CN109641350B - 插入式适配器、调节仪器和相关的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种插入式适配器(21),具有:‑螺纹(20),被构造用于将插入式适配器(21)与调节仪器(18)以螺丝固定,‑插接装置(22),被构造用于将插入式适配器(21)可松脱地连接到通向机器人(1)的参考位置标记的机器人(1)上的接触口(14)的配对插接装置(15),‑触针(23),被构造用于将调节仪器(18)的测量尖耦接到参考位置标记,其中,插接装置(22)具有插接段(22a),插接段被构造用于将插接段(22a)轴向插接到机器人(1)的配对插接装置(15)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种插入式适配器,该插入式适配器具有螺纹,该螺纹被构造用于将插入式适配器与调节仪器(Justageinstrument)以螺丝固定。配属的调节仪器具有测量尖,在触尖触碰机器人的参考位置标记(Referenzstellungsmarkierung)时,该测量尖在插入式适配器和调节仪器耦接到机器人的配对插接装置的状态下,搁在(anstehen)插入式适配器的触尖的针端部上。此外,本发明还涉及一种相关的机器人,该机器人具有所述配对插接装置。
背景技术
由专利文献EP 0006160 A1已知一种用于精确且可重复地调整两个贯穿的机械部分(诸如机器人的节肢)的装置。具体应用领域涉及所谓的工业机器人或操纵设备,它们通过程序控制的、电动马达驱动的关节系统(Gelenksystem)执行特定的可重复的运动。在这些工业机器人中,必须例如在更换或重新调节行程测量系统(例如,机器人轴上的分解器)的情况下,将其置于所谓的零位,从而随后也在必要时将行程测量系统置于所谓的电零位。
由专利文献DE 202009017089 U1已知一种电子测量设备,其形成调节仪器,并且具有壳体、布置在壳体内的测量电子设备和用于松开和/或拧紧螺丝的、与壳体固定连接或集成到壳体中的旋转装置。在该文献的实施例的情况下,测量设备具有壳体(其还包括内螺纹)的端面上的与电子设备连接的触尖。在这种情况下,触尖是行程接收器,其信号由测量电子设备处理。所处理的信号通过连接导线传输到控制装置。该文献描述的工业机器人具有与其转轴或关节对应的风格独特的(profilierte)缺口或槽,在与该调节相对应的、相关节肢的运动期间,触尖与这些缺口或槽处于接触。由于缺口或槽的轮廓特征(Profilierung),产生了与轮廓特征相应的、由触尖生成的信号或由电子设备生成的信号,控制装置基于该信号可自动执行当前转轴或关节的或对应的角传感器的调节。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种装置和一种相应地适配的机器人,由此调节仪器可以以简单的方式,特别是在短时间内并以小的工作量连接到机器人,以执行机器人的至少一个关节上的参考位置的调节。
本发明的该目的通过一种插入式适配器来实现,该插入式适配器具有:-螺纹,被构造用于将插入式适配器与调节仪器以螺丝固定,
-触针,被构造用于将调节仪器的测量尖耦接到参考位置标记,其中,插接装置具有插接段,该插接段被构造用于将插接段轴向插接到机器人的配对插接装置上。
工业机器人具有多个节肢和可将节肢相互调节的关节。关节自身或转轴(关节可围绕其旋转)还被称为机器人轴。每个关节与旋转角传感器对应,该旋转角传感器可被构造为例如所谓的分解器或增量发送器。借助操控驱动器(其还包括布置在机器人臂上的马达)的机器人控制器,以便可使关节运动,并且在考虑旋转角传感器的测量值的情况下,才有可能通过机器人控制器自动操控地将机器人臂的每个关节置于期望的旋转角位置。为了可以非常准确和可重复地调整每个关节,必须在启动机器人之前并且在时间间隔内重复确定旋转角传感器的测量值是否还相应于关节或机器人轴的实际角位置。在可能发生偏差(这些偏差表现定位相关的量)时,旋转角传感器必须被重新调节或再调节到关节或机器人轴的实际角位置。
总的来说,参考位置可以是有关的关节的任意预先确定的位置。在具体实施例中,参考位置是有关的关节的所谓零位,即,关节处于其零位的位置。在旋转关节的情况下,零位可以是例如关节的零度角位置。关节的(实际的)零位还可在必要时从关节的理想的、即精确的零度角位置偏移少许。在这方面,在各具体实施方式中还被提及的参考位置标记也能是零位标记。参考位置标记(例如调节缺口(Justagekerben))因此不必总是准确表示零点。首先可分配每个任意的值。此外,可在测量临时调节的机器人系统之后,重新计算控制器中的零点。随后确定该调节缺口相对于所测量的零点的位置并作为参考值被存储,这些参考值在该调节中被分配给各轴。因此,还可包括受制造限制的、大部分是小的偏移。由于调节缺口安装简单并且其不必来回移位以相应于特定的、精确的值,因此这节约成本和时间。
通常通过将所考虑的关节置于预先确定的基本位置(还称为关节的零位)来实现,将机器人的旋转角传感器调节到其关节的实际角位置。这意味着,在零位中,关节顾名思义具有或应该具有零度的旋转角值。
旋转角传感器,特别是分解器或增量发送器,可以或者机械地设置到该参考位置、特别是各关节的零位,或者例如给出有关的关节的机械参考位置或零位中的各旋转角传感器或增量发送器的测量值,可例如在机器人控制器中在控制技术上被对应或分配与此有关的零(角)度位置。总的来说,在有关的关节的传动装置的从动侧在关节的两个相对于彼此调整的结构部件之间进行该调节。关节没有必要必须是旋转关节,而是关节也可以是滑动关节/推移关节,即,可线性调节的关节,例如线性轴。
然而,为了首先将所考虑的关节准确地置于该机械参考位置,通常使用原则上已知的调节仪器。
机器人的每个关节包括机器人臂的运动学链中的紧接该关节之前的节肢和紧接该关节之后的节肢。这两个节肢之一具有参考位置标记,其可以是例如该节肢的圆柱形罩壁上的机械缺口。另一节肢具有接触口,通过该接触口另一节肢的参考位置标记对于调节仪器而言是可进入的。机器人臂的每个关节分别对应这种参考位置标记和这种接触口。
通常,调节仪器仅短暂地安装在机器人上,并且特别在正常使用机器人期间被从该机器人移除。此外,通常仅使用单一调节仪器,以测量机器人臂的所有关节,即,设置到其各自的参考位置。这意味着,调节仪器必须在每个调节过程开始时安装到第一接触口,并且随后一个接一个地安装到所有后续的接触口,即,调节仪器必须多次从接触口移除并又安装。直到现在已知,在每个接触口上设置细螺纹,该细螺纹与调节仪器的相应细螺纹相对应,使得调节仪器可多次拧到机器人臂上并又拧下。因此,这特别是非常费力的,这是由于电连接导线也可属于通常可以是电或电子测量装置的调节仪器,该电连接导线将调节仪器例如与机器人控制器连接。由于借助细螺纹将调节仪器耦接到接触口,所以此外每次将电连接导线拔出和又插接绝对有必要。
通过根据本发明的插入式适配器一方面具有螺纹(通过该螺纹该插入式适配器可拧到调节仪器上)并且另一方面具有插接装置(通过该插接装置该插入式适配器可快速和简单地插接到机器人的接触口的配对插接装置),可省略费力的拧紧和拧开,同时调节仪器本身也保持不变并且例如还继续由不具有相应的配对插接装置的机器人使用。
利用根据本发明的解决方案,还可在机器人的每个关节上省略至今存在的多个触针(每个关节一个触针)并且仅使用单一触针,该单一触针也转移到插入式适配器中。因此,必须在机器人上在每个轴上(即,在每个关节上)设置仅一个套筒,即,具有配对插接装置、但不具有触针和弹簧的接触口。用于撤回触针的弹簧可完全省略。插入式适配器拧到调节工具中,并且随后插入到套筒或配对插接装置中。插入式适配器的插接装置与配对插接装置之间的配合应非常紧密,使得在调节时准确性的损失与固定安装的调节筒(Justagepatrone)相比几乎不明显或完全不存在。替代螺纹,可将槽曲线铣削到插入式适配器的配合面中,该槽曲线与套筒中的锁止销共同允许例如在卡口连接的意义中以例如约半圈来闭锁插入式适配器。在插入式适配器不插入时,套筒的内面通过具有卡口连接的盖来防护不受污染。盖具有狭口并被调节工具的刀刃松脱和戴上。槽曲线的节距(Steigung)和调节仪器的螺纹的节距被协调,使得插入式适配器通常可从套筒中松脱,而不使调节工具从插入式适配器扭开。为了将插入式适配器的从调节工具中松脱,可例如在插入式适配器的外表面上设置六边形,该六边形可被扳手或钳子抓取。
插接装置被构造用于将插入式适配器可松脱地连接到通向机器人的参考位置标记的机器人上的接触口的配对插接装置,该插接装置可相应地构造为例如卡口连接的形式。
此外,插入式适配器具有触针,该触针被构造用于将调节仪器的测量尖耦接到参考位置标记,其中插接装置具有插接段,该插接段被构造用于将插接段轴向插接到机器人的配对插接装置。因此,还可在机器人上省略那里的触针,至今有必要将这些触针弹簧预紧在机器人臂上的每个单个接触口上。
插接段可具有形成配合面的圆柱形的罩壁,该配合面在插入式适配器耦接到机器人的配对插接装置的状态下,与配对插接装置的配对配合面协作,使得插入式适配器以关于调节仪器的测量准确性而言足够的准确性安置在配对插接装置上。配合面和配对配合面关于其大小和尺寸公差相互协调,使得插入式适配器和因此与其连接的调节仪器也准确地保持在各接触口上,使得可以以所需的测量准确性执行测量。换句话说,插入式适配器和因此与其连接的调节仪器在插接在接触口上的状态下不允许具有那么多间隙,即,非常晃动使得测量可能因此毫无价值。
插入式适配器可具有保险器件,其被构造为,确保防止插入式适配器在其耦接到机器人的配对插接装置的状态下无意间从配对插接装置松脱。
保险器件可包括至少一个形状配合的连接器件,其可手动松脱。例如,连接器件可在卡口连接的连接形式的情况下由两个相对置的突起部形成,这两个突起部在闭锁位置中接合相应的凹部,它们可从该凹部中又松脱,例如通过旋转运动。然而,保险器件还可具有至少一个咬合-止动连接,其中至少一个止动突起部接合到至少一个止动凹部中。例如,止动突起部和/或止动凹部可借助弹簧元件弹性预紧地安置。例如,弹簧元件可借助触碰段手动松脱,以便在插入式适配器和因此调节仪器应该从机器人中移除时可将各止动突起部从止动凹部中松脱。
配对插接装置可具有锁止销,并且插接装置、插接段或插接段的圆柱形罩壁可在这种情况下具有槽,该槽具有至少基本上沿着轴向方向延伸的第一槽段和连接到第一槽段、至少基本上横向于轴向方向延伸的第二槽段,锁止销在插入式适配器的闭锁位置中接合在该第二槽段中。
如果插入式适配器利用其插接装置被引导到配对插接装置中,则至少一个锁止销沿着第一槽段运动并且插接装置可沿着轴向方向被引导到配对插接装置中。如果插接装置完全被引导到配对插接装置中,则插入式适配器可旋转并且至少一个锁止销被挤压到至少基本上横向于轴向方向延伸的第二槽段中,使得插入式适配器因此形状配合地闭锁在配对插接装置上。
槽,特别是第二槽段,可具有节距,该节距大于布置在壳体后端部的螺纹的节距。
通过槽(特别是第二槽段)具有大于布置在壳体后端部的螺纹的节距的节距,可确保在从机器人的接触口旋下调节仪器时插入式适配器也始终与调节仪器共同旋下,并且不以不期望的方式使调节仪器与插入式适配器之间的螺丝连接松脱并且无意间将插入式适配器保留在机器人的接触口上。
第二槽段可在插接段的罩壁的圆周上延伸小于360度、特别是小于180度的角度。通过第二槽段在插接段的罩壁的圆周上延伸小于360度、特别是小于180度的角度可实现,通过插入式适配器或调节仪器旋转运动小于360度、特别是小于180度来将插入式适配器完全解锁或完全闭锁在机器人的接触口上。例如,第二槽段可在插接段的罩壁的圆周上延伸180度或90度,因此可实现通过插入式适配器或调节仪器旋转运动180度或90度(即,通过旋转运动半圈或四分之一圈)来将插入式适配器完全解锁或完全闭锁在机器人的接触口上。
插入式适配器可具有壳体,该壳体具有前端部和后端部,其中螺纹布置在壳体的后端部上,插接装置布置在壳体的前端部上,并且触针可轴向调节地安置在插入式适配器的壳体中,其中触针具有触尖和与触尖相对置的针端部,并且触针被构造用于在插入式适配器耦接到机器人的配对插接装置上的状态下利用触尖触碰参考位置标记,并且针端部被构造用于形成座,在调节仪器拧到插入式适配器上的状态下,调节仪器的测量尖搁在该座上。
插入式适配器可具有壳体,该壳体具有外轮廓、特别是呈外六边形或外四边形形状的外轮廓,该外轮廓被构造为,形成用于扳手的转动凸部(Drehansatz),特别是用于从调节仪器松脱插入式适配器。
此外,根据本发明的目的通过具有测量尖的调节仪器实现,其中,根据一个或更多个所描述的实施例,调节仪器具有配对螺纹并且调节仪器具有插入式适配器,其中插入式适配器利用其螺纹拧到调节仪器的配对螺纹上。
此外,本发明还包括一种机器人,该机器人具有多个节肢、将节肢可相对于彼此调节的关节和通向至少一个机器人关节的参考位置标记的至少一个接触口,该机器人具有配对插接装置,其被构造用于耦接根据一个或更多个所描述的实施例的插入式适配器。
机器人可具有臂,该臂形成机器人的可自动运动的部分,除了该机器人臂机器人还可具有可编程的机器人控制器。在机器人臂的机器人法兰上可布置作为末端执行器的工具。该工具可被不同介质供应,这些介质可通过供应管道被从机器人臂引导到工具。
具有配属的可编程的机器人控制器的机器人臂、特别是工业机器人,相应地是工作机器,这些工作机器可被配备用于自动操纵,并且在多个运动轴中例如关于定向、位置和工作流程是可编程的。工业机器人通常具有带有通过关节连接的多个节肢的机器人臂和可编程的机器人控制器(控制装置),这些机器人控制器在运行期间自动控制或调整机器人臂的运动过程,以使机器人臂的法兰在空间中定位和移动。节肢通过由机器人控制器操控的驱动马达、特别是电驱动马达,特别关于工业机器人的运动轴(其代表关节的运动自由度)运动。例如,机器人可以是工业机器人,该工业机器人可以特别是具有在运动学链中相继串联的转轴(例如,五个、六个或七个转轴)的曲臂机器人。工具可相应地在空间中运动,即机器人臂的关节通过可编程机器人控制器的操控来移动(也就是说被调节)。
附图说明
在所附示意图中示例性地示出本发明的实施例。该实施例的具体特征还可以不取决于其在哪个具体上下文中被提及,在需要时还可单独或与其他特征组合被考虑地体现本发明的一般特征。其中:
图1示出了具有机器人臂和机器人控制器的示例性机器人的立体图,
图2示出了处于单独位置(与机器人分离)的配对插接装置的立体图和用于配对插接装置的接触口的对应的覆盖罩,
图3示出了具有单独示出的触针的根据本发明的插入式适配器的立体图,
图4示出了处于单独位置的根据图3的插入式适配器的立体图,并且在其旁边示出处于拧到调节仪器上的状态。
具体实施方式
图1示出了机器人1,其具有机器人臂2和机器人控制器13。在本发明的实施例的情况下,机器人臂2包括多个依次布置并借助关节11连接的节肢12。特别地,节肢12是机架3和可相对于机架3围绕竖直延伸的轴A1旋转支承的转盘4。摇臂5在下端(例如,在未详细示出的摇臂轴承头上)围绕优选的水平转轴A2可摆动地支承在转盘4上。悬臂6又围绕同样优选的水平轴A3可摆动地安置在摇臂5的上端。该悬臂在端侧承载机器人手7,该机器人手具有优选的三个转轴A4、A5、A6。在本发明的实施例的情况下,悬臂6具有可摆动地支承在摇臂5处的第一壳体部件9。悬臂6的第二节肢12的第二壳体部件10围绕轴A4可旋转地安置在第一节肢12的第一壳体部件9上。在本发明的实施例的情况下,机器人臂2的其它节肢除摇臂5外还是悬臂6和优选地多轴机器人手7,该多轴机器人手具有用于紧固末端执行器(例如工具或抓具)的、作为连接法兰8实施的紧固装置。
在本实施例的情况下,机器人1在它的每个关节11上分别具有接触口14,其中在图1中示例性地示出了三个关节11的三个接触口14。接触口14提供到机器人1的各关节11的各个(未示出的)参考位置标记的入口。每个接触口14承载配对插接装置15,该配对插接装置与盖16和锁止销17共同在图2中在单个图示(没有机器人1)中示出。
在调节仪器18从机器人移除时,盖16用于封闭接触口14。例如,盖16可防止灰尘侵入到接触口14中,并且因此防护配对插接装置15的配对配合面24免受损伤。如在图2中示出的,盖16可具有与插入式适配器21的插接装置22类似的形状,并且还相应地设置有槽,使得盖16可抵靠配对插接装置15的锁止销17闭锁。为了闭锁和/或解锁配对插接装置15上的盖16,盖16可具有狭口29,借助该狭口盖16可利用工具(例如带槽螺丝刀)被旋转。
如在图3和图4中示出的,配对插接装置15被构造为用于耦接插入式适配器21。
根据图4的调节仪器18具有未详细示出的测量尖和配对螺纹19,该配对螺纹可与根据本发明的插入式适配器21的相应的螺纹20以螺丝固定,以将插入式适配器21耦接到调节仪器18,如在图4中示出的。
根据图3和图4的插入式适配器21具有:
-螺纹20,被构造用于将插入式适配器21与调节仪器18(图4)用螺丝固定,
-插接装置22,被构造用于将插入式适配器21可松脱地连接于通向机器人1的参考位置标记的机器人1上的接触口14的配对插接装置15,
-触针23,被构造用于将调节仪器18的测量尖耦接到参考位置标记,其中,插接装置22具有插接段22a,该插接段被构造用于将插接段22a轴向插接到机器人1的配对插接装置15上。
在本实施例的情况下,插接段22a具有圆柱形的罩壁30,该罩壁形成配合面,该配合面在插入式适配器21的耦接到机器人1的配对插接装置15的状态下,与配对插接装置15(图2)的配对配合面24协作,使得插入式适配器21以关于调节仪器18的测量准确性而言足够的准确性支承在配对插接装置15上。
在本实施例的情况下,插入式适配器21具有保险器件25,该保险器件被构造为,在插入式适配器21耦接到机器人1的配对插接装置15的状态下,确保防止插入式适配器21无意间从配对插接装置15松脱。
为此,配对插接装置15具有锁止销17,并且插接装置22,即,插接段22a或插接段22a的圆柱形罩壁30具有槽26,该槽具有至少基本上沿着轴向方向延伸的第一槽段26.1和连接到第一槽段26.1、至少基本上横向于轴向方向延伸的第二槽段26.2,锁止销17在插入式适配器21的闭锁位置中接合在该第二槽段中。
在这种情况下,槽26或第二槽段26.2具有节距,该节距大于布置在插入式适配器21的壳体27的后端部上的螺纹20的节距。
在本实施例的情况下,第二槽段26.2延伸越过插接段22a的罩壁30的周向约180度的角度。
插入式适配器21具有壳体27,该壳体具有前端部27.1和后端部27.2,其中螺纹20布置在壳体27的后端部27.2,插接装置22布置在壳体27的前端部27.1,并且触针23可轴向调节地安置在插入式适配器21的壳体27中,其中触针23具有触尖23a和与触尖23a相对置的针端部23b,并且触针23被构造为,在插入式适配器21耦接到机器人1的配对插接装置15上的状态下利用其触尖23a触碰参考位置标记,并且针端部23b被构造为形成座,在调节仪器18拧到插到适配器21上的状态(图4)下,调节仪器18的测量尖搁在该座上。
插入式适配器21的壳体27具有外轮廓,在本实施例的情况下,该外轮廓被构造为外六边形28的形状,其形成例如用于未示出的扳手的转动凸部,特别是用于从调节仪器18松脱插入式适配器。
Claims (11)
1.一种插入式适配器,具有:
-螺纹(20),被构造用于将所述插入式适配器(21)与调节仪器(18)以螺丝固定,
-插接装置(22),被构造用于将所述插入式适配器(21)可松脱地连接到通向机器人(1)的参考位置标记的机器人(1)上的接触口(14)的配对插接装置(15),和
-触针(23),被构造用于将所述调节仪器(18)的测量尖耦接到所述参考位置标记,其中,所述插接装置(22)具有插接段(22a),所述插接段被构造用于将所述插接段(22a)轴向插接到所述机器人(1)的配对插接装置(15),
其中,所述插入式适配器(21)具有保险器件(25),所述保险器件被构造为,确保防止所述插入式适配器(21)在其耦接到所述机器人(1)的配对插接装置(15)的状态下无意间从所述配对插接装置(15)松脱。
2.根据权利要求1所述的插入式适配器,其特征在于,所述插接段(22a)具有圆柱形的罩壁(30),所述罩壁形成配合面,在所述插入式适配器(21)耦接到所述机器人(1)的配对插接装置(15)的状态下,所述配合面与所述配对插接装置(15)的配对配合面(24)协作,使得所述插入式适配器(21)以关于所述调节仪器(18)的测量精确度而言足够的精确度支承在所述配对插接装置(15)上。
3.根据权利要求1所述的插入式适配器,其特征在于,所述配对插接装置(15)具有锁止销(17),并且所述插接装置(22)、所述插接段(22a)或所述插接段(22a)的圆柱形罩壁(30)具有槽(26),所述槽(26)具有至少基本上沿着轴向方向延伸的第一槽段(26.1)和连接到所述第一槽段(26.1)、至少基本上横向于轴向方向延伸的第二槽段(26.2),所述锁止销(17)在所述插入式适配器(21)的闭锁位置中接合在所述第二槽段中。
4.根据权利要求3所述的插入式适配器,其特征在于,所述第二槽段(26.2)具有大于布置在壳体(27)的后端部(27.2)上的所述螺纹(20)的节距的节距。
5.根据权利要求4所述的插入式适配器,其特征在于,所述第二槽段(26.2)在所述插接段(22a)的罩壁(30)的圆周上延伸小于360度的角度。
6.根据权利要求4所述的插入式适配器,其特征在于,所述第二槽段(26.2)在所述插接段(22a)的罩壁(30)的圆周上延伸小于180度的角度。
7.根据权利要求1至6中的任意一个所述的插入式适配器,其特征在于,所述插入式适配器(21)具有壳体(27),所述壳体具有前端部(27.1)和后端部(27.2),其中,所述螺纹(20)布置在所述壳体(27)的后端部(27.2),所述插接装置(22)布置在所述壳体(27)的前端部(27.1),并且所述触针(23)被能轴向调节地支承在所述插入式适配器(21)的壳体(27)中,其中,所述触针(23)具有触尖(23a)和与所述触尖(23a)相对置的针端部(23b),并且所述触针(23)被构造为,在所述插入式适配器(21)耦接到所述机器人(1)的配对插接装置(15)上的状态下利用其触尖(23a)触碰所述参考位置标记,并且所述针端部(23b)被构造用于形成座,在所述调节仪器(18)拧到所述插入式适配器(21)上的状态下,所述调节仪器(18)的测量尖搁在所述座上。
8.根据权利要求1至6中的任意一个所述的插入式适配器,其特征在于,所述插入式适配器(21)具有壳体(27),所述壳体具有外轮廓,所述外轮廓被构造用以形成用于扳手的转动凸部。
9.根据权利要求8所述的插入式适配器,其特征在于,所述外轮廓呈外六边形(28)或外四边形形状,和/或所述转动凸部用于从所述调节仪器(18)松脱所述插入式适配器(21)。
10.一种调节仪器,具有测量尖,并且具有与根据权利要求1至9中任一项所述的插入式适配器的(21)的螺纹(20)相对应的配对螺纹(19),所述调节仪器具有根据权利要求1至9中任一项所述的插入式适配器(21)。
11.一种机器人,具有多个节肢(12)、能将所述节肢(12)相互调节的关节(11)和通向所述机器人(1)的至少一个关节(11)的参考位置标记的至少一个接触口(14),所述机器人具有被构造用于耦接根据权利要求1至9中任一项所述的插入式适配器(21)的配对插接装置(15)。
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