JPH0260629B2 - - Google Patents
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Landscapes
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、誘電体磁器の製法に関し、特に高周
波用として好適なBaO−MgO−Ta2O5系誘電体
磁器の製法に関する。 〔従来の技術〕 従来、高周波用誘電体として用いられるBaO
−MgO−Ta2O5形磁器の製造方法としては、バ
リウム(Ba)、マグネシウム(Mg)、タンタル
(Ta)の各酸化物または炭酸塩の粉末を所要割合
に混合し仮焼した後、粉砕、成形し、成形物を空
気中、酸素中、もしくは不活性ガス中で1650℃程
度の温度で焼結する方法が用いられて来たが、焼
結に供される仮焼粉末は組成の微視的均一性が低
くかつ平均粒径が大きい場合が多いため、焼結性
が低く焼結に1650℃程度の高温を必要とするため
省エネルギーの見地より不利でまた電気炉など設
備への負担が大きく、しかも得られる磁器の誘電
体特性は高周波用としては不満足なものであつ
た。 そこで、焼結温度が低くても高品質で誘電体特
性の優れた磁器を製造し得る方法が求められてい
る。このような方法として、焼結に供する仮焼粉
末を湿式の共沈法により製造する方法が知られて
いる。すなわち、目的とする磁器組成に応じた組
成の沈殿物が得られるように所要量のバリウム、
マグネシウムおよびタンタルの各元素の化合物を
溶解した水溶液を塩基性沈殿形成液に同時に混合
して3種の元素の沈殿を同時に形成(共沈)さ
せ、得られた沈殿物を仮焼し、成形後、焼結する
という方法である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の共沈法で得られた粉末を焼結す
る方法では、低温焼結性は改善されるもののまだ
充分ではない上に得られる誘電体特性が劣り、特
に無負荷Qが小さいため高周波用としては満足で
きないものである。また、一つの沈殿形成液に対
する各元素の沈殿形成能(例えば、一定PHにおけ
る各元素の沈殿物の溶解度積)が異なるため必ら
ずしも仕込み組成と同一組成の仮焼粉末が得られ
ず、その結果、目的とする組成の誘電体磁器も得
られるとは限らないという問題がある。 そこで、本発明の目的は、低温における焼結に
よつて高い誘電体特性を有する磁器を製造し得る
方法および目的組成の磁器を容易に製造し得る方
法を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前記従来技術の問題点を解決するも
のとして、式:xBaO・yMgO・zTa2O5〔ただし、
0.5≦x≦0.7、0.15≦y≦0.25、0.15≦z≦0.25
で、x+y+z=1〕で表わされる誘電体磁器の
製法であつて、バリウム、マグネシウム、タンタ
ルから選ばれる1種または2種の元素の化合物を
含む溶液から前記1種または2種の元素を含む沈
殿物を生成させ、 次に、得られた沈殿物を分散させた状態で、前
記3種の元素のうち残る2種または1種の元素を
含む沈殿物を生成させる操作を必要回数行なつて
前記3種の元素をすべて沈殿させ、 次に、得られた前記3種の元素を含む沈殿物を
仮焼して微粉末を得、該微粉末を、成形後、1400
℃上で焼結させることからなるBaO−MgO−
Ta2O5系誘電体磁器の製法を提供するものであ
る。 本発明の方法は、式:xBaO・yMgO・zTa2O5
〔ただし、0.5≦x≦0.7、0.15≦y≦0.25、0.15≦
z≦0.25で、x+y+z=1〕で表わされる誘電
体磁器の製法であつて、沈殿を形成する際にバリ
ウム、マグネシウムおよびタンタルの3種の元素
を同時に沈殿(共沈)させず、沈殿形成を2段階
以上に分けて行う方法(以下、「多段湿式法」と
いう)を用いる。前記式中、x,yおよびzのい
ずれか一つでも前記の範囲内にない場合には、得
られる磁器はペロブスカイト型構造以外の第2相
が出現し易くなり、誘電体特性が十分でなくな
る。また、前記多段湿式法はバリウム、マグネシ
ウムおよびタンタルの3種の元素のうち、具体的
には、例えば、これら3種の元素のうち、第1段
目で1種の元素を沈殿させ第2段目で残る2種の
元素を共沈させる方法、その逆に、第1段目で2
種の元素を共沈させ、第2段目で残る1種の元素
を沈殿させる方法、3種の元素ごとに順次沈殿形
成を行ない、したがつて3段階に分けて沈殿形成
を行なう方法、さらには4段階以上に分けて沈殿
形成を行なう方法が挙げられる。4段階以上の場
合、同一元素を2以上の段階に分けて沈殿させて
やることになる。通常は、沈殿形成を2段または
3段に分けて行なうのが一般的である。 本発明の製法に原料として用いることができる
バリウム、マグネシウムおよびタンタルの化合物
としては、例えば、これらの元素のオキシ塩化
物、炭酸塩、オキシ硝酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢
酸塩、ギ酸塩、シユウ酸塩等の有機酸もしくは無
機酸の塩類、水酸化物、塩化物、酸化物などが挙
げられるが、特にこれらに制限されるものではな
い。これらの化合物を含む溶液を調製する溶媒と
しては通常、水、アルコールおよびこれらの混合
液が用いられるがこれに限定するものではない。
これら溶媒に可溶でない場合は鉱酸を添加して可
溶化してもよい。 沈殿の形成は、原料化合物を含む溶液を過剰量
の沈殿形成液に混合することにより行なうのがよ
い。用いられる沈殿形成液としては、例えばアン
モニア、炭酸アンモニウム、苛性アルカリ、炭酸
ナトリウム、シユウ酸、シユウ酸アンモニウム及
びオキシンやアミンなどの有機試薬などの溶液が
挙げられる。 第1段階の沈殿形成と第2段階の沈殿形成に用
いる沈殿形成液が同じ場合には、第1段階の沈殿
形成で得られた沈殿物を含む溶液にそのまま第2
段階で沈殿させようとする元素を含む溶液を混合
すればく、この場合沈殿形成液は既に過剰量添加
済みであるから場合によつては改めて添加する必
要はない。また、第2段階の沈殿形成液が第1段
階の沈殿形成液と異なり、しかも第1段階で用い
た沈殿形成液が第2段階では存在しない方が望ま
しい場合などには、第1段階の沈殿形成後、沈殿
物を洗浄した後、溶媒または第2段階で沈殿させ
る元素を含む溶液に分散させた状態で第2段階の
沈殿形成を実施すればよい。沈殿物を溶媒または
溶液中に分散させる方法は特に限定されず、例え
ば、通常の撹拌機による撹拌、超音波を作用させ
る方法などが挙げられる。 多段湿式法によつて得られた沈殿粒子は、凝集
による2次粒子の形成が抑えられた、平均粒径が
数十Åのオーダーの微細なものである。 得られた沈殿は、洗浄、乾燥後に次の仮焼に供
されるが、洗浄はエタノール等のアルコール類を
用いることが望ましく、これにより乾燥、仮焼に
おける凝集を一層抑制することができる。 仮焼は、空気中または、酸素中において、600
〜1200℃、好ましくは900〜1100℃において行う。
この仮焼により平均粒径1μm以下の実質的にペロ
ブスカイト型構造を有する微粉末が得られる。 仮焼温度が900℃未満では、結晶化が不十分で
非晶質相が残存する。 また、仮焼温度が1200℃を超えると、粒成長が
顕著となつて易焼結性が低下する結果、高い焼結
温度を必要とする。 次に、仮焼より得られた微粉末は必要に応じて
粉砕した後、成形され、焼結に供せられる。焼結
の雰囲気は、例えば、空気中、酸素中、あるいは
窒素ガス等の不活性ガス中が挙げられるが、好ま
しくは酸素中である。また、焼結温度は1400℃以
上であり、好ましくは1400〜1600℃、さらに好ま
しくは1400〜1500℃である。焼結温度が1400℃未
満では、相対密度が90%以上の緻密な焼結体を得
ることができない。 こうして得られたBaO−MgO−Ta2O5系磁器
は、相対密度が90%以上と高く十分な緻密性を有
しており、かつ、誘電体としての性能は、無負荷
Qが8300以上、比誘電率は23以上であり高周波用
誘電体磁器として優れた性能を有している。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例 1〜5 二塩化マグネシウム(MgCl2・6H2O)6.78g
および五塩化タンタル(Tal5)23.88gを500mlの
純水に順次溶解させた溶液を調製した。この溶液
を5Nアンモニア水2000ml中に、撹拌しながら全
量滴下してマグネシウムとタンタルの沈殿物を形
成させた。この沈殿物を30分間撹拌して十分に沈
殿を形成させたのち、さらにその溶液を撹拌しな
がら24.42gの二塩化バリウム(BaCl2・2H2O)
を500mlの純水に溶解させた溶液を全量加えて30
分間さらに撹拌し、バリウム、マグネシウムおよ
びタンタルの共沈殿物を得た。この共沈殿物を約
1時間放置したのち、濾過し、水そしてイソプロ
ピルアルコールで洗浄した後真空乾燥した。この
粉末を1000℃で1時間仮焼した後、X線回折によ
つて結晶構造解析を行つたところBa(Mg1/3
Ta2/3)O3で表わされるペロブスカイト型複合酸
化物であることがわかつた。 この粉末を2t/cm2の圧力で成形し、成形物を酸
素雰囲気中において、各実施例につきそれぞれ表
1に示した温度で焼結させた。得られた磁器につ
いて、相対密度(Ba(Mg1/3Ta2/3)O3で表わされ
るペロブスカイト型複合酸化物の理論密度7.636
g/cm3に対する焼結密度の相対値)、また10GHz
における比誘電率(εr)および無負荷Q(Qu)を
測定した。結果を表1に示す。
波用として好適なBaO−MgO−Ta2O5系誘電体
磁器の製法に関する。 〔従来の技術〕 従来、高周波用誘電体として用いられるBaO
−MgO−Ta2O5形磁器の製造方法としては、バ
リウム(Ba)、マグネシウム(Mg)、タンタル
(Ta)の各酸化物または炭酸塩の粉末を所要割合
に混合し仮焼した後、粉砕、成形し、成形物を空
気中、酸素中、もしくは不活性ガス中で1650℃程
度の温度で焼結する方法が用いられて来たが、焼
結に供される仮焼粉末は組成の微視的均一性が低
くかつ平均粒径が大きい場合が多いため、焼結性
が低く焼結に1650℃程度の高温を必要とするため
省エネルギーの見地より不利でまた電気炉など設
備への負担が大きく、しかも得られる磁器の誘電
体特性は高周波用としては不満足なものであつ
た。 そこで、焼結温度が低くても高品質で誘電体特
性の優れた磁器を製造し得る方法が求められてい
る。このような方法として、焼結に供する仮焼粉
末を湿式の共沈法により製造する方法が知られて
いる。すなわち、目的とする磁器組成に応じた組
成の沈殿物が得られるように所要量のバリウム、
マグネシウムおよびタンタルの各元素の化合物を
溶解した水溶液を塩基性沈殿形成液に同時に混合
して3種の元素の沈殿を同時に形成(共沈)さ
せ、得られた沈殿物を仮焼し、成形後、焼結する
という方法である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の共沈法で得られた粉末を焼結す
る方法では、低温焼結性は改善されるもののまだ
充分ではない上に得られる誘電体特性が劣り、特
に無負荷Qが小さいため高周波用としては満足で
きないものである。また、一つの沈殿形成液に対
する各元素の沈殿形成能(例えば、一定PHにおけ
る各元素の沈殿物の溶解度積)が異なるため必ら
ずしも仕込み組成と同一組成の仮焼粉末が得られ
ず、その結果、目的とする組成の誘電体磁器も得
られるとは限らないという問題がある。 そこで、本発明の目的は、低温における焼結に
よつて高い誘電体特性を有する磁器を製造し得る
方法および目的組成の磁器を容易に製造し得る方
法を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前記従来技術の問題点を解決するも
のとして、式:xBaO・yMgO・zTa2O5〔ただし、
0.5≦x≦0.7、0.15≦y≦0.25、0.15≦z≦0.25
で、x+y+z=1〕で表わされる誘電体磁器の
製法であつて、バリウム、マグネシウム、タンタ
ルから選ばれる1種または2種の元素の化合物を
含む溶液から前記1種または2種の元素を含む沈
殿物を生成させ、 次に、得られた沈殿物を分散させた状態で、前
記3種の元素のうち残る2種または1種の元素を
含む沈殿物を生成させる操作を必要回数行なつて
前記3種の元素をすべて沈殿させ、 次に、得られた前記3種の元素を含む沈殿物を
仮焼して微粉末を得、該微粉末を、成形後、1400
℃上で焼結させることからなるBaO−MgO−
Ta2O5系誘電体磁器の製法を提供するものであ
る。 本発明の方法は、式:xBaO・yMgO・zTa2O5
〔ただし、0.5≦x≦0.7、0.15≦y≦0.25、0.15≦
z≦0.25で、x+y+z=1〕で表わされる誘電
体磁器の製法であつて、沈殿を形成する際にバリ
ウム、マグネシウムおよびタンタルの3種の元素
を同時に沈殿(共沈)させず、沈殿形成を2段階
以上に分けて行う方法(以下、「多段湿式法」と
いう)を用いる。前記式中、x,yおよびzのい
ずれか一つでも前記の範囲内にない場合には、得
られる磁器はペロブスカイト型構造以外の第2相
が出現し易くなり、誘電体特性が十分でなくな
る。また、前記多段湿式法はバリウム、マグネシ
ウムおよびタンタルの3種の元素のうち、具体的
には、例えば、これら3種の元素のうち、第1段
目で1種の元素を沈殿させ第2段目で残る2種の
元素を共沈させる方法、その逆に、第1段目で2
種の元素を共沈させ、第2段目で残る1種の元素
を沈殿させる方法、3種の元素ごとに順次沈殿形
成を行ない、したがつて3段階に分けて沈殿形成
を行なう方法、さらには4段階以上に分けて沈殿
形成を行なう方法が挙げられる。4段階以上の場
合、同一元素を2以上の段階に分けて沈殿させて
やることになる。通常は、沈殿形成を2段または
3段に分けて行なうのが一般的である。 本発明の製法に原料として用いることができる
バリウム、マグネシウムおよびタンタルの化合物
としては、例えば、これらの元素のオキシ塩化
物、炭酸塩、オキシ硝酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢
酸塩、ギ酸塩、シユウ酸塩等の有機酸もしくは無
機酸の塩類、水酸化物、塩化物、酸化物などが挙
げられるが、特にこれらに制限されるものではな
い。これらの化合物を含む溶液を調製する溶媒と
しては通常、水、アルコールおよびこれらの混合
液が用いられるがこれに限定するものではない。
これら溶媒に可溶でない場合は鉱酸を添加して可
溶化してもよい。 沈殿の形成は、原料化合物を含む溶液を過剰量
の沈殿形成液に混合することにより行なうのがよ
い。用いられる沈殿形成液としては、例えばアン
モニア、炭酸アンモニウム、苛性アルカリ、炭酸
ナトリウム、シユウ酸、シユウ酸アンモニウム及
びオキシンやアミンなどの有機試薬などの溶液が
挙げられる。 第1段階の沈殿形成と第2段階の沈殿形成に用
いる沈殿形成液が同じ場合には、第1段階の沈殿
形成で得られた沈殿物を含む溶液にそのまま第2
段階で沈殿させようとする元素を含む溶液を混合
すればく、この場合沈殿形成液は既に過剰量添加
済みであるから場合によつては改めて添加する必
要はない。また、第2段階の沈殿形成液が第1段
階の沈殿形成液と異なり、しかも第1段階で用い
た沈殿形成液が第2段階では存在しない方が望ま
しい場合などには、第1段階の沈殿形成後、沈殿
物を洗浄した後、溶媒または第2段階で沈殿させ
る元素を含む溶液に分散させた状態で第2段階の
沈殿形成を実施すればよい。沈殿物を溶媒または
溶液中に分散させる方法は特に限定されず、例え
ば、通常の撹拌機による撹拌、超音波を作用させ
る方法などが挙げられる。 多段湿式法によつて得られた沈殿粒子は、凝集
による2次粒子の形成が抑えられた、平均粒径が
数十Åのオーダーの微細なものである。 得られた沈殿は、洗浄、乾燥後に次の仮焼に供
されるが、洗浄はエタノール等のアルコール類を
用いることが望ましく、これにより乾燥、仮焼に
おける凝集を一層抑制することができる。 仮焼は、空気中または、酸素中において、600
〜1200℃、好ましくは900〜1100℃において行う。
この仮焼により平均粒径1μm以下の実質的にペロ
ブスカイト型構造を有する微粉末が得られる。 仮焼温度が900℃未満では、結晶化が不十分で
非晶質相が残存する。 また、仮焼温度が1200℃を超えると、粒成長が
顕著となつて易焼結性が低下する結果、高い焼結
温度を必要とする。 次に、仮焼より得られた微粉末は必要に応じて
粉砕した後、成形され、焼結に供せられる。焼結
の雰囲気は、例えば、空気中、酸素中、あるいは
窒素ガス等の不活性ガス中が挙げられるが、好ま
しくは酸素中である。また、焼結温度は1400℃以
上であり、好ましくは1400〜1600℃、さらに好ま
しくは1400〜1500℃である。焼結温度が1400℃未
満では、相対密度が90%以上の緻密な焼結体を得
ることができない。 こうして得られたBaO−MgO−Ta2O5系磁器
は、相対密度が90%以上と高く十分な緻密性を有
しており、かつ、誘電体としての性能は、無負荷
Qが8300以上、比誘電率は23以上であり高周波用
誘電体磁器として優れた性能を有している。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例 1〜5 二塩化マグネシウム(MgCl2・6H2O)6.78g
および五塩化タンタル(Tal5)23.88gを500mlの
純水に順次溶解させた溶液を調製した。この溶液
を5Nアンモニア水2000ml中に、撹拌しながら全
量滴下してマグネシウムとタンタルの沈殿物を形
成させた。この沈殿物を30分間撹拌して十分に沈
殿を形成させたのち、さらにその溶液を撹拌しな
がら24.42gの二塩化バリウム(BaCl2・2H2O)
を500mlの純水に溶解させた溶液を全量加えて30
分間さらに撹拌し、バリウム、マグネシウムおよ
びタンタルの共沈殿物を得た。この共沈殿物を約
1時間放置したのち、濾過し、水そしてイソプロ
ピルアルコールで洗浄した後真空乾燥した。この
粉末を1000℃で1時間仮焼した後、X線回折によ
つて結晶構造解析を行つたところBa(Mg1/3
Ta2/3)O3で表わされるペロブスカイト型複合酸
化物であることがわかつた。 この粉末を2t/cm2の圧力で成形し、成形物を酸
素雰囲気中において、各実施例につきそれぞれ表
1に示した温度で焼結させた。得られた磁器につ
いて、相対密度(Ba(Mg1/3Ta2/3)O3で表わされ
るペロブスカイト型複合酸化物の理論密度7.636
g/cm3に対する焼結密度の相対値)、また10GHz
における比誘電率(εr)および無負荷Q(Qu)を
測定した。結果を表1に示す。
【表】
比較例 1〜3
原料粉末として、純度が99.9%の、炭酸バリウ
ム、酸化マグネシウムおよび酸化タンタルの各粉
末を、得られる磁器がBa(Mg1/3Ta2/3)O3の組成
になるようにそれぞれ所定量秤量し、混合して調
製した以外は、実施例1〜5と同様にして仮焼し
成形した後、各比較例についてそれぞれ表2に示
した温度で焼結させた。 得られた磁器の相対密度、比誘電率(εr)およ
び無負荷Q(Qu)を表2に示す。
ム、酸化マグネシウムおよび酸化タンタルの各粉
末を、得られる磁器がBa(Mg1/3Ta2/3)O3の組成
になるようにそれぞれ所定量秤量し、混合して調
製した以外は、実施例1〜5と同様にして仮焼し
成形した後、各比較例についてそれぞれ表2に示
した温度で焼結させた。 得られた磁器の相対密度、比誘電率(εr)およ
び無負荷Q(Qu)を表2に示す。
【表】
比較例 4〜6
バリウム、マグネシウムおよびタンタルの3種
の元素の共沈殿物を、前記実施例1〜5のために
調製したバリウム、マグネシウムおよびタンタル
の3種の溶液を同時に5Nアンモニア水2000mlに
加えて調製した以外は、実施例1〜5と同様にし
て焼結用の成形物を得た後、各比較例についてそ
れぞれ表3に示す温度で焼結させた。 得られた磁器の焼結密度、比誘電率(εr)およ
び無負荷Q(Qu)を表3に示す。
の元素の共沈殿物を、前記実施例1〜5のために
調製したバリウム、マグネシウムおよびタンタル
の3種の溶液を同時に5Nアンモニア水2000mlに
加えて調製した以外は、実施例1〜5と同様にし
て焼結用の成形物を得た後、各比較例についてそ
れぞれ表3に示す温度で焼結させた。 得られた磁器の焼結密度、比誘電率(εr)およ
び無負荷Q(Qu)を表3に示す。
本発明の製法によると、1400℃程度の低温の焼
結によつても相対密度が高く、無負荷Q、比誘電
率等が優れた高周波用として好適な誘電体磁器が
得られ、電気炉等の負担の低減および省エネルギ
ーの効果が大である。また、目的組成の磁器を得
ることが容易である。
結によつても相対密度が高く、無負荷Q、比誘電
率等が優れた高周波用として好適な誘電体磁器が
得られ、電気炉等の負担の低減および省エネルギ
ーの効果が大である。また、目的組成の磁器を得
ることが容易である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 式:xBaO・yMgO・zTa2O5〔ただし、0.5≦
x≦0.7、0.15≦y≦0.25、0.15≦z≦0.25で、x
+y+z=1〕 で表わされる誘電体磁器の製法であつて、バリウ
ム、マグネシウム、タンタルから選ばれる1種ま
たは2種の元素の化合物を含む溶液から前記1種
または2種の元素を含む沈殿物を生成させ、 次に、得られた沈殿物を分散させた状態で、前
記3種の元素のうち残る2種または1種の元素を
含む沈殿物を生成させる操作を必要回数行なつて
前記3種の元素をすべて沈殿させ、 次に、得られた前記3種の元素を含む沈殿物を
仮焼して微粉末を得、該微粉末を、成形後、1400
℃以上で焼結させることからなるBaO−MgO−
Ta2O5系誘電体磁器の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61076123A JPS62235251A (ja) | 1986-04-01 | 1986-04-01 | 誘電体磁器の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61076123A JPS62235251A (ja) | 1986-04-01 | 1986-04-01 | 誘電体磁器の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62235251A JPS62235251A (ja) | 1987-10-15 |
| JPH0260629B2 true JPH0260629B2 (ja) | 1990-12-17 |
Family
ID=13596140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61076123A Granted JPS62235251A (ja) | 1986-04-01 | 1986-04-01 | 誘電体磁器の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62235251A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2543221B2 (ja) * | 1990-04-19 | 1996-10-16 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体磁器 |
| JP6172706B2 (ja) * | 2013-01-23 | 2017-08-02 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | BaO−MgO−Ta2O5系酸化物を基盤とする誘電性磁器組成物、および、当該組成物から製造された高いQ値を有するマイクロ波誘電共振器 |
-
1986
- 1986-04-01 JP JP61076123A patent/JPS62235251A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62235251A (ja) | 1987-10-15 |
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