JP2002337796A - 航空機用定速トランスミッションロータ - Google Patents
航空機用定速トランスミッションロータInfo
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- JP2002337796A JP2002337796A JP2002026961A JP2002026961A JP2002337796A JP 2002337796 A JP2002337796 A JP 2002337796A JP 2002026961 A JP2002026961 A JP 2002026961A JP 2002026961 A JP2002026961 A JP 2002026961A JP 2002337796 A JP2002337796 A JP 2002337796A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/32—Rotors
- B64C27/35—Rotors having elastomeric joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/32—Rotors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Catching Or Destruction (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
ータを提供する。 【解決手段】 航空機用ロータが、駆動シャフト(2)
と多数の翼(3)と、翼をシャフトに接続している定速
トランスミッション(5)とを有している。トランスミ
ッションは、ハブ(4)と、シャフトに一体化している
駆動部材(6)と、ハブに一体化している被駆動部材
(7)と、多数のトルクトランスミッタ(11)とを有
している。各々のトルクトランスミッタは第一アタッチ
メント(56)と第二アタッチメント(57)とに接続
されている。第一アタッチメント及び第二アタッチメン
トは、それぞれ駆動部材と被駆動部材とにより担持され
ている。
Description
ションを有する航空機用ロータに関する。本発明は、好
ましくは傾斜ロータ式航空機(tilt−rotor
aircraft)あるいは転換式飛行機(conue
rt:planes)に適用するものであるが、従来の
ヘリコプタ例えば尾部回転翼に使用してもよい。
速度、飛行距離及び性能と、ヘリコプタにおけるオーバ
リング及び垂直離着陸能力とを組合わせるために、転換
可能な航空機(conuertible aircra
ft)いわゆる転換式飛行機が発明されてきた。その転
換式飛行機は、ターボプロペラ航空機の外面構造と同一
であるけれど、ロータを備えていて、そのロータが、上
向きに傾斜しヘリコプタにおける揚力を提供し、さらに
前方に傾斜し航空機における推力を提供していて、航空
機はヘリコプタと同様に限られたスペースで離着陸で
き、さらに航空機と同様に高速度かつ高高度で巡航する
ことができる。従来のヘリコプタに関連してそのような
組合わせの利点は:ほぼ二倍の巡航速度(300km/h
に対して500km/h)と;所定の積載量及び燃料容量
に対して実質的に二倍の飛行距離と時間、従って航空機
の有効利用率の増大と;そのほとんどの飛行時間におい
て航空機が天候状態(雲、乱気流)の影響を受けないよ
うな、二倍を上廻る巡航高度と;である。その一方で、
従来の航空機に比較されるように、本航空機はホーバリ
ング可能であり、かつ限られたスペースでの離着陸が可
能である。
題の一つで、転換式航空機において転換時における変則
的な運転状態のためにさらに複雑化している問題の一つ
は、ロータに作用する振動力の制御である。この振動力
は主にジャイロ作用によるものであって、そのジャイロ
作用は、トランスミッションシャフトの軸に関してロー
タのシャフトを傾斜することと、ロータトランスミッシ
ョンがトランスミッション主軸からロータハブへの完全
な定速トランスミッションを保証することに失敗した際
の角速度における振動と、により共同的に発生する。
ッションが公知である。ある解決方法において、ハブ
が、ポール周囲を回転するべく球形ベアリングに枢支さ
れ、さらに、トランスミッション部材により主シャフト
と一体に駆動部材に接続されていて、そのトランスミッ
ション部材は、実質的にトロイダル形状であり、フレキ
シブルな部材であり、複合材料で作られている。構造的
には比較的簡単であるが、トランスミッション部材が荷
重で変形する際、前述の動的問題がハブのボビングをも
たらし、そのボビングはさらに翼に対して貫性力及び動
的空気力をもたらす。
数のコンパスあるいは接線ロッドによる連結方法でトラ
ンスミッションシャフトと一体的に駆動部材に接続され
ている。そのような解決方法は多かれ少なかれ、採用し
た運動装置にもとずく振動問題があって、複雑になり、
摩耗を受け、信頼性に欠け、さらに異なる設計仕様への
適応性に欠けている。
のロータに伴なう前述の欠点を回避するべく構成された
航空機用ロータを提供することである。
ロータを提供していて、駆動シャフトと、駆動シャフト
に関して実質的に半径方向に延伸している多数の翼と、
前記翼を前記駆動軸に接続しているトランスミッション
とを具備している航空機用ロータであって;該トランス
ミッションが、固定ポールの周囲に調節可能に支持され
たハブと、各々の前記翼を前記ハブに接続している連結
手段と、前記駆動シャフトを前記ハブに接続しているト
ルク伝達手段と、を具備している航空機用ロータにおい
て;前記ハブがポールを通過するそれ自身の平面に関し
て対称であることと;前記トルク伝達手段が、前記駆動
シャフトに回転的に一体化している駆動部材と、前記ハ
ブに固定的に接続された被駆動部材と、各々が、駆動部
材により担持された第一アタッチメントと、被駆動部材
により担持された第二アタッチメントとに、それぞれ第
一ヒンジと第二ヒンジとにより接続された多数のトルク
トランスミッタとを備えていることと;を特徴としてい
て;前記第一ヒンジ及び第二ヒンジがそれぞれ軸を有し
ていて、その軸は、分割平面に関して対向する両側であ
りかつ対称な、第一平面及び第二平面にそれぞれあっ
て、その分割平面は静止した停止状態において前記平面
に一致している;ところの航空機用ロータである。
における好適な限定されることのない実施の形態を説明
する。
機特に転換式飛行機用ロータ全体を示めしている。ロー
タ1は、軸がAである主シャフト2と;ハブ4に支持さ
れた四枚の翼3と;ハブ4をシャフト2に接続している
トランスミッション5とを備えている。
りつけられた環状駆動部材6と;ハブに固定的に接続さ
れ、かつハブ4が周囲で傾くことのできる固定ポールO
を画成している球形連結ジョイント8によりシャフト2
に接続されたハブ4用サポート7(以下サポート7と呼
ぶ)と;駆動部材6をサポート7に接続している多数の
トルクトランスミッタ11と;を備えていて、駆動部材
を画成している。
トにより画成されていて、そのフラットプレートは、中
央平面αに延在し、かつ実質的に十字形状開口部13を
有している四頂点の星形状をしている。より詳しくはハ
ブ4が;星の頂点を画成し、それぞれの翼3に接続し
た、等角度で離間した四つのラディアルアーム14と;
アーム14に交差し、かつサポート7に固定的に取りつ
けられた四つの中間駆動部分15と;を備えている。
ーム14に対して半径方向内側に配置されており、複数
対のビーム16により一体に接続されている。より詳し
くは各々のアーム14が、軸Aに面する第一辺と外側に
面する第二辺とを有する、実質的に二等辺の台形形状で
あって、さらに二つのビーム16により二つの隣接した
中間部分15に接続されており、その二つのビーム16
は、アーム14から分岐したものであり、アーム14の
斜面の延伸部に沿った方位となっている。中間部分15
とビーム16とアーム14の第一辺とはハブ4の開口部
13の周縁を画成している。
ご状構造体であって、かつ上部フランジ19と下部フラ
ンジ20(図4)とにより画成されていて、その上部フ
ランジ19と下部フランジ20とは、平面αに対して実
質的に対称であり、フランジ各々が、平らな環状ベース
22と、等角で離間しベース22から半径方向及び軸方
向に突出している四つのアーム23とを備えている。
行であって、シャフト2が貫通して取りつけられている
それぞれの円形中心開口部24を有している。フランジ
19及び20のアーム23は、ねじ26で接続された、
それぞれの自由端25において、平面αで係合してい
て、かつハブ4の中間部分15が収納され固定的にロッ
クされている、それぞれのC字形シート27を内部にお
いて画成している。
と平面αとの交差部に画成されていて;球形連結ジョイ
ント8は内部エラストマーベアリング30と外部エラス
トマーベアリング31とにより画成されており、その両
方のベアリングは、ポールOにおける幾何学的中心を有
していて、フランジ19のベース22における軸方向に
対向する両側に配置されており、シャフト2に同軸であ
り、リングナット32によりシャフト2の肩33に対し
軸方向にグリップされたアセンブリをベース22と共に
形成している。
けるサポート7の回転を可能にすることに加えて、サポ
ート7からシャフト2へそれぞれ下向き軸荷重及び上向
き軸荷重の伝達も行なう。
を有する球形連結ジョイント35により、かつ中心Cと
ポールOとを通る半径方向軸Rとを有する回転対36に
より、ハブ4に接続されている。翼3のハブ4への接続
は、一つの翼3に関して以下に詳述する。なお残りの翼
については同様に接続されることは、理解されるであろ
う。
端部34が、垂直壁面39によりお互いに一体化された
二つの平行プレート37,38を備えている。端部34
が、実質的にサポート7の内側へ接線方向に延伸するピ
ッチ・コントロール・レバ40に接続されていて、その
ピッチ・コントロール・レバ40は、翼3のプレート3
7及び38の間に取りつけられた一つの端部44と、詳
細に説明されないが従来のピッチ・コントロール・アセ
ンブリ47の一部を形成している連接棒46に接続され
た他方の端部45とを有している。
共に一体的に回転するように、プレート37,38と軸
Rとに直交する軸Tを有している遠心力トランスミッシ
ョンピン48により、プレート37と38との間に挿入
され接続されていて、さらに球形連結ジョイント35に
おける、第一部材49と、ハブ4に固定的に取りつけら
れた第二部材50とを収納している。
第一部材49はポールにより画成されていて、そのポー
ルは、ピン48に直径を貫通して取りつけられ、かつレ
バ40の端部44における内部停止面52の間で軸方向
にロックされている。玉形連結ジョイント35の第二部
材50はハブ4のそれぞれのアーム4の第一辺に固定的
に取りつけられている(図3)。
54を有していて、そのラジアルピン54は、翼3の壁
面39に形成されたそれぞれの座55を介して角度的に
及び軸方向に摺動係合し、かつ壁面39と共にそれぞれ
の回転対36を画成している。ピン54及び球形連結ジ
ョイント35は、トランスミッション・ポイントを画成
していて、翼3とハブ4との間で剪断力が伝達されてい
る。
下方でシャフト2に取りつけられた環状部材55と;端
部においてトルクトランスミッタ11用のそれぞれの下
部アタッチメント56を画成するために環状部材55か
ら外向きかつ上向きに突出している四つのアペンディッ
クスと;を具えている。それぞれのアペンディックス
は、トルクトランスミッタ11用の上部アタッチメント
57を画成するために、サポート7の上部フランジ19
におけるアーム23から突出している。
材により画成されていて、そのカンチレバ部材が端部に
おいて、上部ヒンジ58により上部アタッチメント57
へ、下部ヒンジ59により下部アタッチメント56へ取
りつけられている。ヒンジ58及び59がそれぞれ軸D
及びEを有していて、その軸D及びEは、軸Aに関して
接線的に配置され、かつそれぞれ平面δ及びεにあっ
て、その平面δ及びεは、ハブの平面αが軸Aに直交し
ている静止した停止状態において、平面αに関して対称
である。
ミッタ11が、二つの端部アタッチメント60と、平行
な多数のプレート64とを具えていて;その二つの端部
アタッチメント60はそれぞれ、上部アタッチメント5
7と下部アタッチメント56とに接続していて、その上
部アタッチメント57と下部アタッチメント56とは、
軸方向に固定され、それぞれの軸D,Eの周囲で相対回
転可能であり;そのプレート64は端部においてアタッ
チメント60に取りつけられている。プレート64は、
二つの実質的に直線の端部部分64aと、外側に向いた
凸面を有する湾曲した一つの中間部分64bとにより湾
曲されていて、さらに接線方向に極度に細長い、すなわ
ち巾に対して極度に薄い長方形断面を有している。プレ
ート64は、半径方向に間隙gで並行して配置されてい
て、従って各々のプレートがそれぞれ荷重を受けて作動
しており、さらにプレート64は、炭素繊維ベースの複
合材料で簡便に作られ、プレート64は好ましくは、外
側プレートから内側プレートに向けて厚さが増加してお
り、すべてのプレート64において剪断応力が一定値に
なっていて、材料の抗力を最も良く利用している。
平面における曲げ強度が弱く、かつねじり剛性も低下し
ていて、運動学的に言えば、トルクトランスミッタ11
はコンパス機構11′(図7)に相当するもの(あるい
は代わるもの)であってもよくて、そのコンパス機構1
1′は、上部アタッチメント57に蝶番取りつけされた
上部ロッド65と、下部アタッチメント56に蝶番取り
つけされた下部ロッド66と、ロッド65及びロッド6
6における自由端を接続している球形連結ジョイント6
7とにより画成されている。この変更した形状が図7及
び8に示めされ、荷重を受けるロータ1の運動状態の説
明に役立っている。
クトランスミッタ11あるいは11′により、駆動部材
6からサポート7へ伝達される。ハブは、サポート7に
固定的に接続されていて、したがってサポート7と一体
で回転する。翼3の円錐状配置はハブ4のビーム6にお
けるフレキシビリティにより可能となっている。
ル装置47により調節される。より詳しくは、ハブ4が
ポールOの周囲をスリップすると、ハブ4の平面αは、
軸Aに直交しているのと対照するものとして、ポールO
を介してハブ回転軸Bに直交し(図8)、トルクトラン
スミッション11あるいは11′の下部アタッチメント
56と上部アタッチメント57との間における距離が変
化する。図8に示めすように、特にコンパス機構11′
を用いた解決方法に関連して、連結ジョイント67の中
心は、平面αと異なる分割平面を画成している平面βに
あり、これと関連して平面δとεとが同様の関係にあ
る。この条件を考りょすると、トランスミッション5は
完全に一定速度を維持している。すなわち平面αにおけ
る観察者において、軸B周囲のハブ4の角速度は、一定
でかつシャフト2の角速度に等しい。
レート64の変形により、構造的に正に同一の前述した
運動装置を提供している。この場合、ハブ4のどのよう
なすべり状態においても、トランスミッタ11を分割す
る面βを画成し、これと関連して平面δとεとが同様の
関係にあることを可能にしていて、前述したように、ト
ランスミッション5は、ロータ1のどのような運転状態
においても完全に一定の速度を維持する。トルクトラン
スミッタ11の実施の形態が、実際的にコンパス機構1
1′と同一の運動装置を提供していて、そのトランスミ
ッタ11は、ねじり及び曲げ剛性の弱いプレート64の
ために、荷重の下で、平面βが分割平面であることに関
連して変形形状をもたらす複雑な曲げ及びねじり歪みを
受けている。
説明において明瞭であろう。前述の理由からロータは、
どのような運転状態においても完全に一定な速度伝達を
維持し、従ってジャイロ作用により誘発される振動を回
避あるいは無視出来る程度にまで低減することができ、
ボッビングもなく一定で安定したロータの姿勢を達成す
る。
パクトで軽量の、小数の部品からなるトランスミッショ
ン5にある。
ン11を使用している実施の形態は、相対運動における
部品数を低減していて、それに伴なう低減効果(摩耗、
フレッティング)もあり;さらに、ロータにおけるモー
メント及び安定性の制御が、プレート64の剛性を調節
することにより制御することができる。
分が伝達される種々の荷重径路のために、最大の信頼性
と安定性とを備えている。より詳しくは、平面における
軸荷重と剪断荷重とは単独でエラストマーベアリング3
0,31により伝達され、ねじりトルクが単独でトルク
トランスミッタ11又は11′により伝達され、さらに
コントロールモーメントは、その一部がエラストマーベ
アリング30,31により、その一部がトルクトランス
ミッタ11又は11′により伝達されていて、いずれに
してもすべての応力成分に関して冗長性がある。
特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく変更しても
よいことは明瞭である。
す。
図を示めす。
断面図を示めす。
ンの被駆動部材の断面図を示めす。
ンのトルク伝動部材の側面図を示めす。
図である。
す。
の図を示めす。
Claims (17)
- 【請求項1】 駆動シャフト(2)と、駆動シャフト
(2)に関して実質的に半径方向に延伸している多数の
翼(3)と、前記翼(3)を前記駆動軸(2)に接続し
ているトランスミッションとを具備している航空機用ロ
ータであって;該トランスミッションが、固定ポール
(O)の周囲に調節可能に支持されたハブ(4)と、各
々の前記翼(3)を前記ハブ(4)に接続している連結
手段(35,36)と、前記駆動シャフト(2)を前記
ハブ(4)に接続しているトルク伝達手段(6,7,1
1)と、を具備している航空機用ロータにおいて;前記
ハブ(4)がポール(O)を通るそれ自身の平面(α)
に関して対称であることと;前記トルク伝達手段(6,
7,11)が、前記駆動シャフト(2)に回転的に一体
化している駆動部材(6)と、前記ハブ(4)に固定的
に接続された被駆動部材(7)と、各々が、駆動部材
(6)により担持された第一アタッチメント(56)
と、被駆動部材(7)により担持された第二アタッチメ
ント(57)とに、それぞれ第一ヒンジ(59)と第二
ヒンジ(58)とにより接続された多数のトルクトラン
スミッタ(11)とを備えていることと;を特徴として
いて;前記第一ヒンジ(59)及び第二ヒンジ(58)
がそれぞれ軸(E,D)を有していて、その軸(E,
D)は、分割平面(β)に関して対向する両側でありか
つ対称な、第一平面及び第二平面(ε,δ)にそれぞれ
あって、その分割平面(β)は静止した停止状態におい
て前記平面(α)に一致している;ところの航空機用ロ
ータ。 - 【請求項2】 前記翼(3)を前記ハブ(4)に接続し
ている前記連結手段(35,36)が、少なくともそれ
ぞれの回転対(36)を備えていて、その回転対(3
6)はそれぞれの可変ピッチ軸(R)を画成しており、
その可変ピッチ軸(R)が、前記ハブ(4)の前記平面
(α)にあり、かつ、前記ポール(O)を通っているこ
とを特徴としている、請求項1に記載の航空機用ロー
タ。 - 【請求項3】 前記ハブ(4)がコンツアード・プレー
トであることと;前記被駆動部材(7)が、前記ハブ
(4)の対向する両側にあって、かつハブ(4)の前記
平面(α)に関して実質的に対称な二つのフランジ(1
9,20)を備えていることと;を特徴としている、請
求項1又は2に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項4】 前記トルクトランスミッタ(11)が、
前記翼(3)の数に等しく、さらに前記翼(3)の間に
挟さまれていることを特徴としている、請求項1〜3の
いずれか一項に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項5】 前記トルクトランスミッタ(11)が、
それぞれの端部アタッチメント(60)を有しているカ
ンチレバ部材により画成されていて、各々が、それぞれ
の前記第一アタッチメント(56)とそれぞれの前記第
二アタッチメント(57)とに接続されていることを特
徴としている、請求項4に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項6】 前記カンチレバ部材(11)各々は多数
のプレート(64)を備えていて、そのプレート(6
4)が、接線方向に細長い長方形断面を有し、かつ半径
方向に並行して配置されていることを特徴としている、
請求項5に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項7】 前記プレート(64)が、間隙(g)で
お互いに離間していることを特徴としている、請求項6
に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項8】 前記プレート(64)が湾曲していて、
前記ロータ(1)に対して外側に凸な面を有することを
特徴としている、請求項6又は7に記載の航空機用ロー
タ。 - 【請求項9】 前記プレート(64)が、炭素繊維ベー
スの複合材料で作られていることを特徴としている、請
求項6〜8のいずれか一項に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項10】 前記トルクトランスミッタは、各々が
二つのロッド(65,66)で画成されたそれぞれのコ
ンパス機構(11′)を備えていて、そのロッド(6
6)は前記第一アタッチメント(56)と、そのロッド
(65)前記第二アタッチメント(57)とに蝶番取り
つけされ、かつそのロッド(65,66)は球形連結ジ
ョイント(67)によりお互いに接続されていることを
特徴としている、請求項4に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項11】 前記ポール(O)において中心を有し
ている二つのエラストマーベアリング(30,31)を
具備することを特徴としていて;前記ベアリング(3
0,31)が、前記被駆動部材(7)の前記フランジ
(19,20)における軸方向に対向する両側の一つ
(19)に配置され、前記フランジ(19)を前記駆動
シャフト(2)に二軸方向において接続しているところ
の、請求項3〜10のいずれか一項に記載の航空機用ロ
ータ。 - 【請求項12】 前記翼(3)を前記ハブ(4)に接続
している前記連結手段(35,36)が、各々の翼
(3)に対し、それぞれの前記可変ピッチ軸(R)に沿
っている中心(C)を有している球形連結ジョイント
(35)を備えていることを特徴としている、請求項2
〜11のいずれか一項に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項13】 各々の翼(3)に対し、前記可変ピッ
チ軸(R)周囲において、前記翼(3)に固定的に取り
つけられ、かつ前記翼(3)と一体で回転する、可変ピ
ッチレバを具備していることを特徴としていて;前記球
形連結ジョイント(35)が前記可変ピッチレバ(4
0)と前記ハブ(4)との間に挟さまれているところ
の、請求項12に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項14】 前記ハブ(4)は実質的に、それぞれ
の翼(3)が前記連結手段(35,36)により接続さ
れた、翼(3)に等しい数の半径方向アーム(14)
と、前記アーム(14)の間に挟まれ、かつ前記被駆動
部材(7)に固定的に取りつけられた、翼(3)に等し
い数の中間駆動部分(15)と、を有する星形形状であ
ることを特徴としている、請求項3〜13のいずれか一
項に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項15】 前記アーム(14)各々が、二つのビ
ーム部材(16)により隣接している前記中間駆動部分
(15)へ一体的に接続されていることを特徴としてい
る、請求項14に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項16】 前記ハブ(4)が中央開口部(13)
を備えていることと;前記被駆動部材(7)が実質的に
かご状形状の中空部を有していることと;を特徴として
いる、請求項15に記載の航空機用ロータ。 - 【請求項17】 前記可変ピッチレバ(40)が、実質
的に接線方向に延在していて、かつ前記駆動部材(7)
と前記ハブ(4)の前記開口部とに収納されていること
を特徴としている、請求項16に記載の航空機用ロー
タ。
Applications Claiming Priority (2)
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IT2001TO000101A ITTO20010101A1 (it) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | Rotore con gruppo di trasmissione omocinetico per un aeromobile. |
IT2001A000101 | 2001-12-21 |
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JP4112870B2 JP4112870B2 (ja) | 2008-07-02 |
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JP2002026961A Expired - Lifetime JP4112870B2 (ja) | 2001-02-02 | 2002-02-04 | 航空機用定速トランスミッションロータ |
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JP (1) | JP4112870B2 (ja) |
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IT (1) | ITTO20010101A1 (ja) |
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