CN104091731B - 一种节能机构 - Google Patents
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Abstract
一种节能机构，适于配合电磁机构使用，其包括锁扣单元、节能单元以及脱扣单元，电磁机构的动铁芯在线圈通电瞬间移动至其吸合位置，锁扣单元通过与动铁芯之间形成锁扣结构以将动铁芯保持在吸合位置不动，与此同时，节能单元在动铁芯脱离初始位置后瞬间，控制线圈断电，从而实现电磁机构工作时零功耗，节能了大量电能；脱扣单元能够接收脱扣指令触发锁扣单元以使锁扣结构解锁，从而使动铁芯快速回位到其初始位置，而且脱扣单元能够在脱扣后回到其回位位置，以备下次使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种与智能电表配合使用的智能电表执行器，具体涉及一种用于智能电表执行器中配合电磁机构使用的节能机构，属于低压电器附件技术领域。
背景技术
智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电表，智能电表除了具备传统电表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。
智能电表多与执行器配合使用，目前常用的执行器为小型断路器，当用户欠费时，智能电表发送指令到小型断路器控制小型断路器分闸，从而对欠费用户进行断电。智能电表与小型断路器的配合通过采用预付费的方式解决了传统的收费难问题。
然而，采用小型断路器作为智能电表执行器在实际使用中存在以下缺陷：欠费用户向电卡中充钱并将电卡插入智能电表后，执行器不能实现自动合闸恢复供电，而是必须找到负责电工打开电表箱，手动地将执行器合闸，从而导致智能电表的使用不能实现完全自动化，阻碍了智能电网发展和推广。
为了解决上述问题，现有技术中出现了一种智能电表执行器，其包括具有短路过载保护的小型断路器为主开关，配以具有微处理器的超小型智能电操，当用户欠费时，智能电表发送指令给智能电操，智能电操动作驱动主开关分闸，实现断电；当用户缴费并重新插卡后，智能电表再发送指令给智能电操，智能电操反向动作驱动主开关自动合闸，恢复用户供电。
通过该现有技术中智能电操的设置，使得智能电表执行器具备了自动重合闸功能，从而使得智能电表用户充钱并将电卡插入到智能电表中后执行器会自动合闸，而无需负责电工再去打开电表箱人工合闸，大大提高了效率且节省了人工，有利于智能电网的发展和推广。然而，该现有技术的智能电表执行器存在以下缺陷：通过电操机构控制断路器分断是指通过电操机构中电机的转动带动操作机构动作实现分合闸，电机的转动需要一定时间，从而导致断路器的分断时间至少在1秒左右，分断速度慢，不能满足智能电网未来发展要求。
为了解决电操机构控制断路器分断速度慢的问题，本申请人想到用分断速度更快的电磁机构代替电操机构，电磁机构是指线圈得电时，动铁芯在电磁吸力作用下向静铁芯移动至吸合，并通过传动机构带动断路器合闸，线圈断电时，动铁芯在反力弹簧的作用下快速脱离静铁芯，并通过传动机构带动断路器快速分闸。电磁机构的分断由于是线圈断电瞬间操作，故分断速度远远超过电操机构分断速度。然而，众所周知，电磁机构的特点是电磁铁在吸合时必须长时间通电，从而导致断路器合闸时电磁铁消耗掉大量电能，不符合国家节能减排的倡导。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中用于智能电表执行器中的电磁机构在吸合时必须长时间通电造成大量电能消耗的问题，从而提供一种用于智能电表执行器中，与电磁机构配合使用且能够避免电磁机构吸合时消耗大量电能的节能机构。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种节能机构，适于配合电磁机构使用，所述电磁机构包括动铁芯和线圈，所述动铁芯具有在所述线圈通电前的初始位置以及在所述线圈通电瞬间由所述初始位置移动至的吸合位置，所述节能机构包括
锁扣单元，所述锁扣单元包括
被锁件，固定在所述动铁芯上并随所述动铁芯移动，所述被锁件上成型有被锁部；
锁定组件，包括可转动的锁定件和施加在所述锁定件上的偏压件，所述锁定件上成型有锁扣槽，所述锁扣槽适于在所述动铁芯移动至所述吸合位置时，在所述偏压件偏压力作用下，转动至与所述被锁部形成抑制所述动铁芯向所述初始位置移动的锁扣结构；
节能单元，与所述动铁芯联动并在所述动铁芯离开所述初始位置向所述吸合位置移动时控制所述线圈断电；
脱扣单元，用于接收脱扣指令而动作，所述脱扣单元成型有脱扣端，所述脱扣端具有接收所述脱扣指令后触发所述锁定件的被触发部以使所述锁定件反向转动从而使所述锁扣槽与所述被锁部脱扣的脱扣位置，以及触发所述锁定件的所述被触发部后被复位件推回至的回位位置。
所述被锁件为贯穿所述动铁芯端部并与所述动铁芯垂直的横轴；
所述锁定件具有邻接所述锁扣槽成型的抵靠面，所述抵靠面在所述动铁芯处于所述初始位置时，在所述偏压件偏压力作用下，抵靠在所述横轴上。
所述节能单元包括
按压件，固定在所述动铁芯上并随所述动铁芯移动；
微动开关，具有断开位置和合闭位置，所述微动开关与所述线圈电连接，所述微动开关具有常开的触点；
所述按压件在所述动铁芯处于所述初始位置时按压下所述触点以使所述微动开关处于所述合闭位置，从而与所述线圈电导通；所述按压件在所述动铁芯离开所述初始位置向所述吸合位置移动时，脱离所述触点以使所述微动开关动作至所述断开位置，从而控制所述线圈断电。
所述复位件与所述动铁芯联动设置并与所述脱扣端间隔对应，所述复位件在所述脱扣端被触发后向所述脱扣端移动并推动所述脱扣端回到所述回位位置。
所述复位件为所述锁定件的所述被触发部，所述被触发部在所述脱扣端触发后，在所述偏压件的所述偏压力作用下推动所述脱扣端回到所述回位位置。
所述脱扣单元为脱扣器。
所述锁定件设置为两个，两所述锁定件对称布置在所述动铁芯的两侧，两所述锁定件之间通过连接支架连接。
所述偏压件为一端固定，另一端连接在所述锁定件上的拉簧。
还包括设置在所述电磁机构上的固定支架，所述固定支架上与所述锁定件对应位置处设置有枢轴，所述锁定件成型有与所述枢轴配合的枢转孔。
所述电磁机构还包括反力弹簧，所述反力弹簧施加给所述动铁芯一反作用力；所述动铁芯在所述线圈通电前被所述反作用力锁定在所述初始位置，在所述线圈通电瞬间克服所述反作用力由所述初始位置移动至所述吸合位置。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1.本发明的节能机构，用于配合电磁机构使用，其包括锁扣单元，锁扣单元包括被锁件，固定在所述动铁芯上并随所述动铁芯移动，所述被锁件上成型有被锁部；锁定组件，包括可转动的锁定件和施加在所述锁定件上的偏压件，所述锁定件上成型有锁扣槽，所述锁扣槽适于在所述动铁芯移动至所述吸合位置时，在所述偏压件偏压力作用下，转动至与所述被锁部形成抑制所述动铁芯向所述初始位置移动的锁扣结构；节能单元，与所述动铁芯联动并在所述动铁芯离开所述初始位置向所述吸合位置移动时控制所述线圈断电；通过以上设置，使得所述动铁芯在线圈通电瞬间产生的电磁吸力作用下移动至吸合静铁芯，锁扣单元保持所述动静铁芯吸合，与此同时，所述节能单元在所述线圈通电瞬间后控制所述线圈断电，从而实现所述电磁机构在工作时，即吸合状态下，线圈无需通电，实现零功耗。另外，本发明通过机械锁扣结构将所述动铁芯锁住，以保持所述动铁芯吸合所述静铁芯的方式，可靠性好，而且，通过所述偏压件的设置，使得锁扣结构的可靠性进一步提高。本发明的节能机构还包括脱扣单元，用于接收脱扣指令而动作，所述脱扣单元成型有脱扣端，所述脱扣端具有接收所述脱扣指令后触发所述锁定件的被触发部以使所述锁定件反向转动从而使所述锁扣槽与所述被锁部脱扣的脱扣位置，以及触发所述锁定件的所述被触发部后被复位件推回至的回位位置；通过脱扣单元的设置，使得线路中发生过载、短路等故障时，电磁机构能够实现快速分断，而且复位件能够推动触发后的脱扣端回到原位，即其回位位置，以备下次脱扣使用。本发明通过锁扣单元、节能单元，以及脱扣单元的配合，使得电磁机构能够实现自动合闸、快速分闸，适合应用于智能电表执行器，能够满足智能电网未来发展要求。
2.本发明的节能机构，其节能单元包括按压件，固定在所述动铁芯上并随所述动铁芯移动；微动开关，具有断开位置和合闭位置，所述微动开关与所述线圈电连接，所述微动开关具有常开的触点；所述按压件在所述动铁芯处于所述初始位置时按压下所述触点以使所述微动开关处于所述合闭位置，从而与所述线圈电导通；所述按压件在所述动铁芯离开所述初始位置向所述吸合位置移动时，脱离所述触点以使所述微动开关动作至所述断开位置，从而控制所述线圈断电；由按压件和微动开关组成的节能单元，结构简单，成本低，体积小，适合应用于紧凑型的断路器中。
3.本发明的节能机构，所述复位件与所述动铁芯联动设置并与所述脱扣端间隔对应，所述复位件在所述脱扣端被触发后向所述脱扣端移动并推动所述脱扣端回到所述回位位置；所述复位件有效利用了电磁机构中使动铁芯分断的分断力，通过分断力的作用，所述复位件同所述动铁芯一起向其初始位置方向快速移动，所述复位件在快速移动过程中推动所述脱扣端自动回位。
4.本发明的节能机构，所述复位件为所述锁定件的所述被触发部，所述被触发部在所述脱扣端触发后，在所述偏压件的所述偏压力作用下推动所述脱扣端回到所述回位位置；本发明无需单独设置用于驱使脱扣端回位的复位件，节省了生产成本，结构更精简，体积更紧凑。
5.本发明的节能机构，所述脱扣单元为脱扣器，脱扣器不仅能够实现本发明中脱扣单元的功能，而且能够实现过流、过载、短路等保护。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明节能机构与电磁机构的装配示意图，其中，所述电磁机构处于吸合状态；
图2是从图1背面看去的示意图；
图3是另一本发明节能机构与电磁机构的装配示意图，其中，所述电磁机构处于吸合状态。
图4是本发明节能机构与电磁机构的装配示意图，其中，所述电磁机构处于断开状态；
图5是从图4背面看去的示意图；
图6是本发明节能机构的锁扣件的结构示意图。
附图标记说明：
1104-动铁芯，1103-线圈；
1411-被锁件，1411a-被锁部，1412-锁定件，1412a-锁扣槽，1412b-被触发部，1412c-抵靠面，1412d-枢转孔，1413-偏压件，1414-脱扣端，1415-复位件，1416-按压件，1417-微动开关，1417a-触点，1418-连接支架，1419-固定支架，1419a-枢轴，1420-反力弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种节能机构，主要用于配合电磁机构使用，但是又不局限于电磁机构，通过消耗电能或其他能源来实现某部件保持在工作位置的机构有可能都适用该节能机构。该节能机构要实现的目的是既能保证电磁机构(或其他机构)以原来的方式进行工作，又能实现电磁机构在工作状态时实现零功耗。
实施例1
如图1-4所示，是本发明节能机构的优选实施例。该节能机构，用于配合电磁机构使用，其中，所述电磁机构为现有技术中常用的电磁机构，即电磁机构包括可往复移动的动铁芯1104和线圈1103，而且所述动铁芯1104具有在所述线圈1103通电前的初始位置以及在所述线圈1103通电瞬间由所述初始位置移动至的吸合位置。现有的电磁机构，其吸合位置为工作位置。当电磁机构应用于智能电表执行器中时，电磁机构的吸合位置即是执行器的合闸位置，电磁机构的初始位置即是执行器的分闸位置。
在本实施例中，如图1-6所示，所述节能机构包括锁扣单元，所述锁扣单元包括被锁件1411，固定在所述动铁芯1104上并随所述动铁芯1104移动，所述被锁件1411上成型有被锁部1411a；锁定组件，包括可转动的锁定件1412和施加在所述锁定件1412上的偏压件1413，所述锁定件1412上成型有锁扣槽1412a，所述锁扣槽1412a适于在所述动铁芯1104移动至所述吸合位置时，在所述偏压件1413偏压力作用下，转动至与所述被锁部1411a形成抑制所述动铁芯1104向所述初始位置移动的锁扣结构；节能单元，与所述动铁芯1104联动并在所述动铁芯1104离开所述初始位置向所述吸合位置移动时控制所述线圈1103断电；脱扣单元，用于接收脱扣指令而动作，所述脱扣单元成型有脱扣端1414，所述脱扣端1414具有接收所述脱扣指令后触发所述锁定件1412的被触发部1412b以使所述锁定件1412反向转动从而使所述锁扣槽1412a与所述被锁部1411a脱扣的脱扣位置，以及触发所述锁定件1412的所述被触发部1412b后被复位件1415推回至的回位位置。通过锁扣单元和节能单元的设置，使得所述动铁芯在线圈1103通电瞬间产生的电磁吸力作用下移动至吸合静铁芯，锁扣单元保持所述动静铁芯吸合，与此同时，所述节能单元在所述线圈通电瞬间后控制所述线圈断电，从而实现所述电磁机构在工作时，即吸合状态下，线圈无需通电，实现零功耗。另外，本实施例通过机械锁扣结构将所述动铁芯1104锁住，以保持所述动铁芯1104吸合静铁芯的方式，可靠性好，而且，通过所述偏压件1413的设置，使得锁扣结构的可靠性进一步提高。
本实施例的节能机构还包括脱扣单元，用于接收脱扣指令而动作，所述脱扣单元成型有脱扣端1414，所述脱扣端1414具有接收所述脱扣指令后触发所述锁定件1412的被触发部1412b以使所述锁定件1412反向转动从而使所述锁扣槽1412a与所述被锁部1411a脱扣的脱扣位置，以及触发所述锁定件1412的所述被触发部1412b后被复位件1415推回至的回位位置；通过脱扣单元的设置，使得线路中发生过载、短路等故障时，电磁机构能够实现快速分断，而且复位件能够推动触发后的脱扣端回到原位，即其回位位置，以备下次脱扣使用。本发明通过锁扣单元、节能单元，以及脱扣单元的配合，使得电磁机构能够实现自动合闸、快速分闸，适合应用于智能电表执行器，能够满足智能电网未来发展要求。
进一步地，在本实施例中，如图1-5所示，所述被锁件1411为贯穿所述动铁芯1104端部并与所述动铁芯1104垂直的横轴；优选地，所述动铁芯1104处于所述横轴的中间位置。
如图6所示，所述锁定件1412具有邻接所述锁扣槽1412a成型的抵靠面1412c，所述抵靠面1412c在所述动铁芯1104处于所述初始位置时，在所述偏压件1413偏压力作用下，抵靠在所述横轴上。
具体地，在本实施例中，如图1、图3和图4所示，所述节能单元包括按压件1416，固定在所述动铁芯1104上并随所述动铁芯1104移动；微动开关1417，具有断开位置和合闭位置，所述微动开关1417与所述线圈1103电连接，所述微动开关1417具有常开的触点1417a。所述按压件1416优选设置为与所述动铁芯1104垂直设置的柱形状，所述微动开关1417优选为以一定间隔设置在所述按压件1416的上方，所述微动开关的常开的触点1417a与按压件1416间隔对应。所述按压件1416在所述动铁芯1104处于所述初始位置时按压下所述触点1417a以使所述微动开关1417处于所述合闭位置，从而与所述线圈1103电导通；所述按压件1416在所述动铁芯1104离开所述初始位置向所述吸合位置移动时，脱离所述触点1417a以使所述微动开关动作至所述断开位置，从而控制所述线圈1103断电。该种节能单元结构简单、成本低、体积小，有利于减小本实施例节能机构的整体体积，进一步的，有利于减小使用本实施例的节能机构的智能电表执行器的整体体积。
进一步具体地，在本实施例中，如图1和图4所示，所述复位件1415与所述动铁芯1104联动设置并与所述脱扣端1414间隔对应，所述复位件1415在所述脱扣端1414被触发后向所述脱扣端1414移动并推动所述脱扣端1414回到所述回位位置。在本实施例中，所述复位件有效利用了电磁机构中使动铁芯分断的分断力，通过分断力的作用，所述复位件同所述动铁芯一起向其初始位置方向快速移动，所述复位件在快速移动过程中推动所述脱扣端自动回位。
在本实施例中，所述脱扣单元为脱扣器，脱扣器的设置，不仅能够实现本实施例中脱扣单元的功能，而且能够实现过流、过载、短路等保护。
在本实施例中，如图1-5所示，所述锁定件1412设置为两个，两所述锁定件1412对称布置在所述动铁芯1104的两侧，两所述锁定件1412之间通过连接支架1418连接。
所述偏压件1403为一端固定，另一端连接在所述锁定件1412上的拉簧。在本实施例中，所述偏压件1403设置为两个，分别对应两所述锁定件1412。
为了方便装配，在本实施例中，如图1、图4和图5所示，本实施例节能机构还包括设置在所述电磁机构上的固定支架1419，所述固定支架1419上与所述锁定件1412对应位置处设置有枢轴1419a，所述锁定件1412成型有与所述枢轴1419a配合的枢转孔1412d。
在本实施例中，所述电磁机构的动铁芯的往复移动是这样实现的，如图1-5所示，所述电磁机构还包括反力弹簧1420，所述反力弹簧1420施加给所述动铁芯1104一反作用力。所述线圈1103通电前，所述动铁芯1104在所述反力弹簧1420的反作用力下保持在初始位置不动，当所述线圈1103通电时，产生电磁吸力，所述动铁芯1104在所述电磁吸力作用下克服所述反力弹簧1420的反作用力向静铁芯移动至吸合。当本实施例的脱扣端触发锁定件1412的被触发部1412b，使锁扣槽1412a与被锁部1411a脱扣后，所述动铁芯1104在所述反力弹簧1420作用下由吸合位置快速移动回初始位置。
实施例2
作为实施例1节能机构中所述复位件1415的一种可替代结构，本实施例中，所述复位件1415为所述锁定件1412的所述被触发部1412b，所述被触发部1412b在所述脱扣端1414触发后，在所述偏压件1403的所述偏压力作用下推动所述脱扣端1414回到所述回位位置。本实施例中，充分利用了所述被触发部1412b以及所述偏压件1403的结构以及工作方式，将所述被触发部1412b作为复位件，当脱扣单元的脱扣端触发所述被触发部1412b使所述被触发部1412b沿触发方向发生小角度转动后，所述被触发部1412b在所述偏压件的偏压力作用下重新反向转动，从而推动所述脱扣端1414回到其所述回位位置，本实施中，无需再单独设置用于驱使脱扣端回位的复位件，节省了生产成本，结构更精简，体积更紧凑。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种节能机构，适于配合电磁机构使用，所述电磁机构包括动铁芯(1104)和线圈(1103)，所述动铁芯具有在所述线圈(1103)通电前的初始位置以及在所述线圈(1103)通电瞬间由所述初始位置移动至的吸合位置，其特征在于：所述节能机构包括
锁扣单元，所述锁扣单元包括
被锁件(1411)，固定在所述动铁芯(1104)上并随所述动铁芯(1104)移动，所述被锁件(1411)上成型有被锁部(1411a)；
锁定组件，包括可转动的锁定件(1412)和施加在所述锁定件(1412)上的偏压件(1413)，所述锁定件(1412)上成型有锁扣槽(1412a)，所述锁扣槽(1412a)适于在所述动铁芯(1104)移动至所述吸合位置时，在所述偏压件(1413)偏压力作用下，转动至与所述被锁部(1411a)形成抑制所述动铁芯(1104)向所述初始位置移动的锁扣结构；
节能单元，与所述动铁芯(1104)联动并在所述动铁芯(1104)离开所述初始位置向所述吸合位置移动时控制所述线圈(1103)断电；
脱扣单元，用于接收脱扣指令而动作，所述脱扣单元成型有脱扣端(1414)，所述脱扣端(1414)具有接收所述脱扣指令后触发所述锁定件(1412)的被触发部(1412b)以使所述锁定件(1412)反向转动从而使所述锁扣槽(1412a)与所述被锁部(1411a)脱扣的脱扣位置，以及在触发所述锁定件(1412)的所述被触发部(1412b)后被复位件(1415)推回至脱扣动作前的回位位置；
所述被锁件(1411)为贯穿所述动铁芯(1104)端部并与所述动铁芯(1104)垂直的横轴；
所述锁定件(1412)具有邻接所述锁扣槽(1412a)成型的抵靠面(1412c)，所述抵靠面(1412c)在所述动铁芯(1104)处于所述初始位置时，在所述偏压件(1413)偏压力作用下，抵靠在所述横轴上。
2.根据权利要求1所述的节能机构，其特征在于：所述节能单元包括
按压件(1416)，固定在所述动铁芯(1104)上并随所述动铁芯(1104)移动；
微动开关(1417)，具有断开位置和合闭位置，所述微动开关(1417)与所述线圈(1103)电连接，所述微动开关(1417)具有常开的触点(1417a)；
所述按压件(1416)在所述动铁芯(1104)处于所述初始位置时按压下所述触点(1417a)以使所述微动开关(1417)处于所述合闭位置，所述微动开关(1417)控制所述线圈(1103)带电；所述按压件(1416)在所述动铁芯(1104)离开所述初始位置向所述吸合位置移动时，脱离所述触点(1417a)以使所述微动开关动作至所述断开位置，所述微动开关(1417)控制所述线圈(1103)断电。
3.根据权利要求1或2所述的节能机构，其特征在于：所述复位件(1415)与所述动铁芯(1104)联动设置并与所述脱扣端(1414)间隔对应，所述复位件(1415)在所述脱扣端(1414)被触发后向所述脱扣端(1414)移动并推动所述脱扣端(1414)回到所述回位位置。
4.根据权利要求1或2所述的节能机构，其特征在于：所述复位件(1415)为所述锁定件(1412)的所述被触发部(1412b)，所述被触发部(1412b)在所述脱扣端(1414)触发后，在所述偏压件(1403)的所述偏压力作用下推动所述脱扣端(1414)回到所述回位位置。
5.根据权利要求1所述的节能机构，其特征在于：所述脱扣单元为脱扣器。
6.根据权利要求1所述的节能机构，其特征在于：所述锁定件(1412)设置为两个，两所述锁定件(1412)对称布置在所述动铁芯(1104)的两侧，两所述锁定件(1412)之间通过连接支架(1418)连接。
7.根据权利要求1所述的节能机构，其特征在于：所述偏压件(1403)为一端固定，另一端连接在所述锁定件(1412)上的拉簧。
8.根据权利要求1所述的节能机构，其特征在于：还包括设置在所述电磁机构上的固定支架(1419)，所述固定支架(1419)上与所述锁定件(1412)对应位置处设置有枢轴(1419a)，所述锁定件(1412)成型有与所述枢轴(1419a)配合的枢转孔(1412d)。
9.根据权利要求1所述的节能机构，其特征在于：所述电磁机构还包括反力弹簧(1420)，所述反力弹簧(1420)施加给所述动铁芯(1104)一反作用力；所述动铁芯(1104)在所述线圈(1103)通电前被所述反作用力锁定在所述初始位置，在所述线圈(1103)通电瞬间克服所述反作用力由所述初始位置移动至所述吸合位置。
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