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JPH09316619A - 深絞り性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

深絞り性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Publication number
JPH09316619A
JPH09316619A JP15332996A JP15332996A JPH09316619A JP H09316619 A JPH09316619 A JP H09316619A JP 15332996 A JP15332996 A JP 15332996A JP 15332996 A JP15332996 A JP 15332996A JP H09316619 A JPH09316619 A JP H09316619A
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JP
Japan
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hot
weight
temperature
rolling
annealing
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JP15332996A
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Yuji Odan
祐二 大段
Takashi Matsumoto
孝 松元
Seiichi Hamanaka
征一 浜中
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Nisshin Steel Co Ltd
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  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高強度で、プレス成形性、深絞り性に優れ、
自動車用内板等として使用。 【解決手段】 重量%でC:0.001〜0.01、
P:0.05〜0.20、Mn:1.0〜4.0、M
o:0.005〜0.5、Cu:0.5〜2.5、A
l:0.005〜0.1、B:0.0005〜0.00
3で、以下、いずれも、Si:2.0、Ni:1.3、
S:0.02、N:0.007以下で、更に、Ti:
[(48/12)×%C+(48/14)×%N+(4
8/32)×%S]〜0.10%、Nb:0.01〜
0.1及びV:0.01〜0.1の1種以上を含む鋼ス
ラブに、熱延仕上げ温度Ar3 変態点以上、仕上げ圧延
後の平均冷却速度20℃/秒以上、熱延巻取り温度45
0〜650℃の熱間圧延を施し、冷間圧延後、連続式溶
融亜鉛めっき設備で焼鈍温度800〜920℃、焼鈍温
度から析出処理温度までの平均速度5〜120℃/秒、
再結晶焼鈍と処理500〜650℃、0.5〜5分、入
側温度500〜550℃で溶融亜鉛めっき。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度で且つプレス成
形性,深絞り性に優れ、自動車用内板等として使用され
る高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用鋼板として、安全性,車体重量
の軽減,素材使用量の削減等から高強度鋼板が広く使用
されている。この種の自動車用鋼板は、厳しい成形加工
が施されることから、良好なプレス加工性,特に深絞り
性の指標であるランクフォード値が高いことが要求され
る。高強度冷延鋼板については、従来から多くの提案が
されている。たとえば、特開昭62−205231号公
報では、低炭素鋼にSi,Mn及びPを添加し、熱間圧
延の条件を適正化することによって、490N/mm2
級以上の高強度を得ている。しかしながら、ランクフォ
ード値が1.0程度に過ぎず、深絞り性に劣る鋼材であ
った。深絞り性を改善する手段として、特公昭62−3
4804号公報では、極低炭素鋼にTiを添加したもの
をベースとして少量のMnを添加し、且つ冷延及び焼鈍
条件を適正化している。この方法によるとき、約2.0
のランクフォード値が得られるが、強度が390N/m
2 以下と低くなっている。また、自動車用鋼板として
耐食性が要求されることから、溶融亜鉛めっき鋼板につ
いても特開平62−260046号公報等で提案されて
いる。しかし、従来の方法で製造される溶融亜鉛めっき
鋼板は、強度が390N/mm2 以下と低く、自動車用
鋼板として要求される特性を十分に満足していない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法で鋼板を高
強度化しようとするとランクフォード値が低くなり、鋼
板の成形性が劣化する。逆に、成形性を改良するために
ランクフォード値を上げると、強度が不足する傾向を示
す。このように相反する傾向を示す強度及びランクフォ
ード値を共に改善する方法は、これまでのところ実用化
されていない。そのため、強度及びランクフォード値の
何れか一方に重点をおいた鋼材の選択が余儀なくされ
る。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、強度及びランクフォード値に大きく影響を
及ぼすCu析出物の形態及び熱延板の金属組織を制御す
ることにより、自動車用等の鋼板として要求される49
0N/mm2 以上の高強度を持ち、且つランクフォード
値が1.4以上を示す深絞り性に優れた高強度溶融亜鉛
めっき鋼板を得ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の高強度冷延鋼板
製造方法は、その目的を達成するため、C:0.001
〜0.01重量%,Si:2.0重量%以下,P:0.
05〜0.20重量%,Mn:1.0〜4.0重量%,
Mo:0.005〜0.5重量%,Cu:0.5〜2.
5重量%,Ni:1.3重量%以下,S:0.02重量
%以下,Al:0.005〜0.1重量%,N:0.0
07重量%以下,B:0.0005〜0.003重量%
を含み、更にTi:[(48/12)×%C+(48/
14)×%N+(48/32)×%S]〜0.10重量
%,Nb:0.01〜0.1重量%及びV:0.01〜
0.1重量%の1種又は2種以上を含む鋼スラブに、熱
延仕上げ温度をAr3 変態点以上,仕上げ圧延後の平均
冷却速度を20℃/秒以上,熱延巻取り温度を450〜
650℃とする熱間圧延を施し、冷間圧延後、連続式溶
融亜鉛めっき設備で焼鈍温度800〜920℃,焼鈍温
度から析出処理温度までの平均冷却速度を5〜120℃
/秒とする再結晶焼鈍及び処理温度500〜650℃,
処理時間0.5〜5分のCu析出熱処理を施した後、入
側温度500〜550℃で溶融亜鉛めっきすることを特
徴とする。また、同じ組成をもつ鋼スラブを同様に連続
焼鈍設備で再結晶焼鈍した後、調質圧延し、連続式溶融
亜鉛めっき設備で処理温度500〜650℃,処理時間
0.5〜5分のCu析出熱処理を施し、次いで入側温度
500〜550℃で溶融亜鉛めっきすることもできる。
【0005】
【作用】本発明者等は、析出強化元素であるCuを含む
極低炭素鋼について、強度,ランクフォード値に及ぼす
Cu析出物の形態及び金属組織の影響を調査した。その
結果、極低炭素鋼に析出強化元素としてのCu,焼入れ
性を向上させる元素としてのMn,Moを含有させ、適
正条件下の熱間圧延及び焼鈍を施すことにより、490
N/mm2 以上の高強度で且つ1.4以上のランクフォ
ード値をもつ鋼板が得られることを見い出した。すなわ
ち、Cuを含む極低炭素鋼に焼入れ性を向上させる元素
Mn,Moを含有させ、熱延仕上げ温度,仕上げ圧延後
の平均冷却速度,熱延巻取り温度が特定された条件下で
熱延すると、強い熱延集合組織が形成される。この強い
熱延集合組織が冷延集合組織の発達を促進させ、更に焼
鈍時に形成される{554}<225>方位の再結晶集
合組織の集積度を高める。
【0006】また、Cu析出物の析出が促進される温度
範囲に熱延巻取り温度を設定しているので、熱延巻取り
時に粒径が0.1μm程度の粗大なCu析出物が析出す
る。粗大化したCu析出物は、焼鈍時の再結晶集合組織
である{554}<225>方位への集積度を更に向上
させる作用を呈する。熱延中の粗大化したCu析出物
は、冷間圧延後に高温焼鈍を施し、一旦マトリックスに
固溶させる。固溶したCuは、均熱後の冷却速度,析出
処理温度及び析出処理時間を制御することにより、極め
て短時間で微細に析出し、鋼板を高強度化する。また、
焼鈍温度をAc1 変態点以上に設定するとき、冷延焼鈍
板のミクロ組織がポリゴナルフェライトと擬ベイナイト
との複合組織又は擬ベイナイトの単相組織となり、一層
の高強度化が図られる。更に、溶融亜鉛めっき処理直前
の入側温度を特定することにより、鋼板表面の表面性状
欠陥が解消される。
【0007】以下、本発明で使用する鋼材に含まれる合
金成分,含有量,製造条件等を説明する。 C:0.001〜0.01重量% 深絞り性や延性を向上させる上で低いC含有量ほど好ま
しく、TiC,NbC等の炭窒化物及びTi422
等の炭硫化物となって固定される。また、C含有量を下
げるとき、Cの固定に必要なTi,Nb等の添加量も少
なくすることができる。C含有量が0.01重量%を超
えると、Cの固定に必要なTi,Nb等の添加量が著し
く増加し、コスト高になるばかりでなく、ランクフォー
ド値に対しても悪影響を及ぼす。しかし、C含有量を
0.001重量%より低くするためには、製造工程にお
ける製造コストが増大する。 Si:2.0重量%以下 鋼板の強度を高める上で有効な合金元素である。しか
し、2.0重量%を超えるSi含有量では、延性及びラ
ンクフォード値が低下する傾向を示す。なお、Si含有
量が0.5重量%以上になると、溶融亜鉛めっき性が低
下し、不めっき等の欠陥が発生し易くなる。この種の欠
陥発生をもたらす溶融亜鉛めっき性の低下は、冷間圧延
後に電気めっきを施すことにより解消される。
【0008】P:0.05〜0.20重量% 鋼板の強度を向上させると共に、鋼板の耐食性を改善す
る作用を呈する。これら作用を発現させるためには、
0.05重量%以上のP含有量が必要である。しかし、
0.20重量%を超える多量のPが含まれると、二次加
工割れが著しく促進される。 Mn:1.0〜4.0重量% 焼入れ硬化性を向上させる合金元素である。また、Mn
含有によって仕上げ圧延後の冷却速度が比較的小さくて
も、熱延板のミクロ組織が擬ベイナイト組織を呈し、擬
ベイナイト組織形成に伴う強い熱延集合組織が形成され
る。この強い熱延集合組織が冷延集合組織の発達を促進
させ、更に焼鈍時に形成される{554}<225>方
位をもつ再結晶集合組織の集積度を高める。この作用を
得るためには1.0重量%以上のMn含有が必要である
が、4.0重量%を超えて多量のMnが含まれると延性
が大きく低下する。
【0009】Mo:0.005〜0.5重量% Mnと同様に焼入れ硬化性を向上させる作用を呈する。
また、Mo含有によって仕上げ圧延後の冷却速度が比較
的小さくても、熱延板のミクロ組織が擬ベイナイト組織
を呈し、擬ベイナイト組織形成に伴う強い熱延集合組織
が形成される。この強い熱延集合組織が冷延集合組織の
発達を促進させ、更に焼鈍時に形成される{554}<
225>方位をもつ再結晶集合組織の集積度を高める。
この作用を得るためには0.005重量%以上のMo含
有が必要であるが、0.5重量%を超えて多量のMoが
含まれると延性が大きく低下する。 Cu:0.5〜2.5重量% 鋼板の強度を高める上で有効な合金元素であり、0.5
重量%以上の含有量でその作用が顕著になる。しかし、
2.5重量%を超える多量のCuが含まれると、延性が
大きく低下する。Cu含有量の好ましい範囲は、1.0
〜2.0重量%である。
【0010】Ni:1.3重量%以下 Cu添加鋼において、熱間赤熱脆性を防止するために必
要に応じて添加される合金成分である。一般には、Cu
添加量の1/2以上のNiを添加することが好ましい。
しかし、非常に高価な元素であることから、鋼材コスト
の上昇を抑制するために上限を1.3重量%に設定す
る。 S:0.02重量%以下 Mnと結合して非金属介在物を形成し、プレス加工時に
加工割れ等の欠点を発生させる有害元素である。そのた
め、本発明においては、S含有量の上限を0.02重量
%に規制した。 Al:0.005〜0.1重量% 脱酸剤として添加される合金元素であり、0.005重
量%以上が必要である。しかし、0.1重量%を超える
多量のAl含有は、Al23 等の介在物を増加させる
原因であり、加工性及び表面品質を劣化させる。
【0011】N:0.007重量%以下 固溶Nとして残存すると、深絞り性を劣化させる有害元
素である。そのため、TiNとして析出させ、固溶Nを
減少させることが要求される。しかし、N含有量が増加
するとTiNの析出量が増加し、{554}再結晶集合
組織の発達を抑制する。したがって、本発明において
は、N含有量の上限を0.007重量%に規定した。 B:0.0005〜0.003重量% 結晶粒界にPよりも優先的に偏析し、Pによる粒界脆化
を抑制する作用を呈する。この作用は、0.0005重
量%以上のB含有で発現される。しかし、0.003重
量%を超える多量のB含有では、粒成長が阻害され、鋼
板のランクフォード値や延性が低下する欠点が現れる。
【0012】Ti:[(48/12)×%C+(48/
14)×%N+(48/32)×%S]〜0.10重量
% {554}<225>方位の再結晶集合組織の発達に有
害なS,N及びCを固定する作用を呈する。Tiの含有
量は、S,N及びCを固定する上から下限が[(48/
12)×%C+(48/14)×%N+(48/32)
×%S]に規定される。しかし、Ti添加による作用は
0.10重量%で飽和し、それ以上添加してもTi増量
に見合った効果がみられない。 Nb,V:0.01〜0.1重量% S,N及びCを固定する作用を呈し、{554}方位を
もつ再結晶集合組織の発達促進させる。Nb,Vの作用
は、0.01重量%以上の含有量で発現するが、0.1
0重量%で飽和し、それ以上添加しても増量に見合った
効果がみられない。本発明が対象とする鋼は、転炉,電
気炉等で所定の成分に調整した溶鋼をRH設備等で脱ガ
ス処理した後、連続鋳造によってスラブに製造される。
このスラブをそのまま直送し、或いは一旦冷却して冷片
とした後で再加熱し、熱延工程に送られる。
【0013】熱間圧延:熱間圧延では、熱延仕上げ温度
をAr3 変態点以上,仕上げ圧延後の平均冷却速度を2
0℃/秒以上,熱延巻取り温度を450〜650℃に設
定する。熱延条件をこのように制御することにより、強
い熱延集合組織が形成される。強い熱延集合組織は、冷
延集合組織の発達を促進させ、更に焼鈍時に形成される
{554}<225>方位をもつ再結晶集合組織の集積
度を高める作用を呈する。また、Cuの析出が促進され
る温度範囲に熱延巻取り温度を設定しているので、熱延
巻取り時に粒径が0.1μm程度の粗大なCu析出物が
析出する。粗大化したCu析出物は、焼鈍時の再結晶集
合組織である{554}<225>方位への集積度を更
に高める。
【0014】溶融亜鉛めっき:熱間圧延後の鋼板は、通
常の条件で酸洗・冷延され、インライン焼鈍型の連続式
溶融亜鉛めっきラインに送られる。Siを0.5重量%
以上含む冷延鋼板では、溶融亜鉛めっき性を向上させる
ために電気めっきを施し、再結晶焼鈍,Cu析出処理を
経て溶融亜鉛めっきされる。電気めっきは、再結晶焼鈍
及びCu析出時に生成する易酸化性元素Siの酸化物に
起因する不めっき等のめっき欠陥を防止する。具体的に
は、Ni,Fe,Fe−B,Fe−P等のプレめっき層
が電気めっきにより形成される。焼鈍工程では、ランク
フォード値に有効な再結晶集合組織を生成させ、且つ粗
大化したCu析出物を再固溶させるため、焼鈍温度が8
00℃以上に設定される。特に、焼鈍温度をAc1変態点
以上とすると、冷延焼鈍板のミクロ組織がポリゴナルフ
ェライトと擬ベイナイトの複合組織又は擬ベイナイトの
単相組織を呈することから、更なる高強度化が図られ
る。しかし、焼鈍温度が920℃を超えると、通常の設
備を使用した生産が困難になる。均熱後の冷却速度は、
冷却過程で粗大なCu析出物の生成を防止するために5
℃/秒以上に設定される。しかし、120℃/秒より早
い冷却速度では、通常の設備を使用した生産が困難にな
る。
【0015】焼鈍後の鋼板は、Cuの固溶及び粗大析出
を防止し、短時間で微細なCu析出物を析出させるた
め、温度500〜650℃,時間0.5〜5分の条件下
でCu析出処理される。これにより、鋼材が高強度化さ
れる。また、析出処理温度を500℃以上とすることに
より、次工程の溶融めっき処理で入側温度を高く保持す
ることができ、溶融亜鉛めっき性も改善される。溶融め
っき浴への入側温度は、500〜550℃の範囲に保持
される。入側温度が500℃を下回るようになると、鋼
板の溶融亜鉛塗れ付着力が低下し、鋼板表面にピンホー
ル,不めっき等の欠陥が発生し易くなる。しかし、55
0℃を超える入側温度では、合金化処理された鋼板の耐
パウダリング性が劣化する。なお、以上に説明した再結
晶焼鈍を連続焼鈍設備で施し、Cu析出処理及び溶融亜
鉛めっきを連続式溶融亜鉛めっき設備で施しても、必要
とする特性をもつ鋼板を製造することができる。
【0016】
【実施例】
実施例1:表1の組成をもつ鋼種番号1〜16の鋼を溶
製し、スラブ加熱温度1250℃,仕上げ温度920
℃,仕上げ温度から熱延巻取り温度までの平均冷却速度
20℃/秒,熱延巻取り温度550℃の条件で熱間圧延
を施し、板厚4mmの熱延板を製造した。
【0017】
【0018】得られた熱延板を酸洗した後、板厚1mm
まで圧延率75%で冷間圧延を施した。なお、Siを
0.5重量%以上含む鋼種番号4,6,10,12につ
いては、溶融亜鉛めっき性を改善するためにFe−B電
気めっきを施した。次いで、連続式溶融亜鉛めっき設備
で焼鈍温度850℃,均熱時間60秒,焼鈍温度から析
出処理温度までの平均冷却速度40℃/秒の条件下で再
結晶焼鈍を施し、引き続いて析出処理温度550℃,析
出処理時間1分のCu析出処理を施した。その後、伸び
率約1%の調質圧延をし、JIS5号試験片で引張り試
験を行った。試験結果を示す表2にみられるように、本
発明に従った鋼種番号1〜12の鋼は、490N/mm
2 以上の強度を示し、強度・延性バランスに優れ、1.
4以上の高いランクフォード値を持っていた。これに対
し、鋼種番号13〜16の鋼では、Mn,Mo,Cu,
C及びTiの含有量が本発明で規定した範囲を外れるこ
とから、ランクフォード値が大きく低下していた。
【0019】
【0020】実施例2:表1の鋼種番号2,7,9,1
3,15の鋼から、実施例1と同じ条件下で熱延板を製
造した。得られた熱延板を酸洗した後、板厚1mmまで
圧延率75%で冷間圧延した。次いで、連続焼鈍設備で
焼鈍温度850℃,均熱時間60秒の処理を施した後、
焼鈍温度から200℃以下まで平均冷却速度40℃/秒
で冷却した。その後、伸び率1%の調質圧延を施し、連
続式溶融亜鉛めっき設備で析出処理温度550℃,析出
処理時間1分のCu析出処理を施し、入側温度520℃
で溶融亜鉛めっきした。更に、伸び率約0.5%の調質
圧延を施し、JIS5号試験片で引張り試験を行った。
試験結果を示す表3にみられるように、本発明に従った
鋼種番号2,7,9は、490N/mm2 以上の強度を
示し、強度・延性バランスに優れ、1.4以上の高いラ
ンクフォード値をもっていた。これに対し、鋼種番号1
3,15の比較例では、Mn,Mo及びCuの含有量が
本発明で規定した範囲を外れることから、ランクフォー
ド値が大きく低下していた。
【0021】
【0022】実施例3:表1に示した鋼種番号5の鋼を
使用し、表4の条件下で熱間圧延を施し、酸洗後、圧延
率75%で冷間圧延し、次いで表4の条件下で溶融亜鉛
めっきした。次いで、伸び率約1%の調質圧延をし、J
IS5号試験片で引張り試験を行った。試験結果を示す
表5にみられるように、本発明に従って製造したAグル
ープの鋼板では、490N/mm2 以上の強度を示し、
1.4以上の高いランクフォード値をもっていた。これ
に対し、Bグループの鋼板(B1,B2)では、熱延条
件又は溶融亜鉛めっき条件が本発明で規定した範囲を外
れることから、ランクフォード値が大きく低下してい
た。B3,B4の鋼板では、熱延条件又は焼鈍条件が本
発明で規制した範囲を外れることから、強度が大きく低
下していた。B5の鋼板では、入側温度が本発明で規定
した範囲を外れるため、鋼板表面に不めっきが発生して
いた。
【0023】
【0024】
【0025】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、焼入れ性向上元素Mn,Mo及び析出強化元素Cu
を添加し、熱延条件,焼鈍条件及び溶融亜鉛めっき条件
を設定することにより、焼鈍時に形成される{554}
<225>方位をもつ再結晶集合組織の集積度を高め、
高強度で且つランクフォード値の高い溶融亜鉛めっき鋼
板を製造している。このようにして得られた高強度溶融
亜鉛めっき鋼板は、深絞り性等の優れた加工性を活用
し、自動車用鋼板を始めとする広範な分野で構造材,部
材等として使用される。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 2/02 C23C 2/02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.001〜0.01重量%,S
    i:2.0重量%以下,P:0.05〜0.20重量
    %,Mn:1.0〜4.0重量%,Mo:0.005〜
    0.5重量%,Cu:0.5〜2.5重量%,Ni:
    1.3重量%以下,S:0.02重量%以下,Al:
    0.005〜0.1重量%,N:0.007重量%以
    下,B:0.0005〜0.003重量%を含み、更に
    Ti:[(48/12)×%C+(48/14)×%N
    +(48/32)×%S]〜0.10重量%,Nb:
    0.01〜0.1重量%及びV:0.01〜0.1重量
    %の1種又は2種以上を含む鋼スラブに、熱延仕上げ温
    度をAr3 変態点以上,仕上げ圧延後の平均冷却速度を
    20℃/秒以上,熱延巻取り温度を450〜650℃と
    する熱間圧延を施し、冷間圧延後、連続式溶融亜鉛めっ
    き設備で焼鈍温度800〜920℃,焼鈍温度から析出
    処理温度までの平均冷却速度を5〜120℃/秒とする
    再結晶焼鈍及び処理温度500〜650℃,処理時間
    0.5〜5分のCu析出熱処理を施した後、鋼板の入側
    温度500〜550℃で溶融亜鉛めっきする深絞り性に
    優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の組成をもつ鋼スラブに、熱延
    仕上げ温度をAr3変態点以上,仕上げ圧延後の平均冷
    却速度を20℃/秒以上,熱延巻取り温度を450〜6
    50℃とする熱間圧延を施し、冷間圧延後、連続焼鈍設
    備で焼鈍温度800〜920℃,焼鈍温度から200℃
    以下までの平均冷却速度を5〜120℃/秒とする再結
    晶焼鈍を施し、調質圧延後、連続式溶融亜鉛めっき設備
    で処理温度500〜650℃,処理時間0.5〜5分の
    Cu析出熱処理を施し、次いで入側温度500〜550
    ℃で溶融亜鉛めっきする深絞り性に優れた高強度溶融亜
    鉛めっき鋼板の製造方法。
JP15332996A 1996-05-24 1996-05-24 深絞り性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 Expired - Fee Related JP3602263B2 (ja)

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