CN103189156B - 具有形成在拐角侧面上的凹入的间隙凹陷的切削刀片 - Google Patents

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Abstract

切削刀片包括两个相对的端面和在这两个相对的端面之间延伸的外周侧面。外周侧面包括经由拐角侧面连接到两个相对的副侧面的两个相对的主侧面。外周边缘形成在每个端面与外周侧面的相交处。每个端面具有带有相关联的隆起的拐角切削刃的两个隆起的拐角以及带有相关联的降低的拐角切削刃的两个降低的拐角。每个拐角侧面包括凹入的间隙凹陷，其用作用于相关联的降低的拐角切削刃的离隙表面。凹入的间隙凹陷在与相对的端面相关联的隆起拐角的方向上、但不与该隆起拐角相交，从其相关联的降低的拐角切削刃延伸。

Description

具有形成在拐角侧面上的凹入的间隙凹陷的切削刀片
技术领域
本发明涉及用于铣刀的工具。更具体地，本发明涉及具有切削刀片的铣刀，所述切削刀片具有设置有凹入的间隙凹陷(concave clearance depressions)的拐角侧面。
背景技术
图1-4示出了现有技术的切削刀片500。切削刀片500具有两个相同的端面502a、502b。每个端面502a、502b设置有抵靠表面504。外周侧面510在这两个相对的端面502a、502b之间延伸。外周侧面510由两个相对的主侧面512a、512b、两个相对的副侧面514a、514b、以及拐角侧面516a、516b、516c、516d构成，拐角侧面516a、516b、516c、516d位于相邻的主侧面512a、512b和副侧面514a、514b之间。外周边缘520a、520b形成在每个端面502a、502b与外周侧面510的相交处。切削刀片500还包括通孔590，通孔590在相对的主侧面512a、512b之间通过。
在切削刀片的主侧视图中(参照图3)，每个端面502a、502b具有四个拐角530a、530b、530c、530d，其中包括两个对角相对的降低的拐角530a、530d和两个对角相对的隆起的拐角530b、530c。
外周边缘520a、520b包括两组切削刃。如图1中看到的，每组包括与第一拐角侧面516b相关联的隆起的拐角切削刃540b、与隆起的拐角切削刃540b相邻并沿第一主侧面512b延伸的主切削刃542b、以及与隆起的拐角切削刃540b相邻的隆起的拐角修光刃544b。隆起的拐角修光刃544b沿第一副侧面514b延伸，第一副侧面514b与第一主侧面512b共用第一拐角侧面516b。
这样的现有技术的切削刀片500保持在其中的铣刀沿垂直方向或水平方向以中心切削方式进行切削。当试图使用具有这样的现有技术的切削刀片的铣刀斜切时，因为切削刀片500没有间隙，所以切削刀片500的钝刃会刮擦到工件。因此，待切削的工件会变形并潜在地硬化，切削刀片500的寿命会降低。
发明内容
在一个方面中，本发明涉及一种用在铣刀中的切削刀片(100)。本发明的切削刀片包括：
两个相同的相对的端面(102a,102b)，每个端面设置有抵靠表面(104)；
在这两个相对的端面(102a,102b)之间延伸的外周侧面(110)，该外周侧面包括两个相对的主侧面(112a,112b)、两个相对的副侧面(114a,114b)以及位于相邻的主侧面和副侧面之间的拐角侧面(116a,116b,116c,116d)；
形成在每个端面(102a,102b)与外周侧面(110)的相交处的外周边缘(120a,120b)；
每个端面(102a,102b)具有四个拐角(130a,130b,130c,130d)，这四个拐角(130a,130b,130c,130d)包括两个对角相对的降低的拐角(130a,130d)和两个对角相对的隆起的拐角(130b,130c)，降低的拐角(130a,130d)比隆起的拐角(130b,130c)更接近切削刀片的正中平面(M)，该正中平面(M)穿过主侧面和副侧面(112a,112b,114a,114b)并处于端面(102a,102b)之间的中途。
在该切削刀片中，至少一个外周边缘(120a)包括两组切削刃，每组切削刃包括：
与第一拐角侧面(116b)相关联的隆起的拐角切削刃(140b)；
与隆起的拐角切削刃(140b)相邻并沿第一主侧面(112b)延伸的主切削刃(142b)；
与隆起的拐角切削刃(140b)相邻并沿第一副侧面(114b)延伸的隆起的拐角修光刃(144b)，第一副侧面(114b)与第一主侧面(112b)共用第一拐角侧面(116b)；
与第二拐角侧面(116a)相关联的降低的拐角切削刃(140a)，第二拐角侧面(116a)和第一拐角侧面(116b)共用第一副侧面(114b)；和
与降低的拐角切削刃(140a)相邻并沿第一副侧面(114b)朝着隆起的拐角修光刃(144b)延伸的降低的拐角修光刃(146a)；并且
每个拐角侧面(116a,116b,116c,116d)设置有凹入的间隙凹陷(150)，该凹入的间隙凹陷(150)，在与相对的外周边缘(120b)相关联的隆起的拐角切削刃(130c)的方向上、但不与该隆起的拐角切削刃(130c)相交，从降低的拐角切削刃(140a)延伸通过正中平面(M)，该凹入的间隙凹陷(150)形成用于降低的拐角切削刃(140a)的离隙表面(152)，并且在切削刀片的主侧视图和副侧视图中是可见的。
在另一方面中，本发明涉及一种铣刀(200)，其包括：铣刀体(220)，包括多个刀片槽(210)；和多个切削刀片(100)，每个切削刀片保持在所述多个刀片槽(210)中的一个刀片槽中，每个切削刀片与上述的切削刀片一致。
在又一方面中，本发明涉及一种铣削工件的方法。该方法包括：(a)提供上述的铣刀(200)；以及(b)使铣刀相对于工件同时在轴向方向和横向方向上移动，从而在工件的轴向面向的表面上形成斜坡，该斜坡具有外周边缘，使得斜坡的斜坡外周边缘的至少一部分，在降低的拐角切削刃在铣刀旋转期间刮削所述斜坡外周边缘时，被容纳在凹入的间隙凹陷内。
附图说明
为了更好地理解本发明并显示本发明在实际中可以如何实施，现在参照附图，附图中：
图1示出了现有技术的切削刀片的透视图；
图2示出了现有技术的切削刀片的端视图；
图3示出了现有技术的切削刀片的主侧视图；
图4示出了现有技术的切削刀片的副侧视图；
图5示出了根据本发明一个实施例的切削刀片的透视图；
图6示出了图5的切削刀片的端视图；
图7示出了图5的切削刀片的主侧视图；
图8示出了图5的切削刀片的副侧视图；
图9示出了图5的切削刀片保持在其中的2.000英寸直径的铣刀的顶视图；
图10示出了图5的切削刀片保持在其中的2.000英寸直径的铣刀的顶部等距视图；
图11示出了图10的铣刀的侧视图；
图12示出了图10的铣刀的顶视图；
图13示出了图5的切削刀片保持在其中的1.250英寸直径的铣刀的第一等距视图；
图14示出了图13的铣刀的第二等距视图；
图15示出了图13的铣刀的顶视图；
图16示出了安装在心轴上且其中保持有两个图5的切削刀片的铣刀；
图17a和17b示出了叠加在图5的切削刀片的凹入的间隙凹陷上的两个不同的刀具弧的不同等距视图。
具体实施方式
图5-8示出了根据本发明的用在铣刀中的切削刀片100。图5最佳地示出了切削刀片100的主要表面。切削刀片100具有两个相同的端面102a、102b。每个端面102a、102b设置有抵靠表面104。外周侧面110在这两个相对的端面102a、102b之间延伸。外周侧面110由两个相对的主侧面112a、112b、两个相对的副侧面114a、114b、以及位于相邻的主侧面112a、112b与副侧面114a、114b之间的拐角侧面116a、116b、116c、116d构成。外周边缘120a、120b形成在每个端面102a、102b与外周侧面110的相交处。切削刀片100还包括通孔190，通孔190在相对的主侧面112a、112b之间通过。在其它实施例中，替代地，通孔可以通过相对的端面102a、102b。
如图7中看到的，切削刀片100的正中平面M穿过主侧面和副侧面112a、112b、114a、114b，并处于端面102a、102b之间的中途。如图5和7中最佳看到的，第一轴线Al穿过相对的主侧面112a、112b。第二轴线A2垂直于第一轴线Al，并穿过两个端面102a、102b。第三轴线A3垂直于第一轴线Al和第二轴线A2，并穿过相对的副侧面114a、114b。在一个实施例中，切削刀片100围绕全部三个轴线A1、A2和A3具有180°的旋转对称性。在另一实施例中，切削刀片100仅围绕轴线A1、A2和A3中的一个或两个具有180°的旋转对称性。
如图6中最佳看到的，每个端面102a、102b具有四个拐角130a、130b、130c、130d，这四个拐角包括两个对角相对的降低的拐角130a、130d以及两个对角相对的隆起的拐角130b、130c。对角相对的降低的拐角130a、130d与对角相对的隆起的拐角130b、130c相比更接近切削刀片的正中平面M。
外周边缘120a、120b包括至少一组切削刃。图9示出了本发明的铣刀200中的切削刀片100的外周边缘120a上的一组切削刃的一个实施例。优选地，外周边缘120a、120b包括两组切削刃。每组切削刃包括“外”切削刃的初级子组(primary subset)和“内”切削刃的次级子组(secondary subset)。在倾斜操作期间，切削刃的初级子组形成工件400的外径切口。次级子组形成工件400的内径切口。
如图5和9中看到的，切削刃的初级子组包括与第一拐角侧面116b相关联的隆起的拐角切削刃140b、与隆起的拐角切削刃140b相邻并沿第一主侧面112b延伸的主切削刃142b、以及与隆起的拐角切削刃140b相邻的隆起的拐角修光刃144b。隆起的拐角修光刃144b沿着第一副侧面114b延伸，该第一副侧面114b与第一主侧面112b共用第一拐角侧面116b。切削刃的次级子组包括与第二拐角侧面116a相关联的降低的拐角切削刃140a以及与该降低的拐角切削刃140a相邻的降低的拐角修光刃146a。第二拐角侧面116a和第一拐角侧面116b都邻近第一副侧面114b。降低的拐角修光刃146a沿着第一副侧面114b、朝隆起的拐角修光刃144b延伸。
如图5、7和8中所示的，切削刀片100的每个拐角侧面116a、116b、116c、116d设置有凹入的间隙凹陷150。在一个实施例中，该凹入的间隙凹陷150在制造切削刀片100时通过成形切削而形成。然而，应理解，可以使用多轴模具来挤压具有凹入间隙凹陷的生坯，在这之后对生坯进行烧结。
凹入的间隙凹陷150，在与相对的端面102b相关联的相应的隆起拐角130c的方向上、但不与该相应的隆起拐角130c相交，从降低的拐角切削刃140a延伸通过正中平面M。凹入的间隙凹陷150形成用于降低的拐角切削刃140a的离隙表面152，并且在切削刀片100的主侧视图和副侧视图中是可见的。如至少图5和7中看到的，凹入的间隙凹陷150的一端与降低的拐角切削刃140相接。然而，凹入的间隙凹陷150的相反端150b不与相对的隆起拐角130c相接。
每个凹入的间隙凹陷150关于正中平面M是不对称的。此外，第三轴线A3不与形成在拐角侧面116a、116b、116c、116d中的任何凹入凹陷150相交。
凹入间隙凹陷150的高度HC(如图7所示)是沿着降低的拐角切削刃140a和与相对的端面102b相关联的隆起拐角130c之间的方向得到的。在一个实施例中，凹入的间隙凹陷150的高度HC是降低的拐角切削刃140a和与相对的端面102b相关联的隆起拐角130c之间的距离d的至少50-95%。在一个实施例中，从假想“未切去的”拐角侧面的假想切线测量而获得的凹入间隙凹陷150的最大深度DC(如图7中所示)可以处于凹入的间隙凹陷150的高度HC的6-12%的范围。
在一个实施例中，本发明的切削刀片100可以被保持在多于一种类型的铣刀200中。铣刀200不必专门设计成用于斜切工件100。而是，铣刀200可以是标准刀具，切削刀片100可以被保持在该标准刀具中以斜切工件400。然而，在其它实施例中，铣刀200可以是用于斜切工件400的专用刀具。在一些实施例中，切削刀片100在铣刀200中是可转位的，并在一些实施例中形成为在铣刀200中是4向可转位的。
图10-12示出了具有多个槽210的标准2.000英寸外径的铣刀250的实施例，示出切削刀片100切向安装并保持在其中一个槽210中。应理解，在实际使用期间，这种铣刀250的五个槽210中的每个都将具有保持在其中的切削刀片100。如图11中最佳看到的，在切削操作期间，运转的隆起拐角切削刃140b扫出外径切口DO，而运转的降低的拐角切削刃140a扫出内径切口DI。同时，切削刀片的运转的凹入间隙凹陷150提供用于切削刀片100的降低的拐角切削刃140a的离隙(relief)，并在斜切操作期间容纳工件400的一部分，工件400的该部分在图10-12中被示为进入凹入间隙凹陷150的环形路径。
图13-15示出了具有多个槽210的标准的1.250英寸外径的铣刀260的实施例，多个槽210中的一个被示出为具有切向安装并保持在其中的切削刀片100。再次，应理解，在实际使用期间，这种铣刀260的四个槽210中的每个都将具有保持在其中的切削刀片100。如图15中最佳看到的，在切削操作期间，运转的隆起的拐角切削刃140b扫出外径切口DO，而运转的降低的拐角切削刃140a扫出内径切口DI。同时，切削刀片的运转的凹入间隙凹陷150提供用于切削刀片100的降低的拐角切削刃140a的离隙，并在斜切操作期间容纳工件的一部分，工件的该部分在图13-15中被描绘为进入凹入间隙凹陷150的环形路径。
图16示出了安装在心轴300上并切削工件430的铣刀290的横截面图。铣刀290在切削时沿旋转方向R围绕刀具旋转轴线AC旋转，该刀具旋转轴线AC沿工件430的轴向(或“Z”)方向延伸。在斜切操作中，铣刀290同时在轴向“Z”方向上且在横向(或“X”)方向上移动，以形成斜切角αr(图16中结合斜箭头600示出)，从而在工件400上形成斜坡602。斜坡602包括由周缘的斜坡外周边缘606限定的基本上轴向面向的斜坡表面604。因此，随着每次旋转，铣刀290更深地(沿轴向)移动到工件400中，并同样沿横向方向移动到工件400中。如图16中看到的，斜坡602在斜坡外周边缘606的后尾部分是最高的。此外，应理解，在沿着“Z”-轴的轴向视图中，斜坡表面604具有大致圆形的外观。
在图16的横截面中看到第一和第二切削刀片100a、100b，其可以是具有四个沿周缘等间距布置的刀片槽的1.25英寸直径的铣刀。因此，应理解，额外的切削刀片(未示出)也可以安装在铣刀290上。第一切削刀片100a具有运转的切削刃的初级子组(在图16的视图中是隐藏的)，该第一切削刀片100a的非运转的端面102b在图16中是可见的。在所示的横截面中，第一切削刀片100a的运转的切削刃的初级子组(140b、142b、144b)切削工件430的前端的、横向面向的弓形部分432，还切削工件430的前端的轴向面向的部分434。同时，第二切削刀片100b具有运转的切削刃的次级子组(140a、146a)，在所示的横截面中，该运转的次级子组刮削斜坡外周边缘606的后尾部分，以及工件430的轴向面向的后尾部分436。
在图16中看到的横截面中，铣刀290利用第一切削刀片100a的运转的切削刃的初级子组(即，看不见的隆起的拐角切削刃140b、主切削刃142b和隆起的拐角修光刃144b)沿横向的“X”方向切削工件430的新材料，在所示的横截面中运转的隆起的拐角切削刃140b在点Po处进行最初接触。
在所示的位置中，第一切削刀片100a的运转的切削刃的次级子组(即，看不见的降低的拐角切削刃140a和降低的拐角修光刃146a)一般不切削工件430。然而，第一切削刀片100a一旋转通过图16中所示的位置，其运转的切削刃的次级子组就开始切削上升的斜坡602的外周边缘(在所示的横截面中斜坡沿+X方向上升)，伴随切削深度增加，直到斜坡602在图16中的第二切削刀片100b所占据的沿直径相对的位置处达到最大高度。此后，属于第一切削刀片100a的运转的切削刃的次级子组的切削深度减小(因为斜坡高度在所示横截面中沿-X方向减小)，直到第一切削刀片100a再次到达其在图16中所处的位置。因此，在一个实施例中，除了可能在图16中看到的第一切削刀片100a占据的瞬时位置之外，属于所有切削刀片的运转的切削刃的次级子组都会在铣刀290的每一360°旋转中刮削斜坡602。
因为工件400不是中心切削，而是斜切，所以斜坡602比属于第二切削刀片100b的运转的切削刃的次级子组的位置高，并且在斜坡外周边缘606的后尾部分处是最高的。在斜切操作期间，凹入的间隙凹陷150接收斜坡外周边缘606的一部分，从而在刮削斜坡外周边缘606时为刀片的运转的降低的拐角切削刃140a提供离隙表面152。
一般来说，铣刀290切削工件430的斜切角αr由降低的拐角切削刃140a的最大切削深度和安装在铣刀290中的切削刀片100的内径DI来确定。在一般情况下，斜切角αr和直径DI具有相反关系，铣刀290的内径DI越大，最大斜切角αr越小。因此，在一组实施例中，1.250英寸直径的铣刀260的最大斜切角αr为1.75度，而2.000英寸直径的铣刀250的最大斜切角αr为0.75度。
图17a和17b示出了关于由1.250英寸铣刀260形成的刀具弧T1和由2.000英寸铣刀250形成的刀具弧T2的切削刀片100。刀具弧T1和T2代表其各自铣刀260和250的内径DI。图17b提供了刀具弧T1和T2的略微不同的等距视图。为了形成切削刀片100中的凹入的间隙凹陷150，制造期间对切削刀片100的成形切削必须考虑切削刀片所要安装到的铣刀的刀具弧。在一些实施例中，凹入的间隙凹陷150不是柱形表面。在一个实施例中，为了使去除的材料量最小以形成凹入的间隙凹陷150，成形切削的形状在切削中不是单一半径。
如图17a和17b中看到的，1.250英寸直径的铣刀260的刀具弧T1比2.000英寸直径的铣刀250的刀具弧T2更深地延伸到切削刀片100中。然而，与1.250英寸直径的铣刀260形成的刀具弧T1相比，2.000英寸直径的铣刀250形成的刀具弧T2在凹入的间隙凹陷150内沿着相应拐角侧面116a的更长长度延伸。然而，切削刀片100可以设置有具有足够高度和深度以容纳两个刀具弧的凹入间隙凹陷150，由此可以用在用于斜切操作的具有两种尺寸的铣刀中。即便如此，应理解，可以形成带有仅具有只用于一个铣刀的足够高度和深度的凹入间隙凹陷150的切削刀片。还要理解，切削刀片的凹入间隙凹陷150可以形成为也适应其它尺寸的铣刀。
虽然已经参照一个或多个特定实施例描述了本发明，但该描述作为整体旨在是示意性的，且不应被解释为将本发明限制到所示的实施例。应了解，虽然这里没有具体示出，但本领域技术人员可以进行各种修改，而这些仍在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种用在铣刀中的切削刀片(100)，包括：
两个相同的相对的端面(102a,102b)，每个端面设置有抵靠表面(104)；
在所述两个相对的端面(102a,102b)之间延伸的外周侧面(110)，该外周侧面包括两个相对的主侧面(112a,112b)、两个相对的副侧面(114a,114b)以及位于相邻的主侧面和副侧面之间的拐角侧面(116a,116b,116c,116d)；
形成在每个端面(102a,102b)与外周侧面(110)的相交处的外周边缘(120a,120b)；
每个端面(102a,102b)具有四个拐角(130a,130b,130c,130d)，这四个拐角(130a,130b,130c,130d)包括两个对角相对的降低的拐角(130a,130d)和两个对角相对的隆起的拐角(130b,130c)，所述降低的拐角(130a,130d)比所述隆起的拐角(130b,130c)更接近切削刀片的正中平面(M)，该正中平面(M)穿过主侧面和副侧面(112a,112b,114a,114b)并处于端面(102a,102b)之间的中途，
其中：
至少一个外周边缘(120a)包括两组切削刃，每组切削刃包括：
与第一拐角侧面(116b)相关联的隆起的拐角切削刃(140b)；
与隆起的拐角切削刃(140b)相邻并沿第一主侧面(112b)延伸的主切削刃(142b)；
与隆起的拐角切削刃(140b)相邻并沿第一副侧面(114b)延伸的隆起的拐角修光刃(144b)，第一副侧面(114b)与第一主侧面(112b)共用第一拐角侧面(116b)；
与第二拐角侧面(116a)相关联的降低的拐角切削刃(140a)，第二拐角侧面(116a)和第一拐角侧面(116b)共用第一副侧面(114b)；和
与降低的拐角切削刃(140a)相邻并沿第一副侧面(114b)朝着隆起的
拐角修光刃(144b)延伸的降低的拐角修光刃(146a)；并且
每个拐角侧面(116a,116b,116c,116d)设置有凹入的间隙凹陷(150)，该凹入的间隙凹陷(150)，在与相对的外周边缘(120b)相关联的隆起的拐角切削刃(130c)的方向上、但不与该隆起的拐角切削刃(130c)相交，从降低的拐角切削刃(140a)延伸通过正中平面(M)，该凹入的间隙凹陷(150)形成用于降低的拐角切削刃(140a)的离隙表面(152)，并且在切削刀片的主侧视图和副侧视图中是可见的。
2.根据权利要求1所述的切削刀片(100)，其中：
切削刀片包括通孔(190)，该通孔(190)在相对的主侧面(112a,112b)之间通过。
3.根据权利要求1所述的切削刀片(100)，其中：
切削刀片围绕第一轴线(A1)具有180°的旋转对称性，该第一轴线(A1)穿过相对的主侧面(112a,112b)。
4.根据权利要求3所述的切削刀片(100)，其中：
切削刀片围绕第二轴线(A2)具有180°的旋转对称性，该第二轴线(A2)垂直于第一轴线(A1)并穿过两端面(102a,102b)。
5.根据权利要求4所述的切削刀片(100)，其中：
切削刀片围绕第三轴线(A3)具有180°的旋转对称性，该第三轴线(A3)垂直于第一轴线(A1)和第二轴线(A2)，并穿过相对的副侧面(114a,114b)。
6.根据权利要求1所述的切削刀片(100)，其中：
切削刀片围绕第三轴线(A3)具有180°的旋转对称性，该第三轴线(A3)穿过相对的副侧面(114a,114b)。
7.根据权利要求6所述的切削刀片(100)，其中：
第三轴线(A3)不与形成在拐角侧面(116a,116b,116c,116d)中的任何凹入凹陷(150)相交。
8.根据权利要求1所述的切削刀片(100)，其中：
沿着降低的拐角切削刃(140a)和与相对的端面(102b)相关联的隆起拐角(130c)之间的方向得到的凹入的间隙凹陷(150)的高度HC是降低的拐角切削刃(140a)和与相对的外周边缘(102b)相关联的隆起拐角(130c)之间的距离d的至少50-90％。
9.根据权利要求1所述的切削刀片(100)，其中：
每个凹入的凹陷(150)关于正中平面(M)是不对称的。
10.一种铣削工件的方法，包括：
提供具有多个切削刀片槽(210)的铣刀(200)，每个切削刀片槽(210)具有保持在其中的根据权利要求1的切削刀片(100)；
使铣刀相对于工件同时在轴向方向和横向方向上移动，从而在工件的轴向面向的表面上形成斜坡，该斜坡具有外周边缘；
使得斜坡的斜坡外周边缘的至少一部分，在降低的拐角切削刃在铣刀旋转期间刮削所述斜坡外周边缘时，被容纳在凹入的间隙凹陷内。
11.一种铣刀(200)，包括：
铣刀体(220)，包括：
多个刀片槽(210)；
多个切削刀片(100)，每个切削刀片保持在所述多个刀片槽(210)中的一个刀片槽中，
其中，每个切削刀片与权利要求1的切削刀片一致。
12.根据权利要求11所述的铣刀(200)，其中：
每个切削刀片(100)切向安装并保持在其刀片槽(210)中。
13.一种铣削工件的方法，包括：
提供根据权利要求11的铣刀(200)；以及
使铣刀相对于工件同时在轴向方向和横向方向上移动，从而在工件的轴向面向的表面上形成斜坡，该斜坡具有外周边缘，使得斜坡的斜坡外周边缘的至少一部分，在降低的拐角切削刃在铣刀旋转期间刮削所述斜坡外周边缘时，被容纳在凹入的间隙凹陷内。
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