JP2021124102A - cylinder head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はエンジンのシリンダヘッドに関する。 The present invention relates to an engine cylinder head.
水冷式エンジンのシリンダヘッドには、内部に冷却水の通路(ウォータジャケット)が形成されており、冷却水を循環することで高温部位を冷却している。高温部位としては、例えば、排気ポート周辺や点火プラグ周辺が挙げられる。特許文献1には、重点的に冷却する部位において、冷却水の通路の流路断面積を小さくすることで流速を速め、冷却性能を向上する技術が提案されている。
A cooling water passage (water jacket) is formed inside the cylinder head of a water-cooled engine, and the high-temperature portion is cooled by circulating the cooling water. Examples of the high temperature portion include the vicinity of the exhaust port and the vicinity of the spark plug.
しかし、シリンダヘッドの内部に、その材料自体によって狭い通路を形成することは容易ではない。シリンダヘッドは一般に鋳造により製造されるが、狭い通路を砂型(中子)で形成しようとすると、砂型の強度上の問題が生じる。 However, it is not easy to form a narrow passage inside the cylinder head by the material itself. Cylinder heads are generally manufactured by casting, but attempting to form a narrow passage with a sand mold (core) causes problems with the strength of the sand mold.
本発明の目的は、砂型の断面積を大きくとることで砂型の強度を確保しつつ、点火プラグ周辺の流路断面積を小さくすることで冷却性能を向上することにある。 An object of the present invention is to improve the cooling performance by reducing the cross-sectional area of the flow path around the spark plug while ensuring the strength of the sand mold by increasing the cross-sectional area of the sand mold.
本発明によれば、
点火プラグの取付孔(12)と、
冷却水通路(14)と、
を備えたシリンダヘッド(1)において、
前記冷却水通路(14)から前記シリンダヘッド(1)の表面に延び、該表面に開口した連通孔(11)と、
前記連通孔(11)を閉塞するキャップ部材(20)と、を備え、
前記冷却水通路(14)は、前記取付孔(12)の周囲を通るプラグ冷却通路部(14a)を含み、
前記連通孔(11)は、前記プラグ冷却通路部(14a)に連通し、
前記キャップ部材(20)は、
前記プラグ冷却通路部(14a)に突出する軸部(22)を有し、
前記プラグ冷却通路部(14a)は、前記取付孔(12)の側の第一の内壁面(1a)と、反対側の第二の内壁面(1c)とを有し、
前記軸部の側面(24a)と、前記第一の内壁面(1a)との間に冷却水の絞り通路(14b)が形成される、
ことを特徴とするシリンダヘッドが提供される。
According to the present invention
Spark plug mounting holes (12) and
Cooling water passage (14) and
In the cylinder head (1) provided with
A communication hole (11) extending from the cooling water passage (14) to the surface of the cylinder head (1) and opening in the surface,
A cap member (20) that closes the communication hole (11) is provided.
The cooling water passage (14) includes a plug cooling passage portion (14a) passing around the mounting hole (12).
The communication hole (11) communicates with the plug cooling passage portion (14a), and the communication hole (11) communicates with the plug cooling passage portion (14a).
The cap member (20) is
It has a shaft portion (22) protruding from the plug cooling passage portion (14a), and has a shaft portion (22).
The plug cooling passage portion (14a) has a first inner wall surface (1a) on the side of the mounting hole (12) and a second inner wall surface (1c) on the opposite side.
A cooling water throttle passage (14b) is formed between the side surface (24a) of the shaft portion and the first inner wall surface (1a).
Cylinder heads are provided.
本発明によれば、砂型の断面積を大きくとることで砂型の強度を確保しつつ、点火プラグ周辺の流路断面積を小さくすることで冷却性能を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the cooling performance by reducing the cross-sectional area of the flow path around the spark plug while ensuring the strength of the sand mold by increasing the cross-sectional area of the sand mold.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and not all combinations of features described in the embodiments are essential to the invention. Two or more of the plurality of features described in the embodiments may be arbitrarily combined. In addition, the same or similar configuration will be given the same reference number, and duplicated explanations will be omitted.
<シリンダヘッドの概要>
図1は本発明の一実施形態に係るシリンダヘッド1の外観図である。図2は点火プラグ101及びキャップ部材20を取り付けたシリンダヘッド1の平面図(気筒軸方向に見た図)である。図3は図2のA−A線断面図である。
<Overview of cylinder head>
FIG. 1 is an external view of a
本実施形態のシリンダヘッド1は、水冷単気筒4サイクルエンジンを構成し、SOHC式の動弁機構が設けられるシリンダヘッドである。しかし、本発明は他気筒エンジンや他の形式の動弁機構を備えるシリンダヘッドにも適用可能である。
The
シリンダヘッド1は、その下面に燃焼室2を備える。燃焼室2には吸気バルブ用のバルブシート3と、排気バルブ用のバルブシート4とがそれぞれ2つ形成されている。シリンダヘッド1には、また、吸気バルブのバルブステムが通過するガイド孔7と排気バルブのバルブステムが通過するガイド孔8とが2つ形成されている。シリンダヘッド1の一側部には、カムスプロケットが配置される空洞部5が形成されており、他側部には点火プラグ101が取り付けられる取付孔12が形成されている。シリンダヘッド1の上部には、カムシャフトを支持する支持孔6や、吸気側、排気側の各ロッカシャフトを支持する支持孔9が形成されている。
The
シリンダヘッド1には、その表面に開口した連通孔11が形成されている。連通孔11はシリンダヘッド1の上面中央部に形成されており、シリンダヘッド1の平面視で、2つのガイド孔7と、2つのガイド孔8との間に位置している。連通孔11はキャップ部材20で閉塞される。
The
<冷却水通路の構造>
図3〜図6を参照して、シリンダヘッド1の冷却水通路の構造について説明する。図4は冷却水通路14、キャップ部材20及び点火プラグ10を太線で表示し、シリンダヘッド1の輪郭を細線で示した透過図である。図5は図3のB−B線断面図であり、破線矢印は冷却水の流れ方向を示している。図6は冷却水通路14の概略図(平面視)である。
<Structure of cooling water passage>
The structure of the cooling water passage of the
冷却水通路14は、シリンダヘッド1の内部に形成されており、主に図6に示すように、シリンダブロック側から、排気バルブの側において冷却水が供給され、2方向に分岐した後、吸気バルブの側において合流して、取付部13に取り付けられる配管部材から排出される。
The
冷却水通路14は、点火プラグ10の取付孔12の周囲を通るプラグ冷却通路部14aを含む。プラグ冷却通路部14aを冷却水が流れることで、点火プラグ101に対する冷却性能を向上する。シリンダヘッド1の内部には、空洞部5の側から取付孔12の側へ延びるリブ1bが形成されており、平面視でプラグ冷却通路部14aはリブ1bを囲むようにU字型に形成されている。リブ1bを形成してその周囲にプラグ冷却通路部14aを形成したことで、点火プラグ101の近傍を冷却水が流れ易くなり、点火プラグ101に対する冷却性能を向上できる。連通孔11は、冷却水通路14からシリンダヘッド1の表面に延び、該表面に開口した孔であり、特に、プラグ冷却通路部14aに連通している。
The
キャップ部材20は、連通孔11を閉塞して連通孔11から冷却水が漏れることを防止するだけでなく、プラグ冷却通路部14aを部分的に塞いでその流路断面積を小さくする部材である。図3〜図6に加えて図7を参照する。図7は図3のキャップ部材20の周辺の拡大図であるが、キャップ部材20は断面図ではない。
The
キャップ部材20は、頭部21と軸部22とを有する。本実施形態の場合、頭部21、軸部22はいずれも断面円形の円柱体であるが、断面角形の角柱体等、他の断面形状を有する部材であってもよい。頭部21には、六角レンチなどの工具を差し込んで、連通孔11に対するキャプ部材20の閉塞作業(取付作業)に有利な凹部20aが形成されている。
The
本実施形態の連通孔11はねじ孔である。キャップ部材20の軸部22は、頭部21側のねじ部23と、ねじ部23から延びる通路形成部24とを有する。キャップ部材20は、ねじ部23が連通孔11と螺合することで連通孔11に取り付けられ、頭部21と、連通孔11の周囲の座面11aとが密接することで、冷却水の漏出を防止する。頭部21と座面11aとの間にはシール部材が介在してもよい。
The
なお、軸部22はその全体がねじ部であってもよい。しかし、軸部22が通路の形成に特化した通路形成部24を有することで、意図する通路構造を得られやすい。また、連通孔11に対するキャップ部材30の固定構造は、ねじ構造に限られず、圧入、接着等、他の固定構造であってもよい。
The
軸部22は取付孔12の近傍に位置しており、通路形成部24は、プラグ冷却通路部14aに突出するように進入している。通路形成部24の存在によってプラグ冷却通路部14aの通路幅がW0からW1へ狭くなる。通路幅は、内壁面1aと内壁面1cとの間の距離である。内壁面1aは取付孔12の側の面(取付孔12を形成する壁部側面)であり、内壁面1bは反対側の面(リブ1bの側面1c)である。通路形成部24の側面(周面)のうち、内壁面1aと対向する側面23aと内壁面1aとの間に冷却水の絞り通路14bが形成される。通路形成部24が存在することで、プラグ冷却通路部14aは、通路形成部24が無い場合に比べてその流路断面積が大幅に削減された絞り通路14bとなる。これにより、絞り通路14bは、冷却水の流速を速める絞り部として機能し、点火プラグ101に対する冷却性能を更に向上できる。
The
通路形成部24は、プラグ冷却通路部14aの底壁面1dまで延設されており、通路形成部24と底壁面1dとの間に冷却水が逃げずに、絞り通路14bを通り冷却水が多くなるように構成されている。通路形成部24は底壁面1dに当接してもよいが、そうすると、頭部21と、座面11aとが密接度合い確保の為に高精度な寸法管理が必要となり、コストアップに繋がる。このため、本実施形態では、通路形成部24と底壁面1dとの間に微小隙間G1を形成している。微小隙間G1は、例えば、0.5mm〜2mmの範囲内の隙間である。通路形成部24の先端部24cと、底壁面1dとは、互いに沿う形状を有している。これにより微小隙間G1を均一かつ小さくすることができる。先端部24cは円錐形状を有しており、底壁面1dも円錐の凹部形状を有している。先端部24c、底壁面1dは平坦面であってもよい。
The
通路形成部24の側面(周面)のうち、内壁面1cと対向する側面23bと、内壁面1cとの間にも微小隙間G2を形成している。側面23bと内壁面1cとは互いに当接してもよいが、そうするとキャップ部材20を連通孔11に装着する際、キャップ部材20をプラグ冷却通路部14aに挿入しづらくなる場合がある。そこで本実施形態では、微小隙間G2を形成している。微小隙間G2は、例えば、0.5mm〜2mmの範囲内の隙間である。側面23bと内側面1cとは、互いに沿う形状を有しており、本実施形態の場合、円弧面である。これにより微小隙間G2を均一かつ小さくすることができる。
Of the side surfaces (peripheral surfaces) of the
<連通孔の加工>
連通孔11の加工例について図8(A)〜図8(C)を参照して説明する。図8(A)〜図8(C)は連通孔11の加工の各段階を示すその周辺の断面図であり、図3や図7と同じ切断面の断面図である。
<Processing of communication holes>
An example of processing the
図8(A)は、シリンダヘッド1の鋳造後の段階を示している。連通孔11は、中子砂型の砂抜き孔11Aを利用して形成される。図8(B)は砂抜き孔11Aを機械加工してキリ孔11Bを形成した段階を示す。機械加工に用いるドリルにより、底壁面1dも形成する。機械加工により、内壁面1cと底壁面1dの精度を向上でき、図7に示したい隙間G1、G2をより狭くすることができる。図8(C)は、キリ孔11Bにねじ切り加工を施し、ねじ部11bを形成した段階を示す。これにより連通孔11が形成される。
FIG. 8A shows the stage after casting the
連通孔11が形成された段階で、プラグ冷却通路部14aの通路幅は、鋳造段階と概ね同じである(幅W0)。鋳造段階では、プラグ冷却通路部14aの幅が比較的広いため、中子の強度がプラグ冷却通路部14aで大きく低下することはない。そして、図8(C)の連通孔11にキャップ部材20を装着することで、図7に示す狭い絞り通路14bを形成できる。図8(B)のうち、縦断面積S1及びS2が概ね、中子砂型の縦断面積に相当し、このうち、縦断面積S1がキャップ部材20で塞がれ、縦断面積S2が絞り通路14bとして残る。鋳造により最初から絞り通路14bを形成するよりも砂型の製作が容易になる。つまり、砂型の断面積を大きくとることで砂型の強度を確保しつつ、点火プラグ101周辺の流路断面積を小さくすることで冷却性能を向上することができる。
At the stage where the
<実施形態のまとめ>
上記実施形態は、以下のシリンダヘッドを少なくとも開示する。
<Summary of Embodiment>
The above embodiment discloses at least the following cylinder heads.
1.上記実施形態のシリンダヘッド(1)は、
点火プラグの取付孔(12)と、
冷却水通路(14)と、
を備えたシリンダヘッド(1)において、
前記冷却水通路(14)から前記シリンダヘッド(1)の表面に延び、該表面に開口した連通孔(11)と、
前記連通孔(11)を閉塞するキャップ部材(20)と、を備え、
前記冷却水通路(14)は、前記取付孔(12)の周囲を通るプラグ冷却通路部(14a)を含み、
前記連通孔(11)は、前記プラグ冷却通路部(14a)に連通し、
前記キャップ部材(20)は、
前記プラグ冷却通路部(14a)に突出する軸部(22)を有し、
前記プラグ冷却通路部(14a)は、前記取付孔(12)の側の第一の内壁面(1a)と、反対側の第二の内壁面(1c)とを有し、
前記軸部の側面(24a)と、前記第一の内壁面(1a)との間に冷却水の絞り通路(14b)が形成される。
この実施形態によれば、砂型の断面積を大きくとることで砂型の強度を確保しつつ、点火プラグ周辺の流路断面積を小さくすることで冷却性能を向上することができる。
1. 1. The cylinder head (1) of the above embodiment is
Spark plug mounting holes (12) and
Cooling water passage (14) and
In the cylinder head (1) provided with
A communication hole (11) extending from the cooling water passage (14) to the surface of the cylinder head (1) and opening in the surface,
A cap member (20) that closes the communication hole (11) is provided.
The cooling water passage (14) includes a plug cooling passage portion (14a) passing around the mounting hole (12).
The communication hole (11) communicates with the plug cooling passage portion (14a), and the communication hole (11) communicates with the plug cooling passage portion (14a).
The cap member (20) is
It has a shaft portion (22) protruding from the plug cooling passage portion (14a), and has a shaft portion (22).
The plug cooling passage portion (14a) has a first inner wall surface (1a) on the side of the mounting hole (12) and a second inner wall surface (1c) on the opposite side.
A cooling water throttle passage (14b) is formed between the side surface (24a) of the shaft portion and the first inner wall surface (1a).
According to this embodiment, the cooling performance can be improved by reducing the cross-sectional area of the flow path around the spark plug while ensuring the strength of the sand mold by increasing the cross-sectional area of the sand mold.
2.上記実施形態では、
前記軸部(22)は、前記連通孔から前記プラグ冷却通路部の底壁面(1d)まで延設されている。
この実施形態によれば、前記軸部と前記底壁面との隙間を小さくして、流路断面積をより小さくすることができる。
2. In the above embodiment
The shaft portion (22) extends from the communication hole to the bottom wall surface (1d) of the plug cooling passage portion.
According to this embodiment, the gap between the shaft portion and the bottom wall surface can be reduced to make the flow path cross-sectional area smaller.
3.上記実施形態では、
前記底壁面(1d)は、前記軸部(22)の先端(24c)に沿う形状の部分を有している。
この実施形態によれば、前記軸部と前記底壁面との隙間がより小さくなり、流路断面積をより小さくすることができる。
3. 3. In the above embodiment
The bottom wall surface (1d) has a portion having a shape along the tip end (24c) of the shaft portion (22).
According to this embodiment, the gap between the shaft portion and the bottom wall surface becomes smaller, and the cross-sectional area of the flow path can be made smaller.
4.上記実施形態では、
前記底壁面(1d)の前記部分は、機械加工により形成された面である。
この実施形態によれば、前記底壁面の前記部分の形状精度を向上し、前記底壁面と前記軸部の先端との隙間を最小限に抑えることができる。この結果、流路断面積をより小さくすることができる。
4. In the above embodiment
The portion of the bottom wall surface (1d) is a surface formed by machining.
According to this embodiment, the shape accuracy of the portion of the bottom wall surface can be improved, and the gap between the bottom wall surface and the tip of the shaft portion can be minimized. As a result, the cross-sectional area of the flow path can be made smaller.
5.上記実施形態では、
前記第二の内壁面(1c)は、前記軸部(22)の側面(24b)に沿う形状の部分を有している。
この実施形態によれば、前記軸部と前記第二の内壁面との隙間がより小さくなり、流路断面積をより小さくすることができる。
5. In the above embodiment
The second inner wall surface (1c) has a portion having a shape along the side surface (24b) of the shaft portion (22).
According to this embodiment, the gap between the shaft portion and the second inner wall surface becomes smaller, and the cross-sectional area of the flow path can be made smaller.
6.上記実施形態では、
前記第二の内壁面(1c)の前記部分は、機械加工により形成された面である。
この実施形態によれば、前記第二の内壁面の前記部分の形状精度を向上し、前記第二の壁面と前記軸部の側面との隙間を最小限に抑えることができる。
6. In the above embodiment
The portion of the second inner wall surface (1c) is a surface formed by machining.
According to this embodiment, the shape accuracy of the portion of the second inner wall surface can be improved, and the gap between the second wall surface and the side surface of the shaft portion can be minimized.
7.上記実施形態では、
前記キャップ部材は、前記シリンダヘッドの外部に露出した頭部(21)を有し、前記軸部は前記頭部から延設されており、
前記連通孔(11)は、ねじ孔であり、
前記軸部は、
前記ねじ孔(11)と螺合する前記頭部側のねじ部(23)と、
前記ねじ部(23)から延び、前記プラグ冷却通路部に突出する通路形成部(24)と、を有する。
この実施形態によれば、ねじ構造によって前記キャップ部材を比較的簡易に前記連通孔に固定することができる。
7. In the above embodiment
The cap member has a head portion (21) exposed to the outside of the cylinder head, and the shaft portion extends from the head portion.
The communication hole (11) is a screw hole.
The shaft portion
The screw portion (23) on the head side to be screwed into the screw hole (11),
It has a passage forming portion (24) extending from the threaded portion (23) and projecting into the plug cooling passage portion.
According to this embodiment, the cap member can be relatively easily fixed to the communication hole by the screw structure.
以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the invention have been described above, the invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the invention.
例えば、上記の実施形態では図3に示す断面図において、点火プラグ101の軸心と、キャップ部材20の軸心が同一平面に存在するが、両者の配置はこれに限られない。例えば、点火プラグ101側からの側面視において、点火プラグ101とキャップ部材20とが部分的に重なっている構成であってもよい。
For example, in the above embodiment, in the cross-sectional view shown in FIG. 3, the axis of the
1 シリンダヘッド、11 連通孔、12 取付孔、14a プラグ冷却通路部、14b 絞り通路、20 キャップ部材、101 点火プラグ 1 Cylinder head, 11 communication holes, 12 mounting holes, 14a plug cooling passage, 14b throttle passage, 20 cap members, 101 spark plugs
Claims (7)
冷却水通路(14)と、
を備えたシリンダヘッド(1)において、
前記冷却水通路(14)から前記シリンダヘッド(1)の表面に延び、該表面に開口した連通孔(11)と、
前記連通孔(11)を閉塞するキャップ部材(20)と、を備え、
前記冷却水通路(14)は、前記取付孔(12)の周囲を通るプラグ冷却通路部(14a)を含み、
前記連通孔(11)は、前記プラグ冷却通路部(14a)に連通し、
前記キャップ部材(20)は、
前記プラグ冷却通路部(14a)に突出する軸部(22)を有し、
前記プラグ冷却通路部(14a)は、前記取付孔(12)の側の第一の内壁面(1a)と、反対側の第二の内壁面(1c)とを有し、
前記軸部の側面(24a)と、前記第一の内壁面(1a)との間に冷却水の絞り通路(14b)が形成される、
ことを特徴とするシリンダヘッド。 Spark plug mounting holes (12) and
Cooling water passage (14) and
In the cylinder head (1) provided with
A communication hole (11) extending from the cooling water passage (14) to the surface of the cylinder head (1) and opening in the surface,
A cap member (20) that closes the communication hole (11) is provided.
The cooling water passage (14) includes a plug cooling passage portion (14a) passing around the mounting hole (12).
The communication hole (11) communicates with the plug cooling passage portion (14a), and the communication hole (11) communicates with the plug cooling passage portion (14a).
The cap member (20) is
It has a shaft portion (22) protruding from the plug cooling passage portion (14a), and has a shaft portion (22).
The plug cooling passage portion (14a) has a first inner wall surface (1a) on the side of the mounting hole (12) and a second inner wall surface (1c) on the opposite side.
A cooling water throttle passage (14b) is formed between the side surface (24a) of the shaft portion and the first inner wall surface (1a).
Cylinder head characterized by that.
前記軸部(22)は、前記連通孔(11)から前記プラグ冷却通路部(14a)の底壁面(1d)まで延設されている、
ことを特徴とするシリンダヘッド。 The cylinder head (1) according to claim 1.
The shaft portion (22) extends from the communication hole (11) to the bottom wall surface (1d) of the plug cooling passage portion (14a).
Cylinder head characterized by that.
前記底壁面(1d)は、前記軸部(22)の先端(24c)に沿う形状の部分を有している、
ことを特徴とするシリンダヘッド。 The cylinder head (1) according to claim 2.
The bottom wall surface (1d) has a portion having a shape along the tip end (24c) of the shaft portion (22).
Cylinder head characterized by that.
前記底壁面(1d)の前記部分は、機械加工により形成された面である、
ことを特徴とするシリンダヘッド。 The cylinder head (1) according to claim 3.
The portion of the bottom wall surface (1d) is a surface formed by machining.
Cylinder head characterized by that.
前記第二の内壁面(1c)は、前記軸部(22)の側面(24b)に沿う形状の部分を有している、
ことを特徴とするシリンダヘッド。 The cylinder head (1) according to any one of claims 1 to 4.
The second inner wall surface (1c) has a portion having a shape along the side surface (24b) of the shaft portion (22).
Cylinder head characterized by that.
前記第二の内壁面(1c)の前記部分は、機械加工により形成された面である、
ことを特徴とするシリンダヘッド。 The cylinder head according to claim 5.
The portion of the second inner wall surface (1c) is a surface formed by machining.
Cylinder head characterized by that.
前記キャップ部材は、前記シリンダヘッドの外部に露出した頭部(21)を有し、前記軸部は前記頭部から延設されており、
前記連通孔(11)は、ねじ孔であり、
前記軸部は、
前記ねじ孔(11)と螺合する前記頭部側のねじ部(23)と、
前記ねじ部(23)から延び、前記プラグ冷却通路部に突出する通路形成部(24)と、を有する、
ことを特徴とするシリンダヘッド。 The cylinder head according to claim 1.
The cap member has a head portion (21) exposed to the outside of the cylinder head, and the shaft portion extends from the head portion.
The communication hole (11) is a screw hole.
The shaft portion
The screw portion (23) on the head side to be screwed into the screw hole (11),
It has a passage forming portion (24) extending from the threaded portion (23) and projecting into the plug cooling passage portion.
Cylinder head characterized by that.
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JP (1) | JP7136820B2 (en) |
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2020
- 2020-02-07 JP JP2020020055A patent/JP7136820B2/en active Active
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