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空气压缩机机身铣三斜面专用机床夹紧系统、液压系统设计

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空气压缩机机身铣三斜面专用机床夹紧系统、液压系统设计

摘要专用组合机床目前是一种普遍的机械装置,应用于大批量生产领域,具有相当的柔性,加工精度高,生产效率提高,劳动强度减轻。本文就是社会生产的实际需要提出的设计题目。根据现有的空气压缩机机身的相关资料,制定空气压缩机机身的加工工艺,组合铣机身三斜面的夹具设计、液压系统设计。在此基础上提出新的加工工艺和符合新工艺的加工专用机床方案,让改进和创新后的产品更适合工厂和顾客的需求。本文在对组合铣三斜面的工装设计过程中,对铣三个斜面及钻孔的专用夹具进行了全面的设计。从夹具的外型尺寸设计到具体的一面两销限制自由度定位方案再到加工面精度的计算液压进给系统的设计,本文也用了不少的篇幅。重点根据液压系统的基本原理,画出合理的液压系统图;根据主要参数确定了液压元件的选择,在组合机床设计过程中结合具体实践和设计经验,阐述了通用件如(液压滑台)的选取及专用部件(如主轴箱)的设计计算。最后希望此次设计的夹具和液压系统能达到预期的设计要求,并能在实际的应用中取得良好的效果。关键词组合机床;专用要求;工艺;钻夹具;液压ABSTRACTSPECIALCOMBINEDMACHINETOOLISAMECHANICALDEVICEFORUNIVERSAL,APPLICABLETOMASSPRODUCTION,ISQUITEFLEXIBLE,HIGHMACHININGACCURACY,IMPROVEPRODUCTIONEFFICIENCY,REDUCELABORINTENSITYTHISPAPERISTHEDESIGNREQUIREMENTOFSOCIALPRODUCTIONACCORDINGTOTHERELEVANTDATAOFTHEEXISTINGAIRCOMPRESSORMACHINE,MACHININGPROCESSAIRCOMPRESSORAIRFRAMEDESIGN,FIXTUREDESIGN,COMBINATIONMILLINGBODYTHREEINCLINEDPLANESOFTHEHYDRAULICSYSTEMONTHEBASISOFTHISNEWPROCESSINGTECHNOLOGYISPROPOSEDANDINLINEWITHTHENEWTECHNOLOGYOFSPECIALMACHINETOOLFORPROCESSINGSCHEME,MAKEIMPROVEMENTANDINNOVATIONOFTHEPRODUCTSMORESUITABLEFORFACTORIESANDCUSTOMERNEEDSBASEDONTHECOMBINATIONOFTHETHREEBEVELMILLINGFIXTUREDESIGNPROCESS,SPECIALFIXTUREOFMILLINGTHREEANDINCLINEDBOREHOLESWERECOMPREHENSIVEDESIGNFROMTHEDIMENSIONDESIGNOFFIXTURETOTHETWOSIDEPINCONSTRAINEDDEGREESOFFREEDOMPOSITIONINGSCHEMETOTHECALCULATIONOFMACHININGSURFACEPRECISIONTHEDESIGNOFHYDRAULICFEEDSYSTEM,THISPAPERALSOUSEALOTOFSPACEKEYACCORDINGTOTHEBASICPRINCIPLEOFHYDRAULICSYSTEM,DRAWTHEDIAGRAMOFHYDRAULICSYSTEMREASONABLE;ACCORDINGTOTHEMAINPARAMETERSOFHYDRAULICCOMPONENTHASBEENSELECTED,COMBINEDWITHTHESPECIFICPRACTICEANDEXPERIENCEINTHEDESIGNPROCESSINTHEDESIGNOFTHEMODULARMACHINETOOL,DESCRIBESTHEGENERALPARTSSUCHASHYDRAULICSLIDERSELECTIONANDSPECIALPARTSSUCHASTHEDESIGNANDCALCULATIONOFMAINSPINDLEBOXFINALLY,IHOPETHISDESIGNFIXTUREANDHYDRAULICSYSTEMCANMEETTHEDESIGNREQUIREMENTS,ANDCANACHIEVEGOODEFFECTINACTUALAPPLICATIONKEYWORDSUNITBUILTMACHINETOOL;SPECIALREQUIREMENTS;CRAFTWORK;DRILLJIG;HYDRAULICPRESSURE目录摘要IABSTRACTII目录V1绪论111力源压缩机有限公司简介112本课题的意义目的113本设计的技术要求12压缩机机身铣三斜面加工工艺规程设计221工艺方案的制定222产品图纸及结构分析223毛坯分析、要求及形式的确定3231毛坯种类的选择3232选择毛坯应考虑的因素3233确定毛坯的制造形式424拟定加工工艺路线4241定位基准的选择4242表面加工方法的选择5243加工顺序的安排525加工余量、工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定7251加工余量的拟定7252加工余量及毛坯尺寸的确定8253工序尺寸及其公差的确定926加工工艺规程9261机械加工工艺规程的作用9262制定机械加工工艺的原则9263粗、精铣三斜面工序927工艺、主要工序卡片123空压机机身铣三斜面专用机床总体设计概述1731机床总体设计17311专用机床概述17312机床设计应满足的要求1732机床设计方法1833机床设计步骤1934机床对部件设计的要求2035加工零件图的设计21351被加工零件工序图的确定214夹紧系统设计2241机床夹具概述22411工件装夹的实质22412机床夹具的功能22413机床夹具要点2242夹具设计的主要依据2343本工序夹具主要达到的目的2344定位方案及定位基准的选择23441工件的定位分析23442工件定位方案及定位基准的选择24443定位元件的选择2445定位误差分析计算24451定位误差产生的原因24452定位误差的计算2546夹紧方式及夹紧装置设计25462夹压方向及夹压点选择26463夹紧力的计算27464具体结构设计2747夹具体设计29471对夹具体的要求29472夹具体的结构设计29473加工方案3148夹具与机床的链接31481对刀元件31482夹具与机床的链接315液压系统的设计3351对液压系统的要求3352工件进给系统的计算33521工况分析33522液压缸的载荷组成与计算33523液压缸的主要尺寸的确定3453控制元件设计及液压系统图37531流量控制设计37532压力控制设计37533能耗控制设计37534拟定液压系统图3754元、辅件规格的选择38541泵及驱动电机规格选择38542元辅件的选定39543结构配置设计39544性能验算3955工进进给系统分析4056液压系统的调试与维修41561液压系统的调试41562液压系统的维修426结论与展望4361结论4362不足之处及未来展望43致谢44参考文献451绪论11力源压缩机有限公司简介力源压缩机有限公司是在历史名城无锡,原第二压缩机厂改组建的有限责任公司,专业制造空气压缩机和空气净化设备的专业公司。从20世纪60年代末开始生产微型、小型压缩机。20世纪80年代末开始批量出口微型压缩机主机,目前已成为中国微、小型压缩机主要出口企业之一。12本课题的意义目的毕业设计是对每个即将毕业的大学生对自我能力的一次展示,具有十分重要的战略意义。我们需要对学校和家长做出一次总结性的汇报,我们需要对自身不足的一种审查,我们需要抓住这次机会好好的锻炼自己的能力。13本设计的技术要求本次毕业设计的题目是“空气压缩机机身斜面铣削专机设计”,专题是“夹具设计和控制系统设计”,课题来源于无锡力源压缩机有限公司。本次设计的任务是制定铣削工艺规程;夹具设计和液压系统设计。在此之后机床功能得到完善,加工精度和加工效率也要有相应的提高,加工成本能够降低。加工零件为曲轴箱,其材料为HT200,要求两班制生产,年产量3000件,本道工序内容铣机身三斜面,使表粗糙度均达到RA32。技术要求运转平稳,结构简单,工作可靠,装卸方便,维修及调整便利是机床要求。主轴箱能满足机床总体法案的要求转速、转向、功率、坐标要求。加工精度应符合零件图要求。本课题就是从培养我们的工程实践意识、经济意识,树立正确的生产观出发,并结合机床厂的多年实践总结,该课题的设计由本人单独完成,故本人的设计说明书包括铣削的夹具系统设计和液压系统设计,附件有生产率计算卡、图的详细说明。2压缩机机身铣三斜面加工工艺规程设计21工艺方案的制定机械加工工艺规程是生产管理的重要技术文件,他直接影响零件的加工质量、成本及生产效率。机械加工工艺规程是指用机械加工的方法改变生产对象(毛坯)的形状、尺寸和表面质量,使其成为零件的过程。它决定零件的质量和性能,对产品的成本、生产周期都有较大的影响,是整个工艺过程的重要组成部分。工艺过程有若干工序组成,工序是最基本的组成单元。每个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。对于机器中的某一零件,可以采用不同的工艺完成。在特定条件下,总存在一种相对而言最为合理的工艺规程,将此工艺过程用工艺文件的形势加以规定,由此得到的工艺文件统称为工艺规程。工艺规程的内容因生产类型的不同而详略不一,批量越大,越详细具体。工艺规程生产准备、生产组织、计划调度的主要依据,是指导工人操作的主要技术文件,也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制定必须严格按照规定的程序和格式进行,并随着技术进步和企业发展,定期修改完善。机械加工工艺规程的编制编制必须以下列原始资料为依据产品装配图及零件工件图、有关产品质量验收标准、产品产量计划、产品零件毛坯生产技术水平、本厂现有生产设备和工人技术水平、外协条件、工艺设计和夹具设计手册和资料、国内外同类产品的参考工艺资料等。另外要求工艺工程师能深入现场了解情况。22产品图纸及结构分析灰铸铁是零件的材料,铸件应符合GB943988的规定。热处理淬火人工时效。最低抗拉强度为200MPA的灰铸铁也就是简称HT200。珠光体灰铸铁是在珠光体的基体上分布着均匀、细小的石墨片,其强度、硬度相对较高,常用于制造床身、机体等重要件需要进行人工时效处理。工作条件1承受较大应力;2承受摩擦面间的单位面积压力;3气密性或耐弱腐蚀性介质存在。加工出的工件应避免有毛孔,砂眼,裂纹等缺陷,要求表面光滑,轮廓分明;铸件内表面涂防锈油漆。大孔、小孔有同轴度的要求,三斜面表面粗糙度要求RA32微米,孔的表面粗糙度为RA16微米。大孔的端面与中心轴线向垂直,垂直度公差值为005MM。三个斜面与中心轴线相平行,平行度公差值为005MM,三斜面的表面粗糙度为RA32微米。生产纲领为年产量3000件,双班制生产。加工零件图23毛坯分析、要求及形式的确定231毛坯种类的选择常见的毛坯种类有1、铸件。多用于形状复杂、尺寸较大的零件。其吸震性好,但力学性能低。2、锻件。用于制造强度高、形状简单的零件(轴类和齿轮类)。3、型材。用于形状简单或尺寸不大的零件,热轧钢尺寸较大、规格多、精度低、冷拉刚材尺寸较小,精度较高,但规格不多、价格较贵。4、焊接件。用于尺寸较大、形状较复杂的零件,多用型钢或锻件焊接而成,其制造简单、周期短、成本低、但抗震性差、容易变形、尺寸误差大。5、冷冲压件。用于形状复杂、生产批量较大的板料毛坯。6、其他。有工程塑料、粉末冶金件等毛坯。232选择毛坯应考虑的因素工艺设计时,毛坯的选择是指确定毛坯的种类以及制造的方法后,确定毛坯的形状和尺寸,并画出毛坯图。选择毛坯应考虑的因素如下。1、零件的材料及力学性能相同的材料采用不同的毛坯制造方法,其力学性能有所不同。离心铸造、压力铸造、金属型铸造、砂型铸造的铸铁件的强度依次递减;钢制零件的锻造毛坯,其力学性能高于钢制棒料和铸钢件。2、零件的结构形状及其外形尺寸直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料,相差较大时宜采用锻件。对一些重要的零件,为保证良好的力学性能,无论形状简单或复杂,一般均需选择锻件毛坯,而不宜选择棒料。形状复杂、力学性能要求不高时可采用铸钢件。形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造。尺寸较大的毛坯,不宜采用精铸、压铸和模锻,多采用砂型铸造和自由锻造。外形复杂的小零件宜采用精密铸造方法,以避免加工的麻烦。3、生产纲领和批量当零件生产纲领较大时,应采用精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。通过提高毛坯精度使毛坯的形状与尺寸尽量与成品接近,力求实现少、无切削加工。在单件小批量生产时,应尽量采用型材或用型材焊接件代替铸锻件。4、生产条件确定毛坯必须结合具体生产条件,如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协作的可能性。有条件时,应积极组织专业化生产,统一供应毛坯,并应经过技术经济分析和论证。233确定毛坯的制造形式铸铁极易成形,切削性能好,价格低廉,且抗振性和耐磨性也较好,因此,一般箱体零件的材料大都采用铸铁,其牌号选用HT200,由于零件年生产量3000台,已达到成批生产的水平,对毛坯的精度要求较高,适当减少毛坯加工余量即可。24拟定加工工艺路线零件加工工艺路线的拟定是制定工艺过程总体布局的非常关键的一步,其主要任务是选择定位基准,选择各个表面的加工方法和加工方案,确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序数目的多少等。241定位基准的选择在各加工工序中,被加工表面位置精度的保证方法是制定工艺过程的重要任务,而定位基准的作用主要是保证工件各表面之间的相互位置精度。因此,在研究和选择各类工艺基准时,首先应选择定位基准。1、定位基准选择的基本原则1应保证定位基准的稳定性和可靠性,以确保工件相互位置表面之间的精度。2力求与设计基准重合,也就是尽可能从相互间有直接位置精度要求的表面中选择定位基准,以减小因基准不重合而引起的误差。3应使实现定位基准的夹具结构简单,工件装卸和夹紧方便。2、定位基准的分类按照工序性质和作用不同,定位基准分为粗基准和精基准两类。在最初的切削工序中,只能使用毛坯上未经加工的表面来定位,这种定位基准称为粗基准。在后序中,均采用已加工表面作为定位基准表面,这种定位基准称为精基准。3、粗基准的选择粗基准点的选择影响各加工面的余量分配及不加工表面与加工表面的位置精度。选择粗基准一般应遵循以下原则1如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求,则应以不加工表面为粗基准。2如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀,则应选择该表面为粗基准。3零件上有较多加工面时,为使各加工表面都得到足够的加工余量,应选择毛坯上加工余量最小的表面做为粗基准。4选作粗基准的表面,应尽可能平整、光洁,足够大的表面以便定位准确可靠。5基准应避免重复使用,在同一尺寸方向通常只允许使用一次,否则会造成定位误差综上所述,以顶面和低脚作为粗基准定位。4、精基准的选择选择精基准时应考虑如何保证加工精度和装夹的准确方便。选择精基准一般遵循以下几项原则1基准重合原则应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准基准,这样可以避免由于基准不重合而引起的定位误差。2基准统一原则应尽可能选择同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面,以保证各加工表面之间的相互位置关系。3互为基准原则当工件上两个加工表面位置精度要求较高时,可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。4自为基准原则一些表面的精加工工序,要求加工余量小而均匀,常以加工表面自身为精基准。5便于装夹原则所选择的精基准,应能保证定位可靠、准确夹紧机构简单,操作方便。综上所述,在镗大、小孔和铣小孔端面时,以底脚作为精基准定位;在粗、精铣三斜面和粗、精镗三斜孔时,以大孔、大孔端面作为精基准定位。242表面加工方法的选择选择零件表面加工方法时,要首先根据表面种类和技术要求,选出可供选用的最后精加工方法,在选定前面一系列的预备加工方法,最后确定从毛坯到最终成型的加工方法和路线。有几种加工方法可供选择时,应综合考虑各方面的因素,经分析比较后,再从中选出比较合理的加工方案。选择加工方法一般根据零件的经济精度和表面粗糙度来考虑。在正常生产条件下,经济精度和表面粗糙度是指某种加工方法在经济效果良好成本合理时所能达到的加工精度和表面粗糙度。正常生产条件是设备完好;夹具、刀具合格;操作工人技术标准;工时定额合理。最后,选择孔的加工方法为粗镗半精镗精镗,经济精度为IT7~8,经济粗糙度值RA08~16ΜM;端面的加工方法为粗铣精铣,经济精度为IT8~10,经济粗糙度值RA16~63ΜM。243加工顺序的安排1)加工阶段的划分机械加工工艺过程一般可分为粗加工,半精加工和精加工三个阶段,当有些零件表面要求有很高的精度和很小的表面粗糙度时,尚需增加光整加工阶段。1粗加工阶段此阶段的主要任务是高效切除各加工表面的大部分余量。使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品,并加工出精基准。2半精加工阶段此阶段的主要目的是使主要表面消除粗加工后留下的误差,使其达到精度要求,为主要表面的精加工作好准备,并完成一些次要表面的加工。3精加工阶段此阶段的任务是保证各主要加工表面达到图纸所规定的质量要求。完成各主要表面的最终,使零件的加工精度和加工表面质量达到图样规定的要求。2)工序的集中与分散通常把同一个零件工艺过程中工序多少的状况称为工序的集中和分散。工序集中就是在每个工序中的加工内容很多,尽可能再一次安装中加工许多表面,或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。这样,零件工艺过程中工序少,工艺路线短。工序集中的特点1减少工件安装次数,有利于保证位置公差要求较高的工件加工的质量。2减少工件的装夹、运输等辅助时间,有利于采用高效专用设备和工装,显著提高劳动生产率。3减少设备数量、操作人员和生产面积,缩短工艺路线和生产周期,并简化计划管理。4采用复杂、专用设备及工装,投资大、调整和维修费事,生产准备工作量大。工序分散的特点1工序多,每个工序内容少;工艺装备简单,容易调整;对工人技术水平要求不高,能较快的适应产品的变换。2有利于选择最合理的切削用量,减少机动时间。3机床结构简单,但数量多,占地面积大,工艺路线长。综上所述,工序集中与工序分散各有特点,究竟按何种原则确定工序数量,要根据生产纲领,机床设备及零件本身的结构和技术要求等作全面考虑。大批大量生产时,若使用多刀多轴的自动或半自动高效机床、加工中心,可用工序集中原则组织生产;若使用由专用机床和专用工艺装备组成的生产线,则应按工序分散的原则组织生产,这有利于专用设备和专用工装的结构简化和按节拍组织流水生产。单件小批量生产则在通用机床上按工序集中原则组织生产。成批生产两种原则均可用。3)加工顺序的确定1、机械加工顺序安排原则机械加工工序的顺序,应遵循下述原则安排1基面先行作为其他表面加工的精基准一般安排在工艺过程一开始就进行加工。2先主后次零件的主要工作表面(一般是指加工精度和表面质量要求高的表面)、装配基面应先加工,从而及早发现毛坯中可能出现的缺陷。3先粗后精一个零件的切削加工过程,总是先进行粗加工,再进行半精加工,最后是精加工和光整加工。4先面后孔对于箱体零件,将零件上轮廓尺寸远比其他尺寸大的平面作为定位基准面稳定可靠,故一般先加工这些平面以作精基准,供加工孔和其他表面时使用。2、热处理工序的安排热处理的目的在于改变工艺材料的性能和消除内应力。热处理的目的不同,热处理工序的内容及其在工艺过程中所安排的位置也不一样。1安排在切削前的热处理工序有退火、正火、人工时效等。2安排在粗加工以后半精加工以前的热处理工序有调质、时效、退火等。3安排在半精加工以后精加工以前的热处理工序有渗碳、淬火、高频淬火,以及去应力退火等。4安排在精加工以后的热处理工序有氮化、接触电加热淬火如铸铁机床导轨等。3、表面处理工序的安排表面处理是为了进一步提高表面的抗蚀能力;增加耐磨性以及使表面美观光泽;使零件表面覆盖一层金属镀层、非金属涂层和氧化膜等。金属镀层有镀铬、镀锌、镀镍、镀铜及镀金、银等;非金属涂层有涂油漆、磷化等;氧化膜有钢的发蓝、发黑、钝化,铝合金的阳极的氧化处理等。零件的表面处理工序一般都安排在工艺过程的最后进行。4、检验工序的安排,检验的作用是保证产品质量。每个操作工人在操作过程中和操作结束后都必须自检,一般还安排独立的检验工序。检验工序属于机械加工工艺过程中的辅助工序,辅助工序包括检查、检验工序,去毛刺、平衡、清洗工序等。25加工余量、工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定251加工余量的拟定零件机械加工工艺路线拟定后就要对其每一工序进行设计,具体包括确定每一工序的加工余量、计算工序尺寸及公差、选择机床及工装设备、确定切削用量以及计算时间定额等项工作内容。工序余量是相邻两工序的的工序尺寸之差。对于外圆和孔等旋转表面,工序余量是指双边余量。平面的工序余量是单边余量。由于设计尺寸、工序尺寸、毛坯尺寸都有公差,所以工序余量有基本工序余量、最大余量、最小余量之分。毛坯制造和各机械加工工序是有偏差的,因此,实际上切除的工序余量是变化的,有最小余量和最大余量之分。对于外表面前工序最小极限尺寸与本工序最大极限尺寸之差是工序最小余量;前工序最大极限尺寸与本工序最小极限尺寸之差是工序最大余量。即ZMINAMINBMAXZMAXAMAXBMIN对于内表面本工序最小极限尺寸与前工序最大极限尺寸之差是工序最小余量;本工序最大极限尺寸与前工序最小极限尺寸之差是工序最大余量。即ZMINBMINAMAXZMAXBMAXAMIN在使零件从毛坯成为成品过程中,某一表面所切除的金属层总厚度,称为该表面的总余量。总余量也就是零件上同一表面毛坯尺寸与零件尺寸之差。总余量等于各工序余量之总和。确定加工余量的方法有分析计算法、查表修正法和经验估算法三种。在此选择查表修正法,见表21和表22表21镗削内孔的加工余量及公差表22铣平面加工余量及公差252加工余量及毛坯尺寸的确定毛坯的外廓尺寸考虑其加工外廓尺寸为322198280MM,表面粗糙度要求RZ为32UM,按公差等级79级,取7级,加工余量等级取F级确定(1)底面、顶面粗铣加工余量A13MM,精铣加工余量A21MM,总加工余量A314MM,箱体毛坯尺寸高28042288MM。(2)铣大小孔端面单边加工余量为3MM,毛坯底座尺寸328MM204MM。(3)铣三斜面粗铣加工余量为3MM,精铣加工余量为1MM,总加工余量为4MM,毛坯斜面到孔中心的距离为125MM。(4)孔03600175MM(毛坯铸孔160MM)总加工余量2152160175AP75MM,分三次加工。镗孔166MM,加工余量1PA3MM;镗孔172MM,加工余量2PA3MM;镗孔175MM,加工余量3PA15MM;(5)孔0140011090MM(毛坯铸孔80MM)总加工余量21028090AP5MM,分两次加工。镗孔86MM,加工余量1PA3MM;镗孔90MM,加工余量2PA2MM;(6)孔31500105MM(毛坯铸孔100MM)总加工余量252100105AP25MM,粗镗104MM,加工余量2MM;精镗105MM,加工余量为05MM。253工序尺寸及其公差的确定一般都要经过工序加工才能得到,每道工序加工所应保证的尺寸称为工序尺寸。工序尺寸及偏差应标注在对应的工序卡的工序简图上,它们是零件加工和工序检验的依据。工序尺寸及偏差标注应符合“入体原则”。“入体原则”标注指的是内表面的工序尺寸公差取上偏差为零;外表面的工序尺寸公差取下偏差为零;而毛坯尺寸公差按双向布置上、下偏差。对于Φ175H7,RA16ΜM,加工工艺路线为毛坯粗镗半精镗精镗粗铰精铰,各工序尺寸及其公差见表23表23大孔工序尺寸及公差的计算26加工工艺规程261机械加工工艺规程的作用工艺规程是生产设备、生产组织、计划调度的主要依据,是指导工人操作的主要技术文件,也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制定必须严格按照规定的程序和格式进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