CN101248567A - 用于定位和保持压缩机中电机定子的元件、压缩机及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种定位和保持元件(27),其包括:具有厚度基本恒定的筒状环形带件,带件的内径基本等于定子的外径,从而能够基本同轴地夹紧于定子周围;多个支承件(30),它们从所述环形带件径向朝外伸出,每个支承件具有处于压缩机壳体上的支承面(34),所述支承面位于与另一环形带件轴线(29)相同的假想环形圆柱体的侧面上,并且其直径基本等于壳体的内径,因此可将该定位和保持元件夹紧地安装于壳体内侧。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将电机定子定位和保持于压缩机壳体的大致呈圆柱形的部分中的元件、一种包括该元件的压缩机、以及利用该元件将电机安装在压缩机中的方法。
背景技术
在公知的方式中,压缩机包括由壳体限定的密封封闭体,在该壳体中开有用于制冷剂流体的入口孔和出口孔。封闭体包含吸入容积和压缩容积,它们由包括主体的压缩级隔开并分别被安置在封闭体两端之一处。
电机被安置在吸入容积中,其中定子位于外侧,相对于壳体固定安装,转子被安置在中心位置,与驱动轴刚性联结。
根据第一公知实施例,电机定子被固定于装牢在主体上的裙部中,或者通过夹具悬挂在主体下方,夹具位于电机的与主体相对并由拉紧杆固定的那一端。在这两种情况下,为实现转子相对于定子的令人满意的、精确的定位以及保持恒定的空气隙,需要执行某些操作,尤其是精密的机加工操作。因此,事实证明第一实施例有局限性并且成本高。
根据第二公知实施例,借助环形的常规形状的定位和保持元件将电机的定子固定到壳体上。
在文献US 4134036中,如在截面中看到的那样,中间元件包括折叠形成管状波纹板形式的圆形部分和向外弯曲部分的连续体。支承在壳体上的元件的区域和支承在定子上的元件的区域沿径向相互分离,这意味着不能确保非常良好的保持力。而且,这些弯曲部分可能发生形变,导致定子不能最佳地居中。此外,这种安装操作需要采用固定元件。
文献EP 0798465提供一种中间元件,其包括由沿径向、朝内和朝外都变厚的一些区域隔开的薄区域,在这些薄区域处元件支承在定子和壳体上。然而,这种结构可导致元件的薄区域发生不容易控制的变形,这些形变对于保持质量存在有害影响,从长远来看,可能导致元件受损。
文献EP 0855511描述了一种中间元件,其包括以添加方式一方面沿径向朝内变厚的区域和另一方面沿径向朝外变厚的区域,后者具有空的内部部分。这种结构除比较复杂外,该元件还具有以下缺陷:显著变形的危险,和由于支承在壳体和支承在定子上的元件的区域之间的径向分离导致保持力减弱。
发明内容
本发明旨在提供一种定位和保持元件,其结构比公知元件简单,成本低廉,且可确保将定子精确定位和稳定保持于壳体中。
为此,根据第一方面,本发明涉及一种用于将电机定子定位和保持于压缩机壳体的大致呈圆柱形的部分中的元件,压缩机壳体的内径大于定子的外径,该元件包括:
-环形(revolution)和厚度基本恒定的筒状带件,其内径基本等于定子的外径,因而通过夹紧可将其基本同轴地安装于定子周围;
-从所述环形带件径向朝外突出的多个支承件,每个支承件具有用于支承于壳体上的面,所述支承面位于环形的假想圆柱体的侧面,该圆柱体具有和所述环形带件相同的轴线,支承面的直径基本等于壳体的内径,因此通过夹紧可将该定位和保持元件安装于壳体内侧。
环形筒状和恒定的厚度使环形带件具有较高的强度和不受其自身形状的影响而在所存在的力的作用下由定子和壳体影响的区域变形的能力。这点加上与支承面形状结合可以令人非常满意的方式确保电机的定位和保持。
“基本等于”是指所述环形带件的内径可等于定子的外径,或也可略小于或略大于定子的外径(例如,根据电机直径,大约0.1至0.5%的差值),以提供约0.1至1毫米的夹持。
而且,此定位和保持元件可以向压缩机壳体更好地传递电机的定子损耗,因此可以通过压缩机周围的环境空气更好地排出这些损耗。这样可以减少吸入气体的过热,因此可改善机器的效率。通过选择所述环形带件的厚度、突出支承件以及支承于壳体上的面可改善热传递。
根据一可能的实施例,至少一个支承件包括从所述环形带件径向朝外延伸的臂部和设置在臂部外端的垫,该垫具有圆柱形部分的形状,该圆柱形部分和所述环形带件同轴并在5至40度之间的角度或者甚至在10至25度角度之间的范围内延伸。
从横截面看,支承件可以呈T形,臂部宽度处于垫宽度的15至35%之间。在一变型例中,臂部宽度大于垫宽度的60%。
例如,至少一个支承件包括所述环形带件的局部较厚部分,形成实心或中空凸起部。
这些支承件的径向长度可以是8至50毫米之间。
根据一个可能的实施例,该定位和保持元件包括由至少一个支承件组成的多组,所述组围绕所述环形带件的周边基本均等分布。一组例如可包括沿径向相隔小于15度的两个支承件。
根据一个实施例,所述环形带件是开口式的并在超过270度的角度范围延伸。
所述定位和保持元件优选通过挤压然后切割到预定轴向高度而形成。
根据第二方面,本发明涉及以下类型的压缩机,其包括:
-由壳体限定的基本密封的封闭体,该壳体包括至少一个大致呈圆柱形的部分;
-安置在壳体的大致呈圆柱形的部分内侧的电机,所述电机包括定子,定子的外径小于壳体的内径;及
-如上所述的定位和保持元件,通过夹紧将所述元件基本同轴地一方面安装在定子周围而另一方面安装在壳体内侧。
优选将所述支承件安置在所述环形带件上,使环形带件和定子之间的支承区域基本成一条直线。
定子的外表面可以大致呈圆柱形。
在一变型例中,除至少一个平面外定子的外表面可基本呈圆柱形,所述支承件被安置成面向定子的一圆柱形部分或一些圆柱形部分。例如,定子的外表面包括N个基本相同的平面,这些平面围绕定子周边均匀分布且由形成于所述环形带件和定子之间的支承区域的圆柱形部分隔开,至少一个支承件被安置成和定子的外表面的每一圆柱形部分成一条直线。N例如可以是1至8之间。可以在定子的外表面的至少一个圆柱形部分的部位预先设置定位和保持元件,以包括两个角度上隔开的支承件,每个支承件被安置成与所述圆柱形部分和一相邻平面之间的边缘成一条直线。
最后,根据第三方面,本发明涉及一种在压缩机的封闭体中安装电机的方法,包括以下步骤:
-提供由壳体限定的基本密封的封闭体及如上所述的定位和保持元件,所述壳体包括至少一个大致呈圆柱形的部分,电机定子的外径小于壳体的内径;
-围绕定子基本同轴地安装所述元件;
-通过夹紧将定子/元件组件基本同轴地安装于壳体内侧;
-在所述元件和所述定子之间产生夹紧作用。
在安装状态下,为使电机能保持在壳体中,必须将所述元件夹紧于定子周围。这可以通过在将定子/元件组件安装到壳体内侧之前将所述环形带件初步夹紧于定子周围而获得。所述元件和所述定子之间的夹紧作用可以通过以下方式获得:通过施加力将所述元件安装在定子周围;或者将元件安装在定子周围之前使该元件受热膨胀然后冷却该元件使构成元件的材料收缩。
在一变型例中,起初可以不将所述环形带件夹紧于定子周围,而可以在支承部分上简单地将所述环形带件放置在定子周围,或者甚至粘接地结合于定子周围。在这种情况下,通过所述元件和壳体之间的夹紧作用导致所述定子和元件之间的夹紧效果。
该方法还可附加包括以下步骤:
-提供定子,该定子具有除至少一个平面外大致呈圆柱形的外表面;
-在和支承件不处于一直线的形变区域的部位,向所述元件的所述环形带件施加朝内的基本沿径向的力,使所述环形带件弹性变形;
-以基本同轴的方式并沿相互成角度的方位放置所述定子和元件,使得所述平面基本轴向对准形变区域;
-将定子插入所述元件中;
-释放施加到所述环形带件上的力,借助静配合将所述环形带件安装在定子周围。
附图说明
下面参照附图以非限制性示例的方式对一些可能的实施例进行描述。
图1为压缩机的纵向截面图,该压缩机包括电机及本发明的定位和保持元件;
图2是第一实施例的定位和保持元件透视图;
图3是第一实施例的一种变型的元件透视图;
图4是定子的横截面图,该定子包括一些平面且配备有图2所示的元件;
图5是配备有图2所示元件的环形圆柱形定子的横截面图;
图6是与图4类似的视图,其示出了所述元件的另一可能的安装方式;
图7a是定子的横截面图,该定子包括一些平面且配备有根据第二实施例的元件;
图7b是配备有图7a所示元件的环形圆柱形定子的横截面图;
图8a和8b是以横截面的形式示出了第二实施例的两种变型的支承件的细节的视图;
图9是根据第三实施例的元件的平面图;
图10的纵向截面图示意地表示出将定子/元件组件安装于压缩机壳体中的方法的两个步骤。
具体实施方式
图1示出处于垂直位置的涡旋式制冷压缩机1。当然,在不改变本发明的压缩机的结构的情况下可使其处于倾斜位置或水平位置。它也可以是另一类压缩机。
压缩机1包括由壳体2限定的密封封闭体,壳体的上端和下端分别由盖3和基座4封闭。在压缩机1的中间部分设有主体5,它包括两个容积,即位于主体5下方的吸入容积和位于主体上方的压缩容积。
压缩机1还包括电机6,该电机包括外径为De7的定子7,设置在它的中心的转子8。
主体5用于安装气体压缩级。该压缩级包括装备有面向下的静涡旋盘(fixted scroll)10的静蜗壳(fixted volute)9和装备有面向上的涡旋盘12的动蜗壳11。两个蜗壳9、11的两个涡旋盘10、12相互嵌合,从而形成体积可变的压缩室13。
通过入口管14供给气体,该入口管通过形成在壳体2中的入口孔而开口于压缩机1的吸入容积的上部。被压缩的气体通过开口15从蜗壳的中心向腔室16逸出,然后气体从该腔室经连接到出口管17的、形成在盖3中的出口孔排出。
为固定转子8,具有轴线19的轴18的上端以曲轴的形式偏离中心。该上部与属于动蜗壳11的套筒形部分20嵌合。当轴18由电机6带动而旋转时,轴驱动动蜗壳11,借助连接元件引导该动蜗壳相对于静蜗壳9作轨道运动。
借助形成于固定到壳体2上的定心部分22中的下部轴承21以及借助形成在主体5中的上部轴承23可相对于其他部分导引轴18。基座4限定壳体24,该壳体包含油槽,泵25的进入管的端部被浸渍在油槽中,该泵借助相对于轴的轴线倾斜的通道26将润滑油供给各种轴承。
电机没有固定到主体5上,而通过定位和保持元件27在壳体2的圆柱形部分处直接与壳体2连接,该圆柱形部分的内径Di2大于定子De7的外径。元件27由如铝之类的金属制成。它可以通过挤压然后切割成预定的轴向高度而形成。
图2和3示出了定位和保持元件27的第一实施例。
元件27首先包括具有轴线29的筒状环形带件(cylinderical belt ofrevolution)28,该筒状环形带件的内径Di28基本等于定子7的外径De7。环形带件28的厚度e(径向)基本恒定。环形带件28的高度(轴向)和厚度e比它的直径小。当然环形带件28的尺寸取决于定子7和壳体2的尺寸,但是作为实例,它们可以具有如下尺寸:
-内径Di28:从140至200毫米;
-高度:从40至130毫米;
-厚度:从3至10毫米。
在这些附图所示出的实施例中,环形带件28的高度小于定子7的高度。当然,环形带件28的高度也可以基本等于或者甚至略大于定子7的圆柱形中心区域(叠层的堆叠)。这可导致定子在大部分高度范围内被固定和保持。
元件27还包括多个基本相同的支承件30,它们从环形带件28径向朝外伸出。每个支承件30包括从环形带件28的外面径向延伸的臂部31。臂部31具有位于和轴线29正交的平面中的大致呈矩形的横截面,并且在环形带件28的整个高度范围延伸。
在臂部31的外端处安置有垫32,该垫具有圆柱形部分的形状,该圆柱形部分和环形带件28同轴,并且由两个直线边缘33限制,这两个直线形边缘平行于轴线29并且角度上隔开约10度。垫32还具有形成支承面34的外表面。支承件30的支承面34位于围绕轴线29回转的假想圆柱体(imaginary cylinderical of revolution of axis)的侧面上,该假想圆柱体的外径De34基本等于壳体2的内径Di2。于是,如沿与轴线29正交的截面所看到的那样,支承件30具有T形。在此实例中,支承件30的长度(径向)可以在8和50毫米之间,臂部31的宽度可以在3和12毫米之间。
在图2所示的实施例中,元件27包括两支承件30为一组的六组。这些组均等地分布于环形带件28的整个周边上,两相继组间隔接近40度。每一组包括具有小间隔角度的两个支承件30。
图3所示的变型与图2所示实施例不同,其差别如下:臂部31没有在环形带件28的整个高度上延伸,且垫32的边缘33不是直线而是非常平的V形,它的梢端指向垫32的外侧。这部分优选可通过模制、烧结或铸造而制成。
借助完全夹紧可将元件27同轴地安装在定子7的周围,以便将电机6保持于压缩机1中。
定子7可以是环形的圆柱形定子(图5)或者具有平面35(图4)。这些平面35通常均等地围绕定子7的周边分布,并被定子7的外表面的圆柱形部分36隔开。在定子具有平面的情况下,支承件30的组数优选等于平面35的数量。一方面使这些组分布于环形带件28的周围,另一方面将环形带件28安装在定子7上,使一组支承件30与定子7的圆柱形部分36成一直线。优选使支承件30与圆柱形部分36和平面35之间的边缘37成一直线。
可以采用多种技术措施将环形带件28夹紧于定子7的周围。尤其可将环形带件28构造成使其内径Di28略小于定子的外径De7,及:
-或者利用力将元件27安装在定子7的周围(所述环形带件的内径Di28略小于定子7的外径De7);
-或者在将元件27安装在定子7的周围之前加热元件27,使其膨胀并且便于其安装,然后一旦元件27处于合适位置则使其冷却,从而使得构成元件27的材料收缩并夹紧于定子7的周围。该方法尤其适用于由铝制成的元件37的情况(具有和定子不同的膨胀)。这可避免随机械形变而对环形带件28造成损坏。
另一种方法仅适用于定子7包括至少一个平面35的情况,它包括:在和支承件30不处于同一直线的形变区域的部位向环形带件28施加向内的基本为径向的力,使环形带件28弹性变形,然后以基本同轴的方式和沿互成角度的方位放置定子7和元件27,使平面35基本轴向对准形变区域,一旦将定子7插入元件27中,则释放施加到环形带件28上的力。
在定子7具有平面35的情况下,一旦将元件27放置于合适位置,则可以在平面35的部位向环形带件28施加力,使环形带件28局部变形并使该环形带件处于在整个内部区域基本与定子7接触的状况,因此可提供更大的保持力(参见图6)。
根据图7a和7b所示的第二实施例,元件27不再包括由两个支承件30为一组的六组,而包括六个围绕环形带件28的周边均等分布的支承件30。如上所述,每个支承件30包括臂部31和垫32,垫具有支承表面34,该支承表面位于围绕轴线29回转的假想圆柱体的侧表面上,其直径为De34。
在该实施例中,支承件30比图2所示实施例中的支承件更坚固,并且通常看起来是图2所示的一个和相同组件的两个支承件30的组合,其中它们之间的空间被填满。每个臂部31因此具有10和50毫米之间的宽度。
可将元件27基本同轴地并通过夹紧而设置在环形圆柱形定子7的周围(图7b)或者具有平面35的定子(图7a)的周围的合适位置。在后一种情况中,可将支承件30设置成与隔开的两个相继平面35的圆柱形部分36成一直线,并且臂部31的宽度可以大致对应于所述圆柱形部分36的宽度(沿定子7的周边)。
在图8a所示的变型中,支承件30具有实心的圆形凸出部形状,而没有在图7a和7b所示的那样从该凸出部伸出垫。这种凸出部也可以是中空的,如图8b所示。
根据第三实施例,如图9所示,元件27的环形带件28是开口式的,并且在大约320度角的范围内延伸。这可使环形带件28具有更大的形变自由度,尽管环形带件没有闭合,由于弹性回复,仍可非常理想地夹紧于定子7的周围。所述开口可位于两组支承件30或者两个支承件30之间。这些支承件30及它们的配置可以和图2、3或者7a、7b或者8a或8b所示的配置相同。
一旦将元件27安装于定子7的周围,定子7/元件27组件即被安装在壳体2中,处于壳体的圆柱形部分中。为此,如图10所示,配备有元件27的定子7被放置在合适形状的支承体38上。然后将壳体2与定子7同轴设置并使其朝定子7运动。壳体2的下部39的内径可略大于壳体2的用于容纳电机2的圆柱形部分的内径Di2,以方便地将定子7/元件27组件插入壳体2中。
一旦将元件27安装于定子7的周围,外径De34将略大于壳体2的内径Di2,因此可实现元件27和壳体2之间的施力安装和静配合,以确保电机2能非常理想地保持在压缩机1中。
还可以不在环形带件28和定子7之间进行任何初始夹紧操作(环形带件28的内径Di28略大于定子7的外径De7)。可将定子7和环形带件28简单地同轴搁置于(set down)支承体38上。如果合适的话,可将环形带件28粘接地结合于定子7的周围,以便于把持组件。于是,壳体2夹紧在元件27周围将使得环形带件28夹紧在定子7的周围。
元件27在壳体2上的硬性支承可传递到支承在定子7上的环形带件28上,这种支承开始是软性的,后来成为硬性的。通过这种方式,不仅可避免因运输和把持带来的冲击,而且还可避免因定子自身质量而可能引起几何组件定位受到损失的情况。
通过元件27将当定子7安装在壳体2中时,壳体2将向支承件30的垫32的支承面34施加力。而且,支承件30在支承于定子7的区域的部位将该力传递到环形带件28,在定子具有平面35的情况下,这些支承件30被设置在定子7的圆柱形部分36的部位。
环形带件28的筒状形状、支承件30在整个圆周上均等分布以及它们径向对准环形带件28和定子7之间的支承区域是可改善压缩机1中电机6的固定稳定性的全部要素。
实心支承件30或者成对的T形支承件30的存在两者都有利于环形带件的变形,因此可将其安置在定子7周围和保持电机6的合适位置。
无需多说,本发明不限于上面描述的这些示例性实施例,反之,本发明涵盖了所有变型实施例。
Claims (19)
1.一种用于将具有外径(De7)的电机(6)的定子(7)定位和保持在压缩机壳体(2)的大致呈圆柱形的部分中的元件,所述压缩机壳体(2)的内径(Di2)大于所述定子(7)的外径(De7),其特征在于,它包括:
-具有厚度基本恒定的筒状环形带件(28),其内径(Di28)基本等于所述定子(7)的外径(De7),致使通过夹紧将该带件基本同轴地安装在所述定子(7)周围;
-多个支承件(30),它们从所述环形带件(28)径向朝外突出,每个支承件具有用于支承在所述壳体(2)上的支承面(34),所述支承面(34)位于具有与所述环形带件(28)相同的轴线(29)的假想环形圆柱体的侧面上且其直径(De34)基本等于所述壳体(2)的内径(Di2),因此通过夹紧可将所述定位和保持元件(27)安装于所述壳体(2)的内侧。
2.根据权利要求1所述的元件,其特征在于,至少一个支承件(30)包括从所述环形带件(28)径向朝外延伸的臂部(31)和设置在所述臂部(31)的外端的垫(32),所述垫(32)具有圆柱形部分的形状,该圆柱形部分和所述环形带件(28)同轴并在5和40度之间的角度范围延伸。
3.根据权利要求2所述的元件,其特征在于,从横截面看,所述支承件(30)具有T形,所述臂部(31)的宽度为所述垫(32)的宽度的15和35%之间。
4.根据权利要求2所述的元件,其特征在于,从横截面看,所述臂部(31)的宽度大于所述垫(32)的宽度的60%。
5.根据权利要求1所述的元件,其特征在于,至少一个支承件(30)包括所述环形带件(28)的局部较厚部分,形成实心或中空的凸起部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的元件,其特征在于,所述支承件(30)的径向长度在8和50毫米之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的元件,其特征在于,它包括由至少一个支承件(30)组成的多组,所述组围绕所述环形带件(28)的周边基本均等分布。
8.根据权利要求7所述的元件,其特征在于,至少一组包括两个支承件(30)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的元件,其特征在于,所述环形带件(28)是开口式的并在超过270度的角度范围延伸。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的元件,其特征在于,它通过挤压然后切割到预定轴向高度而形成。
11.一种所述类型的压缩机,包括:
-由包括至少一个具有内径(Die)的大致呈圆柱形部分的壳体(2)限定的基本密封的封闭体;
-安置在所述壳体(2)的大致呈圆柱形的部分内侧的电机(6),该电机包括定子(7),该定子的外径(De7)小于所述壳体(2)的内径(Di2);
其特征在于,它还包括如权利要求1至10中任一项所述的定位和保持元件(27),所述元件(27)通过夹紧基本同轴地一方面被安装于定子(7)周围另一方面被安装于壳体(2)的内侧。
12.根据权利要求11所述的压缩机,其特征在于,所述支承件(30)被安置在所述环形带件(28)上、与所述环形带件(28)和定子(7)之间的所述支承区域基本成一直线。
13.根据权利要求11或12所述的压缩机,其特征在于,所述定子(7)的外表面大致呈圆柱形。
14.根据权利要求11或12所述的压缩机,其特征在于,除至少一个平面(35)外,所述定子(7)的外表面基本呈圆柱形,所述支承件(30)被安置成面向所述定子(7)的一或一些圆柱形部分(36)。
15.根据权利要求14所述的压缩机,其特征在于,所述定子(7)的外表面包括多(N)个基本相同的平面(35),这些平面围绕所述定子(7)的周边均等分布且由形成所述环形带件(28)和定子(7)之间的所述支承区域的圆柱形部分(36)隔开,至少一个支承件(30)被安置成和所述定子(7)的外表面的每一圆柱形部分(36)成一直线。
16.根据权利要求15所述的压缩机,其特征在于,在所述定子(7)的外表面的至少一个圆柱形部分(36)处,所述定位和保持元件(27)包括两个角度上隔开的支承件(30),每个支承件被安置成与所述圆柱形部分(36)和相邻平面(35)之间的边缘(37)成一直线。
17.一种在压缩机(1)的封闭体中安装电机(6)的方法,包括以下步骤:
-提供由具有内径(Di2)的至少一个大致呈圆柱形的部分的壳体(2)限定的基本密封的封闭体;
-提供电机(6)的定子(7),该定子外径(De7)小于所述壳体(2)的内径(Di2);
其特征在于,还包括以下步骤:
-提供如权利要求1至10中任一项所述的定位和保持元件(27);
-在所述定子(7)周围基本同轴地安装所述元件(27);
-通过夹紧在所述壳体(2)内侧基本同轴地安装所述定子(7)/元件(27)组件;
-在所述元件(27)和所述定子(7)之间产生夹紧作用。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述元件(27)和所述定子(7)之间的夹紧效果通过以下方式获得:
-通过施加力将所述元件(27)安装在所述定子(7)周围;
-或者在安装于所述定子(7)的周围之前使所述元件(27)受热膨胀然后冷却该元件,使构成该元件的材料收缩;
-或者通过在所述元件(27)和所述壳体(2)之间产生夹紧作用。
19.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,它包括以下步骤:
-提供定子(7),该定子具有除至少一个平面(35)外大致呈圆柱形的外表面;
-在和支承件(30)不处于一直线的形变区域的部位,向所述元件(27)的所述环形带件(28)施加朝内的基本沿径向的力,使所述环形带件(28)弹性变形;
-以基本同轴的方式、沿相互成角度的方位放置所述定子(7)和所述元件(27),使得所述平面(35)基本轴向对准所述形变区域;
-将所述定子(7)插入所述元件(27)中;
-释放施加到所述环形带件(28)上的力,利用静配合将所述环形带件(28)安装在所述定子(7)周围。
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