軋制設(shè)計(jì)易拉罐罐料或箔材軋制工藝與設(shè)計(jì)說(shuō)明_第1頁(yè)
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1、WORD.20/24鋁合金板帶單機(jī)架軋制工藝規(guī)程制定與其輥型設(shè)計(jì)學(xué)院:機(jī)電工程學(xué)院班級(jí):工程試驗(yàn)(材料成型)1301班指導(dǎo)老師:黃長(zhǎng)清:喜年學(xué)號(hào):0201130113目錄設(shè)計(jì)題目與要求1注意事項(xiàng)2材料與軋機(jī)選擇3熱軋工藝制度的確定5 1 熱軋溫度與鑄坯的加熱5 2 熱軋壓下制度5 3 道次分配與軋制力計(jì)算7 4 校核咬入能力9 5 確定速度制度9 6 潤(rùn)滑10 7 輥型設(shè)計(jì)11冷軋工藝制度的確定131 道次加工率的分配13 2 力分配13 3 冷軋速度13 4 軋制力計(jì)算14 5 潤(rùn)滑15車間平面布局圖、輥型圖16設(shè)計(jì)心得總結(jié)16參考文獻(xiàn)16一 、設(shè)計(jì)題目與要求鋁合金板帶單機(jī)架熱軋軋制工藝規(guī)程

2、制定(優(yōu)化)、力能計(jì)算與輥型設(shè)計(jì)易拉罐罐料(罐蓋與拉環(huán))、印刷基板等用板帶軋制工藝設(shè)計(jì) (按產(chǎn)品用途2-3人一組,每組員按材料牌號(hào)或終軋斷面規(guī)格不同區(qū)分)給定數(shù)據(jù)與要求:設(shè)計(jì)任務(wù)在了解產(chǎn)品技術(shù)要求,工藝流程、工藝制度(規(guī)程)設(shè)計(jì)(變形制度、溫度制度、速度制度)(包括力能參數(shù)計(jì)算)、輥型設(shè)計(jì)的有關(guān)專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)上,完成:1)編制指定材質(zhì)和指定用途鋁合金板帶產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量要求;2)設(shè)計(jì)編制產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程(包括工藝布置圖(CAD));3)工藝制度(規(guī)程)設(shè)計(jì)(包括變形制度、溫度制度、速度制度以與力能參數(shù)計(jì)算);4)軋制工作輥、支撐輥輥型設(shè)計(jì)。板帶規(guī)格見(jiàn)表1表1合金牌號(hào)軋板寬度軋板厚度(終軋)軋板厚度(

3、建議)產(chǎn)品用途50521600mm2mm600mm拉環(huán)備注:軋機(jī)根據(jù)目前常用四輥軋機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)(請(qǐng)查找有關(guān)設(shè)備手冊(cè)或設(shè)計(jì)手冊(cè)。附后參考資料僅供參考)2、進(jìn)度安排(可根據(jù)需要調(diào)整)3周課題調(diào)研、資料查詢與產(chǎn)品技術(shù)要求確認(rèn),3天工藝流程分析、對(duì)比與選擇確定,2天工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(如有,含模具設(shè)計(jì))3天工藝圖(如有,含模具圖)繪制5天課程設(shè)計(jì)報(bào)告整理2天3、基本要求每個(gè)學(xué)生要求獨(dú)立完成工藝流程、規(guī)程設(shè)計(jì),掌握工藝設(shè)計(jì)的基本容、基本步驟和方法,熟練使用AutoCAD進(jìn)行工程圖的繪制,具體要求:獨(dú)立完成自己所負(fù)責(zé)的容;熟練收集查閱文獻(xiàn)資料;綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算;要求完成裝配圖與零件圖,或工藝平面

4、布置圖、輥型圖;熟悉計(jì)算機(jī)繪圖、文字與圖表處理;完成設(shè)計(jì)報(bào)告(設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)),要求文字流暢、結(jié)構(gòu)明晰;(5000字)嚴(yán)格按照課程設(shè)計(jì)進(jìn)度和教師要求,高質(zhì)量完成課程設(shè)計(jì)工作。4、考核每位學(xué)生交一份完整的工藝設(shè)計(jì)報(bào)告(打印,含圖紙)(70%),平時(shí)成績(jī)(30%)二、注意事項(xiàng)1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的容設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的容視設(shè)計(jì)任務(wù)而定,設(shè)計(jì)容大致包括: 目錄(標(biāo)題與頁(yè)次); 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū); 方案的比較與擬定(簡(jiǎn)要說(shuō)明附方案簡(jiǎn)圖); 工藝方案與力能參數(shù)計(jì)算; 設(shè)計(jì)需要的其他有關(guān)計(jì)算與說(shuō)明; 參考資料(資料的編號(hào)x與書(shū)名、作者、出版單位、出版年月) 說(shuō)明書(shū)還可以包括一些其他技術(shù)說(shuō)明,如工藝過(guò)程或設(shè)備(模具、工裝)等的

5、注意事項(xiàng),將采取的重要措施:工藝過(guò)程的潤(rùn)滑方法和潤(rùn)滑劑的選擇,散熱和冷卻。2、其他要求計(jì)算說(shuō)明書(shū)用A4或16開(kāi)紙并加上封面裝訂成冊(cè),要求計(jì)算正確論述清楚,文字精煉,插圖簡(jiǎn)明,書(shū)寫(xiě)整潔。(1)計(jì)算部分的書(shū)寫(xiě),首先列出用文字符號(hào)表達(dá)的計(jì)算公式,再代入各文字符號(hào)的數(shù)值(不作任何運(yùn)算和簡(jiǎn)化),最后寫(xiě)下計(jì)算結(jié)果(標(biāo)明單位、注意單位的統(tǒng)一,并且寫(xiě)法應(yīng)一致,即全用漢字或全用符號(hào),不要混用)。(2)對(duì)所引用的計(jì)算公式和數(shù)據(jù),應(yīng)注明來(lái)源-參考資料的編號(hào)和頁(yè)次。(3)對(duì)計(jì)算結(jié)果,應(yīng)有簡(jiǎn)短的結(jié)論,例如,關(guān)于強(qiáng)度計(jì)算中應(yīng)力計(jì)算的結(jié)論低于許用應(yīng)力、在(規(guī)定圍等,也可用不等式表式。如計(jì)算結(jié)果與實(shí)際所取之值相差較大,應(yīng)作簡(jiǎn)

6、短的解釋,說(shuō)明原因。(4)計(jì)算部分可用校核形式書(shū)寫(xiě)。(5)為了清楚說(shuō)明計(jì)算容,應(yīng)附有必要的插圖例如,方案簡(jiǎn)圖、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、受力圖、彎矩和扭矩圖等。在方案簡(jiǎn)圖中對(duì)設(shè)備、部件或局部系統(tǒng)等應(yīng)統(tǒng)一編號(hào),以便在計(jì)算中稱呼或作注腳之用(注意在全部計(jì)算中所使用的符號(hào)和注腳,必須前后一致,不要混亂)。(6)對(duì)每一自成單元的容:都應(yīng)有大小標(biāo)題,使其醒目突出。(7)所選主要參數(shù)、尺寸和規(guī)格以與主要的計(jì)算結(jié)果等,可寫(xiě)在每頁(yè)右側(cè)留出的約25mm寬的長(zhǎng)框,或集中寫(xiě)于相應(yīng)的計(jì)算之中也可采用表格形式;例如工藝參數(shù)和力能參數(shù)等一類數(shù)據(jù)可列表寫(xiě)出。3、繪制圖紙工作圖紙是設(shè)計(jì)的最終產(chǎn)品,是后續(xù)制造、檢驗(yàn)、裝配和制訂工藝規(guī)程所依托的

7、基本技術(shù)文件。它反映設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。裝配圖(包括設(shè)備或機(jī)器裝配圖、模具裝配圖)要反映總體關(guān)系和各個(gè)關(guān)聯(lián)部分的銜接,要注明裝配關(guān)系(配合尺寸、裝配公差等),以與設(shè)計(jì)的設(shè)備或模具形位之間的關(guān)系,特別是影響設(shè)計(jì)產(chǎn)品使用或運(yùn)行精度的位置尺寸關(guān)系。零件工作圖是零件制造、檢驗(yàn)和制訂工藝規(guī)程的基本技術(shù)文件。它既要反映出設(shè)計(jì)意圖,又要考慮到制造的可能性和合理性。因此零件工作圖應(yīng)包括制造和檢驗(yàn)零件所需全部容,如圖形、尺寸與其公差、表面粗糙度、形位公差、對(duì)材料與熱處理的說(shuō)明與其他技術(shù)要求、標(biāo)題欄等。每個(gè)零件必須單獨(dú)繪制在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖幅中,合理安排視圖,盡量采用1:1比例尺,用各種視圖把零件各部分結(jié)構(gòu)形狀與尺寸表達(dá)

8、清楚。對(duì)于細(xì)部結(jié)構(gòu)(如環(huán)形槽、圓角等)如有必要可用放大的比例尺另行表示。零件的基本結(jié)構(gòu)與主要尺寸應(yīng)與裝配圖一致,不應(yīng)隨意更改。如必須更改,應(yīng)對(duì)裝配圖作相應(yīng)的修改。標(biāo)注尺寸時(shí)要選好基準(zhǔn)面,標(biāo)出足夠的尺寸而不重復(fù),并且要便于零件的加工制造、應(yīng)避免在加工時(shí)作任何計(jì)算。大部分尺寸最好集中標(biāo)注在最能反映零件特征的視圖上。零件的所有表面都應(yīng)注明表面粗糙度等級(jí),如較多表面具有同樣粗糙度等級(jí),可集中在圖紙右上角標(biāo)注、并加其他字樣,但只允許就一個(gè)粗糙度如此標(biāo)注。粗糙度等級(jí)的選擇,可參看有關(guān)手冊(cè),在不影響正常工作的情況下,盡量取低的等級(jí)。零件工作圖上要標(biāo)注必要的形位公差。它是評(píng)定零件質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,其具體數(shù)值

9、與標(biāo)注方法可參考有關(guān)手冊(cè)和圖冊(cè)。 此外,還要在零件工作圖上提出必要的技術(shù)要求、它是在圖紙上不便用圖形或符號(hào)表示,而在制造時(shí)又必須保證的條件和要求。 在圖紙右下角應(yīng)畫(huà)出標(biāo)題欄(見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))。材料與軋機(jī)選擇材料表2 5052鋁合金的化學(xué)成分與其配比SiFeCuMnMg其他元素其他雜質(zhì)Al0.250.400.100.102.22.8Zn0.10Cr0.150.350.15余量選用錠坯600mm*1600mm其屈服強(qiáng)度=200230Mpa軋機(jī)因?yàn)槟繕?biāo)板帶厚度為2mm,需要冷軋和熱軋,先用1+4熱連軋機(jī)把板帶軋至厚度為4mm,再冷軋至2mm,以下是軋機(jī)選擇。表3 熱軋機(jī)參數(shù)軋機(jī)型式四輥可逆式熱軋機(jī)或1+

10、4熱連軋機(jī)軋機(jī)規(guī)格粗軋930mm/1500mm/2100mm精軋750mm/1500mm/2100mm軋制材料(如上表)1xxx6xxx系列合金來(lái)料厚度圍(如上表)來(lái)料寬度圍1060mm2060mm來(lái)料卷外徑圍610mm2500mm來(lái)料最大卷重22000kg成品厚度(如上表)成品寬度圍1060mm2060mm成品最大外徑2500mm成品最小外徑1200mm軋制速度基速/最大速度:0240/600m/min-1;基速/最大速度:0600/1500 m/min-1軋制力20000 KN主傳動(dòng)電機(jī)功率4x1500 KW工作輥510 mm x 2350 mm 支撐輥1350 mm x 2300 mm軋

11、制方向(站在操作側(cè)看帶材前進(jìn)方向)從右至左開(kāi)卷機(jī)力圍低速速:600060000開(kāi)卷機(jī)電機(jī)功率/轉(zhuǎn)速2 x 665KW/1100r/min卷取機(jī)力(兩臺(tái)電機(jī))低速:2440019500KN高速:97507800KN卷取機(jī)電機(jī)功率/轉(zhuǎn)速2 x 1000KW/1100r/min工藝潤(rùn)滑油量8000Lmin-1機(jī)列外形32m x 21m x 4.65m表4 冷軋機(jī)參數(shù)軋機(jī)型式四輥可逆式冷軋機(jī)軋機(jī)規(guī)格510mm/1350mm/2300mm軋制材料(如上表)1xxx6xxx系列合金來(lái)料厚度圍(如上表)來(lái)料寬度圍1060mm2060mm來(lái)料卷外徑圍610mm2500mm來(lái)料最大卷重

12、22000kg成品厚度(如上表)成品寬度圍1060mm2060mm成品最大外徑2500mm成品最小外徑1200mm軋制速度基速/最大速度:0240/600m/min-1;基速/最大速度:0600/1500 m/min-1軋制力20000 KN主傳動(dòng)電機(jī)功率4x1500 KW工作輥510 mm x 2350 mm 支撐輥1350 mm x 2300 mm軋制方向(站在操作側(cè)看帶材前進(jìn)方向)從右至左開(kāi)卷機(jī)力圍低速速:600060000開(kāi)卷機(jī)電機(jī)功率/轉(zhuǎn)速2 x 665KW/1100r/min卷取機(jī)力(兩臺(tái)電機(jī))低速:2440019500KN高速:97507800KN卷取機(jī)

13、電機(jī)功率/轉(zhuǎn)速2 x 1000KW/1100r/min工藝潤(rùn)滑油量8000Lmin-1機(jī)列外形32m x 21m x 4.65m熱軋工藝制度的確定1 熱軋溫度與鑄錠的加熱 (1)熱軋溫度熱軋溫度一般包括開(kāi)軋溫度和終軋溫度。合金的平衡相圖、塑性圖、變形抗力圖、第二類再結(jié)晶圖確定熱軋開(kāi)軋溫度圍的依據(jù)。熱軋的終軋溫度是根據(jù)合金的第二類再結(jié)晶圖確定的,鋁和鋁合金再熱軋開(kāi)坯軋制時(shí)的終軋溫度一般控制在再結(jié)晶溫度以上。根據(jù)表5,5052系列合金熱粗軋的開(kāi)軋溫度為450510,終軋溫度為350420,熱精軋的開(kāi)軋溫度為350420,終軋溫度為250300.表5 5052鋁合金熱軋開(kāi)軋和終軋溫度熱粗軋溫度熱精軋

14、溫度開(kāi)軋溫度終軋溫度開(kāi)軋溫度終軋溫度450510350420350420250300(2)錠坯加熱絕大多數(shù)金屬熱軋前都要加熱,加熱制度包括加熱溫度,加熱時(shí)間與爐氣氛。 1)加熱溫度應(yīng)滿足熱軋溫度的要求。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,為補(bǔ)償對(duì)出爐后的溫降,通常金屬在爐溫度應(yīng)高于熱軋溫度。鋁合金高溫下易與工具粘合,故加熱溫度也不能太高,綜合考慮這些因素后一般取加熱溫度380-420。 2)加熱時(shí)間包括升溫和均熱時(shí)間。應(yīng)綜合考慮鋁合金的導(dǎo)熱特性,錠坯尺寸,加熱設(shè)備的傳熱方式與裝料方法等因素。按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:t=(1220)注:t-錠坯加熱時(shí)間(min) H-鑄錠厚度()鋁合金宜取最大值,故t=20=489.9mi

15、n2 熱軋壓下制度西姆斯公式普遍適用于熱軋,其理論公式: 式中: 軋制力N;B軋件寬度mm;考慮接觸弧上摩擦力造成應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù);Lc考慮壓扁后的軋輥與軋件接觸弧的水平投影長(zhǎng)mm;K 決定金屬材料化學(xué)成分以與變形的物理?xiàng)l件變形溫度、變形速度與變形程度的金屬變形阻力K=1.15;KT前后力對(duì)軋制力的影響系數(shù);由以上公式可知平均單位壓力:1) 計(jì)算時(shí)用西姆斯公式的簡(jiǎn)化公式克林特里公式其中 2)K可以按照粗軋時(shí)的計(jì)算方法計(jì)算,數(shù)據(jù)如前表3)KT按下式計(jì)算4)接觸弧投影長(zhǎng)度計(jì)算:一般以為接觸弧長(zhǎng)度水平投影長(zhǎng)度為為了方便計(jì)算,西姆斯把Qp與R/h和的關(guān)系繪成曲線,如圖1所示,根據(jù)R/h和的值便可查出

16、Qp 值,從而就可以求出平均單位壓力和總壓力。圖1 Qp與R/h和的關(guān)系曲線3 道次分配與軋制力計(jì)算(1)軋制規(guī)程制定本設(shè)計(jì)根據(jù)坯料厚度為600mm,成品厚度為4mm,取各道次的平均延伸系數(shù)為1.23。根據(jù)公式: 其中,N軋制道次 N=20.2,所以總軋制道次為20道次。根據(jù)前述各項(xiàng)數(shù)據(jù)制定5052鋁合金熱軋軋制規(guī)程。 熱粗軋開(kāi)軋溫度:47010 熱粗軋終軋目標(biāo)厚度:47 熱粗軋終軋溫度:37010 熱精軋開(kāi)軋溫度:37010 熱精軋終軋溫度:27010 熱精軋目標(biāo)厚度:4表6 熱粗軋軋制壓下規(guī)程軋制道次軋前厚/mm軋后厚/mm壓下量/mm道次加工率1600587132.22587567203

17、.43567535325.64535499366.75499461387.66461423388.27423385389.083853463910.193463073911.3103072683912.7112682293914.6122291913816.6131911533820.4141531153824.815115793631.31679473240.5熱精軋軋制壓下規(guī)程1747272042.61827151244.419158746.72084450(2)各道次軋制力分配 1)第一道次 道次坯料咬入,根據(jù)穩(wěn)定軋制咬入條件,確定允許的最大壓下量,道次的壓下量符合穩(wěn)定咬入條件,變形率,

18、根據(jù)西姆斯計(jì)算公式,K=1.15 QUOTE 用克林特里公式計(jì)算KN 以后各道次軋制力計(jì)算 與第一道次類似,后面的各道次軋制力分別如下表表7道次12345678910軋制力13338133601339713451135181359913686138141396214150道次11121314151617181920軋制力143971473115207159541724219761248113413346352519414 校核咬入能力鋁合金熱軋咬入角圍為51-22,由公式:,算得:各道次最大咬入角9.31,故校核通過(guò)。 5 確定速度制度粗軋速度制度粗軋為保證咬入,采用升速軋制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料,取

19、平均加速度a=40rpm/s,平均減速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富裕故可采用穩(wěn)定高速咬入,考慮到粗軋生產(chǎn)能力與精軋生產(chǎn)能力得匹配問(wèn)題,確定粗軋速度如下:咬入速度為n1=40rpm/s,拋出速度為n2=20rpm/s(2)粗軋軋制延續(xù)時(shí)間:每道次延續(xù)時(shí)間 , 其中為間隙時(shí)間,為純軋制時(shí)間,設(shè)v1為t1時(shí)間的軋制速度,v2為t2時(shí)間的平均速度,則, (D取平均值)減速時(shí)間 , 減速段長(zhǎng) , 穩(wěn)定軋制段長(zhǎng) , 。軋制第一二道次時(shí),以第一架為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),n1=30rpm/s,n2=20rpm/s按照以上公式可求得粗軋各道次軋制時(shí)間。表8 粗軋各道次軋制時(shí)間道次123456789軋制時(shí)間7.01

20、0.013.812.817.419.926.935.942.5道次10111213141516軋制時(shí)間49.958.769.175.381.389.997.9由于單架粗軋機(jī)布置,間隙時(shí)間可以忽略。(3)精軋速度制度確定確定精軋速度制度包括:確定末架的穿帶速度和最大軋制速度;計(jì)算各架速度與調(diào)速圍;選擇加減速度等。精軋末架的軋制速度決定著軋機(jī)的產(chǎn)量和技術(shù)水平。確定末架軋制速度時(shí),應(yīng)考慮軋件頭尾溫差與鋼種等,一般薄帶鋼為保證終軋溫度而用高的軋制速度;軋制寬度大與鋼質(zhì)硬的帶鋼時(shí),應(yīng)采用低的軋制速度。本設(shè)計(jì)典型產(chǎn)品4mm,故終軋速度設(shè)定為12m/s左右。末架穿帶速度在10m/s左右,帶板厚度小,其穿帶速

21、度可高些。穿帶速度的設(shè)定可有以下三種方式: = 1 * GB3 當(dāng)選用表格時(shí),按標(biāo)準(zhǔn)表格進(jìn)行設(shè)定; = 2 * GB3 采用數(shù)字開(kāi)關(guān)方式時(shí),操作者用設(shè)定穿帶速度的數(shù)字開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)定,此時(shí)按鍵值即為穿帶速度; = 3 * GB3 其它各架軋制速度的確定:當(dāng)精軋機(jī)末架軋制速度確定后,根據(jù)秒流量相等的原則,各架由出口速度確定軋件入口速度。根據(jù)各架軋機(jī)出口速度和前滑值求出各架軋輥線速度和轉(zhuǎn)速。各道軋件速度的計(jì)算:已預(yù)設(shè)末架出口速度為12m/s由經(jīng)驗(yàn)向前依次減小以保持微力軋制(依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)前一架出口速度是后一架入口速度的95%)依據(jù)秒流量相等得:根據(jù)以上公式可依次計(jì)算得:表9 各道次精軋速度的確定道次123

22、4入口速度0.861.563.16.23出口速度1.482.945.92126 潤(rùn)滑1)冷卻潤(rùn)滑劑的作用是:減少摩擦,降低能耗:冷卻軋輥,控制輥型,改善版型;防止粘輥,改善產(chǎn)品表面質(zhì)量;減少輥面磨損與龜裂,增加軋輥使用壽命。2)熱軋冷卻潤(rùn)滑劑的要:潤(rùn)滑油閃點(diǎn)高,高溫潤(rùn)滑性好;較高 的油膜強(qiáng)度;有較高比熱,冷卻性好;乳液存放穩(wěn)定性好;不腐蝕軋件和軋輥;成本低,使用管理方便,對(duì)環(huán)境污染小。3)該設(shè)計(jì)潤(rùn)滑采用熱軋乳化液潤(rùn)滑,可以選用由4.0-4.5%的司班、15-17%的洗滌劑和機(jī)油組成的水包油潤(rùn)滑劑,該潤(rùn)滑劑性能穩(wěn)定,使用周期長(zhǎng),洗滌性好。7 輥型設(shè)計(jì)冷軋工藝制度的確定道次加工率的分配表10坯料厚

23、度/mm成品厚度/mm軋制道次厚度厚下量總壓下量備注h0/mmh1/mmh/mm/%H總/mm總/%42143.20.8200.820中間退火23.22.60.618.81.43532.62.00.623.12.050力分配根據(jù)經(jīng)驗(yàn),力值的計(jì)算公式如下:前力qh1=(5.67-0.6h1)x 10MPa后力qh0=(4.30-0.5h0)x 10MPa具體情況如下表表11道次123前力37.541.144.7后力232730冷軋速度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,出口速度為20m/s,利用前滑值求軋輥速度:表12 冷軋速度表道次123冷軋速度r/min578536522軋制力計(jì)算圖3潤(rùn)滑此處采用Gemrex 56牌號(hào)的潤(rùn)滑油,性能指標(biāo)如下:表13性能密度15C/Kg*cm3粘度40C/cst餾程C閃點(diǎn)C酸值/mg*koh*g-1芳香值硫含量/x10-6芳香烴含量/%用途生產(chǎn)廠家指標(biāo)8101.7421

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