JPH11323443A - 耐ブリスター性及び被削性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

耐ブリスター性及び被削性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板

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JPH11323443A
JPH11323443A JP12889498A JP12889498A JPH11323443A JP H11323443 A JPH11323443 A JP H11323443A JP 12889498 A JP12889498 A JP 12889498A JP 12889498 A JP12889498 A JP 12889498A JP H11323443 A JPH11323443 A JP H11323443A
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Tadashi Inoue
正 井上
Masaya Morita
正哉 森田
Tetsuo Shiragami
哲夫 白神
Junichi Ozaki
純一 小崎
Soichi Shimada
▲聰▼一 島田
Takashi Yamashita
敬士 山下
Shunsaku Noide
俊策 野出
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱延時の割れ、変形抵抗、ロール肌あれ等の
問題がなく製造性に優れており、ブリスターが発生せず
被削性もよい、高強度の溶融亜鉛めっき鋼板を製造す
る。 【解決手段】 C:0.05〜0.15wt.%、Si:
0.5wt.%以下、Mn:0.2〜2.0wt.%、P:0.
025wt.%以下、N:0.003〜0.010wt.%、T
i:0.02〜0.20wt.%、S:0.01〜0.02
wt.%及びsol.Al:0.01〜0.10wt.%、残部Fe
及び不可避不純物からなる成分の溶融亜鉛めっき鋼板で
あって、下地鋼板は上記成分の鋼片を熱延し、500〜
680℃で巻き取った熱延鋼帯であり、そしてめっき層
は、前処理工程で水素濃度が8〜20vol.%の雰囲気で
700〜880℃の温度で熱延鋼帯を焼鈍した後、連続
式溶融亜鉛めっき設備で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐ブリスター性
及び被削性の両方に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、ガードレール等の機械構造用
部材の鋼材には、高強度の亜鉛めっき鋼板が用いられて
きた。しかしながら、その亜鉛めっき鋼板は、連続式溶
融亜鉛めっき設備でめっきが施される場合、しばしばブ
リスターと呼ばれる表面欠陥が発生し、品質上の問題と
なっている。このブリスターの発生は、亜鉛めっき原板
として冷延鋼板よりも熱延鋼板を用いた場合に特に著し
いという傾向がある。ブリスターの形態は円形であり、
その大きさは肉眼で判別できない程度の小さいものか
ら、直径1mm程度の大きいものまであり、めっき鋼板
の美観を損なうだけでなく、その耐食性を劣化させる。
従って、亜鉛めっき鋼板表面のブリスター発生の防止が
強く望まれている。
【0003】一方、ガードレールの製造ラインには、そ
の組立て用ボルト穴を穿孔する工程があるので、ガード
レール用鋼材に対して被削性が良いことが求められてい
る。ところが、この鋼材はガードレールのような用途に
適合させるため高強度に設計されている。そのため、上
記ボルトの穴あけ用ドリルの寿命が必ずしも良くないの
が実態である。
【0004】このように、ガードレール用鋼材として使
用される亜鉛めっき鋼板に対しては、表面欠陥であるブ
リスター発生がなく、しかも、被削性が良好であるもの
が要請されている。
【0005】これに対して、例えば、特開昭56−16
3250号公報には、耐ブリスター性改善を目的とし
て、B:0.0020〜0.020wt.%、及びN:0.
002〜0.020wt.%を含有させた鋼材が開示されて
いる(以下、先行技術1という)。一方、被削性向上の
観点から自動車用鋼材等に、Sを0.04〜0.07w
t.%含有させたS快削肌焼鋼や強靱鋼が使用されてお
り、例えば、山本俊郎他、応用機械工学(1974.
4)、p.80に開示されている(以下、先行技術2と
いう)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】先行技術1によれば、
亜鉛めっき鋼板の耐ブリスター性は向上するが、上述し
た鋼材の被削性には依然として問題が残る。更に、先行
技術1の亜鉛めっき鋼板にはBが添加されることを特徴
としている。そのためにこの成分組成の鋼材は熱間圧延
時の変形抵抗が通常の鋼材に比べて高いので、熱間圧延
での製造性が悪く、例えば特に圧延ロールの肌荒れ傾向
が大きく、製品の歩留低下を招くといった問題がしばし
ば発生する。
【0007】被削性向上の観点からは、先行技術2によ
るS快削肌焼鋼や強靱鋼は優れたレベルにある。しか
し、鋼材のS含有率が高いために熱間圧延時の鋼材割れ
の発生により製品歩留が下がる。従って、先行技術2の
鋼板を本発明が目標とする溶融亜鉛めっき鋼板に適用す
ることはできない。
【0008】このように、従来、優れた耐ブリスター性
と被削性とを併せもち、しかも製造性に優れた、高強度
の溶融亜鉛めっき鋼板に関する技術は未だ提案されてお
らず、このような技術の開発が切望されている。従っ
て、この発明の目的は、上述した問題を解決して、耐ブ
リスター性及び被削性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼
板を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
問題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、所
要の高強度を確保し、且つ熱間圧延時の製造性に優れた
鋼材であって、被削性に優れ、且つ溶融亜鉛めっき鋼板
の表面にブリスターが発生しないようにするためには、
適量のTiを添加したC−Mn系の鋼成分に、N及びS
を適量添加することが有効であることを見い出した。こ
の発明は上記知見に基づきなされたものでありその要旨
は次の通りである。
【0010】この発明は、C:0.05〜0.15wt.
%、Si:0.5wt.%以下、Mn:0.2〜2.0wt.
%、P:0.025wt.%以下、N:0.003〜0.0
10wt.%、Ti:0.02〜0.20wt.%、S:0.0
1〜0.02wt.%、及び、sol.Al:0.01〜0.1
0wt.%を含有し、残部Fe及び不可避不純物からなる化
学成分組成の溶融亜鉛めっき鋼板であって、その溶融亜
鉛めっき鋼板の下地鋼板は、上記成分の鋼片を熱間圧延
し、得られた熱間圧延鋼帯を500〜680℃の温度範
囲内で巻き取り、こうして得られた熱間圧延鋼帯であ
り、そして、上記溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層は、連
続式溶融亜鉛めっきラインで亜鉛めっき層を形成するに
際して、前記めっきの前処理工程として水素濃度が8〜
20vol.%の範囲内の雰囲気で700〜880℃の範囲
内の温度で上記熱間圧延鋼帯を焼鈍し、次いで、この前
処理が施された熱間圧延鋼帯に連続式溶融亜鉛めっき設
備で形成されたものであることに特徴を有する、耐ブリ
スター性及び被削性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板
である。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明で対象とする高強度溶融
亜鉛めっき鋼板においては、耐ブリスター性及び被削性
を共に優れたレベルとするために、Tiを添加したC−
Mn系の鋼に適量のN及びSを添加した化学成分組成の
鋼板とする。そして、この発明で対象とする高強度溶融
亜鉛めっき鋼板とは、機械構造用部材に使用される鋼材
に属し、TS=370〜500N/mm2 、YS=30
0〜400N/mm2 の範囲内の機械的性質を有する、
溶融亜鉛めっき鋼板を指す。
【0012】次に、この発明において、目標とする高強
度溶融亜鉛めっき鋼板の化学成分組成を上記の通り限定
し、また、そのような溶融亜鉛めっき鋼板を製造するた
めに熱間圧延条件及び亜鉛めっきラインでのめっき前処
理条件を上述した通り限定した理由を説明する。
【0013】(1)鋼板の化学成分組成 C:0.05〜0.15wt.% Cは、鋼板の強度を確保するための添加元素である。ま
た、後述するTiの添加を併用することにより、TiC
の析出による降伏強度の上昇効果が得られる。しかしな
がら、C含有率が0.05wt.%未満では上記作用による
所要の効果が得られず、一方、それが0.15wt.%を超
えると、鋼板の溶接性の劣化を招く。従って、C含有率
は0.05〜0.15wt.%の範囲内に限定する。
【0014】Mn:0.2〜2.0wt.% Mnは、固溶強化により鋼材の強度を向上させ、且つ降
伏強度を上昇させる。しかしながら、Mn含有率が0.
2wt.%未満では所要の強度が得られない。一方、それが
2.0wt.%を超えると、鋼板の溶接性が劣化する。従っ
て、Mn含有率は0.2〜2.0wt.%の範囲内に限定す
る。
【0015】P:0.025wt.%以下 Pは、固溶強化元素として有効であるが、0.025w
t.%を超えると鋼板の溶接性が劣化する。従って、P含
有率は0.025wt.%以下に限定する。
【0016】Si:0.5wt.%以下 Siは、固溶強化元素として有効であるが、0.5wt.%
を超えると鋼板の溶融亜鉛めっき性が著しく劣化する。
なお、上記しためっき性のために、より好ましいSi量
は0.10wt.%以下である。
【0017】sol.Al:0.01〜0.10wt.% Alは鋼の脱酸剤として添加されるが、sol.Al含有率
が0.01wt.%未満では脱酸の効果が十分に得られず、
一方、sol.Al含有率が0.10wt.%を超えると、アル
ミナ系介在物が多くなり、鋼板の表面性状が劣化する。
従って、sol.Al含有率は0.01〜0.10wt.%の範
囲内に限定する。
【0018】さて、この発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼
板では、上述した化学成分組成に更に、Ti、N及びS
の各元素を適量添加することが必要である。即ち、耐ブ
リスター性を確保するためには、鋼板中の拡散性水素の
集積サイトを確保するために、粗大な析出物を鋼材中に
適量存在させることが必要である。また、鋼板の切削性
と熱間圧延時の製造性とを共に優れたレベルとするため
には、熱間圧延時に赤熱脆性を起こしにくい物性の硫化
物を形成させることが必要である。このような観点か
ら、耐ブリスター性、並びに切削性及び熱間圧延時の製
造性に及ぼす成分の影響を系統的に検討した結果、 耐ブリスター性向上のためには、鋼材中にTiNを生
成させること、 被削性と熱間圧延時の製造性とを共に向上させるため
には、Ti系の硫化物を適量生成させることが必要であ
ることがわかった。
【0019】S:0.01〜0.02wt.% Sは、本発明対象鋼板において、被削性を向上させるた
めに添加することが必須の元素である。そして、S含有
率が0.01wt.%未満ではその十分な効果が得られず、
一方、それが0.02wt.%を超えると熱間圧延時の鋼材
の割れの問題が発生し、製造性が悪くなる。従って、S
含有率は0.01〜0.02wt.%の範囲内に限定する。
【0020】N:0.003〜0.010wt.% Nは、本発明対象鋼板において、耐ブリスター性を向上
させるために添加することが必須の元素である。そし
て、N含有率が0.003wt.%未満ではその十分な効果
が得られず、一方、それが0.010wt.%を超えると鋼
板の溶接性の劣化が問題となる。従って、N含有率は
0.003〜0.010wt.%の範囲内に限定する。
【0021】Ti:0.02〜0.20wt.% Tiは、上述した通りにC、N及びSが適量添加されて
いる場合に、これらと結合して、TiCの生成による降
伏強度の確保、TiNの生成による耐ブリスター性の向
上、及びTi系硫化物、例えばTiSやTi4 2 2
の生成による被削性の向上効果を得るために添加する。
この場合、Ti含有率が0.02wt.%未満では上記効果
が十分に発揮されない。一方、Ti含有率が0.20w
t.%を超えると、鋼板の強度上昇により、逆に被削性が
劣化する。従って、Ti含有率は0.02〜0.20w
t.%の範囲内に限定する。
【0022】(2)熱間圧延条件及びめっき前処理条件 〔熱間圧延での巻取温度〕上述した化学成分組成の鋼片
を熱間圧延した後、得られた熱間圧延鋼帯を500〜6
80℃の範囲内の温度で巻き取ることにより、この発明
で特徴の一つとする所要の強度、即ちTS=370〜5
00N/mm2 、YS=300〜400N/mm2 、及
び良好な被削性を確保することができる。即ち、巻取り
温度が500℃未満では、鋼板強度の上昇により被削性
が劣化する。その状況を図1に示す。
【0023】図1は、被削性に及ぼす強度(TS)の影
響を示す。同図の曲線(a)は、S含有率が0.015
wt.%の本発明の範囲内の成分組成である、鋼No.1の鋼
片7本を用い、熱間圧延の巻取り温度を各種温度水準に
変化させることにより、強度レベルを変化させた熱延鋼
帯を製造し、以降本発明の製造条件で製造した溶融亜鉛
めっき鋼板の被削性試験結果を示すものである。また、
同図の曲線(b)は、S含有率が0.003wt.%の本発
明の範囲外の成分組成である、鋼No.3の鋼片3本を用
い、曲線(a)と同様に熱間圧延の巻取り温度を各種温
度水準に変化させることにより、強度レベルを変化させ
た熱延鋼帯を製造し、以降本発明の製造条件で製造した
溶融亜鉛めっき鋼板の被削性試験結果を示すものであ
る。従って、曲線(a)のプロットはすべて実施例に属
し、そして曲線(b)のプロットはすべて比較例に属す
る溶融亜鉛めっき鋼板についての被削性を示す。
【0024】同図からわかるように、実施例の溶融亜鉛
めっき鋼板においては、上述したように、強度と被削性
との間には強い負の相関があるが、比較例の溶融亜鉛め
っき鋼板においては、強度と被削性との間には僅かに負
の相関が認められる程度である。一方、巻取り温度が6
80℃を超えると、所要の強度が得られない。従って、
熱間圧延での鋼帯巻取り温度は、500〜680℃の範
囲内に限定する。
【0025】〔めっき前処理の雰囲気及び温度〕めっき
の前処理として熱間圧延鋼帯を、H2 濃度が8〜20vo
l.% の範囲内の雰囲気で、700〜800℃の範囲内の
温度で焼鈍することにより、耐ブリスター性に優れ、且
つ、めっき密着性の良好な、高強度溶融亜鉛めっき鋼板
を得ることができる。即ち、焼鈍雰囲気のH2 濃度が8
vol.% 未満であるか、又は焼鈍温度が700℃未満であ
るかの、少なくとも一方に該当する場合には、良好なめ
っき密着性が得られない。一方、焼鈍雰囲気のH2 濃度
が20vol.% を超えるか、又は焼鈍温度が880℃を超
えるかの、少なくとも一方に該当する場合には、溶融亜
鉛めっき鋼板に対して目標とする耐ブリスター性を得る
ことができない。また、焼鈍温度が880℃を超える
と、所要の鋼板強度を得ることができない。従って、め
っきの前処理条件として、H2 濃度が8〜20vol.% の
雰囲気で、700〜880℃の温度で焼鈍することが必
要である。
【0026】なお、溶融亜鉛めっきを連続式溶融亜鉛め
っき設備で行なうことにより、品質の良い亜鉛めっき鋼
板を効率的に製造することができるので、コスト低減に
も寄与して望ましい。
【0027】
【実施例】次に、この発明を、実施例によって更に詳細
に説明する。 〔試験1〕試験1は、熱間圧延時の巻取り温度、並びに
めっき前処理としての焼鈍雰囲気のガス組成及び焼鈍温
度はすべて、本発明の範囲内にあり、鋼片の化学成分組
成が、本発明の範囲の内又は外の場合についての試験例
である。
【0028】表1に示す鋼No.1〜4の化学成分組成の
溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造によりスラブに鋳造し
た。鋼No.1及び2は本発明の範囲内の成分組成、鋼N
o.3及び4は本発明の範囲外の成分組成である。得られ
たスラブ鋼片を1250℃に加熱し熱間圧延後、熱間圧
延鋼帯を所定の温度で巻き取り、酸洗した後に連続溶融
亜鉛めっきラインに装入した。めっき前処理として所定
のH2 濃度の雰囲気で所定温度で焼鈍した。表1に、熱
間圧延での巻取り温度、焼鈍雰囲気のH2 濃度及び焼鈍
温度を併記した。次いで溶融亜鉛めっきを行ない、板厚
2.5mmの溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。なお、上
記以外の製造条件は常法に従って行なった。
【0029】鋼No.1及び2の鋼片からは、本発明の範
囲内の製造条件により製造されたそれぞれの溶融亜鉛め
っき鋼板である実施例1及び実施例2を得た。これに対
して鋼No.3の鋼片からは、本発明の範囲外の製造条件
により製造された溶融亜鉛めっき鋼板である比較例1及
び比較例2を得た。但し、比較例1と比較例2との違い
は、熱間圧延の巻取り温度が異なるだけである。また、
鋼No.4の鋼片からは、本発明の範囲外の製造条件によ
り製造された溶融亜鉛めっき鋼板である比較例3を得
た。こうして製造された各溶融亜鉛めっき鋼板から試験
材を採取し、下記試験に供した。試験方法は次の通りで
ある。試験にはすべて溶融亜鉛めっき鋼板を供した。 下地鋼板の金属組織:金属顕微鏡による検鏡試験 機械的性質:L方向のJIS5号引張試験片を用い
て行なった。 耐ブリスター性:200×200mmの試験片を採
取し、大気炉で250℃×1hr加熱した後、溶融亜鉛
めっき鋼板の試験片表面のブリスター発生の有無を目視
観察して判定した。 被削性:試験装置として日立精機製マシニングセン
ターを用い、切削条件として、ドリル:SKH51、ド
リル径:5mm、回転数:4000rpm、送り:0.
5mm/rev、切削油:なしにて、ドリル寿命を測定
した。但し、ドリル寿命は、刃先の溶損、ドリルの折損
までの穴あけ回数を求め、穴あけ回数と板厚との積で定
義した。
【0030】表2に、試験結果を示す。なお、金属組織
はいずれもフェライト+パーライト組織であった。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】試験条件及び試験結果から明らかなよう
に、本発明の範囲内の製造条件による溶融亜鉛めっき鋼
板である実施例1及び実施例2のいずれにおいても、機
械的性質、耐ブリスター性及び被削性のすべての特性に
つき、目標水準を満たしている。
【0034】これに対して、本発明の範囲外の製造条件
による溶融亜鉛めっき鋼板である比較例1〜3はいずれ
においても、上記3特性の内少なくとも一つについて目
標水準に達していない。即ち、比較例1及び2では成分
の内S含有率が本発明の範囲の下限値よりも低いため
に、被削性に劣っている。比較例3では成分の内N含有
率が本発明の範囲の下限値よりも低いため、耐ブリスタ
ー性に問題がある。
【0035】〔試験2〕試験2は、鋼片の化学成分組成
は本発明の範囲内であり、その他の製造条件を、本発明
の範囲の内又は外にした場合の試験例である。
【0036】試験1における本発明の範囲内の化学成分
組成の鋼No.1のスラブ鋼片を用いて、試験1における
プロセスと同じように、当該スラブ鋼片を1250℃に
加熱し熱間圧延後、熱間圧延鋼帯を所定の温度で巻き取
り、酸洗した後に連続溶融亜鉛めっきラインに装入し
た。めっき前処理として所定のH2 濃度の雰囲気で所定
温度で焼鈍した。
【0037】表3に、熱間圧延での巻取り温度、焼鈍雰
囲気のH2 濃度及び焼鈍温度を示した。次いで溶融亜鉛
めっきを行ない、板厚2.5mmの溶融亜鉛めっき鋼板
を製造した。なお、上記以外の製造条件は常法に従って
行なった。
【0038】こうして、鋼No.1の鋼片から、本発明の
範囲内の製造条件により製造された溶融亜鉛めっき鋼板
である実施例3及び実施例4を得た。一方、同じく鋼N
o.1の鋼片から、本発明の範囲外の製造条件により製造
された溶融亜鉛めっき鋼板である比較例4〜比較例6を
得た。こうして製造された各溶融亜鉛めっき鋼板から試
験材を採取し、所要の試験に供した。試験項目は、下
地鋼板の金属組織、機械的性質、耐ブリスター性、
及び被削性であり、試験1におけるものと同じであ
り、またその試験方法も試験1における方法と同じであ
る。
【0039】表4に、試験結果を併記する。なお、金属
組織はいずれもフェライト+パーライト組織であった。
【0040】
【表3】
【0041】
【表4】
【0042】試験結果から明らかなように、本発明の範
囲内の製造条件による溶融亜鉛めっき鋼板である実施例
3及び実施例4のいずれにおいても、機械的性質、耐ブ
リスター性及び被削性のすべての特性につき、目標水準
を満たしている。
【0043】これに対して、本発明の範囲外の製造条件
による溶融亜鉛めっき鋼板である比較例4〜6はいずれ
においても、上記3特性の内少なくとも一つについて目
標水準に達していない。即ち、比較例4では、熱間圧延
での巻取り温度が、本発明の範囲の下限値よりも低いた
めに、強度が目標の上限を超えており、被削性に劣る。
比較例5では、焼鈍温度が本発明の範囲の上限値よりも
高いため、耐ブリスター性に問題がある。そして、比較
例6では、焼鈍時の雰囲気H2 濃度が本発明の範囲の上
限値よりも高いために、耐ブリスター性に問題がある。
【0044】以上のように、溶融亜鉛めっき鋼板の下地
鋼板の化学成分組成だけが本発明の範囲内にあっても、
熱間圧延の巻取り温度、並びにめっき前処理の焼鈍雰囲
気のガス組成及び焼鈍温度を本発明の範囲内に制御しな
いと、所要の機械的性質、耐ブリスター性、及び被削性
を満たすことができないことがわかる。
【0045】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
ガードレール等に用いられる機械構造用部材に好適な、
耐ブリスター性及び被削性に優れた高強度溶融亜鉛めっ
き鋼板を提供することができ、工業上有用な効果がもた
らされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】被削性に及ぼす強度(TS)の影響を、実施例
及び比較例のそれぞれの場合について示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小崎 純一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 島田 ▲聰▼一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山下 敬士 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 野出 俊策 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C :0.05〜0.15wt.%、 Si:0.5wt.%以下、 Mn:0.2〜2.0wt.%、 P :0.025wt.%以下、 N :0.003〜0.010wt.%、 Ti:0.02〜0.20wt.%、 S :0.01〜0.02wt.%、及び、 sol.Al:0.01〜0.10wt.% を含有し、残部Fe及び不可避不純物からなる化学成分
    組成の溶融亜鉛めっき鋼板であって、 前記溶融亜鉛めっき鋼板の下地鋼板は、前記化学成分組
    成の鋼片を熱間圧延し、得られた熱間圧延鋼帯を500
    〜680℃の温度範囲内で巻き取り、こうして得られた
    熱間圧延鋼帯であり、 そして、前記溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層は、連続式
    溶融亜鉛めっきラインで亜鉛めっき層を形成するに際し
    て、前記めっきの前処理工程として水素濃度が8〜20
    vol.%の範囲内の雰囲気で700〜880℃の範囲内の
    温度で前記熱間圧延鋼帯を焼鈍し、次いで、前記前処理
    が施された熱間圧延鋼帯に連続式溶融亜鉛めっき設備で
    形成されたものであることを特徴とする、耐ブリスター
    性及び被削性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板。
JP12889498A 1998-05-12 1998-05-12 耐ブリスター性及び被削性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板 Expired - Fee Related JP3837612B2 (ja)

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