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文檔簡介
《電機(jī)與電器控制技術(shù)》?精品課件合集第X章XXXX模塊3直流電動機(jī)的運(yùn)行與應(yīng)用任務(wù)3.1直流電動機(jī)的基礎(chǔ)知識模塊3直流電動機(jī)的運(yùn)行與應(yīng)用任務(wù)描述任務(wù)描述:對欲投入運(yùn)行的一臺直流電動機(jī)進(jìn)行全面的檢查和實驗工作,并能掌握直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及銘牌含義,理解其機(jī)械特性。1.知識學(xué)習(xí)——直流電機(jī)的基本知識1)直流電動機(jī)模型直流電源電刷換向器電樞繞組電樞繞組NSIIabcdU+–電刷換向片轉(zhuǎn)動方向磁極2)直流電動機(jī)的基本工作原理保證磁極下的電流方向不變(直流電)
NSIIabcdU+–左手定則換向器的作用1.知識學(xué)習(xí)——直流電機(jī)的基本知識2)直流電動機(jī)的基本工作原理保證磁極下的電流方向不變(直流電)
NSIIabcdU+–左手定則換向器的作用1.知識學(xué)習(xí)——直流電機(jī)的基本知識3)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類88主磁極:由主極鐵心、勵磁繞組組成;產(chǎn)生工作磁場。①定子組成:作用:產(chǎn)生磁場、支撐作用機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承、和電刷等。機(jī)座磁極勵磁繞組直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子換向器1.知識學(xué)習(xí)——直流電機(jī)的基本知識9機(jī)座:固定與支撐作用,另外也是磁路的一部分。換向極:由鐵心、繞組組成。換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。改善電機(jī)的換向性能,防止產(chǎn)生電弧火花。電刷裝置:
接通外電路與電樞繞組。和換向器一起將繞組內(nèi)交流電轉(zhuǎn)換為外部直流電。1.知識學(xué)習(xí)——直流電機(jī)的基本知識電樞鐵心、繞組、換向器和轉(zhuǎn)軸等電樞鐵心由0.35—0.5mm厚的硅鋼片疊制而成。電樞繞組由絕緣導(dǎo)線繞制的電樞線圈組成換向器轉(zhuǎn)子②轉(zhuǎn)子(電樞)組成:1.知識學(xué)習(xí)——直流電機(jī)的基本知識
由許多鴿形尾的換向片排列成一個圓筒,片間用V形云母絕緣。和電刷配合將直流電引入或引出的裝置。換向器由絕緣材料相隔的銅片做成,并固定在軸上。1.知識學(xué)習(xí)——直流電機(jī)的基本知識(2)直流電動機(jī)的分類他勵電動機(jī):勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵電動機(jī):勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵電動機(jī):勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵電動機(jī):勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并,接在同一電源上。M他勵UfIfIaUM并勵UIfM串勵UM復(fù)勵U根據(jù)勵磁線圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系1.知識學(xué)習(xí)——直流電機(jī)的基本知識4)直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)1、額定容量(功率)PN
(單位:KW)
直流電動機(jī)PN=UNINりN
(輸出機(jī)械能)直流發(fā)電機(jī)PN=UNIN
(輸出電能)りN
:額定效率,在帶額定負(fù)載運(yùn)行是,輸出機(jī)械功率與輸入功率之比。2、額定電壓UN
(單位:V)
在額定情況下,電刷兩端輸出(發(fā)電機(jī))或輸入(電動機(jī))的電壓。3、額定電流IN
(單位:A)
在額定情況下,電刷流入或流出的電流。4、額定轉(zhuǎn)速nN
(單位:r/min)
在額定功率、額定電壓、額定電流時電機(jī)的轉(zhuǎn)速。5、額定勵磁電流IfN
(單位:A)6、銘牌上沒有的額定值:額定轉(zhuǎn)矩TN
其中TN=9.55PN/nN
1.知識學(xué)習(xí)——直流電機(jī)的基本知識(1)檢查模塊檢修后欲投入運(yùn)行的電機(jī),所有的緊固元件應(yīng)擰緊,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活。此外還應(yīng)檢查下列模塊:1)檢查出線是否正確,接線是否與端子的標(biāo)號一致,電機(jī)內(nèi)部的接線是否有碰觸轉(zhuǎn)動的部件。2)檢查換向器的表面。3)檢查刷握。4)檢查刷握的下邊緣與換向器表面的距離、電刷在刷握中裝配的尺寸要求、電刷與換向片的吻合接觸面積。5)電刷壓力彈簧的壓力。6)檢查電機(jī)氣隙的不均勻度。2.任務(wù)實施(2)試驗?zāi)K1)絕緣電阻測2)繞組直流電阻的測量3)確定電刷中性線
常采用的方法有以下三種:(1)感應(yīng)法。(2)正反轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)法。(3)正反轉(zhuǎn)電動機(jī)法。4)耐壓試驗5)空載試驗6)負(fù)載試驗
7)超速試驗2.任務(wù)實施3.問題研討——直流電動機(jī)有哪些機(jī)械特性?(一)定義
指一定條件下,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系:
n=f(T)
理想空載轉(zhuǎn)速:n0=U/Ce
Φ(二)表達(dá)式U=IaRa+Ea=IaRa+CeΦnT=CTΦIa3.問題研討——直流電動機(jī)有哪些機(jī)械特性?(三)固有機(jī)械特性當(dāng)時的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。
由于電樞電阻很小,特性曲線斜率很小,電機(jī)運(yùn)行比較穩(wěn)定
當(dāng)T=TN時,n=nN
當(dāng)n=0時,即電動機(jī)起動時,電磁轉(zhuǎn)矩Tem=Ts硬特性額定工作點起動轉(zhuǎn)矩定義3.問題研討——直流電動機(jī)有哪些機(jī)械特性?1、電樞串電阻時的人為機(jī)械特性
當(dāng)改變或或得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。(四)人為機(jī)械特性2、降低電樞電壓時的人為機(jī)械特性
3.問題研討——直流電動機(jī)有哪些機(jī)械特性?3、減弱勵磁磁通時的人為特性
保持不變,只改變勵磁回路調(diào)節(jié)電阻Rf
的人為特性他勵直流電動機(jī)起動和運(yùn)行過程中,絕不允許勵磁回路斷開。
注意:
Φ2<Φ1<ΦN(1)查閱資料查找直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點對其在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用有何影響?(2)分析直流電機(jī)不能正常旋轉(zhuǎn)的主要原因有哪些?(3)對他勵直流電動機(jī)進(jìn)行空載試車,分別改變電樞電壓、電樞回路電阻和勵磁回路電阻,測量電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后的電樞電流和空載轉(zhuǎn)速值,試尋找其變化規(guī)律。4.任務(wù)拓展任務(wù)3.2直流電動機(jī)的特性模塊3直流電動機(jī)的運(yùn)行與應(yīng)用任務(wù)描述任務(wù)描述:在理解直流電動機(jī)起動、調(diào)速和制動的方法及原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計電氣原理圖,將相應(yīng)的拖動方法實現(xiàn)。
目錄1知識學(xué)習(xí)2任務(wù)實施3問題研討4任務(wù)拓展1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動1)直流電動機(jī)的起動與反轉(zhuǎn)起動瞬間,起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為
為了限制起動電流,他勵直流電動機(jī)通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓起動。將引起電網(wǎng)電壓下降,使電動機(jī)的換向惡化;同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞電樞繞組和傳動機(jī)直流電機(jī)不允許直接起動起動時由于轉(zhuǎn)速n=0,電樞電動勢Ea=0,而且電樞電阻Ra很小危害所以起動電流很大1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(1)電樞回路串電阻起動三級電阻起動時電動機(jī)的電路原理圖11.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(2)降壓起動
起動時,以較低的電源電壓起動電動機(jī),起動電流隨電源電壓的降低而正比減小。
降壓起動需專用電源,設(shè)備投資較大,但它起動平穩(wěn),起動過程能量損耗小,因此得到廣泛應(yīng)用。隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的上升,反電動勢逐漸增大,再逐漸提高電源電壓,使起動電流和起動轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上,保證按需要的加速度升速。
起動結(jié)束時,以額定電源電壓運(yùn)行。(3)直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn)由電磁轉(zhuǎn)矩公式可知改變直流電動機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有兩個:①保持電樞繞組兩端極性不變,將勵磁繞組反接;②保持勵磁繞組極性不變,將電樞繞組反接。1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動2)直流電動機(jī)的調(diào)速在改變電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法。從一種穩(wěn)定狀態(tài)到達(dá)另一個穩(wěn)定狀態(tài)
改變電動機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動機(jī)的機(jī)械特性,調(diào)速前后,電動機(jī)工作在不同的機(jī)械特性上。調(diào)壓調(diào)速;電樞串電阻調(diào)速;調(diào)磁調(diào)速。調(diào)速方法:電氣調(diào)速實質(zhì)如果機(jī)械特性不變,因負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化,則不能稱為調(diào)速1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(1)電樞回路串電阻調(diào)速nTemTLRan0nNA0A’Bn1Ra+Rs1未串電阻時的工作點串電阻Rs1后,工作點由A→A’→B在電樞中串入電阻,n0不變,即電機(jī)的特性曲線變軟。原理:U=IaRa+Ea=IaRa+CeΦn1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(2)降低電源電壓調(diào)速TemTLAA’B調(diào)速壓前工作點A降壓瞬間工作點穩(wěn)定后工作點
降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似由機(jī)械特性方程知:調(diào)電樞電壓U,n0變化,斜率不變。原理:U=IaRa+Ea=IaRa+CeΦn1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(3)減弱磁通調(diào)速A’B調(diào)節(jié)磁場前工作點弱磁瞬間工作點A→A‘弱磁穩(wěn)定后的工作點原理:TemTLAU=IaRa+Ea=IaRa+CeΦn磁通減弱,電樞電流增大,電磁轉(zhuǎn)矩變大,轉(zhuǎn)速上升。1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動3)直流電動機(jī)的制動制動的目的:使電動機(jī)減速或停車。限制電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高。(如電車下坡)制動的方式:機(jī)械(抱閘)制動電氣制動:T與n反向1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(1)能耗制動
方法:由電磁轉(zhuǎn)矩TemB反相,為制動性質(zhì),電機(jī)處于制動狀態(tài)。電動制動能耗制動運(yùn)行時,電動機(jī)靠將生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能,消耗在制動電阻上。斷開電源,接制動電阻RB
原理:1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(2)反接制動方法第一:電源反接制動電動制動電樞回路串入制動電阻RB
后,接上極性相反的電源電壓
反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩,從而產(chǎn)生很強(qiáng)的制動作用。電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流
原理:
可見,反接制動時,從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路制動電阻上。1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動第二:倒拉反轉(zhuǎn)反接制動先減速到n=0,然后在重物倒拉下反轉(zhuǎn),n反向。制動時在電路串入一個大電阻。nT+-+-Ea+nT--Ea+方法原理反接制動適用于低速下放重物。1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動第三:回饋制動
電動機(jī)拖動機(jī)車下坡時,會出現(xiàn)n>n0情況。方法原理此時Ea>U,Ia反向,Tem反向,由驅(qū)動變?yōu)橹苿印k妱訖C(jī)輸出電能,處于發(fā)電狀態(tài)——回饋制動狀態(tài)(1)并勵直流電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制設(shè)計及實現(xiàn)正轉(zhuǎn)起動按鈕SB1;停止按鈕SB3;反轉(zhuǎn)起動按鈕SB22.任務(wù)實施(2)并勵直流電動機(jī)的調(diào)速控制設(shè)計與實現(xiàn)2.任務(wù)實施起動按鈕SB2;KM1:電樞串電阻R1和R2低速起動中間繼電器KA1\
KA2:分段切除電阻(3)能耗制動控制設(shè)計及實現(xiàn)按下起動按鈕SB2,KM1線圈得電,KM1的主觸頭閉合電動機(jī)接通電源起動;制動:按下停止按鈕,交流接觸器KM1線圈失電,KM1的主觸頭打開電動機(jī)與電源斷開,KM1的常閉輔助觸頭閉合電阻R接入電樞回路開始能耗制動,當(dāng)轉(zhuǎn)速降到零電動機(jī)停止運(yùn)行制動結(jié)束。2.任務(wù)實施3.問題研討——直流電機(jī)如何進(jìn)行常見故障的處理?故障現(xiàn)象可能原因處理方法電動機(jī)不能起動1.無電源2.電刷接觸不良3.勵磁回路斷路4.過載5.啟動電流太小1.檢查線路是否完好,啟動器連接是否準(zhǔn)確,保險絲是否熔斷2.檢查刷握彈簧是否松弛或改善接觸面3.檢查變阻器及磁場繞組是否斷路,更換繞組4.減少負(fù)載5.檢查所用啟動器是否合適3.問題研討——直流電機(jī)如何進(jìn)行常見故障的處理?故障現(xiàn)象可能原因處理方法
電樞冒煙1.長時間過載2.換向器或電樞短路3.負(fù)載短路4.電動機(jī)端電壓過高5.電動機(jī)直接啟動或反向運(yùn)轉(zhuǎn)過于頻繁6.定、轉(zhuǎn)子相擦1.立即恢復(fù)正常負(fù)載2.查找短路的部位,進(jìn)行修復(fù)3.檢查線路是否有短路4.恢復(fù)電壓至正常值5.使用適當(dāng)?shù)膯悠?,避免頻繁的反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)6.檢查相擦的原因,進(jìn)行修復(fù)3.問題研討——直流電機(jī)如何進(jìn)行常見故障的處理?故障現(xiàn)象可能原因處理方法電動機(jī)轉(zhuǎn)速不正常1.電動機(jī)轉(zhuǎn)速過高,且有劇烈火花2.電刷不在正常位置3.電樞及磁場繞組4.串勵電動機(jī)輕載或空載運(yùn)轉(zhuǎn)5.串勵磁場繞組接反6.磁場回路電阻過大1.檢查磁場繞組與啟動器連接是否良好,是否接錯,磁場繞組或調(diào)速器內(nèi)部是否斷路2.所刻記號調(diào)整刷桿座位置3.查是否短路4.增加負(fù)載5.糾正接線6.檢查磁場變阻器和勵磁繞組電阻,并檢查接觸是否良好(1)總結(jié)直流電動機(jī)不能正常旋轉(zhuǎn)的主要原因有哪些?(2)分析電機(jī)冒煙的主要原因的哪些?(3)查閱資料總結(jié)直流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展趨勢以及在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。4.任務(wù)拓展任務(wù)3.3直流電動機(jī)的運(yùn)行原理模塊3直流電動機(jī)的運(yùn)行與應(yīng)用任務(wù)描述任務(wù)描述:在理解直流電動機(jī)起動、調(diào)速和制動的方法及原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計電氣原理圖,將相應(yīng)的拖動方法實現(xiàn)。1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動1)直流電動機(jī)的起動與反轉(zhuǎn)起動瞬間,起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為將引起電網(wǎng)電壓下降,使電動機(jī)的換向惡化;同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞電樞繞組和傳動機(jī)直流電機(jī)不允許直接起動起動時由于轉(zhuǎn)速n=0,電樞電動勢Ea=0,而且電樞電阻Ra很小危害所以起動電流很大1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動1)直流電動機(jī)的起動與反轉(zhuǎn)起動瞬間,起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為
為了限制起動電流,他勵直流電動機(jī)通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓起動。將引起電網(wǎng)電壓下降,使電動機(jī)的換向惡化;同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞電樞繞組和傳動機(jī)直流電機(jī)不允許直接起動起動時由于轉(zhuǎn)速n=0,電樞電動勢Ea=0,而且電樞電阻Ra很小危害所以起動電流很大1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(1)電樞回路串電阻起動三級電阻起動時電動機(jī)的電路原理圖11.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(2)降壓起動
起動時,以較低的電源電壓起動電動機(jī),起動電流隨電源電壓的降低而正比減小。
降壓起動需專用電源,設(shè)備投資較大,但它起動平穩(wěn),起動過程能量損耗小,因此得到廣泛應(yīng)用。隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的上升,反電動勢逐漸增大,再逐漸提高電源電壓,使起動電流和起動轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上,保證按需要的加速度升速。
起動結(jié)束時,以額定電源電壓運(yùn)行。(3)直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn)由電磁轉(zhuǎn)矩公式可知改變直流電動機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有兩個:①保持電樞繞組兩端極性不變,將勵磁繞組反接;②保持勵磁繞組極性不變,將電樞繞組反接。1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動2)直流電動機(jī)的調(diào)速在改變電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法。從一種穩(wěn)定狀態(tài)到達(dá)另一個穩(wěn)定狀態(tài)
改變電動機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動機(jī)的機(jī)械特性,調(diào)速前后,電動機(jī)工作在不同的機(jī)械特性上。調(diào)壓調(diào)速;電樞串電阻調(diào)速;調(diào)磁調(diào)速。調(diào)速方法:電氣調(diào)速實質(zhì)如果機(jī)械特性不變,因負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化,則不能稱為調(diào)速1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(1)電樞回路串電阻調(diào)速nTemTLRan0nNA0A’Bn1Ra+Rs1未串電阻時的工作點串電阻Rs1后,工作點由A→A’→B在電樞中串入電阻,n0不變,即電機(jī)的特性曲線變軟。原理:U=IaRa+Ea=IaRa+CeΦn1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(2)降低電源電壓調(diào)速TemTLAA’B調(diào)速壓前工作點A降壓瞬間工作點穩(wěn)定后工作點
降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似由機(jī)械特性方程知:調(diào)電樞電壓U,n0變化,斜率不變。原理:U=IaRa+Ea=IaRa+CeΦn1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(3)減弱磁通調(diào)速A’B調(diào)節(jié)磁場前工作點弱磁瞬間工作點A→A‘弱磁穩(wěn)定后的工作點原理:TemTLAU=IaRa+Ea=IaRa+CeΦn磁通減弱,電樞電流增大,電磁轉(zhuǎn)矩變大,轉(zhuǎn)速上升。1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動3)直流電動機(jī)的制動制動的目的:使電動機(jī)減速或停車。限制電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高。(如電車下坡)制動的方式:機(jī)械(抱閘)制動電氣制動:T與n反向1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(1)能耗制動
方法:由電磁轉(zhuǎn)矩TemB反相,為制動性質(zhì),電機(jī)處于制動狀態(tài)。電動制動能耗制動運(yùn)行時,電動機(jī)靠將生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能,消耗在制動電阻上。斷開電源,接制動電阻RB
原理:1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動(2)反接制動方法第一:電源反接制動電動制動電樞回路串入制動電阻RB
后,接上極性相反的電源電壓
反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩,從而產(chǎn)生很強(qiáng)的制動作用。電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流
原理:
可見,反接制動時,從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路制動電阻上。1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動第二:倒拉反轉(zhuǎn)反接制動先減速到n=0,然后在重物倒拉下反轉(zhuǎn),n反向。制動時在電路串入一個大電阻。nT+-+-Ea+nT--Ea+方法原理反接制動適用于低速下放重物。1.知識學(xué)習(xí)——直流電動機(jī)的拖動第三:回饋制動
電動機(jī)拖動機(jī)車下坡時,會出現(xiàn)n>n0情況。方法原理此時Ea>U,Ia反向,Tem反向,由驅(qū)動變?yōu)橹苿?。電動機(jī)輸出電能,處于發(fā)電狀態(tài)——回饋制動狀態(tài)(1)并勵直流電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制設(shè)計及實現(xiàn)正轉(zhuǎn)起動按鈕SB1;停止按鈕SB3;反轉(zhuǎn)起動按鈕SB22.任務(wù)實施(2)并勵直流電動機(jī)的調(diào)速控制設(shè)計與實現(xiàn)2.任務(wù)實施起動按鈕SB2;KM1:電樞串電阻R1和R2低速起動中間繼電器KA1\
KA2:分段切除電阻(3)能耗制動控制設(shè)計及實現(xiàn)按下起動按鈕SB2
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