JPH0632041B2 - 奥行き情報バツフア制御装置 - Google Patents
奥行き情報バツフア制御装置Info
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- JPH0632041B2 JPH0632041B2 JP62076607A JP7660787A JPH0632041B2 JP H0632041 B2 JPH0632041 B2 JP H0632041B2 JP 62076607 A JP62076607 A JP 62076607A JP 7660787 A JP7660787 A JP 7660787A JP H0632041 B2 JPH0632041 B2 JP H0632041B2
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- Japan
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- buffer
- value
- port
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、三次元コンピュータ・グラフィックスの隠面
除去に使用される奥行き情報バッファ(以下、Zバッフ
ァと称する)の制御装置に関する。
除去に使用される奥行き情報バッファ(以下、Zバッフ
ァと称する)の制御装置に関する。
(従来の技術) 三次元図形処理をコンピュータを用いて行う場合、複数
のオブジェクトが重なっているときに、どのオブジェク
トのどの稜およびどの面が可視かを決定し、その結果と
して可視の面のみを表示するために隠面除去を行う。従
来、隠面除去のアルゴリズムには様々なものがあり(コ
ンピータ・グラフィックス:J.D.FOLEY/A.
VAN DAM著 P.P.565−585)、中でも
Zバッファ・アルゴリズムが簡単で広く用いられてい
る。このZバッファ・アルゴリズムは、画面の各ピクセ
ルについてZ値(奥行き値)をZバッファというメモリ
に格納しておき、多角形内の各点(画面上の座標をx,
yで表す)のZ値を計算し、この計算結果とZバッファ
内の(x,y)点に対応するZ値とを比較し、前者が小
さい場合にはリフレッシュバッファに書き込みを行い、
そうでない場合には書き込みを行わないというものであ
る。
のオブジェクトが重なっているときに、どのオブジェク
トのどの稜およびどの面が可視かを決定し、その結果と
して可視の面のみを表示するために隠面除去を行う。従
来、隠面除去のアルゴリズムには様々なものがあり(コ
ンピータ・グラフィックス:J.D.FOLEY/A.
VAN DAM著 P.P.565−585)、中でも
Zバッファ・アルゴリズムが簡単で広く用いられてい
る。このZバッファ・アルゴリズムは、画面の各ピクセ
ルについてZ値(奥行き値)をZバッファというメモリ
に格納しておき、多角形内の各点(画面上の座標をx,
yで表す)のZ値を計算し、この計算結果とZバッファ
内の(x,y)点に対応するZ値とを比較し、前者が小
さい場合にはリフレッシュバッファに書き込みを行い、
そうでない場合には書き込みを行わないというものであ
る。
ここで、従来のZバッファを用いた処理システムの構成
例を第3図に示し、その動作タイミングを第4図に示
す。第3図において、Iバッファ(輝度情報バッファ)
31は画面の各点のI値(輝度値)が格納され、通常は
デュアルポート(2ポート)メモリが用いられ、そのシ
リアルポート側から高速で読み出される。この読み出し
信号は順次ビデオ信号に変換され、CRTディスプレイ
等の画像表示装置32に表示される。制御用LSI33
は、オブジェクトの各点のアドレス(x,y)、I
(x,y)、Z(x,y)を計算し、アドレスをIバッ
ファ31およびZバッファ34に共通に供給し、I
(x,y)をIバッファ31に供給し、Z(x,y)を
後述するように比較し、比較の結果、書き込みが必要な
場合には新しいZ値をZバッファ34に供給し、Iバッ
ファ31およびZバッファ34の書き込み制御を行うも
のである。上記制御用LSI33による処理は、基本的
に4つのサイクルからなっている。すなわち、第1サイ
クルでは、画面のある点(xii,yii)(i=0,1…)
のアドレス、I,Zの計算をする。第2サイクルでは、
そのアドレスをZバッファ34に与え、上記(xi,y
i)点に対応するZ値であるZ′(xi,yi)を読み
出す。第3サイクルで、上記読み出されたZ′(xi,
yi)と前記計算されたZ値であるZ(xi,yi)と
を比較し、Z′(xi,yi)>Z(xi,yi)なら
ばZ(xi,yi)の方が手前(奥行きが浅い)である
ので、次の第4サイクルで前記(xi,yi)点のI値
とZ値とをそれぞれ対応してIバッファ31、Zバッフ
ァ34に書き込む。
例を第3図に示し、その動作タイミングを第4図に示
す。第3図において、Iバッファ(輝度情報バッファ)
31は画面の各点のI値(輝度値)が格納され、通常は
デュアルポート(2ポート)メモリが用いられ、そのシ
リアルポート側から高速で読み出される。この読み出し
信号は順次ビデオ信号に変換され、CRTディスプレイ
等の画像表示装置32に表示される。制御用LSI33
は、オブジェクトの各点のアドレス(x,y)、I
(x,y)、Z(x,y)を計算し、アドレスをIバッ
ファ31およびZバッファ34に共通に供給し、I
(x,y)をIバッファ31に供給し、Z(x,y)を
後述するように比較し、比較の結果、書き込みが必要な
場合には新しいZ値をZバッファ34に供給し、Iバッ
ファ31およびZバッファ34の書き込み制御を行うも
のである。上記制御用LSI33による処理は、基本的
に4つのサイクルからなっている。すなわち、第1サイ
クルでは、画面のある点(xii,yii)(i=0,1…)
のアドレス、I,Zの計算をする。第2サイクルでは、
そのアドレスをZバッファ34に与え、上記(xi,y
i)点に対応するZ値であるZ′(xi,yi)を読み
出す。第3サイクルで、上記読み出されたZ′(xi,
yi)と前記計算されたZ値であるZ(xi,yi)と
を比較し、Z′(xi,yi)>Z(xi,yi)なら
ばZ(xi,yi)の方が手前(奥行きが浅い)である
ので、次の第4サイクルで前記(xi,yi)点のI値
とZ値とをそれぞれ対応してIバッファ31、Zバッフ
ァ34に書き込む。
しかし、上記した処理においては、Z値の読み出しのた
めに1サイクルを要するので、その分だけ処理速度が低
下してしまうという問題点があった。
めに1サイクルを要するので、その分だけ処理速度が低
下してしまうという問題点があった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記したようにZ値の読み出しに伴い処理速
度が低下するという問題点を解決すべくなされたもの
で、Z値の読み出しに伴う処理速度の低下を防止し得る
奥行き情報バッファ制御装置を提供することを目的とす
る。
度が低下するという問題点を解決すべくなされたもの
で、Z値の読み出しに伴う処理速度の低下を防止し得る
奥行き情報バッファ制御装置を提供することを目的とす
る。
[発明の効果] (問題点を解決するための手段) 本発明の奥行き情報バッファ制御装置は、三次元コンピ
ュータ・グラフィックスにおける隠面除去用の奥行き情
報バッファとして、ランダムポートおよびシリアルポー
トを有する2ポートメモリを用い、上記シリアルポート
からZ値を読み出して制御用集積回路に入力してパイプ
ライン処理を行い、処理の結果、書き込みが必要な場合
には内部で計算されたZ値を前記2ポートメモリのラン
ダムポートから書込むようにしてなることを特徴とす
る。
ュータ・グラフィックスにおける隠面除去用の奥行き情
報バッファとして、ランダムポートおよびシリアルポー
トを有する2ポートメモリを用い、上記シリアルポート
からZ値を読み出して制御用集積回路に入力してパイプ
ライン処理を行い、処理の結果、書き込みが必要な場合
には内部で計算されたZ値を前記2ポートメモリのラン
ダムポートから書込むようにしてなることを特徴とす
る。
(作用) 2ポートメモリに対する読み出し、書き込みを同時に実
行でき、制御用集積回路に対するZ値のシリアル入力の
セットアップ時間を若干要するが、画面の各点の隠面除
去を実質的に1サイクルで実行でき、処理速度が大幅に
向上する。
行でき、制御用集積回路に対するZ値のシリアル入力の
セットアップ時間を若干要するが、画面の各点の隠面除
去を実質的に1サイクルで実行でき、処理速度が大幅に
向上する。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第1図に示す三次元図形処理装置において、1は画面の
各点のI値(輝度値)が格納されるIバッファ(輝度情
報バッファ)であり、通常は2ポートメモリが用いられ
る。2は画面の各点のZ値が格納されるZバッファ(奥
行き情報バッファ)であり、ランダムポートおよびシリ
アルポートの2ポートを有するメモリである。上記ラン
ダムポートは、高速モードアクセス(高速ページアクセ
ス)が可能であることが望ましく、その理由は、三次元
グラフィックスにおける画面上の塗り潰し処理は画面の
水平方向に行い、メモリアクセスも同じ行(ロウ)内で
列(カラム)を順次アクセスすることが多いからであ
る。3は制御用LSIであり、上記バッファ1,2に各
種の制御信号を供給するメモリ制御部を含むとともに、
オブジェクトの各点のアドレス(x,y)、I(x,
y)、Z(x,y)を計算し、アドレスをレジスタ4を
介してIバッファ1およびZバッファ2に共通に供給
し、I(x,y)をレジスタ5を介してIバッファ1の
ランダムポートに供給し、Z(x,y)をセレクタ12
を介して比較器13の一方の入力に導いて後述する他方
の入力と比較し、比較の結果、書き込みの必要がある場
合に内部で計算されたZ値をレジスタ6を介してZバッ
ファ2のランダムポートに供給し、Iバッファ1および
Zバッファ2の書き込み制御信号をレジスタ7を介して
供給する機能を有する。また、上記制御用LSI3は、
Zバッファ2のシリアルポートから読み出されたZ値を
シリアルに入力し、内部の2段のレジスタ8,9を通し
て前記比較器13の他方の入力として導くようになって
おり、パイプライン演算機能を有する。なお、前記セレ
クタ12は、最初の点の比較時には前記レジスタ6を通
ったZ値を選択し、2点目以降の比較時には前記計算後
のZ値を選択する。10は前記Iバッファ1のシリアル
ポートから読み出されたI値をビデオ信号に変換して画
像表示装置(たとえばCRTディスプレイ)11に供給
するビデオ信号変換回路である。
各点のI値(輝度値)が格納されるIバッファ(輝度情
報バッファ)であり、通常は2ポートメモリが用いられ
る。2は画面の各点のZ値が格納されるZバッファ(奥
行き情報バッファ)であり、ランダムポートおよびシリ
アルポートの2ポートを有するメモリである。上記ラン
ダムポートは、高速モードアクセス(高速ページアクセ
ス)が可能であることが望ましく、その理由は、三次元
グラフィックスにおける画面上の塗り潰し処理は画面の
水平方向に行い、メモリアクセスも同じ行(ロウ)内で
列(カラム)を順次アクセスすることが多いからであ
る。3は制御用LSIであり、上記バッファ1,2に各
種の制御信号を供給するメモリ制御部を含むとともに、
オブジェクトの各点のアドレス(x,y)、I(x,
y)、Z(x,y)を計算し、アドレスをレジスタ4を
介してIバッファ1およびZバッファ2に共通に供給
し、I(x,y)をレジスタ5を介してIバッファ1の
ランダムポートに供給し、Z(x,y)をセレクタ12
を介して比較器13の一方の入力に導いて後述する他方
の入力と比較し、比較の結果、書き込みの必要がある場
合に内部で計算されたZ値をレジスタ6を介してZバッ
ファ2のランダムポートに供給し、Iバッファ1および
Zバッファ2の書き込み制御信号をレジスタ7を介して
供給する機能を有する。また、上記制御用LSI3は、
Zバッファ2のシリアルポートから読み出されたZ値を
シリアルに入力し、内部の2段のレジスタ8,9を通し
て前記比較器13の他方の入力として導くようになって
おり、パイプライン演算機能を有する。なお、前記セレ
クタ12は、最初の点の比較時には前記レジスタ6を通
ったZ値を選択し、2点目以降の比較時には前記計算後
のZ値を選択する。10は前記Iバッファ1のシリアル
ポートから読み出されたI値をビデオ信号に変換して画
像表示装置(たとえばCRTディスプレイ)11に供給
するビデオ信号変換回路である。
なお、2ポートメモリの場合、シリアルポートから読み
出すのにメモリセルアレイから一行分のデータをシリア
ル変換用のシフトレジスタへ転送する、いわゆる内部デ
ータ転送サイクルが必要になる。この転送後は、シリア
ル制御クロックに同期して指定アドレスからインクリメ
ントしながらシリアルポートから順次読み出される。
出すのにメモリセルアレイから一行分のデータをシリア
ル変換用のシフトレジスタへ転送する、いわゆる内部デ
ータ転送サイクルが必要になる。この転送後は、シリア
ル制御クロックに同期して指定アドレスからインクリメ
ントしながらシリアルポートから順次読み出される。
次に、上記三次元処理装置の動作を第2図のタイミング
チャートを参照しながら説明する。LSI3のメモリ制
御部からバッファ1,2に供給される▲▼(ロウ
アドレスストローブ)信号および▲▼(カラムア
ドレスストローブ)信号のうち、▲▼信号がアク
ティブ(低レベル)になったとき、前記メモリ制御部か
ら出力される▲▼/▲▼(データ転送制御/出
力イネーブル)信号がアクティブ(低レベル)ならば、
Zバッファ2のシリアル出力がLSI3にシリアルに入
力する動作を開始する。すなわち、上記Zバッファ2で
は、内部転送が起こり、このときのアドレスAO(実際
にはロウアドレスとカラムアドレスとを含む)のデータ
を先頭にして上記▲▼/▲▼信号が非アクティ
ブになった後に、前記メモリ制御部から出力されるシリ
アル制御クロックSCに同期してカラムアドレスがカウ
ントアップされる毎にZバッファ2から順次出力してL
SI3に順次入力する。LSI3では、シリアル入力デ
ータを、シリアル制御クロックSCの立下りで2段のレ
ジスタ8,9にラッチした後、このデータZHと内部で計
算されたZ値とを比較し、ZHが上記Z値よりも大きいな
らば▲▼(ライトイネーブル)信号をアクティブに
し、Iバッファ1およびZバッファ2の前記アドレスA
Oに内部で計算されてレジスタ5で保持されたI値であ
るIOUTおよび上記Z値がレジスタ6で保持されたZOUTを
次のサイクルに書き込む。この場合、ZHが上記Z値より
も小さいならば書き込みは行わない。
チャートを参照しながら説明する。LSI3のメモリ制
御部からバッファ1,2に供給される▲▼(ロウ
アドレスストローブ)信号および▲▼(カラムア
ドレスストローブ)信号のうち、▲▼信号がアク
ティブ(低レベル)になったとき、前記メモリ制御部か
ら出力される▲▼/▲▼(データ転送制御/出
力イネーブル)信号がアクティブ(低レベル)ならば、
Zバッファ2のシリアル出力がLSI3にシリアルに入
力する動作を開始する。すなわち、上記Zバッファ2で
は、内部転送が起こり、このときのアドレスAO(実際
にはロウアドレスとカラムアドレスとを含む)のデータ
を先頭にして上記▲▼/▲▼信号が非アクティ
ブになった後に、前記メモリ制御部から出力されるシリ
アル制御クロックSCに同期してカラムアドレスがカウ
ントアップされる毎にZバッファ2から順次出力してL
SI3に順次入力する。LSI3では、シリアル入力デ
ータを、シリアル制御クロックSCの立下りで2段のレ
ジスタ8,9にラッチした後、このデータZHと内部で計
算されたZ値とを比較し、ZHが上記Z値よりも大きいな
らば▲▼(ライトイネーブル)信号をアクティブに
し、Iバッファ1およびZバッファ2の前記アドレスA
Oに内部で計算されてレジスタ5で保持されたI値であ
るIOUTおよび上記Z値がレジスタ6で保持されたZOUTを
次のサイクルに書き込む。この場合、ZHが上記Z値より
も小さいならば書き込みは行わない。
ここで、第2図に示すシリアル入力セットアップ期間
の動作についてさらに説明する。なお、レジスタ4、
5、6、7はクロックCLOCKの立下りでデータをラッチ
する。但し、レジスタ4、5、6はシリアル入力セット
アップ期間はホールドされる。最初の点の比較はで
示すサイクルにおいて行われる。このときのレジスタ6
の値はZ0であり、セレクタ12はこの値を選択する。し
たがって、比較器13はこのZ0とZHとを比較し、その結
果がレジスタ7にラッチされる。IOUTとZOUTの動作はア
ドレスAと同一であり、サイクルではそれぞれI0、Z0
になっている。次の点の比較はで示すサイクルにおい
て行われ、このときセレクタ12は計算されたZ値、即
ちZ1を選び、比較器13は選択されたZ値とZHの値、同
じくZ1とを比較する。なお、LSI3では、シリアル入
力が開始してから最初の比較および書き込みが終了する
まで内部のアドレス、I値、Z値の計算は停止してい
る。そして、最初の書き込みが終わった後は内部の計算
も開始し、次々とパイプライン的にZ値の入力→比較→
書き込みが行われる。したがって、上記シリアル入力を
開始してから書き込みデータが出力するまでは、セット
アップのために必要な時間である。
の動作についてさらに説明する。なお、レジスタ4、
5、6、7はクロックCLOCKの立下りでデータをラッチ
する。但し、レジスタ4、5、6はシリアル入力セット
アップ期間はホールドされる。最初の点の比較はで
示すサイクルにおいて行われる。このときのレジスタ6
の値はZ0であり、セレクタ12はこの値を選択する。し
たがって、比較器13はこのZ0とZHとを比較し、その結
果がレジスタ7にラッチされる。IOUTとZOUTの動作はア
ドレスAと同一であり、サイクルではそれぞれI0、Z0
になっている。次の点の比較はで示すサイクルにおい
て行われ、このときセレクタ12は計算されたZ値、即
ちZ1を選び、比較器13は選択されたZ値とZHの値、同
じくZ1とを比較する。なお、LSI3では、シリアル入
力が開始してから最初の比較および書き込みが終了する
まで内部のアドレス、I値、Z値の計算は停止してい
る。そして、最初の書き込みが終わった後は内部の計算
も開始し、次々とパイプライン的にZ値の入力→比較→
書き込みが行われる。したがって、上記シリアル入力を
開始してから書き込みデータが出力するまでは、セット
アップのために必要な時間である。
なお、上記パイプライン的な動作が崩れるのは、Zバッ
ファ2の読み出しページが変わら、ロウアドレスとカラ
ムアドレスを設定し直すときであり、このために数サイ
クルを必要とするが、横長の領域のデータ(ページ一杯
をアクセスするときなど)ならば、上記再設定に伴う時
間的損失は無視でき、全体としてはLSIの基本クロッ
クのサイクルで処理していると見ることができる。
ファ2の読み出しページが変わら、ロウアドレスとカラ
ムアドレスを設定し直すときであり、このために数サイ
クルを必要とするが、横長の領域のデータ(ページ一杯
をアクセスするときなど)ならば、上記再設定に伴う時
間的損失は無視でき、全体としてはLSIの基本クロッ
クのサイクルで処理していると見ることができる。
ここで、上記実施例と従来例とを対比する。従来例で
は、バッファ(メモリ)を読み出すサイクルとLSI内
部で処理(計算、書き込み)するサイクルとのサイクル
時間が異なっており(具体的には、メモリサイクルはL
SIの基本サイクルの3倍程度と見られる)、LSIの
基本サイクルに換算すると、全部で8サイクル必要にな
る。一方、上記実施例では、シリアル入力のセットアッ
プ時間に数サイクルを必要とするが、パイプライン動作
に入ると基本サイクルで処理していることになる。した
がって、上記実施例は、従来例に比べて最大で8倍弱、
通常でも4〜5倍の速度で動作させることが可能であ
る。
は、バッファ(メモリ)を読み出すサイクルとLSI内
部で処理(計算、書き込み)するサイクルとのサイクル
時間が異なっており(具体的には、メモリサイクルはL
SIの基本サイクルの3倍程度と見られる)、LSIの
基本サイクルに換算すると、全部で8サイクル必要にな
る。一方、上記実施例では、シリアル入力のセットアッ
プ時間に数サイクルを必要とするが、パイプライン動作
に入ると基本サイクルで処理していることになる。した
がって、上記実施例は、従来例に比べて最大で8倍弱、
通常でも4〜5倍の速度で動作させることが可能であ
る。
[発明の効果] 上記したように本発明の奥行き情報バッファ制御装置に
よれば、Z値の読み出しに伴う処理速度の低下を防止す
ることができ、三次元コンピュータ・グラフィックスに
おける隠面除去を高速に処理でき、リアルタイム性をよ
り高めることができる。
よれば、Z値の読み出しに伴う処理速度の低下を防止す
ることができ、三次元コンピュータ・グラフィックスに
おける隠面除去を高速に処理でき、リアルタイム性をよ
り高めることができる。
第1図は本発明の奥行き情報バッファ制御装置の一実施
例を示す構成説明図、第2図は第1図の動作例を示すタ
イミング図、第3図は従来の奥行き情報バッファ制御装
置を示す構成説明図、第4図は第2図の動作例を示すタ
イミング図である。 1……Iバッファ、2……Zバッファ、3……制御用L
SI。
例を示す構成説明図、第2図は第1図の動作例を示すタ
イミング図、第3図は従来の奥行き情報バッファ制御装
置を示す構成説明図、第4図は第2図の動作例を示すタ
イミング図である。 1……Iバッファ、2……Zバッファ、3……制御用L
SI。
Claims (1)
- 【請求項1】三次元コンピュータ・グラフィックスにお
ける図形情報としてのオブジェクトから隠面を除去する
ために使用される奥行き情報バッファ制御装置であっ
て、 ランダムポートおよびシリアルポートを有し、オブジェ
クトから隠面を除去するための奥行き情報を記憶するバ
ッファとしての2ポートメモリと、 この2ポートメモリの前記シリアルポートからクロック
信号に同期して奥行き情報を順次読出す読出し手段と、 この読み出し手段によって読出された奥行き情報を前記
クロック信号の基本クロックの期間保持する保持手段
と、 前記オブジェクトの奥行き情報を算出する算出手段と、 この算出手段によって算出された奥行き情報と前記保持
手段によって保持された奥行き情報とを前記基本クロッ
クに同期して比較する比較手段と、 この比較手段による比較の結果、前記保持された奥行き
情報の方が大きい場合、前記算出手段によって算出され
た奥行き情報を前記2ポートメモリの前記読出し手段に
よって指定されたアドレスにランダムポートから書き込
む書き込み手段と を具備したことを特徴とする奥行き情報バッファ制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076607A JPH0632041B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 奥行き情報バツフア制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076607A JPH0632041B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 奥行き情報バツフア制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63241664A JPS63241664A (ja) | 1988-10-06 |
| JPH0632041B2 true JPH0632041B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=13610020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62076607A Expired - Lifetime JPH0632041B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 奥行き情報バツフア制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632041B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5084830A (en) * | 1987-10-26 | 1992-01-28 | Tektronix, Inc. | Method and apparatus for hidden surface removal |
| JPH04363774A (ja) * | 1990-07-20 | 1992-12-16 | Toshiba Corp | 図形処理装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60236189A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-22 | Nec Corp | 多ポ−トレジスタセル |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62076607A patent/JPH0632041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63241664A (ja) | 1988-10-06 |
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