型砂處理機(jī)滾筒篩分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖紙
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目:型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
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1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)綜述(題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況)
1.1題目背景及研究意義:
本課題來源于現(xiàn)場實(shí)際,屬于工程設(shè)計(jì)。車間篩砂機(jī)是一種很常見的機(jī)械結(jié)構(gòu),在自動(dòng)化流水生產(chǎn)線上有著廣闊的用途和作用,在石油工業(yè)和自動(dòng)進(jìn)給的輸送系統(tǒng)中都有很好的運(yùn)用,特別是在一些需要有間歇傳動(dòng)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中,篩砂機(jī)承擔(dān)了相當(dāng)一部分的工作任務(wù),如自動(dòng)化的包裝流水線上。通過該畢業(yè)能使學(xué)生將大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)能靈活的運(yùn)用于實(shí)踐。對(duì)于一個(gè)工程的整體設(shè)計(jì)有了更好的理解。有助于形成工程化的思想,對(duì)以后的設(shè)計(jì)打下很好的基礎(chǔ)。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,多種類型的工件傳送機(jī)廣泛的運(yùn)用于石油,化工,農(nóng)業(yè),輕工和服務(wù)業(yè)等不同的行業(yè)的各種場合。同時(shí)在各種場合對(duì)不同的工況所使用的篩砂機(jī)也不盡相同,近年來由于篩砂機(jī)的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,品種的增多以及質(zhì)量的不斷提高,對(duì)加工設(shè)計(jì)篩砂機(jī)提出了更高的要求,特別是在一些大型的流水線上,篩砂機(jī)承擔(dān)了很重要的工作任務(wù)。這些篩砂機(jī)要求傳輸距離和速度,精度比較高。為了根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需要,出于經(jīng)濟(jì)性和戰(zhàn)略方向的考慮,自行設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單可靠,生產(chǎn)價(jià)格便宜的篩砂機(jī)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,技術(shù)的進(jìn)步,篩分機(jī)械廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、化工建材工業(yè)、筑路行業(yè)及環(huán)衛(wèi)行業(yè)中。無論是露天開采或者是經(jīng)過破碎的物料,或是其它某些工業(yè)產(chǎn)品所用的天然原料、人工原料,在未處理前常常是以大小不同的顆?;旌显谝黄鸬男问酱嬖?,有些物料甚至含有許多水分或其它有用或無用的介質(zhì)。為了正確合理的使用物料和滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求。所以要對(duì)物料的篩分、分級(jí)、洗滌、脫介、脫水之用。篩分設(shè)備技術(shù)水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣,關(guān)系到工藝效果的好環(huán),生產(chǎn)效率的高低和能源節(jié)省的程度,從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益 。
1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況:
1.2.1篩分技術(shù)的國內(nèi)外的相關(guān)研究
篩分技術(shù)和振動(dòng)篩分機(jī)械的發(fā)展口新月異,在不同時(shí)期有著不同的特點(diǎn)。初期篩分機(jī)械研究的特點(diǎn)是:
a. 把彈性振動(dòng)理論應(yīng)用到篩分機(jī)械工程;
b. 研究系統(tǒng)多簡化為單質(zhì)量單自由度或雙質(zhì)量雙自由度模型;
c. 研究重點(diǎn)是使篩分機(jī)械如何更好地為生產(chǎn)工藝服務(wù)。
初期研究的成果主要是對(duì)篩分機(jī)械得出如下基本認(rèn)識(shí):篩分機(jī)械是由1個(gè)或2個(gè)慣性體和彈性體所組成的簡單質(zhì)量一彈性振動(dòng)系統(tǒng),在一定外激力作用下,篩機(jī)以一定的軌跡作穩(wěn)定的強(qiáng)迫振動(dòng),外激力主要由多個(gè)偏心質(zhì)量塊的離心力產(chǎn)生,偏心質(zhì)量矩的大小決定篩機(jī)的振幅大小,而振幅決定著篩機(jī)的大多工藝參數(shù),根據(jù)不同的工藝參數(shù),可設(shè)計(jì)出不同規(guī)格和品種的篩分機(jī)械。
隨著篩分工藝的更新,計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,測(cè)試手段及檢測(cè)儀器的改進(jìn)和振動(dòng)理論研究的加深,篩分技術(shù)研究進(jìn)入了新的階段。
目前篩分技術(shù)的特點(diǎn)可歸納為以下幾個(gè)方面:
(1)機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用迅速發(fā)展
主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
a.固有模態(tài)理論的應(yīng)用;
b.復(fù)模態(tài)理論的應(yīng)用;
c.狀態(tài)空間法的應(yīng)用;
d.原坐標(biāo)分析法的創(chuàng)立和應(yīng)用;
e. 非線性篩機(jī)振動(dòng)的計(jì)算方法得到發(fā)展;
(2)振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型口益完善
振動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)分析,以其力學(xué)簡化模型為基礎(chǔ),簡化模型是否符合振動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài),將決定理論推導(dǎo)結(jié)果是否正確。我國自己設(shè)計(jì)和制造了定向振動(dòng)的雙質(zhì)量燒結(jié)熱礦振動(dòng)篩并在各燒結(jié)廠廣泛使用,但是關(guān)于雙質(zhì)量熱礦振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)的理論分析和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法還不夠完善,仍然需作進(jìn)一步深入探討。過去,采用二質(zhì)量二自由度計(jì)算簡圖,它以假定振動(dòng)方向和激振力方向重合為前提,先求出垂直方向的振幅分量,然后按激振力方向計(jì)算振幅總量,以此計(jì)算其它一系列設(shè)計(jì)參數(shù)。但是,理論分析和現(xiàn)場測(cè)試結(jié)果充分表明:篩箱及減振架的振動(dòng)方向與激振力方向是不重合的,有一夾角,其原因是彈簧的橫向剛性系數(shù)與軸向剛性系數(shù)不等值,因此,雙質(zhì)量振動(dòng)篩應(yīng)采用二質(zhì)量四自由度力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算,可以得出更加精確的結(jié)果。隨著生產(chǎn)實(shí)踐的不斷探索,人們對(duì)擺動(dòng)對(duì)篩機(jī)影響的認(rèn)識(shí)口益加深,當(dāng)篩機(jī)出現(xiàn)縱向擺動(dòng)或橫向擺動(dòng)時(shí),篩箱各部位的振幅、振動(dòng)方向角以及拋擲指數(shù)就會(huì)發(fā)生變化,物料在篩面上的不同部位就會(huì)有不同的平均速度,因而在篩面上可能會(huì)出現(xiàn)篩箱兩端或兩側(cè)料層厚度不均,局部物料拋不起來,甚至不走料,處理量達(dá)不到設(shè)計(jì)值,篩分效率下降。另外現(xiàn)場實(shí)測(cè)表明:篩機(jī)在擺動(dòng)方向的固有頻率比水平方向和垂直方向的固有頻率都大,如果設(shè)計(jì)時(shí)沒考慮激振頻率應(yīng)遠(yuǎn)大于擺動(dòng)方向的固有頻率這一因素,就有可能出現(xiàn)因擺動(dòng)諧振,使側(cè)板出現(xiàn)裂紋或扭曲,造成篩機(jī)過早失效的現(xiàn)象,在此情況下,二質(zhì)量四自由度的力學(xué)模型顯然不夠,于是當(dāng)考慮縱向擺動(dòng)時(shí),出現(xiàn)了二質(zhì)量六自由度的力學(xué)模型。當(dāng)需要考慮橫向擺動(dòng)時(shí),二質(zhì)量八自由度的力學(xué)模型就應(yīng)運(yùn)而生了。
(3)理想運(yùn)動(dòng)軌跡振動(dòng)篩的研究
一般普通振動(dòng)篩篩面上物料厚度從入料端到出料端是遞減的,若整個(gè)篩面的振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度都一致,則物料沿篩面長度方向上形成三個(gè)透篩區(qū)域:出口段,流量低,粗顆粒多,細(xì)顆粒少;中間段,流量高,料層薄,這是透篩的主要區(qū)域;入口段,料層厚,顆粒透篩受到嚴(yán)重阻礙,篩面利用效率低,沒有充分利用該段篩面的作用。起初的等厚篩是將篩面沿長度方向分成幾段,各段采用不同的激振裝置,以使物料沿篩面長度方向上厚度一致。但若采用這種做法將造成以下兩個(gè)問題:一是同一臺(tái)篩機(jī)可能需要兩套或兩套以上的驅(qū)動(dòng)裝置;二是采用改變各段篩面傾角的辦法也只能保證某一段的物料的厚度高于另一段物料的厚度,但在同一段篩面內(nèi)仍是入料端的厚度大于出料端的厚度。因而只能稱為整體上等厚,局部上仍然是非等厚的,而且等厚篩的各段篩面傾角也只能通過實(shí)驗(yàn)或類比的方法確定,缺少理論指導(dǎo)。以提高各區(qū)段的篩分效率和整個(gè)篩機(jī)生產(chǎn)率為目標(biāo),尋找一種以理想運(yùn)動(dòng)方式為基礎(chǔ)的新型篩分機(jī)械成為篩分設(shè)備發(fā)展的一個(gè)方向,較為理想的篩面運(yùn)動(dòng)方式應(yīng)為:篩面入料端垂直方向上的振幅應(yīng)大于出料端的垂直方向上的振幅;沿篩面長度方向上,從入料端開始,物料運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)為遞減,在此理想情況下,可以創(chuàng)造良好的透篩環(huán)境。但其需利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和仿真技術(shù),設(shè)計(jì)小型該類篩機(jī),作進(jìn)一步的深入研究。
(4)隔振技術(shù)不斷更新
(5)工藝、機(jī)械、電氣和潤滑優(yōu)化組合
(6)自同步理論進(jìn)一步探索
由于越來越多的篩機(jī)設(shè)備應(yīng)用自同步技術(shù),自同步理論逐步為人們接受和認(rèn)識(shí)。自同步理論表明用兩臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩套激振系統(tǒng),可產(chǎn)生同步運(yùn)轉(zhuǎn),從而可以取消齒輪傳動(dòng)的同步器,應(yīng)用振動(dòng)阻矩法或哈密頓原理可以求出實(shí)現(xiàn)振動(dòng)同步傳動(dòng)的同步性判據(jù)和穩(wěn)定性判據(jù),并可確定同步振動(dòng)時(shí)篩機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
自同步理論研究新的成果認(rèn)為當(dāng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速W1/W2=1, 2, 3 .. .,也會(huì)出現(xiàn)高次諧波同步運(yùn)轉(zhuǎn),同樣利用振動(dòng)阻矩法或哈密爾頓原理可求出實(shí)現(xiàn)振動(dòng)狀態(tài)同步傳動(dòng)的同步性判據(jù)和穩(wěn)定性判據(jù),并可確定同步振動(dòng)時(shí)篩機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。高次諧波同步振動(dòng)還處在理論研究和實(shí)踐探索階段,理論分析表明:該理論特別適用于非線性振動(dòng)機(jī),因?yàn)椴捎酶叽沃C波同步可以使振動(dòng)機(jī)體的位移具有高次諧波成分,這個(gè)成分對(duì)于改善非線性振動(dòng)機(jī)的工作性能,提高它的工藝指標(biāo)是非常有益的。
1.2.2篩分機(jī)械國內(nèi)外相關(guān)研究
振動(dòng)篩的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)由“簡單一復(fù)雜一簡單”的發(fā)展過程。四十年代以前使用的振動(dòng)篩其結(jié)構(gòu)都是慣性振動(dòng)篩,五十年代發(fā)展了共振機(jī)構(gòu),六十年代又回到了慣性振動(dòng)機(jī)構(gòu),1978年瑞典Firma-Morgardshammer A B公司首先成功研制了自同步振動(dòng)篩,八十年代篩分設(shè)備在向大型化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化發(fā)展的同時(shí),產(chǎn)品向多級(jí)發(fā)展:如德國KRUPP公司和STAHIBAV公司都成功研制了雙傾角的振動(dòng)篩分設(shè)備,德國篩分技術(shù)公司SIEBCHNIK發(fā)展了面積為50平方米的直線振動(dòng)篩;美國REXNORO工程公司新研制了DFF 11型雙頻率篩,它采用了不同速度的激振器;口本東海株式會(huì)社和RXR公司等合作研制了垂直料流篩,把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和旋回運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來,對(duì)細(xì)料分級(jí)特別有效,英國煤管局為解決從濕煤中篩分出細(xì)粒末煤,研制了旋流篩。
我國的振動(dòng)機(jī)械經(jīng)歷了從仿制到自行設(shè)計(jì)階段,剛開始階段仿制了前蘇聯(lián)的IYII系列圓振動(dòng)篩、 BKT -OMK型搖動(dòng)篩;波蘭的WK-15圓振動(dòng)篩、CJM-21型搖動(dòng)篩和WP1 , WP2型吊式直線振動(dòng)篩。六十至七十年代初研究較多的是共振篩,1969年我國30平方米共振篩投產(chǎn)試運(yùn)行,能基本滿足生產(chǎn)要求,但存在篩箱橫梁斷裂,支撐彈簧易壞等問題。1976年國內(nèi)一些部門和廠家開始試驗(yàn)和研究振動(dòng)篩的自同步性能。一機(jī)部大型振動(dòng)篩設(shè)計(jì)組在邯鄲選礦廠將原有的單電機(jī)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)迫聯(lián)接直線振動(dòng)篩改進(jìn)為雙電機(jī)無強(qiáng)迫聯(lián)接到直線振動(dòng)篩,開創(chuàng)了我國自同步振動(dòng)篩使用的先河。自80年代,我國篩分機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。成功研制了振動(dòng)概率篩系列、旋轉(zhuǎn)概率篩系列,完成了箱式激振器等厚篩系列、自同步重型等厚篩系列、重型冷熱礦篩系列、馳張篩系列、螺旋三段篩的研究,粉料直線振動(dòng)篩、琴弦振動(dòng)篩、旋流振動(dòng)篩、立式圓通筒篩的研制也取得成功。
2.主要研究內(nèi)容、擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1主要設(shè)計(jì)內(nèi)容:
(1)型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) ;
(2)型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì);
(3)型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
(4)型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)的計(jì)算校核。
2.2研究方案:
通過物理功能分解功能元得到的結(jié)果如表1所示。
表1 型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)的低層形態(tài)學(xué)矩陣
分
功
能
解
分
功
能
1
2
3
4
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
振動(dòng)篩
滾筒篩
氣流篩
固定篩
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
V帶傳動(dòng)
蝸輪傳動(dòng)
連桿傳動(dòng)
絲杠傳動(dòng)
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
步進(jìn)電機(jī)
直流電動(dòng)機(jī)
交流電動(dòng)機(jī)
液壓機(jī)
激振器機(jī)構(gòu)
電動(dòng)式
電磁式
電液式
(1)可能組合方案N=4 X 4 X 4 X 3=192
(2)執(zhí)行機(jī)構(gòu):根據(jù)型砂中含有的雜質(zhì)選擇振動(dòng)篩、滾筒篩。
(3)傳動(dòng)機(jī)構(gòu):由于經(jīng)濟(jì)條件和工作條件選擇v帶傳動(dòng)、連桿傳動(dòng)。
(4)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu):根據(jù)現(xiàn)實(shí)的供能方式選擇交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)。
(5)激振器機(jī)構(gòu):常用的激振器有電動(dòng)式、電磁式和電液式
方案一:執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇振動(dòng)篩,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇齒輪傳動(dòng),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇交流電動(dòng)機(jī)。激振器機(jī)構(gòu)選擇電動(dòng)機(jī)。(如圖1.1)
優(yōu)點(diǎn):振動(dòng)篩設(shè)計(jì)簡單、功能可靠。齒輪運(yùn)動(dòng)精確。交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)用廣泛。
缺點(diǎn):齒輪造價(jià)高,有嚴(yán)格的中心距限制。
l.篩體;2.篩網(wǎng);3.彈簧組;4.基座;5.偏心激振器;6.下料口。
圖1.1 振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)簡圖
方案二:執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇滾筒篩,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇連桿傳動(dòng),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇交流電動(dòng)機(jī)。激振器機(jī)構(gòu)選擇電動(dòng)機(jī)(如圖1.2)
優(yōu)點(diǎn):滾筒篩的執(zhí)行效率高、功能可靠。連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡單易于實(shí)現(xiàn)。交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)用廣泛。
缺點(diǎn):連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)非勻速運(yùn)動(dòng),滾筒篩設(shè)計(jì)復(fù)雜。
1. 軸承座;2.進(jìn)料口;3.滾筒;4.減速機(jī);5.電機(jī);6.出料口;7.篩下物料收集器
圖1.2 滾筒篩工作原理圖
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn),前期已開展工作
3.1重點(diǎn)
本設(shè)計(jì)是由激振器,參考圓振動(dòng)篩的相關(guān)參數(shù),初步確定凸輪軸的轉(zhuǎn)速,從而確定線速度、篩箱的大小、篩網(wǎng)的孔徑等相關(guān)數(shù)據(jù)。在保證生產(chǎn)率和篩分粒度的前提下完成總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),然后根據(jù)總體結(jié)構(gòu),從而確定本設(shè)計(jì)的篩分機(jī)各個(gè)主要零部件的設(shè)計(jì)。
3.2難點(diǎn)
難點(diǎn)主要包括振動(dòng)工藝參數(shù)的計(jì)算、激振器位置的選擇、激振形式的選型和篩分機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的選擇等其中最重要的就是動(dòng)力學(xué)分析和參數(shù)計(jì)算。
3.3期已開展工作
在撰寫開題報(bào)告之前已在圖書館等查閱了大量關(guān)于鑄造型砂方面的書籍、期刊和手冊(cè),查詢到一些篩分機(jī)及其零部件的圖片和文字等信息。前期工作我們初步設(shè)計(jì)的方案有:方案一:執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇振動(dòng)篩,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇齒輪傳動(dòng),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇交流電動(dòng)機(jī)。方案二:執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇滾筒篩,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇連桿傳動(dòng),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇交流電動(dòng)機(jī)。這兩種方案我們優(yōu)選的是方案一,因?yàn)槠湔駝?dòng)篩設(shè)計(jì)簡單、功能可靠。齒輪運(yùn)動(dòng)精確。交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)用廣泛。通過進(jìn)行了這些前期工作,使我對(duì)篩分機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理都有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí),相信能比較成功地完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃(按次填寫)
4.1工作方案
前期優(yōu)選方案:
振動(dòng)篩砂機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)往復(fù)傳送的機(jī)械,電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置,驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng)工件,行程時(shí)滑架上的推爪推動(dòng)工件前進(jìn)一個(gè)步長,當(dāng)滑架返回時(shí),由于推爪與軸間裝有扭簧,推爪得以從工件底面滑過,工件保持不動(dòng),當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí),已復(fù)位,往返推動(dòng)工件前移。
設(shè)計(jì)意義:振動(dòng)篩砂機(jī)在自動(dòng)化流水線上的充分運(yùn)用能提高工廠的生產(chǎn)率,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,為實(shí)現(xiàn)車間無人化提供了可靠的條件。
4.2進(jìn)度計(jì)劃
(1)接受設(shè)計(jì)任務(wù),查閱相關(guān)資料,了解課題的背景和發(fā)展?fàn)顩r,1-2周;
(2)了解學(xué)習(xí)常用篩分機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí),初步原理方案的提出,3 周;
(3)型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)原理方案的優(yōu)化比較,論證并選擇最優(yōu)方案,4周;
(4)型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的優(yōu)化及其設(shè)計(jì),5-6周 ;
(5)型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)的計(jì)算、校核, 7-8周;
(6)型砂處理機(jī)輔助吹塵機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),9-10周;
(7)繪制相關(guān)設(shè)計(jì)的零件圖和裝配圖,11-12周;
(8)撰寫畢業(yè)論文,12-14周 ;
(9)準(zhǔn)備答辯,15周。
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參考文獻(xiàn)
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型砂
處理機(jī)
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圖紙
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