WO2006001176A1 - センサ付き密封装置 - Google Patents

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WO2006001176A1
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Inventor
Hiroki Matsui
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Nok Corporation
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    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/443—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed mounted in bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/00—Sealings
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    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3248—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports
    • F16J15/3252—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports
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    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device that seals the outer periphery of a rotating shaft, and more particularly to a device provided with a rotary encoder sensor for detecting shaft rotation.
  • Patent Document 1 JP 2004-93554 A
  • this sealing device is supported on the inner periphery of a non-rotating housing and is slidably contacted with the outer peripheral surface of the crankshaft.
  • a pulsar ring (pulse wheel) magnetized with a pole is attached, and a magnetic sensor facing the pulsar ring from the outer peripheral side is attached to the housing adjacent to the sealing device in the axial direction. It has been.
  • the magnetic sensor constitutes a magnetic rotary encoder together with the pulsar ring, and generates a pulse corresponding to a change in the magnetic field of the pulsar ring that rotates integrally with the crankshaft, and detects the rotation of the crankshaft.
  • the present invention has been made in view of the above points, and its technical problem is that it can reduce the mounting space, and has a sensor that does not complicate the sensor mounting structure of the rotary encoder. It is to provide a sealing device. Means for solving the problem
  • the sensor-equipped sealing device according to the invention of claim i includes a fitting cylinder portion through which a rotation shaft is passed, a retainer having a mounting flange portion that is deployed on the outer periphery and fixed to the stationary side, and the fitting cylinder. And a sealing device main body that is slidably brought into close contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft, and rotates integrally with the rotating shaft on a sensor mounting portion formed on a mounting flange portion of the retainer. A sensor that detects the rotation of the pulsar ring is attached.
  • the sealing device main body is integrally fitted in advance to the fitting cylinder portion of the retainer, and the sensor is integrally attached to the sensor mounting portion of the retainer in advance.
  • a retainer, a sealing device main body, and a sensor can be handled as an integral assembly.
  • the sensor force S is disposed on the outer peripheral side of the sealing device body by being attached to the sensor mounting portion of the retainer.
  • the detected portion of the pulsar ring has a cylindrical shape, and the retainer is fitted. It extends in the circumferential direction concentric with the fitting cylinder part through between the cylinder part and the sensor mounting part.
  • the senor, the cylindrical detected portion of the pulsar ring, and the sealing device main body are provided side by side in the radial direction.
  • sealing device with a sensor according to the invention of claim 1 since the sealing device main body and the sensor can be attached in advance to the retainer, it becomes an integrated assembly, and is used for handling and equipment. Installation work becomes easy.
  • FIG. 1 is a view of a mounting state of a sealing device with a sensor according to a preferred embodiment of the present invention as viewed from the outside in the axial direction.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a view of a sealing device with a sensor according to a preferred embodiment of the present invention as viewed from the outside in the axial direction.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing an example of a sensor mounting structure.
  • FIG. 1 is a view of the mounting state of the sensor-equipped sealing device according to this embodiment viewed from the outside in the axial direction
  • Fig. 2 is a sectional view taken along line II-II in Fig. 1
  • Fig. 3 is a sensor-sealing sealing device according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing an example of a sensor mounting structure.
  • reference numeral 1 is a sealing device according to the present invention.
  • Reference numeral 2 indicates a part (rear part) of an engine block of an automobile engine
  • reference numeral 3 indicates an oil van
  • reference numeral 4 indicates a rear end part of a crankshaft protruding from the rear part of the engine block 2.
  • the engine block 2 corresponds to the stationary side described in claim 1
  • the crankshaft 4 corresponds to the rotary shaft described in claim 1.
  • a sealing device with a sensor 1 is intended to seal engine oil supplied to lubricate a bearing portion 2a that rotatably supports a crankshaft 4,
  • the retainer 10 is a punching press-molded body, and a sealing device main body 20 held integrally with the retainer 10.
  • the retainer 10 has a cylindrical fitting cylinder portion 11 that holds the sealing device body 20 on the inner periphery, and an inner side in the axial direction of the fitting cylinder portion 11. And a mounting flange 12 that extends from the end to the outer periphery.
  • a plurality of coupling holes 12a are opened at predetermined intervals, and a peripheral edge 12b for reinforcement is bent.
  • a sensor mounting portion 13 is formed to protrude from the upper portion of the peripheral edge 12b.
  • the retainer 10 has a mounting flange portion 12 in close contact with the outer end surface of the outer peripheral side of the bearing portion 2a in the engine block 2, and a plurality of holes inserted into the coupling holes 12a in the mounting flange portion 12.
  • the flat portion 12c at the lower end of the peripheral edge 12b is joined to the upper edge of the oil pan 3 by fastening or welding.
  • the sealing device body 20 is held by the retainer 10 by the fitting ring 21 being press-fitted and tightly fitted to the inner periphery of the fitting cylinder portion 11 of the retainer 10 with an appropriate tightening allowance. . 2, the seal lip 22 faces the engine block 2 and the dust lip 23 faces the opposite side of the engine block 2.
  • the mounting bolt 33 for fixing the pulsar ring 30 can share a bolt for mounting a flywheel (not shown) to the end face 4a of the crankshaft 4, for example.

Abstract

　装着スペースを縮小可能で、ロータリエンコーダのセンサ４０の取付構造も複雑化しないセンサ付き密封装置である。クランクシャフト４が挿通される嵌合筒部１１及びその外周に展開しエンジンブロック２に固定される取付フランジ部１２を有するリテーナ１０と、前記嵌合筒部１１に嵌着されると共にクランクシャフト４の外周面に摺動可能に密接される密封装置本体２０とを備え、リテーナ１０の取付フランジ部１２に形成されたセンサ装着部１３に、クランクシャフト４と一体回転するパルサーリング３０の回転を検出するセンサ４０が取り付けられている。パルサーリング３０のパルサー本体３２は円筒状をなし、リテーナ１０の嵌合筒部１１とセンサ装着部１３の間を通って嵌合筒部１１と同心の円周方向へ延びている。

Description

明 細 書
センサ付き密封装置
技術分野
[0001] 本発明は、回転軸の外周を密封する密封装置であって、特に、軸回転を検出する ためのロータリエンコーダのセンサを設けたものに関する。
背景技術
[0002] エンジンのクランクシャフトを軸封する手段として設けられる密封装置において、ェ ンジンの回転を検出するための磁気式ロータリエンコーダが併設されるものとしては、 従来、例えば下記の特許文献 1に開示されたものが知られてレ、る。
特許文献 1 :特開 2004— 93554
[0003] すなわち、この密封装置は、非回転のハウジングの内周に支持され、クランクシャフ トの外周面に摺接されるものであって、クランクシャフトの軸端には、円周方向に多極 着磁されたパルサーリング (パルスホイール）が取り付けられており、更に前記ハウジ ングには、前記パルサーリングに外周側から対向された磁気センサが、前記密封装 置に軸方向に隣接して取り付けられている。磁気センサは、パルサーリングと共に磁 気式ロータリエンコーダを構成しており、クランクシャフトと一体回転するパルサーリン グの磁界の変化と対応するパルスを発生し、クランクシャフトの回転を検出するもので ある。
[0004] し力、しながら、上記特許文献 1に記載のような従来の技術によれば、センサと軸シー ノレリングが軸方向に並んでハウジングに取り付けられるので、ハウジング（例えばェン ジンブロック）の軸方向寸法が大きくなつてしまレ、、取付構造も全体として煩雑であつ た。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、装 着スペースを縮小可能で、ロータリエンコーダのセンサの取付構造も複雑化しないセ ンサ付き密封装置を提供することにある。 課題を解決するための手段
[0006] 上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。すなわち請 求項 iの発明に係るセンサ付き密封装置は、回転軸が揷通される嵌合筒部及びその 外周に展開し静止側に固定される取付フランジ部を有するリテーナと、前記嵌合筒 部に嵌着されると共に前記回転軸の外周面に摺動可能に密接される密封装置本体 とを備え、前記リテーナの取付フランジ部に形成されたセンサ装着部に、前記回転軸 と一体回転するパルサーリングの回転を検出するセンサが取り付けられたものである
[0007] 上記構成において、リテーナの嵌合筒部には密封装置本体が予め一体に嵌着さ れ、リテーナのセンサ装着部には、予めセンサが一体に取り付けられる。このため、リ テーナ、密封装置本体及びセンサを、一体の組立物として取扱うことができる。また、 センサ力 Sリテーナのセンサ装着部に取り付けられることによって、密封装置本体の外 周側に配置される。
[0008] また、請求項 2の発明に係るセンサ付き密封装置は、請求項 1に記載された構成に おいて、パルサーリングの被検出部が円筒状をなすものであって、リテーナの嵌合筒 部とセンサ装着部の間を通って前記嵌合筒部と同心の円周方向へ延びるものである
[0009] 上記構成によれば、センサ、パルサーリングの円筒状被検出部、及び密封装置本 体が、径方向に並んで設けられる。
発明の効果
[0010] 請求項 1の発明に係るセンサ付き密封装置によれば、リテーナに、密封装置本体 及びセンサを予め取り付けておくことができるので、一体の組立物となって、取扱や、 機器への取付作業が容易になる。
[0011] 請求項 2の発明に係るセンサ付き密封装置によれば、請求項 1による効果に加え、 軸方向に対する装着スペースの縮小を図ることができる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明の好ましい実施の形態によるセンサ付き密封装置の装着状態を軸方向 外側から見た図である。 [図 2]図 1の II II断面図である。
[図 3]本発明の好ましい実施の形態によるセンサ付き密封装置を軸方向外側から見 た図である。
[図 4]図 3の IV— IV断面図である。
[図 5]センサの取付構造の一例を示す分解斜視図である。
符号の説明
[0013] 1 密封装置
2 エンジンブロック
3 才ィルパン
4 クランクシャフト
10 リテーナ
11 嵌合筒部
12 取付フランジ部
13 センサ装着部
20 密封装置本体
21 取付環
22 シールリップ
23 ダストリップ
30 パルサーリング
31 ホノレダ
32 パルサー本体
40 センサ
41 磁気センサ本体
41a 検出面
42 取付フランジ
S ラビリンス状の空間
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明に係るセンサ付き密封装置の好ましい実施の形態について、図面を 参照しながら詳細に説明する。まず図 1は、この形態によるセンサ付き密封装置の装 着状態を軸方向外側から見た図、図 2は、図 1の II II断面図、図 3は、この形態によ るセンサ付き密封装置を軸方向外側から見た図、図 4は図 3の IV— IV断面図、図 5は センサの取付構造の一例を示す分解斜視図である。
[0015] 図 1及び図 2において、参照符号 1は本発明に係る密封装置である。参照符号 2は 自動車用エンジンのエンジンブロックの一部（後部）を示しており、参照符号 3はオイ ルバン、参照符号 4はエンジンブロック 2の後部から突出したクランクシャフトの後端 部を示している。エンジンブロック 2は、請求項 1に記載された静止側に相当するもの であり、クランクシャフト 4は、請求項 1に記載された回転軸に相当するものである。
[0016] 本発明に係るセンサ付き密封装置 1は、クランクシャフト 4を回転自在に支持する軸 受部 2aを潤滑するために供給されるエンジンオイルを密封対象とするものであって、 金属板の打ち抜きプレス成形体であるリテーナ 10と、このリテーナ 10に一体的に保 持された密封装置本体 20とからなる。
[0017] 図 3及び図 4に示されるように、リテーナ 10は、内周に密封装置本体 20を保持する 円筒状の嵌合筒部 11と、この嵌合筒部 11における軸方向内側となる端部から外周 側へ展開した取付フランジ部 12とを有する。取付フランジ部 12には、複数の結合用 孔 12aが所定間隔で開設されると共に、補強のための周り縁 12bが屈曲形成されて いる。また、周り縁 12bの上部には、センサ装着部 13が張り出し形成されている。
[0018] リテーナ 10は、その取付フランジ部 12がエンジンブロック 2における軸受部 2aの外 周側の外端面に密接衝合されると共に、取付フランジ部 12における各結合用孔 12a に挿通される複数のボルト 14によって緊結され、周り縁 12bの下端の平面部 12cが、 オイルパン 3の上縁に緊結又は溶接等により結合されるようになっている。
[0019] 密封装置本体 20は、金属製の取付環 21と、この取付環 21の内周にゴム状弹性材 料によって一体成形されたシールリップ 22及びダストリップ 23とからなる。詳しくは、 取付環 21は、金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであり、シ ールリップ 22及びダストリップ 23は、その外周部で互いに連続したものであって、取 付環 21に、その内周端部を一体に埋設した状態に加硫接着されている。
[0020] シールリップ 22は、先端寄りの内周部が、クランクシャフト 4の外周面に摺動可能に 密接され、ダストリップ 23は、シールリップ 22と反対側を向いていて、クランクシャフト 4の外周面に摺動可能に密接又は微小隙間を介して近接対向される。図 4における 参照符号 22aは、シールリップ 22の内周面に円周方向に対して所定の傾斜角度を なして形成された突条であり、クランクシャフト 4の回転時に、その外周面との間で、ェ ンジン外部へ向けて通過しょうとするエンジンオイルをエンジン側へ押し戻すねじシ ール作用を惹起するものである。
[0021] 密封装置本体 20は、取付環 21が、リテーナ 10の嵌合筒部 11の内周に、適当な締 め代をもって圧入され密嵌されることによって、このリテーナ 10に保持されている。そ して、図 2に示されるエンジンブロック 2への取付状態では、シールリップ 22がェンジ ンブロック 2側を向き、ダストリップ 23がエンジンブロック 2と反対側を向いている。
[0022] 図 1及び図 2における参照符号 30は、クランクシャフト 4の軸端に一体的に設けられ たパルサーリングである。このパルサーリング 30は、クランクシャフト 4の端面 4aに複 数の取付ボルト 33を介して取り付けられた円盤状のホルダ 31と、このホルダ 31の外 周部に一体的に設けられた円筒状のパルサー本体 32からなる。
[0023] パルサー本体 32は、請求項 2に記載された被検出部に相当するものであって、例 えばフェライト粉末等の磁性粉末を混合した合成樹脂又はゴム材、あるいは強磁性 体金属からなり、円周方向所定ピッチで S極と N極が交互に着磁された円筒状の多 極磁石である。フェライト粉末等の磁性粉末を混合した合成樹脂又はゴム材からなる ものである場合は、ホルダ 31から屈曲形成した円筒部の外周面に一体的に成形され る。
[0024] なお、パルサーリング 30を固定する取付ボルト 33は、例えばフライホイール（不図 示）をクランクシャフト 4の端面 4aに取り付けるためのボルトを共用することができる。
[0025] 参照符号 40は、密封装置 1におけるリテーナ 10のセンサ装着部 13に固定された センサである。このセンサ 40は、磁気センサ本体 41と、これに合成樹脂で一体に成 形-接着された取付フランジ 42とからなるものであって、この取付フランジ 42において 、前記センサ装着部 13に取り付けられると共に、磁気抵抗素子等からなる磁気セン サ本体 41の検出面 41aが、パルサーリング 30におけるパルサー本体 32の外周面と 近接対向している。 [0026] センサ装着部 13へセンサ 40の取付フランジ 42を固定するには、種々の方法が考 えられる。例えば、まず図 1及び図 2に示されるように、センサ装着部 13の端部 13aを 屈曲することにより取付フランジ 42をカシメ固定する方法がある。この場合、センサ装 着部 13の端部 13aの屈曲方向は、図示とは逆の方向（下向き）として、センサ 40をセ ンサ装着部 13の下面に装着しても良い。
[0027] そのほか、接着剤を用いてセンサ装着部 13に接着する方法や、あるいは図 5に示 されるように、センサ装着部 13に開設した孔 13bに、取付フランジ 42に突設したボル ト 43を揷入してナット 44で緊結する方法や、このようなボルト'ナットの代わりに、前記 孔 13bを通して取付フランジ 42にノックピン (不図示）を打ち込む方法なども考えられ る。なお、図 1及び図 2あるいは図 5に示される例では、センサ装着部 13が左右一対 形成され、磁気センサ本体 41の検出面 41aが、このセンサ装着部 13， 13の間から、 パルサーリング 30と対向される。
[0028] センサ 40の磁気センサ本体 41は、磁気抵抗素子あるいはホール素子等からなり、 磁界の変化に対応した信号を発生するものである。このため、パルサーリング 30がク ランクシャフト 4と一体的に回転することによって、パルサー本体 32に着磁された S極 と N極が、磁気センサ本体 41の検出面 41 aの正面を円周方向へ交互に通過すると、 これに対応したノ^レスを出力する。すなわち、パルサーリング 30とセンサ 40は、磁気 式ロータリエンコーダを構成するものであって、出力されるパルス信号の周波数は、ク ランクシャフト 4の回転数に比例するため、このパルス列から、クランクシャフト 2の回 転速度や回転角を検出し、エンジン点火タイミング制御等、各種の制御に供すること ができる。
[0029] 以上の構成において、リテーナ 10には、密封装置本体 20と、センサ 40を予め取り 付けておくことができる。このため、リテーナ 10、密封装置本体 20及びセンサ 40を、 一体の組立物として取扱うことができる。しかも、リテーナ 10の取付フランジ部 12を、 図 2のように、エンジンブロック 2の端面に複数のボルト 14によって取り付け、オイルパ ン 3の上縁と結合することによって、エンジンへの密封装置本体 20の取り付けとセン サ 40の取り付けが同時に行われるので、作業を容易 ·迅速に行うことができ、更には 、センサ 40をエンジンブロック 2に直接取り付けるものではないので、エンジンブロッ ク 2の形状が複雑化しない。
[0030] また、エンジンブロック 2の外側へ向けて突出したリテーナ 10の周り縁 12bと嵌合筒 部 11の間に、パルサーリング 30のホルダ 31からエンジンブロック 2側へ向けて突出 したパルサー本体 32が揷入されていることによって、すなわち、パルサー本体 32が 、リテーナ 10における嵌合筒部 11とセンサ装着部 13との間を通って嵌合筒部 11と 同心の円周方向へ延びるため、センサ 40、パルサー本体 32及び密封装置本体 20 が径方向に並んでおり、したがって径方向の装着スペースが小さくて済む。
[0031] クランクシャフト 4が揷通されたエンジンブロック 2の軸受部 2aの内周へ供給された エンジンオイルは、前記軸受部 2aを潤滑した後、その一部はエンジンブロック 2の外 側へ流出しょうとするが、その流出は、密封装置本体 20のシールリップ 22によって阻 止され、オイルパン 3内へ落下する。このとき、密封装置本体 20のシールリップ 22とク ランクシャフト 4との摺動部は、前記エンジンオイルによって良好に潤滑される。
[0032] また、エンジンブロック 2の外側へ向けて突出したリテーナ 10の周り縁 12bと嵌合筒 部 11の間の空間に、パルサーリング 30のホルダ 31からエンジンブロック 2側へ向け て突出したパルサー本体 32が挿入されていることによって、このリテーナ 10とパルサ 一リング 30との間に、図 2に示されるように、断面形状がジグザグに屈曲したラビリン ス状の空間 Sが形成されている。このため、ラビリンスシール作用によって、外部から のダスト等が、密封装置本体 20へ侵入するのを有効に抑制することができ、ダストリツ プ 23によるシール効果を補佐することができる。
産業上の利用可能性
[0033] 上述のように、本発明に係るセンサ付き密封装置は、クランクシャフトを回転自在に 支持する軸受部を潤滑するために供給されるエンジンオイルを密封対象とする密封 手段として、好適に実施することができ、装着スペースを縮小可能で、軸回転検出用 センサの取付構造の複雑化を来さない構造とすることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 回転軸 (4)が揷通される嵌合筒部（11)及びその外周に展開し静止側（2)に固定さ れる取付フランジ部（12)を有するリテーナ（10)と、前記嵌合筒部（11)に嵌着される と共に前記回転軸 (4)の外周面に摺動可能に密接される密封装置本体 (20)とを備 え、前記リテーナ（10)の取付フランジ部（12)に形成されたセンサ装着部（13)に、 前記回転軸 (4)と一体回転するパルサーリング（30)の回転を検出するセンサ（40) が取り付けられたことを特徴とするセンサ付き密封装置。
[2] パルサーリング（30)の被検出部（32)が円筒状をなすものであって、リテーナ（10) の嵌合筒部（11)とセンサ装着部（13)の間を通って前記嵌合筒部（11)と同心の円 周方向へ延びることを特徴とする請求項 1に記載のセンサ付き密封装置。
PCT/JP2005/010551 2004-06-28 2005-06-09 センサ付き密封装置 WO2006001176A1 (ja)

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