JP6713707B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本願発明は、吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを油圧で制御可能な内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine capable of hydraulically controlling the opening/closing timing of an intake valve or an exhaust valve.
車両用等の内燃機関では、吸気弁と排気弁とのうちいずれか一方又は両方の開閉タイミングを制御することが行われている。このバルブタイミングの制御方法の一つとして、カムシャフトをチェーンスプロケットに対して進角制御したり遅角制御したりすることが行われているが、このカムシャフトの制御方式として、潤滑油を利用して油圧によって制御する油圧式VVT方式と、電動モータで制御する電動VVTとが知られている。油圧式VVT方式の一例が特許文献1に開示されている。
In an internal combustion engine for a vehicle or the like, the opening/closing timing of either or both of an intake valve and an exhaust valve is controlled. As one of the valve timing control methods, the camshaft is advanced or retarded with respect to the chain sprocket. Lubricating oil is used as the camshaft control method. There are known a hydraulic VVT method that is controlled by hydraulic pressure and an electric VVT that is controlled by an electric motor.
さて、上記のとおり、カムシャフトを制御してバルブタイミングを調節する場合、駆動源で見ると油圧式と電動式とに分けられて、制御対象で見ると、吸気弁用カムシャフトのみを制御する場合と、吸気弁用カムシャフト及び排気弁用カムシャフトの両方を制御する場合、及び排気弁用カムシャフトのみを制御する場合とに分けられる。 As described above, when controlling the camshaft to adjust the valve timing, the drive source is divided into hydraulic type and electric type, and when viewed from the controlled object, only the intake valve camshaft is controlled. It is divided into a case, a case where both the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft are controlled, and a case where only the exhaust valve camshaft is controlled.
そして、内燃機関は、燃費や出力等の目標性能によって、吸気弁用カムシャフトのみを制御する方式や、吸気弁用カムシャフトと排気弁用カムシャフトとの両方を制御する方式などがあり、方式が異なるとシリンダヘッド及びカムキャップの構造を変更していた。従って、カムシャフトの回転制御の方式が異なる内燃機関ごとに、シリンダヘッドの製造ラインを構成しており、このため、内燃機関の種類を増やすとそれに比例して製造コスト及び管理コストが嵩むという問題があった。 The internal combustion engine has a method of controlling only the intake valve camshaft or a method of controlling both the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft, depending on the target performance such as fuel consumption and output. However, the structure of the cylinder head and cam cap was changed. Therefore, a cylinder head manufacturing line is configured for each internal combustion engine having a different camshaft rotation control method. Therefore, if the number of types of internal combustion engine is increased, the manufacturing cost and the management cost increase proportionally. was there.
本願発明は、この問題を改善することを目的とするものである。 The present invention aims to remedy this problem.
本願発明は、
「チェーンスプロケットを介して駆動される吸気弁用カムシャフト及び排気弁用カムシャフトと、前記吸気弁用カムシャフト及び排気弁用カムシャフトの一端寄り部位をシリンダヘッドに回転自在に保持する端部カムキャップと、前記シリンダヘッドに固定されて前記両カムシャフトや端部カムキャップを覆うヘッドカバーとを備えており、
前記シリンダヘッドのうち一方のカムシャフトの近傍でかつ前記端部カムキャップと重なる部位に、カムシャフトを前記チェーンスプロケットに対して油圧によって相対回転させることによりバルブタイミングを制御するためのヘッド内蔵オイル通路が開口している一方、
前記端部カムキャップには、前記チェーンスプロケットに対する他方のカムシャフトの相対回転を制御するためのブリッジ状オイル通路が、前記ヘッド内蔵オイル通路と連通するように設けられている」
という基本構成になっている。
The present invention is
"An intake valve camshaft and an exhaust valve camshaft driven via a chain sprocket, and an end cam for rotatably holding a portion near one end of the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft on a cylinder head. A cap and a head cover fixed to the cylinder head and covering the both cam shafts and the end cam caps,
An oil passage with a built-in head for controlling valve timing by hydraulically rotating the cam shaft relative to the chain sprocket at a position near one cam shaft of the cylinder head and overlapping with the end cam cap. While the open
A bridge-shaped oil passage for controlling relative rotation of the other cam shaft with respect to the chain sprocket is provided in the end cam cap so as to communicate with the head built-in oil passage .
It has a basic configuration.
そして、上記基本構成おいて、
「前記ブリッジ状オイル通路は、前記ヘッド内蔵オイル通路に連通して前記カムシャフトよりも高い位置まで延びる第1部分と、前記第1部分の上端に連通して他方のカムシャフトに向けて延びる第2部分と、前記第2部分に連通して前記シリンダヘッドに向かう第3部分とから成っていて、前記第2部分は、前記端部カムキャップに上から重なった状態に前記ヘッドカバーによって押さえ保持されたパイプ状部材によって形成されており、
前記パイプ状部材に受けた上向き突起と前記ヘッドカバーに設けた下向き突起とを当接させているか、又は、前記パイプ状部材とヘッドカバーとのうち一方に設けた位置決め突起を他方に設けた位置決め穴に嵌め合わせている」
という構成が付加されている。
And in the above basic configuration,
“The bridge-shaped oil passage communicates with the head built-in oil passage and extends to a position higher than the camshaft, and a first portion communicates with an upper end of the first portion and extends toward the other camshaft. It is composed of two parts and a third part that communicates with the second part and faces the cylinder head, and the second part is pressed and held by the head cover in a state of overlapping the end cam cap from above. It is formed by a pipe-shaped member,
The upward projection received on the pipe-shaped member and the downward projection provided on the head cover are brought into contact with each other, or a positioning projection provided on one of the pipe-shaped member and the head cover is provided in a positioning hole provided on the other. They are fitted together"
Is added.
本願発明では、カムシャフトの制御態様は、進角制御のみを行う場合と、遅角制御のみを行う場合、及び、進角制御と遅角制御との両方を行える場合を含んでいる。 In the present invention, the control mode of the camshaft includes a case where only advance control is performed, a case where only retard control is performed, and a case where both advance control and retard control are performed.
本願発明では、吸気弁用カムシャフト及び排気弁用カムシャフトのうち、一方のカムシャフトを油圧で進角制御したり遅角制御したりする場合は、ブリッジ状オイル通路を有する端部カムキャップではなくて、一方のカムシャフトの一端部に設けた制御装置に連通した油圧通路を有する端部カムキャップを使用したらよい。 In the present invention, in the case where one of the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft is hydraulically advanced or retarded, the end camcap having the bridge-shaped oil passage is used. Instead, an end cam cap having a hydraulic passage communicating with a control device provided at one end of one cam shaft may be used.
他方、吸気弁用カムシャフトは電動VVTで制御して、排気弁用カムシャフトは油圧式VVTで制御するというように、一方のカムシャフトは電動式VVTで制御して、他方のカムシャフトは油圧式VVTで制御する方式があるが、この場合は、本願発明の端部カムキャップを使用することにより、シリンダヘッドの構造は変更することなく、他方のカムシャフトを油圧式VVTで制御することができる。 On the other hand, the intake valve camshaft is controlled by the electric VVT, the exhaust valve camshaft is controlled by the hydraulic VVT, and one camshaft is controlled by the electric VVT, and the other camshaft is controlled by the hydraulic VVT. Although there is a method of controlling by the formula VVT, in this case, by using the end cam cap of the present invention, the other cam shaft can be controlled by the hydraulic VVT without changing the structure of the cylinder head. it can.
また、一方のカムシャフトは制御せずに、他方のカムシャフトのみを油圧式VVTで制御する場合も、本願発明の端部カムキャップを装着したらよい。なお、吸気弁用カムシャフトと排気弁用カムシャフトとの両方を電動式VVTで制御する場合は、ヘッド内蔵オイル通路の出口を塞ぐ端部カムキャップを使用して、オイルコントロールバルブ(OCV)は取り外したらよい。 Further, even when one camshaft is not controlled and only the other camshaft is controlled by the hydraulic VVT, the end cam cap of the present invention may be attached. When controlling both the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft with an electric VVT, use an end cam cap that closes the outlet of the head built-in oil passage, and use an oil control valve (OCV). You can remove it.
このように、本願発明では、シリンダヘッドの構造は変更することなく、端部カムキャップを付け替えるだけで、油圧で制御されるカムシャフトを選択的に切り替えることができるため、バルブタイミング方式が異なる複数種類の内燃機関を品揃えするにおいて、シリンダヘッドを共通化できる。これにより、バルブタイミングの制御態様が異なる複数種類の内燃機関を用意するにおいて、シリンダヘッドの製造コストや管理コストを抑制することができる。 As described above, according to the present invention, since the camshaft controlled by the hydraulic pressure can be selectively switched by simply changing the end cam cap without changing the structure of the cylinder head, a plurality of different valve timing methods can be used. The cylinder head can be made common when assorting various types of internal combustion engines. This makes it possible to suppress the manufacturing cost and management cost of the cylinder head when preparing a plurality of types of internal combustion engines having different valve timing control modes.
特に、吸気弁用カムシャフトのみを油圧式VVTで制御する仕様と、吸気弁用カムシャフトは電動式VVTで制御して排気弁用カムシャフトは油圧式VVTで制御する仕様とに変更する場合に有益である。なお、本願発明は、既存の内燃機関のバルブタイミング制御方式の変更にも対応可能であり、この点も本願発明の利点である。 In particular, when changing to a specification in which only the intake valve camshaft is controlled by a hydraulic VVT, and a specification in which the intake valve camshaft is controlled by an electric VVT and the exhaust valve camshaft is controlled by a hydraulic VVT. Be beneficial. It should be noted that the invention of the present application can be adapted to the change of the valve timing control system of the existing internal combustion engine, which is also an advantage of the invention of the present application.
本願発明のようにパイプ状部材を付加してブリッジ状オイル通路を形成すると、端部カムキャップの設計の自由性を向上できる。 If the pipe-shaped member is added to form the bridge-shaped oil passage as in the present invention, the freedom of design of the end cam cap can be improved.
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、前後方向はクランク軸線方向であり、フロントカバー(チェーンカバー)を設けた部分を前としている。左右方向は、クランク軸線方向から見て、シリンダボアと直交した方向である。念のため、図2に方向を明示している。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the wording "front and rear" and "right and left" is used to specify the direction. The left-right direction is a direction orthogonal to the cylinder bore when viewed from the crank axis direction. As a precaution, the direction is clearly shown in FIG.
(1).実施形態の概略
本実施形態において、内燃機関の基本構成は従来と同様であり、例えば図4から最も容易に理解できるように、内燃機関は、シリンダヘッド1と吸気弁用カムシャフト2及び排気弁用カムシャフト3とを備えており、両カムシャフト2,3の前端寄り部位(一端寄り部位)は、フロントカムキャップ(端部カムキャップ)4によって回転自在に保持されている。フロントカムキャップ4は、例えばアルミのダイキャスト品又は鋳造品である。
(1). Summary of the implementation forms
In this embodiment, the basic configuration of the internal combustion engine is the same as that of the conventional one. For example, as can be understood most easily from FIG. 4, the internal combustion engine includes the
本実施形態では、ブリッジ状オイル通路の一部をパイプ状部材5で構成しており、パイプ状部材5の左右両端部5aが、ガスケット6を介してフロントカムキャップ4の左右端部に重なっている。動弁室はヘッドカバー7で覆われているが、パイプ状部材5は、ヘッドカバー7によってフロントカムキャップ4に押さえ保持されている。敢えて述べるまでもないが、ヘッドカバー7は、その周囲の部分がボルトでシリンダヘッド1の外周部に固定されている。
In the present embodiment, a part of the bridge-shaped oil passage is configured by the pipe-
シリンダヘッド1には、図2,3にも示すように、カムシャフト2,3の前端寄り部位の下半部が嵌まるフロント軸受部8a,8bや、カムシャフト2,3における中途部の下半部が嵌まる中間軸受部9、及びカムシャフト2,3における後端部の下半部が嵌まるリア軸受部(図示せず)が形成されており、フロントカムキャップ4及び図示しない他のカムキャップには、カムシャフト2,3の上半部に被さる下向き開口の凹所10a,10bが形成されている。図2において、両カムシャフト2,3に形成しているカムは、符号11で示している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
シリンダヘッド1のうち中間軸受部9に対応した箇所には、点火プラグ装着穴12が形成されており、点火プラグ装着穴12を挟んだ左右両側に、前後2つずつのバルブ配置穴13が開口している。フロントカムキャップ4は、シリンダヘッド1の前端部の上面に重ね配置されており、左右方向に並んだ4本のボルト14(図1参照)によって、シリンダヘッド1に固定されている。図3では、フロントカムキャップ4を固定するためのねじ穴が符号15で表示されている。
A spark
カムシャフト2,3の前端部には、電動式VVTギア16a、油圧式VVT17aを介してチェーンスプロケット16,17が取付けられており、両チェーンスプロケット16,17にタイミングチェーン18が巻き掛けられている。
図2に模式的に示すように、吸気側のチェーンスプロケット16の手前には電動式VVTギア16aを配置し、排気側のチェーンスプロケット17の手前には油圧式VVT17aを配置しており、これらはフロントカバー19で覆われている。電動式VVTギア16aは図示しない電動モータで駆動されるが、電動モータは、フロントカバー19の前面に配置されており、従って、電動モータの回転軸はフロントカバー19を貫通している。
As schematically shown in FIG. 2, an
他方、排気弁用カムシャフト3の回転制御装置は油圧式を採用しており、潤滑油の圧送タイミングを調節することにより、排気バルブの開閉タイミングを、基準状態から進角させたり遅角させたり制御することができる。
On the other hand, the rotation control device for the
(2).油圧通路
図2,3に示すように、シリンダヘッド1の前部のうち、吸気弁用カムシャフト2(一方のカムシャフト)の左外側には、ヘッド内蔵オイル通路21,22の出口が開口している。ヘッド内蔵オイル通路21,22はシリンダヘッド1の前面に開口しており、シリンダヘッド1の前面に、フィルター付きのオイルコントロールバルブ(OCV)23を配置している。このオイルコントロールバルブ23でオイルの圧送を制御することにより、排気弁用カムシャフト3を進角させたり遅角させたり制御することができる。ヘッド内蔵オイル通路21は2本あるが、一方は進角用通路、他方は遅角用通路である。
(2). Hydraulic Path As shown in FIGS. The outlet is open. The head built-in
図5に明示するように、フロントカムキャップ4は、凹所10a,10bの箇所で前後巾が大きくなっており、4本のボルト14が嵌まるように4つの取付け穴24が左右方向に並んで形成されている。図5(B)において、吸気側凹所10aに内向きのリブ25を設けているが、これは、吸気弁用カムシャフト2の前後方向のずれを阻止するためのものである。
As clearly shown in FIG. 5, the
図5(C)に示すように、フロントカムキャップ4の左右凹所10a,10bには、カムシャフト2,3の潤滑のため円弧状溝26が形成されており、左右の円弧状溝26は連通路27を介して1つの中間凹部28に集合している。そして、図3に示すように、シリンダヘッド1のうち左右のフロント軸受部8a,8bの間の部位には、フロントカムキャップ4の中間凹部28と重なる潤滑送油穴29が形成されている。
As shown in FIG. 5C,
従って、潤滑用のオイルは、潤滑送油穴29からフロント軸受部8a,8bに供給されるが、カムシャフト2,3には、円弧状溝26に連通した環状溝と、環状溝に連通した状態で軸心部に長く延びるように形成された分配通路とを設けており、潤滑油は、フロント軸受部8a,8bの箇所から円弧状溝26を介して分配通路に供給されて、各中間軸受部とリア軸受部とに供給される。各軸受部で潤滑に供されたオイルは動弁室内に流れ落ちていく。フロント軸受部8a,8bの箇所では、前後端から動弁室等に漏洩していく。
Therefore, the lubricating oil is supplied to the
フロントカムキャップ4のうち吸気側凹所10aの箇所に第1ランド部30を上向きに突設しており、第1ランド部30の上面に、ヘッド内蔵オイル通路21,22と連通したブリッジ状オイル通路第1部分31,32が開口している。
A bridge-shaped oil communicating with the head built-in
他方、フロントカムキャップ4のうち排気側凹所10bの箇所には、第2ランド部33が上向きに突設されており、第2ランド部33に形成した上向き開口のドリル穴34a,34bと側面視傾斜姿勢の斜めドリル穴35a,35bとにより、凹所10a,10bに開口したブリッジ状オイル通路第3部分36,37(図5(C)参照)が形成されている。第2ランド部33には、斜めドリル穴35a,35bを空けるための後ろ向き突出部38が形成されており、斜めドリル穴の35a,35b上端部はプラグで塞がれている。
On the other hand, a
2つのブリッジ状オイル通路第3部分36,37は、前後に隔てて凹所10bに開口しており、排気弁用カムシャフト3に形成されたオイル通路を介して、油圧式VVT17aのオイル入口とオイル出口とに連通している。そして、フロントカムキャップ4の2つのランド部30,33に、パイプ状部材5の左右端部がガスケット6を介して重ねて配置されており、パイプ状部材5に設けたブリッジ状オイル通路第2部分39,40が、ブリッジ状オイル通路第1部分31,32とドリル穴34a,34b,35a,35bを経由して、ブリッジ状オイル通路第3部分36,37に連通している。ブリッジ状オイル通路第3部分39,40は、水平状の部分と、その左右端部に繋がった下向き開口部分とから成っている。
The two bridge-shaped oil passage
例えば図4に示すように、パイプ状部材5の左右端部5aには上向き突起41が形成されており、ヘッドカバー7に形成した下向き突起42が、フロントカムキャップ4の上向き突起41に当接している。パイプ状部材5とフロントカムキャップ4との間にはガスケット6が存在しているが、ガスケット6は、パイプ状部材5とフロントカムキャップ4とのうち一方に形成されたガスケット溝に嵌まり込んで、適切なシール性が保持されている。このため、ヘッドカバー7で押さえただけであってもシール性は確保されていると共に、ランド部30,33とパイプ状部材5の端部5aとをピンで連結したりボルトで締結したりすることにより、パイプ状部材5はずれ不能に保持される。
For example, as shown in FIG. 4,
パイプ状部材5とヘッドカバー7とのうち、一方には位置決め突起を、他方には位置決め凹部を形成して、それら突起と凹部とを嵌め合わせることも可能である。或いは、パイプ状部材5を鋼管やアルミ管で形成して、その端部をフロントカムキャップ4に強制嵌合させてもよい。
It is also possible to form a positioning projection on one of the pipe-shaped
(3).まとめ
本実施形態のシリンダヘッド1は、元々は、吸気弁用カムシャフト2を油圧式VVTで制御することを想定して設計されている。従って、吸気弁用カムシャフト2の制御を油圧で行う場合は、吸気弁用カムシャフト2の制御のためのオイル通路を形成したフロントカムキャップが使用される。
(3). Or stop <br/>
他方、本実施形態のフロントカムキャップ4を使用するときは、既述のとおり、吸気弁用カムシャフト2は電動式VVTによって進角・遅角が制御されて、排気弁用カムシャフト3は、ヘッド内蔵オイル通路21、ブリッジ状オイル通路31,32,39,40,36,37を経由して送られたオイルにより、排気弁用カムシャフト3の前端部に設けた油圧式VVT17aによって進角したり遅角したり制御される。
On the other hand, when the
従って、a)吸気弁の開閉タイミングを油圧式VVT17aで制御して、排気弁の開閉タイミングは制御しない使用の内燃機関、b)吸気弁の開閉タイミングを電動式VVT(16a)で制御して、排気弁の開閉タイミングは油圧式VVT17aで制御する方式の内燃機関、c)吸気弁の開閉タイミングは油圧式VVT17aで制御して、排気弁の開閉タイミングは電動式VVT(16a)で制御する方式の内燃機関、の3種類の内燃機関で2種類のシリンダヘッド1を共用することができる。このため、内燃機関の品揃えを豊富化してユーザーのきめ細かい要請に応えつつ、シリンダヘッド1の製造コストや管理コストを抑制することができる。
Therefore, a) an internal combustion engine used for controlling the opening/closing timing of the intake valve with the
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、オイルフィルターの配置位置やオイルコントロールバルブの配置位置などは、任意に設定できる。ヘッド内蔵オイル通路は、排気弁用カムシャフト(或いは排気側軸受部)の近傍に設けることも可能である。)。 The present invention can be embodied in various ways other than the above embodiment . For example, the arrangement position of the oil filter and the arrangement position of the oil control valve can be set arbitrarily. The head built-in oil passage may be provided near the exhaust valve cam shaft (or the exhaust side bearing portion). ).
1 シリンダヘッド
2 吸気弁用カムシャフト(一方のカムシャフト)
3 排気弁用カムシャフト(他方のカムシャフト)
4 フロントカムキャップ(端部カムキャップ)
5 パイプ状部材
6 ガスケット
8a,8b フロント軸受部
10a,10b フロントカムキャップの凹所
16,17 チェーンスプロケット
16a 電動式VVTギア
17a 油圧式VVT
18 タイミングチェーン
10 フロントカバー
21 ヘッド内蔵オイル通路
23 オイルコントロールバルブ(OCV)
31,32,39,40,36,37 ブリッジ状オイル通路
41 パイプ状部材に設けた上向き突起
42 ヘッドカバーに設けた下向き突起
44,45,46,47,48,50 ブリッジ状オイル通路
1
3 Exhaust valve camshaft (other camshaft)
4 Front cam cap (end cam cap)
5 Pipe-shaped
18
31, 32, 39, 40, 36, 37 Bridge-shaped oil passage
41 Upward protrusion provided on the pipe-shaped member
42 downward projections 44, 45, 46, 47, 48, 50 provided on the head cover bridge-shaped oil passage
Claims (1)
前記シリンダヘッドのうち一方のカムシャフトの近傍でかつ前記端部カムキャップと重なる部位に、カムシャフトを前記チェーンスプロケットに対して油圧によって相対回転させることによりバルブタイミングを制御するためのヘッド内蔵オイル通路が開口している一方、
前記端部カムキャップには、前記チェーンスプロケットに対する他方のカムシャフトの相対回転を制御するためのブリッジ状オイル通路が、前記ヘッド内蔵オイル通路と連通するように設けられている構成であって、
前記ブリッジ状オイル通路は、前記ヘッド内蔵オイル通路に連通して前記カムシャフトよりも高い位置まで延びる第1部分と、前記第1部分の上端に連通して他方のカムシャフトに向けて延びる第2部分と、前記第2部分に連通して前記シリンダヘッドに向かう第3部分とから成っていて、前記第2部分は、前記端部カムキャップに上から重なった状態に前記ヘッドカバーによって押さえ保持されたパイプ状部材によって形成されており、
前記パイプ状部材に受けた上向き突起と前記ヘッドカバーに設けた下向き突起とを当接させているか、又は、前記パイプ状部材とヘッドカバーとのうち一方に設けた位置決め突起を他方に設けた位置決め穴に嵌め合わせている、
内燃機関。 An intake valve camshaft and an exhaust valve camshaft driven via a chain sprocket, and an end cam cap for rotatably holding a portion of the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft near one end on a cylinder head. And a head cover fixed to the cylinder head to cover the both cam shafts and the end cam caps,
An oil passage with a built-in head for controlling valve timing by hydraulically rotating the cam shaft relative to the chain sprocket at a position near one cam shaft of the cylinder head and overlapping with the end cam cap. While the open
A bridge-shaped oil passage for controlling relative rotation of the other cam shaft with respect to the chain sprocket is provided in the end cam cap so as to communicate with the head built-in oil passage ,
The bridge-shaped oil passage communicates with the head built-in oil passage and extends to a position higher than the camshaft, and a second portion communicates with an upper end of the first portion and extends toward the other camshaft. And a third portion communicating with the second portion toward the cylinder head, the second portion being pressed and held by the head cover so as to overlap with the end cam cap from above. It is formed by a pipe-shaped member,
The upward projection received on the pipe-shaped member and the downward projection provided on the head cover are brought into contact with each other, or a positioning projection provided on one of the pipe-shaped member and the head cover is provided in a positioning hole provided on the other. Fit together,
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JP2018017221A (en) | 2018-02-01 |
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