CN110000825A - 一种卷筒纸输纸裁切装置及输纸裁纸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卷筒纸输纸裁切装置，包括竖直固定在机架下方的导向轴和垂直于导向轴设置的工作台，工作台位于导向轴下段，在导向轴的下端固定安装有裁切装置，在导向轴上设置有能够沿导向轴上下滑动的开闭牙夹紧传送装置，开闭牙夹紧传送装置由同步带轮组控制上下滑动，在工作台上还设置有上开牙装置，在裁切装置的上方设置有下开牙装置，上开牙装置和下开牙装置能够控制开闭牙夹紧传送装置的开闭；本发明还公开了输纸裁切装置的输纸裁纸方法，将繁重的手工劳动用机械代替，使用下走料的进料方式代替上走料方式，操作调整更方便，工艺技术含量更高更合理。
Description
技术领域
本发明属于包装印刷机械技术领域，涉及一种卷筒纸输纸裁切装置，还涉及利用卷筒纸输纸装置的输纸裁纸方法。
背景技术
目前国内书籍等物品的打包大多采用人工方式，生产效率低下。为改善工人工作条件，提高生产效率，设计出工作可靠、性能优良、自动化程度较高的打包机十分必要。
在我国的印刷厂里,印好的书籍按客户要求将一定量的单本书包装成一定高度的书包后运送到各地发行。根据市场调研,长期以来我国各地印刷厂印好的书籍大部分都采用人工打包,工人长时间的从事这种工作,工作强度大,生产效率低。近些年国内外陆续推出的一些打包设备，但机型少,且这些传统型的打包机多采用上端走纸的输纸方法，挡住和妨碍了操作者的工作视线，为工作者操作和及时发现故障等带来了很多不便，即影响了人机交互关系。
近年市场陆续有一些打包机出现，但大多是采用气动式包书，工作噪音大，成本高。目前市场上生产的各类打包机的现状是：上海紫光印刷机械有限公司生产制造的气动式打包机，由凸轮控制气阀，利用气缸完成不同的工艺动作。这种机器需要很多的气动元件，工作时必须有专门的供气系统，使使用单位受到生产条件的限制。机器成本高，又往往由于受到使用单位技术条件的限制，维修使用困难，从而造成机器不能高效正常运转。这种机器因为使用气动元件，噪音大，工作环境恶劣，长期工作有害于工人身体健康。
在国际上，目前日本生产的单张纸包装打包机，因其工序过于集中，工作速度较低，12包/分钟，价格昂贵，工作效率不理想。
为了改善工人的工作条件，提高生产效率和包装质量，研制工作可靠、性能良好、高效的卷筒纸下走料方式的包装打包设备及方法，成为印后加工机械化和自动化的迫切需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种卷筒纸输纸裁切装置，解决了现有打包技术中存在的因上走料方式而阻挡操作者视线、操作受限、大小包调节难以实现的问题。
本发明的目的还在于提供一种卷筒纸输纸裁切装置的输纸方法。
本发明所采用的第一种技术方案为：一种卷筒纸输纸裁切装置，包括竖直固定在机架下方的导向轴和垂直于导向轴设置的工作台，工作台位于导向轴下段，在导向轴的下端固定安装有裁切装置，在导向轴上设置有能够沿导向轴上下滑动的开闭牙夹紧传送装置，开闭牙夹紧传送装置由同步带轮组控制上下滑动，在工作台上方还设置有上开牙装置，在裁切装置的上方设置有下开牙装置，上开牙装置和下开牙装置能够控制开闭牙夹紧传送装置的开闭；裁切装置的裁切口位置正对开闭牙夹紧传送装置夹紧部位；裁切装置的下方还固定有将卷筒纸压放平整的压纸机构。
本发明的特点还在于，
开闭牙夹紧传送装置包括活动固定于导向轴上的牙架，牙架下端的两个孔中通过小轴支承安装有两个互相啮合的齿轮，两个齿轮的外侧端面上通过螺钉分别固定有位置相对的咬纸牙，两个咬纸牙能够朝内闭合、并且两个咬纸牙的内端面之间设置有一根拉簧，拉簧位于齿轮的下方、两个咬纸牙开口的上方；其中一个咬纸牙侧面还固定有弯板，弯板能够接触到上开牙装置或下开牙装置。
咬纸牙下端的咬纸牙口设置有牙垫，牙垫为软橡胶材质。
上开牙装置的开牙由设置在工作台上做往复运动的推书器推动摆杆摆动，摆杆上安装有一上开牙辊，上开牙辊随摆杆摆动，开牙辊推动叼纸牙架开牙；摆杆上设置有力封闭弹簧b，弹簧b另一端固定在机架上；摆杆带动上开牙辊的返回靠弹簧力返回，从而让开叼纸牙架。
下开牙装置是固定在机架上的下开牙辊，牙架运动到下位取纸时，牙架触碰下开牙辊，叼纸牙架被推动开牙。
裁切装置包括固定在导向轴下端的下刀体和位于下刀体一侧的刀体固定架，下刀体上固定有下刀片，刀体固定架上面设置有能够沿刀体固定架前后滑动的上刀体，上刀体一端固定有上刀片、上刀片与下刀片刀口平行相对，刀体固定架的另一端设置有凸轮，凸轮由轴驱动转动，上刀体上面固定有吊板，吊板下方固定有与凸轮相接触的滚子，滚子与上刀体之间设置有弹簧a，上刀片与下刀片的开口处正对咬纸牙的开口。
压纸机构包括固定在刀体固定架下方的压纸辊，压纸辊一侧还设置有与压纸辊相切的送纸辊，在压纸辊下方放置有纸卷，纸卷穿过压纸辊与送纸辊之间，压纸辊与送纸辊相切的位置正对上刀片与下刀片的开口位置。
本发明所采用的第二种技术方案为：一种卷筒纸输纸裁切装置的输纸裁纸方法，具体操作步骤如下：
步骤1：将卷筒纸纸头穿过压纸辊和送纸辊之间，再穿过上刀片与下刀片的开口，使其夹在两个咬纸牙之间；
步骤2：启动电机，驱动轴转动，从而带动凸轮转动，当凸轮的大面转到与滚子接触时，滚子压缩弹簧a，推动上刀体向前运动，上刀体一端的上刀片朝向下刀片方向运动，从而裁切完成卷筒纸；
步骤3：裁切完成后，凸轮继续转动，由于弹簧a的恢复力作用推动滚子做返回运动，同时凸轮的小面转到与滚子接触，上刀体在弹簧a恢复力的作用下返回；
步骤4：此时开闭牙夹紧传送装置完成夹紧任务，沿着导向轴下滑到底端，当弯板碰到下开牙辊时，咬纸牙受力张开，此时送纸辊向上输送纸头，咬纸牙夹住向上输送的纸头，咬纸牙由于拉簧的恢复力夹紧纸头，再使用同步带轮组将夹住纸张的开闭牙夹紧传送装置拉至高处；
步骤5：纸张被拉至高处之后，推书器开始推动碰块运动，碰块运动碰触到摆杆向弯板一侧运动，同时带动上开牙辊接触到弯板，咬纸牙受力张开，实现咬纸牙松纸；开牙完成后，由于摆杆连接的弹簧b的复位作用，上开牙辊又被拉回至原位置，此时咬纸牙由于拉簧的恢复力重新闭合。
本发明的有益效果为：将繁重的手工劳动用机械代替，使用下走料的进料方式代替上走料方式，操作调整更方便，工艺技术含量更高更合理；具体优点如下：
(1)给出了一种卷筒纸能够下走料的输纸装置，解决了传统上走纸遮挡和妨碍了操作者的工作视线的问题；
(2)双凸轮机构高点剪裁料带变单张纸，可以根据成包尺寸，进行边料带的在线分切，解决包装用纸浪费的问题；
(3)全自动智能控制系统，与气动式的机器相比，没有噪音；走纸、断张更可靠，成包规格多样，紧度更加均匀，节省包装纸张。
附图说明
图1为本发明一种卷筒纸输纸裁切装置结构示意图；
图2是本发明一种卷筒纸输纸裁切装置的开闭牙夹紧传送装置结构示意图；
图3是本发明一种卷筒纸输纸裁切装置的齿轮安装结构示意图；
图4是本发明一种卷筒纸输纸裁切装置的牙架结构示意图；
图5是本发明一种卷筒纸输纸裁切装置的裁切装置结构示意图；
图6是本发明一种卷筒纸输纸裁切装置的中凸轮、滚子和弹簧a之间结构关系图；
图7是本发明一种卷筒纸输纸裁切装置的上开牙装置结构示意图。
图中，1.牙架，2.咬纸牙，3.螺钉，4.拉簧，5.圆柱销，6.牙垫，7.销轴，8.弹性挡圈，9.齿轮，12.弯板，13.轴，14.凸轮，15.滚子，16.弹簧a，17.刀体固定架，18.上刀体，19.吊板，20.上刀片，21.下刀片，22.下刀体，24.送纸辊，25.压纸辊，26.纸卷，29.同步带轮组，30.导向轴，32.工作台，33.推书器，34.碰块，35.摆杆，36.上开牙辊，37.弹簧b。
具体实施方式
本发明的一种卷筒纸输纸裁切装置结构如图1所示，包括竖直固定在机架下方的导向轴30和垂直于导向轴30设置的工作台32，工作台32位于导向轴30下段，在导向轴30的下端固定安装有裁切装置，在导向轴30上设置有能够沿导向轴30上下滑动的开闭牙夹紧传送装置，开闭牙夹紧传送装置由同步带轮组29控制上下滑动，在工作台32上还设置有上开牙装置，在裁切装置的上方设置有下开牙装置，上开牙装置和下开牙装置能够控制开闭牙夹紧传送装置的开闭；裁切装置的裁切口位置正对开闭牙夹紧传送装置夹紧部位；裁切装置的下方还固定有将卷筒纸压放平整的压纸机构。
如图2所示，开闭牙夹紧传送装置包括活动固定于导向轴30上的牙架1，牙架1下端的两个孔中通过小轴支承安装有两个互相啮合的齿轮9，两个齿轮9的外侧端面上通过螺钉3分别固定有位置相对的咬纸牙2，两个咬纸牙2能够朝内闭合、并且两个咬纸牙2的内端面之间设置有一根拉簧4，拉簧4位于齿轮9的下方、两个咬纸牙2开口的上方；其中一个咬纸牙2侧面还固定有弯板12，弯板12能够接触到上开牙装置或下开牙装置。
咬纸牙2下端的咬纸牙口设置有牙垫6，牙垫6为软橡胶材质。
如图7所示，上开牙装置包括设置在工作台32上的推书器33和铰接在机架上的滚轴，推书器33上连接有碰块34；滚轴竖直朝下方向固定有摆杆35、斜向下方向固定有上开牙辊36，沿摆杆35的水平方向还设置有一根弹簧b37，弹簧b37另一端固定在机架上；碰块34上端与摆杆35下端位于同一水平面，能够运动接触；上开牙辊36能够接触到弯板12，从而实现开牙动作。
下开牙装置是固定于机架底座的下开牙辊，下开牙辊与上开牙辊开牙的原理相同，在开闭牙夹紧传送装置的弯板下移准备咬纸时实现开牙动作。
如图5所示，裁切装置包括固定在导向轴30下端的下刀体22和位于下刀体22一侧的刀体固定架17，下刀体22上固定有下刀片21，刀体固定架17上面设置有能够沿刀体固定架17前后滑动的上刀体18，上刀体18一端固定有上刀片20、上刀片20与下刀片21刀口平行相对，刀体固定架17的另一端设置有凸轮14，凸轮14由轴13驱动转动，上刀体18上面固定有吊板19，吊板19下方固定有与凸轮14相接触的滚子15，如图6所示，滚子15与上刀体18之间设置有弹簧a16，上刀片20与下刀片21的开口处正对咬纸牙2的开口。
压纸机构包括固定在刀体固定架17下方的压纸辊25，压纸辊25一侧还设置有与压纸辊25相切的送纸辊24，在压纸辊25下方放置有纸卷26，纸卷26穿过压纸辊25与送纸辊24之间，压纸辊25与送纸辊24相切的位置正对上刀片20与下刀片21的开口位置。
两个咬纸牙的外侧还对称设置有圆柱销5，圆柱销5用于固定拉簧4。
牙架1的结构如图4所示，在牙架1的下端，两个剖视的孔中，支承两个销轴7(如图3所示)，每一个销轴7上安装有一齿轮9，这两个齿轮9是相互啮合的关系。销轴的一段通过轴肩卡在牙架1的一个端面上，另一端通过轴用弹性挡圈8将销轴的小端轴头部分固定在牙架1的另一端面上。齿轮的厚度剛好卡在牙架1下端的槽中间，形成间隙配合状。保证了齿轮啮合工作时在轴向不会窜动。
同步带轮组29固定在机架的顶板下方。
牙垫压片上带有牙垫6，其材料为软橡胶，在夹紧纸张时可防止纸张被冲击磨损。
1.输纸卷安装及轴向位置调节
在纸带进入输纸机构之前，需要以中心线为基准，移动纸卷，如图1所示。若包装纸卷宽度为A，经过计算所需纸卷宽度为B，则纸卷需要裁切A-B的尺寸。但在裁切之前,需要以被包装物的中心线为基准线向右移动(A-B)/2的尺寸。然后经过分切刀的分切，改变纸带宽度到合适的尺寸，而被分切之后的A-B的废料，由复卷装置回收利用。
2.卷筒纸自下向上走料给纸方式
本发明卷筒纸自下向上走料给纸机构如图2所示。纸带从下部进入输纸系统，纸带从料卷被张紧展开，经过若干轴线平行的送纸辊和压纸辊导向后，改变了传统的料带导出即往上牵引，然后下送纸，挡住操作者视线的致命弱点。本发明设计完成的料带从机器的下面经过，由导纸滚导向并向上牵引，然后由送纸头的叼纸牙咬紧纸张，向上送纸，叼纸移动的距离即为所需纸张的长度，结构实现难度大，目前还未见此机构的使用。
沿着纸宽方向，需要两套开闭牙夹紧传送装置即两个叼纸牙同时叼住纸张的左、右边缘，同时向上平移拉动，拉动到一定高度停止，然后裁切装置裁断纸带，变成单张纸，进行包裹动作。开闭牙夹紧传送装置的结构如图3所示。该装置由牙架1、咬纸牙2、一对啮合的齿轮9和10、弯板12等组成。左、右咬纸牙片2分别由螺钉3和螺钉11固定在齿轮的两个端面上。这一对啮合的齿轮通过小轴支承安装在牙架1下端的两个孔中。两个牙架1通过螺钉和一根同步带固定在一起，在同步带轮组29的带动下上下运动，牙架1下降接纸并夹紧纸张，然后在同步带轮组29作用下，沿着导向轴30，牵引纸张向上拉动，拉至所需尺寸的精确位置(最大包装尺寸时，牙架1叼住纸张沿着导向轴30向上拉送的距离为970mm，最小包装尺寸时，牙架1叼住纸张向上拉送的距离为650mm)。牙架1到达精确位置处停下，此时图4的上下刀裁切机构动作，裁断纸张。牙架1松开纸张，继续向下移动，开始了第二个工作循环，即进行第二张纸的送纸过程。牙架1上的三个平行孔中穿入三根轴，上下两轴用于牙架1沿轴向移动时的导向，中间轴为螺纹轴，中间孔为螺纹孔，通过电机带动螺杆转动，通过丝杠传动，调整咬牙在轴上的位置，以调整纸张宽度变化时牙架即叼牙的幅面位置。工作时整个开闭牙夹紧传送装置在牙架1上传送带的带动下一起运动。齿轮9的下端安装有拉簧4，保证使左右压片常态处于夹紧状态。
开闭牙的工作原理及过程：固定在牙架1上的弯板12控制咬纸牙的张开与闭合。当机器开始运作时，夹紧传送装置在同步带的带动下向下运动，弯板12碰到一固定在机架上的开牙辊受压张开，使其中一个齿轮逆时针转动，与之啮合的齿轮也相对转动，从而使左右两个咬纸牙片2以相同的角度张开准备咬纸。当张开的牙在返回的路程上，弯板12逐渐离开开牙辊，在弹簧4的恢复力作用下，咬纸牙闭合咬住纸张，带动纸张向上运动拉纸，当达指定位置时停止，此时裁刀将纸张切断。在纸张上升的过程中，推书器33动作推书，带动固定在推书器33上的碰块34运动，推动摆杆35绕转动中心顺时针摆动，上开牙辊36触碰弯板12，咬纸牙受力张开，实现松纸；摆杆35在弹簧37恢复力的作用下归位，带动开牙辊让开。
3.上下刀剪裁方式及原理
本打包工艺中，轴13转动带动凸轮14转动，凸轮14大面作用于滚子15，推动滚子15向右移动。滚子15安装在吊板19上，吊板19又通过紧定螺钉、销轴、螺栓17等和上刀体18固接在一起。因此，凸轮机构14推动滚子15动作，即可推动上刀体18水平平稳移动,。当上刀片20碰到固定在机架上的下刀片21时，上下刀对剪，将从两刀片间穿过的纸带23裁断，被裁断的刀刃上面的一段纸变成单张纸，进行包装之用。裁切过程中，凸轮14由小面转向大面的过程中，上刀体18水平移动完成裁切，即凸轮高点对应裁切工作。刀长方向刀刃対裁准确，力量均匀可靠。凸轮由大面转向小面的过程中，在弹簧a16恢复力的作用下，上刀体18平移回位，完成一个工作循环。
一种卷筒纸输纸裁切装置的输纸裁纸方法，具体按照如下步骤实施：
步骤1：将卷筒纸纸头穿过压纸辊25和送纸辊24之间，再穿过上刀片20与下刀片21的开口，使其夹在两个咬纸牙2之间；
步骤2：启动电机，驱动轴13转动，从而带动凸轮14转动，当凸轮的大面转到与滚子15接触时，滚子15压缩弹簧a16，推动上刀体18向前运动，上刀体18一端的上刀片20朝向下刀片21方向运动，从而裁切完成卷筒纸；
步骤3：裁切完成后，凸轮继续转动，由于弹簧a16的恢复力作用推动滚子做返回运动，同时凸轮的小面转到与滚子15接触，上刀体18沿着弹簧a16返回；
步骤4：此时开闭牙夹紧传送装置完成夹紧任务，沿着导向轴30下滑到底端，当弯板12碰到位于下开牙辊时，咬纸牙2受力张开，此时送纸辊向上输送纸头，咬纸牙夹住向上输送的纸头，咬纸牙由于拉簧4的恢复力夹紧纸头，再使用同步带轮组29将夹住纸张的开闭牙夹紧传送装置拉至高处；
步骤5：纸张被拉至高处之后，推书器33开始推动碰块34运动，碰块34运动碰触到摆杆35向弯板一侧运动，摆杆35绕转动中心顺时针摆动，带动上开牙辊36接触到弯板12，实现咬纸牙开牙动作，纸张被放开继续下一道成包作业。开牙完成后，由于摆杆35连接的弹簧b37的复位作用，上开牙辊36又被拉回至原位置；此时咬纸牙由于拉簧4的恢复力重新闭合。
Claims (8)
1.一种卷筒纸输纸裁切装置，其特征在于，包括竖直固定在机架下方的导向轴(30)和垂直于导向轴(30)设置的工作台(32)，所述工作台(32)位于导向轴(30)下段，在所述导向轴(30)的下端固定安装有裁切装置，在所述导向轴(30)上设置有能够沿导向轴(30)上下滑动的开闭牙夹紧传送装置，所述开闭牙夹紧传送装置由同步带轮组(29)控制上下滑动，在所述工作台(32)上还设置有上开牙装置，在所述裁切装置的上方设置有下开牙装置，所述上开牙装置和下开牙装置能够控制开闭牙夹紧传送装置的开闭；所述裁切装置的裁切口位置正对开闭牙夹紧传送装置夹紧部位；所述裁切装置的下方还固定有将卷筒纸压放平整的压纸机构。
2.根据权利要求1所述的一种卷筒纸输纸裁切装置，其特征在于，所述开闭牙夹紧传送装置包括活动固定于导向轴(30)上的牙架(1)，所述牙架(1)下端的两个孔中通过小轴支承安装有两个互相啮合的齿轮(9)，两个所述齿轮(9)的外侧端面上通过螺钉(3)分别固定有位置相对的咬纸牙(2)，两个所述咬纸牙(2)能够朝内闭合、并且两个咬纸牙(2)的内端面之间设置有一根拉簧(4)，所述拉簧(4)位于齿轮(9)的下方、两个咬纸牙(2)开口的上方；其中一个咬纸牙(2)侧面还固定有弯板(12)，所述弯板(12)能够接触到上开牙装置或下开牙装置。
3.根据权利要求2所述的一种卷筒纸输纸裁切装置，其特征在于，所述咬纸牙(2)下端的咬纸牙口设置有牙垫(6)，所述牙垫(6)为软橡胶材质。
4.根据权利要求2所述的一种卷筒纸输纸裁切装置，其特征在于，所述上开牙装置包括设置在工作台(32)上的推书器(33)和铰接在机架上的滚轴，所述推书器(33)上连接有碰块(34)；所述滚轴竖直朝下方向固定有摆杆(35)、斜向下方向固定有上开牙辊(36)，沿所述摆杆(35)的水平方向还设置有一根弹簧b(37)，所述弹簧b(37)另一端固定在机架上；所述碰块(34)上端与所述摆杆(35)下端位于同一水平面、能够运动接触。
5.根据权利要求2所述的一种卷筒纸输纸裁切装置，其特征在于，所述下开牙装置包括能够绕滚轴运动的下开牙辊，所述下开牙棍安装于机架底座上。
6.根据权利要求2所述的一种卷筒纸输纸裁切装置，其特征在于，所述裁切装置包括固定在导向轴(30)下端的下刀体(22)和位于下刀体(22)一侧的刀体固定架(17)，所述下刀体(22)上固定有下刀片(21)，所述刀体固定架(17)上面设置有能够沿刀体固定架(17)前后滑动的上刀体(18)，所述上刀体(18)一端固定有上刀片(20)、所述上刀片(20)与下刀片(21)刀口平行相对，所述刀体固定架(17)的另一端设置有凸轮(14)，所述凸轮(14)由轴(13)驱动转动，所述上刀体(18)上面固定有吊板(19)，所述吊板(19)下方活动固定有与凸轮(14)相接触的滚子(15)，所述滚子(15)与上刀体(18)之间设置有弹簧a(16)，所述上刀片(20)与所述下刀片(21)的开口处正对咬纸牙(2)的开口。
7.根据权利要求6所述的一种卷筒纸输纸裁切装置，其特征在于，所述压纸机构包括固定在刀体固定架(17)下方的压纸辊(25)，所述压纸辊(25)一侧还设置有与压纸辊(25)相切的送纸辊(24)，在所述压纸辊(25)下方放置有纸卷(26)，所述纸卷(26)穿过所述压纸辊(25)与送纸辊(24)之间，所述压纸辊(25)与送纸辊(24)相切的位置正对上刀片(20)与下刀片(21)的开口位置。
8.一利用如权利要求1-7任一项所述的卷筒纸输纸裁切装置的输纸裁纸方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：
步骤1：将卷筒纸纸头穿过压纸辊25和送纸辊24之间，再穿过上刀片20与下刀片21的开口，使其夹在两个咬纸牙2之间；
步骤2：启动电机，驱动轴13转动，从而带动凸轮14转动，当凸轮的大面转到与滚子15接触时，滚子15压缩弹簧a16，推动上刀体18向前运动，上刀体18一端的上刀片20朝向下刀片21方向运动，从而裁切完成卷筒纸；
步骤3：裁切完成后，凸轮继续转动，由于弹簧a16的恢复力作用推动滚子做返回运动，同时凸轮的小面转到与滚子15接触，上刀体18在弹簧a16恢复力的作用下返回；
步骤4：此时开闭牙夹紧传送装置完成夹紧任务，沿着导向轴30下滑到底端，当弯板12碰到下开牙辊时，咬纸牙2受力张开，此时送纸辊向上输送纸头，咬纸牙夹住向上输送的纸头，咬纸牙由于拉簧4的恢复力夹紧纸头，再使用同步带轮组29将夹住纸张的开闭牙夹紧传送装置拉至高处；
步骤5：纸张被拉至高处之后，推书器33开始推动碰块34运动，碰块34运动碰触到摆杆35向弯板一侧运动，摆杆35绕转动中心顺时针摆动，带动上开牙辊36接触到弯板12，实现咬纸牙开牙动作，纸张被放开继续下一道成包作业；开牙完成后，由于摆杆35连接的弹簧b37的复位作用，上开牙辊36又被拉回至原位置；此时咬纸牙由于拉簧4的恢复力重新闭合。
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