电气控制技术课程设计 1.docx
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电气控制技术课程设计1
《机床排故-电气控制设计》
课程设计说明书
设计题目：
姓名：
学号：
班级：
起讫时间：
指导教师：
陈宇莹
广东水利电力职业技术学院
第一节概述
本指导书主要讨论课程设计应达到的目的、要求、设计内容、深度及完成的工作量。
并通过实例介绍，进一步说明课程设计的设计步骤。
要能够胜任电气控制系统的设计工作，按要求完成好设计任务，仅仅掌握电气设计的基础知识是不够的，必须经过反复的实践，深入生产现场，不断积累经验。
课程设计正是为这一目的而安排的一个实践性教学环节，它是一项初步的工程训练。
通过集中1周时间的设计工作，结合生产需要，课程设计题目都是取自生产中实用的电气控制装置，具有真实感。
设计中应严格要求，力求做到图纸资料规范化。
从而了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。
电气设计包含原理设计与工艺设计两个方面，不能忽视任何一面，在高等工科应用型人才培养中尤其要重视工艺设计。
由于初次从事设计工作，工艺要求不能过高，不能面面俱到。
设计工作量、说明书等要求与毕业设计应有较大的区别，电气控制课程设计属于练习性质，不强调设计结果直接用于生产，个人的工艺设计，只要求完成其中的一部份内容。
课程设计原则上应做到一人一题或自由选题。
要强调独立完成，以学生自身的独立工作为主，教师指导帮助为辅。
第二节课程设计的目的和要求
课程设计主要目的，是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往学习的内容，达到灵活应用的目的。
电气设计必须满足生产设备和生产工艺要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调以能力培养为主，在独立完成设计任务的同时要注意多方面能力的培养与提高，主要包括以下几方面：
1）独立工作能力和创造力；
2）综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；
3）查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；
4）工程绘图能力；
5）写技术报告和编制技术资料的能力。
在课程设计教学中，应以学生为主，充分发挥自主性和创造精神。
教师的指导作用主要体现在工作方法、思维方法的引导。
为保证顺利完成设计任务，提出如下要求：
1）在接受设计任务并选定课题后，应根据设计要求和应完成的设计内容，拟定设计任务书和工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。
2）在方案确定过程中（是重要一环）应主动提出问题，以取得指导老师的帮助，在此阶段提倡广泛讨论，做到思路开阔，依据充分。
在具体设计过程中，要求多思考，主要参数的确定，要经过计算论证。
3）所有电气图纸的绘制必须符合国家有关标准的规定，包括线条、图形符号、项目代号、回路标号、技术要求、标题栏、元件明细表以至图纸的折叠和装订。
4）说明书要求文字通顺、简练、字迹端正、整洁。
5）应在规定时间内完成所有的设计任务。
6）条件允许情况下，对自己的设计线路进行试验论证，考虑进一步改进的可能。
第三节课程设计任务与设计方法
一、设计任务书
课程设计要求是以设计任务书形式表达，按要求，其设计任务书应包含以下内容：
1）设备的名称、用途、基本构造、动作原理以及工艺过程的简单介绍。
2）拖动方式、运动部件的动作顺序、各动作要求和控制要求。
3）连锁、保护要求。
4）照明、指示、报警等辅助要求。
5）应绘制的图纸。
6）说明书要求。
原理设计的中心任务是绘制电气原理图和选用电气元件。
工艺设计目的是为了得到电气设备制造过程中需要的施工图纸，其类型数量很多，设计中主要是以电气设备总体配制图‘电器板元件布置图、接线图、控制面板布置图、接线图、电气箱以及主要加工零件如电气安装底板、控制面板等为练习对象。
对于每位设计者来说只要求完成其中一部份。
原理图及工艺图纸均应按要求绘制，元件布置图应标注总体尺寸、安装尺寸和相对位置尺寸。
接线图的编号应与原理图一致，要表明组件所有进出线编号、配线规格、进出线的接线方式（采用端子板或接插件）。
二、设计方法及步骤
在接到设计任务书后，一原理设计和工艺设计两部分，分别进行设计。
（一）原理图设计的步骤
1）根据要求拟定设计任务。
2）根据拖动要求设计主电路。
在绘制主电路时，可从以下及方面来考虑：
每台电动机的控制机方式，应根据其容量及拖动负载性质考虑其起动要求，选择适当的起动线路。
对于一般小容量（7kw以下）起动负载不大时，可直接起动，对大容量电动机应考虑采用降压起动。
根据运动要求决定转向控制。
根据各台电动机的工作制，决定是否需要设置过载保护或过电流控制措施。
根据拖动负载及工艺要求决定停车时是否需要制动控制，并决定采用何种制动方式。
设置短路保护及其他必要的电气保护。
考虑其他特殊要求：
调速要求、主电路参数测量、信号检测等。
3）根据主电路的控制要求设计控制回路，其设计方法是;
①正确选择控制电路电压种类及大小。
②根据每台电动机的起动、运行、调速、制动及保护要求，依次绘制各控制环节{选择适当的基本单元控制线路}。
③设置必要的连锁{包括同一台电动机各动作之间的动作连锁}。
④设置短路保护以及设计任务中要求的位置保护{如极限位、越位、相对位置等保护}、电压保护、电流保护和各种物理量保护{温度、压力、流量等}。
⑤根据拖动要求，设计特殊要求控制环节，如自动抬刀、变速、与自动循环、工艺参数测量等控制。
⑥按需要设计应急操作。
4）根据照明、指示、报警等要求设计辅助电路。
5）总体检查、修改、补充和完善。
主要包括以下内容
①校核各种动作控制是否满足要求，是否有矛盾或遗漏。
②检查接触器、继电器、主令电路的触头使用是否合理，是否超过电器元件允许的数量。
③检查连锁要求能否实现。
④检查各种保护是否完善。
⑤检查发生误操作所引起的后果与防范措施。
6）进行必要的参数计算。
7）正确、合理的选择个电器元件，按规定格式编制元件目录表。
8）根据完善后的设计草图，按GB6988《电器制图》标准绘制电器原理线路图并按GB5094《电器技术中的项目代号》要求标住器件的项目代号，按GB4884-85《绝缘导线的标记》的要求对线路进行统一标号
（二）工艺设计步骤
1）根据电器设计的总体配置及电器元件的分布状况和操作要求划分电器组件，绘制电器控制系统的总装配图和总接线图：
2）根据电器元件的型号、外型尺寸、安装尺寸、绘制每一组件的元器件布置图（如电器安装板、控制面版、电源、放大器等0
3）根据元件布置图及电器原理编号绘制组件接线图，统计组件进出线的数量、编号以及各组件之间的连接的方式。
4）绘制并修改工艺设计草图后，便可按机械、电气制图要求绘制工程图纸。
最后依设计过程和设计结果编写设计说明书及使用说明书。
以上简单介绍了原理设计与工艺设计的步骤，其中每一步的设计要求与具体内容可参阅第六章内容，各种图纸的设计过程和绘制要求也可以参考设计举例。
第四节课程设计参考题选（根据抽签形式选择设计课题）
A组：
题目一：
工作台十字方向移动控制
工作台前后（纵向）移动由电机M1拖动，工作台左右（横向）移动由电机M2拖动。
要求：
1．任何时候都只能选定一个方向进行移动，其它三个方向禁止移动。
2．两电机均能正、反方向旋转。
3．有相应的短路、过载保护。
题目二：
自动运输线控制电路
设计一条自动运输线，共有三台电机M1、M2、M3，按下列顺序起动：
M1起动后，M2才能起动；M2起动后，M3才能起动；每台起动间隔5S。
停止时按逆序停止，间隔同样为5S。
要求：
1．有相应的短路、过载保护。
题目三：
双工作台移动顺序控制
现有两工作台A、B，要求按下起动按钮后依次完成下列工作； ① 工作台A从位置1移动到位置2。
② 工作台B从位置3移动到位置4。
③ 工作台A从位置2回到位置1。
④ 工作台B从位置4回到位置3。
要求：
1．两电机均能正、反方向旋转。
2．各位置均由行程开关进行定位 3．有相应的短路、过载保护。
题目四：
单工作台移动顺序控制
现有一工作台A，要求按下起动按钮后依次完成下列工作； ⑤ 工作台A从位置1移动到位置3。
⑥ 工作台A从位置3移动到位置2。
⑦ 工作台A从位置2移动到位置4。
⑧ 工作台A从位置4快速返回到位置1。
要求：
1．电机能正、反方向旋转。
2．各位置均由行程开关进行定位。
3．工作台A有两种移动速度，即正常工作和快速返回两种速度，要求采用串电阻方式进行速度控制。
4．有相应的短路、过载保护。
题目五：
双速电机控制
现有一台△-YY型双速电机，按下列要求设计控制电路。
要求：
1．能单独进行低速或高速持续运转。
2．高速运行时，先低速起动。
3．低速时有点动控制。
4．高速时有两地控制。
5．有相应的短路、过载保护。
题目六：
电机制动控制
现有一台三相笼型异步电动机，按下列要求设计控制电路。
要求：
1．电机能正反转。
2．采用能耗制动。
（要求采用断电延时时间继电器）。
3．电机启动时采用星-△方式降压启动。
4．有相应的短路、过载保护。
题目七：
两电机顺序启动及停止控制
现有两台电机M1、M2，按下列要求设计控制电路。
要求：
1．M1启动后，M2立即自动起动。
2．M1停止后，延是时5S后M2自动停止。
3．M2能点动控制。
4．两电机均能正反转。
但要求两电机无论何时转向必须一致。
5．有相应的短路、过载保护。
题目八：
车床主轴电机控制
现有某车床主轴电机，按下列要求设计控制电路。
要求：
1．主轴电机可正反转，且可反接制动。
2．正转可点动，可在两处控制启、停。
3．有相应的短路、过载保护。
题目九：
工作台自动返回控制
现有一工作台A，由电机M1拖动，按下列要求设计控制电路。
要求：
1．电机M1采用△-YY型双速电机，低速时为前进工作速度，电机正转；高速时为快速返回，电机反转。
2．工作台A前进时低速，到达终点后停留5S。
3．在终点停留5S后，高速返回。
4．工作台A在前进工作时可手动控制立即后退到原位。
后退时电机为高速反转。
5．有相应的短路、过载保护。
题目十：
磨床工作台控制
现有一磨床工作台，磨头由电机M1带动，工作台由电机M2拖动，按下列要求设计控制电路。
要求：
1．M1为单方向旋转，起动采用星-△方式降压启动。
2．M2可正反转。
3．M1启动5S后，M2才能起动。
4．M2能单独启、停。
5．当M2反转时，M1会自动停止。
6．有相应的短路、过载保护。
题目十一：
起重机控制
现有一起重机，主钧由电机M1拖动，副钧由电机M2拖动，按下列要求设计控制电路。
要求：
1．M1、M2均采用串电阻方式实现两级速度控制。
2．M1、M2均采用机械抱闸方式实现制动。
3．起重机有三种工作方式选择，主钧上升和下降；副钧上升和下降；主、副钧同时上升和下降；
4．有相应的短路、过载保护。
题目十二：
钻床摇臂升降控制
现有一钻床摇臂，摇臂升、降由电机M1拖动；摇臂夹紧、放松由电机M2拖动（M2正转时摇臂夹紧，M2反转时摇臂放松），当摇臂移动前，先要进行摇臂放松，当摇臂移动完后，要进行摇臂自动夹紧，按下列要求设计控制电路。
要求：
1．由两按钮点动控制摇臂的升、降。
2．当摇臂升降时自动完成摇臂的夹紧与放松工作。
3．有相应的短路、过载保护。
题目十三：
电机正反转控制
现有一工作台由电机M拖动，按下列要求设计控制电路。
要求：
1．M能实现正反转，采用双重联锁。
2．M在正反转时均能实现点动、长动控制。
3．M在正转点动、正转长动、反转点动、反转长动进行切换时，均能一键完成，不必按下停止按钮。
4．工作台在两终端位置要设极限限位保护。
5．有相应的短路、过载保护。
B组：
课题一多级运输皮带自动装车控制系统设计
1.课题说明
多级运输皮带自动装车系统如下图所示：
工作时，料罐进料放料由电磁阀YV1和YV2控制。
当料罐中的料位底于下料位监测点SQ4时，进料阀YV1动作，向料罐中进料，当料位高于上料位监测点SQ3时，进料阀YV1关闭。
当装料小车到达装车点碰到SQ1时黄灯亮，按下启动按钮，皮带3启动，经过3秒钟后皮带2启动，再过3秒钟后皮带1启动，再过3秒钟后，放料阀YV2动作进行放料。
当小车装满后达到规定重量时SQ2动作，放料阀YV2关闭。
之后每隔2秒依次停皮带1、皮带2和皮带3。
在皮带1-3全部停止的情况下，绿灯亮，表示可以开车。
按下停止按钮时，放料阀YV2关阀之后每隔2秒依次停皮带1、皮带2和皮带3。
按下急停按钮时，放料阀和皮带同时停止。
2.设计内容
继电接触控制系统设计：
——编写控制原理说明书。
——绘制电气原理图（主电路一张、控制电路一张，均A3图幅）。
3.设计要求
设计应根据原始资料，满足控制要求。
设计说明书应书写工整，整齐，用规定统一纸张。
图纸应清洁规范，电气图形符号和文字符号应符合国家标准。
设计应独立完成，不得抄袭他人。
课题二液料自动混合控制系统设计
1.
课题说明
某一液料自动混合装置如图所示，其用于将3种液体按一定的容积比例进行混合。
初始状态，液罐为空的。
工作时，电磁阀1得电，开始注入液料1，当液料1的液位达到液位传感器3时，电磁阀1关，电磁阀2开，注入液料2，当液位达到液位传感器2时，电磁阀2关，电磁阀3开，注入液料3，当液位达到液位传感器1时，电磁阀3关，搅拌电动机起动，搅拌20秒后停止，放液电磁阀4开，当液位下降到液位传感器4以下时，再经过5秒钟延时（放掉剩余液体）后，电磁阀4关。
之后，自动循环上述过程。
停止时，要求最后一次混合完全完成后，即液灌液体放空后再全部停止。
2.设计内容
继电接触控制系统设计：
——编写控制原理说明书。
——绘制电气原理图（主电路一张、控制电路一张，均A3图幅）。
3.设计要求
设计应根据原始资料，满足控制要求。
设计说明书应书写工整，整齐，用规定统一纸张。
图纸应清洁规范，电气图形符号和文字符号应符合国家标准。
设计应独立完成，不得抄袭他人。
课题三剪板机控制系统设计
1.
课题说明
一台剪板机用于对板料的剪切，控制过程为：
按下启动按钮，开始自动送料，当板料前行碰到限位开关X1时送料停止，压钳下行，将板料压紧时限位开关X2动作，剪刀下行，将板料剪断时碰到限位开关X3，剪刀和压钳同时上行，到上限位X4、X5时停止。
要求有单次控制方式（即按下启动按钮完成一次剪切后停止）和自动控制方式（即按下启动按钮后反复执行上述剪切过程）。
2.设计内容
继电接触控制系统设计：
——编写控制原理说明书。
——绘制电气原理图（主电路一张、控制电路一张，均A3图幅）。
3.设计要求
设计应根据原始资料，满足控制要求。
设计说明书应书写工整，整齐，用规定统一纸张。
图纸应清洁规范，电气图形符号和文字符号应符合国家标准。
设计应独立完成，不得抄袭他人。
课题四自动洗衣机控制系统设计
1.课题说明
波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一个中心安装的。
外桶固定，作为盛水用，内桶可以旋转，作为脱水（甩干）用。
内桶的四周有许多小孔，使内、外桶的水流相通。
洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀控制。
进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开将水由外桶排到机外。
洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁阀离合器来控制，将动力传给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。
电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。
水位高低分别有高低水位开关进行检测。
工作时，首先进水到高水位时停止进水，开始洗涤。
正转洗涤15s，暂停3s后反转洗涤15s，暂停3s后再正转洗涤，如此反复30次。
洗涤结束后，开始排水，当水位下降到低水位时，进行脱水（同时排水），脱水时间为10s。
这样完成依次从进水到脱水的大循环过程。
经过3次大循环后（第2、3次为漂洗），进行洗衣完成报警，报警10s后结束全过程，自动停机。
在洗涤过程中，按下停止按钮。
洗衣机停止工作。
在洗衣机停止工作时，按下排水按钮，洗衣机排水电磁阀得电排水，当水位下降到低水位开关时，排水电磁阀失电停止排水。
2.设计内容
继电接触控制系统设计：
——编写控制原理说明书。
——绘制电气原理图（主电路一张、控制电路一张，均A3图幅）。
3.设计要求
设计应根据原始资料，满足控制要求。
设计说明书应书写工整，整齐，用规定统一纸张。
图纸应清洁规范，电气图形符号和文字符号应符合国家标准。
设计应独立完成，不得抄袭他人。
课题五传送带自动装箱控制系统设计
1、课题说明
传送带自动装箱系统如图所示：
工作时，在产品上料端，将产品放到传送带1上，按下启动按钮，电动机M1启动，传送带1运行，电动机M2延时5s启动，传送带2运行。
当产品到达传送带1右端碰到限位开关SQ2时，传送带1停止运行。
电磁阀YV1得电，推杆1将产品推到传送带2，磁性接近开关SQ1动作，电磁阀失电，推杆1返回原位。
当产品到达传送带2下端碰到限位开关SQ4时，传送带2停止运行。
电磁阀YV2得电，推杆2将产品推到小车中，磁性接近开关SQ3动作，电磁阀YV2失电，推杆1返回原位。
当小车中的产品达到9个时，小车自动开走，小车的行走由电动机M3驱动牵引链条上的挂钩带动，下一辆空车到达限位开关SQ5时，牵引电动机M3失电，空车停在装料点，等待装料。
在牵引链条运行时，传送带不能启动。
在工作中，按下停止按钮时，全部动作应立即停止。
2.设计内容
继电接触控制系统设计：
——编写控制原理说明书。
——绘制电气原理图（主电路一张、控制电路一张，均A3图幅）。
3.设计要求
设计应根据原始资料，满足控制要求。
设计说明书应书写工整，整齐，用规定统一纸张。
图纸应清洁规范，电气图形符号和文字符号应符合国家标准。
设计应独立完成，不得抄袭他人。
课题六专用镗孔机床的电气控制系统设计
1.机床概况改设备用于大批量生产某零件的镗孔与铰孔加工工序。
其加工效率的要求均较高，宜采用专用设备。
机床主运动采用动力头，由Y100L-6型（1.5KW.4A）三相异步电动机拖动，单向运转。
该设备能进行镗孔加工，当更换刀具和改变进给速度时，又能进行铰孔加工（有镗孔与铰孔加工选择），加工动作流程如图8-11所示。
图8-11加工动作流程图
进给系统采用液压控制，为提高功效进给速度分快进与工进两种且自动变换。
液压系统中的液压泵拖动电机为Y801-2型（750W、1.9A）,由电磁阀（YV1~YV4）控制进给速度，其动作要求如表8-2所示。
表8-2液压控制动作要求
为提高加工精度，主轴采用静压轴承，由Y801-2型电动机拖动高压液压泵产生静压油膜。
2.设计要求
1）主轴为单向运转，停车要求制动（采用能耗制动）。
2）主轴电动机与静压电动机的连锁要求是：
先开静压电动机，静压建立后（由油压继电器控制）才能起动主轴电动机，而停机时，要求先停主轴电动机，后停静压电动机。
3）主轴加工操作，采用两地控制。
加工结束制动停止，手动快退至原位。
4）根据加工动作流程要求，设置镗孔加工及铰孔加工选择。
5）应有照明及工作状态显示。
6）有必要的电气保护和连锁。
3.设计任务
1）设计与绘制电气控制原理图，选择电器元件，制订原件目录表。
2）根据原理线路进行组件划分，设计并绘制工艺图，在下列目录中任选一项：
电器板元件布置图；电器板零件加工图；控制面板元件布置图；接线图及面板加工图；电气箱图纸及总装接线图。
3）编制设计说明、使用说明书与设计小结。
4）列出设计参考资料目录。
课题七气流除尘机电气控制系统设计
1.气流除尘机概况介绍
（1）用途及工作原理气流除尘机是制革业中一种专用于皮革除尘的先进设备。
皮革经过磨革工序后，要清除附着在皮革表面的皮屑微粒，除尘原理如图8-12所示，当皮革通过该机时，利用高速气流和吸尘装置即可清除附着在皮革两面的皮屑微粒以满足下道喷浆工序的工艺要求。
这种先进的除尘工艺，取代了老式毛刷辊除尘的弊病，即由于静电附着效应，除尘除不干净，使下道工序涂层质量难于保证。
本机适用于牛、猪、羊等毛皮加工，输送速度为30m/min,46m/min两种，每小时能通过500张皮革，生产效率很高。
本机还配有布袋滤尘器，体积小，除尘效率高，并有电动抖灰尘机构，能确保操作工人身体健康和防止环境污染。
图8-12气流除尘机原理
气流除尘机设有三组气室2（见图8-12），两组气室喷气口向下，一组向上。
由鼓风机产生的低压清洁空气，以15m3/min的排气量，经三根直径为15cm的管道3，通过机内空气过滤器，进入气室，再从狭窄的喷气口（长1850mm,宽0.1mm）喷出，形成高压气幕，将附着在皮革表面的灰屑吹扬起来，然后通过吸尘系统经离心风机，进入布袋滤尘器，滤尘后排出清洁气流。
（2）气流除尘电力拖动方式介绍皮革传送带有两种传送方式：
一种是采用双速异步电动机JD02-32-6/4（1/1.3kw\2.84/3.4A）拖动，以便根据不同类型皮革，选择不同的进料速度；令一种是根据需要才用直流电动机无级调速控制。
两种拖动方式均采用单向起停控制。
高压气流由LG15/02–08–1罗茨泵产生，其拖动电机为Y160L–4型（15kw、30.3A、1450r/m）三相异步电动机单独起停控制。
同时由4–62–1/4？
离心风机吸尘，离心风机拖动电机为Y132S2–2（7.5kw、15A、2900r/m）。
布袋滤尘器抖尘电机，采用AO6324（250kw、0.806A、1400r/m）拖动。
按需要，每隔一定时间手动控制抖尘一次（短时工作），大批量生产中也可以用自动定时抖尘控制。
2.设计要求
1）设备投入使用时，必须先起动罗茨泵产生高压气流，然后起动送料、洗尘抖尘电动机。
由于罗茨泵拖动电动机容量较大，要求采用Y/？
减压起动。
2）能自由选择两种送料速度或无级变速并能自动记录皮件数。
3）能根据需要起动抖尘电机或自动定时抖尘，抖尘电机每次起动工作1min后即自动停止。
4）根据需要设置电气保护。
3.设计任务
1）设计并绘制电气原理图，选择电器元件，编制元件目录表。
2）设计并绘制工艺图，在下列项目中任选一项：
电气板元件布置图；接线图及电器板零件加工图；电气箱控制面板元件布置图；接线图及面板加工图；电子计数器印板元件布置图及印刷电路板；电气箱及总线接线图。
3）编制设计说明书、使用说明书与设计小结。
4）列出设计参考资料目录。
课题八千斤顶液压缸加工专用机床电气控制系统设计
1.专用机床概况介绍本机为专用千斤顶液压缸两端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。
动力头的快进、工进及快退由液压油缸驱动。
液压系统采用两位四通电磁阀控制，油泵电动机型号为Y801–4（0.55kw、1.6A）
机床的工作程序是：
1）零件定位。
人工将零件装入夹具后，定位油缸动作工件定位。
2）零件夹紧。
零件定位后，延时15s，夹紧油缸动作使零件固定在夹具内。
同时定位油缸退出以保证滑台入位。
3）滑台入
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