(57)【要約】  エラストメリック・ブラダ・ツール並びに関連するシステム及び方法が開示される。一実施形態では、エラストメリック・ブラダ・ツールは、エラストメリック・ブラダ・ツールの内部キャビティを概ね画定するエラストメリック内層と、エラストメリック・ブラダ・ツールの外表面を概ね画定するエラストメリック外層と、エラストメリック内層とエラストメリック外層との間に配置される透過性中間層と、を含む。透過性中間層は、エラストメリック外層及びエラストメリック内層の両方よりも大きい透過性を有して、透過性中間層に入った気体の排出を可能にする。
2019516583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストメリック・ブラダ・ツールであって、
前記エラストメリック・ブラダ・ツールの内部キャビティを概ね画定するエラストメリック内層と、
前記エラストメリック・ブラダ・ツールの外表面を概ね画定するエラストメリック外層と、
前記エラストメリック内層と前記エラストメリック外層との間に配置された透過性中間層と、
を備え、
前記透過性中間層は、前記透過性中間層に入った気体の排出を可能にするように、前記エラストメリック外層と前記エラストメリック内層の両方より大きい透過性を有する、エラストメリック・ブラダ・ツール。
【請求項２】
前記透過性中間層は、繊維状材料である、請求項１に記載のエラストメリック・ブラダ・ツール。
【請求項３】
前記繊維状材料は、織られた繊維状材料である、請求項２に記載のエラストメリック・ブラダ・ツール。
【請求項４】
前記繊維状材料は、ガラス繊維とポリマー繊維とからなる群から選択される繊維である、請求項２に記載のエラストメリック・ブラダ・ツール。
【請求項５】
前記透過性中間層は、前記エラストメリック外層と前記エラストメリック内層のうちの少なくとも一方のテクスチャ面である、請求項１に記載のエラストメリック・ブラダ・ツール。
【請求項６】
前記エラストメリック外層は、埋め込みヒータを備える、請求項１に記載のエラストメリック・ブラダ・ツール。
【請求項７】
前記透過性中間層は、埋め込みヒータを含む、請求項１に記載のエラストメリック・ブラダ・ツール。
【請求項８】
エラストメリック・ブラダ・ツールの内部キャビティを概ね画定するエラストメリック内層と、
前記エラストメリック・ブラダ・ツールの外表面を概ね画定するエラストメリック外層と、
前記エラストメリック内層と前記エラストメリック外層との間に配置された透過性中間層と、
を備える、前記エラストメリック・ブラダ・ツールの上に、複合材を積層する工程と、
前記透過性中間層を低圧源に接続する工程と、
前記透過性中間層を介して前記エラストメリック外層と前記エラストメリック内層との間から気体を排出する工程と、を備える、方法。
【請求項９】
前記透過性中間層は、繊維状材料である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記繊維状材料は、織られた繊維状材料である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記繊維状材料は、ガラス繊維とポリマー繊維とからなる群から選択される繊維である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記透過性中間層は、前記エラストメリック外層又は前記エラストメリック内層のうちの少なくとも一方のテクスチャ面である、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記透過性中間層を低圧源に接続する工程は、
前記エラストメリック・ブラダ・ツールを通気プラグ・アセンブリに固定する工程と、
前記通気プラグ・アセンブリを低圧源に接続する工程と、を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記通気プラグ・アセンブリは、内プラグと通気プラグ本体とを備え、前記エラストメリック・ブラダ・ツールを前記通気プラグ・アセンブリに固定する工程は、
前記エラストメリック・ブラダ・ツールの開口端を前記内プラグと前記通気プラグ本体との間に固定する工程を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記エラストメリック・ブラダ・ツールの前記開口端が前記内プラグと前記通気プラグ本体との間に固定された場合、前記エラストメリック・ブラダ・ツールの前記透過性中間層は、前記内プラグと前記通気プラグ本体とによって形成されたキャビティ内で終端する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記透過性中間層を低圧源に前記接続する工程は、前記透過性中間層を前記複合材の上に積層されたブリーザ層に接続する工程であって、前記ブリーザ層は、低圧源に接続される、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
エラストメリック・ブラダ・ツールの内部キャビティを概ね画定するエラストメリック内層と、
前記エラストメリック・ブラダ・ツールの外表面を概ね画定するエラストメリック外層と、
前記エラストメリック内層と前記エラストメリック外層との間に配置された透過性中間層と、を備える、前記エラストメリック・ブラダ・ツールと、
前記透過性中間層と連通する低圧源と、を備える、複合体製造システム。
【請求項１８】
前記エラストメリック・ブラダ・ツールの上に積層される複合材と、
前記複合材に積層されるブリーザ層と、をさらに備え、
前記低圧源は、前記ブリーザ層と前記透過性中間層の両方に連通する、請求項１７に記載の複合体製造システム。
【請求項１９】
前記エラストメリック・ブラダ・ツールに固定された通気プラグ・アセンブリをさらに備え、
前記通気プラグ・アセンブリは、前記低圧源と連通する、請求項１７に記載の複合体製造システム。
【請求項２０】
前記通気プラグ・アセンブリは、
内プラグと、
前記内プラグを受け入れるように構成された通気プラグ本体と、を備え、
前記通気プラグ・アセンブリは、前記エラストメリック・ブラダ・ツールの開口端が前記内プラグと前記通気プラグ本体との間に固定されている場合、前記エラストメリック・ブラダ・ツールの前記透過性中間層が前記内プラグと前記通気プラグ本体とによって形成されたキャビティ内で終端するように、前記エラストメリック・ブラダ・ツールの前記開口端を、前記内プラグと前記通気プラグ本体との間に固定するように構成され、
前記キャビティは、前記低圧源と流体連通している、請求項１９に記載の複合体製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、複合体製造の分野に関し、より具体的には、複合材の製造のためのツーリングに関し、特に、３層ブラダ並びに関連するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料は、非常に耐久性のある軽量構造を形成するために使用可能である。複合材料は、一般に、アルミニウム又は鋼などの金属よりも優れた強度重量比を有する。複合材料はまた、より容易に複雑な形状及び機構に形成可能である。少なくともこれらの理由から、複合材料は、テニスラケット、ゴルフクラブ、自転車のフレーム、並びに自動車、航空機、及び宇宙船の部品といった品目の製造において、金属材料の代わりになる、とまではいかないにせよ、金属材料と競合力がある。
【０００３】
複合材料は、通常は、樹脂マトリックス状に練り込まれた繊維（例えば、ガラス繊維及び炭素繊維の両方又は一方）で形成される。繊維は、重量を最適化し、構造体用の材料の使用量を減少させるために使用することができる、異方性の機械的特性をもたらす。さらに、高度な複合材は、複合材固化プロセス中に共硬化又は共結合することができる補強要素又は中空機構を使用していることが多く、二次固定・結合操作が不要になる。
【０００４】
複合構造体を製造するための共通の課題は、最初は複合構造体内部のキャビティ内に捕集されるが硬化プロセス後には抜き出すことができる、ツーリングの必要性である。真空力又は端部の引張力などの力が加えられたときに横断面を変化させるエラストメリック・ツーリングの能力により、複合構造体の開口部を通って除去することができるエラストメリック・ツーリングを使用可能である。エラストメリック・ツーリングはまた、制御された方法で複合構造体の積層体又は表面に圧力を伝達することを可能にすることができ、これは、複合体製造プロセスにとって非常に重要であり得る。
【０００５】
エラストメリック・ツーリングに関連する技術的問題は、エラストメリック材料の気体透過率である。透過率は温度とともに増加し、複合体製造プロセス中に使用される高温において著しく高くなる。同時に、透過しにくいエラストメリック材料は、高温での繰り返しの使用に耐えることができない。比較的柔らかいエラストメリック材料はまた、機械的損傷を受けやすい場合がある。硬化プロセスの間、エラストメリック・ツーリングの一部又は全部が複合構造体を圧迫する場合が多い。かかるプロセスでは、エラストメリック・ツーリングは、複合構造体とエラストメリック・ツーリングの外表面との間の圧力よりも著しく高い圧力で気体を含有する場合がある。これは、複合構造体が真空下にあり、かつ、エラストマーの内部の気体が成形過程において加圧下である場合、特に当てはまる。このことは、エラストマーの内部の気体と複合材側であるエラストマーの外表面との間の圧力の差に起因して、エラストマーを経由する複合材への気体の透過又は流れが促進され、これにより、エラストメリック・ツーリング近傍の複合材料の破損のリスク又は品質問題を増大させるという点で問題が生じる場合がある。エラストメリック材料の本質的な気体透過性及び／又はエラストマーに対する損傷の可能性の両方によって気体が複合材に到達し、固化中に、多孔性、ドライスポット、及び／又は複合材に対する不十分な圧力を生じさせる場合がある。これらの問題のうちのいくつかを克服することを試みるために、低透過性材料のバリア層をエラストメリック・ツーリングに追加可能である。しかしながら、バリア層は、ほぼ例外なく弾性に劣り、バリア層が取り付けられているエラストメリック材料とは異なる熱膨張係数を有するので、概して係数が不適合をきたし、硬化サイクル中や抜き出し中に層間剥離を引き起こす場合がある。このようなバリア層があっても、なお、エラストメリック・ツーリングは、依然として製造欠陥及び穿孔を起こしやすいため、かかるツーリングの再使用が制限され、繰り返し使用後の気体透過が危険性を高くなっている。
【０００６】
エラストメリック・ツーリングに関連する別の技術的問題は、材料の本来の透過性と小さな穿孔又は他の漏れとを区別することが困難であることである。圧力下若しくは真空下での自己シールによって漏れが封鎖され得るか、又はエラストメリック・ツーリングの透過性の変動に起因して検出不能である場合があるので、漏れ検査テストは、少量の漏れを見つけることに関して信頼することができない場合が多い。また、エラストメリック・ツーリングの内部体積が大きい場合が多いので、このようなチェックを、大気圧又は周囲温度の変化に対して非常に敏感にさせている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、エラストメリック・ブラダ・ツールの内部キャビティを概ね画定するエラストメリック内層と、エラストメリック・ブラダ・ツールの外表面を概ね画定するエラストメリック外層と、エラストメリック内層とエラストメリック外層との間に配置される透過性中間層と、を備えた、エラストメリック・ブラダ・ツールに具現され得る。透過性中間層は、透過性中間層に入った気体の排出を可能にするように、エラストメリック外層及びエラストメリック内層の両方よりも大きい透過性を有する。
【０００８】
一実施態様では、透過性中間層は、繊維状材料である。
一実施態様では、繊維状材料は、織られた繊維状材料である。
一実施態様では、透過性中間層は、ガラス繊維とポリマー繊維とからなる群から選択される繊維である。
【０００９】
一実施態様では、透過性中間層は、エラストメリック外層とエラストメリック内層のうちの少なくとも一方のテクスチャ面である。
一実施態様では、エラストメリック外層は、埋め込みヒータを備える。
【００１０】
一実施態様では、透過性中間層は、埋め込みヒータを含む。
本発明はまた、複合材がエラストメリック・ブラダ・ツールの上に積層される方法に具現され得る。エラストメリック・ブラダ・ツールは、エラストメリック・ブラダ・ツールの内部キャビティを概ね画定するエラストメリック内層と、エラストメリック・ブラダ・ツールの外表面を概ね画定するエラストメリック外層と、エラストメリック内層とエラストメリック外層との間に配置される透過性中間層とを備え得る。透過性中間層は、低圧源に接続することができ、気体は、透過性中間層を介してエラストメリック外層とエラストメリック内層との間から排出可能である。
【００１１】
一実施態様では、透過性中間層を低圧源に接続する工程は、エラストメリック・ブラダ・ツールを通気プラグ・アセンブリに固定する工程と、通気プラグ・アセンブリを低圧源、例えば、複合部分を硬化するために使用されるオートクレーブ圧力より小さい圧力である通気路に接続する工程と、を含む。通気プラグ・アセンブリは、ブラダ・ツールを終端させ、それによってエラストメリック・ブラダへの機械的接続を提供するとともにブラダの内部キャビティと透過性中間層とへの隔離された流路を形成する装置であり得る。
【００１２】
一実施態様では、通気プラグ・アセンブリは、内プラグと通気プラグ本体とを備え、エラストメリック・ブラダ・ツールを通気プラグ・アセンブリに固定する工程は、エラストメリック・ブラダ・ツールの開口端を内プラグと通気プラグ本体との間に固定する工程を備える。
【００１３】
一実施態様では、エラストメリック・ブラダ・ツールの開口端が内プラグと通気プラグ本体との間に固定されると、エラストメリック・ブラダ・ツールの透過性中間層は、内プラグと通気プラグ本体とによって形成されたキャビティ内で終端する。
【００１４】
一実施態様では、透過性中間層を低圧源に接続する工程は、複合材の製造に使用されるブリーザ層に透過性中間層を接続する工程を備え、該ブリーザ層は、低圧源に接続されている。
【００１５】
本発明はまた、エラストメリック・ブラダ・ツールを備え、エラストメリック・ブラダ・ツールが、エラストメリック・ブラダ・ツールの内部キャビティを概ね画定するエラストメリック内層と、エラストメリック・ブラダ・ツールの外表面を概ね画定するエラストメリック外層と、エラストメリック内層とエラストメリック外層との間に配置される透過性中間層と、を備える、複合体製造システムにおいて実施されてもよい。複合体製造システムはまた、透過性中間層と連通する低圧源を備え得る。
【００１６】
一実施態様では、複合体製造システムは、エラストメリック・ブラダ・ツールの上に積層される複合材と、複合体製造プロセスで使用されるブリーザ層と、をさらに備える。低圧源は、ブリーザ層と透過性中間層との両方に連通している。
【００１７】
一実施態様では、複合体製造システムは、エラストメリック・ブラダ・ツールに固定された通気プラグ・アセンブリをさらに備え、通気プラグ・アセンブリは、低圧源と連通している。
【００１８】
一実施態様では、通気プラグ・アセンブリは、内プラグと、内プラグを受け入れるように構成される通気プラグ本体と、を備える。通気プラグ・アセンブリは、エラストメリック・ブラダ・ツールの開口端が内プラグと通気プラグ本体との間に固定された際に、エラストメリック・ブラダ・ツールの透過性中間層が、内プラグと通気プラグ本体とによって形成されたキャビティ内で終端するように、内プラグと通気プラグ本体との間のエラストメリック・ブラダ・ツールの開口端を固定するように構成されている。キャビティは、低圧源と流体連通している。
【００１９】
上述したシステム及び方法のそれぞれに関する様々な組み合わせの限定が開示されているが、これらは、本明細書に開示されたすべての限定を構成するものでも、可能なあらゆる組み合わせの限定を構成するものでもないことを理解されたい。このように、本開示内に提示された追加の限定及び限定の異なる組み合わせは、開示された発明の範囲内にとどまることを理解されたい。
【００２０】
本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面と併せて以下に述べる好ましい実施態様の詳細な説明からより容易に明らかになるであろう。
図面は、単なる例示を目的として提供されており、典型的又は例示的な実施態様を示すに過ぎない。これらの図面は、読者の理解を促進するために提供されており、発明の広がり、範囲、又は適用性を限定するものとしてみなされるべきではない。説明の明瞭性及び簡潔性のために、これらの図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る、３層ブラダ・ツールの断面図。
【図２】本発明の別の実施形態に係る、代替の３層ブラダ・ツールの断面図。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る、エラストメリック・ブラダ・ツールが通気プラグ・アセンブリに機械的に固定されている複合体製造システムの斜視図。
【図３Ｂ】図３Ａの複合体製造システムの断面図。
【図３Ｃ】図３Ａの複合体製造システムの別の断面図。
【図３Ｄ】図３Ｃの複合体製造システムの拡大図。
【図４】本発明の一実施形態による、気体、液体、又は他の材料を導入し又は抜き出すための複数のチャネルを有する複合体製造システムの断面図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係る、エラストメリック・ブラダ・ツールが通気プラグ・アセンブリに接着固定されている、複合体製造システムの斜視図。
【図５Ｂ】図５Ａの複合体製造システムの断面図。
【図５Ｃ】図５Ａの複合体製造システムの拡大図。
【図５Ｄ】図５Ａの複合体製造システムの拡大図。
【図６】本発明の一実施形態に係る、複合材がエラストメリック・ブラダ・ツールの上に積層されている複合体製造システムの断面図。
【図７】本発明の一実施形態に係る、通気プラグ・アセンブリを有していない複合体製造システムの断面図。
【図８】本発明の一実施形態に係る、複合体製造に関連する例示的な方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、一体化された内部通気構造によってエラストメリック材料の透過性と漏れとのリスクを緩和するエラストメリック・ブラダ・ツール並びに関連システム及び方法を提案することにより、複合体製造に対する従来のアプローチにおける問題に対処する。特定の実施形態において、本発明は、エラストメリック外層、透過性中間層、及びエラストメリック内層を含む３層エラストメリック・ブラダ・ツールを提供する。エラストメリック内層とエラストメリック外層とは、実質的に不透過性であってもよいが、上述したように、これらの層を形成するために使用されるエラストマーは、材料を通って又は損傷によって生じた材料の開口部を通って、気体又は流体の一部透過を可能にすることができる。３層エラストメリック・ブラダ・ツールは、当該エラストメリック・ブラダ・ツールと接触する複合構造体に潜在的に漏出し得る気体を、透過性中間層を介して除去することを可能にすることにより、潜在的な気体透過性の問題に対処する。本発明における中間層の比較的小さな体積はまた、漏れ検査のための体積をより小さくし、現在利用可能な漏れ検査システム及び方法の限界を克服するものである。様々な実施形態では、本発明はまた、エラストメリック・ブラダ・ツールと併せて使用される通気プラグ・アセンブリを含み得る。通気プラグ・アセンブリは、エラストメリック・ブラダ・ツールの内部キャビティと連通する第１の気体チャネルと、透過性中間層を介して気体を除去するための透過性中間層と連通する第２の気体チャネルとを含み得る。本発明を、図面を参照してより詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る例示的なエラストメリック・ブラダ・ツール１００を断面図で示す。エラストメリック・ブラダ・ツール１００は、エラストメリック外層１０２と、透過性中間層１０４と、エラストメリック内層１０６と、を備える。上述のように、内層１０６と外層１０２とは、中間層より透過性の小さいエラストメリック材料で形成可能である。しかし、このようなエラストメリック材料は、気体、液体、樹脂、揮発性物質などが、材料を通って、又は細孔若しくは他の欠損部を通って、一部透過することを可能にし得る。
【００２４】
外層１０２は、エラストメリック・ブラダ・ツール１００と外層１０２に積層される複合材料との間の気体／流体バリアとして機能し得る。外層１０２は、複合体製造中に複合材と直接接触するか、又は複合材とエラストメリック・ブラダ・ツールとの間に位置する追加のバリア層を有し得る。外層１０２は、例えば、シリコーン、フルオロポリマー、エチレンプロピレンジエン、天然ゴム、イソブチレンとイソプレンのコポリマー、又は、可撓性であるが硬化条件に耐えることができる他のエラストマー、すなわち、エラストマー混合物若しくはコポリマーなどの様々なエラストメリック材料で製造可能である。特定の実施形態では、外層１０２は、２つ以上の個別の層を備えることができ、バリア材料を備え得る。例えば、外層１０２は、複合材に使用される樹脂系と適合するバリア材料を備え得る。加えて、織られた若しくは織られていないガラス繊維及びポリマー繊維の両方又は一方などのフィラー又は補強材を外層１０２に組み込み得る。外層１０２はまた、エラストメリック・ブラダ・ツール１００の外側に接続されている、電気加熱マットなどの加熱要素を含み得る。
【００２５】
エラストメリック内層１０６は、エラストメリック・ブラダ・ツール１００の内部で終端し、エラストメリック・ブラダ・ツール１００の内表面、すなわち内部キャビティを画定する。特定の実施形態では、内層１０６は、透過性中間層１０４を安定化させるように作用し得る。内層１０６は、外層１０２と同一若しくは同等のエラストメリック材料、又は、要求されるなんらかの可撓性及び温度安定性要件、又は可撓性若しくは温度安定性要件を満たす異なるエラストメリック材料から製造可能である。内層１０６は、織られた若しくは織られていないガラス繊維及びポリマー繊維の両方又は一方などのフィラー又は補強材を含み得る。内層１０６はまた、２つ以上の層から構成可能である。例えば、剛性、透過性中間層１０４との摩擦、及び／又は透過を制限するバリアを付加するために追加の内層を加え得る。
【００２６】
内層１０６又は外層１０２のいずれか一方のエラストメリック材料は、シリコーン、フルオロエラストマー、ブチル、ＥＰＤＭ、又はこれらの群の様々な組み合わせなどの、エラストマーの様々な群から選択可能である。材料は、耐久性、デュロメータ、温度安定性、透過性、コスト、製造要件、寸法安定性、汚染の懸念、及び特定の複合材硬化条件との適合性などの様々な要因に基づいて選択可能である。内層及び外層は、異なる材料選択基準を有してもよく、したがって、異なる材料で形成されてもよい。例えば、特定の使用のシナリオでは、ブチルは、圧縮下で凝固する傾向があるため、外層としては望ましい選択肢ではない場合があるが、透過性が低いため、内層には望ましい場合がある。同様に、シリコーンは、汚染問題のために外層としては望ましい選択肢ではない場合があるが、製造上の利点のために内層には望ましい場合がある。内層及び外層の両方又は一方の材料の選択は、関与する特定の使用のシナリオに基づいて多様であってもよい。
【００２７】
透過性中間層１０４は、エラストメリック・ブラダ・ツール１００の様々な領域への気体及び流体の両方又は一方の輸送を可能にするように構成されることができる。用語「流体連通」、「気体連通」及び「気体の連通」は互換的に使用され、気体及び流体の両方又は一方の流れを可能にするあらゆる連通を含むことを理解されたい。様々な実施形態において、透過性中間層１０４は、例えば、材料の透過性、材料の不完全性、又は内層と外層との両方若しくは一方の損傷に起因して、外層１０２又は内層１０６を透過した気体、揮発性物質、流体及び／又は樹脂などの抜き出しを可能にする。透過性中間層１０４は、可撓性の通気性（ブリーザ）材料で製造可能である。かかる材料としては、合成ポリマー若しくはガラス布、又は複合体製造プロセス中に透過性中間層１０４に加えられた圧力下で崩壊することのない他の材料を含み得る。特定の実施形態では、透過性中間層１０４は、内層１０６と外層１０２との間に配置されてもよい。様々な実施形態において、透過性中間層１０４は、内層１０６に取り付けられてもよく、外層１０２に取り付けられてもよく、又は両方に取り付けられてもよい。透過性中間層１０４は、露出したエラストメリック・ブラダ・ツール１００の縁部若しくは他の好都合な場所への流れを制限しないように、透過性中間層１０４の様々な部分を通る気体、流体、及び／又は揮発性物質の流れを実質的に遮断することのない方法、例えば、成形、接着、共加硫、その他のなんらかの方法によって、内層１０６及び／又は外層１０２のいずれか一方又は両方に取り付けることができる。一実施形態では、透過性中間層１０４は、内層１０６に使用されたものと同じエラストメリック材料の幅狭のストリップを使用して内層１０６に取り付けられる。
【００２８】
透過性中間層１０４は、真空又は低圧の通気口といった、複合部分を固めるために使用される圧力よりも小さい圧力の低圧源に露出され、内層１０６又は外層１０２を経由して透過したあらゆる液体、気体、揮発性物質、樹脂、又は他の材料を除去する。透過性中間層１０４は、真空源若しくは通気口に直接露出されてもよく、又は、別のブリーザ層を通って真空源若しくは通気口に露出されてもよく、又は、本明細書においてより詳細に記載される通気プラグ・アセンブリを使用して真空源若しくは通気口に露出されてもよい。
【００２９】
特定の実施形態では、内層１０６と外層１０２とは、個々の層の押出成形によって、共押出成形によって、エラストメリックシートのシーム接合によって、未硬化ゴムのレイアップによって、又は、透過性中間層１０４を予め成形された多孔質材料として含むように未硬化材料をキャスティングすることによって、製造可能である。エラストメリック・ブラダ・ツール１００はまた、内層１０６及び外層１０２の圧縮成形によって、又は、組み合わせられた層の圧縮成形若しくはシーム接合によって、形成可能である。外層１０２は、追加のバリア層を有して、又は追加のバリア層を有さずに生成され得る。エラストメリック・ブラダ・ツール１００は、エラストマー層若しくはプラグをエラストメリック・ブラダ・ツールの端部に成形することによって、又は、通気プラグ・アセンブリを追加することによって、終端可能である。エラストメリック・ブラダ・ツール１００のいずれかの端部も、或いは、両端部とも、閉じられていてもよく、又は開放状態であってもよい。エラストメリック・ブラダ・ツール１００は、通気プラグ・アセンブリを有して、又は通気プラグ・アセンブリを有さずに使用可能である。
【００３０】
一実施形態では、透過性中間層は、外層の内側と内層の外側との両方又は一方に、１つ以上のテクスチャ面が形成されてもよい。テクスチャ面は、気体、揮発性物質及び／又は液体が内層と外層との間を流れることを可能にする。図２は、エラストメリック外層２０２と、エラストメリック内層２０６と、透過性中間層２０４とを有するエラストメリック・ブラダ・ツール２００の例示的な実施形態を示す。図２に示す実施形態では、透過性中間層２０４は、エラストメリック外層２０２の内側表面に形成されたテクスチャ面によって生成されている。テクスチャ面は、内層２０６又は外層２０２のいずれか一方又は両方に形成可能である。本実施形態では、透過性中間層２０４は、図１に示した実施形態の場合のような明確な材料層ではないが、外層２０２と内層２０６とのいずれか一方又は両方に形成されたテクスチャパターンである。透過性中間層２０４におけるテクスチャ溝は、内層２０６と外層２０２との間に流体、気体、及び／又は揮発性物質が流れることを可能にする。
【００３１】
上記で簡潔に説明したように、特定の実施形態では、エラストメリック・ブラダ・ツールを通気プラグ・アセンブリとともに使用可能である。図３Ａは、本発明の一実施形態に係る複合体製造システム３００の斜視図を示す。図３Ｂは、複合体製造システム３００の動作をより詳細に示すための、複合体製造システム３００の断面図を示す。複合体製造システム３００は、通気プラグ・アセンブリ３０２と、通気プラグ・アセンブリ３０２に固定されたエラストメリック・ブラダ・ツール３０４と、を含む。エラストメリック・ブラダ・ツール３０４は、図１及び図２を参照して上述したエラストメリック・ブラダ・ツール１００、２００と実質的に同様であってもよく、エラストメリック外層と、エラストメリック内層と、内層と外層との間の透過性中間層と、を含む。
【００３２】
ここで、図３Ｂを参照すると、通気プラグ・アセンブリ３０２は、通気プラグ本体３０６及び内プラグ３０８を含む。通気プラグ・アセンブリ３０２及び通気プラグ・アセンブリ３０２の様々な構成要素は、アルミニウム合金若しくは鋼などの好適な金属、又は複合材硬化条件に耐えることができるポリマー材料で作製可能である。通気プラグ本体３０６には、内プラグ３０８を受け入れるような形状にされた凹状端部３１０が形成されている。エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の開口端は、通気プラグ本体３０６と内プラグ３０８との間に挿入され、内プラグ３０８が通気プラグ本体３０６の凹状端部３１０内に締め付けられた際、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４が通気プラグ本体３０６と内プラグ３０８との間にクランプされる。図３Ｂに示す実施形態では、テンションロッド３１２と圧縮ばね３１４（特定の実施形態では、皿ばねであってもよい）とによって、通気プラグ本体３０６と内プラグ３０８との間にクランプ力が加えられる。テンションロッドは、内プラグ３０８の開口部を通って挿入され、通気プラグ本体３０６のねじ付き貫通孔３１６に受け入れられる。テンションロッド３１２の略端部の近くには、適合するねじ山３１８が配置され、テンションロッド３１２が通気プラグ本体３０６にねじ込まれることを可能にする。テンションロッド３１２の端部には、六角連結ソケット３２４が形成されている。六角連結ソケット３２４に係合するように適合する六角雄継手を有するねじ回しツール（図示せず）が、開口部３２２を介して通気プラグ本体３０６に挿入可能である。雄／雌の関係は、六角連結ソケット３２４が雄型の構成であり、ねじ回しツールが雌型の構成であるように反転させることができることを理解されたい。係合されると、ねじ回しツールを回転させて、テンションロッド３１２を通気プラグ本体３０６内にさらに引き込むか、又はテンションロッド３１２を通気プラグ本体３０６から押し出すことができる。テンションロッド３１２が通気プラグ本体３０６の中にさらにねじ込まれると、圧縮ばね３１４は、より大きな圧力を内プラグ３０８に加え、結果として、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４を内プラグ３０８と通気プラグ本体３０６との間でクランプするために十分な圧縮力が生じる。圧縮ばね又は皿ばね３１４は、複合体製造システム３００内の温度と圧力条件とが複合体製造プロセス中に変化して材料の熱膨張係数（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）により構成要素の寸法が変わる間、内プラグ３０８に圧縮力を付加し続ける。
【００３３】
内プラグ３０８のシール機能は、内プラグ３０８上のさらなるシール材によって強化可能である。図３Ｂを参照して上述した圧縮力に加えて、又は代替的に、通気プラグ・アセンブリ３０２はまた、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の内層と外層とに使用されたエラストメリック材料と同様に、接着剤又は他の材料を用いてエラストメリック・ブラダ・ツール３０４に接合可能である。
【００３４】
エラストメリック・ブラダ・ツール３０４が通気プラグ・アセンブリ３０２に固定された際に、（例えば、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４に形成された複合構造体を支持若しくは圧縮するために）エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の中空の内部キャビティ３２０を、気体をキャビティ３２０内に導入するための気体源に接続するため、或いは、（例えば、抜き出しを助けるべくエラストメリック・ブラダ・ツール３０４を萎ませるために）キャビティ３２０から気体を抜き出すための低圧源に接続するために、通気プラグ本体３０６の開口部３４０によって、経路、すなわちチャネル３３０が形成される。テンションロッド３１２は、中空であり、気体がテンションロッド３１２を通ってキャビティ３２０に流入することや、キャビティ３２０からテンションロッド３１２を通った気体が開口部３４０を介して流出することを可能にする。
【００３５】
図１及び図２を参照して上述したように、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４は、概ね不透過性のエラストメリック外層、透過性中間層、及び概ね不透過性のエラストメリック内層、の３つの層を含み得る。透過性中間層は、エラストメリック外層及びエラストメリック内層の両方又は一方を通って漏れた気体、流体、揮発性物質などの抜き出しを可能にする。図３Ｃは、通気プラグ・アセンブリ３０２及びエラストメリック・ブラダ・ツール３０４を一緒に使用して、好ましくない気体、流体、又は他の材料を、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の内層及び外層からどのようにして除去することができるのかを示すための、複合体製造システム３００の別の断面図を提供する。
【００３６】
図３Ｂの説明の際に上述したように、通気プラグ・アセンブリ３０２は、第１の経路、すなわちチャネルを含んでおり、該チャネルは、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の内部キャビティ３２０と気体連通する。次に、図３Ｃに示すように、通気プラグ・アセンブリ３０２はまた、第２のチャネル３５０を含んでおり、該第２のチャネル３５０は、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の透過性中間層と気体連通する。図３Ｄにおいてより詳細に分かるように、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の開口端は、内プラグ３０８と通気プラグ本体３０６との間に形成されたキャビティ３５２内で終端する。キャビティ３５２は、チャネル３５０と連通している。チャネル３５０は、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の透過性中間層を通ってあらゆる材料（例えば、気体、液体、揮発性物質）を抜き出すために、真空などの低圧源に接続可能である。透過性中間層の材料選択及び構造設計、又は材料選択若しくは構造設計は、透過性中間層に圧潰力を及ぼすこととなる、通気プラグ本体３０６と内プラグ３０８との間の圧縮力を考慮に入れなければならないことを理解されたい。透過性中間層は、通気プラグ本体３０６と内プラグ３０８とによって付与された力があっても、気体が透過性中間層から排出されるために透過性中間層を通って依然として流れることができるようになっているべきである。特定の実施形態では、透過性中間層は、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４が通気プラグ・アセンブリ３０２に固定された後でも、気体が透過性中間層を通って流れ続けることを可能にするのに十分な多孔性、かつ、可撓性の繊維状材料であり得る。かかる材料の例には、織られた若しくは織られていないガラス繊維及びポリマー繊維の両方又は一方が挙げられる。特定の実施形態では、中間層の圧縮領域内の材料は、エラストメリックツールの残りの部分よりも厚くすることができる。
【００３７】
図４は、２つの別個のチャネル３３０、３５０をより明瞭に示すための、複合体製造システム３００の代替の断面図を示す。図３Ａ及び図３Ｂは、通気プラグ本体３０６の上部に位置するものとして第２のチャネル３５０を示していたが、複合体製造システム３００は、通気プラグ本体３０６の下部に位置するものとして第２のチャネル３５０を示すように修正されている。しかしながら、チャネル３５０の実際の場所は、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の透過性中間層と連通する限り、多様であってもよいことを理解されたい。第１のチャネル３３０は、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の内部キャビティ３２０への気体の導入又は内部キャビティ３２０からの抜き出しを行うために、第１の気体源又は低圧源に接続されてもよい。第２のチャネル３５０は、透過性中間層を介して、エラストメリック・ブラダ・ツール３０４の内層又は外層を透過した、あらゆる望ましくない気体、液体又は他の材料を排出するための低圧源に接続されてもよい。
【００３８】
図５Ａは、本発明の一実施形態に係る複合体製造システム５００の斜視図を提供する。図５Ｂは、複合体製造システムの所定の動作についての詳細をより明瞭に示すための、複合体製造システム５００の断面図を提供する。複合体製造システム５００は、３層エラストメリック・ブラダ５０４に固定された通気プラグ・アセンブリ５０２を含む。図３Ａ〜図３Ｄの複合体製造システム３００は、３層エラストメリック・ブラダに機械的に固定された通気プラグ・アセンブリを有していた一方、複合体製造システム５００の通気プラグ・アセンブリ５０２は、３層エラストメリック・ブラダ５０４に接着固定されている。例えば、通気プラグ本体５０６は、ブチル系若しくはシリコーン系接着剤又は当業界で既知の他のシール材などの接着剤を使用して、３層エラストメリック・ブラダ５０４の外表面に固定可能である。３層エラストメリック・ブラダへの通気プラグ・アセンブリの機械的固定と接着固定との違いを除き、複合体製造システム５００の動作は、上述した複合体製造システム３００の動作とほぼ同様である。通気プラグ・アセンブリ５０２の開口部５４０は、３層エラストメリック・ブラダ５０４の内部キャビティ５２０にチャネル５３０を形成する。チャネル５３０は、内部キャビティ５２０への気体の導入又は内部キャビティ５２０からの抜き出しを可能にする。例えば、内部キャビティ５２０は、オートクレーブを適用するためにオートクレーブに露出させるか、又は、オートクレーブの支援なしで複合材を硬化させる用途のために、チャネル５３０を介して大気に露出させ得る。通気プラグ・アセンブリはまた、３層エラストメリック・ブラダ５０４の透過性中間層と連通するキャビティ５５２とチャネル５５０とを含む。キャビティ５５２とチャネル５５０とは、エラストメリック・ブラダ・ツール５０４の透過性中間層からの気体又は他の材料の抜き出しを可能にする。
【００３９】
図５Ｃ及び図５Ｄは、好ましくない材料をエラストメリック・ブラダ５０４の透過性中間層から抜き出す方法を明瞭に示すための、複合体製造システム５００の拡大図を提供する。拡大図は、エラストメリック・ブラダ５０４の外層５６０、透過性中間層５６２、及び内層５６４をより明瞭に示している。図５Ｃでは、好ましくない材料が、外層５６０及び内層５６４の両方を透過している。図５Ｄにおいて、内層５６４の裂け目５７２及び外層５６０の裂け目５７４により、好ましくない材料が透過性中間層５６２に入ることが可能になっている。両図において、エラストメリック・ブラダ５０４の内層５６４は、キャビティ５５２の直前で終端し、透過性中間層５６２がキャビティ５５２に露出されていることが分かる。キャビティ５５２は、低圧源に接続することができるチャネル５５０に接続され、エラストメリック・ブラダ５０４の透過性中間層５６２から気体、揮発性物質、又は他の好ましくない物質を抜き出す。
【００４０】
図６は、本発明の一実施形態に係る複合体製造システム６００の断面図を提供する。複合体製造システム６００は、図５Ａ〜図５Ｄに関して図示及び説明されたものと同様であるが、複合材料（又は単に「複合材」）が、硬化及び製造、又は硬化若しくは製造のために複合体製造システム６００に積層される。複合体製造システム６００は、エラストメリック・ブラダ・ツール６０４に接着固定されている通気プラグ・アセンブリ６０２を含む。エラストメリック・ブラダ・ツール６０４は、エラストメリック内層６０６、透過性中間層６０８、及びエラストメリック外層６１０を含む。複合材６１２は、外層６１０に積層される。特定の実施形態では、複合材６１２は、当該２つの層の間に配置された追加の層とともに外層６１０に積層されていてもよい。複合材６１２は、ブラダ・ツール６０４上で硬化するために準備されている未硬化の複合材であってもよい。複合材６１２は、内側バッグ６１４によって覆われている。内側バッグ６１４は、通常はフッ素化エチレンプロピレンから製造され、高温、半透過性離型膜である。内側バッグ６１４は、一般に、複合材６１２が樹脂を漏出しないように設計されている。内側バッグ６１４は、内側バッグ６１４内に複合材６１２を保持するように、シールテープ６１５又は他のシール材を使用してエラストメリック・ブラダ・ツール６０４の外層６１０にシールされる。内側バッグ６１４は、空気及び揮発性物質が複合材６１２の外表面から次の層に流出することを可能にするように、気体に対して幾分透過性を有し得る。
【００４１】
次の層は、ブリーザ層６１６であり、該ブリーザ層６１６は、真空バッグ６１８によって囲繞されている。真空バッグ６１８は、システム全体を、例えば、通常は約０．６９０Ｍｐａ（１００ＰＳＩ）のオートクレーブ環境の場合がある外側環境からシールする。真空バッグ６１８とブリーザ層６１６とは、複合材６１２に沿って一定の圧力を確保するように協働する。ブリーザ層６１６は、気体が真空バッグ６１８から完全に排出されることを確実にすることによって、複合材６１２に一定の圧力が確保されるように利用される。ブリーザ層６１６はまた、複合材６１２内に閉じ込められたあらゆる空気と硬化プロセス中に複合材６１２から出てくる場合があらゆる揮発性物質とを除去する。硬化プロセスの間、絶えずブリーザ層６１６から排出するため、ブリーザ層６１６は、通常は、低圧源に接続される。真空バッグ６１８は、シールテープ６１９（又は他のシール材）を使用して、通気プラグ・アセンブリ６０２と下層の表面６２１とにシールされて、真空バッグ６１８内の製造アセンブリ全体をシールする。
【００４２】
第１のチャネル６３０は、エラストメリック・ブラダ・ツール６０４の内部キャビティ６２０への、又は内部キャビティ６２０からの、気体の導入又は抜き出しを可能にする。特定の実施形態では、内部キャビティ６２０は、オートクレーブ環境からの高圧下にあってもよい。第２のチャネル６５０は、透過性中間層６０８と連通して、透過性中間層６０８から気体及び他の好ましくない材料を排出する。図６に示す実施形態では、第２のチャネル６５０は、透過性中間層６０８及びブリーザ層６１６と連通している。上述のように、ブリーザ層６１６は、通常、低圧源に接続されて、ブリーザ層６１６から気体又は揮発性物質を排出する。透過性中間層６０８をブリーザ層６１６に接続することによって、同じ真空源が、ブリーザ層６１６及び透過性中間層６０８の両方から気体及び他の材料を抜き出すことができる。
【００４３】
複合体製造システムの前述の実施形態のうちのいくつかは、通気プラグ・アセンブリに固定されたエラストメリック・ブラダ・ツールを具備していたが、本明細書に開示されたエラストメリック・ブラダ・ツールは、通気プラグ・アセンブリを具備せずに使用可能であると想定される。図７は、本発明の一実施形態に係る複合体製造システム７００を示す。複合体製造システム７００は、エラストメリック内層７０６と、透過性中間層７０８と、エラストメリック外層７１０とを有するエラストメリック・ブラダ・ツール７０４を含む。複合材７１２がエラストメリック外層７１０の上に積層され、内側バッグ７１４が複合材７１２を囲繞している。内側バッグ７１４は、内側バッグ７１４内に複合材７１２を保持するようにシール材７１５を使用してシールされている。ブリーザ層７１６は、内側バッグ７１４の上に積層され、真空バッグ７１８は、他のすべての層を囲繞している。真空バッグ７１８は、シール材７１９を使用してエラストメリック内層７０６にシールされている。エラストメリック・ブラダ・ツール７０４の内部キャビティ７２０は、気体経路、例えば、オートクレーブを適用するためにオートクレーブに露出させるか、又は、オートクレーブの補助なしで複合材が硬化する用途のために大気に露出させることができる。
【００４４】
図７において、この実施形態では、エラストメリック外層７１０は、透過性中間層７０８が露出してブリーザ層７１６と連通するように、透過性中間層７０８の前で終端していることが見て取れる。前述したように、ブリーザ層７１６は、通常は低圧源に接続されて、ブリーザ層７１６から気体及び他の好ましくない材料を除去する。透過性中間層７０８をブリーザ層７１６に露出することによって、同じ低圧源が、ブリーザ層７１６及び透過性中間層７０８の両方から気体を抜き出すことが可能である。例示的な実施形態は、特定の順序で配列された特定の層を使用して示されているが、上記の各「層」は複数の層を備えることができ、又は様々な層を異なる順序で並べることができ、又は記載されていない追加の層が組み込まれてもよいことを理解されたい。例えば、図６及び図７は、ブラダ・ツールのエラストメリック外層に直接適用された複合材層を示しているが、ブラダ・ツールと複合材層との間に追加の層を配置してもよい。
【００４５】
図８は、３層エラストメリック・ブラダ・ツールを使用する複合体製造に関連する例示的な方法５００のフローチャートを示す。ブロック５０２において、例示的な方法５００は、３層エラストメリック・ブラダ・ツールは、実質的に内部キャビティを画定するエラストメリック内層と、実質的に外表面を画定するエラストメリック外層と、エラストメリック内層とエラストメリック外層との間の透過性中間層と、を含む３層エラストメリック・ブラダ・ツールの上に複合材を積層する。ブロック５０４において、例示的な方法５００は、透過性中間層を低圧源に接続する。ブロック５０８において、例示的な方法５００は、透過性中間層から気体を抜き出す。
【００４６】
開示された技術の様々な実施形態が上記で説明されているが、これらは限定的ではなく、単なる例示として提示されていることを理解されたい。同様に、様々な図は、開示された技術に含まれ得る特徴及び機能性の理解を補助するためになされる、開示された技術の例示的な構造又は構成を示し得る。開示された技術は、図示された例示的構造又は構成に限定されず、所望の特徴が様々な代替構造及び構成を使用して実施可能である。実際、本明細書に開示された技術の所望の特徴を実施するために代替的な機能的、論理的又は物理的な区分化及び構成をどのように実施することができるかが、当業者には明らかであろう。さらに、フロー図、動作の記述及び方法クレームに関して、本明細書で工程が提示される順序は、文脈において別途指示しない限り、列挙された機能性を同じ順序で実行するように様々な実施形態が実施されることを義務付けるものではない。
【００４７】
開示された技術は、様々な例示的な実施形態及び実施態様に関して上述されているが、個々の実施形態のうちの１つ以上に記載された様々な特徴、態様、及び機能性は、それらが記載されている特定の実施形態へのそれらの適用性に限定されず、かかる実施形態が記載されているか否か、記載された実施形態の一部としてかかる特徴が提示されているか否かにかかわらず、開示された技術の他の実施形態のうちの１つ以上に単独で又は様々な組み合わせで適用され得る。よって、本明細書に開示された技術の広がり及び範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。
【００４８】
本書で使用されている用語及び語句、並びにこれらの変形は、特に明記しない限り、限定するものではなく、オープンエンドと解釈されるべきである。前述の例として、「含む」という用語は、「含むが、限定するものではない」などを意味するものと解釈されるべきであり、「例」という用語は、論じられている項目の例示的な事例を提供するために使用されており、これらの網羅的又は限定的な列挙ではなく、用語「１つの」は、「少なくとも１つの」、「１つ以上の」などを意味するものと解釈されるべきであり、「従来の」、「既存の」、「通常の」、「標準の」、「既知の」及び類似の意味の用語などの形容詞は、記載された項目を所定の期間に限定するものと解釈されるべきではなく、今又は将来のあらゆる時に利用可能又は既知であってもよい、従来の、既存の、通常の、又は標準の技術を包含するように解釈されるべきである。同様に、当業者に明らかであるか又は既知であると考えられる技術を本書が指している場合、かかる技術は、当業者に現在又は将来のあらゆる時に明らかであるか又は既知である技術を包含する。
【００４９】
「１つ以上の」、「少なくとも」、「ただし、〜に限定されない」といった語句、範囲を広げる単語及び語句又は同様の語句の存在は、場合によって、範囲を広げるこのような語句が存在し得ない場合、範囲がより狭いケースが意図されるか又は必要とされると意味するよう解釈されるべきではない。さらに、本明細書に記載の様々な実施形態は、例示的なブロック図、フローチャート及び他の図に関して記載されている。本書を読んだ後に当業者に明らかになるであろう、例示された実施形態及びこれらの様々な代替は、図示された例に限定されることなく実施可能である。例えば、ブロック図及びこれらに付随する記述は、特定の構造又は構成を必須とするとして解釈されるべきではない。
【００５０】
本発明は、現在好ましい実施形態のみを参照して提示されているが、当業者であれば、本発明から逸脱することなく様々な変更を行うことができることを理解するであろう。このように、本発明は、後述の特許請求の範囲及び列挙された限定によってのみ定義される。
【図１】
2019516583.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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