JP2000310044A - 既存建物外殻の制震補強方法 - Google Patents
既存建物外殻の制震補強方法Info
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- Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 既存建物の居住性を損なうこと無く「居なが
ら」にして実施可能な、既存建物外殻の制震補強方法を
提供する。 【解決手段】 既存建物の外殻フレームを構成する既設
梁に沿ってその外側面に鉄骨梁を配置し一体化する。前
記既存建物の外殻フレームを構成する既設柱において前
記鉄骨梁の延長部分に相当する位置には既設柱へ固定し
た取付部が設けられ、前記鉄骨梁とは、鉄骨梁の材端回
転変形を利用してエネルギー吸収を行うダンパーを介し
て接合されていることを特徴とする。
ら」にして実施可能な、既存建物外殻の制震補強方法を
提供する。 【解決手段】 既存建物の外殻フレームを構成する既設
梁に沿ってその外側面に鉄骨梁を配置し一体化する。前
記既存建物の外殻フレームを構成する既設柱において前
記鉄骨梁の延長部分に相当する位置には既設柱へ固定し
た取付部が設けられ、前記鉄骨梁とは、鉄骨梁の材端回
転変形を利用してエネルギー吸収を行うダンパーを介し
て接合されていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、既存建物をその
外殻フレームの外側に増設する補強体で制震補強を行う
技術の分野に属し、特には鉄筋コンクリート造又は鉄骨
鉄筋コンクリート造の既存建物が少なくとも一つの構面
において柱に比べて梁の耐力が小さく「梁崩壊型の破壊
形式」を示し建物全体として耐力が不足する場合に、同
建物の居住性を損なうこと無く「居ながら」にして実施
可能な、既存建物外殻の制震補強方法に関する。
外殻フレームの外側に増設する補強体で制震補強を行う
技術の分野に属し、特には鉄筋コンクリート造又は鉄骨
鉄筋コンクリート造の既存建物が少なくとも一つの構面
において柱に比べて梁の耐力が小さく「梁崩壊型の破壊
形式」を示し建物全体として耐力が不足する場合に、同
建物の居住性を損なうこと無く「居ながら」にして実施
可能な、既存建物外殻の制震補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、既存建物を使用しつつ制震補強す
る「居ながら」補強の方法が種々研究開発され、多数の
提案が行われている。例えば壁増設や増し打ち補強、鉄
骨ブレースによる補強、鋼板耐震壁による制震補強など
が挙げられる。
る「居ながら」補強の方法が種々研究開発され、多数の
提案が行われている。例えば壁増設や増し打ち補強、鉄
骨ブレースによる補強、鋼板耐震壁による制震補強など
が挙げられる。
【０００３】本出願人も、既存建物の居住性を損なうこ
と無く「居ながら」の施工を実施可能な制震補強方法に
関して、プレキャストコンクリート部材を補強材に使
用する方法を特開平１１−６２２６４号に開示し、鉄
骨材と制震装置（ダンパー）を使用する方法を特願平１
０−２９５７５号に提案している。
と無く「居ながら」の施工を実施可能な制震補強方法に
関して、プレキャストコンクリート部材を補強材に使
用する方法を特開平１１−６２２６４号に開示し、鉄
骨材と制震装置（ダンパー）を使用する方法を特願平１
０−２９５７５号に提案している。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】ところで、一口に既
存建物といっても、新耐震設計法の施行以前に設計、施
工された既存建物、例えば図５に例示したように、張間
方向は連層耐震壁架構Ａとし、桁行き方向は純ラーメン
架構である建物の耐震診断をすると、桁行き方向で目標
値を下回ることが多い。その理由は、桁行き方向の南面
側の架構は、階高を低くし、開口を大きくとることによ
って梁せいを抑えるためである。その結果、前記建物の
地震時挙動は図８に示したように、柱１に比べて梁２の
耐力が著しく小さいラーメン架構は、地震等の水平力に
よる層間変形は梁２の変形に支配され、梁２の変形が大
きく進む所謂「梁崩壊型の破壊形式」を示し、靭性には
富むが、耐力が著しく小さいことに起因する。
存建物といっても、新耐震設計法の施行以前に設計、施
工された既存建物、例えば図５に例示したように、張間
方向は連層耐震壁架構Ａとし、桁行き方向は純ラーメン
架構である建物の耐震診断をすると、桁行き方向で目標
値を下回ることが多い。その理由は、桁行き方向の南面
側の架構は、階高を低くし、開口を大きくとることによ
って梁せいを抑えるためである。その結果、前記建物の
地震時挙動は図８に示したように、柱１に比べて梁２の
耐力が著しく小さいラーメン架構は、地震等の水平力に
よる層間変形は梁２の変形に支配され、梁２の変形が大
きく進む所謂「梁崩壊型の破壊形式」を示し、靭性には
富むが、耐力が著しく小さいことに起因する。
【０００５】前記したような「梁崩壊型の破壊形式」を
示す既存建物の制震補強に、上記、の制震補強方法
をそのまま適用することは失当である。何故なら、既存
柱についての制震補強は必要ないばかりか、上記のよ
うに既存柱を制震補強する柱材にダンパーを付帯させた
補強方法では、そもそも既存柱の耐力が既存梁の耐力よ
りも著しく大きい「梁崩壊型の破壊形式」を示す既存建
物の場合、地震時に柱材は変形せず、ダンパーによる制
震効果を期待できないからである。
示す既存建物の制震補強に、上記、の制震補強方法
をそのまま適用することは失当である。何故なら、既存
柱についての制震補強は必要ないばかりか、上記のよ
うに既存柱を制震補強する柱材にダンパーを付帯させた
補強方法では、そもそも既存柱の耐力が既存梁の耐力よ
りも著しく大きい「梁崩壊型の破壊形式」を示す既存建
物の場合、地震時に柱材は変形せず、ダンパーによる制
震効果を期待できないからである。
【０００６】本発明の目的は、既存建物が少なくとも一
つの構面において既存柱の耐力が既存梁の耐力よりも著
しく大きい「梁崩壊型の破壊形式」を示し建物全体とし
て耐力（耐震性）が不足している鉄筋コンクリート造又
は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物について、施工性
に優れた鉄骨造補強で、居住性を損なうこと無く「居な
がら」にしての施工を好適に実施可能な、既存建物外殻
の制震補強方法を提供することである。
つの構面において既存柱の耐力が既存梁の耐力よりも著
しく大きい「梁崩壊型の破壊形式」を示し建物全体とし
て耐力（耐震性）が不足している鉄筋コンクリート造又
は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物について、施工性
に優れた鉄骨造補強で、居住性を損なうこと無く「居な
がら」にしての施工を好適に実施可能な、既存建物外殻
の制震補強方法を提供することである。
【０００７】本発明の次の目的は、既存梁のみを鉄骨梁
で補強し、且つ同鉄骨梁の端部の材端回転変形を利用し
て地震エネルギーを吸収する形式、構造に鉄骨及びダン
パーを付帯させる制震補強の方法を提供することであ
る。
で補強し、且つ同鉄骨梁の端部の材端回転変形を利用し
て地震エネルギーを吸収する形式、構造に鉄骨及びダン
パーを付帯させる制震補強の方法を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、請求項１に記載した発明に係る既存建
物外殻の制震補強方法は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨
鉄筋コンクリート造の既存建物が少なくとも一つの構面
において柱に比べて梁の耐力が小さく梁崩壊型の破壊形
式を示す場合に、その外殻フレームの外側に増設する補
強体で制震補強を行う方法において、前記既存建物の外
殻フレームを構成する既設梁に沿ってその外側面に鉄骨
梁を配置し一体化すること、前記既存建物の外殻フレー
ムを構成する既設柱において前記鉄骨梁の延長部分に相
当する位置には既設柱へ固定した取付部が設けられ、前
記鉄骨梁とは、鉄骨梁の材端回転変形を利用してエネル
ギー吸収を行うダンパーを介して接合されていることを
特徴とする。
めの手段として、請求項１に記載した発明に係る既存建
物外殻の制震補強方法は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨
鉄筋コンクリート造の既存建物が少なくとも一つの構面
において柱に比べて梁の耐力が小さく梁崩壊型の破壊形
式を示す場合に、その外殻フレームの外側に増設する補
強体で制震補強を行う方法において、前記既存建物の外
殻フレームを構成する既設梁に沿ってその外側面に鉄骨
梁を配置し一体化すること、前記既存建物の外殻フレー
ムを構成する既設柱において前記鉄骨梁の延長部分に相
当する位置には既設柱へ固定した取付部が設けられ、前
記鉄骨梁とは、鉄骨梁の材端回転変形を利用してエネル
ギー吸収を行うダンパーを介して接合されていることを
特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１に記載し
た既存建物外殻の制震補強方法において、既存建物の外
殻フレームを構成する既設梁のせいよりも、その外側面
に配置する鉄骨梁のせいが小さいことを特徴とする。
た既存建物外殻の制震補強方法において、既存建物の外
殻フレームを構成する既設梁のせいよりも、その外側面
に配置する鉄骨梁のせいが小さいことを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
記載した既存建物外殻の制震補強方法において、既存建
物の外殻フレームを構成する既設梁に沿ってその外側面
に配置した鉄骨梁は後施工アンカーによって既設梁と一
体化することを特徴とする。
記載した既存建物外殻の制震補強方法において、既存建
物の外殻フレームを構成する既設梁に沿ってその外側面
に配置した鉄骨梁は後施工アンカーによって既設梁と一
体化することを特徴とする。
【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１又は２に
記載した既存建物外殻の制震補強方法において、既存建
物の外殻フレームを構成する既設柱に固定された取付部
は複数のシアピンを施工して既設柱へ固定梁として施工
することを特徴とする。
記載した既存建物外殻の制震補強方法において、既存建
物の外殻フレームを構成する既設柱に固定された取付部
は複数のシアピンを施工して既設柱へ固定梁として施工
することを特徴とする。
【００１２】請求項５に記載した発明は、請求項１に記
載した既存建物外殻の制震補強方法において、鉄骨梁と
取付部を接合するダンパーの位置は、既設梁において曲
げ応力による変形が最大となる梁端部の位置とすること
を特徴とする。
載した既存建物外殻の制震補強方法において、鉄骨梁と
取付部を接合するダンパーの位置は、既設梁において曲
げ応力による変形が最大となる梁端部の位置とすること
を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】請求項１〜５に記載した発明に係
る既存建物外殻の制震補強方法の実施形態を、図１〜図
５に基いて説明する。
る既存建物外殻の制震補強方法の実施形態を、図１〜図
５に基いて説明する。
【００１４】本発明に係る既存建物外殻の制震補強方法
は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の
既存建物であって、その少なくとも一つの構面において
柱１に比べて梁２の耐力が小さく「梁崩壊型の破壊形
式」を示す既存建物の外殻フレームの外側に増設する鉄
骨造補強体で制震補強を行う方法として好適に実施され
る。
は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の
既存建物であって、その少なくとも一つの構面において
柱１に比べて梁２の耐力が小さく「梁崩壊型の破壊形
式」を示す既存建物の外殻フレームの外側に増設する鉄
骨造補強体で制震補強を行う方法として好適に実施され
る。
【００１５】本発明の要点は、第１に、前記既存建物の
外殻フレームを構成する既設梁２に沿って、その外側面
に、鉄骨梁３を配置し一体化して増設することである。
外殻フレームを構成する既設梁２に沿って、その外側面
に、鉄骨梁３を配置し一体化して増設することである。
【００１６】要点の第２は、同じく既存建物の外殻フレ
ームを構成する既設柱１において前記鉄骨梁３の延長部
分に相当する位置には取付部３’を固定し、前記鉄骨梁
３とは、梁の材端回転変形を利用してエネルギー吸収を
行うダンパー４を介して接合されている（以上、請求項
１記載の発明）。図示した取付部３’は、鉄骨梁の一部
分として表現しているが、この限りではない。極端には
ダンパー４の一側を支持する物であれば、その形状、構
造を問わない。
ームを構成する既設柱１において前記鉄骨梁３の延長部
分に相当する位置には取付部３’を固定し、前記鉄骨梁
３とは、梁の材端回転変形を利用してエネルギー吸収を
行うダンパー４を介して接合されている（以上、請求項
１記載の発明）。図示した取付部３’は、鉄骨梁の一部
分として表現しているが、この限りではない。極端には
ダンパー４の一側を支持する物であれば、その形状、構
造を問わない。
【００１７】但し、この制震補強方法の実施によって当
該既存建物の開口面などを塞いで居住性を悪化させるこ
との無いように、既存建物の外殻フレームを構成する既
設梁２のせいよりも、その外側面に配置する鉄骨梁３の
せいが小さい構成とする（請求項２記載の発明）。
該既存建物の開口面などを塞いで居住性を悪化させるこ
との無いように、既存建物の外殻フレームを構成する既
設梁２のせいよりも、その外側面に配置する鉄骨梁３の
せいが小さい構成とする（請求項２記載の発明）。
【００１８】上記のように既存建物の外殻フレームを構
成する既設梁２に沿ってその外側面に配置した鉄骨梁３
は、一体化手段の一例としてケミカルアンカー等の後施
工アンカー５によって既設梁２と一体化処理する（請求
項３記載の発明）。更にフープ筋９を設置し、無収縮モ
ルタル６の注入を行って一体化を完全にする（図２）。
既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１の外面へ固
定した取付部３’については、同柱１に袖壁８が附属し
ているときは、複数の鋼管のごときシアピン７を袖壁８
にまで施工して既設柱１へ固定梁の如くに施工する（請
求項４記載の発明）。
成する既設梁２に沿ってその外側面に配置した鉄骨梁３
は、一体化手段の一例としてケミカルアンカー等の後施
工アンカー５によって既設梁２と一体化処理する（請求
項３記載の発明）。更にフープ筋９を設置し、無収縮モ
ルタル６の注入を行って一体化を完全にする（図２）。
既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１の外面へ固
定した取付部３’については、同柱１に袖壁８が附属し
ているときは、複数の鋼管のごときシアピン７を袖壁８
にまで施工して既設柱１へ固定梁の如くに施工する（請
求項４記載の発明）。
【００１９】上述した既存建物外殻の制震補強方法にお
いて、既存建物の外殻フレームを構成する既設梁２の外
面へ取付ける鉄骨梁３の端部の位置、というよりもむし
ろ、ダンパー４の設置位置は、既設梁２において曲げ応
力による変形（図８参照）が最大となる梁端部、具体的
には、既設柱１の両側面の位置とする。図示例のように
同柱１に附属する袖壁８が有る場合は、同袖壁８の端部
の位置とし、その端部に前記のダンパー４を設けて梁同
士を接続することも要点である（請求項５記載の発
明）。
いて、既存建物の外殻フレームを構成する既設梁２の外
面へ取付ける鉄骨梁３の端部の位置、というよりもむし
ろ、ダンパー４の設置位置は、既設梁２において曲げ応
力による変形（図８参照）が最大となる梁端部、具体的
には、既設柱１の両側面の位置とする。図示例のように
同柱１に附属する袖壁８が有る場合は、同袖壁８の端部
の位置とし、その端部に前記のダンパー４を設けて梁同
士を接続することも要点である（請求項５記載の発
明）。
【００２０】かくして外殻について制震補強を行った既
存建物の姿図を図４に示した。
存建物の姿図を図４に示した。
【００２１】なお、上記した鉄骨梁３の材端回転変形を
利用してエネルギーを吸収するダンパー４としては、例
えば本出願人の特開平１０−２９７７２５号公報の第７
図に記載された回転ヒンジ型の粘弾性ダンパー、同公報
の図８に記載された極低降伏点鋼ダンパー、同公報の図
９に記載された摩擦ダンパー、同公報の図１０に記載さ
れた粘性ダンパー、同公報の図１１に記載されたＨ形鋼
ダンパーなどを採用し実施することができる。ちなみに
前記Ｈ形鋼ダンパーは、図９Ａ，Ｂに例示したようにピ
ンヒンジ機構を採用していないが、Ｈ形鋼１１に鉄骨梁
３の変形に伴う曲げ変形を許容する切り欠き２６を形成
し、前記切り欠き２６を極低降伏点鋼、鉛などの弾塑性
プレート２７で補強した構成であり（図９Ｂ）、前記極
低降伏点鋼、鉛など弾塑性プレート２７の弾塑性変形に
よりエネルギーを吸収する。
利用してエネルギーを吸収するダンパー４としては、例
えば本出願人の特開平１０−２９７７２５号公報の第７
図に記載された回転ヒンジ型の粘弾性ダンパー、同公報
の図８に記載された極低降伏点鋼ダンパー、同公報の図
９に記載された摩擦ダンパー、同公報の図１０に記載さ
れた粘性ダンパー、同公報の図１１に記載されたＨ形鋼
ダンパーなどを採用し実施することができる。ちなみに
前記Ｈ形鋼ダンパーは、図９Ａ，Ｂに例示したようにピ
ンヒンジ機構を採用していないが、Ｈ形鋼１１に鉄骨梁
３の変形に伴う曲げ変形を許容する切り欠き２６を形成
し、前記切り欠き２６を極低降伏点鋼、鉛などの弾塑性
プレート２７で補強した構成であり（図９Ｂ）、前記極
低降伏点鋼、鉛など弾塑性プレート２７の弾塑性変形に
よりエネルギーを吸収する。
【００２２】上記のように制震補強を施工した既存建物
が地震等の水平力を受けた場合の挙動を図６に示した。
制震補強前の地震挙動を表した図８と同様に、既述した
「梁崩壊型の破壊形式」を示す既存建物であるが故に、
既存梁２の曲げ変形が大きく進む。よって既存柱１へ固
定された取付部３’と鉄骨梁３との間に発生する材端回
転変形を利用してダンパー４が地震エネルギーを効果的
に吸収し、制震効果を発揮する。
が地震等の水平力を受けた場合の挙動を図６に示した。
制震補強前の地震挙動を表した図８と同様に、既述した
「梁崩壊型の破壊形式」を示す既存建物であるが故に、
既存梁２の曲げ変形が大きく進む。よって既存柱１へ固
定された取付部３’と鉄骨梁３との間に発生する材端回
転変形を利用してダンパー４が地震エネルギーを効果的
に吸収し、制震効果を発揮する。
【００２３】ちなみに、図７は、解析モデルによる解析
結果を示したもので、図８のような挙動を呈する制震補
強無しの荷重−変形と、制震補強を施工した後の荷重−
変形の関係の数値を差し引いた曲線Ｂが、制震補強の荷
重−変形関係として求められている。
結果を示したもので、図８のような挙動を呈する制震補
強無しの荷重−変形と、制震補強を施工した後の荷重−
変形の関係の数値を差し引いた曲線Ｂが、制震補強の荷
重−変形関係として求められている。
【００２４】例えば５０Ｋｉｎｅ相当の原波を入力した
場合に、制震補強した場合の応答結果は、目標とするク
ライテリア（層間変位角の１／２５０）を満足する補強
効果が確認された。
場合に、制震補強した場合の応答結果は、目標とするク
ライテリア（層間変位角の１／２５０）を満足する補強
効果が確認された。
【００２５】
【本発明が奏する効果】請求項１〜５に記載した発明に
係る既存建物外殻の制震補強方法によれば、ダンパーで
地震エネルギーを吸収するので、所謂「耐震補強」に比
較して少ない補強箇所（構面）で同等な耐震性を確保で
きる。しかも鉄筋コンクリート造または鉄骨鉄筋コンク
リート造既存建物の外殻を構成する既存梁の外面にの
み、同既設梁のせいよりも、せいが小さい鉄骨梁を配置
するので、同建物の開口面などを塞がず、居住性を損な
わない制震補強ができ、建物内部の執務空間及び居住空
間を減少させないで済む。そして、同既存建物を使用し
ながらの「居ながら」補強が可能であるほか、鉄骨造補
強なので、ＲＣ造補強などに比して軽量で、施工性に優
れ、工期の短縮を図れるのである。
係る既存建物外殻の制震補強方法によれば、ダンパーで
地震エネルギーを吸収するので、所謂「耐震補強」に比
較して少ない補強箇所（構面）で同等な耐震性を確保で
きる。しかも鉄筋コンクリート造または鉄骨鉄筋コンク
リート造既存建物の外殻を構成する既存梁の外面にの
み、同既設梁のせいよりも、せいが小さい鉄骨梁を配置
するので、同建物の開口面などを塞がず、居住性を損な
わない制震補強ができ、建物内部の執務空間及び居住空
間を減少させないで済む。そして、同既存建物を使用し
ながらの「居ながら」補強が可能であるほか、鉄骨造補
強なので、ＲＣ造補強などに比して軽量で、施工性に優
れ、工期の短縮を図れるのである。
【図１】本発明による制震補強の主要部を示す正面図で
ある。
ある。
【図２】図１の−矢視の断面図である。
【図３】図１の−矢視の断面図である。
【図４】制震補強した既存建物の姿図である。
【図５】前記既存建物の平面構造図である。
【図６】本発明により制震補強した建物の地震挙動図で
ある。
ある。
【図７】解析モデルによる地震応答の荷重−変形関係図
である。
である。
【図８】制震補強無し建物の地震挙動図である。
【図９】Ａ、Ｂはダンパーの一例を示した分解図と組み
立て図である。
立て図である。
１ 既存建物の柱 ２ 既存建物の梁 ３ 鉄骨梁 ３’ 取付部 ４ ダンパー ５ 後施工アンカー ７ シアピン ８ 袖壁
Claims (5)
- 【請求項１】鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリ
ート造の既存建物が少なくとも一つの構面において柱に
比べて梁の耐力が小さく梁崩壊型の破壊形式を示す場合
に、その外殻フレームの外側に増設する補強体で制震補
強を行う方法において、 前記既存建物の外殻フレームを構成する既設梁に沿って
その外側面に鉄骨梁を配置し一体化すること、 前記既存建物の外殻フレームを構成する既設柱において
前記鉄骨梁の延長部分に相当する位置には既設柱へ固定
した取付部が設けられ、前記鉄骨梁とは、鉄骨梁の材端
回転変形を利用してエネルギー吸収を行うダンパーを介
して接合されていることを特徴とする、既存建物外殻の
制震補強方法。 - 【請求項２】既存建物の外殻フレームを構成する既設梁
のせいよりも、その外側面に配置する鉄骨梁のせいが小
さいことを特徴とする、請求項１に記載した既存建物外
殻の制震補強方法。 - 【請求項３】既存建物の外殻フレームを構成する既設梁
に沿ってその外側面に配置した鉄骨梁は後施工アンカー
によって既設梁と一体化することを特徴とする、請求項
１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法。 - 【請求項４】既存建物の外殻フレームを構成する既設柱
に固定された取付部は複数のシアピンを施工して既設柱
へ固定梁として施工することを特徴とする、請求項１又
は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法。 - 【請求項５】鉄骨梁と取付部を接合するダンパーの位置
は、既設梁において曲げ応力による変形が最大となる梁
端部の位置とすることを特徴とする、請求項１に記載し
た既存建物外殻の制震補強方法。
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| JP12060399A JP3823242B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 既存建物外殻の制震補強方法 |
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| JP3823242B2 JP3823242B2 (ja) | 2006-09-20 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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- 1999-04-27 JP JP12060399A patent/JP3823242B2/ja not_active Expired - Fee Related
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