CN111852851A - 用于涡旋压缩机的主轴承座和涡旋压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于涡旋压缩机的主轴承座和涡旋压缩机。在一个方面中,公开了一种用于涡旋压缩机(10)的主轴承座(100),所述主轴承座包括用于支承所述涡旋压缩机的压缩机构的呈大致圆环状的止推部(120A、120B、120C)和设置有轴承以便支承所述涡旋压缩机的驱动轴的主体部(140),在所述止推部(120A、120B、120C)中设置有沿所述涡旋压缩机的径向方向延伸的多个悬置部,并且所述悬置部沿所述涡旋压缩机的轴向方向(L)布置。本发明的主轴承座能够调节止推部的刚度以更好的实现与动涡旋的底面的刚度匹配和变形协调,从而在止推表面的接触侧增大有效接触面积而获得更加均匀的接触应力分布以降低磨损,并且提供非接触侧的合适间隙以有利于润滑。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于涡旋压缩机的主轴承座和包括该主轴承座的涡旋压缩机。
背景技术
本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息,其可能并不构成现有技术。
涡旋压缩机通常包括由定涡旋部件和动涡旋部件构成的压缩机构来实现流体的压缩。动涡旋部件由主轴承座或止推板支撑以提供轴向约束。现有的动涡旋部件和主轴承座或止推板的止推设计特别地在涡旋压缩机的重载工况下,例如,在运行工况“60/150/20/15-60Hz(其中,60为蒸发温度,150为冷凝温度,20为过热度,15为过冷度,所有温度的单位为华氏度;60Hz是运行频率)”下,很容易造成主轴承座或止推板和动涡旋部件的磨损。并且,常用的涡旋压缩机的制冷剂包括二氧化碳、R410等。当采用特殊的制冷剂例如R32时,止推表面的温度会达到例如华氏160度或者甚至更高,远高于使用常用制冷剂的温度,从而导致动涡旋部件和止推板的止推表面之间的润滑恶化,使动涡旋部件和止推板的止推表面上出现严重磨损。
因此,希望提出一种能够在各种情况下特别是在采用不同制冷剂的情况下提供用于压缩机的降低磨损并且改进润滑的止推构造。
发明内容
本发明的一个或多个实施方式的一个目的是提供一种能够调节止推部的整体的刚度以更好的实现与动涡旋的底面的刚度匹配和变形协调的主轴承座。
本发明的一个或几个实施方式提供了一种用于涡旋压缩机的主轴承座,所述主轴承座包括用于支承所述涡旋压缩机的压缩机构的呈大致圆环状的止推部和设置有轴承以便支承所述涡旋压缩机的驱动轴的主体部,在所述止推部中设置有沿所述涡旋压缩机的径向方向延伸的多个悬置部,并且所述悬置部沿所述涡旋压缩机的轴向方向布置。
优选地,在所述止推部的径向内侧部和/或径向外侧部中设置有一个或多个凹槽,由此形成所述悬置部。
优选地,当沿所述轴向方向观察时,所述悬置部彼此部分重叠。
优选地,所述悬置部中的每个悬置部具有位于径向两侧的相对的刚性端部和挠性端部,在所述悬置部中,至少一对相邻的悬置部中的第一悬置部的刚性端部和挠性端部的位置与第二悬置部的刚性端部和挠性端部的位置相反。
优选地,所述凹槽包括在所述止推部的径向外侧部中设置的外侧凹槽,从而所述悬置部包括上悬置部和下悬置部,所述下悬置部的径向外侧端部固定于所述主体部,由此所述上悬置部的挠性端部位于径向外侧而刚性端部位于径向内侧,并且所述下悬置部的挠性端部位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧。
优选地,所述凹槽还包括在所述下悬置部的径向内侧部中设置的中部附加凹槽,从而所述下悬置部包括位于中间的第一下悬置部和位于下侧的第二下悬置部。
优选地,所述凹槽还包括在所述下悬置部的径向内侧部中设置的朝向下侧敞开的下部附加凹槽,从而所述下悬置部包括位于径向内侧的内悬置部和位于径向外侧的外悬置部。
优选地,所述凹槽包括在所述止推部的径向内侧部中设置的上内侧凹槽和在所述止推部的径向外侧部中设置的下外侧凹槽,从而所述悬置部包括上悬置部、中间悬置部和下悬置部,并且所述下悬置部的径向外侧端部固定于所述主体部,由此所述上悬置部的挠性端部位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧,所述中间悬置部的挠性端部位于径向外侧而刚性端部位于径向内侧,并且所述下悬置部的挠性端部位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧。
优选地,所述止推部与所述主体部是一体形成的。
优选地,所述凹槽包括在所述止推部的径向外侧部中设置的上外侧凹槽和在所述止推部的径向内侧部中设置的下内侧凹槽,从而所述悬置部包括上悬置部和下悬置部,由此所述上悬置部的挠性端部位于径向外侧而刚性端部位于径向内侧,并且所述下悬置部的挠性端部位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧。
优选地,所述凹槽构造为:在沿着所述轴向方向的截面中呈矩形、U形、V形或底部窄开口宽的梯形。
优选地,最接近所述止推部的止推表面的凹槽的上壁设置有阶梯部或者设置有凹陷部。
本发明还提供了一种涡旋压缩机,所述涡旋压缩机包括上述的主轴承座。
优选地,所述压缩机构包括具有动涡旋端板的动涡旋,所述止推部设置有轴向地支承所述动涡旋端板的止推表面从而轴向地支承所述动涡旋的绕动。
本发明的主轴承座,借助于止推部的沿轴向布置的多个悬置部的构造,并且特别地,借助于上下悬置部各自具有位于径向内侧和径向外侧的相对的刚性端部和挠性端部以及相邻悬置部的刚性端部和挠性端部的位置相反这一构造,能够调节止推部的整体的刚度以更好的实现与动涡旋的底面的刚度匹配和变形协调,从而例如在止推表面的接触侧可以增大有效接触面积而获得更加均匀的接触应力分布以降低磨损,并且在不影响原有的供油构造情况下可以在止推表面的非接触侧提供合适的间隙以供润滑油流通从而有利于止推表面的润滑。此外,形成悬置部的凹槽不仅有利于止推部本身的冷却并且可供制冷剂进入而进一步促进止推表面的冷却。
附图说明
通过以下参照附图的描述,本发明的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解,其中:
图1是现有技术的包括止推板和主轴承座的涡旋压缩机的立体剖视图;
图2是包括了根据本发明的第一实施方式的主轴承座的涡旋压缩机的部分截面图;
图3A和图3B分别是图2的主轴承座的止推部的立体图和剖视图;
图4是根据本发明的第二实施方式的主轴承座的止推部的剖视图;
图5A是根据本发明的第三实施方式的主轴承座的涡旋压缩机的部分截面图;
图5B是图5A的主轴承座的止推部的剖视图;
图6是根据本发明的第四实施方式的主轴承座的止推部的剖视图;
图7是根据本发明的第五实施方式的主轴承座的剖视图,其中,主轴承座的止推部和主体部一体形成。
图8A至图8D是分别示出了根据本发明的主轴承座的止推部的形成悬置部的凹槽的各种形式的一系列示意图。
具体实施方式
下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的,而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。在本申请的描述中,“上”和“下”等方位术语的使用仅出于方便阐述并非意在限制,例如,立式涡旋压缩机的情况下的上悬置部可以对应于卧式压缩机的情况下的左侧或右侧悬置部。
现在将参考图1描述涡旋压缩机的基本构造。
涡旋压缩机(以下简称为“压缩机”)10包括一般为圆柱形的外壳12。在外壳12上设置有进气接头(未示出)用于吸入低压的气态制冷剂。外壳12的一端固定连接有端盖14。端盖14装配有排放接头用于排出压缩后的制冷剂。在外壳12和端盖14之间还设置有相对于外壳12横向延伸的隔板16,从而将压缩机的内部空间分隔成高压侧和低压侧。端盖14和隔板16之间的空间构成高压侧空间,而隔板16与外壳12之间的空间构成低压侧空间。
外壳12内容置有作为压缩机构的动涡旋部件20和定涡旋部件30以及作为驱动机构的马达40和驱动轴50。压缩机构可由驱动机构驱动并由主轴承座70支撑。主轴承座70可以任何期望的方式,如铆接在多个点处固定到壳体12。
动涡旋构件20包括端板22,在所述端板22的一个表面(图3中为上表面)设置有涡旋卷24,在其另一个表面(图3中为下表面)设置有圆柱形毂部26。定涡旋部件30包括端板32和涡旋卷34。动涡旋构件20的涡旋卷24和定涡旋构件30的涡旋卷34啮合并且当动涡旋构件20和定涡旋构件30相对运动时在其间形成从外部向中心体积逐渐减小的流体腔从而对流体腔中的制冷剂进行压缩。
马达40包括定子42和转子44。定子42与外壳12固定连接。转子44与驱动轴50固定连接并且在定子42中旋转。
驱动轴50的第一端(图1中为上端)设置有偏心曲柄销52以及配重62。配重62固定地设置在驱动轴50上,因此在驱动轴50旋转时能够随驱动轴50一体旋转。驱动轴50的上侧部分由主轴承座70中的轴承以可转动的方式支撑。配重62位于主轴承座70中。驱动轴50的第二端(图1中为下端)可包括同心孔54。同心孔54经由偏心孔56通向驱动轴50第一端的偏心曲柄销52。
驱动轴50的偏心曲柄销52经由衬套58插入到动涡旋部件20的毂部26中以旋转驱动动涡旋部件20。在动涡旋部件20相对于定涡旋部件30运动时,动涡旋部件20和定涡旋部件30之间的流体腔从径向外部位置向动涡旋部件20和定涡旋部件30的中心位置移动并且被压缩。被压缩的流体经由设置在定涡旋部件30的端板32中心的排气口36排出。
为了防止动涡旋部件20的轴向移动,在动涡旋部件20和主轴承座70之间设置有止推板80。配重62可以设置在止推板80和主轴承座70之间。止推板80可以固定在主轴承座70上。止推板80具有作为第一面的止推表面110和与第一面相反的第二面130,其中,止推板80的止推表面110与动涡旋部件20的端板22的止推表面28接触,从而阻止动涡旋部件20的轴向移动。止推表面28、110呈大致平坦的表面。在驱动轴50旋转的过程中,动涡旋部件20的端板22的止推表面28与止推板80的止推表面110之间会产生相对运动。由于径向内侧未与主轴承座70固定,在例如压缩机构的轴向负载下会引起止推板80在该径向内侧处塌陷,进而使得止推板80的止推表面110在径向内侧位置处与端板22的止推表面28的有效接触面积变小,从而造成应力分配不均而在止推表面110导致局部应力集中,由此加重了止推表面的磨损。
同心孔54的端部浸没在压缩机壳体底部的润滑油中或者以其他方式被供给有润滑油。在压缩机的运转过程中,同心孔54的一端被润滑油供给装置供给有润滑油,进入同心孔54的润滑油在驱动轴50旋转过程中受到离心力的作用而被泵送或甩到偏心孔56中并且沿着偏心孔56向上流动一直到达偏心曲柄销52的端部,然后经由偏心曲柄销52、衬套58和动涡旋部件20的毂部26之间的间隙进入主轴承座70和止推板80之间的空间S并且在所述空间S中聚集。如上所述,配重62固定设置在驱动轴50的一端并且位于止推板80和主轴承座70之间,即位于所述空间S中。随着驱动轴50旋转,固定设置在驱动轴一端的配重62也旋转,聚集在空间S特别是聚集在空间S底部的润滑油被配重62搅动并在离心力的作用下飞溅至止推表面并且进行润滑。然而,在动涡旋部件的绕动过程中,在止推板80的止推表面110上会交替地形成接触侧和非接触侧。在非接触侧,两个止推面之间间隙往往会太小,使得没有为润滑油提供足够的流通通道而不利于对止推表面的润滑。
此外,在压缩机的重载工况下,特别地采用特殊的制冷剂例如R32时,止推表面的温度会变得非常高(例如,华氏160度或者甚至更高),远高于使用常用制冷剂的温度,同时止推板的构造既宽又厚,这不利于止推板本身的冷却,并且也降低了制冷剂对止推表面的冷却效果,因此,动涡旋部件和止推板的止推表面之间的润滑变得恶化而加重磨损,并且由于高温碳化的杂质会掉落至润滑油池进一步降低润滑的效果。
下文中,结合图2至图3B对根据本发明的第一实施方式的主轴承座100进行描述。
在该实施方式中,主轴承座100包括用于支承动涡旋20的大致环形的止推部120A和设置有轴承以便支承驱动轴的主体部140。该止推部120A在径向外侧部中设置有外侧凹槽123A以形成沿涡旋压缩机的径向方向延伸的上悬置部122A和下悬置部124A,该上悬置部122A和下悬置部124A沿涡旋压缩机的轴向方向L布置。其中,下悬置部124A的径向外侧端部固定于主体部140,即,这意味着下悬置部124A的相反的径向内侧端部悬置。在实施方式的其他方面中,下悬置部124A的径向外侧端部可以与主体部140一体形成。止推部120A的上悬置部122A设置有轴向地支承动涡旋20的动涡旋端板22的止推表面从而轴向地支承动涡旋20的绕动。其中,针对下悬置部而言,下悬置部的径向外侧端部由于与主体部固定而形成为相对刚性端部,而下悬置部的径向内侧端部为相对挠性端部;针对上悬置部而言,上悬置部的径向外侧端部由于自由端形成为相对挠性端部,而上悬置部的径向内侧端部为相对刚性端部。也就是说,针对各个悬臂部而言,其一端为相对刚性端部,另一端为相对挠性端部。
借助于止推部的沿轴向布置的多个悬置部的构造,并且特别地,借助于上下悬置部各自具有位于径向内侧和径向外侧的相对的刚性端部和挠性端部以及相邻悬置部的刚性端部和挠性端部的位置相反这一构造,能够调节止推部的整体的刚度以更好的实现与动涡旋的底面的刚度匹配和变形协调,从而例如在止推表面的接触侧可以增大有效接触面积而获得更加均匀的接触应力分布以降低磨损,并且在不影响原有的供油构造情况下可以在止推表面的非接触侧提供合适的间隙以供润滑油流通从而有利于止推表面的润滑。此外,形成悬置部的凹槽不仅有利于止推部本身的冷却并且可供制冷剂进入而进一步促进止推表面的冷却。
本领域的技术人员可以理解的是,本申请旨在对止推结构设置多个具有相对的刚性部和挠性部的悬置部以能调节止推结构的刚度实现良好的刚度匹配和变形协调,因此,除了以凹槽形成悬置部的形式之外,不排除通过其它方式形成悬置部,例如以悬空方式设置悬置部。额外地或可替换地,止推部可以在径向内侧部中设置有内侧凹槽以形成多个悬置部,凹槽或悬置部的数目可以根据实际需要设置。
在一个方面中,有利地,当沿轴向方向观察时,多个悬置部可以彼此部分重叠。例如,可以通过设置多个内侧和外侧凹槽并且使这些凹槽重叠而实现多个悬置部的重叠。然而,可以构想,也可以使凹槽完全重叠或不相重叠。
在实施方式中,上悬置部122A的挠性端部位于径向外侧而刚性端部位于径向内侧,并且下悬置部124A的挠性端部可以位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧。即,上悬置部的刚性端部和挠性端部的位置与相邻的下悬置部的刚性端部和挠性端部的位置相反,使得能够进一步有利于调节止推部的整体刚度以更好的实现与动涡旋的底面的刚度匹配和变形协调。可以理解的是,在多于两个悬置部而具有多对相邻悬置部的情况下,至少一对相邻的悬置部中的一个悬置部的刚性端部和挠性端部的位置与另一个悬置部的刚性端部和挠性端部的位置相反。然而,还可以构想,多对相邻悬置部中的每对悬置部均设置为:一个悬置部的刚性端部和挠性端部与另一个悬置部的刚性端部和挠性端部的位置相反。
接下来,结合图4对根据本发明的第二实施方式的主轴承座的止推部进行描述。实际上,该第二实施方式属于第一实施方式的变型并且与第一实施方式的不同之处在于:在下悬置部124A的径向内侧部中设置有中部附加凹槽125A1,从而下悬置部124A包括位于中间的第一下悬置部124A1和位于下侧的第二下悬置部124A2,其中中部附加凹槽125A1和外侧凹槽123A彼此部分重叠。与第一实施方式相比增加了一个悬置部,其中,第一下悬置部124A1具有位于径向内侧的挠性端部和位于径向外侧的相对的刚性端部,第二下悬置部124A2具有位于径向内侧的挠性端部和位于径向外侧的相对的刚性端部,这进一步有利于在止推结构中调节整体刚度以实现止推部与动涡旋的底面的刚度匹配和变形协调。
结合图5A至图5B对根据本发明的第三实施方式的主轴承座的止推部进行描述。并且,该第三实施方式属于第一实施方式的变型并且与第一实施方式的不同之处在于:在下悬置部124A的径向内侧部中设置有也朝向下侧敞开的下部附加凹槽125A2从而下悬置部124A包括位于径向内侧的内悬置部124A3和位于径向外侧的外悬置部124A4。其中,在压缩机的轴向方向上,内悬置部124A3位于上侧,而外悬置部124A4位于下侧,并且下部附加凹槽125A2和外侧凹槽123A彼此部分重叠。由于与第一实施方式相比增加了一个悬置部,其中,内悬置部124A3具有位于径向内侧的挠性端部和位于径向外侧的相对的刚性端部,外悬置部124A4具有位于径向内侧的挠性端部和位于径向外侧的相对的刚性端部,这进一步有利于在止推结构中调节整体刚度以实现止推部与动涡旋的底面的刚度匹配和变形协调
进一步地,结合图6对根据本发明的第四实施方式的主轴承座的止推部进行描述。在该实施方式中,在止推部120B的径向内侧部中设置有上内侧凹槽123B并且在止推部120B的径向外侧部中设置有下外侧凹槽125B从而悬置部包括上悬置部122B、中间悬置部124B和下悬置部126B,并且下悬置部126B的径向外侧端部固定于主体部140,由此上悬置部122B的挠性端部位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧,中间悬置部124B的挠性端部位于径向外侧而相对的刚性端部位于径向内侧,并且下悬置部126B的挠性端部位于径向内侧而相对的刚性端部位于径向外侧。通过该实施方式,由于设置有三个悬置部,并且对于两对相邻悬置部中的每对悬置部而言,一个悬置部的刚性端部和挠性端部与另一个悬置部的刚性端部和挠性端部的位置相反,这更能够有效地和全面地调整止推部的整体的刚度,以更好的实现与动涡旋的底面的刚度匹配和变形协调。
然后,结合图7对根据本发明的第四实施方式的主轴承座的止推部进行描述。在该实施方式中,止推部120C与主体部140是一体形成的,在止推部120C的径向外侧部中设置有上外侧凹槽123C并且在止推部120C的径向内侧部中设置有下内侧凹槽125C从而形成上悬置部122C和下悬置部124C,由此上悬置部122C的挠性端部位于径向外侧而相对的刚性端部位于径向内侧,并且下悬置部124C的挠性端部位于径向内侧而相对的刚性端部位于径向外侧。
此外,本领域的技术人员可以理解的是,上述实施方式(特别地,第一实施方式)的止推部的形成悬置部的凹槽可以具有各种形状,参见图8A至图8B,凹槽中的最接近止推部的止推表面的凹槽的上壁设置有阶梯部或者设置有凹陷部。参见图8C至图8D,凹槽构造为:在沿着轴向方向的截面中呈矩形、U形、V形或底部窄开口宽的梯形。
尽管在此已详细描述本发明的各种实施方式,但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式,在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且,所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。
Claims (14)
1.一种用于涡旋压缩机(10)的主轴承座(100),所述主轴承座包括用于支承所述涡旋压缩机的压缩机构的呈大致圆环状的止推部(120A、120B、120C)和设置有轴承以便支承所述涡旋压缩机的驱动轴的主体部(140),
其特征在于,在所述止推部(120A、120B、120C)中设置有沿所述涡旋压缩机的径向方向延伸的多个悬置部,并且所述悬置部沿所述涡旋压缩机的轴向方向(L)布置。
2.根据权利要求1所述的主轴承座(100),其中,在所述止推部(120A、120B、120C)的径向内侧部和/或径向外侧部中设置有一个或多个凹槽,由此形成所述悬置部。
3.根据权利要求2所述的主轴承座(100),其中,当沿所述轴向方向观察时,所述悬置部彼此部分重叠。
4.根据权利要求2所述的主轴承座(100),其中,所述悬置部中的每个悬置部具有位于径向两侧的相对的刚性端部和挠性端部,在所述悬置部中,至少一对相邻的悬置部中的第一悬置部的刚性端部和挠性端部的位置与第二悬置部的刚性端部和挠性端部的位置相反。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的主轴承座(100),其中,所述凹槽包括在所述止推部(120A)的径向外侧部中设置的外侧凹槽(123A),从而所述悬置部包括上悬置部(122A)和下悬置部(124A),所述下悬置部(124A)的径向外侧端部固定于所述主体部(140),由此所述上悬置部(122A)的挠性端部位于径向外侧而刚性端部位于径向内侧,并且所述下悬置部(124A)的挠性端部位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧。
6.根据权利要求5所述的主轴承座(100),其中,所述凹槽还包括在所述下悬置部(124A)的径向内侧部中设置的中部附加凹槽(125A1),从而所述下悬置部(124A)包括位于中间的第一下悬置部(124A1)和位于下侧的第二下悬置部(124A2)。
7.根据权利要求5所述的主轴承座(100),其中,所述凹槽还包括在所述下悬置部(124A)的径向内侧部中设置的朝向下侧敞开的下部附加凹槽(125A2),从而所述下悬置部(124A)包括位于径向内侧的内悬置部(124A3)和位于径向外侧的外悬置部(124A4)。
8.根据权利要求2至4中任一项所述的主轴承座(100),其中,所述凹槽包括在所述止推部(120B)的径向内侧部中设置的上内侧凹槽(123B)和在所述止推部(120B)的径向外侧部中设置的下外侧凹槽(125B),从而所述悬置部包括上悬置部(122B)、中间悬置部(124B)和下悬置部(126B),并且所述下悬置部(126B)的径向外侧端部固定于所述主体部(140),由此所述上悬置部(122B)的挠性端部位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧,所述中间悬置部(124B)的挠性端部位于径向外侧而刚性端部位于径向内侧,并且所述下悬置部(126B)的挠性端部位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧。
9.根据权利要求2至4中任一项所述的主轴承座(100),其中,所述止推部(120C)与所述主体部(140)是一体形成的。
10.根据权利要求9所述的主轴承座(100),其中,所述凹槽包括在所述止推部(120C)的径向外侧部中设置的上外侧凹槽(123C)和在所述止推部(120C)的径向内侧部中设置的下内侧凹槽(125C),从而所述悬置部包括上悬置部(122C)和下悬置部(124C),由此所述上悬置部(122C)的挠性端部位于径向外侧而刚性端部位于径向内侧,并且所述下悬置部(124C)的挠性端部位于径向内侧而刚性端部位于径向外侧。
11.根据权利要求2至4中任一项所述的主轴承座(100),其中,所述凹槽构造为:在沿着所述轴向方向的截面中呈矩形、U形、V形或底部窄开口宽的梯形。
12.根据权利要求2至4中任一项所述的主轴承座(100),其中,最接近所述止推部的止推表面的凹槽的上壁设置有阶梯部或者设置有凹陷部。
13.一种涡旋压缩机(10),其特征在于,所述涡旋压缩机(10)包括根据权利要求1至12中任一项所述的主轴承座(100)。
14.根据权利要求13所述的涡旋压缩机(10),其中,所述压缩机构包括具有动涡旋端板(22)的动涡旋(20),所述止推部设置有轴向地支承所述动涡旋端板(22)的止推表面从而轴向地支承所述动涡旋(20)的绕动。
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