JP2009074478A - エンジン用ヘッドガスケット - Google Patents
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Abstract
【課題】高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材に熱変形が生じたとしても、係る熱変形の影響が抑制され、ボア周辺の水孔等へ影響しない様なエンジン用ヘッドガスケットの提供。
【解決手段】中芯材(5)と、中芯材(5)の長手方向両側に配置されたワイヤーリング(7)と、中芯材(5)の厚さ方向両面に配置されたベース板(9)と、ワイヤーリング(7)を包囲する様に配置されたグロメット(11)とを有し、前記中芯材(5)は熱膨張係数の大きい材料(例えば、SUS304等)で構成されており、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材(5)の領域に空隙部(クリアランス)(6)が形成されている。
【選択図】図1
【解決手段】中芯材(5)と、中芯材(5)の長手方向両側に配置されたワイヤーリング(7)と、中芯材(5)の厚さ方向両面に配置されたベース板(9)と、ワイヤーリング(7)を包囲する様に配置されたグロメット(11)とを有し、前記中芯材(5)は熱膨張係数の大きい材料(例えば、SUS304等)で構成されており、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材(5)の領域に空隙部(クリアランス)(6)が形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、エンジン用ヘッドガスケットに関する。より詳細には、本発明は、中芯材と、中芯材の長手方向両側に配置されたワイヤーリングと、中芯材の厚さ方向両面に配置されたベース板と、ワイヤーリングを包囲する様に配置されたグロメットとを有するエンジン用ヘッドガスケットに関する。
図9及び図10では、従来のエンジン用ヘッドガスケット(ヘッドガスケット)の一例を示している。
ヘッドガスケット21はメタルタイプの中芯材5と、ワイヤーリング7と、グロメット11と、ベース板9、9とで構成されている。中芯材5は、耐錆性のある、熱膨張係数の大きいSUS材で形成されている。
ヘッドガスケット21はメタルタイプの中芯材5と、ワイヤーリング7と、グロメット11と、ベース板9、9とで構成されている。中芯材5は、耐錆性のある、熱膨張係数の大きいSUS材で形成されている。
図9及び図10において、グロメット11は、ボア20側が閉じた横向きのU字に形成されている。
グロメット11の閉じた内部の奥にワイヤーリング7が、包囲された状態で対向して配置されている。
ワイヤーリング7、7の間に、平板状の中芯材5が配置されている。
中芯材5の厚さ方向の上下両面に、ガスケットの平面強度を保持するためのベース板9が取り付けられている。
グロメット11の閉じた内部の奥にワイヤーリング7が、包囲された状態で対向して配置されている。
ワイヤーリング7、7の間に、平板状の中芯材5が配置されている。
中芯材5の厚さ方向の上下両面に、ガスケットの平面強度を保持するためのベース板9が取り付けられている。
上記のようなヘッドガスケット21では、中芯材5がエンジン運転時の急熱、急冷の繰り返しが作用する際に、特に収縮が追いつかない。その結果、中芯材5に永久変形を伴う変形が発生する。中芯材5の永久変形は、例えば、水穴18におけるシール性を損ねてしまうという問題を惹起する。
ヘッドガスケットの熱負荷繰り返しによる劣化や破断、磨耗を防ぐ従来技術も提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2)。
しかし上記技術(特許文献1及び特許文献2)では、金属板表面のシール材層を、高圧部位には硬質シール材を被覆し、低圧部位には軟質シール材を被覆するので(特許文献1)、製造が複雑である。
また、2層の表面板の材質を、一方はシリンダヘッドの材質と同様の材質とし、他方はシリンダブロックの材質と同様の材質として、特にアルミ合金によるシリンダヘッドと鋳鉄によるシリンダブロックに効果を発揮するので(特許文献2)、製造過程が複雑となってしまう。
しかし上記技術(特許文献1及び特許文献2)では、金属板表面のシール材層を、高圧部位には硬質シール材を被覆し、低圧部位には軟質シール材を被覆するので(特許文献1)、製造が複雑である。
また、2層の表面板の材質を、一方はシリンダヘッドの材質と同様の材質とし、他方はシリンダブロックの材質と同様の材質として、特にアルミ合金によるシリンダヘッドと鋳鉄によるシリンダブロックに効果を発揮するので(特許文献2)、製造過程が複雑となってしまう。
図11及び図12では、従来のメタルタイプ1枚構造のヘッドガスケットの一例を示している。
図12において、左方のボア20にライナ13Aが嵌め込まれている。また、右方のボア20にライナ13Bが嵌め込まれている。左方のライナ13A上部の凹んだ座13dと、右方のライナ13B上部の凹んだ座13gには、ガスケット5Bが配置されている。
図12において、左方のボア20にライナ13Aが嵌め込まれている。また、右方のボア20にライナ13Bが嵌め込まれている。左方のライナ13A上部の凹んだ座13dと、右方のライナ13B上部の凹んだ座13gには、ガスケット5Bが配置されている。
ここで、座13dと座13gには、加工誤差による段差が生じることは避けられない。段差が大きいと、シリンダヘッド2でガスケット5を押圧するときに、矢印Mで示す様に、ガスケット5Bを捻じ曲げる力が作用する。そして、座の高さの低い側の面圧、図12においては座13d側の面圧が、座の高さの高い側の面圧、図12では座13gの面圧よりも低圧になってしまい、所期のシール圧が得られなくなるという課題がある。
係る課題を解決する従来技術は、提案されていない。
特開平8−291865号公報
実開平4−95172号公報
係る課題を解決する従来技術は、提案されていない。
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材に熱変形が生じたとしても、係る熱変形の影響が抑制され、ボア周辺の水孔等へ影響しない様なエンジン用ヘッドガスケットの提供を目的としている。
本発明のエンジン用ヘッドガスケットは、中芯材(5)と、中芯材(5)の長手方向両側に配置されたワイヤーリング(7)と、中芯材(5)の厚さ方向両面に配置されたベース板(9)と、ワイヤーリング(7)を包囲する様に配置されたグロメット(11)とを有し、前記中芯材(5)は熱膨張係数の大きい材料(例えば、SUS304等)で構成されており、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材(5)の領域(S)に空隙部(クリアランス)(6)を形成したことを特徴とする(請求項1)。
前記、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材(5)の前記領域(S)は、シリンダブロック(1、1)のボア(20、20)間に相当する領域であることが好ましい(請求項2)。
上記の高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材(5)の前記領域(S)は、隣接するボア(20、20)間の領域であることが好ましい。
上記の高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材(5)の前記領域(S)は、隣接するボア(20、20)間の領域であることが好ましい。
また、本発明の実施に際して、前記グロメット(11)はシリンダブロック(1)のライナ(13)とシリンダヘッド(2)との間に挟持されており、前記中芯材(5)のシリンダブロック(1、1)のボア(20、20)間に相当する領域にスリット(15)を形成することが好ましい(請求項3)。
本発明のエンジン用ヘッドガスケットは、中芯材(5)と、中芯材(5)の長手方向両側に配置されたワイヤーリング(7)と、中芯材(5)の厚さ方向両面に配置されたベース板(9)と、ワイヤーリング(7)を包囲する様に配置されたグロメット(11)とを有し、前記グロメット(11)はシリンダブロック(1)のライナ(13)とシリンダヘッド(2)との間に挟持されており、前記中芯材(5)のシリンダブロック(1、1)のボア(20、20)間に相当する領域にスリット(15)を形成したことを特徴とする(請求項4)。
本発明の実施に際して、前記中芯材(5)は延性の大きな材料(例えば、SUS304等)製であり、該延性の大きな材料(例えば、SUS304等)の板材から打ち抜いた後に、平坦な状態となる様にプリセット加工を施した素材で構成されていることが好ましい(請求項5)。
上述する構成を具備する本発明のエンジン用ヘッドガスケットによれば、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材(5A)の領域(例えば、シリンダブロック(1)のボア(20、20)間に相当する領域)に空隙部(クリアランス)(6)を形成したので、熱膨張或いは熱収縮による熱変形が生じたとしても、係る熱変形の影響は空隙部(クリアランス)(6)によって吸収される。
そのため、ガスケットの熱変形によるボア(20)周辺の水孔(18)等への影響が、極力抑制される。
そのため、ガスケットの熱変形によるボア(20)周辺の水孔(18)等への影響が、極力抑制される。
本発明において、前記グロメット(11)がシリンダブロック(1)のライナ(13)とシリンダヘッド(2)との間に挟持され、前記中芯材(5)のシリンダブロック(1)のボア(20、20)間に相当する領域にスリット(15)を形成すれば(請求項3又は請求項4)、ボア(20、20)間のライナ(13)に段差が存在しても、ガスケットを捩り、曲げる力が最小に抑えられるので、係る段差が存在してもガスケットのシール性に影響を与えることがなくなる。
また、本発明において、中芯材(5D)を構成する素材に対して、延性の大きな材料(例えば、SUS304等)の板材から打ち抜いた後に、平坦な状態となる様にプリセット加工を施せば(請求項5)、中芯材(5D)が湾曲した形状となることが防止され、湾曲した中芯材(5D)を平坦にすることにボルトの軸力を費やしてしまう必要がなくなる。換言すれば、ボルトの軸力を、ガスケットに面圧を作用させるのに必要な力として利用することが出来る。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に本発明の第1実施形態について、図1、図2、図3を参照して説明する。
図1は、ヘッドガスケット21Aの構成を示す局部を示している。
図1及び図2において、ヘッドガスケット21Aは、メタルタイプの中芯材5Aと、ワイヤーリング7と、グロメット11と、ベース板9、9とにより構成されている。係る構成において、図1〜図3では図示しないシリンダヘッドとシリンダブロックにより狭持され、シリンダヘッドとシリンダブロックの境界をシールする。
最初に本発明の第1実施形態について、図1、図2、図3を参照して説明する。
図1は、ヘッドガスケット21Aの構成を示す局部を示している。
図1及び図2において、ヘッドガスケット21Aは、メタルタイプの中芯材5Aと、ワイヤーリング7と、グロメット11と、ベース板9、9とにより構成されている。係る構成において、図1〜図3では図示しないシリンダヘッドとシリンダブロックにより狭持され、シリンダヘッドとシリンダブロックの境界をシールする。
図2において、グロメット11は横向きのU字形状に形成されており、該横向きのU字形状においては、ボア20側が閉じている。
グロメット11の内部にはワイヤーリング7が配置されている。ワイヤーリング7は、図示しないシリンダヘッドにより押圧された際に、高圧ガスあるいは高圧冷却水をシールする主要部材となる。
グロメット11の内部にはワイヤーリング7が配置されている。ワイヤーリング7は、図示しないシリンダヘッドにより押圧された際に、高圧ガスあるいは高圧冷却水をシールする主要部材となる。
ワイヤーリング7、7の間に、平板状の中芯材5Aが配置されている。中芯材5Aは、延性と耐錆性のある材料、例えば熱膨張係数の大きいSUS304材で形成されている。
中芯材5の厚さ方向(図2では上下方向)の両面にベース板9が取り付け、ベース板9はヘッドガスケット21Aの平面強度を保持している。
中芯材5の厚さ方向(図2では上下方向)の両面にベース板9が取り付け、ベース板9はヘッドガスケット21Aの平面強度を保持している。
図1では、ベース板9を省略した状態が示されている。
図1において、隣接するボア20、20の間の領域Sには、クリアランス6が形成されている。図示の実施形態では、クリアランス6は鋸歯状に形成されている。そしてクリアランス6は、図1における中芯材5Aの上下を分割するように形成されている。
図1において、隣接するボア20、20の間の領域Sには、クリアランス6が形成されている。図示の実施形態では、クリアランス6は鋸歯状に形成されている。そしてクリアランス6は、図1における中芯材5Aの上下を分割するように形成されている。
なお、ヘッドガスケット21Aに形成されたクリアランス6は、図2においても示されている。
クリアランス6の隙間の巾は、図3の矢印Fcで示す様に中芯材5Aが熱膨張をしても、隙間がなくなってしまわないような寸法、すなわち、熱膨張が生じても余裕のある様な幅に設定されている。
なお、クリアランスは図1で示す様な鋸歯状でなくても良い。例えば、平行な隙間でも構わない。
クリアランス6の隙間の巾は、図3の矢印Fcで示す様に中芯材5Aが熱膨張をしても、隙間がなくなってしまわないような寸法、すなわち、熱膨張が生じても余裕のある様な幅に設定されている。
なお、クリアランスは図1で示す様な鋸歯状でなくても良い。例えば、平行な隙間でも構わない。
クリアランス6を設けることにより、エンジン運転時の急激な加熱、急激な冷却に曝されても、ヘッドガスケット21Aにおいて、中芯材5Aの膨張、収縮による永久変形は生じない。その結果、ヘッドガスケット21Aのシール性が悪化することはなく、高圧の流体(例えばガスや水)が漏洩することが防止される。
図4及び図5は、本発明の第2実施形態を示している。
図1〜図3に示した第1実施形態と異なる部位を主体に説明する。
図4及び図5において、ヘッドガスケット21Bは、メタルタイプの中芯材5Bと、ワイヤーリング7と、グロメット11と、図示しないベース板で構成されている。中芯材5Bは、例えば、耐錆性があり、熱膨張係数の大きいSUS304材で形成されている。
図1〜図3に示した第1実施形態と異なる部位を主体に説明する。
図4及び図5において、ヘッドガスケット21Bは、メタルタイプの中芯材5Bと、ワイヤーリング7と、グロメット11と、図示しないベース板で構成されている。中芯材5Bは、例えば、耐錆性があり、熱膨張係数の大きいSUS304材で形成されている。
図4において、隣接するボア20、20の間の領域Sに、空隙を形成するスリット15が設けられている。スリット15は、図4の上下方向へ延在する溝状に形成されている。そして、図4のX1−X1方向において、中芯材5Bを不連続にするように形成されている。なお、図4のX−X断面を示す図5においても、スリット15を示す。
スリット15を形成することによって、中芯材5Bの断面積が減少され、曲げ剛性が低減されるようになっている。それと共に、図12で示すMが作用してヘッドガスケット5Bを曲げたとしても、シール性を損なわずに済む。
スリット15を形成することによって、中芯材5Bの断面積が減少され、曲げ剛性が低減されるようになっている。それと共に、図12で示すMが作用してヘッドガスケット5Bを曲げたとしても、シール性を損なわずに済む。
図12で説明した様に、従来のヘッドガスケット5Bでは、座13dと座13gとの間で、図12中の上下方向について段差が存在する場合には、シリンダヘッド2でヘッドガスケット5Bを押圧する際に、ヘッドガスケット5Bを捻じ曲げる力Mが作用してしまう。その結果、図12において、上下方向(高さ方向)について低い方の座13d側の領域において、ヘッドガスケット5Bは水平状態が維持されなくなり、その面圧は、座13g側の領域の面圧よりも低圧となり、所期のシール圧が得られなくなる。
しかし、図4で示す様なスリット15を形成すれば、ヘッドガスケット5Bの曲げ剛性が低減するので、図12において符号Mで示す様な力が作用すると、ヘッドガスケット5Bはスリット15の部分で急激に曲がり、座13dにおけるヘッドガスケット5Bは水平な状態が維持される。そのため、座13dにおける面圧は座13gにおける面圧と同一の値を保ち、ヘッドガスケット5Bにおける面圧の均一化がはかられる。
なお、上記のヘッドガスケット21Bはワイヤーリング7が含まれているが、ワイヤーリング7のないメタルタイプのガスケットについても同様である。
なお、上記のヘッドガスケット21Bはワイヤーリング7が含まれているが、ワイヤーリング7のないメタルタイプのガスケットについても同様である。
図6及び図7は、本発明の第3実施形態を示している。
図1〜図3に示した第1実施形態と、図4、図5に示した第2実施形態とを参照し、第1実施形態及び第2実施形態と異なる箇所を主体に説明する。
図6及び図7において、ヘッドガスケット21Cは、メタルタイプの中芯材5Cと、ワイヤーリング7と、グロメット11と、ベース板(図示せず)とで構成されている。
中芯材5Cは、例えば、耐錆性のある熱膨張係数の大きいSUS304材で形成されている。
図1〜図3に示した第1実施形態と、図4、図5に示した第2実施形態とを参照し、第1実施形態及び第2実施形態と異なる箇所を主体に説明する。
図6及び図7において、ヘッドガスケット21Cは、メタルタイプの中芯材5Cと、ワイヤーリング7と、グロメット11と、ベース板(図示せず)とで構成されている。
中芯材5Cは、例えば、耐錆性のある熱膨張係数の大きいSUS304材で形成されている。
図6において、隣接するボア20、20の間の領域Sには、空隙を形成するスリット15Aが形成されている。スリット15Aの構造は、図4のスリット15と同様である。
スリット15の上下方向中央部には、図6の左右方向へ延在するクリアランス6Aが形成されている。クリアランス6Aの構造は、図1のクリアランス6Aと同様であり、中芯材5Cを、図6の上下方向について分離にするように形成されている。
スリット15の上下方向中央部には、図6の左右方向へ延在するクリアランス6Aが形成されている。クリアランス6Aの構造は、図1のクリアランス6Aと同様であり、中芯材5Cを、図6の上下方向について分離にするように形成されている。
係るヘッドガスケット21Cによれば、図1〜図3の第1実施形態における作用効果と、図4、図5の第2実施形態における作用効果とを、同時に奏することが出来る。
図6、図7の第3実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図1〜図5の実施形態と同様である。
図6、図7の第3実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図1〜図5の実施形態と同様である。
図8は、本発明の第4実施形態を示す。
図13及び図14で示す従来のメタルタイプ1枚構造のヘッドガスケット5Dを、材料的に「延び」の大きいSUS304などを打ち抜くと、特に隣接するボア20、20の領域は、図14のように弓なりに「反った」形状になる。
弓なりに反ったヘッドガスケット5Dをシリンダヘッドとシリンダガスケットで挟持すると、締結ボルトで締め付ける際に、面圧或いはシール性を向上するために使用されるべき締結ボルトの軸力は、ヘッドガスケット5Dの弓なりに反った形状を平坦にすることに費やされてしまう。その結果、シール性が低下してしまう。
図13及び図14で示す従来のメタルタイプ1枚構造のヘッドガスケット5Dを、材料的に「延び」の大きいSUS304などを打ち抜くと、特に隣接するボア20、20の領域は、図14のように弓なりに「反った」形状になる。
弓なりに反ったヘッドガスケット5Dをシリンダヘッドとシリンダガスケットで挟持すると、締結ボルトで締め付ける際に、面圧或いはシール性を向上するために使用されるべき締結ボルトの軸力は、ヘッドガスケット5Dの弓なりに反った形状を平坦にすることに費やされてしまう。その結果、シール性が低下してしまう。
図8で示す第4実施形態によれば、図13、図14で示す従来技術の問題を解消することが出来る。
すなわち、図8で示す様に、プレス台Pb上に、弓なりに反ってしまったヘッドガスケット5Dを載置し、押し型Puで押圧して平坦にするプリセット加工を実行する。
すなわち、図8で示す様に、プレス台Pb上に、弓なりに反ってしまったヘッドガスケット5Dを載置し、押し型Puで押圧して平坦にするプリセット加工を実行する。
ヘッドガスケット5Dにビード(図示せず)を形成する場合には、図8で示すプリセット加工は、下記の(1)〜(3)の手順によって行なわれる。
(1) ヘッドガスケット5Dを平坦な板材から打ち抜く。打ち抜かれた直後には、特にヘッドガスケット5Dのボア20、20間の領域には、図14で示す様な「反り」(符号h)が生じている
(2) 図8に示すプリセット加工によって、そりhをゼロにする。換言すれば、ヘッドガスケット5Dを平坦にする。
(3) プリセット加工により平坦になったヘッドガスケット5Dに、ビードを形成する。ビードを形成する加工については、図示は省略する。
(1) ヘッドガスケット5Dを平坦な板材から打ち抜く。打ち抜かれた直後には、特にヘッドガスケット5Dのボア20、20間の領域には、図14で示す様な「反り」(符号h)が生じている
(2) 図8に示すプリセット加工によって、そりhをゼロにする。換言すれば、ヘッドガスケット5Dを平坦にする。
(3) プリセット加工により平坦になったヘッドガスケット5Dに、ビードを形成する。ビードを形成する加工については、図示は省略する。
図8で示す様にプリセット加工を施すことにより、上記のヘッドガスケット5Dにおいては、特にボア20、20間のシール性が向上する。
図8の第4実施形態は、図1〜図7の実施形態と組み合わせることが可能である。
そして、図8の第4実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図1〜図7の実施形態と同様である。
図8の第4実施形態は、図1〜図7の実施形態と組み合わせることが可能である。
そして、図8の第4実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図1〜図7の実施形態と同様である。
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
1・・・・・・・・シリンダブロック
2・・・・・・・・シリンダヘッド
5・・・・・・・・中芯材
6・・・・・・・・クリアランス
7・・・・・・・・ワイヤーリング
9・・・・・・・・ベース板
11・・・・・・・グロメット
13・・・・・・・ライナ
15・・・・・・・スリット
20・・・・・・・ボア
21・・・・・・・ヘッドガスケット
2・・・・・・・・シリンダヘッド
5・・・・・・・・中芯材
6・・・・・・・・クリアランス
7・・・・・・・・ワイヤーリング
9・・・・・・・・ベース板
11・・・・・・・グロメット
13・・・・・・・ライナ
15・・・・・・・スリット
20・・・・・・・ボア
21・・・・・・・ヘッドガスケット
Claims (5)
- 中芯材と、中芯材の長手方向両側に配置されたワイヤーリングと、中芯材の厚さ方向両面に配置されたベース板と、ワイヤーリングを包囲する様に配置されたグロメットとを有し、前記中芯材は熱膨張係数の大きい材料で構成されており、高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材の領域に空隙部を形成したことを特徴とするエンジン用ヘッドガスケット。
- 高温に曝され且つ急速に温度が低下する中芯材の前記領域は、シリンダブロックのボア間に相当する領域である請求項1のエンジン用ヘッドガスケット。
- 前記グロメットはシリンダブロックのライナとシリンダヘッドとの間に挟持されており、前記中芯材のシリンダブロックのボア間に相当する領域にスリットを形成した請求項2のエンジン用ヘッドガスケット。
- 中芯材と、中芯材の長手方向両側に配置されたワイヤーリングと、中芯材の厚さ方向両面に配置されたベース板と、ワイヤーリングを包囲する様に配置されたグロメットとを有し、前記グロメットはシリンダブロックのライナとシリンダヘッドとの間に挟持されており、前記中芯材のシリンダブロックのボア間に相当する領域にスリットを形成したことを特徴とするエンジン用ヘッドガスケット。
- 前記中芯材は延性の大きな材料製であり、該延性の大きな材料の板材から打ち抜いた後に、平坦な状態となる様にプリセット加工を施した素材で構成されている請求項1〜4の何れか1項のエンジン用ヘッドガスケット。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010143592A1 (ja) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | 日本ガスケット株式会社 | 金属ガスケット |
WO2012056781A1 (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-03 | 日本ガスケット株式会社 | シリンダヘッドガスケット |
JP2016125614A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 富士重工業株式会社 | ガスケット |
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- 2007-09-21 JP JP2007245235A patent/JP2009074478A/ja active Pending
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JP2016125614A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 富士重工業株式会社 | ガスケット |
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