JPH0254026B2 - - Google Patents
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- JPH0254026B2 JPH0254026B2 JP8954386A JP8954386A JPH0254026B2 JP H0254026 B2 JPH0254026 B2 JP H0254026B2 JP 8954386 A JP8954386 A JP 8954386A JP 8954386 A JP8954386 A JP 8954386A JP H0254026 B2 JPH0254026 B2 JP H0254026B2
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- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
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- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は出力側のノイズ電圧を大巾に抑制する
ことを可能とした磁気増幅器型スイツチングレギ
ユレータに関するものである。さらに詳しくは、
磁気増幅器型スイツチングレギユレータは、出力
側ダイオードのリカバリ特性を援和し、リカバリ
時に発生するダイオードのスパイク電圧および出
力側ノイズ電圧の抑制に著しい効果があつて近時
益々多用されるに至つている。本発明はさらにこ
の出力側のノイズ電圧を抑制するためになされた
ものである。
ことを可能とした磁気増幅器型スイツチングレギ
ユレータに関するものである。さらに詳しくは、
磁気増幅器型スイツチングレギユレータは、出力
側ダイオードのリカバリ特性を援和し、リカバリ
時に発生するダイオードのスパイク電圧および出
力側ノイズ電圧の抑制に著しい効果があつて近時
益々多用されるに至つている。本発明はさらにこ
の出力側のノイズ電圧を抑制するためになされた
ものである。
「従来の技術」
従来の代表的な磁気増幅器型スイツチングレギ
ユレータは、第5図に示すように、トランス1の
1次側巻線2には、直流電源3とスイツチング素
子としてのMOSFET4が結合され、2次側巻線
5には、可飽和リアクトル6、半波整流用ダイオ
ード7、転流用ダイオード8、平滑用のチヨーク
コイル9とコンデンサ10を介して出力端子1
1,12に結合され、またこの出力端子11,1
2には、トランジスタ13、ツエナーダイオード
14、抵抗15,16,17からなる誤差検出回
路18が結合され、この回路18のトランジスタ
13のコレクタが抵抗19、ダイオード20を介
して、前記可飽和リアクトル6と整流用ダイオー
ド7との間に結合されて構成されている。
ユレータは、第5図に示すように、トランス1の
1次側巻線2には、直流電源3とスイツチング素
子としてのMOSFET4が結合され、2次側巻線
5には、可飽和リアクトル6、半波整流用ダイオ
ード7、転流用ダイオード8、平滑用のチヨーク
コイル9とコンデンサ10を介して出力端子1
1,12に結合され、またこの出力端子11,1
2には、トランジスタ13、ツエナーダイオード
14、抵抗15,16,17からなる誤差検出回
路18が結合され、この回路18のトランジスタ
13のコレクタが抵抗19、ダイオード20を介
して、前記可飽和リアクトル6と整流用ダイオー
ド7との間に結合されて構成されている。
以上のような従来回路の動作の概略を第6図の
出力波形図に基づき説明すると、出力端子11,
12間の出力電圧(Vo)を誤差検出回路18で
検出し、この出力を、抵抗19、ダイオード20
を介して可飽和リアクトル6と整流用ダイオード
7の間に供給する。すると、第6図aのT3〜T5
間、つまりトランス1の出力電圧が負の間に、可
飽和リアクトル6の磁束は斜線部分xによつて、
または第6図bの電圧時間積によつてリセツトさ
れる。つぎに正電圧印加時において、リセツトさ
れた電圧時間積と等量の磁束がセツトされると、
可飽和リアクトル6は飽和し、第6図cに示すよ
うな電流Imが出力する。以上のようにして出力
電圧Voは一定に保たれスイツチング電源として
機能する。このとき、出力側にあらわれるノイズ
電圧は第6図dのように4つの段階がある。第1
は、T1時においてFET4がターンオンしてトラ
ンス1の2次側電圧(Vo)が急激に上昇すると
きであり、第2はT2時において可飽和リアクト
ル6が飽和し、電流Imが流れると同時に転流用
ダイオード8が遮断されるが、この転流用ダイオ
ード8のリカバリ時であり、第3はT3時におい
てFET4がターンオフして2次電圧Viが急激に
反転するときであり、第4はT4時において整流
用ダイオード7が遮断されるときのリカバリ時で
ある。
出力波形図に基づき説明すると、出力端子11,
12間の出力電圧(Vo)を誤差検出回路18で
検出し、この出力を、抵抗19、ダイオード20
を介して可飽和リアクトル6と整流用ダイオード
7の間に供給する。すると、第6図aのT3〜T5
間、つまりトランス1の出力電圧が負の間に、可
飽和リアクトル6の磁束は斜線部分xによつて、
または第6図bの電圧時間積によつてリセツトさ
れる。つぎに正電圧印加時において、リセツトさ
れた電圧時間積と等量の磁束がセツトされると、
可飽和リアクトル6は飽和し、第6図cに示すよ
うな電流Imが出力する。以上のようにして出力
電圧Voは一定に保たれスイツチング電源として
機能する。このとき、出力側にあらわれるノイズ
電圧は第6図dのように4つの段階がある。第1
は、T1時においてFET4がターンオンしてトラ
ンス1の2次側電圧(Vo)が急激に上昇すると
きであり、第2はT2時において可飽和リアクト
ル6が飽和し、電流Imが流れると同時に転流用
ダイオード8が遮断されるが、この転流用ダイオ
ード8のリカバリ時であり、第3はT3時におい
てFET4がターンオフして2次電圧Viが急激に
反転するときであり、第4はT4時において整流
用ダイオード7が遮断されるときのリカバリ時で
ある。
「発明が解決しようとする問題点」
本発明は第6図のT1,T3時における急激な電
圧変化によつて発生するノイズ電圧を抑制しよう
とするものである。なお、T2,T4時に発生する
いわゆるノーマルノイズは可飽和リアクトル6に
よつて効果的に抑制されることは公知であつて本
発明の目的ではない。
圧変化によつて発生するノイズ電圧を抑制しよう
とするものである。なお、T2,T4時に発生する
いわゆるノーマルノイズは可飽和リアクトル6に
よつて効果的に抑制されることは公知であつて本
発明の目的ではない。
前記T1,T3時のノイズ発生原理を解析すると、
第5図において、トランス1の2次巻線5の両端
をM,Yとし、出力端子11,12をP,Nとす
ると、PN間のノイズ発生はM、Y点の電位の急
変によつて輻射された電波によつて起るものが大
半である。この輻射によるノイズについて詳細に
検討する。P,N点は容量Cp、Cnを介してそれ
ぞれ接地されているものとすると、通常Cp=Cn
である。C1、C2はM点からそれぞれP,Nまで
の空間その他を介してストレイキヤパシタンスで
ある。C3、C4は同じくY点からそれぞれP,N
までのストレイキヤパシタンスである。しかし
て、P点のノイズ電圧Ptpは Ptp=d/dtPtm×1/jωCp/1/jωC1+1/jωCp +d/dtPty×1/jωCp/1/jωC3+1/jωCp ここで、Cp≫C1、C3、d/dt=Δとすれば Ptp=ΔPtm×C1/Cp+ΔPty×C3/Cp となり、同様に、N点のノイズ電圧Ptnは Ptn=ΔPtm×C2/Cn+ΔPty×C4/Cn となる。したがつて、P,N間のノイズ電圧
Vno-1は Vno-1=Ptp−Ptn=ΔPtm(C1/Cp−C2/Cn) +ΔPty(C3/Cp−C4/Cn) …(1) となる。実際の回路では、P,N間はコンデンサ
Cによつて結合されているので、上記(1)式はノイ
ズ発生の内在圧力とでもいうべきもので、これが
そのまま出力ノイズとはならないが、出力ノイズ
はこの(1)式に略比例したものとなることは明らか
である。このとき、第7図においてY,N間が短
絡されていると、(1)式における ΔPty(C3/Cp−C4/Cn) は零となり、このときのノイズ電圧Vno-2は Vno-2=ΔPtm(C1/Cp−C2/Cn) …(2) が成立する。
第5図において、トランス1の2次巻線5の両端
をM,Yとし、出力端子11,12をP,Nとす
ると、PN間のノイズ発生はM、Y点の電位の急
変によつて輻射された電波によつて起るものが大
半である。この輻射によるノイズについて詳細に
検討する。P,N点は容量Cp、Cnを介してそれ
ぞれ接地されているものとすると、通常Cp=Cn
である。C1、C2はM点からそれぞれP,Nまで
の空間その他を介してストレイキヤパシタンスで
ある。C3、C4は同じくY点からそれぞれP,N
までのストレイキヤパシタンスである。しかし
て、P点のノイズ電圧Ptpは Ptp=d/dtPtm×1/jωCp/1/jωC1+1/jωCp +d/dtPty×1/jωCp/1/jωC3+1/jωCp ここで、Cp≫C1、C3、d/dt=Δとすれば Ptp=ΔPtm×C1/Cp+ΔPty×C3/Cp となり、同様に、N点のノイズ電圧Ptnは Ptn=ΔPtm×C2/Cn+ΔPty×C4/Cn となる。したがつて、P,N間のノイズ電圧
Vno-1は Vno-1=Ptp−Ptn=ΔPtm(C1/Cp−C2/Cn) +ΔPty(C3/Cp−C4/Cn) …(1) となる。実際の回路では、P,N間はコンデンサ
Cによつて結合されているので、上記(1)式はノイ
ズ発生の内在圧力とでもいうべきもので、これが
そのまま出力ノイズとはならないが、出力ノイズ
はこの(1)式に略比例したものとなることは明らか
である。このとき、第7図においてY,N間が短
絡されていると、(1)式における ΔPty(C3/Cp−C4/Cn) は零となり、このときのノイズ電圧Vno-2は Vno-2=ΔPtm(C1/Cp−C2/Cn) …(2) が成立する。
この(2)式が従来のものとすれば、上記(1)式にお
けるノイズ発生圧力はΔPtm、ΔPtyの変化量と
その位相に左右されることは明白である。
けるノイズ発生圧力はΔPtm、ΔPtyの変化量と
その位相に左右されることは明白である。
「問題点を解決するための手段」
本発明は上述のような問題点を解決するために
なされたもので、トランスの2次巻線と、半波整
流用ダイオードとの間に可飽和リアクトルを挿入
し、前記半波整流用ダイオードの後段に、転流用
ダイオードと平滑回路を結合して構成された磁気
増幅器型スイツチングレギユレータにおいて、前
記可飽和リアクトルとして2つの巻線を設け、一
方の巻線を前記トランスの正側端と前記半波整流
用ダイオードのアノードとの間に挿入し、他方の
巻線を前記トランスの負側端と前記転流用ダイオ
ードのアノードとの間に挿入し、それぞれの巻線
は、電圧時間積が加算される方向に巻回してなる
ものである。
なされたもので、トランスの2次巻線と、半波整
流用ダイオードとの間に可飽和リアクトルを挿入
し、前記半波整流用ダイオードの後段に、転流用
ダイオードと平滑回路を結合して構成された磁気
増幅器型スイツチングレギユレータにおいて、前
記可飽和リアクトルとして2つの巻線を設け、一
方の巻線を前記トランスの正側端と前記半波整流
用ダイオードのアノードとの間に挿入し、他方の
巻線を前記トランスの負側端と前記転流用ダイオ
ードのアノードとの間に挿入し、それぞれの巻線
は、電圧時間積が加算される方向に巻回してなる
ものである。
「作用」
トランスの2次側出力電圧が従来と同じであつ
ても、本発明のように可飽和リアクトルの巻線を
2分割したことによつて、負側の出力端子を基点
としたときのトランスの2次側の正と負の端子に
おける一定時間での電位の変化は従来の1/2でか
つ互いに180度位相差をもつている。したがつて
この2次側の正と負の端子における電位の急変に
よつて発生する出力端子間のノイズは大巾に軽減
される。
ても、本発明のように可飽和リアクトルの巻線を
2分割したことによつて、負側の出力端子を基点
としたときのトランスの2次側の正と負の端子に
おける一定時間での電位の変化は従来の1/2でか
つ互いに180度位相差をもつている。したがつて
この2次側の正と負の端子における電位の急変に
よつて発生する出力端子間のノイズは大巾に軽減
される。
「実施例」
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
第1図は本発明の第1実施例を示すもので、第
5図の従来の回路と異なるところは、可飽和リア
クトルが同一鉄心に2つの巻線6a,6bを巻回
し、一方の巻線6aを、トランス5の正側端Mと
半波整流用ダイオード7のアノードとの間に挿入
し、他方の巻線6bを、トランス1の負側端Yと
転流用ダイオード8のアノードとの間に挿入し、
それぞれの巻線6a,6bは、電圧時間積が加算
される方向に巻回してなることである。
5図の従来の回路と異なるところは、可飽和リア
クトルが同一鉄心に2つの巻線6a,6bを巻回
し、一方の巻線6aを、トランス5の正側端Mと
半波整流用ダイオード7のアノードとの間に挿入
し、他方の巻線6bを、トランス1の負側端Yと
転流用ダイオード8のアノードとの間に挿入し、
それぞれの巻線6a,6bは、電圧時間積が加算
される方向に巻回してなることである。
以上のような構成における作用を第2図の各部
の出力波形図に基づき説明する。
の出力波形図に基づき説明する。
第2図aは第5図の従来の回路における出力波
形図、第2図b,cは、本発明による場合の出力
波形図を示し、特に第2図dは本発明による回路
の出力ノイズ電圧の波形図を示しており、第6図
dと比較して大巾に低減されたことを表わしてい
る。これをさらに詳しく説明すると、前記(1)(2)式
と第2図a,b,cとを比較すると、 従来回路の第2図aでは下記の関係式が成立す
る。
形図、第2図b,cは、本発明による場合の出力
波形図を示し、特に第2図dは本発明による回路
の出力ノイズ電圧の波形図を示しており、第6図
dと比較して大巾に低減されたことを表わしてい
る。これをさらに詳しく説明すると、前記(1)(2)式
と第2図a,b,cとを比較すると、 従来回路の第2図aでは下記の関係式が成立す
る。
Vi=Vmy=Ptm−Pty=Ptm
しかして、T1,T1′時においては、
ΔPtm=Vi/T1−T1′ …(3)
となる。
本発明のように可飽和リアクトル6の巻線を2
分割した回路では、トランス1の出力電圧Viが
従来と同じでも、正負端子M,Yにおける電位は
第2図b,cのように分割される。ここで、負側
出力端子Nを基点とすれば、第2図bはトランス
1の正側端子Pの電圧Ptyo(従来のPtyと区別す
るためoを付す。以下同様)を示し、第2図cは
同じく負側端子Yの電圧Ptmoを示している。
分割した回路では、トランス1の出力電圧Viが
従来と同じでも、正負端子M,Yにおける電位は
第2図b,cのように分割される。ここで、負側
出力端子Nを基点とすれば、第2図bはトランス
1の正側端子Pの電圧Ptyo(従来のPtyと区別す
るためoを付す。以下同様)を示し、第2図cは
同じく負側端子Yの電圧Ptmoを示している。
以上のことからつぎの2つの事実が明らかであ
る。
る。
ΔPtyoとΔPtmoは互いに位相が180度異なる
こと。
こと。
ΔPtyoとΔPtmoはともにT1からT1′までの到
達時間が従来の第2図aと同一であるにも拘ら
ず、電圧の変化値は1/2であること。
達時間が従来の第2図aと同一であるにも拘ら
ず、電圧の変化値は1/2であること。
このを式であらわすとそれぞれ下記の(4)式
と(5)式になる。
と(5)式になる。
ΔPtyo=−ΔPtmo …(4)
ΔPtmo=1/2ΔPtm …(5)
(4)(5)式を(1)(2)式に代入して比較検討すると、
Vnoo-1=ΔPtmo(C1/Cp−C2/Cn)
−ΔPtyo(C3/Cp−C4/Cn) …(6)
Vnoo-2=ΔPtmo(C1/Cp−C2/Cn) …(7)
となる。ここで、(7)式のΔPtmoに比し、(6)式の
ΔPtmoは1/2であることにより、
ΔPtmo(C1/Cp−C2/Cn)の項の値は半減する。
また、
ΔPtyo(C3/Cp−C4/Cn)の項は
ΔPtmo(C1/Cp−C2/Cn)
の項と逆位相であり、かつ(C1/Cp−C2/Cn)と
(C3/Cp−C4/Cn)は有限であまり差のない数値なの
で、左項と右項は減算となり、全体のノイズ電圧
Vnoo-1は著しく減少する。
Vnoo-1は著しく減少する。
つぎに、第3図は本発明の他の実施例を示すも
ので、この例では、2個の可飽和リアクトル6
a,6bを別個に設けてそれぞれトランス1の正
側端子Mと負側端子Yに設けたものである。そし
てそれぞれの巻線6a,6bに加わる電圧時間積
が加算される方向に巻回すれば前記実施例と同様
の作用効果を奏することは明らかである。
ので、この例では、2個の可飽和リアクトル6
a,6bを別個に設けてそれぞれトランス1の正
側端子Mと負側端子Yに設けたものである。そし
てそれぞれの巻線6a,6bに加わる電圧時間積
が加算される方向に巻回すれば前記実施例と同様
の作用効果を奏することは明らかである。
つぎに第4図は本発明のさらに他の実施例を示
すもので、入力電圧に比例したトランス1の第3
巻線21間の電圧を電源用IC22によつて検出
してMOSFET4を作動せしめてトランス1の出
力端子11,12の電圧時間積を粗く一定に制御
し、この出力を最終段の誤差検出回路18と可飽
和リアクトル6の作用により出力電圧(Vo)を
密に一定に保持することは前述と同様である。特
にこの例では、転流ダイオード20と直列に角型
可飽和リアクトル23を挿入したことにより、第
2図におけるT2時の転流用ダイオード8のリカ
バリ時に発生するノイズを抑制する効果を有す
る。また、チヨークコイルも、同一鉄心に巻回さ
れた2個の巻線9a,9bに分割して、正側と負
側に電圧時間積が加算される方向に挿入すると、
平滑作用を損なわずにノイズ電圧抑制効果を有す
ることは第1実施例の理論と同一であり、したが
つて、これらの作用の相乗効果によりノイズ電圧
は益々抑制される。
すもので、入力電圧に比例したトランス1の第3
巻線21間の電圧を電源用IC22によつて検出
してMOSFET4を作動せしめてトランス1の出
力端子11,12の電圧時間積を粗く一定に制御
し、この出力を最終段の誤差検出回路18と可飽
和リアクトル6の作用により出力電圧(Vo)を
密に一定に保持することは前述と同様である。特
にこの例では、転流ダイオード20と直列に角型
可飽和リアクトル23を挿入したことにより、第
2図におけるT2時の転流用ダイオード8のリカ
バリ時に発生するノイズを抑制する効果を有す
る。また、チヨークコイルも、同一鉄心に巻回さ
れた2個の巻線9a,9bに分割して、正側と負
側に電圧時間積が加算される方向に挿入すると、
平滑作用を損なわずにノイズ電圧抑制効果を有す
ることは第1実施例の理論と同一であり、したが
つて、これらの作用の相乗効果によりノイズ電圧
は益々抑制される。
「発明の効果」
本発明は上述のように構成したので、出力側の
ノイズ電圧は従来の1/2〜1/3に低減させることが
できる。
ノイズ電圧は従来の1/2〜1/3に低減させることが
できる。
第1図は本発明による磁気増幅器型スイツチン
グレギユレータの第1実施例を示す電気回路図、
第2図は各部の出力波形図、第3図は本発明の第
2実施例を示す電気回路図、第4図は本発明の第
3実施例を示す電気回路図、第5図は従来の回路
図、第6図は従来の出力波形図、第7図はノイズ
発生を解析するための従来回路の等価回路図であ
る。1……トランス、2……1次巻線、3……2
次巻線、4……スイツチング素子(MOSFET)、
5……2次巻線、6,6a,6b……可飽和リア
クトル、7……半波整流用ダイオード、8……転
流用ダイオード、9,9a,9b……チヨークコ
イル、10……コンデンサ、11,12……出力
端子、13……トランジスタ、14……ツエナー
ダイオード、15,16,17……抵抗、18…
…誤差検出回路、19……抵抗、20……ダイオ
ード、21……第3の巻線、22……電源用IC、
23……角型可飽和リアクトル。
グレギユレータの第1実施例を示す電気回路図、
第2図は各部の出力波形図、第3図は本発明の第
2実施例を示す電気回路図、第4図は本発明の第
3実施例を示す電気回路図、第5図は従来の回路
図、第6図は従来の出力波形図、第7図はノイズ
発生を解析するための従来回路の等価回路図であ
る。1……トランス、2……1次巻線、3……2
次巻線、4……スイツチング素子(MOSFET)、
5……2次巻線、6,6a,6b……可飽和リア
クトル、7……半波整流用ダイオード、8……転
流用ダイオード、9,9a,9b……チヨークコ
イル、10……コンデンサ、11,12……出力
端子、13……トランジスタ、14……ツエナー
ダイオード、15,16,17……抵抗、18…
…誤差検出回路、19……抵抗、20……ダイオ
ード、21……第3の巻線、22……電源用IC、
23……角型可飽和リアクトル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 トランスの2次巻線と、半波整流用ダイオー
ドとの間に可飽和リアクトルを挿入し、前記半波
整流用ダイオードの後段に、転流用ダイオードと
平滑回路を結合して構成された磁気増幅器型スイ
ツチングレギユレータにおいて、前記可飽和リア
クトルとして2つの巻線を設け、一方の巻線を前
記トランスの正側端と前記半波整流用ダイオード
のアノードとの間に挿入し、他方の巻線を前記ト
ランスの負側端と前記転流用ダイオードのアノー
ドとの間に挿入し、それぞれの巻線は、電圧時間
積が加算される方向に巻回してなることを特徴と
する磁気増幅器型スイツチングレギユレータ。 2 可飽和リアクトルの2つの巻線は同一鉄心に
巻回した巻線を2つに分割したものからなる特許
請求の範囲第1項記載の磁気増幅器型スイツチン
グレギユレータ。 3 可飽和リアクトルの2つの巻線は2つの独立
した可飽和リアクトルからなる特許請求の範囲第
1項記載の磁気増幅器型スイツチングレギユレー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8954386A JPS62247759A (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 磁気増幅器型スイツチングレギユレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8954386A JPS62247759A (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 磁気増幅器型スイツチングレギユレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62247759A JPS62247759A (ja) | 1987-10-28 |
| JPH0254026B2 true JPH0254026B2 (ja) | 1990-11-20 |
Family
ID=13973730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8954386A Granted JPS62247759A (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 磁気増幅器型スイツチングレギユレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62247759A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2564728Y2 (ja) * | 1991-03-26 | 1998-03-09 | 横河電機株式会社 | スイッチング電源のスパイクノイズ低減装置 |
-
1986
- 1986-04-18 JP JP8954386A patent/JPS62247759A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62247759A (ja) | 1987-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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