用于船舶的传输机构以及船舶的

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用于船舶的传输机构以及船舶的制作方法

[0001]
本公开涉及船舶领域,具体涉及一种用于船舶的传输机构、包括这种传输机构的船舶以及一种双体式船舶。


背景技术:

[0002]
传统的船舶通常采用转向舵和设于船尾的尾鳍来实现船舶的转向。船员可手动或液压地操作转向舵,使尾鳍偏转,从而改变水流的方向,实现船舶的转向。尾鳍相对于船体的位置较为固定,仅能做一定角度的偏转动作。在船舶调头时,往往需要进行多次调整,因而对船员的操作技术有较高要求,具有很大的局限性。另外,转向舵对于水面的适应能力也较差。
[0003]
近年来,还逐渐发展了一种吊舱式推进器,其将推进部分设计成一个密闭的舱室悬挂于船下。吊舱式推进器主要包括回转模块、吊柱模块和推进模块。回转模块通过转舵电机驱动回转轴承以带动悬挂于船下的舱室在水下回转。吊柱模块将推进模块连接到回转模块,并将螺旋桨产生的推力传递给船体。推进模块内的推进电机通过螺旋桨轴带动螺旋桨旋转从而产生推力或拖力。
[0004]
但是,这种吊舱式推进器的推进电机、吊柱、密封装置等需进行专门的设计,大大增加了吊舱式推进器的成本。另外,由于吊舱式推进器的吊柱模块和推进模块置于船体之外,抗冲击能力弱,容易受到攻击。
[0005]
在此部分中描述的技术不一定是之前已经设想到或采用的技术。除非另有指明,否则不应假定此部分中描述的任何技术仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地,除非另有指明,否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。


技术实现要素:

[0006]
本公开旨在解决现有技术中存在的至少一个问题。
[0007]
根据本公开的一个方面,提供一种用于船舶的传输机构,所述传输机构包括:
[0008]
差速器,所述差速器包括差速器壳体、第一半轴和第二半轴,所述第一半轴用于连接至动力源,所述差速器壳体用于连接至转向控制件;
[0009]
齿轮箱,所述齿轮箱包括箱体、第一锥齿轮和与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮,所述第二锥齿轮的第二锥齿轮轴伸出所述箱体以与船桨连接,所述差速器的第二半轴的旋转经由第一传动机构传递至所述第一锥齿轮,所述差速器壳体的旋转经由第二传动机构传递至所述箱体,其中,所述第一传动机构的传动比为所述第二传动机构的传动比的两倍。在使用所述传输机构时,所述差速器的第一半轴和差速器壳体可以分别作为所述传输机构的第一输入端和第二输入端,分别在齿轮箱的第一锥齿轮和箱体处产生输出。
[0010]
根据本公开的一个方面,优选地,所述第一传动机构可以为第一齿轮传动机构,所述第一齿轮传动机构包括彼此啮合的第三锥齿轮和第四锥齿轮,所述第三锥齿轮固定设置在所述第二半轴上,所述第四锥齿轮和所述第一锥齿轮固定设置在第一锥齿轮轴上。替代
地,可以采用其他任何合适的传动机构。
[0011]
根据本公开的一个方面,优选地,所述第二传动机构可以为第二齿轮传动机构,所述第二齿轮传动机构包括第一正齿轮、彼此啮合的第五锥齿轮和第六锥齿轮,所述正齿轮与设置在所述差速器壳体外的齿相互啮合,所述第一正齿轮与所述第五锥齿轮固定设置在第一正齿轮轴上,所述第六锥齿轮的第六锥齿轮轴与所述箱体固定连接。替代地,可以采用其他任何合适的传动机构。
[0012]
进一步优选地,所述第六锥齿轮轴为空心轴,并且与所述齿轮箱的第一锥齿轮轴同心设置。由此,提供结构紧凑的传输机构。
[0013]
根据本公开的另一方面,提供一种船舶,所述船舶包括:
[0014]
船桨;
[0015]
动力源,用于驱动所述船桨围绕其旋转轴线旋转;
[0016]
控制件,用于控制所述船桨围绕其偏航轴线偏转;
[0017]
传输机构,所述传输机构既用于将所述动力源的动力传输到所述船桨又用于根据所述控制件的控制引起所述船桨围绕其偏航轴线的偏转,所述传输机构包括:
[0018]
差速器,所述差速器包括差速器壳体、第一半轴和第二半轴,所述第一半轴连接至所述动力源连接,所述差速器壳体连接至所述控制件;
[0019]
齿轮箱,所述齿轮箱包括箱体、第一锥齿轮和与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮,所述第二锥齿轮的第二锥齿轮轴伸出所述箱体并与所述船桨连接,所述差速器的第二半轴的旋转经由第一传动机构传递至所述第一锥齿轮,所述差速器壳体的旋转经由第二传动机构传递至所述箱体,其中,所述第一传动机构的传动比为所述第二传动机构的传动比的两倍。
[0020]
当由所述动力源提供动力但不操作所述转向控制件时,所述动力源的动力传递至所述差速器的第一半轴,带动第一半轴旋转,而由于不操作所述转向控制件,所述差速器的差速器壳体保持不动。第一半轴的旋转经由第一传动机构传递至齿轮箱的第一锥齿轮,带动第一锥齿轮、进而带动与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮旋转,引起船桨围绕其旋转轴线旋转。同时,由于差速器壳体保持固定不动,经由第二传动机构与差速器壳体连接的箱体也保持不动。此时,船桨整体上围绕其旋转轴线旋转,从而推动船舶前进。
[0021]
当操作所述转向控制件但所述动力源不提供动力时,所述转向控制件、例如舵轮的旋转传递至所述差速器的差速器壳体,引起差速器壳体旋转,而由于所述动力源不提供任何动力,此时差速器的第一半轴固定不动。根据差速器的工作原理,第二半轴旋转,其转速为差速器壳体转速的两倍。差速器壳体和第二半轴的旋转分别经由第二传动机构和第一传动机构传递至齿轮箱的箱体和第一锥齿轮。由于所述第一传动机构的传动比为所述第二传动机构的传动比的两倍,因此第一锥齿轮的转速与齿轮箱的转速相同,引起船桨围绕其偏航轴线旋转,从而使船舶转向。
[0022]
当在船舶行驶过程中转向时,动力源的动力传输和转向控制件的控制传输同时进行,使船舶在前进的过程中实现转向。
[0023]
通过根据本公开一些实施例的船舶,船舶的船桨可以不受限制地360度转向,由此可实现船舶的灵活转向;另外,船舶的动力源、传输机构的差速器等可以设置于船身之上,其动力源、传输机构不易受到干扰,提高了船舶行驶的安全性。
[0024]
根据本公开的一个方面,优选地,所述转向控制件可以为舵轮。舵轮的转动角度可以与船桨围绕偏航轴线的转动角度一一对应,由此可以实现对船舶转向的精确控制。替代地,所述转向控制件可以为其他手动操控的部件,或可以为电控、机械控制、液压控制的自动控制部件等。
[0025]
根据本公开的一个方面,优选地,所述转向控制件可以经由控制传递机构与所述差速器壳体连接,所述控制传递机构可以包括第七锥齿轮、与所述第七锥齿轮啮合的第八锥齿轮以及与所述第八锥齿轮固定在同一轴上的正齿轮。
[0026]
进一步优选地,所述正齿轮可以与设置在所述差速器壳体外的齿相互啮合。
[0027]
进一步优选地,所述转向控制件可以与所述第七锥齿轮固定设置在第七锥齿轮轴上。
[0028]
替代地,其他形式的控制传递机构也是可以设想的。
[0029]
根据本公开的一个方面,优选地,所述动力源可以经由齿轮变速机构与所述差速器的第一半轴连接,所述齿轮变速机构可以包括输入齿轮和输出齿轮,所述输入齿轮固定设置在所述动力源的输出轴上,所述输出齿轮固定设置在所述第一半轴上。替代地,其他形式的变速机构也是可以设想的。
[0030]
根据本公开的又一方面,提供一种双体式船舶,所述双体式船舶包括:
[0031]
至少一对船桨,所述至少一对船桨中的每一对船桨包括位于船体两侧的左船桨和右船桨;
[0032]
动力源,用于驱动所述至少一对船桨分别围绕其各自的旋转轴线旋转;
[0033]
至少一对转向控制件,所述至少一对转向控制件中的每一对转向控制件分别用于控制相应的左船桨和右船桨围绕其各自的偏航轴线偏转;
[0034]
至少一对传输机构,所述传输机构既用于将所述动力源的动力传输到相应的船桨又用于根据相应的控制件的控制引起相应的船桨围绕其偏航轴线偏转,所述传输机构分别包括:
[0035]
差速器,所述差速器具有差速器壳体、第一半轴和第二半轴,所述第一半轴连接至所述动力源,所述差速器壳体连接至相应的控制件;
[0036]
齿轮箱,所述齿轮箱具有箱体、第一锥齿轮和与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮,所述第二锥齿轮的第二锥齿轮轴伸出所述箱体并与相应的船桨连接,所述差速器的第二半轴通过第一传动机构连接至所述第一锥齿轮,所述差速器壳体通过第二传动机构连接至所述箱体,其中,所述第一传动机构的传动比为所述第二传动机构的传动比的两倍。
[0037]
通过根据本公开一些实施例的双体式船舶,船舶的船桨可以不受限制地360度转向,由此可实现船舶的灵活转向;另外,船舶的动力源、传输机构的差速器等可以设置于船身之上,其动力源、传输机构不易受到干扰,提高了船舶行驶的安全性。而且,可分别通过单独的转向控制件独立地控制双体式船舶的每一船桨的转向。此外,在双体式船舶中,在船体左右两侧均设有船桨和传输机构,相较于单体式船舶而言,重心位于船体的中心,大大提高了船舶的稳定性。
[0038]
根据本公开的又一方面,优选地,所述动力源的动力可以均匀分配至所述至少一对传输机构。
[0039]
根据本公开的又一方面,优选地,所述至少一对转向控制件可以分别为舵轮。替代
地,所述转向控制件可以为其他手动操控的部件,或者可以为电控、机械控制、液压控制的自动控制部件等。
[0040]
根据本公开的又一方面,优选地,所述至少一对转向控制件设置在一个共同的总转向控制件上。通过所述总转向控制件,可以引起所述至少一对转向控制件的控制、例如转动,从而引起所述至少一对船桨围绕其各自的偏航轴线的转动,实现船舶的转向。
[0041]
根据本公开的又一方面,优选地,所述至少一对转向控制件中的每一对转向控制件可以分别经由相应的控制传递机构与相应的差速器壳体连接,所述控制传递机构为齿轮传递机构。
[0042]
根据本公开的又一方面,优选地,所述至少一对传输机构中的第一传输机构的第二锥齿轮布置在其齿轮箱内靠近所述至少一对船桨中第一船桨的一侧,所述至少一对传输机构中的第二传输机构的第二锥齿轮布置在其齿轮箱内远离所述至少一对船桨中第二船桨的一侧。
附图说明
[0043]
附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分,与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的,并不限制权利要求的范围。在所有附图中,相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。
[0044]
图1是示出根据本公开的船舶的一种示例性实施例的示意图,包括根据本公开的传输机构的一种示例性实施例;
[0045]
图2是示出根据本公开的双体式船舶的一种示例性实施例的示意图。
具体实施方式
[0046]
在本公开中,除非另有说明,否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系,这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中,第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例,而在某些情况下,基于上下文的描述,它们也可以指代不同实例。
[0047]
在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的,而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明,如果不特意限定要素的数量,则该要素可以是一个也可以是多个。此外,本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。
[0048]
在本公开中,方向性指示,诸如上、下、左、右、前、后等,仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等。
[0049]
图1示出了根据本公开的船舶的一种示例性实施例的示意图,其包括根据本公开的传输机构的一种示例性实施例。图1中所示的传输机构包括:差速器1,所述差速器包括差速器壳体14、第一半轴11和第二半轴12,若所述传输机构用于船舶,则所述第一半轴11可用于连接至船舶的动力源,所述差速器壳体14可用于连接至船舶的转向控制件;齿轮箱2,所述齿轮箱2包括箱体24、第一锥齿轮21和与所述第一锥齿轮21啮合的第二锥齿轮22,所述第二锥齿轮22的第二锥齿轮轴23伸出所述箱体24以例如与船桨连接,所述差速器1的第二半轴12的旋转经由第一传动机构3传递至所述第一锥齿轮21,所述差速器壳体14的旋转经由
第二传动机构4传递至所述箱体24,其中,所述第一传动机构3的传动比i3为所述第二传动机构4的传动比i4的两倍。所述第一传动机构3的传动比i3指所述第一传动机构3的输入与输出之比,亦即第二半轴12的转速n
12
与第一锥齿轮21的转速n
21
之比。所述第二传动机构4的传动比i4指所述第二传动机构4的输入与输出之比,亦即差速器壳体14的转速n
14
与箱体24的转速n
24
之比。
[0050]
在此,所述差速器1可以采用各种已知的差速器或差速机构。在图1所示的示例性实施例中,所述差速器1包括差速器壳体14、第一半轴11和第二半轴12、与第一半轴11例如一体形成的第一半轴锥齿轮、与第二半轴12例如一体形成的第二半轴锥齿轮、位于两个半轴锥齿轮之间且同时与这两个半轴锥齿轮啮合的多个行星齿轮以及支撑所述多个行星齿轮的行星齿轮架。差速器壳体14包围着上述构件并且例如与行星齿轮架一体形成。第一半轴11、第二半轴12以及差速器壳体14的转速满足如下关系式:
[0051]
2n
14
=n
11
+n
12

[0052]
其中,n
14
为差速器壳体14的转速,n
11
为第一半轴的转速,n
12
为第二半轴的转速。差速器壳体的结构和原理对于本领域技术人员来说是熟知的,在此不再详细赘述。
[0053]
在图1所示的示例性实施例中,所述第一传动机构3为第一齿轮传动机构,所述第一齿轮传动机构包括彼此啮合的第三锥齿轮31和第四锥齿轮32,所述第三锥齿轮31固定设置在所述差速器1的第二半轴上12,所述第四锥齿轮32和所述齿轮箱2的第一锥齿轮21固定设置在第一锥齿轮轴33上。所述第二传动机构4为第二齿轮传动机构,所述第二齿轮传动机构包括第一正齿轮41、彼此啮合的第五锥齿轮42和第六锥齿轮43,所述第一正齿轮41与设置在所述差速器壳体14外的齿相互啮合,所述第一正齿轮41与所述第五锥齿轮42固定设置在第一正齿轮轴44上,所述第六锥齿轮43的第六锥齿轮轴45与所述箱体24固定连接。所述第六锥齿轮轴45为空心轴,并且与所述第一锥齿轮轴33同心设置。在一些实施例中,第一传动机构3和第二传动机构4可以实施为其他形式的传动机构,例如具有与图1所示实施例不同数量或布置的齿轮的齿轮传动机构、链轮传动机构等。
[0054]
在使用所述传输机构时,所述差速器1的第一半轴11和差速器壳体14可以分别作为传输机构的第一输入端和第二输入端。当仅存在第一输入时,即当第一半轴11旋转并且差速器壳体14固定不动时,第二半轴12以与第一半轴11相同的转速旋转但方向相反,第二半轴12的旋转经由第一传动机构3带动第一锥齿轮21旋转,进而带动与第一锥齿轮21啮合的第二锥齿轮22旋转。同时,由于差速器壳体14保持固定不动,经由第二传动机构4与差速器壳体14连接的箱体24也保持不动。
[0055]
当仅存在第二输入时,即当差速器壳体14旋转且第一半轴11固定不动时,引起第二半轴12旋转,其转速n
12
=2n
14-n
11
=2n
14
。差速器壳体14和第二半轴12的旋转分别经由第二传动机构4和第一传动机构3传递至齿轮箱2的箱体24和第一锥齿轮21。由于所述第一传动机构3的传动比i3为所述第二传动机构4的传动比i4的两倍,因此第一锥齿轮21的转速与齿轮箱2的转速相同。
[0056]
图1所示的船舶包括所述传动机构1、船桨7、动力源6以及转向控制件5。所述动力源用于驱动所述船桨围绕其旋转轴线x旋转,从而推动船舶前进。所述动力源例如为马达,马达优选为电动马达,例如通过太阳能供电的电动马达,但是能够替代地是任何其他合适的马达,可以使用的电动马达的示例包括:dc马达(例如有刷马达)、ec马达(例如无刷马
达)、感应马达、同步马达、磁马达、或任何其他合适的电动马达。所述动力源6经由齿轮变速机构9与所述差速器1的第一半轴11连接,所述齿轮变速机构9包括输入齿轮91和输出齿轮92,所述输入齿轮91固定设置在动力源6的输出轴61上,所述输出齿轮92固定设置在所述第一半轴11上。所述转向控制件5用于控制所述船桨围绕其偏航轴线y偏转,从而使船舶转向。在图1所示的实施例中,所述转向控制件5为舵轮,舵轮的旋转经由控制传递机构8与所述差速器壳体14连接,所述控制传递机构8包括第七锥齿轮81、与所述第七锥齿轮啮合81的第八锥齿轮82以及与所述第八锥齿轮固定在同一轴上的正齿轮83。
[0057]
通过所述传输机构1既可以将所述动力源6的动力传输到船桨7,又可以根据转向控制件5的控制引起船桨7围绕其偏航轴线y偏转,从而使船舶转向。
[0058]
当仅存在第一输入时,即由所述动力源6提供动力但不操作所述转向控制件5时,所述动力源6的动力经由齿轮变速机构9传递至所述差速器1的第一半轴11,带动第一半轴11旋转,同时由于不操作所述转向控制件5,所述差速器1的差速器壳体14保持不动。第一半轴11的旋转经由第一传动机构3传递至齿轮箱2的第一锥齿轮21,带动第一锥齿轮21、进而带动与第一锥齿轮21啮合的第二锥齿轮22旋转,引起船桨7围绕其旋转轴线x旋转。同时,由于差速器壳体14保持固定不动,经由第二传动机构4与差速器壳体14连接的箱体24也保持不动。此时,船桨7整体上围绕其旋转轴线x旋转,从而推动船舶前进。
[0059]
当仅存在第二输入时,即操作所述转向控制件5但所述动力源6不提供动力时,所述转向控制件5、例如舵轮的旋转经由控制传递机构8传递至所述差速器1的差速器壳体14,引起差速器壳体14旋转,而由于所述动力源6不提供任何动力,此时差速器1的第一半轴11固定不动。根据差速器的工作原理,第二半轴12旋转,其转速为差速器壳体14转速的两倍,即n
12
=2n
14-n
11
=2n
14
。差速器壳体14和第二半轴12的旋转分别经由第二传动机构4和第一传动机构3传递至齿轮箱2的箱体24和第一锥齿轮21。由于所述第一传动机构3的传动比i3为所述第二传动机构4的传动比i4的两倍,因此第一锥齿轮21的转速与齿轮箱2的转速相同,引起船桨7围绕其偏航轴线y旋转,从而使船舶转向。
[0060]
当在船舶行驶中进行转向时,也就是说,即存在第一输入又存在第二输入时,第一输入和第二输入的传递相互叠加。
[0061]
图2示出了根据本公开的双体式船舶的一种示例性实施例的示意图。在图2所示的示例性实施例中,所述双体式船舶包括:位于船体两侧的左船桨107(第一船桨)和右船桨207(第二船桨);动力源6,用于驱动所述左船桨107和所述右船桨207分别围绕其各自的旋转轴线旋转;左转向控制件105和右转向控制件205,所述左转向控制件105和所述右转向控制件205分别用于控制所述左船桨107和所述右船桨207围绕其各自的偏航轴线偏转;左右两个如图1中所示的传输机构,左传输机构(第一传输机构)和右传输机构(第二传输机构)可连接至一个共同的动力源6,分别用于将所述动力源6所分配的动力传输到左船桨107和右船桨207以及又用于根据左转向控制件107和右转向控制件的控制207引起相应的船桨围绕其偏航轴线偏转。
[0062]
与图1中所示的传输机构类似地,左传输机构107和右传输机构207分别包括:差速器,所述差速器具有差速器壳体、第一半轴和第二半轴,所述第一半轴连接至所述动力源,所述差速器壳体连接至相应的控制件;齿轮箱,所述齿轮箱具有箱体、第一锥齿轮和与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮,所述第二锥齿轮的第二锥齿轮轴伸出所述箱体并与相应的
船桨连接,所述差速器的第二半轴通过第一传动机构连接至所述第一锥齿轮,所述差速器壳体通过第二传动机构连接至所述箱体,其中,所述第一传动机构的传动比为所述第二传动机构的传动比的两倍。为了清楚起见,左传输机构107和右传输机构207中相同部件的附图标记在此省略。左传输机构107和右传输机构207的不同之处在于:在左传输机构107的左齿轮箱102中,连接至左船桨107、例如与左船桨107固定在同一轴123上的左第二锥齿轮122在左齿轮箱102内靠近左船桨107的一侧与左第一锥齿轮121连接;而在右传输机构207的右齿轮箱202中,连接至右船桨207、例如与右船桨207固定在同一轴223上的右第二锥齿轮222在右齿轮箱202内远离右船桨207的一侧与右第一锥齿轮221连接。也就是说,右第一锥齿轮221在其右齿轮箱内的布置与左第一锥齿轮121在其左齿轮箱内的布置相比,是反向的,通过这种方式使左船桨107和右船桨207的转向相同。在一些实施例中,代替调整左齿轮箱102和右齿轮箱202内的齿轮的布置方式,可调整左传输机构107的差速器和/或第一传动机构、以及右传输机构207的差速器和/或第一传动机构,使传输至齿轮箱输入轴处的转动反向,从而使输出至左船桨107和右船桨207的转动方向相同。
[0063]
在图2所示的示例性实施例中,所述动力源6的动力均匀分配至左传输机构和右传输机构。
[0064]
在图2所示的示例性实施例中,左转向控制件105和右转向控制件205分别为舵轮。所述左转向控制件105和所述右转向控制件205设置在一个共同的总转向控制件50上,所述总转向控制件50为一大的舵轮,所述左转向控制件105和右转向控制件205沿径向对称分布在所述总转向控制件50的轴向两侧并嵌在所述总转向控制件50中,所述总转向控制件50的旋转将带动左转向控制件105和右转向控制件205一起旋转,从而引起左船桨和右船桨围绕其各自偏航轴线的转动,由此实现船舶的转向。
[0065]
在图2所示的示例性实施例中,所述左转向控制件105经由左控制传递机构108与左传输机构的差速器壳体连接,所述右转向控制件205经由右控制传递机构208与右传输机构的差速器壳体连接。所述左控制传递机构108包括一对啮合的正齿轮、一对啮合的锥齿轮以及另一正齿轮,所述左转向控制件105、也即左舵轮的轴作为所述一对啮合的正齿轮的输入轴,所述另一正齿轮与左传输机构的差速器壳体外的齿啮合。所述右控制传递机构208包括同样包括一对啮合的正齿轮、一对啮合的锥齿轮以及另一正齿轮,所述右转向控制件205、也即右舵轮的轴作为所述一对啮合的正齿轮的输入轴,所述另一正齿轮与右传输机构的差速器壳体外的齿啮合。
[0066]
虽然已经参照附图描述了本公开的实施例或示例,但应理解,上述的方法、系统和设备仅仅是示例性的实施例或示例,本发明的范围并不由这些实施例或示例限制,而是仅由授权后的权利要求书及其等同范围来限定。实施例或示例中的各种要素可以被省略或者可由其等同要素替代。此外,可以通过不同于本公开中描述的次序来执行各步骤。进一步地,可以以各种方式组合实施例或示例中的各种要素。重要的是随着技术的演进,在此描述的很多要素可以由本公开之后出现的等同要素进行替换。
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