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1、CA6140車床的杠桿設(shè)計 摘要 加工技術(shù)和固定裝置是專業(yè)知識的整合，是社會實踐前對所有課程的綜合復(fù)習(xí)，是理論與實踐相結(jié)合的訓(xùn)練。機(jī)床和夾具已成為加工中的重要設(shè)備。機(jī)床夾具的設(shè)計和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要技術(shù)手段之一。隨著我國機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)新已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的重要任務(wù)。本文主要對杠桿加工工藝規(guī)程進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計毛坯圖、設(shè)計工藝規(guī)程、設(shè)計工藝規(guī)程等。 關(guān)鍵詞：杠桿設(shè)計；工藝規(guī)程；工藝路線 前言 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是我校所有的基礎(chǔ)課程?；A(chǔ)技術(shù)課程和大部分專業(yè)課程。這是對我們在畢業(yè)設(shè)計之前學(xué)到的所有稅收的一次總體回顧，也是

2、理論與實踐相結(jié)合的實踐。因此，它在我們四年的大學(xué)生活中起著重要的作用。我希望通過這次課程設(shè)計，我能夠從事我的工作，從中我可以最好地實踐我分析和解決問題的能力，從而參與未來的建設(shè)。由于德力的限制，設(shè)計中仍存在許多缺陷，請老師給予指導(dǎo)。 一、杠桿加工工藝規(guī)程設(shè)計 （一）零件的分析 1.零件的作用 給出的部分是CA6140車床的杠桿，它位于車床的制動機(jī)構(gòu)中，主要起制動作用。桿的一端與制動帶連接，另一端通過剛性球與齒條軸的凸部（或槽）接觸。當(dāng)離合器松開時，齒條軸接觸杠桿的下端，杠桿開始逆時針旋轉(zhuǎn)，以擰緊制動帶。當(dāng)左右離合器中的任何一個嚙合時，杠桿順時針旋轉(zhuǎn)以釋放制動帶，從而達(dá)到制動的目的。

3、2.零件的工藝分析 零件圖如下所視 零件材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能好，但塑性差，脆性大。因此，有必要處理杠桿的表面和表面的位置。分析如下： (1)主要加工面: 1)小頭鉆Φ25+0.023以及與此孔相通的Φ14階梯孔、M8螺紋孔; 2)鉆Φ12.7+0.1錐孔及銑Φ12.7+0.1錐孔平臺; 3)鉆2-M6螺紋孔; 4)銑杠桿底面及2-M6螺紋孔端面。 (2)主要基準(zhǔn)面: 1)以Φ45外圓面為基準(zhǔn)的加工表面 這一組加工表面包括:Φ25+0.023的孔、杠桿下表面 2)以Φ25+023的孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括:Φ14階梯孔、M8螺紋

4、孔、Φ12.7+0.1錐孔及Φ12.7+0.1錐孔平臺、2-M6螺紋孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺紋孔和Φ12.7+0.1錐孔平臺。 杠桿的Φ25孔的軸線和兩個端面有著垂直度的要求?，F(xiàn)分述如下: 本套夾具中用于加工Φ25孔的是立式鉆床。工件以Φ25孔下表面及Φ45孔外圓面為定位基準(zhǔn)，在定位塊和V型塊上實現(xiàn)完全定位。加工Φ25時，由于孔表面粗糙度為Ra=1.6μm。主要采用鉆、擴(kuò)、鉸來保證其尺寸精度。 本套夾具中用于加工杠桿的小平面和加工Φ12.7是立式銑床。工件以Φ25+0.023孔及端面和水平面底為定位基準(zhǔn)，在長銷、支承板和支承釘上實現(xiàn)完全定位。加工表面:包括粗精銑寬度為30mm的

5、下平臺、鉆Φ12.7的錐孔，由于30mm的下平臺的表面、孔表面粗糙度都為Ra=6.3μm。其中主要的加工表面是孔Φ中12.7，要用中Φ12.7鋼球檢查。 本套夾具中用于加工與Φ25孔相通的M8螺紋底孔是用立式鉆床。工件以Φ25+0.023孔及其下表面和寬度為30mm的下平臺作為定位基準(zhǔn)，在大端面長圓柱銷、支承板和支承釘上實現(xiàn)完全定位。加工M8螺紋底孔時，先用Φ7麻花鉆鉆孔，再用M8的絲錐攻螺紋。 二、設(shè)計毛坯圖 （一）確定毛坯的制造形式 從零件要求可以看出，零件的材質(zhì)為HT200。考慮到零件在具體工作中的應(yīng)力，我們選擇砂型鑄造，這足以滿足要求。此外，由于零部件的批量生產(chǎn)，砂型鑄造是提高

6、效率和節(jié)約成本的最佳途徑。 （二）確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》，灰鑄鐵的公差等級和加工余量應(yīng)確定。為了確定尺寸公差和加工余量，首先應(yīng)確定以下因素。 鑄件的加工余量由鑄件的成型方法和材料決定。成型方法為金屬鑄造材料為灰鑄鐵，加工余量等級確定為D~F。 如果毛坯鑄件的基本尺寸在100至160之間，鑄件的尺寸公差等級為8，尺寸公差為1.8毫米。 確定加工余量。由表可知，毛坯加工余量等級為d~F，鑄件尺寸。鑄件加工余量確定為1.5mm。 根據(jù)成形零件的基本尺寸、確定的加工余量和鑄件的尺寸公差，確定毛坯尺寸為基本尺寸加2mm。 設(shè)計毛坯圖 如下圖:

7、 三、工藝規(guī)程設(shè)計 （一）基面的選擇 (1)粗基準(zhǔn)的選擇對于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的不加工表面是加強(qiáng)筋所在的肩臺的表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用裝夾對肩臺進(jìn)行加緊，利用一個V形塊支承Φ45圓的外輪廓作主要定位，以限制z軸移動、z軸轉(zhuǎn)動、y軸移動、y軸轉(zhuǎn)動四個自由度。再以一面定位消除x軸移動和x軸轉(zhuǎn)動兩個自由度，達(dá)到完全定位,就可加工Φ25的孔。 (2)精基準(zhǔn)的選擇主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，和便于裝夾，采用Φ25的孔作為精基準(zhǔn)。 （二）確定工藝路線 表1工藝路線方案一 表2工藝路線方案二 工藝路線的比較與分析: 第二條工藝路線不同于第一條是將“工序5鉆Φ

8、14孔，再加工螺紋孔M8”變?yōu)椤肮ば?粗精銑M6上端面”其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動影響生產(chǎn)效率。而對于零件的尺寸精度和位置精度都沒有太大程度的幫助。 以Φ25mm的孔外輪廓為精基準(zhǔn)，先銑下端面。再鉆錐孔，從而保證了兩孔中心線的尺寸與右端面的垂直度。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第二條工藝路線而先上端面，再“鉆Φ14孔，加工螺紋孔M8”不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是否重合這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第二條工藝路線并不可行。從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第一個方案也比較合理想。所以我決定以第一個方案進(jìn)行生產(chǎn)。具體的工藝過程如表3所

9、示。 表3最終工藝過程 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定： 杠桿材質(zhì)為HT200，毛坯重量為0.85kg，生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)。由于毛坯是通過金屬模具鑄造的，毛坯的尺寸確定如下：由于毛坯的加工公差及后續(xù)工序或步驟，規(guī)定的加工余量僅為名義加工余量。事實上，加工余量可分為最大加工余量和最小加工余量。由于設(shè)計規(guī)定零件應(yīng)大量生產(chǎn)，應(yīng)采用調(diào)整法進(jìn)行加工，故最大和最小余量應(yīng)按加工調(diào)整法計算。毛坯與零件尺寸不同：（詳見零件圖），故該步驟已完成。根據(jù)銑刀的類型和尺寸，選擇6mm銑刀進(jìn)行粗加工，半精密銑削和精密銑削的加工余量為0.5mm。 1)加工Φ25的端面，考慮2mm，粗加工1.9mm到金屬

10、模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求,精加工0.1mm,同理上下端面的加工余量都是2mm。 2)對Φ25的內(nèi)表面加工。由于內(nèi)表面有粗糙度要求1.6?？捎靡淮未旨庸?.9mm，一次精加工0.1mm就可達(dá)到要求。 3)加工寬度為30mm的下平臺時，用銑削的方法加工臺肩。由于臺肩的加工表面有粗糙度的要求Ra=6.3μum，而銑削的精度可以滿足，故采取分四次的銑削的方式，每次銑削的深度是2.5mm。 4)鉆錐孔Φ12.7時要求加工一半，留下的余量裝配時鉆鉸，為提高生產(chǎn)率起見，仍然采用Φ12的鉆頭，切削深度是2.5mm。 5)鉆Φ14階梯孔，由于粗糙度要求Ra=3.2μm，因此考慮加工余量2mm?？梢?/p>

11、次粗加工1.85mm，一次精加工0.15就可達(dá)到要求。 6)加工M8底孔，加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1就可達(dá)到要求。 7)加工2-M6螺紋，考慮加工余量1.2mm?？梢淮毋@削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1mm就可達(dá)到要求。 8)加工2-M6端面，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面粗糙度要求，精加工1mm,可達(dá)到要求。 確定切削用量： 工序1:粗、精銑Φ25孔下平面 (1)粗銑Φ25孔下平面 工件材料:HT200，鑄造。 機(jī)床:X52K立式銑床。 刀具:硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀(面銑刀)，材料:YT15，D=100mm，齒數(shù)Z=8，此

12、為粗齒銑刀。 因其單邊余量:Z=1.9mm 所以銑削深度ap:ap=1.9mm 每齒進(jìn)給量af:取af=0.12mm/Z銑削速度V:取V=1.33m/s。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 式中V-銑削速度; D-刀具直徑。 由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n: n=300r/min 實際銑削速度 進(jìn)給量 工作臺每分進(jìn)給量 a:a=40mm (2)精銑Φ25孔下平面 工件材料:HT200，鑄造。 機(jī)床:X52K立式銑床。 刀具:高速鋼三面刃圓盤銑刀(面銑刀):YT15，D=100mm，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。精銑該平面的單邊余量:Z=0.1mm 銑削深度ap:ap=0.

13、1mm 每齒進(jìn)給量af:取af=0.08mm/Z 銑削速度V:取V=0.32m/s 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n，由式(2.1)有: 按照文獻(xiàn)，n=75r/min 實際銑削速度 進(jìn)給量Vf，由式有： 工作臺每分進(jìn)給量 工序2:加工孔Φ25到要求尺寸 工件材料為HT200鐵,硬度200HBS。孔的直徑為25mm,公差為H7,表面粗糙度Ra1.6μm.加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆、擴(kuò)、鉸，加工刀具分別為:鉆孔-Φ22mm。 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃;擴(kuò)孔-Φ24.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆;鉸孔-Φ25mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。選擇各工序切削用量。 工序3:粗精

14、銑寬度為30mm的下平臺(1)粗銑寬度為30mm的下平臺 加工條件: 工件材料:HT200，鑄造。 機(jī)床:X52K立式銑床。 刀具:硬質(zhì)合金三面刃圓盎銑刀(面銑刀)，材料:YT15，D=100mm，齒數(shù)Z=8，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量:Z=2mm 所以銑削深度ap:ap=2mm 每齒進(jìn)給量ap，取af=0.12mm/Z銑削速度V:取V=1.33m/s。 工序4:鉆Φ12.7的錐孔 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?2.7mm,，表面粗糙度Ra=6.3μum。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，鉆孔-Φ12mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃;擴(kuò)孔-Φ12.

15、7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆。選擇各工序切削用量。 工序5:鉆M8螺紋孔锪鉆Φ14階梯孔 (1)加工M8底孔 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為8mm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至Φ7，選用Φ7的麻花鉆頭。攻M8螺紋，選用M8細(xì)柄機(jī)用絲錐攻螺紋。 切削深度ap:ap=10.5mm 進(jìn)給量f:取f=0.25mm/r 切削速度V:取V=0.43m/s 由式(2.1)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n: 實際銑削速度 被切削層長度l:l=12.5mm 刀具切入長度 刀具切出長度l2:l2=0 走刀次數(shù)為1 攻M8x1.5的螺紋 機(jī)床:Z535立式鉆床

16、 刀具:細(xì)柄機(jī)用絲錐(M8x1.5) 進(jìn)給量f:由于其螺距p=1.5mm,因此進(jìn)給量f=1.5mm/r 切削速度V:取V=0.148m/s=8.88m/min由式(2.1)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n: 絲錐回轉(zhuǎn)速度n0:取n0=360r/min 實際切削速度 工序6:粗精銑M6上端面 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。要求粗糙度Ra=3.2μm，用回轉(zhuǎn)分度儀加工，粗精銑與水平成36。的臺肩。用立式銑床X52K，使用組合夾具。 (1)粗銑M6上端面 加工條件: 工件材料:HT200，鑄造。 機(jī)床:X52K立式銑床。 刀具:硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀(面銑刀),材料:YT15

17、，D=100mm，齒數(shù)Z=8，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量:Z=2mm 所以銑削深度ap:ap=2mmm 每齒進(jìn)給量af:取a,=0.12mm/Z銑削速度V:取V=1.33m/s 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n: （二）確定基本工時 工件材料:HT200，金屬模鑄造 加工要求:粗銑寬度為30mm的下平臺，精銑寬度為30mm的下平臺達(dá)到粗糙度。 機(jī)床:X52K立式銑床 刀具:高速鋼鑲齒式面銑刀 計算切削工時 粗銑寬度為30mm的下平臺 根據(jù)進(jìn)給量f=3mm/z,切削速度0.442m/s,切削深度1.9mm,走刀長度是249mm。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為37.5z/min。 切削工時:t1=2

18、49/(37.5 x 3)=2.21min。 查得銑削的輔助時間1n=0.41 精銑寬度為30mm的下平臺 根據(jù)進(jìn)給量f=3mm/z,切削速度0.442m/s,切削深度0.1mm,走刀長度是249mm。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為37.5z/min。 切削工時:t1=249/(37.5 x3)=2.21min。 查得銑削的輔助時間tf1=0.41 精銑寬度為30mm的下平臺 根據(jù)進(jìn)給量f=3mm/z,切削速度0.442m/s,切削深度0.1mm,走刀長度是249mm。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為37.5z/min。 切削工時:t2=249/(37.5x 3)=2.21min 查得銑削的輔助時間tf2=0

19、.41 粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時: （三）專用夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度。在加工杠桿零件時，需要設(shè)計專用夾具。 根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工工藝孔φ25夾具、銑寬度為30mm的下平臺夾具、鉆M8底孔夾具鉆2-M6螺紋底孔夾具各一套。 我所設(shè)計的夾具是孔Φ25夾具，根據(jù)Φ25的圓柱內(nèi)表面，加工時要保證。 Φ25+0.023的0.023公差要求，以及表面粗糙度Ra1.6，表面要求較高。 則其加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀對工件.上的工藝孔進(jìn)行加工。 1.加工工藝孔Φ25夾具設(shè)計 本夾具主要用來

20、鉆、擴(kuò)、鉸工藝孔Φ25。這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度為Ra=1.6μm，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了杠桿下表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。 （1）定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重

21、合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑Φ25下表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用Φ45外圓面作為定位基準(zhǔn)，用V型塊定位限制4個自由度。再以Φ25下表面加3個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。 為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔Φ25進(jìn)行鉆削加工;然后采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆對其進(jìn)行擴(kuò)孔加工;最后采用標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀對工藝孔Φ25進(jìn)行鉸孔加工。準(zhǔn)備采用手動夾緊方式夾緊。 （2）切削力的計算與夾緊力分析 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴(kuò)、鉸加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴(kuò)和

22、鉸的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。 （3）夾緊元件及動力裝置確定 由于杠桿的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。 本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖所示。 圖1帶光面壓塊的壓緊螺釘 2.鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計 工藝孔的加工需鉆、擴(kuò)、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套(其結(jié)構(gòu)如下圖所示)以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求:工藝孔Φ25mm分鉆、擴(kuò)、鉸三

23、個工步完成加工。鉆、擴(kuò)、鉸，加工刀具分別為:鉆孔-Φ22mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃;擴(kuò)孔-Φ24.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆;鉸孔-Φ25mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。 查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖2及表4所示。 圖2快換鉆套 表4鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表: 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3固定襯套 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表5所示。 表5固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸 固定V型塊的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖4及表6所示。 圖4V型塊 表6V型塊的主要尺寸. 鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及Φ45外圓面分別靠在夾具支架的定位快及V型塊上定位，用帶光面壓塊的

24、壓緊螺釘將工件夾緊。 夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖ZJZ-01所示。 夾具設(shè)計及操作的簡要說明： 裝卸工件時，首先將工件放在定位塊上；然后將工件靠近固定的V塊，用光滑緊湊的壓緊螺釘夾緊工件。然后對工件進(jìn)行加工，加工工件時，用光滑的型煤松開壓緊螺釘，然后取出工件。 四、總結(jié) 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我進(jìn)一步了解和學(xué)習(xí)了書本上的知識，對材料的探究和合理使用有了更深的認(rèn)識。這次，我進(jìn)行了工件的工藝路線分析，工藝卡的制定，工藝分析，銑鉆夾具的設(shè)計和分析，并對我們在大學(xué)學(xué)習(xí)的課程進(jìn)行了實際應(yīng)

25、用和綜合。在設(shè)計和研究過程中還存在一些不足，一些問題需要進(jìn)一步深化如下：缺乏實際的工廠經(jīng)驗，一些參數(shù)和部件的選擇可能不是很合理，存在一些浪費。與固定裝置有關(guān)的工具和量具的知識不清楚。系統(tǒng)設(shè)計不完善。在與計算機(jī)合作進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集和控制方面還存在一些不足。 參考文獻(xiàn) [1]鄧思昕.數(shù)控儀表車床夾緊裝置斷爪原因及預(yù)防[J].金屬加工(冷加工),2010(9):42-43. [2]王佳璐.一種車床用杠桿式切割刀具刀片固定裝置:. [3]宋方杰,王曉慧,車冬冬.基于最短路徑的杠桿毛坯尺寸設(shè)計[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2018,678(12):78-82. [4]陸堯,譚禮旗,王世艮,et

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