CN110098494B - 一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法,包括外部框架,外部框架内并排设置若干导电部,导电部在垂直于自身轴线方向的截面呈圆环状,相邻导电部之间柔性连接,且相邻导电部之间电导通;还包括贯穿外部框架的两组束紧装置,两组束紧装置沿导电部的轴线方向分布,每组束紧装置包括至少一根束紧带,束紧带呈S形绕过所有导电部。本发明易于组装,使用效果可靠;一次性实现棒束组件中一排元件棒的接电功能且确保各种预期使用条件下各元件棒接电效果可靠;减小棒束组件接电部分的轴向长度,克服紧密排列棒束组件中间元件棒接电操作空间不足的问题;减少接电位置发热量并增强棒束组件接电部分的散热效果的目的。
Description
技术领域
本发明涉及棒束组件热工水力实验领域,具体涉及一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法。
背景技术
燃料元件棒是反应堆系统堆芯的基本构成单元,紧密排列的燃料元件棒组成棒束燃料组件,反应堆运行过程中其释放能量并由冷却剂输送至发电系统。为了研发更为先进的燃料元件棒并确保其安全使用,需要开展一系列的相关实验,而在实验过程中一般采用大电流直接电加热的棒束组件来模拟反应堆内棒束燃料组件。美国西屋公司和法国法马通公司在大量相关实验的基础上开发出了不同形式的燃料元件棒。目前,我国核电技术正处于国产化重要阶段,而燃料元件棒的研发是其重中之重。电加热棒束组件接电是该类实验中的重要一环和必须解决的难题。一般的接电方式无法对紧密排列的棒束组件中各元件棒实现可靠的接电功能,因此需要开发一种有效可靠的用于棒束组件通电的接电装置。
经调研,目前棒束组件热工水力实验研究中大部分依然采用每根实验元件棒单独接电的方式,即将棒束组件中各实验元件导电极设计为长短不同的尺寸,使其接电区域彼此错开,然后分别使用铜带和筒夹等装置为其接电。该类设计存在以下缺陷:(1)增加了实验元件棒的制造成本;(2)元件棒之间无法通用,为保证棒束组件可靠性,造成备用元件棒数量增加进一步提高了成本;(3)元件棒之间间距较小,每次接电由于元件数量多且空间有限造成工作量大且难度高;(4)各元件棒导电极和接电位置发热量较大且散热能力有限,极大限制了元件棒的使用功率;(5)存在某根元件棒接电不牢的可能性,可能因此造成整组棒束电位不匹配而损毁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法,以解决现有技术中的上述缺陷,实现易于组装,使用效果可靠;一次性实现棒束组件中一排元件棒的接电功能且确保各种预期使用条件下各元件棒接电效果可靠;减小棒束组件接电部分的轴向长度,克服紧密排列棒束组件中间元件棒接电操作空间不足的问题;减少接电位置发热量并增强棒束组件接电部分的散热效果的目的。
本发明通过下述技术方案实现:
一种用于棒束组件实验通电的接电装置,包括外部框架,所述外部框架内并排设置若干导电部,所述导电部在垂直于自身轴线方向的截面呈圆环状,相邻导电部之间柔性连接,且相邻导电部之间电导通;还包括贯穿所述外部框架的两组束紧装置,两组束紧装置沿导电部的轴线方向分布,每组束紧装置包括至少两根束紧带,所述束紧带呈S形绕过所有导电部。
本发明的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,若干导电部并排设置在外部框架内,导电部在垂直于自身轴线方向的截面呈圆环状,便于元件棒从中穿过;相邻导电部之间柔性连接,确保即使各元件棒存在轻微振动,各元件棒接电依然可靠。两组束紧装置沿导电部的轴线方向分布,优选的分别位于导电部的两端。每组束紧装置包括至少两根束紧带,束紧带呈S形绕过所有导电部,即是当导电部水平放置时,若束紧带从第N个导电部的上侧绕过时,则必然从第(N-1)和(N+1)个导电部的下侧绕过,从而实现每根束紧带均呈S形绕过所有导电部,使得每根束紧带均能够对所有的导电部起到束紧作用。束紧带的两端分别从外部框架的相对两侧穿出,通过束紧其两端,即可在安装时可提供足够预紧力,确保使用过程中各元件棒接电效果可靠。
本发明相较于传统的每根实验元件棒单独接电的方式,无需将棒束组件中各实验元件导电极设计为长短不同的尺寸来相互错开,可以使用统一长度的元件棒导电极进行接电,使得元件棒能够通用,可大幅度减小棒束组件接电部分的轴向长度,从而降低元件棒的加工难度和加工成本,并且一次性实现棒束组件中一排元件棒的接电功能,减少了分别接电的工作量和材料消耗。现有的接电方式中,元件棒之间间距较小,每次接电由于元件数量多,单根接电时相互之间极易产生严重干甚,非常不便连接操作;而本发明一次性实现棒束组件中一排元件棒的接电功能,可解决紧密排列棒束组件中间元件棒接电操作空间不足的问题,从而提高了中心元件棒接电可靠性。本发明在轴向并未对元件棒造成限位,确保即使升降温过程中各元件棒膨胀量不同的情况下不会造成元件棒的变形和损坏。此外,相对于单根元件棒分别接电的现有技术,本发明提高了每根元件有效接电面积,因此减少了接电位置的单位面积发热量,使得散热面积更大,为空气预留了充分的对流空间,增强了棒束组件接电部分的散热效果,确保元件棒导电极高功率条件下不会因高温而失效。
进一步的,所述外部框架由两个端盖和两个侧盖围绕成方框结构,两个端盖分别位于导电部轴线方向的两端,相邻的端盖和侧盖之间可拆卸连接。即是导电部上下各有一个端盖,两侧各有一个侧盖,端盖与侧盖之间可拆卸连接从而形成外部框架。此处的可拆卸连接不作限定,任何现有的可拆卸连接方式均可。
进一步的,所述端盖上设置若干直线分布的元件棒穿出孔,所述元件棒穿出孔与所述导电部一一正对,每个元件棒穿出孔均与开设在端盖上的导向槽连通,所述导向槽的长轴方向垂直于若干元件棒穿出孔的分布方向。端盖上的元件棒穿出孔用于元件棒的两端从导电部内穿出。
进一步的,所述侧盖上设置铜带穿出孔、位于铜带穿出孔相对两侧的束紧带穿出孔,所述束紧带的两端分别从两侧侧盖上各自的束紧带穿出孔中穿出。
进一步的,相邻导电部之间通过连接铜带进行柔性连接,位于两端的导电部上还连接端部铜带,所述端部铜带从侧盖上的铜带穿出孔中穿出。相邻导电部之间通过连接铜带进行柔性连接,更加能够确保各元件棒存在轻微振动时接电依然可靠。
进一步的,所述导电部由两块圆弧形的导电铜板围绕而成,两块导电铜板之间焊接连接铜带。即是两块导电铜板均为弧形曲面,其截面呈圆弧状,两个圆弧凹面相对形成圆环状,其中两块导电铜板之间通过焊接连接铜带进行连接。
进一步的,所述导电部沿轴线方向的两端均设置导向柱,所述导向柱与端盖上的导向槽相匹配,导向柱插入相对应的导向槽中、并能够沿着导向槽的长轴方向移动。导向柱在导向槽的长度范围内进行移动,从而使得导电部整体能够沿着导向槽的长轴方向进行微小移动。导向槽对导向柱的限位是在径向方向,因此导电部在轴向并未对元件棒造成限位,确保即使升降温过程中各元件棒膨胀量不同的情况下不会造成元件棒的变形和损坏。优选的,所述导向槽呈长条状的长圆孔结构。
进一步的,所述束紧带包括呈S形交叉绕过所有导电部的钢丝绳,钢丝绳的两端分别连接外螺纹柱头、固定端头,所述外螺纹柱头上配有压紧螺帽,所述钢丝绳靠近外螺纹柱头的一端套设预紧弹簧。本方案中束紧带的主体为钢丝绳,外螺纹柱头上设置压紧螺帽,用于压紧预紧弹簧,从而灵活的调整预紧力,固定端头在使用时卡在外部框架的外侧表面即可。
一种用于棒束组件实验通电的接电方法,包括以下步骤:
(a)将导电部水平放置于操作台,预装左右两个侧盖,将导电部的各端部铜带分别穿过侧盖上对应的铜带穿出孔;
(b)预装上下两个端盖,将导电部的各导向柱分别安装于端盖上对应的导向槽内;
(c)固定端盖与侧盖,调整端盖上的各端盖螺栓孔与侧盖上对应的各侧盖螺栓孔位置,并使用固定螺栓进行紧固;
(d)预装束紧带,每根束紧带以外螺纹柱头为牵引依次穿入一侧侧盖的束紧带穿出孔,其后沿S形轨迹依次绕过各导电部,由另一侧对应的束紧带穿出孔穿出,外螺纹柱头穿出对侧侧盖后依次安装预紧弹簧和压紧螺帽;
(e)连接元件棒导电极,将各元件棒导电极穿过预装完毕的端盖上的元件棒穿出孔,直至各导电部到达接电区域,紧固各束紧带的压紧螺帽直至各预紧弹簧具有足够的预紧力,检查各导电部与各导电极接触良好;
(f)连接供电设备,将供电设备接线端与各端部铜带进行连接。
本方法提供了一种采用模块化设计,各零部件方便加工、易于组装、使用效果可靠的棒束组件实验通电的接电方法;可以一次性实现棒束组件中一排元件棒的接电功能且确保各种预期使用条件下各元件棒接电效果可靠;可以减小棒束组件接电部分的轴向长度,克服紧密排列棒束组件中间元件棒接电操作空间不足的问题;可以减少接电位置发热量并增强棒束组件接电部分的散热效果的用于棒束组件热工水力实验中通电的接电装置。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法,使用时导电部与元件棒形状贴合,每根束紧带均能够对所有的导电部起到束紧作用,束紧带的两端分别从外部框架的相对两侧穿出,通过束紧其两端,即可在安装时可提供足够预紧力,确保使用过程中各元件棒接电效果可靠。
2、本发明一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法,相较于传统的每根实验元件棒单独接电的方式,无需将棒束组件中各实验元件导电极设计为长短不同的尺寸来相互错开,可以使用统一长度的元件棒导电极进行接电,使得元件棒能够通用,可大幅度减小棒束组件接电部分的轴向长度,从而降低元件棒的加工难度和加工成本,并且一次性实现棒束组件中一排元件棒的接电功能,减少了分别接电的工作量和材料消耗。
3、本发明一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法,一次性实现棒束组件中一排元件棒的接电功能,可解决紧密排列棒束组件中间元件棒接电操作空间不足的问题,从而提高了中心元件棒接电可靠性。
4、本发明一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法,在轴向并未对元件棒造成限位,确保即使升降温过程中各元件棒膨胀量不同的情况下不会造成元件棒的变形和损坏。
5、本发明一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法,相对于单根元件棒分别接电的现有技术,本发明提高了每根元件有效接电面积,因此减少了接电位置的单位面积发热量,使得散热面积更大,为空气预留了充分的对流空间,增强了棒束组件接电部分的散热效果,确保元件棒导电极高功率条件下不会因高温而失效。
6、本发明一种用于棒束组件实验通电的接电装置及接电方法,相邻导电部之间柔性连接,确保即使各元件棒存在轻微振动,各元件棒接电依然可靠。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明具体实施例的结构示意图;
图2为本发明具体实施例中端盖的主视图;
图3为本发明具体实施例中侧盖的主视图;
图4为本发明具体实施例中侧盖的侧视图;
图5为沿图1中A-A方向线的剖视图;
图6为沿图1中B-B方向线的剖视图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-端盖,1-1-端盖板,1-2-元件棒穿出孔,1-3-导向槽,1-4-端盖螺栓孔,2-侧盖,2-1-侧盖板,2-2-铜带穿出孔,2-3-束紧带穿出孔,2-4-侧盖螺栓孔,3-束紧带,3-1-外螺纹柱头,3-2-压紧螺帽,3-3-预紧弹簧,3-4-钢丝绳,3-5-固定端头,4-导电部,4-1-导电铜板,4-2-导向柱,4-3-连接铜带,4-4-端部铜带,5-固定螺栓。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1:
如图1至图6所示的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,其特征在于,包括外部框架,所述外部框架内并排设置若干导电部4,所述导电部4在垂直于自身轴线方向的截面呈圆环状,相邻导电部4之间柔性连接,且相邻导电部4之间电导通;还包括贯穿所述外部框架的两组束紧装置,两组束紧装置沿导电部4的轴线方向分布,每组束紧装置包括至少两根束紧带3,所述束紧带3呈S形绕过所有导电部4。
本实施例主要由端盖1、侧盖2、束紧带3、导电部4以及固定螺栓5五部分构成,其中端盖1、侧盖2及固定螺栓5材料为不锈钢,束紧带3主体材料为钢丝绳,导电部4材料为紫铜。
导电部4上下各有一个端盖1,两侧各有一个侧盖2,端盖1与侧盖2之间由固定螺栓5实现连接和固定从而形成外部框架,导电部4在端盖1内侧上部和下部各有一组(两根)束紧带3,每根束紧带3由一侧的侧盖2穿入并沿S形轨迹呈波浪状穿过导电部4后由另一侧的侧盖2穿出。
端盖1由具有一定强度的矩形不锈钢板制造,其靠近四角位置各设置一个端盖螺栓孔1-4,沿中心线设置若干圆孔作为元件棒穿出孔1-2,每个元件棒穿出孔1-2左右两侧分别加工长条形导向槽1-3。
侧盖2由具有一定强度的矩形不锈钢板制造,其上下两端面各设置两个侧盖螺栓孔2-4,螺侧盖栓孔2-4间距与端盖螺栓孔1-4间距相同,其侧面沿中心线上部和下部各设置两个束紧带穿出孔2-3,其侧面沿中心线在中心点上侧和下侧各设置一个铜带穿出孔2-2。
束紧带3一端为固定端头3-5,一端为外螺纹柱头3-1,中部为钢丝绳3-4,在外螺纹柱头3-1上配有压紧螺帽3-2,其内侧配有预紧弹簧3-3。
导电部4对应每根元件棒设置两块圆弧形导电铜板4-1,导电铜板4-1上下端面各设置两个导向柱4-2,导电铜板4-1之间焊接连接铜带4-3,两端导电铜板外侧焊接端部铜带4-4。
实施例2:
如图1至图6所示的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,在实施例1的基础上,所述外部框架由两个端盖1和两个侧盖2围绕成方框结构,两个端盖1分别位于导电部4轴线方向的两端,相邻的端盖1和侧盖2之间可拆卸连接。所述端盖1上设置若干直线分布的元件棒穿出孔1-2,所述元件棒穿出孔1-2与所述导电部4一一正对,每个元件棒穿出孔1-2均与开设在端盖1上的导向槽1-3连通,所述导向槽1-3的长轴方向垂直于若干元件棒穿出孔1-2的分布方向。所述侧盖2上设置铜带穿出孔2-2、位于铜带穿出孔2-2相对两侧的束紧带穿出孔2-3,所述束紧带3的两端分别从两侧侧盖2上各自的束紧带穿出孔2-3中穿出。相邻导电部4之间通过连接铜带4-3进行柔性连接,位于两端的导电部4上还连接端部铜带4-4,所述端部铜带4-4从侧盖2上的铜带穿出孔2-2中穿出。所述导电部4由两块圆弧形的导电铜板4-1围绕而成,两块导电铜板4-1之间焊接连接铜带4-3。所述导电部4沿轴线方向的两端均设置导向柱4-2,所述导向柱4-2与端盖1上的导向槽1-3相匹配,导向柱4-2插入相对应的导向槽1-3中、并能够沿着导向槽1-3的长轴方向移动。所述束紧带3包括呈S形绕过所有导电部4的钢丝绳3-4,钢丝绳3-4的两端分别连接外螺纹柱头3-1、固定端头3-5,所述外螺纹柱头3-1上配有压紧螺帽3-2,所述钢丝绳3-4靠近外螺纹柱头3-1的一端套设预紧弹簧3-3。每组束紧装置均为两根束紧带3,且每组束紧装置内的两根束紧带3的方向相反。
本实施例采用模块化设计,各零部件方便加工,易于组装,使用效果可靠;可以一次性实现棒束组件中一排元件棒的接电功能且确保各种预期使用条件下各元件棒接电效果可靠;可以减小棒束组件接电部分的轴向长度,克服紧密排列棒束组件中间元件棒接电操作空间不足的问题;可以减少接电位置发热量并增强棒束组件接电部分的散热效果。本发明非常适合紧密排列棒束组件热工水力试验中接电使用。
实施例3:
本发明所述接电装置适合紧密排列棒束组件接电使用。本实施例以每排5根元件棒的棒束组件电加热实验研究进行描述。该组棒束组件组装完成后各元件棒导电极位于棒束组件一端,每排为间隔一定距离的5根导电极。具体使用方法如下:(a)将导电部4水平放置于操作台;(b)预装左右两个侧盖2,将导电部4的各端部铜带4-4分别穿过侧盖2上对应的铜带穿出孔2-2;(c)预装上下两个端盖1,将导电部4的各导向柱4-2分别安装于顶盖1上对应的导向槽1-3内;(d)固定端盖1与侧盖2,调整端盖1上的各端盖螺栓孔1-4与侧盖2上对应的各侧盖螺栓孔2-4位置,并使用固定螺栓5进行紧固;(e)预装束紧带3,每根束紧带3以外螺纹柱头3-1为牵引依次穿入一侧侧盖2的束紧带穿出孔2-3,其后沿S轨迹穿过各导电铜板4-1后由另一侧对应的束紧带穿出孔2-3穿出,外螺纹柱头3-1穿出对侧侧盖2后依次安装预紧弹簧3-3和压紧螺帽3-2,其中每两根束紧带为一组,互为对侧预装;(f)连接元件导电极,为待接电的一排导电极接电区域涂覆导电膏(进一步确保导电效果),将各元件棒导电极穿过预装完毕的接电装置对应的元件棒穿出孔1-2直至各导电铜板4-1到达接电区域,紧固各束紧带3的压紧螺帽3-2直至各预紧弹簧3-3具有足够的预紧力并检查各导电铜板4-1与各导电极接触良好;(g)连接供电设备,将供电设备接线端与各端部铜带4-4进行连接。至此,本接电装置已安装完毕,具备为此排5根元件棒供电的条件。
经过在某棒束组件电加热实验平台中使用,发现其加工和组装方便,可以一次性实现棒束组件中一排元件棒的接电功能且确保使用过程中各元件棒接电效果可靠;可以减小棒束组件接电部分的轴向长度,克服紧密排列棒束组件中间元件棒接电操作空间不足的问题;可以减少接电位置发热量并增强棒束组件接电部分的散热效果。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于棒束组件实验通电的接电装置,其特征在于,包括外部框架,所述外部框架内并排设置若干导电部(4),所述导电部(4)在垂直于自身轴线方向的截面呈圆环状,相邻导电部(4)之间柔性连接,且相邻导电部(4)之间电导通;还包括贯穿所述外部框架的两组束紧装置,两组束紧装置沿导电部(4)的轴线方向分布,每组束紧装置包括至少两根束紧带(3),所述束紧带(3)呈S形绕过所有导电部(4);
所述导电部(4)由两块圆弧形的导电铜板(4-1)围绕而成,两块导电铜板(4-1)之间焊接连接铜带(4-3)。
2.根据权利要求1所述的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,其特征在于,所述外部框架由两个端盖(1)和两个侧盖(2)围绕成方框结构,两个端盖(1)分别位于导电部(4)轴线方向的两端,相邻的端盖(1)和侧盖(2)之间可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,其特征在于,所述端盖(1)上设置若干直线分布的元件棒穿出孔(1-2),所述元件棒穿出孔(1-2)与所述导电部(4)一一正对,每个元件棒穿出孔(1-2)均与开设在端盖(1)上的导向槽(1-3)连通,所述导向槽(1-3)的长轴方向垂直于若干元件棒穿出孔(1-2)的分布方向。
4.根据权利要求2所述的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,其特征在于,所述侧盖(2)上设置铜带穿出孔(2-2)、位于铜带穿出孔(2-2)相对两侧的束紧带穿出孔(2-3),所述束紧带(3)的两端分别从两侧侧盖(2)上各自的束紧带穿出孔(2-3)中穿出。
5.根据权利要求2所述的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,其特征在于,相邻导电部(4)之间通过连接铜带(4-3)进行柔性连接,位于两端的导电部(4)上还连接端部铜带(4-4),所述端部铜带(4-4)从侧盖(2)上的铜带穿出孔(2-2)中穿出。
6.根据权利要求3所述的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,其特征在于,所述导电部(4)沿轴线方向的两端均设置导向柱(4-2),所述导向柱(4-2)与端盖(1)上的导向槽(1-3)相匹配,导向柱(4-2)插入相对应的导向槽(1-3)中、并能够沿着导向槽(1-3)的长轴方向移动。
7.根据权利要求1所述的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,其特征在于,所述束紧带(3)包括呈S形交叉绕过所有导电部(4)的钢丝绳(3-4),钢丝绳(3-4)的两端分别连接外螺纹柱头(3-1)、固定端头(3-5),所述外螺纹柱头(3-1)上配有压紧螺帽(3-2),所述钢丝绳(3-4)靠近外螺纹柱头(3-1)的一端套设预紧弹簧(3-3)。
8.根据权利要求7所述的一种用于棒束组件实验通电的接电装置,其特征在于,每组束紧装置均为两根束紧带(3),且每组束紧装置内的两根束紧带(3)的方向相反。
9.一种用于棒束组件实验通电的接电方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)将导电部(4)水平放置于操作台,预装左右两个侧盖(2),将导电部(4)的各端部铜带(4-4)分别穿过侧盖(2)上对应的铜带穿出孔(2-2);
(b)预装上下两个端盖(1),将导电部(4)的各导向柱(4-2)分别安装于端盖(1)上对应的导向槽(1-3)内;
(c)固定端盖(1)与侧盖(2),调整端盖(1)上的各端盖螺栓孔(1-4)与侧盖(2)上对应的各侧盖螺栓孔(2-4)位置,并使用固定螺栓(5)进行紧固;
(d)预装束紧带(3),每根束紧带(3)以外螺纹柱头(3-1)为牵引依次穿入一侧侧盖(2)的束紧带穿出孔(2-3),其后沿S形轨迹依次绕过各导电部(4),由另一侧对应的束紧带穿出孔(2-3)穿出,外螺纹柱头(3-1)穿出对侧侧盖(2)后依次安装预紧弹簧(3-3)和压紧螺帽(3-2);
(e)连接元件棒导电极,将各元件棒导电极穿过预装完毕的端盖(1)上的元件棒穿出孔(1-2),直至各导电部(4)到达接电区域,紧固各束紧带(3)的压紧螺帽(3-2)直至各预紧弹簧(3-3)具有足够的预紧力,检查各导电部(4)与各导电极接触良好;
(f)连接供电设备,将供电设备接线端与各端部铜带(4-4)进行连接。
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