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文檔簡介
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8、題 目 醬類食品灌裝機機構及其轉動裝置的設計 成 績 起止日期 年 月 日 年 月 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數量備 注1課程設計任務書2課程設計說明書3課程設計圖紙張45機 械 原 理設計說明書醬類食品灌裝機機構及其傳動裝置設計起止日期: 2011 年 6 月 22 日 至 2011 年 6 月 27 日學生姓名班級學號成績指導教師(簽字)機械工程學院(部)2001年 5 月29 日目 錄0.課程設計任務書.11.工作原理和工藝動作分解22.根據工藝動作和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖43.執(zhí)行機構選型54、機械運動方案的選擇和評定105.機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構136.醬類食品灌裝
9、機的機構運動簡圖147.自動轉盤機構設計與運動分析158. 壓蓋機構設計及運動分析179. 壓蓋機構速度分析1910.參考資料2011.設計總結21湖南工業(yè)大學課程設計任務書2010 2011 學年第 2 學期 機械工程 學院(系、部) 機械大類 專業(yè) 機械0910 班級課程名稱: 機械原理課程設計 設計題目: 醬類食品灌裝機構及其傳動的裝置設計 內容及任務一、原始數據及設計要求:1 1、按工藝動作要求擬定機構運動循環(huán)圖;2 2、進行轉盤間歇運動機構(自動轉位機構)、定量灌裝機構、壓蓋密封機構 、粘貼商標機構的選型;3、結合設計要求.比較各方案的優(yōu)缺點.選定合理的機構運動方案;4、擬定機械傳動
10、方案.給定的電動機的確定執(zhí)行機構運動參數;5、畫出機械運動方案簡圖;6、計算總傳動比.傳動系統(tǒng)設計及主要傳動尺寸計算。 灌裝機機構設計原始數據:灌裝能力 14瓶/min;電動機功率 1.9kw;電動機同步轉速1000r/min;工作行程 50mm;每瓶醬凈重200400g/瓶。二、傳動裝置設計要求:1、工作條件:兩班制.非連續(xù)單向運轉.工作環(huán)境良好.有輕微震動;2、使用期限:十年.大修期三年;3、小批量生產(少于10臺);4、生產條件:一般機械廠制造.可加工78級精度的齒輪及蝸輪;5、動力來源:電力.三相交流(220/380v);6、工作轉速允許誤差:±3%5%;7、開式錐齒輪傳動比
11、i4.帶傳動比i3.5。進度安排起止日期工作內容2011.6.222011.6.23構思該機械運動方案2011.6.242011.6.27運動分析及作圖主要參考資料1 朱理機械原理北京:高等教育出版社.2008:15-2002 鄒慧君機械原理課程設計北京:高等教育出版社.2009:15-250指導教師: 劉揚 系(教研室)主任: 王菊槐 1.工作原理和工藝動作分解 根據設計工藝要求.該機械機構應包括一個模腔(漏斗形料腔)和四個執(zhí)行機構(自動轉位機構、定量灌裝機構、壓蓋密封機構、粘貼商標機構)。其中四個執(zhí)行機構分別為:1.1自動轉位機構:要求瓶子隨機器轉動一定的距離.然后停止一段時間。所以.機構
12、一直作間歇運動.期運動循環(huán)圖大致如圖1-1所示: 圖1-1 自動轉位機構運動循環(huán)圖1.2定量灌裝機構:要求能實現醬類食品的定量灌裝。該機構分為兩個部分.即移出返回.所以該機構必須在自動轉位機構靜止的時候完成移出和靜止兩個過程.然后在下一次轉位的同時返回。則該機構的循環(huán)圖如圖1-2所示:圖1-2定量灌裝機構運動循環(huán)圖1.3壓蓋密封機構:與定量灌裝機構一樣.該機構分為三個部分.移出靜止返回.則其循環(huán)圖如圖1-3所示: 圖1-3 壓蓋密封機構運動循環(huán)圖1.4粘貼商標機構:該機構與灌裝機構的原理基本一樣.也分為移出和返回兩個部分.但其動作時間有所不同.在運動時沒有停頓時間.在轉盤轉動時.該機構也在運動
13、.但其運動位移不與瓶子接觸.其具體循環(huán)圖如圖1-4所示: 圖1-4 粘貼商標機構運動循環(huán)圖2.根據工藝動作和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖擬定運動循環(huán)圖的目的是確定各機構執(zhí)行構件動作的先后順序、相位.以利于設計、裝配和調試。醬類食品灌裝機每完成一個循環(huán)由自動轉位機構、定量灌裝機構、壓蓋密封機構和粘貼商標機構組成。以主動件的轉角為橫坐標、以各機構執(zhí)行構件的位移為縱坐標作出位移曲線。以自動轉位機構開始動作為起始位置.則其運動循環(huán)圖如下所示: 圖2-1 醬類食品灌裝機運動循環(huán)圖3.執(zhí)行機構選型 由以上的分析可知醬類食品灌裝機的構成主要分為以下四個部分:將空瓶或空罐送至多工位轉盤的自動轉位機構、能實現定量灌裝
14、的定量灌裝機構、進行壓蓋密封的壓蓋密封機構、進行粘貼商標的粘貼商標機構。3.1自動轉盤機構:實現空瓶或空罐送至多工位轉盤.并能自動轉位的自動轉位機構主要包括以下幾個基本運動:(1)當轉送帶把空瓶或空罐送至轉位機構時.自動轉位機構把空瓶或空罐送向定量灌裝機構的適當位置;(2)空瓶過空罐被推到指定的位置后.自動轉位機構將停止工作一段時間.以便定量灌裝機構對空瓶或空罐灌入醬類食品。 以上兩個運動都是完成該動作的必須運動.為了完成該運動.可選如圖3-1所示的機構來實現: (a) 不完全齒輪機構 (b )槽輪機構 (c) 凸輪機構 圖3-1 自動轉位機構的選型 根據以上的要求.自動轉位機構在運動一段距離
15、后要停歇一段時間.要使機構盡量的簡單運動.則可以得出如圖3-2所示的方案作為評選方案:方案一:不完全齒輪與齒條 方案二:槽輪機構與轉盤 方案三:圓柱凸輪與圓盤 圖3-2自動轉盤機構評選方案 3.2定量灌裝機構:要實現定量灌裝.應該包括以下幾個步驟:(1)在空瓶或空罐通過轉位機構向定量灌注機構送來的同時.灌注機構的容腔也在不斷地澆注著醬類食品;(2) 當自動轉盤機構把空瓶或空罐送至灌注頭的適當的位置時.灌注頭開始向空瓶或空罐移動;(3)當灌注頭送至一定位置后.靜止一段時間.以便醬類從機構的容腔注入空瓶或空罐;(4)灌注完后.灌注頭在瓶子或罐子送至下一個機構的同時.返回原始位置.等待下一個循環(huán)的工
16、作。要實現以上的運動.有如圖3-3所示的幾種機構可供選擇:(a)曲柄滑塊機構 (b)凸輪機構 圖3-3 定量灌裝機構的選型根據定量灌裝機構所要完成的運動要求.可以得到如圖3-4所示方案供選用:方案一:凸輪滑塊機構 方案二:凸輪機構圖3-4 定量灌裝機構評選方案3.3壓蓋密封機構:對灌裝完畢的瓶子或罐子進行壓蓋和密封.應該包括以下幾個步驟:(1)當瓶子或罐子送至壓蓋機構的適當位置時.壓蓋機構的壓頭以一定的速度向瓶口送去;(2)壓蓋密封完后.壓頭停止一段時間;(3)接著.壓頭以一定的速度返回原處.以等待下一次循環(huán)。要完成以上的運動.有如圖3-5所示的機構可以進行選擇: (a) 凸輪機構 (b) 曲
17、柄連桿機構 圖3-5壓蓋密封機構的選型 根據以上的運動的要求以及可供機構的選型.可以得出如圖3-6所示的方案: 方案一:凸輪機構 方案二:曲柄連桿機構圖3-6壓蓋密封機構評選方案3.4粘貼商標機構:粘貼商標機構主要要實現以下幾個動作:(1)當壓蓋完畢的瓶子或罐子送到該機構的預定位置后.粘貼商標的連桿開始送至瓶子或罐子的適當位置.并停止一定的時間以便把商標完全貼好;(2)當粘貼商標完后.連桿直接返回原位.以等待下一次的循環(huán)。要完成以上的動作.可用如圖3-7所示的幾個機構來實現:(a) 擺動導桿機構 (b) 凸輪滾子機構 (c) 曲柄滑塊機構圖3-7 粘貼商標機構的選型根據以上的運動的要求以及可供
18、機構的選型.可以得出如圖3-8所示的方案:方案一:擺動搖桿機構 方案二:曲柄滑塊機構 方案三:凸輪滾子機構 圖3-8 粘貼商標機構評選方案4、機械運動方案的選擇和評定4.1自動轉位機構選擇和評定方案一:不完全齒輪機構工作原理: 不完全齒輪機構的主動輪上只有一個或幾個輪齒.并根據運動時間與停歇時間的要求.在從動輪上有與主動輪輪齒相嚙合的齒間。兩輪輪緣上各有鎖止弧.在從動輪停歇期間.用來防止從動輪游動.并起定位作用。優(yōu)點:機構的結構簡單.制造容易.工作可靠.設計時從動齒輪的運動時間和靜止時間的比例可在較大范圍內變化。缺點:在進入和退出嚙合時.速度有突變.引起剛性沖擊.故只宜用于低速、輕載
19、場合。方案二:槽輪機構工作原理:由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運動機構.它可以看做是是一種特殊的齒輪傳動機構.其主動輪上有一個或數個槽口.當槽口與從動輪契合時帶動從動輪前進一段距離.而其它時候從動輪不能轉動。優(yōu)點:結構簡單.外形尺寸小.工作可靠.能準確控制轉角.機械效率高缺點:在槽輪的起動和停止時加速度變化大、具有柔性沖擊.且隨著轉速的增加或槽輪槽數的減少而加劇.因而不適用于高速場合。方案三:凸輪式間歇運動機構工作原理:凸輪式間歇運動機構由主動凸輪、從動轉盤和機架組成.以主動凸輪帶動從動轉盤完成間歇運動。優(yōu)點:只要適當設計出凸輪的輪廓.就可以使從動盤獲得預期的運動規(guī)律.減小動載荷和避免沖擊.使之
20、適應高速運轉的要求。無須采用其他的定位裝置就可以獲得很高的定位精度.且機構結構緊湊.是一種較理想的高速高精度的分度機構。缺點:加工成本高.對裝配、調整要求嚴格。結論:在三個方案的比較下.方案二較為適合作為本醬類食品灌裝機的自動轉位機構4.2灌裝機構選擇和評定方案一:凸輪與滑塊相串聯機構。工作原理:在凸輪面內鑿出溝槽作為滑塊桿端部的運動軌跡.隨著凸輪的轉動.滑塊在預設的面內做有停歇的往復運動.并且擠壓醬料進入空瓶內。優(yōu)點:該機構結構緊湊.穩(wěn)定性.傳動性良好.便于裝配。缺點:對溝槽的設計精度高.對凸輪的轉速有較高的要求.不適合高速運轉。方案二:凸輪機構工作原理:利用凸輪的表面軌跡.預先設計凸輪的形
21、狀.使?jié)L子沿著凸輪面滾動.使與滾子連接的罐裝口做有規(guī)律的往復間歇運動。優(yōu)點:機構運動簡單.容易設計.易組裝。適合高速運轉。結論:在兩個方案比較下.方案二較為適合作為本醬類食品灌裝機的灌裝機構4.3壓蓋機構選擇和評定方案一:凸輪機構工作原理:通過設計凸輪的形狀來控制與凸輪相連的推桿的運動.讓推桿在所要求的的時間內完成壓蓋動作和返回。優(yōu)點:結構相對比較簡單.易于操作.比較穩(wěn)定。缺點:凸輪形狀設計相對麻煩。方案二:曲柄連桿機構工作原理:以搖桿為動力.通過連桿把動力傳到壓蓋桿上.完成壓蓋的動作.并返回。優(yōu)點:設計簡單.并且該機構有一個急回的性質.與壓蓋的動作相吻合。缺點:不支持高速運轉。結論:在兩個方
22、案的比較后.選擇第一個方案作為本醬類食品灌裝機的壓蓋機構比較合適4.4粘貼標簽機構選擇和評定方案一:擺動搖桿機構工作原理:曲柄做圓周運動.擺桿做左右搖擺往復運動.并具備急回性質.在擺桿的端部加裝粘帖標簽用的壓盤.當標簽粘帖完成后壓盤迅速返回。優(yōu)點:結構比較緊湊.能實現小傳動比傳動。方案二:曲柄滑塊機構工作原理:曲柄做圓周運動.并帶動著安裝在滑塊上的壓盤做具有急回性質的往返運動.在滑塊能運動的最長距離那一點進行商標的粘帖。優(yōu)點:結構簡單緊湊.安裝比較容易.適合不同的轉速。方案三:凸輪滾子機構工作原理:在滾子貼好標簽.隨著凸輪進行圓周運動.滾子做間歇運動.并在特定時刻向外伸.與瓶子相接觸粘帖商標。
23、優(yōu)點:運動軌跡簡單.設計簡潔.結構簡單.安裝方便。結論:在兩個方案的比較后.選擇第二個方案作為作為本醬類食品灌裝機的的粘貼標簽機構比較合適5.機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構總傳動比計算:第一級采用圓柱齒輪傳動.傳動比為3.第二級采用圓柱齒輪傳動.傳動比為3.4.第三級采用圓柱齒輪傳動.傳動比為2.第四級采用錐齒輪.取傳動比為3.5。變速機構簡圖如圖5-1所示:圖5-1 變速機構簡圖齒輪序號模數m22222222齒數z2060682020402070壓力角2020202020202020分度圓直徑d=m×z4012013640408040140基圓直徑db=d×cos37.59
24、112.76127.8037.5937.5975.186.醬類食品灌裝機的機構運動簡圖綜合本組同學研究的機構選型.做出醬類食品灌裝機的總體機構運動簡圖.如圖6-1所示 圖6-1醬類食品灌裝機的總體機構運動簡圖以上的運動簡圖是將各個機構單獨工作時的狀態(tài)分別予以說明:(1) 首先.未成品空罐子在傳動帶的帶動下送到未成品輸入口;(2) 接著.轉盤按預定的時間和動作的距離轉動.同時把空罐子送到灌裝機構槽位.等待該機構對空罐子的灌裝動作完成;(3) 然后.灌裝完畢的罐子由轉盤機構送達壓蓋機構槽位.以完成對已灌裝完畢的罐子的壓蓋;(4) 接著.壓蓋后的罐子跟著轉盤來到粘貼商標機構槽位.以完成對罐子的粘貼商
25、標的工序;(5) 最后.已加工完畢的產品由轉位機構送到成品輸出口槽位.再由傳送帶直接把成品輸出。7.自動轉盤機構設計與運動分析7.1自動轉盤機構的運動分析圖7-1自動轉位機構運動簡圖如圖7-1所示.自動轉位機構主要是實現對產品加工過程的中位置的轉換。因為加工的流程需求.該轉為機構包括六個槽位.用于實現五個加工程序的位置轉換。 未加工的產品由傳送帶送入.在轉位機構中經過:未成品輸入口灌裝機構壓蓋機構粘貼商標機構成品輸出口。最后.加工完成的產品再由傳送帶運出。7.2轉盤機構的設計根據選定的方案.我們選定由槽輪帶動轉盤轉動來完成該機構的間歇運動.如圖7-1所示。由于我們設計的轉位機構包括六個槽位.由
26、此我們應選用的槽輪機構的從動槽輪應該有六個槽.為了保證該機構運動與其他機構配合的連續(xù)性.主動銷輪只有一個.如圖7-2所示: 圖7-2 槽輪機構由自動轉位機構的運動線圖(圖7-3)可知.槽輪機構的從動輪運動的時間為主動輪運動時間的1/6.即從動輪運動時間t與主動輪運動時間t的之比為1:6.則(k為槽輪機構運動系數) 圖7-3自動轉位機構運動線圖8.壓蓋機構設計及運動分析(同組的賴烜衍同學做粘貼商標機構;周嘉榮同學做灌裝機構)8.1壓蓋機構凸輪的設計根據運動循環(huán)圖.壓蓋機構中的凸輪要滿足的位移如圖8-1所示:圖8-1凸輪的位移線圖我們把平地從動件的推桿設計為25mm.壓頭靜止時的位置距離罐子口的距
27、離為30mm;考慮到壓蓋后有一段保壓時間.設計保壓時間為壓蓋過程所用時間的1/3.則設計凸輪基圓半徑為40mm.近休止角為60°.遠休止角為120°.推程角為120°.回程角為60°;所以該凸輪的推程為30mm。根據以上凸輪的數據.我們得到壓蓋機構所用凸輪的輪廓如圖7-2所示:圖8-2凸輪輪廓線8.2壓蓋機構運動分析壓蓋機構的運動簡圖如圖8-3所示.此機構為一個直動平底從動件對心凸輪。這樣設計是為了能控制壓頭.使其既能在規(guī)定的時間內完成對罐子的壓蓋.又能在規(guī)定的時間內不動。 在凸輪轉動.帶動壓頭往下運動的同時.蓋子從斜面滑到罐子口上;等到壓頭接觸蓋子時.
28、凸輪野快轉到了遠停處;接著.凸輪完全轉到了遠停處.把罐子蓋緊;然后.保壓一段時間;最后.壓頭在彈簧力的作用下沿著凸輪的輪廓線返回原處。這樣.壓蓋機構完成了給罐子壓蓋的步驟。圖8-3壓蓋機構運動簡圖9.壓蓋機構速度分析根據凸輪的速度及加速度.用瞬心法求該機構中平底從動件的速度.如下圖9-1所示.可求得從動件的速度:圖9-1 凸輪的速度的分析10.參考資料1朱理機械原理北京:高等教育出版社.2008:15-2002戴娟機械原理課程設計指導書北京:高等教育出版社.2009:15-25011.設計總結前前后后經過了一個星期的努力.從獲知課程設計的題目到對題目的剖析和理解.從對該機構的組成的分析到對各個
29、組成機構的設計.從對各個機構的選型到對各個方案的比較和選擇.從計算各種傳動裝置的參數到繪制各個機構的運動簡圖等等.我們都經過了從發(fā)現到理解再到接受最后到設計的過程。在這一個又一個的過程中.我們學會的如何發(fā)現問題.深入了解問題.最后解決問題。 雖然這次的課程設計只是我們學習的眾多的學科中必須完成的一個.但我們在這其中所學到的比在其他的學科中學到的多。我們學會了分工合作.學會了吃苦耐勞.學會了迎難而上。同時.我們還鞏固了課本上的知識.因為這次的課程設計不僅是一次簡單的功課.更是一次讓我們鞏固課本知識、挖掘課本中深藏的知識的機會。在完成這次課程設計的過程中.我們還發(fā)現了相當一部分自己在課堂上難以發(fā)現
30、的缺點。比如在運動簡圖的時候.一開始我們一昧對著自己在紙上畫的簡圖來作圖.但是因為尺寸還沒定下來.畫到最后有得重新畫。還有在計算齒輪傳動比計算的過程中.由于討論久久未得出結論而耽誤了一部分時間。另外.在排版的時候.由于一開始沒有按照嚴格的順序.導致在排版的時候也花了一部分時間。但是.在另一方面.在計算和畫圖的過程中.我們掌握了書本上計算的公式.同時我們在一邊使用autocad軟件作圖時.也在一邊學會了其操作??傊?在這次的課程設計中.我們學會了許多許多。 蒁蕆肇肀芄袆肆節(jié)蕿螂肆蒞莂蚈肅肄薈薄蟻膇莁蒀蝕艿薆螈螀羈荿蚄蝿肁薄薀螈膃莇薆螇蒞膀裊螆肅蒅螁螅膇羋蚇螄芀蒄薃螄罿芇葿袃肂蒂螈袂膄芅蚄袁芆蒀蝕
31、袀肆芃薅衿膈蕿蒁袈芁莁螀袈羀薇蚆袇肂莀薂羆膅薅蒈羅芇莈螇羄羇膁螃羃腿蒆蠆羂芁艿薅羂羈蒅蒁羈肅芇蝿羀膆蒃蚅聿羋芆薁肈羈蒁蕆肇肀芄袆肆節(jié)蕿螂肆蒞莂蚈肅肄薈薄蟻膇莁蒀蝕艿薆螈螀羈荿蚄蝿肁薄薀螈膃莇薆螇蒞膀裊螆肅蒅螁螅膇羋蚇螄芀蒄薃螄罿芇葿袃肂蒂螈袂膄芅蚄袁芆蒀蝕袀肆芃薅衿膈蕿蒁袈芁莁螀袈羀薇蚆袇肂莀薂羆膅薅蒈羅芇莈螇羄羇膁螃羃腿蒆蠆羂芁艿薅羂羈蒅蒁羈肅芇蝿羀膆蒃蚅聿羋芆薁肈羈蒁蕆肇肀芄袆肆節(jié)蕿螂肆蒞莂蚈肅肄薈薄蟻膇莁蒀蝕艿薆螈螀羈荿蚄蝿肁薄薀螈膃莇薆螇蒞膀裊螆肅蒅螁螅膇羋蚇螄芀蒄薃螄罿芇葿袃肂蒂螈袂膄芅蚄袁芆蒀蝕袀肆芃薅衿膈蕿蒁袈芁莁螀袈羀薇蚆袇肂莀薂羆膅薅蒈羅芇莈螇羄羇膁螃羃腿蒆蠆羂芁艿薅羂羈蒅蒁
32、羈肅芇蝿羀膆蒃蚅聿羋芆薁肈羈蒁蕆肇肀芄袆肆節(jié)蕿螂肆蒞莂蚈肅肄薈薄蟻膇莁蒀蝕艿薆螈螀羈荿蚄蝿肁薄薀螈膃莇薆螇蒞膀裊螆肅蒅螁螅膇羋蚇螄芀蒄薃螄罿芇葿袃肂蒂螈袂膄芅蚄袁芆蒀蝕袀肆芃薅衿膈蕿蒁袈芁莁螀袈羀薇蚆袇肂莀薂羆膅薅蒈羅芇莈螇羄羇膁螃羃腿蒆蠆羂芁艿薅羂羈蒅蒁羈肅芇蝿羀膆蒃蚅聿羋芆薁肈羈蒁蕆肇肀芄袆肆節(jié)蕿螂肆蒞莂蚈肅肄薈薄蟻膇莁蒀蝕艿薆螈螀羈荿蚄蝿肁薄薀螈膃莇薆螇蒞膀裊螆肅蒅螁螅膇羋蚇螄芀蒄薃螄罿芇葿袃肂蒂螈袂膄芅蚄袁芆蒀蝕袀肆芃薅衿膈蕿蒁袈芁莁螀袈羀薇蚆袇肂莀薂羆膅薅蒈羅芇莈螇羄羇膁螃羃腿蒆蠆羂芁艿薅羂羈蒅蒁羈肅芇蝿羀膆蒃蚅聿羋芆薁肈羈蒁蕆肇肀芄袆肆節(jié)蕿螂肆蒞莂蚈肅肄薈薄蟻膇莁蒀蝕艿薆螈螀羈荿蚄蝿肁薄薀螈膃莇薆螇蒞膀裊螆肅蒅螁螅膇羋蚇螄芀蒄薃螄罿芇葿袃肂蒂螈袂膄芅蚄袁芆蒀蝕袀肆芃薅衿膈蕿蒁袈芁莁螀袈羀薇蚆袇肂莀薂羆膅薅蒈羅芇莈螇羄羇膁螃羃腿蒆蠆羂芁艿薅羂羈蒅蒁羈肅芇蝿羀膆蒃蚅聿羋芆薁肈羈蒁蕆肇肀芄袆肆節(jié)蕿螂肆蒞莂蚈肅肄薈薄蟻膇莁蒀蝕艿薆螈螀羈荿蚄蝿肁薄薀螈膃莇薆螇蒞膀裊螆肅蒅螁螅膇羋蚇螄芀蒄薃螄罿芇葿袃肂蒂螈袂膄芅蚄袁芆蒀蝕袀肆芃薅衿膈蕿蒁袈芁莁螀袈羀薇蚆袇肂莀薂羆膅薅蒈羅芇莈螇羄羇膁螃羃腿蒆蠆羂芁艿薅羂羈蒅蒁羈肅芇蝿羀膆蒃蚅聿羋芆薁肈羈蒁蕆肇肀芄袆肆節(jié)蕿螂肆蒞
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