CN110226047A - 紧固构造及紧固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紧固构造及紧固方法，在紧固第一部件与第二部件时，接合场所、接合对象物的自由度高，且能减少对各个部件开设的预留孔的数量。本发明的紧固构造紧固第一部件与第二部件，其特征在于，具备：销部件，其沿着长边方向具有多个形成于周向的非螺旋状的槽部；以及轴环部件，其外插于销部件；通过不在第一部件开设孔而使销部件的长边方向上的一方端部固定于第一部件，从而使第一部件与销部件一体化，在第二部件形成有孔，且对已插通至该孔的销部件外插轴环部件并进行缩径加工。

Description

紧固构造及紧固方法
技术领域
本发明涉及一种第一部件与第二部件的紧固构造以及使第一部件与第二部件紧固的紧固方法。
背景技术
近年来，伴随着普通家庭中的滚筒式洗衣机或太阳能发电机、自然制冷剂热泵热水器(natural coolant heat pump water heater)(所谓的EcoCute(注册商标))等的普及，出现了由于这些机器的运转所致的震动的产生等问题。这些震动会使机器内外的螺栓(bolt)与螺母(nut)的接合部发生松动，结果为，可能成为引起螺栓、螺母的脱落、机器的掉落事故的原因。
在专利文献1及非专利文献1中已公开一种紧固件(fastener)，其使用工具而使轴向的相对的力作用于销(pin)与轴环(collar)之间而将轴环型锻(swaging)至销的槽部分，且能够进行部件彼此的接合。由此，可获得高强度、及高耐震动性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4686130号。
非专利文献1：Alcoa Fastening Systems事业部；“哈克紧固件系统(Huck FasteningSystems)的不动摇的世界”；[online]；Alcoa Fastening Systems事业部、[平成29年1月4日检索]；因特网<网址:http://www.asia.afshuck.net/jp/Fasteners.html>。
发明内容
(一)要解决的技术问题
但是，对在专利文献1及非专利文献1所记载的销而言，为了要在紧固对象物开设预留孔(prepared hole)以穿通销(参照图11中的11A的插通孔614a及614b)，因此在空间上需要裕度，且紧固场所、紧固对象物也会受到限定。参照图12至图14具体说明如下。
图12是说明使用专利文献1及非专利文献1所记载的销和轴环来紧固部件416a和部件416b的方法的说明图。在该方法中需要以下的顺序：在部件416a开设预留孔616a，在部件416b也开设预留孔616b，且在以两个预留孔616a、616b重叠的方式来配置的状态下，将现有的销部件2从预留孔616a的上方往预留孔616b插通，且从将现有的销部件2插通至预留孔616a、616b的方向的相反侧将轴环部件304外插于现有的销部件2的轴部。之后，使用未图示的工具，将轴环部件304通过型锻来固定于现有的销部件2的轴部。此时，在图12中，当欲将现有的销部件2从预留孔616b的下方插通时，有时部件416b会在固定轴环部件304之前脱落。
图13是欲将由H型钢所构成的部件400a和“コ”字型(剖面C型)的型钢或零件400b以使各自的中心线一致的方式来紧固的情况的说明图。虽然能够在零件400b的中心线开设预留孔600，但是在H型钢的情况下，由于中心线的位置与H型钢的腹板(web)一致，因此无法开设预留孔，无法实现该紧固构造。
图14是欲将由金属管400a和“コ”字型(剖面C型)的型钢或零件400b以使各自的中心线一致的方式来紧固的情况的说明图。虽然能够在金属管400a开设预留孔600a，但是在重叠两个预留孔600a、600b之后，欲将现有的销部件2从预留孔600a的下方往预留孔600b插通时，因在金属管400a较长的情况下，从管端起算的距离会变长，因此有的情况难以插通至预留孔600a、600b。
另外，例如在使用非专利文献1所记载的销来设置自然制冷剂热泵热水器、空调室外机等的情况下，也有相对的销彼此干涉(参照图15)这样的问题。
另外，当在紧固对象物开设预留孔时，也有来自预留孔的漏水、漏音的发生、由开设有预留孔的部位所致的强度降低、工时增加(因在长条部件中两处两处地开设多数个预留孔的缘故(参照图16、17))、成本增加等问题。
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于，提供一种的紧固构造及紧固方法，在将第一部件与第二部件紧固时，接合场所、接合对象物的自由度高，且能够减少对各个部件开设的预留孔的数量。
(二)技术方案
(1)本发明是一种紧固第一部件与第二部件的紧固构造，其特征在于，具备：销部件，其沿着长边方向具有多个形成于周向的非螺旋状的槽部；以及轴环部件，其外插于所述销部件，通过不在所述第一部件开设孔而使所述销部件的长边方向上的一方端部固定于所述第一部件，从而使所述第一部件与所述销部件一体化，在所述第二部件形成有孔，且对已插通至该孔的所述销部件外插所述轴环部件并进行缩径加工。
本发明的紧固构造在使第一部件与第二部件紧固时，具备销部件和用以覆盖该销部件的轴环部件。虽然在本发明的销部件的轴部沿着周向设置有槽，但是并非是如现有的螺钉、螺栓那样，在轴部的长边方向设置有连续而连接的槽(即螺旋状的槽)，而是在销轴部以邻接的槽彼此不连接的方式(即非螺旋状)设置。虽然若是螺旋状，则当从销部件的前端往销头部的方向追寻槽时，就会如一条路般地连接，但是本发明的销部件的槽以各个路线(lane)一一地独立，且相邻的槽彼此并未连接(不连接)的方式。通过该槽的形状，在将销部件与后述的轴环部件予以卡合之后，即便是在震动较大的地方，仍可以防止如普通的螺钉朝向螺入的方向的相反方向松动的风险(risk)。
在本发明的销部件的长边方向上的一方端部未设置有被设置于普通的螺栓等的头部(销头部)。然而，设置有固定部(尖端(tip))以取代销头部。所谓固定，可列举例如以焊接等使其接合。在使第一部件与第二部件紧固时，首先是使上述销部件的固定部通过焊接等来固定于第一部件的一部分(与第二部件紧固的部位)，且使上述销部件的另一方(与第一部件焊接侧为相反的端部)插通至预先开设于第二部件的插通孔。然后，以覆盖在已插通第二部件的状态下所突出的销部件的槽部的方式来外插轴环部件。而且当使轴环部件缩径时设置于销部件的槽与轴部件的内壁卡合。由此，可以使用上述销部件来使上述第一部件与第二部件紧固。此外，在本说明书中，有时虽记载为焊接，但指固定之意。
在此，所谓“沿着长边方向具有多个形成于周向的非螺旋状的槽部”，是指在销部件的周向形成有多个与销部件的中心轴大致同心的非螺旋状的槽。由此，在利用紧固部件来紧固被紧固部件之后，能够防止因震动等的影响而松动。
因本发明是使第一部件与销部件固定，因此至少没有必要在第一部件预先开设预留孔。为此，即便是在难以开设预留孔的部位中，仍能够使用本发明的销部件来使被紧固部件彼此(第一部件及第二部件)紧固。
另外，虽然在本发明的销部件不具有如设置于现有的螺栓那样的销头部，但是通过与第一部件固定就可以作为被紧固部件(第一部件)与销部件一体化后的销部件来使用。从而，只要是可以与销部件固定的被紧固部件，就没有必要在第一部件设置插通孔，且通过在第二部件设置有与销部件对应的插通孔就能够使用本发明来使这些被紧固部件(第一部件及第二部件)紧固。
(2)本发明是一种紧固第一部件与第二部件的紧固方法，其特征在于，具备：销部件，其沿着长边方向具有多个形成于周向的非螺旋状的槽部；以及轴环部件，其外插于所述销部件，通过不在所述第一部件开设孔而使所述销部件的长边方向上的一方端部固定于所述第一部件，而使所述第一部件与所述销部件一体化，在所述第二部件形成有孔，且从已与所述第一部件一体化的销部件的长边方向上的另一方端部外插而插通所述第二部件，从已插通所述第二部件的销部件的长边方向上的另一方端部外插轴环部件，并对该轴环部件进行缩径加工。
通过使用本发明的方法，在欲使第一部件与第二部件紧固的情况下，通过使本发明的销部件固定于第一部件或第二部件中的任意一方的部件，从而使之与销部件一体化，且通过将轴环部件外插于已插通有另一方的部件的销部件的长边方向上的另一方端部，且将销部件和轴环部件予以型锻，就能够保持高强度及耐震动性。
在此，在选择上述第一部件及第二部件中的用于使销部件固定的其中任意一方的部件时，例如，由于第一部件及第二部件中的一方的部件为环状等的理由，优选是在用于使销部件固定的部件中，选择难以开设插通孔以使销部件插通且用轴环部件型锻于该插通侧的相反侧的部件。
此外，与上述(1)同样地，所谓“沿着长边方向具有多个形成于周向的非螺旋状的槽部”，是指在销部件的周向形成有多个与销部件的中心轴大致同心的非螺旋状的槽。
(三)有益效果
本发明提供一种紧固构造及紧固方法，在紧固第一部件与第二部件时，接合场所、接合对象物的自由度高，且能够减少对各个部件开设的预留孔的数量。
附图说明
图1是表示本实施方式的紧固部件(销部件及轴环部件)的图。
图2是本实施方式的紧固部件(销部件及轴环部件)的立体图。
图3是表示使用了本实施方式的紧固部件的被紧固部件的紧固顺序的图。
图4是表示使用了本实施方式的紧固部件的被紧固部件的紧固顺序的图。
图5是表示本实施方式的紧固构造的图。
图6是表示本实施方式的紧固构造的图。
图7是使多个销部件通过焊接等而固定于第一被紧固部件的图。
图8是使多个销部件通过焊接等而固定于第一被紧固部件的图。
图9是表示本实施方式的紧固构造的图。
图10是表示本实施方式的销部件的固定部的变化例的图。
图11是表示使用了现有的销部件的被紧固部件的紧固顺序的示意图。
图12是表示使用现有的销部件进行部件紧固的示意图。
图13是表示使用现有的销部件进行部件紧固的情况的问题点的示意图。
图14是表示使用现有的销部件进行部件紧固的情况的问题点的示意图。
图15是表示使用现有的销部件进行部件紧固的情况的问题点的示意图。
图16是表示为了使用现有的销部件而进行了在部件开设预留孔的作业的图。
图17是表示为了使用现有的销部件而进行了在部件开设预留孔的作业的图。
具体实施方式
以下，使用图1及图2来针对本发明的实施方式的紧固部件1进行说明。如图1所示，本实施方式的紧固部件1具备销部件10和轴环部件30。销部件10具有固定部12和销轴部14。固定部12成为锤状，且在前端设置有突起。因固定部12相当于焊接时的尖端(tip)，故而形状未被特别限制(详细内容将于后述)。销轴部14至少具有槽部18及前端螺牙部20。此外，前端螺牙部20是表示销部件10中的前端部分的槽部三个螺牙程度。有关使用销部件10和轴环部件30来紧固被紧固部件4的方法将于后述。
图2是本实施方式的紧固部件1的立体图。进一步地说，图2中的2A为销部件10的立体图，图2中的2B为轴环部件30的立体图。此外，由于柱部16并非为与后述的轴环部件30卡合的部位，故而没有必要如槽部18般地形成有槽，但是也可假设从柱部16的根部形成有槽(未图示)。
本发明的实施方式中的槽部18的槽形状并未构成如普通的螺钉的螺旋状。换言之，各个槽是作为各个路线而独立，且不构成与相邻的槽连接的形状而构成环状。各个槽按照销轴部14的轴长度而形成至销轴部14的前端附近为止。
槽部18的各个槽并非为与相邻的槽连接的形状而是各个路线独立，从而能够在使用紧固部件1(销部件10及轴环部件30)使欲紧固的两个以上的部件(在本实施方式中为后述的被紧固部件4)紧固之后，防止销部件10因震动等的影响而朝向螺入方向的相反方向旋转并松动。
针对使用了本发明的紧固部件1的被紧固部件4的紧固顺序，即，针对使用销部件10及轴环部件30而使第一被紧固部件4a与第二被紧固部件4b紧固的顺序，使用图3及图4来进行说明。在说明方面，使用从被紧固部件4的剖面观察的图(省略剖面标示)。此外，在本实施方式中将第一被紧固部件4a及第二被紧固部件4b统称为被紧固部件4。
第一被紧固部件4a是可供销部件10的固定部12焊接的平板状的部件。第二被紧固部件4b是平板状的部件，并形成有能够插通销部件10的插通孔6。该插通孔6是与销部件10(更详言之为柱部16)的剖面形状对应的形状。所谓“对应的形状”，是指在销部件10已插通至插通孔6时，一致到使销部件10(更详言之为柱部16)的外周面与插通孔6的内周面大致抵接的程度的形状。
此外，在本实施方式中，虽然是将第一被紧固部件4a及第二被紧固部件4b作为平板状的部件，但是未限定于此等，而是只要具有可供销部件10焊接或插通的平板部即可。另外，即便不具有平板部，只要是可供销部件10焊接或插通的形状就足够。
首先，如图3中的3A所示，将销部件10焊接于第一被紧固部件4a的固定位置5。在本实施例中，在使销部件10的固定部12朝向该第一被紧固部件4a的固定位置5的状态下，以销轴部14大致垂直地竖设于第一被紧固部件4a的面的方式来焊接。此外，固定位置5是根据使第一被紧固部件4a与第二被紧固部件4b紧固的部位所决定的位置。在焊接中，例如是使用焊接螺柱(stud)方式等的瞬间焊接机(未图示)，且瞬间地通电来进行焊接。
如图3中的3B所示，在以使销部件10的销轴部14从第一被紧固部件4a的面大致垂直地竖设的方式将销部件10与第一被紧固部件通过焊接而一体化的状态下，使销部件10的销轴部14插通至已形成于第二被紧固部件4b的插通孔6。
其次，如图3中的3C及图4中的4D所示，在已使销部件10插通至第二被紧固部件4b的插通孔6时，以覆盖贯通第二被紧固部件4b而突出的槽部18的方式外插轴环部件30。此时的轴环部件30的内壁未形成有与槽部18卡合的凹凸等。也就是说，仅是使轴环部件30外插于槽部18而处于轴环部件30能从销部件10脱离的状态。
图4中的4E至4G是针对轴环部件30的型锻进行说明的图。在说明方面，图4中的4E至4G所记载的插通孔6及轴环部件30是作为一部分剖视图(省略剖面标示)。用于型锻的工具的详细内容予以省略。
例如使用BobTail(注册商标)(美国Alcoa Fastening Systems公司制造)作为用于型锻的安装工具40。如图4中的4E所示，安装工具40的夹持工具(未图示)夹持销部件10的前端螺牙部20，且拉入至安装工具40侧。通过以安装工具40的夹持工具夹持销部件10的前端螺牙部20且拉入至安装工具40侧，从而销部件10被拉延。
如图4中的4F所示，型锻用铁砧(anvil)(未图示)是包住轴环部件30，且朝向销部件10的槽部18的方向(内侧)填隙(caulking)。由此，以能填满轴环部件30与销部件10之间的间隙且销部件10的槽部18的槽形状咬入至轴环部件30的内壁的方式所填隙(型锻)。通过进行型锻作业，使轴环部件30的直径被缩径。轴环部件30被缩径而全长会伸展，如同上述般通过销部件10被拉延而使轴力产生于紧固部件。
当使用安装工具40将轴环部件30对销部件10进行型锻的作业(参照图4中的4G的放大图)完成时，就如图4中的4G所示，使安装工具40从销部件10脱离。经过上述的步骤，而完成使用了销部件10及轴环部件30的第一被紧固件4a与第二被紧固部件4b的紧固。
如同以上所说明，将本实施方式的销部件10焊接于第一被紧固部件4a以将销部件10与第一被紧固部件4a一体化，由此，需形成预留孔(插通孔6)的只要为被紧固部件4(第一被紧固部件4a及第二被紧固部件4b)中的一个被紧固部件(在本实施方式中为第二被紧固部件4b)即可。而且，在销部件10已插通至插通孔6的状态下，能够防止销部件10(即第一被紧固部件4a)与第二被紧固部件4b的松动。进一步地，由于销部件10的槽部18的槽为非螺旋状，所以也能够在与轴环部件30卡合之后防止如普通的螺钉的松动，且通过使用轴环部件30来填隙销部件10，则即便是在震动较强的地方仍能够牢固地维持固定。
即，本实施方式的紧固构造是紧固第一被紧固部件4a(第一部件)与第二被紧固部件4b(第二部件)的紧固构造，其特征在于，具备：销部件10，其沿着长边方向具有多个形成于周向的非螺旋状的槽部；以及轴环部件30，其外插于所述销部件10；通过不在所述第一被紧固部件4a(第一部件)开设插通孔6(孔)而使所述销部件10的长边方向上的一方端部固定于所述第一被紧固部件4a(第一部件)，从而使所述第一被紧固部件4a(第一部件)与所述销部件10一体化；在所述第二被紧固部件4b(第二部件)形成有插通孔6(孔)，且对已插通至该插通孔6(孔)的所述销部件10外插所述轴环部件30并进行缩径加工。
此外，上述的紧固构造是未被限于用于紧固两个被紧固部件(在本实施方式中而言是指第一被紧固部件4a及第二被紧固部件4b)的构造，当然也能够用作用于紧固三个以上的被紧固部件的构造。
本实施方式的紧固方法是紧固第一被紧固部件4a(第一部件)与第二被紧固部件4b(第二部件)的方法，其特征在于，具备：销部件10，其沿着长边方向具有多个形成于周向的非螺旋状的槽部；以及轴环部件30，其外插于所述销部件10；通过不在所述第一被紧固部件4a(第一部件)开设插通孔6(孔)而使所述销部件10的长边方向上的一方端部固定于所述第一被紧固部件4a(第一部件)，使所述第一被紧固部件4a(第一部件)与所述销部件10一体化，在所述第二被紧固部件4b(第二部件)形成有插通孔6(孔)，且从与所述第一被紧固部件4a(第一部件)一体化后的销部件10的长边方向上的另一方端部外插而插通所述第二被紧固部件4b(第二部件)，从已插通所述第二被紧固部件4b(第二部件)的销部件10的长边方向上的另一方端部外插轴环部件30，并对该轴环部件30进行缩径加工。
根据如此的紧固方法，由于使第一被紧固部件4a与销部件10一体化，故而只在第二被紧固部件4b形成插通孔6(预留孔)即可。换句话说，能够减少开设预留孔的工时，且能够防止因开设预留孔所导致的成本增加、强度降低等。
将使用本实施方式的销部件10及轴环部件30来紧固第一被紧固部件与第二被紧固部件的紧固方法的例子表示于图5至图8。图5是使用H型钢作为第一被紧固部件400a，并且使用“コ”字型(剖面C型)的型钢或零件作为第二被紧固部件400b的情况的紧固例。如同图5所示，使用本发明的销部件10及轴环部件30来紧固第一被紧固部件400a与第二被紧固部件400b，由此不用在H型钢(第一被紧固部件400a)的中央设置预留孔(插通孔)就能够使两者紧固。
图6是使用金属管作为第一被紧固部件402a，并且使用”コ”字型(剖面C型)的型钢作为第二被紧固部件402b的情况的紧固例。如同图6所示，使用本发明的销部件10及轴环部件30来紧固第一被紧固部件402a与第二被紧固部件402b，由此就能够使剖面已闭合的金属管(第一被紧固部件402a)与”コ”字型的型钢(第二被紧固部件402b)紧固。
图7及图8是通过焊接等而使多个销部件10固定于第一被紧固部件406a、408a的图。通过采用使用了本实施方式的销部件10及轴环部件30的紧固方法，就能够事前在工厂内进行高精度的定位，而非在紧固现场进行销部件10的定位。
图9是以相对于第一被紧固部件410a的面成为大致垂直的方式来焊接本实施方式的销部件10而将第一被紧固部件410a与销部件10一体化，且使销部件10插通至形成于第二被紧固部件410b的与销部件10的剖面形状对应的插通孔602之后，以通过轴环部件30所型锻成的两个紧固件500成为背靠背的方式配置。根据此，因在一个紧固件500中与第一被紧固部件410a中的销部件10所焊接侧为相反侧的面能被维持于平面，故而能够如图9所示地邻接而配置两个紧固件。
(其他实施方式)
在本实施方式的销部件10，如图1至图4所示，虽然在销轴部14设置柱部16，但是并未限定于此。例如，也可为在销轴部14的整体设置有槽部18的构造(未图示)。通过在销轴部14的整体设置有槽部18，即便是薄板(例如，板厚为0.1mm至不足2.3mm)的被紧固部件彼此仍能够用本实施方式的方法来紧固。
如图10所示，销部件10的固定部12的形状未限定于图1至图3所示的形状。固定部12的形状只要选择在使用焊接螺柱方式等的瞬间焊接机等使销部件10焊接于一个被紧固部件时适当的形状(容易通电的形状)即可，例如，如图10所示，也可为图10中的10A至10F的形状。
在销部件10与第一被紧固部件4a的固定中，虽然在本实施方式中使用焊接螺柱方式等的瞬间焊接机，但是并未限定于此。只要是能够供销部件10与第一被紧固部件4a固定的方式，则也可使用任何的方法。
型锻的方法或装置并未限定于在本实施方式中所列举的方式。即，只要可以将轴环部件30缩径即可，例如在采用了角状的轴环部件的情况下，可以根据轴环部件的形状来做适当变更，以便在先使所对应的两个面缩径之后再将剩下的所对应的两个面予以缩径。此外，在本实施方式中，有关轴环部件的缩径加工，虽然是表现为“型锻”，但是并未限定于该表现，这与被称为型锻加工、填隙加工的加工方法的含义相同。
虽然在本实施方式中第一被紧固部件4a及第二被紧固部件4b是作为平板状的部件，但是并未限定于此等。即，在第一被紧固部件4a中的平板状的部件中包含部件的平板部，而在第二紧固部件4b中的平板状的部件中包含部件或零件(小零件)的平板部。进一步地说，只要是可以使销部件10固定(焊接)于第一被紧固部件4a及第二被紧固部件4b中的任意一方，且可以在另一方开设插通孔6的部件即可。
在本实施方式的紧固方法中，换句话说在使用销部件10和轴环部件30来使第一被紧固部件4a及第二被紧固部件4b紧固的紧固方法中，紧固顺序并未限定于本实施方式所记载的顺序。例如，在使第一被紧固部件4a与第二被紧固部件4b无间隙地紧固时，虽然轴环部件30的型锻需要在紧固顺序的最后进行，但是在第一被紧固部件4a与第二被紧固部件4b之间也可产生间隙的情况下，则也可为在用轴环部件30来型锻销部件10之后使其插通至第二被紧固部件4b的插通孔6，且将销部件的固定部12固定(焊接等)于第一被紧固部件4a的顺序。
工业实用性
本发明是能够在各种产业，例如电机、汽车、住宅、铁道、家具(支架(rack))等中作为紧固部件来利用。
附图标记说明
1-紧固部件；
2-现有的销部件；
4a、400a、402a、406a、408a、410a、412a、414a、416a-第一被紧固部件(第一部件)；
4b、400b、402b、406b、408b、410b、412b、414b、416b-第二被紧固部件(第二部件)；
5-固定位置；
6、602-插通孔；
10-销部件；
12-固定部；
14、142、144-销轴部；
16、164-柱部；
18、182、184-槽部；
20、202、204-前端螺牙部；
30、304-轴环部件；
40-安装工具；
500-紧固件；
600、600a、600b、614a、614b、616a、616b-预留孔。

Claims (2)

1.一种紧固构造，其紧固第一部件与第二部件，其特征在于，具备：
销部件，其沿着长边方向具有多个形成于周向的非螺旋状的槽部；以及
轴环部件，其外插于所述销部件，
通过不在所述第一部件开设孔而使所述销部件的长边方向上的一方端部固定于所述第一部件，从而使所述第一部件与所述销部件一体化，
在所述第二部件形成有孔，且对已被插通至该孔的所述销部件外插所述轴环部件并进行缩径加工。
2.一种紧固方法，其紧固第一部件与第二部件，其特征在于，具备：
销部件，其沿着长边方向具有多个形成于周向的非螺旋状的槽部；以及
轴环部件，其外插于所述销部件，
通过不在所述第一部件开设孔而使所述销部件的长边方向上的一方端部固定于所述第一部件，而使所述第一部件与所述销部件一体化，
在所述第二部件形成有孔，且从已与所述第一部件一体化的销部件的长边方向上的另一方端部外插而插通所述第二部件；
从已插通所述第二部件的销部件的长边方向上的另一方端部外插所述轴环部件，并对该轴环部件进行缩径加工。
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