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《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目: 操縱桿支架機(jī)械制造工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名:
學(xué) 號(hào):
系 別:
專(zhuān)業(yè)班級(jí):
指導(dǎo)教師:
起止時(shí)間:
《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
學(xué)生姓名
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師姓名及職稱(chēng)
蹇永良
設(shè)計(jì)題目
操縱桿支架機(jī)械制造工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)內(nèi)容
1、 產(chǎn)品零件圖1張
2、 產(chǎn)品毛坯圖1張
3、 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片1份
4、 機(jī)械加工工序卡片1張
5、 夾具設(shè)計(jì)裝配圖(1號(hào)圖)1份
6、 夾具零件圖:夾具體零件圖1張
7、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份
注:零件年產(chǎn)量5000臺(tái)/年
進(jìn)度安排
1、 零件工藝審查,選擇毛坯并繪制毛坯圖(1天)。
2、 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì):
1) 選擇加工方法和方案,擬定工藝路線(1天)。
2) 進(jìn)行工序設(shè)計(jì)計(jì)算(2天)
3) 填寫(xiě)工藝過(guò)程卡和鉆加工工序卡(2天)
3、 夾具設(shè)計(jì):
1) 設(shè)計(jì)鉆孔工序的鉆床夾具機(jī)構(gòu)方案,繪制夾具設(shè)計(jì)裝配圖草圖(2天)。
2) 繪制夾具裝配圖,1#圖幅1張(2天)。
3) 繪制夾具體零件圖1張(2天)。
4、 編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)10頁(yè)(2天)
5、 課程設(shè)計(jì)答辯(1天)
主要參考文獻(xiàn)
1、 黃健求《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第二版》機(jī)械工業(yè)出版社
2、 崇凱《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》化學(xué)工業(yè)出版社
序言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們?nèi)跁?huì)大學(xué)所學(xué)的《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》等知識(shí)后,將理論與實(shí)踐相結(jié)合對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練,并且為我們以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。
這次設(shè)計(jì)的是操縱桿支架,包括工件零件圖、夾具體零件圖、毛坯圖、夾具裝配圖各一張,機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用。然后,根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機(jī)械加工余量。最后擬定支架的工藝路線圖,制定該工件的夾緊方案,畫(huà)出夾具裝配圖。
本次的課程設(shè)計(jì),決定設(shè)計(jì)第二道工序——鉆底面孔系,夾具通過(guò)一個(gè)固定V形塊、一個(gè)擺動(dòng)壓塊、四個(gè)支承板共同限制5個(gè)自由度,靠螺栓螺桿夾緊。鉆模板與A面之間保持一定間距,設(shè)計(jì)出來(lái)的鉆模板要保證3-Φ11的孔間距及孔徑。
由于本人設(shè)計(jì)水平所限錯(cuò)誤和欠妥之處懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。
目錄
1.零 件 的 分 析 6
1.1 零件的作用 6
1.2 零件的工藝分析 6
2.工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì) 7
2.1 選擇毛坯種類(lèi)并確定制造方法 7
2.2 基面的選擇 7
2.3 制訂工藝路線 7
2.4 工藝路線的比較與分析 8
2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9
2.6 確定切削用量及基本工時(shí) 10
3、夾具的設(shè)計(jì) 13
3.1問(wèn)題的提出 13
3.2夾具設(shè)計(jì) 13
4、設(shè)計(jì)感言: 14
參考文獻(xiàn) 15
1.零 件 的 分 析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件是汽車(chē)換擋部分的操縱桿支架,它的主要作用是固定操縱桿,使其在行駛過(guò)程中牢固可靠。零件上的3-Φ11孔用螺栓固定在底座上,操縱桿用Φ20的定位銷(xiāo)固定在支架上,并且在換擋時(shí)依靠利用36槽軌跡不會(huì)引起偏差。
1.2 零件的工藝分析
操縱桿支架共有4組加工表面,分析如下:
(1)2-Φ20孔,
(2)支架底面
(3)36槽
(4)3-Φ11孔
此零件外形較小,圖中除2-Φ20孔,公差要求較嚴(yán)格外,其它加工面公差要求較低,并且無(wú)位置度要求,但是為了滿(mǎn)足裝配性能,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,在加工過(guò)程中要制定工藝基準(zhǔn),并制定出工藝公差,利用工藝基準(zhǔn)來(lái)加工后續(xù)工序。
1.3 確定毛坯
(1)確定毛坯種類(lèi):
零件材料為HT150??紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大,零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單,生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn),故選擇精鑄件毛坯。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第41 頁(yè)表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級(jí)為CT-10。
(2)確定機(jī)械加工余量、毛坯尺寸和公差:
(參考《指南》P10-11,P120-123。步驟:求零件最大輪廓尺寸→查表5-5選擇毛坯鑄件的機(jī)械加工余量等級(jí)→查表5-4求出鑄件機(jī)械加工余量RMA→查表5-1選取鑄件公差等級(jí)CT→查表5-3求鑄件尺寸公差→計(jì)算毛坯基本尺寸P120→制作毛坯尺寸公差與加工余量表P11)
項(xiàng)目
底面(A面)
3-Φ11孔
2-Φ20孔
36槽
公差等級(jí)CT
10
10
10
10
加工面基本尺寸
12
Φ11
Φ20
36
鑄件尺寸公差
2.2
2.2
2.4
2.6
機(jī)械加工余量等級(jí)
F
F
F
F
機(jī)械加工余量RMA
0.7
0
0
1.4
毛坯基本尺寸
12.7
Φ11
Φ20
37.4
2.工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì)
2.1 毛坯種類(lèi)的選擇與設(shè)計(jì)
操縱桿支架材料為灰鑄鐵,牌號(hào)HT150,硬度HB163-229,零件年產(chǎn)量為10000件,已達(dá)大批生產(chǎn)的水平,而且零件的輪廓尺寸不大,故可采用精鑄件作為生產(chǎn)類(lèi)型,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮也是允許的。
2.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?;孢x擇得正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提高。否則,加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出,更有甚者,還會(huì)造成零件大批報(bào)廢,使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
(1)粗基準(zhǔn)的選擇:
對(duì)于零件而言,盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)于有若干個(gè)不加工表面的工件,則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面做粗基準(zhǔn)。因?yàn)殂姷酌鏁r(shí)要保證54±0.5,所以以2-R20外圓表面為粗基準(zhǔn)。
(2)精基準(zhǔn)的選擇:
精基準(zhǔn)的選擇有利于保證加工精度,并使工件裝夾方便。在選擇時(shí),主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一等問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí),應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。精基準(zhǔn)選擇為底面A及3-Φ11孔。
2.3 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外,還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
(1)工藝路線方案一
工序Ⅰ 鉆銑2-Φ20孔。
工序Ⅱ 粗精銑底面A。
工序Ⅲ 鉆底面3-Φ11孔。
工序Ⅳ 銑36槽。
工序Ⅴ 檢查
(2)工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗精銑底面A。
工序Ⅱ 銑36槽。
工序Ⅲ 鉆銑2-Φ20孔。
工序Ⅳ 鉆底面3-Φ11孔。
工序Ⅴ 檢查
2.4 工藝路線的比較與分析
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于:方案一是先加工出2-Φ20孔,再以其為基準(zhǔn),加工出底面,而后以底面為基準(zhǔn),加工底面3-Φ11孔及36槽。方案二先加工出底面,再以底面為基準(zhǔn),加工出36槽及2-Φ20孔,最后以36槽與Φ20做定位基準(zhǔn)加工3-Φ11孔,這種方案基準(zhǔn)統(tǒng)一。兩種方案相比較,可以看出,方案一中,先以毛坯底面為粗基準(zhǔn),加工出2-Φ20孔,再以2-Φ20孔為基準(zhǔn)加工底面,而后又以底面為基準(zhǔn),加工另外兩組尺寸,由于中間變換了定位基準(zhǔn),不利于基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。方案二,先加工出底面,后續(xù)加工都已底面定位,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提高。因此,我們選用方案二做為操縱桿支架的加工路線:
工序Ⅰ 以?xún)蓚€(gè)R20外毛坯面做為粗基準(zhǔn),粗精銑底面A。選用X53立式銑床及專(zhuān)用夾具加工。
工序Ⅱ 以底面A及2-Φ11孔,一面兩銷(xiāo)定位,加工36槽。選用X63臥式銑床及專(zhuān)用夾具加工。
工序Ⅲ 以一面兩銷(xiāo)定位,鉆銑2-Φ20孔。選用X53立式銑床及專(zhuān)用夾具加工。
工序Ⅳ 以底面A為基準(zhǔn),側(cè)邊采用輔助支撐,加工底面上3-Φ11孔,其中2個(gè)孔做為后續(xù)工藝定位孔,按工藝尺寸加工。選用Z3063鉆床及專(zhuān)用鉆模。
工序Ⅴ 終檢。
2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“操縱桿支架”零件材料為HT150,硬度HB163-229,生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn),采用精鑄件毛坯。
根據(jù)上述資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
(1)底面(A面)
根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》表5-5,鑄件最大尺寸≦120,確定底面毛坯機(jī)械加工余量為3mm。粗精銑一次加工完成到尺寸。
(2)3-Φ11
為工藝孔,加工時(shí)按工藝尺寸加工,直接在零件上鉆鉸完成。10.5高速鋼鉆頭鉆出10.5的孔,再高速鋼機(jī)用鉸刀鉸11的孔。
(3)36槽
根據(jù)手冊(cè)表5-5,確定毛坯余量3mm。粗精銑一次完成。
(4)2-Φ20孔
根據(jù)手冊(cè)表5-58,先用鉆頭鉆孔至Φ19,再用Φ20鏜刀加工。
2.6 確定切削用量及時(shí)間定額
工時(shí)定額是指完成零件加工的就一個(gè)工序的時(shí)間定額
Td = Tj + Tf + Tb + Tx + Tz / N
其中:
Td—是指但見(jiàn)時(shí)間定額
Tj—是指基本時(shí)間(機(jī)動(dòng)時(shí)間) ,通過(guò)計(jì)算求得
Tf—是指輔助時(shí)間,一般取(15~20)%;Tj 與 Tf 和稱(chēng)為作業(yè)時(shí)間
Tb—是指布置工作時(shí)間,一般按作業(yè)時(shí)間的(2~7)%估算
Tx—是指休息及生理需要時(shí)間,一般按作業(yè)時(shí)間(2~4)%估算
Tz—是準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間,大量生產(chǎn)時(shí),準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間忽略不計(jì)
N—是指一批零件的個(gè)數(shù)
工序Ⅰ 銑底面A
(1)加工條件
工件材料:HT150,鑄件
加工要求:粗精銑底面A。
機(jī)床:XK714G數(shù)控銑床。
刀具:采用成都成量工具有限公司的面銑刀刀柄及立裝式立銑刀,刀具直徑φ160。刀片材料P/K,型號(hào)LZ1282,適用加工材料為鑄鐵等。
(2)計(jì)算切削用量
毛坯加工余量為3mm左右,根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)算》表9,Vc選60m/min,f=0.3 mm/r。
(3)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n=Vc1000 πDc=60x1000 3.14x160=119r/min
按機(jī)床說(shuō)明書(shū),與119r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為95r/min
所以實(shí)際切削速度v=47.728r/min
(4)計(jì)算切削工時(shí)
t =4.2min
工序Ⅱ 以底面及Φ11孔,一面兩銷(xiāo)定位,加工36槽。
(1)加工條件
工件材料:HT150,鑄件。
加工要求:銑36槽。
機(jī)床:X63臥式銑床。
刀具:選用可調(diào)式三面刃銑刀,直徑Φ120,刀片767,加工鑄鐵件。
(2)計(jì)算切削用量
根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)算》表9,選取Vc=60m/min,f=0.2 mm/r
確定機(jī)床轉(zhuǎn)速
n=VcX1000 πXDc=60x1000 3.14x120=159.2r/min
按機(jī)床說(shuō)明書(shū),與212.3 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為150 r/min
所以實(shí)際切削速度v=56.52 m/min
(3)計(jì)算切削工時(shí),t=4min
工序Ⅲ 以一面兩銷(xiāo)定位,鉆鏜2-Φ20孔
(1)加工條件
工件材料:HT150,鑄件。
加工要求:鉆銑2-Φ20孔。
機(jī)床:X53立式銑床。
刀具:采用鉆鏜的形式,先用Φ19高速鋼鉆頭鉆出底孔,再用Φ20鏜刀精加工。
① 先用Φ19鉆頭鉆底孔
根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)算》表9,選取f=0.2 mm/r,v=40m/min
所以n=1000v πD=1000x40 3.14x19.=670 r/min
按機(jī)床選取n=600r/min
實(shí)際切削速度v=35.796m/min
② 用Φ20成型鏜刀進(jìn)行鏜孔
根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)算》選取f=0.15mm/r,v=70m/min
所以n=1000v πD=1000x70 3.14x20.=581r/min
按機(jī)床選取n=600 r/min
實(shí)際切削速度v=37.68 m/min
(3)計(jì)算切削工時(shí)
鉆削時(shí)間:t =2.3 min
鉸削時(shí)間:t =1.2 min
總切削時(shí)間:t=3.5 min
工序Ⅳ 以底面為基準(zhǔn),側(cè)邊采用輔助支撐,加工底面上3-Φ11工藝孔。
(1)加工條件
工件材料:HT150,鑄件。
加工要求:鉆鉸3-Φ11孔。
機(jī)床:Z3063鉆床。
刀具:鉆頭選取高速鋼鉆頭,直徑Φ10.5,鉸刀選取高速鋼機(jī)用鉸刀Φ11H9
(2)計(jì)算切削用量
① 先用Φ10.5鉆頭鉆底孔。
根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)算》表1選取f=0.20mm/r,v=20m/min
所以n=1000v =1000x20 3.14x10.5=606r/min
按機(jī)床選取n=630r/min
實(shí)際切削速度v=20.77 m/min
② 用Φ11H9鉸刀進(jìn)行鉸孔
根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)算》表6,選取f=0.5 mm/r,v=6m/min
所以n=1000v =1000x6 3.14x11.=173.7r/min
按機(jī)床選取n=200r/min
實(shí)際切削速度v=6.9 m/min
(3)計(jì)算切削工時(shí)
鉆削一孔:t= 0.72min
鉸削一孔:t= 1.8min
總切削時(shí)間:0.72 3+1.8 3=7.5min
工序Ⅴ 檢查
3、夾具的設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。
經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商,決定設(shè)計(jì)第四道工序——鉆底面孔系。本夾具將用于Z3063鉆床。刀具為一把Φ10.5的高速鋼鉆頭,Φ11H9的高速鋼機(jī)用鉸刀,對(duì)工件的3-Φ11孔進(jìn)行加工。采用鉆模上面對(duì)刀塊對(duì)刀。選用GB/T 8045.1——1999固定鉆套通過(guò)鉆模固定在夾具體上,保證加工過(guò)程中孔的被加工的位置精度。
3.1問(wèn)題的提出
本夾具主要用來(lái)鉆工件上3-Φ11的孔成,孔加工通,先用Φ10.5的鉆頭粗鉆后再用Φ11H9的絞刀加工到尺寸。在本道工序加工時(shí),主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,保證工藝要求孔距及孔徑為下到序做基準(zhǔn)。
3.2夾具設(shè)計(jì)
(1)定位基準(zhǔn)的選擇
前期方案分析過(guò)程中,是將36的毛坯槽定位工件的左右及上下,R12的圓弧定位工件的前后,A面緊貼鉆模板使其按要求加工,設(shè)計(jì)出來(lái)的鉆模板要保證3-Φ11的孔間距及孔徑,還要照顧到毛坯36H12槽的加工余量不至于后序加工不出來(lái)。
(2)切削力及夾緊力計(jì)算
(見(jiàn)《切削手冊(cè)》表3.28)
其中,=650,=3.1mm,=1.0,=0.08mm,=0.72,=40mm(在加工面上近似測(cè)量值),=0.86,=225mm,=0.86,=0,z=20
所以
由于是垂直銑削,所以水平分力=0N
垂直分力=1456N
在計(jì)算切削力時(shí),必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=K1K2K3K4。
其中K1為基本安全系數(shù)1.5
K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.15
K3為刀具鈍化系數(shù)1.1
K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。
所以 F′=KFH=1.5×1.15×1.1×1.1×1456=3197.5N
Wk=------防止工件繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所需夾緊力
(為摩擦系數(shù),為90)
(4)夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此,夾具的實(shí)用性及勞動(dòng)強(qiáng)度也要考慮在內(nèi)。本零件是精鑄件,余量較小,切削力不是太大,需要的壓緊力也不大,所以沒(méi)有必要使用氣動(dòng)或液壓夾緊,手動(dòng)壓緊就可以滿(mǎn)足需要。
夾具上裝有鉆模板,可使夾具在一批零件的加工之前很好地對(duì)刀(與塞尺配合使用);同時(shí),夾決定設(shè)計(jì)第二道工序——鉆底面孔系。鉆床夾具的裝配圖及夾具體零件圖見(jiàn)附錄。
4、設(shè)計(jì)感言:
這次的課程設(shè)計(jì),我們真正的做了一次設(shè)計(jì)人員,由方案的出臺(tái)、查表、計(jì)算到夾具的設(shè)計(jì),都由我們自己獨(dú)立思考親自操作完成的。在這次課設(shè)過(guò)程中,漸漸能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的知識(shí),正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位,夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問(wèn)題的方法。我們重溫了《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、制圖的課本知識(shí),第一次感受到了運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐所帶來(lái)的快樂(lè),同時(shí)也培養(yǎng)了我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。親手設(shè)計(jì)夾具(或量具)的訓(xùn)練,提高我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力,也算是為以后的工作提前進(jìn)行了適應(yīng)。程設(shè)計(jì)過(guò)程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程,并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查詢(xún)相關(guān)資料等,增強(qiáng)我們解決工程實(shí)際問(wèn)題的獨(dú)立工作能力。
更重要的是,在此過(guò)程當(dāng)中,可以總結(jié)出許多經(jīng)驗(yàn)。我們明確了做為一個(gè)工程技術(shù)人員應(yīng)該具有的認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃仞B(yǎng)。在以后的工作中,我們不僅僅交出了一份作品,一份作業(yè),更交出了一份安全,一份信任,一份責(zé)任。在以后的學(xué)習(xí)、工作當(dāng)中,必須重視負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹臉I(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng);同時(shí),更應(yīng)重視團(tuán)隊(duì)合作,1加1是可以大于2,一次次的對(duì)方案進(jìn)行討論、修改,使我們的方案逐漸走上成熟,各種疑問(wèn)都得到了解決,團(tuán)結(jié)合作是我們完成工作的保證。三周的課程設(shè)計(jì)是如此短暫,但在此過(guò)程中所學(xué)到的東西將指引我們以后的學(xué)習(xí)工作。
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