JPH0432768B2 - - Google Patents
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- JPH0432768B2 JPH0432768B2 JP61073161A JP7316186A JPH0432768B2 JP H0432768 B2 JPH0432768 B2 JP H0432768B2 JP 61073161 A JP61073161 A JP 61073161A JP 7316186 A JP7316186 A JP 7316186A JP H0432768 B2 JPH0432768 B2 JP H0432768B2
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Description
産業上の利用分野
本発明は、新規化合物である一般式
Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u
(x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、z=
0.632〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+
u=1を表わす)で示される立方晶系の不定比パ
イロクロア型構造を有する化合物およびその製造
法に関する。更に詳しくはイオン伝導体として燃
料電池等への応用が期待される新規化合物および
その製造法に関する。 従来技術 従来、立方晶系のパイロクロア型構造を有する
酸化物として、一般式A2B2O7で表わされる化合
物が知られている。AイオンはBイオンより大き
く、またAイオンは八個の酸素イオンに囲まれて
おり、一方Bイオンは八面体を構成する六個の酸
素イオンに囲まれている。該酸化物は立方晶系に
属する空間群Fd3mの対称性を有しており、その
結晶構造を第1図に示す。大きな黒丸はAイオン
を、小さな黒丸はBイオンを、大きな白丸は酸素
を示している。当該図よりBイオンを囲む酸素八
面体が偶共有で近似的に<110>方向にジグザグ
に並んでいることが知られている。また当該図で
は省略されているが、八面体を構成する酸素以外
に他の等価点を占める酸素(O′)がある。即ち
O′で示される当該酸素はAイオンのまわりに存
在する八個の酸素のうちの二個であることから、
該パイロクロア型酸化物の一般式はA2B2O6O′の
ようにも表現できる。 該酸化物の如く定比のパイロクロア型構造を有
する化合物以外に、不定比のパイクロア型構造を
有する化合物も知られている。それらはAイオン
の一部とO′で示される酸素の一部が同時に欠陥
となる場合であり、一般式は A2-xB2O6O′1-yまたはA2-xB2O7-y で表わされる。これらAイオンと酸素の一部が同
時に欠陥となる公知の不定比パイロクロア型酸化
物のうち、代表例とみなされる Sn2+ 2-x(M2-ySn4+ y)O7-x-y/2 (MはNb5+またはTa5+である。)の格子定数を
第1表に、また粉末X線回折の結果をSn2+ 1.76
Ta1.56Sn4+ 0.44O6.54の場合についていて第2表に示
す。
0.632〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+
u=1を表わす)で示される立方晶系の不定比パ
イロクロア型構造を有する化合物およびその製造
法に関する。更に詳しくはイオン伝導体として燃
料電池等への応用が期待される新規化合物および
その製造法に関する。 従来技術 従来、立方晶系のパイロクロア型構造を有する
酸化物として、一般式A2B2O7で表わされる化合
物が知られている。AイオンはBイオンより大き
く、またAイオンは八個の酸素イオンに囲まれて
おり、一方Bイオンは八面体を構成する六個の酸
素イオンに囲まれている。該酸化物は立方晶系に
属する空間群Fd3mの対称性を有しており、その
結晶構造を第1図に示す。大きな黒丸はAイオン
を、小さな黒丸はBイオンを、大きな白丸は酸素
を示している。当該図よりBイオンを囲む酸素八
面体が偶共有で近似的に<110>方向にジグザグ
に並んでいることが知られている。また当該図で
は省略されているが、八面体を構成する酸素以外
に他の等価点を占める酸素(O′)がある。即ち
O′で示される当該酸素はAイオンのまわりに存
在する八個の酸素のうちの二個であることから、
該パイロクロア型酸化物の一般式はA2B2O6O′の
ようにも表現できる。 該酸化物の如く定比のパイロクロア型構造を有
する化合物以外に、不定比のパイクロア型構造を
有する化合物も知られている。それらはAイオン
の一部とO′で示される酸素の一部が同時に欠陥
となる場合であり、一般式は A2-xB2O6O′1-yまたはA2-xB2O7-y で表わされる。これらAイオンと酸素の一部が同
時に欠陥となる公知の不定比パイロクロア型酸化
物のうち、代表例とみなされる Sn2+ 2-x(M2-ySn4+ y)O7-x-y/2 (MはNb5+またはTa5+である。)の格子定数を
第1表に、また粉末X線回折の結果をSn2+ 1.76
Ta1.56Sn4+ 0.44O6.54の場合についていて第2表に示
す。
【表】
【表】
発明の目的
本発明の目的は、イオン伝導体材料として期待
できる新規化合物ナトリウム・ビスマス・チタ
ン・タングステン酸化物およびその製造法を提供
するにある。 発明の構成 本発明のナトリウム・ビスマス・チタン・タン
グステン酸化物は、一般式 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u (x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、z=
0.632〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+
u=1を表わす)で示される固溶体である。この
固溶領域内の組成がx=0.041、y=0.253、z=
0.646、u=0.060の場合について、粉末X線回折
の結果から得られた格子定数はa=10.323〓であ
つた。また、当該組成の粉末X線回折パターンを
面指数(hk1)、実測面間隔および相対強度の順
に第3表に示す。
できる新規化合物ナトリウム・ビスマス・チタ
ン・タングステン酸化物およびその製造法を提供
するにある。 発明の構成 本発明のナトリウム・ビスマス・チタン・タン
グステン酸化物は、一般式 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u (x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、z=
0.632〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+
u=1を表わす)で示される固溶体である。この
固溶領域内の組成がx=0.041、y=0.253、z=
0.646、u=0.060の場合について、粉末X線回折
の結果から得られた格子定数はa=10.323〓であ
つた。また、当該組成の粉末X線回折パターンを
面指数(hk1)、実測面間隔および相対強度の順
に第3表に示す。
【表】
第2表ならびに第3表を比較対照することから
明らかなように、本発明における新規な化合物 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、
y=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055
〜0.070、x+y+z+u=1)は、公知の化合
物 Sn2+ 2-x(M2-ySn4+ y)O7-x-y/2と同様、立方晶系の不
定比パイロクロア型結晶構造であることが判明し
た。即ち、本発明における新規な化合物一般式
Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、y
=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055〜
0.070、x+y+z+u=1を表わす)はまた (Na、Bi)2-x(Ti、W)2O7-yのようにも表現
することができる。したがつて、本発明における
新規な化合物 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、
y=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055
〜0.070、x+y+z+u=1)は、公知の化合
物 Sn2+ 2-x(M2-ySn4+ y)O7-x-y/2の中のSn2+と欠陥と
が占めるパイロクロア構造のAイオン位置を
Na+、Bi3+および欠陥とが無秩序に占有し、M
(即ちNb5+またはTa5+)とSn4+とが完全に占め
るBイオン位置をTi4+とW6+とが無秩序に占有す
ることは明らかである。さらに、酸素に関しては
新規な化合物と公知の化合物の両者ともに第1図
では省略されているO′位置に相当する酸素が欠
陥となつている。 本発明の立方晶系の不定比パイクロア構造を有
するナトリウム・ビスマス・チタン・タングステ
ン酸化物 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、
y=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055
〜0.070、x+y+z+u=1)は、次の方法に
よつて製造し得られる。 炭酸ナトリウム(Na2CO3)もしくは、加熱に
より酸化ナトリウム(Na2O)に分解される化合
物と、酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは、加熱に
より酸化ビスマス(Bi2O3)に分解される化合物
と、酸化チタン(TiO2)もしくは、加熱により
分解されて酸化チタン(TiO2)を生ずる化合物
ならびに酸化タングステン(WO3)もしくは、
加熱により、酸化タングステン(WO3)に分解
される化合物とを、炭酸ナトリウム(Na2CO3)
が、3.7〜4.7モル%、酸化ビスマス(Bi2O3)が
24.7〜26.0モル%、酸化チタン(TiO2)が63.2〜
65.3モル%、酸化タングステン(WO3)が5.5〜
7.0モル%の割合となるように混合して、約900℃
の温度で大気中で加熱することによつて製造する
ことができる。 本発明の立方晶系の不定比パイロクロア構造を
有するナトリウム・ビスマス・チタン・タングス
テン酸化物 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、
y=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055
〜0.070、x+y+z+u=1)の単結晶は、次
のようにタングステン酸ナトリウム(Na2WO4)
を融剤とする融液法によつて、他の不純物を混入
することなく育成し得られる。 酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは、加熱により
酸化ビスマス(Bi2O3)に分解される化合物と、
酸化チタン(Ti O2)もしくは、加熱により分解
されて酸化チタン(TiO2)を生ずる化合物と、
酸化タングステン(WO3)もしくは、加熱によ
り酸化タングステン(WO3)に分解される化合
物ならびにタングステン酸ナトリウム
(Na2WO4)もしくは、加熱によつてタングステ
ン酸ナトリウム(Na2WO4)に分解される化合物
とを酸化ビスマス(Bi2O3)が18.75モル%、酸化
チタン(TiO2)が18.75モル%、酸化タングステ
ン(WO3)が6.25%、タングステン酸ナトリウム
(Na2WO4)が56.25モル%の割合となるように混
合して、1300℃に加熱した後、毎時2℃の速度で
徐冷することにより育成できる。 公知の化合物Sn2+ 2-x(M2-ySn4+ yO7-x-y/2は、不安
定なSn2+を含むことからその製造は石英ガラス
の真空封入管中で行われるのに対し、本発明の新
規化物では、含まれる成分がいずれも安定である
ことから、その製造は空気中で容易に行われる。 実施例 1 純度99.9%以上の酸化ビスマス(Bi2O3)粉末
と純度99.9%以上の酸化チタン(TiO2)粉末と
純度99.9%以上の酸化タングステン(WO3)粉末
さらに試薬特級の炭酸ナトリウム(Na2CO3)粉
末とを、割合がそれぞれ24.7〜26.0モル%、63.2
〜65.3モル%、5.5〜7.0モル%、3.7〜4.7モル%、
となるように秤量し、メノウ乳鉢中で充分に混合
することにより、微粉末混合物を得た。当該混合
物を白金ルツボに充填し、シリコニツト発熱体堅
型電気炉中に静置し、室温から加温をはじめ、当
該電気炉が900℃に達したのち、この温度に保つ
た。20時間後、当該ルツボを当該電気炉から取り
出し、当該新規ナトリウム・ビスマス・チタン・
タングステン酸化物Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u
(x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、z=0.632
〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+u=
1)の多結晶体を製造した。 実施例 2 純度99.9%以上の酸化ビスマス(Bi2O3)粉末
と純度99.9%以上の酸化チタン(TiO2)粉末と
純度99.9%以上の酸化タングステン(WO3)粉末
ならびに、融剤として試薬特級のタングステン酸
ナトリウム(Na2WO4)粉末とを、割合がそれぞ
れ18.75モル%、18.75モル%、6.25モル%、なら
びに56.25モル%となるように秤量しメノウ乳鉢
中で充分に混合することにより、融液法による単
結晶育成のための出発微粉末混合物を得た。当該
混合物を白金ルツボに充填し、シリコニツト発熱
体堅型電気炉中に静置し、室温から加温をはじ
め、当該電気炉が1300℃に達したのちこの温度で
4時間保ち、その後毎時2℃の冷却速度で徐冷し
た。室温に達した後、当該ルツボを当該電気炉か
ら取り出し、温湯にて融剤のタングステン酸ナト
リウム(Na2WO4)を溶出せしめて、育成した当
該不定比パイロクロア型酸化物の単結晶を分離し
た。当該単結晶の外形は一辺が約5mmで厚さが約
1.5mmの六角板状であつた。これら結晶面の面指
数はいずれも{111}であることが確認された。
明らかなように、本発明における新規な化合物 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、
y=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055
〜0.070、x+y+z+u=1)は、公知の化合
物 Sn2+ 2-x(M2-ySn4+ y)O7-x-y/2と同様、立方晶系の不
定比パイロクロア型結晶構造であることが判明し
た。即ち、本発明における新規な化合物一般式
Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、y
=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055〜
0.070、x+y+z+u=1を表わす)はまた (Na、Bi)2-x(Ti、W)2O7-yのようにも表現
することができる。したがつて、本発明における
新規な化合物 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、
y=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055
〜0.070、x+y+z+u=1)は、公知の化合
物 Sn2+ 2-x(M2-ySn4+ y)O7-x-y/2の中のSn2+と欠陥と
が占めるパイロクロア構造のAイオン位置を
Na+、Bi3+および欠陥とが無秩序に占有し、M
(即ちNb5+またはTa5+)とSn4+とが完全に占め
るBイオン位置をTi4+とW6+とが無秩序に占有す
ることは明らかである。さらに、酸素に関しては
新規な化合物と公知の化合物の両者ともに第1図
では省略されているO′位置に相当する酸素が欠
陥となつている。 本発明の立方晶系の不定比パイクロア構造を有
するナトリウム・ビスマス・チタン・タングステ
ン酸化物 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、
y=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055
〜0.070、x+y+z+u=1)は、次の方法に
よつて製造し得られる。 炭酸ナトリウム(Na2CO3)もしくは、加熱に
より酸化ナトリウム(Na2O)に分解される化合
物と、酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは、加熱に
より酸化ビスマス(Bi2O3)に分解される化合物
と、酸化チタン(TiO2)もしくは、加熱により
分解されて酸化チタン(TiO2)を生ずる化合物
ならびに酸化タングステン(WO3)もしくは、
加熱により、酸化タングステン(WO3)に分解
される化合物とを、炭酸ナトリウム(Na2CO3)
が、3.7〜4.7モル%、酸化ビスマス(Bi2O3)が
24.7〜26.0モル%、酸化チタン(TiO2)が63.2〜
65.3モル%、酸化タングステン(WO3)が5.5〜
7.0モル%の割合となるように混合して、約900℃
の温度で大気中で加熱することによつて製造する
ことができる。 本発明の立方晶系の不定比パイロクロア構造を
有するナトリウム・ビスマス・チタン・タングス
テン酸化物 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u(x=0.037〜0.047、
y=0.247〜0.260、z=0.632〜0.653、u=0.055
〜0.070、x+y+z+u=1)の単結晶は、次
のようにタングステン酸ナトリウム(Na2WO4)
を融剤とする融液法によつて、他の不純物を混入
することなく育成し得られる。 酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは、加熱により
酸化ビスマス(Bi2O3)に分解される化合物と、
酸化チタン(Ti O2)もしくは、加熱により分解
されて酸化チタン(TiO2)を生ずる化合物と、
酸化タングステン(WO3)もしくは、加熱によ
り酸化タングステン(WO3)に分解される化合
物ならびにタングステン酸ナトリウム
(Na2WO4)もしくは、加熱によつてタングステ
ン酸ナトリウム(Na2WO4)に分解される化合物
とを酸化ビスマス(Bi2O3)が18.75モル%、酸化
チタン(TiO2)が18.75モル%、酸化タングステ
ン(WO3)が6.25%、タングステン酸ナトリウム
(Na2WO4)が56.25モル%の割合となるように混
合して、1300℃に加熱した後、毎時2℃の速度で
徐冷することにより育成できる。 公知の化合物Sn2+ 2-x(M2-ySn4+ yO7-x-y/2は、不安
定なSn2+を含むことからその製造は石英ガラス
の真空封入管中で行われるのに対し、本発明の新
規化物では、含まれる成分がいずれも安定である
ことから、その製造は空気中で容易に行われる。 実施例 1 純度99.9%以上の酸化ビスマス(Bi2O3)粉末
と純度99.9%以上の酸化チタン(TiO2)粉末と
純度99.9%以上の酸化タングステン(WO3)粉末
さらに試薬特級の炭酸ナトリウム(Na2CO3)粉
末とを、割合がそれぞれ24.7〜26.0モル%、63.2
〜65.3モル%、5.5〜7.0モル%、3.7〜4.7モル%、
となるように秤量し、メノウ乳鉢中で充分に混合
することにより、微粉末混合物を得た。当該混合
物を白金ルツボに充填し、シリコニツト発熱体堅
型電気炉中に静置し、室温から加温をはじめ、当
該電気炉が900℃に達したのち、この温度に保つ
た。20時間後、当該ルツボを当該電気炉から取り
出し、当該新規ナトリウム・ビスマス・チタン・
タングステン酸化物Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u
(x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、z=0.632
〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+u=
1)の多結晶体を製造した。 実施例 2 純度99.9%以上の酸化ビスマス(Bi2O3)粉末
と純度99.9%以上の酸化チタン(TiO2)粉末と
純度99.9%以上の酸化タングステン(WO3)粉末
ならびに、融剤として試薬特級のタングステン酸
ナトリウム(Na2WO4)粉末とを、割合がそれぞ
れ18.75モル%、18.75モル%、6.25モル%、なら
びに56.25モル%となるように秤量しメノウ乳鉢
中で充分に混合することにより、融液法による単
結晶育成のための出発微粉末混合物を得た。当該
混合物を白金ルツボに充填し、シリコニツト発熱
体堅型電気炉中に静置し、室温から加温をはじ
め、当該電気炉が1300℃に達したのちこの温度で
4時間保ち、その後毎時2℃の冷却速度で徐冷し
た。室温に達した後、当該ルツボを当該電気炉か
ら取り出し、温湯にて融剤のタングステン酸ナト
リウム(Na2WO4)を溶出せしめて、育成した当
該不定比パイロクロア型酸化物の単結晶を分離し
た。当該単結晶の外形は一辺が約5mmで厚さが約
1.5mmの六角板状であつた。これら結晶面の面指
数はいずれも{111}であることが確認された。
第1図は、本発明のNa2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u
(x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、z=0.632
〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+u=
1)の結晶構造を示す。
(x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、z=0.632
〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+u=
1)の結晶構造を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 一般式 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u (ただし、x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、
z=0.632〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+
z+u=1を表わす)で示される立方晶系の不定
比パイロクロア型構造を有するナトリウム・ビス
マス・チタン・タングステン酸化物。 2 炭酸ナトリウム(Na2CO3)もしくは、加熱
により酸化ナトリウム(Na2O)に分解される化
合物と、酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは、加熱
により酸化ビスマス(Bi2O3)に分解される化合
物と、酸化チタン(Ti O2)もしくは、加熱によ
り分解されて酸化チタン(Ti O2)を生ずる化合
物ならびに酸化タングステン(WO3)もしくは、
加熱により、酸化タングステン(WO3)に分解
される化合物とを、炭酸ナトリウム(Na2CO3)
が3.7〜4.7モル%、酸化ビスマス(Bi2O3)が24.7
〜26.0モル%、酸化チタン(Ti O2)が63.2〜
65.3モル%、酸化タングステン(WO3)が5.5〜
7.0モル%になるように混合して、約900℃の温度
で大気中で加熱することを特徴とする一般式 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u (x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、z=
0.632〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+
u=1を表す)で示される立方晶系の不定比パイ
ロクロア型構造を有するナトリウム・ビスマス・
チタン・タングステン酸化物の製造法。 3 炭酸ナトリウム(Na2CO3)もしくは、加熱
により酸化ナトリウム(Na2O)に分解される化
合物と、酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは、加熱
による酸化ビスマス(Bi2O3)に分解される化合
物と、酸化チタン(Ti O2)もしくは、加熱によ
り分解されて酸化チタン(Ti O2)を生ずる化合
物ならびに酸化タングステン(WO3)もしくは、
加熱により、酸化タングステン(WO3)に分解
される化合物とを、炭酸ナトリウム(Na2CO3)
が3.7〜4.7モル%、酸化ビスマス(Bi2O3)が24.7
〜26.0モル%、酸化チタン(Ti O2)が63.2〜
65.3モル%、酸化タングステン(WO3)が5.5〜
7.0モル%になるように混合し、該混合物をタン
グステン酸ナトリウム(Na2WO4)を融剤として
使用し、融液法により単結晶を育成することを特
徴とする一般式 Na2xBi2yTizWuOx+3y+2z+3u (x=0.037〜0.047、y=0.247〜0.260、z=
0.632〜0.653、u=0.055〜0.070、x+y+z+
u=1を表わす)で示される立方晶系の不定比パ
イロクロア型構造を有するナトリウム・ビスマ
ス・チタン・タングステン酸化物の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61073161A JPS62230621A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 立方晶系の不定比パイロクロア型構造を有するナトリウム・ビスマス・チタン・タングステン酸化物及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61073161A JPS62230621A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 立方晶系の不定比パイロクロア型構造を有するナトリウム・ビスマス・チタン・タングステン酸化物及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62230621A JPS62230621A (ja) | 1987-10-09 |
| JPH0432768B2 true JPH0432768B2 (ja) | 1992-06-01 |
Family
ID=13510166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61073161A Granted JPS62230621A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 立方晶系の不定比パイロクロア型構造を有するナトリウム・ビスマス・チタン・タングステン酸化物及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62230621A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2236069C1 (ru) * | 2003-06-10 | 2004-09-10 | Мятиев Ата Атаевич | Электрод-электролитная пара на основе окиси висмута, способ ее изготовления и органогель |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61073161A patent/JPS62230621A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62230621A (ja) | 1987-10-09 |
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