CN203223323U - 燃料喷射阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种燃料喷射阀,其能够使从燃料喷射孔喷射的燃料的喷射特性的变化稳定。在所述燃料喷射阀中,根据在将涡流发生室与阀座部件的开口部连通的连通路径内流动的流量,假定出燃料均匀流动的管路,将该管路的直径设为da、将向外部喷射燃料的喷射孔的直径设为d0,此时,运用从喷射孔喷射的燃料的喷雾角度相对于da/d0的特性,设计连通路径及喷射孔。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于发动机的燃料喷射的燃料喷射阀。
背景技术
作为这种技术,公开有下述的专利文献1所记载的技术。在该公报中,公开有在阀座部件上焊接有通路板和喷油器压板的燃料喷射阀。在通路板上形成有侧孔、横向通路、涡流室,在喷油器压板上形成有燃料喷射孔。
专利文献1:(日本)特开2003-336561号公报
燃料喷射阀相对于发动机的进气口以各种角度安装,需要根据其安装角度设定燃料喷雾角度来抑制喷射燃料附着于进气口。在上述专利文献1所记载的技术中,为了得到所希望的燃料喷雾角度,只能利用各种形状的喷油器压板、通路板等通过实验等设定燃料喷雾角度,在设计时需要耗费大量工时。
实用新型内容
本实用新型是鉴于上述问题而作出的,其目的在于找出能够得到所希望的燃料喷雾角度的形状特性,并提供一种能够运用该特性进行设计的燃料喷射阀。另外,本实用新型提供一种能够利用该特性抑制喷雾彼此干涉所导致的喷雾的微粒化特性变差的燃料喷射阀。
为了达成上述目的,在第一方面实用新型中,燃料喷射阀具备:阀体,其能够滑动地设置;阀座部件,其形成有在闭阀时阀体顶靠的阀座,并在下游侧具有开口部;涡流发生室,其在内部使燃料旋转而施加旋转力;多个喷射孔,其形成于所述涡流发生室的底部并贯通到外部;连通路径,其将所述涡流发生室与所述阀座部件的所述开口部连通;其特征在于,根据在所述连通路径内流动的流量,假定出燃料均匀流动的管路,将该管路的直径设为da、将所述喷射孔的直径设为d0,此时,设定da/d0,以使从所述喷射孔喷射的燃料的喷雾角度变为所希望的角度,设计所述连通路径及所述喷射孔,使从 各个所述喷射孔喷射的喷雾中的至少一个在液膜下方接触。
在第二方面实用新型中,所述喷雾角度相对于所述da/d0的特性为线性特性。
在第三方面实用新型中,当所述喷射孔的长度为L时,所述喷雾角度相对于所述da/d0的特性根据不同的L/d0进行设定。
在第四方面实用新型中,设定所述da/d0,以使从所述喷射孔喷射的燃料的喷雾角度变为使从各个喷射孔喷射的喷雾彼此的液膜部分不接触的喷雾角度。
在第五方面实用新型中,所述涡流发生室和所述连通路径形成于所述阀座部件。
在第六方面实用新型中,喷嘴板与所述阀座部件的一端侧结合,所述涡流发生室和所述连通路形成于中间板,所述中间板配置在所述阀座部件与所述喷嘴板之间。
在本申请的实用新型中,根据在将涡流发生室与阀座部件的开口部连通的连通路径内流动的流量,假定出燃料大致均匀流动的管路,使该管路的直径为da,向外部喷射燃料的喷射孔的直径为d0,此时,运用从喷射孔喷射的燃料的喷雾角度相对于da/d0的特性,对连通路径及喷射孔进行设计。另外,在运用相对于所述da/d0的燃料的喷雾角度的特性对连通路径及喷射孔进行设计的方法的同时,对喷射孔的间隔进行设计,以抑制从喷射孔喷射的喷雾彼此在液膜部分干涉。
根据本实用新型,能够抑制设计时的工时。
附图说明
图1是实施例1的燃料喷射阀的轴向剖视图;
图2是实施例1的燃料喷射阀的喷嘴板附近的放大剖视图;
图3是实施例1的喷嘴板的立体图;
图4是实施例1的涡流室及燃料喷射孔的立体图;
图5是实施例1的涡流室及燃料喷射孔的俯视图;
图6(a)~图6(c)是对实施例1的燃料喷射阀相对于进气口的安装角度的例子进行说明的图;
图7是表示实施例1的da/d0及L/d0与燃料喷雾角度θ1的关系的曲线 图;
图8是其它实施例的喷嘴板的立体图;
图9是其它实施例的喷嘴板的立体图;
图10是其它实施例的喷嘴板的立体图;
图11是其它实施例的燃料喷射阀的喷嘴板附近的放大剖视图;
图12是其它实施例的喷嘴板的立体图;
图13是其它实施例的燃料喷射阀的喷嘴板附近的放大剖视图;
图14是其它实施例的中间板的立体图;
图15是其它实施例的喷嘴板的立体图;
图16是其它实施例的涡流室及燃料喷射孔的俯视图;
图17是其它实施例的涡流室及燃料喷射孔的俯视图;
图18是其它实施例的涡流室及燃料喷射孔的俯视图;
图19是其它实施例的涡流室及燃料喷射孔的俯视图;
图20是其它实施例的涡流室及燃料喷射孔的俯视图。
附图标记说明
1 燃料喷射阀
4 阀体
6 阀座
7 阀座部件
8 喷嘴板
44 燃料喷射孔(喷射孔)
45 连通路径
46 涡流发生室
48 下游开口部(开口部)
具体实施方式
〔实施例1〕
对实施例1的燃料喷射阀1进行说明。
[燃料喷射阀的结构]
图1是燃料喷射阀1的轴向剖视图。该燃料喷射阀1是机动车用汽油发动机中使用的部件,是向进气歧管内喷射燃料的所谓低压用燃料喷射阀。
燃料喷射阀1具有:磁性筒体2、收纳在磁性筒体2内的中芯筒体3、能够沿轴向滑动的阀体4、与阀体4形成为一体的阀杆5、具有在闭阀时由阀体4封闭的阀座6的阀座部件7、具有在开阀时喷射燃料的燃料喷射孔的喷嘴板8、在通电时使阀体4向开阀方向滑动的电磁线圈9、引导磁力线的磁轭10。
磁性筒体2例如通过由电磁不锈钢等磁性金属材料形成的金属管等构成,通过深拉深(深絞り)等冲压加工、磨削加工等手段,一体地形成为如图1所示的带台阶的筒状。磁性筒体2具有:形成于一端侧的大径部11和形成于另一端侧且直径比大径部11小的小径部12。
在小径部12形成有使一部分壁变薄的薄壁部13。小径部12被分为中芯筒体收纳部14和阀部件收纳部16,该中芯筒体收纳部14将中芯筒体3收纳在自薄壁部13开始的一端侧,该阀部件收纳部16将阀部件15(阀体4、阀杆5、阀座部件7)收纳在自薄壁部13开始的另一端侧。薄壁部13形成为,在将后述的中芯筒体3和阀杆5收纳在磁性筒体2的状态下,包围中芯筒体3与阀杆5之间的间隙部分。薄壁部13使中芯筒体收纳部14与阀部件收纳部16之间的磁阻增大,在中芯筒体收纳部14与阀部件收纳部16之间进行磁性阻断。
大径部11的内径构成向阀部件15输送燃料的燃料通路17,在大径部11的一端部设置有过滤燃料的燃料过滤器18。泵47与燃料通路17连接。该泵47由泵控制装置54控制。
中芯筒体3形成为具有中空部19的圆筒形,被压入到磁性筒体2的中芯筒体收纳部14。在中空部19收纳有通过压入等手段固定的弹簧支件20。在该弹簧支件20的中心形成有沿轴向贯通的燃料通路43。
阀体4的外形形成为大致球体形状,在周向上具有与燃料喷射阀1的轴向平行地切削而成的燃料通路面21。阀杆5具有:大径部22和外形形成得比大径部22的直径小的小径部23。
阀体4通过焊接与小径部23的前端固定成一体。此外,图中的黑半圆和黑三角表示焊接部位。在大径部22的端部贯穿设置有弹簧插入孔24。该弹簧插入孔24的底部形成有弹簧座部25,并且形成有台阶部的弹簧支承部26,该弹簧座部25的直径形成得比弹簧插入孔24小。在小径部23的端部形成有燃料通路孔27。该燃料通路孔27与弹簧插入孔24连通。小径部23 的外周和燃料通路孔27形成有贯通的燃料流出孔28。
阀座部件7形成有:大致锥状的阀座6、自阀座6的一端部形成的与阀体4的直径大致相同的阀体保持孔30、从阀体保持孔30开始越朝向一端开口侧直径形成得越大的上游开口部31、开设于阀座6的另一端侧的下游开口部48。
阀杆5及阀体4能够轴向滑动地收纳安装于磁性筒体2。在阀杆5的弹簧支承部26与弹簧支件20之间设置有螺旋弹簧29,使阀杆5及阀体4向另一端侧施力。将阀座部件7插入磁性筒体2,并通过焊接固定于磁性筒体2。阀座6形成为,按照45°角度使直径从阀体保持孔30向下游开口部48逐渐变小,在闭阀时,阀体4顶靠于阀座6。
在磁性筒体2的中芯筒体3的外周插入嵌合有电磁线圈9。即,电磁线圈9配置于中芯筒体3的外周。电磁线圈9由利用树脂材料形成的绕线管32和缠绕在该绕线管32上的线圈33构成。线圈33经由插头34与电磁线圈控制装置55连接。
曲柄转角传感器检测曲柄转角,电磁线圈控制装置55根据基于来自该曲柄转角传感器的信息计算出的向燃烧室喷射燃料的时间,向电磁线圈9的线圈33通电,从而使燃料喷射阀1开阀。
磁轭10具有中空的贯通孔,由形成于一端开口侧的大径部35、与大径部35相比直径形成得小的中径部36、与中径部36相比直径形成得小且形成于另一端开口侧的小径部37构成。小径部37与阀部件收纳部16的外周嵌合。在中径部36的内周收纳安装有电磁线圈9。在大径部35的内周配置有连结芯38。
连结芯38由磁性金属材料等形成为大致C形。磁轭10在小径部37与磁性筒体2连接,并经由连结芯38在大径部35与磁性筒体2连接,即,磁轭10通过电磁线圈9的两端部与磁性筒体2磁性连接。在磁轭10的另一端侧的前端安装有保护装置52,该保护装置52对用于将燃料喷射阀1与发动机的进气口连接的O型圈40进行保持并用于对磁性筒体前端进行保护。
当经由插头34向电磁线圈9供电时,产生磁场,利用该磁场的磁力,使阀体4及阀杆5抵抗螺旋弹簧29的作用力而进行开阀。
如图1所示,燃料喷射阀1的大部分被树脂罩53覆盖。被树脂罩53覆盖的部分从磁性筒体2的除去大径部11的一端部的部分到小径部12的设置 电磁线圈9的位置,包括电磁线圈9与磁轭10的中径部36之间、连结芯38的外周与大径部35之间、大径部35的外周、中径部36的外周以及插头34的外周。插头34的前端部分是树脂罩53开口而形成的,构成为能够使控制单元的接插件插入。
在磁性筒体2的一端部的外周设置有O型圈39,在磁轭10的小径部37的外周设置有O型圈40。
在阀座部件7的另一端侧焊接有喷嘴板8。在该喷嘴板8上形成有使燃料产生涡流(旋转流)的多个涡流室41、向各涡流室41分配燃料的中央室42、喷射在涡流室41中产生了涡流的燃料的燃料喷射孔44。
[喷嘴板的结构]
图2是燃料喷射阀1的喷嘴板8附近的放大剖视图。图3是喷嘴板8的立体图。利用图2、图3对喷嘴板8的结构进行说明。
在喷嘴板8的一端侧的侧面,形成有涡流室41和中央室42。中央室42在喷嘴板8的中心附近形成为有底的圆形凹形。涡流室41形成有三个,分别由连通路径45和涡流发生室46构成。各连通路径45在喷嘴板8的中心附近连接,在连接部分形成有中央室42。在连通路径45的前端形成有涡流发生室46,连通路径45沿涡流发生室46的切线方向连接。涡流发生室46形成为具有内侧面和底部的有底凹形,其截面形成为螺旋形状。在涡流发生室46的底部形成有通孔即燃料喷射孔44。
[涡流室及燃料喷射孔的具体情况]
图4是涡流室41及燃料喷射孔44的立体图,图5是涡流室41及燃料喷射孔44的俯视图。
如图4所示,设连通路径45的宽度为W、高度为H,燃料喷射孔44的轴向长度为L。另外,如图5所示,涡流发生室46的直径为D、燃料喷射孔44的直径为d0。此外,涡流发生室46的直径是将根据与连通路径45连接的那部分涡流发生室46的内壁的曲率来形成圆时的直径作为D。
另外,连通路径45的等效流量直径为da。燃料不是均匀地在连通路径45内流动,连通路径45的内壁附近的燃料流量比中心的流量小。根据在连通路径45流动的流量,假定出燃料均匀流动的管路,将该管路的直径作为等效流量直径da,其能够由以下公式求出。
涡流室41根据所要设定的燃料喷雾角度θ1设计。在此,如图4所示,燃料喷雾角度θ1表示燃料喷雾的展开角度。
在此,利用图4定义燃料喷雾状态。燃料喷雾的液膜状态是表示,在燃料刚从燃料喷射孔44喷射之后所形成的大致呈中空圆锥形的喷雾表面,燃料变为膜状的状态。燃料喷雾的液丝状态是表示膜状的燃料喷雾逐渐开始分裂的状态。燃料喷雾的液滴状态是表示自液丝进一步进行分裂,使燃料分裂成粒状的状态。
图6(a)~图6(c)是对燃料喷射阀1相对于进气口的安装角度的例子进行说明的图。在燃料喷射阀1相对于进气口的安装角度小(图6(a))时,能够通过减小燃料喷雾角度来抑制喷射燃料附着于进气口。另一方面,在燃料喷射阀1相对于进气口的安装角度大(图6(b)、图6(c))时,能够通过增大燃料喷雾角度来抑制喷射燃料附着于进气口。
图7是表示da/d0及L/d0与燃料喷雾角度θ1的关系的曲线图。如图7所示,da/d0与燃料喷雾角度θ1具有反比的关系(負の相関),其关系可以近似为线性特性。另外,若da/d0相同,则L/d0越大,燃料喷雾角度θ1越小。设定da/d0及L/d0,以使其成为与燃料喷射阀1相对于进气口的角度对应的所希望的燃料喷雾角度。即使是相同的燃料喷雾角度θ1,也可以选择多种da/d0与L/d0的组合,但是也可以根据其它的设计尺寸适当选择。
另外,对于抑制喷雾的微粒化特性变差,可以在根据da/d0和L/d0设计喷雾角度的同时,调整喷雾孔的间隔。这也可以根据其它的设计尺寸以及尺寸极限适当选择。另外,尺寸极限是指,能够排列连通路径45、涡流发生室46、燃料喷射孔44的范围极限以及由部件强度等决定的板厚的临界值等。
[作用]
(闭阀时的燃料的流动)
在未向电磁线圈9的线圈33通电时,利用螺旋弹簧29使阀杆5向另一端侧施力,以使阀体4顶靠于阀座6。因此,阀体4与阀座6之间封闭,燃料不向喷嘴板8侧供给。
(开阀时的燃料的流动)
利用图4对开阀时的燃料的流动进行说明。
在向电磁线圈9的线圈33通电时,利用电磁力抵抗螺旋弹簧29的作用力而使阀杆5向一端侧拉起。因此,阀体4与阀座6之间开放,燃料向喷嘴 板8侧供给。
供给到喷嘴板8的燃料首先进入中央室4,由于与中央室42的底部碰撞,而从轴向流动转换为径向流动并流入各连通路径45。由于连通路径45沿涡流发生室46的切线方向连接,因此,通过连通路径45的燃料沿涡流发生室46的内侧面旋转。
在涡流发生室46向燃料施加旋转力(涡流力),并使具有旋转力的燃料一边沿燃料喷射孔44的侧壁部分旋转一边喷射。因此,从燃料喷射孔44喷射的燃料沿燃料喷射孔44的切线方向飞散。刚从燃料喷射孔44喷射出的燃料喷雾利用燃料喷射孔44开口部的边缘部分以薄液膜状态展开成圆锥形状。之后,液膜状态的燃料分离而变为微粒化的液滴。
由此,能够促进燃料气化,并且能够通过改善燃烧效率来减少低温起动时的氮氧化物等的产生。
(燃料喷雾角度的设定)
如上所述,为了抑制喷射燃料附着于进气口,需要根据燃料喷射阀1相对于进气口的安装角度来设定燃料喷雾角度θ1。
然而以往,仅制造各种形状的涡流室41,并通过实验等设定燃料喷雾角度θ1,在设计时需要耗费大量工时。
在本实用新型中,如图7所示可知,燃料喷射角度θ1相对于da/d0明显具有反比的关系,其关系可以近似为线性特性。由于能够利用该特性相对于所希望的燃料喷射角度θ1设定da/d0,因此,能够抑制燃料喷射阀1的开发工时。
另外,燃料喷射角度θ1相对于da/d0的特性能够根据不同的L/d0进行设定。因此,能够提高设计自由度。
另外,当考虑到喷雾的微粒化特性时,能够在考虑与喷射角度的平衡性的同时设定燃料喷射孔44,以抑制喷雾彼此在液膜部分接触。
[效果]
对实施例1的燃料喷射阀1的效果列举如下。
(1)本实用新型的燃料喷射阀1具备:阀体4,其能够滑动地设置;阀座部件7,其形成有在闭阀时阀体4顶靠的阀座6,并在下游侧具有下游开口部48;涡流发生室46,其在内部使燃料旋转来施加旋转力;燃料喷射孔44,其形成于涡流发生室46的底部并贯通到外部;连通路径45,其将涡 流发生室46和阀座部件7的下游开口部48连通,在该燃料喷射阀1中,在根据在连通路径45内流动的流量,假定出燃料均匀流动的管路,使该管路的直径为da、燃料喷射孔44(喷射孔)的直径为d0时,设定da/d0,以使从燃料喷射孔44喷射的燃料的喷雾角度(燃料喷射角度θ1)变为所希望的角度,从而设计连通路径45及燃料喷射孔44。
因此,由于能够相对于所希望的燃料喷射角度θ1设定da/d0,所以能够抑制燃料喷射阀1的开发工时。
(2)燃料喷雾角度θ1相对于da/d0的特性为线性特性。
因此,在设计时容易设定相对于所希望的燃料喷雾角度θ1的da/d0,能够使燃料喷射阀1的开发变得容易。
(3)当喷射孔的长度为L时,使燃料喷雾角度θ1相对于da/d0的特性根据不同的L/d0进行设定。
因此,能够提高连通路径45及燃料喷射孔44的设计自由度。
(4)根据所述(1)~(3)中的能够容易设计的燃料喷射角度θ1,将燃料喷射孔44的间隔设定为能够抑制喷雾彼此在液膜部分接触的间隔。
因此,能够提高对喷雾的微粒化特性的变差进行抑制的喷雾的设计自由度。
〔其它实施例〕
以上基于实施例1对本申请的实用新型进行了说明,但各实用新型的具体结构并不限于实施例1,任何未脱离实用新型主旨的范围的设计变更等都包含于本实用新型。
(涡流室数量的变更)
在实施例1的燃料喷射阀1中,涡流室41形成有三个,但涡流室41的个数也可以根据燃料喷射量的设计进行适当变更。
例如,如图19、图20所示,也可以使涡流室为四个、六个。
图8是喷嘴板8的立体图。例如,如图8所示,也可以形成两个涡流室41。
(中央室形状的变更)
在实施例1的燃料喷射阀1中,使中央室42形成为圆形凹形,但中央室42的形状也可以不同。
图9是形成三个涡流室41时的喷嘴板8的立体图。图10是形成两个涡 流室41时的喷嘴板8的立体图。例如,如图9、图10所示,也可以将各连通路径45直接连接,并将其连接部分作为中央室42。
(喷嘴板的变更)
在实施例1的燃料喷射阀1中,在喷嘴板8形成有中央室42、涡流室41及燃料喷射孔44,但也可以不将它们全都形成在喷嘴板8上。
图11是燃料喷射阀1的喷嘴板8附近的放大剖视图,图12是喷嘴板8的立体图。例如,如图11、图12所示,也可以在阀座部件7的另一端侧形成中央室42、涡流室41,在喷嘴板8上仅形成燃料喷射孔44。
(中间板的增加)
在实施例1的燃料喷射阀1中,在喷嘴板8形成有中央室42、涡流室41及燃料喷射孔44,但也可以不将它们全都形成在喷嘴板8上。
图13是燃料喷射阀1的喷嘴板8附近的放大剖视图,图14是中间板50的立体图,图15是喷嘴板8的立体图。例如,如图13至图15所示,也可以在中间板50形成中央室42、涡流室41,在喷嘴板8上仅形成燃料喷射孔44。
(涡流发生室的变更)
在实施例1的燃料喷射阀1中,作为涡流发生室46的形状,示出了图5所示的螺旋形状,但涡流发生室46的形状也可以形成为大致椭圆形,以向燃料施加旋转力。
图16、图17是涡流室41及燃料喷射孔44的俯视图。例如,如图16所示,也可以使涡流发生室46形成为大致正圆形。另外,如图17所示,燃料喷射孔44的位置也可以偏离涡流发生室46的中心。
(连通路径的变更)
在实施例1的燃料喷射阀1中,如图5所示地形成连通路径45,但也可进行变更,只要可以根据燃料喷射阀1相对于进气口的安装角度得到燃料喷雾角度即可。
图18是涡流室41及燃料喷射孔44的俯视图。例如,如图18所示,也可以使连通路径45的宽度形成得比实施例1宽。
Claims (13)
1.一种燃料喷射阀,其具备:
阀体,其能够滑动地设置;
阀座部件,其形成有在闭阀时阀体顶靠的阀座,并在下游侧具有开口部;
涡流发生室,其在内部使燃料旋转而施加旋转力;
多个喷射孔,其形成于所述涡流发生室的底部并贯通到外部;
连通路径,其将所述涡流发生室与所述阀座部件的所述开口部连通;
其特征在于,
根据在所述连通路径内流动的流量,假定出燃料均匀流动的管路,将该管路的直径设为da、将所述喷射孔的直径设为d0,此时,
设定da/d0,以使从所述喷射孔喷射的燃料的喷雾角度变为所希望的角度,设计所述连通路径及所述喷射孔,使从各个所述喷射孔喷射的喷雾中的至少一个在液膜下方接触。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述喷雾角度相对于所述da/d0的特性为线性特性。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射阀,其特征在于,
当所述喷射孔的长度为L时,所述喷雾角度相对于所述da/d0的特性根据不同的L/d0进行设定。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,
设定所述da/d0,以使从所述喷射孔喷射的燃料的喷雾角度变为使从各个喷射孔喷射的喷雾彼此的液膜部分不接触的喷雾角度。
5.根据权利要求2所述的燃料喷射阀,其特征在于,
设定所述da/d0,以使从所述喷射孔喷射的燃料的喷雾角度变为使从各个喷射孔喷射的喷雾彼此的液膜部分不接触的喷雾角度。
6.根据权利要求3所述的燃料喷射阀,其特征在于,
设定所述da/d0,以使从所述喷射孔喷射的燃料的喷雾角度变为使从各个喷射孔喷射的喷雾彼此的液膜部分不接触的喷雾角度。
7.根据权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述涡流发生室和所述连通路径形成于所述阀座部件。
8.根据权利要求2所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述涡流发生室和所述连通路径形成于所述阀座部件。
9.根据权利要求3所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述涡流发生室和所述连通路径形成于所述阀座部件。
10.根据权利要求4所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述涡流发生室和所述连通路径形成于所述阀座部件。
11.根据权利要求5所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述涡流发生室和所述连通路径形成于所述阀座部件。
12.根据权利要求6所述的燃料喷射阀,其特征在于,
所述涡流发生室和所述连通路径形成于所述阀座部件。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的燃料喷射阀,其特征在于,
喷嘴板与所述阀座部件的一端侧结合,所述涡流发生室和所述连通路形成于中间板,所述中间板配置在所述阀座部件与所述喷嘴板之间。
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