JP3073275B2 - Cylinder head of water-cooled internal combustion engine - Google Patents
Cylinder head of water-cooled internal combustion engineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、水冷式内燃機関のシ
リンダヘッドであって、特にその冷却構造に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylinder head for a water-cooled internal combustion engine, and more particularly to a cooling structure for the cylinder head.
【０００２】[0002]
【従来の技術】水冷式内燃機関のシリンダヘッドにおい
て、そのシリンダヘッド内の冷却水ジャケットを仕切壁
によって上下に分割し、まずその下側の冷却水ジャケッ
トに冷却水を導入して、下部冷却水ジャケットでシリン
ダヘッドの爆面を集中して冷却するようにしたものは公
知である。（例えば特開昭５８−２１０３５９号公報の
第４図参照）。この場合、下部冷却水ジャケットと上部
冷却水ジャケットとの途中に、燃料噴射弁周りを冷却す
る通路を設けて、その燃料噴射弁周りを冷却するように
している。2. Description of the Related Art In a cylinder head of a water-cooled internal combustion engine, a cooling water jacket in the cylinder head is divided into upper and lower parts by a partition wall, and first, cooling water is introduced into a lower cooling water jacket. It is publicly known to cool down the explosion surface of the cylinder head with a jacket. (See, for example, FIG. 4 of JP-A-58-210359). In this case, a passage for cooling around the fuel injection valve is provided in the middle of the lower cooling water jacket and the upper cooling water jacket to cool around the fuel injection valve.
【０００３】他方、これと異なるものでは、燃料噴射弁
周りに特別に低温の冷却水を導入してそのまま排出させ
るようにしたものや、或いは、排気弁シート周りに同様
に直接低温の冷却水を導入してそのまま外部に排出する
ような構造のものがある。[0003] On the other hand, in the case of a different one, a special low-temperature cooling water is introduced around the fuel injection valve and discharged as it is, or similarly, a low-temperature cooling water is directly supplied around the exhaust valve seat. There is a structure that can be introduced and discharged as it is.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】近年、内燃機関の高出
力化や低燃費のための燃焼温度の高温化等により、シリ
ンダヘッドの熱負荷が上昇する傾向にあり、特に熱負荷
の大きい排気弁シート周りやシリンダ爆面を効率良く冷
却して、シリンダヘッド全体の温度のばらつきを出来る
だけ少なくして、シリンダヘッド全体を均一な温度に保
つことが要求されている。In recent years, the thermal load on the cylinder head has tended to increase due to the increase in the output of the internal combustion engine and the increase in the combustion temperature for low fuel consumption, and in particular, exhaust valves with a large thermal load There is a demand for efficiently cooling the periphery of the sheet and the cylinder explosion surface, minimizing variations in the temperature of the entire cylinder head as much as possible, and keeping the entire cylinder head at a uniform temperature.
【０００５】しかるに、上記従来の装置において、シリ
ンダヘッドの冷却水ジャケットを仕切壁で分割して、そ
の下側の冷却水ジャケットにまず冷却水を導入すること
によってシリンダ爆面を効率良く冷却するようにしたも
のでは、この下部冷却水ジャケットによって弁シート周
りの冷却をも行なうことができるが、弁シート周りの冷
却不足を生じやすく、排気弁温度が上がるという不都合
がある。他方、排気弁シート周りや燃料噴射弁周りに集
中的に冷却水を導入するような構造のものでは、燃料噴
射弁又は排気弁シートの冷却効率は向上するとしても、
その他の部分の冷却不足を生じたり、或いは、それら燃
料噴射弁周りと排気弁シートへの冷却水の導入とは別に
冷却水ジャケット内の爆面を冷却するような冷却水を導
入する場合でも、その爆面側が過冷却になったりして、
シリンダヘッドの温度を均一に保つことができないとい
った欠点がある。However, in the above-described conventional apparatus, the cooling water jacket of the cylinder head is divided by a partition wall, and cooling water is first introduced into the cooling water jacket below the partition wall so that the cylinder explosion surface is efficiently cooled. Although the cooling water around the valve seat can be cooled by the lower cooling water jacket, the cooling water around the valve seat is apt to be insufficient, and the temperature of the exhaust valve rises. On the other hand, in a structure in which cooling water is intensively introduced around the exhaust valve seat or around the fuel injection valve, even if the cooling efficiency of the fuel injection valve or the exhaust valve seat is improved,
In the case where insufficient cooling of other parts occurs, or when introducing cooling water that cools the explosion surface in the cooling water jacket separately from the introduction of cooling water around the fuel injection valve and the exhaust valve seat, The explosion side was supercooled,
There is a disadvantage that the temperature of the cylinder head cannot be kept uniform.
【０００６】この発明の目的は、上記従来の欠点を解消
して、排気弁シート周り、燃料噴射弁周り及び爆面をそ
れぞれの熱負荷に応じて効率良く冷却することによっ
て、シリンダヘッド全体の温度を出来るだけ均一に保持
できるようにした冷却構造を実現するものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional disadvantages and efficiently cool the area around the exhaust valve seat, the area around the fuel injection valve, and the explosion surface in accordance with the respective thermal loads, thereby reducing the temperature of the entire cylinder head. To realize a cooling structure capable of maintaining the temperature as uniform as possible.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、まず、シリンダヘッド（３）に複数
の導入孔（５）（６）（７）を設けている。これらの導
入孔（５）（６）（７）のうち、第１の導入孔（５）
は、排気弁シート周りの冷却水通路（18）へ直接連通さ
せ、第２の導入孔（６）は、燃料噴射弁周りの冷却水通
路（14）へ直接連通させ、第３の導入孔（７）は、中間
壁（11）で仕切られた下部冷却水ジャケット（13）へ直
接連通させるようにしている。そして、燃料噴射弁周り
の冷却水通路（14）では、前記第２の導入孔（６）から
直接流入する冷却水と下部冷却水ジャケット（13）から
流入する冷却水とを集合させ、下部冷却水ジャケット
（13）では、第３の導入孔（７）から直接流入する冷却
水と排気弁シート周りの冷却水通路（18）から流入する
冷却水とを集合させて、それら各部を冷却するようにし
ている。 According to the present invention, a plurality of introduction holes (5), (6) and (7) are provided in a cylinder head (3). Of these introduction holes (5), (6) and (7), the first introduction hole (5)
Is connected directly to the cooling water passage (18) around the exhaust valve seat.
The second inlet (6) is provided with a cooling water passage around the fuel injection valve.
To the road (14), and the third inlet (7)
Directly into the lower cooling water jacket (13) partitioned by the wall (11)
We are trying to communicate. And around the fuel injection valve
In the cooling water passage (14), the second introduction hole (6)
From the cooling water flowing directly and the lower cooling water jacket (13)
Collects the incoming cooling water and forms the lower cooling water jacket
In (13), cooling directly flowing in from the third introduction hole (7)
Inflow from water and cooling water passage (18) around exhaust valve seat
Collect cooling water and cool each part.
ing.
【０００８】[0008]
【作用】第１の導入孔（５）からの冷却水は、排気弁シ
ート周りの冷却水通路（18）内に直接流入して、その熱
負荷の大きい排気弁シート周りを効率良く冷却する。下
部冷却水ジャケット（13）では、第３の導入孔（７）か
ら直接流入する冷却水と排気弁シート周りを冷却した冷
却水通路（18）からの冷却水が合流し、排気弁シート周
りより熱負荷の大きくないシリンダヘッド爆面を均一に
冷却する。また、燃料噴射弁周りの冷却水通路（14）で
は、第２の導入孔（６）より直接流入する冷却水とシリ
ンダヘッド爆面を冷却した下部冷却水ジャケット（13）
からの冷却水が合流し、燃料噴射弁周りを冷却する。そ
して、全ての冷却水は、この燃料噴射弁周りの冷却水通
路（14）から上部冷却水ジャケット（12）内に入って、
シリンダヘッドのあまり温度の高くない上部部分を冷却
して、外部へ流出する。 The cooling water from the first inlet (5) is supplied to the exhaust valve system.
Flows directly into the cooling water passage (18) around the heat
Efficient cooling around the exhaust valve seat with a large load. under
In the cooling water jacket (13), the third inlet (7)
Cooling water that flows directly from the
Cooling water from the recirculating water passage (18) joins, and the exhaust valve seat
Cylinder head explosion surface with less heat load than
Cooling. In the cooling water passage (14) around the fuel injection valve,
Cooling water and silicic acid flowing directly through the second inlet (6).
Lower cooling water jacket that cools the explosion surface of the nozzle head (13)
From the fuel injection valve and cool the area around the fuel injection valve. So
All the cooling water flows through the cooling water around the fuel injection valve.
From the road (14), enter the upper cooling water jacket (12)
Cooling the upper part of the cylinder head that is not too hot
Then, it flows out.
【０００９】[0009]
【実施例】図１〜図４は、この発明の実施例を示すシリ
ンダヘッドであって、図２で示すように、この実施例の
シリンダヘッドは、排気弁（１）（１）と吸気弁（２）
（２）を夫々２個備えた４弁式のものである。排気弁
（１）（１）と吸気弁（２）（２）は、シリンダ中心線
を通る水平方向の線を挟んで両側に分けて配置されてい
る。この図２で示すように、シリンダヘッド（３）の底
面（４）に、図示しないシリンダブロックの冷却水ジャ
ケット側に連通する４個の導入孔（５）（５）（６）
（７）が、それらを結ぶ線が長方形をなすようにして、
吸・排気弁（１）（２）の外側に開口されている。ま
た、吸・排気弁（１）（２）によって囲まれるヘッドの
中央に、図４で示すように、スリーブ（24）を介して、
燃料噴射弁（８）が挿入されている。1 to 4 show a cylinder head according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the cylinder head of this embodiment has an exhaust valve (1) and an intake valve (1). (2)
This is a four-valve type equipped with two (2). The exhaust valves (1) and (1) and the intake valves (2) and (2) are arranged separately on both sides of a horizontal line passing through the cylinder center line. As shown in FIG. 2, four introduction holes (5), (5), (6) communicating with the cooling water jacket side of a cylinder block (not shown) are formed in the bottom surface (4) of the cylinder head (3).
(7), so that the line connecting them forms a rectangle,
Opened outside the intake / exhaust valves (1) and (2). In addition, as shown in FIG. 4, a sleeve (24) is provided at the center of the head surrounded by the intake / exhaust valves (1) and (2).
A fuel injection valve (8) is inserted.
【００１０】図４で示すように、シリンダヘッド（３）
内に形成される冷却水ジャケットが、その側壁（９）の
内側面から底壁（10）の中央寄りの壁面を連結するよう
にして、円錐形状の中間壁（11）が形成され、これによ
って、上部側の上部冷却水ジャケット（12）と下側の下
部冷却水ジャケット（13）とに区画している。下部冷却
水ジャケット（13）が、シリンダヘッド（３）の爆面で
ある底壁（10）に接して、この底壁（10）を冷却できる
ようにしている。上部冷却水ジャケット（12）は、前記
スリーブ（24）の周囲を囲むように形成されているが、
この上部冷却水ジャケット（12）に連通するようにし
て、燃料噴射弁（８）周りのスリーブ（24）外周部を冷
却する冷却水通路（14）が形成され、この通路（14）に
連通するようにして、下部冷却水ジャケット（13）側か
ら、水平方向の連通路（15）が形成されている。As shown in FIG. 4, the cylinder head (3)
A conical intermediate wall (11) is formed such that the cooling water jacket formed therein connects the inner wall surface of the side wall (9) to the wall surface near the center of the bottom wall (10). And an upper cooling water jacket (12) on the upper side and a lower cooling water jacket (13) on the lower side. The lower cooling water jacket (13) is in contact with the bottom wall (10), which is the explosion surface of the cylinder head (3), so that the bottom wall (10) can be cooled. The upper cooling water jacket (12) is formed so as to surround the sleeve (24).
A cooling water passage (14) for cooling the outer periphery of the sleeve (24) around the fuel injection valve (8) is formed so as to communicate with the upper cooling water jacket (12), and communicates with the passage (14). In this way, a horizontal communication path (15) is formed from the lower cooling water jacket (13) side.
【００１１】次に、図３で示すように、排気弁（１）
（１）は、その弁本体部（16）（16）が、夫々、排気ポ
ート（20）に挿入した弁シート部材（17）（17）へ着座
しているが、この弁シート部材（17）の外周とシリンダ
ヘッド（３）との間に環状の冷却水通路（18）が形成さ
れ、この冷却水通路（18）から、前記下部冷却水ジャケ
ット（13）に向けて、斜めの連通路（19）（19）が形成
されている。Next, as shown in FIG. 3, the exhaust valve (1)
In (1), the valve body portions (16) and (16) are seated on valve seat members (17) and (17) inserted into the exhaust port (20), respectively. An annular cooling water passage (18) is formed between the outer periphery of the cylinder and the cylinder head (3). From the cooling water passage (18), an oblique communication passage (18) is formed toward the lower cooling water jacket (13). 19) (19) is formed.
【００１２】上記４個の導入孔（５）（５）（６）
（７）のうち、排気弁（１）（１）の側方に形成された
導入孔（５）（５）の上端部は、水平方向のキリ穴状の
連通路（21）（21）によって、夫々前記排気弁シート周
りの冷却水通路（18）に直接連通されている。更に、一
方の吸気弁（２）の側方に形成された導入孔（６）は、
同様に斜めに形成されたキリ穴状の連通路（22）からそ
の吸気弁（２）と排気弁（１）との間の弁間部を通る連
通路（23）によって、燃料噴射弁（８）周りの冷却水通
路（14）に直接連通されている。もう１つの吸気弁
（２）の側方に形成された導入孔（７）は、上端部が前
記下部冷却水ジャケット（13）に直接連通して、その下
部冷却水ジャケット（13）内へ冷却水を導入するように
している。なお、この図１で示すように、下部冷却水ジ
ャケット（13）と燃料噴射弁周りの冷却水通路（14）と
を連通する連通路（15）は３本からなり、夫々、各排気
弁（１）（１）間、吸気弁（２）（２）間、及び、吸・
排気弁（１）（２）間の何れかの弁間部を通って、冷却
水通路（14）側へ流入するようにしている。The above four introduction holes (5) (5) (6)
In (7), the upper ends of the introduction holes (5) and (5) formed on the sides of the exhaust valves (1) and (1) are formed by horizontal through-hole communication passages (21) and (21). , Each of which is directly connected to a cooling water passage (18) around the exhaust valve seat. Further, the introduction hole (6) formed on the side of the one intake valve (2) is
Similarly, the fuel injection valve (8) is formed by a communication passage (23) passing from a drilled communication passage (22) formed obliquely to an inter-valve portion between the intake valve (2) and the exhaust valve (1). ) Is directly connected to the surrounding cooling water passage (14). The introduction hole (7) formed on the side of the other intake valve (2) has an upper end directly communicating with the lower cooling water jacket (13) to cool the lower cooling water jacket (13). Water is being introduced. As shown in FIG. 1, there are three communication paths (15) that connect the lower cooling water jacket (13) and the cooling water path (14) around the fuel injection valve. 1) between (1), between intake valves (2) and (2), and
The air flows into the cooling water passage (14) through one of the inter-valve portions between the exhaust valves (1) and (2).
【００１３】上記の構成において、排気弁シート周りの
冷却水通路（18）内には、各排気弁（１）（１）の側方
に形成された導入孔（５）（５）より、連通路（21）
（21）を通ってシリンダブロック側の低温の冷却水が直
接導入され、その後、連通路（19）によって、下部冷却
水ジャケット（13）内に流出する。この下部冷却水ジャ
ケット（13）内には、その排気弁シート周りを冷却した
冷却水と、前記１つの導入孔（７）より直接流入した低
温の冷却水とが合流して、シリンダヘッド底壁（10）で
ある爆面を均一に冷却する。他方、燃料噴射弁周りの冷
却水通路（14）には、そのシリンダヘッド爆面を冷却し
た下部冷却水ジャケット（13）の冷却水と、導入孔
（６）より直接シリンダブロック側より流入する冷却水
が合流してその周辺を冷却する。そして、全ての冷却水
は、この燃料噴射弁側の冷却水通路（14）から上部冷却
水ジャケット（12）内に入って、シリンダヘッドのあま
り温度の高くない上部部分を冷却して、ヘッドの上壁部
（26）に形成した出口（27）より外部へ流出する。ま
た、燃料噴射弁周りの冷却水通路（14）に冷却水を導く
連通路（15）（23）は、何れも弁間部を通るような構造
となっており、これによって、それら各弁間部を効率良
く冷却できるようにしている。In the above configuration, the cooling water passage (18) around the exhaust valve seat is connected to the inlet holes (5) (5) formed on the sides of the exhaust valves (1) (1). Passage (21)
The low-temperature cooling water on the cylinder block side is directly introduced through (21), and then flows out into the lower cooling water jacket (13) through the communication passage (19). In the lower cooling water jacket (13), the cooling water cooled around the exhaust valve seat and the low-temperature cooling water directly flowing in from the one introduction hole (7) merge to form a cylinder head bottom wall. (10) Cool the explosion surface uniformly. On the other hand, the cooling water passage (14) around the fuel injection valve is provided with cooling water of a lower cooling water jacket (13) that has cooled the cylinder head explosion surface, and cooling water flowing directly from the cylinder block side through the inlet hole (6). The water joins and cools the surroundings. All the cooling water enters the upper cooling water jacket (12) from the cooling water passage (14) on the side of the fuel injection valve and cools the upper part of the cylinder head, which is not very hot, to cool the head. It flows out from the outlet (27) formed in the upper wall (26). Further, the communication paths (15) and (23) for guiding the cooling water to the cooling water path (14) around the fuel injection valve are structured so as to pass through the inter-valve portion. The part can be cooled efficiently.
【００１４】[0014]
【発明の効果】この発明によれば、最も熱負荷の高い排
気弁シート周りには、シリンダブロック等の外部から流
入した低温の冷却水を直接導入するようにしているか
ら、その排気弁シート周りを最も効率良く冷却すること
ができる。また、その排気弁シート周りよりも熱負荷の
大きくないシリンダヘッド爆面を冷却する下部冷却水ジ
ャケットには、導入孔から入った冷却水を直接導入する
のみならず、排気弁シート周りを冷却した冷却水をも導
入してこれらを合流させることにより、その熱負荷に応
じた冷却を行うようにしており、更に、燃料噴射弁周り
には、下部冷却水ジャケットからの冷却水と外部からの
直接導入させる冷却水を流入させるようにして、その温
度に応じた冷却を行わしめるようにし、最も温度の低い
シリンダヘッド上部側の上部冷却水ジャケットには、各
部を冷却した冷却水を燃料噴射弁周りの冷却水通路から
流入させるようにして、過冷却を防止するようにしてお
り、これらによって、各熱負荷に応じた最も効率の良い
冷却を行なうことができて、ヒートバランスの良好なシ
リンダヘッドの冷却構造を得ることができる。According to the present invention, the low-temperature cooling water flowing from the outside such as the cylinder block is directly introduced into the vicinity of the exhaust valve seat having the highest heat load. Can be cooled most efficiently. In addition, the lower cooling water jacket that cools the cylinder head explosion surface, which does not have a greater thermal load than around the exhaust valve seat, not only directly introduced the cooling water that entered through the introduction hole, but also cooled around the exhaust valve seat. Cooling water is also introduced, and these are merged to perform cooling according to the heat load.Further, around the fuel injection valve, cooling water from the lower cooling water jacket and external direct The cooling water to be introduced is allowed to flow in, and cooling corresponding to the temperature is performed.The cooling water cooled in each part is supplied to the upper cooling water jacket on the upper side of the cylinder head, which has the lowest temperature, around the fuel injection valve. The cooling water is supplied from the cooling water passage to prevent overcooling, whereby the most efficient cooling according to each heat load can be performed. Cooling structure of a good cylinder head Tobaransu can be obtained.
【図１】この発明の実施例を示す要部横断平面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional plan view of a main part showing an embodiment of the present invention.
【図２】この発明のシリンダヘッドの底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the cylinder head of the present invention.
【図３】図２のＡ−Ａ線で切断した縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view taken along line AA of FIG. 2;
【図４】図２のＢ−Ｂ線で切断した縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view taken along line BB of FIG. 2;
（１） 排気弁 （２） 吸気弁 （３） シリンダヘッド （５） 導入孔 （６） 導入孔 （７） 導入孔 （８） 燃料噴射弁 （11） 中間壁 （12） 上部冷却水ジャケット （13） 下部冷却水ジャケット （14） 冷却水通路 （15） 連通路 （18） 冷却水通路 （19） 連通路 （21） 連通路 （22） 連通路 （23） 連通路 (1) Exhaust valve (2) Intake valve (3) Cylinder head (5) Inlet hole (6) Inlet hole (7) Inlet hole (8) Fuel injection valve (11) Intermediate wall (12) Upper cooling water jacket (13) ) Lower cooling water jacket (14) Cooling water passage (15) Communication passage (18) Cooling water passage (19) Communication passage (21) Communication passage (22) Communication passage (23) Communication passage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 1/38 Ｆ０２Ｆ 1/38 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01P 3/14 F01P 3/02 F01P 3/16 F02F 1/36 F02F 1/38 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI F02F 1/38 F02F 1/38 A (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F01P 3/14 F01P 3 / 02 F01P 3/16 F02F 1/36 F02F 1/38
Claims (1)
入する複数の導入孔を備えたシリンダヘッドであって、
シリンダヘッド内の冷却水ジャケットを中間壁で仕切っ
て、爆面側を冷却する下部冷却水ジャケットと、それよ
りも上部側を冷却する上部冷却水ジャケットとに区画し
て、両上・下部冷却水ジャケットを燃料噴射弁周りの冷
却水通路へ夫々連通させて、下部冷却水ジャケットから
その冷却水通路を通って上部冷却水ジャケットに流れる
連通路を形成し、かつ、下部冷却水ジャケットは、排気
弁シート周りの冷却水通路へ直通させるとともに、上記
導入孔は、前記排気弁シート周りの冷却水通路に直通す
る第１の導入孔と、燃料噴射弁周りの冷却水通路に直通
する第２の導入孔と、下部冷却水ジャケットに直通する
第３の導入孔に区分して、燃料噴射弁周りの冷却水通路
では、前記第２の導入孔から直接流入する冷却水と下部
冷却水ジャケットから流入する冷却水とを集合させ、下
部冷却水ジャケットでは、第３の導入孔から直接流入す
る冷却水と排気弁シート周りの冷却水通路から流入する
冷却水とを集合させて、それら各部を冷却するようにし
てなることを特徴とする水冷式内燃機関のシリンダヘッ
ド。1. A cylinder head having a plurality of introduction holes for introducing cooling water from outside such as a cylinder block,
The cooling water jacket in the cylinder head is divided by an intermediate wall, and divided into a lower cooling water jacket that cools the explosion side and an upper cooling water jacket that cools the upper side. The jackets are respectively connected to cooling water passages around the fuel injection valve to form a communication passage that flows from the lower cooling water jacket to the upper cooling water jacket through the cooling water passage, and the lower cooling water jacket has an exhaust valve. together to direct the coolant passage around the sheet, the introduction hole is provided with a first inlet hole providing direct access to the cooling water passage around the exhaust valve seat, a second introduction of direct cooling water passage around the fuel injection valves and the hole, and divided into a third introduction holes that direct the lower cooling water jacket, cooling water passages around the fuel injection valves
Then, the cooling water flowing directly from the second introduction hole and the lower part
Collect the cooling water that flows in from the cooling water jacket, and
In the part cooling water jacket, it flows in directly from the third introduction hole.
Cooling water and cooling water flowing around the exhaust valve seat
Collect cooling water and cool each part.
A cylinder head of the water-cooled internal combustion engine characterized by comprising Te.
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-
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- 1991-07-24 JP JP03208521A patent/JP3073275B2/en not_active Expired - Fee Related
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