JP2002031204A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
トロイダル型無段変速機Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/66—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings
- F16H61/664—Friction gearings
- F16H61/6649—Friction gearings characterised by the means for controlling the torque transmitting capability of the gearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
- F16H15/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members without members having orbital motion
- F16H15/04—Gearings providing a continuous range of gear ratios
- F16H15/06—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B
- F16H15/32—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line
- F16H15/36—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface
- F16H15/38—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces
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- Friction Gearing (AREA)
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
Abstract
ず、パワーローラ9Aが弾性変形するのを防止し、ラジ
アルニードル軸受31aの耐久性確保と変速動作の応答
性確保とを図る。 【解決手段】 上記パワーローラ9Aの外側面中心部に
設けた軸部34を、スラスト玉軸受22を構成する外輪
26aに対し、上記ラジアルニードル軸受31aにより
回転自在に支持する。又、この外輪26aはトラニオン
6に設けた円孔7に対し、第二の軸部39とラジアルニ
ードル軸受30とにより揺動自在に支持する。上記パワ
ーローラ9Aを充実体として弾性変形しにくくする事に
より、上記課題を解決できる。
Description
無段変速機は、例えば自動車用の自動変速機の変速ユニ
ットとして、或は各種産業機械用の変速機として、それ
ぞれ利用する。
する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が、一部
で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例
えば実開昭62−71465号公報に開示されている様
に、入力軸1と同心に第一のディスクである入力側ディ
スク2を支持し、この入力軸1と同心に配置された出力
軸3の端部に、第二のディスクである出力側ディスク4
を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケー
シングの内側には、上記入力軸1並びに出力軸3に対し
捻れの位置にある枢軸5、5を中心として揺動するトラ
ニオン6、6が設けられている。
した円孔7(後述する図6参照)には、変位軸8の基半
部を支持している。そして、上記各枢軸5、5を中心と
して上記各トラニオン6、6を揺動させる事により、こ
れら各トラニオン6、6の中間部に支持した変位軸8の
傾斜角度の調節を自在としている。又、これら各トラニ
オン6、6にそれぞれの基半部を支持された変位軸8の
うちで、これら各トラニオン6、6の内側面から突出し
た先半部の周囲に、それぞれパワーローラ9を回転自在
に支持している。そして、各パワーローラ9、9を、上
記入力側、出力側両ディスク2、4の間に挟持してい
る。尚、上記各変位軸8、8の基半部と先半部とは、互
いに偏心している。
互いに対向する内側面2a、4aは、それぞれ断面が、
上記枢軸5を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近
い曲線を回転させて得られる凹面をなしている。そし
て、球状凸面に形成された各パワーローラ9、9の周面
9a、9aを、上記各内側面2a、4aに当接させてい
る。
は、ローディングカム式の押圧装置10を設け、この押
圧装置10によって、上記入力側ディスク2を出力側デ
ィスク4に向け、弾性的に押圧している。上記押圧装置
10は、前記入力軸1と共に回転するカム板11と、保
持器12により保持された複数個(例えば4個)のロー
ラ13、13とから構成している。そして、上記カム板
11の片側面(図3〜4の左側面)には、円周方向に亙
る凹凸面であるカム面14を形成し、前記入力側ディス
ク2の外側面(図3〜4の右側面)にも、同様のカム面
15を形成している。そして、上記複数個のローラ1
3、13を、上記入力軸1の中心に対して放射方向の軸
を中心とする回転自在に支持している。
機の使用時、上記入力軸1の回転に伴ってカム板11が
回転すると、カム面14によって複数個のローラ13、
13が、入力側ディスク2の外側面に設けたカム面15
に押圧される。この結果、前記入力側ディスク2が、前
記複数のパワーローラ9、9に押圧されると同時に、上
記1対のカム面14、15と複数個のローラ13、13
の転動面との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディ
スク2が回転する。そして、この入力側ディスク2の回
転が、上記各パワーローラ9、9を介して前記出力側デ
ィスク4に伝達され、この出力側ディスク4に固定の出
力軸3が回転する。
場合で、先ず入力軸1と出力軸3との間で減速を行なう
場合には、枢軸5、5を中心として各トラニオン6、6
を揺動させ、各パワーローラ9、9の周面9a、9aが
図3に示す様に、入力側ディスク2の内側面2aの中心
寄り部分と出力側ディスク4の内側面4aの外周寄り部
分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸8、8を傾斜さ
せる。
ラニオン6、6を揺動させ、上記各パワーローラ9、9
の周面9a、9aが図4に示す様に、入力側ディスク2
の内側面2aの外周寄り部分と出力側ディスク4の内側
面4aの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各
変位軸8、8を傾斜させる。各変位軸8、8の傾斜角度
を図3と図4との中間にすれば、入力軸1と出力軸3と
の間で、中間の変速比を得られる。
3号(実開平1−173552号)のマイクロフィルム
に記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速
機を示している。入力側ディスク2と出力側ディスク4
とは円管状の入力軸16の周囲に、それぞれニードル軸
受17、17を介して、回転及び軸方向の変位自在に支
持している。又、ローディングカム式の押圧装置10を
構成する為のカム板11は上記入力軸16の端部(図5
の左端部)外周面にスプライン係合し、鍔部18によっ
て上記入力側ディスク2から離れる方向への移動を阻止
されている。又、上記出力側ディスク4には出力歯車1
9を、キー20、20により結合し、これら出力側ディ
スク4と出力歯車19とが同期して回転する様にしてい
る。
それぞれ1対のヨーク21、21に、揺動並びに軸方向
(図5の表裏方向、図6の左右方向)の変位自在に支持
している。そして、上記各トラニオン6、6の中間部に
形成した円孔7部分に、変位軸8の基半部8aを、ラジ
アルニードル軸受30により、回転自在に支持してい
る。又、上記各トラニオン6、6の内側面から突出し
た、上記各変位軸8の先半部8bの周囲にパワーローラ
9を、ラジアルニードル軸受31により、回転自在に支
持している。尚、上記基半部8aと上記先半部8bと
は、前述した様に、互いに平行で且つ偏心している。
ずつ設けた、1対の変位軸8、8は、上記入力軸16に
関し、180度反対側位置に設けている。又、これら各
変位軸8、8の先半部8bが基半部8aに対し偏心して
いる方向は、上記入力側、出力側両ディスク2、4の回
転方向に関して同方向(図6で左右逆方向)としてい
る。又、偏心方向は、上記入力軸16の配設方向に対し
てほぼ直交する方向としている。従って前記各パワーロ
ーラ9、9は、上記入力軸16の配設方向に若干の変位
自在に支持される。この結果、前記押圧装置10が発生
するスラスト荷重に基づく構成各部材の弾性変形等に起
因して、上記各パワーローラ9、9が上記入力軸16の
軸方向に変位する傾向となった場合でも、構成各部材に
無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
上記各トラニオン6、6の内側面との間には、上記パワ
ーローラ9の外側面の側から順に、スラスト玉軸受22
とスラストニードル軸受23とを設けている。このうち
のスラスト玉軸受22は、請求項2に記載したスラスト
転がり軸受に相当するもので、上記各パワーローラ9に
加わるスラスト方向の荷重及び若干の(スラスト方向の
荷重の1/10程度の)ラジアル方向の荷重を支承しつ
つ、これら各パワーローラ9の回転を許容する役目を有
する。この様なスラスト玉軸受22はそれぞれ、複数個
ずつの玉24、24と、これら各玉24、24を転動自
在に保持する円環状の保持器25と、円環状の外輪26
とから構成している。又、上記各スラスト玉軸受22の
内輪軌道は上記各パワーローラ9の外側面に、外輪軌道
は上記各外輪26の内側面に、それぞれ形成している。
尚、上記ラジアル方向の荷重は、上記両ディスク2、4
の内側面2a、4aと上記各パワーローラ9の周面9a
との間での動力伝達に伴って発生する。
記各トラニオン6、6の内側面と上記外輪26の外側面
との間に挟持している。この様なスラストニードル軸受
23は、上記各パワーローラ9から上記各外輪26に加
わるスラスト荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ
9及び外輪26が、前記各変位軸8の基半部8aを中心
として揺動変位する事を許容する。
(図6の左端部)にはそれぞれ駆動ロッド27を結合
し、各駆動ロッド27の中間部外周面に駆動ピストン2
8を固設している。そして、これら各駆動ピストン28
を、それぞれ駆動シリンダ29内に油密に嵌装してい
る。
機の場合、入力軸16の回転は、押圧装置10を介して
入力側ディスク2に伝えられる。そして、この入力側デ
ィスク2の回転が、1対のパワーローラ9、9を介して
出力側ディスク4に伝えられ、更にこの出力側ディスク
4の回転が、出力歯車19より取り出される。
度比を変える場合には、上記1対の駆動ピストン28、
28を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピスト
ン28、28の変位に伴って前記1対のトラニオン6、
6が、互いに逆方向に変位し、例えば図6の下側のパワ
ーローラ9が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ
9が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、これ
ら各パワーローラ9、9の周面9a、9aと前記入力側
ディスク2及び出力側ディスク4の内側面2a、4aと
の当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化する。
そして、この力の向きの変化に伴って前記各トラニオン
6、6が、前記ヨーク21、21に枢支された枢軸5、
5を中心として、互いに逆方向に揺動する。
上記各パワーローラ9、9の周面9a、9aと上記各内
側面2a、4aとの当接位置が変化し、前記入力軸16
と出力歯車19との間の回転速度比が変化する。又、こ
れら入力軸16と出力歯車19との間で伝達するトルク
が変動し、構成各部材の弾性変形量が変化すると、上記
各パワーローラ9、9及びこれら各パワーローラ9に付
属の外輪26が、前記各変位軸8の基半部8aを中心と
して僅かに回動する。これら各外輪26の外側面と上記
各トラニオン6の内側面との間には、前記各スラストニ
ードル軸受23が存在する為、上記回動は円滑に行なわ
れる。従って、上述の様に各変位軸8、8の傾斜角度を
変化させる為の力が小さくて済む。
型無段変速機の運転時には、押圧装置10が発生する大
きなスラスト荷重に基づき、入力側、出力側両ディスク
2、4の内側面2a、4aから各パワーローラ9、9
に、大きな荷重が加わる。そして、この荷重は、これら
両内側面2a、4aとこれら各パワーローラ9、9の周
面9a、9aとの当接状態に基づき、スラスト方向の分
力とラジアル方向の分力とを有する。そして、このうち
のラジアル荷重の分力が上記各パワーローラ9、9に対
し、直径方向反対側2個所位置に作用して、これら各パ
ワーローラ9、9を押し潰す方向の力として加わる。こ
の結果、これら各パワーローラ9、9の中心孔32の内
周面の断面形状が、図7に誇張して示す様に、上記入力
側、出力側両ディスク2、4の軸方向を短径方向とし、
トラニオン6、6の長さ方向(図5の表裏方向、図6の
左右方向)を長径方向とする楕円形に弾性変形する。
孔32の内周面の断面形状が、本来の真円から楕円形に
弾性変形すると、この中心孔32の内周面と変位軸8の
先半部8bの外周面との間に設けたラジアルニードル軸
受31部分で、次のの様な不都合を生じる。
する複数本のニードル33、33のうちの極く一部のニ
ードル33のみが、上記ラジアル荷重を支承する事にな
る。この結果、当該ニードル33の転動面と上記中心孔
32の内周面及び上記変位軸8の先半部8bの外周面と
の転がり接触部に過大な面圧が作用し、これら転動面、
内周面、外周面が早期剥離等の損傷を受ける可能性を生
じる。
位させる方向と、上記中心孔32が弾性変形した状態で
の長径方向とが一致する為、上記各トラニオン6、6の
変位が、当該トラニオン6に支持したパワーローラ9に
伝わるまでの間にずれが生じる。即ち、図7から明らか
な通り、上記両径方向に存在するニードル33、33の
転動面と上記中心孔32の内周面及び上記先半部8bの
外周面との間に隙間が存在するので、上記トラニオン6
の動きがパワーローラ9に伝わるまでには、この隙間に
対応する遅れが生じる。この結果、変速時の応答性が悪
化する等、トロイダル型無段変速機の性能が悪化する。
上記応答性の悪化は、上記中心孔32の内周面及び上記
先半部8bの外周面との間への上記各ニードル33、3
3の嵌め合い精度を向上させる事により、或る程度防止
できるが、加工精度を高くする分、コストが嵩む等の問
題がある。又、上記弾性変形に基づく応答性の悪化を完
全になくす事はできない。本発明は、この様な事情に鑑
みて、上述した様な各種不都合の原因となるパワーロー
ラ9の弾性変形を防止すべく発明したものである。
段変速機は、前述した従来から知られているトロイダル
型無段変速機と同様に、互いの内側面同士を対向させた
状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された第
一、第二のディスクと、これら第一、第二のディスクの
中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動す
るトラニオンと、このトラニオンの内側面に回転自在に
支持された状態で、上記第一、第二の両ディスクの間に
挟持されたパワーローラとを備える。
於いては、上記パワーローラの外側面中心部に軸部を、
このパワーローラと同心に突設している。そして、この
パワーローラをこの軸部を中心とする回転自在に支持し
ている。更に好ましくは、上記パワーローラの外側面と
トラニオンの内側面との間に、このパワーローラに加わ
るスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラ
の回転を許容するスラスト転がり軸受を設ける。そし
て、このスラスト転がり軸受を構成する外輪の中心部に
上記パワーローラの外側面中心部に突設した軸部を回転
自在に支承すると共に、上記外輪の外側面で中心から外
れた部分に第二の軸部を突設し、この第二の軸部をトラ
ニオンの中間部に揺動自在に支持する。
変速機の場合には、前述した従来のトロイダル型無段変
速機と同様の作用により、第一、第二の両ディスク同士
の間で回転力の伝達を行ない、又、これら両ディスクの
回転速度の比を調節する。特に、本発明のトロイダル型
無段変速機の場合には、トラニオンに対してパワーロー
ラを回転自在に支持する為の軸部を、このパワーローラ
の外側面中心部に突設している為、このパワーローラに
中心孔を設ける必要がない。従って、第一、第二の両デ
ィスクから加わる大きなラジアル荷重に拘らず、上記パ
ワーローラの弾性変形量を小さく抑える事ができる。し
かも、上記軸部は上記ラジアル荷重により殆ど弾性変形
しない。この為、上記パワーローラを支持する軸受の耐
久性が悪化したり、トラニオンの動きがパワーローラに
伝わりにくくなって変速応答性が悪化したりする事を防
止できる。
例を示している。尚、本発明の特徴は、トロイダル型無
段変速機の運転時に入力側、出力側両ディスク2、4の
内側面2a、4a(図3〜5参照)から加えられるラジ
アル荷重に拘らず、パワーローラが弾性変形するのを防
止する為の構造にある。その他の部分の構造及び作用
は、図5〜6に示した構造を含め、従来から知られてい
るトロイダル型無段変速機の場合と同様である。よっ
て、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略に
し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
るパワーローラ9Aの外側面(上記入力側、出力側両デ
ィスク2、4の径方向に関して外側の端面で、図1〜2
の下面)の中心部に軸部34を、このパワーローラ9A
と同心に突設している。尚、図示の例では、この軸部3
4をパワーローラ9Aと一体に形成しているが、パワー
ローラの中心部に形成した円孔に、その先半部により軸
部を構成する軸杆の基半部を圧入固定する事により構成
しても良い。何れにしても、完成状態で上記パワーロー
ラ9Aは、中心孔等を持たない充実体とする。
玉軸受22を構成する外輪26aを介して、トラニオン
6の内側面に、上記軸部34を中心とする回転自在に支
持している。即ち、上記外輪26aの中心部に形成した
円孔35の内側面側開口部に円筒部36を形成すると共
に、これら円孔35及び円筒部36の内周面と上記軸部
34の外周面との間にラジアルニードル軸受31aを設
けて、上記外輪26aに対し上記パワーローラ9Aを、
上記軸部34を中心とする回転自在に支持している。
尚、この軸部34の先端部(図1〜2の下端部)で上記
外輪26aの外側面(図1〜2の下面)から突出した部
分には、止め輪37とワッシャ38とを係止して、上記
パワーローラ9A及びトラニオン6をトロイダル型無段
変速機に組み付ける以前(このパワーローラ9Aの周面
9aと上記両ディスク2、4の内側面2a、4aとを当
接させる以前)の状態でも、上記パワーローラ9aと上
記外輪26aとが分離しない様にしている。
れた部分、即ち、上記円孔35の周囲部分に、第二の軸
部39を突設している。この第二の軸部39は、上記外
輪26aと一体に形成して、この外輪26aの内側面
(図1の上面)に形成した外輪軌道40の表面が、全周
且つ全幅に亙って滑らかな性状となる様にしている。こ
の様な第二の軸部39は、上記トラニオン6に形成した
円孔7の内側に、ラジアルニードル軸受30により揺動
変位自在に支持している。上記第二の軸部39の先端部
(図1〜2の下端部)で上記トラニオン6の外側面(図
1〜2の下面)から突出した部分にも、止め輪41とワ
ッシャ42とを係止し、上記パワーローラ9A及びトラ
ニオン6をトロイダル型無段変速機に組み付ける以前の
状態でも、このトラニオン6と上記外輪26aとが分離
しない様にしている。従って、図1に示す状態に組み立
てた構成各部材は、トロイダル型無段変速機の組立以前
の状態でも一体的に取り扱う事ができて、部品搬送、部
品管理、組立作業の容易化を図れる。
無段変速機の場合の場合には、上記トラニオン6に対し
て上記パワーローラ9Aを回転自在に支持する為の軸部
34を、このパワーローラ9Aの外側面中心部に突設し
ている為、このパワーローラ9Aに中心孔を設ける必要
がない。即ち、上記軸部34をこのパワーローラ9Aと
一体に形成する場合には、このパワーローラ9Aには元
々孔が存在しない事になるし、別体とした軸部とパワー
ローラとを組み合わせる場合でも、組み合わせ後のパワ
ーローラには、ラジアル荷重に基づく弾性変形を助長す
る様な空洞部は存在しなくなる。
から加わる大きなラジアル荷重に拘らず、上記パワーロ
ーラ9Aの弾性変形量を小さく抑える事ができる。しか
も、上記軸部34は上記ラジアル荷重により殆ど弾性変
形しない。この為、上記パワーローラ9Aを支持するラ
ジアルニードル軸受31aの耐久性が悪化したり、上記
トラニオン6の軸方向の動きが上記パワーローラ9Aに
伝わりにくくなって変速応答性が悪化したりする事を防
止できる。
4から上記パワーローラ9Aに大きなラジアル荷重が加
わった場合でも、上記軸部34は殆ど弾性変形せず、こ
の軸部34の外周面と前記外輪26aの中心部に形成し
た円孔35及び円筒部36の内周面との間隔は、全周に
亙って均等な状態のままである。従って、これら両周面
同士の間に設ける上記ラジアルニードル軸受31を構成
する各ニードルの転動面と上記各周面との当接圧に大き
な差が生じる事がなくなり、これら各面の転がり疲れ寿
命を確保できる。
する各ニードルの転動面と上記各周面との間の隙間が、
上記トラニオン6の軸方向で大きくなる事もないので、
このトラニオン6の動きが、ほぼそのまま上記パワーロ
ーラ9Aに伝わる状態となる。この為、変速の為に上記
トラニオン6を軸方向に変位させると、この変位が直ち
にパワーローラ9Aに伝わって、このパワーローラ9A
の周面9aと上記両ディスク2、4の内側面2a、4a
との間に作用する接線方向の力の向きが変化し、上記ト
ラニオン6が、その両端部に設けた枢軸5、5を中心に
揺動変位する。この為、変速時の応答性が良好になる。
上に述べた通り構成され作用する為、変速動作が安定
し、しかも軽量且つ耐久性の優れたトロイダル型無段変
速機を実現できる。
に配置したトラニオン及びパワーローラに相当するトラ
ニオン及びパワーローラを取り出して示す断面図。
示す断面図。
の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。
誇張して示す、図6の拡大B−B断面に相当する図。
Claims (2)
- 【請求項1】 互いの内側面同士を対向させた状態で、
互いに同心に、且つ回転自在に支持された第一、第二の
ディスクと、これら第一、第二のディスクの中心軸に対
し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオ
ンと、このトラニオンの内側面に回転自在に支持された
状態で、上記第一、第二の両ディスクの間に挟持された
パワーローラとを備えたトロイダル型無段変速機に於い
て、上記パワーローラの外側面中心部に軸部を、このパ
ワーローラと同心に突設し、このパワーローラをこの軸
部を中心とする回転自在に支持した事を特徴とするトロ
イダル型無段変速機。 - 【請求項2】 パワーローラの外側面とトラニオンの内
側面との間に、このパワーローラに加わるスラスト方向
の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容す
るスラスト転がり軸受を設け、このスラスト転がり軸受
を構成する外輪の中心部に上記パワーローラの外側面中
心部に突設した軸部を回転自在に支承すると共に、上記
外輪の外側面で中心から外れた部分に第二の軸部を突設
し、この第二の軸部をトラニオンの中間部に揺動自在に
支持した、請求項1に記載したトロイダル型無段変速
機。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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