JPH02256461A - 砥石の管理装置 - Google Patents

砥石の管理装置

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JPH02256461A
JPH02256461A JP4908489A JP4908489A JPH02256461A JP H02256461 A JPH02256461 A JP H02256461A JP 4908489 A JP4908489 A JP 4908489A JP 4908489 A JP4908489 A JP 4908489A JP H02256461 A JPH02256461 A JP H02256461A
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Noboru Nagase
長瀬 登
Masao Yamaguchi
政男 山口
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Nagase Iron Works Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は砥石の摩耗検出装置及び摩耗検出方法に関する
ものである。
[従来の技術] 般に、研削盤の砥石に摩耗や目づまり、目こほれ(以下
、まとめて摩耗という)が生じたときには、ワークの加
工面に悪影響を与える。従来、作業者は工具の摩耗を加
工後のワークに基いて判断しており、ワーク加工面の荒
れや研削焼けが生じたとき、或いは研削時の切り込み量
に対して実際のワークの寸法変化が少ないとき等に砥石
が摩耗したと判断し、ドレッシングを実施したり砥石を
交換したりしている。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上2したような方法を実行するには相当の熟
練を要するばかりでなく、ワーク加工面に悪影響を与え
る程度に砥石の摩耗が進行しないと摩耗を判断すること
ができない。このため作業者がその状態を把握して対処
するときには、すでに摩耗の進行した砥石でかなりの量
の研削を行なってしまっているという問題がある。
以上の問題は無人自動加工の場合に特に顕茗に生じ、加
工工程が自動化されているにもかかわらず砥石の摩耗を
自動的に管理することができないのが現状である。この
ため完全な自動化、無人化を達成するためのインプロセ
ス測定の開発が要望されている。
第一及び第二の発明の目的は、使用名に熟練を要求する
ことなく砥石の摩耗を早期に検出でき、不良な砥石で研
削を行なうことを未然に防ぐとともに、無人自動加工の
ためのインプロセス測定にも対応することができる砥石
の摩耗検出装置と砥石の管理装置とを提供することにあ
る。
第三の発明の目的は、使用名に熟練を要求することなく
砥石の摩耗を早期に検出でき、不良な砥石で研削を行な
うことを未然に防ぐことができる砥石の摩耗検出方法を
提供することにある。
[課題を解決するための手段1 第一の発明は、ワークの加工に伴って研削盤の各部に発
生する振動の内、研削抵抗の主分力に沿う方向の振動を
検出する第一の振動検出手段と、同じく、ワークの加工
に伴って研削盤の各部に発生する振動の内、研削抵抗の
背分力に沿う方向の振動を検出する第二の振動検出手段
と、前記第一及び第二の振動検出手段が示す振動の量に
基いて研削盤の砥石の摩耗量を判定する判定手段とを備
えた砥石の摩耗検出Hf1fをその要旨とするものであ
る。
第二の発明は、ワークの加工に伴って研削盤の各部に発
生する振動の内、研削抵抗の主分力に沿う方向の振動を
検出する第一の振動検出手段と、同じく、ワークの加工
に伴って研削盤の各部に発生する振動の内、研削抵抗の
背分力に沿う方向の振動を検出する第二の振動検出手段
と、前記第一及び第二の振動検出手段が示す振動の間に
基いて研削盤の砥石の摩耗量を判定する第一の判定手段
と、前記第一の振動検出手段及び/又は第二の振動検出
手段が示す振動の量に基いて、研削盤の砥石のバランス
状態を判定する第二の判定手段と、前記第一の判定手段
が判定した砥石の摩耗量と、第二の判定手段が判定した
砥石のバランス状態とを表示する表示手段とを備えた砥
石の管理装置をその要旨とするものである。
第三の発明は、ワークの加工に伴って研削盤の各部に発
生する振動に基き、研削盤の砥石の摩耗量を判定する砥
石の摩耗検出方法をその要旨とづるものである。
[作用] 第一の発明においては、砥石が摩耗して切れ味が鈍ると
、研削抵抗の主分力が減少し背分力が増加する。加工に
伴って研削盤の各部に発生する振動の内、主分力の減少
に伴ってこの力に沿う方向の振動量が減少し、背分力の
増加に伴ってこの力に沿う方向の振動量が増加する。そ
れぞれの方向の振動量は第一及び第二の振動検出手段に
て検出され、検出された振動量に基いて判定手段が砥石
の摩耗量を判定する。
第二の発明においては、第一の発明と同じように第一の
判定手段が砥石の摩耗量を判定する。加えて、第二の判
定手段が第一及び第二の振動検出手段からのそれぞれの
検出信号の内、少なくとも一方の検出信号が示す振動の
ωに基いて砥石のバランス状態を判定し、この判定値を
表示手段が表示する。また、表示手段は前記第一の判定
手段が判定した砥石の摩耗量も表示する。使用者は表示
手段によって全現在の砥石の摩耗量とバランス状態とを
容易に把握することができる。
第三の発明においては、ワークの加工によって研削盤の
各部に発生する振動は、研削を行なっている砥石の摩耗
量に応じて変化する。このため研削盤に発生する振動に
基いて砥石の摩耗量を判定することができる。
[実施例] 以下、この発明を砥石の摩耗量を表示する摩番〔表示装
置に具体化した第一実施例を第1〜5図に従って説明す
る。
第1.2図に示すように、研削盤の主軸ヘッド1の右側
面には第一の振動検出手段としての左右方向加速度ピッ
クアップ2が取着され、同ピックアップ2はその方向特
性により、矢印で示すように主軸ヘッド1の左右方向の
振動のみを検出するようになっている。また、主軸ヘッ
ド1の上側面には第二の振動検出手段としての上下方向
加速度ピックアップ3が取着され、同ピックアップ3は
その方向特性により、矢印で示すように主軸ヘッド1の
上下方向の振動のみを検出するようになっている。砥石
4aの装着された主軸4を駆動するためのモータ5には
回転数センサ6が内装され、モータ5の回転を検出する
ようになっている。
前記両加速度ピックアップ2,3及び回転数センサ6が
接続された表示盤7にはLEDにて構成された表示部7
aが設けられ、同表示部7aの下側には摩耗量を測定す
べき砥石4aの種類を指定するための砥石指定ダイヤル
8、電源スィッチ9、及び砥石4aがワークWを研削し
ている研削時を指示するための測定指示ボタン14が設
(〕られている。
第3図に示すように、前記表示盤7に内装された判定手
段としての中央演算処理装置(以下、CPUという)1
0には前記回転数センサ6が接続され、両加速度ピック
アップ2,3がバンドパスフィルタ11を介して接続さ
れている。また、CPUl0には表示部駆動回路15を
介して前記表示盤7の表示部7aが接続されるとともに
、砥石指定ダイヤル8及び測定指示ボタン14が接続さ
れ、ランダムアクセスメモリ(以下、RAMという)1
2、並びにリードオンリメモリ13(以下、ROMとい
う)13が接続されている。ROM13には研削時にお
ける主軸ヘッド1の振動に基いて砥石4aの摩耗量を判
定するためのプログラムが記憶されており、CPLll
oはこのプログラムに従って摩耗量を判定するようにな
っている。なお、前記RAM12はCPU10が行なう
処理のデータを一時的に記憶するようになっている。
次に、上記のように構成された砥石の摩耗表示装置の作
用を述べるが、その前に研削に伴って発生する研削抵抗
が砥石4aの振動にどのような影響を及ぼすかを説明す
る。
第4図に示すように、砥石4aを時計方向に回転させて
ワークWを研削しているとき、研削抵抗の主分力F1が
砥石4aを右方へ移動させるように働くとともに、同じ
く研削抵抗の背分力F2が砥石4aを上方へ移動させる
ように働く。
一般に研削抵抗の主分力F1と背分力F2との比率は1
:1.5〜1:2.5程度の値を示し、この値は砥石4
aの摩耗の進行に伴って変化する。
!J ’+i 、ltら、ある切込み最の研削を実行し
て背分力F2が生じた時には、この時点の砥石4aの摩
耗量に応じた主分力F1が発生する。例えば、第5図に
破線で示すように、未使用の砥石4aの場合には切れ味
が良いため、背分力F2に対する主分力F1の割合が大
きい。そして、摩耗に伴って切れ味が悪くなると主分力
F1が減少するとともに背分力F2が増加し、第5図に
ハツチングで示す摩耗限度に至る。
一方、砥石4aによるワークWの研削は、その表層にあ
る無数の砥粒がそれぞれ切れ刃の作用をなし、ワークW
の加工面を無数の切りくずとして削りとることによって
なされる。そして、各砥粒がワークWを削る際には不特
定な方向性を有する振動が砥石4aとワークWに生じる
。
そして、砥石4aとワークWに発生する様々な方向の振
動の内、主分力F1に沿う方向の振動量はこの主分力F
1に従って増減し、背分力F2に沿う方向の振動量はこ
の背分力F2に従って増減する。従って、上記したよう
に砥石4aが摩耗すると、背分力F2の増加に伴ってそ
の方向の振動量が大きくなり、主分力F1の減少に伴っ
てその方向の振動量が小さくなり、両方向の振動tの比
率が変化する。
そこで、上記のような現象が生じることを前提として、
この摩耗表示装置にて砥石4aの摩耗を測定する場合に
ついて説明する。
まず、摩耗量を測定する砥石4aの種類を前記表示盤7
の砥石指定ダイヤル8にて指定し、この砥石4aを使用
し所定材質のワークWに対して所定の切り込み母、ワー
ク送り速度、砥石回転数にて研削を開始するとともに、
表示盤7の電源スィッチ9を操作して作動させる。そし
て、ワークWの往復動に伴い同ワークWが砥石4aに削
られている研削時に前記測定指示ボタン14を押圧する
。
すると、前記左右方向加速度ピックアップ2は研削時に
おける主軸ヘッド1の左右方向の振動、すイrわち砥石
4aの左右方向の振動を検出し、方、上下方向加速度ピ
ックアップ3は主軸ヘッド1の上下方向の振動、すなわ
t5砥石4aの上下方向の振動を検出する。そして、前
記CPU10は回転数検出センサ6が検出した砥石4a
の回転数を中心周波数とするようにバンドパスフィルタ
11を制御するとともに、同フィルタ11を介して前記
両加速度ピックアップ2,3からの検出信号を人力し、
それぞれの加速度ピックアップ2,3が示す振動口の比
率を求める。前述したように、主分力F1方向の振動量
と背分力F2方向の振動量との比率が砥石4aの摩耗に
伴って変化すため、左右及び上下方向加速度ピックアッ
プ2.3が示すそれぞれの振tlJIの比率も砥石4a
の摩耗に伴って変化すると見做すことができる。
なお、砥石4aの回転数はワークWとの接触離間に伴う
負荷の変動によって変化するが、前記CPU10がこの
変化に応じてバンドパスフィルタ11をI+J IIl
するため、左右及び上下方向加速度ピックアップ2.3
が検出したあらゆる周波数の振動の内、砥石4aの回転
数を中心とする所定幅の周波数の振動のみが常にcpu
i oに入力されることとなる。
前記ROM13には砥石指定ダイヤル8にて選択し得る
それぞれの砥石4aについて、未使用時と摩耗限界時と
に上記した振動量の比率がどのような値になるかが記憶
されており、CPU10は求めた比率がROM13に記
憶された未使用時の比率と摩耗限界時の比率との間のど
の位置にあるかを、未使用時の比率を100%とし摩耗
限界時の比率を0%とした割合で示し、前記表示盤7の
表示部7aに表示させる。例えば、摩耗限度に近い砥石
であれば0%近くの値が表示され、使用者は砥石を交換
したり所定のドレッシング操作を行なったりすることと
なる。
なお、上記したようにワークWの材質、切り込み看、ワ
ーク送り速度、砥石回転数を所定の値に設定するのは、
これらの要素が主分力F1と背分力F2との比率に影響
を与え判定結果に誤差が生じてしまうためであり、測定
する砥石4aの種類に応じてROM13に記憶されたそ
れぞれの振動量の比率を使い分けているのも、それぞれ
の砥石4aによってこの比率が相違するためである。
このように本実施例の砥石の摩耗検出装置によれば、砥
石4aの摩耗量を数値として表示するため、熟練者でな
くても容易に摩耗の判断ができる上に、主分力F1と背
分力F24の比率が砥石4aの摩耗に従って鋭敏に変動
するため、正確かつ9期に砥石の摩耗状態を把握するこ
とができる。
従って、砥石4aが摩耗したのに気付くのが遅れ、摩耗
の進行した砥石4aでワークWを研削し続けてしまうこ
とがない。
加えて、本実施例の摩耗表示装置においては、左右及び
上下方向加速度ピックアップ2,3が検出したあらゆる
周波数の振動の内、砥石4aの回転数を中心とする所定
幅の周波数のSvJのみに基いて砥石4aの摩耗量を判
定するようになってぃる。一般に、砥石4aの摩耗によ
って生じる振動は砥石4aの回転数に同期した周波数成
分のものが多いことが確認されており、このような振動
のみに基いて砥石4aの摩耗量を判定する本実施例の摩
耗表示装置は他の要因で発生する振動により誤差を生じ
ることがなく、バンドパスフィルタ11を用いない場合
と比較してより正確な摩耗量を表示することができる。
なお、本実施例は本発明の摩耗検出装置を砥石4aの摩
耗量を表示する表示装置として具体化したが、本発明の
摩耗検出装置はこれに限定されることはなく、例えば、
NC研削盤における砥石4aの摩耗量を判定する摩耗検
出装置として具体化し、同装置の判定値に基いてNC研
削盤側が自動的に所定の処置、例えば、ブザーにて管理
者に報知したり、自動的にドレッシング工程を実行した
りするようにしてもよい。このように構成すれば自動的
に砥石4aの摩耗状態を管理することができ、完全な無
人自動加工を達成することができる。
また、本実施例の摩耗表示装置においては、摩耗mの判
定値をより正確にすべく、バンドパスフィルタ11を軒
で得られた砥石4aの摩耗による振動のみに基いてその
摩耗量を判定したが、このバンドパスフィルタ11は必
ずしも用いる必要はなく、同フィルタ11を用いない場
合でも実用上充分に正確な判定値を得ることができる。
さらに、本実施例の摩耗表示装置においては、測定指示
ボタン14の押圧によってcpui oが研削時と空走
時との判別を行なうようにしたが、例えば、研削盤のテ
ーブルの往復動ストロークを設定するための通常のリミ
ットスイッチの他に、移動中のワークが砥石に接触する
位置と、同じくワークが砥石ワークの往復動に伴って同
ワークが砥石から離間する位置とを検出するためのリミ
ットスイッチを設け、このリミットスイッチのオンオフ
に基いて研削時を判定゛するようにしてもよい。
次に、この発明を砥石4aの摩耗量とバランス状態とを
それぞれ表示する磁石の管理装置に具体化した第二実施
例を第6.7図に従って説明する。
なお、この砥石の管理装置は前記第一実施例の摩耗表示
装置に対して、磁石4aのアンバランス状態を判定して
表示する機能を付加したものであるため、この付加した
箇所を重点的に説明覆る。
第6図に示すように、研削盤のモータ5には第実施例の
回転数センサ6に代えて原点検出センサ21が内装され
、同センサ21はモータ5とともに砥石4aが1回転づ
る間に原点検出信号を1回出力するようになっている。
表示盤7には多数のi E Dが環状に列設された位置
表示部22が設けられ、この位置表示部22の中央には
前記第実加例と同様に数値を表示するための数値表示部
23が設けられている。また、両表示部22.23の下
側には前記第一実施例と同様の砥石指定ダイヤル8、電
源スィッチ9、及び測定指示ボタン14が設(ブられて
いる。なお、本実施例の砥石の管理装置においては、前
記位置表示部22と数値表示部23とによって表示手段
が構成されている。
第7図に示すように、前記原点検出センサ21は第一及
び第二の判定手段としてのCPU10に接続されており
、このcpuioには表示部駆動回路15を介して前記
位置表示部22と数値表示部23とが接続されている。
また、ROM13には砥石4aの摩耗量を判定するため
のプログラムの伯に、砥石4aのアンバランス状態を判
定するためのプログラムが記憶され、CPU10はこれ
らのプログラムに従って摩耗量やアンバランス状態を判
定するようになっている。
また、CP(Jloは原点検出センサ21からの原点検
出信号のパルス周期に基き砥石4aの回転数を算出して
バンドパスフィルタ11を制御し、このバンドパスフィ
ルタ11を介して左右方向及び上下方向加速度ピックア
ップ2,3からの検出信号を入力するとともに、この検
出信号と前記原点検出センサ21からの原点検出信号に
基いて上記した判定動作を行なうようになっている。
さらに、CPU10は摩耗量表示モードとバランス状態
表示モードとの2種類のモードに切り換え19るように
なっており、前記測定指示ボタン14を抑圧操作しない
限り、バランス状態表示モードを維持するようになって
いる。そして、測定指示ボタン14を押圧繰作すると、
cpuioは摩耗量表示モードに切り換え動作するとと
もに、内蔵されたタイマ10aがカウント動作を開始し
、所定時間経過後に自動的にバランス状r′f!A表示
モードに復帰するようになっている。
次に、この砥石の管理装置を使用する場合について説明
する。
砥石4aの摩耗量を測定するためワーク研削時に測定指
示ボタン14を押圧操作すると、CPU10は摩耗量表
示モードに切り換え動作し、第一実施例と同様に、バン
ドパスフィルタ11を介して左右方向及び上下方向加速
度ピックアップ2゜3からの検出信号を入力し、それぞ
れの信号が示す倣動ωの比率を求める。さらに、CPL
IIOはこの比率がROM13に記憶された未使用時と
摩耗限界時の比率の間のどの位置にあたるかを、未使用
時の比率を100%とし摩耗限界時の比率を0%とした
割合で示し、前記表示盤7の数値表示部23に表示させ
る。そして、前述したようにCPU10は所定時間経過
後にバランス状態表示モードに切り換え動作し、数値表
示部23の表示を停止させる。使用者はこの数値表示部
23の表示に基いてドレッシング作業等が必要か否かを
判断することになる。
次に、cpuioが摩耗量表示モードにあるとき、すな
わち前記測定指示ボタン14を押圧操作してから所定時
間が経過するまで以外のときには、CPU14は前記バ
ンドパスフィルタ11を介して入力される上下方向加速
度ピックアップ3からの検出信号と、原点検出センサ2
1からの検出信号とに基いて砥石4aのアンバランス聞
とそれが発生する位相とを判定する。このアンバランス
吊とは砥石4aに発生する振動の大きさであり、位相と
は砥石4aの重い箇所を示す位相である。なお、砥石4
aのアンバランス扮とそれが発生する位相とをまとめて
砥石4aのバランス状態という。
さらに、CPU10は判定した砥石4aのアンバランス
けを前記数値表示部23に表示させるとともに、同じく
判定した位相に対応する位置表示部22のLEDを点灯
させる。そして、使用者は画表示部22.23の表示に
基いて、例えば、図示しない砥石7ランジに設けられた
バランスピースの位置を変更したりして、砥石4aのア
ンバランスを解消することになる。
このように本実施例の砥石の管理装置は、前記第一実施
例と同様に測定対朶となる砥石4aの摩耗状態を正確、
かつ早期に把握することができるばかりでな(、そのバ
ランス状態も容易に把握することができる。砥石4aに
生じる一般的なトラブルとしては上記した摩耗とアンバ
ランスとが大半を占めるため、この砥石の管理装置によ
れば砥石4aを総合的に管理し、そのトラブルを未然に
防ぐことができる。
なお、本実施例の砥石の管理装置においては、上下方向
加速度ピックアップ3からの検出信号に基いて砥石4a
のバランス状態を判定したが、その代わりに左右方向加
速度ピックアップ2からの検出信号に基いてバランス状
態を判定したり、両加速度ピックアップ2.3からのそ
れぞれの検出信号に基いて、砥石4aのバランス状態を
判定したりしてもよい。
また、前記第一実施例の摩耗表示装置及び第二実施例の
砥石の管理装置においては、主軸ヘッド1に取着した加
速度ピックアップ2,3が示す砥石4aの振動に基いて
その摩耗を判定したが、例えば、テーブルにその左右及
び上下方向の振動をそれぞれ検出するように左右及び上
下方向加速度ピックアップ2,3を取着し、それぞれの
加速度ピックアップが示す振動量の比率に基いて砥石4
aの摩耗量を判定するようにしてもよい。この場合にお
いても加工時にテーブルに発生する振動の内、主分力F
1方向の振動は主分力F1に従って増減し、背分力F2
方向の振動は背分力F2に従って増減するため、この両
方向の振動量の比率に基いて摩耗量を判定することがで
きる。
[発明の効果] 以上詳述したように、第一の発明の砥石の摩耗検出装置
及び第二の発明の砥石の管理装置によれば、使用者に熟
練を要求することなく砥石の摩耗を早114に検出でき
、不良な砥石で研削を行なうことを未然に防ぐとともに
、無人自動加工のためのインプロセス測定にも対応する
ことができるという優れた効果を奏する。
また、第三の発明の砥石の1f耗検出装首は、使用者に
熟練を要求することなく砥石の摩耗を早期に検出でき、
不良な砥石で研削を行なうことを未然に防ぐことができ
るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図から第5図は本発明を摩耗表示装置に具体化した
第一実施例を示し、第1図は摩耗表示装置を研削盤に接
続した状態を示す正面図、第2図は加速ILTピックア
ップが取着された主軸ヘッドを示す部分側面図、第3図
は電気的構成を示すブロック図、第4図は砥石とワーク
との間に生じる主分力と背分力とを示す説明図、第5図
は砥石の摩耗に伴う主分力と背分力との変化を示す説明
図、第6図と第7図は本発明を管理装置に具体化した第
二実施例を示し、第6図は管理装置を研削盤に接続した
状態を示す正面図、第7図は電気的構成を小すブロック
図である。 2は第一の振動検出手段としての左右方向加速度ピック
アップ、3は第二の振動検出手段としての上下方向加速
度ピックアップ、4aは砥石、10は第一及び第二の判
定手段としてのCPU、22は表示手段としての位置表
示部、23は表示手段としての数値表示部、Wはワーク
、Flは主分力、F2は背分力である。 特許出願人     株式会社 長瀬鉄工所代 理 人
     弁理士  恩1)博賞第4図 第5図 (王分力万同の倣wJ慝J

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ワーク(W)の加工に伴って研削盤の各部(4a)
    に発生する振動の内、研削抵抗の主分力(F1)に沿う
    方向の振動を検出する第一の振動検出手段(2)と、 同じく、ワーク(W)の加工に伴って研削盤の各部(4
    a)に発生する振動の内、研削抵抗の背分力(F2)に
    沿う方向の振動を検出する第二の振動検出手段(3)と
    、 前記第一及び第二の振動検出手段(2、3)が示す振動
    の量に基いて研削盤の砥石(4a)の摩耗量を判定する
    判定手段(10)と を備えた砥石の摩耗検出装置。 2、ワーク(W)の加工に伴って研削盤の各部(4a)
    に発生する振動の内、研削抵抗の主分力(F1)に沿う
    方向の振動を検出する第一の振動検出手段(2)と、 同じく、ワーク(W)の加工に伴つて研削盤の各部(4
    a)に発生する振動の内、研削抵抗の背分力(F2)に
    沿う方向の振動を検出する第二の振動検出手段(3)と
    、 前記第一及び第二の振動検出手段(2、3)が示す振動
    の量に基いて研削盤の砥石(4a)の摩耗量を判定する
    第一の判定手段(10)と、前記第一の振動検出手段(
    2)及び/又は第二の振動検出手段(3)が示す振動の
    量に基いて、研削盤の砥石(4a)のバランス状態を判
    定する第二の判定手段(10)と、 前記第一の判定手段が判定した砥石(4a)の摩耗量と
    、第二の判定手段が判定した砥石(4a)のバランス状
    態とを表示する表示手段(22、23)と を備えた砥石の管理装置。 3、ワーク(W)の加工に伴って研削盤の各部(4a)
    に発生する振動に基き、研削盤の砥石(4a)の摩耗量
    を判定する砥石の摩耗検出方法。
JP1049084A 1988-12-28 1989-03-01 砥石の管理装置 Expired - Lifetime JP2818784B2 (ja)

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