TWI707225B - 可折疊顯示裝置 - Google Patents

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TWI707225B
TWI707225B TW108148491A TW108148491A TWI707225B TW I707225 B TWI707225 B TW I707225B TW 108148491 A TW108148491 A TW 108148491A TW 108148491 A TW108148491 A TW 108148491A TW I707225 B TWI707225 B TW I707225B
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何修帆
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Abstract

一種可折疊顯示裝置具有可撓性顯示面板、一支撐模組及至少一定位模組。支撐模組具有一中間平台及一對側平台。定位模組具有分別在彼此平行的一對齒輪軸線上固接至中間平台的一對定位齒輪以及分別在彼此平行的一對齒輪軸線上固接至這對側平台的一對行星齒輪。這對行星齒輪分別與這對定位齒輪相互嚙合以分別沿著一對運動路徑繞著這對定位齒輪運動，使得這對側平台相對於中間平台在一攤平狀態及一折疊狀態之間轉換，以平坦化或折彎可撓性顯示面板。

Description

可折疊顯示裝置
本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種可折疊顯示裝置，例如可折疊智慧型手機。
就可折疊電子產品而言，就螢幕折疊形態來看，有螢幕向內折彎的類型及螢幕向外折彎的類型。就螢幕向內折彎的類型而言，可折彎的螢幕設在機體內部，並利用退讓機構讓出機體內部的空間，以容納螢幕的彎折部分。此外，就螢幕向外折彎的類型而言，可折彎的螢幕可在折疊後仍暴露在機體之外，以顯示即時資訊。相較於螢幕向外折彎的類型，螢幕向內折彎的類型就必須在機體外部另外設計一個螢幕，以顯示即時資訊。
本發明提供一種可折疊顯示裝置，用以在攤平狀態或折疊狀態下分別提供全平面或半平面的顯示。
本發明的可折疊顯示裝置包括一可撓性顯示面板、一支撐模組及至少一定位模組。支撐模組包括一中間平台及一對側平 台。中間平台具有一中間支撐面及分別位於中間支撐面兩相對側的一對導圓面以支撐可撓性顯示面板。這對側平台的每一個具有一側支撐面以支撐可撓性顯示面板。定位模組包括一對定位齒輪及一對行星齒輪。這對定位齒輪固接至中間平台。這對行星齒輪分別在彼此平行的一對齒輪軸線上固接至這對側平台，並與這對定位齒輪相互嚙合以分別沿著一對運動路徑繞著這對定位齒輪運動，使得這對側平台相對於中間平台在一攤平狀態及一折疊狀態之間轉換，以平坦化或折彎可撓性顯示面板。這對運動路徑是位在垂直這對齒輪軸線的一幾何平面上且相互對稱的一對漸開線。
在本發明的一實施例中，在垂直於這對齒輪軸線的幾何平面上設有一X-Y直角座標系，而此導圓面的一曲率中心作為X-Y直角座標系的原點，且這對齒輪軸線的連線平行於X軸，此導圓面的曲率半徑為r，導圓面的一最低點沿著Y軸向下延伸的一直線與可撓性顯示面板的夾角為θ，在該折疊狀態下，齒輪軸線與通過該曲率中心且平行於X軸的一直線之間的最短距離為a，齒輪軸線與通過導圓面的最低點且平行於Y軸的一直線之間的最 短距離為b，其中運動路徑為
Figure 108148491-A0305-02-0005-2
及
Figure 108148491-A0305-02-0005-1
，當在該折疊狀態下，這對齒輪軸 線的連線位於這些導圓面的曲率中心的連線的外側時，a值以負值帶入公式，當在該折疊狀態下，這對齒輪軸線的連線位於這些導圓面的曲率中心的連線的內側時，a值以正值帶入公式。
在本發明的一實施例中，上述的可折疊顯示裝置更包括 至少一旋轉及滑動模組。旋轉及滑動模組包括一對滑動件，其分別在彼此平行的一對旋轉軸線上樞接至中間平台。這對側平台的每一個具有一平移滑槽，而這對滑動件分別耦接於這對平移滑槽。
在本發明的一實施例中，上述的可折疊顯示裝置更包括至少一同動模組。同動模組包括一對同動齒輪，其分別在這對旋轉軸線上樞接至這對側平台且彼此嚙合，以使這對側平台相對於中間平台同時運動。
在本發明的一實施例中，上述的旋轉及滑動模組更包括一對固定件，其分別固定至這對滑動件並分別耦接於這對同動齒輪，以使這對側平台相對於中間平台同時運動且這對滑動件分別相對於這對平移滑槽同時滑動。
在本發明的一實施例中，上述的這對同動齒輪的每一個具有一缺口，且這對固定件的每一個從對應的滑動件延伸至對應的同動齒輪的缺口，以使這對滑動件的每一個與對應的同動齒輪同時在對應的旋轉軸線上旋轉。
在本發明的一實施例中，上述的可折疊顯示裝置更包括至少一同動模組，其設置於這對側平台之間，以使這對側平台相對於中間平台同時運動。
在本發明的一實施例中，上述的同動模組包括一對同動齒輪，其分別在彼此平行的一對旋轉軸線上樞接至這對側平台且彼此嚙合。
在本發明的一實施例中，上述的可折疊顯示裝置更包括一遮蔽模組，其設置於這對側平台與中間平台之間，以在攤平狀態下遮蔽這對側平台與中間平台之間的空間。
在本發明的一實施例中，上述的遮蔽模組包括一對遮蔽件，其分別在彼此平行的一對第一旋轉軸線上樞接至中間平台，並分別在彼此平行的一對第二旋轉軸線上可旋轉地滑設於這對側平台。這對第一旋轉軸線平行於這對第二旋轉軸線。
基於上述，在本發明的上述實施例中，可折疊顯示裝置可以被轉換至攤平狀態或折疊狀態以提供全平面或半平面的顯示。通過定位模組的行星齒輪相對於定位齒輪的運動路徑設定，可降低可撓性顯示面板在轉換過程中被過度拉伸或被弄皺的可能性，以提高可撓性顯示面板的使用壽命以及外觀的平整度。
100:可折疊顯示裝置
110:可撓性顯示面板
120:支撐模組
121:中間平台
121a:軸承部
121b:連接部
121c:端蓋
121x:中間支撐面
121y:導圓面
122:側平台
122a:平移滑槽
122b:旋轉滑槽
122x:側支撐面
130:定位模組
131:定位齒輪
132:行星齒輪
140:旋轉及滑動模組
141:滑動件
142:軸桿
143:固定件
150:同動模組
151:同動齒輪
151a:缺口
160:遮蔽模組
161:遮蔽件
161a:滑柱
GA:齒輪軸線
P:運動路徑
RA1:第一旋轉軸線
RA2:第二旋轉軸線
r:曲率半徑
a:距離
b:距離
圖1A至圖1C分別是依照本發明的一實施例的一種可折疊顯示裝置於攤平、轉換及折疊狀態的俯視立體圖。
圖2A至圖2C分別是圖1A的可折疊顯示裝置於攤平、轉換及折疊狀態的仰視立體圖。
圖3是圖1A的可折疊顯示裝置的分解圖。
圖4是圖2A的可折疊顯示裝置的分解圖。
圖5A至圖5C分別是圖1A的可折疊顯示裝置於攤平、轉換 及折疊狀態的俯視立體圖。
圖6A至圖6C分別是圖5A至圖5C的可折疊顯示裝置的局部分大圖。
圖7A至圖7C分別是圖2A的可折疊顯示裝置於攤平、轉換及折疊狀態的仰視立體圖。
圖8A至圖8C分別是圖7A至圖7C的可折疊顯示裝置的局部分大圖。
圖9A至圖9C分別是圖1A的可折疊顯示裝置的定位模組於攤平、轉換及折疊狀態的示意圖。
圖10A至圖10C分別是圖1A的可折疊顯示裝置的旋轉及滑動模組於攤平、轉換及折疊狀態的示意圖。
圖11A至圖11C分別是圖1A的可折疊顯示裝置的同動模組及遮蔽模組於攤平、轉換及折疊狀態的示意圖。
圖12是圖9C標註有關運動路徑方程式的座標系及結構參數。
圖13是與運動路徑方程式推導有關的參考圖。
請參考圖1A至圖1C和圖2A至圖2C，在本實施例中提出一種可折疊顯示裝置100，其例如是可折疊的智慧型手機或平板電腦。可折疊顯示裝置100包括一可撓性顯示面板110及一支撐模組120。支撐模組120用於支撐可撓性顯示面板110，以在圖1A 及圖2A的攤平狀態下提供全平面的顯示，或在圖1C及圖2C的折疊狀態下提供兩個半平面及位在這兩個半平面之間的一條狀平面的顯示。此外，圖1B及圖2B表現出可折疊顯示裝置100在攤平狀態及折疊狀態之間轉換的狀態。
請參考圖3及圖4，可折疊顯示裝置100的支撐模組120包括一中間平台121及一對側平台122。中間平台121具有一中間支撐面121x及分別位於中間支撐面121x兩相對側的一對導圓面121y以支撐可撓性顯示面板110。這對側平台122的每一個具有一側支撐面122x以支撐可撓性顯示面板110。
請參考圖3及圖4，可折疊顯示裝置100還包括至少一定位模組130。在本實施例中採用一對定位模組130，並以單邊的一個定位模組130來解說。定位模組130連接至支撐模組120，即設置於中間平台121及這對側平台122之間，以確保支撐模組120(即中間平台121及這對側平台122)在攤平狀態及折疊狀態之間轉換的過程中，不會過度拉伸可撓性顯示面板110，並減少可撓性顯示面板110產生皺折的可能性。
請參考圖3、圖4、圖5A至圖5C、圖6A至圖6C、圖7A至圖7C及圖8A至圖8C，定位模組130包括一對定位齒輪131。這對定位齒輪131固接至中間平台121。在本實施例中，中間平台121具有一對連接部121b。這對定位齒輪131可連接至連接部121b，並通過連接部121b連接至中間平台121。此外，定位模組130還包括一對行星齒輪132。這對行星齒輪132分別在彼此平行的一對 齒輪軸線GA上固接至這對側平台122，並與這對定位齒輪131相互嚙合。中間平台121還具有一對端蓋121c，其分別固定至對應的連接部121b。
請參考圖9A至圖9C，這對行星齒輪132分別沿著如圖9C所示的一對運動路徑P繞著這對定位齒輪131運動，使得這對側平台122相對於中間平台121在攤平狀態(圖9A)及折疊狀態(圖9C)之間轉換，以平坦化或折彎可撓性顯示面板110。值得注意的是，如圖9C所示，這對運動路徑P是位在垂直這對齒輪軸線GA的一幾何平面上且相互對稱的一對漸開線。因此，可撓性顯示面板110在攤平狀態(圖9A)下不易被皺折，且在折疊狀態(圖9C)下不易被過度拉伸。
更詳細而言，由於這對定位齒輪131固接至中間平台121，因此當這對行星齒輪132與這對定位齒輪131開始相對移動，且這對行星齒輪132沿著運動路徑P由圖9A的位置移動至圖9C時，這對定位齒輪131帶動中間平台121往遠離可撓性顯示面板110移動，以避免可撓性顯示面板110被過度拉伸。
同樣地，當這對行星齒輪132與這對定位齒輪131開始相對移動，且這對行星齒輪132沿著運動路徑P由圖9C的位置移動至圖9A時，這對定位齒輪131帶動中間平台121往靠近可撓性顯示面板110移動，以支撐可撓性顯示面板110，並且避免出現皺折。
由於這對行星齒輪132與這對定位齒輪131的搭配，使 得可折疊顯示裝置100在在攤平狀態及折疊狀態之間轉換的過程中，能夠更為平穩以及順暢。此外，這對行星齒輪132與這對定位齒輪131的搭配也具有較長的使用壽命。
請參考圖3及圖4，可折疊顯示裝置100還可包括至少一旋轉及滑動模組140。在本實施例中採用一對旋轉及滑動模組140，並以單邊的一個旋轉及滑動模組140來解說。旋轉及滑動模組140連接至支撐模組120，即設置於中間平台121及這對側平台122之間，以使支撐模組120(即中間平台121及這對側平台122)在攤平狀態及折疊狀態之間轉換。
請參考圖3、圖4、圖5A至圖5C、圖6A至圖6C、圖7A至圖7C及圖8A至圖8C，旋轉及滑動模組140包括一對滑動件141。這對滑動件141分別在彼此平行的一對旋轉軸線(第一旋轉軸線RA1)上樞接至中間平台121。這對側平台122的每一個具有一平移滑槽122a(如圖10A所示)，而這對滑動件141分別耦接於這對平移滑槽122a。在本實施例中，旋轉及滑動模組140可包括一對軸桿142，其分別沿著這對第一旋轉軸線RA1耦接至中間平台121的一軸承部121a。這對滑動件141可分別固設於配設於這對軸桿142，使得這對滑動件141可各自相對於中間平台121旋轉並在這對平移滑槽122a內滑動。
請參考圖10A至圖10C，當這對側平台122分別在這對第一旋轉軸線RA1相對於這對中間平台121旋轉時，這對滑動件141使得這對側平台122可相對靠近或遠離中間平台121。因此， 可撓性顯示面板110在攤平狀態(圖10A)下不被皺折，且在折疊狀態(圖10C)下不被過度拉伸。
請參考圖3、圖4、圖5A至圖5C、圖6A至圖6C、圖7A至圖7C、圖8A至圖8C及圖11A至圖11C，可折疊顯示裝置100還可包括至少一同動模組150，在本實施例中採用一對同動模組150，並以單邊的一個同動模組150來解說。同動模組150設置於這對側平台122之間，以使這對側平台122相對於中間平台121同時運動。在本實施例中，同動模組150包括一對同動齒輪151。在另一實施例中，同動模組150也可包括多個彼此依序耦接的同動齒輪151。此外，在其他實施例中，以其他具有同動功能的機構來取代。因此，藉由同動模組150，這對側平台122在攤平狀態及折疊狀態之間轉換的過程中，能夠以相同角度展開或閉合。
請參考圖11A至圖11C，這對同動齒輪151分別在這對第一旋轉軸線RA1上樞接至這對側平台122且彼此嚙合，以使這對側平台122相對於中間平台121同時運動。在本實施例中，這對同動齒輪151分別固設於這對軸桿142，使得這對軸桿142同時旋轉，進而同時帶動旋轉及滑動模組140的這對滑動件141同時在這對側平台122的這對旋轉滑槽122b內滑動。
請參考圖3、圖4，在本實施例中，旋轉及滑動模組140更可包括一對固定件143，其分別固定至這對滑動件141並分別耦接於這對同動齒輪151，以使這對側平台122相對於中間平台121同時運動且這對滑動件141分別相對於這對平移滑槽122a同時滑 動。此外，這對同動齒輪151的每一個具有一缺口151a，且這對固定件143的每一個從對應的滑動件141延伸至對應的同動齒輪151的缺口151a，以使這對滑動件141的每一個與對應的同動齒輪151同時在對應的第一旋轉軸線RA1上旋轉。
請參考圖3、圖4、圖5A至圖5C、圖6A至圖6C、圖7A至圖7C、圖8A至圖8C及圖11A至圖11C，在本實施例中，可折疊顯示裝置100還可包括一遮蔽模組160，其設置於這對側平台122與中間平台121之間，以在攤平狀態(圖5A、圖6A、圖7A、圖8A及圖11A)下遮蔽這對側平台122與中間平台121之間的空間。遮蔽模組160包括一對遮蔽件161。這對遮蔽件161分別在彼此平行的一對第一旋轉軸線RA1上樞接至中間平台121，並分別在彼此平行的一對第二旋轉軸線RA2上可旋轉地滑設於這對側平台122。這對第一旋轉軸線RA1平行於這對第二旋轉軸線RA2。具體而言，遮蔽件161經由軸桿142及軸承部121a而樞設至中間平台121。此外，遮蔽件161具有多個滑桿，而這些滑桿分別設於對應的側平台122的旋轉滑槽122b。
請參考圖11A至圖11C，當這對側平台122分別在這對第一旋轉軸線RA1相對於這對中間平台121旋轉時，這對遮蔽件161亦通過對應的這些滑桿分別在這對第二旋轉軸線RA2上相對於這對側平台122旋轉及滑動。因此，在攤平狀態(圖11A)下，這對遮蔽件161可以遮蔽這對側平台122與中間平台121之間的空間。
請參考圖12，在垂直於這對齒輪軸線GA的幾何平面(即圖紙所在的幾何平面)上設有一X-Y直角座標系，而導圓面121y的曲率中心作為此X-Y直角座標系的原點，且這對齒輪軸線GA的連線平行於X軸。導圓面121y的曲率半徑為r，其可依照可撓性顯示面板110的規格(例如最小彎折半徑)及可折疊顯示裝置100外形來定義，其中r大於0。導圓面121y的最低點沿著Y軸向下延伸的一直線與可撓性顯示面板110的夾角為θ。齒輪軸線GA與通過曲率中心且平行於X軸的一直線之間”的最短距離為a。齒輪軸線GA與通過導圓面121y的最低點且平行於Y軸的一直線之間的最短距離為b。依照可撓性顯示面板的外形來設定前述的a、b。
請參考圖13，運動路徑P的軌跡方程式的推導過程如下。
X=X'+a sin θ-b cos θ-----------------------------(1)
Y=Y'-a cos θ-b sin θ-----------------------------(2)
X'=R cos β--------------------------------------------(3)
Y'=R sin β--------------------------------------------(4)
Figure 108148491-A0305-02-0014-3
Figure 108148491-A0305-02-0014-4
將θ=α+β代入第(6)式得到：β=θ-tan-1 θ--------------------------------------(7)
將第(3)、(5)、(6)、(7)式帶入第(1)式得到：
Figure 108148491-A0305-02-0014-5
將第(4)、(5)、(6)、(7)式帶入第(2)式得到：
Figure 108148491-A0305-02-0015-6
將上述的r、a、b帶入第(8)、(9)式，即可獲得對應的運動路徑P的軌跡。因此，可依照運動路徑P的軌跡來設計定位齒輪131、行星齒輪132與其他機構元件。最後，評估所有機構件能否加工、最佳化及符合外形需求。此外，也可調整上述的r、a、b，以符合需求。
更詳細而言，θ的範圍為大於等於0度且小於等於90度，即θ的範圍大於等於0且小於等於π/2。換言之，在摺疊狀態下，θ為0度，而在攤平狀態下，θ為90度。此外，依據行星齒輪132與定位齒輪131在摺疊狀態下的幾何相對位置，a值可能以正值、負值或是0帶入上述軌跡方程式。
更詳細而言，請參考圖12，在摺疊狀態下，當兩個行星齒輪132的齒輪軸線GA的連線位於導圓面121y的曲率中心連線的外側，也就兩個行星齒輪132位於Y軸正向。換言之，相對於X軸，行星齒輪132與導圓面121y位於同一側。然而，為了簡化軌跡方程式的推導過程，圖13的兩個行星齒輪132是位於Y軸負向，因此圖12所設定的a值需要以負值的方式帶入上述的軌跡方程式。
在另一實施例中，以圖12的坐標系且在摺疊狀態下而言，當兩個行星齒輪132的齒輪軸線GA的連線位於導圓面121y的曲率中心連線的內側(圖未示)，也就兩個行星齒輪132位於Y軸負 向時，a值需要以正值的方式帶入軌跡公式以便於獲得運動路徑P。換言之，相對於X軸，行星齒輪132與導圓面121y位於X軸的兩側。
在另一實施例中，以圖12的坐標系且在摺疊狀態下而言，當兩個行星齒輪132的齒輪軸線GA的連線與導圓面121y的曲率中心連線重疊時，a值為0帶入軌跡公式以便於獲得運動路徑P。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，可折疊顯示裝置可以被轉換至攤平狀態或折疊狀態以提供全平面或半平面的顯示。通過定位模組的行星齒輪相對於定位齒輪的運動路徑設定，可降低可撓性顯示面板在轉換過程中被過度拉伸或被弄皺的可能性，以提高可撓性顯示面板的使用壽命以及外觀的平整度。
100：可折疊顯示裝置 110：可撓性顯示面板 120：支撐模組 121：中間平台 121a：軸承部 121b：連接部 121c：端蓋 121x：中間支撐面 121y：導圓面 122：側平台 122b：旋轉滑槽 122x：側支撐面 130：定位模組 131：定位齒輪 132：行星齒輪 140：旋轉及滑動模組 141：滑動件 142：軸桿 143：固定件 150：同動模組 151：同動齒輪 151a：缺口 160：遮蔽模組 161：遮蔽件 GA：齒輪軸線 RA1：第一旋轉軸線

Claims (10)

  1. 一種可折疊顯示裝置，包括： 一可撓性顯示面板； 一支撐模組，包括： 一中間平台，具有一中間支撐面及分別位於該中間支撐面兩相對側的一對導圓面以支撐該可撓性顯示面板；以及 一對側平台，該對側平台的每一個具有一側支撐面以支撐該可撓性顯示面板；以及 至少一定位模組，包括： 一對定位齒輪，固接至該中間平台；以及 一對行星齒輪，分別在彼此平行的一對齒輪軸線上固接至該對側平台，並與該對定位齒輪相互嚙合以分別沿著一對運動路徑繞著該對定位齒輪運動，使得該對側平台相對於該中間平台在一攤平狀態及一折疊狀態之間轉換，以平坦化或折彎該可撓性顯示面板，其中該對運動路徑是位在垂直該對齒輪軸線的一幾何平面上且相互對稱的一對漸開線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的可折疊顯示裝置，其中在垂直於該對齒輪軸線的該幾何平面上設有一X-Y直角座標系，而該導圓面的一曲率中心作為該X-Y直角座標系的原點，且該對齒輪軸線的連線平行於X軸，該導圓面的曲率半徑為r，該導圓面的一最低點沿著Y軸向下延伸的一直線與該可撓性顯示面板的夾角為θ，在該折疊狀態下，該齒輪軸線與通過該曲率中心且平行於X軸的一直線之間的最短距離為a，該齒輪軸線與通過該導圓面的最低點且平行於Y軸的一直線之間的最短距離為b，其中該運動路徑為
    Figure 03_image025
    及
    Figure 03_image027
    ，當在該折疊狀態下，該對齒輪軸線的連線位於該些導圓面的該些曲率中心連線的外側時，a值以負值帶入公式，當在該折疊狀態下，該對齒輪軸線的連線位於該些導圓面的該些曲率中心連線的內側時，a值以正值帶入公式。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的可折疊顯示裝置，更包括： 至少一旋轉及滑動模組，包括： 一對滑動件，分別在彼此平行的一對旋轉軸線上樞接至該中間平台，其中該對側平台的每一個具有一平移滑槽，而該對滑動件分別耦接於該對平移滑槽。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的可折疊顯示裝置，更包括： 至少一同動模組，包括： 一對同動齒輪，分別在該對旋轉軸線上樞接至該對側平台且彼此嚙合，以使該對側平台相對於該中間平台同時運動。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的可折疊顯示裝置，其中該旋轉及滑動模組更包括： 一對固定件，分別固定至該對滑動件並分別耦接於該對同動齒輪，以使該對側平台相對於該中間平台同時運動且該對滑動件分別相對於該對平移滑槽同時滑動。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的可折疊顯示裝置，其中該對同動齒輪的每一個具有一缺口，且該對固定件的每一個從對應的該滑動件延伸至對應的該同動齒輪的該缺口，以使該對滑動件的每一個與對應的該同動齒輪同時在對應的該旋轉軸線上旋轉。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的可折疊顯示裝置，更包括： 至少一同動模組，設置於該對側平台之間，以使該對側平台相對於該中間平台同時運動。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的可折疊顯示裝置，其中該同動模組包括： 一對同動齒輪，分別在彼此平行的一對旋轉軸線上樞接至該對側平台且彼此嚙合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的可折疊顯示裝置，更包括： 一遮蔽模組，設置於該對側平台與該中間平台之間，以在該攤平狀態下遮蔽該對側平台與該中間平台之間的空間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的可折疊顯示裝置，其中該遮蔽模組包括： 一對遮蔽件，分別在彼此平行的一對第一旋轉軸線上樞接至該中間平台，並分別在彼此平行的一對第二旋轉軸線上可旋轉地滑設於該對側平台，其中該對第一旋轉軸線平行於該對第二旋轉軸線。
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