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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug, die in der Lage ist, eine maximale Leistung der rotierenden elektrischen Maschine zu verbessern und insbesondere eine Statorwicklungsstruktur für die rotierende elektrische Maschine.
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STAND DER TECHNIK
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In einem Hybridfahrzeug mit einem Motor und einer rotierenden elektrischen Maschine, die darin angeordnet ist, wird oft ein dünner und flacher bürstenloser Motor verwendet, um zwischen dem Motor und einem Getriebe angeordnet zu sein. Ferner, wenn solch ein bürstenloser Motor verwendet wird, wird es bevorzugt, dass die rotierende elektrische Maschine einen langen Durchmesser und eine kurze Wellenlänge in Anbetracht ihrer Montierbarkeit an einem bestehenden elektrischen Fahrzeug aufweist. Als ein Ergebnis wird eine rotierende elektrische Maschine vom Typ mit konzentrierten Wicklungen, die in der Lage ist, eine Höhenreduzierung der Spulenenden zu erreichen, in vielen Fällen verwendet.
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Wenn die rotierende elektrische Maschine vom Typ mit konzentrierten Wicklungen verwendet wird, wird eine Gesamtlänge einer Spule kürzer, wodurch es möglich wird, die Wärmeerzeugung aufgrund der Reduzierung des Spulenwiderstandes zu reduzieren. Jedoch, wenn das Kühlen unter Verwendung eines Kühlmittels durchgeführt wird, kann die Temperaturverteilung zwischen den Spulenwicklungen ungleichmäßig werden. In diesem Fall wird eine maximale Ausgangsleistung der rotierenden elektrischen Maschine aufgrund eines Abschnittes mit einer hohen Temperatur begrenzt. Das heißt, die maximale Leistungsfähigkeit der rotierenden elektrischen Maschine kann aufgrund einer unzureichenden Kühlung begrenzt sein.
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Um solche Probleme zu lösen, wird ein Verfahren zum Kühlen sämtlicher Spulen mit Kühlungsöl vorgeschlagen, das von außen unter Verwendung eines Kühlmittelentladungsmechanismus bereitgestellt wird (siehe beispielsweise die veröffentlichte japanische Patentanmeldung
JP 2010-57261 ). Wenn solch ein Kühlungsverfahren verwendet wird, kann die Temperaturverteilung sämtlicher Spulen einheitlich gehalten werden. Als ein Ergebnis kann die maximale Ausgangsleistung der rotierenden elektrischen Maschine verbessert werden. Das heißt, es kann gesagt werden, dass dieses Kühlungsverfahren ein effektives Kühlungsverfahren ist, um die Leistungsfähigkeit der rotierenden elektrischen Maschine zu verbessern.
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Jedoch weist der Stand der Technik die folgenden Probleme auf.
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Bei dem Kühlverfahren in der veröffentlichten, japanischen Patentanmeldung
JP 2010-57261 gibt es ein Problem, dass ein zusätzliches Bauteil benötigt wird, wie beispielsweise eine Pumpe zum Entladen von Öl, was zu einem Anstieg der Kosten führt.
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Ferner wurde in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung
JP 2010-57261 , um den Kühlmittelentladungsmechanismus zu verwenden, ein Isolierabstand durch eine Raumisolierung sichergestellt, ohne eine Isolierschicht zwischen den Phasen anzuordnen. Jedoch wird in diesem Fall ein Raumfaktor des Leiters in einem Schlitz verringert, wodurch unerwünschter Weise ein maximaler Kabeldurchmesser in der Spule unterdrückt wird. Daher wird ein zulässiger kontinuierlicher maximaler Strom begrenzt, was zu einem Problem dahingehend führt, dass die maximale Leistungsfähigkeit nicht erreicht werden kann, außer ein Zustand des konstanten Erforderns eines großen Betrages an Kühlmittels wird aufrechterhalten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und weist eine Aufgabe auf eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, eine maximale Leistungsfähigkeit davon durch Verbessern eines Spulenkühlungseffektes zu verbessern, der durch ein Verfahren erreicht wird, welches keine zusätzlichen Bauteile erfordert.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, umfassend: einen Rotor; einen Stator, der angeordnet ist, um einer äußeren Umfangsoberfläche des Rotors gegenüber zu liegen, wobei der Stator eine Vielzahl unterteilter oder geteilter Kerne umfasst; Spulen, die jeweils um Isolatoren gewickelt sind, die an einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche von jedem der Vielzahl unterteilter Kerne angeordnet ist, um Spulenenden (engl.: coil ends) aufzuweisen, die an axialen Endoberflächen von jeder der Vielzahl unterteilter Kerne auf eine vorstehende Weise ausgebildet sind; und isolierende Lagen, die jeweils zwischen den Seitenoberflächen von angrenzenden Spulen in einem Schlitz angeordnet sind, der durch die Vielzahl unterteilter Kerne ausgebildet ist, wobei jede der Seitenoberflächen als äußerster Lagenabschnitt (auch bezeichnet als Schichtabschnitt; engl.: layer portion) jeder der Spulen in dem Schlitz auf eine gestufte Weise angeordnet ist, um eine Vielzahl Zwischenräume oder Spalte zwischen dem äußersten Lagenabschnitt und jeder der isolierenden Lagen sicherzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht einer Konfiguration einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer Struktur eines Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine perspektivische Ansicht von Details eines Wicklungsabschnittes des Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine Querschnittsansicht des Wicklungsabschnitts des Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine perspektivische Ansicht von Details eines Wicklungsabschnittes eines Stators einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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6 ist eine Querschnittsansicht des Wicklungsabschnittes des Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun wird eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Querschnittsansicht einer Konfiguration einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 dargestellt, umfasst die rotierende elektrische Maschine der ersten Ausführungsform einen Stator 10 und einen Rotor 20. Ferner ist an einer äußeren Umfangsseite des Rotors 20 ein Rotorkern 22, der durch laminierte Stahllagen ausgebildet ist, angeordnet, und Permanentmagnete 23 sind in dem Rotorkern 22 angeordnet. Ferner wird ein innerer Umfangsabschnitt des Rotorkerns 22 auf einen äußeren Umfang eines Rotorkopfabschnittes 24 (engl.: rotor boss portion) pressgepasst, um daran befestigt zu werden.
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Auf der anderen Seite wird in dem Stator 10 ein Kern 12, der auf ähnliche Weise durch laminierte Stahllagen ausgebildet ist, auf einen inneren Umfang eines ringförmigen Rahmens 11 pressgepasst. Ein vorgegebener Spalt wird zwischen einem inneren Umfang des Kerns 12 und einer äußeren Umgebung des Rotorkerns 22 gegenüber dem Kern 12 sichergestellt.
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Ferner wird der Rotor 20 erhalten, um relativ zu einem Gehäuse 1 durch ein Lager 21, das an einem äußeren Umfang des Rotorkopfabschnittes 24 angeordnet ist, rotierbar zu sein.
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Ferner ist eine Leistungsverteilungskomponente 2 an einer Endoberfläche des Kerns 12 angeordnet. Leistung wird einer Spule bereitgestellt, die um den Kern 12 des Stators 10 gewickelt ist, von einer externen Kabelzuführung über die Leistungsverteilungskomponente 2, wodurch ein rotierendes magnetisches Feld erzeugt wird. Dadurch wird der Rotor 20 angetrieben, sodass das erzeugte Drehmoment übertragen wird.
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Ferner wird in der rotierenden elektrischen Maschine der ersten Ausführungsform ein Verfahren angewendet, das das Verteilen eines Kühlmittels umfasst, das in die rotierende elektrische Maschine von außen aufgrund einer Zentrifugalkraft fließt, die zum Zeitpunkt des Antreibens des Rotors 20 erzeugt wird, um dadurch die Spule zu kühlen.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer Struktur des Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 dargestellt, werden in dem Stator 10 der rotierenden elektrischen Maschine der ersten Ausführungsform die Spulen, die jeweils auf eine konzentrische Weise gewickelt sind, in den Schlitzen aufgenommen, die in einem Zustand ausgebildet werden, in dem eine Vielzahl der Kerne 12 ausgerichtet ist. Ferner weist der Stator 10 Spulenenden 30 auf, die an den Endoberflächen von jedem der Kerne 12 auf eine vorstehende Weise ausgebildet sind, um eine gekrümmte Form aufzuweisen.
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Anschlusskabel der Spulen werden mit der leistungsverteilenden Komponente 2, die an den Kernen 12 angeordnet ist, verbunden. Dadurch werden Sammelschienen, die im Inneren der leistungsverteilenden Komponente 2 ausgebildet sind, und die Spulen elektrisch miteinander verbunden. Leistungsbereitstellanschlussabschnitte, die in dem Anschlussblock ausgebildet sind, werden elektrisch mit entsprechenden Sammelschienen gemäß U-, V- und W-Phasen verbunden und erstrecken sich von den Sammelschienen, und werden von außen mit Leistung beaufschlagt, wodurch ein rotierendes magnetisches Feld in den Spulen erzeugt wird. Als ein Ergebnis kann die rotierende elektrische Maschine angetrieben werden.
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3 ist eine perspektivische Ansicht von Details eines Wicklungsabschnittes des Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Spule wird um die Isolatoren 13 gewickelt, die an dem Kern 12 angeordnet sind, um die Spulenenden 30 aufzuweisen, die an beiden axialen Enden davon ausgebildet sind. Eine isolierende Lage 4 ist zwischen angrenzenden Wicklungsabschnitten angeordnet. Ein letzter Wicklungsabschnitt 32 der Spule wird durch Fixieren eines Bindeabschnitts 33 an einem ausgeschnittenen Abschnitt 14 des Isolators 13, nachdem er gerade ausgebildet wurde, gehalten.
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4 ist eine Querschnittsansicht des Wicklungsabschnitts des Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem durch die Kerne 12 ausgebildeten Schlitz wird eine Vielzahl Spalte 3 zwischen einer äußersten Lage eines Spulenquerschnittes 31 der Spule, die auf eine gestufte Weise angeordnet ist, und der isolierenden Lage 4, die zwischen den Phasen angeordnet ist, sichergestellt.
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Daher kann der Betrag an Kühlmittel, der zwischen den Spulenphasen strömt, erhöht werden, ohne einen Raumfaktor des Leiters zu verringern. Demgemäß kann mit solch einer Kühlstruktur der gesamte Temperaturanstieg unterdrückt werden, und die Temperaturverteilung zwischen den Wicklungen kann gleichmäßig gehalten werden, wodurch es möglich wird, die gesamte kontinuierliche Leistungsfähigkeit der rotierenden elektrischen Maschine zu verbessern.
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Wie oben beschrieben wurde, stellt die erste Ausführungsform solch eine Statorwicklungsstruktur der rotierenden elektrischen Maschine zur Verfügung, dass in dem Schlitz, der durch die Kerne ausgebildet wird, der äußerste Lagenabschnitt der Spule auf eine gestufte Weise angeordnet ist, um die Vielzahl Spalte zwischen dem äußersten Lagenabschnitt und der isolierenden Lage sicherzustellen. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug zu erhalten, die in der Lage ist eine maximale Leistungsfähigkeit davon durch den Anstieg des Betrages an Kühlmittel das zwischen den Spulenphasen fließt zu verbessern und die Verbesserung des Spulenkühlungseffektes, der durch das Verfahren erhalten wird, benötigt keine zusätzlichen Bauteile.
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Zweite Ausführungsform
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In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbessern des Kühlungseffektes durch Ausarbeiten einer Anordnung des letzten Wicklungsabschnittes 32 (engl.: final turn portion) der Spule beschrieben.
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5 ist eine perspektivische Ansicht von Details des Wicklungsabschnittes des Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es sei angemerkt, dass 5 eine Darstellung eines Zustandes ist, in dem die isolierende Lage 4 an einer nahen Seite weggelassen wurde. Ferner stellt 6 eine Querschnittsansicht des Wicklungsabschnittes des Stators der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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In der zweiten Ausführungsform wird bei einem Schritt des Ausbildens des letzten Wicklungsabschnitts 32 der Spule, wie in 5 dargestellt, ein linearer Abschnitt 34 angeordnet, um in einer Richtung eines zentralen Abschnittes des Schlitzes bewegt zu werden. Als ein Ergebnis, wie in 6 dargestellt, erstreckt sich ein Eckabschnitt der isolierenden Lage 4 an der äußeren Umfangsseite in Richtung einer gegenüberliegenden Spulenseite von einer Verlängerungslinie einer Kernunterteilungsoberfläche 15.
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Auf diese Weise wird der letzte Wicklungsabschnitt 32 der Spule in Richtung des zentralen Abschnittes des Schlitzes bewegt, um die isolierende Lage 4 zu bewegen. Dadurch können die Spalte 3 in dem Schlitz erhöht werden. Als ein Ergebnis wird ein Raum zwischen den Phasen vergrößert, um einen größeren Betrag des Kühlmittels zwischen den Spulen einzuführen, wodurch es möglich ist, den Temperaturanstieg der Spule zu unterdrücken. Dadurch kann die Temperaturverteilung zwischen den Spulen gleichmäßig gehalten werden.
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Ferner, als ein Ergebnis des Ausbildens des letzten Wicklungsabschnittes 32, wie in 5 dargestellt, weist die Spule den geraden linearen Abschnitt 34 auf, der ausgebildet ist, um in Bezug auf eine Axialrichtung des Rotors geneigt zu sein. Auf diese Weise wird der lineare Abschnitt 34 ausgebildet, um geneigt zu sein, sodass ein Spalt zwischen dem linearen Abschnitt 34 und einer weiteren Spulengruppe vergrößert werden kann, wodurch er in der Lage ist, den Zuflussbetrag an Kühlmittel zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann der Temperaturanstieg der Spulen in der Umgebung des linearen Abschnitts 34 unterdrückt werden.
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Es sei angemerkt, dass der gerade letzte Wicklungsabschnitt 32 durch Fixieren des Bindeabschnittes 33 an dem ausgeschnittenen Abschnitt 14, der in einer oberen Oberfläche des Isolators 13 ausgebildet wird, nachdem er gemäß der Form des Spulenendes 30 gebogen wurde, erhalten wird. Daher wird der letzte Wicklungsabschnitt 32 in einen Zustand des Aufrechterhaltens einer ausreichenden Befestigungskraft gebracht, sodass die Haltbarkeit weiter zu dem Zeitpunkt verbessert werden kann, wenn Vibration auftritt.
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Wie oben beschrieben wurde, stellt die zweite Ausführungsform solch eine Statorwicklungsstruktur der rotierenden elektrischen Maschine zur Verfügung, bei der der letzte Wicklungsabschnitt der Spule angeordnet ist, um in Bezug auf die axiale Richtung des Rotors geneigt zu sein und breitere Spalte zwischen den Spulen sicher gestellt werden. Als ein Ergebnis, zusätzlich zu den Effekten der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, kann der Temperaturanstieg der Spule weiter unterdrückt werden.
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Ferner stellt die zweite Ausführungsform eine Konfiguration zur Verfügung, bei der der letzte Wicklungsabschnitt, der angeordnet ist, um in Bezug auf die Axialrichtung des Rotors geneigt zu sein, erhalten werden kann, und an dem ausgeschnittenen Abschnitt fixiert werden kann, der in der oberen Oberfläche des Isolators ausgebildet ist. Als ein Ergebnis wird der letzte Wicklungsabschnitt in den Zustand gebracht, in dem er eine ausreichende Befestigungskraft hält, sodass die Haltbarkeit zum Zeitpunkt sichergestellt werden kann, wenn Vibrationen angelegt werden.
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Es sei angemerkt, dass in der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform, unter Bezugnahme auf 5 und 6 eine Beschreibung eines Falls erfolgt, in dem der letzte Wicklungsabschnitt der Spule angeordnet ist, um in Bezug auf die Axialrichtung des Rotors geneigt zu sein, sodass der Eckabschnitt der isolierenden Lage an der äußeren Umfangsseite angeordnet ist, um sich in Richtung einer weiteren Spulenseite in Bezug auf die Verlängerungslinie der Teilungsoberfläche des Kerns zu erstrecken. Jedoch kann eine Wicklungsstruktur angewendet werden, bei der der Eckabschnitt der isolierenden Lage an der äußeren Umfangsseite angeordnet ist, um sich in Richtung einer weiteren Spulenseite in Bezug auf die Verlängerungslinie der Teilungsoberfläche der Kerne zu erstrecken, ohne den letzten Wicklungsabschnitt der Spule anzuordnen, um in Bezug auf die Axialrichtung des Rotors geneigt zu sein. Auch in diesem Fall ist es möglich, die maximale Leistungsfähigkeit durch Verbesserung des Spulenkühlungseffektes zu verbessern.
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Effekt der Erfindung
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Die Erfindung stellt eine Konfiguration zur Verfügung, bei der in dem Schlitz, der durch die Kerne ausgebildet wird, der äußerste Lagenabschnitt der Spule auf eine gestufte Weise angeordnet ist, um die Vielzahl Spalte zwischen dem äußersten Lagenabschnitt und der isolierenden Lage sicherzustellen, wodurch es möglich ist, den Betrag an Kühlmittel zu erhöhen, der zwischen den Spulenphasen fließt. Als ein Ergebnis ist es möglich, die rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug zu erhalten, welche in der Lage ist, die maximale Leistungsfähigkeit davon durch die Verbesserung des Spulenkühlungseffektes zu verbessern, der durch das Verfahren welches kein zusätzlichen Bauteil erfordert, erhalten wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-57261 [0004, 0006, 0007]
