KR20060120563A - 플라스틱 퀵-스냅 센터베어링 절연체 마운트와 그 제조 및조립 방법 - Google Patents

플라스틱 퀵-스냅 센터베어링 절연체 마운트와 그 제조 및조립 방법 Download PDF

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Abstract

센터 베어링 절연체 마운트와 같은 탄성 마운트(30)는 그 내로 엘라스토머/고무 절연체(60)가 성형된 내부 슬리브(52)와 인서트(70)를 포함한다. 이들 부품은 서브-조립체(50)로 준비되고, 외부 브래킷(32)의 개구내에 축 방향으로 삽입되며, 핑거들(76)은 삽입 중에 방사 방향으로 편향하고, 일단 브래킷 개구를 통해 수용되면 분리를 방지하기 위해 방사상 외향으로 스냅-고정(snap-fit)한다. 부품들을 조립하기 위해서는 하부 삽입력이 요구된다.
센터 베어링 절연체 마운트 조립체, 프로프샤프트, 외부 브래킷, 내부 마운트, 인서트, 로킹 탭

Description

플라스틱 퀵-스냅 센터베어링 절연체 마운트와 그 제조 및 조립 방법{Plastic quick-snap centerbearing isolator mount and method of manufacturing and assembling same}
본 출원은 2003년 7월 3일자로 출원된 US 가특허 출원 제60/484,740호의 우선권을 청구하며, 그 상세는 참조로 본 명세서에 합체된다.
본 발명은 진동 절연체 또는 탄성 마운팅에 관한 것이며, 특히 예를 들면 자동차에서 진동을 감쇠시키기 위한 센터 베어링 절연체 마운트 조립체뿐만 아니라 그 제조 및 조립 방법에 관한 것이다.
탄성 마운팅(resilient mountings) 또는 부싱(bushings)은 내부 슬리브 또는 강성 부재를 수용하는 구멍(aperture)으로 형성된 외부 강성 부재 또는 외부 브래킷과, 외부 브래킷과 내부 슬리브 사이에 엘라스토머(elastomer) 또는 고무와 같은 탄성 진동 감쇠 물질을 일반적으로 포함한다. 예를 들면, 산업계에서 둘 이상의 별도의 금속 스탬핑 작업 중에 외부 금속(강철) 브래킷을 스탬핑함으로써 종종 센터 베어링 절연체 마운트라 불리는 이러한 형태의 탄성 마운팅을 형성하는 것이 보통이다. 외부 브래킷 부품들 또는 지지 플랜지들은 그 후에 브래킷에 용접된다. 내부 금속 슬리브 또는 링은 스탬핑 작업 중에 통상적으로 형성된다. 절연체 즉, 고무/엘라스토머는 외부 브래킷과 내부 슬리브에 몰드 접합된다. 대안적으로, 절연체는 내부 슬리브에 몰드 접합되고, 외부 브래킷내로 가압 고정(press fit)된다.
현재의 산업 표준과 관련된 하나의 결함은 몰드 접합된 절연체를 갖는 내부 슬리브를 외부 브래킷내로 가압 고정하는데 큰 힘이 요구된다는 것이다. 또한, 몰드 접합된 절연체/내부 슬리브가 외부 브래킷에 대해 분리되거나 또는 축 방향으로 이동할 수 있는 잠재성과 관계가 있다. 더욱이, 공지된 절연체 마운트 조립체들은 상당한 중량을 가지며, 제조와 조립에 대한 전체 비용을 개선시킬 필요성 또한 존재한다.
진동 절연체, 탄성 마운트, 및 센터 베어링 지지체를 구비하는 일반적으로 탄성 지지체 또는 샤프트 베어링을 나타내는 대표적인 특허들은 Leach에게 허여된 US특허 2,939,748; Maas에게 허여된 US특허 3,639,015; Morse 등에게 허여된 US특허 3,743,059; Bowen 등에게 허여된 US특허 3,961,829; Shaner에게 허여된 US특허 4,722,618; Matsumoto 등에게 허여된 US특허 4,722,618; Moulinet에게 허여된 US특허 5,033,875; 및 Hamaekers에게 허여된 US특허 5,501,531이다.
따라서, 개량된 진동 절연체와, 공지된 구성들의 성능 특성들을 충족시키거나 또는 초과하며, 종래 기술의 다양한 문제점들을 극복하는 제조/조립 방법, 및 간단하고 경제적인 방법과 제조가 용이한 방식으로 제조/조립하는 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
외부 브래킷에 성형된 고무/엘라스토머 절연체의 부착을 보조하는 인서트를 합체한 개량된 탄성 마운팅 또는 센터베어링 절연체 마운트가 제공된다.
특히, 탄성 마운트 조립체는 그 안에 강성 내부 마운트를 수용하는 개구를 갖는 강성 외부 브래킷을 구비한다. 탄성 부재 또는 절연체는 진동을 감쇠하기 위해 내부 마운트와 외부 브래킷 사이에 개입된다. 인서트는 외부 브래킷과 내부 마운트 중 하나에 고정식으로 고정되며, 외부 브래킷과 내부 마운트 중 다른 것에 선택적으로 고정하기 위한 탄성 스냅 부재를 포함한다.
인서트는 외부 브래킷과 내부 마운트를 함께 스냅 고정(snap-fit)하기 위해 방사상으로 편향하는 다수의 원주 방향으로 이격된 핑거들을 적합하게 구비한다.
적합한 실시예에서, 핑거들은 일단 조립되면 외부 브래킷과 내부 마운트의 분리를 방지하는 로킹 탭들(locking tabs)을 구비한다.
탄성 절연체 부재는 내부 슬리브에 바람직하게 성형되며, 인서트는 절연체 부재에 성형된다.
적합한 진동 절연체 조립체를 제조하는 방법은 외부 브래킷을 제공하는 단계와, 내부 슬리브와 엘라스토머 절연체(elastomeric isolator)를 함께 몰드 접합하는 단계와, 인서트를 제공하는 단계, 및 접합된 슬리브 절연체와 인서트를 외부 브래킷으로 삽입하는 단계를 포함한다.
적합하게는, 몰드 접합 단계는 내부 슬리브, 탄성 절연체, 및 인서트를 함께 몰드 접합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 주된 이점은 고무/엘라스토머 몰드로부터 기존의 큰 외부 브래킷을 제거하고 이를 더 작게 성형된 플라스틱 부품 즉, 몰드내의 증가된 수의 캐비티들로 대체함으로써 향상된 제조 생산량에 존재한다.
다른 장점은 몰드 접합된 절연체/내부 슬리브 서브조립체를 외부 브래킷에 조립하기 위해 필요한 감소된 힘과 관련된다.
또 다른 장점은 진동 절연체 조립체의 선택된 부품들 사이의 갈바닉 부식(galvanic corrosion)을 제거하는 것에 기인한다.
본 발명의 또 다른 특징들과 이점들은 본 기술 분야에 숙련된 자들이 하기 상세한 설명을 숙독하고 이해함으로써 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 센터 베어링 절연체 마운트 조립체를 통합하는 프로프샤프트(propshaft) 조립체의 사시도.
도 2는 상부 장착식 센터 베어링 절연체 마운트 조립체의 사시도.
도 3은 도 2의 조립된 부품들의 입면도.
도 4는 행거(hanger) 장착식 센터 베어링 절연체 마운트 조립체의 사시도.
도 5는 도 4의 조립된 부품들의 입면도.
도 6은 성형된 센터 베어링 서브조립체의 입면도.
도 7은 일반적으로 도 6의 선 7-7에 따른 단면도.
도 8은 도 7의 에워싼 부분의 확대된 상세도.
도 9는 도 6의 에워싼 부분의 확대된 상세도.
도 10 및 도 11은 각각 인서트의 입면도와 단면도.
도 12 및 도 13은 분해 및 조립된 부품들의 사시도.
도 14는 조립된 센터 베어링 절연체 마운트 조립체의 평면도.
먼저 도 1을 참조하면, 프로프샤프트(propshaft)(20)와 같은 회전 샤프트가 도시되어 있고, 세 개의 별개 부분들 즉, 전방 프로프샤프트(22), 중간 프로프샤프트(24), 및 후방 프로프샤프트(26)를 포함한다. 이들 부분은 회전력을 일 단부에서 다른 단부로 본 기술분야에 공지된 방식으로 전달하기 위해 공지된 방식으로 함께 조립되며, 그 세부 사항들은 본 명세서에 제공되지 않으며 본 발명을 충분하고 완전하게 이해하는데도 필요하지 않다. 그러나, 이해하는 바와 같이, 중간 프로프샤프트 부분은 특히 센터 베어링 절연체 마운트 조립체(30)로 언급되는 탄성 마운팅(resilient mountings) 또는 부싱(bushings)에 의해 그 인접한 대향 단부들에 지지된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 베어링 절연체 마운트 조립체 각각은 하기에 더 상세히 설명될 몇몇 변화들이 예상되더라도 서로 동일하다.
도 1과 도 2 및 도 3을 부가적으로 계속 참조하면, 베어링 절연체 마운트 조립체는 강성 제 1 부재 또는 외부 브래킷(32)을 포함한다. 외부 브래킷은 그를 통해 축 방향으로 연장하는 구멍(aperture) 또는 개구(opening)(34)를 갖는다. 이러한 실시예에서, 외부 브래킷은 자동차의 관련된 프레임(도시 생략)에 외부 브래킷을 고정하기 위해 그로부터 외향으로 연장하는 지지 부재들(36, 38)을 갖는 일반적으로 중공 원통 형상 또는 원환(annulus)이다. 또한, 마운팅 구성의 특정 세부 사항들은 본 기술 분야에 일반적으로 공지되어 있다. 브래킷 플랜지들(36, 38)은 도 3에서 대칭 방식으로 외향으로 연장하는 것처럼 도시되어 있지만, 다른 형상들 또 한 본 발명의 의도와 범주를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 프라임 첨자(')를 갖는 유사한 부호들은 유사한 요소들과 동일하고, 비대칭 플랜지들(36', 38')은 브래킷으로부터 외향으로 연장한다.
외부 브래킷은 금속과 같은 강성 물질로 형성되는 것이 적합하다. 적합한 실시예에서, 금속은 브래킷의 소정 형태(conformation)로 압출된 알루미늄이다. 그러나, 다른 스탬프된(stamped) 주형(cast), 또는 다른 재료 또는 구조가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이므로, 적합한 구성은 본 발명을 제한하지 않는다. 플랜지 부분들(36, 38)은 또한 외부 브래킷을 관련된 자동차에 고정하기 위한 패스너(fastener)(도시 생략)를 수용하는 개구들(40)을 적합하게 포함한다. 구멍(34)은 외부 브래킷에 적합하게 중심 설정되며, 서브-조립체(50)를 수용하도록 치수화된다.
서브-조립체(50)(도 6 내지 도 9)는 일반적으로 환형으로(annularly) 형상화된 강성 부재 또는 내부 슬리브(52)를 포함하며, 중간 프로프샤프트위에 수용할 수 있도록 치수화된 내부 슬리브를 통한 개구(54)를 포함한다. 본 기술 분야에 일반적으로 공지된 바와 같이, 엘라스토머 또는 고무와 같은 탄성 재료(60)는 내부 슬리브와 외부 브래킷 사이에 제공된다. 적합하게는, 고무는 내부 슬리브의 외부 경계에 몰드 접합된다. 도 7 및 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 엘라스토머는 실질적으로 내부 슬리브의 전체 길이 이상으로 연장하고, 엘라스토머가 방사상 외향으로 진행할 때에 내부 슬리브로부터 축 방향 외향으로 연장하는 중간 섹션(62)을 포함한다. 이러한 구성은 일반적으로 본 기술 분야에 공지되어 있다. 유사하게, 원주 부분들(64)은 일반적으로 방사상 외향으로 연장하는 톱니 모양 부분(66)을 갖는다(도 9). 또한, 톱니 모양 부분들은 본 기술 분야에 일반적으로 공지된 방식으로 통상의 정하중(static load) 중에 양호한 가요성과 그 둘레의 간극을 제공한다. 증가된 정하중 또는 동하중(dynamic load)과 접하면, 톱니 모양 부분들이 방사상으로 압축되고 조립체의 방사상 강성(stiffness)이 증가할 때에, 엘라스토머 물질의 방사상 스프링율이 증가된다.
또한, 내부 슬리브와 외부 브래킷 사이의 환형 공간에 수용되는 것은 인서트(insert)(70)이다. 적합한 실시예에서, 인서트는 중합체 또는 플라스틱 물질로 형성된다. 도 6 내지 도 8에 도시되는 것 외에, 인서트는 또한 도 10 및 도 11에 개별적으로 도시된다. 인서트는 내부 슬리브의 축 방향 길이보다 약간 더 큰 축 방향 길이와 환형 공간을 내부 슬리브의 외부 벽으로 한정하기 위해 치수화된 내부 개구(72)를 가진다. 나일론과 합체된 글래스 강화 섬유와 같은 중합체 구조는 적합한 실시예에서 엘라스토머 절연체로 성형된다. 이러한 방식으로, 내부 슬리브, 절연체, 및 인서트는 서브-조립체(50)를 형성하기 위해 함께 접합된다. 인서트는 일 단부에서 연속적인 숄더(74), 다른 단부에서 그로부터 방사상 외향으로 연장하는 로킹 탭들(locking tabs)(78)을 갖는 원주 방향으로 이격된 핑거들(76)(도 12)을 포함한다. 인서트는 외부 브래킷에 대해 적절한 원주 방향 배향으로 서브-조립체(50)를 회전식으로 정렬하는 오목부 또는 홈(key way)(82)(도 2 내지 도 5)과 협동하는 축 방향으로 연장하는 키(80)를 부가로 포함한다. 이는 외부 브래킷의 개구(34)내로 서브-조립체의 축 방향 삽입 중에 조립을 보조한다.
도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 외부 브래킷내로 서브-조립체의 축 방향 삽입 중에, 핑거들(76)은 가해진 축 방향 힘 하에서 방사상 내향으로 편향한다. 그 후에 로킹 탭들이 일단 외부 브래킷의 대향 면에 축 방향으로 결합하기 위해 외부 브래킷 개구와 스냅-고정(snap-fit)을 통해 방사상 외향으로 수용되면, 로킹 탭들은 방사상 외향으로 구부러진다. 유사하게, 숄더(74)는 외부 브래킷의 대향 면에 대해 인접한다. 이러한 방식으로, 플라스틱 인서트는 외부 브래킷내로 내부 슬리브, 고무 절연체, 및 인서트 서브-조립체(50)의 퀵-스냅(quick snap) 또는 스냅-투-고정(snap-to-fit) 조립을 제공한다. 외부 브래킷의 일 면상의 로킹 탭(78)과 외부 브래킷의 대향 면상의 방사상 숄더(74)의 협동은 또한 외부 브래킷에 대해 상대적인 축 방향 운동 또는 서브-조립체의 "워크 아웃(work-out)"을 방지한다.
플라스틱으로 인서트를 제조함으로써, 부품들 사이의 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 또한 방지된다. 내부 강철 인서트는 외부 압출된 알루미늄 브래킷으로부터 절연되고, 몰드 접합 고무/엘라스토머는 진동을 효과적으로 감쇠시키며, 진동력이 내부 슬리브에서 외부 브래킷까지 전이되는 것을 방지한다. 외부 브래킷내로 서브-조립체를 삽입하기 위해서는 실질적으로 더 작은 장착력(installation force)이 필요하다. 이러한 새로운 구성은 또한 실질적으로 기존의 센터 베어링 절연체 마운트 조립체에 대한 중량과 비용을 감소시킨다.
본 발명이 센터 베어링 절연체 마운트 조립체에 대해 설명되었더라도, 그 부분들이 브래킷 또는 슬리브 사이의 부착 특징을 성형된 고무/엘라스토머로 요구하 는 다른 진동 제어 제품들에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 유사하게, 양의 스톱(positive stop)이 이들 부품들 사이의 상대적인 축 방향 운동을 방지하기 위해 요구되는 곳에서는 이 부분이 그러한 상황에 유용할 수 있다는 것이 명백하다.
더 큰 외부 브래킷을 고무/엘라스토머 몰드로부터 제거하고, 이를 더 작은 성형된 플라스틱 부품(인서트)으로 대체함으로써 증가된 수의 캐비티들이 고무 몰드에 제공될 수 있다는 것 또한 이해할 것이다. 이는 제조 생산량(throughput)을 증가시킨다. 또한, 외부 브래킷내로 서브-조립체를 조립하는데 요구되는 감소된 힘은 내부 슬리브와 절연체를 외부 브래킷내로 가압 고정하는(press fitting) 현재 산업 표준보다 실질적으로 더 작다. 플라스틱이 인서트 재료로 적합하더라도, 여전히 다른 재료들이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서 이용될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다.
본 발명은 적합한 실시예를 참조하여 설명되었다. 변경과 변형은 본 명세서를 숙독하고 이해하면 다른 것이 발생할 것이다. 첨부된 청구 범위 또는 그 등가물의 범주내에 있는 한 모든 그러한 변경과 변형이 포함된다고 생각된다.

Claims (28)

  1. 외부 브래킷을 통과하는 개구(opening)를 가지며, 관련된 자동차의 제 1 부재에 장착되기 위해 적용되는 강성 외부 브래킷과;
    상기 외부 브래킷에 수용하기 위해 치수화된 강성 내부 마운트와;
    상기 내부 마운트와 상기 외부 브래킷 사이의 진동을 감쇠시키기 위해 상기 내부 마운트와 상기 외부 브래킷 사이에 개입되는 탄성 부재; 및
    상기 외부 브래킷과 상기 내부 마운트 중 하나에 고정식으로 고정되고, 상기 외부 브래킷과 상기 내부 마운트 중 다른 것에 선택적으로 고정하기 위한 탄성 스냅 부재를 구비하는 인서트(insert)를 포함하는 탄성 마운트 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 인서트는 상기 외부 브래킷과 상기 내부 마운트를 함께 스냅-고정(snap-fit)하기 위해 방사상으로 편향하는 다수의 원주 방향으로 이격된 핑거들을 구비하는 탄성 마운트 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 핑거들은 일단 조립되면 상기 외부 브래킷과 상기 내부 마운트의 분리를 방지하는 로킹 탭들(locking tabs)을 구비하는 탄성 마운트 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 인서트는 탄성 부재로 성형되는 탄성 마운트 조립 체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 상기 내부 마운트로 성형되는 탄성 마운트 조립체.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 인서트는 중합체인 탄성 마운트 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 상기 내부 마운트로 성형되는 탄성 마운트 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 마운트는 일반적으로 원통 형태를 가지며, 상기 외부 브래킷에 수용되고, 그에 의해 상기 탄성 부재를 수용하는 상기 내부 마운트와 상기 외부 브래킷 사이의 환형(annular) 공간을 한정하는 탄성 마운트 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 인서트와 상기 외부 브래킷은 상기 인서트를 상기 외부 브래킷에 정렬하기 위한 정합 키 부분들을 구비하는 탄성 마운트 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 인서트는 그 위에 상기 브래킷 중 하나에 축 방향으로 결합하는 로킹 탭들을 각각 가지는 다수의 원주 방향으로 이격되고 방사상 외향 으로 편향된(biased) 핑거들을 구비하는 탄성 마운트 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 브래킷은 금속인 탄성 마운트 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 브래킷은 압출된 알루미늄인 탄성 마운트 조립체.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 마운트는 금속인 탄성 마운트 조립체.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 고무인 탄성 마운트 조립체.
  15. 관련된 자동차에 장착되기 위해 적용되고, 이를 통해 연장하는 구멍(aperture)을 구비하는 외부 브래킷과;
    그 사이에 환형 공간을 한정하는 상기 외부 브래킷에 수용되는 내부 슬리브와;
    상기 환형 공간에 수용하기 위해 내부 슬리브에 고정되고, 상기 외부 브래킷에 결합하는 다수의 원주 방향으로 이격되고 외향으로 편향된 핑거들을 가지는 인서트 부재; 및
    상기 내부 슬리브와 상기 외부 브래킷 사이에 진동 감쇠 및 절연을 제공하기 위한 환형 공간에 수용되는 엘라스토머 절연체(elastomeric isolator) 부재를 포함하는 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 핑거들 중 적어도 몇몇은 상기 내부 슬리브가 상기 외부 브래킷으로 이동하는 것을 방지하기 위한 로킹 탭들을 구비하는 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 인서트 부재는 상기 내부 슬리브로 성형되는 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 절연체 부재는 상기 인서트 부재로 성형되는 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 인서트는 중합체 물질인 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 엘라스토머 절연체 부재는 상기 내부 슬리브로 성형되고, 상기 인서트는 상기 절연체 부재로 성형되는 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 절연체 부재는 다수의 원주 방향으로 이격된 돌출부들(protrusions)을 구비한 표면 부분을 가지는 센터 베어링 절연체 마운트 조립 체.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 원주 방향으로 이격된 돌출부들은 변형가능하고, 방사 방향으로 가요성을 제공하기 위한 프로파일로 형성된 원주 방향 돌출부들(projections)의 형태인 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 돌출부들은 상기 내부 슬리브 부재에서 상기 인서트 부재를 향해 방사상 외향으로 연장하기 위해 배열되는 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  24. 제 15 항에 있어서, 상기 외부 브래킷 부재는 알루미늄인 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  25. 제 15 항에 있어서, 상기 인서트 부재는 갈바닉 부식(galvanic corrosion)을 방지하기 위해 비금속 물질인 센터 베어링 절연체 마운트 조립체.
  26. 제 15 항에 있어서, 환형 링의 내부 표면과 상기 인서트 부재는 상기 인서트 부재의 상대적인 운동을 제한하고 상기 인서트 부재와 상기 환형 링이 단일 부품으로 합체되어 기능하게 하는 맞물림 부분을 제공하기 위해 상기 환형 링에 상기 인서트 부재를 미끄럼방식으로 삽입하도록 제공하는 정합 키 형상을 가지는 센터 베 어링 절연체 마운트 조립체.
  27. 외부 브래킷, 인서트, 내부 슬리브, 및 엘라스토머 절연체를 갖는 진동을 감쇠하기 위한 진동 절연체 조립체를 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은 외부 브래킷을 제공하는 단계와;
    내부 슬리브와 엘라스토머 절연체를 함께 몰드 접합하는 단계와;
    인서트를 제공하는 단계; 및
    접합된 슬리브, 절연체, 및 인서트를 상기 외부 브래킷에 삽입하는 단계를 포함하는 진동 절연체 조립체 제조 방법.
  28. 제 27 에 있어서, 상기 내부 슬리브, 엘라스토머 절연체, 및 인서트를 함께 몰드 접합하는 단계를 부가로 포함하는 진동 절연체 조립체 제조 방법.
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