CN108999825A - 用于双作用多级液压缸的单向阀组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于双作用多级液压缸的单向阀组件，涉及液压缸领域，包括：活塞，其内设有沿活塞轴向设置的阀孔，活塞还包括沿其径向设置并与阀孔连通的第一油道和第二油道；单向阀，其设于阀孔内，用于控制第一油道和第二油道的连通和阻截；以及顶杆装置，其设于阀孔内，并靠近第二油道，顶杆装置用于驱动单向阀的开启或关闭，顶杆装置被设置成：当双作用多级液压缸缩回时，顶杆装置自锁，单向阀关闭，第一油道和第二油道阻截；当双作用多级液压缸缩回到位后或双作用多级液压缸从缩回到位状态开始伸出时，顶杆装置驱动单向阀开启，使第一油道和第二油道连通。本发明能有效解决在压差的作用下，单向阀组件产生误开启的问题。
Description
技术领域
本发明涉及液压缸领域，具体涉及一种用于双作用多级液压缸的单向阀组件。
背景技术
在液压工程机械或大型液压设备上，由于受安装空间的限制，载荷的复杂多变，通常需要采用多级液压缸，并在交变载荷下工作。
现有技术中存在一种用于负负载情况下的双作用多级液压缸，为保证多级液压缸的伸、缩次序(主要是缩回)，其一级活塞和二级活塞端部安装有带撞杆的行程阀，由于行程阀的撞杆暴露在液压缸的内部油液中，因而必须考虑行程阀在压差作用而产生误开启的问题，为防止行程阀意外开启，其开启压力通常设定为油缸额定工作压力，考虑到平衡阀的调定压力，以及双作用多级液压缸较大的活塞面积比(无杆腔/有杆腔)，在油缸的调试初期排气不充分，或是意外乱缸的情况下，当液压缸伸出时会产生液压缸有杆腔超压，严重时造成液压缸损坏。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于双作用多级液压缸的单向阀组件，其能有效解决在压差的作用下，单向阀组件产生误开启的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种用于双作用多级液压缸的单向阀组件，包括：
活塞，其内设有沿所述活塞轴向设置的阀孔，所述活塞还包括沿其径向设置并与阀孔连通的第一油道和第二油道；
单向阀，其设于所述阀孔内，用于控制所述第一油道和第二油道的连通和阻截；以及
顶杆装置，其设于所述阀孔内，并靠近所述第二油道，所述顶杆装置用于驱动所述单向阀的开启或关闭，所述顶杆装置被设置成：当所述双作用多级液压缸相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中分离时，所述顶杆装置自锁，所述单向阀关闭，所述第一油道和第二油道阻截；当所述双作用多级液压缸相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中接触时，所述顶杆装置驱动所述单向阀开启，使所述第一油道和第二油道连通。
在上述技术方案的基础上，所述顶杆装置至少部分位于所述活塞外，当所述双作用多级液压缸相邻两级活塞杆组件中较低级的活塞杆组件缩回到位后，所述顶杆装置位于所述活塞外的部分受到外力作用时，所述顶杆装置驱动所述单向阀开启，使所述第一油道和第二油道通过单向阀和顶杆装置连通。
在上述技术方案的基础上，所述单向阀包括：
单向阀主体，其内设有第三收容空间，所述单向阀主体上还设有进口和出口，所述进口与所述第二油道连通，所述出口与所述第一油道连通；
阀芯，其设于所述第三收容空间内，且所述阀芯可在所述第三收容空间往返移动。
在上述技术方案的基础上，所述单向阀还包括第三弹簧，所述第三弹簧用于驱动所述阀芯朝使单向阀关闭的方向移动。
在上述技术方案的基础上，所述单向阀被设置成：当双作用多级液压缸的有杆腔压力大于所述单向阀开启压力时，所述单向阀自行开启。
在上述技术方案的基础上，所述顶杆装置包括：
顶杆套，其内设有第一收容部，所述第一收容部与所述第二油道连通；
第一顶杆，其固定设置在所述第一收容部内，所述第一顶杆可在第一收容部往返移动，并穿过所述进口以驱动所述阀芯移动，且所述第一顶杆还设有第二收容部；
第二顶杆，其设置在所述第二收容部内，所述第二顶杆可在所述第二收容部内往返移动，所述第二顶杆至少部分位于所述第二收容部外，且所述第二顶杆沿其轴向设有通孔；
锁定机构，其用于开启和解除所述第一顶杆在所述第一收容部内往返移动的锁定，当开启锁定时，所述顶杆装置自锁；以及
第一驱动装置，其设于所述第一收容部内，所述第一驱动装置用于驱使所述第一顶杆朝被所述锁定机构锁定的方向移动；以及
第二驱动装置，其设于所述第二收容部内，所述第二驱动装置用于驱使所述第二顶杆移动，使所述锁定机构锁定所述第一顶杆。
在上述技术方案的基础上，所述第一驱动装置包括：
第一弹簧座，其固定设置在所述第一收容部的端部；
第一弹簧，其套设在所述第一顶杆上，且所述第一弹簧一端抵持在所述第一弹簧座上，另一端抵持在所述第一顶杆上，使所述第一顶杆压持在所述第一收容部上。
在上述技术方案的基础上，所述第一顶杆包括：
顶出部，其套设于所述第一弹簧内；
主体部，其包括抵持端，所述抵持端通过所述第一弹簧压持在所述第一收容部上。
在上述技术方案的基础上，所述主体部与所述顶杆套的内壁之间设有密封圈。
在上述技术方案的基础上，所述锁定机构包括：
安装孔，其沿所述第一顶杆的径向设置，所述安装孔安装有钢珠；
第一凹槽，其位于所述顶杆套的内壁上，所述第一凹槽被设置成：当所述钢珠位于所述第一凹槽内时，所述钢珠用于限制所述第一顶杆在所述第一收容部内往返移动；
第二凹槽，其位于所述第二顶杆的外壁上，所述第二凹槽被设置成：当所述钢珠位于所述第二凹槽内时，所述第一顶杆可在所述第一收容部内往返移动。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明中的用于双作用多级液压缸的单向阀组件，由于采用开有轴向通孔的第二顶杆，使得在无论有无油压的作用，其第二顶杆在弹簧力的作用下始终处于伸出位置并将钢珠推出至顶杆套的第一凹槽内，使得第一顶杆在顶杆套内锁死不能移动。当外力推动第二顶杆缩回时，钢珠沉入第二顶杆的第二凹槽内，第一顶杆与顶杆套解除锁定，可在外力作用下缩回。当外力解除时，第一顶杆、第二顶杆在弹簧力作用下依次伸出。从而有效地解决了在压差的作用下，顶杆装置产生误动作，进而导致单向阀组件产生误开启的问题。
(2)本发明中的用于双作用多级液压缸的单向阀组件其包括顶杆装置与单向阀，顶杆装置与单向阀同轴安装在多级液压缸的活塞的阀孔内。顶杆装置的第一顶杆正对单向阀的阀芯。顶杆装置通过第二油道将本级活塞的有杆腔与单向阀的进口连通，单向阀的出口通过第一油道与下一级活塞的有杆腔连通。正常情况下，多级液压缸向外伸出时，各级活塞是相互接触的，此时顶杆装置的第一顶杆将单向阀的阀芯顶开，本级活塞的有杆腔通过第二油道、顶杆装置、单向阀以及第一油道与下一级活塞的有杆腔连通，多级液压缸将在液压油的作用下逐级伸出。缩回时，由于各级活塞相互分离，顶杆装置将处于锁定状态，单向阀关闭，本级活塞的有杆腔与下一级活塞的有杆腔无法连通，液压油无法推动本级活塞缩回，只有当下一级活塞缩回到底，撞击本级活塞上的单向阀的第二顶杆，顶杆装置通过第一顶杆顶开单向阀，本级活塞的有杆腔与下一级活塞的有杆腔才能连通，液压油才能推动本级活塞缩回，因此，多级液压缸是按照顺序逐级缩回的。若初始伸出状态本级活塞与下一级活塞之间没有接触，处于相互分离状态，此时顶杆装置是处于锁定状态，单向阀的阀芯关闭，本级活塞的有杆腔与下一级活塞的有杆腔没有连通。当本级活塞无杆腔进油时，将导致本级活塞有杆腔压力升高，压力油将通过第二油道以及顶杆装置作用到单向阀的阀芯上，并打开单向阀，连通本级活塞有杆腔与下一级活塞有杆腔，防止本级活塞有杆腔出现超压的情况。
附图说明
图1为本发明实施例中用于双作用多级液压缸的单向阀组件顶杆装置自锁时的结构示意图；
图2为本发明实施例中用于双作用多级液压缸的单向阀组件顶杆装置受外力缩回时的结构示意图；
图3为本发明实施例中顶杆装置自锁时的结构示意图；
图4为本发明实施例中顶杆装置受外力缩回时的结构示意图。
图中：1-顶杆套，11-第一收容部，2-第一顶杆，21-第二收容部，22-顶出部，23-主体部，24-抵持端，3-第二顶杆，31-通孔，4-锁定机构，41-安装孔，42-钢珠，43-第一凹槽，44-第二凹槽，5-第一驱动装置，51-第一弹簧座，52-第一弹簧，6-第二驱动装置，61-第二弹簧座，62-第二弹簧，7-密封圈，8-第一卡环，9-第二卡环，100-活塞，101-阀孔，102-第一油道，103-第二油道，200-单向阀，201-单向阀主体，202-第三收容空间，203-进口，204-出口，205-阀芯，206-第三弹簧。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种用于双作用多级液压缸的单向阀组件，包括活塞100、单向阀200和顶杆装置。
其中，活塞100，其内设有沿活塞100轴向设置的阀孔101，活塞100还包括沿其径向设置并与阀孔101连通的第一油道102和第二油道103。
单向阀200，其设于阀孔101内，用于控制第一油道102和第二油道103的连通和阻截。且单向阀200被设置成：当双作用多级液压缸的有杆腔压力大于单向阀200开启压力时，单向阀200自行开启。
顶杆装置，其设于阀孔101内，并靠近第二油道103，顶杆装置用于驱动单向阀200的开启或关闭，顶杆装置被设置成：当双作用多级液压缸相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中分离时，顶杆装置自锁，单向阀200关闭，第一油道102和第二油道103阻截；当双作用多级液压缸相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中接触时，顶杆装置驱动单向阀200开启，使第一油道102和第二油道103连通。
作为一个较好的实施方式，本实施例中的顶杆装置至少部分位于活塞100外，当双作用多级液压缸相邻两级活塞杆组件中较低级的活塞杆组件缩回到位后，顶杆装置位于活塞100外的部分受到外力作用时，顶杆装置驱动单向阀200开启，使第一油道102和第二油道103通过单向阀200和顶杆装置连通。活塞杆组件包括活塞和活塞杆，相邻两级活塞杆组件中较低一级的活塞杆组件通常设置在较高一级活塞杆组件的活塞杆内。
本实施例中的双作用多级液压缸缩回和伸出指的是各级活塞杆组件的缩回和伸出，位于活塞100外的部分受到外力作用，指的是相邻两级活塞杆组件中的较低级的活塞杆组件缩回时撞击在顶杆装置位于活塞100外的部分上所产生的力。
作为一个较好的实施方式，本实施例中的单向阀200包括：
单向阀主体201，其内设有第三收容空间202，单向阀主体201上还设有进口203和出口204，进口203与第二油道103连通，出口204与第一油道102连通；
阀芯205，其设于第三收容空间202内，且阀芯205可在第三收容空间202往返移动。
进一步地，单向阀200还包括第三弹簧206，第三弹簧206用于驱动阀芯205朝使单向阀200关闭的方向移动。
作为一个较好的实施方式，参见图3和图4所示，本实施例中的顶杆装置包括：
顶杆套1，其内设有第一收容部11，第一收容部11与第二油道103连通；
第一顶杆2，其固定设置在第一收容部11内，第一顶杆2可在第一收容部11往返移动，并穿过进口203以驱动阀芯205移动，且第一顶杆2还设有第二收容部21；
第二顶杆3，其设置在第二收容部21内，第二顶杆3可在第二收容部21内往返移动，第二顶杆3至少部分位于第二收容部21外，且第二顶杆3沿其轴向设有通孔31；
锁定机构4，其用于开启和解除第一顶杆2在第一收容部11内往返移动的锁定，当开启锁定时，顶杆装置自锁；以及
第一驱动装置5，其设于第一收容部11内，第一驱动装置5用于驱使第一顶杆2朝被锁定机构4锁定的方向移动；以及
第二驱动装置6，其设于第二收容部21内，第二驱动装置6用于驱使第二顶杆3移动，使锁定机构4锁定第一顶杆2。
进一步地，本实施例中锁定机构4包括：
安装孔41，其沿第一顶杆2的径向设置，安装孔41安装有钢珠42；
第一凹槽43，其位于顶杆套1的内壁上，第一凹槽43被设置成：当钢珠42位于第一凹槽43内时，钢珠42用于限制第一顶杆2在第一收容部11内往返移动；
第二凹槽44，其位于第二顶杆3的外壁上，第二凹槽44被设置成：当钢珠42位于第二凹槽44内时，第一顶杆2可在第一收容部11内往返移动。
作为一个较好的实施方式，本实施例中的第一驱动装置5包括：
第一弹簧座51，其固定设置在第一收容部11的端部；
第一弹簧52，其套设在第一顶杆2上，且第一弹簧52一端抵持在第一弹簧座51上，另一端抵持在第一顶杆2上，使第一顶杆2压持在第一收容部11上。
进一步地，第一顶杆2包括：
顶出部22，其套设于第一弹簧52内；
主体部23，其包括抵持端24，抵持端24通过第一弹簧52压持在第一收容部11上。
作为一个较好的实施方式，本实施例中的第二驱动装置6包括：
第二弹簧座61，其固定设置在第二收容部21的端部；
第二弹簧62，其一端抵持在第二弹簧座61上，另一端抵持在第二顶杆3上。
此外，为了起到较好的密封效果，主体部23与顶杆套1的内壁之间设有密封圈7。
为了对第一顶杆2进行限位，顶杆装置还包括第一卡环8，第一卡环8设置在第一弹簧座51的一侧。
为了对第二顶杆3进行限位，顶杆装置还包括第二卡环9，第二卡环9设置在第二顶杆3的一侧。
下面对顶杆装置的原理进行介绍：
第一顶杆2采用第一弹簧52压紧在顶杆套1内，通过第一弹簧座51及第一卡环8卡定，第一顶杆2在第一弹簧52或外力作用下可在顶杆套1内沿轴向移动，第一顶杆2和顶杆套1采用密封圈7进行密封，第一顶杆2内同轴安装有可沿轴线移动的第二顶杆3，并采用第二卡环9限位，第二顶杆3可在第二弹簧62弹簧力作用下伸出或是在外力作用下缩回。上述中的外力，在多级液压缸中，通常指的是下一级活塞缩回时，撞击到安装在本级活塞中的第二顶杆3位于第二收容部21外的部分而产生的。
在顶杆套1、第一顶杆2、和第二顶杆3之间有钢珠42，钢珠42安装在第一顶杆2内略大于钢珠42直径的安装孔41中，顶杆套1和第二顶杆3靠近钢珠42处附近加工有容纳钢珠42的第一凹槽43和第二凹槽44，第二顶杆3轴向开有通孔31使得其弹簧腔与外部相通。
当钢珠42沉入第二顶杆3的第二凹槽44内时，第一顶杆2可在顶杆套1内沿轴线移动，当钢珠42沉入顶杆套1的第一凹槽43内时，第一顶杆2和顶杆套1锁死不能移动。
本发明中的用于双作用多级液压缸的顶杆装置，由于采用开有轴向通孔的第二顶杆3，使得在无论有无油压的作用，其第二顶杆3在弹簧力的作用下始终处于伸出位置并将钢珠42推出至顶杆套1的第一凹槽43内，使得第一顶杆2在顶杆套1内锁死不能移动。当外力推动第二顶杆3缩回时，钢珠42沉入第二顶杆3的第二凹槽44内，第一顶杆2与顶杆套1解除锁定，可在外力作用下缩回。当外力解除时，第一顶杆2、第二顶杆3在弹簧力作用下依次伸出。从而有效地解决了在压差的作用下，顶杆装置产生误动作，进而导致单向阀组件产生误开启的问题，方便实用，性能可靠。
结合上述顶杆装置的原理，下面再对用于双作用多级液压缸的单向阀组件的原理进行介绍：
顶杆装置与单向阀200同轴安装在多级液压缸的活塞100的阀孔101内。顶杆装置的第一顶杆2正对单向阀200的阀芯205，它们之间预留了一定的缓冲间隙，防止变形、加工误差或震动等导致阀芯205误动作。顶杆装置通过第二油道103将本级活塞的有杆腔与单向阀200的进口203连通(本级活塞指的是安装了该顶杆装置的这一级活塞，即活塞100)，单向阀200的出口204通过第一油道102与下一级活塞的有杆腔连通。本级活塞所在的活塞杆组件的级别高于下一级活塞所在的活塞杆组件级别。
正常情况下，多级液压缸向外伸出时，各级活塞是相互接触的，此时顶杆装置的第一顶杆2将单向阀200的阀芯205顶开，本级活塞的有杆腔通过第二油道103、顶杆装置、单向阀200以及第一油道102与下一级活塞的有杆腔连通，多级液压缸将在液压油的作用下逐级伸出。
缩回时，由于各级活塞相互分离，顶杆装置将处于锁定状态，单向阀200关闭，本级活塞的有杆腔与下一级活塞的有杆腔无法连通，液压油无法推动本级活塞缩回，只有当下一级活塞缩回到底，撞击本级活塞上的单向阀200的第二顶杆3，顶杆装置通过第一顶杆2顶开单向阀200，本级活塞的有杆腔与下一级活塞的有杆腔才能连通，液压油才能推动本级活塞缩回，因此，多级液压缸是按照顺序逐级缩回的。若初始伸出状态本级活塞与下一级活塞之间没有接触，处于相互分离状态，此时顶杆装置是处于锁定状态，单向阀200的阀芯205关闭，本级活塞的有杆腔与下一级活塞的有杆腔没有连通。当本级活塞无杆腔进油时，将导致本级活塞有杆腔压力升高，压力油将通过第二油道103以及顶杆装置作用到单向阀200的阀芯205上，并打开单向阀200，连通本级活塞有杆腔与下一级活塞有杆腔，防止本级活塞有杆腔出现超压的情况。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种用于双作用多级液压缸的单向阀组件，其特征在于，包括：
活塞(100)，其内设有沿所述活塞(100)轴向设置的阀孔(101)，所述活塞(100)还包括沿其径向设置并与阀孔(101)连通的第一油道(102)和第二油道(103)；
单向阀(200)，其设于所述阀孔(101)内，用于控制所述第一油道(102)和第二油道(103)的连通和阻截；以及
顶杆装置，其设于所述阀孔(101)内，并靠近所述第二油道(103)，所述顶杆装置用于驱动所述单向阀(200)的开启或关闭，所述顶杆装置被设置成：当所述双作用多级液压缸相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中分离时，所述顶杆装置自锁，所述单向阀(200)关闭，所述第一油道(102)和第二油道(103)阻截；当所述双作用多级液压缸相邻两级活塞杆组件中的活塞在伸出或缩回的过程中接触时，所述顶杆装置驱动所述单向阀(200)开启，使所述第一油道(102)和第二油道(103)连通。
2.如权利要求1所述的用于双作用多级液压缸的单向阀组件，其特征在于：所述顶杆装置至少部分位于所述活塞(100)外，当所述双作用多级液压缸相邻两级活塞杆组件中较低级的活塞杆组件缩回到位后，所述顶杆装置位于所述活塞(100)外的部分受到外力作用时，所述顶杆装置驱动所述单向阀(200)开启，使所述第一油道(102)和第二油道(103)通过单向阀(200)和顶杆装置连通。
3.如权利要求2所述的用于双作用多级液压缸的单向阀组件，其特征在于，所述单向阀(200)包括：
单向阀主体(201)，其内设有第三收容空间(202)，所述单向阀主体(201)上还设有进口(203)和出口(204)，所述进口(203)与所述第二油道(103)连通，所述出口(204)与所述第一油道(102)连通；
阀芯(205)，其设于所述第三收容空间(202)内，且所述阀芯(205)可在所述第三收容空间(202)往返移动。
4.如权利要求3所述的用于双作用多级液压缸的单向阀组件，其特征在于：所述单向阀(200)还包括第三弹簧(206)，所述第三弹簧(206)用于驱动所述阀芯(205)朝使单向阀(200)关闭的方向移动。
5.如权利要求1所述的用于双作用多级液压缸的单向阀组件，其特征在于：所述单向阀(200)被设置成：当双作用多级液压缸的有杆腔压力大于所述单向阀(200)开启压力时，所述单向阀(200)自行开启。
6.如权利要求3所述的用于双作用多级液压缸的单向阀组件，其特征在于，所述顶杆装置包括：
顶杆套(1)，其内设有第一收容部(11)，所述第一收容部(11)与所述第二油道(103)连通；
第一顶杆(2)，其固定设置在所述第一收容部(11)内，所述第一顶杆(2)可在第一收容部(11)往返移动，并穿过所述进口(203)以驱动所述阀芯(205)移动，且所述第一顶杆(2)还设有第二收容部(21)；
第二顶杆(3)，其设置在所述第二收容部(21)内，所述第二顶杆(3)可在所述第二收容部(21)内往返移动，所述第二顶杆(3)至少部分位于所述第二收容部(21)外，且所述第二顶杆(3)沿其轴向设有通孔(31)；
锁定机构(4)，其用于开启和解除所述第一顶杆(2)在所述第一收容部(11)内往返移动的锁定，当开启锁定时，所述顶杆装置自锁；以及
第一驱动装置(5)，其设于所述第一收容部(11)内，所述第一驱动装置(5)用于驱使所述第一顶杆(2)朝被所述锁定机构(4)锁定的方向移动；以及
第二驱动装置(6)，其设于所述第二收容部(21)内，所述第二驱动装置(6)用于驱使所述第二顶杆(3)移动，使所述锁定机构(4)锁定所述第一顶杆(2)。
7.如权利要求6所述的用于双作用多级液压缸的顶杆装置，其特征在于，所述第一驱动装置(5)包括：
第一弹簧座(51)，其固定设置在所述第一收容部(11)的端部；
第一弹簧(52)，其套设在所述第一顶杆(2)上，且所述第一弹簧(52)一端抵持在所述第一弹簧座(51)上，另一端抵持在所述第一顶杆(2)上，使所述第一顶杆(2)压持在所述第一收容部(11)上。
8.如权利要求7所述的用于双作用多级液压缸的顶杆装置，其特征在于，所述第一顶杆(2)包括：
顶出部(22)，其套设于所述第一弹簧(52)内；
主体部(23)，其包括抵持端(24)，所述抵持端(24)通过所述第一弹簧(52)压持在所述第一收容部(11)上。
9.如权利要求8所述的用于双作用多级液压缸的顶杆装置，其特征在于：所述主体部(23)与所述顶杆套(1)的内壁之间设有密封圈(7)。
10.如权利要求6所述的用于双作用多级液压缸的顶杆装置，其特征在于，所述锁定机构(4)包括：
安装孔(41)，其沿所述第一顶杆(2)的径向设置，所述安装孔(41)安装有钢珠(42)；
第一凹槽(43)，其位于所述顶杆套(1)的内壁上，所述第一凹槽(43)被设置成：当所述钢珠(42)位于所述第一凹槽(43)内时，所述钢珠(42)用于限制所述第一顶杆(2)在所述第一收容部(11)内往返移动；
第二凹槽(44)，其位于所述第二顶杆(3)的外壁上，所述第二凹槽(44)被设置成：当所述钢珠(42)位于所述第二凹槽(44)内时，所述第一顶杆(2)可在所述第一收容部(11)内往返移动。
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