CN112166661A - 支撑销及支撑销自动更换系统 - Google Patents

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Abstract

在从下方支撑在元件安装机的元件安装站(41)安装元件的电路基板(35)的支撑销(10)中，所述支撑销是构成为能够更换为由硬质材料形成的硬质支撑销(20)的软质支撑销。所述软质支撑销并设有由软质弹性材料形成并从下方支撑所述电路基板的软销部(12)和通过使安装于元件安装机的安装头的卡合保持件(30)进行升降以及转动动作而能够进行卡合保持及卡合解除的卡合销部(13)。所述卡合销部形成为与所述硬质支撑销中的由所述卡合保持件卡合保持的卡合部分(25)通用的形状。

Description

支撑销及支撑销自动更换系统
技术领域
本说明书公开了与从下方支撑在元件安装机的元件安装站安装元件的电路基板的支撑销及支撑销自动更换系统相关的技术。
背景技术
近年来的元件安装基板随着薄型化的推进而变得容易弯曲，因此在通过元件安装机向电路基板安装元件的情况下，在位于电路基板的下方的支撑板上配置多个支撑销，从下方通过多个支撑销来支撑电路基板，从而防止电路基板的弯曲。另外，为了满足近年来的高密度安装化、小型化的要求，在电路基板的双面安装有元件的双面安装基板的需求也较多。在利用元件安装机来生产该双面安装基板的情况下，首先在基板的单面安装元件，之后，将该基板表里翻转而再次投入到元件安装机中，在基板的剩余的单面安装元件。
在将元件安装于基板的剩余的单面时，若从下方支撑基板的支撑销碰到基板下表面的预装元件，则存在有该预装元件损伤、或者基板被上推的可能性，因此如专利文献1(国际公开WO2015/040755号公报)所记载的那样，由聚氨酯等软质弹性材料形成支撑销，在销前端部碰到预装元件时发生弹性变形而防止预装元件的损伤、基板的上推。通常，这种能够弹性变形的软质支撑销被称为“软销”，不发生弹性变形的硬质支撑销被称为“硬销”。
另外，为了使根据所生产的元件安装基板的种类来更换支撑板上的支撑销、或者变更支撑销的配置的作业自动化，如专利文献2(日本特开2011-14626号公报)所记载的那样，在元件安装机的安装头安装支撑销吸附用的吸嘴，利用该吸嘴来吸附支撑销，从而进行支撑销的更换、配置变更。
或者，如专利文献1、专利文献3(日本专利第6037412号公报)所记载的那样，在元件安装机的安装头安装夹头装置，利用该夹头装置的夹头爪夹持支撑销而进行支撑销的更换、配置变更。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2015/040755号公报
专利文献2：日本特开2011-14626号公报
专利文献3：日本专利第6037412号公报
发明内容
发明所要解决的课题
通常，由于支撑销比安装于电路基板的元件大且重，因此如上述专利文献2那样，在利用安装于安装头的吸嘴来进行支撑销的更换、配置变更的情况下，存在有吸嘴相对于支撑销的吸附力不足而导致吸嘴所吸附的支撑销发生位置偏移、或者脱落的可能性。
另一方面，如上述专利文献1、3那样，在利用安装于安装头的夹头装置进行支撑销的更换、配置变更的情况下，与吸嘴相比能够稳定地保持支撑销，能够期待防止由夹头装置夹持的支撑销的位置偏移、脱落的效果，但是由于夹头装置需要使夹持支撑销的夹头爪进行开闭动作的机构，因此存在有保持支撑销的装置大型化、高成本化的缺点。而且，也存在有开闭的夹头爪与相邻的支撑销发生干扰而导致支撑销的配置发生偏移、或者支撑销损伤的可能性。
另外，在根据所生产的元件安装基板的种类选择使用软质支撑销(软销)和硬质支撑销(硬销)中的任一方的情况下，如上述专利文献1、3那样，考虑使用夹头装置来进行支撑销的更换、配置变更，但是在该情况下，产生有上述装置的大型化、高成本化的问题、存在有开闭的夹头爪与相邻的支撑销发生干扰的可能性这样的问题。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，在从下方支撑在元件安装机的元件安装站安装元件的电路基板的支撑销中，所述支撑销是构成为能够更换为由硬质材料形成的硬质支撑销的软质支撑销，并且并设有：软销部，由软质弹性材料形成并从下方支撑所述电路基板；以及卡合销部，通过使安装于所述元件安装机的安装头的卡合保持件进行升降以及转动动作而能够进行卡合保持及卡合解除，所述卡合销部形成为与所述硬质支撑销中的由所述卡合保持件卡合保持的卡合部分通用的形状。
由于在该结构中为如下卡口式的卡合：在利用安装于元件安装机的安装头的卡合保持件对并设有软销部和卡合销部的软质支撑销的卡合销部进行卡合保持时，通过卡合保持件的升降以及转动动作来对卡合销部进行卡合保持及卡合解除，因此卡合保持件自身不需要开闭机构等可动部分，与以往的夹头装置相比，能够使保持支撑销的结构简单且小型化，并且与以往的利用吸嘴的负压吸引力来保持支撑销的结构相比，能够通过卡合而机械性地稳定且可靠地保持支撑销。而且，由于软质支撑销的卡合销部形成为与硬质支撑销中的被卡合保持件卡合保持的卡合部分通用的形状，因此即使在对软质支撑销和硬质支撑销中的任一方进行卡合保持的情况下，也能够使用同一个卡合保持件来进行卡合保持，不需要更换卡合保持件。
附图说明
图1是表示实施例1的软质支撑销的立体图。
图2是从上方观察软质支撑销的俯视图。
图3是表示利用软质的支撑的软销部从下方支撑电路基板的状态的主视图。
图4是表示硬质支撑销的立体图。
图5是表示吸嘴的立体图。
图6是表示卡合保持件的立体图。
图7是表示卡合保持件对软质支撑销的卡合销部进行卡合保持的状态的侧视图。
图8是表示元件安装机的元件安装站的立体图。
图9是表示元件安装机的控制系统的结构的框图。
图10是从上方观察实施例2的软质支撑销的俯视图。
具体实施方式
以下，说明在本说明书中公开的两个实施例1、2。
实施例1
基于图1至图9来说明实施例1。
图1至图4所示的两种支撑销10、20是销前端部(软销部12)能够弹性变形的软质支撑销10和不发生弹性变形的硬质支撑销20，根据所生产的元件安装基板的种类来选择使用哪一个。
首先，使用图1至图3说明销前端部(软销部12)能够弹性变形的软质支撑销10的结构。
软质支撑销10构成为具备下部侧的基座部11和并设于该基座部11上的软销部12以及卡合销部13。基座部11由金属、塑料等硬质材料形成为带台阶的支柱状，在其下部设有通过磁力将该支撑销10保持在后述的支撑板46上的磁铁14。
在基座部11的上部侧设有将软销部12和卡合销部13支撑为朝向上方的支架部15。该支架部15既可以与基座部11形成为一体，也可以将分体地形成的支架部15例如通过螺纹紧固、铆接、粘接、熔接、压接等固定于基座部11的上端部。
卡合销部13既可以由金属、塑料等硬质材料一体地形成于支架部15，也可以将分体地形成的卡合销部13例如通过螺纹紧固、铆接、粘接、熔接、压接等固定于支架部15的上表面侧。卡合销部13形成为与硬质支撑销20中的被后述的卡合保持件30卡合保持的卡合部分25通用的形状。在本实施例1中，如图2所示，在卡合销部13的外周部，在同一圆周上以等间距形成有多个(例如三个)卡合突起16。
此外，在将卡合销部13与支架部15分体地形成的情况下，也可以构成为将卡合销部13以能够更换的方式安装于支架部15，能够更换为与硬质支撑销20的卡合部分25通用的形状。或者，也可以调整卡合销部13绕轴心的角度(卡合突起16的位置)。
另一方面，软销部12由聚氨酯、橡胶等软质弹性材料形成，其上端部形成为大致球面状(R形状)。软销部12的上端的高度比卡合销部13的上端的高度高，如图3所示，在由软销部12从下方支撑电路基板35时，卡合销部13的上端被设定为不与电路基板35接触。在本实施例1中，软销部12的下端部嵌合于在支架部15形成的安装孔17中并被螺钉18固定，通过拧松螺钉18而能够更换软销部12。或者，也可以通过拧松螺钉18来调整软销部12的上端的高度。
如图2所示，在卡合销部13的上端面设有用于通过图像处理而相对于硬质支撑销20来进行识别的识别部19。该识别部19构成为，设于从卡合销部13的轴心偏心的位置，通过图像处理来判定识别部19的偏心方向，从而能够判定软销部12相对于卡合销部13所处的方位。在图2的例子中，在识别部19的偏心方向为下方向时，软销部12位于卡合销部13的右方向，但是并不局限于此，例如，在识别部19的偏心方向为右方向时，软销部12也可以位于卡合销部13的右方向。识别部19只要能够与卡合销部13的上端面区别地被图像识别，则可以是任意的形状、颜色、材质等。
在本实施例1中，卡合销部13的下部形成为朝向下方扩径的锥状，从而能够通过图像处理而将该锥状部分13a的下端的圆形部分与支架部15区别地进行图像识别。也可以将该锥状部分13a着色成与支架部15区别而易于进行图像识别的颜色。由此，卡合销部13的锥状部分13a成为对卡合销部13的位置进行图像识别的标记。此外，对卡合销部13的位置进行图像识别的标记并不局限于卡合销部13的锥形部分13a，例如，也可以将卡合销部13的上端面整体或者其中心部与其它部分区别而着色成能够被图像识别的颜色，将其作为对卡合销部13的位置进行图像识别的标记。
接着，使用图4说明不发生弹性变形的硬质支撑销20的结构。
硬质支撑销20构成为具备下部侧的基座部21和朝向上方地设于该基座部21上的硬销部22。基座部21与硬销部22由金属、塑料等硬质材料形成为一体，在基座部21的下部设有通过磁力将该支撑销20保持在后述的支撑板46上的磁铁23。硬销部22的上部侧形成为卡合部分25，该卡合部分25形成为与软质支撑销10的卡合销部13通用的形状，且在该卡合部分25的外周部以等间距形成有被卡合保持件30卡合保持的多个卡合突起24。
接着，使用图6以及图7说明卡合保持件30的结构。
卡合保持件30的上部侧形成为与吸附元件的吸嘴37(参照图5)的上部侧通用的形状，卡合保持件30被元件安装机的安装头(未图示)保持为能够更换为吸嘴37。
卡合保持件30的下部侧的部分31形成为供软质支撑销10的卡合销部13(或者硬质支撑销20的卡合部分25)插入的圆筒状，在该圆筒状部31形成有通过卡口式的卡合来保持软质支撑销10的多个卡合突起16(或者硬质支撑销20的多个卡合突起16)的多个卡合槽32。各卡合槽32整体形成为大致倒J字状，具有从圆筒状部31的下端向上方延伸的纵槽部32a和从该纵槽部32a的上部侧向横向延伸的横槽部32b，在该横槽部32b的前端侧形成有向下方凹陷的卡合凹部32c。
在利用元件安装机的安装头所保持的卡合保持件30对软质支撑销10(或者硬质支撑销20)进行卡合保持的情况下，首先，利用与安装头一体地移动的标记拍摄用的相机54(参照图9)从上方对要由卡合保持件30卡合保持的软质支撑销10的卡合销部13(或者硬质支撑销20的卡合部分25)进行拍摄，并对该图像进行处理，从而识别卡合销部13(或者卡合部分25)的位置和卡合突起16的朝向(或者卡合部分25的朝向)，基于该识别结果使卡合保持件30向卡合销部13(或者卡合部分25)的上方移动，并且使卡合保持件30适当旋转而使圆筒状部31的各卡合槽32的纵槽部32a的位置与卡合销部13的各卡合突起16(或者卡合部分25的各卡合突起24)的位置对齐。
在该状态下，使卡合保持件30下降而将圆筒状部31插入软质支撑销10的卡合销部13(或者硬质支撑销20的卡合部分25)，从其插入中途将圆筒状部31的各卡合槽32的纵槽部32a向卡合销部13的各卡合突起16(或者卡合部分25的各卡合突起24)插入。从该中途起，设于卡合保持件30的内部的弹簧(未图示)的按压力作用于卡合销部13(或者卡合部分25)。然后，在将卡合销部13的各卡合突起16(或者卡合部分25的各卡合突起24)插入至各卡合槽32的纵槽部32a的上部的时间点，使卡合保持件30向卡合方向旋转预定角度而将圆筒状部31的各卡合槽32的横槽部32b向卡合销部13的各卡合突起16(或者卡合部分25的各卡合突起24)插入。
然后，通过使卡合保持件30上升，卡合销部13(或者卡合部分25)被卡合保持件30内部的弹簧(未图示)压下，形成为卡合销部13的各卡合突起16(或者卡合部分25的各卡合突起24)嵌入各卡合槽32的卡合凹部32c而被其卡合保持的状态。在解除该卡合的情况下，将卡合保持件30的升降以及旋转动作按照与上述卡合动作时相反的顺序向相反方向进行。以上说明的卡合保持件30的升降以及转动动作由元件安装机的控制装置51(参照图9)来控制。
接着，使用图8说明元件安装机的元件安装站41的结构。元件安装站41是利用元件安装机的安装头将元件安装于由传送机42、43搬入的电路基板35的场所。传送机42、43以载置电路基板35的左右两边部而进行搬运的方式配置为与该电路基板35的搬运方向平行，保持右侧的传送机43的轨道45是位置被固定的基准轨道，保持左侧的传送机42的轨道44形成为根据电路基板35的宽度而在其宽度方向上移动的可动轨道。
在元件安装站41水平地设有载置软质支撑销10、硬质支撑销20的支撑板46。该支撑板46由铁等磁性材料形成，软质支撑销10、硬质支撑销20被磁铁14、23吸附保持于支撑板46上。支撑板46构成为通过升降装置47(参照图9)来进行升降，在对搬入的电路基板35进行夹持时，支撑板46朝向上限位置上升，在解除电路基板35的夹持时，支撑板46朝向下限位置下降。
在本实施例1中，将支撑板46的尺寸设定为比电路基板35的尺寸大，将支撑板46中的从电路基板35的正下方伸出的部分用作支撑销保管部，在该支撑销保管部载置并保管所更换的软质支撑销10、硬质支撑销20。此外，支撑销保管部也可以设于与支撑板46不同的场所(例如传送机42、43的附近)，总之，只要设于安装头所保持的卡合保持件30能够移动的区域内即可。
在元件安装机中设有：元件拍摄用的相机53(参照图9)，从被安装头保持的吸嘴37所吸附的元件的下表面侧对该元件进行拍摄；及标记拍摄用的相机54(参照图9)，对电路基板35的基准位置标记(未图示)进行拍摄。标记拍摄用的相机54也被用作通过安装头移动装置52(参照图9)而与安装头一体地移动、从而从上方对软质支撑销10的卡合销部13、硬质支撑销20的卡合部分25进行拍摄的相机。标记拍摄用的相机54的视野尺寸形成为在拍摄软质支撑销10的卡合销部13时软销部12从视野脱离的视野尺寸。
如图9所示，在元件安装机的控制装置51连接有键盘、鼠标、触摸面板等输入装置55、LCD、EL、CRT等显示装置56等。进而，在控制装置51中内置有对由元件拍摄用的相机53、标记拍摄用的相机54拍摄到的图像进行处理的图像处理单元57。
元件安装机的控制装置51构成为以一个或者多个计算机(CPU)为主体，通过对元件安装机的各部的动作进行控制而对向电路基板35安装元件的动作进行控制。进而，控制装置51在支撑销10或者20的更换、配置变更时，对安装头所保持的卡合保持件30的上下左右方向上的移动、升降及转动动作和标记拍摄用的相机54的拍摄动作进行控制，当在支撑销保管部与支撑板46之间转载软质支撑销10或者硬质支撑销20、或者变更支撑板46上的支撑销10或者20的配置时，对如下动作进行控制：对通过标记拍摄用的相机54从上方拍摄要由卡合保持件30卡合保持的支撑销10的卡合销部13或者支撑销20的卡合部分25所得的图像进行处理，识别该支撑销10的卡合销部13或者支撑销20的卡合部分25的位置，将卡合保持件30定位于该位置的上方并进行下降及转动动作，从而使卡合保持件30与该支撑销10的卡合销部13或者支撑销20的卡合部分25卡合。
此时，控制装置51在对由标记拍摄用的相机54拍摄到的图像进行处理时，通过判定有无识别部19来识别软质支撑销10与硬质支撑销20。由此，即使由标记拍摄用的相机54拍摄到的软质支撑销10的卡合销部13与硬质支撑销20的卡合部分25为通用的形状，也能够通过在图像处理中判定有无识别部19来识别软质支撑销10和硬质支撑销20。
在本实施例1中，由于也将对电路基板35的基准位置标记进行拍摄的标记拍摄用的相机54用作拍摄软质支撑销10的卡合销部13的相机，因此具有无需另外设置支撑销拍摄专用的相机的优点，但就一般而言，标记拍摄用的相机54由于视野窄，无法同时将卡合销部13和软销部12都收入到视野中而进行拍摄，因此根据由标记拍摄用的相机54拍摄到的图像并不清楚软销部12相对于卡合销部13位于哪个方位。在软质支撑销10的更换、配置变更时，为了避免相邻的软质支撑销10间的干扰，需要知道软销部12相对于卡合销部13位于哪个方位。
为此，在本实施例1中，将识别部19设于从卡合销部13的轴心偏心的位置，该识别部19的偏心方向成为决定软销部12相对于卡合销部13所处的方位的指标。因而，控制装置51在对由标记拍摄用的相机54拍摄到的图像进行处理而识别出识别部19的情况下，通过判定该识别部19的偏心方向来判定软销部12所处的方位，从而推定软销部12的位置。由此，即使在拍摄软质支撑销10的卡合销部13所得的图像中并未拍到软销部12，也能够根据识别部19的偏心方向高精度地推定软销部12的位置。即，由于卡合销部13与软销部12之间的距离是根据产品规格数据等已知的数据，因此只要知道软销部12相对于卡合销部13所处的方位，就能够以卡合销部13的位置为基准来运算软销部12的位置。
由于在以上说明的本实施例1中是如下的卡口式的卡合：在利用安装于元件安装机的安装头的卡合保持件30对并设有软销部12和卡合销部13的软质支撑销10的卡合销部13进行卡合保持时，通过卡合保持件30的升降以及转动动作来对卡合销部13进行卡合保持及卡合解除，因此卡合保持件30自身不需要开闭机构等可动部分，与以往的夹头装置相比，能够使保持支撑销10的结构简单且小型化，能够有助于成本削减，并且能够防止进行卡合动作(升降以及转动动作)的卡合保持件30与相邻的支撑销10、20发生干扰的情况。而且，与利用以往的吸嘴的负压吸引力来保持支撑销的结构相比，能够通过卡合而机械性地稳定且可靠地保持支撑销10、20，能够防止由卡合保持件30保持的支撑销10、20的位置偏移、脱落。进而，由于软质支撑销10的卡合销部13形成为与硬质支撑销20的卡合部分25通用的形状，因此即使在对软质支撑销10和硬质支撑销20中的任一方进行卡合保持的情况下，也能够使用同一个卡合保持件30来进行卡合保持，不需要更换卡合保持件30，能够高效地进行支撑销10、20的更换作业。
实施例2
接着，使用图10说明实施例2。但是，对与上述实施例1实质上相同的部分标注相同的附图标记并省略或者简化说明，主要说明不同的部分。
在上述实施例1中，将识别部19设于从卡合销部13的轴心偏心的位置，通过判定识别部19的偏心方向，能够判定软销部12相对于卡合销部13所处的方位，但是在本实施例2中，如图10所示，在卡合销部13的上端面形成能够确定识别部60的朝向的形状(例如箭头、楔形等)，控制装置51在对由标记拍摄用的相机54拍摄到的图像进行处理而识别出识别部60的情况下，通过判定该识别部60的朝向来判定软销部12相对于卡合销部13所处的方位，从而推定软销部12的位置。
在以上说明的本实施例2中，也能够获得与上述实施例1同样的效果。
本发明并不局限于上述实施例1、2，例如，当然也可以变更软质支撑销10的形状、或者变更卡合保持件30的结构等，能够在不脱离主旨的范围内进行各种变更来实施。
附图标记说明
10…软质支撑销 11…基座部 12…软销部 13…卡合销部 14…磁铁 15…支架部16…卡合突起 19…识别部 20…硬质支撑销 24…卡合突起 25…卡合部分 30…卡合保持件 32…卡合槽 35…电路基板 37…吸嘴 41…元件安装站 42、43…传送机 46…支撑板51…控制装置 52…安装头移动装置 53…元件拍摄用的相机 57…图像处理单元 60…识别部

Claims (10)

1.一种支撑销，从下方支撑在元件安装机的元件安装站安装元件的电路基板，其中，
所述支撑销是构成为能够更换为由硬质材料形成的硬质支撑销的软质支撑销，并且并设有：软销部，由软质弹性材料形成并从下方支撑所述电路基板；以及卡合销部，通过使安装于所述元件安装机的安装头的卡合保持件进行升降以及转动动作而能够进行卡合保持及卡合解除，
所述卡合销部形成为与所述硬质支撑销中的由所述卡合保持件卡合保持的卡合部分通用的形状。
2.根据权利要求1所述的支撑销，其中，
在所述卡合销部设有用于通过图像处理而相对于所述硬质支撑销来进行识别的识别部。
3.根据权利要求2所述的支撑销，其中，
所述识别部设于从所述卡合销部的轴心偏心的位置，并且构成为，能够通过图像处理来判定所述识别部的偏心方向，从而判定所述软销部相对于所述卡合销部所处的方位。
4.根据权利要求2所述的支撑销，其中，
所述识别部构成为，形成为能够确定朝向的形状，能够通过图像处理来判定所述识别部的朝向，从而判定所述软销部相对于所述卡合销部所处的方位。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的支撑销，其中，
所述软销部以及/或者所述卡合销部被设为能够进行更换。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的支撑销，其中，
所述支撑销应用于在所述元件安装站中设有载置所述支撑销的磁性材料制的支撑板的元件安装机，
在所述支撑销的下部设有通过磁力将该支撑销保持在所述支撑板上的磁铁。
7.一种支撑销自动更换系统，具备：
支撑销保管部，能够保管权利要求1所述的支撑销和所述硬质支撑销，以下将所述权利要求1所述的支撑销称为软质支撑销；
支撑板，能够载置所述软质支撑销和所述硬质支撑销；
相机，将所述软质支撑销的所述卡合销部和所述硬质支撑销的所述卡合部分中的任一方收入到视野中并从上方进行拍摄；以及
控制装置，对安装于所述元件安装机的安装头的卡合保持件的上下左右方向上的移动、升降以及转动动作和所述相机的拍摄动作进行控制，
当在所述支撑销保管部与所述支撑板之间转载所述软质支撑销或者所述硬质支撑销、或者变更所述支撑板上的所述软质支撑销或者所述硬质支撑销的配置时，所述控制装置对通过所述相机从上方拍摄要由所述卡合保持件卡合保持的支撑销的所述卡合销部或者所述卡合部分所得的图像进行处理，识别该支撑销的所述卡合销部或者所述卡合部分的位置，将所述卡合保持件定位于该位置的上方并进行下降以及转动动作，从而使所述卡合保持件与该支撑销的所述卡合销部或者所述卡合部分卡合。
8.根据权利要求7所述的支撑销自动更换系统，其中，
在所述软质支撑销的所述卡合销部设有用于通过图像处理而相对于所述硬质支撑销进行识别的识别部，
所述控制装置通过对由所述相机拍摄到的图像进行处理来判定有无所述识别部，从而识别所述软质支撑销与所述硬质支撑销。
9.根据权利要求8所述的支撑销自动更换系统，其中，
所述识别部设于从所述卡合销的轴心偏心的位置，
所述相机采用在拍摄所述卡合销部时所述软销部从视野脱离的视野尺寸，
在对由所述相机拍摄到的图像进行处理而识别出所述识别部的情况下，所述控制装置通过判定所述识别部的偏心方向来判定所述软销部所处的方位，从而推定所述软销部的位置。
10.根据权利要求8所述的支撑销自动更换系统，其中，
所述识别部形成为能够确定朝向的形状，
所述相机采用在拍摄所述卡合销部时所述软销部从视野脱离的视野尺寸，
在对由所述相机拍摄到的图像进行处理而识别出所述识别部的情况下，所述控制装置通过判定所述识别部的朝向来判定所述软销部相对于所述卡合销部所处的方位，从而推定所述软销部的位置。
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