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Archive: Mechanics
May 16, 2012
Arthur Ganson作『コンクリートの中のマシン』
動く機械アーティスト、Arthur Gansonの記事はこれまでにも紹介して大絶賛を贈っているが、今日、コンクリートに関することを調べていたら、この作品が目に飛び込んできた。Machine with Concrete（コンクリートの中のマシン）は、12個のウォームギヤと平歯車を組み合わせたパワートレーンだ。ギヤの各組が回転速度を1/50に落としている。入力軸には常に200rmpの回転が加えられるので、出力軸の回転数は1/50の12乗rmpとなる。Gansonによれば「最後のギヤが1回転するのに2兆年はかかる」とのことだ。
というわけで、出力軸はコンクリートで固められているというオチが付いている。
このマシンが現在どこにあるのか、突き止めることはできなかった。Gansonの作品の多くは MIT Museumに所蔵されているのだが、これについては消息が不明だ。知っている人がいたら、ぜひ教えてほしい。
今どこにあるのか知らないが、ずっと動き続けているのかどうかが知りたい。博物館にあるなら、開館時間だけ動いているのだろうか。最後のギヤがどれだけ動いたかは簡単に計算できるが、それよりも、コンクリートに固められたままの状態がいつまで続くのかは、考えてもわからない。回転数が50分の1になれば、トルクは50倍だ。まだがっちり固まっているのだろうか。それともゆっくりとコンクリートを削って動いているのだろうか。
Arthur Ganson Kinetic Sculpture
- Sean Ragan
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
May 16, 2012 01:00 AM
Arts, Mechanics |
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May 14, 2012
時計をシミュレートする機械式CPU
Lior ElazaryのMechanical CPU Clockにはそそられる。これは、CPUの働きをシミュレートする時計だ。
CPUに何か意味のある働きをさせたいときには、何をするかを伝えなければなりません。それは、命令という形で伝えます。この時計では、構造を単純化するために、「時」の表示だけに絞り込みました。つまり、Hours（時）という名前の変数に1ずつ足していき、合計が11であるかどうかを確認します（時間を0ベースで示しているので、12は0になります）。条件が正であれば、変数を0に戻します。以上の条件式を直接CPUに書き込んでは面白くありません（それではただの時計です）。そこで、基本的な命令セットを実装して、その基本的な命令だけを使って時計コードを記述しました（この命令セットは、アセンブリ言語として知られています）。Hours変数の値はレジスタに保管されます。レジスタとは、処理に利用するデータを記憶しておくための特別なメモリです。また、単純な1ユニット（1ビット）メモリアドレスを使って制御装置のフラグを操作します。この制御装置は、ごく個人的な理由からDTDと名付けました（Dedicated to Dani：Dani専用 - 説明すると長くなるのでやめます）。 このCPUは時計用命令セットでプログラムされていますが、別の命令を使ってプログラムすれば、いろいろな動作ができるはずです。
Instructableも参照してほしい。
- John Baichtal
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
May 14, 2012 01:00 AM
Computers, Mechanics |
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April 18, 2012
Peepゴールドバーグマシン
ハッカースペースのメンバーたちが、Peeps（ひよこの形のマシュマロ）を使ったルーブゴールドマシンを製作した。
ミネアポリスのハッカースペース、Hack Factoryのメンバーで、地元新聞社主催のコンテストに出展するためのルーブゴールドマシンのジオラマを製作しました。製作と準備に数日間をかけ、うまく作動するまでの調整に5.5時間かかりました。すごく楽しかった。みんなもぜひ挑戦してください。（なぜか倉庫に大量のPeepsが備蓄されていたんだけど、彼らがクールに消費してくれてよかった）
Flickrに写真がたくさんあります。
- John Baichtal
訳者から：オチがよくわかんないけど、笑えるからいいか。
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
Apr 18, 2012 01:00 AM
Mechanics |
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April 16, 2012
Shapeoko ─ 手の届くCNCフライス盤キット
4月1日、InventablesはShapeoko kitsの販売を開始した。エイプリルフールではない。このホビー向けCNCフライス盤には3つのバージョンがあるが、どれもMakerSlide systemで作られている（リンク先は日本語）。このような安価なキットが発売されたことで、MakerSlideの有用性と、Makerにとって実用的な組み立てブロックであることが証明されたわけだ。Shapeokoを開発したEdward Fordにとって、これは大きな幸運となったわけだが、ここまでの旅は長かった。
EdwardのCNC物語は2004年に始まる。まだ学生だった彼は、機械加工工場でアルバイトをしていた。一日中穴開け機械を操作する、同じ繰り返しの退屈な作業だ。彼の持ち場の通路を挟んだ反対側には、プラズマCNCマシンがあった。その精度とパワーとスピードに、彼の想像力はかきたてられ、頭はそっちでいっぱいになってしまった。数週間が経った。退屈な仕事は変わりなかったが、彼はますますCNCマシンに魅せられていった。それでどうなったかって？ 「絶対に手にいれてやる！」と彼は決意した。
CNCの魔法を目の当たりにして魅せられない人間がいるだろうか。こんなすごいマシンがあったらと、誰だって夢に見るが、何もないところからスクラッチで作り上げてしまった人は、そうはいない。CNCに一目惚れしてから半年、Edwardは、まさにその挑戦を開始したのだ。
CNC の勉強
熱意はあったが知識がなかったEdwardはCNCzoneに参加してみたのだが、ここが、CNCマシン自作という彼の夢の扉を開くこととなった。このオンラインコミュニティには、突っ込んだ話ができる人たち、参考になるプロジェクト、学ぶべき資料が揃っていた。このサイトを足がかりに、彼はCNCの勉強を始めた。
この旅で彼が最初に学んだ教訓は、きちんとした工具を揃えるということだった。彼の最初のCNCプロジェクトは、学生が手に入るもので作らなければならなかった。最初に作ったCNCのフレームは、父の工房にあったハンドツールを借りて、材料を切断して組み立てた。とにかく組み上げるまでできたことは大きな成功だったが、出来上がりは惨憺たるものだった。手で切断した材料は不揃いで、直角に組み合わせることが最大のチャレンジとなった。もしこれにモータを組み込んで動かしていたら、フレームは自分自身を支えきれずにバラバラに飛び散っていただろう。落胆したEdwardは、そのままプロジェクトを投げ出してしまった。
次に彼が学んだ教訓は、正しい電子回路を使うということだった。彼は仕事場で新しいレーザーカッターに出会った。これを使えばパーツを正確に切り出して精度の高いフレームが作れることを知り、実行した。次の段階に進んだ彼は、Xylotekから電子制御に使うキットを購入した。これには、ステッパモーター数個とコントローラボード数枚に電源が含まれていた。これが彼の新しいCNCマシンに命を吹き込むはずだった。電子回路はきちんと作動した。しかし、これをハードウェアに組み込むのがまた新たなチャレンジをもたらした。可動部分の組み付けがなかなか難しい。ハードウェアを電子的にコントロールするのが、また難しい。しかし、彼はこの最大の学習曲線の山を登り詰め、CNC自作へ大きく近づいたのだ。
2007年になると、EdwardはCNC作りの最後の段階に入っていった。ハードウェアとエレクトロニクスをマスターした彼は、第三のチャレンジとして、ソフトウェアとマシンの操作を学ぶこととなった。彼はEMC2をインストールして最初のテストを行った。そして成功の喜びを味わった！ 直線を描くことができたのだ。
直線が引けたことは大きな功績だったが、もちろん、ほんの一歩にすぎない。フライス盤として機能させるためには、まだまだたくさんのことを克服しなければならない。ホーミングとバックラッシュの概念を理解して、G-codeのプログラミングをマスターする必要がある。いろいろな素材を試して、素材ごとの適切なスピードやフィードを調べるなど、前途はまだまだ長い。しかし、学べば学ぶほど、改良すべき点が浮かび上がってくる。そうした問題が増えていき、重くのしかかってくる。ついに堪えきれなくなった彼は、プロジェクトをほぼ2年間、放置してしまった。
新たなスタート: 教訓の上に作り直す
2008年、Makerの世界の景色が一変した。レーザーカッターによる安価な加工サービスが登場し、正確なパーツを安価に切り出せるようになった。オープンソースハードウェアによって、コントローラシステムも安くなり、大きなコントローラ開発コミュニティが誕生した。オープンソースソフトウェアの素晴らしいアプリケーションも続々現れた。気を取り直して、また最初からやり直すときがきた。
Edwardは、SketchUpからAutodesk Inventorに乗り換えていた。そのため、完全な3Dプロトタイピングが可能になり、できることも増えていた。彼は、ソフトウェア上でまったく新しいCNCマシンの設計を行い、実際に材料を切り出す前に、Inventerの中で慎重にテストを繰り返した。設計に間違いがないことを確認すると、データをPonokoに送りカットさせた。お陰で、切り出されたパーツは正確に完璧に組み上がった。
エレクトロニクスに関しては、Arduinoとシールドの生態系が制御システムを賄ってくれる。GrblなどのG-codeインタープリタを使えばCNCのコントロールも簡単だ。これらを利用すれば、CNCの残された部分が完成して、すぐにテストまで持っていける。大きな期待を込めて、SparkFunのロゴを切り出してみた。結果は上々だった！
オープンソースの CNC フライス盤キット
2009年、EdwardのCNCフライス盤自作のための勉強は5年目に入った。この旅を始めてから、ハードウェア製作の世界は急激に変化した。フルスクラッチで作り始めてから、今では早く安くCNCマシンが作れるようになっていた。しかし、彼には疑問に思うことがあった。自分と同じ夢を追いかけている人たちを、自分はどんな力になればよいのだろうか。安価なCNCマシンを作る方法を、他の人たちに教えるのは可能だろうか。
マシン製作のコスト全体に占めるレールの割合が高いことが、彼のゴールの妨げになっていた。安いレールさえあれば300ドルで作れるのに。彼は新しい素材を探し回ったが、自腹で買って試すには金がかかりすぎる。そこで、出資金を募ることを考えた。資金があれば、ゆっくりとプロトタイピングができる。
彼はクラウドファンドサービスのKickstarterに申し込み、CNCプロジェクトへの出資を呼びかけた。3タイプのプロトタイプのテストにコミュニティが出資をしてくれたなら、これをオープンソースハードウェアとして完成させて、部品表を整え、必要なファイルも無料で提供するつもりだった。出資の返礼も決めた。最高額を出資してくれた人には希望のタイプのCNCマシンの完全キットを進呈する。キャンペーンは2011年6月から30日間行われた。
ShapeokoのKickstarterキャンペーンが始まったとき、偶然にもMakerSlideのキャンペーンが終了した。レールシステムを探していたEdwardは、自然の流れとしてMakerSlideに興味を抱き、開発者のBart Dringに声をかけた後、彼の大ファンになってしまった。彼のCNCマシンでもMakerSlideを使うようになった。その構造的な特性をよく理解できた Edwardは、MakerSlideをどんどん採り入れていった。下の写真はプロトタイプを並べたものだ。左へいくほど古く、右側が最新だ。最後の2つはMakerSlideだけを使用している。そして最終型がShapeokoとなる。
プロトタイピングに必要だと彼が計算したキャンペーンの目標額は1500ドルだったが、それを軽く超えて、最終的には11000ドル以上が集まった。そのうち14人は500ドルも出資してくれた。Edwardは、Kichstarterで支援してくれた人たちに販売するために急いで6セットを作り電子メールで報告したところ、それはたったの15秒で売り切れ、50人が順番待ちとなった。そしてEdwardは、善良なビジネスマンなら必ずそうするであろうように、増産に励んだ。
20セットを作ったら1時間で売り切れた。さらに30セットを作り、それも1時間で売り切れた。需要はある。しかしEdwardひとりの力ではどうしても生産が間に合わない。2人目の子供が家族に加わったばかりで、Edwardには助けが必要だった。その手本になったのが、InventableのZach Kaplanをよきパートナーに持ったMakerSlideのBart Dringだ。彼もすぐにその道を辿ることにした。そうして、ShapeokoはInventablesで生産販売されることとなり、ビジネスの一切を引き受けてくれることになったというわけだ。
Edwardは、現在、自分の生活を取り戻しつつある。Shapeokoの販売という重圧から解放されて、今はShapeokoの拡張機能のアイデアを練り、設計し、テストして仲間に見せる時間もできた。CNCコミュニティのフォーラムで過ごせる時間も長くなり、CNCについて学びたい初心者たちに助言ができるようになっている。日課のランニングをしたり、マウンテンバイクに乗ったり妻とテレビを見たりという普通の生活から何か月間も離れていた。しかし、彼の日常はこれからもっと騒がしくなる。3歳前の2人の子供を囲む生活が始まるからだ。
- TravisGood
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
Apr 16, 2012 12:00 AM
Design, Mechanics, Metalworking, Open source hardware, Woodworking |
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April 13, 2012
Makerslide ─ 3Dツールの試作がずっと簡単に
MakerslideがInventables から販売されるようになった。
これが大いに助かるという人と、ぜんぜん関係ない人がいると思う。私たちが使っているパーソナル製造機器は、三次元空間に素材を追加したり削ったりするものが多い。木を削るCNCフライスマシンも、プラスティックを重ねていく3Dプリンタも、コンピュータがトラック上のヘッドを正確に動かして作業を行う仕組みになっている。こうした3Dツールを開発している人にとっては、Makerslideが入手できるようになったのはグッドニュースだろう。
では、Makerslideのどこが特別なんだろう？ まず、これは直線運動をガイドするシステムだ。抽出レールの上に可動子が載っている。可動子にはV字型の溝のある車輪がついていて、V字型レールにはまるようになっている。きっちり動いてくれそうだ。それに、なんと言っても安い。普通にアルミフレームを買うぐらいの価格で、システム全体が買えてしまうのだ。
Makerslideの売りは、それだけではない。
3Dツールの開発者は、ツールのフレーム、つまり構造体の設計で頭を悩ませている。直線移動システムとフレームは、通常、別々の問題だ。両方を作らなければならないので、二重の手間とコストがかかる。だが、Makerslideを使えば、フレームと直線移動システムが同時にできあがる。
頑丈なT字型スロットフレームには、レールが一体化されている。たとえば、X軸のレールをＺ軸のレールに接続するだけで、可動子用のレールとフレームが完成する。これを使えば、頭の中のアイデアを即座にプロトタイピングできる。開発に必要な機能がいくつも備わっているので、Bart DringのORD Bot 3Dプリンタなど、アイデアを思いついてプロトタイプを作るまでわずか7時間しかかからなかった。
Makerslideで作られたORD Bot 3Dプリンタ
そんなわけで、Makerslideは長い間、Makerたちに待ち望まれていたものなのだ。開発者のBart Dringは、フルタイムの仕事を持つ家庭的な男だ。Makerslideの販売にかけられる時間はあまりない。この9カ月間は、毎日の生活の中でどれだけの製品が準備できるかを毎週計算していた。そして、ウェブサイトに在庫を示すのだが、いつも4時間以内に売り切れてしまう。このやり方でBartは、Makerslideを1マイル以上売った計算になるが、それでも日常的に売り切れの状態が続いている。
どうしても生産が需要に追いつかない。ORD Botプリンタの生産は100ユニットに限定しなければならなかった。これも非常に期待が高いオープンソースのレーザーカッターは後回しにしなければならない。彼の発明とBuildLog.netコミュニティとの付き合いもスローダウンした。Bartは作ることが大好きだ。素晴らしい工房を持ち、10年以上も自作のCNCマシンを使っている。Makerslideが成功したおかげで、彼は一番好きなことがどんどんできなくなっている。それは、設計開発だ。
Makerslideの発明者、Bart Dringの父親としての一面
そんな状況を改善するために、Bartは、注文と販売を担当するパートナーを探すことにした。誰でもいいわけではない。彼は、自分の製品に相応しい相手を見つけることは、自分の責任であると考えていた。いくつもの企業が提携を申し込んできたが、最終的に彼が選んだのは、過去によい関係で仕事をしたことのあるInventablesだった。
タイミングがよかった。InventablesのCEO、Zach Kaplanも相手を探していたのだ。彼は「基礎技術」を取り扱い製品に加えたいと考えていた。新しいプラットフォームを簡単に構築できる工学部品、レゴのように組み立てられるMaker向けの製品を欲しがっていた。そして、直線移動機能と構造体としての機能を併せ持つMakerslideに、彼は可能性を感じた。Makerslideを使えば、新しい3Dツールを開発する人間は、アイデアからプロトタイプへの時間を大幅に短縮できる。
BartとZachは、互いに求めるもの合致してパートナーとなった。どの結果、大変に需要が大きいがなかなか手に入らなかった製品が、Inventablesから買えるようになったというわけだ。
- TravisGood
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
Apr 13, 2012 01:00 AM
3D printings, Design, Mechanics, Metalworking |
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April 2, 2012
驚きのワインの栓抜き装置
このビックリするような栓抜き装置は、メカニカル彫刻家、Rob Higgsの作品。Heath Robinsonのメカニカル描画措置に影響されて作ったという。Higgsは、この「栓抜き」を既存のパーツを多用して作っている。残りの部品は、既存部品を改造したり、青銅で新たに鋳造したりしている。ビデオを最後まで見て欲しい、この栓抜きモンスターマシンは、栓を抜くだけでなく、ワインをグラスに注いでもくれるのだ。［The Automata / Automaton Blogより］
- Matt Richardson
訳者から：こうした複雑で珍妙な機械装置のことを英語でContraptionって言うんだけど、まさにコントラプショーン！
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
Apr 2, 2012 01:00 AM
Food and Beverage, Mechanics |
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March 24, 2012
新刊『Making Things Move』
動く機械を自分の手で作りあげることには、大きな満足がともないます。本書は、デザインやアートを学ぶ学生向けの講座がもとになった、動くモノを作りたいと考えている方のためのメカニズム入門書です。機械に関する知識がほとんどない読者を対象に、ネジや歯車など基本的な機械要素とその背景にある物理法則、材料の特性、部品の結合方法、トルク、エネルギーなどについてわかりやすく説明し、その後、モータの制御や各種の要素を組み合わせたメカニズムについて解説します。解説を読み、実際に手を動かしてネズミ捕り動力自動車やDIYモータなどの作例（プロジェクト）を作ることで、メカニズムの基本を身に付けられるでしょう。
O'Reilly Japan - Making Things Move
Read full storyPosted by Hideo Tamura |
Mar 24, 2012 12:00 AM
Mechanics |
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March 7, 2012
ジェット時代を築いたマシン
巨大マシンが好きなら......嫌いな人はいないと思うけど...... Tim HeffernanのBoing Boingの記事は見逃せない。
上の写真のものすごい機械は、世界最大級の型鋳造鍛造機だ（左下に立っている人たちと大きさを比べてみてほしい）。これを含む数台の巨大鋳造鍛造機は、アメリカ政府が建造したもので、「ヘビープレスプログラム」と呼ばれる、遠い昔の戦略に基づくものだった。大きさは9階建てのビルの高さに匹敵する（そのうち4階分は地下に潜っている）。重量は7200トン。5万トンの力でプレスでき、Vulcanのワッフルマシンのように、金属の塊を吸い込んで強力な顎で噛みついてバターのように溶かしてしまう。
使用前のチタン合金の厚板（左）と、The Fiftyの使用後。
Timは「ヘビープレスプログラム」の本を執筆中だが、最近、ALCOAの5万トン級型鋳造鍛造機（別名The Fifty）の記事をThe Atlanticに書いている。Boing Boingに掲載されたその追加記事では、ヘビープレスプログラムによってThe Fiftyが生まれ、The Fiftyによって戦後のアメリカ工業の発展が生まれたと書かれている。興味深い記事だ。 ［ありがとう、Jake！］
- Sean Ragan
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
Mar 7, 2012 12:00 AM
Mechanics, Metalworking |
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January 19, 2012
USBメモリ・クリプテックス
データの保護に、クリプテックス式のダイアル錠による物理的レイヤを追加した美しい機械式USBメモリだ。これはロシアのスチームパンク愛好家、Taratorの作品。
正直言って、この程度のシリンダー錠を開けるのは難しいことではない。それどころか、この見事な美しさが泥棒の意欲を搔き立ててしまいそうだ。むしろ普通のUSBメモリのほうが安全かも。ダン・ブラウンの「クリプテックス」（Wikipedia）では、番号を間違えると、内部で酸が入ったガラス瓶が割れて紙の書類が溶けるという仕組みだったが、それって、このアイデアの「n+1」代入版だったのかも？
- Sean Ragan
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
Jan 19, 2012 12:00 AM
Mechanics, Metalworking, Retro |
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December 19, 2011
世界最小のV12気筒エンジン
スペインの職人、Pateloが、手元にあったステンレスとアルミと青銅を使い、孫のSara、 Carmen、Jose、Pabloのために自ら設計して作り上げた超小型のV12気筒エンジン。1200時間以上も費やされた。222本のネジを除く、261個のパーツはすべて彼の手作りだ。エンジンは圧搾空気で回転する。総排気量は12cc、シリンダー径は11.3mm、ストロークは10mm。
製作行程を収めたビデオは10分近くもある長いものだが、ほんとうに驚くべき記録だ。ビデオは4つのパートに分かれている。
運転の様子だけ見たい人は、Part 4をどうぞ。Part 2は小さなクランクシャフトの削りだしと研磨。私がいちばん好きなところだ。［nerdstinkより］
- Sean Michael Ragan
訳者から：とにかく感動。
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
Dec 19, 2011 02:00 AM
Mechanics, Metalworking, Transportation |
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November 22, 2011
ガラスの蒸気エンジン
チェコのMaker、Michal Zahradníkは、完全にガラスだけで蒸気エンジンを作った。
クランクシャフトはガラスです。ピストンもガラスです。ホイールのバランスをとるウエイトもガラスです。すべてガラスで作られていることを想像してください。充填剤も使っていません。すべての部品はきっちり正確にはめ合わされています。ピストンとシリンダーの隙間はとても小さいので、蒸気が水に戻り隙間を埋めています。大変な高精度を要求されるピストンの製作が、もっとも骨の折れる仕事でした。精度を高めるために、加工機械は使わず、ピストンとシリンダーは手で研磨して仕上げました。途中で割れてしまうことも数知れず。4つのうち3つは割れてダメにしました。
［Ponokoより］
- John Baichtal
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
Nov 22, 2011 12:00 AM
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June 15, 2011
麻薬カルテルの自作装甲車
BBC Newsより：
メキシコ軍は、ガルフカルテルのために製造されたと見られる鋼鉄製装甲板で覆われたトラック「ナーコ・タンク」４台を破壊した。これらの車両はタマウリパス州北東部の街カマルゴのガレージで押収された。当局によると、カルテルはこのエアコン付き装甲車両で密輸ルートをパトロールしたり、アメリカに麻薬を運び込んだりしていたという。そのうち２台は、すでに2.5センチ厚の鉄板で覆われており、あとの2台は、これから装甲板を取りつけるところだった。また、23台の連結式トラックが改造を待っていたという。
［ありがとう、James！］
- Sean Michael Ragan
訳者から：ガルフカルテルはメキシコ最大の麻薬組織のひとつ。そんだけ激しい銃撃戦が普段からあるってことなんだよね。遊びじゃねーぞ、って感じ。怖い怖い。
［原文］
Posted by Tetsuo Kanai |
Jun 15, 2011 12:00 AM
Gadgets, Mechanics, Transportation |
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Tetsuo Kanai
Takumi Funada
Hideo Tamura
