TWI289966B - Commutator for an electric machine - Google Patents

Description

1289966 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電動機之整流裝置，至少包括一由絕 緣成形材料製成之載體和複數個設置於該載體、並均勻 環設於整流裝置中心軸上之金屬導體部，該導體部具有 没置於其上之作為連接轉子線圈和抗擾裝置之連接元 件，另，該導體部與抗擾裝置呈導電連接，並且該抗擾 裝置具有與導體部相同數目之個別抗擾元件，而且導體 部具有接觸舌片，其分別從其底端向内延伸至接點而與 兩相鄰之抗擾元件之接觸電極相連接。 【先前技術】 習知之整流裝置主要有兩種不同的結構，一種為鼓 式整流裝置，另一種為平面式整流裝置，它們皆以不同 的型式來設計。近來有愈來愈多的整流裝置，特別是鼓 式整流裝置，加設有火花抑制器，以避免設置於電動機 附近的電子組件遭受到整流裝置上所形成的火花而破 壞0 這般的抗擾裝置目前皆是以一由具有依電壓而變化 之電阻器的環狀抗擾盤體所構成，該抗擾盤體係與導體 部導電連接。該類的抗擾盤體得一方面設置於刷體移動 平面的徑向外側上(例如US 5895990 A、US 5717270 A、 GB 2183933 A以及US 5796203 A)或是另一方面設置於 刷體移動平面4的徑向内側上(例如US 6285106 B1以及 DE 19953231)。此外，抗擾的鼓式整流裝置亦廣為使用， 1289966 其導體部設置於圓柱形抗擾套體上(例如De 2055648以 及DE 3614869 C2)。EP 364292揭示了一具有一由埶塑 性材質製成之載體的鼓式整流裝置，其中連接桿徑向下 方處没有一抗熱強化環，該強化環具有一抗擾覆層，或 於該強化環附近設有一獨立出來的抗擾環。該強化如同 補充性設置的抗擾環一樣座設於載體之承座上，並得由 導體部3凸出片來固定。 不管疋什麼樣的特定抗擾盤體型式，在所有的整流 裝置中，其抗擾裝置具有—環形抗擾片者，抗擾裝置的 高成本終究是缺點所在。因為上述的抗擾盤體通常是用 陶瓷材料所製成，而此材料的成本相當昂貴；並且在生 產該抗擾盤體時，因為它是由多層金屬陶瓷板切割下 來，故而產生大量的廢料。 就習知應用抗擾盤體來進行抗擾的鼓式整流裝置 中，因為能夠提供給整流裝置使用的空間有限，故僅考 慮具有於刷體移動平面内徑向設置之抗擾盤體的小巧型 鼓式整流裝置來提供較多的實際應用。再者，關於具有 於刷體移動平面内徑向設置之抗擾環的鼓式整流裝置的 另外一個問題在於，相較於類似的整流裝置之其它元 件，通常由陶瓷材質所製成的抗擾盤體有著不同的熱脹 係數。在沒有特別的防護措施下，熱張力可能因為破裂 的抗擾盤體和/或導體部與抗擾盤體的連接受阻而造^ 整流裝置的過早故障。關於這個問題的解決上，在De 19953231 A1中建議將抗擾盤體用一彈性黏著劑來與載 1289966 體相接」並藉由薄導線而將導體部與抗擾盤體相連接， 而该細導線一方面與對應載體之連接桿，另一方面與抗 擾盤體之對應金屬化區域相焊接。US 6285106 B1揭示 了一類似的鼓式整流裝置，其中設有薄片彈簧用來將導 體部來與抗㉟盤體進行電性接觸，該彈簧設於-環狀的 中空體？ ’該中空體係由載體、導體部和—環狀蓋所界 限=抗擾盤體容置於該中空體内。此外，一方面能讓 抗擾盤體、另一方面能讓其它的整流裝置元件進行不同 的授向熱擴散的薄片彈簧，係可特別固設於環狀蓋上。 ，上述兩習知的鼓式整流裝置中，其於導體部内徑 向設有抗擾盤體者，其缺點在於不利競爭力的昂貴生產 =:對於EP 364292 B1所述之整流裝置，巨額的生產 ϋί要是因4生產抗擾Μ所致。 【發明内容】 性之月的目的在於創作出—長壽命、具抗擾 製造屮愈正机f置，其具有造價低廉之優點，然而又能 流裝置ϊ不具抗擾性整流裝置相同結構大小之抗擾性整 與導ΐΐίΞ:目的’其解決方式是:該抗擾裝置具有 抗擾ί目/並且賴於整流裝置中心軸之個別 係分別的接觸橋接部，該等接觸橋接部 元2=對弧向彈性伸縮、並^與兩相對的抗擾 件μ相接的侧股，以及一向外延伸、 1289966 部電性相接的腿部。 本發明的第一項特徵在於，其枋搞 有-環狀的抗擾麵，而是具有^導^置並不是僅具 別抗擾元件。該個別抗擾元件係為立方=目同數目之個 器，並且由-多層金屬陶聽，不像之多層電容 產生，故得以成本低廉地製成。本發 ^過多的廢料 兩兩相鄰的抗擾元件係分職由 徵在於， 相接，而接觸橋接部分別經由兩側二橋;部彼此電性 係為，接觸橋4:::2二= ί流器件連接的強度:為:發明 橋接部所係由個職抗擾元件以及接觸 觸橋接部^ ==錯_序形成—環形結構。而接 定不動，而的目的在於，上述之環形結構非固 脹所導致的於孤向上具有變形彈性，故得配合熱 別構件來進疒制=化來進行調整。藉由接觸橋接部以個 抗擾裝置的ji‘造，得於材質選擇以及體積大小，得視 部與抗擾^形結構之變形彈性和強度 ’以及接觸橋接 能和目的。的連接得不受限地來達到最佳化上述功 構，另= 的變形彈性，一方面是因為其彈性結 就是說，> ^疋因為接觸橋接部的兩側股開放設置，也 不會受到敕的一般熱脹行為時得便於變形，而且 相鄰元件的阻擋。 ^289966 接触Ϊ於本發明之接觸橋接部與兩兩相鄰之抗擾元件的 ^電極或接觸平面的㈣連接上，本發日㈣考慮使用 者同：導電接觸方式’只要是適用於機械力的傳輸 ί別是一種特別的結合材質，例如像是焊料， 本發明的整個實施例而言’並不僅限於該材質。 又:ίϊΐ與抗擾兀件的直接接觸，但對整流器的壽命 的影響，可藉由在消除不同的個別整： 疋件=脹現象時，利用接觸橋接部的變形來達 、、&由本發明特色的結合得製造出造價 鸟a Ϊηΐϊ緊密的抗擾整流裝置。本發明例如可以岸= 不冋的整流器結構上，而且 』以應用於 =。特別是’具有刷體移動平面整哭移面之型 動機動車的油泵，亦得以依據本發明例如用來驅 特別可取的是，接觸橋接部經 ^α〜 ’藉此接觸橋接部於弧向上之抗擾元件本身 小的機械性負载， 形之設計僅受 尽毛明之優點，特別是本 導體部的接觸橋接卩範圍上，具有 於，於接觸電極4之抗擾元件和於、此有關之優點在 :得J有一合適之金屬層(例如是由聲'股錫處之接觸橋接 ^有利的部分還有的是接觸橋接部^或錫之覆層）。另 二合有其中之-之合金所製成。接觸二用銅、黃銅、 或導體部這般持久性的連 部與抗擾元 3 ’藉此接觸橋接部於弧“ 2呢擾元件本身 1289966 發明之整流ι§安裝使用於具有腐錄的環 本發明整流裝置的另—較佳實施例，元 立方體狀之多層電容器，並沿著 糸為 設於整流裝置軸線2上，而且是 =角荨距環 之間的缺口上。這特別對於本發流置=導體部 以及低廉生產成本上雜大的幫程簡化上 凡是與接觸橋接部之結構設計有關 之特徵則是具有極大的遊隙， 2本發明 整流器結構、大小和要求來 配合不同的 實施例的特徵在於，接觸^明之第一較佳 擾元件L對接二=科鄰的抗 接。此外，該等接觸橋接部^二二】二接,面相連 屬條2成，故接觸橋接部得曲的金 一與抗’該等接觸橋接部係設置於 元件於側喊私之抗擾 片沖壓而成，這;特別是由-金屬 該類2接觸橋接部亦有利於整流器的n二的。而 裝置本 :具有圓柱形刷體移動平面之鼓為佳， 即可以達則、巧緊密的結 心㈣置後’本發明 10 1289966 ，於連接元件的型式上，本發明的另一優點結 ”正流裝置以鼓式整流I置為例，連接元件^ 方式成型，並且設置在相對於整流裝置的前側上。干 於轉子線圈焊接於連接桿上時發生損及接觸舌片振 70件的連接之機率就微乎其微了。 -、几擾 、”關於_定位上，諸抗擾元件以狀於载體之 冰入載體内之容置槽者為佳。該容置槽之界限周壁1 ^ 了相關抗擾元件的支撐，分別與對應之抗擾元件之徑& 内外平面、兩側面以及前側面呈相對的狀態。諸容: =向向：以及於弧向上分別由一肋環、徑向向外由二 體之成形材質凸體所界限。 戰 4二摄此外，於上述接觸橋接部之結構中，於兩兩相鄰的 :二C設有個別的抗擾元件容置部，其分別 接網抵ί橋接之容置室而彼此相接，而容置室係配合 ^ 部之形狀來設計。此並非為必要，但當接觸; 如上所述，設㈣—與抗擾元件呈軸向偏移= ^_並與對應的抗擾元件於側向，也就是說於軸向之 接觸面上相連接者，此卻是為優選。 而關於本發明之整流器的製造，其係提出可用來生 /、有載體以及具有植設於載體中的導體部之整流器離 乂之方法，並應用於許多熟知且重要的工業中。就這 =而言，本發明係與習知技術相連詰，故不多作贅述。 +不，、於目前所使用的，作為生產習知整流器的方法而 就載體的生產上，可將前侧^置的抗擾元件容置部 =及連接抗擾元件之接 中。通常，接下來的抗擾1接^的各置室成形於載體 橋接部之紙裝將分成兩不同的有相同數目的接觸 接下來的生產製程中，、，、連、，乂驟。就此而言，於 述的容置部中。妙;後安^ ^預製的抗擾元件插接於前 接觸橋接部分別；兩兩;接觸橋接部，讓該等 J性=。該接觸橋接部 件H其腿部處與對應之導體兩 和^部呈導電連接處塗覆==^於其與抗擾元件 成形Ξ上:接部透過一平面金屬板條沖壓 =構!構中以相符於欲製造的整流 來後將再,…二“雜觸橋接部#從金屬板條沖壓出 裝上的輔，故該金屬板條成為接觸橋接部組 、、辅社具。§抗擾元件插置 ΐ在廷過程當中，當接觸橋接部再度 屋入金屬板條後，焊料或师將韻騎佈於接觸橋接 部0 【實施方式】 依據第1-3圖所示之鼓式整流裝置之主要構成元件 包括一由絕緣成形材質製成之載體丨以及十個均勻環設 於整流裝置軸心2上之導體部3。導體部3的圓柱^面 構成刷體移動平面4。該載體1另設有一與整流裝置中 12 1289966 心軸2同心之通孔5，藉該通孔5得將整流裝置套設於 一未圖示的轉子軸心上。 導體部3的電樞6係植設於載體1的成形材質内， 故導體部即使於高轉速下所產生之離心力仍可以穩固不 動。於導體部3之端側設有一連接部7，其用來將繞組 絲線連接於整流器上。 上述第1-3圖實施例所示之整流器係屬習知技術， 故不作贅述。 連接部7相對之前側8區域上，該整流裝置設有一 抗擾裝置9，其由十個獨立出來的等距繞設於整流裝置 中心軸2上之陶瓷立方體狀抗擾元件10以及十個接觸橋 接部11所組成。該抗擾元件10和導體部3之間具有間 隙。它們分別具有一電容器功能，並就設置於整流器内 之圓周方向視之，於其兩兩相對之側面上分別具有一金 屬層12，其係為相關抗擾元件10之接觸電極13。每一 抗擾元件10容置於載體1之一袋狀容置部14内，而該 容置部14徑向向内，並且在弧向上，為一弧面13以及 一載體1所屬肋環15之兩肋片14所界限。徑向内部上， 並且於圓周方向上，該等容置部14係由一周面15以及 一肋環17之兩肋部16所界定，而且係為載體1之一部 分。徑向外部上，相對於抗擾元件10的容置部14分別 具有一成形材料凸部18。於每一成形材料凸部18上接 抵兩導體部3。將兩相鄰導體部3彼此分開之氣隙19則 延伸入成形材料凸部18内。 13 1289966 元件5之接門觸橋接部11係分別設置於兩兩相鄰… 元件J 並於接觸電極13前側範圍= 兀件相連接。I孫u 1乾阁内分別與抗擾 以及1部21而多其 要形狀可描述為:斤，。故接觸橋接部11的主 該等侧股20=二由，接觸橋接部11的多重彎折， 之抗擾元件H)的接^! 積㈣於鱗長方體 部11於圓周方#觸電極13上’另—方面讓接觸橋接 外，兮接及在徑向上具有著良好的彈性。此 ^ #?，J! 20 3 ^ a 並經由知接部23而與相對應的導 固接。抗優元件10之容置部“係 妝接的容置室24而呈彼此相接，但其形 侍限制接觸橋接部11的自由變形。 於第4-6圖中所示之本發明整流裝置實施例之主要 構係與第1_3 _之實施例相符。為了不重覆敘述請參 閱前文。 _第M圖的整流器與第4-6圖之整流器的最主要不 同之處在於抗擾裝置9,。依據第4_6圖之實施例而言， 接觸橋接部11’係由一平面式的金屬平面材質所構成。接 觸橋接部1Γ的形狀約略與由兩侧股2〇,所形成之馬蹄形 類似，並且於頂點處具有一腿部21，。該等接觸橋接部 1Γ係設置於一與長方體抗擾元件1〇,呈軸向偏移的平面 上，而其側股20係侧向抵靠於抗擾元件1〇上’也就疋 抵靠於位在整流軸向平面的金屬接觸面25上。該等接觸 14 1289966 橋接部1Γ於此處經由焊接部26與抗擾元件10’固接。該 等導體部3分別於其内側具有一凹部27,而對應的接觸 橋接部11’之腿部2Γ則卡接於該凹部27内。於該凹部 27的内端上，接觸橋接部1Γ上分別形成一凸塊27a。透 過焊接部28，接觸橋接部1Γ與導體部3彼此固接。 依據本發明實施例，抗擾元件10’的容置部14’係經 由接觸橋接部1Γ的容置室24’相接。而接觸橋接部11’ 的容置室24’，由於抗擾元件10’和接觸橋接部1Γ的軸向 交錯設置而具有一比抗擾元件1〇’的容置部14’較淺的深 度。 此處所述之鼓式整流器之實施例亦可推演出依據本 發明設計之平面整流器，此可參閱第7圖之所示，其中， 包括了一由成形材質製成之載體Γ以及八個植設於載 體Γ之導體部3’’，一碳質部29係與每一導體部3”電性 相接。該等碳質部29的前緣係界定出刷體移動平面4”。 連接部7”係設置於對應刷體移動平面4”之整流器一側 的導體部3”上。 整流器同樣於其刷體移動平面4”的對應側上具有 一抗擾裝置9"，該抗擾裝置9"具有8個約略為長方體的 抗擾元件10’’和八個接觸橋接部1Γ’。該等抗擾元件1〇π 係插設於對應的容置部14”内，該容置部14”係成形於載 體Γ内。接觸橋接部1Γ係設置於容置室24”内，而容置 室24”分別連接兩相鄰的容置部14”，但相對於容置部 14”卻具有減少抗擾元件10”厚度之深度。此外，設置於 15 1289966 第7圖所示的平面整流器的抗擾裝置9"結構上大致與第 4-6圖所示的鼓式整流器之抗擾裝置雷同。為避免贅述， 請參閱相對應之實施例。有關生產製程方面，兩者亦大 致相同。

16 1289966 【圖式簡單說明】 第1圖係為依據本發明之鼓式整流裝置第一實施 例之轴向剖視圖； . 第2圖係為依據第1圖鼓式整流器之前側上視圖； 第3圖係為依據第1、2圖之鼓式整流器的第1圖 所示之前側部分的放大立體圖； 第4圖係為依據本發明之鼓式整流裝置第二實施 例之轴向剖視圖； 鲁 第5圖係為依據第4圖鼓式整流器之前側上視圖； 第6圖係為依據第4、5圖之鼓式整流器的第4圖 所示之前侧部分的放大立體圖； 第7圖係為依據本發明之具有碳質移動平面之平 面式整流器的立體圖。 【主要元件符號說明】 2整流裝置中心軸 4刷體移動平面 6 電樞 8前側 1，1’， 載體 3，3” 導體部 5通孔 7連接部 9，9f，9” 抗擾裝置 10，10’，10” 抗擾元件 11，1Γ，1Γ 接觸橋接部 12 金屬層 13 接觸電極 14，14’，14’，容置部 15 周面 16 肋部 17 1289966 17 肋環 18 凸部 19 氣隙 20, 20’ 側股 21，21’ 腿部 22 焊接部 23 焊接部 24, 24’，24” 容置室 26 焊接部 27 凹部 27a 凸塊 29 氣隙

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Claims (1)

1289966 —w ..替換頁 莰93135332號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式一 十、申請專利範圍： L一種電動機之整流裝置，包括·· ==成形材料模製之载體(卜n;以等隔距配設 :該導體部上設有轉子線圈用之終端元i Li電方 式連接於該導體部(3，之抗擾裝置(9 9, 9;導= =擾f,置(9 ’ 9 ’ 9”)含有與導體部(3，3”)數以及個別 二L ⑺’ 1G”)數同數目之導體部(3,3”)環設於 之”心轴⑺周圍；及同樣多數目之接觸橋接部 導11 )而此等橋接部各以導電方式連接於關連的 &姑邠並且連接兩個互相鄰之抗擾元件（10，10,，10，，）， 該整流裝置之特徵在於： 兩侧等接觸橋接部（11，u，，n”)具有—朝向内侧之 切〇,)而該兩側股可沿圓周向撓曲且以導電方 個關連抗擾科，及具有—朝向外側之腿部 其側般二"卩u ’u’，u”)係以焊接或_方式固定於 /固1甘，2〇’)區之關連的抗擾元件（1〇，1〇,，1〇，，)以及 疋；/、腿部(2卜2Γ，21”）區之關連的導體部（3，3，，）。 2·如申請專利範圍第1項所述的整流裝置，其特徵 的等抗擾树㈤，1G，，1G，，)係為長方體之’多層式 19 第93135332號專利申請— : 補充、修正後無劃線之說明頁一式三份 J 3·如申請專利範圍第1項或第2項所述之整流裝 置，其特徵在於，該等抗擾元件（1〇，10，、，10”)係沿著〆 正多邊形之周緣等距環設於整流裝置中心軸(2)。

4·^申請專利範圍第1項所述之整流裝置，其特徵 在=，每一抗擾元件（1〇，1〇,，1〇，，)係插設於載體（1，1”) 之谷置部（14，14’，14”）内，因而界定出對應抗擾元件 U〇 , 10’ ’ 10”)於徑向和圓周向的位置。 5·=申請專利範圍第4項所述之整流裝置，其特徵 在於’容置部（14，14,，14，，)徑向内部以及圓周向分別經 由一肋環（17, 17”）、而徑向外部則由載體（1，η之成形 材料凸部（18，18")所界限。

6·如申請專利範圍第4或5項所述之整流裝置，其 特徵在於，抗擾元件（1〇，1〇,，ι〇”)之容置部（14，14,， 14，’)透過接觸橋接部（η，1Γ，1Γ)之容置室（24，24,，24”） 而彼此相接。 7·如申請專利範圍1或2項所述之整流裝置，其特 徵在於’該等接觸橋接部⑼係設^於兩兩相鄰之抗擾 =件⑽之間，並與對應之抗擾元件於接觸電極(13)處相 接0 20 1289966 % sr \ 第93135332號專利申請案 補充、修正後無劃線之說“正頁一式三份 8·如申睛專利範圍第7項所述之整流裝置，其特徵 在於’該等接觸橋接部⑴)係由一彎曲金屬片構成。 拉=如申請專利範11第1或2項所述之整流裝置，其 ‘ ’該等接觸橋接部⑴，，11Π)係設置於-與抗擾 亓杜，1〇Π)呈軸向偏移之平面上，並且與對應之抗擾 件於侧向設置的金屬接觸面(25)處相接。

10如申請專利範圍$ 9項所述之整流裝置，其特德 金屬βϊ觸橋接部(11，，u，，)大致呈馬蹄形，並由一扁耳 ，貝所構成，特別是由一金屬片沖壓而成。 料*!!·如申請翻範®1或2項所述之整流裝置，其相 3有廷些金屬之合金所製成。

12·如申凊專利範圍j或2項所述之整流裝置， :銀橋接部⑴’11，，11，’)至少局部具;- 13.如申請專利範圍j或2項所述之整流裝置 二於，該等導體部(3，3”)於其徑向内側上具有二部 )，而接觸橋接部（11，，丨丨。的腿部(21，)得卡入其中σ 21 1289966 $ 93135332號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 14·如申請專利範圍1或2項所述之整流裝置，其特 徵在於，該整流裝置為一具有圓柱·式的刷體移動平面 之鼓式整流器。 々丨5·如申請專利範圍第14項所述之整流裝置，其特 徵在於，該刷體移動平面(4)係於抗擾裝置(9，9，)上進行 軸向延伸，而導體部(3，3„)於刷體移動平面（4)下方的徑 向厚度，即使於抗擾裝置（9，9”)處也大於〇·5 mm。 i 16·如申凊專利範圍第14或15項所述之整流裝置， 二絲Ϊ在於，該抗擾裝置(9，9，)係設置於整流器之面對 於轉子線圈連接部⑺之正面上。 特徵第1或2項職之整絲置，其 4，，之平面黎、1抑机$置係為一具有平坦的刷體移動平面 ，而抗擾裝置(9”)則設置於整流器之背對 於刷體移動平面(4)之正面上。 的方如申請專利範圍第1項所述之整流裝置 形，有載體(1，丨”)和導體部(3，3")的整流器離 部(μ ϋ 則上設有抗擾元件(1〇，1〇,，1〇，，)之容置 22 ^ r y| \ 1289966 第93135332號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 製造複數個抗擾元件（10，10’，10”）； 製造與抗擾元件（10，10’，10”)相等數目之接觸橋接 部（11，11’，11”），該等接觸橋接部（11，1Γ，1Γ)分別具 有兩相對彈性變形的侧股(20,20’)以及一腿部(21，2Γ); 將抗擾元件（10，10’，10")插置於載體（1，Γ)的容置 部（14，14’，14”）内； 安裝接觸橋接部（11，11’，11”）而分別與兩兩彼此相 鄰的抗擾元件（10，10’，10’’)以及一導體部（3，3”)彼此相 接，其方法是將接觸橋接部（11，11’，11”)於其側股(20， 20’)處與對應之兩抗擾元件（10, 10’，10”)相焊接或黏接， 而於其腿部(21，21’)處則與對應之導體部(3，3Π)同樣相 焊接或黏接。 19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其特徵在 於，將接觸橋接部（11，11’，1Γ)安裝於事後與抗擾元件 (10，10’，10’’)以及導體部(3，3”）導電連接處前，先將焊 料或黏膠塗佈於該等接觸橋接部（11，1Γ，11π)上。 20. 如申請專利範圍第18或19項所述之方法，其特 徵在於，該等接觸橋接部（1Γ，1厂)藉由沖壓一平面式金 屬板條而製成。 21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其特徵在 於，該等接觸橋接部（11’，11’’)之結構於沖壓過程中係於 23 1289966 f c >f v 第93135332號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 欲生產的整流器結構相符，而該等接觸橋接部（1Γ，11”) 在經過平面式金屬板條的沖壓出來後，再置入其中，並 在抗擾元件（10，10’，10’’)插接於容置部（14’，14”）内後， 該等接觸橋接部（1Γ，1Γ)經由金屬板條壓出再組裝於整 流器雛形上。 22.如申請專利範圍第19或21項所述之方法，其特 徵在於，在接觸橋接部（11，1Γ，1Γ)再度壓入金屬板條 内後，再將焊料和黏膠塗佈於接觸橋接部（11，11’，1Γ’) 上0

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