JPS6241186B2 - - Google Patents
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- JPS6241186B2 JPS6241186B2 JP57175668A JP17566882A JPS6241186B2 JP S6241186 B2 JPS6241186 B2 JP S6241186B2 JP 57175668 A JP57175668 A JP 57175668A JP 17566882 A JP17566882 A JP 17566882A JP S6241186 B2 JPS6241186 B2 JP S6241186B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
- C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
- C03C3/21—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing titanium, zirconium, vanadium, tungsten or molybdenum
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S501/00—Compositions: ceramic
- Y10S501/90—Optical glass, e.g. silent on refractive index and/or ABBE number
- Y10S501/903—Optical glass, e.g. silent on refractive index and/or ABBE number having refractive index less than 1.8 and ABBE number less than 70
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Glass Compositions (AREA)
Description
本発明は高分散で透過率が良く化学的耐久性に
秀れた燐酸塩光学ガラス、更に詳しくは図面に示
すB・C・D・E・F及びGの6点に囲まれた範
囲内の光学恒数を有するP2O5―R2O(アルカリ金
属酸化物)―TiO2―WO3系の光学ガラスに関す
る。 従来、光学ガラスの中でフリントあるいは重フ
リントと呼ばれる高分散領域のガラスとしては、
SiO2―R2O―PbO系のガラスが使用されてきた。
しかし、この種のガラスは高分散と言われてはい
るけれども、末だ十分に高分散とは言えず(図面
の「○・」を参照)、また化学的耐久性も劣つてい
た。 ところがレンズ設計者からは、より高度なレン
ズを設計するために、あるいはレンズ設計の自由
度を広げるために、更に高分散の(つまり、同一
の屈折率を有するガラスで比較したときに分散が
高い)ガラスを要求する声は強い。 本発明者は鋭意研究の結果、以下に示す組成を
有するガラスが高分散で、透過率が良く、化学的
耐久性に秀れ、液相温度も低く、失透安定性も良
好で、量産が可能であることを見い出し、本発明
を成すに至つた。 即ち、本発明は下記組成: P2O5 40〜55重量%(以下、同じ) R2O 20〜40 (ただし、RはLi、NaまたはKから選ばれる
1種又は2種以上の混合物) TiO2 8〜20 WO3 1〜12 (ただし、WO3はTiO2より少ないこと) As2O3 0.1〜4 MgO 0〜7 CaO 0〜11 BaO 0〜12 ZnO 0〜12 PbO 0〜18 Nb2O5 0〜20 Ta2O5 0〜10 SiO2 0〜3 ZrO2 0〜3 La2O3 0〜3 Y2O3 0〜3 F 0〜5 を有する燐酸塩光学ガラスを提供する。 この燐酸塩光学ガラスは、図面に示す光学恒数
図中の任意の点XをX(nd,νd)で表わした
とき、点B(1.625,31)、C(1.700,26)、D
(1.700,24)、E(1.650,25)、F(1.580,31)、
G(1.550,37)の6点で囲まれた図形の範囲内
に含まれる光学恒数(nd,及びνd)を有す
る。 本発明に於ける各成分の割合は上述のとおりで
あるが、この割合は本発明者らの実験結果から次
のような理由で決定された。 P2O5はガラス網目形成性成分であり、低温で
ガラスを溶融形成する能力を有し、かつ可視域よ
り近紫外にかけて透過率が高いという理由から少
なくとも40重量%(以下、単に%と言う)は必要
であり、逆に55%を越えると屈折率が低下し、ま
た化学的耐久性も低した。 R2O(アルカリ金属酸化物)は、燐酸塩光学ガ
ラスに於いてガラス化領域を広げ、液相温度を低
下させ、そのため溶融が低温で可能となり、るつ
ぼの侵食による着色も軽減されるので、少なくと
も20%必要であるが、逆に40%を越すと失透安定
性が低下し、化学的耐久性が極端に悪化した。ア
ルカリ金属酸化物は単独で用いるよりも2種以上
を混合して用いる方が安定化効果が大きかつた。 TiO2は8%未満では目的とする屈折率に達せ
ず、化学的耐久性も悪かつた。しかし、20%を越
えると、溶融が困難となり、失透に対して不安定
となつた。 WO3は液相温度を下げ、安定性を得るために
〓〓〓〓〓
必須成分であり、1%未満では、この効果がな
く、逆に12%を越えると着色が見られた。しか
し、WO3の重量割合がTiO2の割合以上になる
と、ガラスの安定性が著しく損われ、液相温度も
高くなり、着色も生じるなどの欠点が生じた。 またAs2O3は一般の光学ガラスにおいては脱泡
剤として任意成分であるが、本発明ではこの系の
ガラスがAs2O3を含まないときに呈する紫色を取
除くために必須成分であり、0.1%以上含有させ
る必要があつた。しかしながら、多すぎると逆に
失透安定性を低下させるので、上限は4%好まし
くは2%にとどめるべきであつた。 以上の成分のほかに任意成分としてアルカリ土
類金属酸化物、ZnO、PbO、Nb2O5、Ta2O5、
ZrO2、La2O3、Y2O3、SiO2、Fなどを導入して
もよい。 アルカリ土類金属酸化物は粘性を高め、ガラス
化範囲を拡大する、溶融温度を低下させる、るつ
ぼの侵食によるガラスの汚染着色を抑えるなどの
効果を示した。しかしながら、多すぎると分散を
低下させて目的とする高分散ガラスが得られなく
なり、BaOは12%以下、CaOは11%以下、MgO
は7%以下にとどめることが必要であつた。 ZnOは失透安定性を向上させる上で効果があつ
たが、12%を越えると分散を低下させて目的とす
る高分散ガラスが得られなくなり、また失透傾向
も強まつた。 PbOは人体に有毒なので使用を避けた方が好ま
しいが、屈折率に対して小さいアベツク数を付与
する、ガラス化範囲を拡大する、液相温度を低下
させるなどの利点があることが確認されたので添
加してもよい。しかし、その割合が18%を越える
と粘性を低下させ、強く着色させるので18%以下
にとどめなければならないことが判つた。Nb2O5
は分散を高めることが判つたので添加してもよい
が、20%を越すと強く着色させるのでこれ以下に
とどめなければならなかつた。 Ta2O5はガラスの屈折率及び分散を高めること
が判つたが、10%を越すと液相温度を高め失透安
定性を低下させた。 SiO2はガラスの粘度を高めるので失透化抑制
に効果があつたが、3%を越すと溶融中に末溶解
物を生じ易くなり、均質なガラスを得ることが困
難になつた。 ZrO2、La2O3及びY2O3は液相温度を高め、失
透性を増加させるので多量に加えることは好まし
くなかつたが、それぞれ3%以下であれば化学的
耐久性及び透過率を向上させた。 弗素(F)成分は、本発明のガラスの分散を高
めるのに有効であり、また液相温度を下げ、光線
の透過率を高めるのに有効である場合があつた。
しかし、多量に導入すると、ガラス溶解中に弗素
及び弗素化合物の揮発が激しくなるため光学的性
質が変動し、脈理も生じ易くなるので弗素は5%
以下にとどめるべきであつた。 以上の第一の組成範囲のうち次の第二の組成範
囲のガラスは、失透に対してより安定であり、液
相温度が低く、るつぼによるガラスの汚染着色が
少なかつた。 P2O5 40〜55 R2O 20〜40 (Rは上述のとおり) TiO2 8〜17 WO3 1〜12 (ただし、WO3はTiO2より少ないこと) As2O3 0.1〜2 MgO 0〜5 CaO 0〜8 BaO 0〜9 ZnO 0〜9 PbO 0〜9 Nb2O5 0〜9 Ta2O5 0〜5 SiO2 0〜3 ZrO2 0〜3 La2O3 0〜3 Y2O3 0〜3 F 0〜5 更に以上の第二の組成範囲のうち、次の第三の
組成範囲のガラスは、更に失透に対して安定で、
良好な光線透過率及び化学的耐久性を有する。 P2O5 40〜55 R2O 20〜40 (Rは上述のとおり) TiO2 10.5〜17 WO3 4〜12 (ただし、WO3はTiO2より少ない) As2O3 0.1〜2 〓〓〓〓〓
MgO 0〜4 CaO 0〜6 BaO 0〜9 ZnO 0〜9 PbO 0〜9 Nb2O5 0〜9 Ta2O5 0〜5 SiO2 0〜2 ZrO2 0〜2 La2O3 0〜2 Y2O3 0〜2 F 0〜2 本発明にかかる光学ガラスは、各成分の原料と
してP2O5は正燐酸(H3PO4)の水溶液又は他成分
の燐酸塩例えばメタ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸カ
リウムなどを使用し、その他の成分については、
それぞれの元素に対応する酸化物、炭酸塩、硝酸
塩、弗化物等を使用し、それらを所望の割合に秤
取し、混合して調合原料となし、これを1000〜
1200℃に加熱した溶解炉に投入し、溶融、清澄
後、撹拌し、均一化してから鋳型に鋳込み、徐冷
して製造することができる。 本発明に係る光学ガラスの実施例を示すと、次
の第1表に示すとおりである。表中の成分の数値
は重量%による割合を表わし、ndは屈折率、ν
dはアツベ数を表わす。 〓〓〓〓〓
秀れた燐酸塩光学ガラス、更に詳しくは図面に示
すB・C・D・E・F及びGの6点に囲まれた範
囲内の光学恒数を有するP2O5―R2O(アルカリ金
属酸化物)―TiO2―WO3系の光学ガラスに関す
る。 従来、光学ガラスの中でフリントあるいは重フ
リントと呼ばれる高分散領域のガラスとしては、
SiO2―R2O―PbO系のガラスが使用されてきた。
しかし、この種のガラスは高分散と言われてはい
るけれども、末だ十分に高分散とは言えず(図面
の「○・」を参照)、また化学的耐久性も劣つてい
た。 ところがレンズ設計者からは、より高度なレン
ズを設計するために、あるいはレンズ設計の自由
度を広げるために、更に高分散の(つまり、同一
の屈折率を有するガラスで比較したときに分散が
高い)ガラスを要求する声は強い。 本発明者は鋭意研究の結果、以下に示す組成を
有するガラスが高分散で、透過率が良く、化学的
耐久性に秀れ、液相温度も低く、失透安定性も良
好で、量産が可能であることを見い出し、本発明
を成すに至つた。 即ち、本発明は下記組成: P2O5 40〜55重量%(以下、同じ) R2O 20〜40 (ただし、RはLi、NaまたはKから選ばれる
1種又は2種以上の混合物) TiO2 8〜20 WO3 1〜12 (ただし、WO3はTiO2より少ないこと) As2O3 0.1〜4 MgO 0〜7 CaO 0〜11 BaO 0〜12 ZnO 0〜12 PbO 0〜18 Nb2O5 0〜20 Ta2O5 0〜10 SiO2 0〜3 ZrO2 0〜3 La2O3 0〜3 Y2O3 0〜3 F 0〜5 を有する燐酸塩光学ガラスを提供する。 この燐酸塩光学ガラスは、図面に示す光学恒数
図中の任意の点XをX(nd,νd)で表わした
とき、点B(1.625,31)、C(1.700,26)、D
(1.700,24)、E(1.650,25)、F(1.580,31)、
G(1.550,37)の6点で囲まれた図形の範囲内
に含まれる光学恒数(nd,及びνd)を有す
る。 本発明に於ける各成分の割合は上述のとおりで
あるが、この割合は本発明者らの実験結果から次
のような理由で決定された。 P2O5はガラス網目形成性成分であり、低温で
ガラスを溶融形成する能力を有し、かつ可視域よ
り近紫外にかけて透過率が高いという理由から少
なくとも40重量%(以下、単に%と言う)は必要
であり、逆に55%を越えると屈折率が低下し、ま
た化学的耐久性も低した。 R2O(アルカリ金属酸化物)は、燐酸塩光学ガ
ラスに於いてガラス化領域を広げ、液相温度を低
下させ、そのため溶融が低温で可能となり、るつ
ぼの侵食による着色も軽減されるので、少なくと
も20%必要であるが、逆に40%を越すと失透安定
性が低下し、化学的耐久性が極端に悪化した。ア
ルカリ金属酸化物は単独で用いるよりも2種以上
を混合して用いる方が安定化効果が大きかつた。 TiO2は8%未満では目的とする屈折率に達せ
ず、化学的耐久性も悪かつた。しかし、20%を越
えると、溶融が困難となり、失透に対して不安定
となつた。 WO3は液相温度を下げ、安定性を得るために
〓〓〓〓〓
必須成分であり、1%未満では、この効果がな
く、逆に12%を越えると着色が見られた。しか
し、WO3の重量割合がTiO2の割合以上になる
と、ガラスの安定性が著しく損われ、液相温度も
高くなり、着色も生じるなどの欠点が生じた。 またAs2O3は一般の光学ガラスにおいては脱泡
剤として任意成分であるが、本発明ではこの系の
ガラスがAs2O3を含まないときに呈する紫色を取
除くために必須成分であり、0.1%以上含有させ
る必要があつた。しかしながら、多すぎると逆に
失透安定性を低下させるので、上限は4%好まし
くは2%にとどめるべきであつた。 以上の成分のほかに任意成分としてアルカリ土
類金属酸化物、ZnO、PbO、Nb2O5、Ta2O5、
ZrO2、La2O3、Y2O3、SiO2、Fなどを導入して
もよい。 アルカリ土類金属酸化物は粘性を高め、ガラス
化範囲を拡大する、溶融温度を低下させる、るつ
ぼの侵食によるガラスの汚染着色を抑えるなどの
効果を示した。しかしながら、多すぎると分散を
低下させて目的とする高分散ガラスが得られなく
なり、BaOは12%以下、CaOは11%以下、MgO
は7%以下にとどめることが必要であつた。 ZnOは失透安定性を向上させる上で効果があつ
たが、12%を越えると分散を低下させて目的とす
る高分散ガラスが得られなくなり、また失透傾向
も強まつた。 PbOは人体に有毒なので使用を避けた方が好ま
しいが、屈折率に対して小さいアベツク数を付与
する、ガラス化範囲を拡大する、液相温度を低下
させるなどの利点があることが確認されたので添
加してもよい。しかし、その割合が18%を越える
と粘性を低下させ、強く着色させるので18%以下
にとどめなければならないことが判つた。Nb2O5
は分散を高めることが判つたので添加してもよい
が、20%を越すと強く着色させるのでこれ以下に
とどめなければならなかつた。 Ta2O5はガラスの屈折率及び分散を高めること
が判つたが、10%を越すと液相温度を高め失透安
定性を低下させた。 SiO2はガラスの粘度を高めるので失透化抑制
に効果があつたが、3%を越すと溶融中に末溶解
物を生じ易くなり、均質なガラスを得ることが困
難になつた。 ZrO2、La2O3及びY2O3は液相温度を高め、失
透性を増加させるので多量に加えることは好まし
くなかつたが、それぞれ3%以下であれば化学的
耐久性及び透過率を向上させた。 弗素(F)成分は、本発明のガラスの分散を高
めるのに有効であり、また液相温度を下げ、光線
の透過率を高めるのに有効である場合があつた。
しかし、多量に導入すると、ガラス溶解中に弗素
及び弗素化合物の揮発が激しくなるため光学的性
質が変動し、脈理も生じ易くなるので弗素は5%
以下にとどめるべきであつた。 以上の第一の組成範囲のうち次の第二の組成範
囲のガラスは、失透に対してより安定であり、液
相温度が低く、るつぼによるガラスの汚染着色が
少なかつた。 P2O5 40〜55 R2O 20〜40 (Rは上述のとおり) TiO2 8〜17 WO3 1〜12 (ただし、WO3はTiO2より少ないこと) As2O3 0.1〜2 MgO 0〜5 CaO 0〜8 BaO 0〜9 ZnO 0〜9 PbO 0〜9 Nb2O5 0〜9 Ta2O5 0〜5 SiO2 0〜3 ZrO2 0〜3 La2O3 0〜3 Y2O3 0〜3 F 0〜5 更に以上の第二の組成範囲のうち、次の第三の
組成範囲のガラスは、更に失透に対して安定で、
良好な光線透過率及び化学的耐久性を有する。 P2O5 40〜55 R2O 20〜40 (Rは上述のとおり) TiO2 10.5〜17 WO3 4〜12 (ただし、WO3はTiO2より少ない) As2O3 0.1〜2 〓〓〓〓〓
MgO 0〜4 CaO 0〜6 BaO 0〜9 ZnO 0〜9 PbO 0〜9 Nb2O5 0〜9 Ta2O5 0〜5 SiO2 0〜2 ZrO2 0〜2 La2O3 0〜2 Y2O3 0〜2 F 0〜2 本発明にかかる光学ガラスは、各成分の原料と
してP2O5は正燐酸(H3PO4)の水溶液又は他成分
の燐酸塩例えばメタ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸カ
リウムなどを使用し、その他の成分については、
それぞれの元素に対応する酸化物、炭酸塩、硝酸
塩、弗化物等を使用し、それらを所望の割合に秤
取し、混合して調合原料となし、これを1000〜
1200℃に加熱した溶解炉に投入し、溶融、清澄
後、撹拌し、均一化してから鋳型に鋳込み、徐冷
して製造することができる。 本発明に係る光学ガラスの実施例を示すと、次
の第1表に示すとおりである。表中の成分の数値
は重量%による割合を表わし、ndは屈折率、ν
dはアツベ数を表わす。 〓〓〓〓〓
【表】
〓〓〓〓〓
以上の通り、本発明に係る光学ガラスは、高分
散であり、各種光学部品例えばレンズ、プリズム
等に有用である。
以上の通り、本発明に係る光学ガラスは、高分
散であり、各種光学部品例えばレンズ、プリズム
等に有用である。
図面は、光学ガラスの有する屈折率(nd)と
アツベ数(νd)を座標にプロツトして得られる
光学恒数図である。 図中の「○・」は従来のフリント及び重フリント
と呼ばれる光学ガラスの一例を示し、点B
(1.625,31)、C(1.700,26)、D(1.700,24)、
E(1.650,25)、F(1.580,31)及びG
(1.550,37)で囲まれた範囲は、本発明に係る光
学ガラスの示す光学恒数の範囲を示す。 〓〓〓〓〓
アツベ数(νd)を座標にプロツトして得られる
光学恒数図である。 図中の「○・」は従来のフリント及び重フリント
と呼ばれる光学ガラスの一例を示し、点B
(1.625,31)、C(1.700,26)、D(1.700,24)、
E(1.650,25)、F(1.580,31)及びG
(1.550,37)で囲まれた範囲は、本発明に係る光
学ガラスの示す光学恒数の範囲を示す。 〓〓〓〓〓
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量百分率で下記組成を有し、酸化アルミニ
ウム成分を含まず、かつ図面に示すB・C・D・
E・F及びGの6点に囲まれた範囲内の光学恒数
を有する燐酸塩光学ガラス。 記 P2O5 40〜55 R2O 20〜40 (ただし、RはLi、NaまたはK) TiO2 8〜20 WO3 1〜12 (ただし、WO3はTiO2より少ないこと) As2O3 0.1〜4 MgO 0〜7 CaO 0〜11 BaO 0〜12 ZnO 0〜12 PbO 0〜18 Nb2O5 0〜20 Ta2O5 0〜10 SiO2 0〜3 ZrO2 0〜3 La2O3 0〜3 Y2O3 0〜3 F 0〜5 2 重量百分率で下記組成を有することを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の燐酸塩光学ガラ
ス。 P2O5 40〜55 記 R2O 20〜40 TiO2 8〜17 WO3 1〜12 (ただし、WO3はTiO2より少ないこと) As2O3 0.1〜2 MgO 0〜5 CaO 0〜8 BaO 0〜9 ZnO 0〜9 PbO 0〜9 Nb2O5 0〜9 Ta2O5 0〜5 SiO2 0〜3 ZrO2 0〜3 La2O3 0〜3 Y2O3 0〜3 F 0〜5 3 重量百分率で下記組成を有することを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の燐酸塩光学ガラ
ス。 記 P2O5 40〜55 R2O 20〜40 TiO2 10.5〜17 WO3 4〜12 (ただし、WO3はTiO2より少ない) 〓〓〓〓〓
As2O3 0.1〜2 MgO 0〜4 CaO 0〜6 BaO 0〜9 ZnO 0〜9 PbO 0〜9 Nb2O5 0〜9 Ta2O5 0〜5 SiO2 0〜2 ZrO2 0〜2 La2O3 0〜2 Y2O3 0〜2 F 0〜2
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175668A JPS5969445A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | 燐酸塩光学ガラス |
| US06/531,410 US4476233A (en) | 1982-10-06 | 1983-09-12 | Phosphate optical glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175668A JPS5969445A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | 燐酸塩光学ガラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5969445A JPS5969445A (ja) | 1984-04-19 |
| JPS6241186B2 true JPS6241186B2 (ja) | 1987-09-01 |
Family
ID=16000134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57175668A Granted JPS5969445A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | 燐酸塩光学ガラス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4476233A (ja) |
| JP (1) | JPS5969445A (ja) |
Families Citing this family (6)
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| US5812729A (en) * | 1995-07-21 | 1998-09-22 | Lockheed Martin Energy Systems, Inc. | Very high numerical aperture light transmitting device |
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| DE2216566A1 (de) * | 1972-04-06 | 1973-10-11 | Leitz Ernst Gmbh | Optisches glas mit hoher brechzahl, grosser dispersion und hoher positiver anomaler teildispersion sowie verfahren zu dessen herstellung |
| JPS5378217A (en) * | 1976-12-22 | 1978-07-11 | Hoya Glass Works Ltd | Phosphate optical glass through which light beam length beeing little dependnt on temperature |
| JPS54112915A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-04 | Nippon Chemical Ind | Optical glass |
-
1982
- 1982-10-06 JP JP57175668A patent/JPS5969445A/ja active Granted
-
1983
- 1983-09-12 US US06/531,410 patent/US4476233A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4476233A (en) | 1984-10-09 |
| JPS5969445A (ja) | 1984-04-19 |
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