CN1218313A - 高性能连接器 - Google Patents
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Abstract
一个改进了的MIL-C-26500和ARINC型电路连接器,具有改进了的抵御环境的导线密封带、一个检测歪斜或弯曲插针的硬质绝缘面插孔塞,以及一个提供改进的导电性能、便利的触头插拔和改进的装配、可保养性和可维修性的受控制的触头保持夹结构。此外,Mil-C-26500圆形插座连接器具有一组装在插座连接器法兰上用以保证电路连接器的可靠接地路径的接地波纹弹簧。此外,一个ARINC型连接器具有模块式排列的插头和一个卡口偶联机构。
Description
本申请是1996年7月23日所提交的序号为08/687,082的申请的部分继续,而该申请是1995年8月31日所提交的序号为08/521,776的申请的部分继续,该申请又是1995年5月5日所提交的序号为08/435,122的申请的部分继续。
本发明的一个优选的实施例利用了一个Mil-C-26500型具有改进环境抵御能力的橡胶充填塞的导电圆形连接器、硬质绝缘面插座及易于使用的触头保持夹和接插件上的接地波纹弹簧。
本发明的目的之一是消除与Mil-C-26500型连接器组装有关的浪费,并增加电路连接器的可靠性和可维修性。如后面将要认识的,本发明显著地降低了连接器的装配成本并大大改进了插头与插座连接器之间的互连,因而避免了不连续性。
本发明的另一目的是保持Mil-C-26500型连接器的环境抵御能力。
本发明的另一目的是在触头受到歪斜或弯曲的影响时确保导电插针和插孔连接器的恰当匹配或连接。
本发明的另一目的是消除制造厂商在触头保持夹结构上的偏差并建立导电触头装配或解体的便利。
本发明的另一目的是提供一组能在需要电路连接的飞行器连接器上有效地帮助连接器安装螺钉保持可靠接地联接的平直型波纹弹簧。
本发明的另一目的是利用具有模块结构、环境抵御性能、硬质绝缘面导电插孔塞、易于使用的导电触头保持夹和整体卡口偶联装置的ARINC型矩形电路连接器。
本发明的另一目的是增加矩形电路连接器的可靠性和可维修性。本发明显著地降低了连接器的装配成本并大大地简化了插头和插座连接器之间的互连,简言之,一个新型的整体卡口偶联装置代替了目前所用的外部导轨安装或下压夹持或螺钉/轴柱偶联装置。
本发明的另一目的是能提供布线灵活性、有更高接触密度、节省空间和有把信号触头与功率触头和同轴或双轴触头分离的机构的模块结构,模块结构还提供了安装和拆卸插入模块的便利。
本发明提供的Mil-C-26500型(圆形)和ARINC型(矩形)电路连接器带有改进了的导线密封带、提供用以检测歪斜或弯曲导电触头的硬质绝缘面插孔塞、带有易于使用且因改进触头插入和拔出而消除保持夹和接地波纹弹簧(Mil-C-26500)损坏或推回的保持夹。此外,ARINC型矩形连接器在插头壳体中具有为与插座壳体中一个双头右旋导向螺纹(斜坡槽)相结合而设计的锁紧(定位)销,形成了插头和插座连接器的卡口偶联装配。由于内置的偶联装置,本发明在连接器安装中提供了很大活动余地,因而将正常的机柜安装和盘面安装扩大到目前尚使用圆形连接器的领域。还可认识到,一旦插头和插座矩形连接器连接在一起,它们就不应当被不经意地分开,但是连接器应当允许在需要将插头和插座连接器分离时易于脱开。因此,提供一个能承受高度振动、很大冲击力及明显温度变化的连接器是在本发明的范围之内。此外,本发明在插入模块上具有模块结构的矩形连接器为便捷的装配和维修在插头和插座连接器上提供了插针和插孔插入模块的互换性。由于电气性能的改善,机械结构也得到了改进。
图1是Mil-C-26500型电路插座连接器的侧视图,其中一部分被剖去,以显示导线上装有可收缩加厚套管的连接器内部结构图;
图2是本发明在Mil-C-26500型电路连接器的橡胶充填塞里作成的密封带的放大图;
图3A-C是显示具有硬质绝缘面插孔塞结构的Mil-C-26500型电路插头连接器的图形表示,沿线3B-3B取剖视图以表示包括两层材料的连接器插件,其中插件表面为硬质绝缘材料并按功能成型,然后结合到一块弹性型的橡胶上;
图4是描述连接器内部结构的片断图,以表示在Mil-C-26500型连接器的触头保持夹上形成目前具有易于使用特性的元件的形状、尺寸和结构;以及
图5是另一幅片断图,总体上与图4相对应,但是表示将橡胶充填塞与图4描述的其它元件装配的临界状态。
图6A-D是描述具有装在插座法兰上的接地波纹弹簧的Mil-C-26500型电路插座连接器的图形表示,显示了接地波纹弹簧详图及6C-6C剖面图,以表示零件的形状、尺寸和结构在保持插座连接器对飞行器的盘面与/或构架的可靠接地偶联方面得到加强的特性。
图7是一等角投影图,表示本实施例的矩形连接器的主要元件,包括插头和插座壳体、可拆卸插入模块、卡口偶联机构、后壳附件等。
图8A是可拆卸插入模块的侧视图,其主要元件包括:一显示其环境抵御特性的橡胶充填塞,一具有易于使用的触头保持夹的刚性绝缘材料,以及一个具有硬质绝缘面的橡胶塞。这些元件结合成为一个组件,并且有一个压力圈为组件提供封装;以及
图8B是可拆卸插入模块侧视图的一个视图,用以表示沿着插入模块全长的键槽;
图9是本发明的卡口偶联机构的剖视图,表示插头壳体(阴影部分)上的锁紧销组件与插座壳体(未涂阴影部分)上的螺旋插槽完全结合的情形;
图10A-10F是插头壳体上的锁紧销组件与插座壳体上的螺旋插槽的详图,从功能上表示其元件。
图11A是插头和插座连接器的侧视图,表示本发明实施例的装配,用以定义为获得连接器功能的关键元件的结构及其相互关系。
图11B表示插头和插座连接器的初始连接,重点表现连接器趋向完全连接的停止距离。
图11C表示在插头和插座连接器的初始连接时,在现有技术条件下极性装置的连接。
图11D表示具有双头右旋导向螺纹(斜坡槽)的卡口偶联机构的特定结构,示出连接负载、斜坡角和停止距离。
图12C是完全连接的插头和插座连接器的侧视图,描述插针与插孔导电触头及极性键与键槽的完全连接。并在图12A-12B中表示销孔和双头右旋导向螺纹之间的尺寸关系,用以建立(卡口)定位销相对于斜坡销孔的真实定位。
一个导电的、圆形的、能抵御环境的连接器在图1-6中全面地作了详细描述以说明本发明。这种连接器包括一个内装一个能抵御环境的橡胶充填塞2的刚性壳体1、一个刚性绝缘触头保持器3和一个橡胶塞4。这些元件都固定地保持在壳体1中,图中还表示了一个导电的插针触头6,与导线7压合在一起并用可收缩套管8来增大导线7的直径。若干个元件2-5将任何优化数量的触头6包容并定位,准确的数量取决于电路连接导线7的数量。
虽然在此阶段的描述中其功能还不明显,但可以指出橡胶充填塞2的抵御环境性能是直接归功于橡胶充填塞2内部作成的密封带5的特定结构。为了这里的描述,但不局限于此起见,现存的密封带5设计成在直径范围1.016到2.286毫米(0.040至0.090英寸)的导线7上适用于20号触头6、15。图2表示本发明的可抵御环境的橡胶充填塞2具有导线密封范围0.889到2.286毫米(0.035至0.090英寸)的密封带5。这时应注意密封带5的结构形状和尺寸,现在密封带5的较小直径9为0.5334到0.5461毫米(0.021至0.0215英寸),但是仍在橡胶充填塞2的可模制范围之内。同样重要的是在三个密封带箍11-13上各增加一段0.635到0.762毫米(0.025至0.030英寸)的平直段直径10。这一结构将在功能上使密封带箍11-13和导线7之间具有比现存的圆周表面接触更宽的和更确定的表面接触面积,因而提供了显著优良和可靠的导线密封。
本发明的另一特点在图3中表示。如前所描述,传统的这类连接器对插头16和插座17连接器都采用橡胶塞4,应当明白带有插孔触头15的插头16连接器与带有插针触头6的插座17连接器相插接或者反之,会造成插针6和插孔15触头的不恰当接触配合,这种情况存在于把歪斜的或弯曲的插针6触头与插孔15触头相配合的时候。应会认识到,有了橡胶塞4将容许弯曲的插针6的小直径前端27沿插孔15触头的前端25放置,从而导致插针6和插孔15触头间的不可靠连接。一个特别设计的硬质绝缘材料14在本发明的实践中起了非常关键的作用,这种硬质绝缘材料14只是在橡胶塞4用在插座16触头上时加到橡胶塞4上。为了符合Mil-C-26500型插座17和插头16连接器结合面密封的几何尺寸40,去除橡胶塞4的一部分而代之以一层硬质绝缘材料14。如图3所见,当插头连接器16或插座连接器17装有插孔触头15时,一层硬质绝缘材料14就与橡胶塞4结合在一起。关于这一点,要注意到硬质绝缘材料14上插孔触头孔口18的孔径锥缩到另一个触头孔径19,尺寸小于插针16的前端27A和插孔15触头前端27B的合并直径。由于这种尺寸结构,消除了歪斜或弯曲的插针6对插孔15触头的可能的配合。
在Mil-C-26500型连接器中装有标准化的、易于使用的触头保持夹20而获得的优点以图形方式在图4和图5中表示。可以看到在刚性绝缘触头保持器3中的触头保持夹20具有孔口28,指向一系列锥缩直径21-23的接纳端。这种V形结构的目的在于使插针6和插孔15触头对保持夹20的干扰最小而插入最容易。还要注意触头保持夹20的结构定位,由此触头保持夹爪26超出刚性绝缘触头保持器3。在拆卸触头6、15时,这允许触头保持夹爪26在必要时在橡胶塞4中扩张,换言之,这些优点可以理解为(1)由于扩大了刚性绝缘触头保持器3的开口直径21,橡胶充填塞2和刚性绝缘触头保持器3上的多个触头孔29的对中变得不那么至关重要,换言之,橡胶充填塞2和刚性绝缘触头保持器3之间的结合装配过程可以经受一定程度的不对中,因而降低了制造成本,(2)触头6、15的插入和拔出得到显著改善,而且(3)消除了可导致处理困难的由多家厂商造成的结构偏差。
从图6A-D可进一步看到在每个插座17连接器的安装孔32附近有一个波纹弹簧31,就这张图而言,但不局限于此,一个厚度0.127毫米(0.005英寸)的铍镍波纹弹簧31被固定在有特定形状和尺寸的槽33中。槽33中与波纹弹簧31平行的面在两处向两侧变形。变形可以是使槽33开口变窄的凹槽,因而把波纹弹簧31很关键地固定在槽33中。虽然其被固定的方式对本发明的实施并不太重要,但是恰当地调整其位置,即高度34和长度36保持与槽33的深度35和长度37一致是绝对必要的。为此目的,波纹弹簧31设计成在用紧固螺钉把插座17连接器安装在飞行器盘面与/或结构38上时受大约60个百分点的压缩或变形。可以理解波纹弹簧31将时刻跨接插座17连接器与安装盘面与/或结构38之间的任何间隙,因此插座17连接器在盘面与/或结构上安装组件的不一致或不准确将不会对飞机系统所需的接地功能产生后果。简言之,波纹弹簧31在插座17连接器和盘面与/或结构38之间保持一种连续的、有保障的和可靠的接地途径。
本发明的另一个实施例是导电的、矩形的、模块化的、可抵御环境的、卡口结合的连接器,从图7至图12A-C全面地详细描述。这种型式的连接器包括一个插头38和一个带有可拆卸的嵌入模块40和一个卡口偶联机构(因为它包括数个工作元件,将在后面详细描述,故没有给出标识号)的插座壳体39。一个EMI弹簧53(如同现有技术)和一个O型圈密封56各自处在插头壳体38上的每个插头罩附近的槽里以保证对匹配的插座壳体39的电路接地和环境密封。插入模块40是一个组件,包括一个橡胶充填塞2、一个刚性绝缘触头保持器3、一个橡胶塞4和一个金属压力圈54。这些元件都固定布置,如图8A和8B所示,橡胶充填塞2与刚性绝缘触头保持器3结合,后者与橡胶塞4结合,而压力圈54为结合在一起的橡胶充填塞2和刚性绝缘触头保持器3提供封装。这时应特别注意前面Mil-C-26500圆形连接器的发明权利要求;改进了环境抵御能力的密封带5、硬质绝缘材料插孔面塞14、及易于使用的触头保持夹20也是本发明矩形连接器具有的特性。
图7是显示本发明所有元件的一张等角投影图,虽然其元件的功能在此阶段的描述中还不明确,但是可以指出,插头38和插座39壳体上的整体卡口偶联机构在组装和性能上远远超出现有技术的外部偶联机构,如下压夹持或导轨安装或螺钉/轴柱形式。
图9-12A-C详细描述了根据本发明的卡口偶联矩形连接器的工作机理,还包括了与现有技术相近的两个极性键44和键槽45,为清晰起见展示了图9,插头壳体38上的卡口偶联元件被涂上阴影,与插座壳体39的元件的无阴影图示形成对比。图10A到10F进一步强调了这一图示,如图10A到10C所示,锁紧销组件装在插头壳体38上并可描述如下:
a)将锁紧销41插到定位垫圈46上。
b)将波纹弹簧52装到锁紧销41上。
c)将锁紧销41穿过插头壳体38。
d)将弹性挡圈51装到插入的锁紧销41上。
e)将螺旋弹簧50套在锁紧销41上,把螺旋弹簧50的一端装入插头壳体38上的孔74中,把螺旋弹簧50的另一端装入锁紧销41上的孔75中。
f)在锁紧销41上顺时针绕半圈以给销47定位并装到插头壳体38上。
g)将定位销43按确定尺寸76装到锁紧销41上,这一装配对锁紧销组件的功能至关重要。
现在参考图10D到10F,它表示有双头右旋导向内螺纹(斜坡槽)57的螺旋插槽42的构型与/或结构,并装在插座壳体39上。如所看到及所理解的,当插头38连接器开始与插座39连接器结合时,开口62将接纳定位销43(示于图10C)。此外,要理解连接器壳体38向插座壳体运动将引起定位销43移到底部并紧贴螺旋斜坡槽57,因而杜绝任何进一步的推进。这一状况将使该组件能实现插头38和插座39连接器之间的连接作用,以在锁紧销41上旋转半圈而完成。
现在描述插头38和插座39连接器之间的卡口偶联组装,要注意如图11A和11C各自所示,为图示起见,但不局限于此,在导电插针6和插孔15的接触之间有一个2.286毫米(千分之九十英寸)的间隙67或非连接,而在极性键44和键槽45上有0.254毫米(千分之十英寸)的连接66。必须如此布置的原因有二:a)插头38和插座39连接器之间的初始连接力最小,因而减小了不对中的可能;以及b)保证插头38和插座39连接器之间的恰当接地。所描述状况的全部实现要靠在插头38和插座39连接器最初连接或结合时定位销43定位在螺旋斜坡槽57的起点。然后,如图11D所示,靠转动锁紧销41的六方头,将引起定位销43转过大约20度的斜坡65,以70磅的接合力64拉动8.636毫米(千分之三百四十英寸)的最终连接距离63。由图12A-12B可见,所描述的连接动作将定位销43移进位于螺旋斜坡槽57闭合端的保持孔6。波纹弹簧52处于定位垫圈46与插头38连接器壳体之间的干涉关系造成的压力之下,为保持定位销43完全座入锁紧销孔61起了重要作用。至此,插头38和插座39连接器完全连接在一起,分别由导电插针6触头与插孔15触头以及极性键44与键槽45之间的电路连接69和70证实。此外,从图10B可以看清,位于定位垫圈46上的指示箭头58指向“HOME”59。同样重要的是理解定位销43与锁紧销孔61之间0.254毫米(千分之十英寸)的连接71允许以最小量的努力把插头38从插座39连接器上脱开或拆卸。
在脱开或拆卸插头38和插座39连接器时,反向转动锁紧销41上的六方头,迫使被部分接纳的定位销43从锁紧销孔61中退出,使得匹配插入模块40之间的结合面密封压力72得到缓解,因而把插头38从插座39连接器上分离。还要认识到,所描述的分离将引起弹性圈51与插头38连接器壁碰撞,增加连接器脱开时的分离力。
本发明的另一特点是图8A和8B所示的可拆卸的插入模块40。如前所述,插入模块40包括一个与刚性绝缘触头保持器3结合的橡胶充填塞2,刚性绝缘触头保持器3和具有Mil-C-26500圆形连接器所提出的全部元件和特性的橡胶塞4结合。插入模块40上增加的元件是一个固定装在结合成一体的橡胶充填塞2和刚性绝缘触头保持器3上的压力圈54及一个位于压力圈54壳体附近的槽中的O型圈密封55。一个键槽48开在压力圈54和橡胶塞4上,键槽48可与插头38和插座39连接器壳体上的键49相啮合,以便于将插入模块40装入插头38和插座39连接器壳体上的插入模块孔77。后壳体73将插入模块40包容并保持在插入模块孔77的底部位置。插入模块40结构在本发明的实施中起着非常重要的作用,它可以是信号线、动力线、同轴或双轴线或者组合线型。这一实施例的特性为ARINC型连接器的安装提供了布线灵活性及较低的装配和维护成本。
Claims (32)
1.Mil-C-26500和ARINC型的电路连接器,包括一个在所述Mil-C-26500型连接器上具有更小的最小导线密封的密封带的抵御环境的橡胶充填塞;一个在插孔橡胶塞面和触头保持夹上具有特别构型的硬质绝缘材料的橡胶塞,其中,当电路触头插入和拔出时,所述结构、配合和功能产生了重复的标准化装配。
2.根据权利要求1的Mil-C-26500型和ARINC型电路连接器,其中所述密封带的线径范围包括:
0.889到2.286毫米(0.035到0.090英寸)用于20号触头
1.651到3.302毫米(0.065到0.130英寸)用于16号触头
1.905到3.556毫米(0.075到0.140英寸)用于12号触头
3.根据权利要求1的Mil-C-26500型和ARINC型电路连接器,其中所述插座橡胶塞的所述部分是刚性地结合到所述插座橡胶塞表面的一层硬质绝缘材料。
4.根据权利要求3的Mil-C-26500型和ARINC型电路连接器,其中插头与插座连接器之间的结合面在连接时保持了结合面之间的密封性质。
5.根据权利要求3的Mil-C-26500型和ARINC型电路连接器,其中歪斜或弯曲的导电插针与插孔触头的匹配不可能结合。
6.根据权利要求1的Mil-C-26500型和ARINC型电路连接器,其中所述触头保持夹固定地保持在位于一个内部作成接纳所述触头形状的一串孔径的接受端的刚性绝缘触头保持器中。
7.根据权利要求7的Mil-C-26500型和ARINC型电路连接器,其中所述刚性绝缘触头保持器上的渐缩开口防止了所述触头保持夹和所述触头之间的干涉。
8.根据权利要求1的Mil-C-26500型和ARINC型电路连接器,其中导电触头被渐缩地接纳到所述触头保持夹中。
9.根据权利要求7的Mil-C-26500型和ARINC型电路连接器,其中所述触头保持夹爪的定位和孔口为所述导电触头的拆卸提供了方法。
10.根据权利要求1的Mil-C-26500型和ARINC型电路连接器,其中所述连接器包括一个高度抵御环境的橡胶充填塞、一个带有硬质绝缘面的插座塞和为所述导电触头提供顺手插接或拔除的触头保持夹。
11.根据权利要求1的Mil-C-26500型电路连接器,其中插座连接器有一组装在插座法兰上的接地波纹弹簧。
12.根据权利要求11的Mil-C-26500型电路连接器,其中所述接地波纹弹簧在帮助连接器安装螺钉为所述插座连接器提供可靠接地路径方面起作用。
13.根据权利要求11的Mil-C-26500型电路连接器,其中所述向内部凸出的波纹弹簧被固定保持在特定形状和尺寸的槽中。
14.根据权利要求11的Mil-C-26500型电路连接器,其中所述接地波纹弹簧位于每个插座连接器安装孔附近。
15.根据权利要求13的Mil-C-26500型电路连接器,其中所述向内部凸出的波纹弹簧被调整到适当的压紧或变形状态。
16.一个电路连接器包括:
一个带有环境抵御密封带的橡胶充填塞;
一个在所述插座橡胶塞面上带有硬质绝缘材料的橡胶塞;以及
带有标准化的渐缩触头导入孔口的触头保持夹。
17.根据权利要求11的电路连接器,具有法兰部分并且其中一组接地波纹弹簧装在所述法兰上。
18.根据权利要求17的电路连接器,其中所述的接地波纹弹簧与连接器安装螺钉联接以提供通向连接器的可靠接地途径。
19.根据权利要求20的电路连接器,其中所述接地波纹弹簧固定地保持在所述法兰上特定形状的槽中。
20.ARINC型电路连接器,包括第一和第二元件,各自具有可相互连接的触头装置以及将所述第一元件相对于第二元件推进以与所述第二元件的一部分紧贴并使所述触头装置相结合的偶联装置;
为适于与一个插入模块连接而与所述第一和第二元件相关的装置;
一个设置于所述偶联装置的一部分与所述第一元件的另一部分之间的锁紧销组件装置,使所述锁紧销组件装置推进而引起所述第二元件连接;
一个设置于所述偶联装置的一部分与所述第二元件的另一部分之间的螺旋插槽组件,使所述螺旋插槽组件装置与所述第一元件相连接。
21.如权利要求20所定义的电路连接器,还包括一个布置在所述第一和第二元件的插入模块孔后端的对中键,其作成沿径向伸入一个在所述插入模块外部纵向布置的键槽,从而防止其在轴向的结合和分离时互相相对转动。
22.如权利要求20所定义的电路连接器,其中一个关键性地置于所述插入模块附近的可变形的O型圈密封在装到插入模块孔内时产生不透过液体的环境。
23.如权利要求20所定义的电路连接器,其中所述偶联装置可以旋转,以便将所述第一元件相对于所述第二元件推进,所述第一元件包括一个可同所述偶联装置一起旋转的锁紧销,它有一个沿轴向布置的定位销,在所述第一和第二元件完全连接在一起时能够进入安装在所述第二元件上的螺旋插槽的保持孔中。
24.如权利要求23所定义的电路连接器,其中所述偶联装置的所述部分包括一个弹性圈和一个能与所述偶联装置及所述锁紧销一起转动的螺旋弹簧,一个可与所述锁紧销一起转动的定位垫圈,以及一个可由所述定位垫圈连接而使所述波纹弹簧变形并由变形产生所述第一和第二元件的可保持连接的可变形波纹弹簧。
25.如权利要求23所定义的电路连接器,其中所述定位垫圈包括一个在所述第一和第二元件上标明完全连接的视觉指示器箭头。
26.如权利要求23所定义的电路连接器,其中所述偶联装置的所述部分包括所述的具有内面双头右旋导向螺纹或斜坡槽的螺旋插槽,在所述斜坡槽封闭端带有所述保持孔以接纳所述定位销而提供卡口偶联装置。
27.如权利要求23所定义的电路连接器,其中所述定位销直接定位在所述螺旋斜坡槽的开口端,在所述定位销到达底部顶住所述螺旋斜坡槽的一部分时,所述第一元件向第二元件的推进受到限制而使所述锁紧销完成所述第一和第二元件的完全连接。
28.如权利要求23所定义的电路连接器,包括第一和第二元件,每一元件具有可相互连接的触头装置,以及用于将所述第一元件相对于所述第二元件推进,从而使所述第一元件的一部分紧靠在所述第二元件的一部分上,并使所述各个触头装置结合的偶联装置。
29.如权利要求23所定义的电路连接器,其中一个装在所述第一元件的所述插入模块周围的可变形O型圈密封在装到所述第二元件上时产生不透过液体的环境。
30.ARINC型电路连接器,包括第一和第二元件,各自带有可相互连接的触头装置,用于将所述第一元件推进而紧靠所述第二元件的一部分并使所述各个触头装置结合的偶联装置,以及置于所述偶联装置的一部分与所述第一元件的另一部分之间的波纹弹簧装置,弹簧装置在最先提到的所述各部分相互靠紧之后,因最后提到的所述部分之间的距离减小而变形,所述波纹弹簧装置被预先加载。
31.如权利要求30所定义的电路连接器,包括帮助所述波纹弹簧将所述元件保持在其连接关系中的保持装置。
32.如权利要求31所定义的电路连接器,其中所述保持装置包括一个可进入一个保持位置的定位销。
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