CN102787897B - 用于机动车的发动机冷却装置的驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于机动车的发动机冷却装置的驱动系统,具体而言,一种用于在机动车中的发动机冷却装置的风扇5的驱动系统,其中,机动车具有用于再冷却用于冷却内燃机3的冷却介质的散热器2,并且通过内燃机3的驱动轴4驱动的用于冷却发动机冷却介质的风扇5布置在散热器2和内燃机3之间。驱动系统1具有粘性离合器6和包括弹性的元件的减震器7,其减弱在内燃机3的驱动轴侧的输出部A和风扇5之间的振动和/或使该振动脱耦。粘性离合器6和减震器7布置在内燃机3和风扇5之间,其中,减震器7布置在风扇5和粘性离合器6之间,并且减弱在风扇5和粘性离合器6之间作用的振动和/或使该振动脱耦。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的发动机冷却装置(Motorkühlung)的驱动系统,其包括散热器(Kühler)、内燃机以及通过内燃机的驱动轴驱动的用于冷却发动机冷却介质的风扇(Lüfter),风扇布置在散热器和内燃机之间。此外,驱动系统具有粘性离合器(Viskosekupplung)和减震器,这两者布置在内燃机和风扇之间,也就是说,粘性离合器和减震器直接地或间接地与内燃机和风扇处于有效连接中。减震器保证在内燃机的驱动轴侧的输出部和风扇之间存在的振动的减弱(D?mpfung)和/或脱耦(Entkopplung)。
背景技术
从文件DE2007001921U1中已知用于重型机动车的发动机冷却装置的驱动系统,其在驱动轴上在粘性离合器和驱动驱动轴的发动机之间具有旋转减震器,其将驱动系统的构件、风扇的轴承以及传动系统的磨损限制到一定程度上,其仅仅通过通常摩擦磨损产生。
发明内容
因此本发明的目的为,如此改进根据本发明的用于机动车的发动机冷却装置的驱动系统,即,可以简单的且成本适宜的方式实现发动机引起的风扇辐射噪声(Abstrahlger?usch)的减小。此外,本发明的目的为,尽管实现用于减小发动机引起的辐射噪声的手段,但是保证在组件的轴向结构长度方面尽可能紧凑的驱动系统。
该目的通过根据本发明的驱动系统以及根据本发明的减震器实现。
被视为本发明的核心的是,减震器布置在风扇和粘性离合器之间,并且在该部位处减弱在风扇和粘性离合器之间作用的振动和/或使该振动脱耦。减震器布置在风扇和粘性离合器的联接区域中使以下成为可能,即,在其强度和稳定性(Standfestigkeit)方面以优化的且成本适宜的方式设计减震器。通过减震器在其第一连接侧上仅仅包括风扇,由其要求的强度相应小,因为在一个端侧仅仅风扇的质量自身作为影响扭矩的质量起作用。与现有技术(在其中减震元件布置在粘性离合器和驱动粘性离合器的驱动轴之间)相比,减震器此外必须吸收由粘性离合器的、驱动轴的部件的和如有可能其它布置在驱动轴和风扇之间的构件的置于旋转运动中的质量引起的力。由于在更小的待吸收的力方面使根据本发明的减震器卸载(entlasten),减震器可有目的地针对减弱振动的功能设计。带有其弹性的元件的减震器首先作为固体噪声减震器起作用,从而中断或至少明显减少固体噪声在发动机和风扇之间的传递。由此伴随通过风扇引起的噪声辐射的减小。
优选地,取决于温度调节粘性离合器并且例如可通过双金属件(Bimetall)或电的/电子的输入参数改变其效果。在一定的温度阈值之下断开粘性离合器,由此限制风扇的最大转速。在温度上升时,例如双金属件调节粘性离合器的作用方式并且使粘性离合器联结到第二状态中,在该第二状态中风扇转速在相应的传动比(übersetzung)时最大相应于发动机转速。代替双金属件或另一热元件,也可通过电地或电子地操控粘性离合器进行调节。通过短暂的断开联结和与此相关的风扇的转速减小在风扇的旋转运动方面减小能量消耗。
在优选的实施形式中,减震器设计成风扇和粘性离合器的连接器件。这意味着,除了其减弱振动的功能,减震器此外作为在风扇和粘性离合器之间的连接器件起作用。该措施具有的优点为,减震器例如可设计成风扇的材料配合地连接的或可分离地固定的组成部分和/或粘性离合器的材料配合地连接的或可分离的组成部分。尤其地当减震器为风扇的可分离地或材料配合地连接的组成部分时,简化减震器到剩余的驱动系统处的装配。同样可设置成,通过利用根据本发明的设有减震器的风扇更换至今为止的风扇对已有的驱动系统进行改型。
为了防止通过设置减震器引起在风扇-粘性离合器接口处几何形状改变或尽可能使几何形状改变保持很小,有利地这可通过以下方式实现,即,如此设计根据本发明的风扇,即,风扇-减震器-组件具有与至今为止的风扇相似的或相同的相对于粘性离合器的凸缘部位(接口)。
在此,这样的减震器是有利的,即,其在轴向的方向上具有平行的硬的且弹性的层。
当在轴向方向上的结构空间允许这样时,备选地可设置成,通过中间插入(Zwischenschalten)根据本发明的减震器来配备已有的风扇,减震器既可对应于风扇接口也可对应于粘性离合器联接部位。
另一有利的措施为,减震器材料配合地和/或形状配合地与风扇相连接。尤其地,减震器与风扇的材料配合的连接使有效的风扇-减震器-组件成为可能,其同时要求最小的结构空间。可通过将减震器粘合或硬化(Aufvulkanisieren)到风扇处实现该材料配合。
在优选的实施形式中,减震器构造成环形或根据空心圆柱的形式构造,其中,至少在减震器的最终装配状态中,粘性离合器的至少局部和/或引导到粘性离合器的驱动轴的至少局部围绕和/或包围在减震器的中央凹口(Ausnehmung)中。通过减震器构造成环形或根据空心圆柱的形式构造并且减震器的中央凹口用于容纳粘性离合器的局部,可在紧凑的尺寸时保证风扇叶轮的减震。
例如,减震器具有环宽度(Ringbreite),其最大相应于中央凹口的内半径或者最大相应于中央凹口的内半径的3/4,3/5,1/2,2/5或最大1/4。在此,环宽度理解成环形的或根据空心圆柱的形式构造的减震器的径向的壁厚度,即,圆环的内直径和外直径的差。这种类型的环形的减震器(以相对于环宽度更大或相同的方式设计其中央凹口的尺寸)使足够强的且足够减震的减震器成为可能。
在风扇的尺寸方面,这样的比例已证实为有利的,即,风扇的半径相对于减震器的内半径(中央凹口)的比例最大为25:1、优选地最大14:1、优选地最大9.5:1、尤其优选地最大8.5:1或最大7.5:1。
这意味着,减震器布置成从风扇半径起相对地远离中心并且由此在减震器的中央凹口中足够的空间可用于容纳动力传动系统的其它元件并且同时针对减震器的用于保证其强度的材料需要可保持在很小。同样,在远离中央的部位处作用的由减震元件吸收的力小于在减震器靠近中央的布置方案中的情况。
在此可看到另一有利的构造方案,即,减震器的环深度(Ringtiefe)最大相应于环宽度、优选地最大相应于环宽度的3/4、尤其优选地最大相应于减震器的环宽度的一半。通过减震器作为圆环布置成相对远离中心,其轴向的联接面提供相对大的面积量(Fl?chenbetrag),从而为了实现减震器相对于其另外的在轴向的方向上联接的材料成分/连接配对件(Verbindungspartnern)的必要的强度和稳定性,仅仅需要小的环深度并且由此在轴向的方向上仅仅需要小的结构空间。
优选地,减震器以至少两件的方式构建,并且在此包括,至少一个硬的联接元件以及至少一个弹性的减震元件。在此,联接元件承担连接减震器和粘性离合器的功能并且由此形成合适的支承(Widerlager)以用于例如利用可分离的固定元件(如螺钉)实现减震器和粘性离合器的连接。优选地,弹性的减震元件在一个端侧材料配合地与联接元件相连接并且在另一侧优选地材料配合地与风扇相连接,从而减震元件实施减震器的减震功能。在另一优选的实施形式中,减震元件以夹心的方式(sandwichartig)构造在用于连接减震器与粘性离合器的第一联接元件和用于连接减震器与风扇的第二联接元件之间。在此,第二联接元件可用作用于将风扇固定在减震器处所用的固定元件的支承。
备选地,弹性的减震元件材料配合地与风扇相连接,从而可取消用于连接减震器与风扇的第二联接元件。
此外,可如此构造减震器的包括至少两个元件的结构,即,减震元件包括至少两个彼此间隔开的环形节段,其中,在环形节段之间的中间空间至少局部地不设有和/或设有这样的元件,即,其具有与减震元件不同的弹性。带有不同的弹性的元件的自由空间或中间空间使有目的地影响减震器的起减震作用的特性成为可能。例如,减震器设有至少一个减震元件区域,其可通过理论断裂部位(Sollbruchstelle)折断离开(herausbrechen)减震器。在此,有利的是,通过可选地通过理论断裂部位折断一个或多个减震元件区域,可在加工减震元件之后进行减震性能的匹配。同样可能的是,不仅联接元件而且减震元件构造成环形节段,其例如重叠地或彼此错位地取向。
另一根据本发明的方面为,联接元件设有至少一个固定器件容纳孔,其联接到在减震元件中的固定器件容纳凹口中。优选地,固定器件容纳凹口以垂直于固定器件容纳孔的方式取向。例如使用螺钉作为固定器件,引导其螺钉杆穿过固定器件容纳孔,并且其螺钉头部在减震元件的高度上沉入固定器件容纳凹口中和/或可至少部分地容纳在其中。
就此而言,尤其有利的是,如此设计固定器件容纳凹口的几何形状和/或尺寸和待容纳在该固定器件容纳凹口中的固定器件的几何形状和/或尺寸,即,至少在最终装配状态中减震元件在固定器件容纳凹口的区域中至少局部地接触固定器件。
以螺钉作为固定器件的示例,这可意味着,螺钉头部至少局部地接触限制固定器件容纳凹口的减震元件。除了该措施的最大的空间利用(通过提供针对减震元件的用于接触其它元件的最大的面积并且同时仅仅需要必要的空间以用于容纳螺钉头部)在以下可看出另一优点,即,通过螺钉头部与减震元件的接触保护螺钉不松动。尤其地在运动的部件处的螺钉倾向于,在运行时间上松动,从而通过减震元件如此加载螺钉头部(例如卡紧)可减小该风险。
在具体的设计方案中,可使用内六角螺钉作为螺钉,其螺钉头部周面接触内壁面或内壁面的凸起的(hervorgehobene)区域。由此,减震元件不仅满足减震功能而且满足保护螺栓连接的功能。
此外有利的是,联接元件和减震元件布置成彼此平行并且在轴向方向上彼此错位。例如,不仅联接元件而且减震元件分别构造成圆环,其同心地且轴向错位地取向并且在环形面处相互连接。在此,联接元件和减震元件位于专用的、平行的且彼此邻接的平面中,其垂直于轴向方向延伸。
除了所描述的驱动系统,本发明尤其地通过为此设计的减震器而出众。在此,优选的实施方案为减震器的环形和/或空心圆柱的形状,其中,风扇外直径与轴向深度(厚度)的比例在7:1至15:1的范围中、优选地在8:1至10:1的范围中。
附图说明
根据附图中的实施例详细解释创新方案(Neuerung)。其中:
图1示意性地显示了根据现有技术风扇在内燃机处的连结方案的示意性的图示;
图2显示了减震器在风扇处的布置方案的根据本发明的变型方案的示意性的图示;
图3显示了另一实施形式的示意性的图示,根据该实施形式,减震器布置在粘性离合器处;
图4显示了备选的变型方案的示意性的图示,在其中,风扇直接通过减震器与粘性离合器相连接;
图5显示了备选的实施形式的示意性的图示,在其中,粘性离合器布置在风扇的面对散热器的侧边上;
图6显示了根据图5的示意性的图示,然而其中减震器可分离地连结在风扇处;
图7a详细显示了粘性离合器在减震器处的连结方案的示意性的截面图,其中,粘性离合器和减震器彼此成间距(预装配状态);
图7b显示了根据图7a的示意性的截面图,其中,粘性离合器和减震器组合在一起(最终装配状态);
图8显示了根据图6的实施形式的示意性的截面图;
图9显示了设有减震器的风扇的示意性的侧视图。
具体实施方式
图1显示了用于机动车的发动机冷却装置的驱动系统1,其包括散热器2、内燃机3以及通过内燃机3的驱动轴4驱动的风扇5,该风扇5布置在散热器2和内燃机3之间。此外,在内燃机3和风扇5之间布置有粘性离合器6,优选地可间接地以热的方式或直接地以电子/电的方式操控粘性离合器6并且该粘性离合器可在其扭矩和/或传动性能(übersetzungsverhalten)方面被调整或者至少在最大转速的传动方面被限制。
在粘性离合器6和内燃机3之间布置有减震器7,其减弱在内燃机3的驱动轴侧的输出部A和风扇5之间的振动和/或使该振动脱耦。
在根据图2的本发明想法的第一有利的设计方案中,减震器7布置在风扇5和粘性离合器6之间。根据图2,减震器7直接固定在风扇5处和/或材料配合地或形状配合地结合(einarbeiten)到风扇5中。在根据图3的备选的实施形式中,减震器7直接固定在粘性离合器6处。从图4中可看出优选的实施形式,根据该实施形式,减震器7在第一端侧21处直接与风扇5相连接并且在相对的端侧21'处直接与粘性离合器6相连接。尤其地在根据图4的实施方案中,减震器7作为风扇5和粘性离合器6的连接器件起作用。
在根据图5至8的尤其优选的实施形式中,减震器7和风扇5设有中央凹口8,驱动轴4和/或粘性离合器6的至少局部伸入穿过该凹口8。由此使以下成为可能,即,粘性离合器6布置在风扇5的面对散热器2的侧边处。
在此,尤其优选地,减震器7构造成环形和/或根据空心圆柱的形式构造,从而在最终装配状态中由中央凹口8包围粘性离合器6的至少局部和/或包围引导到粘性离合器6的驱动轴4的至少局部。
在图5中,风扇5与减震器7构造成单件和/或形状配合地与减震器7相连接且通过连接元件9,9'(例如螺钉或铆钉)与粘性离合器6相连接。与此相反地,在图6中,除了用于将减震器7与粘性离合器6连接的连接元件9,9'外还设置其它连接元件10,10',其用于将减震器7可分离地与风扇5相连接。在图5至8中,粘性离合器6设计成最靠近散热器2的元件,这是有利的,因为粘性离合器优选地应经受冷却并且这可通过这种类型的布置方案保证。然而,在根据图5至8的布置方案中有效连接如下:内燃机3、驱动轴4、粘性离合器6、减震器7、风扇叶轮5,由此同样在该实施形式中,粘性离合器6和减震器7布置在内燃机3和风扇5之间。
在图7a,7b和8中,描述了粘性离合器6与风扇5的连接的细节。在此,所示出的减震器7包括三个部件11,12,13,其中两个设置成联接元件11,12并且一个设置成弹性的减震元件13。在此,减震元件13根据夹心的形式在两个相对的侧边处分别设有联接元件11,12。在所示出的实施形式的图7a,7b和8中所有三个元件11,12,13构造成彼此同心的圆环,其在轴向的方向上以层的方式(schichtweise)相互连接。在此,元件11,12,13(如所示出的那样)不必形成完整的圆环,而是也可通过中断部(Unterbrechung)仅仅构造成圆环节段。在联接或减震元件11,12,13的环节段式的构造的情况中可设置成,利用其它元件(未示出)至少局部地填充环形节段的中间空间,其中,该其它元件具有与减震元件13不同的弹性。
在根据图7a和7b的实施形式中,减震元件13和联接元件12不可分离地与风扇5相连接,例如通过喷射铸造过程以材料配合的方式。仅仅通过材料配合的连接与减震元件13并且由此间接与风扇5相连接的联接元件11用作风扇-减震器-组件5,7与粘性离合器6的联接接口。在图7a中,在与组件5,7间隔开的位置中示出粘性离合器6。在图7b中,风扇-减震器-组件5,7通过连接元件9,9'可分离地与粘性离合器相连接(最终装配)。
在图8中示出相对于根据图7b的实施形式的备选方案,其中,一个基本的区别在于,风扇叶轮5通过连接元件10,10'可分离地与减震器7的联接元件12相连接。
在图9中解释风扇-减震器-组件5,7的优选的尺寸。在根据本发明的实施形式中,减震器7具有环宽度14,其最大为中央凹口8的内半径15或者最大为减震器7的凹口8的内半径15的3/4,3/5,1/2,2/5或最大1/4。
此外有利的是,风扇5的外半径16相对于减震器7的内半径15的比例为最大25:1、优选地最大14:1、优选地最大9.5:1、优选地8.5:1或者尤其优选地最大7.5:1。
在此可看到另一优点,即,共同观看图8和9,减震器7的环深度17最大相应于减震器7的环宽度14、最大环宽度14的3/4、优选地最大减震器7的环宽度14的一半。
如在图7a,7b和8中可看出的那样,联接元件11可包括至少一个固定器件容纳孔18,其邻接在减震元件13和另一联接元件12中的固定器件容纳凹口19。在附图中,仅仅间接通过以虚线示出的连接元件9,9'指出固定器件容纳孔18。相反地,在截面平面中,通过形成环宽度14的区域的中断,可看出固定器件容纳凹口19作为材料凹口。
另一有利的特征组合为,减震器7具有环形和/或空心圆柱的形状,并且在此减震器7的外半径20相对于减震器7的轴向深度(环深度17)为在7:1至15:1的范围中、优选地在8:1至10:1的范围中的比例。
用于减震器7的有利的绝对尺寸为:
-对于环宽度14:10至80mm、优选地20至40mm;
-对于内半径15:50至150mm、优选地70至120mm;
-对于外半径20:90至200mm、优选地90至150mm;
-对于环深度17:10至50mm、优选地10至20mm。
风扇5的直径可在150和950mm、优选地600和950mm之间。主要在600至950mm的风扇直径时得到本发明的优点,因为在这样的情况下更高的风扇质量和更高的杠杆力作用到减震元件13上并且通过根据本发明的减震器7连同其减震元件13的结构形式可保证所需的强度和减震性能。原则上,在根据本发明的结构形式中,风扇直径也可实施成大于950mm。
对于减震器7和风扇5的尺寸的有利的比例来说,以下比例范围为适宜的。对于该比例:
-环宽度14相对于内直径15:在1.00至0.05之间;
-风扇5的半径16相对于内半径16:在2.5至25、优选地2.5至9.5之间;
-外半径20相对于环深度17:在7.0至15.0之间。
Claims (24)
1.一种用于在机动车中的发动机冷却装置的风扇(5)的驱动系统,其中,机动车具有用于再冷却用于冷却内燃机(3)的冷却介质的散热器(2),并且其中,通过所述内燃机(3)的驱动轴(4)驱动的用于冷却所述发动机冷却介质的风扇(5)布置在所述散热器(2)和所述内燃机(3)之间,并且所述驱动系统(1)具有粘性离合器(6)和包括弹性的元件的减震器(7),该减震器(7)减弱在所述内燃机(3)的驱动轴侧的输出部A和所述风扇(5)之间的振动和/或使该振动脱耦,其中,所述粘性离合器(6)和所述减震器(7)布置在所述内燃机(3)和所述风扇(5)之间,其中,所述减震器(7)布置在所述风扇(5)和所述粘性离合器(6)之间,并且减弱在所述风扇(5)和所述粘性离合器(6)之间作用的振动和/或使该振动脱耦,其特征在于,所述减震器(7)以至少两件的方式构建并且包括至少一个刚性的联接元件(11,12)以及至少一个弹性的减震元件(13),其中所述联接元件(11,12)和所述减震元件(13)彼此平行并且以在轴向方向上彼此错位的方式布置,并且所述联接元件(11,12)包括至少一个固定器件容纳孔(18),其邻接所述减震元件(13)中的固定器件容纳凹口(19),并且固定器件构造成带有螺钉头部和螺钉杆部的螺钉,并且如此构造所述固定器件容纳孔(18)和所述固定器件容纳凹口(19),即所述螺钉杆部可被引导穿过所述固定器件容纳孔(18),并且所述螺钉头部可在所述减震元件(13)的高度上沉入所述固定器件容纳凹口中和/或可至少部分地容纳在所述固定器件容纳凹口中。
2.根据权利要求1所述的驱动系统,其特征在于,所述减震器(7)设计成所述风扇(5)和所述粘性离合器(6)的连接器件。
3.根据权利要求1或2所述的驱动系统,其特征在于,所述减震器(7)可分离地与所述风扇(5)和/或所述粘性离合器(6)相连接。
4.根据权利要求1或2所述的驱动系统,其特征在于,所述减震器(7)材料和/或形状配合地与所述风扇(5)相连接。
5.根据权利要求1或2所述的驱动系统,其特征在于,所述减震器(7)构造成环形和/或根据空心圆柱的形式构造,并且在最终装配状态中所述粘性离合器(6)的至少局部和/或引导到所述粘性离合器(6)的驱动轴(4)的至少局部可容纳在所述减震器(7)的其中央凹口(8)中。
6.根据权利要求5所述的驱动系统,其特征在于,所述减震器(7)具有环宽度,其最大相应于所述中央凹口(8)的内半径(15)。
7.根据权利要求6所述的驱动系统,其特征在于,所述环宽度最大相应于所述中央凹口(8)的内半径(15)的3/4。
8.根据权利要求6所述的驱动系统,其特征在于,所述环宽度最大相应于所述中央凹口(8)的内半径(15)的3/5。
9.根据权利要求6所述的驱动系统,其特征在于,所述环宽度最大相应于所述中央凹口(8)的内半径(15)的1/2。
10.根据权利要求6所述的驱动系统,其特征在于,所述环宽度最大相应于所述中央凹口(8)的内半径(15)的2/5。
11.根据权利要求6所述的驱动系统,其特征在于,所述环宽度最大相应于所述中央凹口(8)的内半径(15)的1/4。
12.根据权利要求5所述的驱动系统,其特征在于,所述风扇(5)的半径(16)相对于所述减震器(7)的中央凹口(8)的内半径(15)的比例最大为25:1。
13.根据权利要求12所述的驱动系统,其特征在于,所述风扇(5)的半径(16)相对于所述减震器(7)的中央凹口(8)的内半径(15)的比例最大为14:1。
14.根据权利要求12所述的驱动系统,其特征在于,所述风扇(5)的半径(16)相对于所述减震器(7)的中央凹口(8)的内半径(15)的比例最大为9.5:1。
15.根据权利要求12所述的驱动系统,其特征在于,所述风扇(5)的半径(16)相对于所述减震器(7)的中央凹口(8)的内半径(15)的比例最大为8.5:1。
16.根据权利要求12所述的驱动系统,其特征在于,所述风扇(5)的半径(16)相对于所述减震器(7)的中央凹口(8)的内半径(15)的比例最大为7.5:1。
17.根据权利要求6所述的驱动系统,其特征在于,所述减震器(7)的环深度(17)最大相应于所述环宽度(14)。
18.根据权利要求17所述的驱动系统,其特征在于,所述减震器(7)的环深度(17)最大相应于所述环宽度(14)的3/4。
19.根据权利要求17所述的驱动系统,其特征在于,所述减震器(7)的环深度(17)最大相应于所述减震器(7)的环宽度(14)的一半。
20.根据权利要求1所述的驱动系统,其特征在于,所述联接元件(11,12)和/或所述减震元件(13)包括至少两个彼此间隔开的环形节段,其中,在所述环形节段之间的中间空间至少局部地不设有和/或设有这样的元件,即,该元件具有与所述减震元件(13)不同的弹性。
21.根据权利要求1所述的驱动系统,其特征在于,如此设计所述固定器件容纳凹口(19)的几何形状和/或尺寸和待容纳在所述固定器件容纳凹口(19)中的固定器件(9,9',10,10')的几何形状和/或尺寸,即,至少在终装配状态中所述减震元件(13)在所述固定器件容纳凹口(19)的区域中至少局部地接触所述固定器件(9,9',10,10')。
22.一种用于使在风扇(5)和粘性离合器(6)之间的振动脱耦的减震器(7),其根据权利要求5至21中任一项所述。
23.根据权利要求22所述的减震器(7),其特征在于,所述减震器(7)具有环形和/或空心圆柱的形状,其中,外直径与环深度(20,17)的比例在7:1至15:1的范围中。
24.根据权利要求23所述的减震器(7),其特征在于,外直径与环深度(20,17)的比例在8:1至10:1的范围中。
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