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文檔簡介

機(jī)械制造及自動化專業(yè)講座第1頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械工程是人類進(jìn)步的動力機(jī)械工程的歷史和發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械工程的內(nèi)容和主要任務(wù)先進(jìn)制造技術(shù)帶來的革命機(jī)械工程人才的基本素質(zhì)第2頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械工程與制造業(yè)制造活動是人類的主要活動之一

1/4的人口從事各種形式的制造活動

在非制造業(yè)部門,1/2的人口的工作與制造業(yè)有關(guān)

創(chuàng)造價值、生產(chǎn)物質(zhì)財(cái)富和新的知識

美國68%的財(cái)富來自制造業(yè)

日本49%的國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值

中國40%的工業(yè)總產(chǎn)值(1995)機(jī)械工程為國民經(jīng)濟(jì)各個部門(包括國防和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展)提供先進(jìn)手段和裝備中國的制造業(yè)面臨從制造大國向制造強(qiáng)國發(fā)展的挑戰(zhàn)

第3頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械發(fā)展的歷史回顧1797年,莫茲利首創(chuàng)螺紋車床。1914年,福特流水生產(chǎn)線,大量生產(chǎn)汽車。19世紀(jì)末,泰勒“科學(xué)管理法”的出現(xiàn)第4頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月從手工作坊到機(jī)械工廠從單件小批到大量生產(chǎn)分工可以提高工作效率機(jī)械化生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)零件互換大量生產(chǎn)可以降低成本、提高質(zhì)量第5頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月由集中動力源驅(qū)動的架空天軸變速用的多級帶輪帶傳動工人操作車床工人勞動強(qiáng)度大工作環(huán)境不安全擁擠、昏暗、嘈雜第6頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月帶傳動架空天軸車床砂輪機(jī)鋸床銑床直流發(fā)電機(jī)--電動機(jī)組將動力分配到不同設(shè)備第7頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月摩登時代:人是機(jī)器的奴隸?第8頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月科學(xué)發(fā)展觀

以人為本,可持續(xù)發(fā)展第9頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月

傳統(tǒng)的機(jī)械加工第10頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)控加工中心第11頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代機(jī)械工程的內(nèi)容和任務(wù)建立和發(fā)展應(yīng)用了機(jī)械工程的基礎(chǔ)理論及利用新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)機(jī)械產(chǎn)品的正規(guī)生產(chǎn),包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工、計(jì)劃調(diào)度、裝配調(diào)試、包裝運(yùn)輸及質(zhì)量控制等各類機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行,包括設(shè)備的選購、安裝、調(diào)試、操作、監(jiān)控、診斷、以至整個企業(yè)經(jīng)營管理機(jī)械對自然環(huán)境的污染、自然資源的過度消耗、社會安全等問題的預(yù)防和處理研究開發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品及制造裝備滿足人們當(dāng)前和將來的需要第12頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械工程應(yīng)用領(lǐng)域動力機(jī)械(風(fēng)、水、熱、電、化學(xué)、原子能等)交通運(yùn)輸(汽車、輪船、飛機(jī)及相應(yīng)設(shè)施、倉儲物流等)裝備技術(shù)(農(nóng)、林、礦山、冶金、化工、紡織、食品、印刷等制造設(shè)備)工作母機(jī)、儀表儀器等通風(fēng)取暖、醫(yī)療器械、家用器械、環(huán)保設(shè)備等民生機(jī)械國防武器等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷給機(jī)械科技提出新課題機(jī)械科技的發(fā)展成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)第13頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)理論和有關(guān)機(jī)械方面的專門知識,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),有判斷地、經(jīng)濟(jì)有效地解決在設(shè)計(jì)、研究、制造和運(yùn)行各種機(jī)械中遇到的實(shí)際問題。對傳統(tǒng)的機(jī)械工程的理解:力學(xué)經(jīng)驗(yàn)+第14頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月

以信息為核心,以機(jī)電為基礎(chǔ),交叉融合材料、信息、計(jì)算機(jī)、自動化等領(lǐng)域的先進(jìn)理論和技術(shù)。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品在功能、質(zhì)量、效率、成本等各方面整體、最優(yōu)的系統(tǒng)工程技術(shù)。對現(xiàn)代機(jī)械工程的理解:機(jī)械原理電子電工原理傳感測試原理微機(jī)原理控制原理現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)+第15頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月Contents在機(jī)械技術(shù)中融合電子信息技術(shù)1現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)電一體化創(chuàng)新方法

2關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)2第16頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械專業(yè)講座

在機(jī)械技術(shù)中融合電子信息技術(shù)

第17頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月

在機(jī)械技術(shù)中融合電子信息技術(shù)典型案例1:電子凸輪

典型案例2:并聯(lián)機(jī)床

典型案例3:靜電復(fù)印機(jī)

典型案例4:誤差分離技術(shù)

第18頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月典型案例1:電子凸輪

傳統(tǒng)凸輪及其局限性1.制造和裝配誤差的調(diào)整比較困難,費(fèi)時、費(fèi)力。2.高副點(diǎn)線接觸,接觸應(yīng)力較大,無法傳遞較大的功率。高速運(yùn)行中,磨損快,運(yùn)動失真。3.存在壓力角的問題,緊湊性不好。4.一個凸輪只能固定實(shí)現(xiàn)一種預(yù)定運(yùn)動規(guī)律,缺乏靈活性。第19頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月

電子凸輪

什么是電子凸輪?電子凸輪(electroniccam—ECAM):運(yùn)動定義的計(jì)算機(jī)程序和高質(zhì)量伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一體。第20頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月

控制系統(tǒng)+普通馬達(dá)+凸輪機(jī)構(gòu)第21頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月基于單片機(jī)的電子凸輪第22頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月EXAMPLE1SHRINKPACKAGE進(jìn)瓶帶→分瓶器A,B→分瓶桿(送紙板)→送膜→包膜→加熱收縮EXAMPLE1

第23頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月PACKAGESYSTEMSHRINKPACKAGE薄膜包裝機(jī)Wrappingmachinesaredeemedtobeafocusamongsttheabundanceofdifferentparcelingmachinesofferedonthemarket.Wrappingmachineswrapthegoodsorstackstobepackedeithercompletelyorpartiallywithflexiblepackingmaterial.Thegenerallanguageusagedifferentiatesbetweenwrap-aroundmachinesandfoil/paperwrappingmachines.PACKAGE第24頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月EXAMPLE1外觀圖主傳輸分瓶器B傳送膜推桿送紙板包膜桿進(jìn)瓶瓶帶分瓶器A烘爐EXAMPLE1

第25頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月EXAMPLE1工作流程多列瓶子進(jìn)來經(jīng)過分瓶器分成3*3一組作為一個包裝個體紙板彈出并嵌入瓶底EXAMPLE1

第26頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月EXAMPLE1工作流程送膜并剪切,然后膜包桿牽引膜進(jìn)行環(huán)包進(jìn)入烘爐進(jìn)行加熱收縮EXAMPLE1

第27頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月EXAMPLE1系統(tǒng)配置圖123456789101112141315EXAMPLE1

第28頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)機(jī)床和并聯(lián)運(yùn)動機(jī)床第29頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月Prof.ShuZhangInstituteonAdvancedManufacturingTechnology,TongjiUniversityStewart運(yùn)動平臺動平臺固定平臺球鉸鏈伸縮桿球鉸鏈Stewart平臺是6根可伸縮的桿件通過12個球鉸鏈連接固定平臺和動平臺的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)第30頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月全自動潔凈操作第31頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)動機(jī)床與傳統(tǒng)的以笛卡爾坐標(biāo)為基礎(chǔ)的串聯(lián)運(yùn)動機(jī)床,有很大不同:其具有結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、動態(tài)性能好、速度快、可重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的空間運(yùn)動,適用于加工復(fù)雜零件

并聯(lián)運(yùn)動機(jī)床以空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ),充分利用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的潛力,以軟件代替部分硬件,以電氣裝置和電子器件取代部分機(jī)械傳動第32頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)機(jī)床加工軌跡控制概念是以直線運(yùn)動和某一坐標(biāo)上的微小增量來逼近曲線和曲面的。

而并聯(lián)機(jī)床的軌跡控制是由若干桿件空間運(yùn)動綜合的。第33頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月線性直接驅(qū)動技術(shù)線性直接驅(qū)動技術(shù)——采用沿直線導(dǎo)軌移動的直線電動機(jī)直接驅(qū)動固定或可變長度的桿件

可以減少傳動的慣性矩,提高系統(tǒng)的運(yùn)動速度、加速度和精度,避免振動的產(chǎn)生

機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)和聯(lián)軸器的誤差、間隙和柔性,使伺服軸產(chǎn)生成帶狀分布的運(yùn)動誤差和失動,而不是一個恒值,嚴(yán)重影響伺服軸的運(yùn)動精度和系統(tǒng)快速性。

把伺服電機(jī)直接耦合或融入到負(fù)載上,即直接驅(qū)動技術(shù),以消除間隙、柔性和其它與機(jī)械傳送相關(guān)的問題,以滿足超高精度的數(shù)控系統(tǒng)對精度和快速性的要求。

第34頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月直線運(yùn)動部件第35頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月球鉸第36頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月電主軸 其電動機(jī)轉(zhuǎn)子與主軸是一體的,無需任何機(jī)械連接。改變供電的頻率,就可實(shí)現(xiàn)主軸調(diào)速。第37頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月

應(yīng)用領(lǐng)域第38頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用領(lǐng)域模具制造汽缸體和傳動箱體飛機(jī)零件,特別是大型結(jié)構(gòu)零件應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域從目前情況來看,并聯(lián)運(yùn)動機(jī)床最適合于高速切削加工:第39頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用前景廣泛

運(yùn)動模擬器工業(yè)機(jī)器人醫(yī)用機(jī)器人微定位機(jī)器人天文望遠(yuǎn)鏡繩索機(jī)器人吊車——飛毯并聯(lián)運(yùn)動機(jī)床第40頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)動模擬器飛機(jī)駕駛員模擬器高速列車駕駛員培訓(xùn)模擬器駕駛座椅模擬器(坦克、軍艦等)騎馬師培訓(xùn)模擬器賽車運(yùn)動員培訓(xùn)模擬器第41頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月醫(yī)用機(jī)器人并聯(lián)機(jī)器人并聯(lián)機(jī)器人德國洪堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院手術(shù)室醫(yī)用機(jī)器人模型并聯(lián)機(jī)器人內(nèi)窺鏡患者患者并聯(lián)機(jī)器人第42頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月Prof.ShuZhangInstituteonAdvancedManufacturingTechnology,TongjiUniversity醫(yī)用機(jī)器人的動畫仿真Delta機(jī)器人第43頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月天文望遠(yuǎn)鏡第44頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月繩索機(jī)器人吊車動平臺操作器第45頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月典型案例3:靜電復(fù)印機(jī)

復(fù)印機(jī)的歷史現(xiàn)代復(fù)印技術(shù)近代復(fù)印技術(shù)早期復(fù)印技術(shù)原始復(fù)印技術(shù)模擬復(fù)印與數(shù)碼復(fù)印914型復(fù)印機(jī)-卡爾松熱敏復(fù)印機(jī)活字印刷術(shù)、復(fù)印紙第46頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月靜電復(fù)印機(jī)基本原理模擬充電嚗光顯影轉(zhuǎn)印定影定影第47頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月復(fù)印機(jī)的轉(zhuǎn)印過程

(1)充電

(2)曝光

(4)轉(zhuǎn)印

(5)放電(3)上炭粉第48頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月數(shù)碼復(fù)印機(jī)基本原理CCD讀取數(shù)碼的轉(zhuǎn)換數(shù)碼信號的處理嚗光顯影、轉(zhuǎn)印、定影第49頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月ChargeCoupledDevice(CCD)電荷耦合器件。

一種半導(dǎo)體裝置,能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。第50頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月模擬、數(shù)碼復(fù)印機(jī)信息傳遞過程模擬機(jī)原稿副本感光鼓聚焦鏡反射鏡反射鏡曝光燈影像處理部分激光二級管硬盤接線板打印接口傳真卡數(shù)碼機(jī)原稿打印卡副本多邊反射鏡CCD記憶體感光鼓反射鏡聚焦鏡曝光燈第51頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月數(shù)碼功能的說明原稿圖像通過CCD被分解成很小的點(diǎn),并被轉(zhuǎn)換成數(shù)碼信號,由此我們可以得到以下效果:高品質(zhì)副本數(shù)碼信號的處理記憶儲存第52頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月高品質(zhì)副本超高解像度:

600dpi第53頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月黑256級灰度白高品質(zhì)副本第54頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月具有X-Y獨(dú)立變倍、正負(fù)反轉(zhuǎn)、鏡像等功能X-Y獨(dú)立變倍數(shù)碼信號的處理第55頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月鏡像效果數(shù)碼信號的處理第56頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月正向反向黑白反轉(zhuǎn)數(shù)碼信號的處理第57頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月能實(shí)現(xiàn)一次掃描多次復(fù)印內(nèi)置記憶體可將數(shù)據(jù)整理及儲存,令工作效率大大提高!記憶體記憶的儲存第58頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月321321321321能實(shí)現(xiàn)一次掃描多次復(fù)印記憶體記憶的儲存第59頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月大幅減少噪音及能源消耗無需等候復(fù)印工作的完成雙面復(fù)印時無需核對原稿數(shù)量3頁掃描次數(shù)數(shù)碼機(jī)模擬機(jī)原稿頁數(shù)X復(fù)印份數(shù)100份3次300次!記憶的儲存第60頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月具有電子分頁功能333222111321321321321321機(jī)械式分頁電子分頁模擬復(fù)印機(jī)記憶的儲存第61頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月交叉分頁321321321記憶的儲存第62頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月典型案例4:誤差分離技術(shù)

工件圓度工作臺不圓度偏心度S1S3S2第63頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月誤差分離技術(shù)第1組數(shù)據(jù)為S11=W1+E1+B1S21=W4+E4+B1S31=W7+E7+B1第2組數(shù)據(jù)為S12=W2+E2+B2S22=W5+E5+B2S31=W8+E8+B2第3組數(shù)據(jù)為S13=W3+E3+B3S23=W6+E6+B3S33=W9+E9+B3比較第3組數(shù)據(jù)和起始位置P0的數(shù)據(jù),可以得到:S13—S20=S23—S30=B3—B0在測量的起始位置P0,三個傳感器的讀數(shù)分別為S10=W0+E0+B0S20=W3+E3+B0S30=W6+E6+B0第64頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月誤差分離技術(shù)

假設(shè)1:在布置傳感器時均需使某一或一些被測誤差量,在傳感器中的反映可以借助于測量系統(tǒng)配置的幾何特征,表述為該被測誤差量在測量空間中的“時延”。假設(shè)2:根據(jù)幾何量測量的Abbe原理,傳感器的測量方向應(yīng)在被測誤差量的延長線上,因此該誤差量在傳感器中的傳遞是1:l的。

假設(shè)3:其它諸項(xiàng)不能表述為測量空間的時延或相移的誤差量,則通過處理測量系統(tǒng)的幾何關(guān)系,使之加權(quán)后反映到不同位置的測量傳感器中。這些誤差量可以是確定性的,也可以是隨機(jī)性的。第65頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月物連網(wǎng)

物理系統(tǒng)——傳感器——信息中心物連網(wǎng)基本技術(shù):物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立,傳感器的小型化,信息的傳遞,系統(tǒng)分析技術(shù)。

第66頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械專業(yè)講座

關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)

第67頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月解讀機(jī)電一體化

機(jī)電一體化內(nèi)涵11,機(jī)電一體化技術(shù)(方法)從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā),應(yīng)用機(jī)械、電子等有關(guān)技術(shù),使機(jī)械、電子有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù),主要包括技術(shù)原理和使機(jī)電一體化產(chǎn)品(或系統(tǒng))得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是一個技術(shù)群(族)的總稱。

3第68頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月解讀機(jī)電一體化

機(jī)電一體化內(nèi)涵2,機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)

由若干具有特定功能的機(jī)械和電子要素組成的有機(jī)整體,具有滿足人們使用要求的最佳功能。機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品),主要是指機(jī)械系統(tǒng)(或部件)與微電子系統(tǒng)(或部件)有機(jī)結(jié)合,從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品,具有良好的人機(jī)協(xié)作關(guān)系。31第69頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月

解讀機(jī)電一體化

機(jī)電一體化內(nèi)涵3,機(jī)電一體化工程(機(jī)械電子工程)

機(jī)械工程與電子工程的綜合集成。即為給定機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)“目的功能”與“規(guī)格”后,機(jī)電一體化技術(shù)人員利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的整個過程體系。機(jī)電一體化工程是系統(tǒng)工程在機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的設(shè)計(jì)、制造中的具體應(yīng)用。

31第70頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月解讀機(jī)電一體化

機(jī)電一體化內(nèi)涵4,機(jī)電一體化思想

體現(xiàn)了“系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程、控制論和信息論是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。從某種意義上講,機(jī)電一體化的“一體化”思想,帶來了諸如:光電機(jī)一體化、機(jī)電液一體化、科工貿(mào)一體化及人機(jī)一體化等。31第71頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月解讀機(jī)電一體化

1一體化理論和設(shè)計(jì)思想

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《機(jī)電一體化原理》從一體化理論出發(fā)研究現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的組成原理和優(yōu)化方法。

1.質(zhì)、能、信息一體化設(shè)計(jì)2.功能結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)3.廣義機(jī)電一體化設(shè)計(jì)4.虛實(shí)一體化設(shè)計(jì)5.人、機(jī)、環(huán)境一體化設(shè)計(jì)3第72頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月解讀機(jī)電一體化

11.現(xiàn)代機(jī)械的功能模塊2.現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的組成要素現(xiàn)代機(jī)械的構(gòu)成

3第73頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月解讀機(jī)電一體化1,現(xiàn)代機(jī)械的功能模塊自動化軋鋼系統(tǒng)第74頁,課件共87頁,創(chuàng)作于2023年2月解讀機(jī)電一體化1,現(xiàn)代機(jī)械的功能模塊主功能控制功能動力功能輸出結(jié)構(gòu)功能輸入控制信號顯示輸出廢棄物干擾環(huán)境界面人機(jī)界面技

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