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板金製造メーカーは、原材料の単価を単に下げるだけのレベルをとっくに超えています。その代わりに、順送金型の最適化、曲げスプリングバック補正、多軸複合加工などのプロセス パラメーターの詳細な診断を通じて、総所有コスト (TCO) を極限まで削減します。
この記事では、工場が板金製造コストを最小限に抑えるためにプロセス設計、DFM 変数、機械加工の自動化パスをどのように使用するかについて説明します。ワークショップの根底にある徹底的な技術的最適化によって、どのように製品の製造コストを最小限に抑えることができるかを読み続けてください。
板金製造コストを削減するための 6 つの重要な要素
<本体>重要な結論
- セグメントスタンピングは順送金型に置き換えられます:10,000 個以上の注文に対して連続順送金型を使用すると、単一部品の加工時間を 70% 節約できます。
- DFM によるミクロンレベルの補正: 曲げ半径比を R/T≥1.5 の最小推奨レベルに調整すると、金属亀裂がゼロになるため、再加工は不要です。
- プロセスの垂直統合: 溶接、塗装、組み立てが 1 つのユニットでまとめて行われる場合、異なるサプライヤーが関与するサプライ チェーンでの物流時間のロスを排除できます。
板金製造メーカーとして LS Manufacturing のコスト削減ソリューションを信頼できる理由
計画的に TCO を削減する板金製造メーカーは、自動車、医療、産業機器分野で 15 年以上の経験を持つ当社のチームごとに 3 つのコア コンピテンス ( 進歩的な金型開発、DFM 事前監査、垂直統合) を習得する必要があります。
ISO 2768-1 では、精密グレード (f グレード) の直線寸法公差が ± 0.05 mm であると規定されています。
この基準に準拠するために、当社の金型 DFM 事前監査チームは毎年 200 セット以上を処理します。そのため、金型修理のコストは平均 $8,000 ～ $15,000 削減されます。プログレッシブによる金型ピッチ精度は 0.01mm で、単一ピース加工の所要時間は 0.4 秒で、全体が完了するためです。工場のクローズドループではリードタイムが 40% 削減されます
ある自動車業界の世界的な Tier 1 車用コントロール ボックス プロジェクトでは、全体のコストを 32% 削減することに成功しました。 当初 24% だったスクラップ率は、曲げ部品の組み合わせ、完全に専用の順送金型の使用、および内部塗装により工場間の物流に 14 日間短縮され、最終的には 0.02% まで下がりました。
デザインでどれだけコストを削減できるか知りたいですか? 板金コスト削減活用セルフチェックリストを入手するには、当社のエンジニアにお問い合わせください。これには、R/T 境界、順送金型の開始しきい値、ベンチマーク用の DFM の落とし穴リストが含まれています。
大量の板金製造における自動ネスティングはどのようにして原材料の廃棄を最小限に抑えますか?
高精度のネスティング アルゴリズムを採用することで、材料の利用率が大幅に向上し、1 枚の金属シート上で不規則な形状のパーツを無駄を最小限に抑えて切断できます。これらのアルゴリズムのおかげで、従来の方法では金属の使用率が 65% に制限されていたメーカーは、実際に 85% 以上の使用率を達成することができ、 それにより単体の材料調達コストを 15% 削減することができました。 大量の板金製造のコスト削減の中心的な問題は、ネストにあります。
手動ネスティングと高度なアルゴリズム ネスティング
シート メタルの製造コストを削減する出発点は材料の利用ですが、この 2 つのモードには大きな違いがあります
。 <オル>レイアウトパラメータ比較表 (1.5mm SGCC 亜鉛メッキ鋼板)
| コスト削減レバー | 実装方法 | お客様のメリット |
| プログレッシブ ダイでセグメント スタンピングを置き換える | 単一の金型に、打ち抜き、打ち抜き、曲げなどの10 以上のプロセスが統合されています。 | 10,000 個を超える注文の場合、単一個の処理時間が 70% 短縮されます。 |
| ミクロンレベルの DFM 補償 | 曲げ半径比 R/T ≥ 1.5、穴エッジ距離 > 2T+R。 | ダイの寿命を 200% 延長し、二次的なダイの修理が不要になります。 |
| 垂直プロセス統合 | 溶接、塗装、組立は同じ工場内の閉ループ システムで行われます。 | 工場間物流を排除し、配送サイクルを 40% 短縮します。 |
LS Manufacturing 独自のテスト データ: 部品間の隙間を 5.0 mm から 2.0 mm に縮小 + マイクロ接続により、スタンピング エッジからのスクラップが 18% 減少します。 言い換えると、単純に 1220mm x 2440mm のシートから 12 ～ 15 個の部品が製造されることになり、材料コストが直接目に見えて低下します。
プレストン数とダイピッチの材料使用率は、基本的に板金製造メーカーの無駄のない製造の強さを決定する要因です。 CNC マシンによる板金製造には、多品種少量バッチ シナリオの混合製品実行に拡張できるネスト ロジックも含まれています。実際、アルゴリズムは非常に洗練されています - 共通の外側を識別して一致させることができます。結合できる輪郭エッジ パーツ。
図 1: 自動ネスティング パターンで板金を加工する CNC レーザー切断機。
工具の早期摩耗や亀裂を排除するために板金向けの高度な DFM が不可欠なのはなぜですか?
設計の初期段階で曲げ半径と穴エッジの距離を DFM で厳密に幾何学的に検討することで、伸張後の金属の亀裂を防止し、金型の寿命を 200% も延ばすことができます。これにより、DFM によるさらなる金型修理の必要性も排除できます。板金用の DFM の本質は、これらの原則を製品に特有の応力境界と関連付けることです。
曲げと穴あけのための幾何学的な赤い線
カスタム シート メタル サービスの DFM 検査には、2 種類の設計境界のチェックが含まれます。特に、アルミニウム シート メタル製造の場合、アルミニウム シートは鋼板に比べて比較的弱い性質があるため、この 2 つのラインのうち R/T の赤い線がより重要です。このため、5052 には 1.8 以降が推奨されます。
- 曲げ半径の赤線: R/T が 1.5 未満の場合、金属粒子が限界を超えて引き伸ばされ、微小亀裂が粒子境界に沿って伝播し、3000 ストローク以内にダイの刃先が欠けてしまいます。
- 穴エッジの距離 (赤線): すべてのパンチ穴のエッジから曲げ線までの距離は 2T + R 以上である必要があります。そうしないと、穴が楕円形に引き伸ばされ、後続のタッピング中にワイヤの断線が発生します。
設計工学計算
LS Manufacturing では、経験の問題ではなくスプリングバックを 2° オーバープレスすることで管理しています。たとえば、材料の降伏強度に基づいてこれを計算し、結果は次のようになります。
- 5052-H32 アルミニウム:降伏強度 195MPa、スプリングバック角補正 3°～4°、V12 ダイス。
- SUS304 ステンレス鋼: 降伏強度 310MPa、スプリングバック角度補正 5°～6°、過圧形成ステーションが必要です。
- SPCC 冷間圧延:降伏強度 180MPa: スプリングバック角補正 1.5°～2°、標準金型で十分です。
この種の板金製造の最適化は、DFM と同調した計算によって実現されます。そのため、製造ツール (金型) の稼働後に変更を加える必要はありません。当社のエンジニアリング チームだけでも、毎年 200 セット以上の金型に対して DFM を事前承認しており、実際に平均 8,000 ～ 15,000 セットを節約しています。顧客ごとの金型修理コスト。また、ステンレス鋼板加工のスプリングバック補償では、加工硬化率を考慮する必要があり、304 の降伏強度は曲げるたびに増加します。
図 2: 高度な DFM 最適化ツールを使用して製造されたプレス金属部品。
順送金型ツーリングは長期的な調達においてどのようにして単価を大幅に削減できるのでしょうか?
順送金型は、パンチング、ブランキング、曲げなどの 10 以上の製造プロセス を 1 つのツールに統合するように設計されています。これらのツールは、毎分 150 ストロークに達する完全自動化された高速成形操作を可能にし、大量の単一ピース生産の加工コストを実質的にゼロに削減します。 スケールメリットによるコスト効率の高い金属製造は、順送金型によって完全にサポートされます。
プログレッシブ ダイとシングルオペレーション ダイの ROI 比較
カスタム パーツの 1 バッチが 50,000 個の場合、明らかに 2 つのテクノロジーの違いはかなり大きくなります。板金スタンピング金型のピッチ精度は順送金型の魂です:
| レイアウト方法 | パーツ間隔 | マイクロ接続 | マテリアルの利用 | スタンピングエッジのスクラップ率 |
| 従来のマニュアル | 5.0mm | なし | 63% | 37% |
| アルゴリズムの最適化 | 2.0mm | はい | 86% | 14% |
データ アンカー ポイント
プログレッシブ ダイ フィーダーのピッチ精度が 0.01 mm であるということは、さまざまなプロセスにわたる連続的な延伸から生じる総公差が依然として標準内であることを意味します。大量の板金製造用の工具に関連する最も高い資本コストであっても、 数十万個の部品を実行すると工具の初期コストがほぼゼロになることが予想されるため、 正当化できます。
LS Manufacturing は最大 300 トンの密閉高さに対応する順送金型の設計と開発が可能です。つまり、自動車のブラケットや href="https://www.lsrpf.com/blog/sheet-metal-fabrication-for-ev-custom-battery-enclosure-manufacturer">モーター ハウジングは予定どおりに納品できます。板金用順送金型の耐用年数は、一般にプレス加工量のレベルに反比例します。 150 トン未満のプレス力で操作される金型ではプレス ストローク 50,000 回ごとにエッジ ホーニングのみが必要です。
板金製造メーカーによる順送金型の注文の承諾または拒否は、大幅なコスト削減に耐えられるかどうかの主要な尺度として捉えることができます。
生産量が順送金型の生産基準に達しているかどうかわかりませんか? プログレッシブ ダイ ROI 計算表をダウンロードし、数量と部品の寸法を入力すると、分割点と単価曲線が自動的に生成されます。
図 3: 長期的に金属ブラケットを生産する順送金型プレス機。
インテリジェント レーザー切断最適化にアップグレードすると、後処理のバリ取りコストが削減されるのはなぜですか?
高出力ファイバー レーザーを利用し、非常に特殊かつ正確な方法で補助ガス パラメータを調整することが、スパッタやバリの兆候がなく、最初からエネルギーを消費する二次バリ取り作業を必要とせずに、表面切断粗さ Ra 3.2 以下を実現する要因の 1 つとなっています。レーザーセグメントにおける板金製造の最適化のコスト削減ロジックは、一度に 1 つのセクションです。
LS Manufacturing の 3mm SUS304 パラメータの組み合わせ
シート メタル製造サービスのレーザー プロセスは、各変数に対して正確である必要があります。ファイバー レーザー シートの切断の断面品質は、焦点の影響を最も受けやすくなります。位置:
このような設定により、溶融層ドロスの高さは 0.02 mm 未満であり、表面の粗さは RA 2.8 ～ 3.2 であり、バリを除去することによる手作業のバリ取りが不要になります。簡単に言うと、 これは手動研磨で 1 個あたり 3 ～ 8 分を節約できる結果、数万個の個数で 500 ～ 1300 工数の節約につながることを意味します。
プラズマ切断や低出力レーザーによる切断などの従来の切断技術では、通常、切断後の研削が必要ですが、そのコストが工具や手順に乗っ取られます。 レーザーでシートメタルを切断するときにバリ取りをせずに済むように、また低圧酸素静止による切断が必要な厚板の切断品質と速度のバランスを避けるには、設計段階で適切なトレードオフを行う必要がありますが、この設定の組み合わせに対してレーザー パラメータの制限を押し上げる準備ができているかどうかも問題です。
図 4: 後処理を削減するためにカットを最適化する CNC レーザー切断機。
二次仕上げを 1 つの屋根の下に統合することで、サプライ チェーンのコスト上昇をどのように防ぐことができますか?
溶接、粉体塗装、電気めっき、部品組み立てなどのプロセスを組み合わせたワンストップの完全統合工場は、複数のサプライヤーが負担する工場間物流コストを完全に排除するだけでなく、納期を全体で 40% 短縮します。 カスタム板金サービスの垂直統合は、隠れたコストの削減に役立ちます。
分散型サプライ チェーンの謎の領域
板金製造サービスに関して言えば、ある工場から別の工場に移動する際に発生する隠れたコストには次のものがあります。
- 工場間の梱包費用:防錆紙 + プチプチ + EPE (1 個あたり)、大量のバッチで 800 ～ 2000。
- 輸送関連の傷や損傷: 互いに非難し、手直しは 3 ～ 8%、紛争は 1 ～ 2 週間かかります。
- 公差の蓄積の欠如:工場 A で 0.3 mm の曲げ、工場 B で 0.5 mm の溶接、組み立ての失敗。
単一プラントのクローズド ループ システムを製造する本当の利点
大型サーバー シャーシを例に挙げると、スタンピングと ESD コーティングは両方とも同じ工場で行われています。通常、シート メタル エンクロージャの製造は閉ループの利点を最大限に活用します。閉ループでは、曲げ後のシャーシ ボディは中間パッキングなしで直接塗装ラインに移動されます。
- 梱包と輸送のコスト: 大量のバッチごとに 1,200～3,500 の節約。
- 配送サイクル: 28 日から 17 日、または 40% 短縮されます。
- 責任ループ: プロセスが故障した場合、生産ラインを停止することなく 2 時間以内に欠陥製品の内部トレーサビリティを取得できます。
コスト効率の高い金属製造の垂直統合は、基本的に輸送と交渉から利益を得ることが目的です。クローズドループ生産の工場では、前処理の化学研磨時間をスタンピング サイクルと同期させることができるため、粉体塗装された板金製品の色と膜厚の均一性を制御するのがはるかに簡単になります
あなたのプロジェクトは複数のサプライヤーによって扱われていますか? エンジニアに連絡してサプライ チェーンの統合コストを計算し、隠れたコストをどれだけ削減できるかを確認してください。
わずかな材料価格で構造の完全性を確保できるグレードと厚さのエンジニアリング調整は何ですか?
徹底的な機械シミュレーションを使用し、厚板で作られたプレートを高強度の薄板で置き換えたり、5052 アルミニウム合金をコスト効率の高い亜鉛メッキ鋼板に置き換えたりするだけで、構造剛性を変えずに総材料費を 25% 大幅に削減できます。 板金製造コストを削減するために、ある材料を別の材料で置き換えることは、非常に基本的な設計 VA/VE 問題の 1 つです。
FEA (有限要素解析) による板金最適化のケーススタディ
板金製造の最適化に対する変更の理論的根拠。屋内シャーシや電気制御キャビネットなど、中程度の耐食性レベルの要件がある場所では、亜鉛メッキ板金部品を 5052 アルミニウムの代替品として使用できます。 材料には 2 倍以上のコスト差があります:
変更前と変更後のパラメータ比較表
| 比較ディメンション | 単一操作ダイス (セグメント化) | プログレッシブダイ (連続) |
| 人員構成 | 4 人× 4 回 | 1 人× 1 回 |
| 単一ピースの処理時間 | 45 秒 | 0.4 秒 |
| 送りピッチ精度 | ±0.15mm | ±0.01mm |
| 50,000 個の合計処理時間 | 625 時間 | 5.5 時間 |
| 単品の加工コスト | $1.85 | 0.22 ドル |
カスタム板金サービス VA/VE 修正の利益率は、専門メーカーが設計段階でクライアントのために盗んだ利益です。熱間圧延鋼板製造の場合、HSLA 鋼を選択する際に冷間溶接割れのレベルを考慮する必要があります。 Ceq 0.42% を推奨します。それ以外の場合は、100 ～ 150℃ で予熱することをお勧めします。
厳格な仕掛品 SPC および CPK 追跡フレームワークにより、後期段階のリコールによる費用をどのように排除するのでしょうか?
非常に厳格な SPC を適用することで、大量の配送商品の不良率を非常に低いレベルに維持できる可能性があります。板金製造工場が品質の一貫性を持つことが認められていない理由の 1 つは、その品質が生産バッチと一致しないためであり、これは将来的に大規模なリコールを意味することになります。
IATF 16949 に基づく SPC の実装
IATF 16949:2016 条項 8.5.1.1 には明確に記載されています: 組織は一連の特性 (重要な特性 CPK 1.33) に対して統計的プロセス管理を導入する必要があります。
この要件を満たすために、公差 (0.05 mm) にとって重要な曲げコア ステーションで、2.5D 測定カメラ + 座標測定機 (CMM) を使用して、数回の測定を行いました。 50 個の部品が製造されるたびに、測定が行われます。 X バー チャートは、欠陥の傾向変化を監視するために使用されます。 欠陥部品の使用は適時に中止されます。
大量の板金製造プロセスは、SPC システムのこの実装がスリープ サウンド機能であることを意味します。 自動車、医療、 産業機器の購買チームが最も懸念しているのは、バッチ欠陥部品に起因する生産停止とクレームですが、CPK 1.33+ のリアルタイム データの可用性により、これらすべての懸念が回避されます。
品質の一貫性のコスト
- SPC のない工場: バッチサイズ 10,000 個、不良率 0.8%、やり直し + 生産停止による損失 18,000 ドル。
- LS Manufacturing (CPK 1.33+):バッチあたりの欠陥率 < 0.02%、再加工 < $200。
板金加工サービスの品質保証は、長期サイクルで大量の商品を調達する際のリスクから守るための保険です。
自動車部品や医療部品には厳しい CPK 要件がありますか? 3D CAD 図面をアップロードすると、重要な特性と目標 CPK 値のリストを含む DFM + SPC ソリューションを 24 時間以内に提供します。
ケーススタディ: LS Manufacturing はどのようにして自動車顧客のカスタム板金サービスを 32% 節約したか?
クライアント チャレンジ
トップレベルの国際的な自動車部品サプライヤーは、多くのキャビティを備えた大型のコントロール ボックス アセンブリをよりカスタマイズしたいと考えていました。最初の方法では、3 つの異なる会社がプレス加工、スポット溶接を手作業で行い、最終製品の塗装も下請けに依頼しました。当初、部品を一緒に曲げたときの累積偏差は ±0.6mm でしたが、 かなりの頻度で溶接部に亀裂が発生し、 24% の作業がやり直しになりました。真実は、サプライヤー 3 社が非難していたために、組み立てライン全体が閉鎖されたということです。
LS 製造ソリューション
工業用板金生産を行う製造工場では、ワークピースが複数の工場を通過する必要がある場合、複数個取りの製品が最も破損する可能性が高くなります。
結果と値
総生産コストは 32% 削減され、不良率は 24% から 0.02% に低下し (完全に欠陥なし)、 工場間の物流を 14 日間節約できます。これは、精密部品を大量に調達するには、リーズナブルな価格で垂直統合された金属加工パートナーと提携することが最良の選択肢であることを示しています。
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よくある質問
Q1: カスタム板金製造サービスの総コストを増加させる主な要因は何ですか?
主なコスト要因は次のとおりです。複数部品の金型の使用を必要とする非常に複雑な構造設計、厚さに対する曲げ半径の比率が小さすぎる (R/T < 1.5)、標準外の金属厚の選択、手作業での重度の研削やバリ取りなどの高価な手動後処理ステップ、および複雑な手動スポット溶接。
Q2: 主要な B2B 板金製造メーカーとして LS Manufacturing を選択する理由は何ですか?
LS Manufacturing には、上級エンジニアの DFM 最適化チーム、CPK 1.33 を備えた IATF 16949 認定の SPC 品質管理システム、効率的な大量順送金型製造能力、自動塗装を含むワンストップの垂直統合生産ラインがあり、これらすべてにより、極めて低い TCO と欠陥ゼロの納品が同時に保証されます。
Q3: 適切な板金の厚さを選択することは、板金製造のコスト削減にどのように貢献しますか?
標準の商用板金仕様を選択すると、製鉄所のカスタム非標準材料の追加コストが不要になります。また、有限要素解析を使用した部品の厚さの最適化により、 余分な重い構造プレートの代わりに高張力のより薄いシートメタルを使用できるため、部品の物理的強度を損なうことなく材料コストを最大 25% 節約できます。
Q4: バルク板金製造方法を選択することと、少量生産を使用することの利点は何ですか?
大量生産では、スタンピング サイクルを 1 秒未満に短縮できる高速連続順送ダイを使用できます。この手法により、エンジニアリング設計、工作機械の調整、CAM プログラミングの初期固定コストが数千のコンポーネントに分散され、部品あたりの処理コストの大幅な削減につながります。
Q5: 板金の専門的で高度な DFM (Design for Metal) レビューを行うと、最初の工具への投資が削減されますか?
エンジニア DFM による製品設計のレビューは、曲げアンロード溝の不足、コーナー半径が内部に対して非常に小さい、または穴のエッジが近すぎるなどの間違いを避けるのに役立ちます。プロトタイプの段階でこれらの修正を行うことで、スタンピング段階で主要な金型が損傷しないことが保証され、硬化した金型を使用して高価な作業を行う必要がなくなります。
Q6: 同じプロジェクトのカスタム部品を製造するために、さまざまな独立系サプライヤーと比較して、ワンストップの金属部品メーカーを選択する理由は何ですか?
製造プロセス全体を 1 つの工場で実行することが、さまざまなサプライヤーから生じる公差問題の蓄積による潜在的な組み立て不良を回避するだけでなく、工場間の移動に関連する物流コストを削減する唯一の方法となります。また、2 週間に 1 件の割合で生産時間が短縮され、品質に関する苦情がサプライヤー間で移転するのを防ぎます。
Q7: ファイバー レーザーの切断精度 - 金属製造コストをより効果的に削減するのに役立ちますか?
最先端のファイバー レーザー切断機は、非常に厳しい公差 (最小 0.03 mm) と滑らかな作業面 (Ra 3.2) という特徴を備えています。彼らはその仕事に非常に優れているため、振動による手動のバリ取りや、従来のプラズマ切断後に通常行われる二次フライス加工プロセスが必要ないため、労働力の直接コストが大幅に削減されることがわかります。
Q8: 板金部品の一貫した品質を確認するにはどの構造認証を確認すればよいですか?
製造業者は、 ISO 9001 および IATF 16949 の国際品質マネジメント システム認証を保持しているかどうか厳しく監査される必要があります。また、量産部品がエンジニアリング設計図に厳密に準拠していることを確認するために、作業場でのリアルタイム データのキャプチャと記録のための統計的工程管理 (SPC) フレームワークの導入について検証される必要があります。 「見積もりを取得」をクリックして図面をアップロードします。
概要
現代の板金調達では、実際には閉ループのプロセスである高い ROI と板金製造コストの削減さえも、サプライヤーのエンジニアリング能力に大きく依存します。プロセスがマージされ、レイアウトが正確で、CPK 1.33 の追跡が継続的に行われる場合、技術コストと物流コストが削減できるだけでなく、 複数の異なるサプライヤーと協力する煩わしさも回避できます。金型プロセスを取得し、垂直統合も可能なサプライヤーと協力することは、B2B ハードウェア分野で利益を維持するのに大いに役立ちます。
生産コストと製造上の制約を削減する準備はできていますか?すぐにLS Manufacturing の上級エンジニアリング チームに連絡し、3D CAD 図面をアップロードして公差を明確にしてください。アプリケーションの専門家が無料の包括的な DFM スタディと高精度の量産見積りを 1 日以内に提供し、複雑な設計が実際の高品質でコスト効率の高い製造ソリューションとなることを確認します。
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LS 製造チーム
LS Manufacturing は業界をリードする企業です。カスタム製造ソリューションに焦点を当てます。当社は 5,000 を超える顧客と 15 年以上の経験があり、高精度CNC 加工、板金製造、3D プリンティング、射出成形に重点を置いています。成形、金属プレス、その他のワンストップ製造サービス。
当社の工場には、ISO 9001:2015 認証を取得した最先端の 5 軸マシニング センターが 100 台以上備えられています。当社は、世界 150 か国以上のお客様に、迅速、効率的、高品質の製造ソリューションを提供しています。少量生産でも大規模なカスタマイズでも、24時間以内の最速納期でお客様のニーズにお応えします。 LSマニュファクチャリングを選択します。これは、選択の効率、品質、プロ意識を意味します。
詳細については、当社のウェブサイトをご覧ください:www.lsrpf.com
| パラメータ | オリジナル デザイン (5052 2.0mm) | 修正済み (HSLA 1.2mm + 補強) |
| 降伏強さ MPa | 195 | 240 |
| 最大フォンミーゼス MPa | 145 | 218 |
| 単位重量 kg | 3.6 | 2.6 |
| 材料単価 $/kg | 4.8 | 2.1 |
| 材料単価 $ | 17.28 | 5.46 |
