JP5151309B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は回転電機に係り、特にステータコアのコイルを樹脂モールドする回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly to a rotating electrical machine in which a stator core coil is resin-molded.
回転電機のステータにはコイルが巻回され、その巻線部分あるいはコイルエンドがステータコアより出っ張ることがある。このコイルエンド等の部分を固定して保護するため、樹脂モールドが行われる。 A coil is wound around the stator of the rotating electrical machine, and the winding portion or the coil end may protrude from the stator core. Resin molding is performed in order to fix and protect portions such as the coil ends.
例えば、特許文献1には、サーボモータ用ステータとして、集中巻とし、複数のコイルと配線部分を樹脂モールドし、ステータコアの外周に放熱用フレームを設ける構成が開示されている。これにより小型で、サーボロック時の発熱に対し放熱性を向上させることができると述べられている。 For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which a concentrated winding is used as a servo motor stator, a plurality of coils and wiring portions are resin-molded, and a heat dissipating frame is provided on the outer periphery of the stator core. It is stated that this makes it possible to improve the heat dissipation against the heat generated during the servo lock.
また、特許文献2には、レゾルバ用ステータ構造において、熱可塑性樹脂の樹脂モールド部の外面に、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂材を用いたBMC(Bulk Molding Compound)成形による外面成形部を形成し、この外面形成部によって、コネクタ部の外面突出形状の位置決め部が形成されている。ここで、不飽和ポリエステルは線膨張係数が鉄に近く、他の熱可塑性樹脂より低い。また、この二重成形によって強度を向上させることができると述べられている。 In Patent Document 2, in the resolver stator structure, an outer surface molding portion by BMC (Bulk Molding Compound) molding using a thermosetting resin material such as unsaturated polyester is formed on the outer surface of the resin mold portion of the thermoplastic resin. By forming the outer surface forming portion, a positioning portion having an outer surface protruding shape of the connector portion is formed. Here, unsaturated polyester has a linear expansion coefficient close to that of iron and lower than that of other thermoplastic resins. Further, it is stated that the strength can be improved by this double molding.
このような樹脂モールド型の回転電機は、取り扱い性が向上するが、その反面、回転電機の作動による発熱に関係する問題が生じることがある。例えば、モールド樹脂の厚い部位では、放熱特性が低下する。 Such a resin mold type rotating electrical machine improves the handleability, but on the other hand, there may be a problem related to heat generation due to the operation of the rotating electrical machine. For example, the heat dissipation characteristics deteriorate at a thick part of the mold resin.
本発明の目的は、放熱特性を改善できる樹脂モールド型回転電機を提供することである。 The objective of this invention is providing the resin mold type rotary electric machine which can improve a thermal radiation characteristic.
本発明に係る回転電機は、ステータコアと、ステータコアに巻回されるコイルであって、ステータコアから軸方向に突き出るコイルエンド部分が、ステータコアの面を基準として軸方向に凹凸となる形状を有するコイルと、コイルから引き出される端子のためのコネクタ部であって、ステータコアの外径側に設けられるコネクタ部と、少なくともコイル部分を覆う樹脂モールド部と、を有し、樹脂モールド部は、コイルのコイルエンド部分の凹凸形状の外形に沿って均一な厚みでコイルを覆い、ステータコアの面を基準として軸方向に凹凸となる形状を有するコイルモールド部と、コネクタ部を覆うコネクタモールド部とを一体化してモールド樹脂層が形成されることを特徴とする。 Rotating electrical machine of the present onset Ming, a coil having a stator core, a coil wound around the stator core, a coil end portion protruding from the stator core in the axial direction, a shape which is uneven in the axial direction of the plane of the stator core as a reference And a connector part for a terminal drawn from the coil, the connector part provided on the outer diameter side of the stator core, and a resin mold part covering at least the coil part, the resin mold part being a coil of the coil integrated along the outer shape of the concavo-convex shape of the end portion covering the coil with a uniform thickness, a coil mold part for chromatic axial become uneven shape the face of the stator core as a reference, and a connector mold covering the connector portion Thus, a mold resin layer is formed.
また、本発明に係る回転電機は、複数のコイルがステータコアに巻回され、各コイルは、ステータコアのバックヨーク側において直線的に接する外周形状を有し、複数のコイルの外周形状を結んでゆくと多角形形状を形成し、樹脂モールド部は、ステータコアのバックヨーク側において複数のコイルの外周形状によって形成される多角形形状に沿って均一な厚みで複数のコイルを覆い、複数のコイルの外周側に多角形となる形状を有してモールド樹脂層が形成されることが好ましい。 The rotary electric machine according to the present onset Ming, a plurality of coils wound around the stator core, each coil has an outer peripheral shape that is in contact with the linear in the back yoke side of the stator core, by connecting the outer peripheral shape of a plurality of coils yuku When forming a polygonal shape, a resin mold portion is had contact to the back yoke side of the stator core to cover the plurality of coils with a uniform thickness along the polygonal shape formed by the outer peripheral shape of the plurality of coils, a plurality of preferably molded resin layer is formed having a shape which is polygonal on the outer peripheral side of the coil.
上記構成により、樹脂モールド部は、コイルの外形に沿った凹凸形状を有してモールド樹脂層が形成される。これにより、コイルを覆う樹脂モールド部の厚さをほぼ一様にでき、放熱性を改善できる。また、樹脂モールド部を形成するための樹脂量を抑制し、効率的な量とできる。
また、ステータの外径側にコネクタ部を設け、コイル部分と共にコネクタ部を一体化してモールド樹脂層が形成される。これにより、コネクタ部を含め、コイルを覆う樹脂モールド部の厚さをほぼ一様にでき、放熱性を改善することができる。また、樹脂モールド部を形成するための樹脂量を抑制し、効率的な量とできる。また、コネクタ部をステータの軸方向に沿って設ける場合に比較し、軸方向の長さが抑制された回転電機となる。
The upper Ki構 formation, the resin molded part, the mold resin layer is formed to have an uneven shape along the outer shape of the coil. Thereby, the thickness of the resin mold part which covers a coil can be made substantially uniform, and heat dissipation can be improved. In addition, the amount of resin for forming the resin mold portion can be suppressed, and the amount can be made efficient.
Further, a connector portion is provided on the outer diameter side of the stator, and the connector portion is integrated with the coil portion to form a mold resin layer. Thereby, the thickness of the resin mold part which covers a coil including a connector part can be made substantially uniform, and heat dissipation can be improved. In addition, the amount of resin for forming the resin mold portion can be suppressed, and the amount can be made efficient. In addition, compared to the case where the connector portion is provided along the axial direction of the stator, the rotating electrical machine has a reduced axial length.
また、上記構成により、樹脂モールド部は、ステータコアのバックヨーク側におけるコイルの外周形状に沿った多角形形状を有してモールド樹脂層が形成される。これにより、コイルの外周部を覆う樹脂モールド部の厚さをほぼ一様にでき、放熱性を改善することができる。 Further, the upper Ki構 formation, the resin molded part, the mold resin layer is formed to have a polygonal shape along the outer peripheral shape of the coils in the back yoke side of the stator core. Thereby, the thickness of the resin mold part which covers the outer peripheral part of a coil can be made substantially uniform, and heat dissipation can be improved.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、回転電機として、多相集中巻回転電機を説明するが、ステータに複数のコイルが巻回される回転電機であればよい。例えば、分布巻型の回転電機であってもよい。また、以下で説明する樹脂モールド部の形状は、説明のための一例であって、ステータの形状、コイルの巻回形状等によって適宜変更が可能である。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, a multiphase concentrated winding rotary electric machine will be described as the rotary electric machine, but any rotary electric machine in which a plurality of coils are wound around the stator may be used. For example, a distributed winding type rotating electrical machine may be used. Moreover, the shape of the resin mold part demonstrated below is an example for description, Comprising: It can change suitably with the shape of a stator, the winding shape of a coil, etc.
図1は、多相集中巻型回転電機におけるステータ10の外観を示す図である。多相集中巻型回転電機は、多相巻線が集中巻によって多相極のそれぞれに巻回されたステータ10と、図示されていないロータとをケースに収納して構成される。以下では、多相集中巻型回転電機の特徴事項であるステータ10の部分を抜き出して説明することとする。
FIG. 1 is a diagram showing an external appearance of a
図1に示されるように、ステータ10は、ステータコア20と樹脂モールド部30とを含んで構成される。図2は、ステータ10から樹脂モールド部30を取り除いた様子、すなわち、樹脂モールドを行う前の半完成ステータ6の様子を示す図である。
As shown in FIG. 1, the
図2に示されるように、半完成ステータ6は、ステータコア20と、ステータコア20に巻回される複数のコイル22とを含んで構成される。図2の例では、3相12極の多相集中巻型回転電機用の半完成ステータ6として、12個のコイルが示されている。
As shown in FIG. 2, the
ステータコア20は、円環状で、外周側から内周側に向かって複数のティースと呼ばれる突起を有する磁性材料で構成される部材である。かかるステータコア20は、複数の電磁鋼板の薄板を、円環状で、その外周側から内周側に向かって複数のティース24と呼ばれる突起を有する形状に打ち抜いたものを複数枚積層して得ることができる。
The
コイル22は、ステータコア20の各ティース24ごとに集中巻の形式で導体線が巻回されたものである。図2では、ティース24はコイル22に覆われて、先端部分を除いて図示されていない。集中巻とは、1つのティース24に1つの相のために導体線が複数回集中的に巻回されてコイル22となる巻線形式のことである。3相回転電機の場合は、U相、V相、W相の各相巻線の中の1つが、1つのティース24に巻回される。図2の例では、12個のティース24があるので、4つのU相コイル、4つのV相コイル、4つのW相コイルの合計12個のコイルが、各ティース24ごとに形成されることになる。
The
このように、コイル22は、ステータコア20のティース24に複数回集中的に巻回されるので、コイル22は、ステータコア20の軸方向に突き出る形状を有することになる。この突き出た部分は、コイルエンドと呼ばれることがあるが、半完成ステータ6の全体から見ると、コイルエンド部分は、ステータコア20の軸方向に突き出し、ステータコア20の周方向に、コイル22の数に応じた凹凸を有する形状となっている。
Thus, the
再び図1に戻り、樹脂モールド部30は、ステータ10において、コイルエンド部をモールド樹脂層で覆ったもので、コイルエンド部を固定する機能を有する。そして、この樹脂モールド部30は、図2で説明したコイル22の外形に沿った凹凸形状を有してモールド樹脂層が形成されている。換言すれば、図2で説明したコイルの凹凸形状に、適当な厚さで、どの部分もほぼ一様な厚みとなるようにして、モールド樹脂層が形成される。
Returning to FIG. 1 again, the
かかる構成の作用効果について、図3から図5を用いて説明する。以下では、図1、図2の要素と同様の要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、以下では図1、図2の符号を用いて説明する。図3は、従来から一般的に用いられている樹脂モールドステータ8の様子を示す図、図4は従来技術の樹脂モールドステータの断面図、図5は図1で説明したステータ10の断面図である。
The effect of this structure is demonstrated using FIGS. 3-5. In the following, the same elements as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the following, description will be made using the reference numerals in FIGS. 3 is a view showing a state of a resin molded
図3に示されるように、従来の樹脂モールドステータ8においては、樹脂モールド部28は円環状にモールド樹脂層が形成されている。つまり、この場合の樹脂モールド部28は、ステータコア20の面から一定の厚さの円環状形状で、その内部のコイル22の凹凸形状に関係なく、その表面は平らである。
As shown in FIG. 3, in the conventional
この従来の樹脂モールドステータ8は、図4の断面図に示されるように、内部のコイル22の凹凸形状に関係なく、側面図における断面が矩形である。したがって、モールド樹脂層の厚さが、コイル22の外形形状に依存して薄い部分、厚い部分がある。換言すれば、モールド樹脂層の厚さは、場所により不均一となっている。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the conventional resin-molded
これに対し、図1で説明したステータ10は、断面図である図5に示されるように、ステータコア20の軸方向に突き出しているコイル22の凹凸外形に沿った凹凸形状を有する。換言すれば、モールド樹脂層は、コイル22を覆う全域にわたり、ほぼ均一な厚さを有する。この構成によれば、従来技術のように、モールド樹脂層が厚すぎる部分において放熱性が低下する、ということを防止できる。また、図4と図5とを比較して分かるように、樹脂モールド部を形成するために必要な樹脂量が、従来技術のものに比べ、図1で説明したもののほうが少なくて済み、経済的である。
On the other hand, the
上記では、コイルの外形に沿った凹凸形状を有してモールド樹脂層が形成される例を説明したが、ここで、凹凸形状とは、ステータの軸方向に突き出た部分についてのものである。ここで、ステータの外周側におけるコイルの外周形状が多角形の場合にも、その多角形に沿ってモールド樹脂層を形成することが好ましい。図6は、そのようなステータ12を示す図である。
In the above description, the example in which the mold resin layer is formed with an uneven shape along the outer shape of the coil has been described. Here, the uneven shape refers to a portion protruding in the axial direction of the stator. Here, even when the outer peripheral shape of the coil on the outer peripheral side of the stator is a polygon, it is preferable to form the mold resin layer along the polygon. FIG. 6 is a view showing such a
このステータ12は、ステータコア20と、外周側が多角形で内周側が円形の外形を有する樹脂モールド部32を含んで構成される。この樹脂モールド部32を取り除いた半完成ステータは、図2で説明した内容と同じである。図2に示されるように、12個のコイル22は、ステータコア20の外周側における接しているが、その接している部分は、直線的であることが多い。ここで、ステータコア20の外周側における部分は、ティース24でない部分に相当し、バックヨークと呼ばれることがある。すなわち、各コイル22がステータコア20のバックヨークと接する部分は直線的であることが多い。あるいは直線的でなくても、ステータコア20の外周側において、12個のコイル22の外周形状を結んでゆくと、12角形に近い形状となる。
The
樹脂モールド部32は、この12個のコイル22の外周形状を結んだ12角形状に沿った多角形形状を有して、モールド樹脂層が形成される。換言すれば、ステータコア20の径方向の外周側において、コイル22の外周側にほぼ均一の厚さで、モールド樹脂層が形成される。
The
かかる構成の作用効果について、図7、図8を用いて説明する。以下では、図1から図6の要素と同様の要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、以下では図1から図6の符号を用いて説明する。図7は図3で説明した従来技術の樹脂モールドステータ8の断面図、図8は図6で説明したステータ12の断面図である。
The effect of this structure is demonstrated using FIG. 7, FIG. In the following, the same elements as those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the following, description will be made using the reference numerals in FIGS. 7 is a cross-sectional view of the prior art resin-molded
従来の樹脂モールドステータ8は、円環状の樹脂モールド部28を有しているので、図7の断面図に示されるように、内部のコイル22の外周側の形状に関係なく、平面図における断面が円環状である。したがって、モールド樹脂層の厚さが、コイル22の外周側で、他の部分に比較して厚さの薄い部分Aが生じる。ここで、ステータコア20のバックヨーク21が図示されているが、コイル22の外周側とは、ステータコア20のバックヨークに接する側のことである。樹脂モールド部28において、モールド樹脂層の厚さが他の部分よりも薄い部分Aは、コイル22がバックヨーク21に接する両端部に生じることが分かる。
Since the conventional resin-molded
これに対し、図6で説明したステータ12は、断面図である図8に示されるように、ステータコア20の径方向の外周側におけるコイル22の外周形状に沿った多角形形状を有する。換言すれば、ステータコア20の外周側において、樹脂モールド部32のモールド樹脂層は、コイル22を覆う全域にわたり、ほぼ均一な厚さを有する。この構成によれば、従来技術について図7で指摘したようなモールド樹脂層が他の部分よりも薄い部分Aが生じない。すなわち、図8において、図7の部分Aに対応する部分Bは、モールド樹脂層の厚さが他の部分と同じである。したがって、放熱性を一様なものとできる。
On the other hand, the
なお、図6で説明した内容と、図1で説明した内容とを組合せ、ステータコアの軸方向においてはコイルの外形に沿った凹凸形状を有し、ステータコアの外周側においてはコイルの外周形状に沿った多角形形状を有するステータとしてもよい。 6 and the content described in FIG. 1 are combined, and the stator core has an uneven shape along the outer shape of the coil in the axial direction, and the outer peripheral side of the stator core follows the outer peripheral shape of the coil. A stator having a polygonal shape may also be used.
上記では、各コイルに接続されるコネクタについて述べていないが、実際のステータには、各コイルに接続されるコネクタが設けられる。そして、樹脂モールド型のステータにおいては、コネクタの一部も樹脂モールド部に含めて、一体化成形が行われることが多い。 Although the connector connected to each coil is not described above, a connector connected to each coil is provided in an actual stator. In a resin mold type stator, a part of the connector is also included in the resin mold part, and integrated molding is often performed.
この場合、従来技術では、図3で説明したように、円環状の樹脂モールド部を用いるので、コネクタ部をこの円環状樹脂モールド部の軸方向に突き出すように設けることが多い。こうすることで、樹脂成形の金型のシール面として、ステータコア20の平坦面を利用でき、樹脂成形を容易に行うことができる。その反面、ステータとしては、その軸方向にコネクタが突き出る外形となるため、軸方向の寸法が大型化する。
In this case, as described with reference to FIG. 3, the conventional technique uses an annular resin mold portion, and thus the connector portion is often provided so as to protrude in the axial direction of the annular resin mold portion. By doing so, the flat surface of the
図9は、コネクタをステータの外径側に設け、コネクタの一部も樹脂モールド部に含めて一体化成形し、軸方向の寸法を抑制して小型化を図ったステータ14を示す図である。以下では、図1から図8の要素と同様の要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、以下では図1から図8の符号を用いて説明する。
FIG. 9 is a diagram showing the
このステータ14においては、コイル22から引き出される端子のためのコネクタ部40が、ステータコア20の外径側に設けられている。そして、ステータ14は、ステータコア20と、樹脂モールド部34を含んで構成される。この樹脂モールド部34を取り除いた半完成ステータは、図2で説明した内容に、コネクタ部40が加わった構成である。したがって、樹脂モールド部34は、コイル22を覆うコイルモールド部36と、コネクタ部40の一部を覆うコネクタモールド部38とを含んで構成される。
In the
コイルモールド部36の内容は、図6で説明した内容と同じように、ステータコアの軸方向においてはコイルの外形に沿った凹凸形状を有するものとしてもよく、また、図1で説明した内容と同じように、ステータコアの外周側においてはコイルの外周形状に沿った多角形形状を有するものとしてもよい。また、図6で説明した内容と、図1で説明した内容とを組合せたものとしてもよい。
The content of the
コネクタモールド部38は、コネクタ部40の一部、好ましくは、外部に接続する導体端子の部分を除いた他の部分の全部をモールド樹脂で覆ったものである。そして、コネクタモールド部38は、コイルモールド部36と一体化して、同一の樹脂によってモールド樹脂層が形成される。
The
図10と図11は、コネクタモールド部38とコイルモールド部36とを一体成形するための金型構成を説明するための図である。図10は平面図、図11は図10のD−D線における断面図である。以下では、図1から図9の要素と同様の要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、以下では図1から図9の符号を用いて説明する。
FIGS. 10 and 11 are views for explaining a mold configuration for integrally forming the
コネクタモールド部38とコイルモールド部36とを一体成形するための金型は、第1金型50と、第2金型52を含んで構成される。第1金型50は、コイルモールド部の全部と、コネクタモールド部38の上半分を成形するための金型である。第2金型は、スライド金型で、主にコネクタモールド部38の下半分を成形するための金型である。両金型は、協働して、コネクタモールド部38とコイルモールド部36とを一体として樹脂成形する。ここで、図11に示されるように、コネクタ部40は、ステータコア20の外周部よりもさらに外側に配置される。
A mold for integrally forming the
第1金型50は、下面がステータコア20の上面と接触するようにして用いられる。すなわち、ステータコア20の上面をシール面として用いている。第1金型50は、図1、図3、図6で説明したような略円環状の樹脂モールド部を形成するための金型と似ているが、コネクタ部40の上半分を覆うように樹脂成形を行うため、その部分が張り出している。すなわち、コイルモールド部36の成形のみであれば、図1、図3、図6で説明したような略円環状の樹脂モールド部を形成するための金型と同じとなるが、コネクタモールド部38を形成するために、ステータコア20の外周よりも張り出した形状の金型となる。
The
第2金型52は、コネクタ部40がステータコア20の外周よりもさらに外側に配置されることから用いられるスライド金型である。第2金型52は、コネクタモールド部38の下半分の部分に相当するコネクタ下部モールド部39を形成するために用いられる。この場合に、ステータコア20の上面をシール面として用いることができるように、第2金型52の下部が一部張り出した構造とすることが望ましい。図11の例では、C部において、第2金型52の下面の一部が、ステータコア20の上面と接触し、ここで成形樹脂に対するシールが確保されている。
The
このように、第1金型50と、第2金型52とを用い、ステータコア20の上面を成形樹脂に対するシール面として利用し、コイル部とコネクタ部とを一体化してモールド樹脂層を形成することができる。
As described above, the
6 半完成ステータ、8 樹脂モールドステータ、10,12,14 ステータ、20 ステータコア、21 バックヨーク、22 コイル、24 ティース、28,30,32,34 樹脂モールド部、36 コイルモールド部、38 コネクタモールド部、39 コネクタ下部モールド部、40 コネクタ部、50 第1金型、52 第2金型。 6 Semi-finished stator, 8 Resin molded stator, 10, 12, 14 Stator, 20 Stator core, 21 Back yoke, 22 Coil, 24 teeth, 28, 30, 32, 34 Resin mold part, 36 Coil mold part, 38 Connector mold part , 39 Connector lower mold part, 40 Connector part, 50 1st metal mold, 52 2nd metal mold.
Claims (2)
ステータコアに巻回されるコイルであって、ステータコアから軸方向に突き出るコイルエンド部分が、ステータコアの面を基準として軸方向に凹凸となる形状を有するコイルと、
コイルから引き出される端子のためのコネクタ部であって、ステータコアの外径側に設けられるコネクタ部と、
少なくともコイル部分を覆う樹脂モールド部と、
を有し、
樹脂モールド部は、
コイルのコイルエンド部分の凹凸形状の外形に沿って均一な厚みでコイルを覆い、ステータコアの面を基準として軸方向に凹凸となる形状を有するコイルモールド部と、コネクタ部を覆うコネクタモールド部とを一体化してモールド樹脂層が形成されることを特徴とする回転電機。 A stator core;
A coil wound around the stator core, the coil end portion protruding in the axial direction from the stator core has a shape that is uneven in the axial direction with respect to the surface of the stator core ; and
A connector portion for a terminal drawn from the coil, the connector portion provided on the outer diameter side of the stator core;
A resin mold part covering at least the coil part;
Have
The resin mold part is
Along the outer shape of the concavo-convex shape of the coil end portion of the coil covers the coil with a uniform thickness, a coil mold part for chromatic axial become uneven shape the face of the stator core as a reference, the connector mold covering the connector portion And a mold resin layer is formed.
複数のコイルがステータコアに巻回され、
各コイルは、ステータコアのバックヨーク側において直線的に接する外周形状を有し、複数のコイルの外周形状を結んでゆくと多角形形状を形成し、
樹脂モールド部は、
ステータコアのバックヨーク側において複数のコイルの外周形状によって形成される多角形形状に沿って均一な厚みで複数のコイルを覆い、複数のコイルの外周側に多角形となる形状を有してモールド樹脂層が形成されることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
A plurality of coils are wound around the stator core,
Each coil has an outer peripheral shape that is in linear contact with the back yoke side of the stator core, and forms a polygonal shape by connecting the outer peripheral shapes of a plurality of coils.
The resin mold part is
Covering the plurality of coils in a plurality of uniform thickness along the polygonal shape formed by the outer peripheral shape of the coil have you back yoke side of the stator core, has a shape which is polygonal on the outer circumferential side of the plurality of coils A rotating electric machine characterized in that a mold resin layer is formed.
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