CN113482752A - 柴油发动机后处理封装单元的封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油发动机后处理封装单元的封装方法，根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定GBD上限值和GBD下限值、设定缩径后筒体外径上限值和缩径后筒体外径下限值‑测量选取的载体外径、衬垫表面积及衬垫质量，测量筒体壁厚，取缩径后筒体外径理论值‑根据载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值计算目标GBD‑根据GBD上限值或GBD下限值计算目标筒体外径‑根据目标筒体外径计算目标GBD重复‑将包裹有载体的衬垫填入筒体内，按照目标筒体外径进行缩径并端口整形。本发明后处理封装单元的封装方法更加精确控制GND，提高了封装单元的产品一致性，使得封装单元的机械性能大幅度提高。

Description

柴油发动机后处理封装单元的封装方法
技术领域
本发明涉及后处理技术领域，具体涉及一种柴油发动机后处理封装单元的封装方法。
背景技术
在发动机后处理系统的领域中，后处理系统的封装是必不可少的一个环节。传统的后处理系统封装包括进气组件的装配、载体的封装、出气组件的封装以及系统总成的封装。其中，后处理的封装单元是指催化剂载体、衬垫和筒体的总称，通过衬垫与筒体、载体之间的摩擦力保持相互之间不发生窜动。
GBD是用于控制封装单元压力的一项参数。目前，现有生产厂家装配封装单元的方式为简单塞入式，是将包裹好的载体装入大尺寸筒体中，再从筒体外侧对GBD区域进行缩径。由于装入时筒体尺寸较大，该方法的缺点有：使用的筒体尺寸较大，不利于原材料成本的控制；另外，筒体尺寸是经过计算得出的尺寸(从产品规定的目标GBD值范围内选取一个中值并求解出理想的不锈钢筒体直径)，载体尺寸和衬垫重量随机离散范围较大，采用GBD中值计算，部分筒体直径计算结果不在合格尺寸区域，若计算结果超下限被输出，缩径时，将筒体直径缩小到目标值后，还需要进一步压缩以抵消反弹变形，此时将会对已经塞入的载体产生过渡的压缩力，导致载体碎裂的风险增大。如果计算缩径尺寸超上限，衬垫压缩距离达不到要求，载体在使用中背压较大时出现松动的几率增大，在一定程度上影响了衬垫的性能。
如中国发明专利申请(申请公布号CN110578593A、申请公布日2019.12.17)公开了一种后处理封装单元及其组装过程，组装报告包括以下步骤：多点测量催化剂载体的直径，取催化剂载体的直径平均值记为A，测量衬垫的重量B和衬垫的面积C，计算衬垫的面密度D＝B/C，根据GBD＝2D/(E-A)计算确定封装单元的壳体内径尺寸E，其中，GBD中值确定。该发明专利申请就是采用GBD中值计算，若计算结果超下限被输出，缩径时，将筒体直径缩小到目标值后，还需要进一步压缩以抵消反弹变形，此时将会对已经塞入的载体产生过渡的压缩力，导致载体碎裂的风险增大；若计算缩径尺寸超上限，衬垫压缩距离达不到要求，载体在使用中背压较大时出现松动的几率增大，在一定程度上影响了衬垫的性能。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种可以更加精确控制GBD范围、产品一致性更高的柴油发动机后处理封装单元的封装方法。
为实现上述目的，本发明所设计的柴油发动机后处理封装单元的封装方法，后处理封装单元包括载体、衬垫和筒体，所述封装过程具体如下：
1)根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定 GBD上限值和GBD下限值、设定缩径后筒体外径上限值和缩径后筒体外径下限值；
2)测量选取的载体外径、衬垫表面积及衬垫质量，测量筒体壁厚，取缩径后筒体外径理论值；
3)根据载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值计算目标GBD；
若目标GBD＞GBD上限值，则目标GBD取GBD上限值，执行步骤4)；
若目标GBD＜GBD下限值，则目标GBD取GBD下限值，执行步骤4)；
若GBD下限值≤目标GBD≤GBD上限值，取目标筒体外径＝缩径后筒体外径理论值，执行步骤6)；
4)根据GBD上限值或GBD下限值计算目标筒体外径；
5)根据目标筒体外径计算目标GBD重复步骤3)～步骤4)；
6)将包裹有载体的衬垫填入步骤1)中的筒体内，按照目标筒体外径进行缩径并端口整形。
进一步地，所述步骤2)中，缩径后筒体外径理论值＝(缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2。
进一步地，所述步骤3)中，将步骤2)中载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值代入公式(1) 中计算目标GBD；
公式(1)：GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]。
进一步地，所述步骤4)中，将GBD上限值或GBD下限值代入公式(2)中计算筒体外径，公式(2)：筒体外径＝2×[衬垫质量 /(GBD×衬垫表面积)]+载体外径+2×筒体壁厚；
若筒体外径＜缩径后筒体外径下限值或筒体外径＞缩径后筒体外径上限值，则所选取的载体和衬垫不合格，舍弃，重新选择载体和衬垫；
若缩径后筒体外径下限值≤筒体外径≤缩径后筒体外径上限值，则取目标筒体外径＝(缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2。
进一步地，所述步骤4)中，将缩径后筒体外径上限值与缩径后筒体外径下限值之间的区间均分3～5个小区间；
若筒体外径在小区间之间，则取目标筒体外径＝小区间的中值。
进一步地，所述步骤5)中，若筒体两端均要填充，若筒体两端均要填充，则对重新选取的载体和衬垫重复步骤2)～步骤6)。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明柴油发动机后处理封装单元的封装方法更加精确控制GND，提高了封装单元的产品一致性，使得封装单元的机械性能大幅度提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
柴油发动机后处理封装单元的封装方法，后处理封装单元包括载体、衬垫和筒体，封装过程具体如下：
1)根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定 GBD上限值和GBD下限值、设定缩径后筒体外径上限值和缩径后筒体外径下限值；
2)测量选取的载体外径、衬垫表面积及衬垫质量，测量筒体壁厚，取缩径后筒体外径理论值＝(缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2；
3)将步骤2)中载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值代入公式(1)中计算目标GBD；
公式(1)：GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]
若目标GBD＞GBD上限值，则目标GBD取GBD上限值，执行步骤4)；
若目标GBD＜GBD下限值，则目标GBD取GBD下限值，执行步骤4)；
若GBD下限值≤目标GBD≤GBD上限值，取目标筒体外径＝缩径后筒体外径理论值，执行步骤6)；
4)将GBD上限值或GBD下限值代入公式(2)中计算筒体外径，公式(2)：筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫表面积)]+ 载体外径+2×筒体壁厚；
若筒体外径＜缩径后筒体外径下限值或筒体外径＞缩径后筒体外径上限值，则所选取的载体和衬垫不合格，舍弃，重新选择载体和衬垫；
若缩径后筒体外径下限值≤筒体外径≤缩径后筒体外径上限值，则取目标筒体外径＝(缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2；
为了目标筒体外径更精确，将缩径后筒体外径上限值与缩径后筒体外径下限值之间的区间均分3～5个小区间；
若筒体外径在小区间之间，则取目标筒体外径＝小区间的中值 (即小区间端点值之和的一半)；
5)将目标筒体外径代入公式(1)中计算目标GBD重复步骤 3)～步骤4)；
6)将包裹有载体的衬垫填入步骤1)中的筒体内，按照目标筒体外径进行缩径并端口整形；
若筒体两端均要填充，则对重新选取的载体和衬垫重复步骤2) ～步骤6)。
下面结合匹配DDi11发动机的D760/D320/D310车型进一步详细阐述。
实施例1
1)根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定 GBD上限值751680g/m3和GBD下限值640320g/m3、设定缩径后筒体外径上限值282.4mm和缩径后筒体外径下限值279.4mm；
2)测量选取的载体外径267.5mm、衬垫表面积0.1232m3及衬垫质量528.99g，测量筒体壁厚1.5mm，取缩径后筒体外径理论值＝ (缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2＝280.9mm；
3)将步骤2)中载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值代入公式(1)中计算目标GBD；
公式(1)：GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]＝1000×528.99/[(280.9－2×1.5－267.5)/2× 0.1232]＝825721(g/m3)＞GBD上限值；
令目标GBD＝GBD上限值＝751680g/m3
4)将GBD上限值或GBD下限值代入公式(2)中计算筒体外径，公式(2)：筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫表面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×528.99/(751680×0.1232)]×1000+267.5 +2×1.5＝281.9244mm；
将缩径后筒体外径上限值与缩径后筒体外径下限值之间的区间均分5个小区间，即小于279.4mm、279.4mm～280.8mm、 280.8mm～281.7mm、281.7mm～282.4mm、大于282.4mm；
则280.8mm≤简体外径＜281.7mm；
取筒体外径＝(280.8mm+281.7mm)/2＝281.25(mm)
根据GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]＝743507g/m3。
5)将包裹有载体的衬垫填入步骤1)中的筒体内，按照目标筒体外径进行缩径并端口整形。
对比例1
采用中值法
GBD下限值＝640320g/m3
GBD上限值＝751680g/m3
GBD中值＝696000g/m3
缩径后筒体外径上限值282.4mm
缩径后筒体外径下限值279.4mm
衬垫表面积＝0.1232m2
筒体壁厚＝1.5mm
选取的载体外径＝267.5mm、衬垫质量＝528.99g。
筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×[528.99/(696000×0.1232)]×1000+267.5+2×1.5
＝282.84mm＞282.4mm，因此，选取的衬垫和载体不合格。
实施例2
1)根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定 GBD上限值751680g/m3和GBD下限值640320g/m3、设定缩径后筒体外径上限值282.4mm和缩径后筒体外径下限值279.4mm；
2)测量选取的载体外径265.8mm、衬垫表面积0.1232m3及衬垫质量432g，测量筒体壁厚1.5mm，取缩径后筒体外径理论值＝ (缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2＝280.9mm；
3)将步骤2)中载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值代入公式(1)中计算目标GBD；
公式(1)：GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]＝1000×432/[(280.9－2×1.5－265.8)/2× 0.1232]＝579586(g/m3)＜GBD下限值；
令目标GBD＝GBD下限值＝640320g/m3
4)将GBD上限值或GBD下限值代入公式(2)中计算筒体外径，公式(2)：筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫表面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×432/(640320×0.1232)]×1000+265.8+2 ×1.5＝279.75mm，选取的衬垫和载体合格。
对比例2
采用中值法
GBD下限值＝640320g/m3
GBD上限值＝751680g/m3
GBD中值＝696000g/m3
缩径后筒体外径上限值282.4mm
缩径后筒体外径下限值279.4mm
衬垫表面积＝0.1232m2
筒体壁厚＝1.5mm
选取的载体外径＝265.8mm、衬垫质量＝432g。
筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×[432/(696000×0.1232)]×1000+265.8+2×1.5
＝278.88mm＜279.4mm，因此，选取的衬垫和载体不合格。
实施例3
1)根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定 GBD上限值751680g/m3和GBD下限值640320g/m3、设定缩径后筒体外径上限值282.4mm和缩径后筒体外径下限值279.4mm；
2)测量选取的载体外径266mm、衬垫表面积0.1232m3及衬垫质量440g，测量筒体壁厚1.5mm，取缩径后筒体外径理论值＝(缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2＝280.9mm；
3)将步骤2)中载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值代入公式(1)中计算目标GBD；
公式(1)：GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]＝1000×440/[(280.9－2×1.5－266)/2×0.1232]＝ 600240(g/m3)＜GBD下限值；
令目标GBD＝GBD下限值＝640320g/m3
4)将GBD上限值或GBD下限值代入公式(2)中计算筒体外径，公式(2)：筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫表面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×440/(640320×0.1232)]×1000+266+2× 1.5＝280.16mm，选取的衬垫和载体合格。
对比例3
采用中值法
GBD下限值＝640320g/m3
GBD上限值＝751680g/m3
GBD中值＝696000g/m3
缩径后筒体外径上限值282.4mm
缩径后筒体外径下限值279.4mm
衬垫表面积＝0.1232m2
筒体壁厚＝1.5mm
选取的载体外径＝266mm、衬垫质量＝440g。
筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×[440/(696000×0.1232)]×1000+266+2×1.5
＝279.26mm＜279.4mm，因此，选取的衬垫和载体不合格。
实施例4
1)根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定GBD上限值751680g/m3和GBD下限值640320g/m3、设定缩径后筒体外径上限值282.4mm和缩径后筒体外径下限值279.4mm；
2)测量选取的载体外径267.2mm、衬垫表面积0.1232m3及衬垫质量528g，测量筒体壁厚1.5mm，取缩径后筒体外径理论值＝ (缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2＝280.9mm；
3)将步骤2)中载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值代入公式(1)中计算目标GBD；
公式(1)：GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]＝1000×528/[(280.9－2×1.5－267.2)/2× 0.1232]＝801068(g/m3)＞GBD上限值；
令目标GBD＝GBD上限值＝751680g/m3
4)将GBD上限值或GBD下限值代入公式(2)中计算筒体外径，公式(2)：筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫表面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×528/(751680×0.1232)]×1000+267.2+2 ×1.5＝280.60mm，选取的衬垫和载体合格。
对比例4
采用中值法
GBD下限值＝640320g/m3
GBD上限值＝751680g/m3
GBD中值＝696000g/m3
缩径后筒体外径上限值282.4mm
缩径后筒体外径下限值279.4mm
衬垫表面积＝0.1232m2
筒体壁厚＝1.5mm
选取的载体外径＝267.2mm、衬垫质量＝528g。
筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×[528/(696000×0.1232)]×1000+267.2+2×1.5
＝282.52mm＞282.4mm，因此，选取的衬垫和载体不合格。
实施例5
1)根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定 GBD上限值751680g/m3和GBD下限值640320g/m3、设定缩径后筒体外径上限值282.4mm和缩径后筒体外径下限值279.4mm；
2)测量选取的载体外径268.4mm、衬垫表面积0.1232m3及衬垫质量500g，测量筒体壁厚1.5mm，取缩径后筒体外径理论值＝ (缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2＝280.9mm；
3)将步骤2)中载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值代入公式(1)中计算目标GBD；
公式(1)：GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]＝1000×500/[(280.9－2×1.5－268.4)/2× 0.1232]＝854409(g/m3)＞GBD上限值；
令目标GBD＝GBD上限值＝751680g/m3
4)将GBD上限值或GBD下限值代入公式(2)中计算筒体外径，公式(2)：筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫表面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×500/(751680×0.1232)]×1000+268.4+2 ×1.5＝282.20mm，选取的衬垫和载体合格。
对比例5
采用中值法
GBD下限值＝640320g/m3
GBD上限值＝751680g/m3
GBD中值＝696000g/m3
缩径后筒体外径上限值282.4mm
缩径后筒体外径下限值279.4mm
衬垫表面积＝0.1232m2
筒体壁厚＝1.5mm
选取的载体外径＝268.4mm、衬垫质量＝500g。
筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×[500/(696000×0.1232)]×1000+268.4+2×1.5
＝283.06mm＞282.4mm，因此，选取的衬垫和载体不合格。
实施例6
1)根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定 GBD上限值751680g/m3和GBD下限值640320g/m3、设定缩径后筒体外径上限值282.4mm和缩径后筒体外径下限值279.4mm；
2)测量选取的载体外径269mm、衬垫表面积0.1232m3及衬垫质量480g，测量筒体壁厚1.5mm，取缩径后筒体外径理论值＝(缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2＝280.9mm；
3)将步骤2)中载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值代入公式(1)中计算目标GBD；
公式(1)：GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]＝1000×480/[(280.9－2×1.5－269)/2×0.1232]＝ 875529(g/m3)＞GBD上限值；
令目标GBD＝GBD上限值＝751680g/m3
4)将GBD上限值或GBD下限值代入公式(2)中计算筒体外径，公式(2)：筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫表面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×480/(751680×0.1232)]×1000+269+2× 1.5＝282.37mm，选取的衬垫和载体合格。
对比例5
采用中值法
GBD下限值＝640320g/m3
GBD上限值＝751680g/m3
GBD中值＝696000g/m3
缩径后筒体外径上限值282.4mm
缩径后筒体外径下限值279.4mm
衬垫表面积＝0.1232m2
筒体壁厚＝1.5mm
选取的载体外径＝269mm、衬垫质量＝480g。
筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫面积)]+载体外径+2×筒体壁厚＝2×[480/(696000×0.1232)]×1000+269+2×1.5
＝283.20mm＞282.4mm，因此，选取的衬垫和载体不合格。
通过上述实施例和对比例可以看出，本发明封装方法避免本是合同筒体外径计算出为不合格的筒体外径，将离散零件计算成不合格组合体判定为废品的概率在40％，增加了合格的产出，避免产生大量的废品，从而提高了精确度。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。

Claims (6)

1.一种柴油发动机后处理封装单元的封装方法，后处理封装单元包括载体、衬垫和筒体，其特征在于：所述封装过程具体如下：
1)根据所选取的筒体，结合后处理封装单元设计要求设定GBD上限值和GBD下限值、设定缩径后筒体外径上限值和缩径后筒体外径下限值；
2)测量选取的载体外径、衬垫表面积及衬垫质量，测量筒体壁厚，取缩径后筒体外径理论值；
3)根据载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值计算目标GBD；
若目标GBD＞GBD上限值，则目标GBD取GBD上限值，执行步骤4)；
若目标GBD＜GBD下限值，则目标GBD取GBD下限值，执行步骤4)；
若GBD下限值≤目标GBD≤GBD上限值，取目标筒体外径＝缩径后筒体外径理论值，执行步骤6)；
4)根据GBD上限值或GBD下限值计算目标筒体外径；
5)根据目标筒体外径计算目标GBD重复步骤3)～步骤4)；
6)将包裹有载体的衬垫填入步骤1)中的筒体内，按照目标筒体外径进行缩径并端口整形。
2.根据权利要求1所述柴油发动机后处理封装单元的封装方法，其特征在于：所述步骤2)中，缩径后筒体外径理论值＝(缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2。
3.根据权利要求1所述柴油发动机后处理封装单元的封装方法，其特征在于：所述步骤3)中，将步骤2)中载体外径、筒体壁厚、衬垫表面积、衬垫质量及缩径后筒体外径理论值代入公式(1)中计算目标GBD；
公式(1)：GBD＝衬垫质量/[(筒体外径-2×筒体壁厚-载体外径)/2×衬垫表面积]。
4.根据权利要求1所述柴油发动机后处理封装单元的封装方法，其特征在于：所述步骤4)中，将GBD上限值或GBD下限值代入公式(2)中计算筒体外径，公式(2)：筒体外径＝2×[衬垫质量/(GBD×衬垫表面积)]+载体外径+2×筒体壁厚；
若筒体外径＜缩径后筒体外径下限值或筒体外径＞缩径后筒体外径上限值，则所选取的载体和衬垫不合格，舍弃，重新选择载体和衬垫；
若缩径后筒体外径下限值≤筒体外径≤缩径后筒体外径上限值，则取目标筒体外径＝(缩径后筒体外径上限值+缩径后筒体外径下限值)/2。
5.根据权利要求4所述柴油发动机后处理封装单元的封装方法，其特征在于：所述步骤4)中，将缩径后筒体外径上限值与缩径后筒体外径下限值之间的区间均分3～5个小区间；
若筒体外径在小区间之间，则取目标筒体外径＝小区间的中值。
6.根据权利要求1所述柴油发动机后处理封装单元的封装方法，其特征在于：所述步骤5)中，若筒体两端均要填充，若筒体两端均要填充，则对重新选取的载体和衬垫重复步骤2)～步骤6)。
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