JP3013375B2 - 符号化装置 - Google Patents
符号化装置Info
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- JP3013375B2 JP3013375B2 JP2037010A JP3701090A JP3013375B2 JP 3013375 B2 JP3013375 B2 JP 3013375B2 JP 2037010 A JP2037010 A JP 2037010A JP 3701090 A JP3701090 A JP 3701090A JP 3013375 B2 JP3013375 B2 JP 3013375B2
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、入力信号をフーリエ変換した後量子化して
出力すような符号化装置に関する。
出力すような符号化装置に関する。
B.発明の概要 本発明は、入力信号をフーリエ変換して得られる第1
及び第2の係数群をそれぞれ量子化して出力する符号化
装置において、これらの量子化出力を逆フーリエ変換し
た信号と元の入力信号とを比較し、この比較誤差が小さ
くなるように量子化の特性を制御することにより、フー
リエ変換や量子化に伴う歪みや悪影響を抑えた符号化を
可能とするものである。
及び第2の係数群をそれぞれ量子化して出力する符号化
装置において、これらの量子化出力を逆フーリエ変換し
た信号と元の入力信号とを比較し、この比較誤差が小さ
くなるように量子化の特性を制御することにより、フー
リエ変換や量子化に伴う歪みや悪影響を抑えた符号化を
可能とするものである。
C.従来の技術 オーディオ信号等の入力信号をフーリエ変換した後に
量子化して出力するような符号化装置、いわゆる変換符
号化装置が知られている。これは、入力信号が例えばデ
ィジタルオーディオサンプルデータの場合に、入力サン
プルデータを所定時間(フレーム)単位で区切り、この
所定時間内のサンプルを離散的フーリエ変換(DFT)し
て得られた実数部と虚数部との組、あるいは振幅部と位
相部との組を量子化して、変換符号化出力とするもので
ある。この変換符号化された出力信号は、受信装置や再
生装置等のデコーダに伝送されて、逆量子化及び逆フー
リエ変換が施されることによって元の入力信号に復元さ
れる。
量子化して出力するような符号化装置、いわゆる変換符
号化装置が知られている。これは、入力信号が例えばデ
ィジタルオーディオサンプルデータの場合に、入力サン
プルデータを所定時間(フレーム)単位で区切り、この
所定時間内のサンプルを離散的フーリエ変換(DFT)し
て得られた実数部と虚数部との組、あるいは振幅部と位
相部との組を量子化して、変換符号化出力とするもので
ある。この変換符号化された出力信号は、受信装置や再
生装置等のデコーダに伝送されて、逆量子化及び逆フー
リエ変換が施されることによって元の入力信号に復元さ
れる。
D.発明が解決しようとする課題 ところで、伝送ビットレートを低減するために上記量
子化ビット数を低下させると、いわゆるエンドエフェク
ト等の悪影響が生ずるようになり、音質等の信号の品質
が劣化するようになる。ここでエンドエフェクトとは、
上記フーリエ変換の際の時間区分(フレーム)内の両端
部の信号の一部がそれぞれ他端部に回り込むような現象
をいい、量子化ビット数が少なくなると、このエンドエ
フェクトにより、聴感上或いは視覚上で悪い影響を及ぼ
すことが知られている。
子化ビット数を低下させると、いわゆるエンドエフェク
ト等の悪影響が生ずるようになり、音質等の信号の品質
が劣化するようになる。ここでエンドエフェクトとは、
上記フーリエ変換の際の時間区分(フレーム)内の両端
部の信号の一部がそれぞれ他端部に回り込むような現象
をいい、量子化ビット数が少なくなると、このエンドエ
フェクトにより、聴感上或いは視覚上で悪い影響を及ぼ
すことが知られている。
特に、量子化ビット数を少なくするためにいわゆるベ
クトル量子化を採用する場合に、入力ベクトルに最も近
似するコードベクトルを探して量子化出力を得るだけで
は、必ずしも悪影響が最も少なくなるような量子化が行
われていない。
クトル量子化を採用する場合に、入力ベクトルに最も近
似するコードベクトルを探して量子化出力を得るだけで
は、必ずしも悪影響が最も少なくなるような量子化が行
われていない。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、低ビット量子化を行っても、エンドエフェクト等の
悪影響を抑えた良好な変換符号化処理が実現できるよう
な符号化装置の提供を目的とするものである。
り、低ビット量子化を行っても、エンドエフェクト等の
悪影響を抑えた良好な変換符号化処理が実現できるよう
な符号化装置の提供を目的とするものである。
E.課題を解決するための手段 上述のような課題を解決するために、本発明に係る符
号化装置は、入力信号をフーリエ変換する変換手段と、
この変換手段から出力される第1の係数群及び第2の係
数群をそれぞれ量子化する第1及び第2の量子化手段
と、これらの第1及び第2の量子化手段からの出力を逆
フーリエ変換する逆変換手段と、この逆変換手段からの
出力信号と上記入力信号とを比較する比較手段とを有
し、この比較手段の出力に応じて上記第1及び第2の量
子化手段の特性を連動して制御している。
号化装置は、入力信号をフーリエ変換する変換手段と、
この変換手段から出力される第1の係数群及び第2の係
数群をそれぞれ量子化する第1及び第2の量子化手段
と、これらの第1及び第2の量子化手段からの出力を逆
フーリエ変換する逆変換手段と、この逆変換手段からの
出力信号と上記入力信号とを比較する比較手段とを有
し、この比較手段の出力に応じて上記第1及び第2の量
子化手段の特性を連動して制御している。
F.作 用 逆フーリエ変換して得られた信号と元の入力信号とを
比較し、例えばその誤差が最小となるように量子化の際
の特性を制御することにより、全ての悪影響を最小とす
る量子化が可能となる。
比較し、例えばその誤差が最小となるように量子化の際
の特性を制御することにより、全ての悪影響を最小とす
る量子化が可能となる。
G.実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
第1図は、本発明の一実施例となる符号化装置の概略
構成を示すブロック回路図である。この第1図に示す実
施例装置においては、量子化としていわゆるベクトル量
子化を行っている。
構成を示すブロック回路図である。この第1図に示す実
施例装置においては、量子化としていわゆるベクトル量
子化を行っている。
この第1図において、入力端子1には、例えばディジ
タルオーディオサンプルデータ信号が供給されている。
この入力サンプルデータはフーリエ変換回路2に送られ
て、所定時間(フレーム)単位で、すなわち所定数のサ
ンプル毎に区分され、いわゆる高速フーリエ変換(FF
T)等の離散的フーリエ変換処理が施される。フーリエ
変換回路2からは、実数部と虚数部、あるいは振幅部と
位相部から成る係数群出力が得られる。この実施例で
は、振幅部と位相部との各係数群出力が得られるものと
しており、これらをそれぞれ量子化手段であるベクトル
量子化器3、4に送っている。これらのベクトル量子化
器3、4は、入力される係数群データを所定サンプル
(例えば4サンプル)毎にベクトル化し、それぞれコー
ドブック5、6に蓄積されたコードベクトルと比較して
最適コードベクトルを検索し、検索されたコードベクト
ルのコードを変換量子化出力として各出力端子7、8に
送っている。
タルオーディオサンプルデータ信号が供給されている。
この入力サンプルデータはフーリエ変換回路2に送られ
て、所定時間(フレーム)単位で、すなわち所定数のサ
ンプル毎に区分され、いわゆる高速フーリエ変換(FF
T)等の離散的フーリエ変換処理が施される。フーリエ
変換回路2からは、実数部と虚数部、あるいは振幅部と
位相部から成る係数群出力が得られる。この実施例で
は、振幅部と位相部との各係数群出力が得られるものと
しており、これらをそれぞれ量子化手段であるベクトル
量子化器3、4に送っている。これらのベクトル量子化
器3、4は、入力される係数群データを所定サンプル
(例えば4サンプル)毎にベクトル化し、それぞれコー
ドブック5、6に蓄積されたコードベクトルと比較して
最適コードベクトルを検索し、検索されたコードベクト
ルのコードを変換量子化出力として各出力端子7、8に
送っている。
ところで、量子化ビット数が少なくなってくると、い
わゆるエンドエフェクト等の影響により、上記ベクトル
量子化の際に単純に入力ベクトルに最も近似したコード
ベクトルを選択しても最適の符号化が行われないことが
ある。
わゆるエンドエフェクト等の影響により、上記ベクトル
量子化の際に単純に入力ベクトルに最も近似したコード
ベクトルを選択しても最適の符号化が行われないことが
ある。
そこで、各ベクトル量子化器3、4において選択され
たコードベクトルをそれぞれ逆フーリエ変換回路10に送
って、逆高速フーリエ変換(IFFT)等の逆処理を施し、
この逆フーリエ変換回路10からの出力と、上記入力端子
1からの入力とを比較回路11にて比較し、この比較出力
に応じて上記ベクトル量子化の特性制御、特にベクトル
サーチ動作の制御を行うようにしている。具体例として
は、比較回路11では逆フーリエ変換回路10からの出力サ
ンプルデータ及び入力端子1からの対応する入力サンプ
ルデータの一方から他方を減算しており、この減算出力
データを2乗相加平均回路12に送って各データの2乗し
たものの総和をデータ個数で割り算し、得られた2乗相
加平均出力が最も小さくなるようなコードベクトル検索
を各ベクトル量子化器3、4に行わせている。すなわ
ち、逆フーリエ変換した信号波形と、入力信号波形との
距離計算を行い、それが最短となるようなコードベクト
ル検索を行わせている。これは、フーリエ変換及びベク
トル量子化を分析処理と見るとき、逆フーリエ変換は合
成処理となり、いわゆる合成による分析(アナリシス・
バイ・シンセシス)手法を用いた量子化を行うことにな
る。このような合成による分析手法により、デコード後
の最終出力として最も良好な信号(元の入力信号に最も
近似した信号)が得られるような量子化が行われること
になる。
たコードベクトルをそれぞれ逆フーリエ変換回路10に送
って、逆高速フーリエ変換(IFFT)等の逆処理を施し、
この逆フーリエ変換回路10からの出力と、上記入力端子
1からの入力とを比較回路11にて比較し、この比較出力
に応じて上記ベクトル量子化の特性制御、特にベクトル
サーチ動作の制御を行うようにしている。具体例として
は、比較回路11では逆フーリエ変換回路10からの出力サ
ンプルデータ及び入力端子1からの対応する入力サンプ
ルデータの一方から他方を減算しており、この減算出力
データを2乗相加平均回路12に送って各データの2乗し
たものの総和をデータ個数で割り算し、得られた2乗相
加平均出力が最も小さくなるようなコードベクトル検索
を各ベクトル量子化器3、4に行わせている。すなわ
ち、逆フーリエ変換した信号波形と、入力信号波形との
距離計算を行い、それが最短となるようなコードベクト
ル検索を行わせている。これは、フーリエ変換及びベク
トル量子化を分析処理と見るとき、逆フーリエ変換は合
成処理となり、いわゆる合成による分析(アナリシス・
バイ・シンセシス)手法を用いた量子化を行うことにな
る。このような合成による分析手法により、デコード後
の最終出力として最も良好な信号(元の入力信号に最も
近似した信号)が得られるような量子化が行われること
になる。
ここで、上記フーリエ変換回路2として例えばFFT
(高速フーリエ変換)回路を用い、このFFT回路から得
られる係数群出力として振幅及び位相を想定したときの
振幅出力及び位相出力の具体例を、第2図A及びBにそ
れぞれ示す。この場合FFT回路では、時間軸方向の入力
信号に対して、1フレームが例えば2048点(サンプル)
の高速フーリエ変換処理を行うとすると、1025点の振幅
項及び1023点の位相角が周波数軸方向に求まることにな
り、これらが第2図A及びBにそれぞれ示されている。
(高速フーリエ変換)回路を用い、このFFT回路から得
られる係数群出力として振幅及び位相を想定したときの
振幅出力及び位相出力の具体例を、第2図A及びBにそ
れぞれ示す。この場合FFT回路では、時間軸方向の入力
信号に対して、1フレームが例えば2048点(サンプル)
の高速フーリエ変換処理を行うとすると、1025点の振幅
項及び1023点の位相角が周波数軸方向に求まることにな
り、これらが第2図A及びBにそれぞれ示されている。
これらの周波数軸上の各係数データ(振幅及び位相デ
ータ)を同時にベクトル量子化することも可能ではある
が、数サンプル、例えば4サンプルずつ量子化する方が
現実的である。また、周波数軸上で帯域分割して各帯域
毎に適応的に量子化ビット数を割り当てるような適応量
子化を行う場合には、振幅データに基づき各帯域毎にエ
ネルギやピーク値に応じて割当ビット数を決定し、この
決定されたビット配分に従って、上記数サンプルずつベ
クトル量子化を行う。このベクトル量子化の際には、ベ
クトルを構成する例えば4ポイントのデータの距離計算
でコードブックサーチを行わずに、振幅、位相のとり得
る全てのコードベクトルの組合せにおいて、実際にそれ
らのコードベクトルを用いて逆高速フーリエ変換(IFF
T)を行った結果の信号波形と入力信号波形との間で距
離計算を行い、それが最短となるようなコードベクトル
を探すようにする。この逆高速フーリエ変換時点で未だ
ベクトル量子化されていない他の振幅及び位相のデータ
については、高速フーリエ変換出力データをそのまま用
い、既に量子化済みの部分についてはコードベクトルの
各データを用いるようにする。
ータ)を同時にベクトル量子化することも可能ではある
が、数サンプル、例えば4サンプルずつ量子化する方が
現実的である。また、周波数軸上で帯域分割して各帯域
毎に適応的に量子化ビット数を割り当てるような適応量
子化を行う場合には、振幅データに基づき各帯域毎にエ
ネルギやピーク値に応じて割当ビット数を決定し、この
決定されたビット配分に従って、上記数サンプルずつベ
クトル量子化を行う。このベクトル量子化の際には、ベ
クトルを構成する例えば4ポイントのデータの距離計算
でコードブックサーチを行わずに、振幅、位相のとり得
る全てのコードベクトルの組合せにおいて、実際にそれ
らのコードベクトルを用いて逆高速フーリエ変換(IFF
T)を行った結果の信号波形と入力信号波形との間で距
離計算を行い、それが最短となるようなコードベクトル
を探すようにする。この逆高速フーリエ変換時点で未だ
ベクトル量子化されていない他の振幅及び位相のデータ
については、高速フーリエ変換出力データをそのまま用
い、既に量子化済みの部分についてはコードベクトルの
各データを用いるようにする。
すなわち、高速フーリエ変換(FFT)処理して得られ
た各係数群データの内の例えば振幅データの具体例を第
3図の白丸(○)とし、これらの振幅データを4サンプ
ルずつ区分して得られた各サンプル群(ベクトル)B毎
に、例えば周波数の低い方から高い方に順次ベクトル量
子化するものとするとき、第n番目のサンプル群Bnの4
サンプルをベクトル量子化する時点では、第1〜第n−
1番目のサンプル群B1〜Bn-1は既に量子化されている。
これらのサンプル群B1〜Bn-1のベクトル量子化で選択さ
れたコードベクトルの各データを第3図の黒丸(●)で
表しており、上記逆高速フーリエ変換(IFFT)処理時に
はこれらの量子化済みデータが用いられる。第n番目の
サンプル群Bnについては、コードブック内の全てのコー
ドベクトルが順次選択されてゆき、選択されたコードベ
クトルの各データ(第3図の×印で表す)が用いられ
る。また、第n+1番目以降のサンプル群Bn+1・・・に
ついては、量子化前の上記高速フーリエ変換して得られ
た振幅データがそのまま用いられる。さらに、位相デー
タも同様な態様で量子化されたデータあるいは量子化前
のデータ等が用いられて、これらの振幅データ及び位相
データに基づき逆高速フーリエ変換(IFFT)処理が行わ
れる。そして、このIFFT処理により得られた信号波形と
元の入力信号波形とが比較され、これらの間の距離が最
小(例えば各波形サンプルデータの2乗平均値が最小)
となるように、上記第n番目のサンプル群Bnについての
コードベクトルサーチが行われる。
た各係数群データの内の例えば振幅データの具体例を第
3図の白丸(○)とし、これらの振幅データを4サンプ
ルずつ区分して得られた各サンプル群(ベクトル)B毎
に、例えば周波数の低い方から高い方に順次ベクトル量
子化するものとするとき、第n番目のサンプル群Bnの4
サンプルをベクトル量子化する時点では、第1〜第n−
1番目のサンプル群B1〜Bn-1は既に量子化されている。
これらのサンプル群B1〜Bn-1のベクトル量子化で選択さ
れたコードベクトルの各データを第3図の黒丸(●)で
表しており、上記逆高速フーリエ変換(IFFT)処理時に
はこれらの量子化済みデータが用いられる。第n番目の
サンプル群Bnについては、コードブック内の全てのコー
ドベクトルが順次選択されてゆき、選択されたコードベ
クトルの各データ(第3図の×印で表す)が用いられ
る。また、第n+1番目以降のサンプル群Bn+1・・・に
ついては、量子化前の上記高速フーリエ変換して得られ
た振幅データがそのまま用いられる。さらに、位相デー
タも同様な態様で量子化されたデータあるいは量子化前
のデータ等が用いられて、これらの振幅データ及び位相
データに基づき逆高速フーリエ変換(IFFT)処理が行わ
れる。そして、このIFFT処理により得られた信号波形と
元の入力信号波形とが比較され、これらの間の距離が最
小(例えば各波形サンプルデータの2乗平均値が最小)
となるように、上記第n番目のサンプル群Bnについての
コードベクトルサーチが行われる。
以上説明したような本発明の実施例によれば、合成
(IFFT)後の歪みが最も小さくなるように、すなわち合
成後の信号波形が入力信号波形に最も近くなるように、
ベクトル量子化を行っているため、いわゆるエンドエフ
ェクトや、位相の量子化による振幅への影響等の全ての
悪影響を考慮した量子化が可能となり、少ない量子化ビ
ット数でも最終的な再生信号の品質劣化を最小限に抑え
ることが可能となる。また、振幅と位相との各係数デー
タ群を量子化する場合に、聴感上や視覚上であまり重要
でない位相の量子化を粗く(低ビットに)しても、振幅
成分への悪影響を有効に抑えることができる。さらに、
数サンプル(例えば4サンプル程度)の部分毎に逐次量
子化することにより、演算量を大幅に軽減できる。
(IFFT)後の歪みが最も小さくなるように、すなわち合
成後の信号波形が入力信号波形に最も近くなるように、
ベクトル量子化を行っているため、いわゆるエンドエフ
ェクトや、位相の量子化による振幅への影響等の全ての
悪影響を考慮した量子化が可能となり、少ない量子化ビ
ット数でも最終的な再生信号の品質劣化を最小限に抑え
ることが可能となる。また、振幅と位相との各係数デー
タ群を量子化する場合に、聴感上や視覚上であまり重要
でない位相の量子化を粗く(低ビットに)しても、振幅
成分への悪影響を有効に抑えることができる。さらに、
数サンプル(例えば4サンプル程度)の部分毎に逐次量
子化することにより、演算量を大幅に軽減できる。
ここで上記実施例は、係数データの一方の群の数サン
プル毎に、合成(IFFT)後の信号波形が入力信号波形に
最も近くなるコードベクトルを選択するようにベクトル
量子化する例であるが、この他、先ず分析(FFT)出力
の係数群の単純距離計算によりいくつかのコードベクト
ルを選出しておき、これらの内で合成(IFFT)後の誤差
が最も小さくなるようなコードベクトルを選択するよう
にしてもよい。
プル毎に、合成(IFFT)後の信号波形が入力信号波形に
最も近くなるコードベクトルを選択するようにベクトル
量子化する例であるが、この他、先ず分析(FFT)出力
の係数群の単純距離計算によりいくつかのコードベクト
ルを選出しておき、これらの内で合成(IFFT)後の誤差
が最も小さくなるようなコードベクトルを選択するよう
にしてもよい。
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものでは
なく、例えば、フーリエ変換後の係数データとしては、
実数部データ群と虚数部データ群との組を用いるように
してもよい。また、量子化はベクトル量子化に限定され
ず、他の種々の量子化に適用できる。
なく、例えば、フーリエ変換後の係数データとしては、
実数部データ群と虚数部データ群との組を用いるように
してもよい。また、量子化はベクトル量子化に限定され
ず、他の種々の量子化に適用できる。
H.発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明に係る符号
化装置によれば、合成(逆フーリエ変換)後の信号波形
が入力信号波形に最も近くなるように量子化を行ってい
るため、エンドエフェクト等の全ての悪影響を考慮した
量子化が可能となり、少ない量子化ビット数でも信号劣
化を最小化することが可能となる。また、数サンプル
(例えば4サンプル程度)の部分毎に逐次量子化するこ
とにより、演算量の軽減が図れる。
化装置によれば、合成(逆フーリエ変換)後の信号波形
が入力信号波形に最も近くなるように量子化を行ってい
るため、エンドエフェクト等の全ての悪影響を考慮した
量子化が可能となり、少ない量子化ビット数でも信号劣
化を最小化することが可能となる。また、数サンプル
(例えば4サンプル程度)の部分毎に逐次量子化するこ
とにより、演算量の軽減が図れる。
第1図は本発明に係る符号化装置の一実施例を示すブロ
ック回路図、第2図Aはフーリエ変換後の振幅データ群
を示す図、第2図Bはフーリエ変換後の位相データ群を
示す図、第3図は部分毎の逐次量子化を説明するための
図である。 1……入力端子 2……フーリエ変換回路 3、4……ベクトル量子化器 5、6……コードブック 7、8……出力端子 10……逆フーリエ変換回路 11……比較回路(減算器) 12……2乗相加平均回路
ック回路図、第2図Aはフーリエ変換後の振幅データ群
を示す図、第2図Bはフーリエ変換後の位相データ群を
示す図、第3図は部分毎の逐次量子化を説明するための
図である。 1……入力端子 2……フーリエ変換回路 3、4……ベクトル量子化器 5、6……コードブック 7、8……出力端子 10……逆フーリエ変換回路 11……比較回路(減算器) 12……2乗相加平均回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−29121(JP,A) 特開 昭63−70299(JP,A) 特開 昭62−139089(JP,A) IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATION S,VOL.COM−32,NO.3,M ARCH 1984 p.p.225−232“S cene Adaptive Code r”W.CHEN.et.al. (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 7/30
Claims (1)
- 【請求項1】入力信号をフーリエ変換する変換手段と、 この変換手段から出力される第1の係数群及び第2の係
数群をそれぞれ量子化する第1及び第2の量子化手段
と、 これらの第1及び第2の量子化手段からの出力を逆フー
リエ変換する逆変換手段と、 この逆変換手段からの出力信号と上記入力信号とを比較
する比較手段とを有し、 この比較手段の出力に応じて上記第1及び第2の量子化
手段の特性を連動して制御するようにした符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2037010A JP3013375B2 (ja) | 1990-02-17 | 1990-02-17 | 符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2037010A JP3013375B2 (ja) | 1990-02-17 | 1990-02-17 | 符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03240319A JPH03240319A (ja) | 1991-10-25 |
| JP3013375B2 true JP3013375B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=12485712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2037010A Expired - Fee Related JP3013375B2 (ja) | 1990-02-17 | 1990-02-17 | 符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3013375B2 (ja) |
-
1990
- 1990-02-17 JP JP2037010A patent/JP3013375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS,VOL.COM−32,NO.3,MARCH 1984 p.p.225−232"Scene Adaptive Coder"W.CHEN.et.al. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03240319A (ja) | 1991-10-25 |
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