JP7384381B2 - electric gripper - Google Patents
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Description
本発明は、ワーク等の部材を把持する電動グリッパに係り、特に把持される部材の位置を検出し得る電動グリッパに関する。 The present invention relates to an electric gripper that grips a member such as a workpiece, and particularly to an electric gripper that can detect the position of a gripped member.
従来、モータの回転を左右ネジ部を有するネジ軸に伝達し、該ネジ軸の左右ネジ部にそれぞれ左右のナット部を螺合し、これらナット部材に連結した把持部を直線方向に緩動自在に支持した電動グリッパは存在する(特許文献1)。該電動グリッパは、モータの回転により1対の把持部を互いに近接するように移動して、異なるワークを同一軸心位置で把持し得る。 Conventionally, the rotation of a motor is transmitted to a threaded shaft having left and right threaded parts, left and right nut parts are screwed into the left and right threaded parts of the threaded shaft, respectively, and a grip part connected to these nut members can be freely moved in a linear direction. There is an electric gripper that is supported by a conventional electric gripper (Patent Document 1). The electric gripper can grip different workpieces at the same axial position by moving a pair of gripping parts closer to each other by rotation of a motor.
また、上述と同様に、モータで回転されるネジ軸の左右ネジ部に把持部をスライド自在に支持したロボット装置用モジュールが提案されている(特許文献2)。該ロボット装置用モジュールは、モータにサーボモータを用い、左右の把持部(ジョー)を任意の位置で停止したり、左右の把持部を高速度で駆動して、ワークを把持する寸前で把持部の動きを減速させることにより、ワークに対する衝撃を与えずに把持することが可能となる。 Further, similarly to the above, a module for a robot device has been proposed in which gripping portions are slidably supported on the left and right threaded portions of a screw shaft rotated by a motor (Patent Document 2). This module for robot equipment uses a servo motor as a motor, and can stop the left and right gripping parts (jaws) at any position, drive the left and right gripping parts at high speed, and stop the gripping parts just before gripping the workpiece. By slowing down the movement of the workpiece, it becomes possible to grip the workpiece without applying any impact to it.
また、該ロボット装置用モジュールは、駆動用の上記サーボモータに連動して位置検出用のエンコーダが設けられており、把持部がワークを把持する際に、把持部の位置を検出することができる。 Further, the robot device module is provided with an encoder for position detection in conjunction with the servo motor for driving, and can detect the position of the gripping part when the gripping part grips a workpiece. .
上記特許文献1の電動グリッパは、ナット部と把持部との間に緩衝バネが介在しており、把持部がワークを把持する状態では左右のナット部に配置された各緩衝バネがそれぞれ圧縮され、把持衝撃を緩和することが可能であるが、把持部がワークを把持した状態では、左右のナット部とそれぞれの把持部との間の緩衝バネの圧縮度が相違し、ワークの工作機械への供給位置又は取出し位置の精度が十分ではない。
In the electric gripper of
また、上記特許文献2のロボット装置用モジュールは、サーボモータの制御によりワークに対する衝撃を緩和することが可能であるが、サーボモータの設定、特にサイズの異なるワークの場合又は把持位置、解放位置が一定でない場合、その制御操作が面倒であり、工作機械へのワークの供給又は取出し等の通常の電動グリッパとして使用することは困難である。
In addition, the robot device module of
また、位置検出用エンコーダをサーボモータに直結連結して設けているため、該エンコーダは、モータと把持部との間の伝動誤差、例えばモータとネジ軸との間のギヤのバックラッシュ、左右ネジ部とナット部との螺合隙間の影響を受けて、高い精度で検出することはできず、精度の高い把持部の位置決め制御は、困難である。 In addition, since the position detection encoder is directly connected to the servo motor, the encoder can prevent transmission errors between the motor and the grip, such as gear backlash between the motor and the screw shaft, left and right screw Due to the influence of the threaded gap between the gripping part and the nut part, detection cannot be performed with high accuracy, and highly accurate positioning control of the gripping part is difficult.
そこで、本発明は、比較的簡単な構成でもって、衝撃荷重を緩和して、高精度の把持部の把持を可能とし、もって上述した課題を解決した電動グリッパを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an electric gripper that has a relatively simple configuration, reduces impact load, enables highly accurate gripping of the gripping portion, and thereby solves the above-mentioned problems.
本発明は、モータ(10)の回転を、左ネジ部(12a)及び右ネジ部(12b)を有するネジ軸(12)に伝動し、前記左ネジ部及び右ネジ部に直動案内される左ナット部(14a)及び右ナット部(14b)を螺合して、前記左ナット部及び右ナット部にそれぞれ把持部(7,7)を設けた電動グリッパ(1)において、
ケース(2)に、前記モータ(10)及び前記ネジ軸(12)を平行に配置し、
前記モータ(10)の出力軸(10a)と前記ネジ軸(12)とを、前記ケース(2)の一側方に配置した伝動経路(D)で連動し、
前記伝動経路(D)に、相対回転可能に支持された2個の部材(25)(26)を隣接して配置し、前記2個の部材に形成したピン孔(25a)(26a)にピン(27)を嵌挿して連結し、
前記2個の部材は、前記モータ(10)の出力軸(10a)に固定されたギヤカップリング(25)と前記ネジ軸に設けられたギヤ(18)に噛合するギヤ(26)とからなり、
前記ピン(27)とピン孔(26a)との連結部分に前記把持部(7,7)が被把持部材を把持する把持力より大きな衝撃荷重(K)を吸収する緩衝部材(29)を介在する、ことを特徴とする。
The present invention transmits the rotation of a motor (10) to a screw shaft (12) having a left-hand threaded portion (12a) and a right-handed threaded portion (12b), and is linearly guided by the left-hand threaded portion and right-handed threaded portion. In an electric gripper (1) in which a left nut part (14a) and a right nut part (14b) are screwed together and grip parts (7, 7) are provided on the left nut part and the right nut part, respectively,
The motor (10) and the screw shaft (12) are arranged in parallel in a case (2),
The output shaft (10a) of the motor (10) and the screw shaft (12) are interlocked by a transmission path (D) arranged on one side of the case (2),
Two members (25) and (26) supported in a relatively rotatable manner are arranged adjacent to each other in the transmission path (D), and pin holes (25a) and (26a) are formed in the two members . Connect by inserting the pin (27) into the
The two members include a gear coupling (25) fixed to the output shaft (10a) of the motor (10) and a gear (26) that meshes with the gear (18) provided on the screw shaft. ,
A buffer member (29) is interposed at the connecting portion between the pin (27) and the pin hole (26a) to absorb an impact load (K) larger than the gripping force with which the gripping portion (7, 7) grips the gripped member. It is characterized by doing.
前記ピン(27)の一方のピン孔(26a)部分に環状ゴム製の緩衝部材(29)(292)を被嵌して、前記衝撃荷重により該緩衝部材が前記ピン(27)と一方のピン孔(26a)との間で変形して、該衝撃荷重を吸収してなる。 An annular rubber buffer member (29) (29 2 ) is fitted into one pin hole (26a) of the pin (27), and the impact load causes the buffer member to connect with the pin (27). It deforms between the pin hole (26a) and absorbs the impact load.
前記環状ゴム製の緩衝部材がOリング(29)である。 The annular rubber buffer member is an O-ring (29).
前記左ナット部(14a)及び右ナット部(14b)のいずれか一方にスケール(20)を固定し、前記モータ(10)及びネジ軸(12)を収納するケース(2)に、前記スケール(20)を検出し得るエンコーダ(21)を配置してなる。 A scale (20) is fixed to either the left nut part (14a) or the right nut part (14b), and the scale (20) is placed in a case (2) that houses the motor (10) and screw shaft (12). 20) is arranged.
前記モータ(10)を前記ケース(2)の上側に配置し、前記ネジ軸(12)を前記ケース(2)の下側に配置し、
前記ケース(2)の上側に配置した前記モータ(10)を上ケース(3)に挟込むようにして、該モータを設置し、
前記ケース(2)の前記ネジ軸(12)の下方にレール(16)を配置し、前記左ナット部(14a)及び右ナット部(14b)に、それぞれ前記レール(16)に係合して直動案内するリニアガイド(17a)(17b)を固定してなる。
The motor (10) is arranged above the case (2), the screw shaft (12) is arranged below the case (2),
installing the motor (10) placed above the case (2) so as to sandwich it between the upper case (3);
A rail (16) is arranged below the screw shaft (12) of the case (2), and the left nut part (14a) and the right nut part (14b) are respectively engaged with the rail (16). It is formed by fixing linear guides (17a) (17b) that perform linear motion guidance.
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。 Note that the above reference numerals in parentheses are for contrast with the drawings, but do not affect the description of the claims in any way.
請求項1に係る本発明によると、電動モータからネジ軸への伝動経路に、把持力より大きな衝撃荷重を吸収する緩衝部材を介在したので、比較的簡単な構成であって、把持部が被把持部材を把持する際又は把持部がエンド部材に衝接する際に生ずる瞬間的な衝撃荷重を上記緩衝部材が変形することにより吸収することができる。これにより、把持部に作用する衝撃荷重が緩和され、被把持部材を滑らかに把持することができ、かつ伝動経路における回転伝動力の衝撃吸収であるので、サーボモータ等の高度の制御を必要とする複雑で高価なモータを用いることなく、DCモータ等の通常のモータを用いて、把持部の把持位置は、高い精度で保持され、かつワーク等の被把持部材及びギヤ等の伝動部材に作用する衝撃荷重は低減されて、高精度の把持部による把持を長期間に亘って維持することができる。
According to the present invention according to
また、隣接する2個の部材をピンで連結し、該ピンとピン孔との連結部分に前記緩衝部材を介在するので、緩衝部材をコンパクトに配置して、電動グリッパの小型化を図ることができる。
更に、モータ及びネジ軸を平行に配置し、モータ出力軸とネジ軸とを伝動経路で連動したので、全体で略々長方形のコンパクトな構成からなり、かつ上記緩衝部材を介在する2個の部材を、モータ出力軸に固定されたギヤカップリングと隣接するギヤとしたので、ネジ軸の長さを確保することができる。
Furthermore , since two adjacent members are connected by a pin and the buffer member is interposed at the connection between the pin and the pin hole, the buffer member can be arranged compactly and the electric gripper can be made smaller. .
Furthermore, since the motor and the screw shaft are arranged in parallel, and the motor output shaft and the screw shaft are interlocked through the transmission path, the overall structure is compact and approximately rectangular, and the two members with the above-mentioned buffer member interposed therebetween. Since the gear is adjacent to the gear coupling fixed to the motor output shaft, the length of the screw shaft can be secured.
請求項2に係る本発明によると、ピンと一方のピン孔部分に環状ゴム製の緩衝部材を被嵌する簡単な構成でもって、衝撃荷重を該環状ゴム製の緩衝部材の弾性変形により吸収することができる。
According to the present invention according to
請求項3に係る本発明によると、緩衝部材がOリングであるので、シール部材として一般的なOリングを緩衝部材に適用して、該Oリングがピンへの装着及びピン孔への嵌挿が容易であることが相俟って、大幅なコストダウン及び組立て性の向上を図ることができ、かつOリングは、相当の厚さを有し、衝撃荷重を高い割合で吸収することができる。
According to the present invention according to
請求項4に係る本発明によると、左右ナット部の一方にスケールを固定し、該スケールをケースに配置したエンコーダで検出するので、一方のナット部の直動移動位置を直接エンコーダで監視することができ、伝動経路のバックラッシュやヒステリシスの影響を受けずに、正確に把持部材位置を検出することができ、かつ一方のナット部の検出により、ネジ軸で一体化されている他方のナット部の位置も認識でき、比較的簡単な構成でもって、電動グリッパの高い精度での位置決め制御が可能となる。 According to the present invention according to claim 4 , a scale is fixed to one of the left and right nut parts, and the scale is detected by an encoder disposed in the case, so that the linear movement position of one nut part can be directly monitored by the encoder. The gripping member position can be accurately detected without being affected by backlash or hysteresis in the transmission path, and by detecting one nut part, the other nut part that is integrated with the screw shaft can be detected. The position of the electric gripper can also be recognized, and with a relatively simple configuration, highly accurate positioning control of the electric gripper is possible.
請求項5に係る本発明によると、ケースの上側にモータを載置し、該モータをケースと上ケースで挟込むようにして設置したので、モータの組付けや交換を容易に行うことができる。また、ケースの下側にネジ軸を配置し、該ネジ軸の下側にレールを配置して、該レールにナット部に一体のリニアガイドを係合して、左右ナット部を直動案内するので、レールは、上記直動案内の外、ネジ軸のグリースを収納するカバーを兼用することが可能となる。
According to the present invention according to
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。電動グリッパ1は、図1に示すように、ケース2に、上ケース3が固定されると共にカバー5及び側面カバー6が固定されて、全体で略々長方形からなり、下方に2本の把持部7,7が突出している。
Embodiments of the present invention will be described below along with the drawings. As shown in FIG. 1, the
電動グリッパ1は、図2及び図3に示すように、ケース2上面のモータ収納部2aと上ケース3下面のモータ収納部3aとの間に、可撓性シート9,9を介在してギヤ付きDCモータからなるモータ10が挟み込まれるように収納され、該モータ10は、上ケース3をケース2にボルトで固定することにより配置される。ケース2下部の両側に延びる支持部2b,2cにベアリング11,13を介してネジ軸12が回転自在に支持されている。ネジ軸12は、巻方向の異なる左ネジ部(又は右ネジ部)12aと右ネジ部(又は左ネジ部)12bとを左右に有し、これら左ネジ部12aと右ネジ部12bにそれぞれ左ナット部14a及び右ナット部14bが螺合している。また、上記ネジ軸12一端の支持部2bの外側にはギヤ18が一体に固定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3及び図4に示すように、ケース2の左右支持部2b,2c下端に下部プレート15が固定されており、該下部プレートの上面にはレール16が一体に固定されている。上記左ナット部14a及び右ナット部14bの下面にはリニアガイド17a,17bがそれぞれ固定されており、リニアガイド17a,17bは、それぞれレール16の両側面の凹溝に係合して、レールに沿う直動方向に移動自在に支持されている。上記左右のナット部14a,14bの両側面には前記把持部7,7のプレート部7a,7aがなべ小ネジにより一体に固定されており、これら把持部7,7は、下方に延びてワーク等の被把持部材を把持し又は解放し得る。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
一方(左側)のナット部14bの一側上部にはスケールホルダ19を介してスケール20が一体に固定される。また、ケース2の上記スケール20が位置する側にはリニアエンコーダ21が配置されており、該リニアエンコーダ21は、上記スケール20を検出して、一方のナット部14bの位置、従って左右対称に移動し得る両把持部7,7の位置及び間隔を検出し得る。
A
図5に示すように、前記モータ10の出力軸10aにはギヤカップリング25が相対回転不能に支持されており、また、該ギヤカップリング25の外側に延びるスリーブ25cにはギヤ26が回転自在に支持されており、これらギヤカップリング25及びギヤ26はスナップリング28により出力軸10aに抜止めされて支持されている。円板状のギヤカップリング25には等間隔、例えば180度間隔でピン孔25a,25aが形成されており、またギヤ26にも同様なピン孔26a,26aが形成されている。ギヤカップリング25及びギヤ26の整列したピン孔25a,26aにピン27,27が貫通、支持される。ピン27は、段付の異径ピンからなり、その大径部がギヤ26のピン孔26a,26aに嵌合する。該大径部には環状の凹溝27aが形成されており、該凹溝27aに、環状でゴム製の緩衝部材を構成するOリング29が被嵌されている。
As shown in FIG. 5, a
従って、モータ10の回転は、伝動経路Dであるギヤカップリング25からピン27及びOリング29を介してギヤ26に伝達され、ギヤ26に把持部7からの衝撃荷重が作用した場合、Oリング29が圧縮変形して一時的に該衝撃荷重を吸収する。ギヤ26は、前記ネジ軸12に連結されたギヤ18に噛合しており、モータ10の回転は、ギヤ26,18を介してネジ軸12に伝達される。エンコーダ21及びモータ10は、リード線を介して中継基材30に連結され、1つのコネクタにまとめてケーブルに接続される。
Therefore, the rotation of the
なお、Oリング等からなる緩衝部材は、上記ギヤカップリング25及びギヤ26を連結するピン27に被嵌、配置されるものに限らず、伝動経路Dを構成する、隣接して相対回転する2個の部材に配置すればよく、例えばモータ出力軸10aとギヤ(伝動部材)26との間、ギヤ(伝動部材)18とネジ軸12との間等の伝動経路のどこでもよい。
Note that the buffer member made of an O-ring or the like is not limited to the one that is fitted onto and arranged on the
本電動グリッパ1は、上述した構成に基づき、DCモータ10の回転がギヤカップリング25、ピン27及びOリング29を介してギヤ26に伝達され、更にギヤ18を介してネジ軸12に伝達されて該ネジ軸12を回転する。該ネジ軸12の左ネジ部12a及び右ネジ部12bに螺合している左右のナット部14a,14bは、リニアガイド17a,17bがレール16に案内されることにより互いに異なる方向に直線移動する。例えば、左右のナット部14a,14bが互いに接近する方向に移動することにより、把持部7,7は、ワークを把持する。
In the
該把持部7,7がワークを把持する際、図6(A)に示すように、把持部がワークに当接して移動が停止する状態になるまでに、上記モータ10から把持部7に伝達する慣性力により、実際の把持力より大きな衝撃荷重Kが瞬間的に作用する。前記緩衝部材を構成するOリング29がない場合、該衝撃荷重Kが把持部7,7、及びモータ10及び該モータからの伝達経路Dに作用する。本実施の形態にあっては、モータ10からピン27及びOリング29を介してギヤ26にトルク伝達する際、Oリング29が弾性変形することにより、上記衝撃荷重Kは、吸収されて緩和され、図6(B)に示すように、把持位置から把持状態まで、把持力は滑らかに移行する。
When the
把持部7,7によるワークの把持を解放する際にはモータ10を逆方向に回転する。これにより、左右のナット部14a,14b及び把持部7,7は、互に離間する方向に移動し、把持部によるワークの把持を解放する。更に、左右のナット部14a,14bが離れる方向に移動し、ナット部が支持部2b,2c(ケース2)に当接する。この際も、上記ワーク把持時と同様に衝撃荷重Kが作用するが、該衝撃荷重は、緩衝部材(Oリング)29に吸収されて緩和され、ナット部14a,14bは滑らかに停止する。
When releasing the grip of the workpiece by the
前記把持部7,7にワークを把持する際、一方のナット部14bのスケール20をエンコーダ21が検出することにより、一方の把持部7の位置を直接的に検出する。該一方の把持部7の位置により他方の把持部の位置も認知され、把持部7,7の把持位置を検出できる。該エンコーダ21による位置検出は、把持部7と一体のナット部14bを直接検出するので、伝動部材等の機械的バックラッシュやヒステリシスの影響を受けずに、正確な位置検出が可能である。電動グリッパ1は、該エンコーダ21による位置検出により、精度の高い位置決め制御を行い得る。
When a workpiece is gripped by the
前記モータ10は、ケース2のモータ収納部2aと上ケース3のモータ収納部3aとの間に挟み込むことにより保持される。従って、モータの組付けや交換を容易に行うことができる。また、ナット部14a,14bは、ネジ軸12下方に取付けた下部プレート15に設けたレール16に直動案内される。従って、該下部プレート15及びレール16は、ネジ軸12部分のグリースを受けるグリースカバーとして機能する。
The
図7は、緩衝部材を変更した実施の形態を示す。ギヤカップリング25に装着したピン27に、Oリングに代えて円筒形のゴムブシュ292を被嵌する。該ゴムブシュ292をギヤ26のピン孔26aに被嵌して、ギヤ26及びギヤカップリング25をスナップリング28により抜止め支持する。
FIG. 7 shows an embodiment in which the buffer member is changed. A cylindrical rubber bushing 292 is fitted onto the
従って、本実施の形態にあっても、衝撃荷重に対してゴムブシュ292が弾性変形することにより吸収、緩和され、把持部7,7は、滑らかにワークを把持し、またケース2に当接して停止する。
Therefore, even in this embodiment, the rubber bushing 292 elastically deforms to absorb and relieve the impact load, and the
なお、緩衝材は、上記Oリング29又はゴムブシュ292に限らず、ピン自体に弾性をもたせてもよく、またピン孔にゴムブシュなどの弾性部材を嵌合、固定してもよい。更に、緩衝部材は、ギヤカップリング25等にばねを介在した相対回転部分を設けるもの等の他のものでもよく、更にその配置は、モータ10からネジ軸12への伝動経路Dのどこでもよい。更に、ギヤカップリングを設けずに、ギヤ等の伝動部材、又はギヤ(伝動部材)と軸との連結部分に緩衝部材を配置してもよい。
Note that the cushioning material is not limited to the O-
前記ネジ部12a,12b及びナット部14a,14bは、通常の送りネジに限らず、ボールネジでもよく、またギヤ18,26は、ギヤ(歯車)に限らず、チェーン及びスプロケット等の他の伝動装置でもよい。
The threaded
1 電動グリッパ
2 ケース
3 上ケース
7 把持部
10 (ギヤ付きDC)モータ
10a 出力軸
12 ネジ軸
12a 左ネジ部
12b 右ネジ部
14a 左ナット部
14b 右ナット部
16 レール
17a,17b リニアガイド
18 ギヤ
20 スケール
21 エンコーダ
25,26 2個の部材(ギヤカップリング、ギヤ)
25a,26a ピン孔
27 ピン
29,292 緩衝部材(Oリング、ゴムブシュ)
D 伝動経路
K 衝撃荷重
1
25a,
D Transmission path K Impact load
Claims (5)
ケースに、前記モータ及び前記ネジ軸を平行に配置し、
前記モータの出力軸と前記ネジ軸とを、前記ケースの一側方に配置した伝動経路で連動し、
前記伝動経路に、相対回転可能に支持された2個の部材を隣接して配置し、前記2個の部材に形成したピン孔にピンを嵌挿して連結し、
前記2個の部材は、前記モータの出力軸に固定されたギヤカップリングと前記ネジ軸に設けられたギヤに噛合するギヤとからなり、
前記ピンとピン孔との連結部分に前記把持部が被把持部材を把持する把持力より大きな衝撃荷重を吸収する緩衝部材を介在する、
ことを特徴とする電動グリッパ。 Rotation of the motor is transmitted to a threaded shaft having a left threaded portion and a right threaded portion, and a left nut portion and a right nut portion linearly guided by the left threaded portion and right threaded portion are screwed together to form the left nut. In the electric gripper, which has a gripping part on the right nut part and the right nut part,
disposing the motor and the screw shaft in parallel in a case;
The output shaft of the motor and the screw shaft are interlocked by a transmission path arranged on one side of the case,
two members supported in a relatively rotatable manner are disposed adjacent to each other in the transmission path, and the two members are connected by fitting a pin into a pin hole formed in the two members ;
The two members include a gear coupling fixed to the output shaft of the motor and a gear meshing with a gear provided on the screw shaft,
A buffer member is interposed at a connecting portion between the pin and the pin hole to absorb a shock load larger than the gripping force with which the gripping portion grips the gripped member.
An electric gripper characterized by:
請求項1記載の電動グリッパ。 An annular rubber buffer member is fitted into one pin hole of the pin, and the shock load deforms the buffer member between the pin and the one pin hole to absorb the shock load. Become,
The electric gripper according to claim 1 .
請求項2記載の電動グリッパ。 The annular rubber buffer member is an O-ring.
The electric gripper according to claim 2 .
請求項1ないし3のいずれか1項記載の電動グリッパ。 A scale is fixed to either the left nut part or the right nut part, and an encoder capable of detecting the scale is arranged in a case that houses the motor and screw shaft.
The electric gripper according to any one of claims 1 to 3 .
前記ケースの上側に配置した前記モータを上ケースに挟込むようにして、該モータを設置し、
前記ケースの前記ネジ軸の下方にレールを配置し、前記左ナット部及び右ナット部に、それぞれ前記レールに係合して直動案内するリニアガイドを固定してなる、
請求項1乃至4のいずれか1項記載の電動グリッパ。 the motor is arranged above the case, the screw shaft is arranged below the case,
installing the motor disposed above the case so as to sandwich it between the upper case;
A rail is disposed below the screw shaft of the case, and linear guides are fixed to the left nut portion and the right nut portion, respectively, to engage with the rail and provide linear motion guidance.
The electric gripper according to any one of claims 1 to 4 .
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