JPS611804A - 冷却式タ−ビン翼 - Google Patents
冷却式タ−ビン翼Info
- Publication number
- JPS611804A JPS611804A JP12026084A JP12026084A JPS611804A JP S611804 A JPS611804 A JP S611804A JP 12026084 A JP12026084 A JP 12026084A JP 12026084 A JP12026084 A JP 12026084A JP S611804 A JPS611804 A JP S611804A
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- Japan
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- cooling air
- cooling
- air passage
- trailing edge
- passage
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/10—Stators
- F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
- F05D2240/126—Baffles or ribs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/221—Improvement of heat transfer
- F05D2260/2212—Improvement of heat transfer by creating turbulence
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、航空用ガスタービンエンジンのタービン翼な
ど作動中常時高温ガスにさらされる冷却式タービン翼に
関するものである。
ど作動中常時高温ガスにさらされる冷却式タービン翼に
関するものである。
航空用ガスタービンエンジンのタービン翼（動・静翼）
などを安全に且つ長寿命を保って使用するため従来より
実施されている代表的な冷却方式には、第５図および第
６図に示す直線状細孔に冷却空気を通す強制対流冷却方
式と、第７図および第８図に示す翼前縁吹出しプラスリ
ターンフロー冷却力木などがある。
などを安全に且つ長寿命を保って使用するため従来より
実施されている代表的な冷却方式には、第５図および第
６図に示す直線状細孔に冷却空気を通す強制対流冷却方
式と、第７図および第８図に示す翼前縁吹出しプラスリ
ターンフロー冷却力木などがある。
前者の冷却方式は、図示のごとくタービン翼の内部に各
種口径の石組孔（α）を翼高方向に穿設し、また翼後縁
部（６）に多数の後縁吹出し孔（１）を設け、この石組
孔（ｃＬ）および後縁吹出し孔（１）にそれぞれ冷却空
気を通しく矢印ｄ、、ｅ）、タービン翼を冷却する、し
かしこの方式は、■冷却空気が各石組孔（α）を別々に
通過するので、空気消費量に較べて冷却効率が低い。■
冷却空気出口が、翼先端部Ｖ）および翼後縁部（６）に
分散しているため冷却空気の流量配分が確定できず、と
くに温度条件の厳しい翼前縁部（ｙ）への流量増加が困
難である。■翼重量が重く、この方式を動翼に適用する
と遠心力が大きくなる、などの欠点があつた。
種口径の石組孔（α）を翼高方向に穿設し、また翼後縁
部（６）に多数の後縁吹出し孔（１）を設け、この石組
孔（ｃＬ）および後縁吹出し孔（１）にそれぞれ冷却空
気を通しく矢印ｄ、、ｅ）、タービン翼を冷却する、し
かしこの方式は、■冷却空気が各石組孔（α）を別々に
通過するので、空気消費量に較べて冷却効率が低い。■
冷却空気出口が、翼先端部Ｖ）および翼後縁部（６）に
分散しているため冷却空気の流量配分が確定できず、と
くに温度条件の厳しい翼前縁部（ｙ）への流量増加が困
難である。■翼重量が重く、この方式を動翼に適用する
と遠心力が大きくなる、などの欠点があつた。
後者の冷却方式は、前者における■および■の欠点を補
うと共にさらに最高使用温度を向上させたもので、翼後
縁部（ｂ）と一様に翼前縁部（１７＞にも前縁吹出し孔
（＆）を設は翼前縁部（ｇ）を吹出し膜冷却し、また真
中間部（ｊ＞にリターンフロー通路（ｊ）を設け、中間
部（ｊ）を対流冷却する。しかし、この方式は■前縁部
吹出し用冷却空気の供給圧力を高く設定する必要がある
ため、リターンフロー用および後縁部吹出し用空気の供
給圧力も高くなシ、空気消費量が増加する。■吹出し孔
（ｃ） （Ａ）を加工する際の加工費が高価になる。■
冷却空気通路の構成が複雑なため比較的寸法の小さいタ
ービン翼への適用が困難である。■前縁部吹出しによる
高温ガス流（＆）の圧力損失が増大する、などの欠点が
あった。
うと共にさらに最高使用温度を向上させたもので、翼後
縁部（ｂ）と一様に翼前縁部（１７＞にも前縁吹出し孔
（＆）を設は翼前縁部（ｇ）を吹出し膜冷却し、また真
中間部（ｊ＞にリターンフロー通路（ｊ）を設け、中間
部（ｊ）を対流冷却する。しかし、この方式は■前縁部
吹出し用冷却空気の供給圧力を高く設定する必要がある
ため、リターンフロー用および後縁部吹出し用空気の供
給圧力も高くなシ、空気消費量が増加する。■吹出し孔
（ｃ） （Ａ）を加工する際の加工費が高価になる。■
冷却空気通路の構成が複雑なため比較的寸法の小さいタ
ービン翼への適用が困難である。■前縁部吹出しによる
高温ガス流（＆）の圧力損失が増大する、などの欠点が
あった。
本発明は、前述に鑑み、少量の冷却空気を用いて効率よ
くタービン翼を冷却し、且つ熱的環境の厳しい前、後縁
部を効果的に冷却し、しがも加工費の安価な冷却式ター
ビン翼を提供することにある。
くタービン翼を冷却し、且つ熱的環境の厳しい前、後縁
部を効果的に冷却し、しがも加工費の安価な冷却式ター
ビン翼を提供することにある。
上記問題点を解決する本発明の冷却式タービン翼は、内
側に冷却空気通路を設けた中空の前線部と、隔壁を介し
前記冷却空気通路に５９接させて冷却空気室を設けた中
空の中間部と、前記冷却空気室後端に設けた複数の吹出
しスリットを有する後縁部とを備え、前記冷却空気通路
内に、冷却空気通路内壁前面に向って冷却空気を導く案
内板を、また前記隔壁に、冷却空気通路と冷却空気室と
を連通ずる開口をそれぞれ設けたものであり、すべての
冷却空気を先ず熱的環境の最も厳しい前縁部に導き且つ
案内板を用いて前縁部を集中的に冷却し、また、前縁部
からの冷却空気を隔壁に設けた開口から中間の冷却空気
室に噴出させて冷却空気室内に澱み領域を形成し、この
部分での冷却作用を抑制することによって後縁部に向か
う冷却空気温度の上昇を防ぎ、熱的環境の厳しい後縁部
を前縁部同様効率よく冷却し、さらにすべての冷却空気
が後縁吹出しスリットから異姓に吸い出されるので、真
全体の圧力損失を軽減できるなどの利点を有するもので
ある。そして隔壁、案内板などを前縁部、中間部、後縁
部と共に一体に精密鋳造することにより、低価格で高品
質の冷却式タービン翼を製作し得るなどの利点を併せ持
つものである。
側に冷却空気通路を設けた中空の前線部と、隔壁を介し
前記冷却空気通路に５９接させて冷却空気室を設けた中
空の中間部と、前記冷却空気室後端に設けた複数の吹出
しスリットを有する後縁部とを備え、前記冷却空気通路
内に、冷却空気通路内壁前面に向って冷却空気を導く案
内板を、また前記隔壁に、冷却空気通路と冷却空気室と
を連通ずる開口をそれぞれ設けたものであり、すべての
冷却空気を先ず熱的環境の最も厳しい前縁部に導き且つ
案内板を用いて前縁部を集中的に冷却し、また、前縁部
からの冷却空気を隔壁に設けた開口から中間の冷却空気
室に噴出させて冷却空気室内に澱み領域を形成し、この
部分での冷却作用を抑制することによって後縁部に向か
う冷却空気温度の上昇を防ぎ、熱的環境の厳しい後縁部
を前縁部同様効率よく冷却し、さらにすべての冷却空気
が後縁吹出しスリットから異姓に吸い出されるので、真
全体の圧力損失を軽減できるなどの利点を有するもので
ある。そして隔壁、案内板などを前縁部、中間部、後縁
部と共に一体に精密鋳造することにより、低価格で高品
質の冷却式タービン翼を製作し得るなどの利点を併せ持
つものである。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図ないし第６図は本発明の一実施例を示すもので、図中
、（１）は翼取付部（２）に設けた冷却空気導入用通路
、（３）は内側に冷却空気通路（４）を設けた中空構造
の前縁部、（５）は前記冷却空気通路（４）の後壁を構
成する隔壁、（６）は隔壁（５）を介して冷却空気通路
（４）に隣接する冷却空気室（７）を内側にｉけた中空
構造め中間部、（８）は中間部（６）の後端に且つ翼の
高さ方向・に沿って配置した”多数の後縁吹出しスリッ
ト（９）を有する後縁部であり、後縁吹出しスリット（
９）は矢高中心線凱に沿い、後方に向って開口している
。
図ないし第６図は本発明の一実施例を示すもので、図中
、（１）は翼取付部（２）に設けた冷却空気導入用通路
、（３）は内側に冷却空気通路（４）を設けた中空構造
の前縁部、（５）は前記冷却空気通路（４）の後壁を構
成する隔壁、（６）は隔壁（５）を介して冷却空気通路
（４）に隣接する冷却空気室（７）を内側にｉけた中空
構造め中間部、（８）は中間部（６）の後端に且つ翼の
高さ方向・に沿って配置した”多数の後縁吹出しスリッ
ト（９）を有する後縁部であり、後縁吹出しスリット（
９）は矢高中心線凱に沿い、後方に向って開口している
。
隔壁（５）には、冷却空気通路（４）と冷却空気室（７
）とを連通ずる吹出し孔α〔が適宜離隔して設けられ隔
壁の翼端側端部（Ｉりは、翼端内壁０と適宜離隔して空
気の通路ａ４を形成している。
）とを連通ずる吹出し孔α〔が適宜離隔して設けられ隔
壁の翼端側端部（Ｉりは、翼端内壁０と適宜離隔して空
気の通路ａ４を形成している。
冷却空気通路（４）内には、該通路（４）内に導入した
冷却空気を、該通路内壁前面α９に向けて誘導する案内
板顛が、まだ前記内壁前面ａ９に前線冷却用フィン顛が
それぞれ設けられている。
冷却空気を、該通路内壁前面α９に向けて誘導する案内
板顛が、まだ前記内壁前面ａ９に前線冷却用フィン顛が
それぞれ設けられている。
冷却空気室（７）の後半部、比較的後縁部（８）に近い
部分には、タービン翼の凸面側＋ＩＳと凹面側０とを連
結する多数のピンフィン（至）が設けられ、各後縁吹出
しスリット（９）の入口には吹出し量調節用ジャマ板Ｑ
４が設けられている。
部分には、タービン翼の凸面側＋ＩＳと凹面側０とを連
結する多数のピンフィン（至）が設けられ、各後縁吹出
しスリット（９）の入口には吹出し量調節用ジャマ板Ｑ
４が設けられている。
なお、タービン翼内部の上記隔壁（５）、案内板ｔｔｅ
、ピンフィン翰、後縁吹出しスリット（９）などはすべ
て前線部（３）、中間部（６）、後縁部（８）と共に精
密鋳造により一体につくられている。
、ピンフィン翰、後縁吹出しスリット（９）などはすべ
て前線部（３）、中間部（６）、後縁部（８）と共に精
密鋳造により一体につくられている。
次に本タービン員の作動について説明する。
高温ガス流（％）中で作動するタービン翼は−一般にガ
ス流（、）から多量の熱を受けるが、受熱量は第４図に
示すごとく翼面上で一様でなく、前縁部（３）および後
縁部（８）で大きく、中間部（６）では比較的小さくな
っている（曲線ｐ参照）。本発明は、受熱量の大きい前
、後縁部＋３） （８）を重点的に冷却し、受熱量の少
ない中間部（６ンでは逆に意図的に冷却作用を抑制し、
冷却空気の有効利用を図っている。すなわち冷却空気は
、導入用通路（１）を通り（矢印ｑ）、すべて冷却空気
通路（４）に流入する。この流入空気は、案内板（ｌｅ
に導かれて通路内壁前面（１ωに向って流れ（矢印ｒ）
、内壁前面０９に設けた前縁冷却用フィン（１７１と共
に前縁部（３）を効果的に冷却する。
ス流（、）から多量の熱を受けるが、受熱量は第４図に
示すごとく翼面上で一様でなく、前縁部（３）および後
縁部（８）で大きく、中間部（６）では比較的小さくな
っている（曲線ｐ参照）。本発明は、受熱量の大きい前
、後縁部＋３） （８）を重点的に冷却し、受熱量の少
ない中間部（６ンでは逆に意図的に冷却作用を抑制し、
冷却空気の有効利用を図っている。すなわち冷却空気は
、導入用通路（１）を通り（矢印ｑ）、すべて冷却空気
通路（４）に流入する。この流入空気は、案内板（ｌｅ
に導かれて通路内壁前面（１ωに向って流れ（矢印ｒ）
、内壁前面０９に設けた前縁冷却用フィン（１７１と共
に前縁部（３）を効果的に冷却する。
前縁部（３）を冷却した空気は、隔壁（５）に設けた吹
出し孔ａ０および隔壁先端の通路α優を経て冷却空気室
（７）内に噴出する（矢印８）。との噴流は相互に適宜
離隔して翼弦長方向に噴出するので、噴流が作用しない
部分に澱み領域（ハ）（ハツチングを施して示す）が形
成される。この澱み領域２３には冷却空気の補給が行わ
れないので、この領域（至）に接する中間部（６）の冷
却作用が抑制される。中間部後部の後縁部（８）に近い
部分は冷却用ビンフィン翰の周りを流れる空気流Ｑ４に
よって冷却され、また後縁部（８）は後縁吹出しスリッ
ト（９）を通りガス流（？り中に吸い出される空気流（
ハ）によって効果的に冷却される。各後縁吹出しスリッ
ト（９）を通る空気量は、翼高方向に沿って最適吹出し
量配分を得るためガス流の吸い出し効果に適合するよう
にジャマ板口が調整されている。
出し孔ａ０および隔壁先端の通路α優を経て冷却空気室
（７）内に噴出する（矢印８）。との噴流は相互に適宜
離隔して翼弦長方向に噴出するので、噴流が作用しない
部分に澱み領域（ハ）（ハツチングを施して示す）が形
成される。この澱み領域２３には冷却空気の補給が行わ
れないので、この領域（至）に接する中間部（６）の冷
却作用が抑制される。中間部後部の後縁部（８）に近い
部分は冷却用ビンフィン翰の周りを流れる空気流Ｑ４に
よって冷却され、また後縁部（８）は後縁吹出しスリッ
ト（９）を通りガス流（？り中に吸い出される空気流（
ハ）によって効果的に冷却される。各後縁吹出しスリッ
ト（９）を通る空気量は、翼高方向に沿って最適吹出し
量配分を得るためガス流の吸い出し効果に適合するよう
にジャマ板口が調整されている。
また全ての冷却空気が上述のように比較的圧力の低い後
縁吹出しスリット（９）から吸い出されるので、低較的
低い冷却空気供給圧力で必要空気量が得られタービン翼
全体の圧力損失が低減される。
縁吹出しスリット（９）から吸い出されるので、低較的
低い冷却空気供給圧力で必要空気量が得られタービン翼
全体の圧力損失が低減される。
なお、本発明は前述の実施例にのみ限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱し、ない範囲において種々の
変更を加え得ることは勿論である。
なく、本発明の要旨を逸脱し、ない範囲において種々の
変更を加え得ることは勿論である。
以上述べたごとく本発明の冷却式タービン翼は次の優れ
た効果を発揮する０ （１）冷却空気全量を前線部内側の冷却空気通路に導入
し、導入した空気を案内板を用いて前縁部内壁に向ける
ようにしたので、前線部を効果的に冷却することができ
る。
た効果を発揮する０ （１）冷却空気全量を前線部内側の冷却空気通路に導入
し、導入した空気を案内板を用いて前縁部内壁に向ける
ようにしたので、前線部を効果的に冷却することができ
る。
（１１）冷却空気を前縁部内側の冷却空気通路から冷却
空気室内に噴出させて同室内に澱み領域を形成させるよ
うにしたので、この部分で意図的に冷却作用を抑制でき
、従って後縁部に向う冷却空気の温度上昇が最小限に制
限され、後縁部を効果的に冷却することができる。
空気室内に噴出させて同室内に澱み領域を形成させるよ
うにしたので、この部分で意図的に冷却作用を抑制でき
、従って後縁部に向う冷却空気の温度上昇が最小限に制
限され、後縁部を効果的に冷却することができる。
（ｉｉｉ） 第（１）項および第（１１）項の結果、
最小の冷却空気流量を用いて効率よくタービン翼を冷却
することができ、また翼面の金属温度分布を従来のそれ
に較べて遥かに均一化するととができる。
最小の冷却空気流量を用いて効率よくタービン翼を冷却
することができ、また翼面の金属温度分布を従来のそれ
に較べて遥かに均一化するととができる。
（１ｖ）冷却空気全量が、後縁部吹出しスリットか′
らガス流中に吸い出されるので翼全体としての圧力損失
が軽減され、また必要冷却空気量を得るのに冷却空気供
給圧力を低く設定することができる。
らガス流中に吸い出されるので翼全体としての圧力損失
が軽減され、また必要冷却空気量を得るのに冷却空気供
給圧力を低く設定することができる。
（Ｖ） タービン翼を内部構造を含めすべて一体に精
密鋳造することにより、低価格で高品質の冷却式タービ
ン翼を製造することができる。
密鋳造することにより、低価格で高品質の冷却式タービ
ン翼を製造することができる。
第１図ないし第３図は本発明の実施例を示し、第１図は
タービン翼を矢高中心線を通る一次曲面に沿って切断し
た側面図、第２図は第１図における■−■方向からの矢
視図、第３図は第１図に示すタービン翼の斜視図、第４
図は受熱面と受熱量の関係を示す図、第５図ないし第８
図は従来のタービン翼を示し、第５図は切断側面図、第
６図は第５図におけるｖ＋−Ｖ１方向からの矢視図、第
７図は別のタービン翼の切断側面図、第８図は第７図に
おける■−■方向からの矢視図である。 図中、（３）は前縁部、（４）は冷却空気通路、（５）
は隔壁、（６）は中間部、（７）は冷却空気室、（８）
は後縁部、（９）は後縁吹出しスリット、ａＱ吹出し孔
、０４は通路、ａ９は内壁前面、ｔｉｅは案内板、を示
す。 第６図 第８図
タービン翼を矢高中心線を通る一次曲面に沿って切断し
た側面図、第２図は第１図における■−■方向からの矢
視図、第３図は第１図に示すタービン翼の斜視図、第４
図は受熱面と受熱量の関係を示す図、第５図ないし第８
図は従来のタービン翼を示し、第５図は切断側面図、第
６図は第５図におけるｖ＋−Ｖ１方向からの矢視図、第
７図は別のタービン翼の切断側面図、第８図は第７図に
おける■−■方向からの矢視図である。 図中、（３）は前縁部、（４）は冷却空気通路、（５）
は隔壁、（６）は中間部、（７）は冷却空気室、（８）
は後縁部、（９）は後縁吹出しスリット、ａＱ吹出し孔
、０４は通路、ａ９は内壁前面、ｔｉｅは案内板、を示
す。 第６図 第８図
Claims (1)
- １）内側に冷却空気通路を設けた中空の前縁部と、隔壁
を介し前記冷却空気通路に隣接させて冷却空気室を設け
た中空の中間部と、前記冷却空気室後端に設けた複数の
吹出しスリツトを有する後縁部とを備え、前記冷却空気
通路内に、冷却空気通路内壁前面に向つて冷却空気を導
く案内板を、また前記隔壁に、前記冷却空気通路と冷却
空気室を連通する開口をそれぞれ設けたことを特徴とす
る冷却式タービン翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12026084A JPS611804A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 冷却式タ−ビン翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12026084A JPS611804A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 冷却式タ−ビン翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS611804A true JPS611804A (ja) | 1986-01-07 |
| JPH0452843B2 JPH0452843B2 (ja) | 1992-08-25 |
Family
ID=14781797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12026084A Granted JPS611804A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 冷却式タ−ビン翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS611804A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0230917A2 (en) * | 1986-01-20 | 1987-08-05 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine cooled blade |
| US5403157A (en) * | 1993-12-08 | 1995-04-04 | United Technologies Corporation | Heat exchange means for obtaining temperature gradient balance |
| WO1996012874A1 (en) * | 1994-10-24 | 1996-05-02 | Westinghouse Electric Corporation | Gas turbine blade with enhanced cooling |
| US5857837A (en) * | 1996-06-28 | 1999-01-12 | United Technologies Corporation | Coolable air foil for a gas turbine engine |
| EP0907005A1 (en) * | 1997-04-02 | 1999-04-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbuletor for gaz turbine cooling blades |
| US6257831B1 (en) | 1999-10-22 | 2001-07-10 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Cast airfoil structure with openings which do not require plugging |
| US6406260B1 (en) | 1999-10-22 | 2002-06-18 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Heat transfer promotion structure for internally convectively cooled airfoils |
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| JPS58126402A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-27 | ユナイテッド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイション | 冷却可能なエ−ロフオイル |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP12026084A patent/JPS611804A/ja active Granted
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