CN212859777U - 用于切割布置在车身部件上的塑料膜片的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于切割布置在车身部件上的塑料膜片的装置,该装置包括安装在受控机构上的超声焊极,该装置的超声焊极具有切割端,该切割端具有平坦的并设有形成突起的局部元件,该突起从该平坦表面突出的高度基本上等于膜片的厚度,该形成突起的局部元件能自由运动。
Description
技术领域
本实用新型涉及机动车车身部件的装饰或处理领域。更具体地,本实用新型涉及一种用于切割预先布置在车身部件上的塑料膜片的方法。这样的塑料膜片可以特别地用于在随后的收尾操作或组装操作之前进行部分遮盖,或者用于装饰车身部件。举例来说,这种遮盖可意在使一区域免于喷涂漆料或意在保留未来的粘合轨迹。
背景技术
例如,已知使用遮盖技术(也称为遮蔽)来从汽车部件中划定要涂漆的区域和不涂漆的区域。
遮蔽操作旨在在要喷涂的部件上的一些位置处布置小尺寸的膜片。这个布置过程很复杂,通常是手动完成的。为了获得一定的精度,必须将遮蔽膜或带的至少一个边缘沿着部件的凹凸部(relief)或压纹(embossage)非常精确地定位在区域的边界,所述凹凸部或压纹例如为凹槽、造型棱边、部件的自然边缘。然而,难以甚至不可能通过获得高的定位精度而在车身部件上布置大片的遮蔽膜,因为该遮蔽膜是柔性的并且能够产生褶皱。可以使用机械人对遮蔽膜带或遮蔽膜片进行定位,以便相对于接受遮蔽的部件具有精确的参考系。考虑到膜的柔性和褶皱的形成,使用机器人定位薄膜的片同样显得很复杂。
但是,关于喷漆表面质量的要求需要有非常清晰无瑕的过渡。因此,涂漆区域和未涂漆区域之间的边界的位置公差非常小,约为+/-0.1mm。
该要求与已知的定位装置不兼容。因此,没有一种方法可以在没有明显的凹凸部来界定以下两个区域的情况下通过获得精确的(清晰))遮蔽边界来对车身部件进行非常精确的大面积遮蔽:一个由膜片装饰的区域,一个未装饰的区域,或者当收尾操作是涂漆操作时,一个是要涂漆的区域,一个是不要涂漆的区域。
因此可以改善这种情况。
实用新型内容
本实用新型的目的尤其是要提高塑料膜片的切割精度,特别是在对汽车部件涂漆之前进行的遮蔽操作的情况下。
本实用新型涉及一种超声波装置,该超声波装置用于在塑料膜片布置在车身部件上之后对该塑料膜片进行“原位”切割,该装置包括超声焊极,该超声焊极能够安装在受控机构上,超声焊极的切割端具有基本平坦的表面,该表面形成设有形成突起(或凸出部)的局部元件的底部,该局部元件从平坦表面突出的高度基本上等于膜片的厚度,该形成突起的局部元件理想地能够自由运动。
该用于切割膜片的超声波装置还可包括以下单独或结合考虑的一项或多项特征:
形成突起的局部元件是金属丝,其可在超声焊极下方自由运动(旋转),这有利地能够实现与预定的切割轨迹自动相切的定位,并带来很高的切割精度。
金属丝的直径在50至400微米之间。因此,直径减小的丝是柔性的且变得可移动,并且在超声焊极下方可自由定向,这还赋予其柔性特征和适于超声切割的阻性特征。
该装置被配置为通过自动地退绕卷轴来实现丝的更新,该退绕是连续的或不连续的。有利地,这使得可以在预定次数的部件切割之后更新通过超声波对塑料膜片进行切割的那部分丝,并且避免了用过度磨损的丝部分来进行切割操作。
本实用新型还涉及一种通过如上所述的装置来切割布置在部件上的塑料膜片的方法。因此,直接在部件上对塑料膜片进行切割,而不是在切割框架或砧座上预先切割,这具有避免转移的优点。因此可以切割厚度与丝相同的塑料膜片,这对于与汽车部件的涂漆相关的应用中的遮蔽特别有意义。
根据本实用新型的塑料膜片的切割方法还可以包括以下单独或结合考虑的一种或多种特征:
该方法包括在超声焊极和部件沿预定切割轨迹相对运动之前在该部件上布置用于遮蔽的塑料膜片。
该方法使用直径基本等于塑料膜片厚度的丝。因此,除了允许获得较高的切割精度之外,丝的直径和待切割的材料片的厚度之间的对应关系使得可以容易且快速地去除在切割之后形成的部件的轮廓内部或外部的碎屑,或者更广泛地说,对遮盖无用的那些膜片部分。
该方法使用直径大于塑料膜片厚度的丝。因此,在与支撑部件的涂漆相关的应用的情况中,可以在支撑部件中形成深度小于丝直径的凹槽,该凹槽与切割后形成的遮盖物的轮廓相对应,该凹槽可以更好地将涂漆区域与未涂漆区域划定界线。
该方法使用长度在8和15mm之间,优选为10mm的丝。这样的长度有利地赋予该丝关于其直径的极大的柔性和极大的可运动性,以便优化沿着预定切割轨迹的切线的自由定位。
该方法包括以下步骤:在遮蔽操作或包覆模制的情况下,去除切割的膜片,对部件涂漆或粘接,去除剩余的膜片,或者在切割的膜片保留在部件上以用于装饰目的的情况下,在切割的膜片上涂清漆。
最后,本实用新型涉及一种通过如上所述的切割方法获得的车身部件,该车身部件包括切割后的塑料膜片和/或沿预定轨迹挖出的凹槽。
附图说明
通过阅读以下仅作为例子给出的、没有限制性特征并且参照附图进行的描述,将会更好地理解本实用新型,其中:
图1示出了根据本实用新型的特定且非限制性实施例的用于切割塑料膜片的装置。
图2示出了包括在图1所示的切割装置中的超声焊极,该超声焊极位于车身部件附近,在该车身部件上布置有待切割的塑料膜片。
图3a示出了对布置于车身部件上的膜片进行切割操作时的超声焊极,该超声焊极已经在图2中示出。
图3b示出了在塑料膜片的切割操作结束时的超声焊极、所述部件、塑料膜片,它们已经在图2和图3a中示出。
图4示出了一个车身部件的示例和用于遮蔽目的的塑料膜片的切割轨迹。
图5示出了在图4中已经示出的车身部件上布置遮蔽膜片的步骤。
图6示出了在去除塑料遮蔽膜片的切割部分之后对已经在图4和5中示出的车身部件的区域进行涂漆的步骤。
图7示出了在图4至图6中已经示出的车身部件,该车身部件在去除遮蔽膜片的切割部分之后被部分地涂漆。
图8示出了根据现有技术(8a)和本实用新型(8b)的切割元件沿预定轨迹的位置比较,取决于切割元件是矩形的还是能自由旋转运动的。
具体实施方式
图1示出了用于切割布置在车身部件5上的塑料膜片3的装置1。用于切割的装置1包括由机器人9移动的超声焊极7。超声焊极7通常由金属制成,例如钛,铝或钢,或适合其功能的任何其他材料。超声焊极7可以已经经过或没有经过热处理。它被配置为在其末端释放振动能量。
超声焊极7具有纵向轴线71,该纵向轴线71在切割期间基本垂直于该部件。超声焊极7的切割端73(在图2、3a和3b中可见)具有一个平面或基本平坦的表面,该表面巧妙地设有一个局部元件11,该局部元件11形成一个突起,该突起在该平坦表面下方突出的高度基本上等于塑料膜片3的厚度。根据本实用新型的一个优选实施例,元件11是在围绕超声焊极7的纵轴线71的空间中在角度取向上可自由运动的金属切割条或丝段。术语“切割条”在这里被理解为是指在超声焊极底部下方的有效/突出部分。金属丝可以由例如铜制成,并且可以缠绕在卷轴上。根据该实施例的变型,切割条(元件11)相对于轴线71具有轴向对称性,并且例如具有销、榫或半球的形状,且相对于平坦的或基本平坦的切割表面,高度等于塑料膜片3的厚度。因此,在这两种实施例中,元件11以对切割轨迹的形状无差异的方式进行角度定位,而不必通过对受控机构(机器人)的特定控制来固定该角度位置。
在切割操作期间,超声形式的振动被传递到超声焊极7,直至到元件11中,元件11在切割端73的平坦或基本平坦的表面上形成突起。当切割端73被定位成与膜片3接触时,传递到形成突起的元件11的振动产生热效应,从而切割布置在车身部件5上的膜片3。
因此,机器人9使元件11沿着预定轨迹例如轨迹13移动,并且按照该轨迹对布置在车身部件5上的塑料膜片3进行切割。没有示出机器人9的用于启动运动的各种致动器,因为它们对于理解本实用新型没有用。例如,它可以是携带超声焊极7的普通工业机器人。
有利地,使用在超声焊极7的切割端73的平坦表面上形成突起的元件11能够摆脱必须控制切割工具(例如矩形刀或刀片)的取向才能遵循预定的切割轨迹的情况。因此,提高了切割精度并且简化了机器人9,因为可以不必控制形成切削工具的元件11围绕超声焊极7的纵轴线71进行的运动。将通过对图8的详细说明来说明各个优点。
切割精度是由仅由机器人引起的定位精度以及由元件11局部进行的切割的锋利度(例如,当元件11是一部分丝时由丝的细度及其自由定位所导致)获得的。
根据本实用新型的一个优选实施例,超声波发生器7'被配置为以20至120KHz之间的频率,优选地以50至90KHz之间的频率,更优选地以70KHz或非常接近70KHz的频率工作,并且元件11是一铜丝段,该铜丝段的直径在50到400微米之间,长度在5到20毫米之间,优选在8到15毫米之间,更优选地等于10毫米。
术语“丝段的长度”在此应理解为是指位于超声焊极7的切割端73的平坦或基本平坦的表面与该丝段的端部之间的那部分丝的长度。这部分丝可以自由运动。因此,该丝具有围绕超声焊极7的纵轴线71的可运动性、柔性、长度和直径,使得所导致的切割精细度增加。
以小直径金属丝形式制成的局部元件11的可运动性是特别有利的,因为它使切割元件11具有与预定切割轨迹(即图1所示的例子中的轨迹13)相切地自由定位的能力。
这样获得的切割精度特别适合于汽车部件的收尾操作或组装操作,例如在对图1所示的部件5喷漆之前进行的遮蔽操作。经常发生的是,外观部件具有一个或多个必须保护的区域,这些区域必须保持未上漆的状态。例如,期望透明的、允许实现背光照明的区域,或者用于承载装饰元件的区域,或者用于通过胶合将一个外观件固定到另一个外观件的区域,就是这种情况。因此,例如必须能够非常精确地划定涂漆区域和未涂漆区域。
如图1所示,根据本实用新型的装置1特别适合于旨在界定此类区域的遮蔽操作。
根据本实用新型的遮蔽方法在于使用装置1来切割塑料遮蔽膜片3,从而将预定轨迹13之外的区域界定为要被涂漆的区域,将轨迹13之内的区域界定为不要被涂漆的区域,或者相反。取决于要被涂漆的区域是在封闭轨迹13的内部还是在封闭轨迹13的外部,在喷涂漆料之前要去除的切割的遮蔽膜片3的部分是在轨迹13的内部还是在轨迹13的外部。
使用装置1来切割布置在汽车部件5上的塑料膜片3包括以下预先步骤:布置一张(或多张)大尺寸的塑料膜片3,该塑料膜片能够大面积地、连贯一体地覆盖部件5表面上的一个(或多个)区域,然后使超声焊极7在部件5的可见表面上相对于部件5相对位移,从而使形成突起的元件11在塑料膜片3上沿着预定轨迹13(其为切割轨迹)行进。可以通过粘接或利用静电效应来布置塑料膜片3,该静电效应使塑料膜片3保持在部件5上不动。塑料膜片通常是一段几乎矩形的、直接从分配辊上释放并布置、然后在要保护的区域完全覆盖时被切成一定长度的膜。因此,可以在不采取其他预防措施的情况下,将膜沿辊的宽度切成片。然后通过超声焊极7沿着预定切割轨迹13的移动来完成沿着预定轨迹13的片的精确切割。在超声焊极7和部件5的相对移动的步骤中,平坦的或基本平坦的切割端73保持与塑料膜片3接触,使得形成突起的局部元件11沿着轨迹13切割膜片3。通过形成突起的元件11的振动所导致的塑料膜片3的局部加热来实现切割。巧妙地使用直径等于塑料膜片3的厚度的丝,或者巧妙地使用从切割端73的平坦切割表面伸出的半球形,能够在塑料膜片的整个厚度上实现切割。这样的切割提供的优点是使得可以容易地无困难地去除膜片的不打算在喷涂漆料步骤中进行遮盖的部分。
根据上述切割方法的一个变型,使用直径大于塑料膜片3的厚度的丝,该丝除了对塑料膜片3进行精确切割之外,还具有以下效果:通过在振动的作用下加热车身部件5的热塑性材料,从而在车身部件5中形成凹槽15(在图3b中可见该凹槽15)。有利地,这样沿着预定轨迹13形成的凹槽15能够进一步更好地界定涂漆的区域和未涂漆的区域,因为该凹槽能够稍微吸收漆料并因此限制漆料通过毛细作用而扩散到凹槽15之外。
根据本实用新型的实施例的一个变型,在使超声焊极和车身部件5相对移动的步骤之前执行使塑料膜片3平滑的步骤。该平滑的步骤例如借助于配备有平滑装置的机器人来执行,将该平滑装置置于该部件上并行进预定轨迹13,以去除或淡化在将塑料膜片3铺设于车身部件5上期间可能产生的缺陷。这些缺陷可能是例如褶皱、气泡。为此目的而提供的机器人或任何其他等效的致动器,例如带有垫块、刷子或垫团类型的平滑装置,其柔性能够压碎气泡,弄平褶皱或者压紧塑料膜片而不会有损坏该膜片的风险。
根据本实用新型的实施例的一个变型,在切割过程中使用的用于切割塑料膜片3的装置1包括用于更换构成突起的元件11的丝的有用部分的装置。该更换丝的有用部分的装置可以手动或自动激活。在自动激活用于更换丝的有用部分(即切割条)的装置的情况下,该装置可以适于连续或不连续地释放丝。可以通过在超声焊极7的端部内纵向地或倾斜地挖出的并通向超声焊极7的外部(例如通向自动控制的放卷机的卷盘)的凹槽(或分配通道),将该丝朝向超声焊极7的切割端73的平坦或基本平坦的表面释放。丝释放装置可以与切割丝的切割装置组合以切掉使用过的部分。因此,可以在一次或多次切割操作之后更新形成突起的丝部分,并通过使用未被切割操作磨损的丝部分来保持切割精度。
图2示出了由根据本实用新型的切割装置1使用的超声焊极7,该超声焊极7紧邻车身部件5,在车身部件5上布置了尺寸大于部件5的尺寸的塑料膜片3。超声焊极7的切割端73具有位于切割端73的平坦表面上并在该表面上形成突起的局部元件11。元件11是位于超声焊极内部供应通道中的丝(在图3a中可见),使得该丝定位成在该丝从超声焊极内的凹槽露出之处垂直于切割端73的切割表面或相对于该切割表面倾斜。然后该丝自动平行于部件的表面放置,并在超声焊极7移动期间自然地沿形成切割轨迹切线的方向定向。实际上,巧妙地定义了长度特征、直径特征和柔性特征,使得在超声焊极7和部件5的相对运动期间,超声焊极7的表面与塑料膜片3接触,该丝可绕纵轴线71自由运动,并且以与超声焊极7的切割端73所经历的轨迹相切的方式自由定位,其中切割端73由于转换器7'(联结到超声焊极7的超声波发生器)引起的振动而对塑料膜片3进行切割。
图3a示出了在塑料膜片3的切割操作期间已经在图2中示出的超声焊极7。切割端73的平坦或基本平坦的表面保持与塑料膜片3接触,形成突起的、振动着移动的局部元件11通过局部加热膜片3来切割膜片3。图3a示出了超声焊极7的端部的局部截面图,其示出了在超声焊极的外围上开口的内部凹槽(或送丝通道)。根据本实用新型的替代实施例,元件11可以保持锁定在允许其定位的凹槽中,或者可以借助于图3a中未示出的放丝装置连续或不连续地释放,其中放丝装置适于滑动超声焊极7的送丝通道中的丝。在该图中可以看出,形成突起的局部元件11在塑料膜片3的厚度中实现了切割。
根据本实用新型的实施例的一个变型,存在的送丝通道不垂直于超声焊极(底部)的平坦表面或基本平坦的表面73,而是与超声焊极7的表面73成大约10至40度的角。有利地,这能够使形成突起的、对于切割塑料膜片有用的丝部分在预定轨迹13遵循主方向时免于遭受机械应力(弯折、扭曲等),而没有太急的回旋或转弯。
如此倾斜并且在超声焊极内部没有肘部的送丝通道能够防止该丝弯折太多,并使该丝沿着预定轨迹13的“自然”定位更加容易。
图3b示出了在通过超声焊极7和部件5的相对移动进行的切割操作结束时,从其上布置有塑料膜片3的部件5略微后退的超声焊极7,其中在切割操作期间使超声焊极沿着预定的切割轨迹与塑料膜片3保持接触。我们可以看到由形成突起的局部元件11在塑料膜片3的厚度中所形成的凹槽15。这样,该凹槽在切割后界定了塑料膜片3的两个部分,这两个部分中的一个部分或另一部分可以通过简单的手动去除操作快速轻松地从部件上去除掉。因此,可以将遮蔽物整体地去除,而不会破裂。
图4示出了机动车辆的车身部件5的示例,以及预定的切割轨迹13的示例,该预定的切割轨迹13被定义为执行遮蔽,从而限定了要在轨迹13外部进行涂漆的区域以及在轨迹13内部要免于涂漆的区域。因此,为了遮蔽目的而布置的塑料膜片的切割轨迹对应于涂漆区域相对于未涂漆区域的界线。
图5、6和7示出了通过实施使用根据本实用新型的切割方法的遮蔽而对车身部件5(保险杠的蒙皮)进行涂漆的连续步骤。根据本实用新型的切割方法使用图1所示的装置1。车身部件5是已经在图4中示出的部件。图5示出了在整个部件上布置了塑料膜片3之后的车身部件5(这里塑料膜片3被示出为透明的)。图6示出了在沿着预定的切割轨迹13切割塑料膜片3并去除塑料膜片的在切割轨迹13之外的部分之后,正在在要喷涂漆料的区域上喷涂漆料的部件。在去除轨迹13之外的部分之后剩余的塑料膜片3的那部分实现遮蔽,该遮蔽能够使车身部件5的除了要涂漆的区域之外的区域(即,每个都还被一部分塑料膜片覆盖着的区域,在该图中呈现“锯齿形”)免于被喷漆。图7示出了在从车身部件的塑料膜片3去除剩余部分(呈“锯齿形”)之后的车身部件5,其示出了涂漆区域和未涂漆区域之间沿着预定轨迹的清晰界线。
图8示出了沿着预定切割轨迹13的切割元件的连续位置,该位置取决于切割元件是有长条或矩形切割形状(元件110)还是能自由运动(元件11)而不同。超声焊极7由机器人9的臂91承载。机器人9的臂91与超声焊极7之间的连接没有铰接。图8的左侧标为8a的部分示出了矩形的切割元件110的连续位置,该切割元件110必须旋转以便采用与轨迹13相切的位置。机器人的臂91的连续取向示出了需要定位臂91并因此定位超声焊极7,以使得切割元件110具有沿着与轨迹13的切线定向的位置。该对应于现有技术的切割工具的配置不允许精确地跟随曲线(转弯)。图8的右侧标为8b的部分,示出了一切割线的连续位置,该切割线的特性允许其自由运动,从而在携带该切割线的超声焊极经历预定的切割轨迹13时自由定位。切割元件是对预定轨迹13的形状“无所谓”的那种。切割丝类型的元件就是这种情况,但是当该元件形成关于垂直于超声焊极7的纵轴线的任何轴线对称的突起时(即例如,半球、销或榫),也是这种情况。在这种情况下,机器人9的臂91沿着预定的切割轨迹13能够保持相同的取向。因此,除了由于根据本实用新型的切割装置1以及使用该切割装置1的切割方法而获得的高切割精度之外,有利地可以不必为了使切割工具的切线位置与预定切割轨迹13相符而控制一额外运动,即切割工具110的旋转运动。
本实用新型不限于为了实现遮蔽操作的切割方法,而是还包括其他操作,例如装饰或准备用于组装的部件。因此,塑料膜片3可以例如由保留在车身部件上的装饰膜和/或发光膜切割而成。
可以将塑料膜制成恒定宽度(和具有预定尺寸)的可用的卷。设想的是,该塑料膜的布置尤其可以通过粘接实现,或者利用静电效应将该塑料膜维持在车身部件上。它的使用和切割可以被设计用于由另一塑料(特别是半透明的材料)进行包覆模制的目的,以制备车身部件的装饰元件。
换句话说,根据本实用新型的装置1适于对布置在车身部件5上的塑料膜片3进行精确切割。装置1包括超声焊极7,该超声焊极通过超声波发生器7’而振动地运动。超声焊极7安装在受控机构9(机器人)上。用于切割塑料膜片3的装置1的超声焊极7的切割端具有平坦的表面73(也称为“底部”),该切割端设有形成突起的局部元件11,该元件11超过平坦表面的高度基本上等于塑料膜片3的厚度。形成突起的局部元件11理想地能自由运动,尤其是围绕超声焊极7的纵轴线71运动。根据本实用新型的一个优选实施例,形成突起的局部元件11是金属丝,例如由铜制成,直径在50至400微米之间。装置1可包括构造成通过自动连续或不连续地退绕线圈来实现形成突起的丝部分的更新的装置。
根据本实用新型的用于通过装置1切割布置在部件5上的塑料膜片3的切割方法包括:
在部件5上布置用作遮蔽膜的塑料膜片3;和
使超声焊极7和部件5沿着预定切割轨迹13进行相对运动,在沿着轨迹13运动期间,超声焊极的切割端73保持与塑料膜片3接触。
根据本实用新型的方法可以使用直径基本上等于塑料膜片3的厚度的丝或直径大于塑料膜片3的厚度的丝。在使用直径大于塑料膜片3的厚度的金属丝的情况下,该方法的实施有利地允许在布置有塑料膜片3的部件5中形成凹槽15。
有利地,用于切割塑料膜片3的方法使用长度在8和15mm之间,优选地为10mm的丝。
根据该方法的一个变型,在超声焊极7和部件5的相对运动的步骤之前执行单位几何校准(calibration géométrique unitaire)的在先步骤。
本实用新型还涉及通过上述方法获得的车身部件5,该车身部件5包括对应于预定切割轨迹的凹槽和/或塑料膜片的一部分,该部分被包覆模制或者未被包覆模制,且例如用于装饰目的。有利地,通过实施根据本实用新型的方法获得的车身部件可以在预定切割轨迹13上没有任何压纹(embossage)、凹槽、棱(arête)、造型棱(arête de style)类型的凹凸部(relief),因为不必通过布置在部件可见表面上的这种形状来定位以便精确地定义切割轨迹,包括当切割轨迹在车身部件上“全蒙皮”定位(positionnée《pleine peau》)时。
本实用新型不仅仅限于上述的各实施例,而是更广地涉及用于切割布置在部件上的塑料膜或塑料膜片的任何装置,该装置包括安装在受控机构(如机器人)上的超声焊极,该超声焊极具有一个切割端,该切割端具有平坦表面(底部),该平坦表面设有局部元件,该局部元件形成从该平坦表面突出的、高度基本上等于塑料膜或膜片厚度的突起,该局部元件形成突起,并且呈销、榫、半球的形状或理想地能自由运动,例如丝。
附图标记列表:
1:切割装置
3:塑料膜片
5:车身部件
7:超声焊极
7’:超声波发生器
9:机器人
11:形成突起的切割元件
13:预定的切割轨迹
15:在车身部件中形成的凹槽。
Claims (4)
1.一种用于切割布置在车身部件(5)上的塑料膜片(3)的装置(1),该装置包括超声焊极(7),该装置(1)的特征在于,所述超声焊极(7)具有切割端(73),所述切割端具有平坦的表面,该平坦的表面设有形成突起的局部元件(11),所述突起从所述平坦的表面突出的高度基本上等于所述塑料膜片(3)的厚度,所述形成突起的局部元件(11)能自由运动。
2.根据权利要求1所述的装置(1),其中,所述形成突起的局部元件(11)是金属丝。
3.根据权利要求2所述的装置(1),其中,所述金属丝的直径在50至400微米之间。
4.根据权利要求3所述的装置(1),被配置为通过自动地退绕卷轴来实现所述金属丝的更新。
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