CN107073750A - 用于在熔体通道中翻转熔体的翻转装置和冲扫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在熔体通道(110)中翻转熔体(200)的翻转装置(10)，其具有熔体入口(20)和熔体出口(30)，其中，在熔体入口(20)和熔体出口(30)之间设置有至少一个熔体引导机构(40)，用于使熔体(200)从熔体入口(20)的中央(22)转移到熔体出口(30)的边缘(34)上并且用于使熔体(200)从熔体入口(20)的边缘(24)转移到熔体出口(30)的中央(32)。

Description

用于在熔体通道中翻转熔体的翻转装置和冲扫方法
技术领域
本发明涉及一种用于在熔体通道中翻转熔体的翻转装置、一种用于实施吹塑薄膜挤出法的吹塑模头以及一种用于在挤出装置中实施冲扫过程的方法。
背景技术
已知使用挤出装置用于产生塑料熔体。该塑料熔体可以按不同的方式继续处理。因此例如可想到，将熔体引入到注塑装置的型腔中，以便在那里通过注塑产生相应的构件。也已知为所谓的吹塑挤出法提供熔体，其中挤出吹塑薄膜。在所有情况下，必须在挤出机的端部处通过相应的熔体通道将液化的熔体输送到应用的相应位置处。这些通道可以是任意复杂的并且特别是也划分成多个单个的通道。
在挤出装置的已知的解决方案中不利的是，这些挤出装置随之带来了用于更换材料的高的耗费。因此，当应该进行从第一熔体材料到第二熔体材料的材料更换时，必须实施所谓的冲扫过程。如果例如在吹塑薄膜挤出装置中在一定时间内制造具有蓝色薄膜颜色的产品并且接着希望更换到透明的薄膜颜色，则必须首先将蓝色的薄膜颜色和相应的熔体材料从各个熔体通道中吹扫出来。为此已经用后续材料运行挤出装置，直至绝大部分的旧熔体材料已经被冲扫出来。
因为对于熔体通道来说在这些熔体通道的边缘区域内输送速度基本上等于零，旧材料可以说附着在那里，所以冲扫过程是非常耗时间的。在此，对于生产率为最大约120kg熔体/小时的吹塑挤出装置来说，冲扫过程通常可能需要20分钟至1.5小时。据此，这对于应当进行材料更换的每个薄膜层来说导致120kg或者更多的熔体废料。在多个薄膜层的情况下，即使仅仅吹扫唯一一个薄膜层，该量与薄膜层数相乘。因此废料率可能达到最大1000kg。同时，冲扫时间构成机器的停机时间，在该停机时间内不能进行有价值的生产。与此相应地，采用相应冲扫方法的已知挤出装置在时间耗费方面和在相应的成本以及废料方面带有明显可见的缺陷关联。
发明内容
本发明的目的在于，至少部分地消除前述缺点。特别是，本发明的目的在于，以成本有利并且简单的方式缩短用于冲扫过程的时间。
前述目的通过一种具有权利要求1特征的翻转装置、一种具有权利要求9特征的吹塑模头以及一种具有权利要求11特征的方法实现。本发明的进一步的特征和细节由从属权利要求、说明书和附图得出。在此，与按照本发明的翻转装置描述相关的特征和细节当然对于按照本发明的吹塑模头以及按照本发明的方法而言也适用，并且相应地反之亦然，从而对本发明各个方面的公开内容始终进行相互参照或者可以始终进行相互参照。
按照本发明的翻转装置用于在熔体通道中翻转熔体。为此，翻转装置具有熔体入口和熔体出口，其中，在熔体入口和熔体出口之间设置有至少一个熔体引导机构。熔体引导机构用于使熔体从熔体入口的中央转移到熔体出口的边缘上。此外，熔体引导机构构成为用于使熔体从熔体入口的边缘转移到熔体出口的中央。
熔体通道的中央在此原则上可理解成与边缘间隔开距离的每个区域。特别是因此进行远离边缘的转移。例如，熔体出口的中央可以是离边缘具有约5mm间距的整个熔体出口区域。
通过按照本发明的翻转装置，因此自动地在没有可动部件的情况下通过借助熔体引导机构的主动引导实现了在熔体通道中转移熔体。翻转装置可以装入熔体通道中或者可以构成熔体通道的一部分。经由熔体入口建立与熔体通道的导通流体的连接，从而熔体可以经由熔体入口流入翻转装置中。在通过熔体入口之后，经由熔体引导机构以按照本发明的方式转移熔体。在熔体出口处，转移过的熔体重新离开翻转装置并且经由导通流体的连接在熔体通道中继续流动。
按照本发明，熔体引导机构构成为用于转移熔体。在此提供两个基本的层功能。一方面，在熔体入口处使用来自中央的熔体并且将其引导到熔体出口的边缘上。同时并且在相同的长度上实现使熔体从熔体入口的边缘转移到熔体出口的中央。因此，使来自熔体入口处的中央的材料与在熔体入口的边缘处的材料进行交换，从而在熔体出口处存在完全转移的熔体层情形。
按照本发明的翻转装置现在显著缩短了在用在挤出装置中时的冲扫时间。因此，在冲扫情形中在挤出装置中应认为，旧熔体材料在熔体通道的边缘区域内停留时间比在中央长。因此，在冲扫过程期间相对迅速地用完全新鲜的并且因而新熔体材料填充熔体通道的中央，而在边缘处总是还保持附着高份额的旧材料。现在通过使用按照本发明的翻转装置，实现使该旧材料从熔体通道的边缘转移到熔体通道的中央并且因而到通流速率快或者更高的区域中。这导致可以说使在翻转装置上游的旧熔体材料转移到在翻转装置下游的熔体通道的中央，从而现在在中央可以更快速地输出。通过该转移以按照本发明的方式进行，可以通过更快速地将旧材料从熔体通道中引出而实现明显缩短冲扫时间。
特别是通过按照本发明的翻转装置可以缩短整个冲扫时间的最多50％。另一优点是缩短熔体在边缘处也在正常运行中的停留持续时间。按这种方式可以减少对材料的热力影响，由此减小了或者甚至避免了对材料的不利影响。
在此，翻转装置可以装入熔体通道中或者构成熔体通道。当然，也可以在一个熔体通道中以限定的间距设有两个或更多个翻转装置。优选的是，如稍后还要更详细阐述的，翻转装置就熔体通道的长度而言基本上居中设置地位于该熔体通道中。
在此，借助熔体引导机构实现的熔体引导可以按不同的方式构造。因此，稍后还要阐述的功能可以在划分部中刚好通过一个熔体引导机构提供，如这通过在熔体通道之内的主动引导通道可想到。下面更详细地阐述这两种不同的翻转功能。
因此，有利的可以是，在按照本发明的翻转装置中，所述至少一个熔体引导机构具有第一引导通道，该第一引导通道具有在熔体入口的中央的引导开口和在熔体出口的边缘上的至少一个引导出口。这里，因此在唯一一个熔体通道之内进行主动翻转，从而可想到将一个单独的翻转装置安装到一个熔体通道的现有几何结构中。通过容纳在引导开口中，现在新的或者新鲜的熔体材料被引导到边缘上并且在那里经由引导出口在熔体出口处输出。在那里，所述新的或者新鲜的材料现在将位于那里的旧材料排挤到中央，从而通过被动移动在这里可实现完全的转移。不过，当然也可以主动进行旧材料从边缘到中央的运动，如这通过第二引导通道在后续段落中详细阐述的那样。引导通道可理解成完全封闭的通道。但在本发明的意义上也可将在侧向部分敞开的以所谓的滑道或斜坡形式的引导通道理解成引导通道。与此相应地，引导开口和引导出口也可以分别具有完全闭合的(umrandete)几何结构或者设有侧向开口。
另一优点可以是，在按照前述段落的翻转装置中，所述至少一个熔体引导机构具有第二引导通道，该第二引导通道具有在熔体出口的中央的引导出口和在熔体入口的边缘上的至少一个引导开口。因此，第二引导通道可以说用于与第一引导通道相反的功能。经由引导开口现在可以将熔体并且因而将旧熔体材料从熔体入口处的边缘接收并且将其主动地利用第二引导通道经由引导出口引导到熔体出口处的中央。因此，不仅通过排挤、而且通过主动引导和转移可以相应地按照本发明从边缘转移到中央以及从中央转移到边缘。在此，两个引导通道的组合优选平行设置，从而第一引导通道的引导开口和第二引导通道的引导开口沿流动方向设置在翻转装置的相同的或者基本上相同的部位处。同时有利的是，第一引导通道的引导出口和第二引导通道的引导出口关于流动方向也设置在熔体出口处的相同或基本相同的位置上。同样有利的是，所述至少一个熔体引导机构的所有引导通道具有相同的或基本上相同的自由的流动横截面，以便能确保规整的(saubere)转移、特别是具有限定的体积流的转移。在此，各个流动横截面优选构成为能够提供相同的或基本上相同的流动速度。因此，以高的可能性并且因而以高的可靠性避免各个层彼此间不希望的撕裂(Abreiβen)。
此外有利的是，在按照本发明的翻转装置中，所述至少一个熔体引导机构具有包括一个第一部分通道和一个第二部分通道的分配区段。在此，在分配区段上游设置有用于将熔体划分到部分通道上的划分区段，并且在分配区段下游设置有用于使来自部分通道的熔体汇合的组合区段。熔体引导机构的该实施方式当然原则上可与前述两个段落的熔体引导机构组合。通过该分配功能，同样可以实现转移。因此，经由划分区段将熔体的量划分到这两个部分通道中。这当然也适用于熔体的边缘层，从而在这两个部分通道中仅仅一部分边缘、即特别是边缘的一半设有旧材料，而在划分区段的区域中边缘的另一半已经设有新材料。如果现在用于使来自部分通道的熔体汇合的组合区段以相应的方式几何定向，则这导致至少一部分边缘层即使在组合熔体的部分流时也保持带有新材料。因此，通过划分和组合的功能同样可以确保按照本发明的转移的可能性。特别是，这样的部分实现的转移与具有引导通道的相应分配区段组合，如其在前述段落中已经阐述的那样。
按照前述段落的翻转装置可以这样进一步改进，即，组合区段构成为用于使熔体的边缘区段在中央汇合。对此可理解成，存在各个部分通道在组合区段内的明确的几何定向。例如如果在划分区段下游具有旧熔体材料的边缘区段位于相应部分通道的外侧上，则可以使这两个部分通道在组合区段中这样汇合，使得现在使在带有旧材料的部分通道中的熔体的两个边缘区段在中央汇合。因此，在完全或基本上完全转移的情况下实现重组熔体部分流，从而现在通过巧妙地重组部分流，在熔体入口上游的边缘层移位到熔体出口处的中央。同时，新的材料已从熔体出口的中央移位到边缘层中并且因而移位到熔体出口处的边缘上。在此，优选各部分通道的相应直径匹配于在划分区段上游并且在组合区段下游的直径。
当在按照本发明的翻转装置中设有移动装置用于在第一位置和第二位置之间移动翻转装置时，可实现另一优点。在所述第一位置中，熔体入口和熔体出口与熔体通道处于导通流体的连接。在所述第二位置中，熔体入口和熔体出口与熔体通道分离开。因此，移动装置例如可以平移地、旋转地或以组合方式执行翻转装置的运动。在此，特别是对于翻转装置在第二位置中设有管段或者通道段，该管段或者通道段将熔体通道的剩余的两个端部区域导通流体地相互连接。移动装置因此允许可以说通过移入翻转装置来接通转移功能以及通过移出翻转装置来切断转移功能。因为翻转装置通过其翻转功能产生相应的压力损失情形，所以有利的是在正常运行中切断该翻转功能。因此，仅仅在冲扫过程期间使用提高的压力损失，以便确保相应的转移功能。翻转装置的提高的压力损失通过将翻转装置移出到在正常运行下的第二位置中而切断并且与此相应地可以不再继续干扰。
有利的还有，在按照本发明的翻转装置中，熔体入口和熔体出口具有自由的流动横截面，该流动横截面相当于或者基本上相当于熔体通道的自由的流动横截面。换言之，可以无级地并且没有边沿或直径变化地在熔体入口和熔体通道之间或在熔体出口和熔体通道之间建立导通流体的连接。这样的翻转装置可以完全装入熔体通道中或者甚至部分地构成熔体通道。在此，自由的流动横截面应理解成在相应位置处垂直于流动的横截面。换言之，自由的流动横截面构成熔体的体积流可以流过的流动横截面。
有利的还有，在按照本发明的翻转装置中，所述熔体引导机构的自由的流动横截面相当于或者基本上相当于熔体入口的自由的流动横截面和/或熔体出口的自由的流动横截面。特别是，该实施方式与按照前述段落的实施方式组合。在此，熔体引导机构的流动横截面优选是所有熔体引导机构的总和。通过该相当关系，因此提供恒定的自由的流动横截面，从而避免或者基本上避免了由于横截面收窄造成的压力损失。这明显减小了在用熔体通流时出现的压力损失。仅仅或者基本上仅仅剩下由于对流动方向的相应作用和随之而来地由于熔体的主动转移而产生的压力损失。因此，例如熔体通道的扩宽可以允许在翻转装置区域内的这样的几何相关性。也可想到，在划分时在分配区段中通过部分通道的相应的直径相应地匹配流动横截面。
同样，本发明的主题还是一种用于实施吹塑薄膜挤出法的吹塑模头。这样的吹塑模头具有至少一个用于将熔体输送至吹塑模头的吹塑出口的熔体通道。按照本发明的吹塑模头特征在于，在所述至少一个熔体通道中设置有至少一个按照本发明的翻转装置。因此，按照本发明的吹塑模头带来了与参照按照本发明的翻转装置已经详细阐述的优点相同的优点。熔体通道在此与翻转装置的熔体入口和熔体出口处于导通流体的连接。特别是，这样的吹塑模头设有两个或更多个用于吹塑薄膜的不同层的熔体通道。翻转装置优选以相同或者相等的构造设置在所有熔体通道中，以便能为所有熔体通道以按照本发明的方式提供相同的冲扫时间缩短。
按照前述段落的吹塑模头可以这样进一步改进，即，翻转装置参照熔体通道的长度设置在熔体通道的中央或者基本上在熔体通道的中央。在此涉及翻转装置的优化的定位，该定位允许使冲扫时间最多缩短约50％。当然，也可能有两个或更多个优选以相同或者一致的间隔装入相应熔体通道中的翻转装置。
在按照本发明的吹塑模头中也可想到，在两个或更多个翻转装置相继组合时每个翻转装置仅仅覆盖相应边缘的一部分并且因此熔体仅仅从边缘的该部分转移到中央。在此，优选每个翻转装置可以实施用于另一周向区段的转移，从而在通过所有翻转装置之后熔体已从整周的边缘转移到中央。例如，四个翻转装置可以相继地以转移功能分别覆盖边缘的90°的周段，从而总体上360°的整周被转移。
本发明的另一主题是一种用于在挤出装置中、尤其是在按照本发明的吹塑模头中实施冲扫过程的方法，所述方法具有以下步骤：
—将熔体引入翻转装置的、尤其是按照本发明的翻转装置的熔体入口中，
—使熔体从熔体入口的中央转移到翻转装置的熔体出口的边缘上，和
—使熔体从熔体入口的边缘转移到熔体出口的中央。
按照本发明的方法带来了与按照本发明的翻转装置相同的按照本发明的功能，从而也得到与参照按照本发明的翻转装置已经详细阐述的优点相同的优点。
当然，按照本发明的吹塑模头和/或相应的翻转装置也可以在其他挤出设备、例如在薄膜挤出机、特别是在扁平薄膜挤出中使用。因此，吹塑模头原则上可以构成为挤出头。
附图说明
本发明的进一步的优点、特征和细节由下面的说明书得出，其中参照附图详细描述了本发明的实施例。在此，在权利要求书和说明书中提到的特征可以分别自身单独地或者以任意的组合是对本发明重要的。图中示意性地示出：
图1：在已知的挤出装置中在冲扫过程期间的示意图，
图2：按照图1的在使用按照本发明的翻转装置时的情形，
图3：按照本发明的翻转装置的一种实施方式，
图4：进一步示出熔体流动情况的图3的实施方式，
图5：按照本发明的翻转装置的另一实施方式，
图6：按照本发明的翻转装置的示意性的作用图，
图7：按照本发明的翻转装置的另一实施方式，
图8：按照本发明的翻转装置的另一实施方式，
图9：按照本发明的吹塑模头的一种实施方式，和
图10：按照本发明的吹塑模头的另一实施方式。
具体实施方式
在图1中示出流动方向从左向右的熔体通道110，如其在冲扫过程期间呈现的那样。在熔体通道110之内设有自由的流动横截面70，熔体200流动通过该流动横截面。在这里要区分旧熔体材料220和新熔体材料210。在这里可良好地看出，通过熔体通道110的细长的走向在冲扫过程期间在旧熔体材料220和新熔体材料210之间构成斜坡形的或者锥形的构造。该锥形在冲扫时间期间在走向方面向右移动，直至最终绝大部分的旧熔体材料220已经排出并且现在能利用有效生产进一步处理。
在图2中示出按照本发明的翻转装置10的作用方式。在这里，现在进行从熔体200的边缘到熔体200的中央的转移，以及反之亦然。与此相应地，在翻转装置10的熔体入口20处接收来自熔体200的边缘的材料并且将其在熔体出口30处供应到中央。按相反的方式，将新鲜的或者新熔体材料210从熔体入口20处的中央引导到熔体出口30的边缘上。如可良好看出的那样，在熔体通道110的右侧端部处出现的旧熔体材料220的量因此降低。图2的图示是在冲扫过程期间与图1中相同的时刻进行的。
图3和4示出按照本发明的翻转装置10的第一实施方式。该翻转装置10装备有两个引导通道42和44作为熔体引导机构40。经由未详细阐述的环形收集器在熔体入口20的边缘24处提供引导开口44a，从而相应的熔体200能在那里流入到第二引导通道44中。这在图4中用箭头示出。现在经由在熔体出口30的中央32中的引导出口44b，对熔体200的该材料进行从边缘到中央的转移。
按相同的方式，在熔体入口20的中央22中设有第一引导通道42的引导开口42a，该第一引导通道能实现沿着图3的各箭头将熔体200转移到熔体出口30的边缘34和相应的引导出口42b上。在这里涉及一种借助主动转移的技术方案，其中，翻转装置10是熔体通道110的组成部分。
图5示出关于图3和4的实施方式的降低的复杂性。在这里仅设有一个封闭的具有相应的引导开口44a和引导出口44b的第二引导通道40。熔体200的其余材料从熔体入口20未触动地在上端被引导通过熔体引导机构40或者向下边缘引导。相应的剖面A-A和B-B在图5的下部区域中示出，其中，在那里箭头线同样示出相应的转移运动。
图6和7示出通过分配功能提供转移的可能性。从按照图7的熔体通道110出发，经由划分区段47实现了将熔体200划分到分配区段46的两个部分通道46a和46b上。这示意性地导致按照图6的分配。从熔体通道110出发旧熔体材料220在圆周完全包围新熔体材料210，而通过划分到部分通道46a和46b中仅仅还有大致一半圆周被用旧熔体材料220覆盖。在部分通道46a和46b中的另一半在边缘已经设有新熔体材料210。如果现在通过巧妙的组合对于具有旧熔体材料220的边缘区域实施两个部分通道46在中央汇合，因此同样可以通过该分配功能实现完全的或至少部分的按照本发明的重组。
图8示意性示出具有该分配功能的翻转装置10的另一种可能的实施方式。在这里，划分到总共四个部分通道46a和46b上并且在一个组合区段48中重组。此外，示意性示出旧熔体材料220和新熔体材料210在相应通道中的相应分配。在组合区段48处组合或者汇合之后，具有旧材料220的边缘区段完全居中，从而在熔体通道110中的周向边缘基本上完全通过新熔体材料210构成。
在图9中示出可以如何在吹塑模头100中在熔体通道110中设置翻转装置10。在此，这里可以涉及翻转装置10的每种描述的实施方式。
图10示出与图9类似的解决方案，但在这里示出了用于翻转装置10的移动装置60。按照图10，翻转装置10处于第二位置中并且因而与熔体通道110脱开导通流体的接合。在这里涉及运行位置。为了冲扫情形，经由移动装置60使翻转装置10进入熔体通道110中并且该翻转装置因而可以提供按照本发明的用于缩短冲扫时间的功能。
对实施方式的前述阐述仅仅在实例的范围内描述了本发明。当然，只要在技术上有意义，实施方式的单个特征就可以任意相互组合，而不偏离本发明的范围。
附图标记列表
10 翻转装置
20 熔体入口
22 熔体入口的中央
24 熔体入口的边缘
30 熔体出口
32 熔体出口的中央
34 熔体出口的边缘
40 熔体引导机构
42 第一引导通道
42a 引导开口
42b 引导出口
44 第二引导通道
44a 引导开口
44b 引导出口
46 分配区段
46a 第一部分通道
46b 第二部分通道
47 划分区段
48 组合区段
60 移动装置
70 自由的流动横截面
100 吹塑模头
110 熔体通道
120 吹塑出口
200 熔体
210 新熔体材料
220 旧熔体材料

Claims (11)

1.用于在熔体通道(110)中翻转熔体(200)的翻转装置(10)，所述翻转装置具有熔体入口(20)和熔体出口(30)，其中，在熔体入口(20)和熔体出口(30)之间设置有至少一个熔体引导机构(40)，用于使熔体(200)从熔体入口(20)的中央(22)转移到熔体出口(30)的边缘(34)上并且用于使熔体(200)从熔体入口(20)的边缘(24)转移到熔体出口(30)的中央(32)。
2.根据权利要求1所述的翻转装置(10)，其特征在于，
所述至少一个熔体引导机构(40)具有第一引导通道(42)，该第一引导通道具有在熔体入口(20)的中央(22)的引导开口(42a)和在熔体出口(30)的边缘(34)上的至少一个引导出口(42b)。
3.根据权利要求2所述的翻转装置(10)，其特征在于，
所述至少一个熔体引导机构(40)具有第二引导通道(44)，该第二引导通道具有在熔体出口(30)的中央(32)的引导出口(44b)和在熔体入口(20)的边缘(24)上的至少一个引导开口(44a)。
4.根据上述权利要求之一所述的翻转装置(10)，其特征在于，
所述至少一个熔体引导机构(40)具有分配区段(46)，该分配区段具有第一部分通道(46a)和第二部分通道(46b)，其中，在分配区段(46)上游设置有用于将熔体(200)划分到部分通道(46a、46b)上的划分区段(47)，并且在分配区段(46)下游设置有用于将来自部分通道(46a、46b)的熔体(200)汇合的组合区段(48)。
5.根据权利要求4所述的翻转装置(10)，其特征在于，
所述组合区段(48)构成为用于使熔体(200)的边缘区段在中央汇合。
6.根据上述权利要求之一所述的翻转装置(10)，其特征在于，
设有移动装置(60)用于在第一位置和第二位置之间移动翻转装置(10)，在所述第一位置中熔体入口(20)和熔体出口(30)与熔体通道(110)处于导通流体的连接，在所述第二位置中熔体入口(20)和熔体出口(30)与熔体通道(110)分离开。
7.根据上述权利要求之一所述的翻转装置(10)，其特征在于，
所述熔体入口(20)和所述熔体出口(30)具有自由的流动横截面(70)，该自由的流动横截面相当于或者基本上相当于熔体通道(110)的自由的流动横截面(70)。
8.根据上述权利要求之一所述的翻转装置(10)，其特征在于，
所述熔体引导机构(40)的自由的流动横截面(70)相当于或者基本上相当于熔体入口(20)的自由的流动横截面(70)和/或熔体出口(30)的自由的流动横截面(70)。
9.用于实施吹塑薄膜挤出法的吹塑模头(100)，所述吹塑模头具有至少一个用于将熔体(200)输送至吹塑模头的吹塑出口(120)的熔体通道(110)，其特征在于，
在所述至少一个熔体通道(110)中设置有至少一个具有权利要求1至8之一所述特征的翻转装置(10)。
10.根据权利要求9所述的吹塑模头(100)，其特征在于，
所述翻转装置(10)参照熔体通道(110)的长度设置在熔体通道(110)的中央或者基本上在熔体通道的中央。
11.用于在挤出装置中、尤其是在具有权利要求9或10所述特征的吹塑模头(110)中实施冲扫过程的方法，所述方法具有以下步骤：
—将熔体(200)引入翻转装置(10)的、尤其是具有权利要求1至8之一所述特征的翻转装置的熔体入口(20)中，
—使熔体(200)从熔体入口(20)的中央(22)转移到翻转装置(10)的熔体出口(30)的边缘(34)上，和
—使熔体(200)从熔体入口(20)的边缘(24)转移到熔体出口(30)的中央(32)。
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