感圧ペン

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【発明の名称】	感圧ペン
【発明者】	【氏名】趙清泉【氏名】張博森【氏名】許瓊文
【要約】	【課題】感圧ペンの提供。【解決手段】感圧ペンは、少なくとも、ペン芯、弾性手段、外部に少なくとも１本のワイヤを巻いてなるコイルが巻き付けられた第１磁性手段、第２磁性手段、スライド手段、内部に環状スペーサを具えた中空スリーブ及びインダクタンスキャパシンス式共振回路を具え、このインダクタンスキャパシンス式共振回路とコイルが電気的に連接されている。外力が上向きにペン芯にかけられる時、この外力がペン芯を透過してスライド手段に作用し、スライド手段が第２磁性手段を駆動して上向きに移動させて弾性手段を圧迫して変形させ、これにより第１磁性手段と第２磁性手段の相対位置が改変し、第１磁性手段外部のコイルのインダクタンスを改変し、これにより共振回路の共振周波数を改変する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】感圧ペンにおいて、ペン先構造を具え、該ペン先構造が、支持ボーンフレームとされ、一端にフレームカバーが設けられ、このフレームカバーが一つの収容空間を画定する、上記支持ボーンフレームと、弾性手段とされ、該収容空間内に収容される、上記弾性手段と、中空スリーブとされ、その一端がフレームカバーに当接し、外表面と内表面を具え、該内表面内に環状スペーサが設けられて、中空スリーブを第１収容室と第２収容室に分け、且つ第２収容室が環状スペーサとフレームカバーの間に形成された、上記中空スリーブと、第１磁性手段とされ、第１中央穿孔を具え、該第１磁性手段の一端が第１収容室内に嵌合収容され且つ環状スペーサに当接する、上記第１磁性手段と、第２磁性手段とされ、第２中央穿孔を具え、該第２磁性手段が移動可能に第２収容室内に収容され、並びに一端部が環状スペーサに当接する、上記第２磁性手段と、スライド手段とされ、移動可能に第２収容室内に収容され、円柱形主体と環状手段を具え、該環状手段が該円柱形主体の外表面の所定位置を囲み、該スライド手段を第１端部と第２端部に分割し、第１端部の長さが第２磁性手段の長さよりやや小さく、該第１端部の内部に第３収容室が形成され、該第１端部が第２磁性手段の第２中央穿孔に嵌合し貫通し、スライド手段が第２収容室内で移動する時、同期に第２磁性手段を駆動し、該第２端部が該弾性手段の一端に当接する、上記スライド手段と、ペン芯とされ、第１磁性手段の第１中央穿孔と環状スペーサを貫通し、その一端部が第３収容室内に嵌合し当接する、上記ペン芯と、少なくとも一つのワイヤが巻かれてなるコイルとされ、第１磁性手段の外表面の環状スペーサに接近する端部の所定位置に固定された、上記コイルと、を具え、外力が上向きにペン芯に作用する時、スライド手段及び第２磁性手段が同期に上向きに移動して環状スペーサより離れ、ペン芯にかかる上向きの外力作用が消失すると、弾性手段が弾力をスライド手段に付与し、スライド手段と第２磁性手段が同時に環状スペーサに当接することを特徴とする、感圧ペン。
【請求項２】請求項１に記載の感圧ペンにおいて、第１磁性手段が第１鉄粉心とされたことを特徴とする、感圧ペン。
【請求項３】請求項１に記載の感圧ペンにおいて、第２磁性手段が第２鉄粉心とされたことを特徴とする、感圧ペン。
【請求項４】請求項１に記載の感圧ペンにおいて、スライド手段の環状手段の外表面が中空スリーブの内表面と当接することを特徴とする、感圧ペン。
【請求項５】請求項１に記載の感圧ペンにおいて、さらに、ペン先構造を収容するペン軸と、プリント基板とされ、支持ボーンフレームに設置され、インダクタンスキャパシンス式共振回路を具え、該インダクタンスキャパシンス式共振回路がコイルと電気的に連接された、上記プリント基板と、を具え、外力が上向きにペン芯に作用する時、外力がペン芯を透過してスライド手段に作用し、スライド手段と第２磁性手段が同期に上向きに移動させられて弾性手段を圧迫し変形させ、第２磁性手段と第１磁性手段の相対位置を改変し、該コイルのインダクタンスを改変し、これにより該インダクタンスキャパシンス式共振回路の共振周波数を改変することを特徴とする、感圧ペン。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の感圧ペンの構造に係り、特にタブレット用感圧式無線ペンの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、広く使用されているコンピュータの入力装置には、キーボードとマウスがある。ディジタル科学技術の発展により、ますます多くのコンピュータ使用者がタブレットを入力装置として使用するようになった。使用者はタブレットのワークエリア上で文字や線を描き、並びに信号をコンピュータに伝送し、コンピュータが解読する。具体的には、タブレット上のワークエリアは書き込み面を提供し、物品（ｏｂｊｅｃｔ）（ペン或いはマウス）の位置及び圧力、キー等の関係情報をキャプチャする。ペンに類似した装置（ｐｅｎ－ｌｉｋｅｄｅｖｉｃｅ）はこのようなディジタル板に合わせて発生した。ほとんどの現存するペン類似装置は有線式（ｃｏｒｄｅｄ）或いは無線式（ｃｏｒｄｌｅｓｓ）とされ、ペン類似装置の欠点は、ペン圧力の違いに応じて異なる線幅の線条を発生することができないことである。この欠点を克服するため、ついに感圧ペン（ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｐｅｎ）が発生した。
【０００３】図１は周知の感圧ペン１０の断面構造図である。この感圧ペン１０は円筒状のペン軸１２、ペン芯１４、鉄粉心１６、コイル２０、移動式磁性手段１８、スプリング２２及びコンデンサ２４を具えている。ペン芯１４はペン軸１２内の長軸方向に置かれ、そのタブレットと接触する一端部１３は錐状に形成されて、タブレット上で特定ポイント位置を指し示しやすい。鉄粉心１６は中央に穿孔を具えてペン芯１４をスライド式に通過させる。コイル２０は鉄粉心１６に巻き付けられる。移動式磁性手段１８はペン芯１４内部に固定され、それは鉄粉心１６に対してペン芯１４に伴い移動する。鉄粉心１６はペン軸１２内に固定されて不動である。ペン芯１４端部１３がタブレットの上向きの圧力を受ける時、ペン芯１４がペン軸１２の長軸方向に沿って上向きに移動し、移動式磁性手段１８を上向きに移動させ、鉄粉心１６と移動式磁性手段１８の間の相対位置を改変し、これによりコイル２０のインダクタンスを改変する。この感圧ペン１０のコイル２０とコンデンサ２４は共振回路を形成する。コイル２０とコンデンサ２４の間に電磁場の感応／伝送がある時、この共振回路がコイル２０と共振を発生する。これによりコイル２０のインダクタンスが改変する時、共振回路の共振周波数もこれに伴い改変し、共振周波数の変化を検出することにより、感圧ペンで書く時の下圧圧力値の変化を検出できる。
【０００４】しかし、もしこの感圧ペン１０をタブレットに対して傾斜位置となるようにして書くときは、ペン芯１４が受ける上向きの圧力方向はペン軸１２の長軸方向と一致しなくなり、これによりペン芯１４の軸方向の受力が弱まり、移動式磁性手段１８の移動により発生するコイル２０のインダクンスの変化量もこれに伴い減少し、これによりタブレットの感圧ペンに対する圧力感応敏感度が下がる。
【０００５】正常な状況下で、使用者が感圧ペンを使用してタブレット上に書く時、感圧ペンとタブレットの表面の間には傾斜角度が自然に形成される。上述の感圧ペン１０の欠点を解決するため、ついにもう一種類の、比較的大きな面積の、移動式磁性手段１８を具えた感圧ペンが発生した。これは図２に示される。この移動式磁性手段１８の一端面は固定された鉄粉心１６に対向する。ペン芯１４の端部１３が外力を受けない状態で、移動式磁性手段１８と鉄粉心１６との間の所定の距離は正確に制御されねばならない。ただし、鉄粉心１６は通常粉末冶金法で製造され、その製品長さの公差値は正確とすることができず、このため移動式磁性手段１８と鉄粉心１６の間の所定の距離は正確に制御できない。
【０００６】このため、現在あるタブレット用感圧ペンの構造は上述の欠点の克服が待たれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的は、一種の感圧ペンを提供することにあり、それは一種の感圧式電磁ペン（ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐｅｎ）とされ、外部にコイルが巻き付けられた固定磁性手段（ｆｉｘｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｂｏｄｙ）と、移動式磁性手段（ｍｏｖａｂｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｏｄｙ）を使用し、感圧ペンのペン芯が圧力を受けて固定磁性手段と移動式磁性手段の相対位置を改変する時、コイルのインダクタンスを改変し、これにより感圧ペンが発射する電磁場周波数をこれに応じて変化させるようにした感圧ペンであるものとする。
【０００８】本発明のもう一つの目的は、一種の感圧ペンを提供することにあり、それは、中空スリーブ内の環状スペーサを利用して固定磁性手段及び移動式磁性手段を隔離し、ペン芯が外力を受けない状態で、固定磁性手段に巻き付けられたコイルと移動式磁性手段との間の固定相対位置を正確に制御できるようにし、磁性手段の寸法公差による感圧ペン電磁場周波数初期値の変化を形成しないようにした感圧ペンであるものとする。
【０００９】本発明のまた一つの目的は、一種の感圧ペンを提供することにあり、それは、少なくとも１本のワイヤを直接固定磁性手段に巻き付けて、極めて良好なＱ値を獲得し、コイルの電磁誘導及び電磁発射の能力がいずれも相当強くなるようにし、これにより直接その下方のタブレットに電磁場エネルギーに感応させて、余分に電池で電源供給する必要をなくした感圧ペンであるものとする。
【００１０】本発明のさらにまた一つの目的は、一種の感圧ペンを提供することにあり、それは、少なくとも１本のワイヤを直接固定磁性手段に巻き付け、極めて良好なＱ値を得られるようにし、感圧ペンが相当強い電磁発射能力を有するようにし、タブレットが感圧ペンの圧力変化を検出する時の、その信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を高め、解析度を高め、これによりタブレットが信号を圧力に変換する時の真実性を増した感圧ペンであるものとする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、感圧ペンにおいて、ペン先構造を具え、該ペン先構造が、支持ボーンフレームとされ、一端にフレームカバーが設けられ、このフレームカバーが一つの収容空間を画定する、上記支持ボーンフレームと、弾性手段とされ、該収容空間内に収容される、上記弾性手段と、中空スリーブとされ、その一端がフレームカバーに当接し、外表面と内表面を具え、該内表面内に環状スペーサが設けられて、中空スリーブを第１収容室と第２収容室に分け、且つ第２収容室が環状スペーサとフレームカバーの間に形成された、上記中空スリーブと、第１磁性手段とされ、第１中央穿孔を具え、該第１磁性手段の一端が第１収容室内に嵌合収容され且つ環状スペーサに当接する、上記第１磁性手段と、第２磁性手段とされ、第２中央穿孔を具え、該第２磁性手段が移動可能に第２収容室内に収容され、並びに一端部が環状スペーサに当接する、上記第２磁性手段と、スライド手段とされ、移動可能に第２収容室内に収容され、円柱形主体と環状手段を具え、該環状手段が該円柱形主体の外表面の所定位置を囲み、該スライド手段を第１端部と第２端部に分割し、第１端部の長さが第２磁性手段の長さよりやや小さく、該第１端部の内部に第３収容室が形成され、該第１端部が第２磁性手段の第２中央穿孔に嵌合し貫通し、スライド手段が第２収容室内で移動する時、同期に第２磁性手段を駆動し、該第２端部が該弾性手段の一端に当接する、上記スライド手段と、ペン芯とされ、第１磁性手段の第１中央穿孔と環状スペーサを貫通し、その一端部が第３収容室内に嵌合し当接する、上記ペン芯と、少なくとも一つのワイヤが巻かれてなるコイルとされ、第１磁性手段の外表面の環状スペーサに接近する端部の所定位置に固定された、上記コイルと、を具え、外力が上向きにペン芯に作用する時、スライド手段及び第２磁性手段が同期に上向きに移動して環状スペーサより離れ、ペン芯にかかる上向きの外力作用が消失すると、弾性手段が弾力をスライド手段に付与し、スライド手段と第２磁性手段が同時に環状スペーサに当接することを特徴とする、感圧ペンとしている。請求項２の発明は、請求項１に記載の感圧ペンにおいて、第１磁性手段が第１鉄粉心とされたことを特徴とする、感圧ペンとしている。請求項３の発明は、請求項１に記載の感圧ペンにおいて、第２磁性手段が第２鉄粉心とされたことを特徴とする、感圧ペンとしている。請求項４の発明は、請求項１に記載の感圧ペンにおいて、スライド手段の環状手段の外表面が中空スリーブの内表面と当接することを特徴とする、感圧ペンとしている。請求項５の発明は、請求項１に記載の感圧ペンにおいて、さらに、ペン先構造を収容するペン軸と、プリント基板とされ、支持ボーンフレームに設置され、インダクタンスキャパシンス式共振回路を具え、該インダクタンスキャパシンス式共振回路がコイルと電気的に連接された、上記プリント基板と、を具え、外力が上向きにペン芯に作用する時、外力がペン芯を透過してスライド手段に作用し、スライド手段と第２磁性手段が同期に上向きに移動させられて弾性手段を圧迫し変形させ、第２磁性手段と第１磁性手段の相対位置を改変し、該コイルのインダクタンスを改変し、これにより該インダクタンスキャパシンス式共振回路の共振周波数を改変することを特徴とする、感圧ペンとしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は一種の感圧ペンを提供し、これは、ペン先構造を具え、このペン先構造は、支持ボーンフレーム、弾性手段、中空スリーブ、第１磁性手段、第２磁性手段、スライド手段、ペン芯及び少なくとも１本のワイヤを巻いてなる一つのコイルを具えている。支持ボーンフレームの一端にフレームカバーが設けられ、このフレームカバーが一つの収容空間を画定している。弾性手段がこの収容空間内に収容される。中空スリーブの一端はフレームカバーに当接し、それは外表面と内表面を具えている。中空スリーブの内表面内に環状スペーサが設けられて、中空スリーブを第１収容室と第２収容室に分け、且つ第２収容室が環状スペーサとフレームカバーの間に形成される。第１磁性手段は第１中央穿孔を具え、その一端が第１収容室内に嵌合収容され且つ環状スペーサに当接している。第２磁性手段は第２中央穿孔を具え、それは移動可能に第２収容室内に収容され、並びに一端部が環状スペーサに当接する。スライド手段は移動可能に第２収容室内に収容され、それは円柱形主体と環状手段を具え、該環状手段が該円柱形主体の外表面の所定位置を囲み、該スライド手段を第１端部と第２端部に分割し、第１端部の長さは第２磁性手段の長さよりやや小さい。スライド手段の第１端部内部に第３収容室が形成され、この第１端部が第２磁性手段の第２中央穿孔に嵌合し貫通し、スライド手段が第２収容室内で移動すると同時に第２磁性手段を駆動する。スライド手段の第２端部は弾性手段の一端に当接している。ペン芯は第１磁性手段の第１中央穿孔と環状スペーサを貫通し、その一端部が第３収容室内に嵌合し当接する。コイルは第１磁性手段の外表面の環状スペーサに接近する端部の所定位置に固定される。外力が上向きにペン芯にかかる時、スライド手段及び第２磁性手段が同期に上向きに移動して環状スペーサより離間し、これにより第２磁性手段と第１磁性手段の相対位置が改変され、コイルのインダクタンスが改変し、これにより感圧ペンの発射する電磁場周波数が改変する。ペン芯にかかる上向きの外力作用が消失すると、弾性手段が弾力をスライド手段に付与し、スライド手段と第２磁性手段が同時に環状スペーサに当接する。
【００１３】
【実施例】図３に示されるように、本発明の感圧ペン２００は、ペン先構造２０１、ペン軸２０２及びプリント基板２０３を具えている。図４に示されるように、ペン軸２０２は支持ボーンフレーム２０４、弾性手段２０５、中空スリーブ２０６、第１磁性手段２０７、第２磁性手段２０８、スライド手段２０９、ペン芯２１０及び少なくとも１本のワイヤを巻いてなる一つのコイル２１１を具えている。
【００１４】図３から図５に示されるように、支持ボーンフレーム２０４の一端にフレームカバー２１２が設けられている。このフレームカバー２１２が一つの収容空間を画定し、弾性手段２０５を収容する。この弾性手段２０５は球状弾性手段、例えばゴムボールとされる。中空スリーブ２０６は中空円筒状を呈し、外表面２１３と内表面２１４を具え、その一端部がフレームカバー２１２に当接し、もう一端部に一対の階段面２１６が設けられ、そのうち一つの階段面２１６がペン軸２０２と相互に嵌合し、中空スリーブ２０６がペン軸２０２に保持される。中空スリーブ２０６の内表面２１４内に環状スペーサ２１５が設けられ、中空スリーブ２０６が第１収容室と第２収容室に分けられ、且つ第２収容室が環状スペーサ２１５とフレームカバー２１２の間に形成される。環状スペーサ２１５は中空スリーブ２０６と一体に形成されうる。第１磁性手段２０７は第１中央穿孔を具え、その一端が第１収容室内に嵌合収容され且つ環状スペーサ２１５に当接している。第１磁性手段２０７はペン先構造２０１内に固定される。第２磁性手段２０８は第２中央穿孔を具え、それは移動可能に第２収容室内に収容され、並びに一端部が環状スペーサ２１５に当接する。第１磁性手段２０７と第２磁性手段２０８はいずれも鉄粉心で形成され、そのうち、第１磁性手段２０７の長さは第２磁性手段２０８の長さより大きい。
【００１５】スライド手段２０９は移動可能に第２収容室内に収容される。図５に示されるように、スライド手段２０９は円柱形主体と環状手段２１７を具え、該環状手段２１７が該円柱形主体の外表面の所定位置を囲み、該スライド手段２０９を第１端部と第２端部に分割している。この円柱形主体は環状手段２１７と一体に形成されうる。好ましくは、環状手段２１７の外表面が中空スリーブ２０６の内表面と相互に当接し、スライド手段２０９が中空スリーブ２０６内で上下にスライドできるものとされる。スライド手段２０９の第１端部の長さは第２磁性手段２０８の長さよりやや小さく、これによりスライド手段２０９の第１端部が第２磁性手段２０８の第２中央穿孔に挿入され貫通する時、スライド手段２０９の第１端部と中空スリーブ２０６の環状スペーサ２１５の間に微小な間隙が維持される。この微小な間隙は第２磁性手段２０８の長さ公差のために保留される。すなわち、スライド手段２０９の環状手段２１７と中空スリーブ２０６の環状スペーサ２１５の間の距離が第２磁性手段２０８の長さよりやや大きく、この距離により長さ公差許容範囲内の第２磁性手段２０８を収容できる。図４に示されるように、スライド手段２０９の第１端部内部に第３収容室が形成され、ペン芯２１０の一端部を収容する。スライド手段２０９が第２収容室内を移動する時、第２磁性手段２０８を駆動する。スライド手段２０９の第２端部は弾性手段２０５の一端に当接する。
【００１６】ペン芯２１０は第１磁性手段２０７の第１中央穿孔と環状スペーサ２１５を貫通し、その一端部が第３収容室内に嵌合し当接する。コイル２１１は第１磁性手段２０７の外表面の環状スペーサ２１５に接近する端部の所定位置に固定される。本発明中、好ましくは複数のワイヤが巻かれてなるコイル２１１が第１磁性手段２０７の外表面に巻かれる。
【００１７】プリント基板２０３は支持ボーンフレーム２０４に設置され、それはインダクタンスキャパシンス式共振回路を具え、このインダクタンスキャパシンス式共振回路がコイル２１１と電気的に連接されている。
【００１８】図６は本発明の感圧ペン２００の使用状態断面図である。図示されるように、ペン芯２１０がタブレット３上で書く時、タブレット３が上向きに力を加え、ペン芯２１０とスライド手段２０９が同期して上に移動し、弾性手段２０５を圧迫する。この時、第２磁性手段２０８もまたスライド手段２０９と同期して上向きに移動させられ、それと第１磁性手段２０７の相対位置を改変させ、これによりコイル２１１のインダクタンスが下がる。第２磁性手段２０８の上向き移動が大きくなるほど、コイル２１１のインダクタンスは低くなり、それと共振回路の共振周波数はますます大きくなる。第２磁性手段２０８が上向きに移動し、コイル２１１のインダクタンスが下がり、共振周波数がこれに伴い下がり、コイル２１１は周波数変化の電磁場信号を無線発射し、タブレット３に受信させ及び誘導電圧を発生させる。
【００１９】外力のペン芯２１０に対する上向きの作用が消失すると、弾性手段２０５が弾力をスライド手段２０９に与え、スライド手段２０９と第２磁性手段２０８が同時に環状スペーサ２１５に当接する。さらに、ペン芯２１０がタブレット３による上向きの作用を受けない状態で、第１磁性手段２０７と第２磁性手段２０８の間の距離は環状スペーサ２１５の厚さにより決定され、固定され、第１磁性手段２０７と第２磁性手段２０８の製品長さ公差値が両者間の相対位置の正確な制御に影響を与えることがない。ペン芯２１０が上向きの外力作用を受ける時、感圧ペン２００の周波数出力値は固定される。
【００２０】以上は本発明の好ましい実施例の説明に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００２１】
【発明の効果】本発明の感圧ペンは、一種の感圧式電磁ペン（ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐｅｎ）とされ、外部にコイルが巻き付けられた固定磁性手段（ｆｉｘｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｂｏｄｙ）と、移動式磁性手段（ｍｏｖａｂｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｏｄｙ）を使用し、感圧ペンのペン芯が圧力を受けて固定磁性手段と移動式磁性手段の相対位置を改変する時、コイルのインダクタンスを改変し、これにより感圧ペンが発射する電磁場周波数をこれに応じて変化させる。
【００２２】本発明の感圧ペンは、中空スリーブ内の環状スペーサを利用して固定磁性手段及び移動式磁性手段を隔離し、ペン芯が外力を受けない状態で、固定磁性手段に巻き付けられたコイルと移動式磁性手段との間の固定相対位置を正確に制御できるようにし、磁性手段の寸法公差による感圧ペン電磁場周波数初期値の変化を形成しない。
【００２３】本発明の感圧ペンは、少なくとも１本のワイヤを直接固定磁性手段に巻き付けて、極めて良好なＱ値を獲得し、コイルの電磁誘導及び電磁発射の能力がいずれも相当強くなるようにし、これにより直接その下方のタブレットに電磁場エネルギーに感応させて、余分に電池で電源供給する必要をなくす。
【００２４】本発明の感圧ペンは、少なくとも１本のワイヤを直接固定磁性手段に巻き付け、極めて良好なＱ値を得られるようにし、感圧ペンが相当強い電磁発射能力を有するようにし、タブレットが感圧ペンの圧力変化を検出する時の、その信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を高め、解析度を高め、これによりタブレットが信号を圧力に変換する時の真実性を増す。

【出願人】	【識別番号】５０１２８５９６０【氏名又は名称】天瀚科技股▲ふん▼有限公司
【出願日】	平成１４年７月２６日（２００２．７．２６）
【代理人】	【識別番号】１０００８２３０４【弁理士】【氏名又は名称】竹本松司（外４名）
【公開番号】	特開２００３－１９６０１４（Ｐ２００３－１９６０１４Ａ）
【公開日】	平成１５年７月１１日（２００３．７．１１）
【出願番号】	特願２００２－２１８５１９（Ｐ２００２－２１８５１９）