JPH0819931B2 - 組込み軸およびその製造方法 - Google Patents

組込み軸およびその製造方法

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JPH0819931B2
JPH0819931B2 JP1324107A JP32410789A JPH0819931B2 JP H0819931 B2 JPH0819931 B2 JP H0819931B2 JP 1324107 A JP1324107 A JP 1324107A JP 32410789 A JP32410789 A JP 32410789A JP H0819931 B2 JPH0819931 B2 JP H0819931B2
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EMITETSUKU G FUYUA EMITSUSHIONSU TEKUNOROJII MBH
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中空軸と、この中空軸上に固定される軸受
要素あるいはカムまたは歯車のような駆動要素と、この
軸受要素あるいは駆動要素の内周面に固定されるカラー
要素とから構成される組込み軸に関するものである。
本発明は更に、互いに隣接する管体を接合あるいは嵌
合して一本の管本体を形成し、駆動要素或いは軸受カラ
ーを前記管本体上および管本体内に滑入せしめ、軸受カ
ラー上に管本体を或いは管本体上にさらに駆動要素を摩
擦結合により一体的に接続するべく、前記軸受カラーの
内側から一定の変形状態を採りつつ半径方向外方に拡張
する各工程から成る、特にクランク軸、駆動軸またはカ
ム軸といった組込み軸の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
上記種類の組込み軸で、嵩ばっていて鍛造または鋳造
により製作された軸、や中空鋳軸に比して、嵩が小さい
という点で有利な点を備えているといった組込み軸が知
られている。
それぞれパッキングを備えた加圧材ゾンデが用いら
れ、このゾンデ外側径が基本的にはカラー要素の内径に
一致している前記軸を製作するいろいろな方法が記述さ
れている。数千バールの圧力を付与されたパッキング
は、圧力衝撃下で、実際にゾンデの誘導・引張り時にも
かなりの損耗に曝されるのであり、その結果、パッキン
グは規則的に新規なものに取替えられねばならぬ。この
ようなゾンデは寿命が短いために、かなりの頻度で、予
期されぬようなパッキング機能破壊現象が発生しがちで
あり、時として、製作される軸は損傷を受けることにも
なる。また、かかるパッキングは高価であるので、頻繁
に交換するのは極めて不経済である。
〔発明が解決すべき課題〕
本発明の基本目的は、更に改善された組立て方式で質
量を低減し、捩れや曲げに対する強度を高めている軸を
得ることにある。
更に本発明の基本目的は、冒頭に挙げた種類の、この
種の軸を製作するのに適切な手法を得て、特にこれを実
行するレイアウトを確保し、従来方式の多層パッキング
具備のゾンデを使用しないような、またこの手法による
経済的背景に起因するミス発生の無い、また同時にコス
ト低減にも寄与するという方法を確保することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明目的は、中空軸が互いに分離した個々の管体か
ら構成されており、該管体の末端域が、前記駆動要素内
孔内に滑入および位置決めされたカラー要素上に挿入さ
れ、かつそれ以外の部分が、該末端域の内径に比して段
階付与した拡大外径を有しており、隣接する各管体の末
端域が前記カラー要素上で互いに接し合うかあるいは嵌
合しており、更に、これら管体の末端域、駆動要素また
は軸受要素および前記カラー要素とが共に、該カラー要
素内に瞬間的に加えられる流体圧力の衝撃作用により半
径方向外方へ拡張して摩擦結合により一体的に接続され
ていることにより解決される。
この種の軸は、駆動要素の貫通孔部に比して、径では
より大きく、支持力をもった軸構造を形成する管本体に
基いて、高い耐捩れおよび耐曲げ強度を有する。管本体
の段階は、駆動要素半径方向フランジに面接触可能であ
って、これにより支えられ、これによって耐曲げ強度を
すこぶる向上することとなる。
摩擦結合による部品間の接続は、管体の壁厚が薄くな
っている構造様式では、カラー要素を滑入することによ
って、完全確保されるが、このカラー要素は駆動要素内
で必要とされる部分ピースに分割され、重量を減少させ
る。
カラー要素は、摩擦結合による接続をつくるためにプ
レス、収納加工可能であり、ないし駆動要素は収縮され
得る。更に、機械的機構によるか、あるいは油圧方式に
よって弾性限界を越えて定常的に膨張され得る。このた
め、既知の加圧材ゾンデは上記のカラー要素と同様の作
用を及ぼすものと考えられる。
本発明による特に適切な方法のポイントは、前記カラ
ー要素の開放末端中に貫通孔を有する各栓が、前記カラ
ー要素に対し密封状態で滑入され、かつ、各々のカラー
要素および滑入された栓によって形成された中空部分に
圧力媒体を充填し、前記カラー要素が一定の半径方向変
形が生じるまで前記媒体に加圧衝撃を加えて拡張を行う
ことにある。
第一の好ましい実施態様によれば、カラー要素の少な
くとも内側面および栓の半径方向端面に被覆が施され、
かつ中空部分内に加圧衝撃を加える前に、該被覆が栓孔
部全周面に亘っても施される。
このように記述される方法によれば、層またはフィル
ム状膜面がカラー要素内部に付与されこのカラー要素
は、栓とカラー要素間に配置する狭い空隙中に気密性を
発揮して浸入し、完全な気密性を保証することとなる。
いわゆる被覆はこの場合、一度しか使われぬ無駄となる
材料であり、こうした材料は、必要に応じ部分的には膨
張後においてもカラー要素中に残留し得る。パッキング
用空隙中への浸入が傷害を生ずるといったゾンデ本体に
おいて頻繁に用いられるパッキング用リングにおける以
外に、ここに用いられる被覆の挿入が本方法にとり単に
傷害なき状況を呈するにとどまらず、パッキング作用を
高めるのに適している。
被覆の取付けに対していろいろな可能性が提供され、
例えばカラー要素および栓の相互に嵌合した後に、内側
被覆が、栓孔部の一つを通って誘導されるノズルを介し
て噴霧塗布される。別途可能性によれば、相互に嵌合装
着したカラー要素および栓は、壁に粘着した状態を維持
している粘着液を注入され得る。この場合、レイアウト
は特にすべての軸の周囲に旋回できる。被覆を取付ける
第３の可能性のポイントは、栓孔部を貫通して滑走可能
な管が、可塑性で極めて良好に変形できる材料から成
り、栓を通って滑走挿入され、内圧により衝撃作用を受
け、管はカラー要素壁部にまで接するに至る。
被覆用材料として、熱可塑性材料または低溶融金属材
料から成る。
第２の好ましい実施態様によれば、カラー要素と栓と
の間におけるリング状空隙それぞれが、中空部内で、容
易に変形可能なパッキングにより、特にプラスチックま
たは軟質金属から構成されるパッキングリングにより気
密性を付与され得るのであり、パッキングリングはすで
に栓の滑走はめ込み時に併用されて、システムの絶対的
気密性が与えられるように、パッキングリングは内圧を
受けつつ中空空間内における内側リング用空隙中に配置
し、圧入される。
前記事項の改変内容のポイントは、圧力締めフイッテ
ィングにおける栓がカラー要素に挿入されるが、必要に
応じパッキングは全体として放棄してもよい。このよう
な点は、例えば熱収縮によっても発生され得るような圧
力締めフイッティングが、カラー要素の半径方向の塑性
変形が全体的に進行する間、維持確保されるならば上記
の状況が得られる。これによれば、栓は完成した管内に
残置することになる。
別の好ましい実施例態様によれば、圧力締めフイッテ
ィング内での栓はカラー要素中にセットされ、こうした
栓は、栓自体がカラー要素の半径方向変形時に分離する
ように、栓の寸法が整えられている必要があり、栓はひ
き続き除去可能である。この方法は、中空部分をシール
するため上記の付加的機構を前提とする。
本方法の他の好ましい実施態様のポイントは、加圧液
として高粘性媒質、例えばワックスを用い、こうした媒
質が、栓とカラー要素との間における中空空間部内リン
グ状空隙中にあって気密性を発揮し、特殊なパッキング
要素なく加圧構造を可能とする点にある。水または他の
低粘性媒質による圧力上昇は、次に、栓孔部領域内に、
ないしはそれぞれの外部栓の栓孔部領域内で、多層レイ
アウトを行なって行なわれ得る。
栓孔部を通過して加圧液が供給されるようになってい
る使用栓は、特に加圧材発生機構と接続していて、この
ような接続部はシールされている。この場合、パッキン
グがなくとも傷害を生じない。繰返して使用される栓の
場合、加圧材発生機構に対する栓のいわゆる接続機能
は、例えば、絶対的安全性がある従来型の高圧接続機構
でもよい。
本発明による方法によって単一カラー要素のみが膨張
される場合、栓貫通孔部の水平配備の際に、一つの貫通
孔部が加圧液を誘導し、および他の貫通孔部が脱ガスを
行なうべく機能する。特に、貫通孔部を有する栓をカラ
ー要素中空部分に対して、その開放末端において垂直に
配備させた場合、栓の一つは貫通孔部をもたぬ目隠し栓
として構成され得る。
通常、軸において複数の一定カラー要素が変形されね
ばならぬため、それぞれ通過孔部をもつ貫通栓が、両隣
接カラー要素の末端部にはめ込まれるならば、特に有利
である。
カラー要素中に栓を限定的に滑走させることを有利な
らしめるため、栓には有利な実施態様としてリングの段
階と特殊な突起が用意され得る。
本発明による方法を実行する特に都合のよいレイアウ
トのポイントは、少なくとも一つのカラー要素および２
個の栓から成る事前装着ユニットにあり、これ等のカラ
ー要素や栓が、相互に接続し、および／または一つの要
素上に固定されることになる一つ以上の管本体に滑走、
挿入される前に、カラー要素や栓が内側被覆を具備する
ことになる。この場合に、栓が前記突起を備えている時
には、内側の加圧衝撃を生ずる前に、それぞれの外側栓
を固定することが必要となるが、これはカラー要素の後
続する内側加圧衝撃時に、全レイアウト軸方向に安定化
するのを保証することをねらったものである。
〔実施例〕
以下、本発明による一実施例を示す添付図面を参照し
て本発明を詳述する。
第１図においてはクランク側部1,2を有するクランク
軸の部分が確認され得る。これ等クランク側部の後者
は、均合用の錘りを有する。本クランク側部1,2には、
それぞれ管部として構成されたジャーナル突起5,6,7,8
がセットされ、これ等ジャーナル突起は、隣接する側部
の対応突起4,9とは、基本ジャーナル10,11または行程ジ
ャーナル３を形成すべく相互に嵌合装着している。基本
ジャーナル10,11の相互に嵌合した基本ジャーナル8,9中
には、第１の対称カラー要素12,13が嵌合していて、行
程ジャーナル３の相互にはめ込まれたジャーナル部分6,
7中に、別の非対称性カラー要素14が装着されている。
互に向き合ったカラー要素12,13中に、およびクランク
側部1,2内における孔部15,16を通過して、小さな通過孔
部18を備えた栓17がセットされている。カラー要素12,1
3の内側全表面および内側孔部18を備えた栓17の自由表
面は被覆面19を備え、この被覆面は栓とカラー要素との
間にあるリング状空隙をシールしている。
カラー要素14の両空間部内には、２個の栓20,21が滑
入せしめられ、クランク側部の孔部24,25に上記の両栓
が貫通している。ここでもまた被覆26が認められるが、
本被覆はカラー要素14の内側面およびそれぞれの内側孔
部24,25を含めて栓20,21の尖端面を被覆している。
栓17において確認できるように、隣接カラー要素12,1
3内に突出する栓17は、力の均合がとれている時でも圧
力作用下におかれ、何等、特別な安全対策を要しない。
このような安全対策は、図示されていない栓の場合に限
り、末端位置で必要となる。軸の製作後に栓は容易に圧
力により押し出されるが、というのもカラー要素12,13,
14,36,37が径で一定の拡張を受けるからである。
第２図には、カム軸部分が示されているが、このカム
軸は個々のそれぞれ段階を付与した管部分31,32,33から
成り、この管部分末端にはそれぞれカム34,35が固定さ
れるべき要素として滑走せしめられていて、対応する管
領域では完全に円筒状のカラー要素36,37が装着されて
いる。このようなカラー要素36,37の末端にはそれぞれ
通過孔部41,42,43を具備する栓38,39,40が装着されてい
て、中央の栓は確認できるように、両隣接カラー要素3
6,37中へ末端を突出させている。カラー要素36,37の自
由末端域および栓38,39,40の尖端面ならびにその内側孔
部41,42,43は被覆44を以て外装されている。被覆を含
め、カラー要素および栓から成るユニットは、事前に組
立てられて、管部分31,32,33中に、この上にセットされ
る駆動要素34,35を伴なって挿入され、ならびに内側の
加圧衝撃作用後およびカラー要素36,37の弾性膨張後に
ここに滞留したまま固定されていることもでき、あるい
は完成装着軸から取出すこともできる。
第３図では、第２図に示されたのと同様のレイアウト
が基本的に図示されていて、同じ照合番号が用いられて
いる。被覆の代りに容易に事前変形能力を備えたパッキ
ングリング45,46,47,48がそれぞれ栓の前に嵌合セット
されている。第４図では、第３図に示されたのと同様の
レイアウトが基本的に図示されているがパッキングリン
グが使用されていない。またカラー要素36,37の径方向
膨張時においても分離せぬ圧力締めフイッティングが必
要になり、あるいは栓38,39,40とカラー要素36,37との
間における空隙を埋める高粘性液が使用されねばなら
ぬ。
第５図では、カム34,35およびカラー要素36,37から構
成されるカム軸中に挿入される加圧機構ゾンデが示され
ていて、この加圧機構ゾンデは内側孔部50、径孔部51,5
2および後者の孔部に対して対称性をなし、対になった
パッキング53,54:55,56を有する。加圧衝撃作用がある
と、カラー要素36,37は径方向で、弾性限度を越えて塑
性変形し、カム領域において管部分31,32,33の摩擦連動
性を有する応力を生ずる。
図での左半分では、管部分31,32の末端部分57,58が相
互に嵌合していて、反面、図での右半分では、管部分3
2,33の末端ピース59,60が径一定になっていて、および
カム35の軸方向長さの半分の所で相互に接続して並置さ
れ、かつカムとカラー要素との間で半径方向に摩擦結合
している。
第６図は第５図と同様の照合番号を用いて本発明によ
る完成した状態のカム軸を示し、前述の方法の一つによ
り、あるいは収縮ないし加圧の如き他の方法によりこう
したカム軸は作られ、または本カム軸は、溶接またはハ
ンダ付けにより製作されている材料融合型の結合方式を
とることができる。
〔発明の効果〕
栓がすでに圧締めフイッティングにおいてカラー要素
末端にはめ込まれているような状況となるよう、カラー
要素および栓からの事前組立てユニットが構成されてい
る点は有利である。
このような措置は、内側被覆によって必要な気密化と
同様に、全体的組立てをも容易にする。カラー要素膨張
後において、圧締めフイッティングが解かれ、および栓
の軸方向押圧を容易ならしめる。相互に嵌合し合った
管、および栓を装着したカラー要素から成る全体構成物
は一種のダイス型にはめ込まれ、このダイス型により各
要素ないし管部分の角度位置は固定され、および同時
に、軸方向一方の側で自由に開放された栓の軸方向作動
圧が捕えられることになるといった点、都合がよい。
特に単純な方法論によって、それぞれ外側配備の栓が
気密性を備え、および軸方向に滑走せしめられることに
より、あるいは軸方向外側配備の栓の貫通孔部中に小さ
なピストンが押圧されることによって、装置内での圧力
発生が可能となるが、その際、カラー要素の内部空間お
よび通過孔部が前以て加圧液、特に水を満たされること
が前提とならねば成らぬ。
【図面の簡単な説明】
第１図は、組込みクランク軸を製作する配備状況を示
し、 第２図は、第１実施態様において組込みクランク軸を製
作する配備状況を示し、 第３図は、第２実施態様において組込みクランク軸を製
作する配備状況を示し、 第４図は、第３実施態様において組込みクランク軸を製
作する配備状況を示し、 第５図は、本発明カム軸を製作する既知の加圧機構ゾン
デを示し、 第６図は、本発明によるカム軸を示す。 〔図中の符号〕 1,2……クランク側部、 ３……行程ジャーナル、 4,5,6,7,8,9……ジャーナル突起、 10,11……基本ジャーナル、 12,13,14……カラー要素、 15,16……孔部、 17……栓、 18……内側孔部、 19……被覆（内側）、 20,21……栓、 22,23……内側孔部、 24,25……孔部、 26……被覆（内側）、 31,32,33……管部分、 34,35……カム、 36,37……カラー要素、 38,39,40……栓、 41,42,43……内側孔部、 44……被覆（内側）、 45,46,47,48……パッキングリング、 49……加圧機構ゾンデ、 50……内側孔部、 51,52……径方向孔部、 53,54,55,56……パッキング、 57,58,59,60……末端ピース。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】中空軸と、この中空軸上に固定される軸受
    要素あるいはカムまたは歯車のような駆動要素と、この
    軸受要素あるいは駆動要素の内周面に固定されるカラー
    要素とから構成される組込み軸において、 中空軸が互いに分離した個々の管体から構成されてお
    り、 該管体の末端域が、前記駆動要素内孔内に滑入および位
    置決めされたカラー要素上に挿入され、かつそれ以外の
    部分が、該末端域の内径に比して段階付与した拡大外径
    を有しており、 隣接する各管体の末端域が前記カラー要素上で互いに接
    し合うかあるいは嵌合しており、 更に、これら管体の末端域、駆動要素または軸受要素お
    よび前記カラー要素とが共に、該カラー要素内に瞬間的
    に加えられる流体圧力の衝撃作用により半径方向外方へ
    拡張して摩擦結合により一体的に接続されていることを
    特徴とする組込み軸。
  2. 【請求項２】互いに隣接する管体を接合あるいは嵌合し
    て一本の管本体を形成し、駆動要素或いは軸受カラーを
    前記管本体上および管本体内に滑入せしめ、 軸受カラー上に管本体を或いは管本体上にさらに駆動要
    素を摩擦結合により一体的に接続するべく、前記軸受カ
    ラーの内側から一定の変形状態を採りつつ半径方向外方
    に拡張する各工程から成る、特にクランク軸、駆動軸ま
    たはカム軸といった組込み軸の製造方法において、 前記カラー要素（12,13,14;36,37）の開放末端中に貫通
    孔（18,22,23;41,42,43）を有する各栓（17,20,21;38,3
    9,40）が、前記カラー要素に対し密封状態で滑入され、 かつ、各々のカラー要素および滑入された栓によって形
    成された中空部分に圧力媒体を充填し、前記カラー要素
    が一定の半径方向変形が生じるまで前記媒体に加圧衝撃
    を加えて拡張を行うことを特徴とする製造方法。
  3. 【請求項３】カラー要素（12,13,14;36,37）の少なくと
    も内側面および栓（17,20,21;38,39,40）の半径方向端
    面に被覆（19,26;44）が施され、かつ中空部分内に加圧
    衝撃を加える前に、該被覆が栓孔部（18,22,23;41,42,4
    3）全周面に亘っても施されることを特徴とする請求項
    ２に記載の製造方法。
  4. 【請求項４】カラー要素（12,13,14;36,37）と栓（17,2
    0,21;38,39,40）との間におけるそれぞれのリング状空
    隙に、中空部内に配置された、特にプラスチックまたは
    軟質金属による容易に変形可能なパッキングリング（4
    5,46,47,48）により、気密性が付与されていることを特
    徴とする請求項２に記載の製造方法。
  5. 【請求項５】栓（17,20,21;38,39,40）が、加圧衝撃時
    に得られる圧締めフイッティングにおいてカラー要素
    （12,13,14;36,37）中に挿入されていることを特徴とす
    る請求項２から４までの中のいずれか１項に記載の製造
    方法。
  6. 【請求項６】栓（17,20,21;38,39,40）が、カラー要素
    （12,13,14;36,37）の半径方向変形末端部で開放される
    圧締めフイッティングにおいて、カラー（12,13,14;36,
    37）にはめ込まれていることを特徴とする請求項２また
    は３に記載の製造方法。
  7. 【請求項７】カラー要素（12,13,14;36,37）と栓（17,2
    0,21;38,39,40）との間におけるリング状空隙を中空部
    分内に充填されるワックスの如き高粘性媒質が加圧衝撃
    用の圧力媒体として用いられることを特徴とする請求項
    ２から５までの中のいずれか１項に記載の製造方法。
  8. 【請求項８】複数の同軸配置のカラー要素（12,13;36,3
    7）において、それぞれ一つの栓（17;39）が２つの隣接
    カラー要素（12,13;36,37）の開放末端中に滑入されて
    いることを特徴とする請求項２から７までの中のいずれ
    か１項に記載の製造方法。
  9. 【請求項９】少なくとも一つのカラー要素（14:12,13;3
    6,37）およびこの内部に装着される栓（20,21:17;38,3
    9,40）から成る構成部分が、管本体（6,7:4,5:8,9;31,3
    2,33）中に取付ける前に事前に装着されることを特徴と
    する請求項２から８までの中のいずれか１項に記載の製
    造方法。
  10. 【請求項１０】被覆（19,26,44）が、相互に嵌合し合う
    カラー要素（12,13,14;36,37）および栓（17,20,21;38,
    39,40）内に、硬化性を有する液状物を導入し、必要に
    応じてこれ等素材から成る構成部分を揺動・旋回させる
    ことによって形成されることを特徴とする請求項２また
    は３に記載の製造方法。
  11. 【請求項１１】被覆（19,26,44）が、可塑性を有して簡
    単に変形できる材料から成る小管を相互に嵌合装着する
    カラー要素（12,13,14;36,37）および栓（17,20,21;38,
    39,40）から成る構成部分内に差し込み、次いで該小管
    を膨張させることにより形成されることを特徴とする請
    求項２または３に記載の製造方法。
  12. 【請求項１２】被覆（19,26,44）が、嵌合装着し合うカ
    ラー要素（12,13,14;36,37）および栓（17,20,21;38,3
    9,40）の内部に貫通孔（18,22,23;41,42,43）の一つを
    通って誘導されるノズルを介した噴霧塗工により得られ
    ることを特徴とする請求項２または３に記載の製造方
    法。
  13. 【請求項１３】カラー要素（12,13,14;36,37）を半径方
    向外方に拡張させるため、その中空部分および栓（17,2
    0,21;38,39,40）の貫通孔（18,22,23;41,42,43）とが開
    放末端において垂直に交差する構成を採り、かつ僅かな
    圧力付与のもとで加圧液が満たされ、ひき続き圧力が高
    められることを特徴とする請求項２から12の中のいずれ
    か１項に記載の製造方法。
  14. 【請求項１４】拡張圧力が、栓の貫通孔（22,23;41,4
    3）の一つに高い気密性を有して接続している圧力発生
    器により上昇されることを特徴とする請求項13に記載の
    製造方法。
  15. 【請求項１５】各外側栓（20,21;38,40）内における貫
    通孔（22,23;41,43）が閉ざされている際に、前記栓を
    滑走させることによって圧力を上昇させることを特徴と
    する請求項13に記載の製造方法。
  16. 【請求項１６】各外側栓（20,21;38,40）の貫通孔（22,
    23;41,43）中にピストンを導入することによって圧力を
    上昇させることを特徴とする請求項13に記載の製造方
    法。
  17. 【請求項１７】圧力締めフイッティングにおいて孔を開
    けられた栓（17,20,21）が、カラー要素（12,13,14）の
    開放末端中に滑入されており、およびカラー要素の少な
    くとも自由内側面ならびに気密性を付与された内側被覆
    （26）の尖端面が支持されていることを特徴とする請求
    項２から16までの中のいずれか１項に記載の製造方法に
    よる組込み軸の製作レイアウト。
  18. 【請求項１８】双方のカラー要素（12,13;36,37）の末
    端にはめ込まれた栓（17,39）により、それぞれ２つの
    隣接カラーが接続していることを特徴とする請求項17に
    記載のレイアウト。
  19. 【請求項１９】被覆（19,26,44）が熱可塑性の成形材料
    から成ることを特徴とする請求項17または18に記載のレ
    イアウト。
  20. 【請求項２０】被覆（19,26,44）が亜鉛または、他の容
    易に溶融可能でありかつ簡単に可塑変形可能な金属材料
    から成ることを特徴とする請求項17または18に記載のレ
    イアウト。
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