CN103562023B - 停车锁止器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的停车锁止器(1),该停车锁止器具有能绕转动轴线(d)摆动的锁止卡子(3),其具有用于啮合到锁止齿部(82)中的卡齿(31);还具有能与锁止卡子(3)机械联结的操作单元(5),卡齿(31)通过该操作单元能以相对锁止齿部(82)可逆的方式啮合,其中,操作单元(5)通过致动器(2)能在功能面(92)之上平移地运动,并且功能面(92)布置在操作单元(5)的非端侧的周侧面(59)上。

Description

停车锁止器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车,尤其是用于自动变速器或具有电驱动装置的车辆的停车锁止器。
背景技术
停车锁止器被用在机动车的变速器中以保护车辆不会意外滚移。尤其是当在机动车的驱动系中构建有非机械部件,例如在自动变速器中构建有动液压扭矩转换器时,停车锁止器在车辆静止或关掉马达的情况下卡定车辆的位置。为此,停车锁止器可以由驾驶员激活,或间接地通过电辅助机构激活。于是,停车锁止器通常情况下形状锁合地(formschlüssig)锁住变速器输出轴。
在按类属的DE 1 043 829 A1中,设置有可克服复位力摆动的锁止卡子形式的停车锁止器,其可以借助卡齿形状锁合地啮合到布置在停车锁止轮外周边上的锁止齿部中。如果建立起了形状锁合,那么停车锁止器借助抗相对转动地(drehfest)布置在变速器输出轴上的停车锁止轮阻止了变速器输出轴的运动,并进而阻止了车辆的运动。
锁止卡子的操作通过可线性移动的操作单元来实现,该操作单元具有框架状的形状作为滑座,其中,选挡杆作用在框架状的传动杆沿纵向延伸的侧壁上。操作单元具有两个被共同支承的滚子,通过这两个滚子操作单元对锁止卡子起作用。即使在小于大约5km/h的低车速的情况下以及在具有小于30°的斜面的不平的路段上,锁止卡子也必须能可靠地保持以及锁定和解除锁定停车锁止轮。在停车锁止器挂入和挂出时,力依赖于车辆重量达到两位数的kN范围。
为了克服这种很高的操作力,必须使调节操作单元的致动器相对高效。此外,如果操作单元由可机械地移动的操作销钉构成,那么仅提供了很小的端侧面用于导入力,这提高了倾斜的危险,并进而提高了停车锁止器的错误作用的危险。此外,这种停车锁止器需要相对较大的结构空间。
发明内容
因此,本发明的任务是提供一种紧凑的停车锁止器,其中,要施加的操作力被减小。
该任务根据本发明的停车锁止器来解决。通过将力侧向地导到操作单元上,尤其是在长形的操作单元如销钉的情况下提供较大的面,通过这个面,操作单元能够可靠地操作。由此在端侧得到了结构空间,从而停车锁止器也可以在轴向受限的空间情况下装入。
此外,当操作单元和移动操作单元的构件在显著的长度上彼此持续地相接触时,那么可以实现对操作单元更好的引导。
功能面的设计根据致动器(通过其导入力)以及力导入的类型来协调。在本发明的变型方案中设置,在操作单元与致动器之间布置有机械地相互作用的传递元件作为致动器的连结部,传递元件可以改变,优选减小致动器力。在最简单的情况下,传递元件构造为齿轮传动装置。为此,操作单元可以具有齿部,传递元件啮合到该齿部中。例如设置有齿条作为操作单元,其中,齿部布置在外周侧面上。齿条可以构造为空心管,以便例如在那里容纳弹簧。
在另一变型方案中,力传递从致动器经由螺杆或滚珠螺纹传动装置到操作单元上地进行。为此,圆柱形操作单元的外表面设有一个或多个槽,其啮合在配对槽中,或在滚珠螺纹传动装置的滚动体上滚动。
在另一设计方案中,操作单元是三轴传动装置的一部分。如果操作单元装在最终位置中的固定通过致动器的保持扭矩实现,那么可以取消系统的自锁装置,由此可以使调节中所需的最大功率比较小。为了尽管缺少自锁装置在保持运行中仍能以较小的能量来应付,通过三轴传动装置确保了特定的传动比,例如1:20或1:100。三轴传动装置可以是偏心传动装置。替选的是,操作单元是行星滚动传动装置的一部分。操作单元于是优选为太阳轮。行星滚动传动装置示出了如下非常好的可能性,即,所需操作力以一个或多个数量级降低。与操作单元产生大约1:50的传动比的螺杆行星件是合适的选择。由此,可以使用功率明显更小的、成本明显更低廉的且明显更小的致动器。
在另一变型方案中,致动器与操作单元之间的连结通过一个或多个缠绕机构,例如皮带或链条来实现。通过操作单元外直径与驱动皮带盘的外直径的比例可以选择出期望的传动比。
通过经由操作单元的径向面的力连结,致动器可以灵活地布置。因此,停车锁止器与致动器可以制成紧凑的单元,这使装配过程变得容易。此外,紧凑的单元减小了由制造或装配产生的公差。
根据本发明,设置有停车锁止器的电触发代替机械触发。为此在变型方案中,在车辆运行中,也就是在解锁状态下,预紧的停车锁止器持续通电。当车辆电压中断时,通过致动器施加的保持力被取消,其结果是切换到锁止状态中。在这种停车锁止器的实施方案中,本发明可以使车载电网的负载减小,因为由于传动比持续地需要较低的保持力。因此,停车锁止器的能量需求降低了大约一半,车载电网的负载减小。
在第一变型方案中,致动器同轴地包围操作单元。在特别紧凑的布置中,致动器沿操作单元的运动方向来看没有比操作单元本身伸出 得更远,而是在停车锁止器构建好的状态下布置在变速器内部。优选地,致动器与操作单元机械地相互作用。
在第二变型方案中,操作单元与致动器相对于变速器主轴线以轴线平行且径向错开的方式布置。在紧凑的结构形式的同时,轴线平行的布置特别适合于致动器通过牵引传动装置或简单的齿轮传动装置的连结。牵引机构例如是皮带或链条。
在第三变型方案中,致动器以其主轴线相对于操作单元的运动方向成角度地,优选成直角地布置,并且直接啮合到操作单元中。
总而言之,本发明在其布置中可以实现较小的致动器和较大的自由度,并且防倾斜地将力导到操作单元上。
附图说明
下面结合附图详细描述本发明。其中:
图1示出根据本发明的停车锁止器在解锁位置中的横截面图,该停车锁止器具有作为致动器的电机以及通过致动器可平移运动的操作元件,该操作元件通过三轴承装置操作锁止卡子;
图2示出图1中的停车锁止器在锁定位置的横截面图;
图3a示出根据图2的停车锁止器的纵截面图;
图3b示出根据图2的停车锁止器的俯视图;
图3c示出根据图2的提车锁止器的倾斜的立体图;
图4a示出根据本发明的另一停车锁止器,其中,同轴布置通过行星滚柱丝杠传动装置连结的致动器;
图4b示出根据本发明的另一停车锁止器,其中,轴线平行地布置通过牵引机构连结的致动器;
图4c示出根据本发明的另一停车锁止器,其中,轴线平行地布置通过齿轮传动装置连结的致动器;
图4d示出根据本发明的另一停车锁止器,其中,以一定角度布置 通过齿条连结的致动器;
图5a示出根据本发明的另一停车锁止器,其中,通过环带式制动器来锁住操作元件;
图5b示出根据本发明的另一停车锁止器,其中,通过自由轮来锁住操作元件;
图5c示出根据本发明的另一停车锁止器,其中,通过止动装置来锁住操作元件;
图6示出图1中具有三个滚动轴承的放大的截段部分;
图7示出图6中的单个滚动轴承;
图8示出另一停车锁止器,其具有两个与操作元件和锁止卡子作用联接的滚针轴承;
图9示出变速器的横截面图,带有停车锁止轮和啮合到该停车锁止轮中的停车锁止器;
图10a示出图1中的在未锁定状态中的停车锁止器;
图10b示出图1中的在未锁定但预紧状态中的停车锁止器;
图10c示出图1中的在锁定状态中的停车锁止器;以及
图11示出图1中的停车锁止器的放大的锁止卡子。
具体实施方式
图1和图2示出在解锁状态以及锁定状态下的停车锁止器1。停车锁止器1具有滚动支承的锁止卡子3、操作单元5以及具有壳体板7的停车锁止器壳体11作为主构件。停车锁止器构造得紧凑,因为操作单元5与锁止卡子彼此几乎平行地取向。如从图3a至3c中示出的那样,壳体板7构造为平的板材件,其具有自由冲孔71,通过这些冲孔壳体板7能借助未示出的螺拴与变速器壳体85(图9)固定连接,并且形成用于变速器壳体85的盖子。一部分自由冲孔71被用于将电机形式的致动器2紧固在保持板7上。其他的冲压凹部74被设置用于紧固传感器75。
停车锁止器1的几乎所有构件都布置在壳体板7朝向变速器73取 向的一侧78上。仅传感器75的传感器壳体76的一部分连同用于截取传感器信号的接头77,以及致动器2连同与操作单元5的连结部21布置在背离变速器85的一侧79上。矩形地成型的壳体板7以其尺寸在侧面超出其余构件。壳体板7可以通过径向输送无倾斜地被装配。自由冲孔71、74中的一个通过未示出的排气阀关闭。
借助附图4a至4d来阐释停车锁止器1的基本工作方式。致动器2通过连结部21对操作单元5起作用。致动器2在此示意性地示出,并且不仅可以机械地构造为连杆、绳索传动装置或杆,还可以构造为电机。尤其是当在变速器附近有液压介质或压缩空气介质可供使用时,致动器2显然也可以形成为蓄压器。在此,该致动器不必像图4a那样形成停车锁止器1的一部分。它也可以仅是通过联接部21与停车锁止器1联结的(图4b),从而其可以在结构空间受限的情况下更灵活地布置。致动器2相对于操作单元5的平移力方向51,要么同轴地(图4a)、轴线平行地(图4b和图4c),要么是成角度地、尤其是成直角地(图4d)布置。连结部21的类型按照致动器2的类型来安排。
在图4a中,同轴布置的空心轴电机22机械地啮合到操作杆52中。圆柱形的操作杆52仅示意性地示出,并且在其径向周侧面59上具有螺纹53。代替螺纹53可以设置有滚珠环绕传动部。螺纹53作为螺杆与空心轴电机22的配对螺纹54机械地啮合。在未示出的变型方案中,螺杆通过螺杆行星件形成行星滚动传动装置的一部分,以便获得致动器力的合适的转换。
在图4b和4c中的变型方案,致动器2以其主轴线23与操作单元5的力方向51轴线平行地布置。为了与停车锁止器1的其余构件一起形成紧凑的结构单元,致动器直接布置在壳体板7上。到操作杆52的连结部21通过皮带55或齿轮传动装置56来实现,通过他们同时可以实现马达扭矩的转换。操作杆52又可以构造为滚珠环绕传动装置、螺杆或螺纹杆。操作杆52可以通过径向线性滚动轴承12在停车锁止器 壳体11中转动,但以平移方式被强制引导。
根据图4d,操作杆52构造为齿条,马达输出端齿轮58啮合在该齿条的齿部57中。对操作杆52的引导通过布置在停车锁止器壳体11中的线性滚动轴承13来实现。
在图4a到4d的所有变型方案中,操作杆52都具有盲孔61,弹簧元件6支撑在该盲孔中。弹簧元件6构造成以其横截面匹配于盲孔61的直径的螺旋弹簧。因此弹簧元件6可以防倾斜地引导。弹簧元件6借助其弹簧端部62支撑在停车锁止器壳体11上。
由于操作杆52是部分空心的,并且弹簧元件6可以在操作杆52的内部被引导,因此径向外侧面59作为功能面92用于机械啮合,或由于现有很小的间距供电磁地相互作用的场使用。
操作杆52在其与盲孔61对置的一侧上作用于中间元件4,该中间元件不仅与操作杆52而且也与锁止卡子3作用连接。中间元件4具有三个滚动轴承41、41'、41",这些滚动轴承的内环通过销子42、42'、42"形成。销子42、42'、42"通过保持架43彼此连接,该保持架可以通过操作杆52移动。滚动轴承41'以其厚壁的外环44'在锁止卡子3的摇臂34的背侧型面17上滚动,并且由此使锁止卡子3绕转动点32摆动。锁止卡子3通过复位止动装置33相对停车锁止器壳体11如下这样来预紧,即,锁止卡子3在不通过操作元件52或中间元件4加载的情况下复位到其起始位置中。
在图4a至图4d中分别示出了停车锁止器1被锁定的状态。为此,锁止卡子3具有卡齿31,其啮合到停车锁止轮8的径向取向的锁止齿部82的齿槽中。出于安全原因,弹簧元件6的弹簧力超过复位止动装置33的弹簧力,从而使弹簧元件6在停车锁止器1的锁定状态中是松弛的。在这种构造方案中,当致动器2发生故障时,停车锁止器1可 以自动锁定。
为了降低所需的致动器力,操作单元52通过滚动轴承41、41'、41"对锁止卡子3作用。在根据图8的变型方案中,设置有两个结构相同的、彼此滚动接触的滚动轴承41、41',其中,第一滚动轴承41在停车锁止器壳体11上滚动,而第二滚动轴承41'在锁止卡子3上滚动。这两个滚动轴承的内环作为销子42、42'与保持架43连接。为了停车锁止器1虽然减少了摩擦但还是具有必要的强度,滚动轴承41、41'构造为滚针轴承,其具有很细的滚针作为滚动体46,并且具有很坚固的外环44、44'。
图7示出了适合的滚动轴承41的放大图。该滚动轴承具有内环47,从而内环不是销子42本身,而是在这个变型方案中内环47形成用于滚动体46的滚道。在这里存在的相对较低的旋转速度的情况下,为了提高承载量,滚动轴承41被满滚子地装载。
在根据图6的实施方案中,三个相同类型的滚动轴承41、41'、41"被布置成等腰但不等边的三角形。滚动轴承41和41',以及41'和41"彼此间具有接触面48、48',而滚动轴承41和41"通过缝隙49彼此相间隔。由此确保了,始终仅有两个滚动轴承41、41'、41"在力流中相接触。在此,滚动轴承41和41"在停车锁止器壳体11上滚动,而滚动轴承41'在锁止卡子3上沿其移动,并且基于布置在背侧型面17上的斜坡91操作锁止卡子。这种三角布置对克服倾斜提供了很大的保证,并且由此允许操作单元5的简单的设计。
操作单元5不仅在根据图6的三轴承布置中,而且也在根据图8的两轴承布置中通过端面板45作用于保持架43。由此,所有滚动轴承41、41'、41"作为系统来运动。为了进一步降低摩擦,锁止卡子3的表面是磨光的。
由于通过滚动轴承41、41'、41"降低了摩擦以及由于缺少自锁装置,设置有保持机构24,其使致动器2的负载减小(图5a至5c)。致动器的能量需求由此减小,因为不必为致动器持续地提供能量,或与没有保持机构相比提供较少的能量,以使弹簧元件6保持在预紧状态中。在根据图5a的构造方案中,停车锁止器1具有环带式制动器25形式的保持机构24。环带式制动器25布置在变速器壳体72外部,并且由此可以相对自由地定位。图5b示出具有自由轮26作为保持机构24的停车锁止器1。自由轮26是可切换的或者是可轴向解锁的,从而停车锁止器1根据自由轮的切换可以自动切换。在图5c中,保持机构24构造为切换止动装置27。切换止动装置27压入停车锁止器壳体11的自由冲孔71中,并且朝向操作杆52指向地具有弹簧负载的卡止球28。卡止球28在操作杆52上滑动,直至其卡止在互补的卡止凹部29中。卡止力可以如下这样高地选择,即,在正常运行条件下,也就是在没有强撞击的情况下,切换止动装置27独自卡定操作杆52。替选的或附加的是,致动器2相对较小地通电,以便在致动器2或电网出现故障的情况下,导致自动切换停车锁止器1。切换止动装置27也可以如DE10 2005 018 899 A1那样构造(未示出)并且布置在操作杆52上,以及例如相对于停车锁止器壳体11卡止。最后,滚动轴承41、41'、41"可以自动在凹部中卡定。
图9示出了停车锁止器1在机动车的变速器84中的安装位置。变速器84具有变速器壳体85,其具有径向指向的窗口80。窗口80是具有大致呈矩形形状的凹部,该凹部容纳停车锁止器壳体11并且与其形状相应。窗口80具有平行的、径向指向的保持壁86,停车锁止器壳体11可以支撑在保持壁上。为了排除由停车锁止器1不同的径向装配高度引起的装配错误,壳体板7具有环绕的边缘73,壳体板7借助该边缘放置在保持壁86上。停车锁止器1可以通过横向壁72附加地支撑在变速器壳体85上。
图10a至图10c示出了特殊的停车锁止器1,其中,操作单元5 具有操作杆52,作为带有台阶的贯通凹部63的空心管60。台阶部构造为圆柱形的环形凸台64,弹簧元件6支撑在该凸台上。此外,在贯通凹部63中如下这样地布置有操作销钉65,即,弹簧元件6也在内侧引导。在贯通凹部63的具有较小的直径的区域中,操作销钉65与操作杆52形状锁合地接触。操作销钉65具有头部66,其从后方搭接保持架43的端面板45。由此,操作销钉65可以作为用于中间元件5的牵引销钉。在中间元件5背离头部66的端部67上布置有垫片68,弹簧端部62支撑在该垫片上,以及布置有磁体69作为用于传感器75的信号发送件,该磁体同时作为螺母轴向卡定垫片68。操作销钉65、操作杆52和弹簧元件一起形成操作单元5。
在停车锁止器1的解锁状态下(图10a),与锁止卡子3接触的滚动轴承41'贴靠在摇臂34远离转动点的端部35上。通过呈S形的操作轮廓曲线36,当滚动轴承41'在操作轮廓36上沿朝向停车锁止轮8的方向移动时,锁止卡子3强制地被弹簧加载,并且与停车锁止器轮卡止。这个状态通过相对停车锁止器壳体固定的保险止动装置14被卡定,该保险止动装置相对于表示为简单的切口15的卡止凹部卡止。因此,操作单元5的位置只能通过附加的力消耗来改变。
在最不利的情况下,即,当停车锁止器1挂入时,卡齿31和停车锁止轮齿87正好彼此相碰,并且没有彼此滑过,那么操作力会强烈地上升。于是操作杆52通过致动器2被进一步移动,而保持在保持架43上的操作销钉65保持静止。由此,弹簧元件6被压缩。当保险止动装置14在切口15中卡止时,相对移动结束。在这个中间状态下,弹簧元件6强烈地被预紧。当停车锁止轮突然移动时,弹簧元件6可以突然释放它的能量,从而无电流地确保卡齿31在停车锁止轮8的紧邻的齿槽81中卡止。因此,具有该停车锁止器1的车辆仅无关紧要地滚动。因为仅操作杆52被轴向移动,而承载磁体69的操过销钉65没有移动,所以驾驶员可以得到反馈信息,停车锁止器1在运行但是还没有卡止。
图11示出图1中的锁止卡子3的放大图。该锁止卡子具有带有轴承孔38的中央区域37,锁止卡子通过该轴承孔绕转动轴线d滚动支承,并且在安装之前通过运输安全装置卡定。摇臂34从中央区域37延伸直至卡齿31,以致在逐渐变窄的杆凸出部19中结束。在中央区域37背离摇臂34的一侧上布置有用于复位止动装置33的孔88。朝向停车锁止轮8指向的正侧型面16基本上通过具有在停车锁止轮8的区域中的中心点和半径R1的圆形轨迹的负轮廓来确定。它仅在中央区域37内具有削平部89。此外,负轮廓被卡齿31中断。
背侧型面17具有双S形形状。更准确的说,它通过如下要求来确定,即,背侧型面17从卡齿31开始在朝向转动点32的方向上通过半径R2来确定,该半径R2是R1的1.1倍,其中,两个半径具有相同的中心点。在到中央区域37的过渡部中,壁厚不低于r1的5%。这些要求导致了背侧的收缩部39。从收缩部39的最大处在朝向转动点32的方向上横截面A1和A2局部上看是一样大的(A1=A2),它们从通过卡齿31的作用点(FT/FR)和转动点32(-FT/FR2)形成的杆直线g开始延伸。
背侧型面17通过斜坡91在杆凸出部19上逐渐变窄,以便形成用于借助径向力FR1支撑的滚动轴承41'的合适的操作轮廓36。为此,斜坡91具有大约30°的斜度。最后,在卡齿31的凸出部上的凹陷部18减小了有危险的应力。这样被优化的锁止卡子3具有水龙头或茶壶的形状。
附图标记列表
1 停车锁止器
2 致动器
3 锁止卡子
4 中间元件
5 操作单元
6 弹簧元件
7 壳体板
8 停车锁止轮
9 (未使用)
10 (未使用)
11 停车锁止器壳体
12 径向线性滚动轴承
13 线性滚动轴承
14 保险止动装置
15 切口
16 正侧型面
17 背侧型面
18 凹陷部
19 杆凸出部
20 (未使用)
21 连结部
22 空心轴电机
23 主轴线
24 保持机构
25 环带式制动器
26 自由轮
27 切换止动装置
28 卡止球
29 卡止轮廓
30 (未使用)
31 卡齿
32 转动点
33 复位止动装置
34 摇臂
35 远离转动点的端部
36 操作轮廓
37 中央区域
38 轴承孔
39 收缩部
40 (未使用)
41 滚动轴承
42 销子
43 保持架
44 外环
45 端面板
46 滚动体
47 内环
48 接触面
49 缝隙
50 (未使用)
51 力方向
52 操作杆
53 螺纹
54 配对螺纹
55 皮带
56 齿轮传动装置
57 齿部
58 电机输出端齿轮
59 径向周侧面
60 空心管
61 盲孔
62 弹簧端部
63 贯通凹部
64 环形凸台
65 操作销钉
66 头部
67 背离头部的端部
68 垫片
69 磁体
70 (未使用)
71 自由冲孔
72 横向壁
73 边缘
74 冲压凹部
75 传感器
76 传感器壳体
77 接头
78 朝向变速器的一侧
79 背离变速器的一侧
80 (未使用)
81 齿槽
82 锁止齿部
83 窗口
84 变速器
85 变速器壳体
86 保持壁
87 停车锁止轮齿
88 孔
89 削平部
90 滚动元件
91 斜坡
92 功能面
g 杆直线
r1 内半径
r2 外半径
FT 切向力
FR 径向力
FR1 部分径向力
FR2 部分径向力

Claims (9)

1.一种用于机动车的停车锁止器(1),所述停车锁止器具有:
-能绕转动轴线(d)摆动的锁止卡子(3),所述锁止卡子具有用于啮合到锁止齿部(82)中的卡齿(31);
-能与所述锁止卡子(3)机械联结的操作单元(5),所述卡齿(31)通过所述操作单元能向所述锁止齿部(82)可逆地啮合,
-其中,所述操作单元(5)通过致动器(2)借助功能面(92)能平移地运动,
其特征在于,
所述功能面(92)布置在所述操作单元(5)的非端侧的周侧面(59)上,所述操作单元(5)通过一个或多个滚动元件(90)作用于所述锁止卡子(3)。
2.根据权利要求1所述的停车锁止器,其特征在于,所述操作单元(5)与连结部(21)机械地相互作用,所述连结部为了所述锁止卡子(3)的摆动对由所述致动器(2)施加的操作力进行改变。
3.根据权利要求1所述的停车锁止器,其特征在于,所述操作单元(5)是行星滚动传动装置的一部分。
4.根据权利要求3所述的停车锁止器,其特征在于,所述操作单元(5)具有太阳轮作为用于行星件滚动的外螺纹(53)。
5.根据权利要求1所述的停车锁止器,其特征在于,所述操作单元(5)构造为齿条。
6.根据权利要求1所述的停车锁止器,其特征在于,所述操作单元(5)具有螺纹或螺杆,或者是滚珠螺纹传动装置的一部分。
7.根据权利要求1所述的停车锁止器,其特征在于,所述致动器(2)与所述操作单元(5)同轴或轴线平行地布置。
8.根据权利要求1所述的停车锁止器,其特征在于,所述致动器(2)与所述操作单元(5)成直角地布置。
9.具有根据上述权利要求之一所述的停车锁止器(1)的变速器(84),其中,
-所述变速器(84)是自动变速器或机动车的变速齿轮箱;
-所述锁止卡子(3)形状锁合地啮合到所述锁止齿部(82)中;
-所述锁止齿部(82)构造在停车锁止轮(8)上;
-所述操作单元(5)只能线性运动;以及
-所述操作单元(5)通过一个或多个滚动元件(90)作用于所述锁止卡子(3)。
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