CN112096310A - 一种用于石油开采的液压式套管扶正器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于石油开采的液压式套管扶正器，属于石油完井工程技术领域，包括套管、井眼紧固扩张器和双联动扶正机构，所述套管沿井眼紧固扩张器竖直方向轴线插入井眼紧固扩张器，所述套管上且位于井眼紧固扩张器的两端分别设置有双联动扶正机构，两个所述双联动扶正机构在竖直方向上关于井眼紧固扩张器水平方向中线对称，通过井眼紧固扩张器实现套管在井眼内的固定及对套管的限位，通过双联动扶正机构实现对套管的柔性扶正固定，即本发明中的双联动扶正机构通过气压与液压相结合的方式实现对套管的柔性扶正固定，使套管在使用过程中的可塑性强，响应快，对套管和其它油井施工设备起到一定程度的柔性保护。
Description
技术领域
本发明属于石油完井工程技术领域，具体是一种用于石油开采的液压式套管扶正器。
背景技术
套管固井射孔完井是水平井完井的重要方式之一，但目前水平井固井存在水平段套管偏心、居中度差，固井后形成的水泥环薄厚不均的问题，严重影响了水平井固井质量和水平井产能优势的发挥。目前改善水平井固井质量最有效的方法是在水平段套管加放刚性扶正器，但常规刚性扶正器存在以下缺点：外径尺寸大，套管下入困难；下入时容易刺刮井壁， 形成砂堵；承载力不够，套管居中质量差。
如专利申请号（201621471090.3）公开了一种液压套管扶正器。液压套管扶正器包括扶正器本体、液缸、定位螺栓、活塞、进压孔、止回环、扶正弹片、弹片支撑环等部件。所述扶正器本体的外壁上靠近母扣端处设有液压缸，由定位螺栓固定在扶正器本体上，液压缸的内部由环形活塞连接扶正弹片，扶正弹片的另一端固定于弹片支撑环上，扶正器本体外壁上靠近母扣端处的液缸内设有4个呈圆周均匀分布的进压孔，环形活塞的内壁和外壁上均设有若干密封圈。本实用新型的液压套管扶正器结构新颖，扶正器本体两端由套管扣与套管相连，注完水泥后在套管内蹩压，环形活塞推动扶正弹片移动，扶正弹片支向井壁，有效保证套管居中，保证套管与井眼之间的水泥环均匀，从而提高固井质量，但是现有的用于石油开采的液压式套管扶正器在使用过程中仍存在以下不足：
1、现有的用于石油开采的液压式套管扶正器在使用过程中使套管在不同尺寸的井眼中固定难；
2、现有的用于石油开采的液压式套管扶正器的使用过程中通常是对套管进行卡死紧固，即刚性固定，容易对套管及其他机构的造成一定的损伤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于石油开采的液压式套管扶正器，本发明通过气压与液压相结合的方式实现对套管的柔性扶正固定，使套管在使用过程中的可塑性强，响应快，对套管和其它油井施工设备起到一定程度的柔性保护，扶正效果好。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于石油开采的液压式套管扶正器，包括套管、井眼紧固扩张器和双联动扶正机构，所述套管沿井眼紧固扩张器竖直方向轴线插入井眼紧固扩张器，所述套管上且位于井眼紧固扩张器的两端分别设置有双联动扶正机构，两个所述双联动扶正机构在竖直方向上关于井眼紧固扩张器水平方向中线对称；
所述井眼紧固扩张器的上下两侧沿水平方中线划分结构对称，所述井眼紧固扩张器包括固定筒、推动筒、固定块和连接杆，所述固定筒为两端无盖的空腔圆柱结构，所述固定筒的空腔内部开设有内螺纹，所述固定筒的上端固定设置有固定盘，所述固定筒的内部且位于固定盘的下方设置有推动盘，所述固定盘的圆周侧面上呈圆形阵列设置有四个推动块，四个所述推动块滑动连接在固定盘的槽口内，所述推动块的底端与推动盘的盘面相抵；
所述固定筒的内部且位于推动盘的下方设置有弹簧，所述弹簧的顶端与推动盘的底面相抵，所述固定筒的内部固定设置有外套筒，所述外套筒穿过弹簧设置，所述外套筒的顶端贯穿推动盘和固定盘同固定块底面固定连接，所述外套筒与固定盘中心孔固定连接，所述固定块的四周侧面上均铰接有连接杆，所述井眼紧固扩张器沿中线方向两端的所述连接杆铰接，所述推动块的顶端与连接杆的底端相抵；
所述推动筒为两端无盖的空腔圆柱结构，所述推动筒的顶端设置有螺纹筒，所述螺纹筒为两端无盖的空腔圆柱结构，所述螺纹筒的外表面上开设有与固定筒内螺纹相适配的外螺纹，所述推动筒通过螺纹筒经螺纹连接在固定筒内，所述螺纹筒的顶端在固定筒的内部与弹簧的底端相抵，所述推动筒的底端固定设置有辅助进料筒，所述辅助进料筒为两端无盖的空腔圆柱结构，所述套管经辅助进料筒插入推动筒，并穿过推动筒插入固定筒内部的外套筒内部，贯穿外套筒经固定块穿出。
作为本发明进一步的方案：所述固定块的中心位置在竖直方向上开设有供套管穿过的通孔。
作为本发明再进一步的方案：所述外套筒与推动盘中间位置的通孔活动连接。
作为本发明再进一步的方案：所述固定块侧面上所铰接的连接杆分别与固定块的侧面平行，且连接杆在固定块上沿固定块的横向进行扩张。
作为本发明再进一步的方案：所述双联动扶正机构包括L型支撑座、U型液压缸、液压缸筒一、扶正块和液压缸筒二，所述L型支撑座设置有两个，两个所述L型支撑座分别位于套管的两侧且关于套管竖直方向轴线对称，所述L型支撑座水平端的端面上开设有与固定筒外表面相适配的C型槽，所述L型支撑座水平端的端面通过C型槽卡接在井眼紧固扩张器的固定筒上，所述套管两侧的L型支撑座竖直端的端面上开设有与液压缸筒一和液压缸筒二外表面相适配的C型槽，所述液压缸筒一与液压缸筒二分别水平固定在L型支撑座竖直端的C型槽内，所述液压缸筒一与液压缸筒二的结构对称且关于套管竖直方向中线对称，所述液压缸筒一与液压缸筒二的缸筒末端均设置有与U型液压缸相适配的连接管口，所述U型液压缸两侧的底端出口分别与液压缸筒一和液压缸筒二的连接管口固定连接，所述U型液压缸的顶端一侧开设有外接气口，且在该外接气口上连接有外接气泵，所述液压缸筒一与液压缸筒二的活塞杆上分别连接有扶正块，所述扶正块与套管相抵。
作为本发明再进一步的方案：所述L型支撑座水平端的C型槽两侧分别设置有连接耳，且套管两侧所述L型支撑座上的连接耳通过紧固螺钉与紧固螺母固定连接。
作为本发明再进一步的方案：所述U型液压缸的内部填充有液压油，所述U型液压缸的顶端中心位置开设有与供套管穿过的通孔。
作为本发明再进一步的方案：所述活塞杆的端面上开设有球型槽，所述扶正块的背面上经连接块设置有与球型槽相适配的滚珠，所述扶正块通过滚珠转动连接在活塞杆端面的球型槽内。
作为本发明再进一步的方案：所述扶正块的侧面上开设有与套管外表面相适配的弧形槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明将套管插入井眼紧固扩张器，即通过推动井眼紧固扩张器两端的固定筒向中间挤压，使固定块带动两端铰接的连接杆向四周扩张，从而实现连接杆对井眼内壁的挤压固定，并通过转动推动筒，使推动筒带动螺纹筒向固定筒内推动，从而实现对弹簧进行挤压，使弹簧带动推动盘移动，使推动盘推动推动块在固定盘的滑槽内移动，从而实现连接杆进一步向四周扩张，使连接杆在井眼内的固定更加紧固，安全性更高；
2、本发明在套管的两端分别设置双联动扶正机构，即通过外接气泵经外接气口向U型液压缸的内部导入气压，关闭外接气泵，使U型液压缸内的气压对U型液压缸的液压油进行挤压，使液压缸筒一和液压缸筒二推动活塞杆，使活塞杆端面的扶正块对套管进行扶正固定，在工作过程中，当套管出现偏移时，套管对一侧的扶正块进行挤压，且在气压过程中，在U型液压缸气压和油压的作用下，被挤压一侧的扶正块能够快速复位，实现对套管的再次扶正，即本发明中的双联动扶正机构通过气压与液压相结合的方式实现对套管的柔性扶正固定，使套管在使用过程中的可塑性强，响应快，对套管和其它油井施工设备起到一定程度的柔性保护。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为一种用于石油开采的液压式套管扶正器的正面结构示意图。
图2为一种用于石油开采的液压式套管扶正器中井眼紧固扩张器的结构示意图。
图3为一种用于石油开采的液压式套管扶正器中固定筒的结构示意图。
图4为一种用于石油开采的液压式套管扶正器中连接杆的结构示意图。
图5为一种用于石油开采的液压式套管扶正器中推动筒的结构示意图。
图6为一种用于石油开采的液压式套管扶正器中L型支撑座的结构示意图。
图7为一种用于石油开采的液压式套管扶正器中扶正块的结构示意图。
图中：1、套管；2、井眼紧固扩张器；201、固定筒；2011、弹簧；2012、外套筒；2013、推动盘；2014、固定盘；2015、推动块；202、推动筒；2021、螺纹筒；2022、辅助进料筒；203、固定块；204、连接杆；3、双联动扶正机构；301、L型支撑座；3011、连接耳；3012、紧固螺钉；302、U型液压缸；303、液压缸筒一；304、活塞杆；305、扶正块；306、液压缸筒二；307、连接管口；308、球型槽；309、滚珠。
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做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。
请参阅图1～7，本发明实施例中，一种用于石油开采的液压式套管扶正器，包括套管1、井眼紧固扩张器2和双联动扶正机构3，所述套管1沿井眼紧固扩张器2竖直方向轴线插入井眼紧固扩张器2，所述套管1上且位于井眼紧固扩张器2的两端分别设置有双联动扶正机构3，两个所述双联动扶正机构3在竖直方向上关于井眼紧固扩张器2水平方向中线对称，通过井眼紧固扩张器2实现套管1在井眼内的固定及对套管1的限位，通过双联动扶正机构3实现对套管1的柔性扶正固定。
所述井眼紧固扩张器2的上下两侧沿水平方中线划分结构对称，所述井眼紧固扩张器2包括固定筒201、推动筒202、固定块203和连接杆204，所述固定筒201为两端无盖的空腔圆柱结构，所述固定筒201的空腔内部开设有内螺纹，所述固定筒201的上端固定设置有固定盘2014，所述固定筒201的内部且位于固定盘2014的下方设置有推动盘2013，所述固定盘2014的圆周侧面上呈圆形阵列设置有四个推动块2015，四个所述推动块2015滑动连接在固定盘2014的槽口内，所述推动块2015的底端与推动盘2013的盘面相抵，即通过推动井眼紧固扩张器2两端的固定筒201向中间挤压，使固定块203带动两端铰接的连接杆204向四周扩张，从而实现连接杆204在井眼内壁的初步挤压固定。
所述固定筒201的内部且位于推动盘2013的下方设置有弹簧2011，所述弹簧2011的顶端与推动盘2013的底面相抵，所述固定筒201的内部固定设置有外套筒2012，弹簧2011套设在外套筒2012外部，所述外套筒2012的顶端贯穿推动盘2013和固定盘2014同固定块203底面固定连接，所述外套筒2012与固定盘2014中心孔固定连接，所述固定块203的四周侧面上均铰接有连接杆204，所述井眼紧固扩张器2沿中线方向两端的所述连接杆204铰接，即沿中线对称的两根连接杆204铰接在一起，所述推动块2015的顶端与连接杆204的底端相抵，所述推动筒202为两端无盖的空腔圆柱结构，所述推动筒202的顶端设置有螺纹筒2021，所述螺纹筒2021为两端无盖的空腔圆柱结构，所述螺纹筒2021的外表面上开设有与固定筒201内螺纹相适配的外螺纹，所述推动筒202通过螺纹筒2021经螺纹连接在固定筒201内，所述螺纹筒2021的顶端在固定筒201的内部与弹簧2011的底端相抵，所述推动筒202的底端固定设置有辅助进料筒2022，所述辅助进料筒2022为两端无盖的空腔圆柱结构，所述套管1经辅助进料筒2022插入推动筒202，并穿过推动筒202插入固定筒201内部的外套筒2012内部，贯穿外套筒2012经固定块203穿出，通过转动推动筒202，使推动筒202带动螺纹筒2021向固定筒201内推动，从而实现对弹簧2011进行挤压，使弹簧2011带动推动盘2013移动，使推动盘2013推动推动块2015在固定盘2014的滑槽内移动，从而实现连接杆204进一步向四周扩张，使连接杆204在井眼内的固定更加紧固，安全性更高。
所述固定块203的中心位置在竖直方向上开设有供套管1穿过的通孔，使井眼紧固扩张器2在井眼内部固定的同时能够实现对套管1的限位固定，使套管1始终保持在井眼的中心位置。
所述外套筒2012与推动盘2013中间位置的通孔活动连接，通过外套筒2012实现固定块203与固定筒201的连接。
所述固定块203侧面上所铰接的连接杆204分别与固定块203的侧面平行，且连接杆204在固定块203上沿固定块203的横向进行扩张，使固定块203四周的连接杆204能够实现同步扩张，使井眼紧固扩张器2在井眼内的架设稳定性更高。
所述双联动扶正机构3包括L型支撑座301、U型液压缸302、液压缸筒一303、扶正块305和液压缸筒二306，所述L型支撑座301设置有两个，两个所述L型支撑座301分别位于套管1的两侧且关于套管1竖直方向轴线对称，所述L型支撑座301水平端的端面上开设有与固定筒201外表面相适配的C型槽，所述L型支撑座301水平端的端面通过C型槽卡接在井眼紧固扩张器2的固定筒201上，所述套管1两侧的L型支撑座301竖直端的端面上开设有与液压缸筒一303和液压缸筒二306外表面相适配的C型槽，所述液压缸筒一303与液压缸筒二306分别水平固定在L型支撑座301竖直端的C型槽内，所述液压缸筒一303与液压缸筒二306的结构对称且关于套管1竖直方向中线对称，所述液压缸筒一303与液压缸筒二306的缸筒末端均设置有与U型液压缸302相适配的连接管口307，所述U型液压缸302两侧的底端出口分别与液压缸筒一303和液压缸筒二306的连接管口307固定连接，所述U型液压缸302的顶端一侧开设有外接气口，且在该外接气口上连接有外接气泵，所述液压缸筒一303与液压缸筒二306的活塞杆304上分别连接有扶正块305，所述扶正块305与套管1相抵，通过外接气泵经外接气口向U型液压缸302的内部导入气压，关闭外接气泵，使U型液压缸302内的气压对U型液压缸302的液压油进行挤压，使液压缸筒一303和液压缸筒二306推动活塞杆304，使活塞杆304端面的扶正块305对套管1进行扶正固定，在工作过程中，当套管1出现偏移时，套管1对一侧的扶正块305进行挤压，且在气压过程中，在U型液压缸302气压和油压的作用下，被挤压一侧的扶正块305能够快速复位，实现对套管1的再次扶正，即本发明中的双联动扶正机构3通过气压与液压相结合的方式实现对套管1的柔性扶正固定，使套管1在使用过程中的可塑性强，响应快，对套管1和其它油井施工设备起到一定程度的柔性保护。
所述L型支撑座301水平端的C型槽两侧分别设置有连接耳3011，且套管1两侧所述L型支撑座301上的连接耳3011通过紧固螺钉3012与紧固螺母固定连接，使双联动扶正机构3两个L型支撑座301在固定筒201上的固定更加牢固，从而使L型支撑座301对液压缸筒一303和液压缸筒二306的支撑更加稳定。
所述U型液压缸302的内部填充有液压油，所述U型液压缸302的顶端中心位置开设有与供套管1穿过的通孔。
所述活塞杆304的端面上开设有球型槽308，所述扶正块305的背面上经连接块设置有与球型槽308相适配的滚珠309，所述扶正块305通过滚珠309转动连接在活塞杆304端面的球型槽308内，使扶正块305对套管1扶正过程中的角度可调，提高扶正块305的灵活性。
所述扶正块305的侧面上开设有与套管1外表面相适配的弧形槽。
工作原理：将套管1经推动筒202的辅助进料筒2022插入，并穿过推动筒202插入固定筒201内部的外套筒2012内部，贯穿外套筒2012经固定块203穿出，即通过推动井眼紧固扩张器2两端的固定筒201向中间挤压，使固定块203带动两端铰接的连接杆204向四周扩张，从而实现连接杆204对井眼内壁的挤压固定，并通过转动推动筒202，使推动筒202带动螺纹筒2021向固定筒201内推动，从而实现对弹簧2011进行挤压，使弹簧2011带动推动盘2013移动，使推动盘2013推动推动块2015在固定盘2014的滑槽内移动，从而实现连接杆204进一步向四周扩张，使连接杆204在井眼内的固定更加紧固，安全性更高，同时通过外接气泵经外接气口向U型液压缸302的内部导入气压，关闭外接气泵，使U型液压缸302内的气压对U型液压缸302的液压油进行挤压，使液压缸筒一303和液压缸筒二306推动活塞杆304，使活塞杆304端面的扶正块305对套管1进行扶正固定，在工作过程中，当套管1出现偏移时，套管1对一侧的扶正块305进行挤压，且在气压过程中，在U型液压缸302气压和油压的作用下，被挤压一侧的扶正块305能够快速复位，实现对套管1的再次扶正，即本发明中的双联动扶正机构3通过气压与液压相结合的方式实现对套管1的柔性扶正固定，使套管1在使用过程中的可塑性强，响应快，对套管1和其它油井施工设备起到一定程度的柔性保护。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于石油开采的液压式套管扶正器，其特征在于，包括套管（1）、井眼紧固扩张器（2）和双联动扶正机构（3），所述套管（1）沿井眼紧固扩张器（2）竖直方向轴线插入井眼紧固扩张器（2），所述套管（1）上且位于井眼紧固扩张器（2）的两端分别设置有双联动扶正机构（3），两个所述双联动扶正机构（3）在竖直方向上相对于井眼紧固扩张器（2）对称设置；
所述井眼紧固扩张器（2）的上下两侧沿水平方中线划分结构对称，所述井眼紧固扩张器（2）包括固定筒（201）、推动筒（202）、固定块（203）和连接杆（204），所述固定筒（201）为两端无盖的空腔圆柱结构，所述固定筒（201）的空腔内部开设有内螺纹，所述固定筒（201）的上端固定设置有固定盘（2014），所述固定筒（201）的内部且位于固定盘（2014）的下方设置有推动盘（2013），所述固定盘（2014）的圆周侧面上呈圆形阵列设置有四个推动块（2015），四个所述推动块（2015）滑动连接在固定盘（2014）的槽口内，所述推动块（2015）的底端与推动盘（2013）的盘面相抵；
所述固定筒（201）的内部且位于推动盘（2013）的下方设置有弹簧（2011），所述弹簧（2011）的顶端与推动盘（2013）的底面相抵，所述固定筒（201）的内部固定设置有外套筒（2012），所述弹簧（2011）套设在外套筒（2012）上，所述外套筒（2012）的顶端贯穿推动盘（2013）和固定盘（2014）同固定块（203）底面固定连接，所述外套筒（2012）与固定盘（2014）中心孔固定连接，所述固定块（203）的四周侧面上均铰接有连接杆（204），所述井眼紧固扩张器（2）沿中线方向两端的所述连接杆（204）铰接，所述推动块（2015）的顶端与连接杆（204）的底端相抵；
所述推动筒（202）为两端无盖的空腔圆柱结构，所述推动筒（202）的顶端设置有螺纹筒（2021），所述螺纹筒（2021）为两端无盖的空腔圆柱结构，所述螺纹筒（2021）的外表面上开设有与固定筒（201）内螺纹相适配的外螺纹，所述推动筒（202）通过螺纹筒（2021）经螺纹连接在固定筒（201）内，所述螺纹筒（2021）的顶端在固定筒（201）的内部与弹簧（2011）的底端相抵，所述推动筒（202）的底端固定设置有辅助进料筒（2022），所述辅助进料筒（2022）为两端无盖的空腔圆柱结构，所述套管（1）经辅助进料筒（2022）插入推动筒（202），并穿过推动筒（202）插入固定筒（201）内部的外套筒（2012）内部，贯穿外套筒（2012）经固定块（203）穿出。
2.根据权利要求1所述的一种用于石油开采的液压式套管扶正器，其特征在于，所述固定块（203）的中心位置在竖直方向上开设有供套管（1）穿过的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种用于石油开采的液压式套管扶正器，其特征在于，所述外套筒（2012）与推动盘（2013）中间位置的通孔活动连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于石油开采的液压式套管扶正器，其特征在于，所述固定块（203）侧面上所铰接的连接杆（204）分别与固定块（203）的侧面平行，且连接杆（204）在固定块（203）上沿固定块（203）的横向进行扩张。
5.根据权利要求1所述的一种用于石油开采的液压式套管扶正器，其特征在于，所述双联动扶正机构（3）包括L型支撑座（301）、U型液压缸（302）、液压缸筒一（303）、扶正块（305）和液压缸筒二（306），所述L型支撑座（301）设置有两个，两个所述L型支撑座（301）分别位于套管（1）的两侧且关于套管（1）竖直方向轴线对称，所述L型支撑座（301）水平端的端面上开设有与固定筒（201）外表面相适配的C型槽，所述L型支撑座（301）水平端的端面通过C型槽卡接在井眼紧固扩张器（2）的固定筒（201）上，所述套管（1）两侧的L型支撑座（301）竖直端的端面上开设有与液压缸筒一（303）和液压缸筒二（306）外表面相适配的C型槽，所述液压缸筒一（303）与液压缸筒二（306）分别水平固定在L型支撑座（301）竖直端的C型槽内，所述液压缸筒一（303）与液压缸筒二（306）的结构对称且关于套管（1）竖直方向中线对称，所述液压缸筒一（303）与液压缸筒二（306）的缸筒末端均设置有与U型液压缸（302）相适配的连接管口（307），所述U型液压缸（302）两侧的底端出口分别与液压缸筒一（303）和液压缸筒二（306）的连接管口（307）固定连接，所述U型液压缸（302）的顶端一侧开设有外接气口，且在该外接气口上连接有外接气泵，所述液压缸筒一（303）与液压缸筒二（306）的活塞杆（304）上分别连接有扶正块（305），所述扶正块（305）与套管（1）相抵。
6.根据权利要求5所述的一种用于石油开采的液压式套管扶正器，其特征在于，所述L型支撑座（301）水平端的C型槽两侧分别设置有连接耳（3011），且套管（1）两侧所述L型支撑座（301）上的连接耳（3011）通过紧固螺钉（3012）与紧固螺母固定连接。
7.根据权利要求5所述的一种用于石油开采的液压式套管扶正器，其特征在于，所述U型液压缸（302）的内部填充有液压油，所述U型液压缸（302）的顶端中心位置开设有与供套管（1）穿过的通孔。
8.根据权利要求5所述的一种用于石油开采的液压式套管扶正器，其特征在于，所述活塞杆（304）的端面上开设有球型槽（308），所述扶正块（305）的背面上经连接块设置有与球型槽（308）相适配的滚珠（309），所述扶正块（305）通过滚珠（309）转动连接在活塞杆（304）端面的球型槽（308）内。
9.根据权利要求5所述的一种用于石油开采的液压式套管扶正器，其特征在于，所述扶正块（305）的侧面上开设有与套管（1）外表面相适配的弧形槽。
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