタして過電流保護を行う電流検
出器（64）、電源回路の熱暴走を防止する温度検出器
（62）、トランスＴの出力電圧を整流平滑するそれぞれ
ダイオードD3、コンデンサC2、出力VOUTの定電圧制御お
よび過電圧制御を行う電圧検出器（68）、この電圧検出
器（68）の出力を絶縁帰還するホトカプラ（70）等から
構成される。
次に、上記構成されるスイッチング電源回路の動作を説
明する。
明する。
PWM回路（60）の出力パルスがハイレベルとなってスイ
ッチング素子Ｑがオンすると、入力VIN−トランスＴの
一次巻線−スイッチング素子Ｑの閉回路が形成されてト
ランスＴの１次巻線に１次関数的に増加する電流が流れ
る。このとき、トランスＴの２次巻線出力はダイオード
D3により阻止されるためトランスＴを介する電力の伝達
は行われず、１次巻線へ供給されたエネルギーは全てト
ランスＴ内に蓄積される。そして、PWM回路（60）の出
力パルスがローレベルとなってスイッチング素子Ｑがオ
フすると、１次巻線に逆起電力が発生し、この逆起電力
に基づく２次巻線出力がダイオードD3を介してコンデン
サC2に充電され出力VOUTとなる。
ッチング素子Ｑがオンすると、入力VIN−トランスＴの
一次巻線−スイッチング素子Ｑの閉回路が形成されてト
ランスＴの１次巻線に１次関数的に増加する電流が流れ
る。このとき、トランスＴの２次巻線出力はダイオード
D3により阻止されるためトランスＴを介する電力の伝達
は行われず、１次巻線へ供給されたエネルギーは全てト
ランスＴ内に蓄積される。そして、PWM回路（60）の出
力パルスがローレベルとなってスイッチング素子Ｑがオ
フすると、１次巻線に逆起電力が発生し、この逆起電力
に基づく２次巻線出力がダイオードD3を介してコンデン
サC2に充電され出力VOUTとなる。
上記の動作を行うスイッチング電源回路は高効率である
ため比較的小容量のものではセラミックス等の絶縁基板
上に混成集積回路化することも可能であり、小型、軽量
化が要求される昨今の電気機器の電源装置として好適で
ある。しかしながら、セラミックス等の絶縁基板は概ね
熱伝導能が低いため、発熱量が大きい大容量のスイッチ
ング電源回路を混成集積回路化することができない問題
を有している。
ため比較的小容量のものではセラミックス等の絶縁基板
上に混成集積回路化することも可能であり、小型、軽量
化が要求される昨今の電気機器の電源装置として好適で
ある。しかしながら、セラミックス等の絶縁基板は概ね
熱伝導能が低いため、発熱量が大きい大容量のスイッチ
ング電源回路を混成集積回路化することができない問題
を有している。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 これに対して、基板として絶縁金属基板を使用してスイ
ッチング電源回路を混成集積回路化する場合には放熱の
問題は解決されるものの、安全規格によりスイッチング
電源回路の１次側回路と２次側回路を単一の金属基板上
に形成してはならないとされているため製造工程が煩雑
になる問題を有する。
ッチング電源回路を混成集積回路化する場合には放熱の
問題は解決されるものの、安全規格によりスイッチング
電源回路の１次側回路と２次側回路を単一の金属基板上
に形成してはならないとされているため製造工程が煩雑
になる問題を有する。
また、特にスイッチング電源装置には電流容量、入出力
電圧あるいは電力容量等による極めて多数のニーズが存
在しているため、それらのいくつかのニーズに応えるた
めの開発負担は重いものとなる。
電圧あるいは電力容量等による極めて多数のニーズが存
在しているため、それらのいくつかのニーズに応えるた
めの開発負担は重いものとなる。
従って、本発明は回路パターン形成工程、素子実装工程
等を単一の基板を使用するものと同等に簡素化すること
ができると共に開発負担を増加させることなく多数のユ
ーザニーズに即応できる構造のスイッチング電源装置を
提供することにある。
等を単一の基板を使用するものと同等に簡素化すること
ができると共に開発負担を増加させることなく多数のユ
ーザニーズに即応できる構造のスイッチング電源装置を
提供することにある。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明は斯る課題に鑑みなされたものであって、スイッ
チング電源回路の１次側回路と２次側回路を第１および
第２の絶縁金属基板上に実装し、この第１および第２の
絶縁金属基板を、２次側回路から１次側回路へ電圧信号
および過電圧信号を絶縁帰還するホトカプラにより結合
することによって、スイッチング電源回路の１次側回路
と２次側回路間の絶縁距離の問題および製造工程上の問
題を解決するものである。
チング電源回路の１次側回路と２次側回路を第１および
第２の絶縁金属基板上に実装し、この第１および第２の
絶縁金属基板を、２次側回路から１次側回路へ電圧信号
および過電圧信号を絶縁帰還するホトカプラにより結合
することによって、スイッチング電源回路の１次側回路
と２次側回路間の絶縁距離の問題および製造工程上の問
題を解決するものである。
また、第１の絶縁金属基板あるいは第２の絶縁金属基板
に、少なくとも１次側回路の過電流検出レベル設定用可
変抵抗、２次側回路の電圧設定用可変抵抗、あるいは過
電圧検出レベル設定用可変抵抗の１を実装し、第１およ
び第２の絶縁金属基板の間隙を介して、あるいはケーシ
ングに形成した孔を介して、ユーザサイドにおいて、ま
た少なくとも製造の最終段階においてその抵抗調整を可
能とすることによって多数のユーザニーズに応えるもの
である。
に、少なくとも１次側回路の過電流検出レベル設定用可
変抵抗、２次側回路の電圧設定用可変抵抗、あるいは過
電圧検出レベル設定用可変抵抗の１を実装し、第１およ
び第２の絶縁金属基板の間隙を介して、あるいはケーシ
ングに形成した孔を介して、ユーザサイドにおいて、ま
た少なくとも製造の最終段階においてその抵抗調整を可
能とすることによって多数のユーザニーズに応えるもの
である。
（ホ） 作用 スイッチング電源回路の１次側回路と２次側回路を格別
に実装した第１および第２の絶縁金属基板をホトカプラ
により結合することによって、一体の金属基板として扱
うことが可能になり、素子実装工程、リード固着工程等
を単一の基板のものと同等に簡素化することが可能にな
る。また、２枚の金属基板をホトカプラにより結合する
ため第１および第２の絶縁金属基板距離を高精度に設定
することができる。
に実装した第１および第２の絶縁金属基板をホトカプラ
により結合することによって、一体の金属基板として扱
うことが可能になり、素子実装工程、リード固着工程等
を単一の基板のものと同等に簡素化することが可能にな
る。また、２枚の金属基板をホトカプラにより結合する
ため第１および第２の絶縁金属基板距離を高精度に設定
することができる。
また、過電流検出レベル設定用可変抵抗、電圧設定用可
変抵抗、あるいは過電圧検出レベル設定用可変抵抗の少
なくとも１の抵抗調整を可能にしたため、規格変更に即
応することができる。
変抵抗、あるいは過電圧検出レベル設定用可変抵抗の少
なくとも１の抵抗調整を可能にしたため、規格変更に即
応することができる。
（へ） 実施例 初めに、本発明のスイッチング電源装置の外形並びに構
造の概要を第４図および第５図を参照して説明する。な
お、本発明のスイッチング電源装置には従来例の説明の
項で説明したスイッチング電源回路を含む任意のコンバ
ータ型スイッチング電源回路が使用できるため回路構成
の説明は省略する。
造の概要を第４図および第５図を参照して説明する。な
お、本発明のスイッチング電源装置には従来例の説明の
項で説明したスイッチング電源回路を含む任意のコンバ
ータ型スイッチング電源回路が使用できるため回路構成
の説明は省略する。
第４図を参照すると、本発明のスイッチング電源装置は
絶縁トランス（外部接続されるため図示されない）によ
り分離される１次側および２次側回路をそれぞれに実装
した２枚の混成集積回路基板（20）（20）、２枚の混成
集積回路基板（20）（20）のそれぞれの一周辺端から導
出されるリード（56）（58）、２枚の混成集積回路基板
（20）（20）を結合するホトカプラ（50）および全体と
して枠形状であって、サーコンと称されるスペーサのガ
イドとなる段部（12）を備えるケーシング（10）で示さ
れている。
絶縁トランス（外部接続されるため図示されない）によ
り分離される１次側および２次側回路をそれぞれに実装
した２枚の混成集積回路基板（20）（20）、２枚の混成
集積回路基板（20）（20）のそれぞれの一周辺端から導
出されるリード（56）（58）、２枚の混成集積回路基板
（20）（20）を結合するホトカプラ（50）および全体と
して枠形状であって、サーコンと称されるスペーサのガ
イドとなる段部（12）を備えるケーシング（10）で示さ
れている。
２枚の混成集積回路基板（20）（20）は同一平面上に所
定間隔離間配置され、その周辺端はケーシング（10）の
段部に接着シート等を使用して固着される。混成集積回
路基板（20）（20）に実装されるスイッチング電源回路
の１次側および２次側回路は混成集積回路基板（20）
（20）とケーシング（10）により形成される独立の封止
空間にそれぞれ配置され、それら回路とトランスとの結
合はリード（56）（58）を介して行われる。また、２次
側回路から１次側回路への電圧並びに過電圧信号の帰還
はホトカプラ（50）により行われる。なお、このホトカ
プラ（50）が配置される露出領域は図示しないカバーに
より封止される。
定間隔離間配置され、その周辺端はケーシング（10）の
段部に接着シート等を使用して固着される。混成集積回
路基板（20）（20）に実装されるスイッチング電源回路
の１次側および２次側回路は混成集積回路基板（20）
（20）とケーシング（10）により形成される独立の封止
空間にそれぞれ配置され、それら回路とトランスとの結
合はリード（56）（58）を介して行われる。また、２次
側回路から１次側回路への電圧並びに過電圧信号の帰還
はホトカプラ（50）により行われる。なお、このホトカ
プラ（50）が配置される露出領域は図示しないカバーに
より封止される。
この第４図に示したスイッチング電源装置においては、
その可変抵抗素子（52）の抵抗調整は第１および第２の
混成集積回路基板（20）（20）の基板間隙を介して行わ
れるため、例えば放熱器へ取り付けた後の抵抗調整は不
可能である。これに対して、第５図に示す実施例はケー
シング（10）に可変抵抗素子（52）の抵抗調整のための
孔（14）が形成されており、随時の抵抗調整が可能であ
る。
その可変抵抗素子（52）の抵抗調整は第１および第２の
混成集積回路基板（20）（20）の基板間隙を介して行わ
れるため、例えば放熱器へ取り付けた後の抵抗調整は不
可能である。これに対して、第５図に示す実施例はケー
シング（10）に可変抵抗素子（52）の抵抗調整のための
孔（14）が形成されており、随時の抵抗調整が可能であ
る。
次に、本発明の特徴をより明らかにするため一実施例の
製造工程を説明する。
製造工程を説明する。
第１図Ａは回路部品を実装して混成集積回路基板とする
直前の回路基板の平面図を示す。なお、第１図Ｂはその
Ｉ−Ｉ線断面図である。
直前の回路基板の平面図を示す。なお、第１図Ｂはその
Ｉ−Ｉ線断面図である。
金属基板（20）にはアルミニウム等の厚さ0.5mm〜3mmの
金属基板が使用され、第１図Ａに図示されるように、そ
の中央部の矩形の捨孔（24）と共に矩形にプレス打ち抜
きされる。
金属基板が使用され、第１図Ａに図示されるように、そ
の中央部の矩形の捨孔（24）と共に矩形にプレス打ち抜
きされる。
アルミニウムが使用される場合にはこの後陽極酸化処理
により酸化膜が形成され、厚さ18μｍ〜35μｍの銅箔と
厚さ約35μｍのポリイミド系あるいはエポキシ系の絶縁
樹脂層（26）の積層体が貼着される。そしてこの銅箔を
所定の形状にエッチングして回路パターン（28）、外部
リードのためのパッド（30）（32）、ホトカプラ（50）
のためのパッド（34）、可変抵抗素子のためのパッド
（36）等が形成される。
により酸化膜が形成され、厚さ18μｍ〜35μｍの銅箔と
厚さ約35μｍのポリイミド系あるいはエポキシ系の絶縁
樹脂層（26）の積層体が貼着される。そしてこの銅箔を
所定の形状にエッチングして回路パターン（28）、外部
リードのためのパッド（30）（32）、ホトカプラ（50）
のためのパッド（34）、可変抵抗素子のためのパッド
（36）等が形成される。
第２図を参照すると、上記のようにして完成された回路
基板にスイッチング電源回路を構成するスイッチング素
子（40）、PWM回路（42）、過電流検出回路（44）、ダ
イオード（46）、過電圧検出回路（48）等の集積回路、
あるいは抵抗、コンデンサ等の素子がチップ形状で実装
される。パッド（34）には矩形の捨孔（24）を跨ぐよう
にしてホトカプラ（50）が固着され、パッド（30）（3
2）にはリード（56）（58）が半田固着される。可変抵
抗素子（52）はディップ型あるいはトリマ型等任意の型
の表面実装用の可変抵抗素子が使用され、必要に応じて
ケーシング（10）に孔を形成するか、捨孔（24）を介し
て調整可能なような配置で固着される。
基板にスイッチング電源回路を構成するスイッチング素
子（40）、PWM回路（42）、過電流検出回路（44）、ダ
イオード（46）、過電圧検出回路（48）等の集積回路、
あるいは抵抗、コンデンサ等の素子がチップ形状で実装
される。パッド（34）には矩形の捨孔（24）を跨ぐよう
にしてホトカプラ（50）が固着され、パッド（30）（3
2）にはリード（56）（58）が半田固着される。可変抵
抗素子（52）はディップ型あるいはトリマ型等任意の型
の表面実装用の可変抵抗素子が使用され、必要に応じて
ケーシング（10）に孔を形成するか、捨孔（24）を介し
て調整可能なような配置で固着される。
この可変抵抗素子（52）の抵抗調整がユーザサイドで可
能な構造、あるいは少なくとも混成集積回路装置の製造
の最後の段階で抵抗調整が可能な構造を採用することに
よって、本発明のスイッチング電源装置は極めて多数の
ユーザニーズに即応することができる。この後、ワイヤ
ボンディングにより所定の電極と回路パターンとが接続
される。
能な構造、あるいは少なくとも混成集積回路装置の製造
の最後の段階で抵抗調整が可能な構造を採用することに
よって、本発明のスイッチング電源装置は極めて多数の
ユーザニーズに即応することができる。この後、ワイヤ
ボンディングにより所定の電極と回路パターンとが接続
される。
これらの実装工程および前記した回路パターンエッチン
グ工程は単一の基板を使用する混成集積回路装置の製造
と同様に行われる。
グ工程は単一の基板を使用する混成集積回路装置の製造
と同様に行われる。
次いで、素子実装およびリード（46）の固着が完了した
混成集積回路基板（20）（20）の捨孔の左右の回路基板
を接続しているブリッジ（22）およびリードフレーム
（54）がプレス打ち抜きにより除去されて、ホトカプラ
（50）のみにより結合される２枚の混成集積回路基板と
して完成する（第３図参照）。なお、２枚の混成集積回
路基板（20）（20）の間隔はホトカプラ（50）の固着に
より固定されるため、後の製造工程においても完全規格
により定められる基板間隔が保証される。
混成集積回路基板（20）（20）の捨孔の左右の回路基板
を接続しているブリッジ（22）およびリードフレーム
（54）がプレス打ち抜きにより除去されて、ホトカプラ
（50）のみにより結合される２枚の混成集積回路基板と
して完成する（第３図参照）。なお、２枚の混成集積回
路基板（20）（20）の間隔はホトカプラ（50）の固着に
より固定されるため、後の製造工程においても完全規格
により定められる基板間隔が保証される。
（ト） 発明の効果 以上述べたように本発明によれば、 （１） 絶縁金属基板を使用するため放熱特性が良好で
あり、大容量のスイッチング電源装置に対応できる。
あり、大容量のスイッチング電源装置に対応できる。
（２） スイッチング電源回路の１次側回路と２次側回
路が完全に分離されるため安全規格が満たされるにもか
かわらず、エッチング、実装工程等を単一の基板処理と
同等に簡素化することができる。
路が完全に分離されるため安全規格が満たされるにもか
かわらず、エッチング、実装工程等を単一の基板処理と
同等に簡素化することができる。
（３） 過電流検出レベル設定用可変抵抗、電圧設定可
変抵抗、あるいは過電圧検出レベル設定用可変抵抗の少
なくとも１の抵抗調整を可能にしたため、多数のユーザ
ニーズに即応できる。
変抵抗、あるいは過電圧検出レベル設定用可変抵抗の少
なくとも１の抵抗調整を可能にしたため、多数のユーザ
ニーズに即応できる。
（４） 捨孔を形成した単一基板に対して回路パターン
が形成されるため、それぞれの基板に形成されるリード
のパッドおよびホトカプラのパッドが整合する。
が形成されるため、それぞれの基板に形成されるリード
のパッドおよびホトカプラのパッドが整合する。
第１図乃至第４図は本発明の一実施例の製造工程を説明
する図であって、第１図Ａは実施例に使用される回路基
板の平面図、第１図ＢはそのＩ−Ｉ線断面図、第２図Ａ
は回路素子を実装した混成集積回路基板の平面図、第２
図ＢはそのＩ−Ｉ線断面図、第３図は完成混成集積回路
基板の平面図、第４図は実施例の斜視図、第５図は変形
例の斜視図、第６図は一般的なスイッチング電源回路の
回路図。 （10）……ケーシング、（12）……サーコン・ガイド、
（20）……混成集積回路基板、（22）……ブリッジ、
（24）……捨孔、（28）……回路パターン、（30）（3
2）（34）（36）……パッド。
する図であって、第１図Ａは実施例に使用される回路基
板の平面図、第１図ＢはそのＩ−Ｉ線断面図、第２図Ａ
は回路素子を実装した混成集積回路基板の平面図、第２
図ＢはそのＩ−Ｉ線断面図、第３図は完成混成集積回路
基板の平面図、第４図は実施例の斜視図、第５図は変形
例の斜視図、第６図は一般的なスイッチング電源回路の
回路図。 （10）……ケーシング、（12）……サーコン・ガイド、
（20）……混成集積回路基板、（22）……ブリッジ、
（24）……捨孔、（28）……回路パターン、（30）（3
2）（34）（36）……パッド。
Claims (4)
- 【請求項１】スイッチング電源回路の１次側回路を構成
するスイッチング素子、このスイッチング素子の動作を
制御する回路等の複数の回路素子を実装した第１の絶縁
金属基板と、 スイッチング電源回路の２次側回路を構成するダイオー
ド、過電圧検出回路等の複数の回路素子を実装した第２
の絶縁金属基板と、 第１および第２の絶縁金属基板を同一平面上で所定間隔
で離間結合し、スイッチング電源回路の２次側回路から
１次側回路へ電圧信号および過電圧信号を絶縁帰還する
ホトカプラと、 前記第１および第２の絶縁金属基板に実装されたスイッ
チング電源回路の１次側回路および２次側回路を独立に
封止する空間を備えたケーシングとからなり、 第１の絶縁金属基板あるいは第２の絶縁金属基板には少
なくとも１次側回路の過電流検出レベル設定用可変抵
抗、２次側回路の電圧設定用可変抵抗、あるいは過電圧
検出レベル設定用可変抵抗の１が実装され、ケーシング
にはその可変抵抗に対応する位置が露出するよう孔が形
成されることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 【請求項２】前記第１および第２の絶縁金属基板が矩形
の捨孔を形成した単一の絶縁金属基板のブリッジを切断
して形成されることを特徴とする請求項１記載のスイッ
チング電源装置。 - 【請求項３】前記捨孔の幅が所要の絶縁規格を満たす大
きさに設定されることを特徴とする請求項２記載のスイ
ッチング電源装置。 - 【請求項４】前記第１および第２の絶縁金属基板から導
出されるリードがブリッジの切断による前記単一の絶縁
金属基板の分離前にその一周辺端に固着されることを特
徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2169790A JPH072014B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2169790A JPH072014B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | スイッチング電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0469059A JPH0469059A (ja) | 1992-03-04 |
| JPH072014B2 true JPH072014B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=15892933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2169790A Expired - Lifetime JPH072014B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH072014B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10285907A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-10-23 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
| JP3837883B2 (ja) * | 1997-12-15 | 2006-10-25 | 株式会社明電舎 | パルス電源 |
| JP5303167B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2013-10-02 | ローム株式会社 | スイッチ制御装置及びこれを用いたモータ駆動装置 |
| JP6371725B2 (ja) | 2015-03-13 | 2018-08-08 | 株式会社東芝 | 半導体モジュール |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP2169790A patent/JPH072014B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0469059A (ja) | 1992-03-04 |
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