JPH0739329Y2 - Rotating electric machine - Google Patents
Rotating electric machineInfo
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- JPH0739329Y2 JPH0739329Y2 JP1986161590U JP16159086U JPH0739329Y2 JP H0739329 Y2 JPH0739329 Y2 JP H0739329Y2 JP 1986161590 U JP1986161590 U JP 1986161590U JP 16159086 U JP16159086 U JP 16159086U JP H0739329 Y2 JPH0739329 Y2 JP H0739329Y2
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- duct
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- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 (産業上の利用分野) 本考案はラジアル通風ダクトを配さない円筒形回転子を
有した回転電機に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial field of application) The present invention relates to a rotating electric machine having a cylindrical rotor having no radial ventilation duct.
(従来の技術) 第9図は従来のラジアル通風ダクトを配さない円筒形回
転子を有した回転電機の上半部縦断面を示す。(1)は
固定子枠、(2)は電機鉄板を積層して構成された固定
子鉄心、(3)は固定子鉄心内のスロットに納められた
固定子巻線、(4)は固定子鉄心を外側間隔片(5)を
介して結束する固定子押え板、(6)は内側間隔片
(7)と、鉄心ブロックにより構成された固定子ラジア
ル通風ダクト、(8)は固定子スロットを後退スロット
にすることにより構成した固定子アキシャル通風ダク
ト、(9)は電機鉄板を積層して構成された回転子鉄
心、(10)は回転子導体、(11)は回転軸(13)を軸受
(12)を介して支承する軸受ブラケット、(14)は機内
にガスを送り込む送風ファン、(15)はエアギャップ、
(16)は吸気口、(17)は排気口である。(Prior Art) FIG. 9 shows a vertical cross section of an upper half of a rotating electric machine having a cylindrical rotor without a conventional radial ventilation duct. (1) is a stator frame, (2) is a stator core formed by laminating electric iron plates, (3) is a stator winding housed in a slot in the stator core, and (4) is a stator A stator retainer plate that binds the iron cores through the outer spacing pieces (5), (6) an inner spacing piece (7) and a stator radial ventilation duct composed of an iron core block, and (8) a stator slot. Stator axial ventilation duct constructed by using backward slots, (9) rotor core constructed by laminating electric iron plates, (10) rotor conductor, (11) bearing shaft (13) A bearing bracket supported through (12), (14) a blower fan that sends gas into the machine, (15) an air gap,
(16) is an intake port, and (17) is an exhaust port.
第10図は第9図のX−X線に沿う矢視図で固定子ラジア
ル通風ダクトにおける断面を示す。第9図および第10図
の図中の矢印はガスの流れを示す。FIG. 10 is a view taken along the line XX of FIG. 9 and shows a cross section of the stator radial ventilation duct. The arrows in FIGS. 9 and 10 indicate the flow of gas.
吸気口(16)から、送風ファン(14)により機内に圧入
されたガスは、固定子鉄心(2)の外周側から固定子ラ
ジアル通風ダクト(6)を内周側へ向かい、固定子巻線
(3)の通風ダクト(6)への露出部近傍を通過し、エ
アギャップ(15)および固定子アキシャルダクトへ沿っ
て流入し、鉄心(2)端部、固定子巻線(3)及び回転
子導体(10)端部へ向かい、排気口(17)から排出され
る。Gas injected into the machine from the intake port (16) by the blower fan (14) flows from the outer peripheral side of the stator core (2) to the inner radial side of the stator radial ventilation duct (6), and the stator winding It passes near the exposed part of (3) to the ventilation duct (6), flows in along the air gap (15) and the stator axial duct, and the end of the iron core (2), the stator winding (3) and the rotation. It is discharged from the exhaust port (17) toward the end of the child conductor (10).
機内角部にて発生する損失の放熱について言及すれば次
の如くとなる。固定子巻線(3)端部及び固定子鉄心
(2)の背部で発生する損失は機内へ圧入され、固定子
ラジアルダクトを内径へ向って流れるガスへ熱伝達さ
れ、ガスが固定子アキシャル通風ダクト及びエアギャッ
プを通過する際には固定子鉄心(2)の歯部での発生損
失が熱伝達される。また回転子鉄心(9)、回転子導体
(10)にて発生した損失は回転子表面から熱伝達され
る。The heat radiation of the loss generated at the corners of the machine is as follows. The loss generated at the end of the stator winding (3) and at the back of the stator core (2) is press-fitted into the machine and is transferred to the gas flowing toward the inner diameter of the stator radial duct. When passing through the duct and the air gap, the loss generated at the teeth of the stator core (2) is transferred to the heat. Further, the heat generated from the rotor core (9) and the rotor conductor (10) is transferred from the rotor surface.
(考案が解決しようとする問題点) これまでに示した従来の回転電機のエアギャップ(15)
及び固定子アキシャル通風ダクト(8)における機内ガ
スの流動について参考文献:日本機械学会論文集27巻18
0号(昭36−8)技術資料、管路ダクトの流体抵抗(日
本機械学会)により詳細に述べる。(Problems to be solved by the invention) Air gap (15) of the conventional rotating electric machine shown so far.
And Stator Axial Ventilation Duct (8) Flow of Internal Gas Reference: Proceedings of the Japan Society of Mechanical Engineers Vol.
No. 0 (Sho 36-8) Technical data, Fluid resistance of duct duct (Japan Society of Mechanical Engineers).
固定子鉄心ブロックにおいては、機内ガスは、エアギャ
ップ(15)部で、内筒が回転、外筒が静止という回転二
重円筒の流動となる。このときの軸方向の流動抵抗は、 ここでΔpg;圧力の損失(ギャップ) λg;管摩擦係数 l;巻路長 s;ギャップ長 r;比重量(ガス) g;重力加速度 Vm;軸方向流速 であらわされギャップの速度分布が1/7乗則の場合(乱
流域) ここでRez;軸流レイノズル数(=Vm・S/υ) Rω;ギャップレイノルズ数(=u・s/υ) ν;動粘性係数 一方固定子のアキシャル通風ダクトにおける流動抵抗は ここでΔpd;圧力損失(アキシャル通風ダクト) λd;管摩擦係数(アキシャル通風ダクト) d;ダクト等価径 Vd;管内流速 となり2000<Re<100000に対するブラジウスの式によれ
ば λd=0.3164Re-0.25 …(104) ここでRe;円筒レイノズル数(=Vd・d/υ) Vd;管内流速 今、固定子鉄心端から、隣接するラジアル通風ダクトま
での流域を対象とすれば Δpg=Δpd が成り立つ。即ち、 ここで u;回転子の外周速度 Qs;ギャップ流量 Dr;回転子外径 n;回転速度(r.p.m.) Qd;ダクト流量 (105)式を整理すれば 今、Dr=1 S=1/100 n=3600 d=1/10 とすれば 456.7Qs0.75+13.7Qs-0.25=177.2Qd0.15 となり左辺の第2項を第2項より極めて小さいとすれば
概略 Qs=0.3Qd …(107) という関係が得られる。さらにここで述べたダクト流量
Qdは1つのダクトあたりの流量であるため、ギャップ部
の軸方向流量は、ダクト部の軸方向総流量と比較すると Qs≪Qd …(108) なる関係となり、即ち、エアギャップ機内ガスの軸方向
流動による回転子表面からの熱伝導はダクト部機内ガス
の軸方向流動による固定子鉄心ティースからの熱伝達と
比較すると極めて悪いと言える。また固定子鉄心ブロッ
ク断面のエアギャップ(15)、固定子のアキシャル通風
ダクト(8)近傍の流動状態を第11図に示す。エアギャ
ップ(15)においては流速分布は曲線(a)の如くとな
り、アキシャル通風ダクト(8)においては曲線(b)
の如くとなる。アキシャル通風ダクト(18)においては
エアギャップ(15)部と若干の流体混合が行なわれる。
また、ラジアル通風ダクト(16)を含んだ断面の流動状
態は第10図に示した如く、主にラジアル通風ダクトから
アキシャル通風ダクトへ機内ガスは吹き抜ける。In the stator core block, the gas inside the machine becomes a rotating double cylinder flow in which the inner cylinder is rotating and the outer cylinder is stationary in the air gap (15). The axial flow resistance at this time is Here, Δpg; pressure loss (gap) λg; pipe friction coefficient l; winding length s; gap length r; specific weight (gas) g; gravitational acceleration Vm; axial velocity, and the velocity distribution of the gap is 1 / In case of 7th power rule (turbulent region) Where Rez; axial Reynolds number (= Vm · S / υ) Rω; gap Reynolds number (= u · s / υ) ν; kinematic viscosity coefficient On the other hand, the flow resistance in the axial ventilation duct of the stator is Here, Δpd; pressure loss (axial ventilation duct) λd; pipe friction coefficient (axial ventilation duct) d; duct equivalent diameter Vd; pipe flow velocity, and according to the Brasius equation for 2000 <Re <100000, λd = 0.3164Re -0.25 … (104) where Re is the number of cylindrical Reynolds (= Vd · d / υ) Vd is the flow velocity in the pipe Now, Δpg = Δpd holds for the watershed from the stator core end to the adjacent radial ventilation duct. That is, here u; Peripheral speed of rotor Qs; Gap flow rate Dr; Rotor outer diameter n; Rotational speed (rpm) Qd; Duct flow rate (105) Now, if Dr = 1 S = 1/100 n = 3600 d = 1/10, then 456.7Qs 0.75 + 13.7Qs -0.25 = 177.2Qd 0.15 , so if the second term on the left side is much smaller than the second term, it is roughly The relationship of Qs = 0.3Qd (107) is obtained. Furthermore, the duct flow rate mentioned here
Since Qd is the flow rate per duct, the axial flow rate in the gap section is Qs << Qd… (108) when compared with the total axial flow rate in the duct section. It can be said that the heat transfer from the rotor surface due to the flow is extremely poor compared with the heat transfer from the stator core teeth due to the axial flow of the gas inside the duct unit. Further, FIG. 11 shows a flow state in the vicinity of the air gap (15) in the cross section of the stator core block and the vicinity of the axial ventilation duct (8) of the stator. The flow velocity distribution in the air gap (15) is as shown by the curve (a), and in the axial ventilation duct (8) it is the curve (b).
It becomes like. In the axial ventilation duct (18), some fluid mixing is performed with the air gap (15).
As shown in FIG. 10, the flow state of the cross section including the radial ventilation duct (16) mainly blows the in-machine gas from the radial ventilation duct to the axial ventilation duct.
このように、エアギャップにおけるガスは、周方向には
回転子周速に近い流速で流動するが、軸方向流量はダク
ト内軸方向流量に比べ極めて少なく、ダクト内ガスとの
混合もあまりないため、回転子表面からの熱伝達が良好
とならず、回転子内の温度上昇が極めて大となる。一
方、固定子においては十分なる流量のアキシャルダク
ト、ラジアルダクトからの放熱で冷却され、総じて機内
では固定子側を回転子側とで熱的なアンバランスが生じ
るという問題点があった。In this way, the gas in the air gap flows in the circumferential direction at a flow velocity close to the rotor circumferential speed, but the axial flow rate is extremely smaller than the axial flow rate in the duct and there is not much mixing with the gas in the duct. However, the heat transfer from the rotor surface is not good, and the temperature rise in the rotor becomes extremely large. On the other hand, there is a problem in that the stator is cooled by heat radiation from the axial duct and the radial duct having a sufficient flow rate, and as a whole, thermal imbalance occurs between the stator side and the rotor side in the machine.
本考案はラジアル通風ダクトを配さない円筒形回転子を
有した回転電機において回転子の冷却を強化し、機内の
温度上昇アンバランスを解消することを目的とする。An object of the present invention is to enhance the cooling of the rotor in an electric rotating machine having a cylindrical rotor having no radial ventilation duct, and to eliminate the temperature rise imbalance in the machine.
(問題点を解決するための手段) 本考案においては、固定子の内周側にエアギャップを介
して回転する円筒形回転子と、鉄心ブロック間に設けら
れた複数のアキシャル通風ダクトおよび後退スロットの
開口部に設けられた複数のラジアル通風ダクトを有する
固定子鉄心と、任意個数おきのアキシャル通風ダクトの
軸方向出口において前記後退スロットの開口端まで設け
られた仕切板と、固定子鉄心背部から前記ラジアル通風
ダクトを介してアキシャル通風ダクトに通風させる通風
ファンとを具備させる。(Means for Solving the Problems) In the present invention, a cylindrical rotor that rotates on an inner peripheral side of a stator through an air gap, a plurality of axial ventilation ducts and retreat slots provided between iron core blocks. Of the stator core having a plurality of radial ventilation ducts provided in the opening of the, the partition plate provided to the opening end of the retreat slot at the axial outlet of every arbitrary number of axial ventilation ducts, and from the back of the stator core. A ventilation fan for ventilating the axial ventilation duct through the radial ventilation duct.
(作用) 上段技術的手段は次のように作用する。(Operation) The upper technical means operates as follows.
任意個数おきのアキシャル通風ダクトの軸方向出口を仕
切板にて封止することにより、仕切板の配されたアキシ
ャル通風ダクトに流入したガスはエアギャップを越えて
隣りの仕切板のないアキシャルダクトへ流入し、排気さ
れる。このようなエアギャップを越えるという流れを増
加させることにより回転子表面からの熱伝達が促進さ
れ、回転子冷却が強化されて、回転子の温度が下がる。By sealing the axial outlets of every arbitrary number of axial ventilation ducts with partition plates, the gas flowing into the axial ventilation ducts with partition plates will cross the air gap and go to the adjacent axial ducts without partition plates. Inflow and exhaust. Increasing the flow across such an air gap promotes heat transfer from the rotor surface, enhances rotor cooling and lowers the rotor temperature.
(実施例) 以下、図を参照しつつ本考案の一実施例を説明する。第
1図は、本実施例の回転電機の断面を示す。第2図
(a),(b)は、仕切板付クサビの立面図およびその
端部の要部切欠斜視図、第3図は仕切板まわりの斜視
図、第4図は第1図のIV−IV線に沿う矢視断面図、第5
図は第1図のV−V線に沿う矢視断面図、第6図は第1
図のアキシャル通風ダクトとエアギャップにおけるガス
流動を示す説明図である。第4図ないし第6図の矢印は
ガスの流れを示す。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross section of the rotary electric machine of this embodiment. 2 (a) and 2 (b) are an elevation view of a wedge with a partition plate and a perspective cutaway view of a main part of an end thereof, FIG. 3 is a perspective view around the partition plate, and FIG. 4 is IV of FIG. -Fifth cross-sectional view taken along line IV,
The drawing is a sectional view taken along the line V-V in FIG. 1, and FIG.
It is explanatory drawing which shows the gas flow in the axial ventilation duct and air gap of the figure. The arrows in FIGS. 4 to 6 indicate the gas flow.
固定子後退スロットにおさめられた固定子巻線を固定す
るクサビ(18)のうち1スロットおきに、アキシャル通
風ダクトの軸方向出口において後退スロットの開口端ま
で設けた仕切板(19a)のついたクサビ(18)から成る
仕切板付クサビ(19)を挿入する。残りのスロットには
仕切り板(19a)のないふつうのクサビ(18)を挿入す
る。他は第9図の従来例と同様であるので同一部分には
同一符号を付して説明を省略する、このようにすれば1
スロットおきにアキシャル通風ダクト排気口の閉となっ
た構成の回転電機となる。A partition plate (19a) provided up to the opening end of the retreat slot at the axial exit of the axial ventilation duct was attached to every other slot of the wedge (18) that fixes the stator windings stored in the stator retreat slot. Insert the wedge (19) with a partition plate consisting of the wedge (18). Insert a normal wedge (18) without a partition plate (19a) into the remaining slots. Others are the same as those of the conventional example of FIG. 9, and therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
The rotary electric machine has a structure in which the exhaust port of the axial ventilation duct is closed every slot.
以下に本実施例の作用について述べる。The operation of this embodiment will be described below.
本考案の如き構成の回転電機では、アキシャル通風ダク
ト(8)、ラジアル通風ダクト(6)、エアギャップ
(15)におけるガスの流動は第6図に示すようになる。
吸気口から固定子のラジアル通風ダクトを通りアキシャ
ル通風ダクトへ流入したガスのうち軸方向出口に仕切板
(19a)のあるダクトではエアギャップ(15)を越えて
隣りの仕切板のないアキシャル通風ダクトにはいる。
(第4図参照) このエアギャップ(15)を越えるガスの流動により、エ
アギャップ(15)における周方向ガス流量は第7図の曲
線cおよびdのようになる。これを従来例の第11図曲線
aおよびbと比較すれば、エアギャップ(15)を周回す
るガスとアキシャル通風ダクト(8)のガスの混合の増
加具合が明らかである。このようにして回転子外周面に
おけるガスとの熱伝達が増加する。In the rotary electric machine configured as described above, the gas flow in the axial ventilation duct (8), the radial ventilation duct (6) and the air gap (15) is as shown in FIG.
In the duct that has a partition plate (19a) at the axial outlet of the gas that has flowed into the axial ventilation duct from the intake port through the radial ventilation duct of the stator, it exceeds the air gap (15) and there is no adjacent partition air duct. Enter
(See FIG. 4) Due to the flow of gas over the air gap (15), the circumferential gas flow rate in the air gap (15) becomes as shown by curves c and d in FIG. Comparing this with the curves a and b in FIG. 11 of the conventional example, it is clear that the mixing of the gas circulating in the air gap (15) and the gas in the axial ventilation duct (8) is increased. In this way, heat transfer with the gas on the outer peripheral surface of the rotor is increased.
上記の如く回転子外周面における熱伝達が増加し、エア
ギャップのガスとアキシャル通風ダクトのガスの混合が
促進されると、回転子の冷却能が向上し、回転子の温度
が低減でき、機内ガス温度上昇のアンバランスも第8図
に示すように従来Δt′であったものがΔtと小さくな
る。When the heat transfer on the outer peripheral surface of the rotor is increased as described above and the mixing of the gas in the air gap and the gas in the axial ventilation duct is promoted, the cooling capacity of the rotor is improved and the temperature of the rotor can be reduced, thereby As shown in FIG. 8, the unbalance of the gas temperature rise is reduced from Δt 'to Δt' in the past.
尚、本考案はアキシャル通風ダクトの仕切板を1つ置き
にしたが、2つ置き、又は3つ置き等、任意に定めるこ
とができる。In the present invention, the partition plate of the axial ventilation duct is placed every other one, but it can be arbitrarily set such as every two or three.
以上説明したように本考案は複数個のアキシャル通風ダ
クトのうち、任意の個数の通風ダクトの軸方向端部の排
気口において後退スロットの開口端まで設けた仕切板を
設けたので固定子外周側から送風する冷却ガスをアキシ
ャル通風ダクトからそのまま排気するものの他に、回転
子鉄心と固定子鉄心の間のエアギャップを越えて流動さ
せることにより回転子表面における熱伝達を促進させ回
転子の冷却を強化し機内の温度上昇アンバランスを解消
することができる。As described above, according to the present invention, the partition plate is provided up to the opening end of the retreat slot at the exhaust port at the axial end of any number of the axial ventilation ducts. In addition to exhausting the cooling gas blown from the axial ventilation duct as it is, it also flows over the air gap between the rotor core and the stator core to accelerate heat transfer on the rotor surface and cool the rotor. It is possible to strengthen and eliminate the temperature rise imbalance in the machine.
第1図は本考案の回転電機の一実施例を示す上半部縦断
面図、第2図(a),(b)は第1図のしゃへい板の立
面図およびその端部の要部切欠斜視図、第3図は第1図
の仕切板まわりの斜視図、第4図は第1図のIV−IV線に
沿う矢視断面図、第5図は第1図のV−V線に沿う矢視
断面図、第6図は第1図のアキシャル通風ダクト及びエ
アギャップにおけるガス流動を示す説明図、第7図は第
6図の流速分布図、第8図は第1図の実施例の機内温度
上昇を示す曲線図、第9図は従来構造の上半部縦断面
図、第10図は第9図のラジアル通風ダクトにおける断面
図、第11図は第9図の流速分布を示す曲線図である。 2……固定子鉄心、6……ラジアル通風ダクト、8……
アキシャル通風ダクト、14……送風ファン、15……エア
ギャップ、18……クサビ、19……仕切板付クサビ、19a
……仕切板。FIG. 1 is an upper half longitudinal sectional view showing an embodiment of the rotating electric machine of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are elevation views of the shield plate of FIG. 1 and main parts of its ends. Fig. 3 is a cutaway perspective view, Fig. 3 is a perspective view around the partition plate of Fig. 1, Fig. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of Fig. 1, and Fig. 5 is a line VV of Fig. 1. 6 is an explanatory view showing a gas flow in the axial ventilation duct and the air gap of FIG. 1, FIG. 7 is a flow velocity distribution diagram of FIG. 6, and FIG. 8 is an implementation of FIG. FIG. 9 is a vertical sectional view of the upper half of the conventional structure, FIG. 10 is a sectional view of the radial ventilation duct shown in FIG. 9, and FIG. 11 is a flow velocity distribution shown in FIG. It is a curve figure shown. 2 ... Stator core, 6 ... Radial ventilation duct, 8 ...
Axial ventilation duct, 14 …… blower fan, 15 …… air gap, 18 …… wedge, 19 …… wedge with partition plate, 19a
...... Partition board.
Claims (1)
転する円筒形回転子と、鉄心ブロック間に設けられた複
数のラジアル通風ダクトおよび後退スロットの開口部に
設けられた複数のアキシャル通風ダクトを有する固定子
鉄心と、任意個数おきのアキシャル通風ダクトの軸方向
出口において前記後退スロットの開口端まで設けられた
仕切板と、固定子鉄心背部から前記ラジアル通風ダクト
を介してアキシャル通風ダクトに通風させる通風ファン
とを具備したことを特徴とする回転電機。1. A cylindrical rotor that rotates on an inner peripheral side of a stator through an air gap, a plurality of radial ventilation ducts provided between iron core blocks, and a plurality of axials provided at openings of retreat slots. A stator core having a ventilation duct, a partition plate provided up to the opening end of the retreat slot at axial outlets of axial ventilation ducts of arbitrary number, and an axial ventilation duct from the back of the stator core through the radial ventilation duct. A rotating electric machine, comprising: a ventilation fan that ventilates the air.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986161590U JPH0739329Y2 (en) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | Rotating electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986161590U JPH0739329Y2 (en) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | Rotating electric machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6370260U JPS6370260U (en) | 1988-05-11 |
| JPH0739329Y2 true JPH0739329Y2 (en) | 1995-09-06 |
Family
ID=31088042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1986161590U Expired - Lifetime JPH0739329Y2 (en) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | Rotating electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0739329Y2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6624223B2 (en) | 2018-03-09 | 2019-12-25 | 株式会社明電舎 | Rotating electric machine |
| EP3547501A1 (en) | 2018-03-27 | 2019-10-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Stator segment |
| EP3637585A1 (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-15 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Segmented stator for an electric generator |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4430264Y1 (en) * | 1966-01-28 | 1969-12-13 |
-
1986
- 1986-10-23 JP JP1986161590U patent/JPH0739329Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6370260U (en) | 1988-05-11 |
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