CN101827746A - 用于空心结构的可膨胀插入物 - Google Patents

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CN101827746A CN200880022652A CN200880022652A CN101827746A CN 101827746 A CN101827746 A CN 101827746A CN 200880022652 A CN200880022652 A CN 200880022652A CN 200880022652 A CN200880022652 A CN 200880022652A CN 101827746 A CN101827746 A CN 101827746A
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Abstract

公开了一种可膨胀插入物(200)及其制造方法。可膨胀插入物通常可包括沿着空心结构(100)在其内部延伸并且具有连续外周边的可膨胀主体(202)。可膨胀插入物是大致管状形状的以使得由外周边限定允许贯穿其中的流体连通的通路(216)。可膨胀插入物可操作来膨胀以填充空心结构的横截面。一种形成可膨胀插入物的方法通常可包括形成可膨胀主体，这包括形成连续外周边以及延伸通过外周边以允许贯穿其中的流体连通的通路。该方法还可包括膨胀细长主体以填充空心结构的横截面。

Description

用于空心结构的可膨胀插入物
背景技术
可膨胀材料一般用来改进汽车的声学或结构质量。通常，可膨胀材料放置于车体的腔室内，并且比如通过在车辆制造过程期间施加热而膨胀以填满腔室的一部分。可膨胀材料可以变成能有效吸收振动或减少传输通过车体结构的噪音的泡沫材料。其它可膨胀材料可在膨胀之后变得非常硬以提高车体结构的总体刚性或强度。
可膨胀材料通常形成于载体元件的外表面上以形成载体组件。载体组件可通过将载体机械地附连至腔室的内表面来安装在车辆腔室内。替代地，可膨胀材料设有粘合剂或不然的话设有“粘性”外表面，其通常将组件固定至腔室的内表面。可膨胀材料然后膨胀以大致填满载体元件和腔室的内表面之间的容积，从而支撑腔室内的载体。载体元件自身可由刚性材料例如钢形成，其给车辆腔室提供进一步的结构支撑。
载体元件还可能增加组件成本并且增加车辆和制造工艺的复杂性。例如，载体元件增加车辆中的部件的数量并且可能相对较重，尤其是载体元件由金属材料形成时。另外，载体元件难以适当地固定在车辆腔室内。
载体组件通常还可能抑制在生产过程期间施加至车辆的流体例如电涂流体的排放。通常，车辆主体结构在组装过程期间经受液体涂覆过程，例如电涂，以提高车体的耐锈蚀性。液体涂覆过程会降低一些粘合剂将载体组件粘合至表面的能力，并且这样，载体组件优选地在液体涂覆过程之前安装以允许用来安装载体组件的任何粘合剂适当地粘着至车体的未处理表面。不幸地，在液体涂覆过程之前安装的载体组件会抑制流体排出腔室。此外，在排放通路设置于载体元件中以允许排放时，通常会阻止施加至载体元件的可膨胀材料完全填充车辆腔室的横截面，从而限制可膨胀材料适当地削弱传输通过腔室的噪音和振动的能力。
因此，本领域需要一种可膨胀材料设计，其简化安装并且允许车辆腔室的排放得到改进，同时还给车辆腔室提供充分的振动和噪音削弱质量和/或结构刚性。
发明内容
根据这里所述的各种示例性描述，提供了一种可膨胀插入物及其制造方法以及一种车辆结构。可膨胀插入物通常包括沿着空心结构延伸的可膨胀主体。可膨胀主体包括连续外周边以及延伸穿过外周边以允许贯穿其中流体相通的通路。可膨胀隔板可操作来膨胀以填充空心结构的横截面。
一种形成可膨胀插入物的方法通常包括形成沿着空心结构延伸的可膨胀主体，包括形成连续外周边以及形成延伸通过外周边以允许贯穿其中流体相通的通路。该方法还包括膨胀该可膨胀主体以填充空心结构的横截面。
附图说明
虽然权利要求书不限于所示示例，但是通过其多个示例的讨论能最好地获得各个方面的了解。现在参照附图，详细示出多个示例。尽管附图示出多个示例，但是附图无需成比例并且某些特征可被夸大以更好地说明和解释示例的创新方面。此外，这里描述的示例不是穷举的或以其它方式限制或约束至附图所示以及以下详细描述中公开的精确形式和构造。本发明的示例性示例通过参照如下附图详细描述。
图1是包括膨胀之前的可膨胀插入物的空心主体腔室的等距视图；
图2是包括膨胀之后的可膨胀插入物的空心主体腔室的等距视图；
图3A是在空心主体腔室组装之前、包括限定大致圆形横截面的可膨胀插入物的空心主体腔室的横截视图；
图3B是在空心主体腔室组装之后、包括限定大致圆形横截面的可膨胀插入物的空心主体腔室的横截视图；
图4A是在空心主体腔室组装之前、包括限定大致星形横截面的可膨胀插入物的空心主体腔室的横截视图；
图4B是在空心主体腔室组装之后、包括限定大致星形横截面的可膨胀插入物的空心主体腔室的横截视图；
图4C是限定具有矩形延伸部的大致圆形横截面的可膨胀插入物的横截视图；
图4D是限定具有钩形延伸部的大致圆形横截面的可膨胀插入物的横截视图；
图5A是具有不规则横截面形状的空心主体腔室以及在空心主体腔室组装之前限定大致圆形横截面的可膨胀插入物的横截视图；
图5B是具有不规则横截面形状的空心主体腔室以及在空心主体腔室组装之后限定大致圆形横截面的可膨胀插入物的横截视图；
图6A是在空心主体腔室组装之前、包括用机械紧固件紧固至腔室的可膨胀插入物的空心主体腔室的横截视图；
图6B是在空心主体腔室组装之后、包括用机械紧固件紧固至腔室的可膨胀插入物的空心主体腔室的横截视图；
图7是包括以折叠构造布置于腔室内的可膨胀插入物的车辆D柱腔室的局部截面视图；以及
图8是用来制造可膨胀插入物的示例性过程流程图。
具体实施方式
说明书中提及的一个实施例”或“实施例”意思是与该实施例相关地描述的具体特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。在说明书中的多个位置中出现的短语“在一个实施例中”无需一直涉及同一实施例。
现在转向图1，示出空心结构100和可膨胀插入物200。空心结构100可由一个或更多个由任何已知机械工艺接合的面板(例如主体面板)形成。例如，如图1所示，空心结构100可由焊接至第二面板104的第一面板102形成。一个或更多个凸缘可形成于第一和第二面板102、104的任一个上，用来将第一和第二面板102、104焊接在一起。任何其它类型的空心结构100可与可膨胀插入物200一起使用。因此，空心结构100可用任何数量的面板形成，并且甚至可用包围可膨胀插入物200的单个面板或结构形成。空心结构100优选地用两个面板形成以使得可膨胀插入物200可安装至第一和第二面板102、104的一个以使得另一面板可紧固于此以形成大致包围可膨胀插入物200的内表面106。
可膨胀插入物200可具有大致管状形状，其通常允许可膨胀插入物200与空心结构100的总体形状一致。例如，如图1和图2所示，可膨胀插入物200可包括可膨胀主体部分202，其具有邻接空心结构100的内表面106的连续外周边204。可膨胀插入物200优选地与内表面106形成摩擦配合，从而将可膨胀插入物200保持在空心结构100内。例如，可膨胀主体202的直径可稍微大于空心结构100的直径，以使得外周边204与内表面106形成干涉配合。因此，可膨胀主体202通常可通过外周边204与内表面106之间的干涉或摩擦配合保持在空心结构100内。
可膨胀插入物200可由一种或多种已知的可膨胀材料形成，比如任何可膨胀泡沫材料。例如，可膨胀插入物200可由通常密封空心结构100的预定腔室面积的隔板(baffle)材料形成，并且可在膨胀时吸收传输通过空心结构100的振动或声音。隔板材料的已知示例可从Sika公司购得，商标为
Figure G2008800226528D00041
示例包括市售的
Figure G2008800226528D00042
240、
Figure G2008800226528D00043
243、250、
Figure G2008800226528D00045
250 PB2、
Figure G2008800226528D00046
250PB3、250 NT、
Figure G2008800226528D00048
255、以及
Figure G2008800226528D00049
229。可膨胀插入物200可由通常提高结构质量(例如空心结构100的刚性)的结构增强材料形成。结构增强材料的已知示例可从Sika公司购得，商标为
Figure G2008800226528D000410
示例包括市售的
Figure G2008800226528D000411
911、
Figure G2008800226528D00051
911 PB、
Figure G2008800226528D00052
911 NT、
Figure G2008800226528D00053
911 NT/2、
Figure G2008800226528D00054
912以及
Figure G2008800226528D00055
913。可膨胀插入物200优选地由非粘性材料形成以允许在安装之前更容易操作可膨胀插入物200。此外，可膨胀插入物200优选地由相对柔性的材料形成以允许更容易将可膨胀插入物200安装入空心结构100或空心结构100的部件(例如第一面板102)中。另外，可膨胀插入物200优选地可通过施加热而膨胀，比如可在汽车主体组装中典型的喷漆烘干操作期间施加。
可膨胀插入物200优选地包括通常一致的横截面形状以允许可膨胀插入物200使用已知热塑形成工艺(比如喷塑、板挤压或轮廓挤压)生产。可膨胀插入物200优选地是挤出的，从而简化可膨胀插入物200的制造。然而，可使用任何横截面形状，并且可使用便于形成可膨胀插入物的任何工艺，如将在下面进一步示出的。
可膨胀插入物200可包括在可膨胀主体202的上端206和下端210之间延伸的通路216。通路216优选地允许可施加至空心结构100表面的清洁洗涤剂、磷酸盐、电涂流体或任何其它流体通常从空心结构100排出。通道216通常允许例如在上端206和下端210之间通过通路216流体相通，并且延伸通过外周边204。因此，通路216通常与外周边204隔开。上端206和下端210中的每个可限定分别布置于通路21 6的任一端处的上部孔径或孔口208和下部孔径或孔口212。通路216可包括可膨胀主体202的内表面214。因此，内表面214可与上部孔口208和下部孔口212相配合以限定通路216。
现在转向图2，示出了膨胀之后的已膨胀插入物200′。可膨胀插入物200的膨胀通常填充空心结构100的整个横截面，从而闭合通路216。上端206和下端210之间的流体相通因而会受到限制或甚至完全被阻止。因此，可膨胀插入物200通常允许施加至空心结构100的任何流体在可膨胀插入物200膨胀之前通过通路216排出，而已膨胀的插入物200′通常阻止上端206和下端210之间的流体相通，从而有效地削弱传输通过空心结构100的噪音或振动，或阻止外来污染物例如蒸汽、湿气、水等的侵入。
现在转向图3至图5，示出了用于可膨胀插入物200的多种横截面。例如，如通常相对于图1在上面描述的，可膨胀插入物200a可具有大致圆形横截面，其包括大致圆形通路216a和大致圆形外周边204a，如图3A和3B所示。圆形横截面通常能够使得可膨胀插入物200a有效地保持在空心结构100内。如图3A所示，可膨胀插入物200a可安装入第一面板102a，然后第二面板104a可接合(例如焊接)至第一面板102a，从而围绕可膨胀插入物200a包封出空心结构100。图3A和3B所示的大致圆形横截面通常使得可膨胀插入物200a的外周边204和空心结构100a的内表面106a之间更大程度地接合，从而促进空心结构100a和可膨胀插入物200a之间更好地保持。
图4A和4B中所示的可膨胀插入物200b具有大致星形横截面，其包括多个星点或接合特征222a、222b、222c等。接合特征222可大致邻接或摩擦地接合腔室的内表面，从而将可膨胀插入物200b保持在适当位置，同时在内表面上提供最小的支撑点以允许任何侵蚀处理施加至内表面以尽可能多地处理内表面的指定区域。可膨胀插入物200b能以与如上所述对于可膨胀插入物200a大致相同方式安装在第一面板102a和第二面板104a内。然而，在将可膨胀插入物200b安装至空心结构100a时，可膨胀插入物200b的大致星形横截面可围绕可膨胀插入物200b的周边提供额外的排放通路220a、220b、220c等。这些排放通路通常沿着空心结构100a的内表面106a形成于可膨胀插入物200b的每个接合特征222或“星点”之间。因此，施加至空心结构100a的内表面106a的任何流体(例如清洁洗涤剂、磷酸盐、电涂或其它流体)不仅通过通路216b排出，而且围绕可膨胀插入物200b的周边(如由接合特征222所限定的周边)和内表面106a排出。
虽然接合特征222在上面已经描述为包括在大致星形横截面中，但是可膨胀插入物200的接合特征的其它形状和构造也是可能的。例如，如图4C所示，可膨胀插入物200c可设有多个方形接合特征223a、223b、223c等，用来接触空心腔室的表面(未在图4C和图4D中示出)。替代地，如图4D所示，可膨胀插入物200d可设有三个钩形接合特征225a、225b、225c。因此，可膨胀插入物200的接合特征的任何数量、形状或构造都是可能的。接合特征优选地提供充分的强度用以将可膨胀插入物200保持在空心结构内，同时还提供充分的柔性，使得容易安装入空心结构，而不管可膨胀插入物200和空心结构之间的任何干涉配合。
虽然可膨胀插入物200在这里已经具体描述为具有圆形或星形横截面，但这里没有具体描述的其它横截面也是可能的。仅借助示例，可膨胀插入物200可具有任何圆形的、方形的、矩形的或方便的不规则横截面。另外，没有在上面具体描述的空心结构100的其它形状可与可膨胀插入物200一起使用。仅借助示例，并且如图5A和5B所示，大致圆形可膨胀插入物200a与空心结构100b一起示出，该空心结构包括限定大致斜坡形状的第一面板102b以及大致平状的第二面板104b。可膨胀插入物200a的大致圆形横截面和相对柔性的材料组分通常允许可膨胀插入物200a与空心结构100的任何横截面相一致。然而，可膨胀插入物200a可具有方便的任何横截面形状。
如上面简要地描述的，可膨胀插入物200优选地由相对柔性材料形成，其与空心结构100的总体形状大致相一致，从而在没有另外的紧固件或粘合剂的情况下将可膨胀插入物200固定地保持在空心结构100内。此外，可膨胀插入物200优选地是非粘性的以允许在可膨胀插入物200的安装和膨胀之前进行操作。然而，如果期望额外的保持，任何已知粘合剂或机械紧固件可与可膨胀插入物200一起使用。例如，如图6A和6B所示，可膨胀插入物200a可具有通常将可膨胀插入物200a固定至第一面板102a的安装销218。安装销218可包括任何已知紧固件，比如螺钉、钉、销等。
如上面简要地描述的，可膨胀插入物200可由多种材料形成。对于具有变化膨胀率以控制可膨胀插入物200在膨胀期间的行为以及已膨胀的插入物200′的特性的材料，各种示例是可能的。例如，可膨胀插入物200可设有由具有预定膨胀率的第一材料(例如结构增强材料)形成的外表面以及由膨胀率高于第一材料的第二材料(比如隔板材料)形成的内部。因此，在施加热时，第二材料相比于第一材料将更大比率地膨胀，从而“迫使”结构增强材料压靠空心结构100的内表面。任何种类的已知工艺可用来形成这些材料，包括但不限于板挤压、轮廓挤压、压光挤压、共同挤压、热成形、真空成形等。
现在转向图7，可膨胀插入物200e示出为安装于不规则形状的主体腔室100c，比如用于车辆的支柱结构(未示出)。腔室100c可以是任何不规则形状的腔室或具有变化横截面的空心结构。例如，如图7所示，腔室100c可以是机动车的支柱结构，例如“D柱”，其构成车辆的上部座舱结构的一部分。如图7所示，腔室100c可以是限定车辆顶板110、车辆后侧窗户112与后窗玻璃板(未示出)之间的界面的D柱。方便地，可膨胀插入物200e可相对较长，以使得其可以弯曲、折叠或者以其它方式操纵入主体腔室100c。可膨胀插入物200e可通过由于可膨胀插入物200e在腔室100c内的折叠或铰接引起的摩擦配合而保持在主体腔室100c内，或可用一个或更多个紧固件，例如如图7所示的紧固件218a、218b和218c、粘合剂等固定至腔室100c的表面。与上述可膨胀插入物200的其它型式类似，可膨胀插入物200e包括大致连续的外周边204，且通路216延伸穿过其中以允许流体相通。因此，可膨胀插入物200e可以被操纵、折叠或弯曲以允许保持于不规则形状的腔室内，同时如上所述提供有利的排放性能。可膨胀插入物200e优选地由上述的任何可膨胀材料形成，以使得可膨胀插入物200e可操作膨胀以使得通路216闭合，大致填充腔室100c的横截面。
现在转向图8，示出了用来形成可膨胀插入物200的工艺800。工艺800通常开始于步骤802，在该步骤中形成可膨胀插入物200的可膨胀主体202。例如，如上所述，可膨胀主体202可由任何上述隔板材料或结构增强材料、或任何其它已知的可膨胀材料形成。可膨胀主体202可被挤出或在任何其它方便的工艺(例如，任何热塑成形工艺)中形成。工艺800然后可进行至步骤804。
在步骤804中，可围绕可膨胀主体202形成连续外周边204。例如，如上所述，可膨胀插入物200可被挤出，从而在单个步骤中总体形成具有连续外周边204的可膨胀主体202。工艺800然后进行至步骤806。
在步骤806中，可在可膨胀主体202内形成通路216，其延伸穿过连续外周边204。例如，如上所述，可挤出可膨胀主体202，以使得可膨胀主体202通常在单个步骤中形成有外周边204和通路216，从而简化可膨胀插入物200的制造。更具体地，挤出过程可迫使可膨胀材料通过挤出轮廓，其在被迫通过挤出轮廓的材料中形成孔径。替代地，通路216可由任何已知的材料去除技术(例如冲孔、钻孔、打眼等)形成于可膨胀主体202中。工艺800然后进行至步骤808。
在步骤808中，形成空心结构100。例如，如上所述，可提供可膨胀插入物200安装入其中的第一面板102。如上所述，可膨胀插入物200可用紧固件比如安装销218安装。第二面板104然后可焊接或以其它方式紧固至第一面板102，从而将可膨胀插入物200包封在空心结构100内。工艺800然后进行至步骤810。
在步骤810中，可膨胀插入物200可膨胀以大致填充空心结构100的横截面。如上所述，可膨胀插入物200的膨胀可大体闭合通路216，从而大致抑制或完全阻止上端206和下端210之间的流体相通。因此，可削弱空气、水、风和/或噪音沿着任何空心结构(例如沿着车辆结构)朝着与车辆结构相关的车辆乘客厢(未示出)通过已膨胀的插入物200′侵入。可膨胀插入物200可例如在汽车主体的喷漆过程期间使用的烘烤工艺期间由通过施加热而膨胀的材料形成。工艺800然后终止。
因此，可膨胀插入物200通常允许通过空心结构100的流体相通，例如，允许施加至空心结构100的内表面的任何流体比如清洁洗涤剂、磷酸盐或电涂流体的排放。此外，已膨胀插入物200′可大致至少填充空心结构100的横截面，从而大致阻止沿着空心结构100的流体相通。最后，可膨胀插入物200可由任何已知热塑成形工艺例如挤压形成，从而总体简化可膨胀插入物200的制造以及空心结构100的组装。
关于这里描述的工艺、系统、方法、启发等，应当理解到，虽然这些工艺等的步骤已经按照一定的顺序描述，但是这些工艺能实现为以其它顺序执行所述步骤。还应当理解到，某些步骤能同时执行，能增加其它步骤，或能省略这里描述的某些步骤。换言之，这里的工艺描述提供用于示出某些方法、示例或实施例的目的，并且不应当构造为限制所声明的发明。
因此，将理解到，上面的描述是示例性的而非限制性的。在阅读上面的描述的情况下，所提供示例以外的许多实施例和应用对于本领域技术人员而言将是很明显的。本发明的范围应当确定为不参照上面的描述，而是应当参照所附权利要求连同这些权利要求的全部等同范围确定。可以预期和想到，在所述领域中存在未来的发展，并且所公开的系统和方法将结合入这些未来的实施例。总之，应当理解到，本发明能变型和变化并且仅由下面的权利要求限定。
权利要求中使用的所有词语应当给予最宽泛的合理解释和本领域技术人员所理解的一般含义，除非与这里给出了相反的明确指示。尤其，单数词语比如“一”、“该”、“所述”等的使用应当理解为限定一个或更多个所述元件，除非权利要求给出了相反的明确限制。

Claims (23)

1.一种可膨胀插入物(200)，其包括：
沿着空心结构(100)延伸的可膨胀主体(202)，所述可膨胀主体(202)包括：
连续外周边(204)；以及
延伸通过所述外周边(204)的通路(216)，所述通路(216)允许贯穿其中的流体连通；
其中所述可膨胀主体(202)能够操作来膨胀以使得所述可膨胀主体(202)填充空心结构(100)的横截面。
2.根据权利要求1的可膨胀插入物(200)，其中所述可膨胀主体(202)能够操作来膨胀以闭合所述通路(216)，从而大体阻止通过所述通路(216)的流体连通。
3.根据权利要求1的可膨胀插入物(200)，其中所述外周边与空心结构(100)的内表面(106)形成摩擦配合以将所述可膨胀主体(202)保持在所述空心结构(100)内。
4.根据权利要求1的可膨胀插入物(200)，其中所述可膨胀主体(202)能够操作来在施加热时膨胀。
5.根据权利要求1的可膨胀插入物(200)，其中所述可膨胀主体(202)由能够操作来吸收通过空心结构(100)传输的振动的隔板材料形成。
6.根据权利要求1的可膨胀插入物(200)，其中所述可膨胀主体(202)由能够操作来在结构上增强空心结构(100)的结构增强材料形成。
7.根据权利要求1的可膨胀插入物(200)，其中所述可膨胀主体(202)是挤出的。
8.根据权利要求1的可膨胀插入物(200)，其中所述可膨胀主体(202)限定大致圆形横截面。
9.根据权利要求1的可膨胀插入物(200)，其中所述可膨胀主体(202)限定具有用来邻接空心结构(100)的内表面(106)的多个接合特征的横截面。
10.一种形成可膨胀插入物(200)的方法，其包括：
形成沿着空心结构(100)延伸的可膨胀主体(202)，包括：
形成连续外周边(204)；
形成延伸通过所述外周边(204)的通路(216)，所述通路(216)允许贯穿其中的流体连通；以及
膨胀所述可膨胀主体(202)以填充空心结构(100)的横截面。
11.根据权利要求10的方法，其中膨胀所述可膨胀主体(202)闭合所述通路(216)以大致阻止贯穿其中的流体连通。
12.根据权利要求10的方法，还包括通过将所述可膨胀主体(202)的尺寸设置成与空心结构(100)的内表面(106)形成摩擦配合来将所述可膨胀主体(202)保持在空心结构(100)内。
13.根据权利要求10的方法，其中膨胀所述可膨胀主体(202)包括将热施加至所述可膨胀主体(202)。
14.根据权利要求10的方法，其中所述可膨胀主体(202)由可膨胀泡沫材料形成。
15.根据权利要求10的方法，其中所述可膨胀主体(202)由隔板材料和结构增强材料中的一种形成。
16.根据权利要求10的方法，其中形成所述可膨胀主体(202)包括挤出所述可膨胀主体(202)。
17.一种车辆结构，其包括：
至少一个面板，所述至少一个面板具有限定空心腔室的内表面(106)；以及
具有主体部分(202)的可膨胀插入物(200)，包括：
连续外周边(204)，所述外周边(204)由所述空心腔室的所述内表面(106)包围；以及
通路(216)，其延伸通过所述外周边(204)以允许贯穿其中的流体连通；
其中所述可膨胀插入物(200)能够操作来膨胀以大致填充所述空心腔室。
18.根据权利要求17的车辆结构，其中所述可膨胀插入物(200)能够操作来膨胀以闭合所述通路(216)，从而大致阻止贯穿其中的流体连通。
19.根据权利要求17的车辆结构，其中所述可膨胀插入物(200)能够操作来膨胀以闭合所述通路(216)，从而大致阻止空气、湿气、振动以及噪音之一侵入与车辆结构相关的乘客厢。
20.根据权利要求17的车辆结构，其中所述可膨胀插入物(200)与所述至少一个面板的所述内表面(106)形成摩擦配合以将所述可膨胀插入物(200)保持在所述空心腔室内。
21.根据权利要求17的车辆结构，其中所述可膨胀插入物(200)由可膨胀泡沫材料形成。
22.根据权利要求17的车辆结构，其中所述可膨胀插入物(200)由隔板材料和结构增强材料中的一种形成。
23.根据权利要求17的车辆结构，其中所述主体部分(202)是挤出的。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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