JP2021191661A - Method of manufacturing vehicle frame - Google Patents

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孝 陣内
Takashi Jinnai
剛 中野
Takeshi Nakano
優汰 小川
Yuta Ogawa
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Abstract

To easily manufacture a frame structure having a high torsional rigidity without welding defects.SOLUTION: First and second press molded bodies 2, 3 are obtained by press-molding a steel plate P1 into a cross-sectional U-shape such that two folding lines 2a and two folding lines 3a are formed and that an internal angle α of a folded portion where each of the folding lines 2a, 3a is formed satisfies α>90°. The open sides of the first and second press molded bodies 2, 3 are opposed to each other, and thus end surfaces 2c extending in a longitudinal direction of the first press molded body 2 and end surfaces 3c extending in a longitudinal direction of the second press molded body 3 face each other. An inner edge portion of one of both the end surfaces 2c, 3c opposed to each other is disposed to face an inner edge portion of the other of both the end surfaces 2c, 3c. Meanwhile, an outer edge portion of one of both the end surfaces 2c, 3c opposed to each other is separated from an outer edge portion of the other of both the end surfaces 2c, 3c. By continuously or discontinuously welding the opposed portions of the first and second press molded bodies 2, 3 from the outer side, a side member 1a having a closed cross-section is obtained.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、例えば、自動車に用いられるフレームの製造方法に関する。 The present invention relates to, for example, a method for manufacturing a frame used in an automobile.

従来より、自動車には、車両前後方向に延びる一対のサイドメンバーと、該両サイドメンバーを橋絡する車幅方向に延びる複数のクロスメンバーとで構成されたフレーム構造(シャシー構造)を車両下部に備えたものが知られている。これらのフレーム構造は、自動車の操縦安定性を高めるために、軽量で、且つ、剛性を有することが求められ、近年では、内部が中空状をなす閉断面フレームで組み立てるのが一般的になってきている。例えば、特許文献1に開示されている閉断面フレームは、鋼板を断面U字状にプレス成形して長尺状の第1及び第2プレス成形体をそれぞれ得た後、第1及び第2プレス成形体を互いの開放側が向き合うようにするとともに第1プレス成形体の長手方向に延び、且つ、互いに平行に延びる各側壁部の端面と第2プレス成形体の長手方向に延び、且つ、互いに平行に延びる各側壁部の端面とをそれぞれ突き合わせ、しかる後、第1及び第2プレス成形体の各突き合わせ部分を当該第1及び第2プレス成形体の外側からそれぞれ連続溶接して一体にすることにより閉断面フレームを得るようにしている。 Conventionally, an automobile has a frame structure (chassis structure) at the lower part of the vehicle, which is composed of a pair of side members extending in the front-rear direction of the vehicle and a plurality of cross members extending in the width direction of the vehicle bridging the side members. The ones that have been prepared are known. These frame structures are required to be lightweight and rigid in order to improve the steering stability of automobiles, and in recent years, it has become common to assemble them with a closed cross-section frame having a hollow inside. ing. For example, in the closed cross-section frame disclosed in Patent Document 1, a steel plate is press-molded into a U-shaped cross section to obtain long first and second press-formed bodies, respectively, and then the first and second presses are performed. The end faces of the side walls extending in the longitudinal direction of the first press molded body and extending in parallel to each other and the end faces of the side walls extending in the longitudinal direction of the second press molded body, and parallel to each other, so that the molded bodies face each other with their open sides facing each other. By abutting the end faces of the side wall portions extending to the above, and then continuously welding the abutted portions of the first and second press-molded bodies from the outside of the first and second press-molded bodies to integrate them. I am trying to get a closed cross section frame.

特開平11−34914号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-34914

ところで、近年では、自動車をさらに軽量で、且つ、安全性の高い構造にすることが求められ、この要求に対し、上述の如き車両のフレーム構造を硬くて軽い高張力鋼板で製造するようになってきている。 By the way, in recent years, there has been a demand for an automobile having a lighter weight and a higher safety structure, and in response to this demand, the frame structure of a vehicle as described above has been manufactured from a hard and light high-strength steel plate. It's coming.

しかし、例えば、特許文献1の如き閉断面フレームを構成する断面U字状のプレス成形体を高張力鋼板から得る場合、成形終了後に互いに対向する両側壁部がハの字状に拡がる所謂スプリングバックという現象が起こり易く、目標とする形状に対するプレス成形後の寸法精度が悪くなることが知られている。したがって、特許文献1の如き互いに平行に延びる各側壁部を有する第1及び第2プレス成形体から閉断面フレームを製造しようとすると、第1プレス成形体の各側壁部の端面と第2プレス成形体の各側壁部の端面とをそれぞれ突き合わせた際に、互いの端面の位置がずれた状態になってしまい、ひいては連続溶接した際に溶接不良が発生して完成後の閉断面フレームの剛性が低下してしまうおそれがある。 However, for example, when a press-molded body having a U-shaped cross section constituting a closed cross-section frame as in Patent Document 1 is obtained from a high-strength steel plate, so-called springbacks in which both side wall portions facing each other expand in a V shape after the completion of molding are performed. It is known that this phenomenon is likely to occur, and the dimensional accuracy after press molding for the target shape deteriorates. Therefore, when an attempt is made to manufacture a closed cross-section frame from the first and second press-molded bodies having the side wall portions extending in parallel with each other as in Patent Document 1, the end face of each side wall portion of the first press-molded body and the second press molding are attempted. When the end faces of each side wall of the body are butted against each other, the positions of the end faces are displaced from each other, and welding defects occur during continuous welding, resulting in rigidity of the closed cross-section frame after completion. It may decrease.

また、特許文献1の如き複数のフレームを組み合わせて得られたフレーム構造は、車両の走行時においてフレーム同士が繋がる部分、すなわち、フレームの端部に大きな負荷が掛かるので、捩じり剛性の高い構造にしたいという要求がある。 Further, the frame structure obtained by combining a plurality of frames as in Patent Document 1 has high torsional rigidity because a large load is applied to the portion where the frames are connected to each other when the vehicle is running, that is, the end portion of the frame. There is a demand for a structure.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、捩じり剛性の高いフレーム構造を溶接不良を発生させずに簡単に製造することにある。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to easily manufacture a frame structure having high torsional rigidity without causing welding defects.

上記の目的を達成するために、本発明は、プレス成形時における鋼板の折り曲げ方と、第1及び第2プレス成形体を一体にする際、当該第1及び第2プレス成形体の溶接時における各端面の突き合わせ方とにそれぞれ工夫を凝らしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention presents a method of bending a steel sheet at the time of press molding, and when integrating the first and second press-molded bodies, at the time of welding the first and second press-molded bodies. It is characterized by devising the way of matching each end face.

具体的には、車両用フレームの製造方法において、次のような解決手段を講じた。 Specifically, the following solutions have been taken in the method of manufacturing a vehicle frame.

すなわち、第1の発明では、長手方向に延びる折り曲げ線が1つ以上形成されるように、且つ、上記各折り曲げ線が形成される折り曲げ部分の内角αがα>90°を満たすように鋼板を断面U字状又はV字状にプレス成形して長尺状の第1及び第2プレス成形体をそれぞれ得た後、上記第1及び第2プレス成形体を互いの開放側が向き合うようにして上記第1プレス成形体の長手方向に延びる各端面と上記第2プレス成形体の長手方向に延びる各端面とをそれぞれ対応させるとともに、互いに対応する両端面の一方の内側縁部を両端面の他方に突き合わせる一方、互いに対応する両端面の一方の外側縁部を両端面の他方から離間させた状態で第1治具に固定し、しかる後、上記第1及び第2プレス成形体の各突き合わせ部分を当該第1及び第2プレス成形体の外側からそれぞれ連続的に、又は、断続的に溶接して一体にすることにより閉断面構造の第1フレームを得ることを特徴とする。 That is, in the first invention, the steel plate is formed so that one or more bending lines extending in the longitudinal direction are formed and the internal angle α of the bending portion where each of the bending lines is formed satisfies α> 90 °. After press-molding into a U-shaped or V-shaped cross section to obtain long first and second press-molded bodies, the first and second press-molded bodies are placed so that their open sides face each other. Each end face extending in the longitudinal direction of the first press-molded body and each end face extending in the longitudinal direction of the second press-molded body are made to correspond to each other, and one inner edge portion of one end face corresponding to each other is attached to the other end face. On the other hand, one outer edge portion of both end faces corresponding to each other is fixed to the first jig in a state of being separated from the other of both end faces, and then each butt portion of the first and second press molded bodies is fixed. The first frame having a closed cross-sectional structure is obtained by continuously or intermittently welding the first and second press-molded bodies from the outside to be integrated.

第2の発明では、第1の発明において、上記第1及び第2プレス成形体は、それぞれ上記折り曲げ線が2つ以上となるようにプレス成形されることを特徴とする。 The second invention is characterized in that, in the first invention, the first and second press-molded bodies are press-molded so as to have two or more bending lines, respectively.

第3の発明では、第2の発明において、長手方向一端の端縁部分が上記各折り曲げ線及び溶接線の少なくとも1つに対して交差して延びる位置において上記第1フレームの外周面に対応する形状をなす長尺状の閉断面又は開断面構造の第2フレームを用意し、上記第1及び第2フレームを上記第1フレームの外周面に上記第2フレームの長手方向一端を宛がった状態で第2治具に固定し、しかる後、上記第1及び第2フレームの連続部分を隅肉溶接により一体にして交差するフレーム構造を得ることを特徴とする。 In the third invention, in the second invention, the edge portion at one end in the longitudinal direction corresponds to the outer peripheral surface of the first frame at a position extending so as to intersect with at least one of the bent lines and the welded lines. A second frame having a long closed or open cross-section structure having a shape was prepared, and the first and second frames were placed on the outer peripheral surface of the first frame with one end in the longitudinal direction of the second frame. It is characterized in that a frame structure is obtained in which the continuous portions of the first and second frames are integrally fixed by fillet welding after being fixed to a second jig in a state.

第1の発明では、第1及び第2プレス成形体を成形する際、対向する両側壁部を互いに平行に延びる位置まで折り曲げる必要が無くなるので、第1及び第2プレス成形体の成形精度が良くなる。したがって、第1及び第2プレス成形体を治具にセットして第1及び第2プレス成形体を溶接により一体にする際において、第1プレス成形体の各側壁部に対する第2プレス成形体の各側壁部の位置がずれ難くなり、溶接不良の発生を抑制することができる。また、第1及び第2プレス成形体を連続的な、又は、断続的な溶接により一体にする際において、第1プレス成形体の各側壁部の端面の全域と第2プレス成形体の各側壁部の端面の全域とをそれぞれ突き合わせる必要が無くなり、互いに対応する両端面の一方の内側縁部を両端面の他方に突き合わせるだけでよくなる。したがって、第1プレス成形体の各側壁部の端面と第2プレス成形体の各側壁部の端面とをそれぞれ対応させた際に、第1及び第2プレス成形体の成形精度が悪くて互いに対応する一方の端面の位置が他方の端面の位置に対して多少ずれた状態になったとしても溶接可能な状態になり、溶接不良の発生を抑制することができる。また、フレーム構造において、プレス成形により形成される折り曲げ線の箇所が合計で2カ所以上になり、連続溶接により形成される溶接線の箇所が合計で2カ所になる。したがって、完成したフレーム構造における折り曲げ部分の内角が90°を超える応力集中し難い形状になる一方、フレーム構造において2カ所形成される溶接線周りの断面が角度を有する構造になるが、当該部分が溶接部により剛性を有するようになるので、当該部分の応力集中が回避されるようになる。このように、完成後の閉断面構造のフレームが断面多角形の構成になるが、各頂点部分に応力集中し難くなるので、フレーム構造全体の捩じり剛性を高めることができる。 In the first invention, when molding the first and second press-molded bodies, it is not necessary to bend the opposite side wall portions to positions extending in parallel with each other, so that the molding accuracy of the first and second press-molded bodies is good. Become. Therefore, when the first and second press-molded bodies are set on the jig and the first and second press-molded bodies are integrated by welding, the second press-molded body with respect to each side wall portion of the first press-molded body is used. The position of each side wall portion is less likely to shift, and the occurrence of welding defects can be suppressed. Further, when the first and second press-molded bodies are integrated by continuous or intermittent welding, the entire end face of each side wall portion of the first press-molded body and each side wall of the second press-molded body are formed. It is no longer necessary to abut the entire end face of the portion, and it is sufficient to abut one inner edge portion of each of the corresponding end faces against the other of both end faces. Therefore, when the end faces of the side wall portions of the first press molded body and the end faces of the side wall portions of the second press molded body are associated with each other, the molding accuracy of the first and second press molded bodies is poor and they correspond to each other. Even if the position of one end face is slightly deviated from the position of the other end face, welding is possible, and the occurrence of welding defects can be suppressed. Further, in the frame structure, the number of bent lines formed by press forming is two or more in total, and the number of weld lines formed by continuous welding is two in total. Therefore, the internal angle of the bent portion in the completed frame structure becomes a shape in which stress concentration is difficult to exceed 90 °, while the cross section around the weld line formed in two places in the frame structure has an angle. Since the welded portion becomes more rigid, stress concentration in the portion can be avoided. In this way, the frame of the closed cross-section structure after completion has a polygonal cross-section structure, but it is difficult for stress to be concentrated on each vertex portion, so that the torsional rigidity of the entire frame structure can be increased.

第2の発明では、完成後のフレーム構造における断面の多角形の頂点部分が増えるので、完成後のフレーム構造に負荷が掛かった際の各折り曲げ部分に掛かる応力が分散するようになり、さらに捩じり剛性の高いフレーム構造にすることができる。 In the second invention, since the apex portion of the polygon of the cross section in the completed frame structure is increased, the stress applied to each bent portion when a load is applied to the completed frame structure is dispersed, and further twisted. It is possible to make a frame structure with high torsional rigidity.

第3の発明では、第2フレームの第1フレームとの連続部分が側面視で断面U字状か、或いは、湾曲状をなすようになる。したがって、第1フレームに対する第2フレームの位置決めが容易になるとともに、溶接時において第1及び第2フレームに熱が加わっても、熱歪みによる第1フレームに対する第2フレームの位置ずれが発生し難くなり、完成後におけるフレーム構造の寸法精度を高めることができる。 In the third invention, the continuous portion of the second frame with the first frame has a U-shaped cross section or a curved cross section in a side view. Therefore, the positioning of the second frame with respect to the first frame becomes easy, and even if heat is applied to the first and second frames during welding, the positional deviation of the second frame with respect to the first frame due to thermal strain is unlikely to occur. Therefore, the dimensional accuracy of the frame structure after completion can be improved.

本発明の実施形態における製造方法を用いて製造したフレーム構造を備えた車両を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the vehicle which provided the frame structure manufactured by the manufacturing method in embodiment of this invention. 図1のII−II線における断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 本発明の実施形態に係る製造方法が適用された製造ラインのブロック図である。It is a block diagram of the production line to which the production method which concerns on embodiment of this invention is applied. プレス工程の成形用金型に鋼板が搬入された直後の状態を示す概略断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the state immediately after the steel plate was carried into the forming die of a pressing process. 図4の後、成形用金型を型閉じしてプレス成形体を成形した直後の状態を示す図である。After FIG. 4, it is a figure which shows the state immediately after molding a press-molded body by closing a die for molding. 図5の後、成形用金型を型開きしてプレス成形体を搬出する直前の状態を示す図である。After FIG. 5, it is a figure which shows the state just before opening a die for molding and carrying out a press-molded article. 第1組立工程の治具に固定された第1及び第2プレス成形体を溶接により一体にしてサイドメンバーを得ている途中の状態を示す図である。It is a figure which shows the state in the process of obtaining the side member by integrating the 1st and 2nd press molded bodies fixed to the jig of the 1st assembly process by welding. 図7のVIII部拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of part VIII of FIG. 第2組立工程の治具に固定されたサイドメンバーにクロスメンバーを溶接により一体にして自動車下部のフレーム構造を得た直後の状態を示す図である。It is a figure which shows the state immediately after obtaining the frame structure of the lower part of an automobile by integrating the cross member with the side member fixed to the jig of the 2nd assembly process by welding.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is essentially merely an example.

図1は、本発明の実施形態に係る製造方法で製造されたフレーム構造1と、該フレーム構造1が取り付けられた自動車10を示す。フレーム構造1は、平面視で略梯子形状をなすサスペンションメンバ(サスクロス)であり、車両前後方向に延びる長尺状をなす一対のサイドメンバー1a(第1フレーム)と、該両サイドメンバー1aを橋絡する車幅方向に延びる長尺状をなす一対のクロスメンバー1b(第2フレーム)とで構成され、自動車10下部の車両後側に配設されている。 FIG. 1 shows a frame structure 1 manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention and an automobile 10 to which the frame structure 1 is attached. The frame structure 1 is a suspension member (suspension cross) having a substantially ladder shape in a plan view, and bridges a pair of side members 1a (first frame) having a long shape extending in the front-rear direction of the vehicle and both side members 1a. It is composed of a pair of long cross members 1b (second frame) extending in the width direction of the entwined vehicle, and is arranged on the rear side of the vehicle at the bottom of the vehicle 10.

サイドメンバー1aは、図2に示すように、断面が十角形の閉断面構造のフレームであり、断面U字状をなす第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3で構成されている。 As shown in FIG. 2, the side member 1a is a frame having a closed cross-section structure having a decagonal cross section, and is composed of a first press molded body 2 and a second press molded body 3 having a U-shaped cross section.

第1プレス成形体2は、鋼板P1をプレス成形することにより得られたものであり、長手方向に延びる折り曲げ線2aが4つ形成されている。 The first press-molded body 2 is obtained by press-molding a steel plate P1 and has four bending lines 2a extending in the longitudinal direction.

第1プレス成形体2における折り曲げ線2aが形成される折り曲げ部分の内角α〜αは、α〜α>90°を満たしており、本発明の実施形態の場合、α〜αは全て同じ角度になっている。したがって、第1プレス成形体2の両側壁部2bは、断面視でハの字状に拡がる形状になっている。 The internal angles α 1 to α 4 of the bent portion where the bending line 2a is formed in the first press-molded body 2 satisfy α 1 to α 4 > 90 °, and in the case of the embodiment of the present invention, α 1 to α 4 are all at the same angle. Therefore, the side wall portions 2b of the first press molded body 2 have a shape that expands in a C shape in a cross-sectional view.

第2プレス成形体3は、高張力鋼板をプレス成形することにより得られたものであり、長手方向に延びる折り曲げ線3aが4つ形成されている。 The second press-molded body 3 is obtained by press-molding a high-strength steel plate, and four bending lines 3a extending in the longitudinal direction are formed.

第2プレス成形体3における折り曲げ線3aが形成される折り曲げ部分の内角α5〜α8は、α5〜α8>90°を満たしており、本発明の実施形態の場合、α5〜α8は全て同じ角度になっている。したがって、第2プレス成形体3の両側壁部3bは、断面視でハの字状に拡がる形状になっている。 The internal angles α 5 to α 8 of the bent portion where the bending line 3a is formed in the second press-molded body 3 satisfy α 5 to α 8 > 90 °, and in the case of the embodiment of the present invention, α 5 to α 8 are all at the same angle. Therefore, the side wall portions 3b of the second press-molded body 3 have a shape that expands in a C shape in a cross-sectional view.

サイドメンバー1aは、第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を互いの開放側が向き合うようにして第1プレス成形体2の長手方向に延びる各端面2cと第2プレス成形体3の長手方向に延びる各端面3c(図8参照)とをそれぞれ突き合わせた部分に溶接部4を形成して第1プレス成形体2と第2プレス成形体3とを一体にすることにより得られている。 The side member 1a extends from each end surface 2c extending in the longitudinal direction of the first press molded body 2 so that the open sides of the first press molded body 2 and the second press molded body 3 face each other, and the longitudinal length of the second press molded body 3. It is obtained by forming a welded portion 4 at a portion where each end surface 3c (see FIG. 8) extending in the direction is butted with each other to integrate the first press-molded body 2 and the second press-molded body 3.

サイドメンバー1aにおける溶接部4(溶接線)が形成された部分の内角β,βは、鈍角であるとともに、本発明の実施形態の場合、同じ角度になっている。 The internal angles β 1 and β 2 of the portion of the side member 1a where the welded portion 4 (welded line) is formed have an obtuse angle and, in the case of the embodiment of the present invention, the same angle.

クロスメンバー1bは、断面矩形状の閉断面構造をなしており、端部の開口周縁がサイドメンバー1a側面に形成された折り曲げ線2a、折り曲げ線3a及び溶接部4に対して交差して延びる位置において対応する形状なしている。すなわち、クロスメンバー1bの端縁部分は、図9に示すように、サイドメンバー1aの外周面を覆うように側面視で略U字状をなしている。 The cross member 1b has a closed cross-sectional structure having a rectangular cross section, and a position where the opening peripheral edge of the end portion intersects and extends with respect to the bending line 2a, the bending line 3a, and the welded portion 4 formed on the side surface of the side member 1a. There is no corresponding shape in. That is, as shown in FIG. 9, the end edge portion of the cross member 1b has a substantially U-shape in a side view so as to cover the outer peripheral surface of the side member 1a.

第1プレス成形体2は、図4乃至図6に示すように、成形用金型50が装着されたプレス成形装置5を用いて成形される。 As shown in FIGS. 4 to 6, the first press-molded body 2 is molded by using a press-molding apparatus 5 equipped with a molding die 50.

該プレス成形装置5は、床面Fに設置された基台51と、該基台51の上方に対向配置された昇降可能な昇降台52とを備え、該昇降台52の下面には、金型50の上型53が固定される一方、基台51の上面には、金型50の下型54が固定されている。 The press forming apparatus 5 includes a base 51 installed on the floor surface F and a liftable lift 52 arranged to face the base 51 above the base 51, and a metal is placed on the lower surface of the lift 52. While the upper mold 53 of the mold 50 is fixed, the lower mold 54 of the mold 50 is fixed to the upper surface of the base 51.

上型53には、下方に張り出す断面略凸状の上側成形面53aが形成され、該上側成形面53aは、第1プレス成形体2の内面に対応する形状をなしている。 The upper mold 53 is formed with an upper molded surface 53a having a substantially convex cross section that projects downward, and the upper molded surface 53a has a shape corresponding to the inner surface of the first press molded body 2.

一方、下型54には、下方に窪む断面凹状の下側成形面54aが形成され、該下側成形面54aは、第1プレス成形体2の外面に対応する形状をなしている。 On the other hand, the lower mold 54 is formed with a lower molded surface 54a having a concave cross section, and the lower molded surface 54a has a shape corresponding to the outer surface of the first press molded body 2.

そして、プレス成形装置5は、昇降台52が昇降することにより、金型50が型閉じ又は型開きして鋼板P1から第1プレス成形体2を得るようになっている。 Then, in the press forming apparatus 5, when the elevating table 52 moves up and down, the die 50 closes or opens, and the first press molded body 2 is obtained from the steel plate P1.

尚、第2プレス成形体3は、図示しないがプレス成形装置5と同等のプレス成形装置を用いて成形される。 Although not shown, the second press-molded body 3 is molded using a press-molding device equivalent to the press-molding device 5.

サイドメンバー1aは、図7及び図8に示すように、第1治具60を備えた第1組立装置6において組み立てられる。 As shown in FIGS. 7 and 8, the side member 1a is assembled in the first assembly device 6 provided with the first jig 60.

第1治具60は、サイドメンバー1aの上面に対応する形状をなす上側固定面61aを有する上側固定用ブロック61と、サイドメンバー1aの下面に対応する形状をなす下側固定面62aを有する下側固定用ブロック62とを備え、第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を互いの開放側が向き合うようにして第1プレス成形体2の長手方向に延びる各端面2cと第2プレス成形体の長手方向に延びる各端面3cとをそれぞれ対応させるとともに、互いに対応する端面2c,3cの一方の内側縁部を両端面2c,3cの他方に突き合わせる一方、互いに対応する端面2c,3cの一方の外側縁部を端面2c,3cの他方から離間させた状態で固定可能になっている。 The first jig 60 has an upper fixing block 61 having an upper fixing surface 61a having a shape corresponding to the upper surface of the side member 1a, and a lower having a lower fixing surface 62a having a shape corresponding to the lower surface of the side member 1a. Each end face 2c extending in the longitudinal direction of the first press molded body 2 and the second press molding are provided with a side fixing block 62 so that the first press molded body 2 and the second press molded body 3 face each other with their open sides facing each other. Each end face 3c extending in the longitudinal direction of the body is associated with each other, and one inner edge of the corresponding end faces 2c, 3c is abutted against the other of both end faces 2c, 3c, while the end faces 2c, 3c corresponding to each other are abutted against each other. It is possible to fix one outer edge portion in a state of being separated from the other of the end faces 2c and 3c.

第1治具60の側方には、アーク溶接を行うための溶接トーチ7が配設されている。該溶接トーチ7は、図示しない産業用ロボットのアーム先端に取り付けられていて、トーチ先端からワイヤ7aを連続供給しながら第1治具60に固定された第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3の各突き合わせ部分を当該第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3の外側からそれぞれ連続的に、又は、断続的に溶接して溶接部4を形成することにより一体にして閉断面構造のサイドメンバー1aを得るようになっている。 A welding torch 7 for performing arc welding is arranged on the side of the first jig 60. The welding torch 7 is attached to the arm tip of an industrial robot (not shown), and the first press molded body 2 and the second press molding fixed to the first jig 60 while continuously supplying the wire 7a from the torch tip. Each butt portion of the body 3 is welded continuously or intermittently from the outside of the first press molded body 2 and the second press molded body 3 to form a welded portion 4, thereby forming a closed cross section. The side member 1a of the structure is obtained.

フレーム構造1は、図9に示すように、第2治具80を備えた第2組立装置8において組み立てられる。 As shown in FIG. 9, the frame structure 1 is assembled in a second assembly device 8 provided with a second jig 80.

第2治具80は、サイドメンバー1aを固定する第1固定ユニット81と、クロスメンバー1bを固定する第2固定ユニット82とを備え、サイドメンバー1aを第1固定ユニット81で固定するとともにクロスメンバー1bを第2固定ユニット82で固定することにより、サイドメンバー1aの外周面にクロスメンバー1bの長手方向一端を宛がった状態になるよう構成されている。 The second jig 80 includes a first fixing unit 81 for fixing the side member 1a and a second fixing unit 82 for fixing the cross member 1b, and the side member 1a is fixed by the first fixing unit 81 and the cross member. By fixing 1b with the second fixing unit 82, the outer peripheral surface of the side member 1a is configured so that one end in the longitudinal direction of the cross member 1b is in contact with the outer peripheral surface of the side member 1a.

第2治具80の側方には、第1組立装置6と同様に、溶接トーチ7が配設されていて、当該溶接トーチ7のトーチ先端からワイヤ7aを連続供給しながら第2治具80に固定されたサイドメンバー1a及びクロスメンバー1bの連続部分を隅肉溶接して溶接部9を形成することにより一体にしてサイドメンバー1aとクロスメンバー1bとが交差するフレーム構造1を得るようになっている。 Similar to the first assembly device 6, a welding torch 7 is arranged on the side of the second jig 80, and the second jig 80 is continuously supplied with the wire 7a from the tip of the torch of the welding torch 7. By fillet welding the continuous portions of the side member 1a and the cross member 1b fixed to the welded portion 9 to form a welded portion 9, a frame structure 1 in which the side member 1a and the cross member 1b intersect with each other can be obtained. ing.

次に、フレーム構造1の製造について詳述する。 Next, the manufacture of the frame structure 1 will be described in detail.

フレーム構造1の製造ラインには、図3に示すように、プレス工程S1、第1組立工程S2及び第2組立工程S3が順に設けられている。 As shown in FIG. 3, the production line of the frame structure 1 is provided with a pressing process S1, a first assembly process S2, and a second assembly process S3 in order.

まず、プレス工程S1において、図4に示すように、プレス成形装置5において型開きした状態の上型53と下型54との間に鋼板P1を投入するとともに、当該鋼板P1を下型54の上に載置する。 First, in the pressing step S1, as shown in FIG. 4, the steel plate P1 is inserted between the upper mold 53 and the lower mold 54 in the state of being opened in the press forming apparatus 5, and the steel plate P1 is placed on the lower mold 54. Place on top.

次に、昇降台52を下降させて上型53と下型54とを型閉じする。すると、図5に示すように、鋼板P1が上型53の上側成形面53aと下型54の下側成形面54aとに沿って変形して断面U字状をなす第1プレス成形体2が成形される。しかる後、図6に示すように、昇降台52を上昇させて上型53と下型54とを型開きすることにより、完成した第1プレス成形体2を第1治具60から取り出す。このとき、第1プレス成形体2には、長手方向に延びる4つの折り曲げ線2aが形成されるとともに、両側壁部2bが断面視でハの字状に拡がるように成形される。 Next, the elevating table 52 is lowered to close the upper mold 53 and the lower mold 54. Then, as shown in FIG. 5, the first press-formed body 2 in which the steel plate P1 is deformed along the upper forming surface 53a of the upper die 53 and the lower forming surface 54a of the lower die 54 to form a U-shaped cross section is formed. It is molded. Then, as shown in FIG. 6, the elevating table 52 is raised to open the upper mold 53 and the lower mold 54, so that the completed first press molded body 2 is taken out from the first jig 60. At this time, the first press-molded body 2 is formed with four bending lines 2a extending in the longitudinal direction, and both side wall portions 2b are molded so as to expand in a C shape in a cross-sectional view.

尚、プレス工程S1では、プレス成形装置5と同様の装置を用いて第2プレス成形体3も成形される。この成形された第2プレス成形体3には、長手方向に延びる4つの折り曲げ線3aが形成されるとともに、両側壁部3bが断面視でハの字状に拡がるように成形される。 In the press step S1, the second press-molded body 3 is also molded using the same apparatus as the press-molding apparatus 5. In the molded second press-molded body 3, four bending lines 3a extending in the longitudinal direction are formed, and both side wall portions 3b are molded so as to expand in a C shape in a cross-sectional view.

次に、第1組立工程S2において、図7に示すように、下側固定用ブロック62の下側固定面62aに第2プレス成形体3を開放側が上方を向くようにセットするとともに、第1プレス成形体2を開放側が下方を向くように上側固定用ブロック61の上側固定面61aにセットする。すると、第1プレス成形体2の各端面2cと第2プレス成形体3の各端面3cとがそれぞれ対応する位置になるとともに、互いに対応する端面2c,3cの一方の内側縁部が両端面2c,3cの他方に突き合わされた状態になる一方、互いに対応する端面2c,3cの一方の外側縁部が両端面2c,3cの他方から離間する状態になる。 Next, in the first assembly step S2, as shown in FIG. 7, the second press-molded body 3 is set on the lower fixing surface 62a of the lower fixing block 62 so that the open side faces upward, and the first The press-molded body 2 is set on the upper fixing surface 61a of the upper fixing block 61 so that the open side faces downward. Then, each end face 2c of the first press molded body 2 and each end face 3c of the second press molded body 3 are at corresponding positions, and one inner edge portion of the end faces 2c and 3c corresponding to each other is at both end faces 2c. , 3c is abutted against the other, while the outer edges of one of the end faces 2c and 3c corresponding to each other are separated from the other of both end faces 2c and 3c.

しかる後、図8に示すように、産業用ロボット(図示せず)を作動させて溶接トーチ7を移動させながら第1治具60に固定された第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3の各突き合わせ部分を当該第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3の外側からそれぞれ連続的に、或いは、断続的に溶接して溶接部4を形成することにより第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を一体にして閉断面構造のサイドメンバー1aにする。 After that, as shown in FIG. 8, the first press molded body 2 and the second press molded body fixed to the first jig 60 while moving the welding torch 7 by operating an industrial robot (not shown). The first press molded body 2 is formed by welding each of the butt portions of 3 continuously or intermittently from the outside of the first press molded body 2 and the second press molded body 3, respectively, to form a welded portion 4. And the second press molded body 3 are integrated into a side member 1a having a closed cross-sectional structure.

このように、本発明の実施形態においてプレス成形により得られる第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3は、断面ハの字状をなしているので、第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を成形する際、対向する両側壁部2b,3bを互いに平行に延びる位置まで折り曲げる必要が無くなり、第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3の成形精度が良くなる。したがって、第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を第1治具60にセットして第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を溶接により一体にする際において、第1プレス成形体2の各側壁部に対する第2プレス成形体3の各側壁部の位置がずれ難くなり、溶接不良の発生を抑制することができる。また、第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を連続的な、又は、断続的な溶接により一体にする際において、第1プレス成形体2の側壁部2bの端面2cの全域と第2プレス成形体3の各側壁部3bの端面3cの全域とをそれぞれ突き合わせる必要が無くなり、端面2c,3cの一方の内側縁部を両端面2c,3cの他方に突き合わせるだけでよくなる。したがって、第1プレス成形体2の各側壁部2bの端面2cと第2プレス成形体3の各側壁部3bの端面3cとをそれぞれ対応させた際に、第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3の成形精度が悪くて互いに対応する一方の端面の位置が他方の端面の位置に対して多少ずれた状態になったとしても溶接可能な状態になり、溶接不良の発生を抑制することができる。 As described above, since the first press-molded body 2 and the second press-molded body 3 obtained by press molding in the embodiment of the present invention have a cross-sectional C shape, the first press-molded body 2 and the second press-molded body 2 and the second press-molded body 3 have a cross-section C shape. When molding the press-molded body 3, it is not necessary to bend the opposite side wall portions 2b and 3b to positions extending in parallel with each other, and the molding accuracy of the first press-molded body 2 and the second press-molded body 3 is improved. Therefore, when the first press molded body 2 and the second press molded body 3 are set on the first jig 60 and the first press molded body 2 and the second press molded body 3 are integrated by welding, the first press is performed. The position of each side wall portion of the second press molded body 3 with respect to each side wall portion of the molded body 2 is less likely to shift, and the occurrence of welding defects can be suppressed. Further, when the first press-molded body 2 and the second press-molded body 3 are integrated by continuous or intermittent welding, the entire end surface 2c of the side wall portion 2b of the first press-molded body 2 and the first It is no longer necessary to abut the entire end surface 3c of each side wall portion 3b of the 2 press molded body 3, and it is only necessary to abut one inner edge portion of the end surfaces 2c and 3c against the other of both end faces 2c and 3c. Therefore, when the end surface 2c of each side wall portion 2b of the first press molded body 2 and the end surface 3c of each side wall portion 3b of the second press molded body 3 are made to correspond to each other, the first press molded body 2 and the second press Even if the molding accuracy of the molded body 3 is poor and the positions of one end faces corresponding to each other are slightly deviated from the positions of the other end faces, welding is possible and the occurrence of welding defects is suppressed. Can be done.

次いで、第2組立工程S3において、図9に示すように、第1固定ユニット81にサイドメンバー1aを固定するとともに、第2固定ユニット82にクロスメンバー1bを固定する。すると、サイドメンバー1aの外周面に対してクロスメンバー1bの長手方向一端を宛がった状態になる。 Next, in the second assembly step S3, as shown in FIG. 9, the side member 1a is fixed to the first fixing unit 81, and the cross member 1b is fixed to the second fixing unit 82. Then, one end of the cross member 1b in the longitudinal direction is in contact with the outer peripheral surface of the side member 1a.

しかる後、図9に示すように、産業用ロボット(図示せず)を作動させて溶接トーチ7を移動させながら第2治具80に固定されたサイドメンバー1a及びクロスメンバー1bの連続部分を隅肉溶接して溶接部9を形成することにより、サイドメンバー1a及びクロスメンバー1bを一体にしてフレーム構造1を得る。 After that, as shown in FIG. 9, the continuous portion of the side member 1a and the cross member 1b fixed to the second jig 80 is cornered while moving the welding torch 7 by operating an industrial robot (not shown). By performing fillet welding to form the welded portion 9, the side member 1a and the cross member 1b are integrated to obtain the frame structure 1.

このように、クロスメンバー1bの端部の開口周縁がサイドメンバー1a側面に形成された折り曲げ線2a、折り曲げ線3a及び溶接部4に対して交差して延びる位置において対応する形状をなしているので、クロスメンバー1bのサイドメンバー1aとの連続部分が側面視において断面U字状をなすようになる。したがって、サイドメンバー1aに対するクロスメンバー1bの位置決めが容易になるとともに、溶接時においてサイドメンバー1a及びクロスメンバー1bに熱が加わっても、熱歪みによるサイドメンバー1aに対するクロスメンバー1bの位置ずれが発生し難くなり、完成後のフレーム構造1の寸法精度を高めることができる。 As described above, since the opening peripheral edge of the end portion of the cross member 1b has a corresponding shape at a position extending so as to intersect the bending line 2a, the bending line 3a and the welded portion 4 formed on the side surface of the side member 1a. , The continuous portion of the cross member 1b with the side member 1a forms a U-shaped cross section in the side view. Therefore, the positioning of the cross member 1b with respect to the side member 1a becomes easy, and even if heat is applied to the side member 1a and the cross member 1b during welding, the position of the cross member 1b with respect to the side member 1a is displaced due to thermal strain. It becomes difficult and the dimensional accuracy of the frame structure 1 after completion can be improved.

また、本発明の製造方法にて製造されたフレーム構造1は、プレス成形により形成される折り曲げ線2a,3aの箇所が合計で2カ所以上になり、連続溶接により形成される溶接部4の箇所が合計で2カ所になる。したがって、完成したフレーム構造1における折り曲げ部分の内角α〜αがそれぞれ90°を超える応力集中し難い形状になる一方、フレーム構造1において2カ所形成される溶接部4周りの断面が内角β,βを有する構造になるが、当該部分が溶接部4により剛性を有するようになるので、当該部分の応力集中が回避されるようになる。このように、完成後のサイドメンバー1aが断面多角形の構成になるが、各頂点部分に応力集中し難くなるので、フレーム構造1全体の捩じり剛性を高めることができる。 Further, in the frame structure 1 manufactured by the manufacturing method of the present invention, the bent lines 2a and 3a formed by press molding have a total of two or more places, and the welded parts 4 formed by continuous welding. Will be in two places in total. Therefore, while the internal angles α 1 to α 8 of the bent portion in the completed frame structure 1 each have a shape in which stress concentration exceeding 90 ° is difficult, the cross section around the welded portion 4 formed in two places in the frame structure 1 has an internal angle β. The structure has 1 and β 2 , but since the portion has rigidity due to the welded portion 4, stress concentration in the portion can be avoided. As described above, the side member 1a after completion has a polygonal cross-sectional structure, but stress is less likely to be concentrated on each apex portion, so that the torsional rigidity of the entire frame structure 1 can be increased.

また、本発明の実施形態のサイドメンバー1aは、折り曲げ線2a,3aが合計で8つ形成されている。このように、完成後のフレーム構造1における断面の多角形の頂点部分が増えると、完成後のフレーム構造1に負荷が掛かった際の各折り曲げ部分に掛かる応力が分散するようになるので、さらに捩じり剛性の高いフレーム構造1にすることができる。 Further, in the side member 1a of the embodiment of the present invention, a total of eight bending lines 2a and 3a are formed. In this way, when the apex portion of the polygon of the cross section in the completed frame structure 1 increases, the stress applied to each bent portion when the load is applied to the completed frame structure 1 becomes dispersed. The frame structure 1 having high torsional rigidity can be obtained.

尚、本発明の実施形態における第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3は、それぞれ折り曲げ線2a,3aが4つ形成されるようにプレス成形したものであるが、これに限らず、各折り曲げ線2a,3aが形成される折り曲げ部分の内角αがα>90°を満たすのであれば、第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3は、折り曲げ線2a,3aがそれぞれ1つ以上形成されていればよい。 The first press-molded body 2 and the second press-molded body 3 in the embodiment of the present invention are press-molded so that four bending lines 2a and 3a are formed, respectively, but the present invention is not limited to this. If the internal angle α of the bent portion where the bending lines 2a and 3a are formed satisfies α> 90 °, the first press-molded body 2 and the second press-molded body 3 each have one bending line 2a and 3a. It suffices if it is formed as above.

また、本発明の実施形態では、第1プレス成形体2における折り曲げ線2aが形成される折り曲げ部分の内角α〜αはそれぞれ同じ角度であり、第2プレス成形体3における折り曲げ線3aが形成される折り曲げ部分の内角α〜αはそれぞれ同じ角度であるが、それぞれ異なる角度であってもよい。また、サイドメンバー1aにおける溶接部4が形成された部分の内角β,βが同じ角度であるが、異なる角度であってもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the internal angles α 1 to α 4 of the bent portion where the bending line 2a is formed in the first press molded body 2 have the same angle, respectively, and the bending line 3a in the second press molded body 3 is The internal angles α 5 to α 8 of the bent portion to be formed have the same angle, but they may have different angles. Further, the internal angles β 1 and β 2 of the portion of the side member 1a where the welded portion 4 is formed have the same angle, but may be different angles.

また、本発明の実施形態では、第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を断面U字状にプレス成形しているが、断面V字状にプレス成形したものを用いてもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the first press-molded body 2 and the second press-molded body 3 are press-molded into a U-shaped cross section, but those press-molded into a V-shaped cross section may be used.

また、本発明の実施形態では、第1プレス成形体2と第2プレス成形体3との間の接続やサイドメンバー1aとクロスメンバー1bとの間の接続にアーク溶接を用いているが、MIG溶接やTIG溶接、或いは、レーザ溶接を用いてもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, arc welding is used for the connection between the first press molded body 2 and the second press molded body 3 and the connection between the side member 1a and the cross member 1b, but MIG. Welding, TIG welding, or laser welding may be used.

また、本発明の実施形態では、第1治具60が第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を上下から挟み込んで固定するタイプのものであるが、これに限らず、例えば、位置決めピンで第1プレス成形体2及び第2プレス成形体3を位置決めして固定するタイプのものであってもよい。同様に、第2治具80もサイドメンバー1a及びクロスメンバー1bを位置決めピンで位置決めして固定するタイプのものであってもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the first jig 60 is of a type in which the first press-molded body 2 and the second press-molded body 3 are sandwiched and fixed from above and below, but the present invention is not limited to this, and for example, positioning. It may be of a type that positions and fixes the first press-molded body 2 and the second press-molded body 3 with a pin. Similarly, the second jig 80 may be of a type in which the side member 1a and the cross member 1b are positioned and fixed by the positioning pin.

また、本発明の実施形態では、クロスメンバー1bが閉断面構造をなしているが、これに限らず、例えば、断面U字状をなす開断面構造であってもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the cross member 1b has a closed cross-sectional structure, but the present invention is not limited to this, and for example, an open cross-sectional structure having a U-shaped cross section may be used.

また、本発明の実施形態では、クロスメンバー1bの端縁部分が側面視で略U字状をなしているが、緩やかに曲がる湾曲形状であってもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the edge portion of the cross member 1b has a substantially U-shape in a side view, but it may have a curved shape that bends gently.

また、本発明の実施形態の製造方法で得られる閉断面構造のフレームは、サスペンションメンバ以外の自動車のフレーム構造にも適用可能であるだけでなく、自動車以外の車両のフレーム構造にも適用可能である。 Further, the frame having a closed cross-sectional structure obtained by the manufacturing method of the embodiment of the present invention can be applied not only to the frame structure of an automobile other than the suspension member but also to the frame structure of a vehicle other than the automobile. be.

本発明は、例えば、自動車に用いられるフレームの製造方法に適している。 The present invention is suitable, for example, for a method for manufacturing a frame used in an automobile.

1 フレーム構造
1a サイドメンバー(第1フレーム)
1b クロスメンバー(第2フレーム)
2 第1プレス成形体
2a 折り曲げ線
2b 側壁部
2c 端面
3 第2プレス成形体
3a 折り曲げ線
3b 側壁部
3c 端面
4 溶接部(溶接線)
60 第1治具
80 第2治具

1 frame structure 1a side member (1st frame)
1b Cross member (2nd frame)
2 1st press molded body 2a Bending line 2b Side wall part 2c End face 3 2nd press molded body 3a Bending line 3b Side wall part 3c End face 4 Welded part (welded line)
60 1st jig 80 2nd jig

Claims (3)

長手方向に延びる折り曲げ線が1つ以上形成されるように、且つ、上記各折り曲げ線が形成される折り曲げ部分の内角αがα>90°を満たすように鋼板を断面U字状又はV字状にプレス成形して長尺状の第1及び第2プレス成形体をそれぞれ得た後、
上記第1及び第2プレス成形体を互いの開放側が向き合うようにして上記第1プレス成形体の長手方向に延びる各端面と上記第2プレス成形体の長手方向に延びる各端面とをそれぞれ対応させるとともに、互いに対応する両端面の一方の内側縁部を両端面の他方に突き合わせる一方、互いに対応する両端面の一方の外側縁部を両端面の他方から離間させた状態で第1治具に固定し、
しかる後、上記第1及び第2プレス成形体の各突き合わせ部分を当該第1及び第2プレス成形体の外側からそれぞれ連続的に、又は、断続的に溶接して一体にすることにより閉断面構造の第1フレームを得ることを特徴とする車両用フレームの製造方法。
The steel plate is U-shaped or V-shaped in cross section so that one or more bending lines extending in the longitudinal direction are formed and the internal angle α of the bending portion where each of the bending lines is formed satisfies α> 90 °. After obtaining long first and second press-molded bodies, respectively,
Each end face extending in the longitudinal direction of the first press molded body is made to correspond to each end face extending in the longitudinal direction of the second press molded body so that the open sides of the first and second press molded bodies face each other. At the same time, the inner edges of one of the end faces corresponding to each other are abutted against the other of the end faces, while the outer edges of one of the end faces corresponding to each other are separated from the other of the end faces on the first jig. Fixed and
After that, the butt portions of the first and second press-molded bodies are welded continuously or intermittently from the outside of the first and second press-molded bodies to be integrated to form a closed cross-sectional structure. A method for manufacturing a frame for a vehicle, which comprises obtaining the first frame of the above.
請求項1に記載の車両用フレームの製造方法において、
上記第1及び第2プレス成形体は、それぞれ上記折り曲げ線が2つ以上となるようにプレス成形されることを特徴とする車両用フレームの製造方法。
In the method for manufacturing a vehicle frame according to claim 1,
A method for manufacturing a frame for a vehicle, wherein the first and second press-molded bodies are each press-molded so as to have two or more bending lines.
請求項2に記載の車両用フレームの製造方法において、
長手方向一端の端縁部分が上記各折り曲げ線及び溶接線の少なくとも1つに対して交差して延びる位置において上記第1フレームの外周面に対応する形状をなす長尺状の閉断面又は開断面構造の第2フレームを用意し、
上記第1及び第2フレームを上記第1フレームの外周面に上記第2フレームの長手方向一端を宛がった状態で第2治具に固定し、
しかる後、上記第1及び第2フレームの連続部分を隅肉溶接により一体にして交差するフレーム構造を得ることを特徴とする車両用フレームの製造方法。
In the method for manufacturing a vehicle frame according to claim 2.
A long closed or open cross section having a shape corresponding to the outer peripheral surface of the first frame at a position where the edge portion at one end in the longitudinal direction intersects and extends with respect to at least one of the bent lines and the welded lines. Prepare the second frame of the structure,
The first and second frames are fixed to the second jig with one end in the longitudinal direction of the second frame facing the outer peripheral surface of the first frame.
After that, a method for manufacturing a frame for a vehicle, which comprises obtaining a frame structure in which continuous portions of the first and second frames are integrally crossed by fillet welding.
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