CN107364577B - 太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,包括中心板和电动起落架,中心板的形状为正方形,电动起落架安装在中心板的底部中心处,电动起落架的底部安装有两个支架,两个所述支架对称设置;中心板的四个角上均安装有螺旋机构,螺旋机构包括机臂、电机座、外转子电机和螺旋桨,电机座安装在机臂的外端,外转子电机安装在电机座的底部,螺旋桨安装在外转子电机的输出轴上,机臂的内端与中心板连接,中心板的顶部安装有向外转子电机供电的折叠太阳能电池板机构,折叠太阳能电池板机构与中心板相平行。本发明环保节能、无污染,大大降低了使用成本,同时占地面积小,方便使用;可在复杂情况下,完成侦查及其它危险飞行任务。
Description
技术领域
本发明属于航空飞行器技术领域,具体是涉及一种太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器。
背景技术
目前,市场上通常采用直升机、热气球、飞艇等飞行器进行航拍、勘探、侦查、测绘,大都采用电池等电源供电,或采用燃料提供动能。这些提供能源的方式存在不能长时间在空中飞行的缺点,且存在污染环境、不环保、使用成本高的缺点。为此,设计一种采用太阳能驱动、零排放、无污染、使用成本低的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器是很重要的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足,提供一种太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其环保节能、无污染,大大降低了使用成本,同时占地面积小,太阳能电池板可折叠,方便使用;可在复杂情况下,完成侦查及其它危险飞行任务。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:包括中心板和电动起落架,所述中心板的形状为正方形,所述电动起落架安装在中心板的底部中心处,所述电动起落架的底部安装有两个支架,两个所述支架对称设置;所述中心板的四个角上均安装有螺旋机构,所述螺旋机构包括机臂、电机座、外转子电机和螺旋桨,所述电机座安装在机臂的外端,所述外转子电机安装在电机座的底部,所述螺旋桨安装在外转子电机的输出轴上,所述机臂的内端与中心板连接,所述中心板的顶部安装有向外转子电机供电的折叠太阳能电池板机构,所述折叠太阳能电池板机构与中心板相平行。
上述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述折叠太阳能电池板机构包括九块正方形结构且呈矩形阵列布设的第一太阳能电池板、第二太阳能电池板、第三太阳能电池板、第四太阳能电池板、第五太阳能电池板、第六太阳能电池板、第七太阳能电池板、第八太阳能电池板和第九太阳能电池板,所述第二太阳能电池板、第四太阳能电池板、第六太阳能电池板和第八太阳能电池板分别设置在第九太阳能电池板的四个侧面,所述第八太阳能电池板位于第一太阳能电池板与第七太阳能电池板之间,所述第四太阳能电池板位于第三太阳能电池板与第五太阳能电池板之间,所述第九太阳能电池板与第二太阳能电池板之间设置有第一翻转机构,所述第九太阳能电池板与第四太阳能电池板之间设置有第二翻转机构,所述第九太阳能电池板与第六太阳能电池板之间设置有第三翻转机构,所述第九太阳能电池板与第八太阳能电池板之间均设置有第四翻转机构,所述第一太阳能电池板与第七太阳能电池板之间设置有带动第一太阳能电池板和第七太阳能电池板平移在第八太阳能电池板上方的第一平移机构,所述第一太阳能电池板与第七太阳能电池板之间设置有对第一太阳能电池板和第七太阳能电池板平行导向的第一导向机构,所述第一导向机构位于所述第一平移机构的外侧;所述第三太阳能电池板与第五太阳能电池板之间设置有带动第三太阳能电池板和第五太阳能电池板平移在第四太阳能电池板上方的第二平移机构,所述第三太阳能电池板与第五太阳能电池板之间设置有对第三太阳能电池板和第五太阳能电池板平移导向的第二导向机构,所述第二导向机构位于所述第二平移机构的外侧。
上述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述第一平移机构和第二平移机构的结构相同且均包括双头电机、第一丝杆、第二丝杆、第一螺旋支撑板和第二螺旋支撑板,所述第一丝杆和第二丝杆的一端分别与双头电机的两头固定连接,所述第一丝杆的另一端与第一螺旋支撑板螺纹配合,所述第二丝杆的另一端与第二螺旋支撑板螺纹配合,所述双头电机安装在中心板上,所述第一平移机构的所述第一螺旋支撑板固定在第一太阳能电池板的底部中心处,所述第一平移机构的所述第二螺旋支撑板固定在第七太阳能电池板的底部中心处;所述第二平移机构的所述第一螺旋支撑板固定在第三太阳能电池板的底部中心处,所述第一平移机构的所述第二螺旋支撑板固定在第五太阳能电池板的底部中心处,所述双头电机安装在中心板的顶部。
上述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述第一导向机构和第二导向机构的结构相同且均包括第一滑动支撑板、第二滑动支撑板和导轨,所述第一滑动支撑板和第二滑动支撑板分别设置在导轨的两端且与导轨滑动配合,所述第一导向机构的所述第一滑动支撑板固定在第一太阳能电池板的底部,所述第一导向机构的所述第二滑动支撑板固定在第七太阳能电池板的底部;所述第二导向机构的所述第一滑动支撑板固定在第三太阳能电池板的底部,所述第二导向机构的所述第二滑动支撑板固定在第五太阳能电池板的底部,所述导轨安装在中心板的顶部。
上述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述第一翻转机构、第二翻转机构、第三翻转机构和第四翻转机构的结构相同且均包括驱动电机、旋转臂和合页,所述旋转臂为L字形结构,所述旋转臂的一端与驱动电机的输出轴固定连接,所述第一翻转机构的所述旋转臂的另一端与第二太阳能电池板铰接,所述第一翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板与第二太阳能电池板之间;所述第二翻转机构的所述旋转臂的另一端与第四太阳能电池板铰接,所述第二翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板与第四太阳能电池板之间;所述第三翻转机构的所述旋转臂的另一端与第六太阳能电池板铰接,所述第三翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板与第六太阳能电池板之间;所述第四翻转机构的所述旋转臂的另一端与第八太阳能电池板铰接,所述第四翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板与第八太阳能电池板之间,所述驱动电机安装在中心板的顶部。
上述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述支架包括脚架和脚架固定管,所述脚架固定管安装在脚架的下端,所述脚架的上端与电动起落架连接。
上述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述脚架固定管的下部设置有减震棉。
上述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述支架的形状为倒“T”字形,所述支架的下端向外侧倾斜。
上述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述外转子电机的输出轴竖直向下设置。
上述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述中心板为碳纤维板,所述机臂为碳纤维臂,所述脚架和脚架固定管均为碳纤维管。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明采用太阳能代替电池、燃料来驱动外转子电机,实现了污染零排放,安全、环保,且大大降低了使用成本。
2、本发明多块太阳能电池板可以折叠翻转,减小起飞阻力,提高飞机作业平稳性,增加能量的转化效率。
3、本发明结构紧凑,采用太阳能清洁能源,可方便应用于军事、民用等多方面,而且占地面积小,非常方便携带,操作简便,易于推广,可以有效的推动中国航模和航空教育技术的发展。
4、本发明外转子电机的输出轴采用竖直向下的安装方式,降低飞行器的自身重心,还可以使得飞行器减小雨水进入电机的概率,保护电机不被雨水所损坏,提高了飞行器的安全性和环境的适应性。
5、本发明可民用,用于航拍、测绘、监测、抢险救灾、检查交通状况;可军用,可在复杂情况下,完成侦查及其它危险飞行任务,配套设备要求低,使用方便。
下面通过附图和实施例,对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的立体图。
图3为本发明折叠太阳能电池板机构的结构示意图。
附图标记说明:
1—减震棉; 2—脚架固定管; 3—脚架;
4—螺旋桨; 5—外转子电机; 6—折叠太阳能电池板机构;
6-1—第一太阳能电池板; 6-2—第二太阳能电池板;
6-3—第三太阳能电池板; 6-4—第四太阳能电池板;
6-5—第五太阳能电池板; 6-6—第六太阳能电池板;
6-7—第七太阳能电池板; 6-8—第八太阳能电池板;
6-9—第九太阳能电池板; 7—中心板; 8—电机座;
9—机臂; 10—电动起落架; 11-1—第一丝杆;
11-2—第二丝杆; 12-1—第一螺旋支撑板; 12-2—第二螺旋支撑板;
13-1—第一滑动支撑板; 13-2—第二滑动支撑板; 14—导轨;
15—合页; 16—旋转臂; 17—双头电机;
18—驱动电机。
具体实施方式
如图1和图2所示,本发明包括中心板7和电动起落架10,所述中心板7的形状为正方形,所述电动起落架10安装在中心板7的底部中心处,所述电动起落架10的底部安装有两个支架,两个所述支架对称设置;所述中心板7的四个角上均安装有螺旋机构,所述螺旋机构包括机臂9、电机座8、外转子电机5和螺旋桨4,所述电机座8安装在机臂9的外端,所述外转子电机5安装在电机座8的底部,所述螺旋桨4安装在外转子电机5的输出轴上,所述机臂9的内端与中心板7连接,所述中心板7的顶部安装有向外转子电机5供电的折叠太阳能电池板机构6,所述折叠太阳能电池板机构6与中心板7相平行。
如图3所示,所述折叠太阳能电池板机构6包括九块正方形结构且呈矩形阵列布设的第一太阳能电池板6-1、第二太阳能电池板6-2、第三太阳能电池板6-3、第四太阳能电池板6-4、第五太阳能电池板6-5、第六太阳能电池板6-6、第七太阳能电池板6-7、第八太阳能电池板6-8和第九太阳能电池板6-9,所述第二太阳能电池板6-2、第四太阳能电池板6-4、第六太阳能电池板6-6和第八太阳能电池板6-8分别设置在第九太阳能电池板6-9的四个侧面,所述第八太阳能电池板6-8位于第一太阳能电池板6-1与第七太阳能电池板6-7之间,所述第四太阳能电池板6-4位于第三太阳能电池板6-3与第五太阳能电池板6-5之间,所述第九太阳能电池板6-9与第二太阳能电池板6-2之间设置有第一翻转机构,所述第九太阳能电池板6-9与第四太阳能电池板6-4之间设置有第二翻转机构,所述第九太阳能电池板6-9与第六太阳能电池板6-6之间设置有第三翻转机构,所述第九太阳能电池板6-9与第八太阳能电池板6-8之间均设置有第四翻转机构,所述第一太阳能电池板6-1与第七太阳能电池板6-7之间设置有带动第一太阳能电池板6-1和第七太阳能电池板6-7平移在第八太阳能电池板6-8上方的第一平移机构,所述第一太阳能电池板6-1与第七太阳能电池板6-7之间设置有对第一太阳能电池板6-1和第七太阳能电池板6-7平行导向的第一导向机构,所述第一导向机构位于所述第一平移机构的外侧;所述第三太阳能电池板6-3与第五太阳能电池板6-5之间设置有带动第三太阳能电池板6-3和第五太阳能电池板6-5平移在第四太阳能电池板6-4上方的第二平移机构,所述第三太阳能电池板6-3与第五太阳能电池板6-5之间设置有对第三太阳能电池板6-3和第五太阳能电池板6-5平移导向的第二导向机构,所述第二导向机构位于所述第二平移机构的外侧。
如图3所示,所述第一平移机构和第二平移机构的结构相同且均包括双头电机17、第一丝杆11-1、第二丝杆11-2、第一螺旋支撑板12-1和第二螺旋支撑板12-2,所述第一丝杆11-1和第二丝杆11-2的一端分别与双头电机17的两头固定连接,所述第一丝杆11-1的另一端与第一螺旋支撑板12-1螺纹配合,所述第二丝杆11-2的另一端与第二螺旋支撑板12-2螺纹配合,所述双头电机17安装在中心板7上,所述第一平移机构的所述第一螺旋支撑板固定在第一太阳能电池板6-1的底部中心处,所述第一平移机构的所述第二螺旋支撑板固定在第七太阳能电池板6-7的底部中心处;所述第二平移机构的所述第一螺旋支撑板固定在第三太阳能电池板6-3的底部中心处,所述第一平移机构的所述第二螺旋支撑板固定在第五太阳能电池板6-5的底部中心处,所述双头电机17安装在中心板7的顶部。
如图3所示,所述第一导向机构和第二导向机构的结构相同且均包括第一滑动支撑板13-1、第二滑动支撑板13-2和导轨14,所述第一滑动支撑板13-1和第二滑动支撑板13-2分别设置在导轨14的两端且与导轨14滑动配合,所述第一导向机构的所述第一滑动支撑板固定在第一太阳能电池板6-1的底部,所述第一导向机构的所述第二滑动支撑板固定在第七太阳能电池板6-7的底部;所述第二导向机构的所述第一滑动支撑板固定在第三太阳能电池板6-3的底部,所述第二导向机构的所述第二滑动支撑板固定在第五太阳能电池板6-5的底部,所述导轨14安装在中心板7的顶部。
如图3所示,所述第一翻转机构、第二翻转机构、第三翻转机构和第四翻转机构的结构相同且均包括驱动电机18、旋转臂16和合页15,所述旋转臂16为L字形结构,所述旋转臂16的一端与驱动电机18的输出轴固定连接,所述第一翻转机构的所述旋转臂的另一端与第二太阳能电池板6-2铰接,所述第一翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板6-9与第二太阳能电池板6-2之间;所述第二翻转机构的所述旋转臂的另一端与第四太阳能电池板6-4铰接,所述第二翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板6-9与第四太阳能电池板6-4之间;所述第三翻转机构的所述旋转臂的另一端与第六太阳能电池板6-6铰接,所述第三翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板6-9与第六太阳能电池板6-6之间;所述第四翻转机构的所述旋转臂的另一端与第八太阳能电池板6-8铰接,所述第四翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板6-9与第八太阳能电池板6-8之间,所述驱动电机18安装在中心板7的顶部。
使用时,通过双头电机17带动第一丝杆11-1、第二丝杆11-2,来控制第一太阳能电池板6-1和第七太阳能电池板6-7向第八太阳能电池板6-8的上方平移,及第三太阳能电池板6-3和第五太阳能电池板6-5向第四太阳能电池板6-4的上方平移;通过驱动电机18带动旋转臂16转动,旋转臂16带动第二太阳能电池板6-2、第四太阳能电池板6-4、第六太阳能电池板6-6和第八太阳能电池板6-8翻转至第九太阳能电池板6-9上;由折叠太阳能电池板机构6给外转子电机5供电,为飞机器提动动力。
如图1和图2所示,所述支架包括脚架3和脚架固定管2,所述脚架固定管2安装在脚架3的下端,所述脚架3的上端与电动起落架10连接。
本实施例中,所述脚架固定管2上的下部设置有减震棉1,以减小飞行器降落时与地面接触产生的震动。
本实施例中,所述支架的形状为倒“T”字形,所述支架的下端向外侧倾斜,增加了飞行器降落后的稳定性。
本实施例中,所述外转子电机5的输出轴竖直向下设置,降低了飞行器的自身重心,还可以使得飞行器减小雨水进入电机的概率,保护电机不被雨水所损坏,提高了飞行器的安全性和环境的适应性。
本实施例中,多块所述太阳能电池板之间相并联,多块太阳能电池板并联加大了太阳能的转换效率,为飞行器提供足够的飞行能源。在起飞时,太阳能电池板折叠并翻转,这样可以有效减少起飞时的飞行阻力;在空中平飞或盘旋时,太阳能电池板翻转并展开,九块太阳能电池板平铺在飞行器中心板上方,这样可以有效提高太阳能电池板的发电能力。折叠太阳能电池板机构6所提供的电能给外转子电机5提供源源不断的清洁电能,让飞行器的续航时间更加持久。
本实施例中,所述中心板7为碳纤维板,所述机臂9为碳纤维臂,所述脚架3和脚架固定管2均为碳纤维管;采用碳纤维来制作,减轻了整机重量,约为钢材重量的五分之一;且碳纤维材料强度大,不易损坏,碳纤维疲劳强度高于高强纲丝。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:包括中心板(7)和电动起落架(10),所述中心板(7)的形状为正方形,所述电动起落架(10)安装在中心板(7)的底部中心处,所述电动起落架(10)的底部安装有两个支架,两个所述支架对称设置;所述中心板(7)的四个角上均安装有螺旋机构,所述螺旋机构包括机臂(9)、电机座(8)、外转子电机(5)和螺旋桨(4),所述电机座(8)安装在机臂(9)的外端,所述外转子电机(5)安装在电机座(8)的底部,所述螺旋桨(4)安装在外转子电机(5)的输出轴上,所述机臂(9)的内端与中心板(7)连接,所述中心板(7)的顶部安装有向外转子电机(5)供电的折叠太阳能电池板机构(6),所述折叠太阳能电池板机构(6)与中心板(7)相平行;
所述折叠太阳能电池板机构(6)包括九块正方形结构且呈矩形阵列布设的第一太阳能电池板(6-1)、第二太阳能电池板(6-2)、第三太阳能电池板(6-3)、第四太阳能电池板(6-4)、第五太阳能电池板(6-5)、第六太阳能电池板(6-6)、第七太阳能电池板(6-7)、第八太阳能电池板(6-8)和第九太阳能电池板(6-9),所述第二太阳能电池板(6-2)、第四太阳能电池板(6-4)、第六太阳能电池板(6-6)和第八太阳能电池板(6-8)分别设置在第九太阳能电池板(6-9)的四个侧面,所述第八太阳能电池板(6-8)位于第一太阳能电池板(6-1)与第七太阳能电池板(6-7)之间,所述第四太阳能电池板(6-4)位于第三太阳能电池板(6-3)与第五太阳能电池板(6-5)之间,所述第九太阳能电池板(6-9)与第二太阳能电池板(6-2)之间设置有第一翻转机构,所述第九太阳能电池板(6-9)与第四太阳能电池板(6-4)之间设置有第二翻转机构,所述第九太阳能电池板(6-9)与第六太阳能电池板(6-6)之间设置有第三翻转机构,所述第九太阳能电池板(6-9)与第八太阳能电池板(6-8)之间均设置有第四翻转机构,所述第一太阳能电池板(6-1)与第七太阳能电池板(6-7)之间设置有带动第一太阳能电池板(6-1)和第七太阳能电池板(6-7)平移在第八太阳能电池板(6-8)上方的第一平移机构,所述第一太阳能电池板(6-1)与第七太阳能电池板(6-7)之间设置有对第一太阳能电池板(6-1)和第七太阳能电池板(6-7)平行导向的第一导向机构,所述第一导向机构位于所述第一平移机构的外侧;所述第三太阳能电池板(6-3)与第五太阳能电池板(6-5)之间设置有带动第三太阳能电池板(6-3)和第五太阳能电池板(6-5)平移在第四太阳能电池板(6-4)上方的第二平移机构,所述第三太阳能电池板(6-3)与第五太阳能电池板(6-5)之间设置有对第三太阳能电池板(6-3)和第五太阳能电池板(6-5)平移导向的第二导向机构,所述第二导向机构位于所述第二平移机构的外侧;
所述第一平移机构和第二平移机构的结构相同且均包括双头电机(17)、第一丝杆(11-1)、第二丝杆(11-2)、第一螺旋支撑板(12-1)和第二螺旋支撑板(12-2),所述第一丝杆(11-1)和第二丝杆(11-2)的一端分别与双头电机(17)的两头固定连接,所述第一丝杆(11-1)的另一端与第一螺旋支撑板(12-1)螺纹配合,所述第二丝杆(11-2)的另一端与第二螺旋支撑板(12-2)螺纹配合,所述双头电机(17)安装在中心板(7)上,所述第一平移机构的所述第一螺旋支撑板固定在第一太阳能电池板(6-1)的底部中心处,所述第一平移机构的所述第二螺旋支撑板固定在第七太阳能电池板(6-7)的底部中心处;所述第二平移机构的所述第一螺旋支撑板固定在第三太阳能电池板(6-3)的底部中心处,所述第一平移机构的所述第二螺旋支撑板固定在第五太阳能电池板(6-5)的底部中心处,所述双头电机(17)安装在中心板(7)的顶部;
所述第一导向机构和第二导向机构的结构相同且均包括第一滑动支撑板(13-1)、第二滑动支撑板(13-2)和导轨(14),所述第一滑动支撑板(13-1)和第二滑动支撑板(13-2)分别设置在导轨(14)的两端且与导轨(14)滑动配合,所述第一导向机构的所述第一滑动支撑板固定在第一太阳能电池板(6-1)的底部,所述第一导向机构的所述第二滑动支撑板固定在第七太阳能电池板(6-7)的底部;所述第二导向机构的所述第一滑动支撑板固定在第三太阳能电池板(6-3)的底部,所述第二导向机构的所述第二滑动支撑板固定在第五太阳能电池板(6-5)的底部,所述导轨(14)安装在中心板(7)的顶部;
所述第一翻转机构、第二翻转机构、第三翻转机构和第四翻转机构的结构相同且均包括驱动电机(18)、旋转臂(16)和合页(15),所述旋转臂(16)为L字形结构,所述旋转臂(16)的一端与驱动电机(18)的输出轴固定连接,所述第一翻转机构的所述旋转臂的另一端与第二太阳能电池板(6-2)铰接,所述第一翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板(6-9)与第二太阳能电池板(6-2)之间;所述第二翻转机构的所述旋转臂的另一端与第四太阳能电池板(6-4)铰接,所述第二翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板(6-9)与第四太阳能电池板(6-4)之间;所述第三翻转机构的所述旋转臂的另一端与第六太阳能电池板(6-6)铰接,所述第三翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板(6-9)与第六太阳能电池板(6-6)之间;所述第四翻转机构的所述旋转臂的另一端与第八太阳能电池板(6-8)铰接,所述第四翻转机构的所述合页连接在第九太阳能电池板(6-9)与第八太阳能电池板(6-8)之间,所述驱动电机(18)安装在中心板(7)的顶部。
2.按照权利要求1所述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述支架包括脚架(3)和脚架固定管(2),所述脚架固定管(2)安装在脚架(3)的下端,所述脚架(3)的上端与电动起落架(10)连接。
3.按照权利要求2所述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述脚架固定管(2)的下部设置有减震棉(1)。
4.按照权利要求1所述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述支架的形状为倒“T”字形,所述支架的下端向外侧倾斜。
5.按照权利要求1所述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述外转子电机(5)的输出轴竖直向下设置。
6.按照权利要求1或2所述的太阳能垂直起降侦察巡逻飞行器,其特征在于:所述中心板(7)为碳纤维板,所述机臂(9)为碳纤维臂,所述脚架(3)和脚架固定管(2)均为碳纤维管。
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