JP6613945B2 - 軸付トリポードの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は軸付トリポードの製造方法に関する。
軸部と、その軸部の一端部から３方向にそれぞれ分岐する３本の棒状部とを備える軸付きトリポードがある。特許文献１には、軸部と、３本の棒状部とを一体成形する製造方法が開示されている。
特開２００６−１８３７２５号公報
しかし、特許文献１に開示される製造方法では、丸棒を据込鍛造することによって、軸付きトリポードを成形する。この据込鍛造により、３本の棒状部が分岐する分岐部において、バリが発生することがあった。
本発明に係る軸付きトリポードの製造方法は、バリの発生を抑制するものとする。
本発明に係る軸付きトリポードの製造方法は、
円柱状の素材の一端部を、表面から中心軸に向かって、３方向から圧縮加工する工程と、
圧縮加工された前記素材を据え込み鍛造し、前記一端部において分岐してそれぞれ延びる３つの棒状部を形成する工程と、を備え、
据え込鍛造する際、前記棒状部を形成する位置の間に、前記素材において圧縮加工した部位を配置する。
このような構成によれば、据え込み鍛造を行う前に、バリの発生し易い棒状部同士の間に成る予定の部位を圧縮加工しておく。そのため、据え込鍛造を行うと、棒状部を形成する位置の間において、すでに圧縮加工により加工硬化しているため、バリの発生を抑制することができる。
本発明に係る軸付きトリポードの製造方法は、バリの発生を抑制する。
実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。 軸付トリポードを組み込まれた等速ジョイントを示す図である。 実施の形態２に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態２に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態２に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態２に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態３に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態３に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態３に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。 実施の形態３に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。
実施の形態１
図１Ａ〜図７を参照して実施の形態１に係る軸付きトリポードの製造方法について説明する。図１Ａ〜図６Ｂは、実施の形態１に係る軸付トリポードの製造方法の一工程を示す図である。図７は、軸付トリポードを組み込まれた等速ジョイントを示す図である。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、段付き丸棒素材Ｗ１を準備する（粗材準備工程ＳＴ１）。段付き丸棒素材Ｗ１は、例えば、軸方向において一定の直径を有する丸棒素材を旋盤加工することによって、準備してもよい。段付き丸棒素材Ｗ１は、円柱状の大径部Ｗ１ａと、大径部Ｗ１ａよりも小さな直径を有する円柱状の小径部Ｗ１ｂとを有する。大径部Ｗ１ａの軸と小径部Ｗ１ｂの軸とは、同じ一直線（ここでは、Ｚ軸と平行な直線）上に沿っている。
続いて、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、段付き丸棒素材Ｗ１を絞るように加工して、絞加工体Ｗ２を形成する（絞り加工工程ＳＴ２）。具体的には、段付き丸棒素材Ｗ１の大径部Ｗ１ａを、大径部Ｗ１ａの表面、特に外周面から中心軸に向かって、３方向から圧縮加工し、絞加工体Ｗ２を形成する。絞加工体Ｗ２は、３方向から圧縮加工された被圧縮加工部Ｗ２ａと、小径部Ｗ１ｂとを有する。被圧縮加工部Ｗ２ａは、圧縮加工によって大径部Ｗ１ａの外周面を平面化させた平面部Ｗ２２ａと、平面部Ｗ２２ａ同士に挟まる曲面部Ｗ２１ａとを有する。
さらに具体的には、図２Ｃに示すように、金型１を用いて押出加工を行うことで、段付き丸棒素材Ｗ１を絞るように加工して、絞加工体Ｗ２を形成する。
図２Ｃに示すように、金型１は、成形用孔１ａを有し、成形用孔１ａは、断面円形状部１ｂと、断面円形状部１ｂと連続する断面略三角形状部１ｃと、断面略三角形状部１ｃと連続する大孔部１ｄとを有する。図２Ｄに示すように、断面円形状部１ｂは、大径部Ｗ１ａよりも同じ又は大きな径を有する円形状の断面形状を有する孔部である。断面略三角形状部１ｃは、略三角形状、具体的には、角部に丸みを有する正三角形状の断面形状を有する孔部である。大孔部１ｄは、断面円形状部１ｂ及び断面略三角形状部１ｃよりも大きな断面積を有し、大孔部１ｄの長さは、絞り加工工程ＳＴ２において、絞加工体Ｗ２を容易にハンドリングできるようなスペースを確保するような長さであればよい。図２Ｅに示すように、断面略三角形状部１ｃは、大孔部１ｄ側（ここでは、Ｚ軸マイナス側）に向かって、拡大するとよく、押出加工を行う上で好ましい。なお、大孔部１ｄを除いて断面円形状部１ｂ及び断面略三角形状部１ｃと同じ形状の孔のみを有する成形用孔を有する金型（図示略）を、金型１の代わりに用いてもよい。また、この金型と、この金型を支持して大孔部１ｄと同じ形状の孔を有する下側金型（図示略）とを、金型１の代わりに用いてもよい。
図２Ｆに示すように、段付き丸棒素材Ｗ１を上側金型１の成形用孔１ａに挿入させて、押し込む。すると、段付き丸棒素材Ｗ１の大径部Ｗ１ａが成形用孔１ａの断面略三角形状部１ｃに挿入し始めると、断面略三角形状部１ｃの内壁面が大径部Ｗ１ａの表面から中心軸に向かって、３方向から圧縮するように押圧する。段付き丸棒素材Ｗ１の大径部Ｗ１ａが断面略三角形状部１ｃに完全に挿入されると、大径部Ｗ１ａの表面は圧縮加工されて、被圧縮加工部Ｗ２ａが形成される。被圧縮加工部Ｗ２ａは、断面略三角形状部１ｃの三角形の直線部の内壁面に押圧されることによって、圧縮された部位であり、絞加工体Ｗ２の一端部である。つまり、ここで、絞加工体Ｗ２が形成される。引き続き、絞加工体Ｗ２を押し込んで、大孔部１ｄを通過させることで、絞加工体Ｗ２を得ることができる。
続いて、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、絞加工体Ｗ２（図２Ａ及び図２Ｂ参照）を据え込鍛造し、絞加工体Ｗ２の被圧縮加工部Ｗ２ａの一端部に分岐部Ｗ３ａを成形し、据え込鍛造体Ｗ３を形成する（据込鍛造工程ＳＴ３）。据え込鍛造体Ｗ３は、分岐部Ｗ３ａと、小径部Ｗ１ｂとを有する。分岐部Ｗ３ａは、３方向にそれぞれ分岐して延びる棒状部Ｗ３１ａと、棒状部Ｗ３１ａ間に位置する根元部Ｗ３２ａとを含む。
具体的には、本据込鍛造工程ＳＴ３では、据え込鍛造成形方法の一つのうち、スプリット成形と呼ばれる成形方法を用いる。なお、スプリット成形は、密閉鍛造と比較して、鍛造荷重が低いため、使用する鍛造型の寿命は、密閉鍛造に使用される鍛造型の寿命と比較して長い傾向にある。図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、スプリット成形金型３は、スプリット成形用孔３ａを有するダイ３１と、スプリット成形用孔３ａに挿入することができるパンチ３２とを含む。スプリット成形用孔３ａは、その軸方向（ここでは、Ｚ軸プラス側）から視たときに３方向に分岐（スプリット）して延びる断面形状を有するスプリット孔部３０ａと、スプリット孔部３０ａと接続する小径部３ｂとを有する。スプリット孔部３０ａは、３方向に分岐して棒状に延びる３本の分岐部３１ａと、分岐部３１ａ同士の間に挟まれる根元部３１ｂとを有する。３本の分岐部３１ａは、スプリット孔部３０ａと交差する。スプリット成形用孔３ａの小径部３ｂは、絞加工体Ｗ２の小径部Ｗ１ｂと同じ又はわずかに大きい径を有する円柱状の孔である。
絞加工体Ｗ２をダイ３１のスプリット成形用孔３ａに挿し込んだ後、パンチ３２をスプリット成形用孔３ａに挿し込み、引き続き押し入れることによって、絞加工体Ｗ２をダイ３１とパンチ３２との間に挟み込み、塑性変形させる。詳細には、絞加工体Ｗ２の被圧縮加工部Ｗ２ａ、特に平面部Ｗ２２ａが根元部３１ｂに対向するように、絞加工体Ｗ２をダイ３１のスプリット成形用孔３ａに挿し込む。言い換えると、分岐部Ｗ３ａを形成する位置の間の根元部Ｗ３２ａに、絞加工体Ｗ２において圧縮加工した部位である被圧縮加工部Ｗ２ａ、特に平面部Ｗ２２ａを配置してから、絞加工体Ｗ２をダイ３１のスプリット成形用孔３ａに挿し込む。その後、パンチ３２をスプリット成形用孔３ａの内側へ押し込み絞加工体Ｗ２を塑性変形させると、絞加工体Ｗ２の曲面部Ｗ２１ａがスプリット孔部３０ａの分岐部３１ａの内壁面に沿って延びるよう変形し、分岐部Ｗ３ａを形成する。さらに、平面部Ｗ２２ａがスプリット成形用孔３ａの根元部３１ｂから押圧されるものの、スプリット成形前にすでに圧縮加工されて加工硬化しているため、スプリット成形後に大きく変形することなく、根元部Ｗ３２ａが形成される。したがって、スプリット成形後において、平面部Ｗ２２ａに相当する根元部Ｗ３２ａでは、バリの発生が抑制される。
続いて、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、所定の金型を据え込鍛造体Ｗ３に押し当てる等、据え込鍛造体Ｗ３を潰し加工することによって、潰し加工体Ｗ４を形成する（潰し工程ＳＴ４）。潰し加工体Ｗ４は、分岐部Ｗ４ａと、小径部Ｗ１ｂとを含む。分岐部Ｗ４ａは、３方向にそれぞれ分岐して延びる棒状部Ｗ４１ａと、棒状部Ｗ４１ａ同士の間に位置する根元部Ｗ４２ａとを含む。棒状部Ｗ４１ａは、潰し加工体Ｗ４の軸に関して実質的に垂直な方向に延びるとよい。
具体的には、平面を有する金型を、据え込鍛造体Ｗ３の分岐部Ｗ３ａに据え込鍛造体Ｗ３の軸方向（ここでは、Ｚ軸マイナス側）に押し当てて、圧縮する。分岐部Ｗ３ａが据え込鍛造体Ｗ３の軸（ここでは、Ｚ軸）と交差する平面（ここでは、例えば、ＸＹ平面に沿う平面）を有するように圧縮加工され、分岐部Ｗ４ａが形成される。分岐部Ｗ４ａは、据え込鍛造体Ｗ３の軸に関して、実質的に垂直な方向に分岐して延びてもよい。
続いて、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、潰し加工体Ｗ４からトリム加工を行い、トリム体Ｗ５を形成する（トリム工程ＳＴ５）。具体的には、潰し加工体Ｗ４の各部位を切断（トリミング）して、トリム体Ｗ５を形成する。トリム体Ｗ５は、分岐部Ｗ５ａと、小径部Ｗ１ｂとを含む。分岐部Ｗ５ａは、３方向にそれぞれ分岐して延びる棒状部Ｗ５１ａと、棒状部Ｗ５１ａ同士の間に位置する根元部Ｗ５２ａとを含む。トリム体Ｗ５の棒状部Ｗ５１ａと根元部Ｗ５２ａとを仮想平面Ｗ５ｃに沿って切断することによって、トリム加工を行ってよい。
続いて、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、必要に応じて、トリム体Ｗ５を成形加工し、軸付きトリポードＰ１を形成する（成形工程ＳＴ６）。例えば、トリム体Ｗ５の表面を軸付きトリポードとして要求される表面性状に変化させるように研削加工を行う。軸付きトリポードＰ１は、分岐部Ｐ１ａと、小径部Ｐ１ｂとを含む。分岐部Ｐ１ａは、３方向にそれぞれ分岐して延びる棒状部Ｐ１１ａと、棒状部Ｐ１１ａ同士の間に位置する根元部Ｐ１２ａとを含む。
以上、粗材準備工程ＳＴ１〜成形工程ＳＴ６を経ると、軸付きトリポードＰ１が得られる。図７に示すように、軸付きトリポードＰ１と、ローラＰ２と、中空ドライブシャフトＰ３と、アウタレースＰ４とを組み立てることで、等速ジョイントＰ１０を構成することができる。具体的には、ローラＰ２を棒状部Ｐ１１ａに挿し通し、回転可能に支持させる。中空ドライブシャフトＰ３を小径部Ｐ１ｂに嵌め込ませ、固定する。ローラＰ２を支持させた棒状部Ｐ１１ａと、根元部Ｐ１２ａとを、アウタレースＰ４に収容させる。ここで、等速ジョイントＰ１０は、中空ドライブシャフトＰ３を備えているため、中実ドライブシャフトを備える等速ジョイントと比較して軽い傾向にある。また、等速ジョイントＰ１０は、四輪車、例えば、前輪駆動式四輪車に搭載することができる。
以上、実施の形態１に係る軸付きトリポードの製造方法によれば、据込鍛造工程ＳＴ３を行う前に、バリの発生し易い根元部Ｗ３２ａに成る予定の部位である平面部Ｗ２２ａを圧縮加工しておく。そのため、据え込鍛造を行うと、すでに圧縮加工により加工硬化しているため、根元部Ｗ３２ａにおいてバリの発生を抑制することができる。
（実施の形態２）
次に、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂを参照して実施の形態２に係る軸付きポードの製造方法について説明する。図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂは、実施の形態２に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、段付き丸棒素材Ｗ１（図１Ａ及び図１Ｂ参照）を準備した後で、これを絞るように加工して、絞加工体Ｗ２２を形成する（絞り加工工程ＳＴ２２）。具体的には、段付き丸棒素材Ｗ１の大径部Ｗ１ａを、表面から中心軸に向かって、２方向から圧縮加工し、絞加工体Ｗ２２を形成する。絞加工体Ｗ２２は、２方向から圧縮加工された被圧縮加工部Ｗ２２０ａと、小径部Ｗ１ｂとを有する。被圧縮加工部Ｗ２２０ａは、圧縮加工によって大径部Ｗ１ａの外周面を平面化させた平面部Ｗ２２２ａと、平面部Ｗ２２２ａ同士に挟まる曲面部Ｗ２２１ａとを有する。絞り加工工程ＳＴ２（図２Ｃ〜図２Ｆ参照）と同様に、絞加工体Ｗ２２を形成することが可能な形状を有する成形用孔部を有するところを除いて、金型１（図２Ｃ〜図２Ｆ参照）と同じ構成を有する金型がある。この金型を用いて、段付き丸棒素材Ｗ１（図１Ａ及び図１Ｂ参照）を絞るように加工して、絞加工体Ｗ３２を形成することができる。
続いて、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、絞加工体Ｗ２２を据え込鍛造し、絞加工体Ｗ２２の被圧縮加工部Ｗ２２０ａの一端部に分岐部Ｗ２３ａを成形し、据え込鍛造体Ｗ２３を形成する（据込鍛造工程ＳＴ２３）。据え込鍛造体Ｗ２３は、分岐部Ｗ２３ａと、小径部Ｗ１ｂとを有する。分岐部Ｗ２３ａは、互いに反対となる方向にそれぞれ分岐して延びる棒状部Ｗ２３１ａと、棒状部Ｗ２３１ａ同士の間に位置する根元部Ｗ２３２ａとを含む。据込鍛造工程ＳＴ３（図３Ａ〜図３Ｄ）と同様に、スプリット成形を用いて、絞加工体Ｗ２２から、据え込鍛造体Ｗ２３を形成することができる。据え込鍛造体Ｗ２３の形状に対応する形状を有するスプリット成形用孔とパンチを備えるところを除いて、スプリット成形では、スプリット成形金型３と同じ構成を有するスプリット成形金型（図示略）を用いるとよい。スプリット成形では、平面部Ｗ２２２ａがスプリット成形前にすでに圧縮加工されて加工硬化しているため、スプリット成形後に大きく変形しない。したがって、平面部Ｗ２２２ａに相当する根元部Ｗ２３２ａでは、バリの発生が抑制される。
上記した潰し工程ＳＴ４〜成形工程ＳＴ６（図４Ａ〜図６Ｂ参照）と同様の工程を経ることで、軸付きポード（図示略）を製造することができる。この軸付きポードは、互いに反対方向にそれぞれ延びる２本の棒状部と、根元部を有する。この軸付きポードは、軸付きトリポードＰ１（図７参照）と同様に、等速ジョイント等の構成要素として用いてもよいし、等速ジョイント以外の装置の構成要素として用いてもよい。
以上、実施の形態２に係る軸付きポードの製造方法によれば、据込鍛造工程ＳＴ２３を行う前に、バリの発生し易い根元部Ｗ２３２ａに成る予定の部位である平面部Ｗ２２２ａを圧縮加工しておく。そのため、据え込鍛造を行うと、すでに圧縮加工により加工硬化しているため、根元部Ｗ２３２ａにおいてバリの発生を抑制することができる。
（実施の形態３）
次に、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して実施の形態３に係る軸付きポードの製造方法について説明する。図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂは、実施の形態３に係る軸付ポードの製造方法の一工程を示す図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、段付き丸棒素材Ｗ１（図１Ａ及び図１Ｂ参照）を準備した後で、これを絞るように加工して、絞加工体Ｗ３２を形成する（絞り加工工程ＳＴ３２）。具体的には、段付き丸棒素材Ｗ１の大径部Ｗ１ａを、表面から中心軸に向かって、４方向から圧縮加工し、絞加工体Ｗ３２を形成する。絞加工体Ｗ３２は、４方向から圧縮加工された被圧縮加工部Ｗ３２０ａと、小径部Ｗ１ｂとを有する。被圧縮加工部Ｗ３２０ａは、圧縮加工によって大径部Ｗ１ａの外周面を平面化させた平面部Ｗ３２２ａと、平面部Ｗ３２２ａ同士に挟まる曲面部Ｗ３２１ａとを有する。絞り加工工程ＳＴ２（図２Ｃ〜図２Ｆ参照）と同様に、絞加工体Ｗ３２を形成することが可能な形状を有する成形用孔部を有するところを除いて、金型１（図２Ｃ〜図２Ｆ参照）と同じ構成を有する金型がある。この金型を用いて、段付き丸棒素材Ｗ１（図１Ａ及び図１Ｂ参照）を絞るように加工して、絞加工体Ｗ３２を形成することができる。
図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、絞加工体Ｗ３２を据え込鍛造し、絞加工体Ｗ３２の被圧縮加工部Ｗ３２０ａの一端部に分岐部Ｗ３３ａを成形し、据え込鍛造体Ｗ３３を形成する（据込鍛造工程ＳＴ３３）。据え込鍛造体Ｗ３３は、分岐部Ｗ３３ａと、小径部Ｗ１ｂとを有する。分岐部Ｗ３３ａは、４方向にそれぞれ分岐して延びる棒状部Ｗ３３１ａと、棒状部Ｗ３３１ａ同士の間に位置する根元部Ｗ３３２ａとを含む。据込鍛造工程ＳＴ３（図３Ａ〜図３Ｄ）と同様に、スプリット成形を用いて、絞加工体Ｗ３２から、据え込鍛造体Ｗ３３を形成することができる。据え込鍛造体Ｗ３３の形状に対応する形状を有するスプリット成形用孔とパンチを備えるところを除いて、スプリット成形金型３と同じ構成を有するスプリット成形金型（図示略）を用いるとよい。スプリット成形では、平面部Ｗ３２２ａがスプリット成形前にすでに圧縮加工されて加工硬化しているため、スプリット成形後に大きく変形しない。したがって、平面部Ｗ３２２ａでは、バリの発生が抑制される。
上記した潰し工程ＳＴ４〜成形工程ＳＴ６（図４Ａ〜図６Ｂ参照）と同様の工程を経ることで、軸付きポード（図示略）を製造することができる。この軸付きポードは、互いに反対方向にそれぞれ延びる２本の棒状部の２組と、棒状部同士の間に位置する根元部を有する。この軸付きポードは、軸付きトリポードＰ１（図７参照）と同様に、等速ジョイント等の構成要素として用いてもよいし、等速ジョイント以外の装置の構成要素として用いてもよい。
以上、実施の形態３に係る軸付きポードの製造方法によれば、据え込み鍛造を行う前に、バリの発生し易い根元部Ｗ３２２ａに成る予定の部位である平面部Ｗ３２１ａを圧縮加工しておく。そのため、据え込鍛造を行うと、すでに圧縮加工により加工硬化しているため、根元部Ｗ３２２ａにおいてバリの発生を抑制することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
Ｐ１ 軸付きトリポード
ＳＴ２、ＳＴ２２、ＳＴ３２ 絞り加工工程
ＳＴ３、ＳＴ２３、ＳＴ３３ 据込鍛造工程
Ｗ１ 段付き丸棒素材
Ｗ１ａ 大径部
Ｗ２、Ｗ２２、Ｗ３２ 絞加工体
Ｗ２ａ、Ｗ２２０ａ、Ｗ３２０ａ 被圧縮加工部
Ｗ２１ａ、Ｗ２２１ａ、Ｗ３２１ａ 曲面部 Ｗ２２ａ、Ｗ３２２ａ 平面部
Ｗ３、Ｗ２３、Ｗ３３ 据え込鍛造体
Ｗ３ａ、Ｗ２３ａ、Ｗ３３ａ 分岐部
Ｗ３１ａ、Ｗ２３１ａ、Ｗ３３１ａ 棒状部
Ｗ３２ａ、Ｗ２３２ａ、Ｗ３３２ａ 根元部

Claims (1)

  1. 円柱状の素材の一端部を、表面から中心軸に向かって、３方向から圧縮加工する工程と、
    圧縮加工された前記素材を据え込み鍛造し、前記一端部において分岐してそれぞれ延びる３つの棒状部を形成する工程と、を備え、
    据え込鍛造する際、前記棒状部を形成する位置の間に、前記素材において圧縮加工した部位を配置する、
    軸付きトリポードの製造方法。
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