CN110859039A - 用于与电子切割和/或绘图系统一起使用的热笔 - Google Patents

用于与电子切割和/或绘图系统一起使用的热笔 Download PDF

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CN110859039A CN201980001011.2A CN201980001011A CN110859039A CN 110859039 A CN110859039 A CN 110859039A CN 201980001011 A CN201980001011 A CN 201980001011A CN 110859039 A CN110859039 A CN 110859039A
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Abstract

热笔可以与电子切割和/或绘图系统一起使用，以使电子切割和/或绘图系统能够使用热量来限定基板上的文本和/或设计。热笔可以直接或者通过将适配器与热笔组装在一起与电子切割和/或绘图系统的支架耦合。可以通过将热笔电耦合到外部电源(例如电子切割和/或绘图系统的电源和/或通信端口)来向热笔供电。也公开了使用热量改变基板的电子加热设计系统和方法。

Description

用于与电子切割和/或绘图系统一起使用的热笔
相关申请的交叉引用
要求2019年1月1日提交的，名称为“用于与电子切割和/或绘图系统一起使用的热笔”的美国临时专利申请号62/787,379(“'379临时申请”)和2018年6月25日提交的，名称为“用于与电子切割和/或绘图系统一起使用的热笔”的美国临时专利申请号62/689,376(“'376临时申请”)的优先权。'379临时申请和'376临时申请的全部公开内容在此引入并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及可以与电子切割和/或绘图系统一起使用的工具，并且更具体地，涉及可以与电子切割和/或绘图系统一起使用的热笔。
发明内容
根据本公开的热笔具有使其能够用于代替电子切割和/或绘图系统的刀片和/或笔的配置。因此，这种热笔也可称为“插入件”。热笔或插入件可以包括壳体、加热元件和电源。
热笔或插入件的壳体可以具有使其能够被一种或多种类型的电子切割和/或绘图系统的支架接收的配置。在一些实施例中，热笔的壳体可具有使其能够被单独或与适配器一起接收并且可选地耦合到多个不同类型的电子切割和/或绘图系统的支架的尺寸。更具体地，壳体以及与其组装在一起的任何适配器可以具有如下配置：当热笔与电子切割和/或拉伸系统的支架组装在一起时，使得壳体的底部能够面向支撑垫和位于支撑垫上的任何基板。在没有限制的情况下，壳体可以具有细长配置。
热笔的壳体承载热笔的加热元件。加热元件可以以这样的方式承载，即加热元件的尖端突出超过热笔的壳体的底部。尖端可以具有使其能够用于一个或多个预期目的的配置。作为示例，尖端可以是平坦的或略微圆形的。平坦或圆形尖端可用于将一种类型的介质(例如，反应性箔，例如热活化箔等)层压到另一种类型的介质(例如纸、卡片纸等)片上。作为另一个示例，尖端可以是尖的或倾斜的。尖的或倾斜的尖端可用于木材燃烧。
热笔的加热元件的其余部分可以具有使尖端能够被加热的配置。加热元件的其余部分以及围绕加热元件的任何绝热部件或特征可以位于热笔的壳体内。
热笔的电源为加热元件提供足够的电力，以使加热元件能够被加热到足以使加热元件的尖端能够执行所需功能的温度(例如，将反应性箔层压到介质片上，燃烧木材等)。电源可以至少部分地由热笔的壳体承载(例如，在其内等)。在一些实施例中，电源可以包括电缆，该电缆在壳体内的位置处耦合到加热元件，该电缆从壳体的顶部延伸，并且能够将加热元件电耦合到外部电源，例如电子切割和/或绘图系统的电子插座、供电通信端口(例如，通用串行总线(USB)型端口等)，和/或计算机的供电通信端口。或者，电源可以包括可充电电池，其可以用可移除电缆(例如，USB电缆等)再充电。在一些实施例中，开关(例如，手动电开关和自动关闭装置等)可以控制到加热元件的电流。
或者，一个或多个适配器可以配备有热笔。每个适配器能够以能够使热笔与特定的相应电子切割和/或绘图系统的支架正确组装并固定到其上的方式与热笔的壳体组装。这种适配器可以包括具有与热笔的壳体的至少一部分的外表面的配置互补的配置的插座。适配器的外表面可以具有与相应的电子切割和/或绘图系统的支架的插座的至少一部分的配置互补的配置；因此，适配器可使热笔牢固地配合在支架的插座内。在一些实施例中，每个适配器可以能够在热笔的壳体上滑动和脱离。在其他实施例中，每个适配器可以机械地固定在热笔的壳体上的适当位置(例如，通过互补螺纹、互补锁定机构、卡扣配合(snapfit)等)。
在另一方面，公开了能够选择性地加热基板以装饰性地修改基板的电子加热设计系统。这种电子加热设计系统可以包括电子切割和/或绘图系统，例如可从犹他州SouthJordan的Provo Craft and Novelty，Inc获得的
Figure BDA0002125210900000021
电子切割和/或绘图系统，或者从犹他州Lindon的Silhouette America，Inc获得的
Figure BDA0002125210900000022
电子切割和/或绘图系统。电子加热设计系统可以包括支撑垫、加热元件、托架、支架、处理器和存储器。支撑垫可以能够接收和支撑基板。可以包括本发明的热笔的加热元件包括能够抵靠基板定位并向基板施加热量的尖端。托架和支架可以能够将加热元件的尖端抵靠基板定位，并且将尖端移动到基板上方的选定位置。存储器可以存储用于控制托架的操作的指令(即，支架和加热元件的尖端的移动)，并且处理器可以从存储器访问那些指令并执行它们以控制托架的操作，并且因此，加热元件的尖端以期望的方式移动(例如，根据对应于一个或多个预定字符(例如，字母、数字、符号等)、图案和/或设计的程序；等等)。
各种不同的基板可以与这种电子加热设计系统一起使用。作为示例，当电子加热设计系统用于将一种材料(例如，反应性箔等)层压到介质片上时，基板可以包括介质片和叠加在介质片上的反应性箔片。或者，基板可以包括热敏介质片，当加热到一个或多个阈值温度时，其可经历外观变化(例如，颜色、纹理等)。作为另一种替代方案，基板可以包括材料片，其中可以熔化、蚀刻、烧制字符、图案和/或设计(例如，热塑性薄膜、木材、羊皮纸等)。
根据另一方面，用于装饰性地改变基板的方法包括将基板固定到支撑垫上。基板可以包括介质片，并且任选地，材料片(例如，反应性箔等)，该材料片将层压到介质片上。在基板就位的情况下，支撑垫可以放置在电子切割和/或绘图系统的托架下方。另外，热笔可以固定到由电子切割和/或绘图系统的托架承载的支架上。通过向加热元件供电(例如，通过将已经电耦合到加热元件的电缆插入电源，通过将开关移动到“接通”位置等)，可以将热笔的加热元件加热到适当的温度。然后可以操作电子切割和/或绘图系统的托架。托架的操作可以包括使热笔的加热元件的尖端与基板接触并移动托架，因此，热笔、其加热元件和加热元件的尖端在基板上方装饰性地以期望的方式改变基板(例如，具有字符、图案和/或设计；等等)。在一些实施例中，也可以分别用电子切割和/或绘图系统的刀片和/或笔切割和/或绘制基板。一旦已经装饰性地改变了基板，就可以从托架下方移除支撑垫，并且可以从支撑垫上移除基板。
通过考虑前述公开内容、随后的描述和图像以及所附权利要求，所公开的主题的其他方面以及所公开的主题的特征和优点对于本领域普通技术人员而言应该是显而易见的。
附图说明
在附图中：
图1示出了根据本公开的热笔的实施例；
图2是图1所示热笔的实施例的横截面图；
图3是根据本公开的热笔的另一个实施例的横截面图；
图4A-4D示出了能够与根据本公开的热笔一起使用的适配器的各种实施例；适配器的每个实施例具有使其能够适应热笔以与特定的相应类型的电子切割和/或绘图系统的支架一起使用的配置；
图5提供了一种方式的实施例的表示，其中适配器(例如，图4A中所示的适配器的实施例)可以固定到热笔(例如，图1中所示的热笔的实施例)；
图6示出了热笔的实施例，其具有固定在其上的适配器的实施例；
图7描绘了图6的热笔-适配器组件的实施例与电子切割和/或绘图系统的支架的组装的实施例；
图8示出了与电子切割和/或绘图系统的支架组装在一起的图6的热笔-适配器组件，并示出了热笔与外部电源的连接；
图9描绘了在热笔的尖端上放置保护罩以限制在加热时与尖端的接触；
图10示出了根据本公开的热笔可以与电子切割和/或绘图系统一起使用以修改介质片的方式的实施例；
图11示出了已经用热笔和电子切割和/或绘图系统修改的介质片的实施例，例如图10所示的那些；以及
图12描绘了在热笔的尖端上放置保护罩以限制在加热时与尖端的接触。
具体实施方式
图1和2示出了热笔10的实施例。热笔10包括壳体11、电源20和加热元件40。可以包括热绝缘体的壳体11承载电源20和加热元件40。
热笔10的壳体11可以包括头部12、颈部14和主体16。壳体11的头部12或壳体11的顶部可以具有使其能够由个人握住的配置。在一些实施例中，头部12可以相对于壳体11的颈部14和壳体11的主体16扩大(例如，具有比其更大的直径等)。头部12的下边缘13可以横向暴露在颈部14的外周边之外。如图所示，头部12可以是圆柱形的，在其圆周和其上表面之间具有圆形边缘。
壳体11的颈部14(也可以称为壳体11的中间部分)可以直接地紧邻壳体11的头部12。颈部14可以包括一个或多个接合特征15，例如图示的螺旋形螺纹，其使颈部14能够接合适配器50、50'、50”、50”'(图4A-4D)的互补接合特征57(图4A-4D)，这将在下文中进一步详细描述。颈部14可以具有圆柱形状。
壳体11的主体16(其包括壳体11的底部)位于壳体11的颈部14的与头部12相对的一侧。主体16可以具有使其能够被电子切割和/或绘图系统100(图10)的支架102(图7-10)接收并且可选地接合的配置。主体16的配置可以使其能够接收多个不同的适配器50、50'、50”、50”'(图4A-4D)中的任何一个或被多个不同的适配器50、50'、50”、50”'(图4A-4D)中的任何一个接收，这使得热笔10能够与各种不同的电子切割和/或绘图系统100组装在一起。另外，主体16的下部可以具有这样的配置，该配置使得下部能够从支架102的下部突出，热笔10和可选的适配器50、50'、50”、50”'与支架102组装在一起。在图1所示的实施例中，热笔10的壳体11的主体16是圆柱形的。
壳体11的主体16可以承载热笔10的加热元件40，其中，加热元件40的尖端42突出超过主体16的底表面17。
如图1和2所示，热笔10的电源20可以包括可与外部电源104(图8)通信的电源线，例如电子切割和/或绘图系统100(图10)的供电端口(例如，通用串行总线(USB)端口等)、电源插座等。电源20可以包括多个电线22和24，其在外部电源104和热笔10的电子器件之间建立电路。特别地，电源20的电线22和24可以在外部电源104和热笔10的加热元件40之间建立电路。
热笔的加热元件40可以包括电阻器，当电流流过由外部电源104(图8)、电线22和24以及加热元件40限定的电路时，电阻器可以产生热量。加热元件40的电阻器可以配置成在电流流过电路时加热加热元件40。加热元件40被加热的温度可以取决于外部电源40提供的电流。如本领域所知，USB 1.0和USB 2.0端口能够产生高达约500mA(0.5A)的电流，USB3.0端口能够产生高达约900mA的电流，以及专用充电端口可以产生高达约1,500mA(1.5A)的电流。
加热元件40的至少一部分的外部可以能够传导由加热元件40的电阻器产生的热量。在所示的实施例中，加热元件40包括尖端42，尖端42能够将由电阻器产生的热量传导到与尖端42接触的物体。穿过尖端42的距离可以限定穿过特征的距离，例如点的直径或线的粗细，当尖端42被加热并与诸如热敏介质片140(图10和11)之类的异物接触时，该特征可以由尖端42限定。热笔10可以具有细的尖端(例如，直径至多约0.8mm)、标准尖端(例如，直径为约0.9mm至约1.3mm等)或粗的尖端(例如，直径为约1.4mm或更大)。尖端42的形状可以至少部分地限定特征的形状，该特征可以在尖端42被加热并与物体接触时由尖端42限定。
另外，加热元件40的外周可以包括热绝缘体和/或被热绝缘体包围，这可以防止由加热元件40的电阻器产生的热量传递到壳体11的主体16，或者至少限制从加热元件40到主体16的热传递。
在一些实施例中，除了电线22和24以及加热元件40的电阻器之外，热笔10的电路还可以包括一个或多个附件23。在没有限制的情况下，这样的附件23可以包括开关、自动关闭装置、温度控制装置或前述的任何组合。
在图3中，示出并描述了热笔10'的另一个实施例。虽然热笔11'的壳体11(包括头部12、颈部14和主体16)与图1和2所示的热笔10的实施例的壳体11的相应特征相似或相同，但是热笔10'的电子器件与热笔10的电子器件略有不同。特别地，热笔10'包括内部电源30，例如电池。另外，热笔10'包括充电端口20'(例如，USB端口等)。充电端口20'以使得内部电源30能够与外部电源(例如，USB端口、电源插座、电池等)通信的方式与内部电源30通信，以使内部电源30能够充电。与图1和2中所示的热笔10的实施例类似，热笔10'包括在热笔10'的内部电源30和热笔10'的加热元件40之间建立电路的电线22和24。
现在转到图4A-4D，分别描绘了适配器50、50'、50”、50”'的各种实施例。每个适配器50、50'、50”、50”'包括主体52、52'、52”、52”'，插座54、54'、54”、54”'延伸通过该主体52、52'、52”、52”'。插座54、54'、54”、54”'可以具有使其能够沿着热笔10(图1和2)、10'(图3)的主体16(图1-3)的长度(或高度)接收和滑动的形状和尺寸。在主体16是圆柱形的实施例中，插座54、54'、54”、54”'可以包括延伸通过适配器50、50'、50”、50”'的主体52、52'、52”、52”'的圆柱形通道。在其顶端56、56'、56”、56”'处，插座54、54'、54”、54”'的周边可以包括或限定一个或多个接合特征57、57'、57”、57”'，其可以具有能够与热笔10、10'的壳体11的颈部14的一个或多个接合特征15接合、被其接合或相互接合的配置。在所示的实施例中，接合特征57、57'、57”、57”'包括螺旋形螺纹，其可以与图1-3中所示的接合特征15的实施例的螺纹互补。当然，可以使用其他类型的接合特征来代替螺旋螺纹，例如建立过盈配合、卡扣配合特征、互锁特征等的互补表面。
每个适配器50、50'、50”、50”'的主体52、52'、52”、52”'的外部可以具有这样的配置，该配置使得适配器50、50'、50”、50”'和热笔10、10'与电子切割和/或绘图系统100(图10)的支架102(图7-10)耦合，其中，所述热笔10、10'与适配器50、50'、50”、50”'组装在一起。适配器50、50'、50”、50”'的主体52、52'、52”、52”'的外部的配置可以补充电子切割和/或绘图系统100的支架102的插座的形状，适配器50、50'、50”、50”'能够与该电子切割和/或绘图系统100一起使用，这使得适配器50、50'、50”、50”'能够被支架102的插座接收并稳定地保持。
图4A中所示的适配器50的主体52具有使得热笔10(图1和2)、10'(图3)能够与SILHOUETTE电子切割和/或绘图系统100(图10)(可从犹他州Lindon的SilhouetteAmerica，Inc获得)的支架102(图7-10)耦合的配置。图4B示出了适配器50'的实施例，其具有能够将热笔10、10'耦合到BROTHER电子切割和/或绘图系统100(可从新泽西州BrotherInternational Corporation of Bridgewater获得)的支架102的配置。图4C描绘了适配器50”的实施例，其能够与热笔10、10'组装，使得热笔10、10'能够与CRICUT电子切割和/或绘图系统100(可从犹他州South Jordan的Provo Craft&Novelty,Inc获得)的支架102耦合。图4D中所示的适配器50”'的实施例可以与热笔10、10'组装，以使热笔10、10'能够耦合到SIZZIX电子切割和/或绘图系统100(可从加利福利亚州的Ellison EducationalEquipment of Lake Forest获得)的支架102。
如图5所示，热笔10的壳体11(图1和2)的主体16可以引入适配器50的插座52(图4A)的顶端56(图4A)，直到顶端56到达壳体11的颈部14。在将热笔10的壳体11的颈部14引入适配器50的插座52的顶端56时，颈部14和顶端56中的一个或两个的接合特征15、57可以将适配器50耦合到热笔10。在图5所示的实施例中，热笔10的壳体11的颈部14和适配器50的插座52的顶端56可以包括互补的螺旋形螺纹，当适配器50和热笔10中的一个或两个相对于这些装置中的另一个旋转时，它们可以彼此接合。图6示出了与热笔10组装的适配器50。
接下来转到图7-9，示出了热笔10可以与电子切割和/或绘图系统100(图10)的支架102组装在一起的方式的实施例。在没有限制的情况下，热笔10可以与支架102组装在一起，支架102配置为接收、携带和移动切割刀片或支架配置为接收、携带和移动书写和/或绘图仪器。在图7中，热笔10的加热元件40(图2)的尖端42朝向支架102定向，并且热笔10和与其组装的任何适配器50耦合到支架102(例如，通过将其引入支架102的插座等)。图8示出了热笔10的电源20的耦合元件28(例如，USB连接器等)与电源104的耦合，例如电子切割和/或绘图系统10的供电端口(例如，USB端口等)。在一些实施例中，例如图9所示的实施例，保护盖120可以放置在加热元件40的尖端42上，同时加热元件40被加热但不在使用中以防止与加热元件40的尖端42的无意接触，以及因此，防止可能由于与尖端42的无意接触而导致的任何损坏。
图10描绘了电子加热设计系统的实施例，其可以包括根据本公开的电子切割和/或绘图设备100和热笔10。或者，电子加热设计系统可以包括托架，该托架能够使集成加热元件的尖端移动到与基板的选定位置接触并在其上方接触。
如图10所示，通过使用热笔10进行修改的基板130、140可以定位在能够与电子切割和/或绘图系统100一起使用的支撑垫110上。一旦基板130、140已经定位在支撑垫110上，它就可以固定到支撑垫110上。在图10所示的具体实施例中，基板130可以包括基板介质(例如，纸、卡片纸、书皮纸板、乙烯基、醋酸纤维素、牛皮纸、织物、皮革、木材等)片，其上层压有层压介质(例如，热活化箔等)，基板140可以包括层压介质片或承载层压介质的片。基板130可以固定到支撑垫110。基板140(其可以设置或修剪成所需的设计尺寸)可以放置在基板130上方的所需位置，并固定到基板130上(例如，使用合适的胶带150定位在基板140的边缘上并横向延伸超过基板140的边缘等)。然后，可以准备支撑垫110以与电子切割和/或绘图系统100一起使用(例如，引入等)。
随着热笔10的加热元件40(图2)的尖端42被加热到所需温度(例如，适于将基板140的层压介质层压到基板130的基板介质上的温度等)，任何屏蔽尖端42的保护盖120(图9)都可以从其上移除，并且电子切割和/或绘图系统100可以以已知的方式(例如，根据其在适当的可缩放矢量图形(SVG或.svg)文件的控制下的操作指令等)使用以产生用于支架102的托架，并且因此，热笔10的加热元件40的尖端42在选定位置处接触基板140。当加热元件40的尖端42接触基板140时，层压介质可以从基板140转移到基板130，以期望的方式改变基板130(例如，具有设计特征，例如文本、图案、设计、图像等)，例如图11所示的修改145。或者，热笔10可以与电子切割和/或绘图系统一起使用以直接修改基板130、140(例如，将设计特征烧入基板(例如纸、卡片纸、书皮纸板、牛皮纸、织皮革、木材等)中，将设计特征熔化到基板(例如乙烯基、醋酸纤维素等)中，从基板移除材料以限定设计特征等)。然后可以从支撑垫110(图10)移除基板130、140，并且保护盖可以放置在热笔10的加热元件40的尖端42上和/或可以关闭给加热元件40的供电。热笔10可以从电子切割和/或绘图系统10的支架102拆卸。
尽管前面的描述阐述了许多细节，但是这些细节不应该解释为限制任何权利要求的范围，而仅仅是提供一些实施例的说明以及所公开的主题的元件或特征的变化。可以设计所公开的主题的其他实施例，其不脱离任何权利要求的精神或范围。可以组合使用来自不同实施例的特征。因此，每个权利要求的范围仅受其简明语言及其合法等同物的限制。

Claims (22)

1.一种用于电子切割和/或绘图系统的插入件，包括：壳体、加热元件和电源，所述壳体可插入电子切割和/或绘图系统的支架中；所述加热元件由壳体承载，所述加热元件包括从壳体的底部突出的尖端。
2.根据权利要求1所述的插入件，其中，壳体是细长的。
3.根据权利要求1或2所述的插入件，进一步包括：
适配器，所述适配器能够至少部分地围绕壳体定位，能够使壳体适于插入特定类型的电子切割和/或绘图系统的支架中。
4.根据权利要求3所述的插入件，包括多个适配器，所述多个适配器能够使壳体适于插入相应的多个不同类型的电子切割和/或绘图系统的支架中。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的插入件，其中，加热元件的尖端是圆形的。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的插入件，其中，加热元件的尖端是有斜面的。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的插入件，其中，加热元件能够将尖端加热到能够将反应性箔层压到基板上的温度。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的插入件，其中，加热元件能够将尖端加热到适于木材燃烧的温度。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的插入件，其中，电源包括电源线。
10.根据权利要求9所述的插入件，其中，电源线能够插入至少一个电子切割和/或绘图系统、使用电子切割和/或绘图系统的计算机、用于电源插座的适配器，和/或电源插座。
11.根据权利要求9所述的插入件，其中，电源包括通用串行总线(USB)型连接器。
12.一种装饰性改变基板的系统，包括：
电子加热设计系统，包括：
支撑垫，所述支撑垫能够接收和支撑基板；
具有尖端的加热元件；
托架，所述托架能够将加热元件的尖端定位在支撑垫上方的选定位置；
处理器，所述处理器与托架通信，并能够控制托架的操作，以将加热元件移动到选定位置；以及
存储器，所述存储器与处理器通信，存储器存储用于控制托架操作的指令；以及
基板，所述基板能够定位在支撑垫上。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，基板包括反应性箔和介质片，反应性箔能够在介质片上转移。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，反应性箔和介质片彼此叠加。
15.根据权利要求12所述的系统，其中，基板包括木材片。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的系统，其中，电子加热设计系统包括电子切割和/或绘图系统。
17.根据权利要求16所述的系统，其中：
电子加热设计系统包括能够连接到托架的支架，托架能够将支架定位在支撑垫上方的选定位置；以及
加热元件是能够引入支架的热笔的加热元件，热笔包括壳体和由壳体承载的加热元件，加热元件包括从壳体的底部突出的尖端。
18.根据权利要求17所述的系统，进一步包括：
能够与热笔的壳体组装的适配器，所述适配器能够使热笔被容纳并被固定在电子加热设计系统的支架内。
19.一种将箔层压到介质片上的方法，包括：
将介质片和反应性箔片以叠加的关系固定在电子切割和/或绘图系统的支撑垫上；
将支撑垫、介质片和反应性箔片放置在电子切割和/或绘图系统的托架下面；
将热笔固定到由电子切割和/或绘图系统的托架承载的支架上；
加热热笔的加热元件的尖端；和
操作电子切割和/或绘图系统的托架，包括：
使加热元件的尖端与反应性箔接触；和
将支架和热笔移动到反应性箔片上，以便以所需方式将反应性箔从反应性箔片转移到介质片上；
从电子切割和/或绘图系统的托架下方移除支撑垫；
从介质片上移除反应性箔；和
从支撑垫上移除介质片。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
将热笔插入电源。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，将热笔插入电源包括将热笔的电缆插入电子切割和/或绘图系统的电源端口。
22.根据权利要求19-21中任一项所述的方法，进一步包括：
将刀片固定在支架上；和
在移除支撑垫并移除介质片之前，操作电子切割和/或绘图系统的托架，包括：
使刀片的尖端与介质片接触；和
将支架和刀片移动到介质片上以便以所需方式切割介质片。
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