JPH08121771A - 予蒸発予混合燃焼装置 - Google Patents
予蒸発予混合燃焼装置Info
- Publication number
- JPH08121771A JPH08121771A JP25632494A JP25632494A JPH08121771A JP H08121771 A JPH08121771 A JP H08121771A JP 25632494 A JP25632494 A JP 25632494A JP 25632494 A JP25632494 A JP 25632494A JP H08121771 A JPH08121771 A JP H08121771A
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- Japan
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- preevaporation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 予蒸発予混合通路を短くする。有毒ガスの発
生量を減少する。逆火を抑制する。 【構成】 燃焼室9の基端側に燃料噴射弁4と空気流入
口5を設けると共に予蒸発予混合通路13を接続し、予
蒸発予混合通路13に燃料噴射弁14と空気流入口15
を設けて、予蒸発予混合通路13において、燃料噴射弁
14から噴霧された燃料が蒸発しつつ、空気流入口15
から流入した燃焼用空気と混合する。予蒸発予混合通路
の空気流入口15に、これから流入する空気を旋回させ
る空気旋回装置16を設けて、予蒸発予混合通路13に
おいて、空気旋回装置16付きの空気流入口15から流
入した燃焼用空気を旋回しつつ流通させる。
生量を減少する。逆火を抑制する。 【構成】 燃焼室9の基端側に燃料噴射弁4と空気流入
口5を設けると共に予蒸発予混合通路13を接続し、予
蒸発予混合通路13に燃料噴射弁14と空気流入口15
を設けて、予蒸発予混合通路13において、燃料噴射弁
14から噴霧された燃料が蒸発しつつ、空気流入口15
から流入した燃焼用空気と混合する。予蒸発予混合通路
の空気流入口15に、これから流入する空気を旋回させ
る空気旋回装置16を設けて、予蒸発予混合通路13に
おいて、空気旋回装置16付きの空気流入口15から流
入した燃焼用空気を旋回しつつ流通させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてガスタービン
エンジンに用いられる燃焼装置であって、軽油のような
液体燃料を予め蒸発させつつ燃焼用空気と混合する予蒸
発予混合装置を備えた燃焼装置に関する。
エンジンに用いられる燃焼装置であって、軽油のような
液体燃料を予め蒸発させつつ燃焼用空気と混合する予蒸
発予混合装置を備えた燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の予蒸発予混合燃焼装置は、燃焼
室の基端側に、燃料噴射弁と空気流入口を設けると共に
予蒸発予混合通路を接続し、予蒸発予混合通路に燃料噴
射弁と空気流入口を設けている。
室の基端側に、燃料噴射弁と空気流入口を設けると共に
予蒸発予混合通路を接続し、予蒸発予混合通路に燃料噴
射弁と空気流入口を設けている。
【0003】燃焼室においては、燃料噴射弁から噴霧さ
れた燃料は、空気流入口から流入した燃焼用空気と混合
して燃焼する。予蒸発予混合通路においては、燃料噴射
弁から噴霧された燃料は、蒸発しつつ、空気流入口から
流入した燃焼用空気と混合して、混合気が形成される。
予蒸発予混合通路において形成された混合気は、燃焼室
に流入して燃焼する。
れた燃料は、空気流入口から流入した燃焼用空気と混合
して燃焼する。予蒸発予混合通路においては、燃料噴射
弁から噴霧された燃料は、蒸発しつつ、空気流入口から
流入した燃焼用空気と混合して、混合気が形成される。
予蒸発予混合通路において形成された混合気は、燃焼室
に流入して燃焼する。
【0004】燃焼室においては、燃焼温度を低下させて
サーマルNOxの生成を抑制するために、希薄燃焼が行
なわれる。
サーマルNOxの生成を抑制するために、希薄燃焼が行
なわれる。
【0005】燃焼室の燃焼量を調整するときには、予蒸
発予混合通路に噴霧する燃料の量を増減する。
発予混合通路に噴霧する燃料の量を増減する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な予蒸発予混合燃焼装置において、予蒸発予混合通路
は、燃焼用空気を流入させて燃料を噴霧するだけである
ので、軽油のような蒸発し難い燃料を蒸発させつつ空気
と混合するには、長い距離が必要になる。予蒸発予混合
通路が長くなると、予蒸発予混合燃焼装置は大型にな
る。自動車に搭載し難くなる。
な予蒸発予混合燃焼装置において、予蒸発予混合通路
は、燃焼用空気を流入させて燃料を噴霧するだけである
ので、軽油のような蒸発し難い燃料を蒸発させつつ空気
と混合するには、長い距離が必要になる。予蒸発予混合
通路が長くなると、予蒸発予混合燃焼装置は大型にな
る。自動車に搭載し難くなる。
【0007】また、予蒸発予混合通路は、燃焼用空気を
流入させて燃料を噴霧するだけであるので、燃料と空気
の均一な混合気を形成するのが困難である。予混合気が
不均一であると、予混合気が流入する燃焼室において、
混合気の濃度分布が不均一になって、火炎が不安定にな
り、NOxや未燃焼ガスなどの有毒ガスの発生量が増加
する。更に、燃焼室の火炎が予蒸発予混合通路の上流に
逆火して、所望の燃焼が行なわれなくなることがある。
流入させて燃料を噴霧するだけであるので、燃料と空気
の均一な混合気を形成するのが困難である。予混合気が
不均一であると、予混合気が流入する燃焼室において、
混合気の濃度分布が不均一になって、火炎が不安定にな
り、NOxや未燃焼ガスなどの有毒ガスの発生量が増加
する。更に、燃焼室の火炎が予蒸発予混合通路の上流に
逆火して、所望の燃焼が行なわれなくなることがある。
【0008】本発明の目的は、上記のような従来の課題
を解決することである。
を解決することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃焼室の基端
側に、燃料噴射弁と空気流入口を設けると共に予蒸発予
混合通路を接続し、予蒸発予混合通路に燃料噴射弁と空
気流入口を設けて、予蒸発予混合通路において、燃料噴
射弁から噴霧された燃料が蒸発しつつ、空気流入口から
流入した燃焼用空気と混合する予蒸発予混合燃焼装置に
おいて、予蒸発予混合通路の空気流入口に、これから流
入する空気を旋回させる空気旋回装置を設けて、予蒸発
予混合通路において、空気旋回装置付きの空気流入口か
ら流入した燃焼用空気を旋回しつつ流通させる構成にし
たことを特徴とする予蒸発予混合燃焼装置である。
側に、燃料噴射弁と空気流入口を設けると共に予蒸発予
混合通路を接続し、予蒸発予混合通路に燃料噴射弁と空
気流入口を設けて、予蒸発予混合通路において、燃料噴
射弁から噴霧された燃料が蒸発しつつ、空気流入口から
流入した燃焼用空気と混合する予蒸発予混合燃焼装置に
おいて、予蒸発予混合通路の空気流入口に、これから流
入する空気を旋回させる空気旋回装置を設けて、予蒸発
予混合通路において、空気旋回装置付きの空気流入口か
ら流入した燃焼用空気を旋回しつつ流通させる構成にし
たことを特徴とする予蒸発予混合燃焼装置である。
【0010】
【作用】本発明においては、予蒸発予混合通路におい
て、空気旋回装置付きの空気流入口から流入した燃焼用
空気が旋回しつつ流通して、旋回空気流が形成され、こ
の旋回空気流に燃料噴射弁から燃料が噴霧される。
て、空気旋回装置付きの空気流入口から流入した燃焼用
空気が旋回しつつ流通して、旋回空気流が形成され、こ
の旋回空気流に燃料噴射弁から燃料が噴霧される。
【0011】予蒸発予混合通路において、燃料が噴霧さ
れる空気流が旋回していると、燃料の噴霧粒子は、微粒
化と蒸発が促進される。即ち、燃料は、蒸発し易く、空
気と混合し易い。燃料と空気の均一な混合気が形成され
易い。
れる空気流が旋回していると、燃料の噴霧粒子は、微粒
化と蒸発が促進される。即ち、燃料は、蒸発し易く、空
気と混合し易い。燃料と空気の均一な混合気が形成され
易い。
【0012】従って、予蒸発予混合通路は、短くするこ
とができる。また、予混合気が流入する燃焼室におい
て、混合気の濃度分布が均一になり易く、火炎の安定性
が向上する。更に、燃焼室の火炎が予蒸発予混合通路の
上流に逆火し難い。
とができる。また、予混合気が流入する燃焼室におい
て、混合気の濃度分布が均一になり易く、火炎の安定性
が向上する。更に、燃焼室の火炎が予蒸発予混合通路の
上流に逆火し難い。
【0013】
【発明の効果】本発明においては、予蒸発予混合通路に
おいて、燃料は、蒸発し易くて空気と混合し易く、燃料
と空気の均一な混合気が形成され易いので、予蒸発予混
合通路を短くすることができ、小型化を図ることができ
る。
おいて、燃料は、蒸発し易くて空気と混合し易く、燃料
と空気の均一な混合気が形成され易いので、予蒸発予混
合通路を短くすることができ、小型化を図ることができ
る。
【0014】また、燃焼室において、混合気の濃度分布
が均一になり易く、火炎の安定性が向上し、有毒ガスの
発生量が減少する。更に、逆火が抑制され、所望の燃焼
が行なわれ易い。
が均一になり易く、火炎の安定性が向上し、有毒ガスの
発生量が減少する。更に、逆火が抑制され、所望の燃焼
が行なわれ易い。
【0015】
【実施例】本例の予蒸発予混合燃焼装置は、ガスタービ
ンエンジンに用いられる燃焼装置であり、図1に示すよ
うに、円筒形状の外筒1内にその閉鎖基端の端板2に固
定して円形断面形状の副燃焼室3を同芯状に設け、外筒
1の端板2に貫通して固定した燃料噴射弁4の噴射口を
副燃焼室3の閉鎖基端面に同芯状に開口している。燃料
噴射弁4の最大燃料流量は、ガスタービンエンジンが要
求する最大燃料流量の3分の1である。
ンエンジンに用いられる燃焼装置であり、図1に示すよ
うに、円筒形状の外筒1内にその閉鎖基端の端板2に固
定して円形断面形状の副燃焼室3を同芯状に設け、外筒
1の端板2に貫通して固定した燃料噴射弁4の噴射口を
副燃焼室3の閉鎖基端面に同芯状に開口している。燃料
噴射弁4の最大燃料流量は、ガスタービンエンジンが要
求する最大燃料流量の3分の1である。
【0016】なお、外筒1には、図示しないが、熱交換
器と空気圧縮機を接続し、空気を排気熱で予熱して外筒
1内の閉鎖基端側に供給する構成にしている。
器と空気圧縮機を接続し、空気を排気熱で予熱して外筒
1内の閉鎖基端側に供給する構成にしている。
【0017】副燃焼室3の開口先端側の周壁には、図1
と図2に示すように、複数の空気流入口5を等間隔位置
に設け、各空気流入口5の外側に、それぞれ、副燃焼室
3の周壁に沿って湾曲した空気案内通路6を形成して、
副燃焼室3の空気流入口5に、これから流入する空気を
旋回させる空気旋回装置6を設けている。副燃焼室3の
全空気流入口5の合計面積は、燃焼装置の全空気流入口
面積の20%位である。
と図2に示すように、複数の空気流入口5を等間隔位置
に設け、各空気流入口5の外側に、それぞれ、副燃焼室
3の周壁に沿って湾曲した空気案内通路6を形成して、
副燃焼室3の空気流入口5に、これから流入する空気を
旋回させる空気旋回装置6を設けている。副燃焼室3の
全空気流入口5の合計面積は、燃焼装置の全空気流入口
面積の20%位である。
【0018】なお、副燃焼室3の閉鎖基端側には、図1
に示すように、点火プラグ7を突出している。
に示すように、点火プラグ7を突出している。
【0019】副燃焼室3の開口先端には、図1に示すよ
うに、絞り8を介して、副燃焼室3より大径の円形断面
形状の主燃焼室9を同芯状に接続している。主燃焼室9
の周壁には、多数の冷却用空気流入口10を設けてい
る。主燃焼室9の開口先端には、図1に示すように、主
燃焼室9より小径の円形断面形状の第2燃焼室11を同
芯状に接続している。第2燃焼室11の周壁には、複数
の希薄用空気流入口12を設けている。全希薄用空気流
入口12の合計面積は、燃焼装置の全空気流入口面積の
20%位である。
うに、絞り8を介して、副燃焼室3より大径の円形断面
形状の主燃焼室9を同芯状に接続している。主燃焼室9
の周壁には、多数の冷却用空気流入口10を設けてい
る。主燃焼室9の開口先端には、図1に示すように、主
燃焼室9より小径の円形断面形状の第2燃焼室11を同
芯状に接続している。第2燃焼室11の周壁には、複数
の希薄用空気流入口12を設けている。全希薄用空気流
入口12の合計面積は、燃焼装置の全空気流入口面積の
20%位である。
【0020】副燃焼室3の外回り位置には、図1と図2
に示すように、複数の円管形状の予蒸発予混合通路13
を等間隔位置に軸芯方向に沿って設け、各予蒸発予混合
通路13の先端をそれぞれ主燃焼室9の開口基端の周辺
部に接続し、各予蒸発予混合通路13の基端に、それぞ
れ、外筒1の端板2に貫通して固定した燃料噴射弁14
の噴射口を同芯状に開口している。予蒸発予混合通路1
3は、その長さがその内径の2倍以上で5倍以下であ
る。全燃料噴射弁14の合計最大燃料流量は、ガスター
ビンエンジンが要求する最大燃料流量の3分の2であ
る。
に示すように、複数の円管形状の予蒸発予混合通路13
を等間隔位置に軸芯方向に沿って設け、各予蒸発予混合
通路13の先端をそれぞれ主燃焼室9の開口基端の周辺
部に接続し、各予蒸発予混合通路13の基端に、それぞ
れ、外筒1の端板2に貫通して固定した燃料噴射弁14
の噴射口を同芯状に開口している。予蒸発予混合通路1
3は、その長さがその内径の2倍以上で5倍以下であ
る。全燃料噴射弁14の合計最大燃料流量は、ガスター
ビンエンジンが要求する最大燃料流量の3分の2であ
る。
【0021】各予蒸発予混合通路13の基端位置とその
下流側位置には、それぞれ、図1と図3に示すように、
空気流入口15を設け、各空気流入口15にそれぞれ多
数の空気案内羽根16を等間隔位置に予蒸発予混合通路
13の径方向から傾斜して設けて、各空気流入口15
に、それぞれ、これから流入する空気を旋回させる空気
旋回装置16を設けている。全予蒸発予混合通路13の
空気流入口15の合計面積は、燃焼装置の全空気流入口
面積の40%位である。上流側位置の空気旋回装置16
と下流側位置の空気旋回装置16の離間距離は、予蒸発
予混合通路13の内径の半分より大きくて2倍以下であ
る。
下流側位置には、それぞれ、図1と図3に示すように、
空気流入口15を設け、各空気流入口15にそれぞれ多
数の空気案内羽根16を等間隔位置に予蒸発予混合通路
13の径方向から傾斜して設けて、各空気流入口15
に、それぞれ、これから流入する空気を旋回させる空気
旋回装置16を設けている。全予蒸発予混合通路13の
空気流入口15の合計面積は、燃焼装置の全空気流入口
面積の40%位である。上流側位置の空気旋回装置16
と下流側位置の空気旋回装置16の離間距離は、予蒸発
予混合通路13の内径の半分より大きくて2倍以下であ
る。
【0022】本例の予蒸発予混合燃焼装置においては、
外筒1に供給される空気が副燃焼室3に空気旋回装置6
付きの空気流入口5から流入して、副燃焼室3にその軸
芯の回りに旋回する空気流が形成され、この旋回空気流
に燃料噴射弁4から燃料の軽油が噴霧されて、燃料と空
気が混合し、旋回流の混合気が点火プラグ7で点火され
て燃焼する。その燃焼する旋回流の混合気は、絞り8を
介して、主燃焼室9に流入して燃焼し、更に、第2燃焼
室11に流入して燃焼する。
外筒1に供給される空気が副燃焼室3に空気旋回装置6
付きの空気流入口5から流入して、副燃焼室3にその軸
芯の回りに旋回する空気流が形成され、この旋回空気流
に燃料噴射弁4から燃料の軽油が噴霧されて、燃料と空
気が混合し、旋回流の混合気が点火プラグ7で点火され
て燃焼する。その燃焼する旋回流の混合気は、絞り8を
介して、主燃焼室9に流入して燃焼し、更に、第2燃焼
室11に流入して燃焼する。
【0023】また、外筒1に供給される空気が各予蒸発
予混合通路13にそれぞれ上流側位置と下流側位置の空
気旋回装置16付きの空気流入口15から流入し、各予
蒸発予混合通路13にそれぞれ空気が旋回しつつ流通し
て、その軸芯の回りに旋回しつつ流通する空気流が形成
され、この旋回空気流に燃料噴射弁14から燃料の軽油
が噴霧される。
予混合通路13にそれぞれ上流側位置と下流側位置の空
気旋回装置16付きの空気流入口15から流入し、各予
蒸発予混合通路13にそれぞれ空気が旋回しつつ流通し
て、その軸芯の回りに旋回しつつ流通する空気流が形成
され、この旋回空気流に燃料噴射弁14から燃料の軽油
が噴霧される。
【0024】予蒸発予混合通路13において、旋回空気
流に噴霧された燃料は、上流側位置の空気旋回装置16
と下流側位置の空気旋回装置16の間でほとんどの燃料
噴霧が蒸発して蒸気になり、下流側位置の空気旋回装置
16の下流で燃料蒸気が旋回空気流と混合して、旋回流
の混合気が形成される。各予蒸発予混合通路13におい
て形成された旋回流の混合気は、それぞれ、主燃焼室9
に流入して燃焼し、更に、第2燃焼室11に流入して燃
焼する。
流に噴霧された燃料は、上流側位置の空気旋回装置16
と下流側位置の空気旋回装置16の間でほとんどの燃料
噴霧が蒸発して蒸気になり、下流側位置の空気旋回装置
16の下流で燃料蒸気が旋回空気流と混合して、旋回流
の混合気が形成される。各予蒸発予混合通路13におい
て形成された旋回流の混合気は、それぞれ、主燃焼室9
に流入して燃焼し、更に、第2燃焼室11に流入して燃
焼する。
【0025】予蒸発予混合通路13に噴霧する燃料に軽
油を使用し、予蒸発予混合通路13に形成する旋回空気
流のスワール数(=旋回運動量/軸芯方向運動量)を各
値に変えて、予蒸発予混合通路13の下流端より少し上
流側位置において、燃料噴霧のザウタ平均粒径とスワー
ル数の関係、及び、燃料噴霧の未蒸発割合とスワール数
の関係をそれぞれ求めた。
油を使用し、予蒸発予混合通路13に形成する旋回空気
流のスワール数(=旋回運動量/軸芯方向運動量)を各
値に変えて、予蒸発予混合通路13の下流端より少し上
流側位置において、燃料噴霧のザウタ平均粒径とスワー
ル数の関係、及び、燃料噴霧の未蒸発割合とスワール数
の関係をそれぞれ求めた。
【0026】これらの関係を空気温度が600℃の場合
について示す図4と図5から明らかなように、予蒸発予
混合通路13において、燃料が噴霧される空気流が旋回
していると、燃料の噴霧は、ザウタ平均粒径が減少して
微粒化が促進され、未蒸発割合が減少して蒸発が促進さ
れる。
について示す図4と図5から明らかなように、予蒸発予
混合通路13において、燃料が噴霧される空気流が旋回
していると、燃料の噴霧は、ザウタ平均粒径が減少して
微粒化が促進され、未蒸発割合が減少して蒸発が促進さ
れる。
【0027】燃料噴霧のザウタ平均粒径は、図4から明
らかなように、スワール数が1以上になると、半分以下
になる。燃料噴霧の未蒸発割合は、図5から明らかなよ
うに、スワール数が1以上になると、1%以下になる。
即ち、予蒸発予混合通路13に噴霧された燃料は、予蒸
発予混合通路13を通過する1msec程度の短時間で、9
9%以上が蒸発する。
らかなように、スワール数が1以上になると、半分以下
になる。燃料噴霧の未蒸発割合は、図5から明らかなよ
うに、スワール数が1以上になると、1%以下になる。
即ち、予蒸発予混合通路13に噴霧された燃料は、予蒸
発予混合通路13を通過する1msec程度の短時間で、9
9%以上が蒸発する。
【図1】本発明の実施例の予蒸発予混合燃焼装置の縦断
面図である。
面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のB−B線断面図である。
【図4】同例の予蒸発予混合燃焼装置の予蒸発予混合通
路における燃料噴霧のザウタ平均粒径とスワール数の関
係を示す線図である。
路における燃料噴霧のザウタ平均粒径とスワール数の関
係を示す線図である。
【図5】同例の予蒸発予混合燃焼装置の予蒸発予混合通
路における燃料噴霧の未蒸発割合とスワール数の関係を
示す線図である。
路における燃料噴霧の未蒸発割合とスワール数の関係を
示す線図である。
4 燃料噴射弁 5 空気流入口 9 主燃焼室 13 予蒸発予混合通路 14 燃料噴射弁 15 空気流入口 16 空気案内羽根,空気旋回装置
Claims (1)
- 【請求項1】 燃焼室の基端側に、燃料噴射弁と空気流
入口を設けると共に予蒸発予混合通路を接続し、予蒸発
予混合通路に燃料噴射弁と空気流入口を設けて、予蒸発
予混合通路において、燃料噴射弁から噴霧された燃料が
蒸発しつつ、空気流入口から流入した燃焼用空気と混合
する予蒸発予混合燃焼装置において、 予蒸発予混合通路の空気流入口に、これから流入する空
気を旋回させる空気旋回装置を設けて、予蒸発予混合通
路において、空気旋回装置付きの空気流入口から流入し
た燃焼用空気を旋回しつつ流通させる構成にしたことを
特徴とする予蒸発予混合燃焼装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25632494A JP3456274B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 予蒸発予混合燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25632494A JP3456274B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 予蒸発予混合燃焼装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08121771A true JPH08121771A (ja) | 1996-05-17 |
JP3456274B2 JP3456274B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=17291093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25632494A Expired - Fee Related JP3456274B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 予蒸発予混合燃焼装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3456274B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001221437A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-08-17 | Rolls Royce Plc | 燃焼室 |
US6332313B1 (en) | 1999-05-22 | 2001-12-25 | Rolls-Royce Plc | Combustion chamber with separate, valved air mixing passages for separate combustion zones |
JP2021195876A (ja) * | 2020-06-09 | 2021-12-27 | 株式会社三井E&Sマシナリー | ガスタービンの燃焼制御方法 |
-
1994
- 1994-10-21 JP JP25632494A patent/JP3456274B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6332313B1 (en) | 1999-05-22 | 2001-12-25 | Rolls-Royce Plc | Combustion chamber with separate, valved air mixing passages for separate combustion zones |
JP2001221437A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-08-17 | Rolls Royce Plc | 燃焼室 |
JP2021195876A (ja) * | 2020-06-09 | 2021-12-27 | 株式会社三井E&Sマシナリー | ガスタービンの燃焼制御方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3456274B2 (ja) | 2003-10-14 |
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