JP2002513710A - 車両バンパ - Google Patents

車両バンパ

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JP2002513710A
JP2002513710A JP2000546978A JP2000546978A JP2002513710A JP 2002513710 A JP2002513710 A JP 2002513710A JP 2000546978 A JP2000546978 A JP 2000546978A JP 2000546978 A JP2000546978 A JP 2000546978A JP 2002513710 A JP2002513710 A JP 2002513710A
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energy
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energy absorbing
corrugated
ribs
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エバンス，ダリン・アーノルド
ナガスワミー，ヴェンカタラマン
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/186—Additional energy absorbing means supported on bumber beams, e.g. cellular structures or material
    • B60R2019/1866—Cellular structures

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギー吸収車両バンパ装置。 【解決手段】 車両用のエネルギー吸収バンパ組立体は長形のエネルギー吸収手段を含み、この長形のエネルギー吸収手段は、複数のリブを具えた長手方向に延び前方に突出する波形部材と隣接部材とを含み、複数のリブは長手方向を横切る方向に延び波形部材を隣接部材に接合し、またエネルギー吸収手段はエラストマー材料からなり、長手方向の部材は、衝撃を受けた際にエネルギーを吸収するように制御されて圧潰するようにした中空部分を構成する。前記リブはさらに、前記中空部分の圧潰を制御するようになっていて、衝撃を受けた際に追加のエネルギー吸収をするように伸張する。

Description

【発明の詳細な説明】
（技術分野） 本発明は、エネルギー吸収車両バンパ装置に関する。
【０００１】 （背景技術） バンパは、通常車両の前部及び後部を横切って車幅方向に延び、車両の前後方
向に延びるレールに装着される。望ましいバンパエネルギー吸収装置は、車両の
レール荷重限界を超えずに衝突の衝撃エネルギーを最小の侵入量で処理すること
によって車両損傷を極力少なくする。理想的なエネルギー吸収体は、レール荷重
限界に達しないぎりぎりのところまで急速に荷重を立ち上げることによって高い
効率を実現し、その荷重を衝撃エネルギーが費消されてしまうまで一定に保つ。
【０００２】 発泡タイプのバンパがカイシャ（Ｋａｉｓｈａ）に付与された米国特許第４，
７６２，３５２号に記載されている。バックアップビームが一対のレールに接続
されている。ポリプロピレン、ポリウレタンなどの発泡タイプの樹脂がバックア
ップビームと外側ファシアとの間に置かれる。
【０００３】 発泡タイプの別の装置がローレン（Ｌｏｒｅｎ）に付与された米国特許第４，
９４１，７０１号に記載されている。記載されているように、半剛性の弾性ファ
シアがバンパ構造体の前方に間隔を置いて配置され、それらの間で画定される容
積に、弾性変形可能で両方の部材に一体に接着される一体のスキンウレタン発泡
体が充填される。
【０００４】 発泡タイプ装置の欠点は、衝撃を受けた際ゆっくりと荷重が立ちあがり結果と
して大きい変位をまねくことである。発泡体は通常６０％から７０％圧縮に対し
て有効である。この点を越えると、発泡体は非圧縮性と化し衝撃エネルギーは十
分には吸収されない。残存する衝撃エネルギーはバックアップビーム及び／また
は車両構造の変形により吸収される。発泡体はまた温度に鋭敏であるので変位及
び衝撃吸収機能が温度で実質的に変化する可能性がある。通常、温度が下がるに
つれて、発泡体は剛性が増し結果としてより大きい耐荷重を生じることになる。
逆に、温度が上がるにつれて、発泡体は可撓性が増し結果としてより大きい変位
を生じ車両の損傷を生じる可能性がある。
【０００５】 ストークス（Ｓｔｏｋｅｓ）に付与された米国特許第４，５３３，１６６号に
は、溝形断面を有する輪郭をした外側ビームの内側に配置される溝形断面をした
内側ビームを用いる非発泡タイプのエネルギー吸収装置が記載されている。外側
ビームは、リブの間にはりわたされた長手方向の補強材で垂直部分を補強する横
リブを有する。内側ビームは、ビームの外側面に成形された長手方向と交叉する
ビーム間支持部を有する。外側ビーム部材を内側ビーム部材に間隔を置いた関係
で取り付けるためにビーム間支持部がバンパ支持体から長手方向にずれた位置に
配置される。二重ビームバンパは、エネルギー吸収及び衝撃力に関する限り、衝
撃点の位置に比較的鈍感に設計されており、バンパの緩衝装置をなくすことを目
的にしている。この装置は、特別な形状を有する、別々に成形された外側及び内
側ビーム部材を必要とする。
【０００６】 本発明は、衝撃を受けた際に素早い荷重の立上げで効率のよいエネルギー吸収
を達成できるよう設計される非発泡タイプのエネルギー吸収装置を目的とする。
低速衝撃を受ける間の衝撃力は、衝突時の運動エネルギーが吸収されてしまうま
でエネルギー吸収体を変形させることによって所定のレベルより低いぎりぎりの
ところで維持される。一旦衝撃が終わってしまえば、吸収体は大体においてその
元の形状に戻り、そしてその後の衝撃に耐える十分な健全性を保つことになる。
【０００７】 （発明の開示） 本発明のエネルギー吸収装置は、より優れたエネルギー吸収効率を増大させし
かもより急速な荷重の立上げをする形状構成を有する。その形状構成をとること
で装置は従来の発泡タイプ装置に比べて比較的に狭い空間にまとめて実装される
ことが可能になる。このことは自動車の設計者に装置の衝撃性能を増大させなが
らも張り出しを縮小したバンパ装置をデザインする自由度を与えることになる。
増大されたバンパ衝撃性能によって、低速の軽い衝突事故（フェンダベンダ）の
修理費を低下させ、そしてより高速での衝突時に乗員の安全が増すことになる。
第１次的な吸収装置は単一の一体に成形された熱可塑性エンジニアリング樹脂を
用いて実現可能であるから、第１次的なエネルギー吸収装置は容易に再利用でき
る。発泡体が使われてないので、様々な温度にわたって衝撃性能を常に一定に保
つことができる。本発明の別の好ましい特性はスムーズで予測がつく荷重応答性
があり、荷重を受ける方向に影響を受けないことである。このことは、一定した
バンパ装置応答性が衝突強度センサにとって重要である正面エネルギー吸収（Ｅ
Ａ）の適用には特に大切である。
【０００８】 本発明によると、車両に取り付けられるようになっている長形のエネルギー吸
収手段を含む車両用のエネルギー吸収バンパ組立体が提供される。好ましい装着
のしかたは、まず内部のビームに対して行い、次にそのビームが車両のレールま
たは構造物へ装着されることである。エネルギー吸収手段はまたファシアに取り
付けられ、ファシアを取付けて出荷できることも考えられている。長形のエネル
ギー吸収手段は波形部材と隣接部材を含み、隣接部材もまた波形を付けることが
可能である。それらの部材のそれぞれは前方に突出し長手方向に延びる。波形部
材を隣接部材に接合するために複数のリブが長手方向を横切る方向に延びる。エ
ネルギー吸収手段は、エラストマーまたは十分な可撓性を有する材料からなって
おり、従って、前記リブと長手方向の部材は、衝撃を受けた際にその衝撃エネル
ギーを吸収するように変形し漸次圧潰する。
【０００９】 その上、本発明によると、エネルギー吸収体は、取り付けられるようになって
いる単体の一体に成形された熱可塑性部品として提供される。
【００１０】 （発明を実施するための最良の形態） 図１は装置の概略図を示し、車両１３の前後方向に延びるフレームレール１１
はエネルギー吸収バンパ装置１５を取り付けるために外方に突出している。支持
手段つまり内側ビーム１７はそれぞれのレール１１に取り付けられ、車両１３の
正面を横切って車幅方向に伸びる。内側ビーム１７はスチール、アルミニウムま
たは複合構造とすることができる。支持ビームは複合成形ビームの形で熱可塑性
樹脂で形成し得ることも考えらる。
【００１１】 バンパ組立体１５は、内側ビーム１７に隣接しかつそれに取り付けられて衝撃
を受けた際エネルギーを吸収するように外方または外面に面する長形のエネルギ
ー吸収手段１９を含む。内側ビーム１７は、ボルトとナット（図示せず）でレー
ル１１に通常固定状態に取り付けられ、エネルギー吸収手段１９は内側ビーム１
７に固定状態に取り付けられる。長形のエネルギー吸収手段、つまりエネルギー
吸収体１９は、内側ビーム１７に固定状態で取り付け可能な、内側に面する部分
を有する。様々な取り付け手段が考えられるので、本発明は取り付け手段により
限定されるべきではない。
【００１２】 エネルギー吸収体１９は、上部波形部材２１と内方に間隔を置いて配置される
上部隣接部材２３を含む。上部波形部材２１と上部隣接部材２３とは、間隔を置
いてかつ実質的に平行な関係で、前方にかつ内側ビーム１７から離れるように突
出している。複数の上部リブ２５が、上部波形部材２１を上部隣接部材２３に接
合する。上部波形部材２１と上部隣接部材２３は、吸収体１９の長手方向に沿っ
て車両の正面を横切って車幅方向に伸びる。複数の上部リブ２５は、長手方向と
交叉して伸び、上部波形部材２１と隣接部材２３の前端部分を接合し、上部中空
部分２７を形成する。
【００１３】 図４に図示されるように、上部波形部材２１は、上部及び下部の間隔を置いて
配置され、上方に延びる壁面により接合された水平面を有する波状面を含む。上
部リブ２５のそれぞれは、好ましくは一端で上部面にかつ他端で隣接部材２３に
接合される。
【００１４】 内方にと外方にという用語は、バンパ組立体の内側と組立体の外側に関して内
側の方向と外側の方向を表わす。バンパ組立体に関して、長手方向はバンパの長
さに沿ってのことであって横方向はそれと交叉することである。上部及び下部、
垂直及び水平という用語は本発明の相対的な形状構成の位置を示すことを意味す
るものであって、限定として意図されたものではない。
【００１５】 波形は、衝撃を受けた際の撓みに耐えるために波形部材の剛性の度合いをさら
に高めるために施される。衝撃を受けた際、波形部材２１はカールする傾向があ
るが、そこで波形部材と隣接部材が分離することに対してリブ２５が伸びてさら
に抑止する働きをしようとする。上部波形部材２１と上部隣接部材２５は衝撃を
受けた際カールして圧潰することができる。衝撃を受けた際の撓みを制御するた
めに、上部隣接部材２３は波形部材に類似の形でしかし反対方向にカールし、結
果として長手方向に連続する圧潰ボックス２７を構成することになる。衝撃を受
ける間長手方向の部材は変形するので、リブ２５に引張応力が生じて、結果とし
てリブが伸張することになる。上部波形部材２１は隣接部材２３より大きな剛性
を有することができるので、内側ビーム１７の水平の棚１８により大きな荷重が
分配されるということにもなる。このようにして、荷重が支承されていない中央
部よりもむしろ内側ビームの最も強い部分に優先的に分配される。優先的な荷重
分配が可能でない発泡体方式と比較した場合、これは結果としてビームに対する
損傷を軽減することになる。
【００１６】 吸収体１９は、上部中空部分２７から間隔を置いて配置され上部中空部分２７
に実質的に平行な関係で延びる上部中空部分２７と類似の構造の下部中空部分２
９を含む。下部中空部分２９は、下部隣接部材３３と実質的に平行で間隔を置い
て配置される関係で前方に突出する下部波形部材３１を含む。複数の下部リブ３
５が下部波形部材３１を下部隣接部材３３に接合する。下部波形部材３１と下部
隣接部材３３は、中空部分２９の長手方向に沿ってかつ車両１３の端部を横切っ
て車幅方向に延びる。複数の下部リブ３５が長手方向と交叉するように延び、そ
して下部中空部分２９を形成するように下部波形部材３１と下部隣接部材３３と
の前端部分を接合する。
【００１７】 図３に示されるように、複数の追加のリブ４３が上部中空部分２７を下部中空
部分２９に接合する。図４に示されるように、追加のリブ４３は衝撃を受ける間
上部及び下部中空部分２７及び２９が互いに離れようとする傾向に抗して伸張し
ようとする。図３に示されるように、追加のリブ４３が吸収体１９の長手方向を
横切る方向に延び、一端で上部隣接部材２３にそして他端で下部隣接部材３３に
これらそれぞれの部材２３と３３の前端のすぐ内側の位置で接合される。追加の
リブ４３は、それぞれ上部と下部のリブ２５と３５の中間で長手方向に間隔を置
いて配置される。結果として、衝撃からのエネルギーが吸収体１９の全域で一様
に広がる傾向を持つようになる。衝撃によるエネルギーを吸収するための好まし
い方式は、前方に面する部材２１，２３，３３及び３１が圧潰しカールしようと
し、リブ２５，４３は伸張しようとする場合である。
【００１８】 上部と下部の中空部分２７と２９はそれぞれ、内側フランジ３７によって接合
されており、内側フランジ３７はそれぞれ上部と下部の隣接部材２３と３３のそ
れぞれの内端部分の間を接合し延びている。内側フランジ３７は、図２に示され
るような鋳込みスナップ嵌合、タップねじまたは他の手段の形の固締具により内
側ビーム１７に固定状態で取り付けられる。内側フランジ３７は上部隣接部材２
３を下部隣接部材３３に接合するリブを含んでいてもよい。上部と下部の波形部
材２１と３１はそれぞれ内側ビーム１７に固着するのに備えてそれぞれの外側フ
ランジ３９と４１を含む。固着するための他の手段を用いてもよいと考えられる
。
【００１９】 図３と図４に示すように、吸収体１９は単一の一体型の部品として示されてい
る。吸収体１９は、好ましい特性を有するエンジニアリング熱可塑性樹脂を用い
て射出成形法により形成されるのが望ましい。他の実施形態においては、記載さ
れたものと類似の構造が吹込成形法によって得られる。その形状構成は、吸収体
１９の正面にポッドに分割され得る波形及び隣接の長手方向部材を具える多重の
中空部分によって形成され得る。射出成形された形状構成は、補強の波形とリブ
を具える千鳥配列の“W”断面から成る。その形状構成は一体構造に作られるこ
とが望ましい。
【００２０】 吹込成形、熱成形、圧縮成形及び反応射出成形もまた用いられ得ると考えられ
る。
【００２１】 構成材料の好ましい特性には、高い靭性／延性、熱的に安定していること、高
いエネルギー吸収能力、優れた引張応力対伸び比率、再利用可能性が含まれる。
【００２２】 より詳細には、好ましい一体構造は、間隔を置いて配置される関係でかつそれ
ぞれ上部と下部の波形部材２１と３１の内方において前方に延びる一対の隣接部
材２３と３３を含む。これらの部材２３，３３，２１及び３１は全て水平に並ん
で相互に実質的に平行の関係にある。上部と下部の波形部材２１と３１並びに上
部と下部の隣接部材は、それぞれ前端及び後端部分を有する。複数のリブ２５と
３５がそれらの部材を前述のように接合する。上部及び下部中空部分２７と２９
並びにそれぞれの波形部材２１と３１は、相互に離れるように外方に向く傾向を
もつように配置され、衝撃を受けた際に内方に圧潰しまたリブを伸張させ、エネ
ルギーを吸収する。
【００２３】 美的理由から、ファシア４５で囲まれたバンパ１５の外面を具えることが望ま
しい。ファシアは、吸収体１９に、直接内側ビーム１７にまたはボディーの外板
に取り付けることが可能である。
【００２４】 上部と下部中空部分を含むエネルギー吸収部材は、強靭な可塑性の材料から一
体構造で作られることが望ましい。望ましい材料はエンジニアリング熱可塑性樹
脂である。典型的なエンジニアリング熱可塑性樹脂は、アクリロニトリル・ブタ
ジェン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリカーボネート／ＡＢＳブ
レンド、コポリカーボネート・ポリエステル、アクリル・スチレン・アクリロニ
トリル（ＡＳＡ）、アクリロニトリル・（エチレン・ポリプロピレン ジアミン
変性）・スチレン（ＡＥＳ）、フェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンエーテ
ル／ポリアミド樹脂（ゼネラルエレクトリック社製のＮＯＲＹＬ ＧＴＸ（登録
商標））ブレンド、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレートブレンド、
ポリカーボネート／ＰＥＴ／ＰＢＴ衝撃変性ブレンド（ゼネラルエレクトリック
社製のＸＥＮＯＹ（登録商標）樹脂）、ポリアミド、フェニレンスルフィド樹脂
、ポリ（塩化ビニル）ＰＶＣ、及び耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両に関係してエネルギー吸収体を示す概略図。
【図２】 内側のバンパ補強材に装着された場合のエネルギー吸収体の横断
面図。
【図３】 エネルギー吸収体の正面図。
【図４】 一体のエネルギー吸収体を示す斜視図。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両に取り付けられるようになっている長形のエネルギー吸
    収手段であって、それぞれが実質的に平行な関係で長手方向に延びる波形部材及
    び隣接部材と、前記波形部材を前記長手方向隣接部材に接合する前記長手方向を
    横切る方向に延びる複数のリブを含み、前記エネルギー吸収手段はエラストマー
    材料からなり、前記長手方向の両部材は、衝撃を受けた際にエネルギーを吸収す
    るために制御されて圧潰するようになっている中空部分を構成し、前記波形の深
    さは、衝撃を受ける間好ましいレベルの荷重がかかるようになっており、さらに
    前記リブは前記中空部分の圧潰を制御するようになっており、衝撃を受けた際に
    追加のエネルギー吸収をするように伸張する、エネルギー吸収手段。
  2. 【請求項２】 エネルギー吸収バンパ組立体であって、車両に取り付けられ
    るようになっている支持手段と、衝撃を受けた際にエネルギーを吸収するための
    前記支持手段に隣接する長形のエネルギー吸収手段を含み、前記長形のエネルギ
    ー吸収手段は、それぞれが前方に突出し前記車両の車幅を横切って長手方向に延
    びる波形部材及び隣接部材と、前記波形部材を前記長手方向隣接部材に接合する
    前記長手方向を横切る方向に延びる複数のリブとを含み、前記エネルギー吸収手
    段はエラストマーからなり、前記長手方向の両部材は、衝撃を受けた際にエネル
    ギーを吸収するために制御されて圧潰するようになっている中空部分を構成し、
    さらに前記リブは前記中空部分の圧潰を制御するようになっており、衝撃を受け
    た際に追加のエネルギー吸収をするように伸張する、エネルギー吸収バンパ組立
    体。
  3. 【請求項３】 前記支持手段は車両の前後方向に延びるフレームレールに取
    り付けられるようになっており、前記フレームレールは取付けのために外方に突
    出している、請求項２に記載のエネルギー吸収バンパ組立体。
  4. 【請求項４】 前記支持手段が鉄または非鉄金属または複合材料からなる、
    請求項２に記載のエネルギー吸収バンパ組立体。
  5. 【請求項５】 車両に取り付けられるようなっている単体で長形のエネルギ
    ー吸収手段であって、それぞれが前方に突出しかつ車両の車幅を横切って長手方
    向に延びる第１の波形部材及び第１の隣接部材と第２の波形部材及び第２の隣接
    部材と、前記長手方向を横切る方向に延び、前記第１の波形部材を前記第１の隣
    接部材に、前記第２の波形部材を前記第２の隣接部材に、また前記第１の隣接部
    材を前記第２の隣接部材に接合する複数のリブとを含み、さらに前記リブはエラ
    ストマー材料からなり、前記リブは衝撃を受けた際にエネルギーを吸収するよう
    に伸張する、エネルギー吸収手段。
  6. 【請求項６】 車両の車幅を横切って長手方向に延びるタイプのエネルギー
    吸収バンパ組立体であって、 車両に取り付けられるようになっている支持手段と、衝撃を受けた際にエネル
    ギーを吸収するための前記支持手段に隣接する長形のエネルギー吸収手段とを含
    み、前記長形のエネルギー吸収手段は、それぞれが前方に突出しかつ車両の車幅
    を横切って長手方向に延びる第１の波形部材及び第１の隣接部材と第２の波形部
    材及び第２の隣接部材と、前記長手方向を横切る方向に延び、前記第１の波形部
    材を前記第１の長手方向隣接部材に、前記第２の波形部材を前記第２の長手方向
    隣接部材に、また前記第１の隣接部材を前記第２の隣接部材に接合する複数のリ
    ブとを含み、前記エネルギー吸収手段はエラストマー材料からなっており、前記
    リブは衝撃を受けた際にエネルギーを吸収するように伸張する、エネルギー吸収
    バンパ組立体。
  7. 【請求項７】 車両の車幅を横切って長手方向に延びるタイプのエネルギー
    吸収バンパ組立体であって、 車両に取り付けられるようになっている長手方向に延びる支持手段と、衝撃を
    受けた際にエネルギーを吸収するための前記支持手段に隣接する長形のエネルギ
    ー吸収手段とを含み、前記長形のエネルギー吸収手段は、間隔を置いて実質的に
    平行な関係に配置されて前方に突出する上部波形部材及び下部波形部材と、それ
    ぞれ前記上部波形部材及び下部波形部材の内方においてそれぞれが間隔を置いて
    配置された関係で前記上部波形部材及び下部波形部材に対して実質的に平行な関
    係で前方に突出する第１の隣接部材および第２の隣接部材とを含み、前記上部及
    び下部波形部材と前記第１及び第２の隣接部材のそれぞれは、それぞれ前端部分
    と後端部分とを有し、さらに前記上部波形部材の前記前方部分を前記第１の隣接
    部材の前方部分に接合し、かつ前記下部波形部材の前方部分を前記第２の隣接部
    材の前記前方部分に接合し、間隔を置いて配置された１対の中空部分を形成する
    複数のリブを含み、前記中空部分は複数のリブにより前記上部波形部材を前記第
    １の前方に突出する隣接部材に接合することにより形成される第１の上部中空部
    分と、複数のリブにより前記下部波形部材を前記第２の前方に突出する隣接部材
    に接合するにより形成される第２の下部中空部分とからなり、さらに前記第１及
    び第２の隣接部材のそれぞれの内端部分の間に延びるフランジ部材を含み、前記
    フランジ部材は前記支持手段に取り付けられ、前記それぞれの上部及び下部波形
    部材は前記支持手段に取り付けられる内端部分を有し、前記上部及び下部波形部
    材は外方に面する凹部を有し、それによって前記両部材は衝撃を受けた際にエネ
    ルギーを吸収するように外方に座屈し前記リブを伸張させるようになっている、
    エネルギー吸収バンパ組立体。
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WO (1) WO1999056990A1 (ja)

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