CN104204491B - 航空器用喷气引擎的风扇动叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的风扇动叶片(1)具备叶片主体(10)，其由树脂与强化纤维的复合材料形成，具有面对旋转方向的一侧的压力面(10a)以及面对旋转方向的另一侧的负压面(10b)。在该叶片主体上具备刚性比该叶片主体更高并以覆盖位于外部气体的吸入方向上游侧的叶片主体的前缘部附近的状态固定于该叶片主体的护套(20)。护套的前端部(21b)从叶片主体的前缘部侧向后缘部侧延伸，并且该前端部(21b)的端部与叶片主体的后缘部在处于一平面。

Description

航空器用喷气引擎的风扇动叶片
技术领域
本发明涉及航空器用喷气引擎的风扇动叶片，该风扇动叶片通过与风扇盘一体旋转而向引擎壳内吸入外部气体。
背景技术
近年，在航空器用喷气引擎领域，作为轻质且高强度的原料，由树脂(热固化性树脂或热塑性树脂)和强化纤维组成的复合材料(FRP：Fiber ReinforcedPlastics)备受关注，对使用了这样的复合材料的风扇动叶片进行了多种开发、实用化。
另外，在航空器用喷气引擎中，存在进入引擎壳内的鸟或冰等异物与位于该喷气引擎最前部的风扇碰撞的情况，对在使用了复合材料的风扇动叶片实施防备异物碰撞并确保足够的耐冲击性的对策。
在专利文献1所公开的风扇动叶片中，在由复合材料构成的叶片主体的前缘侧，在最容易与异物碰撞的叶片主体的前端侧，设置有强度比复合材料更高的金属制护套。这样一来，叶片主体由复合材料构成，并且通过在该叶片主体的一部分上设置金属制护套，不但能够实现风扇动叶片整体的轻质化，而且能够降低由异物碰撞引起的叶片主体的损伤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平08－210102号公报
发明内容
发明所要解决的课题
若风扇动叶片与异物碰撞，通常，从叶片主体的前缘侧向后缘侧传递弯曲变形，并且从叶片主体的前端侧向基端侧传递弯曲变形。这样的弯曲变形特别是在作为自由端侧的叶片主体的前端侧产生得更大，此时，在上述专利文献1所公开的风扇动叶片中，因异物碰撞而产生的弯曲应力，作为将金属制护套从叶片主体剥离的力产生作用。其结果，若风扇动叶片与异物碰撞，则护套以从护套与叶片主体的接缝开始卷起的方式被撕下，存在因从叶片主体脱离的护套而使其他风扇动叶片或引擎壳等损伤的隐患，因此期望耐冲击性进一步提高。
本发明的目的在于提供一种航空器用喷气引擎的风扇动叶片，其不但能够实现整体的轻质化，而且能够使耐冲击性进一步提高。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明的航空器用喷气引擎的风扇动叶片，其通过保持于风扇盘并与该风扇盘一体旋转，来向形成于引擎壳内的流道吸入外部气体，上述航空器用喷气引擎的风扇动叶片的特征在于，具备：叶片主体，其由树脂与强化纤维的复合材料构成，并具有面对厚度方向的一侧的压力面以及面对厚度方向的另一侧的负压面，且其长度方向的一端侧保持于上述风扇盘，护套，其刚性比上述叶片主体更高，从上述叶片主体的长度方向一端侧向另一端侧沿该叶片主体的长度方向延伸，并且以覆盖位于上述外部气体的吸入方向上游侧的上述叶片主体的前缘部附近的状态固定于该叶片主体，上述护套的覆盖上述叶片主体的长度方向另一端侧的前端部，从上述叶片主体的前缘部侧向位于上述外部气体的吸入方向的下游侧的上述叶片主体的后缘部侧延伸，并且该护套的前端部的上述外部气体的吸入方向的下游侧的端部，存在于距该风扇动叶片的后缘部20％的范围内，或者，比上述叶片主体的后缘部更向上述外部气体的吸入方向下游侧突出。
另外，上述护套可以由金属材料构成。
发明的效果
根据本发明，能够使实现整体的轻质化，并进一步提高耐冲击性。
附图说明
图1是具备本实施方式的风扇动叶片的航空器用喷气引擎的侧视图。
图2是图1的局部剖视图。
图3是风扇动叶片的立体图。
图4是图3的IV－IV线剖视图。
图5是图3的局部放大图。
图6(a)以及图6(b)分别是表示风扇动叶片的叶片根部的侧视图以及剖视图。
图7(a)以及图7(b)是表示一般的风扇动叶片的前端的弦位置与力矩关系的图。
图8是变形例的风扇动叶片的立体图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的适当的实施方式进行详细地说明。该实施方式所示的尺寸、材料、其他具体的数值等仅仅是用于使发明易于理解而举出例示，特别限定的情况除外，并不对本发明进行限定。此外，在本说明书以及附图中，通过对实质具有相同功能、构成的要素标记相同的符号来省略重复说明，另外省略了与本发明没有直接关系的要素的图示。
图1是具备本实施方式的风扇动叶片的航空器用喷气引擎的侧视图，图2是图1的局部剖视图。如图1以及图2所示，喷气引擎100具备由圆筒状的核心整流罩101以及设置于该核心整流罩101外周的圆筒状舱室102组成的引擎壳103。在舱室102中收纳有向引擎壳103内吸入外部气体的多个风扇动叶片1(图2中仅表示1片)，若该风扇动叶片1旋转，则将向设置于核心整流罩101内的核心流道104及由核心整流罩101的外周面和舱室102的内周面形成的旁通流道105导入外部气体。
虽然省略详细的说明，但在核心整流罩101内设置有：对由风扇动叶片1吸入的吸入外部气体进行压缩的压缩机；将由该压缩机压缩的压缩外部气体燃烧的燃烧室；以及将由该燃烧室的燃烧工序产生的排出喷气的喷出力转换为旋转能量的高压涡轮及低压涡轮。另外，在舱室102内，在比核心整流罩101更靠近外部气体吸入方向的上游侧(图中左侧)旋转自如地收纳有风扇盘106。该风扇盘106通过旋转轴来与上述低压涡轮的转子连结，与低压涡轮成为一体从而风扇盘106旋转。
并且，在风扇盘106的外周面上，沿旋转方向(周方向)等间隔地形成嵌合支撑风扇动叶片1的多个嵌合槽106a。后述进行详细地说明，在风扇动叶片1的长度方向的一端(风扇盘106侧的端部)形成有燕尾部11a，嵌合槽106a为能够将燕尾部11a收纳于内部的尺寸形状，并且嵌合槽106a在风扇盘106的径方向(风扇动叶片1的长度方向)具有能够防止脱落的开口。
因此，通过从风扇盘106的前方或后方(图2中左右方向)使燕尾部11a滑动嵌合于嵌合槽106a，风扇动叶片1保持于风扇盘106。并且，在风扇盘106的前方(图2中左侧)设置有环状的前止动器107，另外，在风扇盘106的后方(图2中右侧)设置有环状的后止动器108。
前止动器107一体地设置于将外部气体向引擎壳103内引导的头锥109，另外，后止动器108固定于风扇盘106，通过该前止动器107以及后止动器108，风扇动叶片1保持于嵌合槽106a内。此外，在嵌合槽106a的底面与风扇动叶片1之间设有衬垫110，通过在风扇动叶片1和嵌合槽106a之间形成的间隙，来使风扇动叶片1不产生晃动。
根据上述构成，若风扇盘106旋转，则风扇动叶片1与风扇盘106成为一体而旋转，由此，向引擎壳103内吸入外部气体。并且，在引擎壳103(舱室102)内的、风扇盘106的径向外侧，形成有引导吸入的外部气体的流道面111，由该流道面111引导的外部气体将被引导至核心流道104以及旁通流道105。以下，使用图3～图6对风扇动叶片1的具体构成进行详细地说明。
图3是风扇动叶片1的立体图，图4是图3的IV－IV线剖视图。以下，在嵌合于风扇盘106的风扇动叶片1中，以其长度方向的一端侧(图3中的下方，风扇盘106的旋转中心侧)为基端侧，并且以长度方向的另一端侧(图3中的上方)为前端侧，以外部气体的吸入方向上游侧(图3中左方)为前缘侧，并且以外部气体的吸入方向的下游侧(图3中右方)为后缘侧进行说明。
风扇动叶片1具备由树脂与强化纤维的复合材料构成的叶片主体10。作为构成复合材料的树脂，可以考虑例如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等热固化性树脂，或聚醚酰胺、聚醚醚酮，聚苯硫醚等热塑性树脂，另外，作为构成复合材料的强化纤维，可以考虑碳素纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等强化纤维。但是，若能够确保叶片主体10所要求的强度，复合材料的具体原料并不限定于上述原料。
叶片主体10具有：嵌合于风扇盘106并面对旋转时的旋转方向的一侧的压力面10a；以及面对旋转方向的另一侧、在叶片主体10的厚度方向上与压力面10a成表里关系的负压面10b。另外，如图3所示，在叶片主体10的基端侧设置有构成该叶片主体10的一部分的叶片根部11。该叶片根部11可嵌合于风扇盘106的嵌合槽106a，具备形成为比叶片主体10的其他部位更厚的燕尾部11a(嵌合部)。
此外，图3所示的点划线A表示叶片主体10的叶片根部11的边界部分。具体来说，在叶片主体10的压力面10a以及负压面10b上，设置有平台(形成流道的凸边)，所述平台由与形成上述流道面111(参照图2)的部件不同的部件形成。在本实施方式中，叶片主体10的点划线A所示部位与流道面111对应，因此，在这里在叶片主体10中，位于比流道面111更靠风扇盘106的旋转中心侧的部位即、比叶片主体10的点划线A更靠近基端侧的部位成为叶片根部11。
并且，如图4所示，在叶片主体10的压力面10a以及负压面10b的前缘侧的端部附近，形成有随着朝向前缘侧前端逐渐变细的粘接部10c，在该粘接部10c上固定有护套20。该护套20提高叶片主体10对于鸟或冰等异物碰撞的耐冲击性，其具备由钛或镍等金属构成的护套主体21。此外，护套主体21的原料并不限定于金属，只要刚性比叶片主体10更高，任何材料都可以。
护套主体21的形状为，从叶片主体10的基端侧朝向前端侧沿该叶片主体10的长度方向延伸并且覆盖叶片主体10的前缘部。更具体来说，护套主体21具备贴紧于粘接部10c的凹状贴紧部21a，并以该贴紧部21a贴紧于粘接部10c的状态固定于叶片主体10。此外，在护套主体21的贴紧部21a和叶片主体10的粘接部10c之间涂敷或粘贴有粘接剂，护套主体21通过该粘接剂固定于叶片主体10。另外，在护套主体21固定于叶片主体10的状态下，维持护套主体21和叶片主体10的压力面10a以及负压面10b处于同一平面的尺寸关系，在风扇动叶片1上，确保从其前缘侧向后缘侧平滑的连续性。
另外，形成于叶片主体10的粘接部10c从叶片主体10的基端至前端连续形成在长度方向的整个区域中，因此，护套主体21在从其基端至前端的整个区域中覆盖叶片主体10的前缘部。再有，在叶片主体10的前端部，粘接部10c从前缘至后缘在叶片主体10的整个宽度方向上延伸形成，护套主体21的前端部21b也以从前缘至后缘覆盖叶片主体10的前端部的方式在叶片主体10的整个宽度方向上延伸形成。
图5是风扇动叶片1的前端部21b的局部放大图。如该图所示，护套主体21的前端部21b位于比叶片主体10的前端更靠长度方向前端侧，并完全地覆盖该叶片主体10的前端缘。另外，护套主体21的前端部21b在叶片主体10的宽度方向上延伸至后缘，维持与该叶片主体10的后缘处于同一平面的尺寸关系。
图6(a)是表示风扇动叶片1的叶片根部11的剖视图，图6(b)是表示风扇动叶片1的叶片根部11的侧视图。如上所述，粘接部10c在长度方向的整个区域从叶片主体10的基端连续形成至前端，叶片主体10的前缘部在从其基端至前端的整个区域被护套主体21覆盖。
即，护套主体21的基端部21c位于比点划线A(流道面111)更靠叶片根部11侧即风扇盘106的旋转中心侧，并且也覆盖与叶片主体10的基端部相当的燕尾部11a。并且，由于燕尾部11a收纳于风扇盘106的嵌合槽106a内，所以护套主体21的基端部21c与燕尾11a一体并收纳于嵌合槽106a内。
接下来，对由上述构成形成的风扇动叶片1的作用进行说明。若鸟或冰等异物与护套20碰撞，则弯曲变形从风扇动叶片1的前缘侧向后缘侧沿该风扇动叶片1的宽度方向传递。一般，从风扇动叶片1的前缘侧向后缘侧沿该风扇动叶片1的宽度方向传递的弯曲变形是产生图3箭头B所示的旋转方向的第一力矩的原因。该第一力矩对于护套主体21，虽然作用为将该护套主体21从叶片主体10撕下的力，但引起该第一力矩的弯曲变形量在作为自由端侧的风扇动叶片1的前端侧变得特别大。并且，能够看出风扇动叶片1的前端侧的第一力矩在宽度方向中央侧变得比在该风扇动叶片1的前缘侧以及后缘侧更大。
图7是表示一般的风扇动叶片的前端的弦位置与力矩的关系的图。在该图中，横轴表示风扇动叶片的前端的弦位置(风扇动叶片的宽度方向位置)，纵轴表示异物对于风扇动叶片以规定的飞入速度撞击的情况下风扇动叶片的前端的力矩。另外，图中实线表示，在一定的屈服应力下弦位置与力矩的推移，图中虚线表示屈服应力变为2倍的情况下弦位置与力矩的推移。此外，在图7(a)与图7(b)中，仅异物的飞入角度不同，其他条件相同。
如这些图所示，因异物碰撞而在风扇动叶片的前端产生的力矩存在在中央侧比在风扇动叶片的宽度方向两端部(前缘侧以及后缘侧)更大的倾向，特别是弦位置为40.0～140.0的范围内，即、在距离风扇动叶片的前缘20％的范围以及距离风扇动叶片的后缘20％的范围之外的部分内表现得明显。
如上所述，在将护套主体21固定于叶片主体10的情况下，护套主体21与叶片主体10的连续部分，即、护套主体21与叶片主体10的接缝是最容易剥落的部分。因此，若作为最容易剥落的部分的护套主体21与叶片主体10的接缝位于较大的力矩作用的位置，则因由异物碰撞产生的力矩而导致护套主体21从叶片主体10撕下的危险性变高。
对此，如果使护套主体21的前端部21b延伸至叶片主体10的后缘，并且使最容易剥落的接缝位于由异物碰撞产生的力矩比较小的部分，即、距离风扇动叶片1的后缘20％程度的范围内，则能够降低由异物碰撞而导致护套主体21从叶片主体10撕下的危险性。而且，在本实施方式中，护套主体21的前端部21b与叶片主体10的后缘处于同一平面，极大地降低了护套主体21从叶片主体10撕下的隐患。此外，也可以使前端部21b的后缘比叶片主体10的后缘更向外部气体吸入方向下游侧突出。
另外，在风扇动叶片1与异物碰撞的情况下，如上所述，在从叶片主体10的前缘侧向后缘侧沿该叶片主体10的宽度方向传递的弯曲变形产生后，弯曲变形从碰撞部位向叶片主体10的前端侧及基端侧沿该叶片主体10的长度方向传递。一般，沿叶片主体10的长度方向传递的弯曲变形是产生如图3的箭头C所示的旋转方向的第二力矩的原因。该第二力矩也与上述第一力矩一样，对于护套主体21，作用为将该护套主体21从叶片主体10撕下的力，其前端侧的大小比基端侧的大小更大。
因此，如果像本实施方式一样使对于第二力矩最容易剥落的护套主体21的基端部21c位于弯曲变形量较小的叶片主体10的叶片根部11侧，则能够降低护套主体21从叶片主体10剥落的隐患。而且，在本实施方式中，护套主体21的基端部21c延伸至叶片根部11的燕尾部11a，与燕尾部11a一同收纳于嵌合槽106a，所以基端部21c从叶片主体10剥落的隐患极低。
这样，根据本实施方式，极大地降低了产生因异物碰撞而使护套20从叶片主体10脱离并损伤其他的风扇动叶片1或引擎壳103等问题的隐患，能够实现风扇动叶片1整体的轻质化和耐冲击性的提高。
以上，虽然参照附图对本发明的适当的实施方式进行说明，但本发明并不限定于实施方式。本领域技术人员应当明白在发明的权利要求所记载的范围内能够想到各种变更例或修改例，并了解这些也是属于本发明的技术范围。
例如，虽然在本实施方式中，使护套主体21的前端部21b的后缘部与叶片主体10的后缘部处于同一平面，但是也可以如图8所示的变形例那样，使护套主体31的前端部31b的后缘部x位于比叶片主体10的后缘部更靠前缘侧的位置。但是，在这种情况下，如上所述，期望位于由异物碰撞产生的力矩比较小的部分，即、距离风扇动叶片的后缘20％程度的范围内。
另外，在本实施方式中，使护套主体21的前端部21b比叶片主体10的前端更向长度方向突出，并且叶片主体10的前端缘被护套主体21覆盖。但是，也可以是例如，使护套主体21的前端部21b与叶片主体10的前端处于同一平面的尺寸关系，并使叶片主体10的前端缘露出。
在生产上的可利用性
本发明能够利用于通过与风扇盘一体旋转而向引擎壳内吸入外部气体的航空器用喷气引擎的风扇动叶片。

Claims (2)

1.一种航空器用喷气引擎的风扇动叶片，其通过保持于风扇盘并与该风扇盘一体旋转，来向形成于引擎壳内的流道吸入外部气体，
上述航空器用喷气引擎的风扇动叶片的特征在于，具备：
叶片主体，其由树脂与强化纤维的复合材料构成，并具有面对厚度方向的一侧的压力面以及面对厚度方向的另一侧的负压面，且其长度方向的一端侧保持于上述风扇盘，
护套，其刚性比上述叶片主体更高，从上述叶片主体的长度方向一端侧向另一端侧沿该叶片主体的长度方向延伸，并且以覆盖位于上述外部气体的吸入方向上游侧的上述叶片主体的前缘部附近的状态固定于该叶片主体，
上述护套的覆盖上述叶片主体的长度方向另一端侧的前端部，从上述叶片主体的前缘部侧向位于上述外部气体的吸入方向的下游侧的上述叶片主体的后缘部侧延伸，
并且该护套的前端部的上述外部气体的吸入方向的下游侧的端部存在于距该风扇动叶片的后缘部20％的范围内。
2.根据权利要求1所记载的航空器用喷气引擎的风扇动叶片，其特征在于，
上述护套由金属材料构成。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105473870B (zh) * 2013-08-19 2017-10-03 株式会社Ihi 复合材料翼
JP6278191B2 (ja) * 2014-04-07 2018-02-14 株式会社Ihi 複合材翼及び複合材翼の製造方法
US10287891B2 (en) * 2014-12-29 2019-05-14 United Technologies Corporation Radial lock for fan blade sheath
FR3035679B1 (fr) * 2015-04-29 2018-06-01 Safran Aircraft Engines Aube composite, comprenant un renfort de bord d'attaque en un autre materiau
FR3041683B1 (fr) * 2015-09-28 2021-12-10 Snecma Aube comprenant un bouclier de bord d'attaque plie et procede de fabrication de l'aube
FR3045710B1 (fr) 2015-12-21 2018-01-26 Safran Aircraft Engines Bouclier de bord d'attaque
US10450870B2 (en) 2016-02-09 2019-10-22 General Electric Company Frangible gas turbine engine airfoil
EP3418497B1 (en) * 2016-04-14 2020-06-03 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Steam turbine rotor blade, steam turbine, and method for manufacturing steam turbine rotor blade
US10815797B2 (en) 2016-08-12 2020-10-27 Hamilton Sundstrand Corporation Airfoil systems and methods of assembly
CN108661945B (zh) * 2017-03-31 2020-03-17 中国航发商用航空发动机有限责任公司 一种风扇叶片
US11286782B2 (en) * 2018-12-07 2022-03-29 General Electric Company Multi-material leading edge protector
US11225874B2 (en) * 2019-12-20 2022-01-18 Raytheon Technologies Corporation Turbine engine rotor blade with castellated tip surface
FR3112821B1 (fr) * 2020-07-22 2023-05-12 Safran Aircraft Engines Bouclier pour aube en materiau composite, aube et turbomachine comprenant le bouclier, procede de fabrication de l’aube
CN114439614A (zh) * 2020-10-30 2022-05-06 中国航发商用航空发动机有限责任公司 航空发动机的风扇叶片和航空发动机
US20220136394A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 Raytheon Technologies Corporation Composite fan blade leading edge sheath with encapsulating extension
CN115507057A (zh) * 2021-06-23 2022-12-23 中国航发商用航空发动机有限责任公司 防分离风扇叶片、发动机以及航空器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3762835A (en) * 1971-07-02 1973-10-02 Gen Electric Foreign object damage protection for compressor blades and other structures and related methods
CN101153612A (zh) * 2006-09-26 2008-04-02 斯奈克玛 带有金属加强件的涡轮机复合材料叶片
EP2348192A2 (en) * 2010-01-26 2011-07-27 United Technologies Corporation Fan airfoil sheath
GB2482247A (en) * 2010-07-23 2012-01-25 Gen Electric Metallic sheath

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1268202A (en) * 1968-08-01 1972-03-22 Rolls Royce Composite blade for an elastic fluid flow machine
JPS475009Y1 (zh) 1969-06-26 1972-02-22
JPS4965508A (zh) * 1972-10-17 1974-06-25
GB2293631B (en) 1994-09-30 1998-09-09 Gen Electric Composite fan blade trailing edge reinforcement
DE19751129C1 (de) 1997-11-19 1999-06-17 Mtu Muenchen Gmbh FAN-Rotorschaufel für ein Triebwerk
RU2297538C2 (ru) * 2005-04-28 2007-04-20 Открытое акционерное общество "Теплоэнергосервис" Способ упрочнения поверхности верхней части пера турбинной лопатки
US8075274B2 (en) * 2009-05-13 2011-12-13 Hamilton Sundstrand Corporation Reinforced composite fan blade
GB0908707D0 (en) * 2009-05-21 2009-07-01 Rolls Royce Plc Reinforced composite aerofoil blade
US8419374B2 (en) * 2009-08-14 2013-04-16 Hamilton Sundstrand Corporation Gas turbine engine composite blade
US20110052405A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-03 United Technologies Corporation Composite airfoil with locally reinforced tip region
US8807931B2 (en) 2010-01-04 2014-08-19 General Electric Company System for impact zone reinforcement
JP5614131B2 (ja) * 2010-07-01 2014-10-29 株式会社Ihi ファン動翼及びファン
RU2525026C1 (ru) * 2010-07-15 2014-08-10 АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН Лопатка вентиляторного ротора и вентилятор
US8790087B2 (en) * 2011-04-28 2014-07-29 Hamilton Sundstrand Corporation Interlocking blade sheath
US8834126B2 (en) * 2011-06-30 2014-09-16 United Technologies Corporation Fan blade protection system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3762835A (en) * 1971-07-02 1973-10-02 Gen Electric Foreign object damage protection for compressor blades and other structures and related methods
CN101153612A (zh) * 2006-09-26 2008-04-02 斯奈克玛 带有金属加强件的涡轮机复合材料叶片
EP2348192A2 (en) * 2010-01-26 2011-07-27 United Technologies Corporation Fan airfoil sheath
GB2482247A (en) * 2010-07-23 2012-01-25 Gen Electric Metallic sheath

Also Published As

Publication number Publication date
RU2592365C2 (ru) 2016-07-20
JP2013155675A (ja) 2013-08-15
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US9702257B2 (en) 2017-07-11
CN104204491A (zh) 2014-12-10
EP2811144A1 (en) 2014-12-10
US20150104325A1 (en) 2015-04-16
JP6083112B2 (ja) 2017-02-22
CA2862910A1 (en) 2013-08-08
EP2811144B1 (en) 2018-05-23
CA2862910C (en) 2017-06-20
RU2014134807A (ru) 2016-03-20
WO2013115207A1 (ja) 2013-08-08

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