JP4878331B2 - Electrical contact opening / closing part - Google Patents
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Description
本発明は電磁リレーに関し、特に高容量負荷開閉を行うための電磁リレーの電気接点開閉部に関する。 The present invention relates to an electromagnetic relay, and more particularly, to an electrical contact switching part of an electromagnetic relay for performing high capacity load switching.
従来の高容量負荷開閉を行うための電磁リレーでは、接点開閉時に接点消耗を引き起こすアークを短時間に消滅させるため、磁気吹消形接点開閉部が使用されている。 In a conventional electromagnetic relay for performing high-capacity load switching, a magnetic blow-off type contact switching unit is used in order to extinguish an arc that causes contact consumption when the contact is opened and closed in a short time.
図6は、特許文献1に開示された従来の磁気吹消形接点開閉部の一例を示す。図6(a)は、それぞれ両面に接点を有する2つの可動接触子39、49をそれぞれ保持した2個の電磁アクチュエータの間に設置される固定接点端子ブロック31の斜視図、図6(b)は、その正面図である。この固定接点端子ブロック31は、2組の固定接点端子51、52をプラスチック部材32により一体成型しており、そのプラスチック部材32の両側にマグネット部材46を備えている。そのマグネット部材46による磁力線38、48の方向は、固定接点端子51、52の接点34、35、44、45と可動接触子39、49の接点との間の空隙において両接点が対峙する方向に対して垂直になっている。
FIG. 6 shows an example of a conventional magnetic blow-off type contact opening / closing part disclosed in
本構造において、負荷を遮断したとき固定接点端子の接点35と可動接触子39の片側の接点との間の空隙部、および固定接点端子の接点45と可動接触子49の片側の接点との間の空隙部にアーク30、40がそれぞれ発生すると、それらのアークは磁場方向およびアーク電流方向の双方に垂直な方向へローレンツ力を受け伸長する。したがって、この伸長によりアークの消滅が促進されるため、磁場が無い場合に比べ、遮断性能は向上する。このように磁気吹消形接点開閉部は、接点間空隙により決定される負荷電圧、電流の遮断性能を向上させるものである。ここで負荷とは具体的には直流負荷や交流負荷、およびモータ負荷等の電気信号である。
In this structure, when the load is interrupted, a gap between the
従来の磁気吹消形接点開閉部においては、次のような課題があった。第1に、接点部周囲に隣接する他部材への極度のア−ク飛散を防止するため、特定方向についてア−クが伸長する空間を確保する必要があった。そのため、デバイスの幾何学的寸法の設計において大きな制約が生じ、デバイス自体が大型化してしまい、逆に小型化を優先させた場合、遮断性能が低下してしまうという課題があった。第2に、遮断する負荷の電流の極性により、ア−クの伸長方向が決定されてしまうため、遮断性能が負荷の電流の極性によって制限されていた。 The conventional magnetic blow-off type contact opening / closing part has the following problems. First, in order to prevent extreme arc scattering to other members adjacent to the periphery of the contact portion, it is necessary to secure a space in which the arc extends in a specific direction. For this reason, there is a problem in that the design of the device geometric dimensions is greatly restricted, the device itself is enlarged, and conversely, when downsizing is prioritized, the blocking performance is lowered. Secondly, since the arc extension direction is determined by the polarity of the load current, the breaking performance is limited by the polarity of the load current.
そこで本発明の課題は、アークの特定方向への飛散を制限し、デバイスの小型化が可能で、かつ負荷の極性による影響がなく、遮断特性の良好な磁気吹消形の電気接点開閉部を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic blow-off type electrical contact switching unit that limits the scattering of the arc in a specific direction, enables the downsizing of the device, is not affected by the polarity of the load, and has a good breaking characteristic. There is to do.
上記課題を解決するため、本発明の電気接点開閉部は、2つの固定接点構造体と、該2つの固定接点構造体を併置し保持する絶縁ホルダと、可動接点構造体と、前記固定接点構造体にそれぞれ接続された2つの固定導電端子とからなる電気接点開閉部において、前記固定接点構造体は、筒形状を有し該筒形状の一方の先端面を固定接点とし、他方の端部に突起部を有する固定接点端子と、円筒形状部分と底面部を有し、前記円筒形状部分の内部に前記固定接点端子を内包し、前記底面部に前記突起部に嵌合する穴を有する継鉄と、該継鉄の前記円筒形状部分の内面に配置される永久磁石と、前記固定接点端子の筒形状の内部に配置され前記継鉄の前記底面部の中央部に接合した略円柱状の補助継鉄とからなり、前記絶縁ホルダは、前記永久磁石と前記継鉄を配置するための略円柱形状の溝部を有し、前記固定接点端子の前記固定接点の周辺部分を空隙を介して内包し、前記固定導電端子は前記固定接点端子との間に前記継鉄の前記底面部を挟み込んで前記固定接点端子の突起部に嵌合する構造を有し、前記可動接点構造体は、前記固定接点と類似の断面形状を有する筒形状を有し前記固定接点と各々空隙を介して対向配置した2つの可動接点と、両端部に前記2つの可動接点が配置され中央部に嵌合穴が設けられた可動板と、該可動板に前記嵌合穴により接合され前記固定接点端子の筒形状の中心線に対して略平行方向へ変位する可動棒とを具備し、前記可動接点と前記固定接点の空隙領域において前記中心線に対して略垂直で、かつ前記中心線に向かう方向または、前記中心線から放射する方向の磁力線を発生させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an electrical contact switching unit according to the present invention includes two fixed contact structures, an insulating holder that holds the two fixed contact structures in parallel, a movable contact structure, and the fixed contact structure. In the electrical contact opening / closing part comprising two fixed conductive terminals respectively connected to the body, the fixed contact structure has a cylindrical shape, and one end surface of the cylindrical shape is a fixed contact, and the other end is A fixed contact terminal having a projection, a yoke having a cylindrical portion and a bottom portion, enclosing the fixed contact terminal inside the cylindrical portion, and having a hole that fits into the projection on the bottom portion And a permanent magnet disposed on the inner surface of the cylindrical portion of the yoke, and a substantially columnar auxiliary disposed inside the cylindrical shape of the fixed contact terminal and joined to the center of the bottom surface of the yoke The insulating holder comprises the permanent magnet. And a substantially cylindrical groove portion for disposing the yoke, enclosing a peripheral portion of the fixed contact of the fixed contact terminal via a gap, and the fixed conductive terminal between the fixed contact terminal The movable contact structure has a cylindrical shape having a cross-sectional shape similar to that of the fixed contact, and has a structure in which the bottom surface portion of the yoke is sandwiched and fitted into a protrusion of the fixed contact terminal. Two movable contacts disposed opposite to each other via a gap, a movable plate having the two movable contacts disposed at both ends and having a fitting hole in the center, and the movable plate by the fitting hole A movable bar that is joined and displaced in a direction substantially parallel to the cylindrical center line of the fixed contact terminal, and is substantially perpendicular to the center line in the gap region of the movable contact and the fixed contact; and The direction toward the center line or the center line And wherein the generating the direction of lines of magnetic force emitted.
ここで、前記永久磁石は扇形の断面形状を有する複数の永久磁石から構成されていてもよい。 Here, the said permanent magnet may be comprised from the some permanent magnet which has a fan-shaped cross-sectional shape.
また、前記固定接点は前記固定接点端子の他の部分とは異なる金属を前記固定接点端子の先端部に接合配置して形成しても良い。 Further, the fixed contact may be formed by joining and disposing a metal different from other portions of the fixed contact terminal at the tip end portion of the fixed contact terminal.
上述のような構成により、本発明の電気接点開閉部では、可動接点と固定接点の相対峙する筒形状の先端が円輪状の場合、その円輪形状の接点接触部にアークが発生した場合、上記永久磁石と継鉄および補助継鉄により発生する磁場による磁力線でロ−レンツ力がアークに作用し、接点の上記円輪形状に沿ってアークが回転運動する。この回転運動は、アークを熱的に不安定にさせることから、アークの維持が困難となり、遮断性能が向上する。アークの運動は回転運動であるため、特定方向へアークが飛散せず、必要最低限のアーク飛散空間だけを確保するだけでよい。つまり、有効にデバイスの幾何学寸法を設計することができ、小型化が可能となる。 With the configuration as described above, in the electrical contact opening and closing part of the present invention, when the cylindrical tip where the movable contact and the stationary contact are opposed to each other is an annular shape, when an arc occurs in the annular contact point part, A Lorentz force acts on the arc by magnetic lines generated by the magnetic fields generated by the permanent magnet, the yoke and the auxiliary yoke, and the arc rotates along the ring shape of the contact. Since this rotational motion makes the arc thermally unstable, it becomes difficult to maintain the arc and the interruption performance is improved. Since the movement of the arc is a rotational movement, the arc does not scatter in a specific direction, and it is only necessary to ensure a minimum arc scatter space. That is, the device geometric dimensions can be designed effectively, and miniaturization becomes possible.
また、負荷の極性が変わった場合、アークの回転する方向が反転するだけであり、負荷極性に依存しない遮断特性となる。 Further, when the polarity of the load changes, only the direction of rotation of the arc is reversed, and the interruption characteristic does not depend on the load polarity.
また、可動接点と固定接点の円輪形接点接触部に作用する磁界の発生のために、永久磁石のみならず、継鉄および補助継鉄を設置していることから、磁場発生機構の小型化が可能となる。 In addition, not only permanent magnets but also yokes and auxiliary yokes are installed to generate a magnetic field that acts on the ring-shaped contact point between the movable and fixed contacts. It becomes possible.
さらに、固定接点端子の他の部分とは異なる材料の筒形状先端部を有した固定接点を、固定接点端子先端に配置し、可動接点と対向させることで、接点材料選択の幅が広がり、より高い遮断性能が実現可能となる。 Furthermore, by arranging a fixed contact with a cylindrical tip of a material different from the other parts of the fixed contact terminal at the tip of the fixed contact terminal and facing the movable contact, the range of contact material selection is expanded. High shut-off performance can be realized.
以上のように、本発明によりアークの特定方向への飛散を制限し、デバイスの小型化が可能で、かつ負荷の極性による影響がなく、遮断特性の良好な磁気吹消形の電気接点開閉部が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to limit the scattering of the arc in a specific direction, to reduce the size of the device, and not to be affected by the polarity of the load, and to provide a magnetic blow-off type electric contact switching unit having a good breaking characteristic. can get.
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る電気接点開閉部の縦断面図である。図2は、図1におけるA−A断面図である。図3は、実施例1の部品別展開斜視図である。図4は実施例1における遮断時の負荷極性の一例を示す図である。図5は図4の点線部に示す1つの接点組におけるアーク挙動を説明した図である。以下、これらの図面に基づき説明する。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electrical contact switching part according to Example 1 of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is a developed perspective view of each part according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of load polarity at the time of interruption in the first embodiment. FIG. 5 is a diagram for explaining the arc behavior in one contact set shown by the dotted line in FIG. Hereinafter, description will be given based on these drawings.
図1および図3において、本電気接点開閉部は、2つの固定接点構造体21および22と、固定接点構造体21および22を併置し保持する絶縁ホルダ6と、可動接点構造体23と、前記固定接点構造体にそれぞれ接続された2つの固定導電端子1とからなり、固定接点構造体21および22は、それぞれ円筒形状を有しその円筒形状の一方の先端面を固定接点10とし、他方の端部に突起部25を有する固定接点端子2と、円筒形状部分60と底面部61を有し、円筒形状部分60の内部に固定接点端子2を内包し、底面部61に突起部25に嵌合する穴62を有する継鉄3と、継鉄3の円筒形状部分60の内面に配置される永久磁石4と、固定接点端子2の円筒形状の内部に配置され継鉄3の底面部61の中央部に接合した円柱状の補助継鉄9とからなっている。継鉄3および補助継鉄9は永久磁石4からの磁束を有効に接点部へ印加するために設置されている。また、永久磁石4は扇形の断面形状を有する複数の永久磁石からなっている。
1 and 3, the electrical contact switching unit includes two
絶縁ホルダ6は、略箱型形状で、底部に2つの固定接点端子2を配置するための貫通穴、および永久磁石4と継鉄3を配置するための円柱形状の溝部63を有し、固定接点端子2の固定接点10の周辺部分を空隙を介して内包するような形状であり、アークによる金属部材の損傷を防護する機能を持っている。
The
外部への信号取り出し用の固定導電端子1は固定接点端子2との間に継鉄3の底面部61を挟み込んで固定接点端子2の突起部25に嵌合する構造を有している。
The fixed
可動接点構造体23は、固定接点10と類似の断面形状を有する円筒形状を有し固定接点10と各々空隙を介して対向配置した2つの可動接点5と、両端部に2つの可動接点5が配置され中央部に嵌合穴70が設けられた可動板7と、可動板7に嵌合穴70により接合され固定接点端子2の円筒形状の中心線100に対してほぼ平行に変位する可動棒8とを具備している。
The
永久磁石4は上述のように扇型断面形状を有し、継鉄3との接触面および、その反対面が着磁処理してある。絶縁ホルダ6の溝部63に継鉄3とともに配置され、接点接触部に磁力線を与える。この永久磁石4による磁力線の方向は固定接点端子2の中心線100側へ向かう方向、または固定接点端子2の中心線100側から周囲へ放射状に広がる方向である。本実施例では永久磁石4は複数個に分割されているが、単一の円筒形磁石で形成しても同様な磁場が得られる。
The
補助継鉄9は、接点接触部の接点表面に効率よく磁力線が印加されるよう、上述のように一方が継鉄3と接合された状態で、固定接点端子2の内部に配置される。
The
固定導電端子1は、上述のように、継鉄3の底面を挟み込んで固定接点端子2の突起部に嵌合され、固定接点端子2とは機械的にかつ、電気的にも一体化してある。
As described above, the fixed
可動板7は、上述のように両端部に2つの可動接点5が配置され、中央部で可動棒8と機械的に一体化されている。可動棒8は、磁気駆動型プランジャやエアプランジャ等の並進運動を行う一般的なアクチュエータに機械的に連結され、固定接点10および固定接点端子2の中心線100にほぼ平行な方向へ変位する。
As described above, the
次に、図2を基に、本実施例の電気接点開閉部で生ずる磁力線の方向、すなわち磁場方向について述べる。図2に示す磁場方向26は、永久磁石4の継鉄3側の面がS極で、その反対側の固定接点10側の面がN極の場合である。表面形状がほぼ円輪形である固定接点10を、絶縁ホルダ6を介して内包するように永久磁石4が配置されていることから、生ずる磁力線は、固定接点10の中心線100に対して略垂直で、かつ中心線100に向かう方向となっている。また、磁束密度分布は固定接点10と可動接点5の接点間空隙においてほぼ均一な分布となっている。この磁場方向は一例であって、これに限定されるものではない。
Next, based on FIG. 2, the direction of the magnetic lines generated in the electrical contact switching part of the present embodiment, that is, the direction of the magnetic field will be described. The
次に、図3を基に、本実施例の電気接点開閉部を構成する各構成部材の詳細について述べる。絶縁ホルダ6は、セラミックのような高耐熱材を加工したものである。永久磁石4は、フェライト系磁石や希土類磁石等で形成されている。継鉄3および補助継鉄9は、電磁軟鉄等の磁性材である。固定導電端子1、固定接点端子2、可動接点5および可動板7は銅系材料である。
Next, based on FIG. 3, the detail of each structural member which comprises the electrical contact switching part of a present Example is described. The insulating
次に、図4、図5を基に本実施例の電気接点開閉部で発生するアークの挙動について説明する。磁力線の方向は、図2で説明した方向である。負荷電流の極性は、一方の固定接点側が正(+)で、他方の固定接点側が負(−)である。したがって、負荷(+)に接続された固定接点10と対向する可動接点5は(−)となり、負荷(−)に接続された固定接点10と対向する可動接点5は(+)となる。それらの2組の接点組のうち、図4の点線部で示した接点組101についてアークの挙動を説明する。なお、負荷電流の極性および磁場方向は一例であって、これに限定されるものではない。
Next, the behavior of the arc generated in the electrical contact switching part of this embodiment will be described with reference to FIGS. The direction of the magnetic lines of force is the direction described in FIG. The polarity of the load current is positive (+) on one fixed contact side and negative (-) on the other fixed contact side. Therefore, the
径方向に磁化された永久磁石4と継鉄3および補助継鉄9とによる磁場は、円輪状の接点空隙の全周に印加される。この磁場方向26は、固定接点10の中心線100に対して垂直で、かつ中心線100に向かう方向である。また、磁束密度分布は接点空隙において、ほぼ均一な分布となっている。このような円形終端型固定磁場中において、高負荷を遮断しアーク27を発生させると、アーク27はフレミングの左手の法則に従い、ローレンツ力を受けて円輪形状の接点接触部の表面を反時計回りに回転し始める。アーク27自体は熱的に定常状態であるが、回転運動を始めると、その熱的定常状態が不安定となり、その維持が困難となる。したがって、磁場によりアーク27が消滅しやすくなり遮断性能は向上する。なお、アーク27が回転する方向は、アーク電流の極性および磁力線の向きによって決定される。
The magnetic field by the
次に、本実施例1の電気接点開閉部の幾何学的寸法値の具体例について述べる。無論、これらは一例であって、これに限定するものではない。 Next, a specific example of the geometric dimension value of the electrical contact switching part of the first embodiment will be described. Of course, these are examples, and the present invention is not limited to these.
絶縁ホルダ6は、長さが40mm〜50mm、幅が25mm〜35mm、高さが25mm〜35mm、固定接点端子2は、外径がΦ6mm〜15mm、高さが10mm〜15mm、可動接点5の外径はΦ4mm〜10mm、永久磁石4は外径がΦ15mm〜20mm、内径がΦ14mm〜19mm、高さが8mm〜12mm、継鉄3の外径はΦ16mm〜22mm、内径がΦ15mm〜20mm、高さが8mm〜12mm、補助継鉄9の外形はΦ3mm〜5mm、高さは12mm〜15mm、固定導電端子1の外径はΦ10mm〜15mm、高さが5mm〜7mm、可動板7は長さが25mm〜35mm、幅が8mm〜12mm、厚みが1mm〜2mmである。
The insulating
このような幾何学的寸法値の電気接点開閉部について磁束密度および遮断特性を大気中で測定した。磁束密度は固定接点2の表面中央で300Gs〜600Gs程度であった。また、遮断特性は、固定接点と可動接点との空隙が0.5mm〜1.0mm程度の場合において、直流抵抗負荷300Vdc-50Aまで遮断が可能であることを確認できた。
The magnetic flux density and breaking characteristics of the electrical contact switching part having such a geometric dimension value were measured in the atmosphere. The magnetic flux density was about 300 Gs to 600 Gs at the center of the surface of the fixed
次に、本発明による電気接点開閉部の実施例2について説明する。本発明の実施例1では、固定接点端子2の一方の端面が固定接点10の機能を有していた。しかし、実施例2では、固定接点端子2の筒形状の先端部の固定接点10は他の部分とは異なる材料で形成し、可動接点5と対向させた。例えば、タングステン等のように、より高融点の金属や、より硬度の大きい金属を先端部に接合して固定接点として用いることができる。これにより、固定接点材料選択の幅が広がり、より高い遮断性能が実現可能となる。
Next, a second embodiment of the electrical contact switching part according to the present invention will be described. In Example 1 of the present invention, one end face of the fixed
以上のように、上記実施例ではアークの特定方向への飛散を制限し、デバイスの小型化が可能で、かつ負荷の極性による影響がなく、遮断特性の良好な磁気吹消形の電気接点開閉部が得られる。 As described above, in the above embodiment, the electric contact switching unit of the magnetic blow-off type that restricts the scattering of the arc in a specific direction, can reduce the size of the device, is not affected by the polarity of the load, and has a good breaking characteristic. Is obtained.
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではないことは言うまでもなく、用途や必要とされる機能、性能に応じて設計変更が可能である。例えば、固定接点端子の筒形状は円筒形状である必要はなく多角形の筒状でもよく、固定接点端子、永久磁石、継鉄、補助継鉄、可動接点、可動板、絶縁ホルダの形状や寸法、固定接点端子の突起部の形状やその個数なども目的に合わせて変更可能である。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the design can be changed in accordance with the application, required function, and performance. For example, the cylindrical shape of the fixed contact terminal need not be a cylindrical shape, and may be a polygonal cylindrical shape. The shape and dimensions of the fixed contact terminal, permanent magnet, yoke, auxiliary yoke, movable contact, movable plate, and insulation holder The shape and number of protrusions of the fixed contact terminal can be changed according to the purpose.
1 固定導電端子
2 固定接点端子
3 継鉄
4 永久磁石
5 可動接点
6 絶縁ホルダ
7 可動板
8 可動棒
9 補助継鉄
10 固定接点
21、22 固定接点構造体
23 可動接点構造体
25 突起部
26 磁場方向
60 円筒形状部分
61 底面部
62 穴
63 溝部
70 嵌合穴
100 中心線
101 接点組
27、30,40 アーク
31 固定接触子端子ブロック
32 プラスチック部材
34、35、44、45 接点
38、48 磁力線
39、49 可動接触子
46 マグネット部材
51、52 固定接点端子
1 fixed
Claims (3)
前記固定接点構造体は、筒形状を有し該筒形状の一方の先端面を固定接点とし、他方の端部に突起部を有する固定接点端子と、円筒形状部分と底面部を有し、前記円筒形状部分の内部に前記固定接点端子を内包し、前記底面部に前記突起部に嵌合する穴を有する継鉄と、該継鉄の前記円筒形状部分の内面に配置される永久磁石と、前記固定接点端子の筒形状の内部に配置され前記継鉄の前記底面部の中央部に接合した略円柱状の補助継鉄とからなり、前記絶縁ホルダは、前記永久磁石と前記継鉄を配置するための略円柱形状の溝部を有し、前記固定接点端子の前記固定接点の周辺部分を空隙を介して内包し、前記固定導電端子は前記固定接点端子との間に前記継鉄の前記底面部を挟み込んで前記固定接点端子の突起部に嵌合する構造を有し、前記可動接点構造体は、前記固定接点と類似の断面形状を有する筒形状を有し前記固定接点と各々空隙を介して対向配置した2つの可動接点と、両端部に前記2つの可動接点が配置され中央部に嵌合穴が設けられた可動板と、該可動板に前記嵌合穴により接合され前記固定接点端子の筒形状の中心線に対して略平行方向へ変位する可動棒とを具備し、前記可動接点と前記固定接点の空隙領域において前記中心線に対して略垂直で、かつ前記中心線に向かう方向または、前記中心線から放射する方向の磁力線を発生させることを特徴とする電気接点開閉部。 An electric contact comprising two fixed contact structures, an insulating holder for juxtaposing and holding the two fixed contact structures, a movable contact structure, and two fixed conductive terminals respectively connected to the fixed contact structures In the opening and closing part,
The fixed contact structure has a cylindrical shape, and has a cylindrical contact portion and a bottom surface portion, a fixed contact terminal having one cylindrical end surface as a fixed contact, and a projecting portion at the other end, A yoke containing the fixed contact terminal inside a cylindrical portion, and having a hole fitted in the protrusion on the bottom surface portion; and a permanent magnet disposed on the inner surface of the cylindrical portion of the yoke; It consists of a substantially columnar auxiliary yoke that is arranged inside the cylindrical shape of the fixed contact terminal and joined to the center of the bottom surface of the yoke, and the insulating holder arranges the permanent magnet and the yoke A substantially cylindrical groove portion for enclosing a peripheral portion of the fixed contact terminal with a gap, and the bottom surface of the yoke between the fixed conductive terminal and the fixed contact terminal. Having a structure that sandwiches the portion and fits into the protrusion of the fixed contact terminal, The movable contact structure has a cylindrical shape having a cross-sectional shape similar to that of the fixed contact, and has two movable contacts arranged opposite to the fixed contact via gaps, and the two movable contacts are arranged at both ends. And a movable plate provided with a fitting hole at the center, and a movable rod joined to the movable plate by the fitting hole and displaced in a direction substantially parallel to the cylindrical center line of the fixed contact terminal. In the gap region between the movable contact and the fixed contact, a magnetic force line is generated that is substantially perpendicular to the center line and is directed toward or radiates from the center line. Contact opening / closing part.
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