JPH04118619A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPH04118619A JPH04118619A JP2236946A JP23694690A JPH04118619A JP H04118619 A JPH04118619 A JP H04118619A JP 2236946 A JP2236946 A JP 2236946A JP 23694690 A JP23694690 A JP 23694690A JP H04118619 A JPH04118619 A JP H04118619A
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- Japan
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- plane
- scanning
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- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
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- H04N1/1135—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors for the main-scan only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の利用分野］
本発明は光走査装置に係り、特に高精細印刷用のレーザ
ビームプリンタ装置に好適な光走査装置に係る。
ビームプリンタ装置に好適な光走査装置に係る。
［発明の背景］
レーザビームプリンタ装置では、従来からＦθレンズ及
び回転多面鏡の組合せにより、レーザ光を感光ドラム上
に偏向走査することが行われている。レーザ光を走査す
る上での問題点の一つは、回転多面鏡の反射面の倒れ誤
差による走査ピッチむらが生じることである。それを解
決する方法として、Ｆθレンズ系の中に面倒れ補正機能
を持たせるために、シリンドリカルレンズ面やトーリッ
クレンズ面を含ませたアナモフィック光学系を構成した
もの（特開昭５４−１２６．０５１．特開昭５７−１４
４５１５）、また、トーリックレンズ面の面倒れ補正機
能を有する方向（以下走査垂直方向と称す）の曲率を偏
向位置に応じて変化させたもの（特願昭６ｌ−１０８４
４０）がある。これらのレンズはいずれも光軸を含む断
面の形状は、走査方向、走査垂直方向ともに円弧である
。一方、近年レーザプリンタ装置に対して高精細化の要
求が強くなってきている。それには走査面上の光ス↓ ボット径小さくしなければならず、開口数（ＮＡ）の大
きな系を構成しなければならない。一般に、Ｆθレンズ
の走査垂直方向のパワーは走査方向に比べて大きいため
、光学系全体で発生する球面収差の影響がＮＡが大きく
なるにつれて無視できなくなり、結像特性を悪化させる
原因と成っている。
び回転多面鏡の組合せにより、レーザ光を感光ドラム上
に偏向走査することが行われている。レーザ光を走査す
る上での問題点の一つは、回転多面鏡の反射面の倒れ誤
差による走査ピッチむらが生じることである。それを解
決する方法として、Ｆθレンズ系の中に面倒れ補正機能
を持たせるために、シリンドリカルレンズ面やトーリッ
クレンズ面を含ませたアナモフィック光学系を構成した
もの（特開昭５４−１２６．０５１．特開昭５７−１４
４５１５）、また、トーリックレンズ面の面倒れ補正機
能を有する方向（以下走査垂直方向と称す）の曲率を偏
向位置に応じて変化させたもの（特願昭６ｌ−１０８４
４０）がある。これらのレンズはいずれも光軸を含む断
面の形状は、走査方向、走査垂直方向ともに円弧である
。一方、近年レーザプリンタ装置に対して高精細化の要
求が強くなってきている。それには走査面上の光ス↓ ボット径小さくしなければならず、開口数（ＮＡ）の大
きな系を構成しなければならない。一般に、Ｆθレンズ
の走査垂直方向のパワーは走査方向に比べて大きいため
、光学系全体で発生する球面収差の影響がＮＡが大きく
なるにつれて無視できなくなり、結像特性を悪化させる
原因と成っている。
また、ＮＡを変えて使用すると、球面収差の影響により
最良像点の位置が変化してしまうという問題点がある。
最良像点の位置が変化してしまうという問題点がある。
［発明の目的コ
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、高
精細レーザプリンタ装置に適した光走査装置を実現する
ことにある。
精細レーザプリンタ装置に適した光走査装置を実現する
ことにある。
［発明の概要］
本発明は、従来の走査垂直方向の断面が円弧であるＦθ
レンズを用いた場合に、光学系全体で発生する補正不足
の球面収差は、Ｆθレンズの少なくとも一面の走査垂直
方向の断面を非円弧にして補正過剰の球面収差を発生さ
せることにより相殺されることに着目し、結像特性の改
善を図るものである。
レンズを用いた場合に、光学系全体で発生する補正不足
の球面収差は、Ｆθレンズの少なくとも一面の走査垂直
方向の断面を非円弧にして補正過剰の球面収差を発生さ
せることにより相殺されることに着目し、結像特性の改
善を図るものである。
［発明の実施例］
第１図に本発明の実施例を示す。図において１１は光源
、１２はコリメータレンズ、１３はシリンドリカルレン
ズ、１４は回転多面鏡、１５は回転多面鏡の窓ガラス、
１６はＦθレンズ、１６１はＦθレンズの第一レンズ、
１６２はＦθレンズの第二レンズ、１７は感光ドラム、
１８はビーム、また１〜６は回転多面鏡の窓およびＦθ
レンズの面である。
、１２はコリメータレンズ、１３はシリンドリカルレン
ズ、１４は回転多面鏡、１５は回転多面鏡の窓ガラス、
１６はＦθレンズ、１６１はＦθレンズの第一レンズ、
１６２はＦθレンズの第二レンズ、１７は感光ドラム、
１８はビーム、また１〜６は回転多面鏡の窓およびＦθ
レンズの面である。
光源１１から出射されたビーム１８は、コリメータレン
ズ１２によって平行ビームにされ、シリンドリカルレン
ズ１３によって走査垂直方向のみ絞られ、回転多面鏡１
４の反射面近傍に線像を形成する。Ｆθレンズ１６はア
ナモフィックな非球面レンズであり、走査方向は無限遠
と感光ドラム面、走査垂直方向は回転多面鏡の反射面近
傍と感光ドラム面がそれぞれ光学的共役関係になるよう
に配置されている。従って、回転多面鏡の反射面近傍の
線像は感光ドラム面に結像される。本実施例においては
、Ｆθレンズの第２レンズ１６２の感光ドラム側の面６
をアナモフィックな非球面とし、かつ走査垂直方向の断
面の形状は非円弧にしている。
ズ１２によって平行ビームにされ、シリンドリカルレン
ズ１３によって走査垂直方向のみ絞られ、回転多面鏡１
４の反射面近傍に線像を形成する。Ｆθレンズ１６はア
ナモフィックな非球面レンズであり、走査方向は無限遠
と感光ドラム面、走査垂直方向は回転多面鏡の反射面近
傍と感光ドラム面がそれぞれ光学的共役関係になるよう
に配置されている。従って、回転多面鏡の反射面近傍の
線像は感光ドラム面に結像される。本実施例においては
、Ｆθレンズの第２レンズ１６２の感光ドラム側の面６
をアナモフィックな非球面とし、かつ走査垂直方向の断
面の形状は非円弧にしている。
各レンズの走査垂直方向の断面が円弧で構成されている
場合の結像を第２図に示す０図において、２１は近軸光
線、２２は周辺光線である。この時一般には球面収差は
補正不足であるため、周辺光線２２は近軸光線２１より
レンズから近い位置で光軸と交わる。Ｆθレンズ１６は
、凸凹２枚のレンズで構成されているが、各レンズの走
査垂直方向の断面が円弧であっても、凹レンズに低屈折
率、凸レンズに高屈折率の材質を用いることにより、理
論上ある特定の２点の入射高の光線に対しては球面収差
をＯにすることができるが、他の入射高の光線に対して
は球面収差は補正できない。また、材質は他の諸収差お
よび走査方向の結像特性にも影響を与えるため、必ずし
も自由に選択することはできない。
場合の結像を第２図に示す０図において、２１は近軸光
線、２２は周辺光線である。この時一般には球面収差は
補正不足であるため、周辺光線２２は近軸光線２１より
レンズから近い位置で光軸と交わる。Ｆθレンズ１６は
、凸凹２枚のレンズで構成されているが、各レンズの走
査垂直方向の断面が円弧であっても、凹レンズに低屈折
率、凸レンズに高屈折率の材質を用いることにより、理
論上ある特定の２点の入射高の光線に対しては球面収差
をＯにすることができるが、他の入射高の光線に対して
は球面収差は補正できない。また、材質は他の諸収差お
よび走査方向の結像特性にも影響を与えるため、必ずし
も自由に選択することはできない。
Ｆθレンズの第２レンズの感光ドラム側の面の断面が非
円弧である場合の結像を第３図に示す。
円弧である場合の結像を第３図に示す。
図において、３１は近軸光線、３２は周辺光線である。
走査垂直方向の断面を（３）式で示されるような４次曲
線として、補正過剰の球面収差を発生させ、すべての入
射高の光線に対して光学系全体での球面収差を０に近ず
けることができる。
線として、補正過剰の球面収差を発生させ、すべての入
射高の光線に対して光学系全体での球面収差を０に近ず
けることができる。
（３）式において、２は平面からのＳａｇ量、Ｙは光軸
からの距離、ｒＯは光軸上での曲率半径、αは４次の非
球面形状の係数である。またａ ＞ ０であり、光軸か
ら離れるにつれて曲率は小さくなる。
からの距離、ｒＯは光軸上での曲率半径、αは４次の非
球面形状の係数である。またａ ＞ ０であり、光軸か
ら離れるにつれて曲率は小さくなる。
走査垂直方向の断面を円弧で構成した場合のレンズ諸元
を表１に示す。
を表１に示す。
退」−
η＝１．７１Ｘ１０ １７ ＝１．３３Ｘ１０−’η
＝７．０４Ｘ１０−’ η＝５．５２Ｘ１０−’Σ＝
４．４４Ｘ１０−’ 表において、Ｒは走査方向曲率半径、ｒは走査垂直方向
曲率半径、ｄは面間距離、ｎは屈折率。
＝７．０４Ｘ１０−’ η＝５．５２Ｘ１０−’Σ＝
４．４４Ｘ１０−’ 表において、Ｒは走査方向曲率半径、ｒは走査垂直方向
曲率半径、ｄは面間距離、ｎは屈折率。
■は走査垂直方向３次球面収差係数である。第４図にＦ
θレンズの第２レンズの形状を示す。このレンズの感光
ドラム側の面の形状は（４）〜（７）式で与えられる。
θレンズの第２レンズの形状を示す。このレンズの感光
ドラム側の面の形状は（４）〜（７）式で与えられる。
Ｚ＝ （Ｚ’＋Ｒ＋ ｒｏ）２−Ｘ２−（Ｒ＋ ｒｏ
）２′ ” Ｙ”／ｒ（１−１−ｖ’−〒工〒）ｒ ” η＠
Ｘ” ＋ ’ｌ ２ Ｘ” ＋ ’ｌ ２ Ｘ” ＋
’７１Ｘ ’ 十ｒ 。
）２′ ” Ｙ”／ｒ（１−１−ｖ’−〒工〒）ｒ ” η＠
Ｘ” ＋ ’ｌ ２ Ｘ” ＋ ’ｌ ２ Ｘ” ＋
’７１Ｘ ’ 十ｒ 。
こて、
η、〜η、は定数である。
走査垂直方向の断面を非円弧で構成した場合のレンズ諸
元を表２に示す。
元を表２に示す。
ａ ＝１．２７Ｘ１０ Ｋ：１．Ｏｂ ＝３．０２
２１０−’ Σ＝−７．２０Ｘ１０−’Ｆθニー７．
２０Ｘ１０−’Ｆθレンズの面の形状は（８）、（９）
式で与えられる。
２１０−’ Σ＝−７．２０Ｘ１０−’Ｆθニー７．
２０Ｘ１０−’Ｆθレンズの面の形状は（８）、（９）
式で与えられる。
Ｚ＝ （Ｚ’十Ｒ＋ｒｏ）２−Ｘ”−（Ｒ＋ｒｏ）十
ａ Ｙ’＋ ｂ ｘ”ｙ”＋ｃ ＊＊＊ （８）２
′ ；−Ｙ”／ ｒｏ（１＋ｆコ沫〒工芋）ｒ。
ａ Ｙ’＋ ｂ ｘ”ｙ”＋ｃ ＊＊＊ （８）２
′ ；−Ｙ”／ ｒｏ（１＋ｆコ沫〒工芋）ｒ。
二二で、ａ、ｂ、には定数で、とくにＫは円錐定数と呼
ばれる。また、Ｃは表３に示すようなデータ点であり、
この表に示されない任意の位置についてはスプライン関
数を用いて滑らかに接続する。
ばれる。また、Ｃは表３に示すようなデータ点であり、
この表に示されない任意の位置についてはスプライン関
数を用いて滑らかに接続する。
スプライン関数については、
「最近の内挿法の
アルゴリズムと計算プログラム」情報処理室ｖ。
１１７、Ｎｏ５ （１９７６）ｐｐ、４１７−４２５に
述べられている。
述べられている。
第５図に光線の入射高と縦方向球面収差の関係を示す。
図おいて、５３が断面が円弧の場合、５４が断面が非円
弧の場合である。これから、非円弧にすることにより球
面収差が著しく改善されることがわかる。
弧の場合である。これから、非円弧にすることにより球
面収差が著しく改善されることがわかる。
第６図にＦナンバーを変えた時の最良像点の位置の変化
を走査全域について示す。図１台いて、６１が走査方向
の断面が円弧でＦナンバー１１２の場合、６２が走査方
向の断面が円弧でＦナンバー４５の場合、６３が走査方
向の断面が非円弧でＦナンバー１１２の場合、６４が走
査方向の断面が非円弧でＦナンバー４５の場合である。
を走査全域について示す。図１台いて、６１が走査方向
の断面が円弧でＦナンバー１１２の場合、６２が走査方
向の断面が円弧でＦナンバー４５の場合、６３が走査方
向の断面が非円弧でＦナンバー１１２の場合、６４が走
査方向の断面が非円弧でＦナンバー４５の場合である。
これから、非円弧にすることにより、Ｆナンバーを変え
た時の最良像点の位置の変化を著しく小さくできること
がわかる。なお最良像点の定義は、開口絞りを等分割し
た１００本の光線による追跡を行い、ｌ Ｏｃ７ ｃ
１ ｅ／ｍｍのＭＴＦ＠が最大となる点とした。
た時の最良像点の位置の変化を著しく小さくできること
がわかる。なお最良像点の定義は、開口絞りを等分割し
た１００本の光線による追跡を行い、ｌ Ｏｃ７ ｃ
１ ｅ／ｍｍのＭＴＦ＠が最大となる点とした。
本実施例においては４次曲線を用いたが、（３）式にお
いてに≠１として円錐曲線としても相当の効果を得るこ
とができる。レンズ諸元を表４に示す。なおＣは表３と
同様である。
いてに≠１として円錐曲線としても相当の効果を得るこ
とができる。レンズ諸元を表４に示す。なおＣは表３と
同様である。
ａ ＝ＯＫ＝−１，０８１７
ｂ ＝３．０２Ｘ１０−’ ΣＩ＝−７．４６Ｘ１０
−７２面以上に非円弧を用いたり、 ４次を越える高 次の曲線を用いても更に高い効果を得ることができる。
−７２面以上に非円弧を用いたり、 ４次を越える高 次の曲線を用いても更に高い効果を得ることができる。
［発明の効果コ
本発明によれば、走査レンズのうちの一面の走査垂直方
向の断面の形状を非円弧とすることにより、光学系全体
の球面収差を補正することができる。従って、ＮＡの大
きな系でも結像特性を良好に保つことができるため、高
精細なレーザビームプリンタに適した光走査装置を実現
することができる。更に、ＮＡの切り替えによる最良像
点の位置ずれも小さくすることができるため、印刷ドツ
ト密度を切り替えても結像特性を良好に保つことができ
る。また、断面の形状を非円弧とする面を光偏向手段よ
り後の系にしたため、各偏向位置に応じて収差補正がで
きるという利点がある。
向の断面の形状を非円弧とすることにより、光学系全体
の球面収差を補正することができる。従って、ＮＡの大
きな系でも結像特性を良好に保つことができるため、高
精細なレーザビームプリンタに適した光走査装置を実現
することができる。更に、ＮＡの切り替えによる最良像
点の位置ずれも小さくすることができるため、印刷ドツ
ト密度を切り替えても結像特性を良好に保つことができ
る。また、断面の形状を非円弧とする面を光偏向手段よ
り後の系にしたため、各偏向位置に応じて収差補正がで
きるという利点がある。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す模式図、第２図
は従来例の結像を示す模式図、第３図は本発明の一実施
例の結像を示す模式図、第４図はＦθレンズの第２レン
ズの形状を示す模式図、第５図は従来例および本発明の
一実施例の球面収差を示すグラフ、第６図は従来例およ
び本発明の一実施例の像点位置を示すグラフである。 図において、１１は光源、１４は回転多面鏡、１６はＦ
θレンズ、１８はビームである。 才１１２１ 才２ｍ ３ｍ ｌｒＬ ／７２ 才４図 腎
は従来例の結像を示す模式図、第３図は本発明の一実施
例の結像を示す模式図、第４図はＦθレンズの第２レン
ズの形状を示す模式図、第５図は従来例および本発明の
一実施例の球面収差を示すグラフ、第６図は従来例およ
び本発明の一実施例の像点位置を示すグラフである。 図において、１１は光源、１４は回転多面鏡、１６はＦ
θレンズ、１８はビームである。 才１１２１ 才２ｍ ３ｍ ｌｒＬ ／７２ 才４図 腎
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光源からの光束を偏向走査する光偏向手段と、該光
偏向手段の誤差に伴う走査位置のずれを補正あるいは減
少させる機能を有し、上記偏向走査された光束を結像さ
せる走査レンズとを備えて成る光走査装置において、上
記走査レンズのうちの少なくとも一面は、上記光束が偏
向走査される平面に垂直でかつ該平面による断面の法線
を含む平面による断面の形状が非円弧であることを特徴
とする光走査装置。 ２、上記非円弧である断面の曲率が、光束が偏向走査さ
れる平面から離れるにつれて小さくなることを特徴とす
る請求項１記載の光走査装置。 ３、Ｎｉ、Ｎｉ′がｉ面前後の媒質の屈折率、ｒｏｉが
ｉ面の近軸の曲率半径、Ｋｉがｉ面の円錐定数、ａｉが
ｉ面の４次の非球面形状の係数として、ψｉを（１）式
で定義し、ψｉ＝（Ｎｉ′−Ｎｉ）（８ａｉ＋Ｋｉ／ｒ
ｏｉ＾３）・・・（１）Ｓｉ′をｉ面による屈折光線の
延長が光軸と交わる位置のｉ面頂点からの距離とすると
、走査レンズを構成するｎ個の面において、上記非円弧
である断面の形状が（２）式を満たすか、またはこれよ
り高次の非球面形状であることを特徴とする光走査装置
。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（２）
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02236946A JP3122452B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | 光走査装置 |
| DE4130057A DE4130057C2 (de) | 1990-09-10 | 1991-09-10 | Lichtabtastvorrichtung |
| US08/240,506 US5451997A (en) | 1990-09-10 | 1994-05-10 | Light scanning device with plural radii scanning lens system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02236946A JP3122452B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | 光走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04118619A true JPH04118619A (ja) | 1992-04-20 |
| JP3122452B2 JP3122452B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=17008098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02236946A Expired - Lifetime JP3122452B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | 光走査装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5451997A (ja) |
| JP (1) | JP3122452B2 (ja) |
| DE (1) | DE4130057C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6347004B1 (en) | 1998-08-31 | 2002-02-12 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus and scanning image forming lens |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10337329A1 (de) * | 2003-08-12 | 2005-03-10 | Sick Ag | Codeleser |
| KR100754178B1 (ko) * | 2005-08-16 | 2007-09-03 | 삼성전자주식회사 | 유기발광다이오드 어레이를 발광원으로 채용한 노광장치 및 이를 적용한 화상형성장치 |
| CN103448377A (zh) * | 2013-08-14 | 2013-12-18 | 上海市激光技术研究所 | 一种透明体内部二维码生成装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63189822A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-05 | Seiko Epson Corp | 光走査装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS57144515A (en) * | 1981-03-03 | 1982-09-07 | Canon Inc | Scan optical system having fall compensating function |
| JPS62265615A (ja) * | 1986-05-14 | 1987-11-18 | Hitachi Ltd | 光走査装置 |
| US4919502A (en) * | 1986-07-14 | 1990-04-24 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Tilt error corrective scanning optical system |
| JPS63253916A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-20 | Hitachi Ltd | 光走査装置 |
| JPH0769521B2 (ja) * | 1988-07-13 | 1995-07-31 | 株式会社日立製作所 | 光走査装置及び走査レンズ |
| JP2804512B2 (ja) * | 1989-05-31 | 1998-09-30 | 株式会社リコー | 光走査装置におけるｆθレンズ系 |
-
1990
- 1990-09-10 JP JP02236946A patent/JP3122452B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-09-10 DE DE4130057A patent/DE4130057C2/de not_active Revoked
-
1994
- 1994-05-10 US US08/240,506 patent/US5451997A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS63189822A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-05 | Seiko Epson Corp | 光走査装置 |
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| US6347004B1 (en) | 1998-08-31 | 2002-02-12 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus and scanning image forming lens |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4130057C2 (de) | 1995-09-21 |
| US5451997A (en) | 1995-09-19 |
| JP3122452B2 (ja) | 2001-01-09 |
| DE4130057A1 (de) | 1992-03-12 |
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