TWI612239B - 高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索及其製備方法 - Google Patents

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高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索及其製備方法
本發明關於一種大型建築工程採用的拉索,特別是一種高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索,特別適用於重載鐵路線的拱橋吊桿。
拉索在預應力行業中已經廣泛使用。目前,大多數橋樑主要採用冷鑄錨、熱鑄錨和夾片錨拉索這三種形式,但是由於冷鑄錨、熱鑄錨和夾片錨拉索這三種形式,錨頭尺寸比較大,成本較高。因此,擠壓式拉索成為拱橋吊桿普遍採用的結構,目前重載鐵路線繁忙、車流密度大,列車活動負載對鐵路線上的拱橋吊桿的衝擊頻繁,鐵路建設要求吊桿疲勞性能要滿足300MP應力度要求。習知技術中擠壓錨固鋼絞線拉索為200MPa,因此需要將習知擠壓錨固鋼絞線拉索的疲勞應力度提高1.5倍,以確保鐵路拱橋的安全。
在習知技術中,如中國專利CN2101210447B設計了一種鋼絞線整束擠壓錨索拉索,該拉索包括索體及錨固件,錨固件由錨固單元和密封單元組成,擠壓錨碇套內鑽有鋼絞線嵌裝孔,鋼絞線置於孔內與錨碇套擠壓為一體,密封單元主要部件包括密封筒、密封圈、防腐材料,以達到錨固及防腐作用,由於拉索結構的限制,反覆加載循環過程 中,鋼絞線與錨固單元存在應力集中,最高只能實現250MPa應力度;中國專利CN102587279B設計了一種鋼絞線成品拉索,該拉索包括索體和錨固件,錨固件包括錨固單元和密封單元,錨固單元包含端蓋、錐套、錨板、錨杯和約束圈,其錐套外側為光滑面,對鋼絞線摩擦力有限,其鋼線絞在錨杯內由錐形錨孔定位,並採用環氧類填料固化,同樣根數的拉索,此錨具的外形尺寸比擠壓錨固拉索至少增大30%,不適用於拱橋吊桿;中國專利CN102926507B設計了一種整體擠壓式鋼絞線錨具拉索及其製作方法,其製備方法包括:步驟A:加工各零部件及鋼絞線成品索;步驟B:裝配;步驟C:穿鋼絞線、裝夾片;步驟D:擠壓;步驟E:安裝防鬆螺塞;步驟F:密封、灌膠;藉由該方法製備的拉索產品由於拉索結構的限制,應力度較小且其鋼絞線易發生疲勞斷裂。
針對上述問題,本發明提供一種高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索,旨在改變錨固段鋼絞線受力狀況,避免錨固段與密封段之間的鋼絞線出現疲勞斷裂的風險,提高鋼絞線的夾緊、夾持防滑性,提高拉索疲勞性能。
本發明採取以下技術方案實現上述目的:一種高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索,包括鋼絞線成品索索體及其兩端的錨固件,鋼絞線成品索索體包括鋼絞線聚乙烯(Polyethylene,PE)索體(10)及其兩端剝除PE鋼絞線(13);錨固件包括:錨固夾持段(101)、密封防腐段(103);錨固夾持段(101)包括端蓋(1)、錨固套(3)、輔助夾持段(102);防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封蓋(9);輔助夾持段(102)包括 輔助錨固套(4);錨固套(3)兩端分別與端蓋(1)和輔助錨固套(4)的一端藉由螺旋方式連接,輔助錨固套(4)另一端與密封筒(6)的一端藉由螺旋方式連接,密封筒(6)的另一端與密封蓋(9)藉由螺旋方式連接;密封筒(6)靠近密封蓋(9)一端的端口設置有密封圈(8),密封圈(8)為鋼絞線PE索體(10)與密封筒(6)之間的縫隙密封件;密封筒(6)內側圍成的空間填充防腐材料(7);輔助錨固套(4)內側圍成的內腔填充環氧類填料(5);錨固套(3)內鑽有與被擠壓鋼絞線數量相等的穿心孔(11),至少有一組相鄰的穿心孔(11)為開槽連通結構,且所有開槽連通結構的開槽方向相互平行。
本發明進一步技術方案是:輔助錨固套(4)為內錐形狀。
本發明進一步技術方案是:穿心孔(11)靠近端蓋側設置有牙型錐套(2),穿過牙型錐套(2)的鋼絞線(13)為中心絲經過墩頭處理的鋼絞線。
本發明進一步技術方案是:密封圈(8)為外錐形結構。
本發明進一步技術方案是:穿心孔(11)至少含有一段螺紋結構(12)。
本發明進一步技術方案是:防腐材料(7)是環氧砂漿、油脂、防腐聚氨酯中的一種或幾種的混合材料。
本發明還提出一種高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索的製備方法,在拉索製備前準備好各個零部件,具體零部件包括:鋼絞線PE索體(10)及其兩端剝除PE鋼絞線(13)、端蓋(1)、牙型錐套(2)、錨固套(3)、輔助錨固套(4)、密封筒(6)、密封圈(8)、密封蓋(9);錨固套(3)內鑽有與被擠壓鋼絞線數量相等穿心孔(11),且至少有一組相鄰的穿心孔(11)為開槽連通結構(14),所有開槽連通 結構(14)的開槽方向相互平行;輔助錨固套(4)為內錐形狀;密封圈(8)為外錐形結構;製備方法的步驟包括:a、鋼絞線清洗,將鋼絞線PE索體(10)兩端剝除PE,並對每根鋼絞線(13)打散清洗後再回撚;b、鋼絞線表面進行咬齒;c、製螺紋,藉由車螺紋設備對端蓋(1)、錨固套(3)、輔助錨固套(4)及密封筒(6)、密封蓋(9)加工相對應的內螺紋或外螺紋;d、鋼絞線安裝,將每根鋼絞線(13)穿入錨固套(3)對應的穿心孔(11),鋼絞線(13)外露錨固套(3)60~200mm,將牙型錐套(2)穿入鋼絞線中心絲,對鋼絞線中心絲進行墩頭處理(wire rolling processing),藉由頂壓工具設備將外露的鋼絞線(13)頂平至錨固套(3)端面;e、擠壓,採用擠壓設備和工具設備對錨固套(3)內的整束鋼絞線進行整體擠壓夾緊;f、輔助夾持段錨固,將輔助錨固套(4)與錨固套(3)旋合,並將環氧類填料(5)填滿輔助錨固套(4)內腔,形成錨固夾持段(101),將錨固夾持段(101)放置高溫固化爐內進行恆溫固化;g、拉索預張拉,按索公稱力的60%加載並持荷10~60分鐘;h、密封,將密封筒(6)與輔助錨固套(4)旋合,將密封圈(8)以及密封蓋(9)安裝到密封筒(6)上,最後藉由灌漿設備往密封筒(6)內灌注防腐密封材料(7),並將錨索吊裝垂直狀態後靜放 8~14小時。
本發明的有益效果是:1、本發明藉由相鄰穿心孔(11)的開槽連通結構,使得擠壓時錨固套變形夾緊力傳遞更好,能保證對鋼絞線的夾持效果;2、本發明藉由在錨固套(3)與密封筒(6)之間增設輔助錨固套(4)並填充防腐材料(7),提高了錨固段與密封段之間鋼絞線的錨固夾持和防水防腐的性能,避免了錨固段與密封段之間的鋼絞線出現疲勞斷裂的風險;3、本發明藉由將鋼絞線(13)的中心鋼絲穿入牙型錐套(2)並進行墩頭處理,進一步提高鋼絞線的夾緊、夾持防滑性,其外牙可以增強鋼絞線的摩擦力;4、本發明藉由將密封圈(8)設置為外錐形結構,藉由密封蓋(9)的螺紋旋合頂壓原理,實現對密封圈(8)的頂壓變形密封作用,從而防止雨水從索體與密封蓋的縫隙處流入;5、本發明藉由在穿心孔(11)採用攻螺紋牙結構,大大提高了錨固段夾緊力;6、本發明藉由將整個錨固夾持段放置高溫固化爐內進行恆溫固化,形成一種楔形夾緊力;7、本發明藉由預張拉階段,使鋼絞線受力均勻,消除索間間隙,使拉索彈性模數穩定。
1‧‧‧端蓋
2‧‧‧錐套
3‧‧‧錨固套
4‧‧‧輔助錨固套
5‧‧‧環氧類填料
6‧‧‧密封筒
7‧‧‧防腐材料
8‧‧‧密封圈
9‧‧‧密封蓋
10‧‧‧鋼絞線PE索體
101‧‧‧錨固夾持段
102‧‧‧輔助夾持段
103‧‧‧密封防腐段
11‧‧‧穿心孔
12‧‧‧螺紋結構
13‧‧‧鋼絞線
14‧‧‧開槽連通結構
圖1為本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索之結構圖。
圖2為本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索錨固夾持段之結構圖。
圖3為本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索密封防腐段之結構圖。
圖4為本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索錐套之示意圖。
圖5為本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索錨固套之剖面圖。
圖6為本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索錨固套之切面圖。
圖7為本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索輔助錨固套之結構圖。
圖8為:本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索密封圈之示意圖。
下面結合附圖1至8和實施例1~3對本發明進行說明:
實施例1:
一種高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索,包括鋼絞線成品索索體及其兩端的錨固件,鋼絞線成品索索體包括鋼絞線聚乙烯(Polyethylene,PE)索體(10)及其兩端剝除PE鋼絞線(13);錨固件包括:錨固夾持段(101)、輔助夾持段(102)、密封防腐段(103);錨固夾持段(101)包括端蓋(1)、牙型錐套(2)、錨固套(3)、輔助夾持段(102);密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封蓋(9);輔助夾持段(102)包括輔助錨固套(4)。錨固套(3)內鑽有與被擠壓鋼絞線數量相等的7個穿心孔(11),穿心孔(11)均進行加工螺紋牙,在每個穿心孔(11)的一端形成一段螺紋結構(12),且位於同一豎直方向上的相鄰穿心孔(11)為開槽連通結構(14),製 索時將每根鋼絞線穿入相應的孔內,藉由擠壓工具設備對錨固套進行擠壓,從而實現對鋼絞線束的整體擠壓夾緊;輔助錨固套(4)為內錐形狀,藉由填充環氧鐵砂實現對錨固套(3)與密封筒(6)之間鋼絞線束的楔形夾緊及防水防腐作用;密封圈(8)為鋼絞線PE索體(10)與密封筒(6)之間的縫隙密封件,其結構設計為外錐形結構,採用橡膠材料藉由擠壓變形原理來實現密封。
其製備方法之步驟如下:準備上述零組件;a、鋼絞線清洗,將鋼絞線PE索體(10)兩端剝除PE,並對每根鋼絞線(13)打散清洗後再回撚;b、鋼絞線表面進行咬齒;c、製螺紋,藉由車螺紋設備分別對錨固套(3)、輔助錨固套(4)、密封筒(6)的一端加工內螺紋,另一端加工外螺紋,端蓋(1)、密封蓋(9)分別加工內螺紋;d、鋼絞線安裝,將每根鋼絞線(13)穿入錨固套(3)上對應的穿心孔(11),鋼絞線(13)外露錨固套(3)120mm,將牙型錐套(2)穿入鋼絞線中心絲,對鋼絞線中心絲進行墩頭處理,藉由頂壓工具設備將外露的鋼絞線(13)頂平至錨固套(3)端面;e、採用擠壓設備和工具設備對錨固套(3)內的整束鋼絞線整體擠壓夾緊;f、輔助夾持段錨固,將輔助錨固套(4)與錨固套(3)旋合,並將環氧類填料(5)填滿輔助錨固套(4)內腔,形成錨固夾持段(101),將錨固夾持段(101)放置高溫固化爐內進行恆溫固化;g、拉索預張拉,按索公稱力的60%加載並持荷60分鐘; h、密封,將密封筒(6)旋上錨杯B(4),將密封圈(8)以及密封蓋(9)安裝到密封筒(6)上,最後藉由灌漿設備往密封筒(6)內灌注防腐聚氨酯,並將錨索吊裝垂直狀態後靜放12小時。製得本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索。
實施例2:
本發明之一種高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索,包括鋼絞線成品索索體及其兩端的錨固件,鋼絞線成品索索體包括鋼絞線PE索體(10)及其兩端剝除PE鋼絞線(13);錨固件包括:錨固夾持段(101)、輔助夾持段(102)、密封防腐段(103);錨固夾持段(101)包括端蓋(1)、牙型錐套(2)、錨固套(3)、輔助夾持段(102);密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封蓋(9);輔助夾持段(102)包括輔助錨固套(4)。錨固套(3)內鑽有與被擠壓鋼絞線數量相等的7個穿心孔(11),穿心孔(11)均進行加工螺紋牙,在每個穿心孔(11)的兩端形成一段螺紋結構(12),且位於中心豎直方向上的相鄰穿心孔(11)為開槽連通結構(14),製索時將每根鋼絞線穿入相應的孔內,藉由擠壓工具設備對錨固套進行擠壓,從而實現對鋼絞線束的整體擠壓夾緊;輔助錨固套(4)為內錐形狀,藉由填充環氧鐵砂實現對錨固套(3)與密封筒(6)之間鋼絞線束的楔形夾緊及防水防腐作用;密封圈(8)為鋼絞線PE索體(10)與密封筒(6)之間的縫隙密封件,其結構設計為外錐形結構,採用橡膠材料藉由擠壓變形原理來實現密封。
其製備方法之步驟如下:準備上述零組件;a、鋼絞線清洗,將鋼絞線PE索體(10)兩端剝除PE,並對每根鋼絞線(13)打散清洗後再回撚; b、鋼絞線表面進行咬齒;c、製螺紋,藉由車螺紋設備分別對錨固套(3)、輔助錨固套(4)、密封筒(6)的一端加工內螺紋,另一端加工外螺紋,端蓋(1)、密封蓋(9)分別加工內螺紋;d、鋼絞線安裝,將每根鋼絞線(13)穿入錨固套(3)上對應的穿心孔(11),鋼絞線(13)外露錨固套(3)60mm,將牙型錐套(2)穿入鋼絞線(13)中心絲,對鋼絞線(13)中心絲進行墩頭處理,藉由頂壓工具設備將外露的鋼絞線(13)頂平至錨固套(3)端面;e、採用擠壓設備和工具設備對錨固套(3)內的整束鋼絞線整體擠壓夾緊;f、輔助夾持段錨固,將輔助錨固套(4)與錨固套(3)旋合,並將環氧類填料(5)填滿輔助錨固套(4)內腔,形成錨固夾持段(101),將錨固夾持段(101)放置高溫固化爐內進行恆溫固化;g、拉索預張拉,按索公稱力的60%加載並持荷30分鐘;h、密封,將密封筒(6)旋上錨杯B(4),將密封圈(8)以及密封蓋(9)安裝到密封筒(6)上,最後藉由灌漿設備往密封筒(6)內灌注油脂,並將錨索吊裝垂直狀態後靜放8小時。製得本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索。
實施例3:
本發明之一種高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索,包括鋼絞線成品索索體及其兩端的錨固件,鋼絞線成品索索體包括鋼絞線PE索體(10)及其兩端剝除PE鋼絞線(13);錨固件包括:錨固夾持段(101)、輔助夾持段(102)、密封防腐段(103);錨固夾持段(101)包括端 蓋(1)、牙型錐套(2)、錨固套(3)、輔助夾持段(102);密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封蓋(9);輔助夾持段(102)包括輔助錨固套(4)。錨固套(3)內鑽有與被擠壓鋼絞線數量相等的7個穿心孔(11),穿心孔(11)均進行加工螺紋牙,在每個穿心孔(11)的中間段形成一段螺紋結構(12),且位於左側豎直方向上的相鄰穿心孔(11)為開槽連通結構(14),製索時將每根鋼絞線穿入相應的孔內,藉由擠壓工具設備對錨固套進行擠壓,從而實現對鋼絞線束的整體擠壓夾緊;輔助錨固套(4)為內錐形狀,藉由填充環氧鐵砂實現對錨固套(3)與密封筒(6)之間鋼絞線束的楔形夾緊及防水防腐作用;密封圈(8)為鋼絞線PE索體(10)與密封筒(6)之間的縫隙密封件,其結構設計為外錐形結構,採用橡膠材料藉由擠壓變形原理來實現密封。
其製備方法之步驟如下:準備上述零組件;a、鋼絞線清洗,將鋼絞線PE索體(10)兩端剝除PE,並對每根鋼絞線(13)打散清洗後再回撚;b、鋼絞線表面進行咬齒;c、製螺紋,藉由車螺紋設備分別對錨固套(3)、輔助錨固套(4)、密封筒(6)的一端加工內螺紋,另一端加工外螺紋,端蓋(1)、密封蓋(9)分別加工內螺紋;d、鋼絞線安裝,將每根鋼絞線(13)穿入錨固套(3)上對應的穿心孔(11),鋼絞線(13)外露錨固套(3)120mm,將牙型錐套(2)穿入鋼絞線中心絲,對鋼絞線中心絲進行墩頭處理,藉由頂壓工具設備將外露的鋼絞線(13)頂平至錨固套(3)端面;e、採用擠壓設備和工具設備對錨固套(3)內的整束鋼絞 線整體擠壓夾緊;f、輔助夾持段錨固,將輔助錨固套(4)與錨固套(3)旋合,並將環氧類填料(5)填滿輔助錨固套(4)內腔,形成錨固夾持段(101),將錨固夾持段(101)放置高溫固化爐內進行恆溫固化;g、拉索預張拉,按索公稱力的60%加載並持荷10分鐘;h、密封,將密封筒(6)旋上錨杯B(4),將密封圈(8)以及密封蓋(9)安裝到密封筒(6)上,最後藉由灌漿設備往密封筒(6)內灌注環氧砂漿,並將錨索吊裝垂直狀態後靜放14小時。製得本發明之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索。
上述高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索藉由在錨固套(3)與密封筒(6)之間增設輔助錨固套(4)並填充防腐材料(7),提高了錨固段與密封段之間鋼絞線的錨固夾持和防水防腐的性能,避免了錨固段與密封段之間的鋼絞線出現疲勞斷裂的風險;藉由將鋼絞線(13)的中心鋼絲穿入牙型錐套(2)並進行墩頭處理,進一步提高鋼絞線的夾緊、夾持防滑性,其外牙可以增強鋼絞線的摩擦力;藉由將密封圈(8)設置為外錐形結構,藉由密封蓋(9)的螺紋旋合頂壓原理,實現對密封圈(8)的頂壓變形密封作用,從而防止雨水從索體與密封蓋的縫隙處流入;藉由在穿心孔(11)進行加工螺紋牙,形成螺紋結構(12),大大提高了錨固段夾緊力;藉由相鄰穿心孔(11)的開槽連通結構(14),使得擠壓時錨固套變形夾緊力傳遞更好,能保證對鋼絞線的夾持效果;藉由將整個錨固夾持段放置高溫固化爐內進行恆溫固化,形成一種楔形夾緊力;藉由預張拉階段,使鋼絞線受力均勻,消除索間間隙,使拉索彈性模數穩定。實施例1~3與習知產品參數對比表如下:
實施例1-3與習知產品參數對比表
Figure TWI612239BD00001
1‧‧‧端蓋
2‧‧‧錐套
3‧‧‧錨固套
4‧‧‧輔助錨固套
5‧‧‧環氧類填料
6‧‧‧密封筒
7‧‧‧防腐材料
8‧‧‧密封圈
9‧‧‧密封蓋
10‧‧‧鋼絞線PE索體
101‧‧‧錨固夾持段
102‧‧‧輔助夾持段
103‧‧‧密封防腐段
13‧‧‧鋼絞線

Claims (3)

  1. 一種高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索,該拉索包括鋼絞線成品索索體及其兩端的錨固件,該鋼絞線成品索索體包括鋼絞線PE索體(10)及其兩端剝除PE鋼絞線(13);其中,該錨固件包括:錨固夾持段(101)、密封防腐段(103);錨固夾持段(101)包括端蓋(1)、錨固套(3)、輔助夾持段(102);該密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封蓋(9);該輔助夾持段(102)包括輔助錨固套(4);該錨固套(3)兩端分別與該端蓋(1)和該輔助錨固套(4)的一端藉由螺旋方式連接,該輔助錨固套(4)另一端與密封筒(6)的一端藉由螺旋方式連接,該密封筒(6)的另一端與該密封蓋(9)藉由螺旋方式連接;該密封筒(6)靠近該密封蓋(9)一端的端口設置有密封圈(8),該密封圈(8)為該鋼絞線PE索體(10)與該密封筒(6)之間的縫隙密封件;該密封筒(6)內側圍成的空間填充防腐材料(7);該輔助錨固套(4)內側圍成的內腔填充環氧類填料(5);該錨固套(3)內鑽有與被擠壓鋼絞線數量相等的穿心孔(11),至少有一組相鄰的該穿心孔(11)為開槽連通結構(14),且所有該開槽連通結構(14)的開槽方向相互平行;其中該穿心孔(11)靠近端蓋側設置有牙型錐套(2),該穿過牙型錐套(2)的鋼絞線(13)為中心絲經過墩頭處理的鋼絞線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索,其中該輔助錨固套(4)為內錐形狀;該密封圈(8) 為外錐形結構。
  3. 一種高應力度擠壓錨固鋼絞線拉索的製備方法,該拉索包括鋼絞線PE索體(10)及其兩端剝除PE鋼絞線(13)、端蓋(1)、牙型錐套(2)、錨固套(3)、輔助錨固套(4)、密封筒(6)、密封圈(8)、密封蓋(9);錨固套(3)內鑽有與被擠壓鋼絞線數量相等穿心孔(11),且至少有一組相鄰的穿心孔(11)為開槽連通結構(14),所有該開槽連通結構(14)的開槽方向相互平行;該輔助錨固套(4)為內錐形狀;該密封圈(8)為外錐形結構;該製備方法的步驟包括:a、鋼絞線清洗,將該鋼絞線PE索體(10)兩端剝除PE,並對每根該鋼絞線(13)打散清洗後再回撚;b、鋼絞線表面進行咬齒;c、製螺紋,藉由車螺紋設備對該端蓋(1)、該錨固套(3)、該輔助錨固套(4)及該密封筒(6)、該密封蓋(9)加工相對應的內螺紋或外螺紋;d、鋼絞線安裝,將每根該鋼絞線(13)穿入該錨固套(3)對應的該穿心孔(11),該鋼絞線(13)外露該錨固套(3)60-200mm,將該牙型錐套(2)穿入鋼絞線中心絲,對鋼絞線中心絲進行墩頭處理,藉由頂壓工具設備將外露的該鋼絞線(13)頂平至該錨固套(3)端面;e、擠壓,採用擠壓設備和工具設備對該錨固套(3)內的整束鋼絞線進行整體擠壓夾緊;f、輔助夾持段錨固,將該輔助錨固套(4)與該錨固套(3)旋合,並將該環氧類填料(5)填滿該輔助錨固套(4) 內腔,形成該錨固夾持段(101),將錨該固夾持段(101)放置高溫固化爐內進行恆溫固化;g、拉索預張拉,按索公稱力的60%加載並持荷10~60分鐘;h、密封,將該密封筒(6)與該輔助錨固套(4)旋合,將該密封圈(8)以及該密封蓋(9)安裝到該密封筒(6)上,最後藉由灌漿設備往該密封筒(6)內灌注防腐該密封材料(7),並將錨索吊裝垂直狀態後靜放8~14小時。
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