全自动红枣去核机的研究与设计 【优秀论文+全套CAD图纸】
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更多资料，配套三维图 书 分类号： 密 级： 全自动红枣去核机的研究与设计 更多资料，配套三维图 要 核果类水果是我国 果类产业中的一个重要构成部分 。核果的去核工作是核果再加工环节一个重要环节，国内现有的传统核果去核方法大多是采用人工去核。该方法虽然简单，但有诸多弊端，包括费时费力，不规范，容易造成人员伤害，避免不了卫生问题和众多质量问题。 红枣产业的一个重要解决的问题就是红枣去核机的设计与研发。 红枣去核机可以实现从送料到果品回收的全自动化过程，可以实现生产的全自动化。 国内一些现有技术并不成熟，本文主要针对现有的国内的红枣去 核机的现有方案进行了针对优化设计改进及创新，可以实现人工送料、冲核、回收等工序的自动化，兼顾了工作效率与质量。 本文的主要内容有： 按照工艺的行动步骤次序和配合要求制定行动循环图。 冲压和间歇等执行机构的选择要以满足设计能实现的功能为基准。 对所提出的解决问题方案的合理性与经济性进行合理的评定与取舍。 选择好合适的传动机构和执行机构后对它们关键的尺寸给出计算。 关键词：去核 机 槽轮机构 圆锥齿轮 圆柱凸轮机构 更多资料，配套三维图 is an of to is re a to is to to is an of is a to of is is to of of to of to of as be on of to be of of to of ey 多资料，配套三维图 录 一 绪论 . 1 二 红枣去核机的方案设计 . 4 执行系统的方案设计 . 4 红枣去核机的功能 . 4 红枣去核机的原始数据和设计要求 . 4 工艺动作分解 . 4 冲针往复直线运动的实现机构 . 4 旋转盘间歇转动的实现机构 . 5 执行机构的协调设计 . 5 机构运动循环图的设计 . 5 机械运动方案的选择和评定 . 6 传动系统的方案设计 . 6 初选原动机 . 6 拟定传动系统方案 . 6 机械运动简图 . 7 三 传动装置的总体设计 . 8 选择电动机 . 8 电动机的类型和结构形式 . 8 确定电动机容量 . 8 确定电动机转速 . 8 确定传动装置的传动比 . 8 传动装置的运动和动力参数 . 9 各轴的转速 . 9 各轴的输入功率 . 9 各轴的转矩 . 9 四 传动零件的设计计算 . 10 普通 . 10更多资料，配套三维图 直齿圆锥齿轮传动设计计 算 . 11 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 11 按齿面接触强度设计 . 11 按齿根弯曲疲劳强度设计 . 12 几何尺寸的计算 . 13 结构设计及绘制零件图 . 14 联轴器的选择 . 14 选择联轴器的类型和型号 . 14 同步齿形带传动设计 . 执行机构的设计计 算 . 17 冲压机构的设计计算 . 17 冲压机构的选型 . 17 摆动从动件圆柱凸轮机构中心距 . 17 摆动从动件运动规律的选择 . 18 圆柱凸轮中径 . 18 圆柱凸轮转向与摆动推杆位置的凸轮廓线方程 . 19 轮廓线的曲率半径 . 19 滚子半径 . 19 间歇运动机构的设计计算 . 20 间歇运动机构的选型 . 20 槽轮机构的几何尺寸计算 . 20 料斗的设计 21 六 轴系零件的设计计算 轴的结构尺寸设计 . 24 初步确定最小直径 . 24 拟定轴上零件的装配方案 . 24 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 . 24 轴上零件的周向定位 . 25 确定轴上的圆角和倒角尺寸 . 25 更多资料，配套三维图 校核轴 . 25 滚动轴承的选择及计算 . 25 求两轴承受到的径向载荷 . 30 求两轴承的轴向力 . 30 求轴承的当量动载荷 . 31 验算轴承的寿命 . 31 键联接的选择及校核计算 . 31 轴 . 32 轴 . 32 七 润滑与密封 . 33 直齿圆锥齿轮传动的润滑 . 33 密 封 . 33 八 设计总结 . 34 致谢 . 35 参考文献 . 36 更多资料，配套三维图 1 绪论 题的研究背景及意义 桃李栗杏枣并称我国五代五果。 我国关于枣的记录可追溯到三千多年的商周时期，那时就有关于枣的种植记录了。 我国栽培的枣树更是在世界五大洲都有栽培。但除了韩国、美国、 泰国 和哈萨克斯 斯 坦之外 等国家的区域 很少有栽培。 亚洲 （ 十多个地区区域都有种植枣的历史，是地球上种植枣数量最多的一个大洲 。 在欧洲、美洲、非洲等地区受限于气候和土壤条件种植枣树的国家和地区数量并不多，仅仅有少数几个中低纬国家有种植记录，他们对于枣类果实的需求大多来自于以我国为首的亚洲国家。 产自我国的红枣由于甘甜可口，品质高饱受国内外的赞誉。 红枣果肉甘甜，果皮清脆，营养价值高，备受国人的喜爱。 红枣中包含人体所必需的多种微量元素和营养物质，包括糖类、维生素、矿物质和蛋白质等有机物质。 鲜枣的碳水化合物 含量极高是苹果 和水蜜桃等桃类 的 80 到 90倍，高居水 果 糖类 含量排行榜的榜首。红枣甘甜可口，是很好的保健品，有安神、益气、养血的功效，因此常常被用来入药。在现代临床医学的观察治疗中，红枣 对 心血管疾病 治疗 、 解决 失眠 问题 、 降低血压 、 改善 贫血都有很好的 医疗功效 。因此，红枣在保健和营养方面有很高的价值。 除了营养和保健的作用，今近年来红枣的护肤美白的功效也被人们发掘出来，在走亲访友的过程中，红枣也是礼品的上佳之选。 在这种背景之下，喜欢吃红枣的人也是越来越多，市场上对于红枣的需求往往供不应求。纵然是红枣的丰收季节，由于市场供求关系，红枣往往供不应求，价格随之暴涨。加大力 度发展红枣衍生的产业经济是现在我国农业政策的一个主要解决的一个关键。 老话说得好，药补不如食补，这种观念也是在当代人群中广泛流行。但遗憾的是，往往鱼和熊掌不可兼得，在无法平衡药补和食补的情况下，人们更多倾向于选择食补。在这种背景下，红枣的营养保健价值日益备受关注。社会水平不断提高，人们已经不满足于红枣的原材料果实了，红枣的再加工、深加工等问题是已经成为了人们的选择，这些也将丰富人民的膳食选择。在这种背景下，红枣的经济产业也将更加发展壮大，红枣也将带来新一次的商机。 中国的红枣不仅内需大，出口贸易量更是惊人。 全世界百分之八十的红枣都进口自中国，中国的红枣远销世界各地，包括美国、韩国、日本和澳大利亚等地区。换句话说，世界上有华人的地方就会有红枣需求。 随着社会经济的发展，枣类衍生的各种产业经济也成为了当代一个商机，各家企业都想从中分得一杯羹。 各个红枣相关企业都在红枣加工创新方面挤破了脑袋。现在的红枣更多资料，配套三维图 已经不是原材料果实了，经过再加工的红枣已经变成了果脯、果饮料、果酱、果醋等深加工的产品。 综上所述，随着红枣产业的火爆，红枣加工过程中，红枣去核是一个很重要的过程，关系着红枣产业的效益。 我国枣类产业加工过程中的去 核方式主要依赖于人工劳力，虽然简单直接，但效率问题是无可避免的，并且卫生和安全问题有待商榷。 甚至在有些地方有些小作坊，他们为了追求红枣表皮的红亮光泽，往往会用硫磺去熏制红枣，但没有一定的卫生标准，硫磺的放入量全靠人工手动控制，没有一个指标量可以衡量，这些问题红枣流入市场将对消费者的自身利益产生危害。在国家严格控制食品安全卫生的背景下，采用工业自动化生产，提高红枣的效率的同时解决红枣安全生产的问题极为重要。 在枣类再加工产业中，产品的好坏取决于原料的好坏，即去核的红枣产品的质量。去核过得红枣在外观的质量将会直 接影响再加工产品的外观与质量，乃至价格的变化。在这个问题下背景下，如何解决很好的解决红枣的去核问题是红枣再加工产业的关键问题所在，也是当代亟需解决的一个重要问题。 枣去核机的研究情况 红枣的深加工产业中，红枣的去核是一个关键环节，去核的效率、去核的好与坏将直接决定着再加工产品的优劣，红枣的去核成为红枣产业发展的一个亟需解决的问题。红枣的完整去核将会是红枣再加工产业中的一个重要环节等待着我们去解决的。 我国早在二十世纪八十年代就开始了红枣去核机的研究与设计，但受于技术的限制，难有重大进展，在实际生产实践 中的推广应用更是少之又少。现在国内的去核工作主要靠人工手工的方式去解决，去核设备少之又少，自动化程度也是很低。这种传统生产方式效率低、安全隐患高、生产不卫生。 为了提高生产效率和质量，国内的一些科研机构和院所也对红枣去核装置进行了研究，取得了一些成果，也申请了好多发明专利。这些发明创造虽然对传统红枣去核的技术有所提高，但仍然满足不了红枣再加工产业的发展。 国外的许多发达国家早自上个世界的五六十年代起就开始了对果类去核装置的研究与设计制造，在经过二三十年的努力研究下，他们取得了一些成果，相继基于自己的国情制造 了一些橄榄去核机等自动化装置。 在经过了近半个世纪的发展，去核技术越来越成熟与完善，正向着自动化、智能化的方向发展。 究内容与方法 容 本文根据枣类加工步骤和方法的描述，详细介绍了有关的加工程序。 包括人工送料、更多资料，配套三维图 顶针冲核、枣核回收、成品回收等过程。 包含下面几个方面 : （ 1）首先在图书馆资源库里查阅相关资料，了解枣类的尺寸以及物理方面的表征。 （ 2）根据去核步骤，粗略给出红枣去核机的结构，并结合运动情况对其划分类别，在这个基础上对其进行简化结构。随之制定出加工步骤，为后面的设计打下框架基 础。 （ 3）根据上一步给出的结构，对这些结构所需零部件尺寸和配合关系的计算给出必要说明。 （ 4）运用我们在课堂上所学的计算机辅助设计软件画出去核机的装配图和各个零件图，仔细检查其中的尺寸和配合关系，技术要求等。 （ 5） 优化结构设计。 通过以上方面，实现去核机的零部件设计计算以及虚拟建模仿真到整机的装配整个过程。更多资料，配套三维图 2 红枣去核机的方案设计 执行系统的方案设计 在整个红枣去核机的整个总体方案设计中执行系统的方案设计是整个环节的关键所在，这个环节设计的好坏将决定着预定功能能否顺利实现、性能的优劣以及能 否实现经济效益的最大化， 【更多毕业设计， 【代做毕业设计， 红枣去核机的功能 本文所涉及的红枣去核机的功能原理是将去核机上冲针的来回直线运动配合着工作台旋转盘的间歇旋转运动完成整个去核过程，包括人工加料、冲掉果核、冲针缩回等几个工序步骤。 给定机器的相关数据和实现功能 该机器能够完成红枣半径范围为 。 整个加工过程中冲针的极限应力小于等于 整个加工过程冲针冲核运动之前，工作旋转盘做一次间歇运动，角度是 90 载荷有轻微冲击 ，本文所设计的红枣去核机的理论上可以使用十年的时间。 分解机器的工作步骤 根据去核机可以实现的功能要求，我们对去核机的工艺步骤有初步的了解，具体如下： (1)开始时人工加料，将料放到设计的料斗中。 整个冲制过程可以分解为，在一个动作周期内，冲针完成自上而下 的冲击枣核和在下一次冲核前旋转工作台完成一次 90 的旋转运动。 旋转盘要配合冲针完成间歇转动，这个转动过程包含送料、冲核、冲枣等工作步骤的转换。 选择冲针机构 在红枣去核机中，我们要实现冲针的往复直线运动，为了实现这个功能，动力源上更多资料，配套三维图 我们选择了电动机，它可以通过电动机的转动带动带轮，通过相关机构（圆锥齿轮和凸轮等）完成直线运动的转化。 摆动从动件圆柱凸轮： 、这种机构相比较之下容易设计，并且可以较为准确的预测到红枣去 核过程所能遇到的一些工作行为、运动趋势。在结构上相对简单，寿命足够长能够满足去核机的整体要求。 对心曲柄滑块机构： 这是一种拥有优秀的运动性能兼具着生产制造起来简单的优点的低副机构，它还是一种几何封闭的一种运动副。 偏置曲柄滑块机构： 相比较摆动从动件圆柱凸轮和对心曲柄滑块机构，偏置曲柄滑块机构有曾力大的好处。 选择间歇转动机构 在查阅机械设计手册后，我们了解到槽轮机构可以很好的实现间歇转动，而且根据我们的设计要求，相较于棘轮和齿轮机构，可以满足要实现工作旋转盘和冲针相对配合的精确性以及低速等 特点，因此我们选择用它。 冲针与旋转盘之间的配合性 红枣去核机包含冲针、工作台旋转盘和传动装置等。在机器处于工作状态时，由于冲针在下落的过程中不能直接冲压到工作台，很明显，在冲针下落前，工作台要带动旋转盘进行一次间歇转动，因此对于冲针和旋转工作台有着严格的时间和空间上的协调性要求。 设计执行机构的运动循环图 为了方便设计各个执行机构，我们在下图 2要是满足冲针和旋转盘之间的协调配合要求，以达到机器精确工作的要求。 在下图 2满足红枣去核机在正常工作运转中冲针相对于工作旋转盘之间的协调配合要求，同时我们也制订出冲针和工作旋转盘之间的运动循环表，如下表 2枣去核机执行机构的冲针和工作台各有一个工作行程和回程部分。在机器正常运转时，工作旋转台转动 360 ，包括机器的冲针的工作行程为 1800 ，剩下的 180 即为回程行程，这就是一个运动周期。红枣去核机的一个工作周期，冲针进行一次上下的往复直线运动，而工作台是在冲针自下而上和自上而下之前进行一次旋转，这是工作旋转盘的工作行程。工作旋转台包括轴 4和槽轮机构。工作时轴 4带动旋转盘经过槽轮机构进行间歇转动，在转动过程中，槽轮机构相对轴 4转动 90 ，停止时相对轴 4转动 270 。 更多资料，配套三维图 图 2红枣去核机的工作过程 表 2执行 机构运动周期表 冲针 工作行程 回程 旋转盘 停止 进给 主轴转角 0 90 180 270 360 综合评定各个机械方案设计 按照我们的设计要求，该红枣去核机具有体积轻巧、占地空间小特点，结合所有执行机构的适用性，我们选择下面两个方案中执行机构较为简单的一个设计方案。 第一个方案 ： 冲压机构和旋转工作台的机构分别为偏置曲柄滑块机构和棘轮机构。 第二个方案 ：冲压机构 和旋转工作台的机构分别为摆动从动件圆柱凸轮机构和槽轮机构。 评定： 根据两个方案中涉及的机构的优缺点可以知道，第一个方案虽然直线运动曾力强，回转性能好等优点，但相较之下，第二个方 案更容易实现，设计更加简单，而且机械效率高等优点，所以我们选用第二个方案设计红枣去核机。 设计传动系统 电动机的选择 结合红枣去核机的工作和设计要求，查阅机械设计手册我们选择三相异步电机作为红枣去核机的动力源。电动机的额定转速为 50 。在没有确定电动机的额定功率之前，我们先不定具体型号，结合后面的分析计算我们再给出具体型号。 传动系统方案的制订与选择 按照红枣去核机在工作时传动系统要实现的功能 要求以及能够达到的传动比，我们选用一级圆锥齿轮和带传动组成去核机的传动系统。 更多资料，配套三维图 机械运动简图 根据选择的执行和传动系统方案，绘出机器的运动简图如图 2枣去核机在工作状态时，电动机带动带轮，通过传动减速装置带动执行系统工作，即带动摆动从动件圆柱凸轮和间歇旋转运动盘实现冲针、旋转工作台的运动。在机器工作过程中，冲针在圆柱凸轮的带动下自上而下直线运动，冲击枣核，完成这个行程后，冲针会自下而上运动，完成冲针的一个工作周期（包括工作行程和空回行程，下行时阻力是常数，上行时无阻力）。在冲针退回时，带轮 通过一级圆锥齿轮带动槽轮机构，在槽轮机构的带动下工作台会进行一次旋转运动，在这一次旋转运动后，没有加工的红枣将被转到工作台面，即冲针的正下方。 图 2动简图 更多资料，配套三维图 3 确定传动系统 动力装置的选择 构造和种类 根据红枣去核机的设计方案要求，我们选择普遍使用的三相异步电机 的结构形式是封闭的卧式。 确定电机的额定功率 冲针的输出功率 照红枣去核机的设计要求结合给定数据我们得出：冲力 500 ，如果我们假设冲针在运动过程中的速度是 不难算出冲针的工作功率是 。 电动机的输出功率 动装置的总效率： 2543321 从 机械设计手册表 1齿轮传动 ，滚子轴 承 ，槽摩擦轮传动 ，带传动 ，齿式联轴器 ，54321 、分别 为电动机至冲针的各传动机构的效率 。 故 因此 电动机 正常工作时的功率2动机的额定功率为 选择转速 在给出转速具体值前，通过查阅相关资料找到的带轮 52i （ i 为传动比）粗略估算出电机的转速的大致范围在 m 10284 之内。因此，我们给出的 50 r 满足要求。 表 3给出传动系统的传动比（ i ） 总传动比 7额定功率（ 动机同步转速（ r/动机满载转速（ r/动装置传动比 3 750 710 7 更多资料，配套三维图 传动系统的相关数据 轴的转速（ n ） 0 轴是电动机的轴，传动轴的转速分别为 100 m 01/71021 轴的转矩 (T ) 0/39 5 5 0/9 5 5 0 00 31 4 2/ 5 01 5 0/9 5 5 0 222 11 4 2/ 5 03 轴的输入功率 根据上面电动机正常工作时的功率，依次计算出各个轴的输入功率如下： 33212 更多资料，配套三维图 0 4 传动零件的参数 V 带的详细相关参数 得出计算出的功率 ： ，因此查得工作情况系数根据机械设计手册表 AK 带。选择窄 V 按照1n 由图 8型 算出带轮的基准直径 取主动轮基准直径和根据表 801 从动轮基准直径根据式 0 080512 验算带的速度：按式 13 因此带的速度满足要求。 算出 窄 心距 根据 )(2)(，初步确定中心距 500 按照 式 8 0 9 3)804 0 0(6 5 02)(2 210 根据 表 8的基准长度： 000根据 式 8a 60446650 a 验算主动轮上的包角 1 根据 式 8 180 121 dd 因此主动轮选择的包角满足要求 计算窄 由 101 r ， 11 查表 8 P 查表 892.0查表 8K 则 取 3Z 根 . 预紧力0套三维图 1 通过式子 278 可以知道 5000 8 可以得到 ， 因此 5000 F 施加在轴上的力88 可以计算得到 ： p 1 8 3 5722 0 带轮的结构设计 因为 00 ， 结合机械设计手册上的知识可以知道腹板式的满足设计要求 ： 图 4带轮零件图 圆锥齿轮的参数 选取齿轮参数 按照传动要求，我们的圆锥齿轮选用标准的就可以。 为了满足齿轮的强度，我们选用精度为 7 级的圆锥齿轮。 根据设计要求，对于齿轮材质的要求，我们选择 2405号刚，工艺处理为调制。 选齿轮齿数 3021 选取分度圆锥角 451 4590 12 根据齿面接触强度设计 行估算，即：根据上面的计算公式进 载荷系数的选择 6.1 转矩 ： 31 4 2/ 5 0/9 5 5 0 111 查阅相关资料获得齿轮材质的 弹性影响系数 (5)根据齿轮的硬度可以得到两个轮齿的极限强度为 50 计算应力循环次数： 更多资料，配套三维图 2 03008(11426060 121 从机械设计手册中 算 轮齿间的接触应力 我们大约取 失效 1%，安全 s=1， 于是 M P aM 3 95 5 试算齿轮分度圆直径入中较小值 t 得到齿轮环绕（圆周） 速度 算出轮齿宽度 b 算出动载系数 根据 ， 7级精度，动载荷系数6.1齿间载荷分配系数 110 获得轮齿的 使用系数 1轴承系数 25.1间载荷分布 系数 8 7 故载荷系数为： 1 7 (12)根据现实的动载 系数 验证计算得到的 分度圆直径 (13)齿轮 模数 8/ 11 按齿根弯曲疲劳强度设计 从机械设计手册中找到 弯曲疲劳强度的设计公式： 根据设计要求确定公示里面的各个参数值： 在机械设计手册中获得轮齿 弯曲疲劳强度极限 M 8021 根据 图 1810 可以得到 弯曲疲劳寿命系数 K 得到 弯曲疲劳许用应力： 更多资料，配套三维图 3 取安全系数 ，于是 M P 算出 动载荷系数 K 1 7 计算当量齿数 Z 查阅资料获取齿轮的形状系数 ： 由表 10通过 插值法 算出 应力校正系数和 齿轮形状 系数 。 3 7 a a 此计算 0 1 5 9 6 7 F Y 3 22121 将上面的两个计算结果比较可以得到：齿根弯曲疲劳强度的模数小于根据齿面接触疲劳强度计算得到的模数，因为承载能力是由弯曲强度决定的，而弯曲强度决定了齿轮模数的多少，并且这个承载能力也只和齿轮半径有关系。所以我们取上面计算得到的模数 舍五入取值 ，根据接触强度计算得出的分度圆半径 91 ，据此可以得到轮齿齿数 4021 通过这样计算设计的得到的齿轮传动，不仅符合强度设计要求，而且也能保证空间布局紧凑。 何尺寸的计算 计算分度圆直径： 8 更多资料，配套三维图 4 8 计算齿轮宽度： 2 8 622 11 7 222 11 结构设计及绘制零件图 因为轮齿顶圆半径小于 大于 因此我们选取腹板式结构的锻造锥齿轮。 图 4齿轮结构简图 联轴器 参数的选取 种类和型号 联轴器的类型 齿式联轴器，主要根据结构形式，工作机与减速器分开，需要较多的偏移补偿，而且需要传递更大的转矩。 载荷计算 根据 机械设计 手册上的 表 114 可以知道 式 114 得到 计算转矩 00 型号 根据机械设计手册表 8的数据可以知道，齿式联轴器转矩为 00 ，需用转速为 100 r ，轴径的范围在 3816 ，因此合格。 同步齿形带传动的设计 由于传动过程中有挠性组件的存在，大部分的冲击和弱微的振动都都可以被传动件抵消掉，所以在工作过程中比较平稳而且声音比较小。 传动 特征： （ 1） 皮带很质量很小、厚度也很薄，非常适用于速度较高的运动。 （ 2） 皮带和齿轮之间不存在相对的运动，所以能够精确的保证传动比，由此效率更多资料，配套三维图 5 也会提高。 （ 3） 传动比的范围比较大，最高高达 10. （ 4） 范围较大的传递功率，最高 选用梯形同步带 根据计算设计可以得出电机最大功率 P 高达 主轴在工作运转时转速可以达到02 r ，传动比 7I 。 （ 1）a （ 2） 选定带型和节距 根据 501 ,由图 定为 由表 带轮齿数为 据带型 表 少齿数为 22，此处取 241 Z （ 3）小带轮节圆直径 由表 （ 4）大带轮齿数 由表 2取 60 （ 5）大带轮节圆直径 由表 （ 6）带 的 速 度 V （ 7）初定轴间距 21021 27.0 a a 取 4500 a（ 8）带 的 长 度 及齿 轮齿 数 4 52 2100 （ 9） 所需带宽 ss 由表 H 型带 1, 由表 00的 10） 带轮 构造组成 和 大小 更多资料，配套三维图 6 小带轮 a 4 111 大带轮 a 5, 2,60 222 更多资料，配套三维图 7 5 执行机构 冲压机构 参数 冲压机构模型的选取 根据机械设计手册查阅相关资料可以知道，在众多能够实现来回直线运动的所有机构中包括圆柱凸轮和曲柄滑块等机构，依据之前所述，我们选用摆动从动件圆柱凸轮作为冲压机构，具体构造如下图 5 5摆动从动件圆柱凸轮机构 摆动从动件圆柱凸轮机构中心距 a 的确定 上图 5圆柱凸轮的简图，圆柱凸轮的中心距是摆动从动件轴线 A 相距凸轮轴线的最小距离。 132 13D= : 2/c o 即 : 2/co m a x a 凸轮机构的中心距 ; L 摆动从动件长度 ; 摆动从动件最大摆角 根据凸轮空间的构造组成 ，取
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