CN116852131A - 飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体 - Google Patents
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Abstract
飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体，属于飞机装配制造领域。通过将不同的特殊结构试刀件组合装配，准确地模拟了三层及以上叠层交点孔精加工工况。通过改变试刀件的厚度、初孔直径等参数，可以模拟不同尺寸叠层交点孔精加工工况。通过上述方法，即可只通过一个夹具，完成不同刀具前后导距离及试刀件尺寸下的精加工试刀工作，准确模拟不同交点孔精加工工况。将具有特殊结构的试刀件装配组合，安装于柔性试刀夹具上，准确模拟了叠层交点孔精加工工况，同时实现了柔性试刀，降低了试刀成本，提高了试刀效率。
Description
技术领域
本发明涉及飞机装配制造领域，具体涉及飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体。
背景技术
某型飞机在机翼相关部件安装调试前，需要对其耳片交点孔进行铰孔精加工。交点孔的精度，对机翼相关部件的顺利安装调试，起着尤为关键的作用。因此设计部门对交点孔的同轴度、孔壁公差及最小壁厚等技术指标提出了很高的要求，交点孔精加工难度较大，产品超差报废风险较高。
在产品精加工前，需要模拟产品加工工况，进行精加工试刀。以找到合适的工艺方法，达到要求加工精度，实现降低产品报废率，提高飞机装配效率的目的。
由于某型飞机结构的特殊性，存在大量多层叠层交点孔精加工工况，且交点孔厚度、材料各不相同。在精加工试刀时，若采用传统精加工试刀方法，无法准确模拟两层以上叠层交点孔精加工工况，且需要提多组试刀夹具。试刀成本较高，劳动时间较长，强度较大，工作效率较低。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供了一种飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体，以及飞机叠层交点孔精加工柔性试刀方法。通过将不同的特殊结构试刀件组合装配，准确地模拟了三层及以上叠层交点孔精加工工况。通过改变试刀件的厚度、初孔直径等参数，可以模拟不同尺寸叠层交点孔精加工工况。将装配好的试刀件，通过螺栓紧固在柔性试刀夹具上。用轨道调节夹具前导支架、后导支架及试刀件支架的位置，并夹紧固定。同时依据试刀工况，在前后导支架上配置不同尺寸的钻套。通过上述方法，即可只通过一个夹具，完成不同刀具前后导距离及试刀件尺寸下的精加工试刀工作，准确模拟不同交点孔精加工工况。将具有特殊结构的试刀件装配组合，安装于柔性试刀夹具上，准确模拟了叠层交点孔精加工工况，同时实现了柔性试刀，降低了试刀成本，提高了试刀效率。
本发明采用以下技术方案:
飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体，其特征在于，所述的飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体包括前导方向试刀件1、中部试刀件2和后导方向试刀件3。
所述的前导方向试刀件1包括中部试刀件支撑凸台1-1、待加工材料A1-2、试刀件支架配合衬套A1-3、试刀件支架连接法兰A1-4、螺栓孔A1-5和初孔A1-6；中部试刀件支撑凸台1-1用于固定与之配合的中部试刀件2，防止中部试刀件2轴向串动。待加工材料A1-2用于模拟交点孔叠层工况。试刀件支架配合衬套A1-3用于试刀件与试刀夹具的试刀件支架的定位配合；试刀件支架连接法兰A1-4用于将试刀件与试刀夹具的试刀件支架连接，试刀件支架连接法兰A1-4上设置有螺栓孔。在安装前导方向试刀件1时，将试刀件支架连接法兰A1-4表面与试刀夹具的试刀件支架表面贴合，同时将试刀件支架连接法兰A1-4的螺栓孔，与试刀夹具的试刀件支架的螺栓孔对齐重合，安装拧紧螺栓，将试刀件支架连接法兰A1-4紧固于试刀夹具的试刀件支架上，实现试刀件与试刀夹具的试刀件支架连接。初孔A1-6用于模拟交点孔精加工工况。
中部试刀件2包括待加工材料B2-1、外圆2-2、限位平面A2-3、上表面2-4、下表面2-5、初孔B2-6。待加工材料B2-1用于模拟交点孔叠层工况。外圆2-2与后导方向试刀件3的中部试刀件固定衬套3-4接触配合。限位平面A2-3与后导方向试刀件3的限位平面B3-6接触配合，以防止中部试刀件2在试刀过程中转动。上表面2-4与后导方向试刀件3表面接触配合，下表面2-5与前导方向试刀件1表面接触配合，以起到固定限位作用。初孔B2-6用于模拟交点孔精加工工况。
后导方向试刀件3包括试刀件支架连接法兰B3-1、螺栓孔B3-2、初孔C3-3、中部试刀件固定衬套3-4、待加工材料C3-5、限位平面B3-6和试刀件支架配合衬套B3-7；试刀件支架连接法兰B3-1用于将试刀件与试刀夹具的试刀件支架连接，试刀件支架连接法兰B3-1上设置有螺栓孔。在安装后导方向试刀件3时，将试刀件支架连接法兰B3-1表面与试刀夹具的试刀件支架表面贴合，同时将试刀件支架连接法兰B3-1的螺栓孔，与试刀夹具的试刀件支架的螺栓孔对齐重合，安装拧紧螺栓，将试刀件支架连接法兰B3-1紧固于试刀夹具的试刀件支架上，实现试刀件与试刀夹具的试刀件支架连接。待加工材料C3-5用于模拟交点孔叠层工况，初孔C3-3用于模拟交点孔精加工工况，中部试刀件固定衬套3-4用于固定中部试刀件2，中部试刀件固定衬套3-4内径与中部试刀件外圆2-2及中部试刀件支撑凸台1-1相接触，中部试刀件固定衬套3-4末端端面与试刀件支架连接法兰A1-4相接触，以起到固定及定位的作用。后导方向试刀件3的限位平面B3-6与中部试刀件2的限位平面A2-3接触配合，以防止中部试刀件2在试刀过程中转动。试刀件支架配合衬套B3-7作用为与试刀夹具的试刀件支架定位配合。
进一步的，当需要模拟三层以上交点孔叠层精加工工况时，则可将中部试刀件2变为两个以上相同结构试刀件沿轴向重叠安放。
本发明带来的有益效果为：
1、通过将不同的特殊结构试刀件组合装配，准确地模拟了三层及以上叠层交点孔精加工工况。同时通过改变试刀件的厚度、初孔直径等参数，即可模拟不同尺寸叠层交点孔精加工工况。
2、只用一个柔性试刀夹具，通过调整支架位置，更换不同尺寸钻套，实现了对不同刀具前后导距离、不同交点孔尺寸下精加工工况的模拟，即实现了柔性试刀。降低了工装制造成本，提高了试刀效率。
附图说明
图1为试刀件装配体三维爆炸示意图。
图2为试刀件装配体二维装配状态示意图。
图3为前导方向试刀件二维示意图，(a)为主视图，(b)为侧视图。
图4为中部试刀件二维示意图，(a)为主视图，(b)为侧视图。
图5为后导方向试刀件二维示意图，(a)为主视图，(b)为侧视图。
图6为交点孔精加工柔性试刀夹具的总体结构立体图。
图7为交点孔精加工柔性试刀夹具的总体结构正视图。
图中：1前导方向试刀件、1-1中部试刀件支撑凸台、1-2待加工材料A、1-3试刀件支架配合衬套A、1-4试刀件支架连接法兰A、1-5螺栓孔A、1-6初孔A、2中部试刀件、2-1待加工材料B、2-2外圆、2-3限位平面A、2-4上表面、2-5下表面、2-6初孔B、3后导方向试刀件、3-1试刀件支架连接法兰B、3-2螺栓孔B、3-3初孔C、3-4中部试刀件固定衬套、3-5待加工材料C、3-6限位平面B、3-7试刀件支架配合衬套B、4底座、5支柱、6上部横梁、7上部轨道、8下部轨道、9刀架及后导支架、10后导及试刀件支架、11前导及试刀件支架、12后部后导钻套、13前部后导钻套、14前导钻套、15支架夹紧器、16限位柱。
具体实施方式
以三层叠层交点孔精加工模拟试刀件为例，试刀件装配体主要由前导方向试刀件1、中部试刀件2、后导方向试刀件3构成。
其中，前导方向试刀件1由中部试刀件支撑凸台1-1、待加工材料A1-2、试刀件支架配合衬套A1-3、试刀件支架连接法兰A1-4、螺栓孔A1-5、初孔A1-6构成。
中部试刀件支撑凸台1-1为固定与之配合的中部试刀件，防止其轴向串动而设置。为有效固定中部试刀件，凸台高度为2-3mm。
待加工材料A1-2为前导方向试刀件1的核心部件，作用为模拟交点孔叠层工况，待加工材料A1-2厚度为12-20mm。
试刀件支架配合衬套A1-3为试刀件与试刀夹具试刀件支架定位配合而设置，为了试刀件与柔性试刀夹具定位有效配合，衬套长度为10-12mm，衬套外径为40mm。
试刀件支架连接法兰A1-4为将试刀件与试刀夹具试刀件支架连接而设置，法兰上设置有螺栓孔。在安装前导方向试刀件时，将法兰表面与试刀件支架表面贴合，同时将法兰螺栓孔，与试刀件支架螺栓孔对齐重合，安装拧紧螺栓，将法兰紧固于试刀件支架上，实现试刀件与试刀件支架连接。为了充分放置螺栓头，便于螺栓安装，法兰直径为80-100mm，法兰厚度为4-6mm。
螺栓孔A1-5为将试刀件与试刀夹具试刀件支架连接而设置，螺栓孔直径为4-6mm。
初孔A1-6为模拟交点孔精加工工况而设置，为了准确模拟精加工工况，初孔直径为10-14mm。
中部试刀件2由待加工材料B2-1、外圆2-2、限位平面A2-3、上表面2-4、下表面2-5、初孔B2-6构成。
待加工材料B2-1为中部试刀件2的核心部件，作用为模拟交点孔叠层工况，待加工材料B2-1厚度为12-20mm。
外圆2-2为固定中部试刀件而设置2，外圆2-2与后导方向试刀件3相关部位接触配合，外圆直径为30-35mm。
限位平面A2-3与后导方向试刀件3限位平面接触配合，以防止中部试刀件2在试刀过程中转动。限位平面长度为12-20mm。
上表面2-4与后导方向试刀件3表面接触配合，下表面2-5与前导方向试刀件1表面接触配合，以起到固定限位作用。
初孔B2-6为模拟交点孔精加工工况而设置，为了准确模拟精加工工况，初孔直径为10-14mm。
若模拟三层以上交点孔叠层精加工工况，则可将中部试刀件2变为两个以上相同结构试刀件沿轴向重叠安放。
后导方向试刀件3由试刀件支架连接法兰B3-1、螺栓孔B3-2、初孔C3-3、中部试刀件固定衬套3-4、待加工材料C3-5、限位平面B3-6、试刀件支架配合衬套B3-7构成
试刀件支架连接法兰B3-1是为了将试刀件与试刀夹具试刀件支架连接而设置，法兰上设置有螺栓孔。在安装后导方向试刀件时，将法兰表面与试刀夹具试刀件支架表面贴合，同时将法兰螺栓孔，与试刀件支架螺栓孔对齐重合，安装拧紧螺栓，将法兰紧固于试刀件支架上，实现试刀件与试刀件支架连接。为了充分放置螺栓头，便于螺栓安装，法兰直径为80-100mm，法兰厚度为4-6mm。
待加工材料C3-5为后导方向试刀件3的核心部件，作用为模拟交点孔叠层工况，待加工材料C3-5厚度为12-20mm。
初孔C3-3为模拟交点孔精加工工况而设置，为了准确模拟精加工工况，初孔直径为10-14mm。
中部试刀件固定衬套3-4为固定中部试刀件2而设置，衬套内径与中部试刀件外圆2-2及中部试刀件支撑凸台1-1相接触，衬套末端端面与试刀件支架连接法兰A1-4相接触，以起到固定及定位的作用。衬套外径40-50mm，内径30-35mm。衬套长度20-40mm。、
待加工材料C3-5为后导方向试刀件3的核心部件，作用为模拟交点孔叠层工况，待加工材料C3-5厚度为12-20mm。
限位平面B3-6与中部试刀件2的限位平面A2-3接触配合，以防止中部试刀件2在试刀过程中转动。限位平面长度为12-20mm。
试刀件支架配合衬套B3-7作用为与夹具试刀件支架定位配合，为有效与夹具定位配合，衬套长度为10-12mm，衬套外径为40mm。
上述试刀件的安装装配方法如下：
1、检查领取试刀件
领取待装试刀件，检查试刀件是否完整，用游标卡尺测量试刀件相关尺寸，与试刀件数模对比，以验证领取的试刀件是否正确。
2、安装前导方向试刀件：
将试刀件支架配合衬套A1-3放入靠近前导的试刀件支架圆孔中，确保试刀件支架配合衬套A1-3与支架圆孔有效接触配合。
沿轴线转动前导方向试刀件1，将试刀件支架连接法兰A1-4上的螺栓孔A1-5与靠近前导的试刀件支架螺栓孔对齐，安装拧紧螺栓，完成前导方向试刀件1安装工作。
3、安装后导方向试刀件：
将试刀件支架配合衬套B3-7放入靠近后导的试刀件支架圆孔中，确保衬套与支架圆孔有效接触配合。
沿轴线转动后导方向试刀件3，将试刀件支架连接法兰B3-1上的螺栓孔B3-2与靠近后导的试刀件支架螺栓孔对齐，安装拧紧螺栓，完成后导方向试刀件2安装工作。
4、安装中部试刀件
将中部试刀件放置于后导方向试刀件3的中部试刀件固定衬套3-4中，确保中部试刀件2的限位平面A2-3与后导方向试刀件3的限位平面B3-6配合。完成试刀件的安装工作。
5、移动试刀件支架
松开支架夹紧器，移动试刀件支架，使后导方向试刀件的中部试刀件固定衬套端面，与前导方向试刀件的试刀件支架连接法兰接触配合。
6、检查试刀件安装情况
目视检查螺栓连接是否牢固，试刀件位置是否正确，支架夹紧器是否夹紧，检查无误后，完成试刀件的安装工作。
柔性试刀夹具主要由底座4、支柱5、上部横梁6、上部轨道7、下部轨道8、刀架及后导支架9、后导及试刀件支架10、前导及试刀件支架11、后部后导钻套12、前部后导钻套13、前导钻套14、支架夹紧器15、限位柱16等部分组成。
底座4、支柱5及上部横梁6为夹具的主要支撑结构
上部轨道7、下部轨道8为实现刀架及后导支架9、后导及试刀件支架10和前导及试刀件支架8的移动而设置。
刀架及后导支架9后部圆孔，用于固定自动进给钻或大功率风钻，前部圆孔用于固定刀具后导钻套。后部圆孔到前部圆孔间距离为462mm，以便有足够空间放置大功率风钻，并精准模拟特定精加工工况。
后导及试刀件支架10后部圆孔孔径40mm，用于安装刀具后导钻套。前部圆孔孔径同为40mm，用于安装试刀件。为精准模拟精加工工况，前部圆孔与后部圆孔距离为20mm。
前导及试刀件支架11后部圆孔孔径40mm，用于安装试刀件，前部圆孔孔径同为40mm。为精准模拟特定精加工工况，前部圆孔与后部圆孔距离为20mm。
后部后导钻套12、前部后导钻套13内孔用于固定精加工刀具的后导，外圆用于与支架固定。12后部后导钻套有内径Φ14H11、Φ14.5H11、Φ15H11、Φ15.5H11、Φ15.7H9、Φ15.8H9、Φ15.9H9、Φ15.95H8、Φ16H8、外径Φ40九种不同尺寸系列，13前部后导钻套有有内径为Φ16H7、Φ18H7，外径Φ40两种不同尺寸系列，以适应不同后导直径的精加工刀具。所有钻套用紧固件与支架连接。
前导钻套14内径用于固定精加工刀具的前导，外圆用于与支架固定。前导钻套有内径为Φ6H8、Φ12H8、Φ14H8、Φ16H8，外径Φ40四种不同尺寸系列，以适应不同前导直径的精加工刀具。其中内径为Φ6H8、外径为Φ40的钻套，厚度为34mm，以保证安装后，刀具前导与试刀件距离为10mm，精确模拟特定精加工工况。其余前导钻套厚度均为24mm。
支架夹紧器15用于固定支架在轨道上的位置，防止其在试刀期间沿轨道轴向串动。顺时针旋转夹紧器为夹紧，逆时针旋转为松开。
限位柱16用于限制支架在轨道上的活动范围。
一种飞机叠层交点孔精加工柔性试刀方法，具体如下：
1、安放夹具：
用吊挂将夹具吊运至工作台上，确认夹具在工作台上放置平稳后，移除吊挂。
2、安装装配试刀件。：
松开支架上的夹紧器，沿轨道移动支架，为安装试刀件、支架及风钻、刀具提供足够空间。
根据精加工工况，在后导及试刀件支架10、前导及试刀件支架11上安装装配试刀件，确认试刀件与支架连接牢固。
3、安装钻套
在前导及试刀件支架11上安装刀具前导钻套，确认前导钻套与支架连接牢固。将刀具前导固定在前导钻套上，根据试刀工况不同，在后部后导钻套12或前部后导钻套13安装后导钻套，确认后导钻套与支架连接牢固。将刀具后导安装在后导钻套上，完成钻套及刀具的安装。
4、安装刀具及大功率风钻/自动进给钻
根据试刀工况不同，安装大功率风钻或者自动进给钻。安装自动进给钻时，将自动进给钻固定在刀架及后导支架9后部圆孔上，安装大功率风钻时，将大功率风钻放置于刀架及后导支架9中间手持。连接自动进给钻/大功率风钻与刀具，确认刀具与自动进给钻/大功率风钻连接牢靠。
5、调整支架位置：
松开支架上的所有夹紧器15，确认所有支架处于可以沿轨道自由移动的状态。依据试刀工况，将刀架及后导支架9、后导及试刀件支架10和前导及试刀件支架11沿轨道移动至指定位置。确认所有支架间距离准确无误后，拧紧所有支架上的夹紧器15，确认所有支架已处于夹紧状态。
6、开始试刀：
连接大功率风钻/自动进给钻的气源，确认连接正确后，开启大功率风钻/自动进给钻。以固定的进给速度，保证大功率风钻/自动进给钻向前进给，开始试刀操作。
(试刀操作时，除操作人员外，应有工艺人员或辅助操作人员旁站观察试刀情况。当刀具开始铰孔时，辅助操作人员应及时向刀具及试刀件注入切削液，保证铰孔顺利进行。若切削阻力过大刀具无法进给，或出现异常噪音，大功率风钻/自动进给钻立即停机，取出刀具及试刀件分析原因及时排故)。
试刀过程依据试刀工况更换前后导钻套及刀具，在试刀接近终孔时，及时取出试刀件，用塞规或内径千分尺检查内孔精度。
7、结束试刀
卸下试刀件及前后导衬套，在试刀件上做好试刀结果标记后妥善保管。松开支架夹紧器，清洁试刀支架及工作台上的切削液污渍，确认清洁干净后结束试刀。
最后，本发明不限于以上的描述，而是可涵盖属于说明书所定义的范围内的任何变形方案。
Claims (5)
1.飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体，其特征在于，所述的飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体包括前导方向试刀件(1)、中部试刀件(2)和后导方向试刀件(3)；
所述的前导方向试刀件(1)包括中部试刀件支撑凸台(1-1)、待加工材料A(1-2)、试刀件支架配合衬套A(1-3)、试刀件支架连接法兰A(1-4)、螺栓孔A(1-5)和初孔A(1-6)；中部试刀件支撑凸台(1-1)用于固定与之配合的中部试刀件(2)，防止中部试刀件(2)轴向串动；待加工材料A(1-2)用于模拟交点孔叠层工况；试刀件支架配合衬套A(1-3)用于试刀件与试刀夹具的试刀件支架的定位配合；试刀件支架连接法兰A(1-4)用于将试刀件与试刀夹具的试刀件支架连接，试刀件支架连接法兰A(1-4)上设置有螺栓孔；在安装前导方向试刀件(1)时，将试刀件支架连接法兰A(1-4)表面与试刀夹具的试刀件支架表面贴合，同时将试刀件支架连接法兰A(1-4)的螺栓孔，与试刀夹具的试刀件支架的螺栓孔对齐重合，安装拧紧螺栓，将试刀件支架连接法兰A(1-4)紧固于试刀夹具的试刀件支架上，实现试刀件与试刀夹具的试刀件支架连接；初孔A(1-6)用于模拟交点孔精加工工况；
中部试刀件(2)包括待加工材料B(2-1)、外圆(2-2)、限位平面A(2-3)、上表面(2-4)、下表面(2-5)、初孔B(2-6)；待加工材料B(2-1)用于模拟交点孔叠层工况；外圆(2-2)与后导方向试刀件(3)的中部试刀件固定衬套(3-4)接触配合；限位平面A(2-3)与后导方向试刀件(3)的限位平面B(3-6)接触配合，以防止中部试刀件(2)在试刀过程中转动；上表面(2-4)与后导方向试刀件(3)表面接触配合，下表面(2-5)与前导方向试刀件(1)表面接触配合，以起到固定限位作用；初孔B(2-6)用于模拟交点孔精加工工况；
后导方向试刀件(3)包括试刀件支架连接法兰B(3-1)、螺栓孔B(3-2)、初孔C(3-3)、中部试刀件固定衬套(3-4)、待加工材料C(3-5)、限位平面B(3-6)和试刀件支架配合衬套B(3-7)；试刀件支架连接法兰B(3-1)用于将试刀件与试刀夹具的试刀件支架连接，试刀件支架连接法兰B(3-1)上设置有螺栓孔；在安装后导方向试刀件(3)时，将试刀件支架连接法兰B(3-1)表面与试刀夹具的试刀件支架表面贴合，同时将试刀件支架连接法兰B(3-1)的螺栓孔，与试刀夹具的试刀件支架的螺栓孔对齐重合，安装拧紧螺栓，将试刀件支架连接法兰B(3-1)紧固于试刀夹具的试刀件支架上，实现试刀件与试刀夹具的试刀件支架连接；待加工材料C(3-5)用于模拟交点孔叠层工况，初孔C(3-3)用于模拟交点孔精加工工况，中部试刀件固定衬套(3-4)用于固定中部试刀件(2)，中部试刀件固定衬套(3-4)内径与中部试刀件外圆(2-2)及中部试刀件支撑凸台(1-1)相接触，中部试刀件固定衬套(3-4)末端端面与试刀件支架连接法兰A(1-4)相接触，以起到固定及定位的作用；后导方向试刀件(3)的限位平面B(3-6)与中部试刀件(2)的限位平面A(2-3)接触配合，以防止中部试刀件(2)在试刀过程中转动；试刀件支架配合衬套B(3-7)作用为与试刀夹具的试刀件支架定位配合。
2.根据权利要求1所述的飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体，其特征在于，当需要模拟三层以上交点孔叠层精加工工况时，则可将中部试刀件(2)变为两个以上相同结构试刀件沿轴向重叠安放。
3.根据权利要求1所述的飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体，其特征在于，中部试刀件支撑凸台(1-1)高度为2-3mm；待加工材料A(1-2)厚度为12-20mm；试刀件支架配合衬套A(1-3)长度为10-12mm，外径为40mm；试刀件支架连接法兰A(1-4)直径为80-100mm，厚度为4-6mm；螺栓孔A(1-5)直径为4-6mm；初孔直径为10-14mm。
4.根据权利要求1所述的飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体，其特征在于，待加工材料B(2-1)厚度为12-20mm；外圆(2-2)直径为30-35mm；限位平面A(2-3)长度为12-20mm；初孔B(2-6)直径为10-14mm。
5.根据权利要求1所述的飞机叠层交点孔精加工柔性试刀件装配体，其特征在于，试刀件支架连接法兰B(3-1)直径为80-100mm，厚度为4-6mm；待加工材料B3-2厚度为12-20mm；初孔C(3-3)直径为10-14mm；中部试刀件固定衬套(3-4)外径40-50mm，内径30-35mm，长度20-40mm；限位平面B(3-6)长度为12-20mm；试刀件支架配合衬套B(3-7)长度为10-12mm，外径为40mm。
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