CN101616843A - 一种具有香槟酒底座的塑料瓶和生产这种塑料瓶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种塑料瓶,包括:瓶体,其沿中轴线从瓶颈向其下端纵向延伸并具有预定厚度;底座(2),其包括一与该瓶体的下端相连的边围(3)并延伸到一外围承托区域上。此外,还包括圆顶(7),其从所述外围承托区域向一基本上位于所述中轴线上的顶点(7a)延伸;以及,凹槽(9),其在所述边围与圆顶之间延伸并且具有一底部,所述凹槽具有纵向底线(9a)。所述凹槽的底线(9a)具有一方向,该方向与所述圆顶(7)的切线方向在所述圆顶(7)内的凹槽(9)底部的出口(9d)处形成一个明显的角(α)。
Description
本发明涉及一种具有香槟酒底座(champagne base)的瓶子,即该瓶子的底座包括一个具有向外凹面的圆顶,该设计特别用于但不仅限于存放碳酸饮料。更具体地,本发明涉及一种包含瓶体(body)和底座(base)的塑料瓶,其中,所述瓶体沿一中轴线从瓶颈(neck)向下端纵向延伸并有一预定厚度,所述底座包括一与所述瓶体的下端相连的边围(skirt)并延伸到外围承托区域(peripheral bearing zone),所述瓶子在该区域上站立于垂直位置,一个连续圆形的顶(continuously rounded dome),其具有一向外凹面并从所述外围承托区域向一基本上位于所述中轴线上的顶点延伸,以及凹槽,其具有一底部并且在所述边围与所述圆顶之间呈放射状延伸以便在它们之间界定出所述外围承托区域的支脚。所述凹槽具有纵向底线(bottomline),该纵向底线在所述凹槽的底部上沿所述凹槽的放射性延伸方向延伸。
这种底座用于那些存放能产生高内部压力的碳酸饮料的瓶子。具体地,这些被称为“香槟酒”的底座的圆顶很适合通过其连续圆形的、柔和的几何形状来承受所述内部压力,也就是说无需明显的、能产生机械力集中的浮雕。然而,所述圆顶与所述外围承托区域上的边围的连接会产生瓶子的稳定性问题,因为在内部压力的作用下,所述承托区域会在角部(angular portion)不对称地膨胀。这就是提供能界定支脚的外围凹槽成为一种已知惯例(known practice)的原因,其中,这些支脚相对于连续的环形承托区域被增强(reinforced)了。然而,在现有技术中,这些凹槽以一种相切的方式连接到所述圆顶上,也就是说所述凹槽的底部的方向与所述圆顶的切线实质上形成一个平角(flat angle),或者就是在所述连接处形成一个大的曲率半径,以便不在所述圆顶上形成一个薄弱区域并且因此与传统的玻璃香槟酒底座相比能减少其厚度。然而,所述圆顶的厚度仍然超过所述瓶子的瓶体的厚度,并且这一从其顶点到所述承托区域的厚度也是为了保持所述圆顶的完整。这种设有加固凹槽的圆顶出现在一些文献中,例如文献FR-A-2 300 707和WO-A-03/091117。
因此,香槟酒底座有一个缺点,即由于出现一个相当厚的圆顶以承受特定的内部压力因而它相当地重。人们一直关注减少塑料瓶的重量以减少必需的原料数量并减少包装对环境的影响。
因此,本发明的目的就是优化瓶子的所述底座,或者使它重量不变而能承受更大的压力,或者减轻用于特定饮料的现有底部的重量。
相应地,本发明的主题就是上述类型的瓶子,其特征在于,所述凹槽的底线具有一个方向,该方向与所述圆顶的切线方向在所述圆顶内的所述凹槽的底部的出口处形成一个明显的角。
特别是在40摄氏度的温度下进行的72小时测试中,以这种方法制造的瓶子与早期的同类瓶子相比能更好地承受所述内部压力。与那些同所述瓶子的尺寸和重量类似的、具有凸面花瓣状底座的瓶子相比,所述瓶子表现得很独特。另外,与这些底座相比,用于分开所述支脚的所述凹槽的高度充分地减小了,并且其美学外观也得到了改善。
这些惊人的成果可以归因于两个因素。一方面,所述凹槽的底部以一个角度与所述圆顶连接能把径向力(radial forces)向所述边围的外围传导,这将降低所述圆顶变平的潜在可能并且防止所述圆顶像有时候注意到的那样翻出来。另一方面,所述凹槽的侧壁形成基本垂直于所述圆顶的、并且在所述圆顶的下部的高度之上延伸的凸缘(flange),这将形成相似于肋状的支撑。
然而要注意的是,为了使所述凹槽与所述圆顶相匹配,优选地,所述凹槽具有一个非零曲率半径的圆形轮廓,而不是一个锐角。但是这样的曲率半径将会明显小于所述底座的特征尺寸(characteristicdimensions),并且明显小于所述凹槽的圆形底线的曲率半径。因而在圆形的连接轮廓(connection profile)的末尾处所述底线的方向和所述圆顶的切线的方向明显地被限定了。
所述凹槽出现在所述圆顶的下部处,该下部相对于上部在垂直方向上通过所述凹槽的底部的出口被界定。根据本发明的又一特征,所述圆顶的环形下部的厚度基本上等于所述瓶体的预定厚度,而所述圆顶的上部具有的最小厚度明显大于所述预定厚度。这样的结果就是,由于所述凹槽加强了所述圆顶的更薄的下部的综合作用而节省了重量。
所述圆顶的环形下部和上部之间厚度的变化自然不是以一种不连续的方式发生,而是以某种累进方式进行。所述上部的厚度可以是基本上可变的并且向着所述顶点方向明显增加,其中,该顶点相当于预成品(preform)的注入点。然而,所述下部的厚度不会有太大变化,其以百分之几十的变动达到实质上等于所述承托区域的支脚处的预定厚度的值,而不像现有技术所记载的香槟酒底座那样在所述承托区域中寻求一个相当厚的厚度以增强该底座。
在本发明的多个优选实施方式中,还包括使用下述布置的一个和/或多个:
-所述凹槽的底部的方向和所述圆顶在所述出口处的切线的方向之间形成的角度在90度与150度之间,并且优选地等于120度;具体地,大于150度的角就不能充分地封住所述圆顶的上部,而小于90度的角就会导致使用更多的原料却不能改善耐压性;
-所述凹槽的底线具有一曲线轮廓,该曲线轮廓的曲率半径从所述边围处到所述圆顶处是增加的;以便在所述圆顶内的出口处形成一个比在所述边围内的出口处更加明显的角度;
-所述圆顶的上部的最小厚度至少等于所述预定厚度的2倍,并且优选地大约等于所述预定厚度的3倍;这样可以赋予该部分足够的强度,但却没有过分地增加所述底座的重量,其中,在该部分上,所述塑料更少地被扭伸;
-除了相当于注塑点的所述圆顶的顶点之外,所述圆顶的上部的厚度在1到3倍于所述最小厚度的厚度范围之间变化,以防止不必要的塑料的堆积,尤其是在接近所述顶点处;
-所述圆顶的顶点包括一个具有向外凹面的中空的凸头(nipple),该凸头推动了所述预制品围绕所述中轴线的延展(spreading)以便更好地在所述圆顶的上部上分布塑料;
-在所述圆顶内的出口处的所述凹槽的高度为所述圆顶在其外表面上测量到的高度的30%到60%,优选地,大约为40%;这样可以在节省原料、耐压性和美学外观之间得到一个很好的折衷;
-所述承托区域包括支脚,该支脚在径向的剖面具有一个曲率半径明显小于所述圆顶的最小曲率半径的曲线轮廓,并且沿所述承托区域的外围的大部分区域呈圆周式延伸;所述支脚的小曲率半径增强了它们对作用在支撑点上的承托压力(bearing force)的抗压性,并且它们的整个周长分散了该接触力(contact force)。
通过提供下列器件的制造方法,可以有利地制造出前文所描述的瓶子,其中被提供的器件包括:
-标准预成品,其具有一个以半球体结束的圆柱状内凹;
-模具,其形状与前文所述的瓶子的外部尺寸相符,并且,其中所述预制品的吹塑操作在所述模具内通过一与所述预制品的所述底座相连的伸展杆来实现,并且其特征在于,调整用于吹塑和推进所述伸展杆参数,以便在所述圆顶的下部获得一基本上等于所述瓶子的瓶体的预定厚度的厚度,以及在所述圆顶的上部获得一明显大于所述预定厚度的最小厚度。
由于采用了标准预制品以及增加了调整吹塑参数的可能性,因此能非常简单地从根据本发明的瓶子的生产切换到传统生产,或者在一个场地上进行这两种生产,如为了生产具有不同泡沫度(degrees offizziness)的天然水。
本发明的其他的特征和优点将在以下结合附图的对非限定性实施例的描述中显现出来,附图说明如下:
-图1为根据本发明生产的瓶子的局部主视图;
-图2为图1的仰视图;
-图3为图1的底部透视图,以及
-图4为图2中沿线IV-IV的剖面图。
在不同的附图中,相同的标号表示同一个或相似的部位。
图1部分地示出了一个被设计用于存放碳酸饮料的瓶子。这个瓶子包括瓶体1,该瓶体沿着垂直中轴线Z在上端(图中未示出)和下端1b之间纵向延伸,其中,所述上端与布置成封闭系统(closuresystem)的瓶颈相连。所述瓶体的下端1b与所述瓶体的高度相适应,从该高度上的所述横截面开始减小以形成一底座2。所述瓶体1具有一相同的环形横截面,但是它可能包括浮雕(relief)或是凹槽状(flutes)以致其横截面在其整个高度上是不变化的。
从图4中可以更好地看出,所述瓶体1由一层薄的塑料壁形成,例如一种聚酯纤维(polyester)和更具体的聚酯(PET)。所述瓶体1具有一厚度e1,下文称为“预定厚度”(predetermined thickness),该厚度被相当地减少了以便节省塑料。在如图所示的实施例中,所述预定厚度是0.4毫米,但是它基本上可以根据内部压力和瓶子的尺寸而变化。对于一个容量在25cl(厘升)到2升之间变化的苏打水的瓶子,该厚度可以在0.3到0.5mm(毫米)之间变化。这种瓶体的圆柱形横截面直径大约为75毫米,但是它的横截面也可以是椭圆形或多边形。
底座2包括与下端1b成切线连接的边围3。如图2所示,该边围3向下延伸到外围承托区域5,在此区域上所述瓶子被设计以站立于垂直位置。边围3的外部直径从下端1b到承托区域5逐渐减小以致所述承托区域的直径大约比所述瓶体1的直径小30%。在这种情况下,所述减少是连续的并且沿着一曲线轮廓,这增加了它的耐压性。
所述底座2的中间部分包括圆顶7,所述圆顶的顶点7a以所述轴Z为中心。所述圆顶7是一半球形的普通形状。然而,所述圆顶的底座7b与所述外围承托区域5相连接形成一个比理想球体稍微更弯曲的形状。无论如何,除了可能在下文所解释的限制于顶点7a的一个区域内,所述圆顶7具有一连续圆形轮廓,并且优选地,具有围绕所述轴Z的旋转对称性(symmetry of revolution)。具体地,所述圆顶的壁上的明显不连续性或是方向的改变都让所述壁无法抵抗变形,以及无法向所述承托区域5传导支撑压力。
凹槽9相对于所述中轴线Z在所述边围3和圆顶7之间呈放射状延伸,以便这些凹槽在它们之间界定所述外围承托区域5的支脚11。在图示的实施例中,这些凹槽9的数量是6个,但它们的数量也可以是奇数并且可以在3到大约10之间变动。
从图4的左半部分可以看出,所述边围3和圆顶7通过所述外围承托区域5的支脚11连接在一起,其中,所述外围承托区域5具有一个圆形轮廓,其半径明显大于该区域内的壁的厚度并且远小于所述圆顶的所述曲率半径。因此,每个支脚11都有一个厚度不变的圆形辐射状轮廓。支脚11的圆形轮廓有一个小曲率半径,该小曲率半径明显小于所述圆顶的最小曲率半径,这可以使他们能够比平坦的承托区域承受更大的压力而不变形。
需要指出的是,所述凹槽9的圆周宽度(circumferential width)在它们的放射性延伸(radial extension)上保持不变,并且比安排在所述放射性延伸之间的所述支脚11的圆周宽度小。因此所有支脚11沿所述承托区域5的外围的大部分呈圆周状延伸,瓶子的重量落在所述承托区域上。
所述凹槽9的横截面呈一具有圆底的V形。因此,在这些凹槽上,可以界定一呈线状的底部9a,该线在图1到图3中用虚线表示。所述凹槽的侧壁(9b,9c)在所述底部线9a的任一侧上延伸。该情形同样适用于凹槽呈U形轮廓时。
每个凹槽9的所述底部在所述圆顶7上从一个被称为出口的区域9d出现。该出口9d被限定为一个区域,而非一个点,因为每个凹槽9都通过一曲率半径为r的连接部分与所述圆顶7相连接,并且不是一个锐角。这自然是为了达到不产生压力集中(concentrations ofstresses)的目的。但是需要明确的是,所述曲率半径r非常小,特别是相对于所述凹槽的圆形底线9a的曲率半径或者其他所述圆顶7的曲率半径,并且小于这些半径的1/10。因而,除了所述连接的曲率半径外,当考虑凹槽的所述底部9和在该出口区域9d处的所述圆顶7的壁时,后者在它们之间形成了一个夹角α。
更明确地,凹槽9的所述底线9a的方向D与指向所述中轴线Z的所述圆顶的切线T,在所述出口9d处形成一个显著的角α,即在连接这些区域的、半径为r的所述连接部分的末端。“显著的角”应当被理解成一至少比锐角大几十度并且比平角小的角。优选地,角α在90度到150度之间并且优选地大约为120度,正如图示实施例那样。
所有所述凹槽的底部的出口9d确定了一条虚拟线7c,在图2和图3中用虚线表示。这条分界线7c把所述圆顶7划分为一个向所述外围承托区域5延伸的下部15和一个从该分界线7c向所述圆顶的顶点7a延伸的上部16。因此所述下部15相应于所述凹槽9通向的环形表面(annular surface)。应当指出的是所述几何特征相对于所述底座2的外表面被限定,因为这一外表面是由一模具精确确定的,而所述内表面在吹塑操作过程中注入的热气压力的作用下形成并且因此更易于形成不同的几何形状。
可以看出,这个所述凹槽9相对于所述圆顶7的布置改善了所述底座2的内部耐压性(internal pressure resistance)。这样一来,一方面,每一个凹槽9的底部形成了一个伸向所述边围缘3的外围的刚性空间(rigid spacer),这可以将所述圆顶7径向固定在所述分界线7c上并且因此防止所述上部16变平。这种固定方式无法通过将凹槽底部以相切的方式或以一个大曲率半径连接到所述圆顶来实现。另一方面,所述侧壁(9b,9c)形成基本垂直于所述圆顶的下部15的凸缘,并且从它们的连接线开始有一个相当大的宽度,这与凹槽以切线方式连接所述圆顶时加宽凸缘的情况不同。对所述凹槽9的这一布置相对于现有的包含一厚圆顶的底座不会增加所述底座2的重量,但会增加所述内部耐压性。因此耐压性和重量的比率增大了。
然而,所述凹槽的底线9a的轮廓不必是直线,以便扮演传导所述力量的间隔区(spacer)的角色。具体来讲,正如在所述实施例中展示的那样,使所述凹槽的底线9a在一条曲线上纵向延伸是有利的,该曲线的曲率半径从所述边围3到所述圆顶7加大,即与逗点状(shapeof a comma)相似。这就允许所述凹槽9在所述边围3的顶点处可以更多地切向连接,此处凹槽深度变小而所述凹槽底线9a的轮廓在所述圆顶7处接近成直线。
另外,所述凹槽9的这种布置可以与经明智选择的所述圆顶7的厚度的局部减少相结合,从而降低所述底部2的重量。特别地,从图4中可以看出,圆顶下部15有一个厚度e15,该厚度基本不变,该厚度明显小于圆顶上部16的平均厚度,并且甚至小于这一上部的最小厚度e2。因此,除了增加抗压性,还有可能减少所述底的重量。更特别的是,所述圆顶下部15的厚度e15基本不变并约等于所述瓶壁的预定厚度e1.
但应当指出的是在分界线处产生一个能以圆形脊(circular ridge)方式的厚度突变。因而就有必要了解所述下部15的厚度e15和所述圆顶上部16的最小厚度e2是在稍微远离所述分界线7c处测量到的厚度,如图4中所示的e15和e2。然而,这个厚度的转变对于肉眼而言十分明显可见的,其以所述圆顶7转变为不透明的形式出现。
应该指出的是所述边围3的厚度基本不变并等于所述瓶体的预定厚度e1,所述外围承托区域5的支脚11和凹槽9的壁的厚度也如此。这种布置可以在给定的耐压性条件下基本上减轻了所述底部2的重量,该布置可以通过在分界线7c之外的透明度来确定,所述分界线可视化地标记所述瓶体的透明度。当所述下部15的厚度e15至少是所述上部16最小厚度e2的一半时,上述重量的减轻是可观的。在示出的实施例中,获得一种好的折衷方式就是所述下部15的厚度e15接近于所述上部16最小厚度e2的1/3。或者,换句话讲,所述圆顶7的上部16的最小厚度e2接近于所述瓶体1的预定厚度e1的3倍。
通常来讲,通过节省用于构建所述圆顶上部16的材料、通过限制所述圆顶上部相对于它的最小厚度e2的最大厚度可以减少所述底部2的重量。通过改善所述预成品的塑料的拉伸和分布以便获得所述最大厚度相对于所述最小厚度e2的比率至多等于3,所述圆顶上部16的重量可以大大优化。对于所述最大厚度,所述圆顶的顶点7a却被排除在外,因为在这一区域实质上不可能进行拉伸,其中,该区域通常与以中心轴Z为中心的、用于向所述预成品注塑的点相符。
本领域技术人员可以理解,在所述出口9d处的凹槽9的底部的高度h越大,所述圆顶的下部15被拉伸得越大,于是可以更多地减轻重量。然而,这一高度不能与在所述圆顶的顶点7a处测量到的所述圆顶的高度H相近,否则它将形成一个平坦的连接角α,这样会减弱凹槽的固定作用并且会危及所述凹槽9自身耐压性,尤其在它们侧面(9b,9c)。另外,通过增加所述凹槽底部的高度h,也加大它们的视觉影响。在这些需求之间寻求比较好的折衷方式就是,所述出口9d处的凹槽9的底部的高度h介于所述圆顶7高度H的30%到60%之间,优选地,如图示实施例所示的接近40%。
为了达到在圆顶7的上部16上使塑料充分展开的目的,在所述圆顶的顶点7a处设置一个凸头17,其具有一个与所述圆顶类似的向外的凹度。当吹塑预制塑料开始接触这个凸头17时,其维持一个第一拉伸,该拉伸效果比其遇到完全的半球形圆顶更加显著,因为这一凸头17具有较小的曲率半径。所述凸头17相对于所述圆顶7的圆形剖面形成一个凹口(indent),但其并没有降低所述圆顶7整体的耐压性,因为材料的厚度在这一轻微拉伸的中心区域仍相当大。
上述外部几何形状的生产可以通过模具简单地获得,瓶子在所述模具中吹塑形成。如何得到上述厚度,以及尤其是如何在所述圆顶的下部和上部位置(15、16)之间得到厚度的过渡,需要本领域技术人员更为专门的技术与测试。例如,根据惯例可知利用具有局部厚度变化的预成品,以便通过吹塑瓶在特定区域获得确定的厚度。但是经过测试活动表明,在使用一个完美的标准预成品的同时,完全可以通过调整瓶子吹塑操作的参数来获得最适宜的厚度,就是说所述预成品的内部空间具有一个被半球终止的圆柱体形状。作为一个提示,所述吹塑操作主要包括预热一个预成品,将其放入与瓶子形状相符而尺寸远大于所述预成品的模具里,以预定温度、压力与流速吹入热气,与此相伴,还通过一根与所述预成品底部相连的伸展杆(stretch rod)来辅助所述预成品膨胀(expansion)。这些操作通过或多或少的复杂工序、并对所述模具进行或大或小的冷却来实现。此外,在测试中对这些参数进行调整,然后在生产过程中,由于通过日益发达的计算机检验,能够被精确地执行。使用一个标准预成品可以明显地简化生产根据本发明的瓶子的起始阶段,以及在必要时能重新生产其他类型的瓶子。除了购买预成品而获得的经济节约之外,这也可以简化采购以及生产场所储存的管理工作,在该生产场所,具有或多或少碳酸成分的饮料被装瓶且该饮料需要具有不同耐压性的瓶子。
上述具体实施例是非限定性的,所给出的几何指标可以根据瓶子的体积和横截面,并且根据饮料的自然状态发生变化。基于这一原因,应该指出根据本发明制造的瓶子可以完美地与不含气的液体相匹配,例如静水(still water),其可以在压力下包装,并且在瓶子落下时会在底部产生非常高的压力波(pressure wave)。
Claims (10)
1.一种塑料瓶,其包括瓶体(1),所述瓶体(1)沿中轴线(Z)从瓶颈向下端(1b)纵向延伸并具有预定厚度(e1);底座(2),所述底座(2)包括一与所述瓶体的下端相连的边围(3)并延伸到一外围承托区域(5)上;连续圆形的顶(7),所述连续圆形的顶(7)具有一向外凹面并从所述外围承托区域向一基本上位于所述中轴线(Z)上的顶点(7a)延伸;以及,凹槽(9),所述凹槽(9)具有一底部并且在所述边围与所述圆顶之间呈放射状延伸,所述凹槽具有纵向底线(9a),所述纵向底线(9a)在所述凹槽的底部上沿所述凹槽的放射性延伸方向延伸,其特征在于,所述凹槽的底线(9a)具有一方向(D),所述方向(D)与所述圆顶(7)的切线方向(T)在所述圆顶(7)内的所述凹槽(9)底部的出口(9d)处形成一个明显的角(α)。
2.根据上述权利要求所述的瓶子,其特征在于,所述凹槽(9)的底部的方向(D)和所述圆顶(7)的切线方向(T)在所述凹槽底部的出口(9d)处形成的所述角(α)在90度到150度之间,且优选地等于120度。
3.根据权利要求1或2所述的瓶子,其特征在于,所述凹槽的底线(9a)具有一曲线轮廓,所述曲线轮廓的半径从所述边围(3)处到所述圆顶(7)处是增大的。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的瓶子,其特征在于,所述凹槽(9)出现在所述圆顶(7)的下部(15)处,其中,所述下部(15)相对于上部(16)在垂直方向上通过所述凹槽的底部的出口(9d)被界定,并且所述圆顶的下部(15)具有一个基本上等于所述预定厚度(e1)的厚度(e15),而所述圆顶的上部(16)具有一最小厚度(e2),所述最小厚度(e2)明显大于所述预定厚度(e1)。
5.根据权利要求4所述的瓶子,其特征在于,所述圆顶的上部(16)的最小厚度(e2)至少等于所述预定厚度(e1)的2倍,且优选地,大约等于所述预定厚度的3倍。
6.根据权利要求4或5所述的瓶子,其特征在于,除了相当于一注塑点的所述圆顶的顶点(7a),所述圆顶的上部(16)的厚度在1倍到3倍于所述最小厚度(e2)的厚度范围之间变化。
7.根据上述权利要求中任一项所述的瓶子,其特征在于,所述圆顶的顶点(7a)包括一具有向外凹面的中空凸头(17)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的瓶子,其特征在于,在所述圆顶(7)内的所述出口(9d)处的凹槽(9)的高度(h)为所述圆顶在其外表面上测量到的高度的30%到60%,优选地,大约为40%。
9.根据上述权利要求中任一项所述的瓶子,其特征在于,所述承托区域(5)包括支脚(11),所述支脚(11)在径向剖面上具有一曲率半径明显小于所述圆顶的最小曲率半径的曲线轮廓,并且沿着所述承托区域的外围的大部分区域呈圆周式延伸。
10.一种制造上述权利要求中任一项所述的瓶子的方法,其中具备以下器件:
-标准预制品,所述标准预制品具有一个以半球体结束的圆柱形内凹;
-模具,所述模具的形状与所述瓶子外部尺寸相符,以及
其中所述预制品的吹塑操作在所述模具内通过一与所述预制品的底座相连的伸展杆来实现,
其特征在于,调整用于吹塑和推进所述伸展杆的参数,以便在所述圆顶(7)的下部(15)获得一厚度(e15)并且在所述圆顶的上部(16)获得一个最小厚度(e2),其中,所述厚度(e15)基本上等于所述瓶子的所述瓶体(1)的预定厚度(e1),所述最小厚度(e2)明显大于所述预定厚度(e1)。
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