JP2023070395A - vehicle controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンを搭載する車両の制御を行う車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that controls a vehicle equipped with an engine.
燃焼により生じる煤の混入によりエンジンオイルが劣化すると、同オイルの粘度が上昇する。そしてその結果、エンジンの冷間運転時のフリクションが増大して、エンジンの始動性が悪化することがある。特許文献1には、下記の態様で、エンジンオイルの劣化の有無を判定することが記載されている。まず、エンジン回転数と燃料噴射の終了時期とに基づき、煤の生成量を演算する。エンジンオイルの使用開始からの煤生成量の積算値を、オイル中の煤の濃度の指標値として求める。そして、煤生成量の積算値が一定の値を超えているか否かにより、エンジンオイルの劣化の有無を判定する。 When engine oil deteriorates due to contamination with soot produced by combustion, the viscosity of the oil increases. As a result, the friction during cold operation of the engine increases, and the startability of the engine may deteriorate. Patent Literature 1 describes determining the presence or absence of deterioration of engine oil in the following manner. First, the amount of soot produced is calculated based on the engine speed and the end timing of fuel injection. An integrated value of the amount of soot generated from the beginning of use of the engine oil is obtained as an index value of the soot concentration in the oil. Then, it is determined whether or not the engine oil has deteriorated based on whether or not the integrated value of the soot generation amount exceeds a certain value.
ところで、混合気の燃焼条件により、その燃焼により生成される煤の性状が変化する。そして、煤の性状により、同煤の混入によるエンジンオイルの低温時粘度の増加傾向が変化する。そのため、オイル中の煤の濃度を見ただけでは、エンジンオイルの低温時粘度の上昇量を正確に推定できない場合がある。 By the way, the properties of the soot produced by the combustion change depending on the combustion conditions of the air-fuel mixture. Depending on the nature of the soot, the increasing tendency of the low-temperature viscosity of the engine oil due to the inclusion of the soot changes. Therefore, it may not be possible to accurately estimate the amount of increase in the low-temperature viscosity of the engine oil just by looking at the soot concentration in the oil.
上記課題を解決する車両制御装置は、エンジンを搭載する車両を制御する装置であり、エンジンの運転状態に基づき、エンジンオイルの煤濃度の増加量を演算する増加量演算処理と、混合気の燃焼状態を示す状態量と煤濃度の増加量とに基づき、エンジンオイルの低温時粘度の上昇量を演算する上昇量演算処理と、上昇量の演算結果に基づき、エンジンの冷間フリクションが増加した状態にあるか否かを判定する判定処理と、を行う。 A vehicle control device for solving the above problems is a device for controlling a vehicle equipped with an engine, and includes an increase calculation process for calculating an increase in the soot concentration of the engine oil based on the operating state of the engine, and a combustion of the air-fuel mixture. Increase amount calculation processing for calculating the amount of increase in viscosity of engine oil at low temperature based on the state quantity indicating the state and the amount of increase in soot concentration, and the state in which the cold friction of the engine has increased based on the calculation result of the increase amount. and a judgment process for judging whether or not there is.
エンジンにおいて、混合気の燃焼により生成される煤の性状は、混合気の燃焼状態により変化する。上記車両制御装置では、エンジンオイルの煤濃度の増加量と、混合気の燃焼状態を示す状態量と、に基づき、エンジンオイルの低温時粘度の上昇量を演算している。そのため、煤性状の差異がエンジンオイルの低温時粘度に与える影響の違いを反映したかたちで、低温時粘度の上昇量を演算できる。そして、上記車両制御装置では、そうしたエンジンオイルの低温時粘度の上昇量の演算結果に基づき、エンジンの冷間フリクションが増加した状態にあるか否かを判定している。したがって、上記車両制御装置によれば、エンジンオイルへの煤の混入により、エンジンの冷間フリクションが増加した状態にあるか否かを、的確に判定できる。 In an engine, the properties of soot generated by combustion of the air-fuel mixture change depending on the combustion state of the air-fuel mixture. The vehicle control device calculates the amount of increase in the low-temperature viscosity of the engine oil based on the amount of increase in the soot concentration of the engine oil and the state quantity indicating the combustion state of the air-fuel mixture. Therefore, the amount of increase in low-temperature viscosity can be calculated in a manner that reflects the difference in the effect of the difference in soot properties on the low-temperature viscosity of engine oil. Then, the vehicle control device determines whether or not the cold friction of the engine is increased based on the calculation result of the amount of increase in the low-temperature viscosity of the engine oil. Therefore, according to the vehicle control device described above, it is possible to accurately determine whether or not the cold friction of the engine is increased due to soot being mixed in the engine oil.
以下、車両制御装置の一実施形態を、図1~図4を参照して詳細に説明する。
<車両制御装置の構成>
まず、図1を参照して、本実施形態の車両制御装置の構成を説明する。本実施形態の車両制御装置は、駆動源となるエンジン11としてディーゼルエンジンを搭載する車両10に適用されている。
An embodiment of the vehicle control device will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
<Configuration of Vehicle Control Device>
First, referring to FIG. 1, the configuration of the vehicle control device of the present embodiment will be described. The vehicle control device of this embodiment is applied to a
図1に示すように、エンジン11は、混合気の燃焼が行われる燃焼室12を備えている。また、エンジン11には、燃焼室12への吸気の導入路である吸気通路13と、燃焼室12からの排気の排出路である排気通路14と、を備えている。吸気通路13には、吸入空気量GAを検出するエアフローメータ15と、吸入空気量GAを調整するための弁であるスロットルバルブ16と、が設置されている。燃焼室12には、その内部に導入された吸気中に燃料を噴射する燃料噴射弁17が設置されている。また、エンジン11は、出力軸であるクランク軸18の回転角を検出するクランク角センサ19を備えている。
As shown in FIG. 1, an
車両10には、電子制御ユニット20が搭載されている。電子制御ユニット20は、エンジン11を含む車両10の搭載機器を制御する。電子制御ユニット20には、車両10の状態を検出する各種センサの検出信号が入力されている。電子制御ユニット20に検出信号が入力されるセンサには、上述のエアフローメータ15、クランク角センサ19が含まれる。また、電子制御ユニット20には、イグニッションスイッチ21の状態を示す信号が入力されている。そして、電子制御ユニット20には、入力された検出信号に基づき、車両10の各種制御を実行する。例えば電子制御ユニット20は、スロットルバルブ16の開度、燃料噴射弁17の燃料噴射量及び燃料噴射時期等の制御を通じて、エンジン11の運転状態を制御している。電子制御ユニット20は、車両10の制御のための処理を実行する処理装置22と、制御用のプログラムやデータが記憶された記憶装置23と、を備えている。本実施形態では、こうした電子制御ユニット20が、車両制御装置に対応している。
An
<エンジンオイルの低温時粘度の増加>
エンジン11における燃焼室12での混合気が燃焼すると、煤が生成される。生成された煤の一部は、エンジンオイルに混入する。エンジンオイル中の煤の濃度が高くなると、エンジンオイルの低温時粘度が増加する。エンジンオイルの低温時粘度が増加すると、冷間運転時のエンジン11のフリクションが大きくなる。そのため、エンジンオイルの煤濃度が高くなると、エンジン11の冷間始動性の悪化や低温運転時の騒音・振動の増加を招くことがある。なお、以下の説明では、冷間運転時のエンジン11のフリクションを、同エンジン11の冷間フリクションと記載する。
<Increase in low-temperature viscosity of engine oil>
Soot is produced when the air-fuel mixture in the
なお、混合気の燃焼により生成される煤の性状は、混合気の燃焼状態によって変化する。そして、発明者らは、混入した煤の性状により、煤濃度の増加に対するエンジンオイルの低温時粘度の増加傾向に違いがあることを確認している。 It should be noted that the properties of the soot generated by the combustion of the air-fuel mixture change depending on the combustion state of the air-fuel mixture. The inventors have also confirmed that there is a difference in the increasing tendency of the low-temperature viscosity of the engine oil with respect to the increase in the soot concentration, depending on the properties of the mixed soot.
図2に、エンジン水温、及び空燃比の異なる3つの条件でエンジン11の運転を行った場合のそれぞれにおけるエンジンオイルの煤濃度と低温時粘度との関係を示す。煤濃度の増加に対する低温時粘度の増加の割合は、エンジン水温が高いときには低いときよりも大きくなる。また、煤濃度の増加に対する低温時粘度の増加の割合は、空燃比がリッチの場合よりもリーンの場合の方が大きくなる。混合気の空燃比が違えば、燃焼に供される酸素の量が変わり、混合気の燃焼状態が変化する。一方、エンジン水温が低いときには、混合気の燃焼が行われる燃焼室12の壁面温度も低くなる。燃焼室12の壁面温度が低いときには、燃料噴射弁17からの噴射後、燃焼室12の壁面に付着する燃料の量が多くなって、燃焼状態が悪化し易くなる。このように、エンジン水温及び空燃比は、混合気の燃焼状態に、ひいては混合気の燃焼により生成される煤の性状に影響を与える因子となっている。
FIG. 2 shows the relationship between the soot concentration and low-temperature viscosity of the engine oil when the
<冷間フリクションの増加判定>
本実施形態の車両制御装置は、エンジンオイルの煤混入により、エンジン11の冷間フリクションが増加した状態にあるか否かを判定している。本実施形態では、上記のような煤の性状によるエンジンオイルの低温時粘度の増加傾向の違いを反映したかたちで、増加判定を行っている。
<Determination of increase in cold friction>
The vehicle control device of the present embodiment determines whether or not the cold friction of the
図3に、冷間フリクションの増加判定に係る電子制御ユニット20の処理手順を示す。本実施形態では、電子制御ユニット20は、図3に示す一連の処理を、車両10のトリップ終了時の処理としてイグニッションスイッチ21のオフ操作に応じて開始する。
FIG. 3 shows the processing procedure of the
電子制御ユニット20は、図3の処理を開始すると、まずステップS100において、トリップ中煤濃度増加量Sを取得する。トリップ中煤濃度増加量Sは、今回のトリップの開始から終了までの期間におけるエンジンオイルの煤濃度の増加量を表している。電子制御ユニット20は、エンジン11の運転中、既定の演算周期毎に、同エンジン11の運転状態に基づいて混合気の燃焼による煤の生成量を演算している。そして、電子制御ユニット20は、トリップ中の煤の生成量の演算値を積算した値からトリップ中煤濃度増加量Sを求めている。本実施形態では、このステップS100の処理が、エンジンオイルの煤濃度の増加量を演算する増加量演算処理に対応している。
When the
続いて、電子制御ユニット20は、ステップS110において、平均回転数MNE、及び平均空燃比MABFを取得する。エンジン11の運転中に、電子制御ユニット20は、クランク角センサ19の検出結果からエンジン回転数NEを演算している。そして、電子制御ユニット20は、トリップの開始から終了までの期間のエンジン回転数NEの平均値を平均回転数MNEの値として求めている。また、エンジン11の運転中に、電子制御ユニット20は、エアフローメータ15が検出した吸入空気量GAと、燃料噴射弁17に指令した燃料噴射量と、に基づき、燃焼室12で燃焼した混合気の空燃比ABFを求めている。そして、電子制御ユニット20は、トリップの開始から終了までの期間の空燃比ABFの平均値を平均空燃比MABFとして求めている。
Subsequently,
続いて、電子制御ユニット20は、ステップS120において、平均回転数MNE、及び平均空燃比MABFから粘度上昇率Kを演算する。電子制御ユニット20は、記憶装置23に予め記憶された演算マップMAPを用いて粘度上昇率Kを演算している。粘度上昇率Kは、エンジンオイルの煤濃度の増加量に対する低温時粘度の増加量の比率を表している。演算マップMAPは、平均回転数MNEと平均空燃比MABFとの積(MNE×MABF)を引数とし、粘度上昇率Kを戻り値とするマップとして構成されている。
Subsequently, in step S120, the
図4に、演算マップMAPにおける平均回転数MNE及び平均空燃比MABFの積と粘度上昇率Kとの関係を示す。同図に示すように、演算マップMAPは、平均回転数MNE及び平均空燃比MABFの積が大きいほど大きい値が粘度上昇率Kの値として演算されるように設定されている。エンジン回転数NEが高い状態が続くと、エンジン水温が高くなる。よって、平均回転数MNEの値が大きいトリップでは、エンジン水温が高い状態でエンジン11が運転されていたことになる。また、平均空燃比MABFが大きいトリップでは、空燃比がリーンな状態での燃焼が多く行われていたことになる。よって、平均回転数MNE及び平均空燃比MABFの積が大きい値となるトリップでは、低温時粘度を増加させ易い煤がエンジンオイルに多く混入すると考えられる。演算マップMAPは、こうした傾向を反映したかたちで設定されている。
FIG. 4 shows the relationship between the product of the average engine speed MNE and the average air-fuel ratio MABF and the viscosity increase rate K in the calculation map MAP. As shown in the figure, the calculation map MAP is set so that the larger the product of the average engine speed MNE and the average air-fuel ratio MABF, the larger the value of the viscosity increase rate K calculated. As the engine speed NE continues to be high, the engine water temperature increases. Therefore, in trips with a large value of the average engine speed MNE, the
こうして粘度上昇率Kを演算した後、電子制御ユニット20は、図3のステップS130において、トリップ中煤濃度増加量Sに粘度上昇率Kを掛けた積(K×S)をトリップ中粘度上昇量ΔVSの値として演算する。トリップ中粘度上昇量ΔVSは、今回のトリップの開始から終了までの期間におけるエンジンオイルの低温時粘度の上昇量を表している。そして、電子制御ユニット20は、ステップS140において、トリップ中粘度上昇量ΔVSに基づき、低温時粘度上昇量VSの値を更新する。具体的には、ステップS140において電子制御ユニット20は、更新前の値にトリップ中粘度上昇量ΔVSを加えた和を更新後の値とするように低温時粘度上昇量VSの値を更新している。低温時粘度上昇量VSは、エンジンオイルの使用開始後の低温時粘度の上昇量を表している。ちなみに、低温時粘度上昇量VSの値は、エンジンオイルの交換時に「0」にリセットされる。本実施形態では、ステップS120~S140の処理が、混合気の燃焼状態を示す状態量と煤濃度の増加量とに基づき、エンジンオイルの低温時粘度の上昇量を演算する上昇量演算処理に対応している。
After calculating the viscosity increase rate K in this way, the
次のステップS150において電子制御ユニット20は、車両10が低気温環境下にあるか否かを判定する。この判定は、例えば外気温や吸気温の測定結果に基づいて行うことができる。また、日付の情報を取得可能な場合には、日付から低気温となる時節かどうかを判断して、低気温環境下にあるか否かを判定できる。さらに、外部から車両10の現在位置の気象情報を取得可能な場合には、低気温環境下であるか否かを気象情報に基づいて判定することが可能である。そして、電子制御ユニット20は、低気温環境下にないと判定した場合(NO)には、そのまま今回の処理を終了する。これに対して電子制御ユニット20は、低温環境下にあると判定した場合(YES)には、ステップS160に処理を進める。
In the next step S150, the
ステップS160に処理を進めると、電子制御ユニット20は、低温時粘度上昇量VSが既定の判定値を超えているか否かを判定する。本実施形態では、低温時粘度上昇量VSが判定値を超える値であることをもって、エンジン11の冷間フリクションが増加した状態にあると判定している。本実施形態では、このステップS160の処理が、低温時粘度の上昇量の演算結果に基づき、エンジン11の冷間フリクションが増加した状態にあるか否かを判定する判定処理に対応している。
When proceeding to step S160, the
電子制御ユニット20は、冷間フリクションが増加した状態にないと判定した場合(S170:NO)には、そのまま今回の処理を終了する。一方、電子制御ユニット20は、冷間フリクションが増加した状態にあると判定した場合(S170:YES)には、ステップS180において、冷間フリクション増加時処理を実行する。冷間フリクション増加時処理は、エンジン11の冷間フリクションの増加に対応して車両10の制御内容を変更する処理である。
When the
<冷間フリクション増加時処理>
冷間フリクション増加時処理には、例えば次の処理が含まれる。電子制御ユニット20は、エンジンオイルの使用開始からの車両10の走行距離を記録している。そして、電子制御ユニット20は、その走行距離がオイル交換判定値以上となった場合に、エンジンオイルの交換が必要であることを車両10のユーザに通知している。電子制御ユニット20は、冷間フリクションが増加した状態にあると判定した場合には、増加した状態にないと判定した場合に比べてオイル交換判定値を小さい値とする処理を、冷間フリクション増加時処理として行っている。
<Treatment when cold friction increases>
The cold friction increasing treatment includes, for example, the following treatments. The
また、自動変速機を搭載する車両では、次の処理を冷間フリクション増加時処理に含めるようにするとよい。自動変速機は、変速機入力軸と変速機出力軸との動力伝達を断接するクラッチを備えている。このクラッチは、ニュートラルレンジでは切断された状態とされ、ドライブレンジでは係合した状態とされる。ニュートラルレンジからドライブレンジへの切替に際してクラッチが係合されると、変速機入力軸と連れ回りする回転要素が多くなる。そしてその結果、トルクコンバータやロックアップクラッチの引摺りトルクが増加する。引摺りトルクが増加すると、エンジン11の回転負荷が増加する。そのため、電子制御ユニット20は、ニュートラルレンジからドライブレンジの切替に際して、引摺りトルクの増加による回転負荷の増加分を相殺すべく、エンジン出力を増加させている。ただし、エンジン出力の増加にはある程度の時間を要する。そのため、電子制御ユニット20は、時間を掛けて徐々にクラッチを係合している。一方、冷間フリクションが増加すると、冷間時には、エンジン出力の増加に要する時間が長くなる。よって、自動変速機を備える車両では、冷間フリクションの増加時には、クラッチ係合の所要時間を通常よりも長くする処理を冷間フリクション増加処理として実施するとよい。
Also, in a vehicle equipped with an automatic transmission, the following processing should be included in the cold friction increase processing. An automatic transmission includes a clutch that connects and disconnects power transmission between a transmission input shaft and a transmission output shaft. This clutch is disengaged in the neutral range and engaged in the drive range. When the clutch is engaged when switching from the neutral range to the drive range, the number of rotating elements that rotate together with the transmission input shaft increases. As a result, the drag torque of the torque converter and lockup clutch increases. As the drag torque increases, the rotation load of the
さらに、エンジン11と発電電動機とを備えるハイブリッド車両では、次の処理を冷間フリクション増加処理に含めるようにするとよい。ハイブリッド車両では、バッテリの充電量を目標値に維持すべく、エンジントルク、及び発電電動機の力行、回生トルクを制御している。一方、ハイブリッド車両では、走行状況やバッテリの充電状況に応じてエンジン11の間欠運転を行っている。間欠運転でのエンジン11の再始動は、発電電動機の動力を用いて行われる。冷間フリクションが増加すると、冷間時のエンジン11の再始動に要する電力が多くなる。よって、こうしたハイブリッド車両では、冷間フリクションの増加時にはバッテリの充電量の目標値を通常よりも大きくする処理を冷間フリクション増加処理として実施するとよい。
Furthermore, in a hybrid vehicle including the
<実施形態の作用効果>
本実施形態の作用及び効果について説明する。
混合気の燃焼により生成される煤の性状は、混合気の燃焼状態により変化する。煤の性状によっては、エンジンオイルの煤濃度が低くても低温時粘度が大きく増加することがある。一方、煤の性状によっては、エンジンオイルの煤濃度が高くても、低温時粘度があまり大きく増加しない場合もある。そのため、エンジンオイルの煤濃度だけでは、エンジン11の冷間フリクションが増加した状態にあるか否かを適切に判断できない場合がある。
<Action and effect of the embodiment>
The action and effect of this embodiment will be described.
The properties of soot generated by combustion of the air-fuel mixture change depending on the combustion state of the air-fuel mixture. Depending on the properties of the soot, the low temperature viscosity of the engine oil may increase significantly even when the soot concentration is low. On the other hand, depending on the properties of the soot, even if the soot concentration of the engine oil is high, the low-temperature viscosity may not increase significantly. Therefore, it may not be possible to appropriately determine whether or not the cold friction of the
これに対して本実施形態では、エンジンオイルの煤濃度の増加量と、混合気の燃焼状態を示す状態量である平均回転数MNE及び平均空燃比MABFと、に基づき、エンジンオイルの低温時粘度上昇量VSを演算している。そのため、煤の性状の差異がエンジンオイルの低温時粘度に与える影響の違いを反映したかたちで、低温時粘度上昇量VSを演算できる。そして、本実施形態では、そうした低温時粘度上昇量VSの演算結果に基づき、エンジン11の冷間フリクションが増加した状態にあるか否かを判定している。したがって、エンジンオイルの煤混入によりエンジン11の冷間フリクションが増加した状態にあるか否かを的確に判定できる。
On the other hand, in the present embodiment, based on the amount of increase in the soot concentration of the engine oil, and the average rotation speed MNE and the average air-fuel ratio MABF, which are state quantities indicating the combustion state of the air-fuel mixture, the low-temperature viscosity of the engine oil A rise amount VS is calculated. Therefore, the low-temperature viscosity increase amount VS can be calculated in a manner that reflects the difference in the influence of the difference in the properties of soot on the low-temperature viscosity of the engine oil. In the present embodiment, it is determined whether or not the cold friction of the
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・冷間フリクション増加時処理として、上述した処理とは異なる処理を行うようにしてもよい。
This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
- As the cold friction increase process, a process different from the above-described process may be performed.
・上記実施形態では、煤濃度の増加量及び低温時粘度の上昇量の演算、及び冷間フリクションの増加判定を、車両10の1トリップ毎に行っていた。これら演算及び判定を、別の周期で行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the amount of increase in soot concentration and the amount of increase in viscosity at low temperature are calculated, and the determination of increase in cold friction is performed for each trip of the
・上記実施形態では、平均回転数MNE及び平均空燃比MABFを混合気の燃焼状態を示す状態量として用いて低温時粘度上昇量VSを演算していた。エンジン水温等の、混合気の燃焼状態を示すそれら以外の状態量を、低温時粘度上昇量VSの演算に用いるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the low-temperature viscosity increase amount VS is calculated using the average engine speed MNE and the average air-fuel ratio MABF as state quantities indicating the combustion state of the air-fuel mixture. A state quantity other than the engine water temperature, which indicates the combustion state of the air-fuel mixture, may be used to calculate the low-temperature viscosity increase amount VS.
・エンジンオイルへの煤の混入により冷間フリクションが増加するエンジンであれば、ガソリンエンジン等のディーゼルエンジン以外のエンジンにも上記実施形態の車両制御装置は適用可能である。 The vehicle control device of the above-described embodiment can be applied to an engine other than a diesel engine, such as a gasoline engine, as long as it is an engine in which cold friction increases due to contamination of engine oil with soot.
10…車両
11…ディーゼルエンジン
12…燃焼室
13…吸気通路
14…排気通路
15…エアフローメータ
16…スロットルバルブ
17…燃料噴射弁
18…クランク軸
19…クランク角センサ
20…電子制御ユニット
21…イグニッションスイッチ
22…処理装置
23…記憶装置
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記エンジンの運転状態に基づき、エンジンオイルの煤濃度の増加量を演算する増加量演算処理と、
混合気の燃焼状態を示す状態量と前記煤濃度の増加量とに基づき、エンジンオイルの低温時粘度の上昇量を演算する上昇量演算処理と、
前記上昇量の演算結果に基づき、前記エンジンの冷間フリクションが増加した状態にあるか否かを判定する判定処理と、
を行う車両制御装置。 A device for controlling a vehicle equipped with an engine,
an increase calculation process for calculating an increase in the soot concentration of the engine oil based on the operating state of the engine;
an amount-of-increase calculation process for calculating an amount of increase in the low-temperature viscosity of the engine oil based on the state quantity indicating the combustion state of the air-fuel mixture and the amount of increase in the soot concentration;
a determination process for determining whether or not the cold friction of the engine is in an increased state based on the calculated result of the amount of increase;
vehicle control device.
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JP (1) | JP2023070395A (en) |
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2021
- 2021-11-09 JP JP2021182540A patent/JP2023070395A/en active Pending
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A621 | Written request for application examination |
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