传动轴轴头外伸部分通过泵盖处的动密封:此处的密封很重要,如果密封不严,发生泄漏,就会严重影响真空泵的抽气性能。因此,必须特别重视。日前采用的密封措施有许多种,最常见的有机械密封、石棉盘根密封、皮碗密封和反螺旋密封等。
(1)机械密封
其结构型式很多,采用得较多的是双端面摩擦环式机械密封,机械密封运转可靠,消耗功率小,允许线速度大,但结构复杂,制造成本高。罗茨真空泵
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(2)带加强环的皮碗密封
该种密封消耗功率稍大一些,但结构简单,更换方便,一般在出厂时往往附有备件。皮碗的润滑采用真空泵油或MoS2干油,皮碗材料采用丁腈橡胶,其线速度允许在12m/s以下,温度在120摄氏度以下,用氟橡胶时,线速度可达30m/s,温度可达250℃。
(3)石棉盘根密封
该密封结构非常简单,成本低廉,更换也比较容易,但箱要冷却涧滑,否则由摩擦发热产生的高温将使轴烧损,为了不损伤轴,在该处应设置轴保护套。为了减少摩擦力,轴保护套的表面硬度和光洁度要求很高,经常将轴保护套的表面经过淬火或渗碳淬火处理而后磨光。
(4)反螺旋密封结构
罗茨泵的传动轴通过泵盖处的密封也可釆用反螺旋密封。反螺旋密封就是利用在外径上带螺纹的轴套套在轴上,并随轴一起转动,像螺杆泵那样,起到密封作用。
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如今,罗茨鼓风机的应用行业越来与广泛,密封形式也多样化。罗茨鼓风机的密封主要包括主动轴轴伸、轴承座尾部油密封、墙板部轴密封三部位。其中墙板部轴密封主要是为了阻止气体泄露,而另外两个部位则是防止漏油,亦有对密封气体的要求。
一、气密封装置
我们一般将以密封气体为主的结构称为气密封装置,单独起油密封作用的称为油密封装置。罗茨风机墙板部轴密封装置通常用的有迷宫密封、填料密封、涨圈密封和机械密封等;主动轴轴伸部常用的密封装置有骨架油封组或机械密封。轴承座尾部油密封常采用回油槽结构或骨架油封组密封。
1.迷宫密封
迷宫密封是利用流体流经一系列节流间隙与膨胀空腔组成的通道,使工作介质产生节流效应,以限制泄漏的非接触式动密封。罗茨鼓风机的墙板部轴密封广泛采用迷宫密封。其密封机理可简单解释为,流体经过许多曲折的通道,经多次节流而产生很大阻力,使流体难于渗漏,从而达到密封目的。其优点是不受转速和温度的限制,结构简单,维修方便,使用寿命长。适当地增加密封齿数目,可用于高压气体的密封;如果密封件加工和组合良好,在运行中,一般不会出故障,也不需要经常更换。其缺点主要是密封零件加工精度要求高。由于密封间隙小,当机器运转不良时会发生摩擦磨损,从而降低密封性能。该种密封一般适用于输送空气的场合,在输送有毒、易燃和易爆气体时,其使用受到限制。标准型罗茨鼓风机墙板部密封一般采用该种形式的密封。
2.填料密封
填料密封是用填料填塞泄漏通道,阻止泄漏的一种密封形式。填料密封结构简单,装拆方便,成本低廉,因而得到了广泛的应用。在罗茨鼓风机的填料密封结构中,较常用的有盘根填料、成型聚四氟乙烯填料及骨架油封组填料等。因该型密封属于接触型密封,容易造成轴与油封唇口或聚四氟乙烯填料接触部位)的磨损。由于其结构简单,装拆方便,成本低廉,密封效果较好,对工作环境和维护保养要求不高,因而在化肥厂等行业一直具有较广的应用。
3.涨圈密封
涨圈密封是将若干带切口的弹性环放于密封槽中,由于涨圈本身的弹力,而使其外圆紧贴在壳体上,涨圈外径与壳体间无相对转动。气体只能通过涨圈与环形槽的缝隙向下游泄漏。工作时,涨圈在两侧气体压差的作用下,紧贴于环形槽的下游端面。进入缝隙的高压气体充满背隙空间,使涨圈外圆与密封座内孔之间的密封进一步加强,剩下的泄漏通道只有涨圈的切口。由于切口间隙很小,且在安装时将切片错位安装,经过几道涨圈密封之后,只有很少的出去。如果再加装封压气体密封装置,则密封效果更佳。因该型密封是接触型密封,因此密封效果较好,但使用时需要注脂润滑。新研制的特种材料制成的涨圈,使用时可以不加注润滑脂。
墙板部轴密封采用上述三种密封形式,当墙板结构为开式时,被输送气体不会漏进油箱,但可能向大气中泄漏。润滑油亦不会漏进机壳内。当采用闭式墙板结构时,被输送气体可能漏进油箱。作为真空泵使用,抽真空时,润滑油可能漏进机壳。
二、机械密封
机械密封又称端面密封,是一种限制工作流体沿转轴泄漏的装置。通常由静止环静环)、旋转环动环)、弹性或磁性元件、旋转环传动件和辅助密封圈等零件组成。工作时利用旋转环和静止环相对转动的两个贴合表面以及辅助密封来实现其密封功能。机械密封能否正常工作取决于两端面之间能否建立稳定、可靠的润滑液膜和及时将摩擦热导出。因机械密封具有工作可靠,泄漏量小,工作寿命长,端面磨损能自动补偿,无须经常维修,功率损耗小,且对轴没有磨损等特点,被广泛应用在机械工业、石油和化学工业等各类旋转机械中。
机械密封型密封因其结构复杂,精度要求高,价格贵,维修不便。一般只用于密封要求较高,其他密封形式不能满足的场合。
罗茨鼓风机所采用的机械密封,又分为K型机械密封与N型机械密封。K型机械密封即在主动轴轴伸处加装机械密封,墙板部轴密封采用迷宫密封或填料密封形式。因允许气体进入墙板或油箱,故墙板封闭,并要求气体对油不能有劣化作用。采用该种形式的密封,被输送气体可能漏进油箱,但极少向大气中泄漏。抽真空时,油可能漏进机壳。一般用于输送干净的工业气体(如氮气),但对润滑油有劣化的气体,不能使用该型密封形式的风机。
在罗茨鼓风机的墙板部轴密封采用四个机械密封,即通常所讲的N型机械密封”采用N型机械密封,气体泄漏极少,可近似实现零泄漏”特别是对油有劣化作用的气体,采用该密封形式的风机效果更佳。
罗茨鼓风机的密封结构多样,各种密封形式又各有千秋,因此在选用罗茨鼓风机时,除了选择合适的机型外,还应根据输送介质的特性,选择合理的密封形式。一般输送空气时,选用迷宫密封形式;化肥厂输送 C0%或半水煤气时,由于其介质不清洁,含煤焦油太多,一般选用填料密封形式的风机;对于石油、化工等行业用来输送清洁的易燃、易爆和有毒等特殊气体的罗茨鼓风机,则应选用机械密封风机。
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罗茨鼓风机的密封包括主动轴轴伸、轴承座尾部油密封和墙板部轴密封三个部位的密封。墙板部轴密封主要是阻止气体泄漏,另外两个部位除防止漏油外,有时也有密封气体的要求,比如输送天然气、煤气的罗茨鼓风机等。
气密封装置
通常将以密封气体为主的结构称为气密封装置,单独独起油密封作用的称为油密封装置。罗茨鼓风机墙板部轴密封装置常用的有迷宫密封、填料密封、涨圈密封和机械密封等;主动轴轴伸部常用的密封装置有骨架油封组或机械密封。轴承座尾部油密封常采用回油槽结构或骨架油封组密封。
1.迷宫密封
迷宫密封是利用流体流经一系列节流间隙与膨胀空腔组成的通道,使工作介质产生节流效应,以限制泄漏的非接触式动密封。罗茨鼓风机的墙板部轴密封广泛采用迷宫密封。其密封机理可简单解释为,流体经过许多曲曲折折的通道,经多次节流而产生很大阻力,使流体难于渗漏,从而达到密封目的。其优点是不受转速和温度的限制,结构简单,维修方便,使用寿命长。适当地增加密封齿数目,可用于高压气体的密封;如果密封件加工和组合良好,在运行中,一般不会出故障,也不需要经常更换。其缺点主要是密封零件加工精度要求高。由于密封间隙小,当机器运转不良时会发生摩擦磨损,从而降低密封性能。该种密封一般适用于输送空气的场合,在输送有毒、易燃和易爆气体时,其使用受到限制。标准型罗茨鼓风机墙板部密封一般采用该种形式的密封。
2.填料密封
填料密封是用填料填塞泄漏通道,阻止泄漏的一种密封形式。填料密封结构简单,装拆方便,成本低廉,因而得到了广泛的应用。在罗茨鼓风机的填料密封结构中,较常用的有盘根填料、成型聚四氟乙烯填料及骨架油封组填料等。因该型密封属于接触型密封,容易造成轴(与油封唇口或聚四氟乙烯填料接触部位)的磨损。由于其结构简单,装拆方便,成本低廉,密封效果较好,对工作环境和维护保养要求不高,因而在化肥厂等行业一直具有较广的应用。
3.涨圈密封
涨圈密封是将若干带切口的弹性环放于密封槽中,由于涨圈本身的弹力,而使其外圆紧贴在壳体上,涨圈外径与壳体间无相对转动。气体只能通过涨圈与环形槽的缝隙向下游泄漏。工作时,涨圈在两侧气体压差的作用下,紧贴于环形槽的下游端面。进入缝隙的高压气体充满背隙空间,使涨圈外圆与密封座内孔之间的密封进一步加强,剩下的泄漏通道只有涨圈的切口。由于切口间隙很小,且在安装时将切片错位安装,经过几道涨圈密封之后,只有很少的出去。如果再加装封压气体密封装置,则密封效果更佳。因该型密封是接触型密封,因此密封效果较好,但使用时需要注脂润滑。新研制的特种材料制成的涨圈,使用时可以不加注润滑脂。
墙板部轴密封采用上述三种密封形式,当墙板结构为开式时,被输送气体不会漏进油箱,但可能向大气中泄漏。润滑油亦不会漏进机壳内。当采用闭式墙板结构时,被输送气体可能漏进油箱。作为真空泵使用,抽真空时,润滑油可能漏进机壳。
机械密封
机械密封又称端面密封,是一种限制工作流体沿转轴泄漏的装置。通常由静止环(静环)、旋转环(动环)、弹性或磁性元件、旋转环传动件和辅助密封圈等零件组成。工作时利用旋转环和静止环相对转动的两个贴合表面以及辅助密封来实现其密封功能。机械密封能否正常工作取决于两端面间能否建立稳定、可靠的润滑液膜和及时将摩擦热导出。因机械密封具有工作可靠,泄漏量小,工作寿命长,端面磨损能自动补偿,无须经常维修,功率损耗小,且对轴没有磨损等特点,被广泛应用在机械工业、石油和化学工业等各类旋转机械中。
机械密封型密封因结构比较复杂,精度要求较高,价格较贵,维修不太方便。一般只用于密封要求较高,其他密封形式不能满足的场合。
罗茨鼓风机所采用的机械密封,又分为K型机械密封与N型机械密封。K型机械密封即在主动轴轴伸处加装机械密封,墙板部轴密封采用迷宫密封或填料密封形式。因允许气体进入墙板或油箱,故墙板封闭,并要求气体对油不能有劣化作用。采用该种形式的密封,被输送气体可能漏进油箱,但极少向大气中泄漏。抽真空时,油可能漏进机壳。一般用于输送干净的工业气体(如氮气),但对润滑油有劣化的气体,不能使用该型密封形式的风机。
在罗茨鼓风机的墙板部轴密封采用四个机械密封,即通常所讲的“N型机械密封”。采用N型机械密封,气体泄漏极少,可近似实现“零泄漏”。特别是对油有劣化作用的气体,采用该密封形式的风机效果更佳。
在实际工作中,也曾遇到因风机密封形式选用不合理导致风机无法满足使用工况的情况。如山东某企业,选用高炉用风机,根据其输送介质组成、使用工况等具体要求,综合考虑为其选用单机械密封风机。当时采用设备招标的形式进行购买,共有四、五家罗茨鼓风机生产厂家参加投标,厂家最终选用普通迷宫密封风机。在设备安装调试过程中,问题百出,最后不得不重新选用其他密封形式的风机。
由于罗茨鼓风机具有多种密封结构,各种密封形式又各具特点,因此在选用罗茨鼓风机时,除选择合适的机型外,还应根据输送介质的特性,选择合理的密封形式。一般输送空气时,选用迷宫密封形式;化肥厂输送CO2或半水煤气时,由于其介质不清洁,含煤焦油太多,一般选用填料密封形式的风机,如L系列填料密封风机或RR系列填料密封风机;对于石油、化工等行业用来输送清洁的易燃、易爆和有毒等特殊气体的罗茨鼓风机,则应选用机械密封风机。如是N2等对油质无劣化作用,且对轴承、齿轮等零部件无腐蚀性的惰性气体,可选用K型机械密封风机(单机械密封),否则,就须选用N型机械密封(四机械密封)风机。
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【技术领域】
[0001]本发明属于罗茨风机轴端密封技术领域,特别是涉及一种罗茨鼓风机轴端机械密封系统。
【背景技术】
[0002]罗茨鼓风机用于输送有毒有害气体时,往往考虑到气体泄漏污染环境的问题,所以气密封一般采用机械密封的结构。由于机械密封是通过密封介质的压力施加在动静环之间,从而达到密封的效果,因而使用现场必须提供方便的水源或者安装专用的油站,才能保证密封效果,这样就增加了客户的投资成本,并且后期使用成本也相应提高。
【发明内容】
[0003]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构简单、不需要现场安装,不需要外配高压水源或者油站,安全可靠、使用寿命长的罗茨鼓风机轴端机械密封系统。
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0005]—种罗茨鼓风机轴端机械密封系统,包括油箱,通过支撑轴承安装在油箱内的传动轴,传动轴与油箱之间安装有轴端机械密封组件,在油箱内传动轴上安装有传动齿轮,在靠近轴端机械密封组件侧传动轴上设有螺纹段,在螺纹段上有螺装有用于锁紧传动齿轮的第一锁紧螺母;所述轴端机械密封组件包括套装在传动轴上的回转套,套装在传动轴上的密封腔体,安装在密封腔体内的动静环机械密封组件以及设置在密封腔体外端与油箱固定连接的密封端盖,所述密封端盖与密封腔体之间围合成密封压力腔,其特征在于:在油箱内固定放置有柱塞栗,所述柱塞栗的出油口通过输送管连接上述密封压力腔;油箱内还设有控制柱塞栗间歇式供油的控制组件;所述控制组件安装在传动轴上,并随传动轴一起转动;在油箱的内侧密封腔体上还设有与密封压力腔连通的泄油孔,所述泄油孔连接泄压阀;所述泄压阀连接回油管,所述回油管延伸至油箱内。
[0006]本发明还可以采用如下技术措施:
[0007]所述控制组件包括凸轮,所述凸轮固定安装在传动轴上,随传动轴一起转动,即凸轮的回转中心孔套装在传动轴上,并通过紧固件固定;所述凸轮的外轮廓的中心位置与上述柱塞栗的柱塞杆的中心对正,带动柱塞栗做往复回转运动。
[0008]所述凸轮的回转中心孔为螺孔,直接螺装在传动轴的螺纹段上,在凸轮的外侧还配装有第二锁紧螺母。
[0009]所述凸轮的两侧面、第一锁紧螺母和第二锁紧螺母与凸轮的接触面上设有摩擦面。
[0010]所述凸轮的回转中心孔为光孔,在凸轮上沿光孔径向方向设有紧固螺钉,在光孔内配装有螺套,所述螺套的外表面设有回转约束面;所述螺套螺装在传动轴的螺纹段上,在凸轮的外侧配装有第二锁紧螺母。
[0011]本发明具有的优点和积极效果是:由于本发明采用上述技术方案,即在原罗茨风机结构不变的情况下,只在传动轴上增加一个凸轮,油箱中安装柱塞栗,通过凸轮随传动轴的转动而传动,进而使柱塞栗按照其运动规律做往复运动,从而密封压力腔内获得密封压力,最终实现密封效果;该种密封方式不增加其他能源的消耗,与现有机械密封结构的附加油路及油站相比成本低廉,效果显著,并且不需要客户提供外加的水源,不需要现场安装;并且在整个供油过程是密闭状态下使用,安全可靠。
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例1结构示意图;
[0013]图2是图1中A-A剖视图;
[0014]图3是本发明实施例2结构示意图;
[0015]图4是图3中B-B剖视图。
[0016]图中:1、油箱;2、支撑轴承;3、传动轴;3_1、螺纹段;4、油箱动力输入端;5、轴端机械密封组件;5-1、回转套;5-2、密封腔体;5-3、机械密封组件;5-4、密封端盖;6、传动齿轮;7、第一锁紧螺母;8、柱塞栗;8-1、柱塞杆;9、输送管;10、控制组件;10-1、凸轮;11、泄压阀;12、回油管;13、第二锁紧螺母;14、紧固螺钉;15、螺套;15-1、回转约束面;16、摩擦面。
【具体实施方式】
[0017]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
[0018]实施例1,请参阅图1和图2,一种罗茨鼓风机轴端机械密封系统,包括油箱1,通过支撑轴承2安装在油箱内的传动轴3,传动轴3与油箱动力输入端4之间安装有轴端机械密封组件5,在油箱1内传动轴3上安装有传动齿轮6,在靠近轴端机械密封组件侧传动轴3上设有螺纹段3-1,在螺纹段上有螺装有用于锁紧传动齿轮的第一锁紧螺母7 ;所述轴端机械密封组件5包括套装在传动轴上的回转套5-1,套装在传动轴上的密封腔体5-2,安装在密封腔体内的动静环机械密封组件5-3以及设置在密封腔体外端与油箱固定连接的密封端盖5-4,所述密封端盖与密封腔体之间围合成密封压力腔5-5,在油箱1内固定放置有柱塞栗8,所述柱塞栗8的出油口通过输送管9连接上述密封压力腔5-5 ;油箱1内还设有控制柱塞栗间歇式供油的控制组件10 ;所述控制组件10安装在传动轴上,并随传动轴一起转动;在油箱的内侧密封腔体5-1上还设有与密封压力腔5-5连通的泄油孔5-10,所述泄油孔连接泄压阀11 ;所述泄压阀连接回油管12,所述回油管延伸至油箱内;这样在油箱内就形成了一个密封介质循环回路。
[0019]本实施例上述控制组件10包括凸轮10-1,所述凸轮固定安装在传动轴3上,所述凸轮10-1的外轮廓的中心位置与上述柱塞栗8的柱塞杆8-1的中心对正,带动柱塞栗做往复回转运动;所述凸轮10-1的回转中心孔套装在传动轴3上,并且随传动轴3 —起转动;本实施例中,所述凸轮的回转中心孔为螺孔,直接螺装在传动轴3的螺纹段3-1上,在凸轮3的外侧还配装有第二锁紧螺母13,第二锁紧螺母13的目的在于放置凸轮随传动轴的转动而松动,进而造成与柱塞栗的柱塞杆发生偏离,造成柱塞杆的损坏和密封的轴端机械密封失效。
[0020]上述技术方案,在原罗茨风机结构不变的情况下,在传动轴上配装一个凸轮,油箱中安装柱塞栗,通过凸轮随传动轴的转动而传动,进而使柱塞栗按照其运动规律做往复运动,从而密封压力腔内获得密封压力,最终实现密封效果。
[0021]为了提高凸轮被夹紧后不松动,在所述凸轮的两侧面、第一锁紧螺母和第二锁紧螺母与凸轮的接触面上设有摩擦面16。
[0022]实施例2,请参阅图3和图4,在此处凸轮的回转中心孔不能作为光孔直接套装在传动轴的螺纹段上,否则随着传动轴的转动将破坏螺纹段,进而造成后期传动齿轮拆卸不下来的问题;为此本实施例还可以如下特征,所述凸轮3的回转中心孔为光孔,在凸轮上沿光孔径向方向设有紧固螺钉14,在光孔内配装有螺套15,所述螺套的外表面设有回转约束面15-1 ;所述螺套螺装在传动轴3的螺纹段上,在凸轮的外侧配装有第二锁紧螺母13。
[0023]综上所述本发明不增加其他能源的消耗,与现有机械密封结构的附加油路及油站相比成本低廉,效果显著,并且不需要客户提供外加的水源,不需要现场安装;并且在整个供油过程是密闭状态下使用,安全可靠。
[0024]以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种罗茨鼓风机轴端机械密封系统,包括油箱,通过支撑轴承安装在油箱内的传动轴,传动轴与油箱之间安装有轴端机械密封组件,在油箱内传动轴上安装有传动齿轮,在靠近轴端机械密封组件侧传动轴上设有螺纹段,在螺纹段上有螺装有用于锁紧传动齿轮的第一锁紧螺母;所述轴端机械密封组件包括套装在传动轴上的回转套,套装在传动轴上的密封腔体,安装在密封腔体内的动静环机械密封组件以及设置在密封腔体外端与油箱固定连接的密封端盖,所述密封端盖与密封腔体之间围合成密封压力腔,其特征在于:在油箱内固定放置有柱塞栗,所述柱塞栗的出油口通过输送管连接上述密封压力腔;油箱内还设有控制柱塞栗间歇式供油的控制组件;所述控制组件安装在传动轴上,并随传动轴一起转动;在油箱的内侧密封腔体上还设有与密封压力腔连通的泄油孔,所述泄油孔连接泄压阀;所述泄压阀连接回油管,所述回油管延伸至油箱内。2.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机轴端机械密封系统,其特征在于:所述控制组件包括凸轮,所述凸轮固定安装在传动轴上,随传动轴一起转动,即凸轮的回转中心孔套装在传动轴上,并通过紧固件固定;所述凸轮的外轮廓的中心位置与上述柱塞栗的柱塞杆的中心对正,带动柱塞栗做往复回转运动。3.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机轴端机械密封系统,其特征在于:所述凸轮的回转中心孔为螺孔,直接螺装在传动轴的螺纹段上,在凸轮的外侧还配装有第二锁紧螺母。4.根据权利要求3所述的罗茨鼓风机轴端机械密封系统,其特征在于:所述凸轮的两侧面、第一锁紧螺母和第二锁紧螺母与凸轮的接触面上设有摩擦面。5.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机轴端机械密封系统,其特征在于:所述凸轮的回转中心孔为光孔,在凸轮上沿光孔径向方向设有紧固螺钉,在光孔内配装有螺套,所述螺套的外表面设有回转约束面;所述螺套螺装在传动轴的螺纹段上,在凸轮的外侧配装有第二锁紧螺母。
【专利摘要】本发明涉及一种罗茨鼓风机轴端机械密封系统,包括油箱、传动轴、轴端机械密封组件、传动齿轮、第一锁紧螺母;轴端机械密封组件包括回转套、密封腔体、动静环机械密封组件以及密封端盖,密封端盖与密封腔体之间围合成密封压力腔,在油箱内固定放置有柱塞泵,柱塞泵的出油口通过输送管连接上述密封压力腔;油箱内还设有控制柱塞泵间歇式供油的控制组件;控制组件安装在传动轴上,并随传动轴一起转动;在油箱的内侧密封腔体上还设有的泄油孔,泄油孔连接泄压阀;泄压阀连接回油管。与现有机械密封结构相比不增加其他能源的消耗、成本低廉,密封效果显著,并且不需要客户提供外加的水源,不需要现场安装;并且在整个供油过程是密闭状态下使用,安全可靠。
【IPC分类】F04D29/10
【公开号】CN
【申请号】CN
【发明人】马蓬勃, 郝继惠
【申请人】天津市天鼓机械制造有限公司
【公开日】2020年2月3日
【申请日】2020年12月4日
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