CN117629496A - 一种温度压力集成式传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种温度压力集成式传感器,涉及传感器技术领域,所述集成式传感器包括:连接件;金属管,具有空腔,所述金属管的空腔开口端和所述连接件连接,所述金属管在远离所述空腔开口端的另一端设置有的第一通道和第二通道;载体件,具有容纳腔,所述载体件设置在所述空腔内,所述载体件底部设置有和所述第二通道相通的第三通道;保护管,所述保护管的一端位于所述第一通道内,所述保护管的另一端伸出所述第一通道;温度传感件,置于所述保护管内;压力传感件,置于所述容纳腔内,所述压力传感件位于所述第三通道上;以及电路板;所述集成式传感器具有生产成本低、准确性高的优势。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域,具体的涉及一种集成式的温度压力传感器。
背景技术
随着新能源汽车的普及,人们对电动车的续航要求持续提高,热管理系统的功耗显得尤为重要。在新能源汽车的热管理系统中,为精确控制电磁膨胀阀的开度,需要及时地测量出膨胀阀前后的介质压力及温度。现有技术中温压传感器的热敏电阻暴露于介质中。温度信号直接接触介质虽然可以显著提高温度响应时间,但会降低其可靠性。同时由于检测的管路中不可避免地存在导电纤维(如金属件的残留纤维,铁屑等),其在介质中循环也容易导致温度信号短路,对于市面上存在的热敏电阻被包裹的产品,其也普遍面临如何将温度信号穿过感压单元传递到电气处理单元的问题。
目前要么将热敏电阻和其载体一体注塑进而导致系统成本较高,且塑胶壳体会阻碍介质与热敏电阻的敏感头部之间的传热,导致该温度压力集成式传感器精度较低、响应时间变长。要么将热敏电阻和柔性电路板连接,通过长柔性电路板在侧壁绕过感压器件进而到达电气处理单元,这样不仅导致工艺复杂,增加生产成本,还降低了产品可靠性。
此外,现有技术中的集成式压力温度传感器存在的传感通道大多采用偏心设计,存在生产制造成本偏高的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供了一种温度压力集成式传感器,用以提高现有技术中集成式压力温度传感器的成本高、可靠性低的问题。
为了实现以上目的及其他目的,本发明是通过包括以下技术方案实现的:本发明提供了一种温度压力集成式传感器,所述温度压力集成式传感器包括:连接件;金属管,具有空腔,所述金属管的空腔开口端和所述连接件连接,所述金属管在远离所述空腔开口端的另一端设置有与所述空腔连通的且相互独立的第一通道和第二通道;载体件,具有容纳腔,所述载体件设置在所述空腔内,所述载体件底部设置有和所述第二通道相通的第三通道,所述第三通道和所述容纳腔连通;保护管,所述保护管的一端位于所述第一通道内,所述保护管的另一端伸出所述第一通道;温度传感件,置于所述保护管内;压力传感件,置于所述容纳腔内,所述压力传感件位于所述第三通道上;
以及电路板,置于所述空腔内,所述电路板的一端和所述连接件电性连接,所述电路板的另一端和所述温度传感件以及所述压力传感件电性连接,所述温度传感件和所述电路板的电性连接路线经过所述第一通道后贯穿所述载体件;
所述载体件在和所述空腔底部配合的端面上开设有第一凹槽以及第二凹槽,所述第二凹槽位于所述第一凹槽的外围,所述第一凹槽以及所述第二凹槽设置在所述载体件底壁上或者设置在所述空腔底部,所述第一凹槽以及所述第二凹槽内分别设置有第一密封圈以及第二密封圈,所述第二通道位于所述第一凹槽以及所述第二凹槽之间。
在一些实施例中,所述载体件和所述金属管空腔底部之间预留有空隙,所述空隙位于所述第一凹槽以及所述第二凹槽之间,所述空隙和所述第二通道以及所述第三通道相通。
在一些实施例中,所述载体件的底壁上延伸有定位柱。
在一些实施例中,所述定位柱至少部分位于所述第一通道内。
在一些实施例中,所述第一密封圈或者所述第二密封圈与所述金属管以及所述载体件配合的上下平面形成密封。
在一些实施例中,所述容纳腔底部设置有第三凹槽和第四凹槽,所述第四凹槽位于所述第三凹槽的外围,所述第四凹槽内设置有第三密封圈,所述第三凹槽和所述第三通道连通。
在一些实施例中,所述压力传感件位于所述第三密封圈上,所述电路板位于所述压力传感件上。
在一些实施例中,所述保护管的外壁上设置有凸缘,所述第一通道在远离所述空腔的一端设置有阶梯槽口,所述阶梯槽口和所述凸缘形成密封面。
在一些实施例中,所述温度传感件通过第一传导件和所述电路板连接,所述第一传导件的一端位于所述第一通道内,所述第一传导件的另一端贯穿所述载体件并穿出所述容纳腔的侧壁与所述电路板连接。
在一些实施例中,所述连接件和所述载体件卡扣连接,所述载体件的外侧壁上设置有卡件,所述连接件上设置有扣件,所述扣件卡入所述卡件中形成卡扣连接。
在一些实施例中,所述卡件包括设置在所述载体件外侧壁的卡槽以及卡点,所述卡点位于所述卡槽内侧壁,所述扣件包括扣杆和扣钩,所述扣杆伸入所述卡槽内,所述扣钩钩住所述卡点形成卡扣连接,
在一些实施例中,所述压力传感件为圆形的压力传感件。
在一些实施例中,所述卡件和所述扣件包括两个卡件和扣件,所述两个卡件以及两个所述扣件对称分布在所述第一传导件与所述电路板连接端的两侧。
在一些实施例中,所述第一传导件和所述载体件一体成型。
在一些实施例中,所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽、所述第四凹槽与所述第一通道的轴心相同。
本发明提供了一种温度压力集成式传感器,与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:将热敏电阻通过导热胶包裹于薄壁的金属结构中,在保护热敏电阻的同时也最大限度地提高了其响应时间。同时,通过载体件将温度信号穿过感压器件,保证了温度传感通路和压力传感通路的相互独立,不仅能保留当前单温度产品的可靠性优点,还可以最大限度地优化组装工艺,从而提高可靠性并降低系统成本。在一些实施例中,金属管及载体件上除压力传感通道孔外其余特征均采用中心对称设计,对比现有技术中传感器采用偏心结构设计,可以在保证结构及功能可靠性同时,大幅降低零件制造成本。
附图说明
图1显示为本发明集成式传感器的整体结构示意图。
图2显示为本发明集成式传感器的正面剖面图。
图3显示为本发明金属管的结构示意图。
图4显示为本发明载体件的结构示意图。
图5显示为本发明载体件底壁结构示意图。
图6显示为本发明连接件的结构示意图。
图7显示为本发明部分结构的爆炸图。
图8显示为本发明集成式传感器的侧面剖视图。
图9显示为本发明传感器的电性连接关系图。
图10显示为本发明一实施例中的集成式传感器的剖视图。
图11显示为本发明一实施例中的集成式传感器的剖视图。
图12显示为本发明一实施例中的集成式传感器的剖视图。
图13显示为本发明一实施例中的集成式传感器的剖视图。
图14显示为图13中载体件底壁的结构示意图。
图15显示为本发明一实施例中的集成式传感器的剖视图。
图中:1-连接件,2-金属管,3-保护管,4-载体件,5-温度传感件,6-压力传感件,7-电路板,A-第二传导件,B-连接线,C-第一传导件,S1-第一密封圈,S2-第二密封圈,S3-第三密封圈,S4-第四密封圈,11-通孔,12-扣件,12a-扣杆,12b-扣钩,21-空腔,G1-第一凹槽,G2-第二凹槽,22-第一通道,22a-阶梯槽口,23-第二通道,23a-第一通路,23b-第二通路,31-凸缘,42-容纳腔凹槽,42a-第三凹槽,42b-第四凹槽,43-第三通道,44-定位柱,44a-第一定位柱,44b-第二定位柱,45-卡件,45a-卡槽,45b-卡点,51-导热胶,61-感压厚板,62-感压薄板,63-引出端子。
具体实施方式
请参阅图1至图15。以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如图1所示,本发明提供了一种温度压力集成式传感器,所述集成式传感器是一种可以同时测量压力和温度的传感器,所述集成式传感器包括有连接件1,所述连接件1可以将所述传感器电连接至例如计算机等监控读取设备,所述连接件1的结构不固定,可以根据需求做出多种形状。
如图2所示,所述集成式传感器包括有金属管2,所述金属管2可以是铝制金属管。
如图2和图3所示,所述金属管2具有空腔21,所述金属管空腔21的开口端可以和所述连接件1的一端连接,所述金属管2的远离开口端的另一端设置有和所述空腔21连通的第一通道22和第二通道23,所述第一通道22和所述第二通道23相互独立,所述第一通道22为温度传感通道,所述第二通道23为压力传感通道。进一步的,所述第一通道22可以位于所述金属管2的中心位置,所述第二通道23位于所述第一通道22的一侧。
如图2和图3所示,所述第一通道22在远离所述空腔21的一端设置有保护管3,所述保护管3的一端设置在所述第一通道22内,所述保护管3的另一端延伸出所述第一通道22一定距离,用以感知检测介质的温度,所述保护管3可以为不锈钢材质。
如图2所示,所述保护管3内部设置有温度传感件5,所述温度传感件5可以是热敏电阻,进一步的可以是NTC热敏电阻,所述温度传感件5和所述保护管3之间还设置有导热胶51,所述导热胶51可以为硅胶或者为环氧基材质的导热胶。所述温度传感件5包裹在所述保护管3中,可以使得所述温度传感件5不直接接触测量的介质,从而防止介质中的导电杂质引起短路,保证其使用寿命及可靠性,填充的导热胶51也可以大大提高温度传感的响应速度,同时也能对热敏电阻起到定位保护的作用。所述保护管3的壁厚可以是0.05-1mm,例如0.08mm、0.5mm等。所述保护管3与金属管2分体式制造,可以通过灵活调整保护管尺寸匹配不同导线长度的热敏电阻,满足客户对不同产品需求,并且可以降低制造成本。
如图2和图7所示,所述保护管3和金属管2的硬度可以有不同,所述保护管3可以是不锈钢材质,例如可以是430不锈钢,具有较好的导热性能,进一步的,保护管3的硬度可以大于所述金属管2的硬度。进一步的,所述第一通道22的底端设置有和所述保护管3匹配的阶梯槽口22a,所述保护管3的外壁上设置有凸缘31,所述凸缘31和所述阶梯槽口22a通过过盈挤压形成密封面,以实现第一通道22的密封,所述过盈挤压可以是采用压铆连接的工艺。
如图2和图3所示,所述载体件4在和所述空腔21底部配合的端面上开设有第一凹槽G1以及第二凹槽G2,所述第二凹槽G2位于所述第一凹槽G1的外围,所述第一凹槽G1以及所述第二凹槽G2设置在所述载体件4底壁或者设置在所述空腔21底部。所述第一凹槽G1、所述第二凹槽G2与所述第一通道22的轴心可以相同,便于降低加工成本。
在一实施例中,所述第一凹槽G1以及所述第二凹槽G2设置在所述空腔21底部。
如图2和图3所示,所述空腔21底部设置有凹槽,所述凹槽包括有第一凹槽G1和第二凹槽G2,所述第一凹槽G1和所述第一通道22连通,所述第一凹槽G1内设置有第一密封圈S1,所述第二凹槽G2内设置有第二密封圈S2,所述第二通道23设置在所述第一凹槽G1以及所述第二凹槽G2之间,所述第一密封圈S1和所述第二密封圈S2可以共同配合防止测量介质通过所述第二通道23进入传感器内部,损坏传感器电性原件。
如图2和图3所示,所述载体件2底壁和所述金属管空腔21之间预留有空隙O,所述空隙O位于所述第一凹槽G1以及所述第二凹槽G2之间,所述空隙O和所述第二通道23以及所述第三通道43相通。
如图2和图3所示,即所述第一凹槽G1和所述第二凹槽G2之间的侧壁与所述载体件4底壁之间形成空隙O,这样可以在载体件4和所述金属管2装配时,便于直接将载体件4置入所述空腔21内,避免了安装时必须要对准第二通道23的孔眼才能将第二通道23和第三通道43连通的问题,提高了安装的效率。
如图2、图3和图4所示,所述传感器包括有载体件4,所述载体件4设置在所述金属管2的空腔21内,所述载体件4包括有容纳腔41。所述容纳腔41内设置容纳腔凹槽42,所述容纳腔凹槽42包括有第三凹槽42a和第四凹槽42b,所述第四凹槽42b设置在所述第三凹槽42a的外围,所述第四凹槽42b内设置有第三密封圈S3,所述载体件4底部设置有和所述第二通道23连通的第三通道43,所述第三凹槽42a和所述第三通道43连通,所述第一密封圈S1和所述第二密封圈S2在所述第二通道23和第三通道43连接处的两侧可以共同形成密封面防止检测介质进入所述传感器内部。
所述第一凹槽G1、所述第二凹槽G2、所述第三凹槽42a、第四凹槽42b与所述第一通道22的轴心可以相同。
如图2和图5所示,所述载体件4在远离所述容纳腔41的底壁设置有便于安装定位的定位柱44,所述定位柱44可以设置在所述载体件4的中心位置,安装时,所述定位柱44可以至少部分位于所述第一通道22内。进一步的,所述第一密封圈S1的一侧可以贴靠所述定位柱44。
本发明通过设置所述第三凹槽42a以及第四凹槽42b,可以稳固所述第三密封圈S3,可以防止检测管路中存在负压时将第三密封圈S3向内吸,从而导致压到感压传感件6的感压区引起压力感知的误差,或者将第三通道43暴露引起的泄漏。
如图2和图4以及图7所示,所述容纳腔41内还设置有压力传感件6,所述压力传感件6位于所述第三通道43上,所述第二通道23中的介质压力经过所述第三通道43将被所述压力传感件6感知,所述压力传感件6可以是一种陶瓷感压芯体,所述芯体可以是陶瓷电阻、陶瓷电容、或者将感压IC连接到陶瓷板基体上等形式。所述压力传感件6可以包括有感压薄板62和感压厚板61,所述感压厚板61可以位于所述感压薄板62上,所述感压薄板62和所述感压厚板61可以连接在一起,所述感压薄板62受到压力可以产生形变,通过形变的产生并连接电路板7后输出压力信号。进一步的,所述压力传感件6横截面可以是矩形、圆形等形状,但不仅限于此,进一步的,可以是圆形。所述第三凹槽42a的侧壁顶部和所述压力传感件6之间可以不相互接触,以防其接触到所述压力传感件的感压区影响压力数据的准确性。
如图2、图7以及图8、图9所示,所述空腔21内还设置有电路板7,所述电路板7可以是一种柔性电路板,所述电路板7设置在所述压力传感件6上,所述电路板7的一端和所述连接件1中的第二传导件A电性连接,所述电路板7的另一端同时和所述压力传感件6以及所述第一通道22中的第一传导件C电性连接。具体的,所述压力传感件6通过引出端子63和所述电路板7实现连接。
如图2和图6所示,进一步的,所述电路板7和所述连接件1电性连接,在一些实施例中,所述连接件1在靠近所述金属管2的一端设置有通孔11,所述通孔11内可以设置有第二传导件A,所述第二传导件A可以用以将电路板7采集到的信号向外输出。
如图4、图6以及图7所示,为了将所述连接件1和所述载体件4连接在一起,在一些实施例中,所述载体件4的外壁上设置有卡件45,所述卡件45包括卡槽45a以及卡点45b,所述卡槽45a内壁设置有卡点45b,对应的,所述连接件1的底端设置有扣件12,所述扣件12和所述卡件45卡扣,具体的,所述扣件12在所述连接件1的底端延伸出一段距离,所述扣件12包括扣杆12a和扣钩12b,所述扣钩12b位于所述扣杆12a的底部,所述连接件1和所述载体件4连接时,所述扣件12插入所述卡件45内,所述扣钩12b钩住所述卡点45b完成所述连接件1和所述载体件4的卡扣连接。所述卡件45以及所述扣件12均包括两个,所述两个卡件45以及两个所述扣件12对称分布在所述第一传导件C与所述电路板7连接端的两侧。
如图2和图8所示,所述温度传感件5和所述电路板7可以电性连接,进一步的,所述温度传感件5和所述电路板7可以通过连接线B、第一传导件C连接。
如图2、图7和图8所示,所述第一传导件C的一端和所述连接线B连接,所述第一传导件C的另一端贯穿所述载体件4并和所述电路板7连接,所述连接线B和所述温度传感件5连接,所述连接线B可以是两条连接线,所述第一传导件C可以是对称设置的两条传导件,所述第一传导件C可以穿过所述第一通道22并贯穿所述载体件4后和所述电路板7连接,且对称分布在所述压力传感件6的两端。所述第一传导件C可以从所述第一通道22内穿出,即可以位于压力传感路线中第二通道23以及第三通道43的一侧,这样可以使得温度传感路线和压力传感路线有效的分开,本发明采用的结构可以使得压力传感路线完全绕开温度传感路线,这样使得两个通道分别通过各自的路线和电路板7连接,不会相互影响。
如图6和图7所示,进一步的,所述第一传导件C的一端位于所述第一通道22内,所述第一传导件C的另一端在所述载体件4内沿所述压力传感件6的水平方向和垂直方向弯折延伸,所述第一传导件C和所述载体件4可以一体成型。
如图2、图8以及图9所示,进一步的,所述第一传导件C与所述电路板7的连接端从所述容纳腔41的侧壁穿出后与所述电路板7连接。
如图10所示,在一些实施例中,所述第一凹槽G1以及第二凹槽G2可以设置在载体件4的底壁,这样可以进一步降低生产成本。例如所述第一凹槽G1可以设置在所述定位柱44的外围,进一步的,所述载体件4的底壁和所述金属管空腔21底部之间可以留有空隙O,所述第一密封圈S1或者所述第二密封圈S2与所述金属管2以及所述载体件4形成密封,进一步与所述金属管2以及所述载体件4配合的上下平面形成密封。所述第一密封圈S1在靠近所述第一通道22的一侧可以贴靠所述定位柱44,所述定位柱44可以防止所述第一密封圈S1向所述第一通道22侧挤压,以提升密封性能。
如图11所示,在一些实施例中,所述第一凹槽G1可以设置在载体件4的底壁上,所述第二凹槽G2可以设置在所述金属管空腔21的底部,所述第一凹槽G1可以设置在所述定位柱44的外围。所述第二凹槽G2靠近所述第一通道22侧的侧壁高度小于远离所述第一通道22侧的侧壁高度,这样可以便于在所述金属管空腔21底部与所述载体件4底壁之间形成所述空隙O。
如图12所示,在一些实施例中,所述第一凹槽G1可以设置在所述金属管空腔21的底部,所述第二凹槽G2可以设置在载体件4的底壁上,所述第一凹槽G1和所述第一通道22连通,所述第二凹槽G2靠近所述第一通道22侧的侧壁高度小于所述第二凹槽G2远离所述第一通道22侧的侧壁,以形成所述空隙O。
如图13和图14所示,在一些实施例中,所述第一凹槽G1和所述第二凹槽G2可以位于所述金属管空腔21的底部,所述载体件4的底壁和所述空腔21底部之间可以形成空隙O,进一步,所述定位柱44包括有第一定位柱44a以及在所述第一定位柱44a底部端面上延伸的第二定位柱44b,所述第二定位柱44b设置在所述第一通道22内。
如图13所示,所述第三通道43可以和所述第二通道23形成夹角,即所述第二通道23和所述第三通道43的结构不受限制,只要能和所述空隙O相通即可。
如图15所示,在一些实施例中,所述第一凹槽G1和所述第二凹槽G2可以设置在所述空腔底部,所述第一密封圈S1的一侧可以不贴靠所述定位柱44,此时所述第二通道23的空间受到一定的限制,所述第二通道23可以包括有连通的轴心错开的第一通路23a以及第二通路23b,所述第二通路23b设置在靠近所述空隙O的一端。
如图2和图9所示,本发明的组装工艺例举如下。本发明所述传感器组装时,可以先把载体件4和所述连接件1进行卡扣连接,随后在整体置入金属管2中,最后对金属管2的上边缘进行弯折以实现与所述连接件1、载体件4的铆接,最后在弯折处均匀打上室温硫化型硅橡胶胶粘剂,并在室温下固化形成第四密封圈S4,本发明所述第一传导件C和所述载体件4可以通过嵌入式的注塑工艺一体成型。
所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种温度压力集成式传感器,其特征在于:所述集成式传感器包括有:
连接件;
金属管,具有空腔,所述金属管的空腔开口端和所述连接件连接,所述金属管在远离所述空腔开口端的另一端设置有与所述空腔连通的且相互独立的第一通道和第二通道;
载体件,具有容纳腔,所述载体件设置在所述空腔内,所述载体件底部设置有和所述第二通道相通的第三通道,所述第三通道和所述容纳腔连通;
保护管,所述保护管的一端位于所述第一通道内,所述保护管的另一端伸出所述第一通道;
温度传感件,置于所述保护管内;
压力传感件,置于所述容纳腔内,所述压力传感件位于所述第三通道上;
以及电路板,置于所述空腔内,所述电路板的一端和所述连接件电性连接,所述电路板的另一端和所述温度传感件以及所述压力传感件电性连接,所述温度传感件和所述电路板的电性连接路线经过所述第一通道后贯穿所述载体件;
所述载体件在和所述空腔底部配合的端面上开设有第一凹槽以及第二凹槽,所述第二凹槽位于所述第一凹槽的外围,所述第一凹槽以及所述第二凹槽设置在所述载体件底壁上或者设置在所述空腔底部,所述第一凹槽以及所述第二凹槽内分别设置有第一密封圈以及第二密封圈,所述第二通道位于所述第一凹槽以及所述第二凹槽之间。
2.根据权利要求1所述的集成式传感器,其特征在于:所述载体件和所述金属管空腔底部之间预留有空隙,所述空隙位于所述第一凹槽以及所述第二凹槽之间,所述空隙和所述第二通道以及所述第三通道相通。
3.根据权利要求1所述的集成式传感器,其特征在于:所述载体件的底壁上延伸有定位柱。
4.根据权利要求1或3所述的集成式传感器,其特征在于:所述第一密封圈或者第二密封圈与所述金属管以及所述载体件配合的上下平面形成密封。
5.根据权利要求1所述的集成式传感器,其特征在于:所述容纳腔底部设置有第三凹槽和第四凹槽,所述第四凹槽位于所述第三凹槽的外围,所述第四凹槽内设置有第三密封圈,所述第三凹槽和所述第三通道连通。
6.根据权利要求5所述的集成式传感器,其特征在于:所述压力传感件位于所述第三密封圈上,所述电路板位于所述压力传感件上。
7.根据权利要求1所述的集成式传感器,其特征在于:所述保护管的外壁上设置有凸缘,所述第一通道在远离所述空腔的一端设置有阶梯槽口,所述阶梯槽口和所述凸缘形成密封面。
8.根据权利要求1所述的集成式传感器,其特征在于:所述温度传感件通过第一传导件和所述电路板连接,所述第一传导件的一端位于所述第一通道内,所述第一传导件的另一端贯穿所述载体件并穿出所述容纳腔的侧壁与所述电路板连接。
9.根据权利要求1所述的集成式传感器,其特征在于:所述连接件和所述载体件卡扣连接,所述载体件的外侧壁上设置有卡件,所述连接件上设置有扣件,所述扣件卡入所述卡件中形成卡扣连接。
10.根据权利要求9所述的集成式传感器,其特征在于:所述卡件包括设置在所述载体件外侧壁的卡槽以及卡点,所述卡点位于所述卡槽内侧壁,所述扣件包括扣杆和扣钩,所述扣杆伸入所述卡槽内,所述扣钩钩住所述卡点形成卡扣连接。
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