CN1327421A - 用于汽车刮水装置的刮水器轴承和装配刮水器轴承的方法 - Google Patents

用于汽车刮水装置的刮水器轴承和装配刮水器轴承的方法 Download PDF

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Abstract

刮水器轴承(10)包含有一个轴承轴(11),轴承轴装在一个轴承壳体(12)里,并且与一个支承元件(15)和一个刮水臂(17)这样连接,使支承元件(15)的扭矩可传递给刮水臂(17)。轴承轴(11)具有一个配有止挡面(20)的轴向止挡装置(18)。已预定,止挡面(20)与轴承壳体(12)的接触面(19)作用连接,在这里,接触面(19)和/或者止挡面(20)表面结构化。

Description

用于汽车刮水装置的刮水器轴承和装配刮水器轴承的方法
本发明涉及权利要求1前序部分所述的用于汽车刮水装置的刮水器轴承，它含有一个轴承轴，轴承轴装在轴承壳体里，并且与一个支承元件和一个刮水臂这样连接，使支承元件的扭矩可传递给刮水臂，在这里，轴承轴具有一个配有止挡面的轴向止挡装置。
除此之外，本发明还涉及权利要求19前序部分所述的装配刮水器轴承的方法。
技术水平
已经知道了一些用于汽车刮水装置的刮水器轴承，这些刮水器轴承的缺点是装配零件数量比较多，因此，在安装时比较费事。特别是，用来制造公知的刮水器轴承所需要的较多数量的装配零件会在制造费用、装配时间和保证刮水器轴承质量方面产生不利的影响。另外，用来制造公知的刮水器轴承的较多数量结构零件还要归因于，对于刮水器轴承的正确工作方式要配置一个或者多个调节元件、安全元件、密封元件和/或者弹簧元件。
本发明的优点
按照本发明的刮水器轴承的特征为，止挡面与轴承壳体的一个接触面作用连接，在这里，接触面和/或者止挡面表面结构化(oberflaechenstrukturiert)。由于接触面和/或者止挡面表面结构化，因此能够以简单和有效的方式借助于止挡面和接触面之间的作用连接可靠地同时实现调节、防脱、公差补偿和密封功能。对刮水器轴承正确工作方式来说，这些不同的功能具有重要意义，并且可以通过表面结构化的接触面和/或者表面结构化的止挡面借助于其作用连接来完成。在这里，这种表面结构化在制造技术方面可以比较简单地在相应面上来实现。因为设置了轴承壳体接触面或者(可以选择或者附加)轴承轴止挡面表面结构化，所以能够将用来制造刮水器轴承的结构零件数量压缩到最小量，也就是说，压缩到两个构件(轴承轴、轴承壳体)。因此，按照本发明的刮水器轴承在制造技术方面可以简单制造，特别是便于安装。
有利的是，轴承壳体径向包围轴承轴，而且轴承轴具有两个从轴承壳体伸出的端部，其中，第一端固定在支承元件上，第二端与刮水臂连接。轴承轴和轴承壳体的这种配置，可以使用作为成本比较低的管半成品构成的轴承壳体。轴承轴的从轴承壳体伸出的两端可以将这些组件(轴承轴、轴承壳体)便于安装地固定或者连接到支承元件和刮水臂上。在这里，轴承轴中间范围整个圆周这样放入管状轴承壳体里，使轴承轴在径向方向固定安装在轴承壳体内，也就是说，不能径向移动。
尤其是，轴承轴的止挡面是平面的，而轴承壳体的接触面是表面结构化地构造的。由于管状半成品形式的轴承壳体也可以用非金属材料、例如塑料制造，所以，不仅由于制造技术方面而且由于安装方面的原因，特别是涉及到在安装期间在轴承轴和轴承壳体上施加的外连接力，预定轴承壳体接触面表面结构化以及轴承轴止挡面设计成平面是有利的，轴承轴通常用金属材料制造。
按照一个有利的实施形式，止挡装置作为环状的、径向上从轴承轴突出的封闭轴肩构成。这样构成的轴肩在制造技术方面可以比较简单地在主要用金属材料制造的轴承轴上实现。除此之外，作为轴肩构成的止挡装置还允许结构特别紧凑地制造刮水器轴承，因为径向上从轴承轴突出的轴肩配有环状构成的轴承轴止挡面，止挡面可以与轴承壳体环状端面构成的接触面这样作用接触，在制造轴承轴/轴承壳体组件之后可以在轴承轴和轴承壳体之间得到可靠的、便于安装的和结构紧凑的轴向作用连接。
有利的是，表面结构化的接触面作为具有相对于纵向轴线旋转对称和特别是圆柱形容纳腔的轴承壳体的环状端面构成。这样设计的轴承壳体的特征是制造费用比较低，而且能够以便于安装的方式与相应构成的轴承轴连接成一个结构紧凑的组件。
有利的是，表面结构化的接触面具有一个轴向密封装置，这个密封装置作为封闭的环与轴肩的止挡面接触，构成了密封闭合结构。在轴承壳体接触面上作为封闭环构成的轴向密封装置特别适合于在表面结构化的接触面和止挡面之间形成密封的闭合结构。
尤其是密封装置作为至少一个环凸在轴承壳体接触面上构成，轴承壳体用同轴承轴材料相比固有刚性(Eigensteifigkeit)更小的材料制造。在可塑性变形的轴承壳体接触面上构造作为密封装置的环凸特别适用于完成各种不同功能(调节、安全、密封和公差平衡功能)，这些功能全部通过轴承轴和轴承壳体之间的作用连接来完成。
按照一个有利的实施形式，止挡面在径向方向在轴肩整个宽度上伸展。在制造技术方面可以特别简单地制造平面的、径向方向在整个轴肩上伸展的止挡面，除此之外，还允许便于安装地组装刮水器轴承，因为轴承壳体仅仅必须通过沿着轴承轴纵向轴线的一个轴向相接与止挡面作用接触，而且比如说，不需要特殊的旋转运动来调节轴承轴一定的安装位置。
按照另一个可选择的实施形式，止挡面作为容纳槽的底面构成，密封装置在该容纳槽里径向向外被遮住。在制造技术方面可以比较简单而且毫无问题地制造配有容纳槽的轴肩，而且可以有利地用来容纳管状轴承壳体的整个具有表面结构化接触面的端面范围。采用这种方式可以保护接触面和止挡面之间多次有效接触免受可能出现的外部干扰影响。
按照一个有利的实施形式，轴承轴借助于一个铆钉连接结构固定到支承元件上。在轴承轴和支承元件之间形成铆钉连接可以快速、可靠和结构紧凑地将刮水器轴承固定到支承元件上。在这种情况下，可以充分利用轴肩的外部的环状支承面，引导与纵向轴线平行向支承元件方向的压力，形成铆钉连接需要这个压力。
按照另一个有利的实施形式，轴承轴借助于一个传递力的连接结构固定到支承元件上。在制造技术方面也可以简单而且可靠地实现将轴承轴借助于传递力的连接结构、比如说象过将轴承轴第二端与相应构成的支承元件一起压制固定到支承元件上。在这里，在支承元件和轴承轴的传递力的连接中也可以结构紧凑地构型刮水器轴承。
轴承轴可以有利地作为一体件构成。一体构成的轴承轴允许特别便于安装地制造刮水器轴承，因为刮水器轴承在这种情况下只由两个构件组成，也就是说，由一体的轴承轴和一体的轴承壳体组成。在制造技术方面也可以简单地、比如说借助于冷压成型来制造一体构成的轴承轴。
按照另一个实施形式，轴承轴可以由一个头件和一个与轴承轴纵向轴线同轴心地固定和特别是焊接到这个头件上的杆件组成。在这种情况下，轴承轴由两个分开制造的零件组成，也就是说，由一个头件和一个杆件组成。在制造技术方面可以比较简单地将头件作为冷挤压件制造。对于杆件，是几何形状上可特别简单构造和加工的零件。两个分开的零件能够以快速而可靠的方式采取焊接、特别是采取可有利使用的贮能焊接相互连接，以便紧接着作为轴承轴与轴承壳体组装成一个结构紧凑的刮水器轴承。
有利的是，杆件作为实心轴构成。采用实心轴构成的杆件，在制造技术方面可以以比较简单的方式、比如说采用端面焊接来制造特别稳定的轴承轴。
有利的是，杆件作为管构成。轴承轴的两部分结构形式允许使用作为管构成的杆件。这可以大大降低刮水器轴承的重量，因为轴承轴通常用金属材料制造。除此之外，作为管构成的杆件可以作为成本特别低的零件来制造。
尤其是，轴肩具有用于刮水臂的支承面。通过配置用于刮水臂的轴肩支承面可以在刮水器轴承和刮水臂之间创造特别紧凑和稳定的连接。在这里，这种连接在轴承轴第一端有利地构成，第一端在纵向方向从轴肩的支承面向外伸展。
有利的是，轴承轴具有一个用于支承元件的止挡边。这样的止挡边能够以可靠而便于安装的方式在利用由于压力负荷而出现的轴承壳体密封装置塑性变形下可重复地调节刮水臂和支承元件之间的间距。
有利的是，要与支承元件接触的轴承壳体端面装有一个密封装置。因为在将刮水器轴承固定到支承元件上之后在支承元件和轴承壳体之间存在着面接触，所以，在这里为轴承壳体的相应端面配备一个密封装置是有利的。在这里，这第二个端面也可以与第一个端面相似地表面结构化，第一个端面与轴承轴的止挡面作用连接。
按照本发明方法的特点为如下步骤：
轴承轴的杆装入轴承壳体里，一直到在轴承壳体接触面和轴承轴止挡面之间形成接触为止；
对轴承轴和/或者轴承壳体施加一个轴向压力，达到表面结构弹性和/或者塑性变形，并且同时借助于一个轴向压力将轴承轴第一端固定到支承元件上；
将刮水臂与轴承轴第二端连接。
通过安装时轴向作用的压力产生的轴向密封装置弹性和/或者塑性变形达到平衡刮水器轴承中的公差，可以通过此形成轴承壳体与轴承轴的密封连接并且同时将轴承轴固定到支承元件上。在这里，刮水器轴承是便于安装的并且可以快速地组装。因为刮水器轴承只由三个或者两个单个零件组成，即由轴承轴(头件、杆件)和轴承壳体组成，所以，排除了实际中错误装配刮水器轴承。
从以下说明中可以得到本发明的其他有利构造。
附图
下面在多个实施例中借助于所属附图详细介绍了本发明。图中示出：
图1为固定在一个支承元件上的刮水器轴承的纵剖视图；
图2为以放大比例示出的轴承壳体和轴承轴之间连接的细节图；
图3为以放大比例示出的轴承壳体和轴承轴之间连接的另一实施形式的细节图；
图4为第三个实施形式的与一个支承元件连接的刮水器轴承的纵剖视图；
图5为第四个实施形式的与一个支承元件连接的刮水器轴承的纵剖视图；
图6为按照图5的在非连接状态下的轴承轴的纵剖视图；
图7为多个示意性纵剖侧视图，示出了制造图1中刮水器轴承的不同装配步骤；
图8为部分装入一个轴承壳体内的轴承轴的示意性立体图；
图9为固定在一个支承元件上并且与刮水臂连接的刮水器轴承的纵剖侧视图；
图10为根据其他实施形式部分示出的轴承轴的示意性侧视图。
本发明的说明
在图1中示出了一个一般用10标明的刮水器轴承，它被固定到一个支承元件15上。刮水器轴承10被设置用于汽车刮水装置(在这里没有示出)，并且包括一个轴承轴11，轴承轴装入轴承壳体12里，与纵向轴线13同轴心，并且与一个支承元件15无相对旋转地连接。刮水器轴承10用来将扭矩从支承元件15传递到刮水臂17上(也见图9)。轴承壳体12是作为管状部件构成的，而且相对于轴承轴11这样同轴线配置，使轴承壳体径向、也就是说圆周状包围轴承轴11。轴承轴11具有两个从轴承壳体12伸出的端部14、16，在这里，第一端14用来将刮水器轴承10固定到支承元件15上，第二端16用来与刮水臂17连接(也见图9)。轴承轴11在其第二端16具有一个主要是作为外六角构成的连接元件32，在端部具有外螺纹33的一段与该连接元件连接。连接元件32用来将刮水器轴承10与刮水臂17无相对旋转地连接，而轴承轴11第二端16配有螺纹33的这一段用来将刮水臂17轴向固定到轴承轴11的轴肩21的支承面29上。轴承轴11的第一端14也配有一段作为外六角构成的固定段37，这一段形状吻合地安装到支承元件15的作为内六角相应构成的通孔38里。根据图1实施例，采用铆钉连接25将刮水器轴承10或者轴承轴11固定到支承元件15上。轴承轴11具有一个轴向止挡装置18，这个止挡装置作为径向上从轴承轴11突出的轴肩21构成。轴肩21朝向第二端16具有一个支承面29，这个支承面用来支承与第二端16连接的刮水臂17。此外，轴承轴11在第一端14配有一个止挡边30，止挡边在刮水器轴承10装配期间可以保证支承元件15相对于轴承轴11轴向准确定位。
如从图2所看到的那样，作为轴肩21构成的止挡装置18具有一个止挡面20，止挡面与轴承壳体12的接触面19作用连接。轴承壳体12的接触面19作为表面结构化的面构成，轴承轴11的止挡面20作为平面构成。轴承壳体12的表面结构化的接触面19用来提供一个轴向的密封装置23，该密封装置作为封闭环与轴肩21的止挡面20接触，构成了密封闭合结构。密封装置23作为轴承壳体12接触面19上至少一个、在上述情况下作为三个环凸23构成。在这里，轴承壳体12用同轴承轴11材料相比固有刚性更小的材料制造。比如说，轴承壳体12可以用可弹性和/或者塑性变形的塑料材料制造，轴承轴11用相对硬的金属材料制造。起密封装置作用的三个环凸23在轴承壳体12的在端侧与轴肩21作用连接的接触面19上相互间同轴心地伸展。与环凸23接触的止挡面20在径向方向在整个环状的、径向上由轴承轴11突出的封闭轴肩21上伸展。
图3示出了刮水器轴承10的第二个实施形式，按照这个实施形式，轴肩21的止挡面20作为一个容纳槽24的底面构成，在止挡面20和接触面19之间形成作用连接之后，密封装置23在容纳槽里被径向向外遮住。在图3的这个实施例中，仅仅设置了两个相互同轴心地在轴承壳体12端侧的接触面19上环状伸展的并且在轴向方向从接触面19突起的环凸23作为密封装置23。容纳槽24相对于密封装置23与纵向轴线13同轴线地作为封闭的容纳环伸展。在图1至图3中示出的在止挡面20和接触面19之间作用连接的两个实施形式中，轴承轴11作为一体件构成。
按照图4示出的第三个实施形式，轴承轴11作为两件式构件构成，在这里，轴承轴11由一个头件27和一个与轴承轴11的纵向轴线13同轴线地固定和特别是焊接到这个头件上的杆件28组成。按照图4的实施例，杆件28作为实心轴构成，实心轴采用焊接35、特别是贮能焊接与头件27连接。按照这个实施例，采用传递力的连接结构26实现轴承轴11第一端14与支承元件15的固定，例如通过将轴承轴11的第一端14与相应构成的、具有一个圆柱形通孔40的支承元件15一起压制可以获得所述连接结构26。
图5示出了刮水器轴承10的第四个实施形式，按照这个实施形式，轴承轴11又作为两部分构成，也就是说，有一个头件27和一个杆件28，这两件采用焊接35相互连接在一起。不过，杆件28不象图4所示的作为实心轴构成，而是作为空心轴或者管构成，在其他方面，图5所示的第四个实施形式相当于图4所示的第三个实施形式。
图6示出了在采用焊接连接头件27和杆件28之前的两部分轴承轴11。头件27的轴肩21在端侧具有一个支座36，以保证便于安装地将杆件28在头件27上定位，在支座36中在杆件28和头件27之间形成正确的焊接连接。在这里，轴承轴11的作为封闭环构成的止挡面20圆周状地这样围绕着位于里面的支座36伸展，使得止挡面在头件27的相应端面上在轴向方向与支座36相隔一定间距地突出。通过此防止了由于焊接、比如说由于热影响出现的变形而对止挡面20引起的负面影响。轴承轴11或者杆件28的第一端14具有一个适用于与支承元件15形成传递力的连接结构26的、表面结构化的、基本上呈圆柱形的外面。
图7用插图以先后次序示出的4个步骤说明了刮水器轴承10的装配和其在支承元件15上的固定。在这里，涉及到了图1实施形式的安装。作为第一个、在图7左面示出的安装步骤中，轴承轴11的杆装入轴承壳体12里，一直到在轴承壳体12的接触面19和轴承轴11的止挡面20之间形成接触为止。在这里，轴承轴11的杆由轴承壳体12的相对于纵向轴线13旋转对称和特别是圆柱形的容纳腔22容纳。根据从图7中左面数第二个图，轴承轴11的杆完全装入轴承壳体12里，并且这样放在容纳腔22里，使轴承轴或者说其杆在径向方向由管状轴承壳体12的壁导向。作为最好是六角37构成的和轴向从轴承壳体12伸出的第一端14这样插入相应构成的支承元件15的六角通孔38里，使第一端14的自由端部从通孔38向外伸出(从左面看，图7第3图)。在这里，在止挡边30和支承元件15接触面之间留有一个小的、没有示出的间隙。按照图7第4图，轴承轴11第一端14的伸出支承元件15的端部借助于从外面施加的压力这样塑性变形，在轴承轴11和支承元件15之间构成了铆钉连接25。在这里，为了引入制造铆钉连接25所需要的外压力或者变形力，轴肩21的、作为从外面可自由接触的、朝向轴承轴11第二端16的环面的支承面29被用作刮水器轴承10的外支承面。在借助于轴向压力形成铆钉连接期间，轴承壳体12接触面19的表面结构、也就是说起轴向密封装置23作用的环凸同时出现弹性和/或者塑性变形，这是由于与此接触的轴承轴11轴肩21的平面止挡面20的作用连接。所述表面结构的弹性和/或者塑性变形导致轴承壳体12轴向长度的相应、然而稍微减小，这样，上面提到的、在图7中没有示出的止挡边30和支承元件15之间的间隙通过轴承壳体12和支承元件15相对于轴承轴11的相对运动而闭合并从而消除。采用这个方式可以借助于用来将轴承轴11固定到支承元件15上所需要的压力快速而精确可重复地在支承元件15和刮水臂17(在图7中没有示出)之间形成所要求的或者必要的中间间距。因此，采用这种方式设计的刮水器轴承10可以以便于安装和可靠的方式平衡各个部件(轴承轴11、轴套12、支承元件15)之间的公差。除此之外，通过表面结构弹性和/或者塑性变形在轴承轴11轴肩21的止挡面20和轴承壳体12的接触面19之间提供密封连接。
图8示出了一个立体图，按照此图，轴承轴11的杆部分地装入轴承壳体12的容纳腔22(在图8中没有示出)中。因此，按照图8的刮水器轴承10在原理上相当于图7左图的那个刮水器轴承。
图9示出了完全安装的刮水器轴承10，该刮水器轴承具有一个两部分的轴承轴11，轴承轴由头件27和杆件28组成，它们借助于焊接35在端面相互连接。轴承轴11的第一端14借助于铆钉连接结构25固定在支承元件15上，为了形成铆钉连接结构25，支承元件配有六角通孔38。在轴承轴第二端16，轴承轴11与刮水臂17相对于纵向轴线13无相对旋转地连接。轴承轴11第二端16的作为外六角构成的连接件32与刮水臂17的相应作为内六角构成的通孔39有效地配合作用，通过此可以得到轴承轴11和刮水臂17之间的这种连接。一个螺母34在端部这样拧到轴承轴11第二端16的外螺纹33上，使刮水臂17在轴向方向、也就是说在纵向轴线13方向固定到刮水器轴承10上，在这里，刮水臂17齐平地靠置在轴承轴11轴肩21的支承面29上。
图10示出了轴承轴11另一个可选择的实施形式，其第二端16具有一个锥形的、配有压花的连接部分41。其他方面，图10中轴承轴11的第二端16相当于图1的那种。在制造技术方面，可以相对简单地制造具有锥形连接部分41的轴承轴11，而且能够将刮水臂17可靠地固定到刮水器轴承10上。
刮水器轴承10的各个实施形式可以相互进行各种不同的组合。比如说，按照图4或者图5构成的刮水器轴承10也可以配有一个具有容纳槽24的轴肩21。除此之外，按照图1构成的刮水器轴承10还可以按照图4或者图5借助于传递力的连接(压制结构(Verstemmung))固定到支承元件15上。
按照一个没有示出的实施形式，一个与支承元件15接触的轴承壳体12的端面31同样可以设有一个相应的密封装置。

Claims (19)

1.用于汽车刮水装置的刮水器轴承，它含有一个轴承轴，轴承轴装在一个轴承壳体里，并且与一个支承元件和一个刮水臂这样连接，使得支承元件的扭矩可传递给刮水臂，在这里，轴承轴具有一个配有止挡面的轴向止挡装置，
其特征为，
止挡面(20)与轴承壳体(12)的接触面(19)作用连接，在这里，接触面(19)和/或者止挡面(20)是表面结构化的。
2.根据权利要求1所述的刮水器轴承，
其特征为，
轴承壳体(12)径向包围轴承轴(11)，而且轴承轴(11)具有两个从轴承壳体(12)伸出的端部(14，16)，在这里，第一端(14)固定在支承元件(15)上，第二端(16)与刮水臂(17)连接。
3.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
轴承轴(11)的止挡面(20)是平面的，轴承壳体(12)的接触面(19)是表面结构化构成的。
4.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
止挡装置(18)作为环状的、径向上由轴承轴(11)突出的、封闭的轴肩(21)构成。
5.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
表面结构化的接触面(19)作为具有相对于纵向轴线旋转对称和特别是圆柱形容纳腔(22)的轴承壳体(12)的环状端面构成。
6.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
表面结构化的接触面(19)具有一个轴向密封装置(23)，这个密封装置作为封闭环与轴肩(21)的止挡面(20)接触，构成了密封闭合结构。
7.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
密封装置(23)作为在轴承壳体(12)的接触面(19)上的至少一个环凸(23)构成，轴承壳体(12)用同轴承轴(11)材料相比更小的固有刚性的材料制造。
8.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
止挡面(20)在径向方向在轴肩(21)的整个宽度上伸展。
9.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
止挡面(20)作为容纳槽(24)的底面构成，密封装置(23)在该容纳槽中径向向外被遮住。
10.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
轴承轴(11)借助铆钉连接(25)固定到支承元件(15)上。
11.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
轴承轴(11)借助于一个传递力的连接结构(26)固定到支承元(15)上。
12.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
轴承轴(11)一体式构成。
13.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
轴承轴(11)由一个头件(27)和一个与轴承轴(11)的纵向轴线(13)同轴心地固定并且特别是焊接到这个头件上的杆件(28)组成。
14.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
杆件(28)作为实心轴构成。
15.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
杆件(28)作为管构成。
16.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
轴肩(21)具有用于刮水臂(17)的一个支承面(29)。
17.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
轴承轴(11)具有一个用于支承元件(15)的止挡边(30)。
18.根据前面权利要求之一所述的刮水器轴承，
其特征为，
轴承壳体(12)的待与支承元件(15)接触的端面(31)装有一个密封装置。
19.装配前面权利要求之一所述刮水器轴承的方法，
其特征为如下步骤：
轴承轴(11)的杆装入轴承壳体(12)里，一直到在轴承壳体(12)的接触面(19)和轴承轴(11)的止挡面(20)之间形成接触为止；
对轴承轴(11)和/或者轴承壳体(12)施加轴向压力，达到表面结构弹性和/或者塑性变形，并且同时借助于一个轴向压力将轴承轴(11)第一端(14)固定到支承元件(15)上；
将刮水臂(17)与轴承轴(11)的第二端(16)连接。
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