CN110931184A - 一种绝缘件的制造方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝缘件的制造方法，包括：获取制造所述绝缘件所需的基材；根据所述绝缘件的待调控区域的待调控性能，获取符合预设条件的填充材料；其中，所述填充材料的目标特性与所述基材的同一特性的大小不相等；所述目标特性与所述待调控性能呈正相关或负相关、且与所述填充材料的分布密度呈正相关；将所述基材和所述填充材料均匀混合，注入预设的绝缘件模具，并设定预设角度静置，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀；最后将所述绝缘件加热成型。本发明还公开了相应的绝缘件的制造装置，能够提高绝缘件中局部区域的填充材料的分布密度，以制造在电力设备运行中相应性能趋于均匀的绝缘件。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备绝缘件领域，尤其涉及一种绝缘件的制造方法和装置。
背景技术
目前电力设备绝缘件的制造通常采用在基材中填充填料的方式，填料可以改善或增强基材的特性，如机械强度、电导率等。现有的绝缘件的材料体系中，填料在基材中均匀分布，因而制造完成的绝缘件的各部位的相应特性也呈现均匀一致的特点。
现有电力设备绝缘件运行工况较为严苛，在电力设备运行过程中，往往受到不同环境因素的影响，导致绝缘件的局部区域出现电场集中或电场畸变等不良情况。例如气体绝缘开关中，盆式绝缘子与金属导体、绝缘气体之间的三交界点处存在电场集中的情况，电缆中间接头的应力锥附件存在电场畸变的情况。为消除上述提到的电场集中或电场畸变，现有技术通常采用为绝缘件设计特定的形状，或在局部区域附件增加屏蔽电极等方法，使绝缘件的电场趋于均匀。然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：现有技术采用的方法有极大局限性，对电场的均匀化效果有限，并且使得绝缘件的形状过于复杂，提高了绝缘件的制造难度。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种绝缘件的制造方法和装置，利用填充材料在基材中受重力沉降的原理，提高绝缘件中局部区域的填充材料的分布密度，以制造在电力设备运行中相应性能始终趋于均匀的绝缘件。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种绝缘件的制造方法，包括
根据所述绝缘件的种类，获取制造所述绝缘件所需的基材；
根据所述绝缘件的待调控区域的待调控性能，获取符合预设条件的填充材料；所述预设条件包括：所述填充材料的目标特性与所述基材的同一特性的大小不相等；所述目标特性为与所述待调控性能呈正相关或负相关、且与所述填充材料的分布密度呈正相关的特性；
将所述基材和所述填充材料均匀混合，并注入预设的绝缘件模具；
将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀；
当静置所述预设时长后，将所述绝缘件加热成型。
作为上述方案的改进，所述待调控性能为所述绝缘件的电场强度。
作为上述方案的改进，所述获取符合预设条件的填充材料，具体为：
获取所述目标特性为介电常数的填充材料；其中，所述填充材料的介电常数与所述基材的介电常数不相等。
作为上述方案的改进，所述填充材料的介电常数大于所述基材的介电常数；
则所述将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀，具体为：
将所述绝缘件模具设定为第一预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中往所述待调控区域的方向移动。
作为上述方案的改进，所述绝缘件为盆式绝缘子。
作为上述方案的改进，所述基材为环氧树脂，所述填充材料为二氧化钛颗粒。
作为上述方案的改进，所述填充材料的介电常数小于所述基材的介电常数；
则所述将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀，具体为：
将所述绝缘件模具设定为第二预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中往所述待调控区域的相反方向移动。
作为上述方案的改进，所述预设条件还包括：
所述填充材料的密度满足预设的密度阈值，所述填充材料的粒径分布满足预设的粒径阈值，和/或所述填充材料在所述基材中的最大填充率满足预设的填充率阈值。
本发明实施例还提供了一种绝缘件的制造装置，包括基材获取模块、填料获取模块、模具注入模块、模具静置模块和加热成型模块：
所述基材获取模块，用于根据所述绝缘件的种类，获取制造所述绝缘件所需的基材；
所述填料获取模块，用于根据所述绝缘件的待调控区域的待调控性能，获取符合预设条件的填充材料；所述预设条件包括：所述填充材料的目标特性与所述基材的同一特性的大小不相等；所述目标特性为与所述待调控性能呈正相关或负相关、且与所述填充材料的分布密度呈正相关的特性；
所述模具注入模块，用于将所述基材和所述填充材料均匀混合，并注入预设的绝缘件模具；
所述模具静置模块，将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀；
所述加热成型模块，用于当静置所述预设时长后，将所述绝缘件加热成型。
本发明实施例还提供了一种绝缘件的制造装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的绝缘件的制造方法。
与现有技术相比，本发明公开的一种绝缘件的制造方法和装置，通过确定所述绝缘件在电力设备运行过程中的待调控区域和待调控性能，获取符合预设条件的填充材料；所述预设条件包括：所述填充材料的目标特性与所述基材的同一特性的大小不相等；所述目标特性为与所述待调控性能呈正相关或负相关、且与所述填充材料的分布密度呈正相关的特性；将所述基材和所述填充材料均匀混合，并注入预设的绝缘件模具；将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料受重力作用而在所述基材中定向移动，从而改变所述待调控区域的待调控性能的大小，制造一种能在电力设备运行中保持所述待调控性能均匀化的所述绝缘件。利用填充材料在基材中受重力沉降的原理，提高绝缘件中局部区域的填充材料的分布密度，以调控绝缘件的待调控区域在电力设备运行中的相应性能，从而制造一种在电力设备运行中相应性能始终趋于均匀的绝缘件。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种绝缘件的制造方法的步骤流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种盆式绝缘子的制造方法示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种绝缘件的制造装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的一种绝缘件的制造装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，是本发明实施例一提供的一种绝缘件的制造方法的步骤流程示意图。本发明实施例提供的一种绝缘件的制造方法通过步骤S11至S15执行：
S11、根据所述绝缘件的种类，获取制造所述绝缘件所需的基材。
在电力设备的运行过程中，应用到的绝缘件的种类繁多，发挥着不同的作用。所述绝缘件可以是盆式绝缘子、盘式绝缘子、绝缘台、绝缘筒、绝缘垫块、支柱绝缘子、绝缘拉杆、套管和电缆应力锥，也可以是应用于电力设备的其他绝缘件，在此不做具体限定。根据所述绝缘件的种类，智能选取制造所述绝缘件所需的基材，如环氧树脂材料等，均不影响本发明取得的有益效果。
S12、根据所述绝缘件的待调控区域的待调控性能，获取符合预设条件的填充材料；所述预设条件包括：所述填充材料的目标特性与所述基材的同一特性的大小不相等；所述目标特性为与所述待调控性能呈正相关或负相关、且与所述填充材料的分布密度呈正相关的特性。
将填充材料填充在基材中可以改善或增强基材的某一特性，所述特性包括但不限于介电常数、电导率、热导率和机械强度。基材的特性是基材固有的属性，其与制造成的绝缘件的性能呈相关关系，例如，基材的介电常数与绝缘件的电场强度呈负相关关系；基材的热导率与绝缘件的散热能力呈正相关关系；基材的电导率与绝缘件的导电能力呈正相关关系等等。在电力设备运行过程中，往往受到不同环境因素和不同运行工况的影响，导致绝缘件的局部区域出现电场集中、电场畸变等某一性能分布不均匀的情况，影响电力设备的运行，因此需要对绝缘件的局部区域进行性能的调控。
具体地，根据电力设备的运行工况和运行环境，确定所述绝缘件的待调控区域和待调控性能，确定与所述待调控性能呈正相关或负相关的目标特性，进而选取符合所述预设条件的填充材料，利用所述填充材料填充基材以改变基材的特性，进而调整所述绝缘件的待调控性能。所述填充材料的目标特性应与所述基材的同一特性的大小不相等，且所述目标特性与所述填充材料的分布密度成正相关，也即填充材料分布越密集，所述目标特性越大。
S13、将所述基材和所述填充材料均匀混合，并注入预设的绝缘件模具。
步骤S13的执行过程采用现有技术的方法，将选取的所述基材和填充材料按一定比例均匀混合，并注入预先设定的绝缘件模具中，在此不做赘述。
S14、将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀。
所述预设角度和预设时长根据所述绝缘体的形状和待调控区域等参数计算得到，可以是针对特定的绝缘体和电力设备运行工况，通过人工经验不断调整得出的适合的预设角度和预设时长，建立对照关系并进行存储，通过对绝缘体和电力设备运行工况的判定自动选取对应的预设角度和预设时长来放置所述绝缘件模具并静置；也可以是通过导入大量的训练数据以建立相应的数学模型，通过不断的反馈修正，进而设定符合其绝缘件和电力设备运行工况的预设角度来放置所述绝缘件模具，以及设定预设时长所述绝缘件模具进行静置，从而使所述填充材料在所述基材中受重力作用往特定的方向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀。例如通过所述待调控区域的填充材料的分布密度的变化，降低或增大了所述待调控区域的待调控性能的大小，使得所述绝缘件的整体的待调控性能趋于均匀。
S15、当静置所述预设时长后，将所述绝缘件加热成型。
步骤S15的执行过程采用现有技术的方法，将所述绝缘件模具静置所述预设时长后，再置于烘箱中加热一定时间，以使所述绝缘件模具内的材料固化，从而得到成型的绝缘件，在此不做赘述。
作为优选，所述预设条件还包括：所述填充材料的粒径分布满足预设的粒径阈值，所述填充材料的密度满足预设的密度阈值，和/或所述填充材料在所述基材中的最大填充率满足预设的填充率阈值。
在进行所述填充材料的选取过程中，还可以通过对粒径分布、密度或最大填充率的选择和调控，进而完善所述填充材料在所述基材中的填充效果。具体地，可以根据已选取的基材，设置所述填充材料的密度阈值，以使所述填充材料的密度大于所述基材的密度，进而更好地调控所述填充材料在基材中的移动方向。也可以通过设置粒径阈值，根据不同的需求利用分子筛进行筛选，得到粒径数值大于或小于所述粒径阈值的填充材料等等。
本发明实施例一提供的一种绝缘件的制造方法，通过确定所述绝缘件在电力设备运行过程中的待调控区域和待调控性能，获取符合预设条件的填充材料；所述预设条件包括：所述填充材料的目标特性与所述基材的同一特性的大小不相等；所述目标特性为与所述待调控性能呈正相关或负相关、且与所述填充材料的分布密度呈正相关的特性；将所述基材和所述填充材料均匀混合，并注入预设的绝缘件模具；将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料受重力作用而在所述基材中定向移动，从而改变所述待调控区域的待调控性能的大小，制造一种能在电力设备运行中保持所述待调控性能均匀化的所述绝缘件。利用填充材料在基材中受重力沉降的原理，提高绝缘件中局部区域的填充材料的分布密度，以调控绝缘件的待调控区域在电力设备运行中的相应性能，从而制造一种在电力设备运行中相应性能始终趋于均匀的绝缘件。
实施例二
本发明实施例二提供的一种绝缘件的制造方法，
在本实施例中，在实施例一的基础上，所述待调控性能为绝缘件的电场强度，在电力设备运行过程中，往往受到不同环境因素的影响，导致绝缘件的局部区域出现电场集中的情况。确定所述待调控区域为所述电场集中的区域，通过调控所述填充材料在所述基材中的分布密度，相对降低所述电场集中区域的电场强度，最终使整个绝缘件的电场强度趋于均匀。因介电常数的大小与电场强度的大小呈反比，故获取所述目标特性为介电常数的填充材料，且所述填充材料的介电常数与所述基材的介电常数不相等。
在一种实施方式中，所述填充材料的介电常数大于所述基材的介电常数，则步骤S14，具体为：将所述绝缘件模具设定为第一预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中往所述待调控区域的方向移动。
所述第一预设角度和预设时长根据所述绝缘体的形状、待调控区域、基材种类和填充材料种类等参数计算得到。当所述填充材料的密度大于所述基材的密度时，通过调整所述第一预设角度，使所述待调控区域在所述绝缘件中竖直向下，以使所述填充材料在所述基材中受重力作用而往所述待调控区域移动。根据介电常数与电场强度呈反比的性质，使所述待调控区域的填充材料分布更加密集，从而使所述待调控区域的介电常数相对增大，以降低所述待调控区域的电场强度，最终使所述绝缘件的电场强度趋于均匀。
可以理解地，当所述填充材料的密度小于所述基材的密度时，也可以通过调整所述第一预设角度，使所述填充材料在所述基材中在重力作用下仍然往所述待调控区域移动，最终使所述绝缘件的电场强度趋于均匀，均不影响本发明取得的有益效果。
进一步地，在本实施例中，所述绝缘件为盆式绝缘子，则根据所述绝缘件的种类，选取环氧树脂作为所述基材。为了调控所述电场强度，获取介电常数大于所述基材的介电常数的填充材料；优选地，所述填充材料为二氧化钛颗粒。
参见图2，是本发明实施例二提供的一种盆式绝缘子的制造方法示意图。受电力设备运行工况的影响，气体绝缘开关中的盆式绝缘子3与金属导体1、绝缘气体5之间的三面交界点处往往存在电场集中的情况，而金属筒2和盆式绝缘子外侧的金属嵌件4一侧因为接地，外壳侧的电场强度较低，从而导致所述盆式绝缘子的电场强度分布不均匀的情况。
在盆式绝缘子的制造过程中，选取介电常数约为3.5的环氧树脂作为基材，为使所述盆式绝缘子在电力运行过程中的电场强度趋于均匀，确定所述盆式绝缘子与金属导体、绝缘气体之间的三面交界点处为所述待调控区域，所述待调控性能为电场强度。根据介电常数与电场强度成反比的性质，可以获取介电常数比环氧树脂的介电常数大的颗粒，如介电常数约为114的二氧化钛作为所述填充材料。将所述环氧树脂和所述二氧化钛颗粒按一定比例均匀混合后注入预设的盆式绝缘子模具中。因所述二氧化钛颗粒的密度大于所述环氧树脂的密度，故将所述盆式绝缘子模具的所述三面交界点处往重力方向的角度放置，使所述二氧化钛颗粒在重力作用下向重力方向沉降，即往所述三面交界点处移动。则所述盆式绝缘子在重力方向上，二氧化钛颗粒的分布密度从上往下逐渐增大，其整体介电常数也从上往下由5.7增大至11.2，以此降低所述三面交界点处的电场强度，使所述盆式绝缘子在电力设备运行过程中，仍能保持电场强度的均匀化的效果。当所述预设的绝缘件模具静置所述预设时长后，进行加热成型以制造得到所述盆式绝缘子。
在另一种实施方式中，所述填充材料的介电常数小于所述基材的介电常数，则步骤S14，具体为：将所述绝缘件模具设定为第二预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中往所述待调控区域的相反方向移动。
所述第二预设角度和预设时长根据所述绝缘体的形状、待调控区域、基材种类和填充材料种类等参数计算得到。且可以理解地，所述第二预设角度与上述实施方式中的第一预设角度呈相反方向。通过调整所述第二预设角度，使所述填充材料在所述基材中受重力作用而往所述待调控区域的相反方向移动。根据介电常数与电场强度呈反比的性质，使所述待调控区域的填充材料分布更加稀疏，最终使所述绝缘件的电场强度趋于均匀，均不影响本发明取得的有益效果。
可以理解的，在实际应用过程中，制造上述盆式绝缘子时还可以采用介电常数小于所述环氧树脂的介电常数的颗粒作为填充材料，并将所述预设角度设置为与上述场景中相反方向的角度，以使所述填充材料往所述待调控区域，即三面交界点处的相反方向移动，同样可以达到使所述盆式绝缘子的电场强度趋于均匀的有益效果。
本发明实施例二提供的一种绝缘件的制造方法，确定所述绝缘件在电力设备运行中存在电场集中的区域作为待调控区域，确定电场强度作为待调控性能，获取介电常数不等于基材的介电常数的填充材料，将所述基材和所述填充材料均匀混合，并注入预设的绝缘件模具；将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料受重力作用而在所述基材中移动，根据介电常数与电场强度呈反比的性质，使所述电场集中的区域的介电常数相对增大，以降低所述电场集中区域的电场强度，从而制造一种在电力设备运行中保持电场强度均匀化的绝缘件。
实施例三
参见图3，是本发明实施例三提供的一种绝缘件的制造装置的结构示意图。本发明实施例三还提供了一种绝缘件的制造装置30，包括基材获取模块31、填料获取模块32、模具注入模块33、模具静置模块34和加热成型模块35：
所述基材获取模块31，用于根据所述绝缘件的种类，获取制造所述绝缘件所需的基材；
所述填料获取模块32，用于根据所述绝缘件的待调控区域的待调控性能，获取符合预设条件的填充材料；所述预设条件包括：所述填充材料的目标特性与所述基材的同一特性的大小不相等；所述目标特性为与所述待调控性能呈正相关或负相关、且与所述填充材料的分布密度呈正相关的特性；
所述模具注入模块33，用于将所述基材和所述填充材料均匀混合，并注入预设的绝缘件模具；
所述模具静置模块34，将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀；
所述加热成型模块35，用于当静置所述预设时长后，将所述绝缘件加热成型。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种绝缘件的制造装置用于执行上述实施例一和实施例二的一种绝缘件的制造方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
实施例四
参见图4，是本发明实施例四提供的一种绝缘件的制造装置的结构示意图。本发明实施例四还提供了一种绝缘件的制造装置40，其特征在于，包括处理器41、存储器42以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如实施例一和实施例二所述的绝缘件的制造方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-On l yMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种绝缘件的制造方法，其特征在于，包括：
根据所述绝缘件的种类，获取制造所述绝缘件所需的基材；
根据所述绝缘件的待调控区域的待调控性能，获取符合预设条件的填充材料；所述预设条件包括：所述填充材料的目标特性与所述基材的同一特性的大小不相等；所述目标特性为与所述待调控性能呈正相关或负相关、且与所述填充材料的分布密度呈正相关的特性；
将所述基材和所述填充材料均匀混合，并注入预设的绝缘件模具；
将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀；
当静置所述预设时长后，将所述绝缘件加热成型。
2.如权利要求1所述的绝缘件的制造方法，其特征在于，所述待调控性能为所述绝缘件的电场强度。
3.如权利要求2所述的绝缘件的制造方法，其特征在于，所述获取符合预设条件的填充材料，具体为：
获取所述目标特性为介电常数的填充材料；其中，所述填充材料的介电常数与所述基材的介电常数不相等。
4.如权利要求3所述的绝缘件的制造方法，其特征在于，所述填充材料的介电常数大于所述基材的介电常数；
则所述将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀，具体为：
将所述绝缘件模具设定为第一预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中往所述待调控区域的方向移动。
5.如权利要求4所述的绝缘件的制造方法，其特征在于，所述绝缘件为盆式绝缘子。
6.如权利要求5所述的绝缘件的制造方法，其特征在于，所述基材为环氧树脂，所述填充材料为二氧化钛颗粒。
7.如权利要求3所述的绝缘件的制造方法，其特征在于，所述填充材料的介电常数小于所述基材的介电常数；
则所述将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀，具体为：
将所述绝缘件模具设定为第二预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中往所述待调控区域的相反方向移动。
8.如权利要求1所述的绝缘件的制造方法，其特征在于，所述预设条件还包括：
所述填充材料的密度满足预设的密度阈值，所述填充材料的粒径分布满足预设的粒径阈值，和/或所述填充材料在所述基材中的最大填充率满足预设的填充率阈值。
9.一种绝缘件的制造装置，其特征在于，包括基材获取模块、填料获取模块、模具注入模块、模具静置模块和加热成型模块：
所述基材获取模块，用于根据所述绝缘件的种类，获取制造所述绝缘件所需的基材；
所述填料获取模块，用于根据所述绝缘件的待调控区域的待调控性能，获取符合预设条件的填充材料；所述预设条件包括：所述填充材料的目标特性与所述基材的同一特性的大小不相等；所述目标特性为与所述待调控性能呈正相关或负相关、且与所述填充材料的分布密度呈正相关的特性；
所述模具注入模块，用于将所述基材和所述填充材料均匀混合，并注入预设的绝缘件模具；
所述模具静置模块，将所述绝缘件模具设定预设角度并静置预设时长，以使所述填充材料在所述基材中定向移动，直至所述绝缘件的所述待调控性能趋于均匀；
所述加热成型模块，用于当静置所述预设时长后，将所述绝缘件加热成型。
10.一种绝缘件的制造装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任意一项所述的绝缘件的制造方法。
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| CN111952023A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-17 | 湖南太阳电力电瓷电器制造有限公司 | 一种电瓷针式绝缘子成型装置及其工作原理 |
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