CN114776022A - 一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置及钢筋笼安装方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置及钢筋笼安装方法,装置包括主驱动机构、从动套圈机构、升降机构、横向伸缩机构,所述主驱动机构安装在升降机构上,所述横向伸缩机构的两端分别与主驱动机构和从动套圈机构传动连接,所述从动套圈机构为若干个,在主驱动机构的周向分布。为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:针对目前钢筋笼套筒连接普遍采取的人工拧紧方式,发明了一种可以同时对钢筋笼多个连接接口的套筒进行快速拧紧的一种高效电动紧固装置,其操作简单、安全,能够更迅速的完成施工过程,减少劳动力投入,提高工程质量。
Description
技术领域
本发明涉及钢筋笼套筒连接施工技术领域,尤其涉及一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置及钢筋笼安装方法,主要应用于桩基础孔坑的钢筋笼安装。
背景技术
随着建筑业的发展,高层建筑、大跨度建筑日益增多,钢筋的生产也朝着大直径、高强度的方向发展。在各种钢筋连接方法中,机械连接以节能、省材、质量稳定、施工适应性强等优点迅速发展。特别是滚动直螺纹钢筋连接技术已成为钢筋机械连接的主要形式。该技术是通过轧制将带肋钢筋的端部加工成直螺纹,并将连接的钢筋的两个线端拧入钢筋套管中,实现了钢筋的连接。
而钢筋笼需要用到多根端部经过螺纹加工的钢筋以及箍筋进行制作,众所周知,钢筋笼的纵筋长度是设计桩长加上桩头锚固长度,一般桩长动辄几十米,所以钢筋笼需要分成多个节段来进行多段式连接。每个节段的连接口又有多个接头,如果采用人工进行套筒拧紧,则成本、质量以及效率均会有所降低,所以需要采取一种自动化或半自动化的方式来提高钢筋套筒的拧紧效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置及钢筋笼安装方法,针对目前钢筋笼套筒连接普遍采取的人工拧紧方式,发明了一种可以同时对钢筋笼多个连接接口的套筒进行快速拧紧的一种高效电动紧固装置,其操作简单、安全,能够更迅速的完成施工过程,减少劳动力投入,提高工程质量。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置,包括主驱动机构、从动套圈机构、升降机构、横向伸缩机构,所述主驱动机构安装在升降机构上,所述横向伸缩机构的两端分别与主驱动机构和从动套圈机构传动连接,所述从动套圈机构为若干个,在主驱动机构的周向分布,使用时,由横向伸缩机构将从动套圈机构与钢筋笼套筒顶紧,由主驱动机构驱动从动套圈机构旋转,通过从动套圈机构与钢筋笼套筒之间的摩擦力带动套筒转动,使上下层钢筋笼通过套筒连接固定。
所述主驱动机构包括电机、联轴器、主动齿轮,所述电机主轴与联轴器连接,所述连轴器与主动齿轮键连接。
所述横向伸缩机构包括小齿轮、短齿轮杆、调节杆,所述短齿轮杆套接在调节杆的两端,所述调节杆上设置有多个调节孔,所述短齿轮杆通过销或螺钉与调节孔定位,所述短齿轮杆的端部连接小齿轮。
所述从动套圈机构包括从动齿轮、键轴、轮盘、柔性套圈,所述轮盘的最外圈设置有柔性套圈,所述从动齿轮和轮盘通过同一个键轴传动连接。
所述轮盘上设有空心管,用于支撑从动齿轮。
所述升降机构包括开口箱、伸缩支腿、气动或液压升降支脚,若干个所述伸缩支腿在开口箱的周向均匀分布,所述伸缩支腿为若干节不同粗细的支腿抽插式连接,伸缩支腿最末端的一节支腿为折弯式支腿,所述折弯式支腿连接气动或液压升降支脚,所述主驱动机构安装在开口箱的上端。
还包括提拉帽,所述提拉帽与升降机构固定连接,提拉帽的上端设有吊环。
一种采用用于钢筋笼套筒连接的紧固装置安装钢筋笼的方法,包括如下步骤:
1)利用吊车下放首节钢筋笼,降至钢筋笼上端在基础桩孔口上方并距离基础桩孔口0.8m~1.2m处,通过扁担将第一节钢筋笼固定好后,撤走吊钩,用另一台吊车将紧固装置吊至钢筋笼的中心位置,使升降机构的折弯式支腿安放在基础桩孔口外侧的地面上,手动将连接用的套筒拧入钢筋笼各个接口上,拧入2~3丝进行初步固定即可;
2)钢筋笼接口分为两个水平层,上下错位布置,将从动套圈机构的纵向位置对准第一层水平层,调节横向伸缩机构,使从动套圈机构轮盘上的柔性套圈紧紧顶住套筒,启动电机,通过电机带动从动套圈机构旋转,柔性套圈利用摩擦力旋拧套筒,使套筒旋至钢筋螺纹的末端;
3)通过升降机构,将从动套圈机构调整到另一个水平层处的套筒,重复步骤2)的操作;
4)吊车下放对接第二层钢筋笼,手动对正钢筋笼末端钢筋与下层钢筋笼上套筒的接口,启动电机反转,使套筒反向旋转,直至套筒的内螺纹拧入上方钢筋螺纹的一半时停止,
5)通过升降机构,将从动套圈机构调整到另一个水平层处的套筒位置,重复上述步骤4)的操作,将该水平层所有套筒全部拧入上方钢筋笼;
6)用另一台吊车吊住紧固装置,将升降机构的伸缩支腿回撤,撤走扁担,吊车作用使钢筋笼缓慢下沉,降至钢筋笼上端在基础桩孔口上方并距离基础桩孔口0.8m~1.2m处,插入扁担固定钢筋笼,放置紧固装置,重复步骤1)~步骤5),直至最后一节钢筋笼柠完为止。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
传统钢筋笼的套筒连接工艺是采用人工的方式进行,为保证效率,往往需要4~6人进行操作,导致人力成本过高,质量难以控制。本发明采用直流电动机带动主动齿轮工作,最终通过齿轮传动系统将力传递至末端轮盘,通过轮盘套圈的预紧摩擦力带动套筒工作,电动紧固装置可通过外部的操作按钮进行正转、反转及调速等一系列操作。本发明为土建工程施工提供了一种电控的施工工具,后续可为该工具加装一些固定用的模具外壳,该工具不仅提高了工程施工的机械化程度,而且结构简单可靠,可大幅降低人力成本,加快套筒连接效率,提高工程质量。为桩基施工技术提供了一种新思路,具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明的整体结果内部连接结构示意图;
图2是提拉帽结构示意图;
图3是主驱动机构、横向伸缩机构和从动套圈机构传动连接示意图;
图4是连轴器结构示意图;
图5是横向伸缩机构结构示意图;
图6是主动齿轮/从动齿轮结构示意图;
图7是键轴结构示意图;
图8是轮盘结构示意图;
图9是升降机构与提拉帽的结构示意图;
图10是开口箱与第一节伸缩支腿连接结构示意图;
图11是第二节伸缩支腿结构示意图;
图12是折弯式支腿和气动或液压升降支脚的结构示意图;
图13是从动套圈机构工作状态示意图;
图14是下放的首节钢筋笼示意图;
图15是首节钢筋笼拧入套筒后的示意图;
图16是电动紧固装置与钢筋笼配合示意图;
图17是钢筋笼拧入套筒后的示意图;
图18是本发明装置加装外部支撑外壳后的示意图;
图19是主驱动机构外壳分解示意图。
图中:1.提拉帽、2.横向伸缩机构、2-1小齿轮、2-2短齿轮杆、2-3调节杆、2-4螺钉、3.从动套圈机构、3-1从动齿轮、3-2键轴、3-3轮盘、3-4柔性套圈、3-5空心管、4.主动驱动机构、4-1连轴器、5.升降机构、5-1开口箱、5-2第一节支腿、5-3第二节支腿、5-4折弯式支腿、5-5气动或液压升降支脚、6.套筒、7.钢筋、8.轮盘上外壳、9.轮盘下外壳、10.下连接筋、11.下封盖、12.下部护筒、13.主动齿轮外壳、14.上连接筋、15.下封圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
见图1、图3、图4,一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置,包括主驱动机构4、从动套圈机构3、升降机构5、横向伸缩机构2,所述主驱动机构4安装在升降机构5上,所述横向伸缩机构2的两端分别与主驱动机构4和从动套圈机构3传动连接,所述从动套圈机构3为若干个,在主驱动机构4的周向分布;见图13,使用时,由横向伸缩机构2将从动套圈机构3与钢筋笼套筒6顶紧,由主驱动机构4驱动从动套圈机构3旋转,通过从动套圈机构3与钢筋笼套筒6之间的摩擦力带动套筒6转动,使上下层钢筋笼通过套筒6连接固定。
所述主驱动机构4包括电机、联轴器4-1、主动齿轮,所述电机主轴与联轴器4-1连接,所述连轴器与主动齿轮键连接。
见图5,所述横向伸缩机构2包括小齿轮2-1、短齿轮杆2-2、调节杆2-3,所述短齿轮杆2-2套接在调节杆2-3的两端,所述调节杆2-3上设置有多个调节孔(螺纹孔),所述短齿轮杆2-2通过销或螺钉2-4与调节孔定位,所述短齿轮杆2-2的端部连接小齿轮2-1。
见图3、图6-图8,所述从动套圈机构3包括从动齿轮3-1、键轴3-2、轮盘3-3、柔性套圈3-4,所述轮盘3-3的最外圈设置有柔性套圈3-4,所述从动齿轮3-1和轮盘3-3通过同一个键轴3-2传动连接。见图6,从动齿轮3-1与主动齿轮结构一致。
所述轮盘3-3上设有空心管3-5,用于支撑从动齿轮3-1。
见图1、图9-图12,所述升降机构5包括开口箱5-1、伸缩支腿、气动或液压升降支脚5-5,若干个所述伸缩支腿在开口箱5-1的周向均匀分布,所述伸缩支腿为若干节不同粗细的支腿抽插式连接,伸缩支腿最末端的一节支腿为折弯式支腿5-4,所述折弯式支腿5-4连接气动或液压升降支脚5-5,所述主驱动机构4安装在开口箱5-1的上端。
见图1、图2,还包括提拉帽1,所述提拉帽1与升降机构5固定连接,提拉帽1的上端设有吊环。
见图14-图17,一种采用用于钢筋笼套筒连接的紧固装置安装钢筋笼的方法,包括如下步骤:
1)此项工艺需两台吊车配合进行。利用吊车采用平衡吊具下放首节钢筋笼,降至钢筋笼上端在基础桩孔口上方并距离基础桩孔口0.8m~1.2m处,然后进行中心对正,通过扁担将第一节钢筋笼固定好后,撤走吊钩,用另一台吊车将紧固装置吊至钢筋笼的中心位置,升降机构5的四个伸缩支腿进行抽拉动作,使升降机构5的折弯式支腿5-4安放在基础桩孔口外侧的地面上,再次调整中心位置,撤走吊车挂钩,由一名工人手动将连接用的套筒6拧入钢筋笼各个接口上,只需要拧入2~3丝进行初步固定即可;
2)钢筋笼接口分为两个水平层,上下错位布置,将从动套圈机构3的纵向位置对准第一层水平层,调节横向伸缩机构2,使从动套圈机构3轮盘3-3上的柔性套圈3-4紧紧顶住套筒6,接触良好后,由一名工人在一旁启动电机,先使电机进行正转(可使套筒向下拧入钢筋螺纹的方向),通过电机带动从动套圈机构3旋转,柔性套圈3-4利用摩擦力旋拧套筒6,使套筒6旋至钢筋螺纹的末端;转动横向伸缩机构2,调整从动套圈机构3的周向位置,采用上述方法对其它周向位置的钢筋套筒6进行旋拧,直至将该层所有套筒6全部拧入为止。
3)通过升降机构5,将从动套圈机构3调整到另一个水平层处的套筒,重复步骤2)的操作,将该水平位置的所有套筒6全部拧入到位;
4)吊车下放对接第二层钢筋笼,由一名工人手动扶好、对正钢筋笼末端钢筋与下层钢筋笼上套筒的接口,此时手持电机按钮的工人先进行点动试准,确认无误后进行电机反转操作,启动电机反转,使套筒6反向旋转,直至套筒6的内螺纹拧入上方钢筋7螺纹的一半时停止,转动横向伸缩机构2,相同操作将其它周向位置的钢筋套筒6拧入上方钢筋7螺纹中,以此类推,直至该水平层的套筒全部拧入为止。
5)通过升降机构5,将从动套圈机构3调整到另一个水平层处的套筒位置,重复上述步骤4)的操作,将该水平层所有套筒全部拧入上方钢筋笼;
6)用另一台吊车吊住紧固装置,将升降机构5的伸缩支腿回撤,撤走扁担,吊车作用使钢筋笼缓慢下沉,降至钢筋笼上端在基础桩孔口上方并距离基础桩孔口0.8m~1.2m处,插入扁担固定钢筋笼,撤走吊钩,放置紧固装置,重复步骤1)~步骤5),直至最后一节钢筋笼柠完为止。
电机采用直流电机,电机主轴与连轴器4-1连接,联轴器4-1的轴键与主动齿轮内部的键槽进行键连接。主动齿轮与横向伸缩机构2一端的小齿轮2-1啮合,横向伸缩机构2另一端的小齿轮2-1与从动齿轮啮合,实现主动齿轮与从动齿轮3-1的传动连接,要求主动齿轮、小齿轮2-1、从动齿轮3-1采用啮合性好、结构紧凑的斜齿轮,且齿轮模数及压力角均相同。从动齿轮3-1与其下部的轮盘3-3通过一个键轴3-2进行键连接,轮盘3-3外圈套有可更换式的柔性套圈3-4,横向伸缩机构2根据不同直径的钢筋笼预先设置好档位,要求通过调节横向伸缩机构2使得最外圈的轮盘3-3上的柔性套圈3-4与钢筋套筒6之间紧密接触,紧密程度类似于孔轴间的轻度过盈配合,过盈量要求0~0.05mm之间。以便于柔性套圈3-4与套筒6之间可通过摩擦力进行驱动,钢筋7连接好以后也不影响钢筋笼进行下放操作。
横向伸缩机构2为两节中空的短齿轮杆2-2以及中间加放的一个固定间距预制螺纹孔的调节杆2-3组合而成,两个短齿轮杆2-2端部位置加工两个预制孔,使其能过通过螺钉2-4与中间的带有预制螺纹孔的调节杆2-3进行螺钉连接。
轮盘3-3在其中心处加工出能与键轴3-2相匹配的中心孔以及键孔,在大于键孔外边缘处焊接一段有一定厚度的空心管3-5,空心管3-5用于支撑从动齿轮3-1。
升降机构5由开口箱5-1、焊接于开口箱5-1四个立面的第一节支腿5-2、第二节支腿5-3、第三节折弯式支腿5-4以及气动或液压升降支脚5-5组成,每节支腿均为空心矩形结构,在每级支腿末端处焊接一块开口挡板,挡板外端尺寸等同于支腿的外尺寸,挡板的开口尺寸要略小于空心矩形结构的内尺寸。第二节支腿5-3靠内侧一端焊接一块实心板,实心板的外尺寸等同于上一节支腿的内尺寸。第三节折弯式支腿5-4为垂直相交的两个空心矩形结构,其靠内侧一端焊接一块实心板,实心板的外尺寸等同于第二节支腿5-3的内尺寸,第三节折弯式支腿5-4的弯折处加工一个圆孔用来安装气动或液压支脚5-5。气动或液压支脚5-5的末端焊接一块圆形挡板作为底脚。第二节支腿5-3和第三节折弯式支腿5-4能够在其上一节的空巢里进行抽拉动作并在末端挡板互相接触后卡住。
提拉帽1是为了吊车吊钩能够对整个紧固装置进行提升、下放等动作而进行设计的,提拉帽1为一个圆盘,在其顶部焊接一个提手,底部焊接四根钢筋棍,钢筋棍对角线成90°夹角,对称分布在圆盘的边缘处,四根钢筋棍避开各个横向伸缩机构使其下部与开口箱5-1结构的上部进行焊接固定。
见图18、图19,主动驱动机构4外部有外套筒固定结构,包括下封盖11、下部护筒12、主动齿轮外壳13、下封圈15,下部护筒12与下封圈15焊接固定并与电机外壳焊接连接,连轴器4-1在下部外护筒中12,下封盖11与主动齿轮外壳13焊接固定,与下部护筒12之间能够相对转动,横向伸缩机构2从主动齿轮外壳13侧壁上的孔穿过,相对转动处设置轴承。
轮盘上外壳8罩在轮盘上端,通过上连接筋14与主动齿轮壳13固定连接,横向伸缩机构2与轮盘上外壳8连接处设有轴承,轮盘3-3与轮盘上外壳8能够相对转动。轮盘下外壳9在轮盘3-3的下端用于支撑轮盘3-3,轮盘下外壳9通过下连接筋10与下封盖11固定连接,轮盘3-3与轮盘下外壳9之间设置轴承。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中,可升降机构的各个部件均采用5mm的铝合金板材焊接而成,开口箱5-1上板外尺寸为600mm×600mm,四个侧面立板外尺寸为230mm×600mm,电机选用直流电动机,以开口箱5-1的对角线交点为中心点,对正电机的中心线,沿电机的四个边线焊接于开口箱5-1上。第一节支腿5-2外尺寸为150mm×80mm×40mm,四个第一节支腿5-2制作好以后分别焊接于开口箱5-1的四个立面板的中心位置。第一节支腿5-2的端部收口处焊接一块开口挡板,挡板外圈尺寸同第一节支腿5-2为150mm×80mm,内圈尺寸为60mm×120mm。第二节支腿5-3的外尺寸为120mm×60mm×400mm,在第二节支腿5-3靠内一侧焊接一块140mm×70mm的挡板,靠端部出口处焊接一块外尺寸为120mm×60mm、内尺寸为100mm×40mm的开口板。第三节支腿为两个外尺寸为195mm×50mm×110mm、90mm×60mm×110mm的矩形框焊接而成,需注意焊接接口部位需做特殊处理,使其能保证外轮廓尺寸而进行焊接,在距离第三节支腿外端30mm的中心线上钻一个直径为30mm的孔,用于安放气动或液压式升降支脚5-5。选购好相应气动或液压升降装置后,在其底面焊接一块直径150mm的圆板作为底脚。制作一个直径400mm×10mm的圆盘,划好两条中心线,在其顶部中心位置焊接一个弧形提手,在其底部焊接四根直径为10mm的钢筋棍,钢筋棍对角线成90°夹角,对称分布在圆盘的边缘处,要保证四根钢筋棍避开各个横向伸缩机构并能保证有一定的夹角,使其下部与开口箱5-1结构的上部进行焊接固定。制作若干个直径为300mm的轮盘3-3,轮盘边部厚度为20mm,在其中心处加工一个直径45mm的中心孔以及10mm×10mm的键孔,制作一个外径100mm壁厚20mm高为30mm的空心管3-5,中心对称焊接于轮盘3-3一侧的表面上,空心管3-5的另一侧需涂抹一定量的润滑油。选用或制作内径为300mm的柔性套圈3-4,套在轮盘3-3的外边缘上。制作若干个直径为45mm长度为200mm的轴,并在轴的外表面上加工一个尺寸为10mm×10mm的通长的键,键轴3-2与轮盘3-3过盈配合。制作若干个直径为27mm长度300mm的调节杆2-3,在其上加工5个直径为10mm的螺纹孔,第一个螺纹孔距连接杆的一端侧距离为50mm,孔与孔之间的间距为50mm。螺钉要求螺帽直径为15mm厚度5mm、螺纹处直径为10mm长度为30mm。其余如联轴器、主/从动齿轮、短齿轮杆均为选购。
Claims (8)
1.一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置,其特征在于,包括主驱动机构、从动套圈机构、升降机构、横向伸缩机构,所述主驱动机构安装在升降机构上,所述横向伸缩机构的两端分别与主驱动机构和从动套圈机构传动连接,所述从动套圈机构为若干个,在主驱动机构的周向分布,使用时,由横向伸缩机构将从动套圈机构与钢筋笼套筒顶紧,由主驱动机构驱动从动套圈机构旋转,通过从动套圈机构与钢筋笼套筒之间的摩擦力带动套筒转动,使上下层钢筋笼通过套筒连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置,其特征在于,所述主驱动机构包括电机、联轴器、主动齿轮,所述电机主轴与联轴器连接,所述连轴器与主动齿轮键连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置,其特征在于,所述横向伸缩机构包括小齿轮、短齿轮杆、调节杆,所述短齿轮杆套接在调节杆的两端,所述调节杆上设置有多个调节孔,所述短齿轮杆通过销或螺钉与调节孔定位,所述短齿轮杆的端部连接小齿轮。
4.根据权利要求1所述的一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置,其特征在于,所述从动套圈机构包括从动齿轮、键轴、轮盘、柔性套圈,所述轮盘的最外圈设置有柔性套圈,所述从动齿轮和轮盘通过同一个键轴传动连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置,其特征在于,所述轮盘上设有空心管,用于支撑从动齿轮。
6.根据权利要求1所述的一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置,其特征在于,所述升降机构包括开口箱、伸缩支腿、气动或液压升降支脚,若干个所述伸缩支腿在开口箱的周向均匀分布,所述伸缩支腿为若干节不同粗细的支腿抽插式连接,伸缩支腿最末端的一节支腿为折弯式支腿,所述折弯式支腿连接气动或液压升降支脚,所述主驱动机构安装在开口箱的上端。
7.根据权利要求1所述的一种用于钢筋笼套筒连接的紧固装置,其特征在于,还包括提拉帽,所述提拉帽与升降机构固定连接,提拉帽的上端设有吊环。
8.一种采用如权利要求1所述的用于钢筋笼套筒连接的紧固装置安装钢筋笼的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)利用吊车下放首节钢筋笼,降至钢筋笼上端在基础桩孔口上方并距离基础桩孔口0.8m~1.2m处,通过扁担将第一节钢筋笼固定好后,撤走吊钩,用另一台吊车将紧固装置吊至钢筋笼的中心位置,使升降机构的折弯式支腿安放在基础桩孔口外侧的地面上手动将连接用的套筒拧入钢筋笼各个接口上,拧入2~3丝进行初步固定即可;
2)钢筋笼接口分为两个水平层,上下错位布置,将从动套圈机构的纵向位置对准第一层水平层,调节横向伸缩机构,使从动套圈机构轮盘上的柔性套圈紧紧顶住套筒,启动电机,通过电机带动从动套圈机构旋转,柔性套圈利用摩擦力旋拧套筒,使套筒旋至钢筋螺纹的末端;
3)通过升降机构,将从动套圈机构调整到另一个水平层处的套筒,重复步骤2)的操作;
4)吊车下放对接第二层钢筋笼,手动对正钢筋笼末端钢筋与下层钢筋笼上套筒的接口,启动电机反转,使套筒反向旋转,直至套筒的内螺纹拧入上方钢筋螺纹的一半时停止;
5)通过升降机构,将从动套圈机构调整到另一个水平层处的套筒位置,重复上述步骤4)的操作,将该水平层所有套筒全部拧入上方钢筋笼;
6)用另一台吊车吊住紧固装置,将升降机构的伸缩支腿回撤,撤走扁担,吊车作用使钢筋笼下沉,降至钢筋笼上端在基础桩孔口上方并距离基础桩孔口0.8m~1.2m处,插入扁担固定钢筋笼,放置紧固装置,重复步骤1)~步骤5),直至最后一节钢筋笼柠完为止。
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