| 【発明の名称】 |
光ファイバを利用した照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】馬渕 博臣
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| 【要約】 |
【課題】枕元灯などに用いられる光ファイバ利用型の照明装置おいて、使用中に光源ランプが劣化あるいは故障しても不点灯状態が生じないようにする。
【解決手段】少なくとも２つの光源ランプと、細径光ファイバの集合体からなっていてそれぞれ端末の入射面が組をなす光源ランプ対峙するとともに投光部においては複数のランプ部となった複数の光ファイバ束を備えた照明装置本体と、前記少なくとも２つの光源ランプのうち、現用の光源ランプの不点灯を検出したときに他の光源ランプに通電してこれを点灯させる自動切替器を備えている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】少なくとも２つの光源ランプと、細径光ファイバの集合体からなっていてそれぞれ端末の入射面が組をなす光源ランプ対峙するとともに投光部においては複数のランプ部となった複数の光ファイバ束を備えた照明装置本体と、前記少なくとも２つの光源ランプのうち現用の光源ランプの不点灯を検出したときに他の光源ランプに通電してこれを点灯させる自動切替器とを備えていることを特徴とする光ファイバを利用した照明装置。
【請求項２】自動切替器が、電力の供給を受け点灯可能な状態にある光源ランプの不点灯を検出する不点灯検出手段と、この不点灯検出手段が光源ランプの不点灯を検出したときに電力の供給を当該光源ランプから他の光源ランプに切替える切替手段とを有している請求項１に記載の光ファイバを利用した照明装置。
【請求項３】不点灯検出手段が一方の光源ランプに供給される電力の電流値を参照して当該光源ランプの点灯状態から不点灯状態への変化を検出することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバを利用した照明装置。
【請求項４】ランプ部の光ファイバ束が同軸状をなしている請求項１に記載の光ファイバを利用した照明装置。
【請求項５】投光部が焦点調整機構を有している請求項１に記載の光ファイバを利用した照明装置。
【請求項６】光源ランプがハロゲンランプである請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光ファイバを利用した照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明装置とりわけ光ファイバを利用した照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ホテルなどの宿泊施設や病院においては、ベッドや机の近傍に枕元灯、ナイトランプなどと称せられる比較的光束の拡散範囲の狭い照明装置が装備されている。このような照明装置の光源としては、従来一般に白熱灯が用いられていたが、熱量の発散が多いため、接近して使用すると顔や手などが熱せられたり、皮膚等が乾燥したりするなどの問題があった。この対策として、ハロゲンランプや白熱灯等を遠隔な光源として使用し、この光を光ファイバに導通して光ファイバ先端から出射させる形式のものが用いられている。この方式は光ファイバを使用するため照明方向の自由度が高く、またいわゆる冷光源となり、ランプ部から熱が放散されないため、ランプ部を対象物に近づけても熱くなったりしない利点がある。
【０００３】かかる光ファイバを使用した照明装置の光源としてハロゲンランプを使用した場合、電球容積を他の電球の１／１００以下に小型にすることができ、また効率がよいメリットがあり、さらに自然光となるため、対象物がきれいに見えたり、目の疲れなども少ないという利点がある。しかし、ハロゲンランプは長寿命とはいえ公称２０００時間程度であり、しかも、ハロゲンランプを取り付けた光源は家具や設備の下や壁内などに格納されていて、掃除やベッドメイクなどの際に振動や衝撃を受けやすいため、実際の寿命はより短い傾向となる。このため、読書灯などとして使用中に、突然、不点灯が起こって読書などができなくなり、煩雑で手間と時間の係る取替えを余儀なくされたりするトラブルが発生しやすいという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、使用中に光源ランプが劣化あるいは故障しても不点灯状態が生じない光ファイバ利用型の照明装置を提供することにある。本発明は、読書灯や枕元灯のほか、病院などにおけるベッド近傍のナイトランプ、フットランプ、台所の流し近傍の手元灯、浴室灯、食物や調理品などに対する照明灯たとえばサラダバーなどの照明灯、美術館などにおける陳列品に対する照明灯、ダウンライト、陳列ケースやシヨーウインド内の照明灯、演出照明灯、屋上看板灯、道路標識灯、サイン灯、水中照明灯などに適用される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため本発明の照明装置は、少なくとも２つの光源ランプと、細径光ファイバの集合体からなっていてそれぞれ端末の入射面が組をなす光源ランプ対峙するとともに投光部においては複数のランプ部となった複数の光ファイバ束を備えた照明装置本体と、前記少なくとも２つの光源ランプのうち現用の光源ランプの不点灯を検出したときに他の光源ランプに通電してこれを点灯させる自動切替器とを備えていることを特徴としている。
【０００６】前記自動切替器は、好適には、電力の供給を受け点灯可能な状態にある光源ランプの不点灯を検出する不点灯検出手段と、この不点灯検出手段が光源ランプの不点灯を検出したときに電力の供給を当該光源ランプから他の光源ランプに切替える切替手段とを有しており、不点灯検出手段としては、一方の光源ランプに供給される電力の電流値を参照して当該光源ランプが点灯状態から不点灯状態への変化を検出するようになっているものが挙げられる。光源ランプとしてはハロゲンランプが好適であるが、白熱灯なども使用可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下本発明による照明装置の実施態様を添付図面に基いて説明する。図１と図２は本発明を適用した２灯式照明装置（第１態様）を示している。１ａは第１光源ランプ、１ｂは第２光源ランプであり、それら光源ランプは、この例ではハロゲン電球からなっている。ハロゲン電球は反射鏡などを有するユニットからなっている。第１光源ランプ１ａと第２光源ランプ１ａ，１ｂは、それぞれ保持具５０によって取付け枠５に並列状に保持されており、第１、第２の光源ランプ１ａ，１ｂの各負荷用端子から伸びる導線１０，１１は自動切替器４を介して電源に接続されている。
【０００８】２は照明装置本体であり、第１の光ファイバ束（ストランド）３ａと第２の光ファイバ束（ストランド）３ｂを内挿したガイド２ａと、該ガイド２ａの先端に固定された投光部２ｂを有している。ガイド２ａは一部または全部が螺旋ステンレス管などからなるフレキシブル部分を有しており、基端筒部２０は保持具５１により取付け枠５にしっかりと固定されている。
【０００９】前記第１の光ファイバ束３ａと第２の光ファイバ束３ｂは、それぞれ多数の細径光ファイバ３００を集合させたバンドルファイバから構成されており、第１の光ファイバ束３ａと第２の光ファイバ束３ｂの端末外周領域はそれぞれ樹脂あるいは被覆物３１ａ，３１ｂによってばらけないように固着されている。そして、第１の光ファイバ束３ａの入射面としての端面３０１ａが前記第１光源ランプ１ａに、第２の光ファイバ束３ｂの入射面としての端面３０１ｂが前記第２光源ランプ１ｂにそれぞれ対峙するように、挟み状の保持具５２，５２によって取付け枠５に支持されている。光ファイバは多成分系ガラスファイバでもよいが、可撓性や柔軟性の面などからプラスチック系光ファイバたとえばアクリル樹脂系などが好適である。
【００１０】前記第１の光ファイバ束３ａと第２の光ファイバ束３ｂは、ガイド２ａの端末から内部に導入されて該ガイド軸方向に伸びており、投光部２ｂにおいて複数のランプ部（出射部）Ａ，Ｂとなっている。すなわち、第２の光ファイバ束３ｂと第１の光ファイバ束３ａのいずれかは投光部２ｂに到るまでの任意の位置において束が分解され、これを構成している光ファイバ群が第１の光ファイバ束３ａ（または第２光ファイバ束３ｂ）の外周を層状に包囲するようにリング状に形成されており、これにより、第１の光ファイバ束３ａ（または第２光ファイバ束３ｂ）からなる中心ランプ部Ａと第２の光ファイバ束３ｂ（または第１の光ファイバ束３ａ）からなる外周ランプ部Ｂが同軸に構成されている。前記中心ランプ部Ａと外周ランプ部Ｂはこの状態が保持されるように樹脂等で固着されている。
【００１１】前記投光部２ｂは焦点調整機構を有している。すなわち、投光部２ｂは筒状の口金２１を有しており、これの内径にホルダ（コーティング）２２が内挿固定されている。ホルダ２２は先端側の所要領域がテーパ状にすぼまっており、これにより、外周ランプ部Ｂは中心ランプ部Ａに対し適度の内向き傾斜角θが付与されている。さらに、前記中心ランプ部Ａと外周ランプ部Ｂの先端（出射端面）およびホルダ２２の先端には、焦点を合わせるために凹レンズ状面３０２，２２０が形成されている。
【００１２】図４は２灯式照明装置の第２態様を示している。この態様においては、投光部２ｂの焦点調整機構として、ランプ部Ａ，Ｂの光ファイバ束を一体に保持する筒状の口金２１の外周にスライド自在な筒状ケース２３を取付け、該筒状ケース２３に焦点合せ用の凸レンズ２４を設けている。この場合には、ランプ部Ａ，Ｂの光ファイバ束の先端は凹レンズ状端面となっておらず、平行なままである。その他の構成は第１態様と同じであるから、説明は第１態様のそれを援用する。
【００１３】図５は本発明の２灯式照明装置における複数のランプ部の他の構成例を示している。（ａ）は第１の光ファイバ束３ａの光ファイバ群と第２の光ファイバ束３ｂの光ファイバ群とを交互の層をなすように配して多層分割状のランプ部Ａ，Ｂを形成したものである。（ｂ）は第１の光ファイバ束３ａと第２の光ファイバ束３ｂを並列のまま投光部２ｂに導き、それら束の側面を密接させることにより、２軸のランプ部Ａ，Ｂを構成している。（ｃ）は一方の光ファイバ束（たとえば第１の光ファイバ束３ｂ）を複数の小ファイバ束に分割し、それら分割ファイバ束を他方のファイバ束（たとえば第１の光ファイバ束３ａ）内に好ましくは略等間隔で配置することによりランプ部Ａ，Ｂを構成したものである。（ｄ）は第１の光ファイバ束３ａと第２の光ファイバ束３ｂの双方のファイバ束がランダム状に混在するように配置して分散状のランプ部Ａ，Ｂを形成したものである。
【００１４】図６は本発明を適用した３灯以上の多灯式照明装置（第３態様）を示しており、（ａ）は第１ないし第３の光源ランプ１ａ，１ｂ，１ｃを設けると共に、これと組をなす第１ないし第３の光ファイバ束３ａ，３ｂ，３ｃを使用し、第１ないし第３の光ファイバ束３ａ，３ｂ，３ｃの端末の入射端面をそれぞれ対応する第１ないし第３の光源ランプ１ａ，１ｂ，１ｃに対向させている。そして、第１ないし第３の光ファイバ束３ａ，３ｂ，３ｃにより、投光部２ａに３つのランプ部Ａ，Ｂ，Ｃを形成している。ランプ部Ａ，Ｂ，Ｃの構成は任意であるが、図示する例では、（ｂ）のように第２の光ファイバ束３ｂのファイバー束を第１の光ファイバ束３ａの外周を囲繞させ、第３の導光性条体３ｂを第２の導光性条体３ｂの外周を囲繞させて、同軸状の中心ランプ部Ａと中間ランプ部Ｂと外周ランプ部Ｃを構成している。
【００１５】図６（ｃ）は本発明を６灯式照明装置とした実施態様を示しており、第１ないし第６の光ファイバ束３ａないし３ｆにより投光部２ｂに６つのランプ部ＡないしＦを形成している。図示しないが、第１ないし第６の光ファイバ束３ａないし３ｆの端末は対応する第１ないし第６の光源ランプに対峙して、光の入射を受けるようになっており、第１ないし第６の光源ランプは自動切替器４を介して電源に接続されている。なお、この３灯以上の多灯式照明装置においても、図５に例示するランプ部を採用することができる。また、投光部２ｂの焦点調整機構は図２、図４のいずれの形式でもよい。
【００１６】図７は光源ランプの別の実施例を示している。ここでは光源ランプ１ａ，１ｂとしてハロゲンランプでなくクリプトンランプで代表される白熱ランプを使用している。図示するものでは、内面を鏡面にした筒状ケース６の一端に光ファイバ束３ａ（３ｂ）の端末部を固定したホルダ３１を嵌着し、筒状ケース６の他端側には反射スカート７０を有するソケット７を固定し、これに光源ランプ１ａ（１ｂ）を取付けており、光源ランプ１ａ（１ｂ）よりも後方の筒状ケース周面には放熱穴６０を配設している。前記ソケットから導出された導線１０（１１）は前記自動切替器４に接続されている。なお、投光部２ｂは図２ないし図５のいずれでもよい。また、図７は２灯式の場合を示しているが３灯以上の場合にも適用しうることは言うまでもない。
【００１７】前記自動切替器４は、一方の光源ランプ（たとえば第１光源ランプ１ａ）が不点灯を起こして組をなす光ファイバ束から光束が出射されなくなったときに、瞬時に他方の光源ランプ（たとえば第２光源ランプ１ｂ）に電力を供給して点灯させ、これと組をなす光ファイバ束により光束を出射させるためのもので、電力の供給を受け点灯可能な状態にある光源ランプの不点灯を検出する不点灯検出手段と、この不点灯検出手段が光源ランプの不点灯を検出したときに電力の供給を当該光源ランプから他方の光源ランプに切替える切替手段とを有している。
【００１８】前記不点灯検出手段は、簡便には、一方の光源ランプに供給される電力の電流値を参照して当該光源ランプの点灯状態から不点灯状態への変化を検出する形式のものが採用される。そして、不点灯検出手段は、前記一方の光源ランプの不点灯を検出するに際し、検出値に対する閾値を有し、この閾値を越える検出値の変動に対し当該光源ランプの不点灯の検出とする構成となっていてもよい。前記切替手段は、電力の供給を切替えるだけでなく、不点灯または点灯異常を報知する警報手段をオン状態に切替えるようになっていてもよい。
【００１９】図８と図９は自動切替器４の回路を示しており、少なくともＡＣ電源入力端子４００，４０１、現用負荷用端子４０２，４０３、予備負荷用端子４０４，４０５を有し、現用負荷用端子４０２，４０３に一方の光源ランプ（この例では第１光源ランプ１ａ）の導線１０が接続され、予備負荷用端子４０４，４０５に他方の光源ランプ（この例では第２光源ランプ１ｂ）の導線１１が接続される。また、ＡＣ電源入力端子４００，４０１を介して自動切替器４にＡＣ電力が供給されるようになっている。
【００２０】この回路では警報出力端子を有し、警報出力端子には任意の警報器が接続される。警報器としてはブザーなどのほか、点灯状態を表示する２個一組のランプを有するインジケータパネルなどが使用される。しかし、本発明においては、電力を供給してランプ部Ａ，Ｂの状態を目視すれば、不点灯の光源ランプと組をなすランプ部は暗部となっているため、不点灯であることがすぐに判別できるので、警報出力端子と警報器は必ずしも必要としない。
【００２１】次に、自動切替器４の内部構成について説明する。ＡＣ電源入力端子の一方の端子４００に接続した線路４０６は、直接、現用負荷用端子の一方の端子４０２、および予備負荷用端子の一方の端子４０４にそれぞれ接続され、ＡＣ電源入力端子の他方の端子４０１に接続した線路４０７は停止検出トランス４１およびヒューズ４２を介して現用負荷用端子の他の端子４０３に接続されると共に、後述するリレースイッチ部４８ｂとヒューズ４４を介して予備負荷用端子の他の端子４０５に接続される。前記停止検出トランス４１は、鉄心と一次側として電流コイルを二次側として電圧コイルを有している。また、停止検出トランス４１、検波器Ｄ１、検波器Ｄ２及びコンデンサＣで構成される直流化回路４５には、抵抗４６とリレー駆動部４７ａが直列に接続される。
【００２２】リレー駆動部（ＲＬ１）４７ａはたとえば直流用の電磁リレーからなり、可動接点としてのリレースイッチ部４７ｂ、４７ｃを駆動して回路のオン、オフを行う。同様にリレー駆動部（ＲＬ２）４８ａはたとえば交流用の電磁リレーからなり、可動接点としてのリレースイッチ部４８ｂを駆動して回路のオン、オフを行う。ＡＣ電源入力端子の一方の線路４０６と他方の線路４０７との間は、切断リレーとしてのリレー駆動部（ＲＬ２）４８ａとリレースイッチ部４７ｂが接続される。また、警報出力端子には、リレースイッチ部４７ｃが接続される。なお、常態、すなわち一方の光源ランプ１ａの点灯時にあっては、リレースイッチ部４７ｂは閉成され、リレースイッチ部４７ｃとリレースイッチ部４８ｂは開成されている。また、前記光源ランプ１ａの不点灯時にあっては、リレースイッチ部４７ｂは開成され、リレースイッチ部４７ｃとリレースイッチ部４８ｂは閉成されている。
【００２３】次に、図１０は多灯式の照明装置に適用される自動切替器４の例を示しており、第１光源ランプ１ａ、第２光源ランプ１ｂというように現用負荷（主光源ランプ）が複数あり、これらのうち、一つの負荷が異常を示して不点灯となったときに、少なくとも１つの予備光源ランプたとえば第３光源ランプ１ｃに通電され、第３光源ランプ１ｃが点灯するものである。このときの予備光源の個数は適宜選択され、現用負荷の個数と同数であってもよい。図１０において、図８と同じ部分については同じ符号を付し、説明は省略する。
【００２４】なお、実施例では、不点灯の検出を電流値で行なっているが、例えば光源ランプの経年変化によって生じる光量の変化（例えば光量の極端な減少や増大）や変動（いわゆるチラツキ）の検出を採用し、あるいは電流値の検出と併用してもよい。光量の変化や変動の検出は、光源ランプからの光を入射し得る位置にホトダイオードやホトトランジスタなどの光センサを設けてこれによって検出すればよい。また、上記の実施例ではリレー回路を２組用いた例を示したが、１組で動作するように構成してもよい。さらに、主光源ランプ、予備光源ランプと言う呼称は暫定的なものであって、主光源ランプの不点灯により予備光源ランプに切替えたのちは、当該予備光源ランプを主光源とし、それまでの主光源ランプを予備光源としてもよい。
【００２５】また本発明において、光源ランプとしては蛍光ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、水銀ランプ、冷陰極管なども使用することができる。この場合には、自動切替器４の現用負荷用端子４０２，４０３、予備負荷用端子４０４，４０５にそれぞれインバーナなどの点灯補助回路が接続され、これを介して光源ランプに接続される。また、抵抗４６に代えて暗電流補正ダイオードが用いられる。暗電流補正ダイオードは、例えばツェナーダイオードで構成され、点灯補助装置等で生じる暗電流を補正する。
【００２６】
【実施例の作用】次に実施例の作用を第１態様を例にとって説明する。電源を投入すると、現用負荷用端子４０２，４０３を介して一方の光源ランプこの例では第１光源ランプ１ａに電力が供給され、点灯する。この第１光源ランプ１ａの点灯時にあっては、第１光源ランプ１ａの線路電流を停止検出トランス４１で検出して昇圧し、直流化回路４５の検波器Ｄ１，Ｄ２により直流電圧に変換し、抵抗４６により検知電圧を調整してリレー駆動部（ＲＬ１）４７ａを動作させる。リレー駆動部（ＲＬ１）４７ａは、電圧コイルで生ずる０．１５Ｗ程度の微電力で動作可能であるため、負荷に供給される電力量には影響を与えない。前記のようにリレー駆動部（ＲＬ１）４７ａの動作により、リレースイッチ部４７ｂは閉成されており、これによりリレー駆動部（ＲＬ２）４８ａを入力電源を使用して動作させ、リレースイッチ部４７ｃとリレースイッチ部４８ｂを開成状態に保持する。したがって、他方の光源ランプ１ｂには通電されず、不点灯状態におかれる。
【００２７】第１光源ランプ１ａの点灯により、これと対峙している第１の光ファイバ束３ａの端面３０１ａに光線が入射され、光束は第１の光ファイバ束３ａを通って投光部２ｂに至り、第１の光ファイバ束３ａの先端であるランプ部Ａから出射される。本発明は光源ランプによる直接の照明ではなく、光ファイバに光を導通させて先端から出射する照明方式であるから、いわゆる冷光源であり、人体や他の生体あるいは熱を嫌う物品や物体に投光部２ａを接近させても熱による影響は全く生じない。また、光ファイバ束を使用するため可撓性があり、自由な方向に投光部２ｂを向けることができ、さらに、水などとの接触も可であるため、水中や水の飛散を受ける環境にも自在に対応することができる。
【００２８】しかして、この状態から第１光源ランプ１ａに異常が生ずると、図９に示すように、リレー駆動部（ＲＬ１）４７ａは不動作となり、リレースイッチ部４７ｂは開成され、これによりリレー駆動部（ＲＬ２）４８ａは不動作となり、リレースイッチ部４８ｂが閉成され、第２光源ランプ１ｂが瞬時に通電動作して点灯する。同時に、リレースイッチ部４７ｃも閉成され、予備回路の動作を図示しない監視システム等に出力する。
【００２９】第２光源ランプ１ｂが点灯すると、これと対峙している第２の光ファイバ束３ｂの端面３０１ｂに光線が入射され、光束は第２の光ファイバ束３ｂを通って投光部２ｂに至り、第２の光ファイバ束３ｂの先端であるランプ部Ｂから出射される。したがって、不点灯状態が生じず、読書のためのなどの照明が好適に維持される。なお、かかるランプ部の点灯切替りがあったときに、図２の場合には、中心ランプ部Ａと外周ランプ部Ｂの先端（出射端面）が凹レンズ状端面３０２，２２０となっているため、自動的に焦点が調整される。また図４の場合には、筒状ケース２３を適当にスライドさせることにより焦点を合わせることができる。
【００３０】上記のように主光源ランプのほかにバックアップ用の光源ランプを備えていて、それぞれに光ファイバ束を組み合わせて複数のランプ部を構成しており、使用中の主光源ランプに異常が生じて不点灯となったときにバックアップ用の光源ランプが瞬時に点灯されて光ファイバ束を通して投光されるため、メンテナンス期間が半減し、省力化を推進することができる。ホテルや病院、飲食店など、営業活動中のためランプ交換が事実上困難な場合があるが、ベッドメイク時、営業終了時など都合のよいときを見計らって光源ランプを新しい光源ランプと交換すればよいため、それらの煩わしさをなくすことができ、またコストを大きく節減できる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明した本発明によるときには、光ファイバの特性を利用した冷光源の照明を行なうことができるだけでなく、メインの光源ランプが劣化したり故障したりすることにより不点灯が生じても、瞬時に予備の光源ランプが切替え点灯するので、これと組をなす光ファイバ束のランプ部により円滑に照明を持続することができ、したがって、使用状況や使用環境から瞬時でも不点灯が嫌われる場合もこれをうまく回避しかつ煩雑な光源ランプ交換の手間を省くことができ、メンテナンス期間が半減し、省力化を推進することができるというすぐれた効果が得られる。
【００３２】請求項２と請求項３によれば簡単な構成のため安価にすることができるというすぐれた効果が得られる。請求項４によれば、光源ランプとこれと組をなす光ファイバ束の切替え時に光束の偏向度合いを少なくすることかできるというすぐれた効果が得られる。請求項５によれば、光源ランプとこれと組をなす光ファイバ束の切替え時に焦点を容易に調整することができるというすぐれた効果が得られる。請求項６によれば、光源機構を小型にすることができるとともに、効率がよく、また自然光のため対象物をきれいに見せることができるというすぐれた効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９８１００４７２
【氏名又は名称】株式会社マブチシステム・エンジニアリング
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| 【出願日】 |
平成１０年７月１０日（１９９８．７．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７２４０８
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 泰弘
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３０５０４（Ｐ２０００−３０５０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１月２８日（２０００．１．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２１１９０２ |
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