JPS5952640B2 - 電動機の駆動装置 - Google Patents
電動機の駆動装置Info
- Publication number
- JPS5952640B2 JPS5952640B2 JP55018869A JP1886980A JPS5952640B2 JP S5952640 B2 JPS5952640 B2 JP S5952640B2 JP 55018869 A JP55018869 A JP 55018869A JP 1886980 A JP1886980 A JP 1886980A JP S5952640 B2 JPS5952640 B2 JP S5952640B2
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- JP
- Japan
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- inverter
- electric motor
- opening
- transformer
- voltage
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、可変出力周波数出力電圧のインバータによ
る電動機の駆動装置に関し、特に出力変圧器によつて、
少なくとも２台のインバータ出力を加算されるように構
成された多重インバータ方式の駆動装置の改良に関する
。
る電動機の駆動装置に関し、特に出力変圧器によつて、
少なくとも２台のインバータ出力を加算されるように構
成された多重インバータ方式の駆動装置の改良に関する
。
従来この種の装置として第１図に示すものがあつた。
図において、１は直流電源、２はリアクトル、３はコン
デンサであり、リアクトル２、コンデンサ３により直流
フィルタ回路を構成する。４１、４２ないし４Ｎは、コ
ンデンサ３に平列に接続されるＮ台のインバータ装置で
あり、これらインバータ装置４１〜４Ｎの出力は変圧器
５の一次側にそれらの出力が互いに直列となるよう接続
される。
デンサであり、リアクトル２、コンデンサ３により直流
フィルタ回路を構成する。４１、４２ないし４Ｎは、コ
ンデンサ３に平列に接続されるＮ台のインバータ装置で
あり、これらインバータ装置４１〜４Ｎの出力は変圧器
５の一次側にそれらの出力が互いに直列となるよう接続
される。
この変圧器５の二次側は、交流電動機６に接続される。
ところで、一般交流電動機の駆動を目的としたインバー
タ装置においては、その出力波形が正弦波になるべく近
い波形であることが望ましく、そのため、第１図の従来
例のように、多数個のインバータ出力を変圧器で多重化
することが行なわれノ る。
ところで、一般交流電動機の駆動を目的としたインバー
タ装置においては、その出力波形が正弦波になるべく近
い波形であることが望ましく、そのため、第１図の従来
例のように、多数個のインバータ出力を変圧器で多重化
することが行なわれノ る。
次に第１図に示されたものの動作について説明する。
直流電源１はリアクトル２、コンデンサ３よりなる直流
フィルタ回路を介してインバータ４１、４２ないし４Ｎ
に直流電圧を供給する。イン５バータ４１は、この直流
電圧を所定の周波数と所定の電圧の三相交流電圧に変換
する。このインバータ装置は、たとえばサイリスタなど
のスイッチング素子で構成され、スイツチング素子の導
通非導通を時間的に制御することにより、直流を三相交
流に変換するものであるが、構成動作については、良く
知られているので説明は省略する。インバータ４２ない
し４Ｎも４１と同様、直流を三相交流電圧に変換する。
次にインバータ４１，４２ないし４Ｎの出力である三相
交流電圧は、変圧器５の一次側に印加され、変圧器５の
二次側には、インバータ４１，４２ないし４Ｎの各出力
は合成された波形すなわち、Ｎ個の三相交流電圧を所定
の比率で加算した三相交流電圧が誘起される。この誘起
電圧は正弦波を近似しうる程度の波形である。変圧器５
の二次側に誘起した電圧は交流電動機６に印加される。
交流電動機６に印加する電圧の大きさおよび周波数は、
インバータ４］，４２ないし４Ｎを制御することで決め
られるが、従来第２図の直線ａに示すごとく、周波数ｆ
電圧Ｖとの比を一足に保つことにより、交流電動機６に
定トルク特性を出させる方式が知られている。このよう
な方式を採用した場合、交流電動機６の一次側には抵抗
があるので、その抵抗による電圧降下のために、低周波
運転時には、トルクが減少する。このため、第２図の破
線ｂに示すごとく、低周波時に、出力電圧を上げ、抵抗
による電圧降下分を補償する必要があり、その結果変圧
器５に印，加される電圧／周波数比か低周波になるにし
たがつて、大きくなるという特性がある。このため、従
来の装置では、低周波時における電圧／周波数比に対応
した変圧器が必要であり、変圧器が大きく高価になると
いう欠点があつた。
フィルタ回路を介してインバータ４１、４２ないし４Ｎ
に直流電圧を供給する。イン５バータ４１は、この直流
電圧を所定の周波数と所定の電圧の三相交流電圧に変換
する。このインバータ装置は、たとえばサイリスタなど
のスイッチング素子で構成され、スイツチング素子の導
通非導通を時間的に制御することにより、直流を三相交
流に変換するものであるが、構成動作については、良く
知られているので説明は省略する。インバータ４２ない
し４Ｎも４１と同様、直流を三相交流電圧に変換する。
次にインバータ４１，４２ないし４Ｎの出力である三相
交流電圧は、変圧器５の一次側に印加され、変圧器５の
二次側には、インバータ４１，４２ないし４Ｎの各出力
は合成された波形すなわち、Ｎ個の三相交流電圧を所定
の比率で加算した三相交流電圧が誘起される。この誘起
電圧は正弦波を近似しうる程度の波形である。変圧器５
の二次側に誘起した電圧は交流電動機６に印加される。
交流電動機６に印加する電圧の大きさおよび周波数は、
インバータ４］，４２ないし４Ｎを制御することで決め
られるが、従来第２図の直線ａに示すごとく、周波数ｆ
電圧Ｖとの比を一足に保つことにより、交流電動機６に
定トルク特性を出させる方式が知られている。このよう
な方式を採用した場合、交流電動機６の一次側には抵抗
があるので、その抵抗による電圧降下のために、低周波
運転時には、トルクが減少する。このため、第２図の破
線ｂに示すごとく、低周波時に、出力電圧を上げ、抵抗
による電圧降下分を補償する必要があり、その結果変圧
器５に印，加される電圧／周波数比か低周波になるにし
たがつて、大きくなるという特性がある。このため、従
来の装置では、低周波時における電圧／周波数比に対応
した変圧器が必要であり、変圧器が大きく高価になると
いう欠点があつた。
．また周波数がＯの場合にも、第２図のＣ点にて示され
るように、抵抗降下分の電圧を発生する必要があるため
、周波数０での電動機の運転が不可能であつた。この発
明は上記のような従来のものの欠点を除５去するために
なされたもので、インバータと変圧器および電動機の間
に所定台の開閉手段を設け、低周波時に変圧器に電圧が
印加されないようにするとともに、変圧器を介さず、イ
ンバータから電動機に直接給電できるようにすることに
より、変く圧器の鉄心断面積を下げ、しかも周波数０て
の電動機の運転ができるようにした、電動機の駆動装置
を提供することを目的としている。
るように、抵抗降下分の電圧を発生する必要があるため
、周波数０での電動機の運転が不可能であつた。この発
明は上記のような従来のものの欠点を除５去するために
なされたもので、インバータと変圧器および電動機の間
に所定台の開閉手段を設け、低周波時に変圧器に電圧が
印加されないようにするとともに、変圧器を介さず、イ
ンバータから電動機に直接給電できるようにすることに
より、変く圧器の鉄心断面積を下げ、しかも周波数０て
の電動機の運転ができるようにした、電動機の駆動装置
を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第３図において、１〜６は第１図の従来装置と同一の部
分を示す。７は、第Ｎのインバータ４Ｎと変圧器５の一
次側との間に挿入された第１の開閉器、８は、変圧器５
と交流電動機６との間に挿入された第２の開閉器、９は
、第Ｎのインバータ４Ｎと交流電動機６との間に挿入さ
れた第３の開閉器である。
分を示す。７は、第Ｎのインバータ４Ｎと変圧器５の一
次側との間に挿入された第１の開閉器、８は、変圧器５
と交流電動機６との間に挿入された第２の開閉器、９は
、第Ｎのインバータ４Ｎと交流電動機６との間に挿入さ
れた第３の開閉器である。
１０は、交流電動機６の回転数を検出する回転数検出器
、１１は回転数検出器１０で検出された回転数信号に対
応して、開閉器７、ノ８および９の開閉を制御する、開
閉器操作装置、１２第１の開閉器７の投入信号が出てい
ないとき、第Ｎのインバータをのぞく （Ｎ−１）台の
インバータを停止させるインバータ停止装置である。
、１１は回転数検出器１０で検出された回転数信号に対
応して、開閉器７、ノ８および９の開閉を制御する、開
閉器操作装置、１２第１の開閉器７の投入信号が出てい
ないとき、第Ｎのインバータをのぞく （Ｎ−１）台の
インバータを停止させるインバータ停止装置である。
尚、インバータ４Ｎ対しては、他のインバータ４１〜４
（Ｎ−１）が運転停止状態にあるときにはインバータ
４Ｎが所、ＰＷＭ（パルス巾）変調方式により導通制御
されるように図示しないＰＷＭ変調手段が設けられてい
る。
（Ｎ−１）が運転停止状態にあるときにはインバータ
４Ｎが所、ＰＷＭ（パルス巾）変調方式により導通制御
されるように図示しないＰＷＭ変調手段が設けられてい
る。
次に動作について説明する。
回転数検出器１０は交流電動機６の回転数に比例した電
圧を発生し、開閉器操作装置１１にこの電圧を加える。
開閉器操作装置１１は、１０からの電圧が所定の値より
小さいとき、第１の開閉器７と第２の開閉器８に開放指
令を出し、第３の開閉器９に投入指令を出す。逆に回転
数検出器１０からの電圧が所定の値より大きいとき、第
１の開閉器７と第８の開閉器８に投入指令を出し、第３
の開閉器９に開放指令を出す。インバータ停止装置１２
は、第１の開閉器７の投入信号を受け、投入信号が無い
とき、第Ｎのインバータ４Ｎをのぞいた、 （Ｎ一１）
台のインバータ４１，４２に停止指令を出し、インバー
タの運転を停止させる。その結果、起動時や低速運転時
においては、Ｎ台のインバータ中第Ｎのインバータのみ
が運転状態にあり、第３の開閉器９を介し、交流電動機
６への給電が行なわれる。このとき、第１の開閉器７と
第２の開閉器８は前述のように開放されているので変圧
器５には一次側からも、二次側からも全く電圧が印加さ
れない。一方、交流電動機６の回転数が上昇し、回転数
検出器］０から開閉器操作装置］１に与えられる回転数
に比例した電圧が所定の値より大きくなると、開閉器操
作装置１１は、第１の開閉器７と第２の開閉器８に投入
指令を出し、第３の開閉器９には開放指令を出す。これ
と同時に、第Ｎのインバータ４Ｎをのぞく （Ｎ−１）
台のインバータ４１，４２・・・の停止指令を出してい
たインバータ停止装置１２は停止指令を解除し、Ｎ台の
インバータが全て運転状態となる。その結果、交流電動
機６には第２の開閉器８および変圧器５を介して、Ｎ台
のインバータ出力の多重化された波形の電圧が印加され
る。このように運転される第３図の装置においては、変
圧器５にかかる電圧は、第４図に示すようになる。
圧を発生し、開閉器操作装置１１にこの電圧を加える。
開閉器操作装置１１は、１０からの電圧が所定の値より
小さいとき、第１の開閉器７と第２の開閉器８に開放指
令を出し、第３の開閉器９に投入指令を出す。逆に回転
数検出器１０からの電圧が所定の値より大きいとき、第
１の開閉器７と第８の開閉器８に投入指令を出し、第３
の開閉器９に開放指令を出す。インバータ停止装置１２
は、第１の開閉器７の投入信号を受け、投入信号が無い
とき、第Ｎのインバータ４Ｎをのぞいた、 （Ｎ一１）
台のインバータ４１，４２に停止指令を出し、インバー
タの運転を停止させる。その結果、起動時や低速運転時
においては、Ｎ台のインバータ中第Ｎのインバータのみ
が運転状態にあり、第３の開閉器９を介し、交流電動機
６への給電が行なわれる。このとき、第１の開閉器７と
第２の開閉器８は前述のように開放されているので変圧
器５には一次側からも、二次側からも全く電圧が印加さ
れない。一方、交流電動機６の回転数が上昇し、回転数
検出器］０から開閉器操作装置］１に与えられる回転数
に比例した電圧が所定の値より大きくなると、開閉器操
作装置１１は、第１の開閉器７と第２の開閉器８に投入
指令を出し、第３の開閉器９には開放指令を出す。これ
と同時に、第Ｎのインバータ４Ｎをのぞく （Ｎ−１）
台のインバータ４１，４２・・・の停止指令を出してい
たインバータ停止装置１２は停止指令を解除し、Ｎ台の
インバータが全て運転状態となる。その結果、交流電動
機６には第２の開閉器８および変圧器５を介して、Ｎ台
のインバータ出力の多重化された波形の電圧が印加され
る。このように運転される第３図の装置においては、変
圧器５にかかる電圧は、第４図に示すようになる。
第４図において横軸は、インバータの出力周波数ｆ、縦
軸は、インバータの出力電圧と出力周波数との比（Ｖ／
ｆ）を示す。また、第４図直線ａは第２図直線ａのごと
く電圧、周波数を変化させたとき、第４図破線ｂは、第
２図破線ｂのごとく電圧、周波数を変化させたときのＶ
／ｆの変化の様子である。実際には、交流電動機に定ト
ルクを発生させるためには、第４図ｂのごとくＶ／ｆを
制御する必要があり、図示のように、低周波域でＶ／ｆ
値が急速に大きくなる。ところが，電動機６の回転数が
所定の周波数Ｆ。より小さくなると、前述のように変圧
器５には電圧が印加されないので、実際に変圧器にかか
るＶ／ｆの最大値は第４図のｄ点により示される値とな
る。また、起動時など、周波数がＯの附近においても、
第２ｉ図のＣ点で示される電圧が第Ｎのインバータ４Ｎ
より、第３の開閉器９を介して、交流電動機６に印加さ
，れる。従つてＯの付近の周波数で電動機６を起動でき
る。以上の説明から明らかなように開閉器７，８，．９
に機械的な構造に限らず、例えば半導体スイツチング素
子のような電気的な構成によるものでもよい。
軸は、インバータの出力電圧と出力周波数との比（Ｖ／
ｆ）を示す。また、第４図直線ａは第２図直線ａのごと
く電圧、周波数を変化させたとき、第４図破線ｂは、第
２図破線ｂのごとく電圧、周波数を変化させたときのＶ
／ｆの変化の様子である。実際には、交流電動機に定ト
ルクを発生させるためには、第４図ｂのごとくＶ／ｆを
制御する必要があり、図示のように、低周波域でＶ／ｆ
値が急速に大きくなる。ところが，電動機６の回転数が
所定の周波数Ｆ。より小さくなると、前述のように変圧
器５には電圧が印加されないので、実際に変圧器にかか
るＶ／ｆの最大値は第４図のｄ点により示される値とな
る。また、起動時など、周波数がＯの附近においても、
第２ｉ図のＣ点で示される電圧が第Ｎのインバータ４Ｎ
より、第３の開閉器９を介して、交流電動機６に印加さ
，れる。従つてＯの付近の周波数で電動機６を起動でき
る。以上の説明から明らかなように開閉器７，８，．９
に機械的な構造に限らず、例えば半導体スイツチング素
子のような電気的な構成によるものでもよい。
要は、電流の通流を阻止或いは許容する機能をする開閉
手段であればよい。ところで、低周波運転状態において
、インバータ４Ｎは所謂ＰＷＭ（パルス巾変調）方式に
より導通制御されるように構成されている電動機６の入
力は低周波でも滑らかな正弦波状となり、低周波でも滑
らかな運転ができる。
手段であればよい。ところで、低周波運転状態において
、インバータ４Ｎは所謂ＰＷＭ（パルス巾変調）方式に
より導通制御されるように構成されている電動機６の入
力は低周波でも滑らかな正弦波状となり、低周波でも滑
らかな運転ができる。
電動機６の入力が低周波矩形波状の場合には、滑らかな
運転が達成し難いことを考慮すれば、この実施例の大き
な利点である。
運転が達成し難いことを考慮すれば、この実施例の大き
な利点である。
尚、第３図に示す実施例では、第１の開閉装置７はイン
バータ４Ｎとトランス５との間にのみに接続し、かつ第
３の開閉装置９はこのインバータ４Ｎと電動機６との間
にのみ設けるので、開閉装置７〜９の総数は計３台の最
少数で済む利点もある。
バータ４Ｎとトランス５との間にのみに接続し、かつ第
３の開閉装置９はこのインバータ４Ｎと電動機６との間
にのみ設けるので、開閉装置７〜９の総数は計３台の最
少数で済む利点もある。
第５図は、本発明の他の実施例を示す。
尚、図中孫第３図と同一符号のものは同一部分を示すに
つき、これらの符号の説明は適宜省略する。図において
、１３はインバータの出力周波数の基準を与える基準信
号発生器である。基準信号発生器１３は各インバータ４
１，４２〜４Ｎの出力周波数の基準を与え、各インバー
タ４１〜４Ｎはこの基準信号発生器１３の出力にしたが
つて、出力周波数を制御される。一方、開閉器操作装置
１１は、交流電動機６の回転数の代わりに、この基準信
号発生器１３の出力が所定の値に達したときに、開閉器
７〜９の開閉、投入指令を切り換える。この構成の装置
が第３図の装置と同一の効果を奏するのは明きらかで゛
ある。以上のように、この発明によれば、インバータの
出力周波数が低いときには、変圧器を介さずにインバー
タより直接電動機へ給電が行なわれるので、変圧器のＶ
／ｆ値を上げることなく、交流電動機の低周波運転が可
能となり、変圧器として、鉄心断面積の小さなものを使
用できる効果がある。
つき、これらの符号の説明は適宜省略する。図において
、１３はインバータの出力周波数の基準を与える基準信
号発生器である。基準信号発生器１３は各インバータ４
１，４２〜４Ｎの出力周波数の基準を与え、各インバー
タ４１〜４Ｎはこの基準信号発生器１３の出力にしたが
つて、出力周波数を制御される。一方、開閉器操作装置
１１は、交流電動機６の回転数の代わりに、この基準信
号発生器１３の出力が所定の値に達したときに、開閉器
７〜９の開閉、投入指令を切り換える。この構成の装置
が第３図の装置と同一の効果を奏するのは明きらかで゛
ある。以上のように、この発明によれば、インバータの
出力周波数が低いときには、変圧器を介さずにインバー
タより直接電動機へ給電が行なわれるので、変圧器のＶ
／ｆ値を上げることなく、交流電動機の低周波運転が可
能となり、変圧器として、鉄心断面積の小さなものを使
用できる効果がある。
また、低周波運転域では、インバータ１台のみによつて
、給電されるので、インバータ内の損失が小さくできる
効果がある。
、給電されるので、インバータ内の損失が小さくできる
効果がある。
第１図は、従来の交流電動機駆動用インバータ装置を示
す構成図、第２図は交流電動機の端子電圧と周波数の関
係の説明図、第３図は、本発明の一実施例を示す交流電
動機駆動用インバータ装置の構成図、第４図はインバー
タの出力変圧器のＶ／ｆ値と周波数との相関を示す図、
第５図は、本発明の他の実施例を示す構成図である。 １・・・・・・直流電源、２・・・・・・リアクトル、
３・・・・・・コンデンサ、４１，４２，４Ｎ・・・・
・・インバータ、５・・・・・・変圧器、６・・・・・
・交流電動機、７，８，９・・・・・・第１、第２、第
３の開閉器、１０・・・・・・回転数検出器、１１・・
・・・・開閉器操作装置、１２・・・・・・インバータ
停止装置。
す構成図、第２図は交流電動機の端子電圧と周波数の関
係の説明図、第３図は、本発明の一実施例を示す交流電
動機駆動用インバータ装置の構成図、第４図はインバー
タの出力変圧器のＶ／ｆ値と周波数との相関を示す図、
第５図は、本発明の他の実施例を示す構成図である。 １・・・・・・直流電源、２・・・・・・リアクトル、
３・・・・・・コンデンサ、４１，４２，４Ｎ・・・・
・・インバータ、５・・・・・・変圧器、６・・・・・
・交流電動機、７，８，９・・・・・・第１、第２、第
３の開閉器、１０・・・・・・回転数検出器、１１・・
・・・・開閉器操作装置、１２・・・・・・インバータ
停止装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直流電源、前記直流電源に接続され、リアクトルと
コンデンサよりなる直流フィルタ回路、前記直流フィル
タ回路に接続され、直流を三相交流に変換するＮ台（Ｎ
は２以上）のインバータ；前記Ｎ台のインバータうち判
定の一台のインバータの交流出力端に接続された第１の
開閉手段；前記第１の開閉手段と、前記Ｎ台のインバー
タのうち前記第１の開閉手段が接続されたもの以外のイ
ンバータとを一次側に接続した変圧器、前記変圧器の二
次巻線側と電動機の入力端子間に挿入された第２の開閉
器、前記第１の開閉手段が接続されたインバータの交流
出力端と前記電動機の入力端子との間に挿入された第３
の開閉手段、および前記電動機の回転数もしくは、前記
インバータの出力周波数に応じて、前記第１、第２およ
び第３の開閉手段を入切する開閉手段操作装置と；前記
第１、第２の開閉手段が開放され、かつ第３の開閉手段
が投入されているとき、前記第１の開閉手段が接続され
たインバータをのぞく（Ｎ−１）台のインバータの運転
を停止させるインバータ停止装置とを備えたことを特徴
とする電動機の駆動装置。 ２ 電動機は誘導電動機であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の電動機の駆動装置。 ３ 第１、第２の開閉手段が開放されかつ第３の開閉手
段が投入されているとき、所定の一台のインバータはパ
ルス巾変調方式により普通制御されることを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電動機の駆動装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55018869A JPS5952640B2 (ja) | 1980-02-18 | 1980-02-18 | 電動機の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55018869A JPS5952640B2 (ja) | 1980-02-18 | 1980-02-18 | 電動機の駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56115197A JPS56115197A (en) | 1981-09-10 |
| JPS5952640B2 true JPS5952640B2 (ja) | 1984-12-20 |
Family
ID=11983540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55018869A Expired JPS5952640B2 (ja) | 1980-02-18 | 1980-02-18 | 電動機の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5952640B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6312846U (ja) * | 1986-07-09 | 1988-01-27 |
-
1980
- 1980-02-18 JP JP55018869A patent/JPS5952640B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6312846U (ja) * | 1986-07-09 | 1988-01-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56115197A (en) | 1981-09-10 |
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