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說明書
題 目：對(duì)開螺母的機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂
及專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
系 別：
專 業(yè)：
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師：
系主任：
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。
本次設(shè)計(jì)給定零件的加工工藝規(guī)程和銑M10端面的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：切削用量；夾緊；定位；誤差
IV
Abstract
The design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement, and other aspects of knowledge.
The design of the given parts processing procedures and milling M10 end face process design, process design and the design of special clamping device three parts, understand the process of the parts and then design the blank structure, select the processing benchmark of the parts, and design the process route of the parts. Then the dimension calculation of each working step of the part is carried out. The key is to determine the technological equipment and cutting amount of each working step. For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; The positioning error of fixture positioning is calculated, the rationality and deficiency of fixture structure are analyzed, and the improvement should be paid attention to in future design.
Key words: Cutting amount; clamping; positioning; error
目 錄
摘 要 II
Abstract III
第1章 緒論 1
第2章 零件的分析 2
2.1 零件的作用 2
2.2零件的工藝分析 2
2.3 毛坯制造形式及結(jié)構(gòu)的確定 3
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
3.1基準(zhǔn)的選擇 4
3.2 加工工藝路線的確定 4
3.3 切削用量及切削時(shí)間的確定 5
第4章 夾具設(shè)計(jì) 9
4.1 設(shè)計(jì)類型及機(jī)床選擇 9
4.2 定位方案的確定 9
4.3 夾緊方案的確定 10
4.4 夾具定位元件的設(shè)計(jì) 11
4.5 對(duì)刀方式 11
4.6 切削力的計(jì)算 11
結(jié) 論 13
致 謝 14
參考文獻(xiàn) 15
第1章 緒論
目前機(jī)械專業(yè)的應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展到全球的各個(gè)地方。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械專業(yè)的發(fā)展也在不斷地進(jìn)步和發(fā)展。現(xiàn)如今我們的生活已經(jīng)離不開機(jī)械，機(jī)械也在方方面面影響著我們的生活，機(jī)械已經(jīng)滲透在了各個(gè)不同的領(lǐng)域，例如軍工、醫(yī)療方面，食品加工和民生方面等等?？梢哉f一個(gè)國家的機(jī)械實(shí)力，可以體現(xiàn)出國家的綜合國力，所以不妨說各個(gè)國家的綜合國力的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)際上是一種國家機(jī)械生產(chǎn)制造能力的比較。
隨著時(shí)代的進(jìn)步，機(jī)械加工生產(chǎn)的能力和方式都得到了加強(qiáng)。過去大部分機(jī)械制造生產(chǎn)是依靠人力來實(shí)現(xiàn)的，而且技術(shù)也比較落后。所以在過去加工精度較高的產(chǎn)品是比較困難的，即使生產(chǎn)出了產(chǎn)品，產(chǎn)品的精度也無法滿足要求。而現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和數(shù)控加工走進(jìn)了人們的生活，機(jī)械制造向著智能化、方便化方向不斷發(fā)展。過去一些比較難以加工的零件，現(xiàn)在大多數(shù)都是通過數(shù)控加工來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)控加工是運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程，通過程序來控制機(jī)床由此來實(shí)現(xiàn)零件的加工。數(shù)控加工可以大大提高加工效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少時(shí)間和人力成本，所以數(shù)控加工的應(yīng)用范圍比較廣泛。目前我國有很多機(jī)械相關(guān)企業(yè)，都運(yùn)用數(shù)控加工的模式。
機(jī)械制造生產(chǎn)中，機(jī)械加工工藝是不能缺少的一環(huán)，機(jī)械加工工藝是保證加工質(zhì)量的基礎(chǔ)和途徑。所以說編制一個(gè)零件的加工工藝的路線是重中之中。機(jī)械加工工藝是一門綜合性的技術(shù)，因?yàn)榧庸すに囀切枰渌闹R(shí)所擴(kuò)充的，比如力學(xué)知識(shí)、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)床夾具和切削刀具等等，這些知識(shí)是一名機(jī)械工藝人員不能缺少的。除此之外，機(jī)械加工工藝的方法也有不同，要依據(jù)不同類型的零件編制相對(duì)應(yīng)的工藝路線，保證零件達(dá)到加工要求的同時(shí)，也要保證盡可能降低時(shí)間的成本。
在進(jìn)行工藝和夾具設(shè)計(jì)之前，首先要詳細(xì)查看零件圖，要對(duì)零件圖上的標(biāo)注要仔細(xì)看清，對(duì)一些技術(shù)要求要了解清楚。然后根據(jù)零件圖上的尺寸和要求，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，查閱相關(guān)手冊(cè)和類似零件的工藝編制經(jīng)驗(yàn)，編制針對(duì)這個(gè)零件的工藝。最后選擇一個(gè)重要的工序設(shè)計(jì)一套夾具。
我的設(shè)計(jì)水平是有限的,這將不可避免地有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,請(qǐng)老師批評(píng)改正。
15
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
題目所給定的零件是CA6140車床對(duì)開螺母體下部。對(duì)開螺母體是用于接通和斷開從絲杠傳來的運(yùn)動(dòng)。車削螺紋時(shí)，將開合螺母合上，絲杠通過對(duì)開螺母體傳動(dòng)溜板箱和刀架；否則就將對(duì)開螺母體脫開。車削螺母時(shí)，順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，通過軸帶動(dòng)曲線槽盤轉(zhuǎn)動(dòng)，曲線槽盤上的曲線槽盤形狀，通過圓柱銷帶動(dòng)上半螺母在溜板箱體后面的燕尾形導(dǎo)軌內(nèi)上下移動(dòng)，使其相互靠攏，將對(duì)開螺母體和絲杠嚙合。若逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，則兩半螺母相互分離，對(duì)開螺母體和絲杠脫開。槽盤的曲線槽是一段圓弧，此圓弧在接近槽盤中心部分的傾斜角比較小，目的是使對(duì)開螺母體閉合能自鎖，不會(huì)因?yàn)槁菽干系膹较蛄Χ詣?dòng)脫開。
圖2.1零件圖
2.2零件的工藝分析
確定毛坯類型為6000件/年，查表劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù)確定為中批，工作制度8小時(shí)/班制。
將融化了的金屬澆注到旋轉(zhuǎn)著的模型中，由于離心力的作用，金屬液粘貼于模型的內(nèi)壁上，凝結(jié)后所得鑄件外形與模型內(nèi)壁的形狀相同，使用這種方法可以毋需澆注口，故能顯著地減少金屬的消耗。由于免除了砂型和制模的設(shè)備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低；而所得逐漸則具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能。
查表確定2級(jí)鑄鐵件的機(jī)械加工余量：2.0mm。
2.3 毛坯制造形式及結(jié)構(gòu)的確定
零件材料為HT15-33灰鑄鐵,考慮到灰鑄鐵 的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點(diǎn),因此應(yīng)該選用鑄件,以便使對(duì)開螺母體在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠.由于零件年產(chǎn)量為6000件,已達(dá)到成批生產(chǎn)的水平，而且離心鑄造，免除了砂模和制模的設(shè)備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低，這樣得來的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能。因此采用離心鑄造,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來考慮也是應(yīng)該的。
圖2.2毛坯圖
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1基準(zhǔn)的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則不但加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)象對(duì)開螺母體這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)。我現(xiàn)在選取燕尾為粗基準(zhǔn)，利用左、右兩個(gè)定位塊和一個(gè)削邊銷對(duì)其進(jìn)行限制，以消除六個(gè)不定度，達(dá)到過定位。對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。
3.2 加工工藝路線的確定
擬定工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準(zhǔn)外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設(shè)備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應(yīng)考慮采用組合機(jī)床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應(yīng)考慮加工的經(jīng)濟(jì)性，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
制定的工藝路線如下：
工序號(hào)
工序內(nèi)容
1
鑄造
2
時(shí)效處理
3
銑底端面
4
鉆2-φ12的孔
5
粗車φ52的孔及端面
6
掉頭，精車φ52的孔及端面
7
銑燕尾槽
8
將工件銑開兩份
9
鉆2-φ7的孔，锪孔φ11
10
銑M10端面
11
鉆M10螺紋孔
12
檢驗(yàn)
13
入庫
3.3 切削用量及切削時(shí)間的確定
工序3：銑底端面
銑刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.10～0.12
選s0=0.12mm
v=56m/min=0.9m/s
ns==3.7r/s（222r/min）
按機(jī)床選取nw=4.2r/s （252r/min）
∴實(shí)際切削速度v= =1.01m/s（61m/min）
切削工時(shí)：
l1=37.5，l2=2（表1-11-15）
sm=sz z n=0.1 × 18× 3.7=0.37
t0==185s（3min）
工序4：鉆2-φ12的孔
選擇直柄麻花鉆（GB1436-78）
① 鉆到11.0mm
S=0.22-0.28，S=0.25mm/r（10-67）
v=28m/min（0.47m/s），n=894r/min（7.95r/s）
ns=1000v/
切削工時(shí)
l1=0.05，l2=39， l=105（表11-10）
t=（D-d1）/2=（52-51.92）/2=0.04mm
ns= =13.6r/s（816r/min）
按機(jī)床選取nw=800r/s （13.3r/min）
∴實(shí)際切削速度v = = 0.46m/s
切削工時(shí)：
l1=3.4，l2=1.5，L=20（表11-6）
t0==7.49s（0.13min）
②擴(kuò)孔鉆至11.85
S=0.7-0.9，S=0.7mm/r（10-75）
v=22.2m/min，n=472r/min（表10-76）
按機(jī)床選取nw=460r/min=7.67r/s
實(shí)際切削速度=0.29m/s
切削工時(shí)
l1=0.58，l2=1.5， l=20
=4.11s（0.07min）
③鉸至Φ12
選用錐柄機(jī)用鉸刀 D=12（表8-34）
S=1.7 mm/r（10-81）
v=10m/min，n=318r/min（5.3r/s）（表10-84）
切削工時(shí)
l1=0.05，l2=18， l=20
=5.14s（0.09min）
工序8：將工件銑開兩份
選用鋸片銑刀，D=175mm（8-38），齒數(shù)（8～38）
S=（0.03～0.04） mm/r （10-142）
選s=0.03 mm/r
v=34m/min（0.57m/s），
=2.412r/s（144r/min）
∴實(shí)際切削速度為
=0.59m/s（35m/min）
l1=6 ，l2=4mm（11-12）
Sm= Sz·Z·n=0.03×40×2.5=3mm
=49s（0.82min）
工序10：銑M10端面
銑刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.10～0.12
選s0=0.12mm
v=56m/min=0.9m/s
ns==3.7r/s（222r/min）
按機(jī)床選取nw=4.2r/s （252r/min）
∴實(shí)際切削速度v= =1.01m/s（61m/min）
切削工時(shí)：
l1=37.5，l2=2（表1-11-15）
sm=sz z n=0.1 × 18× 3.7=0.37
t0==185s（3min）
工序11：鉆M10螺紋孔
1 φ8.3底孔：
選用φ8.3mm高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
2 螺紋M10mm：
選擇M10mm高速鋼機(jī)用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
第4章 夾具設(shè)計(jì)
4.1 設(shè)計(jì)類型及機(jī)床選擇
根據(jù)課題，選擇了最重要的工序之一的銑面進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。根據(jù)工藝規(guī)程可知，左側(cè)面為銑削加工采用立式銑床。如圖立式銑床是一種常見的機(jī)械加工裝備，立式銑床的主軸是垂直布置的，決定了他的加工方向是工作臺(tái)水平移動(dòng)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給方向和進(jìn)給行程。
圖4-1 立式銑床
4.2 定位方案的確定
工件的定位面是工件上直接和接觸的部分，選擇定位面時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內(nèi)圓外圓進(jìn)行定位、選擇定位面后要方便后續(xù)的裝夾、定位面所對(duì)應(yīng)的裝夾位置應(yīng)該結(jié)構(gòu)牢固，在裝夾時(shí)保證不得有變形現(xiàn)象。根據(jù)上述原則選擇底端面作為加工基準(zhǔn)。
任何物體在空間上確定位置需要限制6個(gè)自由度，分別是3個(gè)移動(dòng)自由度和3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。對(duì)于銑面夾具，用支承板限制3個(gè)自由度，分別是1個(gè)移動(dòng)自由度和2個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度；用定位銷限制2個(gè)移動(dòng)自由度和1個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。這樣空間的6個(gè)自由度就全部限制了，工件完全定位。
4.3 夾緊方案的確定
對(duì)夾緊裝置的基本要求：
1、夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。
2、夾緊力的大小適當(dāng)，一批工件的夾緊力要穩(wěn)定不變。既要保證工件在整個(gè)加工過程中的位置穩(wěn)定不變，振動(dòng)小，又要是工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。夾緊力穩(wěn)定可減小夾緊誤差。
3、夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。工件生產(chǎn)批量越大，允許設(shè)計(jì)越復(fù)雜、效率越高的夾緊裝置。
因此，設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則：工件不移動(dòng)原則；工件不變形原則；工件不振動(dòng)原則；安全可靠原則；經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則；
考慮到本次設(shè)計(jì)的夾具其零件并不是十分的復(fù)雜，并且為本夾具是進(jìn)行銑面加工，其切削力是垂直于水平面的。因此，采用的是對(duì)其垂直方向進(jìn)行夾緊。
夾緊元件有：軸肩螺母、雙頭螺栓、壓板。
圖4-2 夾緊機(jī)構(gòu)
4.4 夾具定位元件的設(shè)計(jì)
定向鍵裝配在夾具底面的縱向槽當(dāng)中，正常使用兩個(gè)。它距離盡量布置的要遠(yuǎn)一些。經(jīng)過定向鍵以及銑床的工作臺(tái)U形槽的配合，使本次設(shè)計(jì)的夾具上的定位元件的工作表面相對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)的方向具有合理的位置關(guān)系。定向鍵可以承受銑削加工時(shí)所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)的力矩，可以降低夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷度，提高夾具在加工當(dāng)中的穩(wěn)定性。定位鍵的具體結(jié)構(gòu)如圖4-3。
圖4-3定位鍵
4.5 對(duì)刀方式
銑床夾具和銑床之間相互位置的確定依靠夾具底面定位鍵與機(jī)床工作臺(tái)T型槽之間的配合。但是當(dāng)把夾具安裝到銑床上后，銑刀位置和工件位置還不確定，這時(shí)就需要對(duì)刀塊來確定這一位置。對(duì)刀塊可分為直角對(duì)刀塊和圓形對(duì)刀塊，直角對(duì)刀塊能夠確定銑刀兩個(gè)方向上的位置，圓形對(duì)刀塊只能限制銑刀一個(gè)方向上的位置。對(duì)于挖掘機(jī)箱體的加工，用直角對(duì)刀塊進(jìn)行對(duì)刀。使用對(duì)刀塊時(shí)，用手動(dòng)方式把操作工作臺(tái)，把對(duì)刀塊逐漸逼近銑刀，在銑刀和對(duì)刀塊之間塞入塞尺，當(dāng)塞尺剛好能在銑刀和對(duì)刀塊縫隙間移動(dòng)時(shí)，此時(shí)刀具和夾具的位置便被確定下來，通過減去塞尺的厚度可得到二者之間精確的位置。
4.6 切削力的計(jì)算
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表30-19中公式，查加工灰鑄鐵時(shí)端面銑刀的切削力計(jì)算公式為:
公式中各參數(shù)含義如下：
：各種銑刀加工不同材料的切削參數(shù)，對(duì)于端面銑刀加工灰鑄鐵取
：高速鋼銑刀切削力的修正系數(shù)，對(duì)于灰鑄鐵取1.0
：銑削時(shí)各分力與圓周力的比值，對(duì)于對(duì)稱端銑取:
其余參數(shù)根據(jù)機(jī)械加工工藝數(shù)值帶入計(jì)算得:
結(jié) 論
本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們這些年來在學(xué)校所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)和鞏固。通過課程設(shè)計(jì)可以檢驗(yàn)出我們?cè)谛Ｆ陂g的學(xué)習(xí)水平。從而使我們對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)理解的更透徹，運(yùn)用的更熟練。
剛開始設(shè)計(jì)的時(shí)候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對(duì)一些設(shè)計(jì)的步驟根本不知道怎么安排，怎么設(shè)計(jì)。老師給我們?cè)敿?xì)講解了機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題，讓我們先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術(shù)要求，在根據(jù)零件的技術(shù)要求畫出毛坯和零件合圖。然后運(yùn)用所學(xué)的工藝機(jī)加工知識(shí)，編排出工件的工藝過程。再進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)期間，我們親身體驗(yàn)了機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)，對(duì)我們有了很大提高。遇到不懂的問題時(shí)，指導(dǎo)老師們都能細(xì)心的幫助我。同學(xué)之間雖然每個(gè)人的設(shè)計(jì)課題不一樣，但我們之間還是會(huì)經(jīng)常討論，互相幫助，不緊學(xué)會(huì)了知識(shí)，而且還鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)精神。在這次設(shè)計(jì)中，要感謝我們的指導(dǎo)老師，他們?cè)谠O(shè)計(jì)期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設(shè)計(jì)，一定會(huì)在以后的工作崗位中干的更出色。
致 謝
在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中遇到了很多的問題，通過各種途徑想方設(shè)法的解決，老師給我詳細(xì)的說了但我還是很模糊，就自己跑到廠里面去仔細(xì)了解機(jī)床的加工過程。從遇到問題到解決問題的過程中，不僅僅只解決了問題相關(guān)的知識(shí)還學(xué)到了很多。這次設(shè)計(jì)結(jié)束我不但了解到零件的工藝，還學(xué)到了整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的方法和過程。在這里要感謝老師對(duì)我的指點(diǎn)，沒有他的點(diǎn)撥我不可能這么順利就完成本次設(shè)計(jì)。
在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，不斷地遇到新的問題，然后就必須不斷地向別人請(qǐng)教，請(qǐng)教我的指導(dǎo)老師，還請(qǐng)教一些有經(jīng)驗(yàn)的朋友、同學(xué)，利用一切可以利用資源，再加上不斷地從書上找一些理論的知識(shí)，總算是把我的設(shè)計(jì)弄出個(gè)模樣來了。在工藝設(shè)計(jì)好后，加工程序還是要經(jīng)過多次調(diào)試、修改才能最終完成。總之這次的設(shè)計(jì)考驗(yàn)了我的綜合能力，很大程度上提高了我的綜合能力。
這次設(shè)計(jì)也讓我學(xué)到了很多知識(shí)，最要感謝的是我的指導(dǎo)老師，感謝他的不厭其煩的教誨，還要感謝我的朋友、同學(xué)及所有指導(dǎo)過我的人，感謝他們！
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