JPH04502525A - 車輌のウィンドシールド用表示パネル - Google Patents

車輌のウィンドシールド用表示パネル

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JPH04502525A JP3500393A JP50039391A JPH04502525A JP H04502525 A JPH04502525 A JP H04502525A JP 3500393 A JP3500393 A JP 3500393A JP 50039391 A JP50039391 A JP 50039391A JP H04502525 A JPH04502525 A JP H04502525A
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グリーンバーグ、ウィリアム・エム
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 車輌のウィンドシールド用表示パネル 技術分野 本発明は車輌のウィンドシールド用表示パネルに関し、より詳細に言えば、視線 を下げることなく車輌の作動情報を監視するための、自動車のウィンドシールド と一体をなす表示パネルに関する。
背景技術 運転者の前方の視野の中に像を映すために、車輌の作動情報を車輌のウィンドシ ールド上に映写するための装置にヘッドアップ表示パネルが一般に使用されてい る。これによって、運転者は車輌の前方の領域及び表示される情報を同時に見る ことができる。最近では、様々なヘッドアップ表示装置が航空機産業に於て利用 されている。
自動車にヘッドアップ表示装置を採用することによって、運転者が、道路からダ ツシュボードの表示パネルに時折目を向けなければならない回数が最小になる。
このように運転者がその注意力を連続的に道路に集中できると同時に、重要な車 輌の作動情報を見ることができる装置によって、車輌の乗員及びその他の者の安 全性が大幅に向上する。
ヘッドアップ表示装置はその利点が明らかであるとはいえ、このような表示装置 を自動車に使用することは、それらを自動車工業に於いて要求される厳しい価格 及び品質条件の範囲内で車輌用ウィンドシールドの製造工程に組み人れることが できて初めて一般的になると考えられる。現在航空機に使用されているヘッドア ップ表示装置は、非常に複雑でかつ自動車には使用できない程高価なものである 。
例えば、ホーデル(llodel )他の米国特許第4,775゜218号明細 書には、ブラケット上に支持されかつ操縦者の前方の視線内に配置された可動結 合手段からなるヘッドアップ表示装置が開示されている。表示は、固定された発 生源から投影されて、「実世界」の景色の上に表示が重なるように構成された前 記結合手段の所定位置に映写される。
像発生源に関する前記結合手段の向きを検知するための手段によって前記結合手 段が再調整され、前記表示が所定の位置に維持される。このような装置は、複雑 かつ高価なために自動車に使用することは非現実的である。
自動車のウィンドシールドに使用されているような積層窓ガラスユニットが、一 般に2枚のガラス板をプラスチック中間層に一体的に接着することによって製造 されることは周知である。一般的に使用されているプラスチック中間層の材料は ポリビニルブチラールである。通常、プラスチック中間層は関連するガラス板の 湾曲に適合するように差異的に引き伸される。このような2つの方法が、コス( K。
ss)他の米国特許第3.912,440号及びチャパル(Chabal)の米 国特許第4,554.713号両明細書に記載されている。
しかしながら、上述した自動車用窓ガラスユニットは、ヘッドアップ表示パネル について使用するには少なくとも2つの理由で十分ではない。第1に、周知の窓 ガラスユニットは、ウィンドシールドの外面から反射が生じて2次の像が表示さ れているように見える。この2次の像の表示とウィンドシールドの内面から反射 される1次の像の表示との変位によって、写し出された表示の判読が困難になる 場合がある。第2に、周知の窓ガラスユニットが有する比較的高い透過率と低い 反射率とによって、明るい光条件下では写し出される1次の像による表示のコン トラストが低下する結果となる。当然ながら、表示される像は、あらゆる周辺光 条件下で明確に視認可能なことが必要である。
そこで、あらゆる周辺光条件下で主要な作動情報を見ることが可能であり、1次 の像と2次の像との変位によって生じる像の歪みを最小にした一体的なヘッドア ップ表示パネルを有する自動車用ウィンドシールドを製造することが望ましい。
発明の開示 そこで、本発明によれば、車輌の運転者が見える像の表示を大幅に改善したヘッ ドアップ表示装置について使用される車輌用ウィンドシールドが提供される。こ の新規なウィンドシールドは、第1の外側の即ち外向きの面と該第1の面の反対 側の第2の面とを有する外側ガラス板と、前記外側ガラス板の前記第2の面に隣 接させて接着される第1の面と該第1の面の反対側の第2の面とを有する透明中 間層とを有し、該中間層は所定の楔角度で設けられている。
内側ガラス板は、前記中間層の第2の面に隣接させて接着される第1の面と第2 の内側即ち内向の面とを有する。金属酸化物被膜からなる反射率増加バッチが、 車輌の運転者の視線内にあるように配置されかつ前記内側ガラス板の内面の一部 分に接着される。前記中間層は、前記ウィンドシールド内にその楔形が該ウィン ドシールドを横切るように延長し、かつ前記へラドアップ表示領域の上側から下 側に向けて内向きに先細となるように配置される。この前記中間層の楔角度は、 ダツシュボードの表示装置から生成されかつ内側ガラス板の内面即ちパッチから 反射される像と外側ガラス板の外面から反射される像とが実質的に運転者の目に 単一の像として重なって見えるように、ウィンドシールドの予想される組付は角 度、ガラス板の厚さ、及び映写される像の入射角に従って選択される。
本発明の車輌用ウィンドシールドは、車輌の運転者のための作動情報のへラドア ップ表示装置を提供するのに有用である。
また、本発明によれば、外側ガラス板と内側ガラ冬板との間に挟装された透明中 間層を有する車輌のへラドアップ表示システムのためのウィンドシールドを製造 する方法であって、 車輌の運転者から見たときに表示の反射による1次の像と2次の像とが実質的に 重なり合うように、前記外側ガラス板及び内側ガラス板が前記車輌用ヘッドアッ プ表示システム内に配置される楔角度を計算する過程と、その両側の主面が互い に実質的に計算された前記楔角度をもって配置されるように、中間層用シートを 形成する過程と、 前記中間層用シートを前記外側ガラス板と内側ガラス板との間に組み付ける過程 と、 前記外側ガラス板及び内側ガラス板が互いに前記計算楔角度で配置されるように 、前記組付体を積層して前記外側ガラス板及び内側ガラス板を前記中間層に固着 させる過程とからなることを特徴とするウィンドシールドの製造方法が提供され る。
図面の簡単な説明 添付図面に於て、 第1図は、本発明の特徴を具現化したヘラドア・ノブ表示パネルを有するウィン ドシールドの斜視図である。
第2図は、積層ガラス板及びそれに接着された金属酸化物からなるパッチを示す 第1図の2−2線に於ける拡大部分断面図である。
第3図は、第1図示のウィンドシールドの作用を概略的に示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態 第1図には、本発明の特徴を具現化したウィンドシールド10が示されている。
ウィンドシールド10は、後述するように車輌の運転者の視認性を高めるように 反射材料からなるパッチ14が取り付けられる積層ガラス板12からなる。
第2図によく示されるように、積層ガラス板12は外側ガラス板16と透明中間 層18と内側ガラス板20とを有する。外側ガラス板16は第1の外側の面22 と、該第1の面と反対側の第2の面24とを有する。内側ガラス板20は第1の 面26と、該第1の面26と反対側の第2の内側の面28とを有する。透明中間 層18は、外側ガラス板16と内側ガラス板20との間に挟装される。中間層1 8の第1の面は前記外側ガラス板の第2の面24に隣接させて接着され、かつ第 2の面は内側ガラス板20の第1の面26に隣接させて外面に接着される。透明 中間層18に接着させた結果、光学的反射要素としての面24及び26が効果的 に排除される。
この反射材料からなるパッチ14は、内側ガラス板20の内面28の任意の部分 に形成される。第1図によく示されるように、車輌を運転しかつウィンドシール ドを介して車輌の前方を見つめる人の視野に直接入るように配置される。例えば 、パッチ14は、その周囲の被覆されていないガラスの透過率より大きな透過率 を有する金属酸化物のような反射材料からなる被膜である。この被膜について特 定の厚さまたは密度は要求されていないが、本明細書で使用される「反射率の増 加」の語は、前記被膜が内側ガラス板20の被覆されていない内面28よりも被 覆した面の反射率が高くなるようなものでなければならないことを意味している 。パッチ14により反射率が増加することによって、反射による1次の像の強度 を外側の像の強度で割った値と等しいコントラスト比がより高くなり、それによ って車輌の運転者の視認性がより高くなる。少なくとも1.8のコントラスト比 が望ましい。しかしながら、そのように厚い被膜を用いると、反射光または透過 光に色の干渉または真珠光沢が加わることになるので通常好ましくない。
パッチ14が、その周辺部の直ぐ外側を取り巻くフェードアウト領域30を有す ると好都合である。フェードアウト領域30では、金属酸化物被膜の密度がパッ チ14からの距離が増加するにつれて徐々に減少し、それによって酸化物被膜の 反射率が対応して徐々に減少するようになっている。同様に前記被膜の厚さが前 記フェードアウト領域に於ても色の干渉または紅色を生じさせるようなものであ るのは好ましくない。フェードアウト領域30によって、さもなければパッチ1 4と内側ガラス板20の被覆されていない内面28との境目が急激に変化するこ とによってパッチ14の反射率が積層ガラス板12の反射率に対して高くなるで あろうが、それによって運転者に混乱が生じる虞れが最小になる。パッチ14は 、表示される情報の形及び量に従って、様々な寸法または形状とすることができ るので好都合である。
透明中間層18のジオメトリは、該中間層18の第1の面及び第2の面間の距離 が積層ガラス板12の上部から下部に向けて様々な位置で測定した場合に減少す るという意味に於て、一般に楔形をなすということができる。中間層18が楔形 をなすという特徴は、該中間層18の第1の面及び第2の面と平行な平面をそれ ぞれ直交することによって形成される楔形の角度で表すことができる。所定の用 途に於て適当な楔角度は、ウィンドシールドの組付は角度、ガラスの厚さ、及び 投影される像の入射角度の関数である。
一般に、前記楔角度は06以上乃至約0.025’またはそれ以上の角度の範囲 内で様々な値をとる。
運転時には、第3図に示されるように、主要な運転パラメータまたは他の様々な 情報に関連させるようにした像が、内面28に関して所定の入射角で、第1図に 概略図示されるダツシュボードの表示装置32から内面28上または場合に応じ て反射材料からなるパッチ14上に投影される。
これは、次に1次の像として反射されて車輌の運転者の034に入る。ダツシュ ボード表示装置32は、例えば適当な光学システムを介してパッチ被膜14上に 、または内側ガラス板20の内面28上に直接に投影される照明による表示また はLED表示で構成することができる。2次の像が、同時に外側ガラス板16の 外面22から運転者の前記口に向けて反射される。ウィンドシールド10の組付 は角度、像の映写角度、及び中間層18の楔角度を適当に組み合せることによっ て、1次の像及び2次の像が、車輌の運転者が観察したときに実質的に1個の像 として見えるように重ね合わされる。目34に見える際の1次の像と2次の像と の角変位が約0.025’以下であることによって、これらの像が運転者の目に 実質的に1個の像として現れる。
パッチ14が反射率を増加させる特性を有することによって、1次的に反射され た像の強度を2次的に反射された像の強度で割った値に等しい1次の像と2次の 像とのコントラスト比がより高くなる。
本発明によるウィンドシールド10を製造する際に使用するのに適したガラス板 16.20には、自動車用積層ウィンドシールドの製造に使用されるものとして 当業者に周知の様々な従来のガラス板が含まれる。
本発明に有用な透明中間層18は、例えばポリビニルブチラール、可塑化された ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートを含む多層の熱可塑性材料等のよ うな従来の積層ガラス中間層材料から形成することができる。適当な中間層材料 は、参考例として米国特許第4,287,107号及び第3.762.988号 両明細書により詳細に記載されている。好適な透明中間層材料はポリビニルブチ ラールである。
上述したように、ウィンドシールドの組付は角度、像の映写角度、観察者の見る 位置及び中間層の楔角度を含む多数の要素によって車輌の運転者に現れる表示の 像が決定される。従って、これらの要素が組み合わされた結果、観察者にとって 1次の像から実質的に離れた位置に2次の像が見える場合には、結果として得ら れる表示が読取り困難で運転者を混乱させるようなものになる。本発明によれば 、このような条件は、第3図に示されるように、最終的に2次の像を1次の像に 向けて収斂させるような角度で面22及び28が配置されるようになる楔角度を 有する中間層18を設けたウィンドシールドを製造することによって修正され、 または少な(ともその影響が最小になる。
2次の像を1次の像に正確に重ね合わせることが望ましいが、このような条件を 達成することは、数えきれない潜在的な運転者のために多くの型式の車輌を大量 生産する場合には実質的に不可能である。2次的な像の変位が限られた大きさで あるならば、表示された像の明瞭さを不当に低下させることなく調節し得ること が判明した。従って、様々な型式の自動車について理論的に理想的な角度の中間 にある中間層楔角度によって、最新の及び予想される型式の自動車のへラドアッ プ表示システムに於ける2次的な像の変位を許容可能な範囲に収まることが判明 した。像の変位が許容されるレベルにある特定の型式の車輌のヘッドアップ表示 システムは、同様に楔角度が限定された範囲内にある中間層を有するように製造 されたウィンドシールドを使用することができる。例えば、中間層の楔角度が約 0.006°乃至0.046@の範囲内にあるウィンドシールドによって、大部 分のへラドアップ表示装置に於て適当な表示の像が形成される。中間層が約0. 025°の楔角度を有する場合には、表示の2次の像が1次の像にぴったりと重 なり合うような広範囲の型式の車輌に適用可能なヘッドアップ表示装置用ウィン ドシールドの製造に非常に適していることが分った。
とりわけ米国特許第3,912,440号及び第4,554.713号明細書に 開示されているように、自動車のウィンドシールドを形成する際にビニル材料を 引き伸ばして積層ガラス板の中に一体的に使用することは周知である。
このように自動車のウィンドシールドの中間層を形成するために使用される可塑 化されたポリビニルブチラールのウェブを引き伸ばすことは、車輌の前側の座席 に座る乗員に照り付ける陽光の量を低減させる目的でウィンドシールドの上部を 横切るように着色部または階調部を設ける場合に行われる。上述した特許明細書 に記載されるように、このような引き伸ばしまたは変形は、ガラス板を中間層に 積層しかつウィンドシールドを車輌に組付ける際に、前記階調体の下端部が前記 ウィンドシールドを横切る一本の直線となって現れるようにする必要がある。
当然ながらこのような変形または引き伸ばしの結果、中間層の横断方向に成る程 度の厚さの勾配即ち楔形が形成されることになる。同様の方法が、本発明につい て使用するための楔形状を有する透明中間層を形成するために用いられるとはい え、このように可塑化された材料を引き伸ばすことによって製造される中間層は 、本発明について使用する場合には十分に満足すべきものでないことが判明した 。
即ち、引き伸ばされた前記材料は、その厚さがウェブの横断方向に一定の勾配を 有するものではない。その代わりに、引き伸ばしによって中間層の横断方向だけ ではなく引き伸ばし方向に対して成る角度を持った方向にも、厚さが不規則に変 化する結果となることが判明した。別言すれば、中間層の楔形の方向及び程度は 一様でない。この結果、2次の像を1次の像に重ね合せる際に得られる視覚上の 明瞭さが逆に低下することになる。
本願出願人は、この条件を、後で引き伸ばしを必要としないように、その両面が 所望の楔角度を持って押出し成形された中間層材料のシートを透明中間層18と して用いることによって軽減できることを見い出した。このように、前記中間層 は所望の特定の楔角度を持ってかつ中間層の横断方向に一応な直線」二に変化す る厚さを有するように形成することができる。押出し成形されたシートは、同様 に長手方向に一定の厚さを有する。前記中間層は、それから製造されるウィンド シールドに於て光学的に高い均一度が得られるように、所望の正確な楔角度をも って押出し成形することができる。例えば、前記中間層材料には、多くの自動車 に組み付けられるヘッドアップ表示システムのためのウィンドシールドを製造す るのに特に適していることが判明した上述の楔角度0.025°をもたせること ができる。
当然ながら、本発明による楔形の中間層を有するウィンドシールドを製造する際 には、空気の除去、ニップロールの中の通過、オートクレーブ成形等のための周 辺真空リングの使用のような従来の製造技術を使用することに、前記ユニットが 適したものであることが重要である。そのために、本発明による楔形の中間層を 用いるユニットは、従来の積層式製法に従って製造できることが判明した。
内側及び外側ガラス板20.22及び透明中間層18から本発明のウィンドシー ルド10を製造するために有用な積層ガラス板12を形成するために用いられる 方法は、自動車用積層ウィンドシールドを製造するための当該分野で周知のあら ゆる方法とすることができる。このような方法は、例えば、本発明の参考例とし て、米国特許第3,708.386号及び第3,900,673号両明細書に記 載されている。
例えば金属酸化物被膜である反射パッチ14が積層窓ガラス12上に取り付けら れて、反射表示パネルが形成される。有用な被膜は酸化クロム、酸化スズ(■) 、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化物及びこれらの類似物である。
好適な金属酸化物は酸化クロムである。
この反射被膜は、例えば金属または金属酸化物の化学蒸着または反応スパッタリ ングのような従来の被膜技術によって、内側ガラス板20の内面21の一部分に 被着させることができる。特に有用な方法には、パッチ14のサイズ及び形状を 郭定するべく配置されたマスクまたはシャッタを使用する内面28への金属酸化 物被膜のスパッタリングがある。前記マスクまたはシャッタは、表示パネルのフ ェードアウト領域が形成されるようにパッチ14の周縁部に余分にスプレーされ るように、内側ガラス板20の内面28に関して重ねると好都合である。マスク またはシャッタるための特定の方法が、本明細書の参考例として米国特許第4. 562,093号及び4,278,528号両明細書に詳細に説明されている。
本発明の方法には、一般に外側ガラス板16、内側ガラス板20及びそれらの間 に楔形状の透明中間層材料18のシートを組み合わせかつ一体的に積層する上述 した過程が含まれる。次に、反射材料からなるパッチ14が積層ガラス板12に 被着される。プロセス条件が、本発明のウィンドシールド10を首尾よく製造す るためにそれほど厳密なものでない点に注意しなければならない。上述したプロ セス条件は、一般に本発明の実施から見れば従来の表現で開示されている。しか しながら、時には、上述したプロセス条件が、開示される技術範囲内に含まれる 各実施例についてそのまま適用できない場合がある。このような状況が生じる場 合とは、当業者にとって容易に理解されるものであると思う。このような場合に は、例えば異なる反射被膜を用いて表示パネルを形成すること、スプレーコーテ ィングのような異なるコーティング技術を用いること、積層ガラス板12の中に ガラスまたは熱可塑性樹脂の層を付加すること等、当業者にとって周知の従来技 術による変形によって前記方法を首尾よく実行するか、または本発明を実施する 際にさもなければ従来技術であるような他のプロセス変数を適用する。
比較1 積層ガラス板は、2枚のガラス板とそれらの間に挟装される一様な厚さのポリビ ニルブチラール製透明中間層とを用いて製造される。約35.6cm(14イン チ)の高さと約14.0cm+(5,5インチ)の幅とを有する酸化亜鉛のパッ チが、前記積層ガラス板の内面上にスパッタリングで被着される。被覆された領 域の透過率が約70%であるのに対して、被覆されていない積層ガラス板の透過 率は約77%である。フェードアウト領域が前記パッチの周辺から約3.8cg m(1,5インチ)の幅で延長している。
前記表示パネルを有するウィンドシールドは、垂線に対して約27°の角度で組 み付けられ、かつ表示装置からの光が約68.75’の入射角度で酸化亜鉛被膜 の上に映写される。
この結果得られる1次及び2次の像は、前記ウィンドシールドから約240cm (94,5インチ)の距離に於て3゜023(119ミル)だけ離れている。前 記像の対応する角変位は約0.072°であり、運転者には2重の像またはぼん やりとしたとした像として見える例1 本発明に従ってポリビニルブチナールからなる楔形中間層を用いた点を除いて、 比較例1について上述したと同様にウィンドシールドを製造しかつ組み立て、上 記過程を繰り返して行った。前記中間層を構成するシートは、その厚さが積層ガ ラス板の上部に於て約91.4cm(36インチ)の距離をもって離隔された下 部より約0.254蒙−(10ミル)厚く、楔角度が約0.0155°であった 。
1次の像と2次の像との変位は約240cm(94,5インチ)の距離に於て約 0.279+v+(IIミル)である。
対応する角変位が約0.007°である。この角変位の大きさは、車輌の運転者 にとって実質的に単一の像であることを表している。
上述した過程を繰り返して、次表のような結果が得られた。
(以下余白) 国際調査報告

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.車輌の運転者から見えるように、ダッシュボードの表示装置から生成された 像が反射されるようにしたヘッドアップ表示システムに使用される車輌用ウィン ドシールドであって、 (A)外側の第1の面と、該第1の面と反対側の第2の面とを有する外側ガラス 板と、 (B)前記外側ガラス板の第2の面に隣接させて外面に接着される第1の面と、 該第1の面と反対側の第2の面とを有し、所定の楔角度を有する透明中間層と、 (C)前記中間層の前記第2の面に隣接させて該面に接着される第1の面と、内 側の第2の面とを有する内側ガラス板とからなり、 (D)前記中間層に接着された前記外側ガラス板及び内側ガラス板が、前記外側 の面から反射される像と前記内側の面から反射される像とが車輌運転者の目に実 質的に単一の像として実質的に重なり合うような角度をもって配置されるように 、前記楔角度が設けられていることを特徴とする車輌用ウィンドシールド。
  2. 2.前記内側ガラス板の前記内側の面の一部分に接着され、かつ前記車輌運転者 の視線内にあるように配置された反射率増加パッチを有することを特徴とする請 求項1に記載の車輌用ウィンドシールド。
  3. 3.前記反射率増加パッチが金属酸化物であることを特徴とする請求項2に記載 の車輪用ウィンドシールド。
  4. 4.前記金属酸化物が酸化クロム、酸化スズ(II)、酸化アルミニウム及び酸 化亜鉛からなる群から選択されることを特徴とする請求項3に記載の車輌用ウィ ンドシールド。
  5. 5.前記反射率増加パッチがその周辺部の直ぐ外側を取り巻くフェードアウト領 域を有することを特徴とする請求項2に記載の車輌用ウィンドシールド。
  6. 6.前記楔角度が約0.006°乃至約0.046°であることを特徴とする請 求項1に記載の車輌用ウィンドシールド。
  7. 7.前記模角度が約0.025°であることを特徴とする請求項6に記載の車輌 用ウィンドシールド。
  8. 8.前記車輌運転者から見たときに前記内側の面及び前記外側の面からそれぞれ 反射される像の角変位が約0.025°未満であることを特徴とする請求項1に 記載の車輌用ウィンドシールド。
  9. 9.前記透明中間層が前記楔角度をもって押出し成形されたポリビニルブチラー ル製のシートであることを特徴とする請求項1に記載の車輌用ウィンドシールド 。
  10. 10.外側ガラス板と内側ガラス板との間に挟装された透明中間層を有する車載 のヘッドアップ表示システムのためのウィンドシールドを製造する方法であって 、車載の運転者から見たときに表示の反射による1次の像と2次の像とが実質的 に重なり合うように、前記外側ガラス板及び内側ガラス板が前記車輌用ヘッドア ップ表示システム内に配置される楔角度を計算する過程と、その両側の主面が互 いに実質的に計算された前記楔角度をもって配置されるように、中間層用シート を形成する過程と、 前記中間層用シートを前記外側ガラス板と内側ガラス板との間に組み付ける過程 と、 前記外側ガラス板及び内側ガラス板が互いに前記計算楔角度で配置されるように 、前記組付体を積層して前記外側ガラス板及び内側ガラス板を前記中間層に固着 させる過程とからなることを特徴とするウィンドシールドの製造方法。
  11. 11.その面が前記計算楔角度に配置されるように、前記中間層用シートを押出 し成形する過程を更に含むことを特徴とする請求項10に記載のウィンドシール ドの製造方法。
  12. 12.反射率増加パッチを前記内側ガラス板の露出面の一部分の上に前記車輌の 運転者の視線内にあるように取り付ける過程を更に含むことを特徴とする請求項 10に記載のウィンドシールドの製造方法。
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