JPH09143638A - 鉄系焼結含油軸受およびその製造方法 - Google Patents
鉄系焼結含油軸受およびその製造方法Info
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- JPH09143638A JPH09143638A JP7301585A JP30158595A JPH09143638A JP H09143638 A JPH09143638 A JP H09143638A JP 7301585 A JP7301585 A JP 7301585A JP 30158595 A JP30158595 A JP 30158595A JP H09143638 A JPH09143638 A JP H09143638A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速回転軸を軸支するのに好適で、低コスト
で製造でき、かつ耐久性に優れた鉄系焼結含油軸受およ
びその製造方法を提供する。 【解決手段】 気孔中に含油された焼結合金からなり、
合金の全体組成がＣ：０．２５〜０．５５重量％、Ｃ
ｕ：３〜１０．８重量％、Ｎｉ：０．５〜４．８重量
％、残部がＦｅおよび不可避不純物であり、かつ、鉄の
フェライト相とパーライト相からなる鉄粒子間にＣｕ−
Ｎｉ合金相粒子が５〜１２重量％分散した金属組織を呈
しており、Ｃｕ−Ｎｉ合金相中のＮｉ含有量が１０〜４
０重量％とする。
で製造でき、かつ耐久性に優れた鉄系焼結含油軸受およ
びその製造方法を提供する。 【解決手段】 気孔中に含油された焼結合金からなり、
合金の全体組成がＣ：０．２５〜０．５５重量％、Ｃ
ｕ：３〜１０．８重量％、Ｎｉ：０．５〜４．８重量
％、残部がＦｅおよび不可避不純物であり、かつ、鉄の
フェライト相とパーライト相からなる鉄粒子間にＣｕ−
Ｎｉ合金相粒子が５〜１２重量％分散した金属組織を呈
しており、Ｃｕ−Ｎｉ合金相中のＮｉ含有量が１０〜４
０重量％とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鉄系焼結含油軸受および
その製造方法に関し、特に家庭用掃除機モータ、雑草等
の刈払機、電動工具モータ等のように、１分間に１万回
転から３万回転程度の高速で回転する高速回転軸を軸支
するのに好適で、低コストで製造でき、かつ耐久性に優
れた鉄系焼結含油軸受およびその製造方法に関するもの
である。
その製造方法に関し、特に家庭用掃除機モータ、雑草等
の刈払機、電動工具モータ等のように、１分間に１万回
転から３万回転程度の高速で回転する高速回転軸を軸支
するのに好適で、低コストで製造でき、かつ耐久性に優
れた鉄系焼結含油軸受およびその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】毎分１万回転以上の軸回転をする掃除機
のモータや雑草等の刈払機に使用される軸受は、耐久性
のあるボールベアリングが用いられている。
のモータや雑草等の刈払機に使用される軸受は、耐久性
のあるボールベアリングが用いられている。
【０００３】一方、焼結含油軸受は、各種産業機械、モ
ータ、音響機器などに用いられており、それぞれの機能
に応じた各種組成の鉄系合金および銅系合金があるが、
上記のような高速回転に耐え得るもので、しかも低コス
トに製造できる焼結軸受はなかった。
ータ、音響機器などに用いられており、それぞれの機能
に応じた各種組成の鉄系合金および銅系合金があるが、
上記のような高速回転に耐え得るもので、しかも低コス
トに製造できる焼結軸受はなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の焼結含油軸受材
を高速回転条件下で使用すると、焼付けを起こしたり、
軸を摩耗させる。
を高速回転条件下で使用すると、焼付けを起こしたり、
軸を摩耗させる。
【０００５】例えば、銅錫系焼結合金、銅亜鉛系焼結合
金等では、材料強度が低いため凝着摩耗を起こしたり、
軸との摺動部の気孔が潰れて潤滑油の供給が悪くなり、
軸受性能が低下し、焼付けに至る場合がある。また、
銅、錫、亜鉛といった材料は比較的価格が高く、製品が
コスト高になるという欠点もある。
金等では、材料強度が低いため凝着摩耗を起こしたり、
軸との摺動部の気孔が潰れて潤滑油の供給が悪くなり、
軸受性能が低下し、焼付けに至る場合がある。また、
銅、錫、亜鉛といった材料は比較的価格が高く、製品が
コスト高になるという欠点もある。
【０００６】また、鉄銅系焼結合金、鉄銅亜鉛系焼結合
金等の鉄系材料の場合は、液相焼結を行ったものでは、
材料が比較的硬くて、軸を摩耗させたり、摩擦係数が高
く、軸受温度も高くなるという欠点がある。また、固相
焼結を行ったものでは、材料強度が低く、焼付けを起こ
しやすかった。
金等の鉄系材料の場合は、液相焼結を行ったものでは、
材料が比較的硬くて、軸を摩耗させたり、摩擦係数が高
く、軸受温度も高くなるという欠点がある。また、固相
焼結を行ったものでは、材料強度が低く、焼付けを起こ
しやすかった。
【０００７】この発明は、上記のごとき従来の課題に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、高速回
転軸を軸支するのに好適で、低コストで製造でき、かつ
耐久性に優れた鉄系焼結含油軸受およびその製造方法を
提供することにある。
みてなされたもので、その目的とするところは、高速回
転軸を軸支するのに好適で、低コストで製造でき、かつ
耐久性に優れた鉄系焼結含油軸受およびその製造方法を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る鉄系焼結含油軸受は、気孔中に含油
された焼結合金からなり、合金の全体組成がＣ：０．２
５〜０．５５重量％、Ｃｕ：３〜１０．８重量％、Ｎ
ｉ：０．５〜４．８重量％、残部がＦｅおよび不可避不
純物であり、かつ、鉄のフェライト相とパーライト相か
らなる鉄粒子間にＣｕ−Ｎｉ合金相粒子が５〜１２重量
％分散した金属組織を呈しており、Ｃｕ−Ｎｉ合金相中
のＮｉ含有量が１０〜４０重量％であることを特徴とす
る。
に、この発明に係る鉄系焼結含油軸受は、気孔中に含油
された焼結合金からなり、合金の全体組成がＣ：０．２
５〜０．５５重量％、Ｃｕ：３〜１０．８重量％、Ｎ
ｉ：０．５〜４．８重量％、残部がＦｅおよび不可避不
純物であり、かつ、鉄のフェライト相とパーライト相か
らなる鉄粒子間にＣｕ−Ｎｉ合金相粒子が５〜１２重量
％分散した金属組織を呈しており、Ｃｕ−Ｎｉ合金相中
のＮｉ含有量が１０〜４０重量％であることを特徴とす
る。
【０００９】また、この発明に係る鉄系焼結含油軸受の
製造方法は、Ｎｉ含有量１０〜４０重量％のＣｕ−Ｎｉ
合金粉５〜１２重量％と、焼結後のＦｅとの結合炭素量
が０．２５〜０．５５重量％になるのに必要な量の黒鉛
粉と、還元鉄粉が残部で成形潤滑剤を含む混合粉の圧粉
体を還元性ガス雰囲気中で１１００℃以上、前記Ｃｕ−
Ｎｉ合金粉の融点未満の温度で焼結することを特徴とす
る。
製造方法は、Ｎｉ含有量１０〜４０重量％のＣｕ−Ｎｉ
合金粉５〜１２重量％と、焼結後のＦｅとの結合炭素量
が０．２５〜０．５５重量％になるのに必要な量の黒鉛
粉と、還元鉄粉が残部で成形潤滑剤を含む混合粉の圧粉
体を還元性ガス雰囲気中で１１００℃以上、前記Ｃｕ−
Ｎｉ合金粉の融点未満の温度で焼結することを特徴とす
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る鉄系焼結含油
軸受およびその製造方法の実施の形態を説明する。
軸受およびその製造方法の実施の形態を説明する。
【００１１】この焼結含油軸受は、比較的軟質な銅ニッ
ケル合金相と、中間的硬さの鉄のフェライト相と、比較
的硬質な鉄のパーライト相の３相で構成されている。各
相の硬さは、銅ニッケル相がＨＶ約８０前後、フェライ
ト相がＨＶ約１００前後、パーライト相がＨＶ約１８０
前後であり、これらの量がそれぞれ以下に示すごとく、
特定の量であるとき、馴染み性、耐摩耗性等が良好にな
り、サイジング加工性にも優れたものとなる。また、低
コストでもある。
ケル合金相と、中間的硬さの鉄のフェライト相と、比較
的硬質な鉄のパーライト相の３相で構成されている。各
相の硬さは、銅ニッケル相がＨＶ約８０前後、フェライ
ト相がＨＶ約１００前後、パーライト相がＨＶ約１８０
前後であり、これらの量がそれぞれ以下に示すごとく、
特定の量であるとき、馴染み性、耐摩耗性等が良好にな
り、サイジング加工性にも優れたものとなる。また、低
コストでもある。
【００１２】高速摺動条件下では軸受にかかる負荷は大
きく、軸の回転に伴う振動により軸受がたたかれるた
め、通常の軸受より高い耐摩耗性が必要となる。
きく、軸の回転に伴う振動により軸受がたたかれるた
め、通常の軸受より高い耐摩耗性が必要となる。
【００１３】このため、鉄のフェライト相とパーライト
相の量は、断面組織の面積比でおおよそ７：３〜２：８
であり、これよりもフェライト相が多すぎてもパーライ
ト相が多すぎても摩耗が大きくなる。この面積量は、鉄
炭素系では炭素量は０．２６〜０．６３重量％に相当
し、Ｃｕ−Ｎｉ合金相を含む全体組成では、炭素量は
０．２５〜０．５５重量％に相当する。
相の量は、断面組織の面積比でおおよそ７：３〜２：８
であり、これよりもフェライト相が多すぎてもパーライ
ト相が多すぎても摩耗が大きくなる。この面積量は、鉄
炭素系では炭素量は０．２６〜０．６３重量％に相当
し、Ｃｕ−Ｎｉ合金相を含む全体組成では、炭素量は
０．２５〜０．５５重量％に相当する。
【００１４】Ｃｕ−Ｎｉ合金相は軟質相であって、５〜
１２重量％のとき、高速回転用軸受として馴染み性と耐
久性が良好になる。Ｃｕ−Ｎｉ合金相の量が多すぎると
圧環強さが低くなり、運転中に塑性流動を起こし易く、
かえって軸受の耐久性を低下させることがある。
１２重量％のとき、高速回転用軸受として馴染み性と耐
久性が良好になる。Ｃｕ−Ｎｉ合金相の量が多すぎると
圧環強さが低くなり、運転中に塑性流動を起こし易く、
かえって軸受の耐久性を低下させることがある。
【００１５】上記鉄炭素系部分の焼結を進行させて材料
強度を高め、かつ気孔を小さくするために、焼結温度を
少なくとも１１００℃以上にしたとき、Ｃｕ−Ｎｉ合金
が液相を生じないようなＣｕ−Ｎｉ組成となる。そのた
めに、銅ニッケル合金のＮｉ量は１０重量％（融点１１
５０℃）以上が好ましい。ただし、Ｎｉが４０重量％
（融点１２６０℃）を超えるとＣｕ−Ｎｉ合金の融点が
高くて粉末製造が困難になるので好ましくはない。
強度を高め、かつ気孔を小さくするために、焼結温度を
少なくとも１１００℃以上にしたとき、Ｃｕ−Ｎｉ合金
が液相を生じないようなＣｕ−Ｎｉ組成となる。そのた
めに、銅ニッケル合金のＮｉ量は１０重量％（融点１１
５０℃）以上が好ましい。ただし、Ｎｉが４０重量％
（融点１２６０℃）を超えるとＣｕ−Ｎｉ合金の融点が
高くて粉末製造が困難になるので好ましくはない。
【００１６】Ｃｕ−Ｎｉ合金相は、粒度が１００μｍよ
り細かく、４４μｍ以下が６０〜７０重量％程度の比較
的細かな粉末が適している。
り細かく、４４μｍ以下が６０〜７０重量％程度の比較
的細かな粉末が適している。
【００１７】鉄は、多孔質状である還元鉄粉が用いら
れ、しかも比較的高い温度で焼結する。これにより、微
細な気孔を持つ焼結合金が得られ、保油性を高められ
る。また、通常のサイジングで軸受摺動面を適度に封孔
することで、高速回転に適する摺動面への給油性および
油膜形成が得られる。
れ、しかも比較的高い温度で焼結する。これにより、微
細な気孔を持つ焼結合金が得られ、保油性を高められ
る。また、通常のサイジングで軸受摺動面を適度に封孔
することで、高速回転に適する摺動面への給油性および
油膜形成が得られる。
【００１８】焼結軸受の密度は、通常の５．８〜６．４
ｇ／ｃｍ3 前後とし、そのときの有効多孔率は１８〜２
６％、圧環強さは４００〜６４０Ｍｐａ、通気度は１５
〜６０×１０-3μｍ2 程度の軸受である。
ｇ／ｃｍ3 前後とし、そのときの有効多孔率は１８〜２
６％、圧環強さは４００〜６４０Ｍｐａ、通気度は１５
〜６０×１０-3μｍ2 程度の軸受である。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施の形態を、その実施例と
比較例に基づいてさらに具体的に説明する。
比較例に基づいてさらに具体的に説明する。
【００２０】原料粉末として、粒度がそれぞれ−１５０
メッシュの還元鉄粉と、Ｎｉ３０重量％の銅合金粉と、
銅粉と、通常の黒鉛粉とを用意し、表１の組成に混合し
た。
メッシュの還元鉄粉と、Ｎｉ３０重量％の銅合金粉と、
銅粉と、通常の黒鉛粉とを用意し、表１の組成に混合し
た。
【００２１】
【表１】
【００２２】なお、各混合粉の黒鉛添加量は、焼結後に
Ｆｅに対する炭素量が０．６重量％になるような量を混
合し、ステアリン酸亜鉛はそれぞれ０．５重量％が混合
されている。
Ｆｅに対する炭素量が０．６重量％になるような量を混
合し、ステアリン酸亜鉛はそれぞれ０．５重量％が混合
されている。
【００２３】各混合粉を円筒形状に圧粉成形し、浸炭性
ガス雰囲気中で表１に示す温度で焼結したのち、サイジ
ングを行い試料とした。
ガス雰囲気中で表１に示す温度で焼結したのち、サイジ
ングを行い試料とした。
【００２４】試料の有効多孔率が２０％と２７％での通
気度、表面硬さ、圧環強さを表２に示す。
気度、表面硬さ、圧環強さを表２に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】Ｃｕ−Ｎｉ合金粉の添加量が異なる実施例
１，２、比較例１〜３の比較は、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉の量
が多くなると、通気度は高くなる傾向を示し、表面硬
さ、圧環強さは実施例２が極大となった。高速回転用の
軸受としては、通気度は低く、表面硬さ、圧環強さは高
い方がよいので、実施例２が特性的には最も優れている
ということができる。
１，２、比較例１〜３の比較は、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉の量
が多くなると、通気度は高くなる傾向を示し、表面硬
さ、圧環強さは実施例２が極大となった。高速回転用の
軸受としては、通気度は低く、表面硬さ、圧環強さは高
い方がよいので、実施例２が特性的には最も優れている
ということができる。
【００２７】銅粉を使用した比較例４，５をみると、比
較例４ではＣｕが焼結中に液相になっているために、表
面硬さ、圧環強さ、通気度ともに高くなっている。比較
例５では通気度は低く、しかも圧環強さも低い。
較例４ではＣｕが焼結中に液相になっているために、表
面硬さ、圧環強さ、通気度ともに高くなっている。比較
例５では通気度は低く、しかも圧環強さも低い。
【００２８】次に、Ｃｕ−Ｎｉ合金相が１０．４％の実
施例２、Ｃｕ−Ｎｉ合金相が３０．２％の比較例２、Ｃ
ｕ相が８％の比較例５と同じ手順で製作され、有効多孔
率が２４％である各軸受試料を準備し、オレフィン系の
潤滑油を含浸して連続運転軸受耐久試験を行った。試験
に用いた回転軸は、材質がＳ４５Ｃ材の焼入れ品で、外
径が１０ｍｍ、回転数は毎分１９，０００回転（滑り速
度５９７ｍ／ｍｉｎ．）である。また、ＰＶ値は３４０
ＭＰａ・ｍ／ｍｉｎ．とした。
施例２、Ｃｕ−Ｎｉ合金相が３０．２％の比較例２、Ｃ
ｕ相が８％の比較例５と同じ手順で製作され、有効多孔
率が２４％である各軸受試料を準備し、オレフィン系の
潤滑油を含浸して連続運転軸受耐久試験を行った。試験
に用いた回転軸は、材質がＳ４５Ｃ材の焼入れ品で、外
径が１０ｍｍ、回転数は毎分１９，０００回転（滑り速
度５９７ｍ／ｍｉｎ．）である。また、ＰＶ値は３４０
ＭＰａ・ｍ／ｍｉｎ．とした。
【００２９】軸受に焼付けが生じるまでの時間を比較し
たら、比較例５では約１０分間で、比較例２では約１５
時間で焼付けを生じたが、実施例２では１００時間運転
しても焼付けを生じなかった。
たら、比較例５では約１０分間で、比較例２では約１５
時間で焼付けを生じたが、実施例２では１００時間運転
しても焼付けを生じなかった。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では高速回
転条件下での軸受としての耐久性が良好な焼結含油軸受
を低コストで提供することができ、掃除機用モータや刈
払機等の高速回転する装置の軸受として、ボールベアリ
ングに代わって適用することができ、焼結部品の利用を
拡大することができるという効果を有する。
転条件下での軸受としての耐久性が良好な焼結含油軸受
を低コストで提供することができ、掃除機用モータや刈
払機等の高速回転する装置の軸受として、ボールベアリ
ングに代わって適用することができ、焼結部品の利用を
拡大することができるという効果を有する。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】また、この発明に係る鉄系焼結含油軸受の
製造方法は、Ｎｉ含有量１０〜４０重量％のＣｕ−Ｎｉ
合金粉５〜１２重量％と、焼結後のＦｅとの結合炭素量
が０．２５〜０．５５重量％になるのに必要な量の黒鉛
粉と、還元鉄粉が残部で成形潤滑剤を含む混合粉の圧粉
体を１１００℃以上、前記Ｃｕ−Ｎｉ合金粉の融点未満
の温度で焼結することを特徴とする。
製造方法は、Ｎｉ含有量１０〜４０重量％のＣｕ−Ｎｉ
合金粉５〜１２重量％と、焼結後のＦｅとの結合炭素量
が０．２５〜０．５５重量％になるのに必要な量の黒鉛
粉と、還元鉄粉が残部で成形潤滑剤を含む混合粉の圧粉
体を１１００℃以上、前記Ｃｕ−Ｎｉ合金粉の融点未満
の温度で焼結することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】上記鉄炭素系部分の焼結を進行させて材料
強度を高め、かつ気孔を小さくするために、焼結温度を
少なくとも１１００℃以上にしたとき、Ｃｕ−Ｎｉ合金
が液相を生じないようなＣｕ−Ｎｉ組成となる。そのた
めに、銅ニッケル合金のＮｉ量は１０重量％（融点１１
５０℃）以上が好ましい。ただし、Ｎｉが４０重量％
（融点１２６０℃）を超えるとＣｕ−Ｎｉ合金の融点が
高くて粉末製造が困難になるので好ましくはない。焼結
炉のガス雰囲気は、炭素が鉄に固溶して前記合金組織が
得られるものであれば、ブタン変成ガスのような浸炭性
ガスや分解アンモニアガスのような還元性ガスなど、通
常のガス雰囲気を用いればよい。
強度を高め、かつ気孔を小さくするために、焼結温度を
少なくとも１１００℃以上にしたとき、Ｃｕ−Ｎｉ合金
が液相を生じないようなＣｕ−Ｎｉ組成となる。そのた
めに、銅ニッケル合金のＮｉ量は１０重量％（融点１１
５０℃）以上が好ましい。ただし、Ｎｉが４０重量％
（融点１２６０℃）を超えるとＣｕ−Ｎｉ合金の融点が
高くて粉末製造が困難になるので好ましくはない。焼結
炉のガス雰囲気は、炭素が鉄に固溶して前記合金組織が
得られるものであれば、ブタン変成ガスのような浸炭性
ガスや分解アンモニアガスのような還元性ガスなど、通
常のガス雰囲気を用いればよい。
Claims (2)
- 【請求項１】 気孔中に含油された焼結合金からなり、
合金の全体組成がＣ：０．２５〜０．５５重量％、Ｃ
ｕ：３〜１０．８重量％、Ｎｉ：０．５〜４．８重量
％、残部がＦｅおよび不可避不純物であり、かつ、鉄の
フェライト相とパーライト相からなる鉄粒子間にＣｕ−
Ｎｉ合金相粒子が５〜１２重量％分散した金属組織を呈
しており、Ｃｕ−Ｎｉ合金相中のＮｉ含有量が１０〜４
０重量％であることを特徴とする鉄系焼結含油軸受。 - 【請求項２】 Ｎｉ含有量１０〜４０重量％のＣｕ−Ｎ
ｉ合金粉５〜１２重量％と、焼結後のＦｅとの結合炭素
量が０．２５〜０．５５重量％になるのに必要な量の黒
鉛粉と、還元鉄粉が残部で成形潤滑剤を含む混合粉の圧
粉体を還元性ガス雰囲気中で１１００℃以上、前記Ｃｕ
−Ｎｉ合金粉の融点未満の温度で焼結することを特徴と
する鉄系焼結含油軸受の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30158595A JP3410595B2 (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 鉄系焼結含油軸受およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30158595A JP3410595B2 (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 鉄系焼結含油軸受およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09143638A true JPH09143638A (ja) | 1997-06-03 |
| JP3410595B2 JP3410595B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=17898727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30158595A Expired - Lifetime JP3410595B2 (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 鉄系焼結含油軸受およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410595B2 (ja) |
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2000087195A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-03-28 | Mitsubishi Materials Corp | 高強度鉄基焼結合金およびその製造方法 |
| JP2000144351A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-05-26 | Mitsubishi Materials Corp | 鉄基焼結合金製バルブシートおよびその製造方法 |
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| CN108405854A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-08-17 | 苏州金言来新材料科技有限公司 | 一种制作自润滑工件的真空烧结方法 |
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-
1995
- 1995-11-20 JP JP30158595A patent/JP3410595B2/ja not_active Expired - Lifetime
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