| 【発明の名称】 |
オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】大内 英男
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| 【要約】 |
【課題】スリーブ１ａの小径化を可能にして、小型且つ軽量で、しかもオルタネータの発電効率の向上も可能にする。
【解決手段】上記スリーブ１ａの中間部内周面に形成した雌セレーション部１０と、オルタネータの回転軸５の先端部外周面に形成した雄セレーション部１１とを係合させる。又、この回転軸５の先端面に形成したねじ孔１７にボルト２０を螺合させ、このボルト２０の頭部２１に設けた鍔部２２により、上記スリーブ１ａの内周面に設けた段部１８を抑え付ける。上記回転軸５の先端部内周面を円筒面部１９にする事が可能になって、上記課題を解決できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 オルタネータを構成する回転軸と、この回転軸の先端部に外嵌固定自在なスリーブと、このスリーブの周囲にこのスリーブと同心に配置した、その外周面に無端ベルトを掛け渡し自在としたプーリと、これらスリーブの外周面とプーリの内周面との間に設け、このプーリに加わるラジアル荷重を支承しつつこれらスリーブとプーリとの相対回転を自在とするサポート軸受と、上記スリーブの外周面とプーリの内周面との間に設け、このプーリとスリーブとが所定方向に相対回転する場合にのみプーリとスリーブとの間での回転力の伝達を自在とする一方向クラッチとを備えたオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に於いて、上記回転軸の先端部外周面に設けた雄セレーション部と、この回転軸の先端部に設けたねじ部と、上記スリーブの中間部内周面に形成した雌セレーション部と、この雌セレーション部よりも先端寄り部分で上記スリーブの中間部内周面に、この雌セレーション部よりも大径の円筒面部の端部から連続し、先端側に向いた状態で形成された段部と、上記ねじ部に螺合するねじ部材と、このねじ部材に付属の鍔部とを備え、上記雄セレーション部と雌セレーション部とを係合させた状態で上記ねじ部に上記ねじ部材を螺合させ、上記鍔部により上記段部を抑え付けて、上記スリーブが上記回転軸の先端側に抜け出るのを防止した事を特徴とするオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明のオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、各種エンジン用補機の一種であるオルタネータの回転軸の先端部に設置し、エンジンのクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリとの間にベルトを掛け渡す事により、上記オルタネータを駆動する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】オルタネータは、自動車の駆動用エンジンのクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリにその一部を掛け渡したベルトにより駆動する。この為に、オルタネータの回転軸の端部に固定した従動プーリと上記駆動プーリとの間に無端ベルトを掛け渡し、上記オルタネータを、駆動用エンジンと同期して回転駆動自在としている。
【０００３】上記従動プーリとして従来一般的には、単に上記回転軸に固定しただけのものを使用していた。これに対して近年、ベルトの走行速度が一定若しくは上昇傾向にある場合には、ベルトから回転軸への動力の伝達を自在とし、ベルトの走行速度が低下傾向にある場合には、プーリと回転軸との相対回転を自在とする、オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置が各種提案され、一部で使用されている。例えば、特開平７−３１８０７〜８号公報、同８−６１４４３号公報、同１０−２１３２０７号公報、特公平７−７２５８５号公報、フランス特許公報ＦＲ２７２６０５９Ａ１等に、上述の様な機能を有するオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置が記載されている。
【０００４】図５は、これら各公報に記載される等により従来から知られているオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を示している。このオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、スリーブ１の周囲にプーリ２を、１対のサポート軸受３、３とローラクラッチ４とを介して、同心に支持して成る。上記スリーブ１は、全体を円筒状に形成しており、オルタネータの回転軸５（本発明の実施の形態を示す図１〜４参照）の先端部に外嵌固定して、この回転軸５と共に回転自在である。この為に、上記スリーブ１の中間部内周面に形成した雌ねじ部６に、上記回転軸５の先端部外周面に形成した雄ねじ部（図示せず）を螺合させる。そして、上記スリーブ１の先端部（図５の左端部）内周面に形成した六角孔部７に六角レンチ等の工具を係止して、上記雌ねじ部６と雄ねじ部とを緊締自在としている。一方、この様なスリーブ１の周囲に配置した、上記プーリ２は、円筒状の内周面と、無端ベルトを掛け渡し自在な凹溝を全周に亙って形成した外周面とを有する。
【０００５】この様なスリーブ１の外周面とプーリ２の内周面との間に設けた、上記各サポート軸受３、３とローラクラッチ４とのうちのサポート軸受３、３は、上記プーリ２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、上記スリーブ１とプーリ２との相対回転を自在とする。又、上記ローラクラッチ４は、このプーリ２がスリーブ１に対して所定方向に回転する場合にのみ、プーリ２とスリーブ１との間での回転力の伝達を自在とする。
【０００６】上述の様な構成を有するオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を使用する理由は、次の２通りである。先ず、第一の理由は、無端ベルトの寿命を延長する為である。例えば、上記駆動用エンジンがディーゼルエンジンであった場合、アイドリング時等の低回転時には、クランクシャフトの回転角速度の変動が大きくなる。この結果、上記駆動プーリに掛け渡した無端ベルトの走行速度も細かく変動する事になる。一方、この無端ベルトにより従動プーリを介して回転駆動されるオルタネータの回転軸５は、この回転軸５並びにこの回転軸５に固定したロータ等の慣性質量に基づき、それ程急激には変動しない。従って、上記従動プーリを回転軸に対し単に固定した場合には、クランクシャフトの回転角速度の変動に伴い、上記無端ベルトと従動プーリとが両方向に擦れ合う傾向となる。この結果、この従動プーリと擦れ合う無端ベルトに、繰り返し異なる方向の応力が作用して、この無端ベルトと従動プーリとの間に滑りが発生し易くなったり、或はこの無端ベルトの寿命が短くなったりする原因となる。
【０００７】そこで、この様な従動プーリとして、上記オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を使用する事により、上記無端ベルトの走行速度が一定若しくは上昇傾向にある場合には、上記従動プーリから回転軸５への回転力の伝達を自在とし、反対に上記無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合には、これら従動プーリと回転軸５との相対回転を自在とする。即ち、上記無端ベルトの走行速度が低下傾向にある場合には、上記従動プーリの回転角速度を上記回転軸の回転角速度よりも遅くして、上記無端ベルトと従動プーリとの当接部が強く擦れ合う事を防止する。この様にして、従動プーリと無端ベルトとの擦れ合い部に作用する応力の方向を一定にし、この無端ベルトと従動プーリとの間に滑りが発生したり、或はこの無端ベルトの寿命が低下する事を防止する。
【０００８】第二の理由は、オルタネータの発電効率を向上させる為である。オルタネータのロータを固定した回転軸５は、自動車の駆動用エンジンにより、無端ベルトと従動プーリとを介して回転駆動する。固定式の従動プーリを使用すると、上記駆動用エンジンの回転速度が急激に低下した場合に、上記ロータの回転速度も急激に低下して、上記オルタネータによる発電量も急激に減少する。これに対して、上記オルタネータに付属の従動プーリとして、上記オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を使用すれば、上記駆動用エンジンの回転速度が急激に低下した場合でも、上記ロータの回転速度が慣性力により徐々に低下して、その間も発電を続ける。この結果、固定式の従動プーリを使用した場合に比べ、上記回転軸及びロータの運動エネルギを有効に利用して、オルタネータの発電量の増大を図れる。
【０００９】上述した様な従来から知られているオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の場合には、スリーブ１の内周面に形成した雌ねじ部６と回転軸５の外周面に形成した雄ねじ部とを螺合させ、更に緊締する際に、上記スリーブ１に大きなトルクを付与する為、図５及び図６〜７に示す様に、このスリーブ１の先端部内周面に六角孔部７を形成している。この六角孔部７の形成作業は、ブローチ加工により行なうが、この加工の容易化を図る為、上記六角孔部７の内周面を構成する６個所の平面部８、８のうち、互いに平行な平面部８、８同士の間隔Ｄ8 は、上記雌ねじ６の直径Ｄ6 よりも大きく（Ｄ8 ＞Ｄ6 ）している。従って、上記六角孔部７の直径Ｄ7 は、上記雌ねじ６の直径Ｄ6 よりも相当に大きく（Ｄ7 ≫Ｄ6 ）なっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の場合、スリーブ１の先端部で六角孔７の周囲部分の肉厚を確保する必要上、このスリーブ１の直径を、回転軸５の周囲に固定し、且つこの回転軸５を回転させる為のトルクを伝達する為に、本来必要とする以上の大きさにしなければならない。この為、上記スリーブ１を含む、オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置が必要以上に大型化する。本発明は、この様な事情に鑑みて、小型且つ軽量なオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を実現すべく発明したものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、前述した従来から知られているオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置と同様に、オルタネータを構成する回転軸と、この回転軸の先端部に外嵌固定自在なスリーブと、このスリーブの周囲にこのスリーブと同心に配置した、その外周面に無端ベルトを掛け渡し自在としたプーリと、これらスリーブの外周面とプーリの内周面との間に設け、このプーリに加わるラジアル荷重を支承しつつこれらスリーブとプーリとの相対回転を自在とするサポート軸受と、上記スリーブの外周面とプーリの内周面との間に設け、このプーリとスリーブとが所定方向に相対回転する場合にのみプーリとスリーブとの間での回転力の伝達を自在とする一方向クラッチとを備える。
【００１２】特に、本発明のオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置に於いては、上記回転軸の先端部外周面に設けた雄セレーション部と、この回転軸の先端部に設けたねじ部と、上記スリーブの中間部内周面に形成した雌セレーション部と、この雌セレーション部よりも先端寄り部分で上記スリーブの中間部内周面に、この雌セレーション部よりも大径の円筒面部の端部から連続し、先端側に向いた状態で形成された段部と、上記ねじ部に螺合するねじ部材と、このねじ部材に付属の鍔部とを備える。そして、上記雄セレーション部と雌セレーション部とを係合させた状態で上記ねじ部に上記ねじ部材を螺合させ、上記鍔部により上記段部を抑え付けて、上記スリーブが上記回転軸の先端側に抜け出るのを防止している。
【００１３】
【作用】上述の様に構成する本発明のオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の場合には、スリーブの先端部内周面は円筒面部で良く、六角孔部の如き非円形面部とする必要がない。従って、上記スリーブの先端部の肉厚を確保する場合に、このスリーブの外径を大きくする必要がなくなり、オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の小型・軽量化を図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例のオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、全体を円筒状に形成して、オルタネータの回転軸５の端部に外嵌固定するスリーブ１ａと、このスリーブ１ａの周囲にこのスリーブ１ａと同心に配置したプーリ２ａとを備える。このうちのスリーブ１ａは、上記回転軸５と共に回転自在である。この為に本発明の場合には、上記スリーブ１ａの中間部内周面に雌セレーション部１０を形成し、この雌セレーション部１０と、上記回転軸５の先端部外周面に形成した雄セレーション部１１とを係合させている。
【００１５】又、上記回転軸５の中間部基端寄り（図１の右端寄り）部分には、段差部１２を形成している。そして、この段差部１２と上記スリーブ１ａの基端面（図１の右端面）との間で、深溝型の玉軸受である転がり軸受１３の内輪１４を挟持している。又、この転がり軸受１３の外輪１５は、図示しないオルタネータのハウジングの先端開口部に内嵌支持している。従って上記回転軸５の中間部先端寄り部分は、上記転がり軸受１３によって、上記ハウジングに対し回転自在に支持している。又、上記スリーブ１ａの基端部内周面及び上記回転軸５の先端部で上記雄セレーション部１１よりも中間寄り部分は、互いにがたつきなく（多少の締り嵌めにより）嵌合する円筒面部として、上記スリーブ１ａを上記回転軸５に対し、同心に外嵌自在としている。尚、この回転軸５の先端部外周面で上記雄セレーション部１１と円筒面部との間には、この雄セレーション１１を形成する為の逃げ溝１６を形成している。
【００１６】又、上記回転軸５の先端面中央部には、請求項に記載したねじ部に相当する、ねじ孔１７を形成している。一方、上記スリーブ１ａの中間部内周面で上記雌セレーション部１０よりも先端寄り部分に段部１８を、先端側（図１の左側）に向いた状態で形成している。即ち、この段部１８は、上記スリーブ１ａの先端部内周面に形成した、上記雌セレーション部１０よりも大径の円筒面部１９の基端部から直径方向内方に折れ曲がり、これら雌セレーション部１０と円筒面部１９とを連続させる状態で形成している。
【００１７】更に、上記ねじ孔１７に、請求項に記載したねじ部材に相当する、ボルト２０を螺合し更に緊締している。このボルト２０を構成する頭部２１の基端部（図１の右端部）には、この頭部２１の外接円の直径よりも大きく、上記円筒面部１９の内径よりも僅かに小さな外径を有する、外向フランジ状の鍔部２２を設けている。尚、上記段部１８の直径方向に関する幅寸法は、この鍔部２２との当接面積を確保できる程度であれば良く、この当接面積を確保し、当接部に過大な面圧が加わらない範囲で、できる限り小さくする。この構成により、上記円筒面部１９の内径をできる限り小さくする事が可能になる。即ち、前述した従来構造の様に、スリーブの先端部に六角孔部を形成した場合に比べて、この先端部の肉厚を確保しつつ、上記スリーブ１ａの外径を小さくする事が可能になる。尚、上記鍔部２２は、上記ボルト２０と一体に形成する他、このボルト２０のねじ杆部２３に外嵌した、円輪状のワッシャにより構成しても良い。
【００１８】何れにしても、上記ボルト２０は、上記回転軸５の外周面の雄セレーション部１１と、上記スリーブ１ａの内周面の雌セレーション部１０とを係合させた状態で上記ねじ杆部２３を上記回転軸５の先端面に形成したねじ孔１７に螺合し、更に緊締する。そして、この緊締により、上記鍔部２２を上記スリーブ１ａ内周面の段部１８に押し付ける。この状態では、上記スリーブ１ａの基端面が前記転がり軸受１３の内輪１４の先端面に押し付けられ、更にこの内輪１４の基端面が、上記回転軸５の中間部基端寄り部分に形成された前記段差部１２に押し付けられる。従って、上記ボルト２０を緊締した状態では、上記スリーブ１ａ及び内輪１４が、上記段差部１２と鍔部２２との間で強く挟持され、軸方向の位置決めを図られる。そして、上記スリーブ１ａが上記回転軸５の先端側に抜け出るのを防止する。
【００１９】尚、図示の例では、上記回転軸５の先端部に形成した雄セレーション１１とねじ孔１７とのうち、外周面に形成した雄セレーション１１の軸方向長さＬ11を、内部に形成したねじ孔１７の軸方向長さＬ17よりも大きく（Ｌ11＞Ｌ17）している。この様に各部の寸法を規制する事により、上記雄セレーション１１の基端部の内径側にねじ孔１７が存在せず、この内径側部分の肉厚を十分に確保できる様にしている。従って、トルク伝達時に特に大きな力が加わる、上記雄セレーション１１の基端部に生じる応力の緩和を図れる。
【００２０】更に、図示の例では、上記ボルト２０の頭部２１を、上記スリーブ１ａの先端部に形成した円筒面部１９の内径側に位置させて、上記ボルト２０がこのスリーブ１ａの先端面から突出しない様にしている。この様な構成により、上記ボルト２０を含む、オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置全体の軸方向寸法を小さくして、小型且つ軽量なオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の実現を可能にしている。
【００２１】上述の様にして、上記回転軸５の先端部に支持固定する、上記スリーブ１ａの周囲に設ける、前記プーリ２ａは、その内側に次述するサポート軸受３ａ、３ａ及び一方向クラッチであるローラクラッチ４ａを装着する。又、上記プーリ２ａの外周面には、それぞれが断面Ｖ字形である複数本（本例の場合には４本）の凹溝２４、２４を、互いに平行に且つそれぞれ全周に亙って形成している。この様なプーリ２ａと図示しない駆動プーリとの間には、内周面に断面Ｖ字形で全周に亙って連続するリブを複数本（本例の場合には４本）形成した無端ベルト（図示せず）を掛け渡す。
【００２２】上記スリーブ１ａの外周面と上記プーリ２ａの内周面との間には、それぞれが深溝型の玉軸受である１対のサポート軸受３ａ、３ａと、請求項に記載した一方向クラッチに相当するローラクラッチ４ａとを設けている。このうちのローラクラッチ４ａを構成する為、上記スリーブ１ａの中間部に形成した大径部２５の外周面にローラクラッチ用内輪２６を、締まり嵌めにより外嵌固定している。このローラクラッチ用内輪２６の外周面は、円周方向に亙る凹凸面であるカム面２７としている。そして、このローラクラッチ用内輪２６の外周面と、上記プーリ２ａの中間部内周面に締り嵌めにより内嵌固定したローラクラッチ用外輪２８の内周面との間に、クラッチ用保持器２９と、このクラッチ用保持器２９に転動並びに円周方向に関する若干の変位自在に保持した複数個のローラ３０と、このローラ３０を円周方向に関して同方向に押圧するばね（図示せず）とを設けている。この様な構成により上記ローラクラッチ４ａは、周知の様に、上記プーリ２ａとスリーブ１ａとの間で、所定方向の回転のみを伝達する。
【００２３】又、上記各サポート軸受３ａ、３ａは、上記プーリ２ａとスリーブ１ａとの間に加わるラジアル荷重及びスラスト荷重を支承して、上記ローラクラッチ４ａに過大なラジアル荷重が加わるのを防止すると共に、上記プーリ２ａとスリーブ１ａとが軸方向にずれ動く事を防止する。
【００２４】上述の様に構成する本発明のオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置は、ローラクラッチ４ａが、ローラクラッチ用外輪２８を内嵌固定したプーリ２ａと回転軸５との間で、所定方向の回転力のみを伝達する。そして、上記プーリ２ａに掛け渡した無端ベルトに加わる力の方向を一定にして、この無端ベルトの耐久性の向上を図ると共に、オルタネータの発電効率の向上を図る。
【００２５】特に、本発明のオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の場合には、上記スリーブ１ａの先端部内周面は円筒面部１９で良く、前述の図５に示した従来構造の様に、六角孔部７の如き非円形面部とする必要がない。従って、上記スリーブ１ａの先端部の肉厚を確保する場合に、このスリーブ１ａの外径を大きくする必要がなくなり、オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置の小型・軽量化を図れる。
【００２６】次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、スリーブ１ｂの中間部内周面に形成した雌セレーション部１０を構成するセレーション歯の、軸方向に関する先端面（図２の左端面）を、ボルト２０に付属の鍔部２２を突き当てる為の段部１８ａとしている。この様な本例の場合には、これら鍔部２２と段部１８ａとの当接面積が狭くなるが、上記雌セレーション部１０（及び雄セレーション部１１）は焼き入れ硬化されており、上記段部１８ａの硬度も十分に高い為、ボルト２０を緊締した場合でも、この段部１８ａが変形する事はない。
【００２７】又、本例の場合には、一方向クラッチとして、スプラグ型等のカムクラッチ３１を使用している。そして、上記スリーブ１ｂの中間部外周面及びプーリ２ａの中間部内周面を、それぞれカム３２と摺接する、円筒状の摩擦面としている。この為に本例の場合には、上記スリーブ１ｂ及びプーリ２ａを、Ｓ５３Ｃ又はＳ５５Ｃ等の炭素鋼により造り、上記摩擦面となる外周面又は内周面を高周波焼き入れ硬化した後、研削加工して、平滑な円筒面としている。
【００２８】尚、本例の場合には、上記スリーブ１ｂの先端部内周面に設けた円筒面部１９ａの内径Ｒ19a は、上記雌セレーション部１０の歯底円の直径Ｒ10よりも少し（０．５〜１mm程度）だけ大きく｛Ｒ19a ＝Ｒ10＋（０．５〜１mm）｝している。従って、上記スリーブ１ｂの先端部の肉厚を確保しても、このスリーブ１ｂの外径をより小さくして、オルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置のより一層の小型・軽量化を図れる。その他の構成及び作用は、前述した第１例の場合と同様である。
【００２９】次に、図３は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、回転軸５の先端面中央部に、請求項に記載したねじ部に相当する雄ねじ部３３を設け、この雄ねじ部３３に、請求項に記載したねじ部材に相当するナット３４を螺合し更に緊締している。そして、このナット３４に付属の鍔部２２により、スリーブ１ｂの中間部内周面に形成した段部１８ａを抑え付けている。その他の構成及び作用は、上述した第２例の場合と同様である。
【００３０】次に、図４は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、ボルト２０ａの頭部２１ａの外周面は円筒面とし、代わりに、この頭部２１ａの端面中央部に、六角孔等の、六角レンチ等の工具の端部を係合させる為の係合凹部３５を形成している。この様な本例の場合には、上記頭部２１ａの外周面とスリーブ１ｂの先端部内周面との間に、工具を挿入する為の隙間を介在させる必要がなくなる。この為、上記スリーブ１ｂをより一層小径化する事も可能になる。その他の構成及び作用は、前述した第２例の場合と同様である。
【００３１】
【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、小型且つ軽量なオルタネータ用一方向クラッチ内蔵型プーリ装置を実現できる。又、プーリの直径を小さくできる為、オルタネータの回転軸の回転速度を高くして、発電効率の向上を図れる。更には、プーリの小径化に伴い、このプーリの慣性モーメントが小さくなるので、エンジンのクランク軸の角速度変動に伴い、無端ベルトの走行速度が微小変動しても、この無端ベルトに上記プーリから負荷される荷重の変動が小さくなり、この無端ベルトの耐久性向上を図れる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２０４
【氏名又は名称】日本精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月４日（１９９９．１１．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７４５７
【弁理士】
【氏名又は名称】小山 武男 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２８２４（Ｐ２００１−１３２８２４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１８日（２００１．５．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１３９１１ |
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