JP2004519384A - 車軸揺動腕 - Google Patents

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Abstract

本発明によって、車軸3に設けられた1つのフランジ9と、該フランジ9に配置された1つのセントラルジョイントと、該セントラルジョイントに結合されておりかつ車両構造部2に旋回可能に装着された2本の旋回アーム4,8とを備えた形式の、自動車の車両構造部2に車軸3を連結するための車軸揺動腕が提供される。前記セントラルジョイントは1つのセントラルジョイントケーシング10と、該セントラルジョイントケーシング内に旋回可能に支承されたセントラルジョイントインナー部分11とを有し、該セントラルジョイントインナー部分の、接続ピンとして構成された両端部が、互いに対向して位置する2つの側で前記セントラルジョイントケーシング10から突出している。更にセントラルジョイントケーシング10の少なくとも一部分がフランジ9と一体的に構成されており、しかも両旋回アーム4,8の、セントラルジョイント寄り端部が、セントラルジョイントインナー部分11の両接続ピンに固定されている。

Description

【0001】
本発明は、自動車の車両構造部に車軸を連結するための車軸ロッカアームもしくは車軸揺動腕に関する。
【0002】
車軸揺動腕は、従来技術に基づいて公知になっており、殊に自動車車軸もしくはアクスルを案内するためのリンクとも呼ばれる。
【0003】
ドイツ連邦共和国特許第3718533号明細書には、貨物自動車後車軸を案内するための2本の車軸ストラットから成る三角リンクもしくは三角アームが開示されている。両車軸ストラットは一方の端部を、車両構造部に設けられた2つの軸受部位に枢着可能であり、かつ他方の端部を、車軸体に設けられたボールジョイントに支承されており、しかも両車軸ストラット間の開き角は調節可能であり、かつ前記ボールジョイントは、多部構成のジョイントケーシングと、該ジョイントケーシング内に回動可能に挿入された1つのジョイントボールとを有している。その場合、車軸ストラットは、ジョイントボール内に設けられた受容部内へ侵入しており、しかも前記ジョイントボールには1本のピンが挿入されており、該ピンは、車軸ストラットに対して垂直に、前記受容部を貫通しており、更にこのピンに車軸ストラットは孔によって支承されている。前記ジョイントケーシングはフランジを有し、該フランジによって車軸体に装着可能である。
【0004】
部品数が多数であるためにトレランスの問題が生じるばかりでなく、この三角リンクの組立は特に煩雑である。ジョイントケーシングの開口が大きいことに基づいて、ダスト及び湿分に対するジョイントの封止は、著しい経費をかけてしか実現することができない。また両車軸ストラットは、等しい高さレベルにないので、不都合な曲げモーメントが発生することがある。
【0005】
ドイツ連邦共和国登録実用新案第9218307号明細書に基づいて、自動車の走行機構の車軸に三角リンクを連結するためのセントラルジョイントが公知になっている。該セントラルジョイントは、リンクアームを配置した一体構成又は一体製造されたケーシングと、車両の車軸体に固着結合されたジョイントインナー部分とから成っている。該ジョイントインナー部分は前記ケーシング内で、分子変形可能なジョイント体内に配置されている。ジョイントインナー部分は、ケーシングから互いに対向して導出された2本の固定ピンを有するボール片として構成されており、前記の両固定ピンの共通な長手方向軸線は、車両車軸に対して平行に水平に配置されている。前記リンクアームは、セントラルジョイントから離反した方の側で夫々、ストラットジョイントを介して車両シャシに枢着結合されている。要するに、この三角アームの特徴は、車軸側のジョイントがリンクに組込まれていることである。
【0006】
多種多様の自動車は、その車両構造部に関して様々であって、また使用分野に関連して異なる負荷にもさらされているので、各自動車のために、個別に適合した車軸揺動腕を開発・製造しかつ組付けることが必要である。種々異なる車軸揺動腕は例えば、ジョイントの種々異なる設計、リンクアームの長さ又は直径、或いはリンクアームによって形成される角度に関連して様々である。更にまたリンクアームとジョイントケーシングは、ねじ締結を介して、或いは熱間圧接法(Warmverpressen)又は摩擦溶接法を介して互いに結合され得る。また鉄素材又はアルミニウム素材から成る一体的な鋳造構造も可能である。
【0007】
しかしながら特殊な車両タイプに適合された、異なった車軸揺動腕のこのような製造、支承及び組付けは、市場に多数の変化形態を提供しなければならないので、著しく手間がかかりコスト高になる。
【0008】
前記の従来技術に帰する本発明の課題は、自動車の車両構造部に車軸を連結するための車軸揺動腕を改良して、特に多数の異なった車両タイプに関わる製造及び組付けのための手間とコストを節減できるようにすることである。
【0009】
自動車の車両構造部に車軸を連結するための車軸揺動腕において前記課題を解決する本発明の構成手段は、請求項1の特徴部に記載した通りである。有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【0010】
自動車の車両構造部に車軸を連結するための、本発明による車軸揺動腕は、車軸もしくは車軸体に設けられた1つのフランジと、該フランジに沿って又は該フランジ内に配置された1つのセントラルジョイントと、該セントラルジョイントに結合された2つの旋回アームとを有し、両旋回アームは車両構造部に旋回可能に装着されている。前記セントラルジョイントは、1つのセントラルジョイントケーシングと、該セントラルジョイントケーシング内に旋回可能に支承された1つのセントラルジョイントインナー部分とを有し、該セントラルジョイントインナー部分の、接続ピンとして形成された両端部は、互いに向き合った2つの側でジョイントケーシングから突出している。更にケーシングの少なくとも一部分は前記フランジと一体的に構成されており、しかも前記の両旋回アームの、セントラルジョイント側の端部は、セントラルジョイントインナー部分の両接続ピンに固着されている。
【0011】
本発明の車軸揺動腕では旋回アームは、セントラルジョイントケーシングにではなく、セントラルジョイントインナー部分に固着されているので、セントラルジョイントケーシングは、旋回アームとは別個の、車軸揺動腕の構成エレメントを形成している。従って簡便な形式で、異なったセントラルジョイントを異なった旋回アームと組合せることが可能になる。このことは、異種の自動車のためには異種の旋回アームを使用せねばならないが、セントラルジョイントが等しく設計されている場合に特に有利である。従って、異種の車両タイプのために同一のセントラルジョイントを使用することが可能であり、車軸揺動腕を構成するためには、該セントラルジョイントが、各車両タイプに適合された旋回アームと組合わされるにすぎない。従って異なったセントラルジョイント及び異なった旋回アームは、メーカーにより一種のユニットシステムで準備されることが可能であり、かつ車両タイプに応じて適当に組合せることができる。このようなユニットシステムによって、車軸揺動腕の製作手間と製作コストは著しく節減される。
【0012】
また本発明の車軸揺動腕のセントラルジョイントは、旋回アームと一体的に構成された、従来慣用の車軸揺動腕のセントラルジョイントケーシングよりも、自動車の車軸に、より近傍に配置されることが可能である。つまり、従来慣用の車軸揺動腕の場合には、セントラルジョイントケーシングはフランジもしくは車軸に対して、セントラルジョイントインナー部分に対するセントラルジョイントケーシングの相対運動を可能にするだけの最小間隔を有していなければならない。これに対して本発明の車軸揺動腕ではその必要はない。それというのは旋回アームと固着結合されているのは、セントラルジョイントケーシングではなくて、セントラルジョイントインナー部分であるからである。これによって構造スペースは節減される。
【0013】
またセントラルジョイントケーシングは少なくとも部分的にフランジと一体的に構成されているので、セントラルジョイントケーシングをフランジに固定するための別体の固定手段を必要としない。これによって組立コストも当然節減される。
【0014】
セントラルジョイントインナー部分と旋回アームとの結合は、着脱可能な継手として又は分離不能な継手として、摩擦接続(例えばテーパ結合;Kegelverbindung、リングばね緊締エレメント;Ringfederspannelemente、プレス嵌め)を介して、形状噛合い接続(例えば半球帽形継手;Kalottenverbindung、ラジアル・セレイション;Stirnverzahnung)を介して、或いは素材接続(例えば溶接)を介して行うことができる。しかしセントラルジョイントインナー部分はねじ継手を介して旋回アームと結合されているのが有利である。この着脱可能な継手により、後で本発明の車軸揺動腕の個々の構成要素を簡便に交換することが可能になる。
【0015】
フランジと、少なくとも部分的に該フランジと一体的に構成されたセントラルジョイントケーシングは、例えば互いに溶接されていてよい。しかしフランジと、少なくとも部分的に該フランジと一体的に構成されたセントラルジョイントケーシングとは、単一の鋳物部品を形成しているのが殊に有利である。フランジとセントラルジョイントケーシングのための素材としては、例えば鉄材(特に鋼)又はアルミニウム合金(軽構造材料として)のような延性の結晶質材料を使用することが可能である。また繊維複合素材或いは、ガラス繊維補強プラスチック(GFK)でサンドイッチ式に被覆されたアルミニウム薄板及び/又は鋼薄板から成る構造も可能である。
【0016】
フランジは、例えばねじ継手又は溶接継手を介して車軸体に固定された、車軸とは別個の構成部品であってよい。しかしフランジは車軸体に組込まれているのが殊に有利である。これは例えば、本発明のフランジと車軸体が単一の鋳物部品を形成することによって実現可能である。
【0017】
セントラルジョイントケーシングは多部分から構成されていてよく、その場合それぞれのセントラルジョイントケーシング部品は、車軸揺動腕の組付け時に組立てられなければならない。従ってセントラルジョイントケーシングは1つの部材から構成されているのが有利であり、これによって組立費は節減される。
【0018】
セントラルジョイントは、本発明の車軸揺動腕の機能を確実にするために、純然たる旋回−滑り軸受として構成されていてよい。しかしセントラルジョイントはボールジョイントとして構成されているのが有利であり、しかもセントラルジョイントインナー部分は両接続ピン間に、セントラルジョイントケーシング内に支承されたボール片を有している。純然たる旋回−滑り軸受に対比して、ボールジョイントは多くの自由度を有しているので、車軸は、車両構造部に対してより大きな運動自由度を有し、かつ自動車の走行運転中のセントラルジョイントの負荷が少なくとなる。この場合(ボールジョイント及びボール片と表現する場合)「ボール」という概念を数学的に狭義に解釈される必要はない。むしろ「ボール」という概念は、セントラルジョイントインナー部分において両接続ピン間に形成されていて、セントラルジョイントインナー部分に関して少なくとも部分的に環状に取り巻いていて、且つ外方に向けられた膨らみと理解されるべきである。この膨らみは例えば数学的な意味での部分球面を有していてよい。しかし有利には、この膨らみは、部分的に扁平な部分球面を有する。
【0019】
セントラルジョイントは純然たる滑り軸受として構成されていてよい。しかし該セントラルジョイントはゴム軸受もしくは分子軸受として構成されているのが有利であり、この場合セントラルジョイントケーシングとセントラルジョイントインナー部分との間にエラストマー体が配置されている。このように設計されたセントラルジョイントを用いれば、若干の機械的振動を少なくとも部分的にエラストマー体に吸収する形で、セントラルジョイントの減衰挙動に影響を及ぼすことが可能である。またセントラルジョイントインナー部分に対するセントラルジョイントケーシングの若干の衝撃強さもエラストマー体によって弱めることが可能である。
【0020】
本発明の車軸揺動腕の両旋回アームは専らセントラルジョイントインナー部分と車両構造部とを介して互いに結合されていてよい。しかし両旋回アームは 、セントラルジョイント側の端部領域で付加的に結合片を介して互いに固定結合されているのが有利である。該結合片は本発明の車軸揺動腕の曲げ剛さを高め、ひいては該車軸揺動腕の強度及び動的挙動に有利に作用することになる。
【0021】
結合片は旋回アームと一体的にかつ材料均質に構成することができる。しかし又、車軸揺動腕の組付け後に両旋回アームに固定的に溶接される1部分又は複数部分から成る金属薄板片として前記結合片を構成してもよい。さらに、該結合片は例えばねじを介して着脱可能に両旋回アームに固定することもできる。
【0022】
本発明の車軸揺動腕の各旋回アームは、車両構造部とセントラルジョイントとの間の直線的な継手を形成することができる。しかし両旋回アームは、セントラルジョイント寄りの端部領域で屈折されているのが有利であって、この場合、両旋回アームは、屈折部とセントラルジョイントインナー部分との間の領域で実質的に互いに平行に延びている。両旋回アームにおいて屈折部が設けられている部位を変えることにより、かつ/又は両旋回アームの、実質的に平行に延びる両領域の間の間隔を変えることにより、かつ/又は両旋回アームの、車両構造部側の両端部間の間隔を変えることにより、車軸揺動腕の動的挙動を変化させることが可能である。特に自動車のバウンド特性(Einfederungseigenschaft)及び揺れ特性を左右することが可能になる。
【0023】
両旋回アームが大きな範囲にわたって1つの二等辺三角形の2つの等辺上に位置する場合、例えば二等辺三角形の両等辺の交点に対するセントラルジョイント中点の距離は、本発明の車軸揺動腕の動的挙動にとって重要な値である。その場合、前記二等辺三角形の角度二等分線上のセントラルジョイント中点は、前記二等辺三角形の両等辺の交点に、或いは該交点の前方又は後方に位置することができ、こうして車軸揺動腕の動的挙動をその都度の要求に適合させることが可能になる。
【0024】
本発明の車軸揺動腕の両旋回アームは夫々、別体に構成された旋回軸受を介して車両構造部に固定することができる。その場合、各旋回アームとこれに対応配置された旋回軸受ケーシングとの間の継手は、例えばねじ継手を介して実現することができる。しかし各旋回アームの、車両構造部側の端部は、旋回軸受ケーシングと一体的に構成されていて、該旋回軸受ケーシング内に、車両構造部に固定された旋回軸受インナー部分が旋回可能に支承されているのが有利である。このように構成すれば、本発明の車軸揺動腕の組付けは単純化される。それというのは、両旋回アームを車両構造部に枢着するために、旋回軸受インナー部分のみが車両構造部に固定されればよいからである。旋回軸受ケーシングと旋回アームとの一体的な結合は、例えば熱間圧接又は摩擦溶接によって行うことができる。また両旋回アームは旋回軸受ケーシングと共に、一体的な鋳物構造として構成されることも可能である。素材として、例えば鉄材(例えば鋼)又はアルミニウム合金(軽構造素材として)のような、延性結晶質材料が使用され得る。又は繊維複合材料或いは、ガラス繊維強化プラスチック(GFK)でサンドイッチ式に被覆されたアルミニウム薄板及び/又は鋼薄板から成る構造も可能である。
【0025】
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【0026】
図1は組付け状態で示した本発明の車軸揺動腕1の第1実施形態の斜視図である。車軸揺動腕1は、アクスルもしくは車軸3が車両構造部2に対して旋回可能に案内されているように、車両構造部2と車軸3とに連結されている。
【0027】
図2は、第1実施形態による車軸揺動腕1の拡大斜視図である。車軸揺動腕1は第1の旋回アーム4を有し、該旋回アーム4は第1の旋回軸受を介して車両構造部2に連結されている。第1の旋回軸受は、第1の旋回アーム4と一体に構成された第1の旋回軸受ケーシング5を有し、該旋回軸受ケーシング5内には第1の旋回軸受インナー部分6が旋回可能に支承されている。第1の旋回軸受インナー部分6はねじ7を介して車両構造部2に固着されている。第2の旋回アーム8も、第1の旋回アーム4と同等の形式で、しかし別の部位に、旋回可能に車両構造部2に連結されている。
【0028】
両旋回アーム4,8の、車両構造部2から離反した方の端部は、セントラルジョイントと、該セントラルジョイントに設けられたフランジ9とを介して自動車の車軸3と結合されている。前記セントラルジョイントは、フランジ9と一体的に構成された、1部分構成のセントラルジョイントケーシング10を有し、該セントラルジョイントケーシング10内にはセントラルジョイントインナー部分11が旋回可能に支承されており、該セントラルジョイントインナー部分11の、接続ピンとして構成された両端部が、互いに対向して位置する2つの側でセントラルジョイントケーシング10から突出している。セントラルジョイントインナー部分11は、ねじ12を介して両旋回アーム4,8と固着結合されている。また前記フランジ9は複数本のねじ13を介して自動車の車軸3と固着結合されている。
【0029】
図1及び図2から判るように、両旋回アーム4,8は大きな領域にわたって、1つの二等辺三角形の両等辺部に沿って延在しており、しかもセントラルジョイントは、両旋回アーム4,8によって形成された角度の二等分線上に配置されている。この理由から当該車軸揺動腕1は、自動車車軸3を案内するための三角リンク(Dreieckslenker)もしくは三角アームと呼ぶこともできる。
【0030】
図3は、第1実施形態による車軸揺動腕1の車軸連結部の拡大斜視図である。車軸揺動腕1の剛性を高めるために両旋回アーム4,8は、セントラルジョイント側の端部領域で結合片14を介して互いに固定結合されている。また各旋回アーム4,8には結合片14の領域において屈折部15が設けられており、これによって両旋回アーム4,8は、屈折部15とセントラルジョイントインナー部分11との間において、二等辺三角形の角度二等分線に対して実質的に平行に延びている。
【0031】
図4には、第1実施形態で使用されるセントラルジョイントが示されている。該セントラルジョイントはゴムジョイント(Gummigelenk)もしくは分子ジョイント(Molekulargelenk)として構成されており、この場合セントラルジョイントケーシング10とセントラルジョイントインナー部分11との間には、ゴムから形成されたエラストマー体16が設けられている。該エラストマー体16は、種々の有害振動の大部分をエラストマー体によって吸収することで、セントラルジョイントの振動挙動に影響を及ぼす。またセントラルジョイントインナー部分11に対するセントラルジョイントケーシング10の衝撃も、エラストマー体16を介して減衰された形でセントラルジョイントインナー部分11に伝搬されるにすぎない。これによって、車軸から車両構造部へ伝達される負荷は低減され、かつ走行快適性が高められる。
【0032】
図面から判るように、セントラルジョイントインナー部分11の両接続ピン内には穴17が穿設されている。車軸揺動腕1の組付け状態では、セントラルジョイントインナー部分11に両旋回アーム4,8を固定するためのねじ12が、前記穴17を貫通して延びている。
【0033】
また両接続ピンの間の、第1実施形態によるセントラルジョイントインナー部分11には、セントラルジョイントケーシング10内に位置するボール片が形成されており、該ボール片は、エラストマー体16及びセントラルジョイントケーシング10と協働して1つのボールジョイントを形成している。
【0034】
図5は、未組付け状態で示した本発明による車軸揺動腕の第2実施形態の斜視図である。第1の旋回アーム4は、第1の旋回軸受ケーシング5と一体的に構成されており、該旋回軸受ケーシング5内には第1の旋回軸受インナー部分6が旋回可能に支承されており、該旋回軸受インナー部分6を介して第1の旋回アーム4は自動車の車両構造部に固着することができる。また第2の旋回アーム8が、第2の旋回軸受ケーシング18と一体的に構成されており、該旋回軸受ケーシング18内には第2の旋回軸受インナー部分19が旋回可能に支承されており、該旋回軸受インナー部分19を介して第2の旋回アーム8が車両構造部に固着することができる。両旋回アーム4,8の、各旋回軸受ケーシング5,18から離反した方の端部は、セントラルジョイントインナー部分11に固定されている。該セントラルジョイントインナー部分11は、フランジ9と一体に構成されたセントラルジョイントケーシング10内に旋回可能に支承されており、該セントラルジョイントケーシング10は自動車の車軸に固定されることができる。更にまたセントラルジョイントインナー部分11とセントラルジョイントケーシング10との間にはエラストマー体16が設けられているので、セントラルジョイントによってゴムジョイントもしくは分子ジョイントが形成される。また第2実施形態によれば、セントラルジョイントはボールジョイントとして構成されており、しかもセントラルジョイントインナー部分11は、セントラルジョイントケーシング10内に配置されたボール片を有し、該ボール片は、セントラルジョイントインナー部分11の、接続ピンとして構成された両端部の間に設けられている。その場合、前記接続ピンは、互いに対向して位置する2つの側でジョイントケーシング10から突出しており、かつねじ12を介して旋回アーム4,8と固着結合されている。
【0035】
図面から判るように両旋回アーム4,8には1つの屈折部15が設けられており、その場合、両旋回アーム4,8は、屈折部15とセントラルジョイントインナー部分11との間では実質的に互いに平行に延びている。
【0036】
第2実施形態では、両旋回アーム4,8を結合するための結合片は設けられていない。しかしそれにも拘わらず、旋回アーム4,8に車軸揺動腕を組付けた後に、1枚の金属薄板又は互いに対向して位置する2枚の金属薄板を、屈折部15の領域で両旋回アーム4,8に溶接することによって、このような結合片を設けることも可能である。
【0037】
有利な実施形態では、接続ピンを貫通したねじ12は、旋回アーム4,8の端面に螺入されている。勿論また、ねじ12を、例えば上方から(旋回アームの端面に対して平行に)接続ピンを貫通して旋回アーム4,8内へ螺入することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】
組付け状態で示した本発明による車軸揺動腕の第1実施形態の斜視図である。
【図2】
図1に示した車軸揺動腕の拡大斜視図である。
【図3】
自動車車軸に連結した図1に示した車軸揺動腕の連結部の拡大斜視図である。
【図4】
図1の車軸揺動腕のセントラルジョイントを別個に示した斜視図である。
【図5】
本発明による車軸揺動腕の第2実施形態の斜視図である。
【符号の説明】
1 車軸揺動腕
2 車両構造部もしくはシャシ
3 車軸もしくは車軸体
4 第1の旋回アーム
5 第1の旋回軸受ケーシング
6 第1の旋回軸受インナー部分、
7 車両構造部に旋回軸受インナー部分を固定するためのねじ
8 第2の旋回アーム
9 フランジ
10 セントラルジョイントケーシング
11 セントラルジョイントインナー部分
12 セントラルジョイントインナー部分に旋回アームを固定するためのねじ
13 車軸にフランジを固定するためのねじ
14 結合片
15 屈折部
16 エラストマー体
17 セントラルジョイントインナー部分の接続ピン内の穴
18 第2の旋回軸受ケーシング
19 第2の旋回軸受インナー部分

Claims (8)

  1. 自動車の車両構造部(2)に車軸(3)を連結するための車軸揺動腕(1)であって、車軸(3)に設けられたフランジ(9)と、該フランジ(9)に配置されたセントラルジョイントとが設けられており、該セントラルジョイントが、セントラルジョイントケーシング(10)と、該セントラルジョイントケーシング(10)内に旋回可能に支承されたセントラルジョイントインナー部分(11)とを有しており、該セントラルジョイントインナー部分(11)の、接続ピンとして構成された両端部が、互いに対向して位置する2つの側において前記セントラルジョイントケーシング(10)から突出しており、且つ前記セントラルジョイントに結合されている2つの旋回アーム(4,8)が、車両構造部(2)に旋回可能に装着されている形式のものにおいて、
    −セントラルジョイントケーシング(10)の少なくとも一部分がフランジ(9)と一体的に構成されており、
    −旋回アーム(4,8)の、セントラルジョイント側の端部が、セントラルジョイントインナー部分(11)の両接続ピンに固定されていることを特徴とする、車軸揺動腕(1)。
  2. フランジが車軸体に組込まれている、請求項1記載の車軸揺動腕(1)。
  3. セントラルジョイントケーシング(10)が1つの部材で構成されている、請求項1又は2記載の車軸揺動腕(1)。
  4. セントラルジョイントインナー部分(11)が、両接続ピンの間で、セントラルジョイントケーシング(10)内に支承されたボール片を有している、請求項1から3までのいずれか1項記載の車軸揺動腕(1)。
  5. セントラルジョイントケーシング(10)とセントラルジョイントインナー部分(11)との間にエラストマー体(16)が配置されている、請求項1から4までのいずれか1項記載の車軸揺動腕(1)。
  6. 旋回アーム(4,8)が、セントラルジョイント側の端部領域で結合片(14)を介して互いに固定結合されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の車軸揺動腕(1)。
  7. 旋回アーム(4,8)が、セントラルジョイント側の端部領域に屈折部(15)を有している、請求項1から6までのいずれか1項記載の車軸揺動腕(1)。
  8. 各旋回アーム(4,8)の、車両構造部(2)側の端部が、旋回軸受ケーシング(5,18)と一体的に結合されており、該旋回軸受ケーシング(5,18)内に、車両構造部(2)に固定された旋回軸受インナー部分(6,19)が旋回可能に支承されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の車軸揺動腕(1)。
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