JP2018015907A

JP2018015907A - コアドリルと穿孔方法

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Publication number: JP2018015907A
Application number: JP2016145478A
Authority: JP
Inventors: 昭小林; Akira Kobayashi; 芳己平田; Yoshiki Hirata
Original assignee: Consec Corp
Current assignee: Consec Corp
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-07-25
Also published as: JP6700524B2

Abstract

【課題】コンクリート構造物に深孔をあける際、ガイドを用いることなく安定した切込が行え、しかも穿孔途上でチューブを継ぎ足すことなく遠隔操作により穿孔作業を行えるコアビットを提供する。【解決手段】コアビット８の周りに複数か所に配置され、それぞれエアシリンダ１８により昇降し、かつ送りモータ９により支柱５に沿って送られるスライドブロック６と一体のヘッド部７に支持されるチャック爪１４と、コアビット８の周りにコアビット８と同軸をなして配置され、回転モータ３４により回転駆動される周回部材１７と、チャック爪１４に形成されるテーパ面１４ｃと、周回部材１７に形成されるテーパ面１７ａよりなる楔機構とよりなり、チャック爪１４がエアシリンダ１８により降下し、テーパ面１４ｃを周回部材１７のテーパ面１７ａに押込むと、径方向に押込まれコアビット８に圧着して周回部材１７とコアビット８を一体化する。【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリート構造物に孔あけするのに用いるコアドリル、とくに深孔をあけるのに適したコアドリルと、該コアドリルを用いた穿孔方法に関する。

コアドリルは一般に、コンクリート構造物に取外し可能に固定されるベースと、ベースに縦設され、ラックを添設した支柱と、該支柱に昇降可能に取付けられるスライドブロックと、前記ラックと噛合し、前記スライドブロックに内蔵されるピニオンを回転駆動する送りモータと、前記スライドブロックに取付けられる回転モータと、前記支柱と平行をなして回転モータの駆動軸に取外し可能に取付けられるコアビットよりなり、コアビットには、前記駆動軸に取付けられるカップリングと、先端にダイヤモンドチップを溶接又はろう付けにて取付けたビット部と、カップリングとビット部の間に介在し、両者を連結するチューブよりなり、カップリング、チューブ及びビット部が一体に形成されたワンボディタイプのもの、これら三者がネジ結合により連結された分割タイプのもの（特許文献１）がある。

コアドリルによりコンクリート構造物に深孔をあけるときには従来、長尺なワンボディタイプのコアビットを用いるか、或いは分割タイプのコアビットを用いる際には、穿孔中穿孔作業を一旦中断してカップリングを取外し、チューブを継ぎ足していたが、前者の長尺なコアビットを用いる場合、スライドブロックのストロークも長くなるため、支柱が長くなり、コアドリルが大型化するうえ、コアビットは基端のカップリングが駆動軸に連結して支持されているだけであるため、孔あけが水平に行われる場合にはことに、片持ちばり状に支持されているコアビットが撓んで切込開始時に先端部のダイヤモンドチップがブレ易い。そこで従来はガイドをコアビット先端部に当てがい、コアビット先端部がブレないようにガイドして孔あけ作業を行っていた。

チューブを継ぎ足す後者のコアビットでは、切込開始時の先端部のブレは生じ難いが、穿孔途上でチューブを継ぎ足すため作業を一端中断せねばならず、また遠隔操作もできない。

特開２００５−１９９４０５号

本発明は、コンクリート構造物に深孔をあける際、ガイドを用いることなく安定した切込が行え、しかも穿孔途上でチューブを継ぎ足すことなく遠隔操作により穿孔作業を行うことができるコアビットと、該コアビットを用いた穿孔方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、ラックを添設した支柱と、該支柱に往復動可能に取付けられ、ラックに噛合するピニオンと、該ピニオンを回転駆動する送りモータを備えたスライドブロックと、該スライドブロックと一体をなすヘッド部と、該ヘッド部に支柱と平行をなして支持されるコアビットと、前記ヘッド部に取付けられ、コアビットを回転駆動する回転モータよりなるコアドリルにおいて、前記コアビットはヘッド部にスライド可能に嵌挿され、またヘッド部内にはコアビットの周りの内周上に周方向に適当間隔をおいて複数か所配置され、それぞれが径方向と円周方向とコアビット軸方向のうち、少なくともに径方向に進退可能であると共に、円周方向に周回可能であるチャック爪と、各チャック爪をコアビットより径方向に離れた位置より径方向内方に押込み、コアビットに圧着させて該コアビットと回転方向、送り方向及びコアビット軸方向に一体化すると共に、コアビットへの押込みを解除可能とする押込手段と、前記回転モータを含み、前記各チャック爪がコアビットに圧着した状態で、前記回転モータを駆動源として前記チャック爪を円周方向に周回させる周回手段と、前記各チャック爪がコアビットに圧着した状態で、前記送りモータを駆動源として前記チャック爪を前記ヘッド部に取着のコアビットの軸方向に送る送り手段を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の前記チャック爪がコアビットの軸方向にコアビットに沿い進退可能であり、また前記押込手段が前記ヘッド部に取着され、チャック爪をコアビットの軸方向に進退させるアクチュエータと、前記コアビットの周りに該コアビットと同軸をなして配置され、前記周回手段の送りモータを駆動源としてコアビットの周りを周回する周回部材と、前記チャック爪との間に形成される楔機構を有することを特徴とし、
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記押込手段による押込みが解除されるとき、前記チャック爪をコアビットより径方向に引離す引離し手段を設けたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの請求項に係る発明において、前記支柱の根元側に配置され、径方向に進退可能な押え具と、前記チャック爪によるコアビットへの押えが解除された状態において、押え具を径方向内方に移動させ、コアビットを押付け保持するアクチュエータを有することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明のコアドリルを用いたコンクリート構造物への穿孔方法に関するもので、前記チャック爪が押込手段により径方向内方に押し込められてコアビットの先端側部分に圧着し、該先端側部分を保持した状態で前記回転モータ及び送りモータを駆動してコアビットを回転させながら送って切込を開始し、切込み開始後、チャック爪が下限位置に達すると、押込手段による押込みを一端解除し、ついで前記送りモータを逆回転させてチャック爪をコアビットに沿い後退させ、上限位置まで後退させたのち押込み手段による押込みによりチャック爪をコアビットに圧着固定し、ついで前記回転モータ及び送りモータの駆動によりコアビットを回転させながら送って孔あけを続行し、チャック爪がコアビットを伴い下限位置に達すると、押込み手段による押込みを解除し、解除後、前記手順を繰り返すことを特徴とする。

本発明において、上限位置及び下限位置とは横孔をあける場合、前進限位置及び後退限位置を表すものとなる。以下も同様である。

請求項１及び５に係る発明によると、コンクリート構造物への孔あけは、押込手段により各チャック爪が径方向内方に押込まれ、コアビットに圧着して該コアビットをチャックした状態で回転モータを駆動源として周回しながら送りモータを駆動源として送られることにより行われるが、切込み当初、チャック爪が周りの複数箇所よりコアビット先端部に圧着して該先端部を保持しておくことにより、長尺なコアビットでもコアビット先端部のブレが生ずることがなく、横向きのコアビットでも安定した切込みが行えること、またコアビットを固定保持するチャック爪が下限位置に達すると、チャック爪を上限位置まで移動させ、コアビットへの保持位置を変えることでチューブを継ぎ足すことなく長尺なコアビットを用いて深い孔あけ作業を行うことができること、回転モータ、送りモータ、押込み手段等の制御は遠隔操作によって行うことができ、したがって本発明に係るコアビットによる穿孔作業を遠隔操作によって行うことができること等の効果を有する。

請求項２に係る発明によると、チャック爪はアクチュエータによりコアビットに沿い前進し押下げられて周回部材との間の楔作用により径方向内方に押し込められ、コアビットに圧着固定される一方、アクチュエータによりコアビットに沿い後退し引き上げられることにより周回部材より離脱し、楔作用が解消されることによりコアビットへの圧着が解除される。

請求項３に係る発明によると、押込手段による押込みが解除されたチャック爪を引離手段によりコアビットより強制的に引離すことができ、これによりチャック爪はコアビットに沿い、スムースに進退できるようになる。

穿孔作業終了後、チャック爪はコアビットを固定したまま、送りモータの逆回転により孔あけ時とは逆に上限位置まで移動したのち、コアビットへの保持を解除し、解除した状態で送りモータの駆動によりコアビット先端側の下限位置まで移動し、下限位置でコアビットを再度保持して上限位置に向かって移動する手順を繰り返すが、チャック爪がコアビットの保持を解除したとき、縦孔の孔あけ作業でコアビットが縦向きである場合、コアビットが穿孔した縦孔内に滑り落ちるおそれがある。この問題は請求項４に係る発明のように、押え具がコアビットに向け前進してコアビットを押付け保持することにより解消することができる。

コアドリルの部分断面正面図。図１に示すコアドリルのヘッド部の断面図。図２のＡ−Ａ線における断面図。押込手段の別の例を示す概略図。コアビットの両側に配置される押え具の平面図。

以下、本発明に係るコアドリルの実施形態について図面により説明する。
図１は、縦孔形成のためコアドリル１を縦向きにして用いた例を示すもので、縦向きであることから以下には上下方向で説明するが、横孔形成のためコアドリル１を横向きにして用いる場合には、以下に説明する上下方向が左右方向になる。

コアドリル１は、コンクリート構造物２に周知の方法によって取外し可能に固定されるベース３と、該ベース３に縦設され、ラック４を添設した支柱５と、該支柱５に昇降可能に取付けられるスライドブロック６と、該スライドブロック６の側方に該ブロック６と一体をなして側方に突設されるヘッド部７と、該ヘッド部７を昇降可能に貫通するコアビット８より構成されている。

スライドブロック６には図示していないが、支柱５のラック４に噛合するピニオンが内蔵され、該ピニオンはスライドブロック６に取着の送りモータ９により回転駆動され、ラック４を転動してスライドブロック６をヘッド部７と共に支柱５に沿い昇降して進退させるようにしてあり、コアビット８が昇降可能に貫通するヘッド部７の円筒状をなす本体７ａ内には、図２及び図３に示すように、本体７ａと同軸をなし、かつ前記コアビット８が遊びを存して挿入される環状部材１１が配置され、該環状部材１１の内周面には同一内周上に周溝１２が周方向に一定の間隔を存して３か所（４か所以上であってもよい）形成され、各周溝１２に横断面が円弧状をなすチャック爪１４の頭部１４ａが径方向には出没可能であるが、周方向の動きは規制されて嵌着されている。

頭部１４ａが周溝１２に嵌着して環状部材１１に支持されるチャック爪１４は頭部のみならず、全体が横断面円弧状をなしてコアビット８の周りにコアビット８に沿った延び、外周下側部はチャック爪８より外方に突出し、該突出部１４ｂは下方に向かって径が漸次縮小した縦断面矢印状に形成され、外側周面がテーパ面１４ｃとなっている。

ヘッド部７の本体７ａ内にはまた、チャック爪１４を径方向内方に押込む押込手段と、チャック爪１４を径方向外方に押出してコアビット８より引離す引離手段と、チャック爪１４をコアビット８の周りの内周方向に周回させる周回手段の一部が配置され、これらの各手段について以下に詳述する。

環状部材１１の下方には、周回部材１７が本体７ａ及び環状部材１１と同軸をなして本体７ａにボールベアリング１６ａ、１６ｂを介して周回可能に取付けられるが、押込手段は周回部材１７の上側内周面に上方に向かって次第に拡開して形成されるテーパ面１７ａと、前記チャック爪１４の突出部１４ｂ外周面に形成されるテーパ面１４ｃとで構成される楔機構と、チャック爪１４を昇降させるアクチュエータとしてのエアシリンダ（油圧シリンダーであってもよい）１８よりなり、該エアシリンダ１８は本体上側部のコアビット８の周りに円周状に形成されている。

エアシリンダ１８のピストン１９は同じく円筒状をなして上側部１９ａが本体上側部を構成する外筒部７ｂと、該外筒部７ｂより径方向内方に一定の間隔を存し、外筒部７ｂとの間に周溝２１を形成する内筒部７ｃとの間の前記周溝２１にスライド可能に嵌挿され、外筒部７ｂとピストン上側部１９ａとの間の環状の空間２２に圧縮空気が供給されると、ピストン１９が押し下げられるようになっている。

前記周溝２１より下方に突出するピストン１９は前記外筒部７ｂとの間に環状の空間２３を形成し、該空間２３に圧縮空気が送られると、前記空間２２からは圧縮空気が排出されながらピストン１９が上昇するようになっており、ピストン下端の突出部はボールベアリング２４を介して前記環状部材１１に連結され、該環状部材１１とは自由に回転するが、上下には一体となって昇降するようにしてある。

押込手段は以上のようにエアシリンダ１８と楔機構を有し、エアシリンダ１８の図示しない切替弁の切り換えによりピストン１９が降下すると、ボールベアリング２４を介して環状部材１１が円周方向の３か所のチャック爪１４を伴って押下げられる。チャック爪１４が押し下げられると、楔機構を構成する前記テーパ面１４ｃと１７ａの楔作用によりチャック爪１４が径方向内方に押し込められ、各チャック爪１４の円弧状をなす内周面全体（該内周面はコアビット外周面と曲率半径が同一に形成されている）がコアビット８に密着した状態で圧着し、これにより周回部材１７、チャック爪１４及びコアビット８の３者が固定され一体化される。

コアビット８の固定解除は、エアシリンダ１８によりピストン１９を上昇させ、環状部材１１を介してチャック爪１４を上昇させることにより行われ、チャック爪１４の上昇によりチャック爪１４のテーパ面１４ｃが周回部材１７のテーパ面１７ａよりずり上がって拡径し、これによりチャック爪１４はビット８より径方向に離間する。図中、２５はチャック爪頭部１４ａより環状部材１１を通して径方向に突出し、チャック爪１４の径方向の動きをガイドするガイドピンである。

図４は、押込手段の別の例を示すもので、横断面円弧状をなすチャック爪２７にはそれぞれ本体７ａに取着のアクチュエータであるエアシリンダ２８が連結されると共に、Ｌ形の鉤形断面をなす周回部材２９の筒状部２９ａを外周側より押える押え部２７ａが一体形成され、エアシリンダ２８によりチャック爪２７を径方向内方に押出すと、チャック爪２７がコアビット８に押付けられ圧着すると共に、押え部２７ａが周回部材２９を外周側から押え、これにより周回部材２９、チャック爪２７及びコアビット８が一体化し固定されるようにしてある。

引離手段はｃリング状の線バネ３１よりなって、チャック爪頭部１４ａの内周面に形成される周溝３２に嵌着され、チャック爪１４が三方からコアビット８に押付けられると、線バネ３１も縮径してコアビット８に押付けられるが、チャック爪１４をエアシリンダ１８により上昇させ、コアビット８への圧着力が弱まるにつれ径を拡げてチャック爪１４を径方向外方に押し退け、コアビット８より離間させるのを促進する。

周回手段はヘッド部７の本体７ａ側方に本体７ａに並設して取付けられる回転モータ３４を有し、回転モータ３４の駆動歯車３５と、前記周回部材１７の外周面に形成される歯車との間に中間歯車３６が介され、回転モータ３４の駆動により歯車伝動装置を介して周回部材１７がコアビット８の周りを周回する。この周回により前述の楔機構でコアビット８と周回部材１７の相方に圧着し、固定状態となるチャック爪１４を介し、コアビット８が回転する。本実施形態では、前記回転モータ３４、前記歯車伝動装置、楔機構の一部であるテーパ面１７ａを備えた周回部材１７がチャック爪１４の周回手段を構成している。チャック爪１４の周回によってまた、環状部材１１もボールベアリング２４を介しピストン１９の周りを周回する。

穿孔時におけるコアビット８の送りは図１に示す送りモータ９の駆動により行われる。すなわち送りモータ９によりピニオンが回転駆動され、ラック４を転動してスライドブロック６がヘッド部７と共に支柱５に沿って降下する。ヘッド部７の降下に伴いヘッド部内の周回部材１７が該周回部材１７及びコアビット８に圧着のチャック爪１４を介しコアビット８と共に降下する。本実施形態では、これら送りモータ９、ピニオン・ラック４、スライドブロック６、ヘッド部７、該ヘッド部７に支持される周回部材１７、楔機構等がチャック爪１４の直接及び間接的な送り手段を構成している。チャック爪１４が楔作用でコアビット８に圧着し固定された状態で送りモータ９が逆回転されると、前記と逆にスライドブロック６、ヘッド７と共にコアビット８が上昇する。

エアシリンダ１８によりチャック爪１４が引き上げられ、コアビット８より径方向に離間してコアビット８との圧着による固定が解除された状態で送りモータ９が逆回転されると、ヘッド部７がコアビット８を伴うことなくコアビット８に沿い上昇する。

図５は、コアビット８を直径方向の両側より押え込むことができるようにして配置される押え具としての押えパッド４１を示すもので、各押えパッド４１はそれぞれ前記ベース３と同じレベルで、かつコアビット８を挟む直径方向の対称位置に配置されたエアシリンダ４２により直径方向に進退できるようにしてある。押えパッドの一方はエアシリンダに連結されることなく固定されていてもよい。

本実施形態のコアドリル１は以上のように構成され、コンクリート構造物２への穿孔は次のようにして行われる。

ベース３をコンクリート構造物２に固着すると共に、長尺のコアビット８をヘッド部７に差込み、コアビット先端部をコンクリート構造物２に着地させる。ついで送りモータ９を制御し、スライドブロック６を下限位置より若干上方の位置に留めた状態でエアシリンダ１８の図示しない切換弁を制御し、チャック爪１４を押下げ、前述した楔機構の楔作用によりコアビット８に圧着し、固定させる。

以上のようにして穿孔前の作業が行われ、作業後、送りモータ９及び回転モータ３４を起動する。両モータ９及び３４の起動によりコアビット８が回転しながら送られ、コンクリート構造物２への切込みが開示される。切込み開始時にはコアビット先端部はチャック爪１４により固定状態に保持されているため、コアビット下端部のブレを生ずることがない。

スライドブロック６が下限位置に達するまで切込みが行われると、送りモータ９及び回転モータ３４を一旦停止させる。ついでエアシリンダ１８を制御してチャック爪１４を引上げ、コアビット８への圧着による固定を解除したのち、送りモータ９を逆回転してスライドブロック６を支柱に沿い、上限位置まで引き上げる。この間コアビット８は先端部がコンクリート構造物２に切込んだ状態に維持される。

スライドブロック６が支柱５に沿い、その上限位置まで引き上げられると、エアシリンダ１８の制御によりチャック爪１４を押下げ、コアビット８に圧着固定させる。固定後、送りモータ９及び回転モータ３４を再起動して切込みを再開する。切込みが進行し、スライドブロック６が下限位置に達すると、再度前記手順が繰り返され、所要深さの孔が形成される。

本実施形態のコアドリルによると以上のように、コンクリート構造物への穿孔がコアビット８を掴んでは下限位置に達するまで切込みを行い、下限位置に達すると掴みを解除して掴む位置を上方にずらして切込みを再開する作業を繰り返すことにより行われるもので、コアビット８の長さは孔あけの深さに応じたものが選択されるが、穿孔途上でチューブの継ぎ足しを行うようにしてもよい。

穿孔が完了すると、送りモータ９及び回転モータ３４が停止されるが、チャック爪１４によるコアビット８の固定は維持される。次に送りモータ９が逆回転され、コアビット８が上昇する。スライドブロック６が上限位置まで引き上げられると、エアシリンダ１８によりチャック爪１４が引き上げられ、コアビット８の固定を一旦解除する。チャック爪１４を引上げるエアシリンダ１８の制御と共にエアシリンダ４２の制御により、コアビット両側の押えパッド４１がそれぞれ径方向内方に押出され、コアビット８を直径方向の両側より挟み込んで保持する。これによりコアビット８が穿孔中にずり落ちるのが阻止される。

押えパッド４１によりコアビット８が保持された状態で、送りモータ９の正方向の回転によりスライドブロック６が降下し、スライドブロック６が下限位置に達するまでチャック爪１４がコアビット８に沿い降下する。スライドブロック６が下限位置に達すると、エアシリンダ１８によりチャック爪１４が押し下げられ、コアビット８を固定状態にする。以後は前記手順が繰り返され、コアビット８が穿孔より引上げられ離脱する。

スライドブロック６が上限位置或いは下限位置に達したときには前述するようにエアシリンダ１８の制御によりチャック爪１４が昇降し、コアビット８への固定或いはその解除が行われるが、この作業はオペレータがモニターにてモニタリングしてマニュアル操作によって行われるが、例えばスライドブロックの上限及び下限位置を検出するリミットスイッチその他のセンサーを設け、該センサーからの出力によりシーケンス制御するようにすれば、前記穿孔作業を自動化し、遠隔操作することができる。

１・・コアドリル
２・・コンクリート構造物
４・・ラック
５・・支柱
６・・スライドブロック
７・・ヘッド部
８・・コアビット
９・・送りモータ
１１・・環状部材
１４、２８・・チャック爪
１４ｃ、１７ａ・・テーパ面（楔機構）
１７、２９・・周回部材
１８、２８、４２・・エアシリンダ
１９・・ピストン
３１・・線バネ
３４・・回転モータ
４１・・押えパッド

Claims

ラックを添設した支柱と、該支柱に往復動可能に取付けられ、ラックに噛合するピニオンと、該ピニオンを回転駆動する送りモータを備えたスライドブロックと、該スライドブロックと一体をなすヘッド部と、該ヘッド部に支柱と平行をなして支持されるコアビットと、前記ヘッド部に取付けられ、コアビットを回転駆動する回転モータよりなるコアドリルにおいて、前記コアビットはヘッド部にスライド可能に嵌挿され、またヘッド部内にはコアビットの周りの内周上に周方向に適当間隔をおいて複数か所配置され、それぞれが径方向と円周方向とコアビット軸方向のうち、少なくともに径方向に進退可能であると共に、円周方向に周回可能であるチャック爪と、各チャック爪をコアビットより径方向に離れた位置より径方向内方に押込み、コアビットに圧着させて該コアビットと回転方向、送り方向及びコアビット軸方向に一体化すると共に、コアビットへの押込みを解除可能とする押込手段と、前記回転モータを含み、前記各チャック爪がコアビットに圧着した状態で、前記回転モータを駆動源として前記チャック爪を円周方向に周回させる周回手段と、前記各チャック爪がコアビットに圧着した状態で、前記送りモータを駆動源として前記チャック爪を前記ヘッド部に取着のコアビットの軸方向に送る送り手段を有することを特徴とするコアドリル。
前記チャック爪がコアビットの軸方向にコアビットに沿い進退可能であり、また前記押込手段が前記ヘッド部に取着され、チャック爪をコアビットの軸方向に進退させるアクチュエータと、前記コアビットの周りに該コアビットと同軸をなして配置され、前記周回手段の送りモータを駆動源としてコアビットの周りを周回する周回部材と、前記チャック爪との間に形成される楔機構を有することを特徴とする請求項１記載のコアドリル。
前記押込手段による押込みが解除されるとき、前記チャック爪をコアビットより径方向に引離す引離し手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のコアドリル。
前記支柱の根元側に配置され、径方向に進退可能な押え具と、前記チャック爪によるコアビットへの押えが解除された状態において、押え具を径方向内方に移動させ、コアビットを押付け保持するアクチュエータを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの請求項に記載のコアドリル。
前記チャック爪が押込手段により径方向内方に押し込められてコアビットの先端側部分に圧着し、該先端側部分を保持した状態で前記回転モータ及び送りモータを駆動してコアビットを回転させながら送って切込を開始し、切込み開始後、チャック爪が下限位置に達すると、押込手段による押込みを一端解除し、ついで前記送りモータを逆回転させてチャック爪をコアビットに沿い後退させ、上限位置まで後退させたのち押込み手段による押込みによりチャック爪をコアビットに圧着固定し、ついで前記回転モータ及び送りモータの駆動によりコアビットを回転させながら送って孔あけを続行し、チャック爪がコアビットを伴い下限位置に達すると、押込み手段による押込みを解除し、解除後、前記手順を繰り返すことを特徴とする請求項１記載のコアドリルを用いて行う穿孔方法。