(57)【要約】本発明の自己装着雌型ファスナ（２０）は、同じ幅を持つ、比較的傾斜した２つの底面（３８）を備えるＶ字型の底壁（３６）を有する、凹角溝（３０）を備える。底面（３８）は、溝（３０）の制限された開口の下の中央に位置合わせされる弓形の頂点（４０）を備える。ダイは、制限された溝開口を通じて、端面（３８）に対しパネル部分を打ち付けることで、パネル部分は頂点（４０）内へ打ち付けられ、溝（３０）の傾斜した内側の側壁（３２）の下に内側へ、また、溝（３０）の傾斜した外側の側壁（３４）の下に外側へと打ち付けられる。これにより、よりよい取り付けが可能となり、より幅広いパネルの厚みに適合できるようになる。Ｖ字型の底壁（３６）は、さらに圧延処理時にロールの均衡を保ち、ロールを中心に位置合わせするため、ファスナ（２０）のより正確な断面を得ることが可能となる。
2007530893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面と、前記端面およびパイロット部を通じて伸びる穴とを備える、中央に配置される前記パイロット部と、
前記パイロット部の少なくとも両側に配置されるフランジ部であって、前記パイロット部の前記端面とほぼ平行な、ほぼ平らなパネル支持面を備えるフランジ部と、
前記パイロット部に隣接する前記フランジ部のパネル支持面内の溝と、を備え、
前記溝は、前記パイロット部の外面を形成する傾斜した内側の側壁と、傾斜した外側の側壁と、Ｖ字型の底壁とを備え、前記内側の側壁は前記底部から前記フランジ部の方向へと外向きに、そして前記外側の側壁は前記底壁から前記パイロット部の方向へと内向きに傾斜して、前記パネル支持面に隣接する前記溝の開口を形成し、前記開口は、前記底壁における前記溝の幅よりも小さい幅を有し、そして、前記パネル支持面の平面と反対に伸び、前記溝の前記内側および外側の側壁の間に、前記内側および外側の側壁から同距離の位置に配置される頂点、を有する二等辺三角形の辺を形成する、向かい合う、比較的傾斜する、ほぼ同じ底面を有する、前記Ｖ字型底壁を備える、
ことを特徴とする、金属パネルに取り付けられる自己装着雌型ファスナ。
【請求項２】
前記Ｖ字型の溝の前記底面は、前記ほぼ平らなパネル支持面に対し、１５度から２５度の間で傾斜している、
ことを特徴とした、請求項１に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項３】
前記穴は、内部をねじ切りされており、前記自己装着雌型ファスナは前記パイロット部の前記端面の逆側に背面を備え、前記背面は、前記穴をとり囲むくぼみを備える、
ことを特徴とした、請求項１に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項４】
前記Ｖ字型の底壁の頂点は弓形である、
ことを特徴とした、請求項１に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項５】
前記フランジ部は長方形であり、前記パイロット部の両側に前記パネル支持面を備え、前記溝は前記パネル支持面のパイロット部の両側に細長い溝を備え、前記雌型ファスナは、前記フランジ部の前記パネル支持面の反対に配置された背面を備え、前記背面は、前記Ｖ字型の前記底壁の頂点と位置合わせされる細長い溝を備え、前記細長い溝は、壊れやすいコネクタ要素を受け入れるために適合される、
ことを特徴とした、請求項１に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項６】
前記パイロット部の前記端面は、前記フランジ部の前記パネル支持面より上に離間されて配置され、前記パイロット部は前記パネル支持面の上に離間されて配置される外面を備えており、前記外面は、前記端面とほぼ垂直に広がり、前記溝の前記内側および外側の側壁は、１０度から２０度の角度で傾斜しており、前記Ｖ字型の底壁の前記向かい合う、比較的傾斜する底面は、平らであり、前記支持面に対して１０度から１５度の角度で傾斜している、
ことを特徴とした、請求項１に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項７】
端面と、前記端面およびパイロット部を通じて伸びる穴とを備える、中央に配置される前記パイロット部と、
前記パイロット部の両側に配置されるフランジ部であって、前記パイロット部とほぼ平行に広がるほぼ平らなパネル支持面を備える、ほぼ長方形なフランジ部と、
前記フランジ部の前記パネル支持面内に、前記パイロット部の両側に配置される細長い溝と、を備え、
前記溝は、それぞれが、前記パイロット部の外面を形成するほぼ平らな傾斜する内側の側壁と、ほぼ平らな傾斜する外側の側壁と、Ｖ字型の底壁と、を備え、前記内側の側壁は前記底壁から前記外側の側壁の方向に外側に、そして前記外側の側壁は前記底壁から前記内側の側壁の方向に、前記外側の側壁が隣接する前記フランジ部の前記パネル支持面へと、内側に傾斜し、前記Ｖ字型の底壁に隣接する前記溝の幅よりも小さい、前記パネル支持面に隣接する幅を備える、制限された開口を前記溝に形成し、前記Ｖ字型の底壁は、前記フランジ部の前記支持面とは反対に伸びる頂点を備える比較的傾斜する底面を有する、
ことを特徴とする、金属パネルに取り付けられる自己装着雌型ファスナ。
【請求項８】
前記Ｖ字型の底壁の前記底面の幅は、ほぼ同じであり、前記頂点は、前記溝の前記傾斜する内側、および外側の側壁の間に、内側および外側の側壁からほぼ同距離の位置に配置される、
ことを特徴とした、請求項７に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項９】
前記自己装着雌型ファスナは、前記フランジ部の前記パネル支持面の逆側に、背面を備え、前記背面は、前記Ｖ字型の底壁の前記底面の頂点と整列される、壊れやすいコネクタ要素を受け入れるように適合された細長い溝を有する、
ことを特徴とした、請求項７に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項１０】
前記背面は、前記穴をとり囲むくぼみを備え、前記穴は内部をねじ切りされている、
ことを特徴とした、請求項９に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項１１】
前記Ｖ字型の溝の２つの底面は、前記ほぼ平らなパネル支持面に対し、１５度から２５度の角度で傾斜している、
ことを特徴とした、請求項７に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項１２】
前記Ｖ字型の底壁の前記底面の頂点は、弓形である、
ことを特徴とした、請求項７に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項１３】
前記Ｖ字型の溝の前記底面の頂点は、０．０５インチ以下の半径を有する、
ことを特徴とした、請求項１２に記載の自己装着雌型ファスナ。
【請求項１４】
端面を有する突起した唇を備えるダイ部に面して金属パネルを配置するステップと、
端面と、前記端面およびパイロット部を通じて伸びる穴とを備える、中央に配置される前記パイロット部と、前記パイロット部の少なくとも両側に配置されるフランジ部であって、前記パイロット部の前記端面とほぼ平行な、ほぼ平らなパネル支持面を備えるフランジ部と、前記パイロット部に隣接する前記フランジ部のパネル支持面内の溝と、を備える金属パネルに取り付けられる自己装着雌型ファスナであって、  前記溝は、前記パイロット部の外面を形成する傾斜した内側の側壁と、傾斜した外側の側壁と、Ｖ字型の底壁とを備え、前記内側の側壁は前記底部から前記フランジ部の方向へと外向きに、そして前記外側の側壁は前記底壁から前記内側の底壁の方向へと内向きに傾斜し、前記Ｖ字型の底壁は、前記フランジ部の前記パネル支持面と反対に伸びる頂点を備えるほぼ同じ比較的傾斜した底面から構成される、ことを特徴とする、自己装着雌型ファスナを、前記パネルの逆側に配置するステップと、
前記ダイ部の前記突起した唇の前記端面を前記金属パネルに打ち付け、同時に前記パネル開口に前記自己装着雌型ファスナのパイロット部を十分に打ち付け、前記突起した唇の前記端面は、前記フランジ部の前記パネル支持面にある前記溝内へ、そして前記溝の前記Ｖ字型底壁の前記底面に対し、前記開口に隣接するパネル部分を変形することで、前記パネル部分を前記溝の傾斜する前記内側の側壁の下へ内側に向かって変形し、そして前記溝の傾斜する前記外側の側壁の下へ、外側に向かって変形し、前記自己装着雌型ファスナの前記溝内に、前記パネルおよび前記パネル部分との間に頑丈な機械的な連結を実現するステップと、
を備える、金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【請求項１５】
前記溝の前記Ｖ字型底壁の前記底面の前記頂点は、前記溝の前記傾斜した内側、および外側の側壁の間に、前記傾斜した内側、および外側の側壁から同距離の位置に配置され、前記方法は、前記頂点内へ、そして前記溝の前記底面に対し、前記パネル部分を打ちつけ、前記溝の傾斜した内側の側壁の下へ、そして前記傾斜した外側の側壁に向かって、前記パネル部分を十分に同じように変形するステップを備える、
ことを特徴とした、請求項１４に記載の金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【請求項１６】
前記方法は、前記ダイ部の前記突起した唇の端面を前記パネル部分に打ち付けるステップを備え、前記溝内へ、そして前記底面の前記頂点と隣接するＶ字型底壁に対し、前記パネル部分の端部を前記開口においてまず変形し、前記パネル部分に対し、前記突起した唇の前記端面を打ち付け続けることで、前記底面の前記頂点内へ、そして前記溝の傾斜した前記内側および外側の側壁に対し、前記パネル部分を変形する、
ことを特徴とした、請求項１４に記載の金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【請求項１７】
前記ダイ部の前記突起した唇の端面は、前記溝の前記Ｖ字型の底壁の前記底面の前記頂点とほぼ整列される前記頂点を有する、第１と第２の端面を備え、前記方法は、前記突起した唇の前記端面の前記頂点を前記パネル部分に対して打ち付け、前記Ｖ字型の底壁の前記底面の前記頂点内に前記パネル部分を変形し、そして前記溝の前記傾斜した内側及び外側の側壁に対し前記パネル部分を変形するステップとを備える、
ことを特徴とした、請求項１４に記載の金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【請求項１８】
前記方法は、前記パイロット部の前記端面を前記パネルに打ち付けるステップと、前記パネルから金属片を打ち抜くステップと、前記パネル内に、開口を形成するステップとを備える、
ことを特徴とした、請求項１４に記載の金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【請求項１９】
それぞれが端面を有するほぼ平行な突起した唇を備える、ダイ部に面して金属パネルを配置するステップと、
端面と、前記端面およびパイロット部を通じて伸びる穴とを備える、中央に配置される前記パイロット部と、前記パイロット部の両側にパネル支持面を備える、前記パイロット部の両側に配置される長方形のフランジ部と、前記ダイ部の前記突起した唇と整列される前記パイロット部に隣接する前記フランジ部の前記パネル支持面内に配置される、ほぼ平行な溝と、を備える、自己装着雌型ファスナであって、前記溝のそれぞれは、前記パイロット部の該面を形成する傾斜する内側の側壁と、傾斜する外側の側壁と、Ｖ字型の底壁とを備え、前記溝の前記内側の側壁は前記底壁から外側の側壁の方向に外側に傾斜しており、前記外側の側壁は前記底壁から内側の側壁の方向に、隣接する前記パネル支持面へと内側に傾斜しており、前記Ｖ字型の底壁に隣接する幅よりも小さい、パネル支持面に隣接する幅を有する制限された開口を前記溝に形成し、前記Ｖ字型底壁は、前記フランジ部の前記パネル支持面から離れた方向に伸びる頂点を有する比較的傾斜した底面を備える、ことを特徴とする自己装着雌型ファスナを前記パネルの逆側に配置するステップと、
前記自己装着雌型ファスナのパイロット部を受け入れるように構成された前記パネルを貫通する開口を形成するステップと、
前記ダイ部の前記突起した唇の前記端面を、前記パネルを通じる前記開口に隣接する金属パネル部分に向かって打ち付け、同時に前記自己装着雌型ファスナの前記パイロット部を前記パネルの前記開口を通じて十分に打ち付けるステップと、
前記ダイ部の前記突起した唇の前記端面を前記パネル部分に打ち付け続けることで、パネル部分を前記溝内に、そして前記Ｖ字型の底壁の比較的傾斜した底面に向かって変形し、前記パネル部分を前記溝の傾斜する前記内側の側壁の下へ、内側に変形し、前記パネル部分を前記溝の前記外側の側壁の下へ、外側へ変形し前記自己装着雌型ファスナの前記溝内に前記パネルおよび前記パネル部分との間に頑丈な機械的な連結を実現するステップを備える、
ことを特徴とする、金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【請求項２０】
前記溝の前記Ｖ字型底壁の前記底面の前記頂点は、前記溝の前記傾斜した内側および外側の側壁の間に、前記傾斜した内側および外側の側壁からほぼ同じ距離だけ離間した位置に配置され、前記方法は、前記ダイ部の前記突起した唇の前記端面を前記溝の前記Ｖ字型底壁の前記底面の前記頂点に対し打ち付けることで、前記溝の前記傾斜した内側および外側の側壁の下へ内側に前記パネル部分を変形するステップを備える、
ことを特徴とした、請求項１９に記載の金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【請求項２１】
前記方法は、前記パネル部分に対し、前記端面を打ち付けるステップを備え、まず前記開口に隣接する前記パネル部分の端部を前記底面の前記頂点に隣接する前記Ｖ字型の底壁に対し変形し、そして前記パネル部分に対し、前記端面を打ち付け続け、前記頂点内へ、そして前記溝の前記傾斜した内側及び外側の側壁に対し、前記パネル部分を変形する、
ことを特徴とした、請求項１９に記載の金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【請求項２２】
前記ダイ部の前記突起した唇の前記端面は、それぞれ、前記溝の前記Ｖ字型の前記底壁の前記頂点とほぼ整列された突起した頂点を有する、第１および第２の端面を備え、前記方法は、前記ダイ部の前記突起した唇の前記端面の前記頂点を前記パネル部分に対し打ち付け、前記Ｖ字型の底壁の前記底面の前記頂点内へ前記パネル部分を変形し、前記溝の前記内側の側壁に対し内側に、そして前記溝の前記外側の側壁に対し外側に、前記パネル部分を変形するステップを備える、
ことを特徴とした、請求項１９に記載の金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【請求項２３】
前記突起した唇の前記第１の端面は、前記第２の端面よりも幅広であるため、前記端面の前記頂点が、前記Ｖ字型の底壁の前記底面の前記頂点と整列され、前記方法は、前記ダイ部の前記突起した唇の前記第１および第２の端面を、前記パネル部分に対し打ち付け、前記第１および第２の傾斜した端面の両側にあるパネル部分を前記溝のＶ字型の底壁へと変形するステップを備える、
ことを特徴とした、請求項２２に記載の金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付けるための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピアスナットやクリンチナットを含む自己装着雌型ファスナと、それら自己装着ファスナを金属パネルに取り付ける方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピアスナットおよびクリンチナットは、例えば、米国特許出願第３，０８９，３６０号、第３，０９１，８４３号、および第３，１５２，６２８号に示されるように、５０年以上も前に、本願の譲受人が関心を持つ先人によって初めて発明されたものである。これらの特許に示されるように、当初のピアスナットおよびクリンチナットは、断面がＴ字型で、突起したパイロット部と、そのパイロット部の両側にパイロット部と一体となったフランジ部とを備えている。上記引例の米国特許出願第３，０８９，３６０号に開示されるように、ファスナをピアスナットとして利用する場合、パイロット部の端面は、ダイ部、またはダイボタン上に支持されたパネルに打ち付けられ、パネルに開口を貫くことで、パネルがダイ部によってナットと固定される。この他に、ファスナはクリンチナットとしても利用することもできる。この場合、パイロット部を受け入れるように構成された開口が先にパネルに作成され、次いで、パイロット部の突起した端部を変形させるか、パイロット部の溝へとパネルを変形させることで、ダイボタンによってパネルがファスナに固定される。本願で用いられているように、「自己装着雌型ファスナ」という用語には、クリンチナットおよび、ピアスナットの両方が含まれる。
【０００３】
例えば、米国特許第３，６４８，７４７号、及び第４，９７１，４９９号に開示されるように、パネルに対するファスナの接着強度（push-off strength)または、維持力を主に改善するための様々な改良が、本願の譲受人が関心を持つ先人達によって自己装着雌型ファスナに加えられた。これらの特許に開示される自己装着雌型ファスナは、中央にパイロット部と、上述したように、パイロット部の両側に平らな支持面を有するフランジ部とを備える。しかしながら、パネル支持面のそれぞれは、金属パネルに取り付けられた時、大幅に改善した接着強度を提供する凹角溝を備える。ここでいう「凹角溝」は、向かい合って傾斜した（２つの）側壁と、底壁とを備え、内側の側壁は底壁から外側の方向に傾斜しており、外側の側壁は、側壁の内側の方向に内側に傾斜している。これにより、溝には囲まれた開口が形成され、フランジ部のパネル支持部、または支持面に隣接する溝の幅は、底壁に隣接する溝の幅よりも狭くなる。これらの特許に開示されるように、底壁は平らであり、フランジ部のパネル支持面と平行している。
【０００４】
これらの特許に開示される自己装着雌型ファスナを取り付ける方法は、上述するＴ型自己装着ファスナを取り付ける方法に類似する。すなわち、金属パネルは、突起した、クリンチ唇(clinching lips)を備えるダイボタン上に支持され、パイロット部はパネルの開口を通じて打ち付けられる。そして突起した唇、またはクリンチ唇は、パネル開口に隣接するパネル部分を、溝内へ、そして底壁に向かって変形する。自己装着ナットがピアスナットとして利用される場合には、パイロット部はパネルから金属片を打ち抜き、上述したようにパネルに開口を形成する。しかし、本実施例では、クリンチナットの端面はパネル開口付近のパネル部分を、溝の底壁に向かって変形する。これにより、パネル部分は溝の傾斜した内側の側壁の下に、内側に向かって変形され、そして、溝の傾斜した外側の側壁の下に、外側に向かって変形され、より強力な接着強度を持つ、安全な取り付けが実現される。
【０００５】
上述した種類の自己装着雌型ファスナの典型的な適用例において、自己装着雌型ファスナは、往復動するプランジャを備える、取り付けヘッドに供給される。プランジャは、一般的にはダイプレスの上部ダイシューに配置され、ダイボタンは、ダイプレスの下部のダイシューに配置される。上述したように、パネルはダイボタン上に支持され、ダイプレスが閉じる際に、プランジャがプランジャ通路を通じてファスナをパネルに打ち付け、自己装着雌型ファスナをパネルに取り付ける。同時にパネルがダイプレス内に形成されてもよく、複数の自己装着雌型ファスナをパネルに取り付けるために、ダイプレスは複数の取り付けヘッドおよびダイボタンを備えていても良い。自己装着雌型ファスナを取り付けヘッドに供給するために様々な方法が取り入れられている。例えば、自己装着雌型ファスナは取り付けヘッドに一括して供給されてもよい。また、ファスナは壊れやすいコネクタ要素によって帯状に連続して相互に接続されてもよい。その際、プランジャは、本願の譲受人が関心を持つ先人に譲受された、米国特許第３，８４５，８６０号に記述されるように、プランジャ通路に配置されるファスナを帯状に接続された状態から剪断すると同時にファスナをパネルに取り付ける。好ましい実施例において、上記引例の米国特許第４，９７１，４９９に開示されるように、壊れやすいコネクタ要素とは、壊れやすいワイヤである。壊れやすいワイヤは、適切な壊れやすい材質から形成されており、ファスナ穴の両側に配置されるファスナの背面にある細長い溝内に取り付けられる。この細長い溝は、好ましくは、ファスナ溝と位置合わせされる。
【０００６】
当業者には明らかなように、上述の自己装着雌型ファスナは、圧延装置から形成されてもよい。この場合、自己装着雌型ファスナの切断面の望ましい形状はスチールワイヤから圧延され、穴はパイロット部から押し抜きされて、または貫通して形成される。次いで、ファスナは指定の長さに切断され、穴には雌ねじが切られる（内部にねじ山が切られる）。しかし、所望の凹角溝の形を正確に圧延するのは困難である。ファスナの帯が圧延ローラに対して正確に配置されなくてはならない上、従来の自己装着ナットの構成において、現状では、圧延力を均一に保つことが可能でないためである。上述のように、自己装着ファスナを壊れやすいコネクタ要素によって帯状に相互接続させる場合、ファスナをローラで圧延する際に、ファスナのワイヤ溝が帯の背面に圧延され、次いでワイヤが溝に挿入されて固定される。
【０００７】
さらに当業者には明らかなように、記述された種の自己装着雌型ファスナを適用する際に制約となるものは、パネルの厚みである。すなわち、上述の自己装着雌型ファスナをうまく取り付けることのできるパネルの厚み幅は限定されている。さらに、上述の凹角溝を備える自己装着雌型ファスナは、強力な接着強度を有しているが、特に重金属への適用において、さらなる改良を加えることが可能である。また、ダイボタンのクリンチ唇の損傷を防ぎ、そしてねじ筋を閉じないようにするために、凹角溝を、完全に埋めることなく、金属パネルによって詰めることも望ましい。
【０００８】
本願やその他の譲受人が関心を持つ先人達やその他の人々により、ファスナとパネルの間に形成される接合部の強さを、ファスナ取り付け時にパネルを受ける溝の形を改良することで改善する様々な試みが、本願の譲受人が関心を持つ先人の譲受人に譲受された、米国特許第３，２９９，５００号および第３，７２４，５２０号を始めとして、行われた。米国特許第３，２１３，９１４号、第３，２５３，６３１号、および第４，１１９，８２７号も、取り付け後、改善された維持力を提供するように、またはファスナがパネルに対して回転しないように構成される溝を備える自己装着ファスナに関する様々な実施例を開示している。上記引用の米国特許第３，２９９，５００号及び、第２，９４４，６４２号は、パネルを受け入れる、ほぼＶ字型の底壁を有する溝を開示している。しかしながら、溝は凹角溝ではない。また、米国特許第３，２９９，５００に開示される自己装着ファスナを取り付ける方法は、十分な接着強度を得るために、取り付け時にパイロット部の変形を要する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、形成が容易であり、特に厚みのある、または重金属パネルへの適用において、より強力な接着強度を備える、自己装着雌型ファスナの改良に対する継続的なニーズが存在する。これら目的は、本発明の自己装着雌型ファスナおよびその取り付け方法によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述するように、本発明は、形成するのが簡単で、特に重量のある金属パネルにおいて、雌型ファスナのパネルに対する改善された維持力をもたらす、金属パネルへ取り付けられる自己装着雌型ファスナ、および自己装着雌型ファスナを金属パネルに取り付ける方法に関する。本発明の自己装着雌型ファスナは、中央に配置されるパイロット部と、端面と、端面およびパイロット部を通じて伸びる穴と、を備える。さらに雌型ファスナは、パイロット部の少なくとも両側に配置されるフランジ部を備える。フランジ部は、パイロット部の端面とほぼ平行な、ほぼ平らなパネル支持面を備える。さらに、本発明の自己装着雌型ファスナは、Ｖ字型の底壁を有する凹角溝を備える。より具体的には、雌型ファスナは、パイロット部に隣接するフランジ部のパネル支持面内に溝を備える。溝は、パイロット部の外面を形成する傾斜した内側の側壁と、傾斜した外側の側壁と、Ｖ字型の底壁とを備える。内側の側壁は底部からフランジ部に向かって外向きに、また、外側の側壁は底壁からパイロット部へと内側に、傾斜しており、パネル支持面に隣接する溝の開口を形成する。開口は、底壁の溝の幅よりも小さい幅を有する。本発明の雌型ファスナの好ましい実施例において、Ｖ字型底壁は２つのほぼ向かい合った、ほぼ同じ幅の比較的傾斜した底面を備える。これら底面は二等辺三角形の辺を形成する。この二等辺三角形は、パネル支持面の平面と反対に伸び、溝の内側および外側の側壁の間に、内側および外側の側壁から同距離の位置に配置される頂点を有する。
【００１１】
本発明の自己装着雌型ファスナの好ましい実施例では、Ｖ字型の底壁の底面の頂点は好ましくは、０．０１０から０．０４０インチの間、または、０．０２５から０．０３５インチの間の半径を有する。さらに、Ｖ字型の溝の底面は、ほぼ平らなパネル支持面に対し、１５度から２５度の間で傾斜しており、さらには、１５度から２０度の間で傾斜していることが好ましい。これにより、底壁に対し変形されるパネル金属は、溝の傾斜した内側の側壁に対し内側に、そして溝の傾斜した内側の側壁の下に変形され、また、溝の傾斜した外側の側壁に対し外側に、そして溝の傾斜した外側の側壁の下に変形され、パネルと溝の間に、頑丈な機械的な連結が実現される。Ｖ字型底壁と内側、及び外側の側壁が交差する点も、弓形であることが好ましい。そして、溝の傾斜した外側の側壁は、フランジ部のパネル支持面と弓形の面で交わる。溝の傾斜した内側の側壁は、好ましい実施例では、パイロット部の端面と弓形の壁で交わる。しかし、溝の内側の側壁は、好ましくは、内側の側壁の上部において、特にフランジ部のパネル支持面の上に離間して配置されるパイロット部の端面において、平面を備える。
【００１２】
上述するように、本発明の自己装着雌型ファスナは、所望の雌型ファスナの断面を形成するために、スチール製のワイヤから冷間圧延されてもよい。フランジ部が長方形の場合、帯状のファスナは、穴を形成するために押し抜きされ、所定の長さに切られる。パイロット部が個別にではなく、圧延処理時に作成される場合についても、パイロット部は長方形である。しかし、パイロット部は個別に形成されてもよく、この場合、パイロット部は、丸形を含む、任意の適切な形状を有していてもよい。雌型ファスナが、上述するように、壊れやすいコネクタ要素（または複数の要素）によって相互接続されている場合、ファスナの原型(fastener blank)の背面にほぼ半円形の溝を同時に圧延してもよい。半円形の溝は、溝のＶ字型の底壁の底面の頂点と位置合わせされてもよい。本実施例では、溝のＶ字型の底壁は圧延時において重要な優位性を有し、最終圧延処理時にファスナの帯を正確に配置し、圧延力のバランスを保つ。本発明の自己装着雌型ファスナの一実施例において、穴が、自己ねじ切り雄型ファスナを受け入れるように筒状であっても、ファスナの帯に穴が押し抜きされ、帯が所定の長さに切られた後に、穴の内側にねじ山が切られる、または雌ねじ切り(tap)が施される。穴がねじ切りされる場合、本発明の自己装着雌型ファスナの好ましい実施例では、雌型ファスナの背面に穴を取り囲むくぼみを備える。これは、以下に説明するように、パネルにファスナを取り付けるために、取り付けヘッドを通じたファスナの供給に、ねじ切り処理から生じる金属片が干渉することに関連して起きる問題を防止する。
【００１３】
上述するように、本発明の自己装着雌型ファスナがワイヤ溝（又は複数のワイヤ溝）を圧延して形成される場合、自己装着雌型ファスナの好ましい実施例は長方形のフランジ部を備える。長方形のフランジ部は、中央のパイロット部の両側に、ほぼ平らなパネル支持面と、パイロット部の両側にあるパネル支持面内に細長い溝とを備える。ここで、細長い溝とは、上述するように「凹角溝」であり、それぞれの溝は、傾斜した内側及び外側の側壁と、Ｖ字型の底壁とを備える。しかしながら、本発明の自己装着雌型ファスナは、順送り型を含む、冷間形成手法によって形成されてもよい。このとき、凹角溝は環状であってもよい。環状の凹角溝は、パイロット部と、当技術分野で知られているように、複数の円周上に離間して配置された、回転防止要素を備える、環状の凹角溝のＶ字型底壁とを取り囲む。
【００１４】
本発明の金属パネルに自己装着雌型ファスナを取り付ける方法は、端面を有する突起した唇を備えるダイ部に面して金属パネルを配置するステップと、上述のように自己装着雌型ファスナを金属パネルに面して、フランジ部の端面にある溝とダイ部の突起した唇とを整列して配置するステップと、次いでパネルの開口を通じて自己装着ファスナのパイロット部を打ち付け、金属パネルに対してダイ部の突起した唇の端面を打ち付け、パネル開口に隣接する金属パネルの部分を、溝内に、そして溝のＶ字型底壁に向かって変形するステップとを備える。そして、傾斜した内側の側壁の下に、内側に向かって、また傾斜した外側の側壁の下に、外側に向かってパネル部分を変形し、パネル部分と自己装着雌型ファスナとの間に頑丈な機械的な連結を実現するステップを備える。
【００１５】
本発明の好ましい実施例の１つでは、ダイ部の突起した唇の端面は金属パネル部分を溝内に、そして底面の頂点に隣接する溝Ｖ字型の底壁に向かって、好ましくは、頂点に隣接して、溝の傾斜した内側の側面の近くに変形する。次いで、ダイ部の突起した唇の端面は、パネル部分を溝のＶ字型の底壁の底面の頂点へと打ちつけ、パネル部分を溝の傾斜した外側の側壁の下に、外側へ向かって、また、溝の傾斜した内側の側壁の下に、内側に向かって、変形する。開示される実施例の１つでは、ダイ部の突起した唇の端面は、平らで、フランジ部のパネル支持面に対してほぼ平行である。これは、より厚みのあるパネルにおいてより好ましい実施例であるかもしれない。開示される別の実施例では、端面はＶ字型であり、その頂点はＶ字型の溝の底面の頂点と整列されている。このとき、ダイ部の突起した唇の端面の頂点を、溝の底面の頂点と整列するために、パイロット部に隣接する突起した唇の端面は、向かい合った比較的傾斜した端面よりも長いことが好ましい。両実施例とも、ダイ部は、パイロット部に隣接する面を有する穴を備え、この面は、パイロット部の端面に対し垂直に広がる。また、ダイ部は、傾斜した外側の側壁を備え、これはパネル部分を、溝の傾斜した外側の側壁の下に外側に向かって変形する。当然のことながら、自己装着雌型ファスナが、上述するように平行な細長い溝を備えるとき、ダイ部は平行に配置される突起した唇を備える。それぞれの唇は、上述するように長方形の自己装着雌型ファスナ内の溝と整列される。しかし、上述するように、本発明の自己装着雌型ファスナは、冷間形成されてもよく、この場合、雌型ファスナは環状の溝をフランジ部のパネル支持面に備える、丸い形状をしていてもよい。このとき、ダイ部の突起した唇も、環状の溝に受け入れられるように構成され、環状である。
【００１６】
本発明の自己装着雌型ファスナ、およびその取り付け方法の、その他の長所や優位な特性は、後述の好ましい実施例、付随する請求項および図面、そして簡単な説明により、より理解が深まると考えられる。しかしながら、当業者には明らかなように、図面に開示される実施例、或いは、以下に記載される実施例は、例示目的のためのものであり、付随する請求項に記載されている場合を除いて、本発明を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
上述するように、そして下記にさらに詳しく述べるように、本発明の自己装着雌型ファスナはピアスナット、およびクリンチナットのいずれにも利用することが可能である。この雌型ファスナは穴を備えており、ダイプレス内の金属パネルに第２の部材を装着するために、上記引例の特許に示されるように、雌型ファスナの穴に、雄型ファスナをねじ込むことで、第２の部材をパネルに固定する雌型ファスナを永久的に取り付けることが可能である。
【００１８】
図１、および図２に最もよく示されるように、開示される自己装着雌型ファスナ２０は中央パイロット部２２を備える。中央パイロット部２２は端面２４と、パイロット部２２の両側に、それぞれが、ほぼ平らな支持面２８を有するフランジ部２６を備える。さらに、開示される自己装着雌型ファスナ２０は、細長い平行する凹角溝３０を備える。凹角溝３０は、パイロット部２２に隣接するフランジ部２６のパネル支持面２８内に形成される。凹角溝３０のそれぞれは、パイロット部２２の外面をも形成する、傾斜した内側の側壁３２を備える。また、凹角溝３０のそれぞれは、傾斜した外側の側壁３４と、Ｖ字型の底壁３６を備える。底壁３６は、頂点４０で交差する、比較的傾斜した底面３８を有する。頂点４０は、フランジ部２６のパネル支持面２８から遠くに伸びる、あるいは離間して配置される。好ましい一実施例では、パイロット部２２は、図２に最もよく示されるように、端面２４およびパイロット部２２を通じて伸びる、ねじ切りされた穴４２を備える。なお、自らねじ切りを行う／ねじ山を形成する雄型ファスナを受け入れるために、穴４２はねじ切りされていなくてもよい。
【００１９】
自己装着雌型ファスナ２０の開示される実施例では、端面２４はフランジ部２６のパネル支持面２８より上部に配置され、また、パネル支持面２８は、平らであることが好ましい。しかし、フランジ部２６のパネル支持面２８は、パイロット部２２の端面２４と整列して配置されてもよい。
【００２０】
図２に最もよく示されるように、溝３０の外側の側壁３４は、Ｖ字型の底壁３０からパイロット部の方向に、フランジ部２６のパネル支持面２８へと傾斜し、丸角(radius)４４において端面２８と交わる。傾斜した内側の側壁３２はＶ字型の底壁３６からフランジ部２６の方向へと傾斜するが、図２に最もよく示されるように、開示される実施例では、溝３０の内側側壁は、丸角４８においてパイロット部２２の端面２４と交わる平面４６を備える。本発明の自己装着雌型ファスナ２０の好ましい実施形態では、Ｖ字型の底壁３６の（２つの）底面の幅は等しく、内側と外側の側壁３２および３４から等しい距離に頂点４０が配置される。頂点４０は好ましくは弓形で、その半径は０．０１インチ以上、或いは、０．０１から０．０５インチの間、好ましくは０．０２５から０．０３５インチの間である。さらに、Ｖ字型の底壁３６の底面３８は、内側と外側の側壁３２および３４に対して鈍角をなし、フランジ部２６の端面２８に対して鋭角（好ましくは、１５度から２５度の間、さらに好ましくは１５度から２０度の間）をなすことが好ましい。これにより、後述するように、比較的厚みのあるパネルに取り付けた場合にも、優れた接着強度が得られる。
【００２１】
図１および図２に示ように、穴４２がパイロット部２２を通じてねじ切りされる場合、自己装着雌型ファスナ２０の背面５０は、穴４２を囲む、くぼみ５２を備える。くぼみ５２は、穴抜き時の「まくれ」が、取り付けヘッド内のファスナの供給や、ファスナの取り付けを妨害しないようにするためのものである。なお、端面２４に隣接するねじ切りされた穴４２の端部は、面取り(chamfer)されていてもよい。上記引例の米国特許第３，８４５，８６０号に記述されるように、ファスナが、壊れやすいワイヤ５４等の壊れやすいコネクタ要素によって帯状に相互接続されている場合、圧延処理の際に自己装着ファスナの背面５０に半円形の溝５６を圧延してもよい。図２に最もよく示されているように、溝５６はＶ字型の溝３６の底面３８の頂点４０と位置合わせされることが望ましい。Ｖ字型の溝３６は、平らな底壁を有する従来の凹角溝と比較して、帯状になったファスナを圧延時に、より正確に配置し、その結果、この種の自己装着ファスナをより正確に生産することが可能となる。また、以下の取り付け方法で説明するように、特に厚みのある金属パネルにおいて、Ｖ字型の底壁３６はファスナとパネルのアセンブリにおける維持力または接着強度をより強度なものにする。
【００２２】
図３から図５は、図１および図２に示す自己装着雌型ファスナを取り付けるためのダイ部またはダイボタン５８の一つの適切な実施例を示す。開示されるダイボタン５８の実施例は、図４および図５に示されるように、ダイボタン内を伸びる開口６２を取り囲む突起した唇６０を備える。開示される自己装着雌型ファスナ２０のパイロット部２２は長方形であるため、突起した唇６０も長方形である。以下に説明するように、突起した唇６０は平行して配置されるクリンチ唇６４を備え、これらは、自己装着雌型ファスナ２０の凹角溝３０内へと金属パネルを打ち込む。また突起した唇６０は、横断する、平行な、叩き付け唇(spanking lip)、またはノンクリンチ唇(non-clinching lips)６６を開口６２の両側に備える。図３に示すように、クリンチ唇６４は叩き付け唇、またはノンクリンチ唇６６よりも長く、後述するように、自己装着雌型ファスナ２０の長方形のパイロット部２２を受け入れるように構成されている。図５に最もよく示されるように、開示される実施例において、各クリンチ唇６４は、開口６２の壁に対して垂直な端面６８と、傾斜した外側の側面７０と、弓状の面７２とを備え、傾斜した外側の側面７０はダイボタン５８の平らな端面７４と交わる。図４に最もよく示されるように、開示される実施例では、叩き付け唇、またはノンクリンチ唇６６も開口６２の内壁に対し垂直に広がる端面７６を備え、それらは、傾斜した外側の側面７８を備える。当業者には明らかなように、パイロット部と隣接するパネルに形成される、パイロット部２２の短い辺を横断する、開口に隣接する、変形されたパネル金属は、溝内のパネル金属と共に流し出されるが、これは本発明を構成するものではない。通常、図３に示すように突起した唇６０の角８０は面取りされている。以下に続く図は、本発明の自己装着雌型ファスナ２０を取り付ける方法と、クリンチ唇６４の機能を示す。
【００２３】
図６は、自己装着雌型ファスナ２０およびダイボタン５８と金属パネル８２の配置を示す。上述のような通常の用途では、ダイボタン５８はダイプレス（図示せず）の下部ダイシュー８４に配置される。自己装着雌型ファスナ２０は取り付けヘッド（図示せず）へと供給され、上部ダイシューにある取り付けヘッドにより受け入れられる。取り付けヘッドは、本願の譲受人が関心を持つ先人によって譲受された上記引例の特許にさらに詳しく述べられているように、往復動するプランジャ８６を備える。通常、パネル８２は下部ダイシュー８４に相対して固定されており、プランジャ８６は、ファスナ取り付けヘッド（図示せず）のプランジャ通路を通じて、背面５０に打ち付けられる。図６は自己装着ファスナ２０とダイボタン５８の配置をよりよく示すための分解図である。パイロット部２２はダイボタン５８内を通る開口６２と位置合わせされ、クリンチ唇６４は凹角溝３０と位置合わせされる。これらは、本発明において、自己装着雌型ファスナ２０をパネル８２に取り付ける方法の第一ステップである。
【００２４】
自己装着雌型ファスナ２０が、自己貫通ファスナまたはピアスナットとして利用される場合、図７に示すように、パイロット部２２の端面２４はパネル８２に打ち付けられる。そして、パイロット部２２の端面２４および、クリンチ唇６４と叩き付け唇６６がそれぞれ備える、端面６８および７６が協業して、金属片８８をパネル８２から押し抜く。当然ながら、パネル８２に形成される開口９０はその中にパイロット部２２を受け入れるように構成される。自己装着雌型ファスナ２０が壊れやすいワイヤ５４で相互接続されている場合、取り付けヘッド（図示せず）のプランジャ通路内で、プランジャが雌型ファスナに打ち付けられる際に、プランジャ８６が壊れやすいコネクタ要素を剪断する。図７に示すように、クリンチ唇６４も同様に、凹角溝３０と位置合わせされている。なお、自己装着ファスナ２０が自己クリンチ型のファスナとして利用される場合、パネル８２に開く開口９０は前もって形成され、パイロット部２２を受け入れるように構成される。図８から図１０は、今述べたように、クリンチ唇６４がパネル８２に、そして凹角溝３０内に打ち付けられ、パネル８２に自己装着雌型ファスナ２０が取り付けられる一連の流れを示すものである。
【００２５】
図８に示されるように、クリンチ唇６４が凹角溝３０へと打ち付けられる際、開口９０付近のパネル８２の一部分９２は凹角溝３０内に打ち付けられ、次いで、パネル部分９２はクリンチ唇６４の傾斜した外側の壁に打ち付けられる。そして、フランジ部２６のパネル支持面２８はパネル８２に底打ちされる。クリンチ唇６４は凹角溝３０に継続的に打ち付けられ、２つの底面３８の頂点４０に隣接してはいるが、頂点４０から離間した、凹角溝の底面３８に向かって、パネル部分９２を変形する。図９に最も良く示されるように、パネル部分９２が底面３８に打ち付けられるとき、パネル部分９２は、まず、凹角溝３０の傾斜した内側の側壁３２付近の底面３８に向かって打ち付けられる。次いで、図１０に示すように、開口９０付近のパネル部分９２は比較的傾斜した底面３８の頂点４０へと打ち付けられ、パネル部分９２は凹角溝３０の傾斜した内側の側壁３２の下に、内側に向かって変形され、そして傾斜した外側の側壁３４の下に、外側に向かって変形される。本発明の自己装着雌型ファスナ２０を取り受ける方法に関する好ましい実施例において、わずかな隙間９４が埋まらずに残る。すなわち、パネル部分９２は凹角溝３０を完全に埋めないことで、クリンチ唇６４への損傷やねじ切りされた筒４２の変形を防ぐ。Ｖ字型の底壁３６（図２を参照）は、よって、本発明の自己装着雌型ファスナ２０を取り付ける方法に関する好ましい実施例において第二の重要な機能を果たす。比較的傾斜した底面３８は、パネル部分９２が、凹角溝３０を十分に、しかしすっかりと埋めない程度に、パネル部分９２を案内する。これにより、パネル金属９２は、内側と外側に、変形・案内され、以下にさらに詳しく述べるように、特に、比較的重量のあるパネルにおいて、より強固に固定されるように凹角溝を十分に埋める。
【００２６】
図１１は図１０とほぼ等しいが、ダイボタン１５８のクリンチ唇１６４が、Ｖ字型の端面を有している点で異なる。図１１に示すように、Ｖ字型の端面は、取り付け時に、ダイボタン１５８を通じる開口１６２に隣接する、または雌型ファスナ２０の側壁３２が隣接する第１の傾斜した端面１９６と、外側の側面１７０と隣接する、第２の傾斜した端面１９８とを備える。これら端面は、比較的傾斜した底面３８の頂点４０と位置合わせされた頂点２００を有する。好ましい実施例では、頂点２００は溝の底面３８の頂点４０と位置合わせされるように、第１の傾斜した端面１９６は第２の傾斜した端面１９８よりも長く、そして第２の傾斜した端面１９８よりも、小さな角度で傾斜する。このダイボタン１５８の実施例では、凹角溝が確実に十分に埋まることを保証するために、薄いパネルの利用がより好ましく、また、図１０について説明したように、すっかり溝を埋めないことが好ましい。したがって、雌型ファスナ２０とパネル８２の番号付けは、前に示す図と同じであり、さらなる説明は不要である。
【００２７】
上述のように、本発明の自己装着雌型ファスナおよびその取り受け方法は従来のこの種のピアスナットやクリンチナットと比較して、いくつかの重要な強みを備える。第一に、凹角溝３０のＶ字型の底壁３６は、ファスナ２０の断面を圧延する際、ローラ(roll)と、ワイヤと、を圧延装置の中心に整列することで、圧延をしやすくし、より正確な断面を得ることを可能とする。さらに重要なのは、凹角溝３０のＶ字型の底壁３６は、従来の平らな底壁を有する凹角溝では実現ができなかった、圧延力のバランスを保つことができるという点である。Ｖ字型の底壁３６は、さらに圧延時においてワイヤ溝５６を中心に合わせ、ワイヤ溝の位置をより正確に保つ。また、凹角溝は従来の平らな底壁を有する凹角溝よりも深いため、溝内に変形されるパネル部分は（パネル金属が薄くならないため）、よりよく溝内に圧縮される。これにより、従来のこの種の自己装着ファスナと比較して、より強固な取り付けが可能となる。また、Ｖ字型の底壁を有する凹角溝を備える本発明の自己装着雌型ファスナは、より広い範囲のパネルの厚みに適合する。よって、厚みの薄いパネル用に、別のファスナを用意する必要がなくなる。例えば、図に開示されるような、本発明の典型的な自己装着雌型ファスナ２０は、０．７０から２．５ｍｍの厚みを有する金属パネルに適合し、これらに対し、改善された接着強度を提供する。最後に、本発明の自己装着雌型ファスナは１．５ｍｍ以上の厚みを有する、厚いパネルに対しても、強力な接着強度を提供する。Ｖ字型の底壁を備える凹角溝を利用することで得られる改善された接着強度は、ほぼ丸いパイロットと、パイロットを囲むフランジ部を有する冷間形成ファスナに対しても同様の強みを提供するものと考えられる。しかしながら、底壁は、円周上に離間された放射状の梁など、回転を防止する特性を有している必要がある。
【００２８】
上述のように、本発明の自己装着雌型ファスナおよびアセンブリ方法に対し、様々な改良を加えることが、付随の請求の範囲内で可能である。より具体的には、雌型ファスナの形状が長方形ではなく、例えば、円形、あるいは楕円形であるような場合、順送り型を含む、従来の冷間形成手法によって本発明の自己装着雌型ファスナが形成されてもよい。このような実施例においては、パイロット部２２は環状の端面を有し、その形状は丸くてもよい。そして、フランジ部はパイロット部を取り囲み、端面の溝は環状である。この場合、自己装着雌型ファスナは、パイロット部を囲む、環状の凹角溝を１つ備える。この凹角溝は、図８から図１０に説明したように、Ｖ字型の底壁を有する。当然ながら、ダイ部の突起した唇も環状であり、上述したように凹角溝によって受け入れられるように構成される。また、本発明の自己装着雌型ファスナは、図７に示すようにピアスナットとして利用することも、パネルに開口９０を予め形成することで、クリンチナットとして利用することも可能である。最後に、クリンチ唇の端面はパネル金属の厚みに一部依存して、様々な構成を有することができる。薄いパネル金属用には、クリンチ唇（または複数の唇）は、凹角溝が確実に埋まるように、Ｖ字型の端面を備えていてもよい。以上、本発明の好ましい実施例について述べたところで、本発明を次のように請求する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の自己装着ファスナの一実施例における、端部の斜視図である。
【図２】１８０度回転された、図１に示す自己装着雌型ファスナの実施例の側部の断面図である。
【図３】本発明の雌型ファスナをパネルに取り付ける方法に利用可能なダイボタンの一実施例における上面図である。
【図４】図３において、矢印４−４の方向に見た、側部の断面図である。
【図５】図３において、矢印５−５の方向に見た、側部の断面図である。
【図６】取り付け装置に配置され、金属パネルに取り付ける準備のできた、図１に示す自己装着雌型ファスナ、および図３から図５に示すダイボタンの側面図である。
【図７】ピアスナットとして利用されている自己装着雌型ファスナをパネルに取り付ける際に、図６を側部からみた部分的な断面図である。
【図８】図６および図７に示される自己装着雌型ファスナを金属パネルに取り付ける際の、図６および図７を側部からみた部分的な断面図である。
【図９】自己装着雌型ファスナがパネルに取り付けられる様子を示した、図８と同様の、側部からみた部分的な断面図である。
【図１０】自己装着雌型ファスナがパネルに取り付けられた後の様子を示した、図８および図９を側部からみた部分的な断面図である。
【図１１】ダイボタンの別の実施例を示す、図１０と同様の、側部からみた部分的な断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2007530893.tif 000014
2007530893.tif 000015