JP7301356B2 - Catalytic converter manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、断面楕円形の触媒コンバータの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a catalytic converter with an elliptical cross-section.
旧来の触媒コンバータは、側面に弾性マットが巻きつけられた円柱状の触媒を断面相似な円筒状のケースに圧入させた断面円形である。触媒は、ディーゼル酸化触媒(DOC)、選択触媒還元(SCR)、ディーゼル微粒子捕集フィルタ(DPF)やガソリン微粒子捕集フィルタ(GPF)があり、例えば貴金属等の触媒物質をセラミックス等の触媒担体に付着させて構成される。弾性マットは、耐熱性繊維から構成され、触媒を保護したり、ケースと触媒との隙間を塞いだりするほか、触媒をケースに弾性支持させる。触媒が圧入されたケースは、弾性マットが膨らんで弾性変形しようとするが、弾性マットの周方向の膨らみに偏りがなく、ケースの剛性も周方向一律であるため、弾性変形させられることがなかった。 A conventional catalytic converter has a circular cross-section, in which a cylindrical catalyst with elastic mats wrapped around its sides is press-fitted into a cylindrical case with a similar cross-section. Catalysts include diesel oxidation catalyst (DOC), selective catalytic reduction (SCR), diesel particulate filter (DPF) and gasoline particulate filter (GPF). It is configured by adhering. The elastic mat is made of heat-resistant fibers, protects the catalyst, closes the gap between the case and the catalyst, and elastically supports the catalyst on the case. When the catalyst is pressed into the case, the elastic mat swells and tries to be elastically deformed. rice field.
しかし、近年、断面楕円形の触媒コンバータが要求されるようになり、弾性マットの膨らみによるケースの弾性変形を考慮せざるを得なくなってきている。特許文献1が開示する触媒コンバータの製造方法は、圧縮操作により丸管を弾性限度で弾性変形させた楕円筒状のケース(楕円管)に、前記圧縮操作を維持して前記ケースの断面楕円形を保った状態で、側面に弾性マットを巻きつけた楕円柱状の触媒を挿入させた後、ケースを塑性領域まで縮径して触媒コンバータを製造する(特許文献1・[請求項1])。ケースは、周方向に分割された多数の押圧片で一斉に押し込むことにより縮径する。
However, in recent years, there has been a demand for a catalytic converter with an elliptical cross section, and it has become necessary to consider elastic deformation of the case due to swelling of the elastic mat. The method for manufacturing a catalytic converter disclosed in
特許文献1が開示する触媒コンバータの製造方法は、側面に弾性マットを巻きつけた触媒より大きい楕円筒状のケースに前記触媒を挿入した後、ケースを縮径して弾性マットを締め付けることにより、触媒を楕円筒状のケースに圧入した状態を実現している。側面に弾性マットを巻きつけた触媒が挿入されたケースは、弾性マットの膨らみを押さえ込んで縮径されるため、弾性マットによるケースの弾性変形の問題が生じない。これから、特許文献1が開示する触媒コンバータの製造方法によれば、仕様要求通りの外形を有し、弾性マットにより安定に触媒が保持される触媒コンバータが得られると思われる。
In the method of manufacturing a catalytic converter disclosed in
しかしながら、特許文献1が開示する触媒コンバータの製造方法は、触媒を挿入した状態でケースを縮径することから、触媒や弾性マットを破損する虞がある。触媒や弾性マットの破損を避けるには、触媒を挿入した状態でケースを縮径する押圧片の構成(分割数や個々の大きさ)や制御を細かく設定及び管理しなければならない。この結果、触媒を挿入した状態でケースを縮径する触媒コンバータの製造方法は、単純な金型でケースを塑性変形させるだけで済む場合に比べ、触媒コンバータの製造コストを増加させかねない。
However, in the manufacturing method of the catalytic converter disclosed in
仕様要求通りに成形された楕円筒状のケースに、側面に弾性マットを巻きつけた触媒を圧入させる場合、弾性マットの膨らみは、短径が交差する曲率の大きな側面部分に強く影響し、特に前記側面部分の中央を突出させる弾性変形を招いていた。これから、弾性マットの膨らみを想定した楕円筒状にケースを成形することも考えられるが、短径が交差する曲率の大きな側面部分の弾性変形が一様でないため、仕様要求通りのケースの成形が難しかった。そこで、弾性マットの膨らみによるケースの弾性変形があっても、仕様要求通りの楕円筒状のケースが成形できる触媒コンバータの製造方法について検討した。 When press-fitting a catalyst with an elastic mat wrapped around the sides into an elliptical cylindrical case that has been molded according to specification requirements, the bulge of the elastic mat strongly affects the large curvature of the side surface where the minor axis intersects. This causes elastic deformation that causes the center of the side portion to protrude. From now on, it is conceivable to mold the case into an elliptical cylindrical shape assuming the swelling of the elastic mat, but since the elastic deformation of the side surface with a large curvature where the minor axis intersects is not uniform, it is impossible to mold the case according to the specification requirements. was difficult. Therefore, we investigated a method of manufacturing a catalytic converter that can form an elliptical cylindrical case that satisfies specification requirements even if the case is elastically deformed due to swelling of the elastic mat.
検討の結果開発したものが、側面に弾性マットが巻きつけられた楕円柱状の触媒を断面相似な楕円筒状のケースに圧入させた触媒コンバータの製造方法であって、円筒状のケースを仕様要求より短径の短い楕円筒状に塑性変形させ、かつ楕円筒状のケースの短径が交差する曲率の大きな側面部分を塑性変形により凹ませる成形工程と、短径が交差する曲率の大きな側面部分を凹ませた楕円筒状のケースに、弾性マットが巻かれた楕円柱状の触媒を圧入する圧入工程とを、前記記載順に経ることを特徴とする触媒コンバータの製造方法である。仕様要求より短径の短い楕円筒状のケースは、周長が変化しないので、結果として仕様要求より長径が長くなる。 What was developed as a result of the study was a manufacturing method for a catalytic converter in which an elliptical cylinder-shaped catalyst with elastic mats wrapped around the sides was press-fitted into an elliptical cylinder-shaped case with a similar cross section. A molding process of plastically deforming an elliptical cylinder with a shorter minor diameter and recessing the large curvature side surface where the minor diameters of the elliptical tubular case intersect by plastic deformation, and the large curvature side surface where the minor diameters intersect. and a press-fitting step of press-fitting an elliptical cylinder-shaped catalyst wrapped with an elastic mat into an elliptical cylindrical case having a recessed portion, in the order described above. An elliptical cylindrical case with a short diameter shorter than the specification requires no change in the circumference, resulting in a longer diameter than the specification requirement.
円筒状のケースは、塑性変形可能な金属製で、平板を丸めて形成される電縫管や最初から断面円形の丸パイプが利用される。触媒は、従来同様、貴金属等の触媒物質をセラミックス等の触媒担体に付着させた構成である。弾性マットも、従来同様、耐熱性繊維から構成され、触媒を保護したり、ケースと触媒との隙間を塞いだりするほか、触媒をケースに弾性支持させる働きを有する。成形工程は、例えば上下一対の金型で挟んで円筒状のケースを楕円筒状に塑性変形させ、前記楕円筒状のケースに中子を挿入して、短径が交差する曲率の大きな側面部分を塑性変形させて凹ませる。 The cylindrical case is made of metal that can be plastically deformed, and an electric resistance welded pipe formed by rolling a flat plate or a round pipe with a circular cross section from the beginning is used. As in the conventional case, the catalyst has a structure in which a catalyst material such as a noble metal is adhered to a catalyst carrier such as ceramics. The elastic mat is also composed of heat-resistant fibers, as in the conventional case, and functions to protect the catalyst, close the gap between the case and the catalyst, and elastically support the catalyst on the case. In the molding process, for example, a cylindrical case is sandwiched between a pair of upper and lower molds and plastically deformed into an elliptical cylinder, and a core is inserted into the elliptical cylindrical case to form a side portion with a large curvature where the minor axis intersects. is plastically deformed and dented.
本発明は、成形工程において、円筒状のケースを仕様要求より短径の短い楕円筒状に塑性変形させると共に、楕円筒状のケースの短径が交差する曲率の大きな側面部分を塑性変形により凹ませる。短径が交差する曲率の大きな側面部分は、弾性マットに凹みが押されて短径を長くするように弾性変形する。このとき、短径が交差する曲率の大きな側面部分は、凹みにより剛性が高くなっており、弾性マットに押された凹みを小さくしながら全体として一様に弾性変形させる。こうして、短径が仕様要求通りに戻り、仕様要求通りのケースに、弾性マットが巻かれた楕円柱状の触媒を圧入させた触媒コンバータが得られる。 In the molding process of the present invention, the cylindrical case is plastically deformed into an elliptical cylinder with a shorter minor axis than the specification requirements, and the side surface portion of the elliptical tubular case with a large curvature where the minor axis intersects is concaved by plastic deformation. Let The large-curvature side portions where the short diameters intersect are elastically deformed so as to lengthen the short diameters by pressing the depressions against the elastic mat. At this time, the side surface portion with a large curvature where the minor axis intersects has high rigidity due to the dent, and the dent pressed by the elastic mat is reduced while the whole is elastically deformed uniformly. In this way, a catalytic converter is obtained in which the short diameter is returned to the required specification, and the cylindrical catalyst wrapped with the elastic mat is press-fitted into the case meeting the required specification.
円筒状のケースを塑性変形させて得られる楕円筒状のケースは、仕様要求に比べて短くする短径の目標値を定めてもよい。しかし、弾性マットの膨らみに応じて弾性変形する部分は、専ら短径が交差する曲率の大きな側面部分である。このことから、弾性マットの膨らみに応じた変形量だけ短径を短くすればよい。この場合、弾性マットは、短径が交差する曲率の大きな側面部分に形成された凹みを小さくしながら、前記側面部分を弾性変形させるので、短径を短くする長さは凹みの深さも考慮して決定する。 For an elliptical cylindrical case obtained by plastically deforming a cylindrical case, a target value for the minor axis to be shorter than the specification requirements may be determined. However, the portion that elastically deforms according to the expansion of the elastic mat is exclusively the side surface portion with a large curvature where the minor axes intersect. For this reason, the short diameter should be shortened by the amount of deformation corresponding to the expansion of the elastic mat. In this case, the elastic mat elastically deforms the side surface portion while reducing the dent formed in the side surface portion having a large curvature where the minor axis intersects. to decide.
短径が交差する曲率の大きな側面部分の凹みは、前記側面部分の剛性を高めるものであれば、凹みの範囲、平面視形状、深さや断面形状を問わず、ケースの素材や断面形状に応じて適宜設定しうる。しかし、楕円筒状のケースが短径を挟んで線対称な断面形状であることから、成形工程は、楕円筒状のケースの短径が交差する曲率の大きな側面部分を、短径を挟んで線対称な曲面に凹ませて、短径を挟んで線対称な断面形状の凹みにより、側面部分の剛性を線対称均等に向上させるとよい。凹みは、短径を挟んで線対称であればよく、ケースの延在方向(触媒の圧入方向)に断面形状が同じでもよい。 The dents on the sides with a large curvature where the minor axis intersects can be made according to the material and cross-sectional shape of the case, regardless of the range of the dents, shape in plan view, depth and cross-sectional shape, as long as they increase the rigidity of the side portions. can be set as appropriate. However, since the elliptical cylindrical case has a line-symmetrical cross-sectional shape across the minor axis, the molding process is performed by aligning the side surface with a large curvature where the minor axis of the elliptical cylindrical case intersects with the minor axis. It is preferable that the rigidity of the side portion is improved evenly in line symmetry by denting in a line-symmetrical curved surface and by denting in a line-symmetrical cross-sectional shape with respect to the minor axis. The recess may be line-symmetrical with respect to the minor axis, and may have the same cross-sectional shape in the extending direction of the case (in the direction of press-fitting of the catalyst).
また、短径が交差する曲率の大きな側面部分の凹みは、ケースの開口周縁に及ぶと、側面部分の剛性が向上し難くなる。そこで、成形工程は、楕円筒状のケースの開口周縁に及ばない範囲で、ケースの短径が交差する曲率の大きな側面部分を塑性変形により凹ませるとよい。これにより、凹みがケースの開口周縁に及んで剛性が向上し難くなる事態を防止できる。凹みは、短径を挟んで線対称な断面形状で、ケースの開口周縁に及ばない範囲に形成した場合、短径が交差する曲率の大きな側面の平面視中心を中心とし、前記平面視中心が最も深い平面視円形又は長径方向に長い楕円形の球状曲面が好ましい。 In addition, if the concave portion of the side portion having a large curvature where the minor axis intersects extends to the periphery of the opening of the case, it becomes difficult to improve the rigidity of the side portion. Therefore, in the forming process, it is preferable to dent the large curvature side surface portion where the minor axis of the case intersects by plastic deformation within a range not reaching the opening peripheral edge of the elliptical cylindrical case. As a result, it is possible to prevent a situation in which the dent extends to the periphery of the opening of the case and makes it difficult to improve the rigidity. The recess has a line-symmetrical cross-sectional shape across the minor axis, and when formed in a range that does not reach the periphery of the opening of the case, the center in plan view is the center of the side surface with large curvature where the minor axis intersects, and the center in plan view is the center. The deepest circular surface in plan view or an elliptical spherical curved surface elongated in the major axis direction is preferred.
本発明の製造方法により、仕様要求通りの楕円筒状のケースに、側面に弾性マットが巻きつけられた楕円柱状の触媒を圧入させた触媒コンバータを得ることができる。これは、成形工程において、仕様要求より短い短径に交差する曲率の大きな側面部分に凹みを成形したことにより、弾性マットの膨らみによるケースの弾性変形の影響を抑えて、短径が交差する曲率の大きな側面部分を全体的に弾性変形させることによる効果である。また、本発明の製造方法は、製造手順や必要な金型が従来とほとんど同じであることから、製造手順及び製造コストを増加させない効果もある。 According to the production method of the present invention, it is possible to obtain a catalytic converter in which an elliptical cylinder-shaped catalyst having elastic mats wrapped around its side surfaces is press-fitted into an elliptical cylindrical case that satisfies specification requirements. In the molding process, by forming a dent in the side surface with a large curvature that intersects the short diameter shorter than the specification requirement, the effect of elastic deformation of the case due to the swelling of the elastic mat is suppressed, and the curvature where the short diameter intersects is suppressed. This is the effect obtained by elastically deforming the large side portion of the whole. Moreover, the manufacturing method of the present invention has the effect of not increasing the manufacturing procedure and the manufacturing cost because the manufacturing procedure and necessary molds are almost the same as the conventional ones.
楕円筒状のケースの短径が交差する曲率の大きな側面部分を、短径を挟んで線対称な曲面に凹ませる成形工程は、側面部分の剛性を線対称均等に向上させ、弾性マットの膨らみによる影響が周方向に偏らないようにできる。また、楕円筒状のケースの開口周縁に及ばない範囲で、ケースの短径が交差する曲率の大きな側面部分を塑性変形により凹ませる成形工程は、凹みがケースの開口周縁に及んで剛性が向上し難くなる事態を防止して、弾性マットの膨らみによる影響が周方向に偏らないようにできる。いずれの成形工程も、製造手順に変化がなく、特別な金型を必要としないことから、製造手順及び製造コストを増加させない効果もある。 The molding process in which the large curvature of the side surface where the minor axis of the elliptical cylindrical case intersects is recessed into an axisymmetric curved surface across the minor axis improves the rigidity of the side surface evenly and symmetrically, allowing the elastic mat to swell. It is possible to prevent the influence from being biased in the circumferential direction. In addition, the molding process uses plastic deformation to dent the large-curvature side surface where the minor axis of the case intersects, within a range that does not extend to the rim of the elliptical cylindrical case opening. It is possible to prevent the situation in which it is difficult to perform the operation, and to prevent the influence of swelling of the elastic mat from being biased in the circumferential direction. In either molding process, there is no change in the manufacturing procedure and no special mold is required, so there is an effect of not increasing the manufacturing procedure and the manufacturing cost.
以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本例の触媒コンバータの製造方法は、円筒状のケース14を仕様要求通りの楕円筒状のケース11に塑性変形させる成形工程前段(図1参照)と、仕様要求通りの楕円筒状のケース11の短径を短くし、短径が交差する曲率の大きな側面部分121を塑性変形により凹ませた楕円筒状のケース12を得る成形工程後段(図4参照)と、短径が交差する曲率の大きな側面部分121を凹ませた楕円筒状のケース12に、弾性マット131が巻かれた楕円柱状の触媒13を圧入する圧入工程(図8)とを有する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereafter, it demonstrates, referring a figure for the form for implementing this invention. The manufacturing method of the catalytic converter of this example consists of the former stage of the molding process (see FIG. 1) in which the
本例の成形工程は、仕様要求通りの楕円筒状のケース11を得る成形工程前段と、前記ケース11の短径を短くすると共に凹みを形成する楕円筒状のケース12を得る成形工程後段とに分けている。このように、成形工程を多段階で構成する方が、各段階の装置構成が簡単で済むほか、仕様要求に比べて短径をどれだけ短くするかの設定がより正確にできる。また、成形工程が2つに分かれることにより、それぞれで成形作業を進めることができるため、生産性が向上する利点もある。
The molding process of this example consists of the former stage of the molding process for obtaining the elliptical
成形工程前段は、図1に見られるように、上下対称の凹面を形成した上型21及び下型22で円筒状のケース11を上下に挟み込むことにより塑性変形させ、図2及び図3に見られるように、仕様要求通りの楕円筒状のケース12を得る。成形工程前段に用いる成形型は、多数に分割された構成としてもよい。しかし、上下一対の上型21及び下型22からなる成形型は、プレス装置に取り付けて円筒状のケース11を上下から挟み込むだけで、容易に楕円筒状のケース12にプレス成形できるので、好ましい。
In the first stage of the molding process, as shown in FIG. 1, a
成形工程前段を済ませた楕円筒状のケース11は、側面が外方に向かって円弧状に膨らみ、前記側面の交わる角部を円弧状に面取りした断面略長方形で、短径が交差する曲率の大きな側面部分(=上面又は下面)111と長径が交差する曲率の小さな側面部分(=右側面又は左側面)112とが連続している。短径が交差する曲率の大きな側面部分111は、長径の延在方向に延びる側面、長径が交差する曲率の小さな側面部分112は、短径の延在方向に延びる側面である。本例における側面部分111,112は、上下左右の角部の円弧状の中点で区分している。
The elliptical
成形工程後段は、図4に見られるように、成形工程前段で得られた楕円筒状のケース11を扁平化する前工程と、扁平化したケース12の短径が交差する曲率の大きな側面部分を凹ませる後工程とから構成される(図4では、便宜上、前工程及び後工程に必要な上型31、下型32及び中子33を全て図示)。本例の成形工程後段に使用される成形型は、上下対称の凹面から凸成形部分311,321を出没自在に設けた上型31及び下型32である。凸成形部分311,321は、例えばプレス装置のラムに押されて突出する構成でも、電動により突出する構成でもよい。
As can be seen in FIG. 4, the latter stage of the molding process is the pre-process of flattening the elliptical
前工程は、凸成形部分311,321を引っ込めた状態で、ケース11を上下から上型31及び下型32で挟み、塑性変形により扁平化する。ケース12は、成形工程前段において仕様要求通りの楕円筒状に成形されているので、扁平化が容易である。後工程は、上型31及び下型32で挟んだ状態で、上下一対の凹成形部分331,331のある中子33を扁平化したケース12に挿入し、上型31及び下型32からそれぞれ凸成形部分311,321を押し出して、短径が交差する曲率の大きな側面部分に凹み123を塑性変形により形成する(図5~図7参照)。
In the pre-process, the
成形工程後段を済ませた楕円筒状のケース12は、仕様要求より短径を短くして扁平化されて、短径が交差する曲率の大きな側面部分121を平坦に近づけ、その結果長径が交差する曲率の小さな側面部分122を丸くしている(図6参照)。また、短径が交差する曲率の大きな側面部分121は、長径が交差する曲率の小さな側面部分122との境界にまで及び広い範囲で凹み123を形成している。凹み123は、実際には僅かの深さしかなく、肉眼で分かりにくいが、本例の図示では存在が理解できるように、凹み123の外周となる輪郭を実線で表現している(図5参照)。
The elliptical
本例の凹み123は、短径を挟んで線対称(図6参照)かつ前後にも線対称(図7参照)な球面状の曲面で、短径が交差する曲率の大きな側面部分121に左右に収まり、かつ楕円筒状のケース12の開口周縁に及ばない範囲で形成され、側面部分121の剛性を高めている。凹み123の深さ(短径が交差する曲率の大きな側面部分121本来の曲面から凹んだ量)は、凹み123の形状や短径が交差する曲率の大きな側面部分121の大きさのほか、ケース12を構成する素材の強度や剛性を考慮して決定する。
The
圧入工程は、図8に見られるように、成形工程後段で扁平化された楕円筒状のケース12を、左右対称の凹面を形成した右型41及び左型42で挟み込むことで弾性変形させ、断面形状を仕様要求通りに矯正した状態とし、弾性マット131を側面に巻きつけた楕円柱状の触媒13を、ケース12の一方の開口から圧入し、図9及び図10に見られるように、仕様要求通りの楕円筒状のケース11に触媒13を圧入させた触媒コンバータ1を得る。触媒13は、例えばケース11を右型41及び左型42に保持して上向きに位置固定させた状態で、プレス装置により上方から前記ケース11に圧入する。
In the press-fitting process, as shown in FIG. 8, the elliptical
右型41及び左型42に挟まれた楕円筒状のケース12は、長径が交差する曲率の小さな側面部分122を内向きに押し込むことにより、仕様要求通りの断面形状に矯正される。矯正状態の楕円筒状のケース12は、長径を伸ばし、短径を縮める方向の弾性力を発生させた緊張状態にあり、圧入された触媒13の側面に巻かれた弾性マット131の膨らみに前記弾性力が対抗する。そして、弾性マット131の膨らみが弾性力を上回る結果、短径が交差する曲率の大きな側面部分121が右型41及び左型42に規制されるまで全体として弾性変形して、仕様要求通りの楕円筒状のケース11に触媒13が圧入された触媒コンバータ1が得られる。
The elliptical
1 触媒コンバータ
11 仕様要求通りの楕円筒状のケース
111 短径が交差する曲率の大きな側面部分
112 長径が交差する曲率の小さな側面部分
12 扁平化した楕円筒状のケース(成形工程後段)
121 短径が交差する曲率の大きな側面部分
122 長径が交差する曲率の小さな側面部分
123 凹み
13 楕円柱状の触媒
131 弾性マット
14 円筒状のケース
21 成形工程前段の上型
22 成形工程前段の下型
31 成形工程後段の上型
311 凸成形部分
32 成形工程後段の下型
321 凸成形部分
33 中子
331 凹成形部分
41 圧入工程の右型
42 圧入工程の左型
1 catalytic converter
11 Oval-cylindrical case as required by the specifications
111 Side portion with large curvature where minor axis intersects
112 Side portion with small curvature where major axis intersects
12 Flattened elliptical cylindrical case (after the molding process)
121 Side portion with large curvature where the minor axis intersects
122 Side portion with small curvature where major axis intersects
123 dent
13 Cylindrical catalyst
131 elastic mat
14 cylindrical case
21 Upper die before molding process
22 Lower die before molding process
31 Upper die in the latter stage of the molding process
311 Convex molded part
32 Lower die in the latter stage of the molding process
321 Convex molded part
33 core
331 concave part
41 Right type of press fitting process
42 Left type of press fitting process
Claims (3)
円筒状のケースを仕様要求された楕円筒状より短径の短い楕円筒状に塑性変形させ、かつ楕円筒状のケースの短径が交差する曲率の大きな側面部分を塑性変形により凹ませる成形工程と、
短径が交差する曲率の大きな側面部分を凹ませた楕円筒状のケースに、弾性マットが巻かれた楕円柱状の触媒を圧入する圧入工程とを経ることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。 A method for manufacturing a catalytic converter in which an elliptical cylinder-shaped catalyst having elastic mats wrapped around its side surface is press-fitted into an elliptical cylinder-shaped case having a similar cross section,
A forming process in which a cylindrical case is plastically deformed into an elliptical cylinder with a shorter minor axis than the elliptical cylinder required by the specifications, and the side surface portion of the elliptical tubular case with a large curvature where the minor axis intersects is dented by plastic deformation. and,
and a press-fitting step of press-fitting an elliptical cylinder-shaped catalyst wrapped with an elastic mat into an elliptical cylinder-shaped case in which a side portion having a large curvature where the short axis intersects is recessed. .
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