CN109414800B - 切削装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具备能够节省空间地实现工件切削用刀片的修整的修整机构的切削装置。进行工件切削用的刀片(3)的修整的修整器(10)以能够绕与刀片(3)的第一轴(L1)平行的第二轴(L2)转动的方式设置,另外,在修整器的外周面(11)沿着周向设置有与刀片的外周面相向时与该刀片的刃部(3a)滑动接触的修整区域(12)和与该刃部成为非接触状态的退避区域(13),通过使该修整器绕其轴(L2)转动,从而能够选择性地切换基于修整区域的修整状态和基于退避区域的非修整状态。
Description
技术领域
本发明涉及用于对工件切削用的刀片进行修整的修整机构、具备这样的修整机构的切削装置、以及使用该修整机构的刀片的修整方法。
背景技术
一直以来,为了对半导体晶片、电子部件材料等工件实施切割或开槽等切削加工,使用具备工件切削用的刀片的切削装置。并且,作为这样的切削装置,公知有如下的切削装置:所述刀片具有通过将磨粒固定于包括基材的外周面在内的外周缘而形成的刃部,通过使该刀片相对于载置于工件输送工作台的工件一边绕其旋转轴高速地旋转一边接触,从而使从该刀片的刃部即磨粒层的表面露出的磨粒成为切削刃,对该工件实施规定的切削加工。
另外,在所述切削装置中,若反复进行工件的切削加工,则从工件产生的切削屑会堆积在刀片的磨粒层表面的磨粒间而引起堵塞,另外,成为切削刃的磨粒自身也磨损而使其前端变圆,因此刀片的锋利程度逐渐变钝,导致切削性能降低。因此,例如在专利文献1所记载的切削装置中,在修整工作台上设置板状的修整器,通过用刀片的刃部切入该修整器来进行该刃部的修整(修锐),从而消除磨粒层表面的磨粒间的堵塞,或者,使前端磨损了的磨粒脱离而产生新的磨粒。
然而,在该专利文献1所记载的切削装置中,由于所述修整器搭载在修整工作台上,因此需要使该修整工作台在用修整器修整刀片的修整位置与使修整器从刀片离开的退避位置之间位移。因此,必须在切削装置中确保这样的修整工作台的移动用空间,从而导致该装置的大型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-159334号公报
发明内容
发明所要解决的课题
因此,本发明的技术课题在于提供一种能够节省空间地实现工件切削用刀片的修整的修整机构、具备这样的修整机构的切削装置、以及使用该修整机构的刀片的修整方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题,本发明的切削装置中的修整机构是用于对形成于磨削装置的圆盘状刀片中的包括轴周围的外周面在内的外周缘的刃部进行修整的修整机构,该修整机构具有:修整器,所述修整器用于通过与所述刀片的刃部滑动接触而对该刃部进行修整;修整器驱动部,所述修整器驱动部对该修整器进行驱动;以及支承框架,所述支承框架安装有这些修整器以及修整器驱动部,所述修整器在其轴周围具有外周面,并由所述支承框架支承为绕该轴旋转自如,在所述修整器的外周面沿着其周向设置有用于在与所述刀片的外周面相向时与所述刃部滑动接触的修整区域、和用于隔着空隙与该刀片的外周面成为非接触状态的凹状的退避区域(日文:逃げ領域),通过利用所述修整器驱动部使所述修整器绕轴转动,从而能够选择性地切换基于所述修整区域的修整状态和基于退避区域的非修整状态。
此时,优选的是,所述修整器的外周面的一周由一个所述修整区域和一个所述退避区域构成,所述修整区域由圆弧面构成,所述退避部形成为遍及所述修整器的轴向的全长地延伸的槽状,以所述修整器的轴为中心的所述修整区域的角度范围形成得比退避区域的角度范围大。
另外,优选的是,所述修整器驱动部由旋转驱动部和直线驱动部构成,所述旋转驱动部使所述修整器绕其轴转动,所述直线驱动部使该修整器在水平方向上分别向与其轴垂直的方向及平行的方向位移。
并且,具备所述修整机构的切削装置的特征在于,具备:圆盘状刀片,所述圆盘状刀片在包括轴周围的外周面在内的外周缘形成刃部并绕该轴旋转驱动;以及工作台,所述工作台相对于所述刀片的轴在垂直方向上相对地进给,所述切削装置构成为利用旋转的所述刀片的刃部来切削该工作台的工件,所述修整器的轴和刀片的轴保持在使所述修整器的修整区域与刀片的外周面相向时所述刃部与该修整区域滑动接触的规定距离并相互平行地配置,通过利用所述修整器驱动部使修整器转动,从而构成为能够选择性地使所述修整器的修整区域及退避区域相对于所述刀片的外周面相向,在使所述修整器的修整区域与所述刀片的外周面相向时执行所述刃部的修整,在使所述修整器的退避区域与所述刀片的外周面相向时停止所述刃部的修整。
另一方面,使用所述修整机构的刀片的修整方法的特征在于,在使刀片绕其轴旋转而对工件进行切削加工时,一边使所述修整器的修整区域与该刀片的外周面相向并使该修整器绕轴转动,一边使该刀片的刃部在周向上相对于该修整区域依次滑动接触,由此,对该刀片的刃部进行修整,在刀片从工件离开的该工件的非加工时,使所述修整器的退避区域以非接触状态与该刀片的外周面相向,使该修整器的转动停止。
如以上那样,在本发明中,通过在修整器的外周面沿着其周向设置有用于在与刀片的外周面相向时与该刀片的刃部滑动接触的修整区域、和用于隔着空隙与该刀片的外周面成为非接触状态的凹状的退避区域,利用修整器驱动部使所述修整器绕轴转动,从而能够选择性地切换基于所述修整区域的修整状态和基于退避区域的非修整状态。因此,根据本发明,能够节省空间地实现工件切削用刀片的修整,能够抑制切削装置的大型化。
附图说明
图1是示出具备本发明的修整机构的切削装置的一实施方式的图,且是示意性地示出工件切削前的状态的放大侧视图。
图2是示意性地示出在所述切削装置中工件切削刚开始后的状态的放大侧视图。
图3是示意性地示出在所述切削装置中工件切削中途的状态的放大侧视图。
图4是示意性地示出在所述切削装置中工件切削结束时的状态的放大侧视图。
图5是示意性地示出所述切削装置中的修整机构的立体图。
具体实施方式
以下,使用图1~图5,对具备本发明的修整机构的切削装置1的一实施方式进行详细说明。本实施方式的切削装置1由用于搭载半导体晶片等工件W的工件输送工作台2和在第一轴L1周围具有作为外周刃的刃部3a的圆盘状的刀片3构成。并且,通过使该刀片3绕其轴L1旋转,从而能够利用该刃部3a对所述工作台2上的工件W进行切削。
另外,所述切削装置1还具有修整机构20,该修整机构20具备用于对所述刀片3的刃部3a进行修整(修锐)的修整器10。并且,通过使该修整机构20的修整器10与所述刀片3的刃部3a滑动接触,从而能够消除该刃部3a的堵塞,或者自发地修复损伤的该刃部3a。此外,作为该切削装置1,例如可以列举对半导体晶片等工件W进行切削而将其分割成各个小片的切割装置等。
如图1~图4所示,所述工件输送工作台2形成能够利用未图示的驱动部在水平方向的X轴方向(在图中为左右方向)上直线地往复移动的板状体。在将工件W搭载于该工作台2时,在设置于该工作台2的上表面的工件搭载面2a上载置所述工件W,并通过适当的方法进行固定。关于工件W向该工件搭载面2a的固定方法,例如可以利用真空吸附进行固定,或者也可以使用固定用的夹具进行固定,也可以利用粘接剂等粘接来进行固定。
所述刀片3例如在由不锈钢、铝等金属构成的薄圆盘状的基板3b中的包括外周面在内的外周缘形成所述刃部3a。更具体而言,该刃部3a例如通过利用树脂结合剂、镀覆金属等金属结合剂等适当的结合材料将由金刚石、cBN(立方氮化硼)构成的磨粒(优选为微细的超磨粒)固定于所述基板3b中的由轴L1周围的外周面和夹着该外周面而与轴L1正交的两侧面的外周部构成的外周缘而形成。
此外,如图5所示,在所述基板3b的中央部设置有在该基板的板厚方向上贯通的安装孔3c,在该安装孔3c装卸自如地安装有未图示的主轴的前端。并且,构成为通过利用未图示的马达等驱动部使所述主轴旋转,从而所述刀片3沿绕其轴L1(绕主轴)的规定的旋转方向以规定的转速旋转。
接着,对本实施方式的所述修整机构20进行具体说明。如图5所示,该修整机构20具有:修整器10,所述修整器10用于通过与所述刀片3的刃部3a滑动接触而对该刃部进行修整;修整器驱动部30、40、50,所述修整器驱动部30、40、50用于驱动该修整器10;以及支承框架21、22、23、24,所述支承框架21、22、23、24安装有这些修整器10及修整器驱动部30、40、50。
所述修整器驱动部由旋转驱动部50和第一直线驱动部30及第二直线驱动部40构成,所述旋转驱动部50使修整器10绕与刀片3的所述第一轴L1平行的第二轴L2转动,所述第一直线驱动部30及第二直线驱动部40使修整器10在水平方向上分别向X轴方向(与轴L2垂直的方向)及与X轴方向垂直的Y轴方向(与轴L2平行的方向)往复位移。
另外,所述支承框架具有:第一框架21,所述第一框架21搭载有所述第一直线驱动部30,并且配置于所述工件输送工作台2的上方且沿水平方向延伸;X轴滑动工作台22,所述X轴滑动工作台22搭载有所述第二直线驱动部40,并且与所述第一直线驱动部30连结且相对于第一框架21沿X轴方向位移;Y轴滑动工作台23,所述Y轴滑动工作台23与所述第二直线驱动部40连结且相对于X轴滑动工作台22沿Y轴方向位移;以及一对第二框架24、24,所述一对第二框架24、24在该Y轴滑动工作台23固定有基端部(上端部)且沿着Z轴向下方延伸。
并且,在该一对第二框架24、24的前端部(下端部),旋转自如且能够装卸地支承有所述修整器10的轴L2方向的两侧端。此外,如后所述,使该修整器10转动的所述旋转驱动部50设置成跨越所述Y轴滑动工作台23和第二框架24。而且,所述第一框架21由在X轴方向上延伸并相互平行的一对相向板21a、21a和在Y轴方向上延伸并将这些相向板21a、21a之间连结的连结板21b一体地形成。并且,在这些相向板21a、21a中的一方搭载有所述第一直线驱动部30。
如图5所示,所述第一直线驱动部30具有在所述第一框架21的一方的相向板21a上沿X轴方向延伸设置的X轴引导基座31和配置于该X轴引导基座31的长度方向的一端的X轴进给用的马达32。并且,所述X轴滑动工作台22的长度方向(Y轴方向)的一端侧以能够沿X轴方向往复移动的方式支承在该X轴引导基座31上。
在本实施方式中,该第一直线驱动部30例如能够由滚珠丝杠机构等构成,所述滚珠丝杠机构由该马达32和设置于X轴引导基座31内部的滚珠丝杠(省略图示)形成。在该情况下,通过使与所述X轴滑动工作台22连结的移动件(省略图示)通过开设在X轴引导基座31上的长槽31a而与内部的滚珠丝杠螺合,从而能够利用所述马达32的旋转驱动力使所述X轴滑动工作台22在X轴方向上往复移动而进行位移。此外,在所述一对相向板21a、21a中的另一方的框架21a上沿X轴方向延伸设置有导轨33,所述X轴滑动工作台22的长度方向的另一端侧由该导轨33滑动自如地引导。
另外,所述第二直线驱动部40具有在所述X轴滑动工作台22上沿Y轴方向延伸设置的Y轴引导基座41和配置于该Y轴引导基座41的长度方向的一端的Y轴进给用的马达42。并且,所述Y轴滑动工作台23以能够在Y轴方向上往复移动的方式支承在该Y轴引导基座41上。
与所述第一直线驱动部30同样地,该第二直线驱动部40也能够由滚珠丝杠机构构成。在该情况下,与所述X轴引导基座31同样地,通过使与所述Y轴滑动工作台23连结的移动件(省略图示)通过开设在Y轴引导基座41上的长槽41a而与内部的滚珠丝杠螺合,从而能够利用所述马达42的旋转驱动力使所述Y轴滑动工作台23在Y轴方向上往复移动而进行位移。
另一方面,所述旋转驱动部50具有:马达51,所述马达51配置在所述Y轴滑动工作台23上;以及动力传递机构,所述动力传递机构用于将该马达51的旋转驱动力传递到修整器10,所述修整器10由从该Y轴滑动工作台23下垂的所述第二框架24、24转动自如地支承。在本实施方式中,该动力传递机构由安装于马达51的马达轴的上方带轮52、安装于所述修整器10的支轴的下方带轮53以及架设于这一对带轮的环状带54构成。并且,通过对所述马达51进行旋转控制,从而将其旋转驱动力从上方带轮52通过带54向下方带轮53传递,能够使所述修整器10绕其轴L2以任意的速度在任意的旋转方向上转动,或者在任意的角度位置停止。
这样,根据所述修整器驱动部,能够利用第一直线驱动部30及第二直线驱动部40,使所述修整器10在水平方向上沿X轴方向(与轴L2垂直的方向)及Y轴方向(与轴L2平行的方向)这2轴方向直线地移动而位移到任意的位置,并在该位置,利用旋转驱动部50绕轴L2进行转动控制。
如图1~图5所示,所述修整器10是在轴L2周围具有外周面11的旋转修整器,在该修整器10的Y轴方向上延伸的轴L2与所述刀片3的轴L1相互平行且在大致水平方向上排列,因此,这些修整器10和刀片3在X轴方向上横向排列地配置。所述修整器10由利用结合材料结合多个磨粒而成的修整材料一体形成,通过使所述刀片3的外周面与所述修整器10的外周面11相向而使刀片3的刃部3a与之滑动接触,从而能够对该刃部3a进行修整。
作为所述磨粒,例如可以使用白刚玉、绿金刚砂等,作为所述结合材料,例如可以使用树脂结合剂、陶瓷结合剂、金属结合剂等适当的结合材料。此外,该修整器10不一定需要如本实施方式那样由修整材料一体成形,也可以在后述的修整区域12形成一定深度的修整材料层。
另外,在所述修整器10的外周面11沿着其周向形成有用于在与所述刀片3的外周面相向时与该刀片3的刃部3a滑动接触而对该刃部3a进行修整的修整区域12、和用于隔着空隙与该刀片3的外周面成为非接触状态的凹状的退避区域13。这些修整区域12和退避区域13在所述外周面11的周向上相连,该外周面的绕轴L2的一周由一个修整区域12和一个退避区域构成,所述修整区域12由圆弧面构成,所述退避区域由遍及该轴L2方向的全长地延伸的槽构成。
此时,以轴L2为中心的所述修整区域12的角度范围形成得比所述退避区域13的角度范围大。即,所述修整区域12的角度范围为钝角,所述退避区域13的角度范围为锐角。此外,在该退避区域13中,槽底13a以旋转轴L2为中心形成为与修整区域12的圆弧面呈同心圆状的圆弧面,另外,一对侧壁13b沿着修整器10的半径方向形成为放射状。
并且,所述修整器10的轴L2和刀片3的轴L1保持如下的规定距离且互相平行地配置:在使该修整器10的修整区域12与刀片3的外周面相向时使所述刃部3a与该修整区域12滑动接触,在使退避区域13同样地相向时使所述刃部3a隔着空隙与修整器10的外周面成为非接触状态。而且,考虑到工作台2的进给速度等,修整时的该修整器10的转动速度设定为与刀片3的转速相比足够小,以使刀片3的刃部3a在切削加工中始终与修整区域滑动接触。
因此,在修整器10的修整区域12与刀片3的外周面相向时,该刀片3的刃部3a切入该修整区域12的修整材料,执行该刃部3a的修整(图2及图3)。另一方面,在退避区域13与刀片的外周面相向时,该刀片的刃部3a隔着空隙与该退避区域13中的修整器10的外周面(即,槽底13a以及一对侧壁13b)成为非接触状态,停止(避免)该刃部3a的修整(图1及图4)。
在此,所述修整器10中的退避区域13的角度范围即槽底13a的周向长度、槽深即侧壁13b的径向长度根据修整器10与刀片3的轴L1、L2间距离、或者该修整器10及刀片3的直径等适当设定。另外,在本实施方式中,修整器10中的修整区域12的直径形成为比刀片3的直径小,因此,即使修整器10的轴L2与刀片3的轴L1在水平方向上并排设置,在工件W的切削加工时,刀片3与工件W接触,该修整器10也不会与通过其正下方的工件W接触。
这样,在本实施方式中,通过利用所述旋转驱动部50使所述修整器10绕轴L2转动,从而能够选择性地切换基于所述修整区域12的刀片3的修整状态和基于退避区域13的刀片3的非修整状态。因此,能够节省空间地实现刀片3的修整,能够抑制切削装置1的大型化。
接着,基于图1~图4,对切削装置1中的由所述刀片3进行的工件W的切削动作、以及由所述修整器10进行的该刀片3的修整动作进行具体说明。
首先,将板状的工件W搭载在工件输送工作台2的工件搭载面2a上,适当设定刀片3的转速及其旋转方向、工件输送工作台2向X轴方向的进给速度、进给量等。另外,此时,为了调整刀片3相对于修整器10的切入量、修整器10的旋转轴L2方向上的切入位置等,利用所述第一及第二直线驱动部30、40进行该修整器10的X轴及Y轴方向上的位置调整。
在设定这样的各种切削条件之后,通过驱动未图示的刀片旋转用的马达而使所述主轴旋转,从而使安装于该主轴前端的所述刀片3绕其轴L1高速旋转,并且使工件输送工作台2以规定的进给速度朝向刀片3沿着X轴方向移动。首先,如图1所示,工件输送工作台2位于在工作台进给方向上比刀片3靠近前侧的位置,在该刀片3的刃部3a处于从工件W离开的非加工状态时,该修整器10在使修整器的退避区域13朝向水平方向上的刀片3侧的状态下停止转动。此时,该退避区域13中的修整器10的外周面11(槽底13a及一对侧壁13b)与刀片的外周面隔着空隙成为非接触状态,因此,在工件W的切削加工前,原则上不进行该修整器10对刃部3a的修整。
然后,向工件输送工作台2进一步提供进给,如图2所示,当利用刃部3a开始对工件W进行切削加工时,与之对应地驱动所述旋转驱动部50的马达51。此时,修整器10向与刀片3相反的方向转动,使所述修整区域12朝向水平方向而与刀片的外周面相向。此外,修整器10的转动速度是考虑刀片3的转速、工件W的材质、修整区域12的周向长度、切削加工时间等各种参数而设定的,以便在工件W的切削加工中始终使刃部3a与修整区域12滑动接触来执行修整,并且确保刃部3a相对于该修整区域12所需的滑动接触速度而可靠地执行修整。
这样,如图3所示,能够一边使修整器10绕轴L2转动,一边使其修整区域12在周向上依次与旋转的刀片3的刃部3a滑动接触,其结果是,该刃部3a一边对工件W进行切削加工一边被修整。此时,在修整器10的修整区域12沿着其周向形成有规定深度的切入槽,由此,形成于刀片3的外周缘的刃部3a整体被修整。
然后,工件输送工作台2进一步向工作台输送方向移动,如图4所示,当所述刀片3的刃部3a从工作台进给方向上的工件W的后端(在图中为右端)离开时,对所述工件W的一列切削线的加工结束。于是,所述修整器10通过转动使退避区域13再次朝向水平方向上的刀片3侧,使该退避区域13在与刀片3的外周面相向的状态下停止转动,该刀片3的修整也停止。
这样,在所述切削装置1中,由于一边利用所述刀片3的刃部3a切削工件W一边进行该刃部3a的修整,因此能够更高效地进行优异的切削加工。另外,修整器10的修整区域12形成于由圆弧面构成的外周面11,而且,通过仅使修整器10绕轴L2转动,就能够选择性地切换使该修整区域12与刀片3的刃部3a相向的修整状态和使所述退避区域13与刀片3的刃部3a相向的非修整状态,因此能够使修整机构小型化,并且能够节省空间地实现刀片3的修整,其结果是,能够抑制切削装置1的大型化。
以上,对本发明的修整机构以及切削装置进行了说明,但本发明不限定于所述实施方式,能够在不脱离权利要求书的主旨的范围内进行各种设计变更。
例如,使用所述修整器10的刀片3的修整不限于工件W的切削加工中,在将刀片3更换为新品的情况等在切削加工之前需要修整的情况下,也可以在切削加工前的图1的时刻进行。另外,在本实施方式中,利用所述修整器10主要进行刀片3的刃部3a的修锐,但例如也可以使修整器10具有对刀片3的刃部3a的外形进行修正那样的修整性。
另外,关于所述修整器10的配置位置,在本实施方式中,该修整器10的轴L2与刀片3的轴L1以在大致水平方向上排列的方式配置,但不限于此,例如也可以将这些轴L1、L2以在垂直方向(Z轴方向)上上下排列的方式配置。另外,所述修整器10配置于在工作台进给方向上比所述刀片3靠后方的位置,但也可以配置于比该刀片3靠前方的位置。
另外,在工件W的切削加工时,在本实施方式中,一边使所述修整器10向与该刀片3的旋转方向相反的方向旋转,一边进行该刀片3的刃部3a的修整,但不限于此,也可以通过使其向与刀片3的旋转方向相同的方向旋转来进行修整。
附图标记说明
1 切削装置
2 工件输送工作台
3 刀片
3a 刀片的刃部
10 修整器
11 修整器的外周面
12 修整区域
13 退避区域
20 修整机构
L1 刀片的旋转轴(第一轴)
L2 修整器的旋转轴(第二轴)
W 工件。
Claims (5)
1.一种切削装置,其特征在于,
该切削装置具备:圆盘状刀片,所述圆盘状刀片在包括第一轴周围的外周面在内的外周缘形成刃部并绕该第一轴旋转驱动;工作台,所述工作台在所述第一轴的垂直方向上相对地进给;以及修整机构,所述修整机构对所述刀片的刃部进行修整,
该修整机构具有:修整器,所述修整器旋转自如地支承于与所述第一轴平行的第二轴周围;以及修整器驱动部,所述修整器驱动部使该修整器绕所述第二轴旋转驱动,
所述修整器在所述第二轴周围具有外周面,在该修整器的外周面沿着其周向设置有修整区域和凹状的退避区域,所述修整区域通过在与刀片的外周面相向时与所述刃部滑动接触来对该刃部进行修整,所述退避区域隔着空隙与该刀片的外周面成为非接触状态,
所述刀片的第一轴和修整器的第二轴保持所述刀片的刃部与所述修整器的修整区域滑动接触的距离,通过利用所述修整器驱动部使该修整器转动,从而能够选择性地使修整区域及退避区域相对于所述刀片的外周面相向,构成为在使修整区域与所述刀片的外周面相向时执行所述刃部的修整,在使所述退避区域与所述刀片的外周面相向时停止所述刃部的修整,
在工件加工时,通过在使所述修整器的修整区域与刀片的外周面相向的状态下使工作台相对于这些刀片及修整器在所述进给方向上进给,从而一边利用旋转的刀片的刃部对该工作台的工件进行切削,一边以始终对该刃部进行修整的方式控制所述修整器的转速,在工件的非加工时,设为使修整器的退避区域与刀片的外周面相向的状态,停止所述刃部的修整。
2.根据权利要求1所述的切削装置,其特征在于,
所述修整器的外周面的一周由一个所述修整区域和一个所述退避区域构成,所述修整区域由圆弧面构成,
所述退避区域形成为遍及所述修整器的第二轴方向的全长地延伸的槽状,
以所述修整器的第二轴为中心的修整区域的角度范围形成得比退避区域的角度范围大。
3.根据权利要求1所述的切削装置,其特征在于,
所述修整器驱动部由旋转驱动部和直线驱动部构成,所述旋转驱动部使所述修整器绕第二轴转动,所述直线驱动部使该修整器在水平方向上分别向与第二轴垂直的方向及平行的方向位移。
4.根据权利要求2所述的切削装置,其特征在于,
所述修整器驱动部由旋转驱动部和直线驱动部构成,所述旋转驱动部使所述修整器绕第二轴转动,所述直线驱动部使该修整器在水平方向上分别向与第二轴垂直的方向及平行的方向位移。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的切削装置,其特征在于,
该切削装置还具有支承框架,所述支承框架安装有所述修整器及修整器驱动部,
利用该支承框架将所述修整器支承为绕所述第二轴旋转自如。
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