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機械制造技術課程設計說明書
設計題目： 制定 CA6140車床法蘭盤加工工藝,
設計銑側面[尺寸34.5]夾具_______
專 業(yè)： 機械電子工程___________
班 級： ____________
學 號： _____________
姓 名： _______________
指導教師： _______________
機械工程系
目 錄
序 言……………………………………………………………………………...2
第1章 零件的分析……………………………………………………………...3
1.1 零件的作用……………………………………………………………..3
1.2 零件的工藝分析………………………………………………………..3
第2章 工藝規(guī)程設計……………………………………………………………5
2.1 毛坯選擇與毛坯圖說明………………………………………………..5
2.2 基面的選擇……………………………………………………………..6
2.3 制訂工藝路線…………………………………………………………..6
2.4 機械加工余量及工序尺寸的確定……………………………………..8
2.5切削用量、時間定額的計算…………………………………………...8
2.6時間定額的計算……………………………………………………….11
第3章 夾 具 設 計…………………………………………………………...14
3.1 問題的提出……………………………………………………………14
3.2 定位基準的選擇………………………………………………………14
3.3 切削力和卡緊力計算…………………………………………………14
3.4 定位誤差分析…………………………………………………………15
3.5 夾具設計及操作的簡要說明…………………………………………16
總 結………………………………………………………………………...17
參 考 文 獻…………………………………………………………………….18
序 言
機械制造技術基礎課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實習之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
通過本次課程設計，應該得到下述各方面的鍛煉：
1 能熟練運用機械制造技術基礎課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
2 提高結構設計的能力。通過設計夾具的訓練，應當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
3 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。
就我個人而言，我希望通過本次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加生產(chǎn)實踐打下一個良好的基礎。
由于能力所限，設計尚存在許多不足之處，懇請各位老師予以指教。
第一章 零件的分析
1.1零件的作用
法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。在家庭內(nèi)，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個鍋爐房或者生產(chǎn)現(xiàn)場，到處都是法蘭連接的管道和器材。
法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。在家庭內(nèi)，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個鍋爐房或者生產(chǎn)現(xiàn)場，到處都是法蘭連接的管道和器材。
該法蘭盤結構簡單，形狀普通，屬一般的盤蓋類零件。主要加工表面有外圓、圓孔，端面，，其次就是φ11孔及φ16.5孔，孔的加工表面在圓周上，通過專用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。
1.2零件的工藝分析
法蘭盤共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
1．以Φ80孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Φ62±0.015孔及其倒角以及與其垂直的端面，Φ80h11外表面，兩個M64×1.5的槽，Φ36 0+0.62孔以及與其垂直的端面，Φ52g6外表面B及退刀槽，三個互成120°的Φ16.5階梯孔的兩端面。
2．以A面為基準的加工表面
這一組加工表面包括：三個互成120°的Φ16.5階梯孔，一個側面C,一個平面D。
這兩組表面之間有著一定的位置要求，主要是：
Φ62±0.015孔對B端面的徑向圓跳動公差為0.04mm。
由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。
第二章 工藝規(guī)程設計
2.1毛坯選擇與毛坯圖說明
根據(jù)零件材料HT150確定為鑄件，可知毛坯的鑄造方法選用永久型鑄造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。
鑄件尺寸公差為12級，又由于是中批量生產(chǎn)，毛坯制造采用永久型鑄造。公差等級為CT9級（機械制造工藝設計《簡明手冊》P38），選取鑄件錯箱值為0.1mm。
對中批量生產(chǎn)的鑄件加工鑄件加工余量中查《機械制造工藝補充教材》P359~360，選取等級精度為2級。各加工表面總余量7mm。
2.2基面的選擇
法蘭盤的外圓∮52g6既是裝配圖基準，又是設計基準。為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，選用外圓∮52g6為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選外圓∮52g6及A端面作為精基準。
由于法蘭盤全部表面都需要加工，而外圓∮52g6既是精度最高又是壁厚最薄的表面，為保證加工要求，固選外圓∮52g6及A端面為粗基準。
2.3制訂工藝路線
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
設 備
工 藝 裝 備
1
鑄造
2
熱處理
時效退火
3
粗車
粗鏜
粗車∮80h11的外圓面及端面及臺階面；粗鏜∮62.4，∮62±0.015，倒角1×30·及1×45·
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤
4
粗車
粗鏜
粗車C面，外圓∮52g6及臺階A面，外圓∮120；粗鏜孔∮36+0.02孔及其倒角
0
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤
5
半精車
半精鏜
半精車D面，外圓∮80h11及臺階面；半精鏜∮62.4，∮62±0.015，倒角1×30·及1×45·
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤
6
半精車
半精鏜
半精車C面，外圓∮52g6及臺階A面，外圓∮120
半精鏜孔∮36+0.02孔及其倒角
0并切溝槽
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤
7
精車
精鏜
精車外圓∮52g6及臺階面A面；精鏜孔∮36+0.02孔及其倒角
及溝槽
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、極限量規(guī)、三爪卡盤
8
精車
精鏜
精車外圓∮80h11；精鏜∮62.4、∮62±0.015、倒角1×30·及1×45·
車螺紋M64×1.5
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、極限量規(guī)、三爪卡盤
9
粗銑
大圓盤兩平面
立式銑床X51
專用夾具、高速鋼鑲嵌式端面銑刀、游標卡尺
10
精銑
精銑54平面，精銑34.5平面
立式銑床X51
專用夾具、高速鋼鑲嵌式端面銑刀、游標卡尺
11
插削
∮36+0.02內(nèi)孔鍵槽
0
立式插床B5020
專用夾具、插刀、游標卡尺
12
鉆、锪孔
鉆3—∮11孔；锪∮16.5孔
立式Z562鉆床
專用夾具、鉆刀、游標卡尺
13
鉆
∮3小孔和∮18的盲孔
立式Z562鉆床
專用夾具、鉆刀、游標卡尺
14
去毛刺
15
終檢
2.4機械加工余量及工序尺寸的確定
確定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標注。當無基準裝換時，同一表面多次加工的工序尺寸只是與工序（或工步）的加工余量有關。當基準不重合時，工序尺寸應用工藝尺寸鏈解算。
在這里只列出圓柱面的工序尺寸：
2.5切削用量、時間定額的計算
在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量，即背吃刀量，進給量切削速度，確定方法是先確定切削深度和進給量，再確定切削速度，用《現(xiàn)代制造工藝設計方法》公式:
換算出查表或計算法所得的轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速在選擇機床實有的主軸轉(zhuǎn)速表取接近的主軸轉(zhuǎn)速作為實際轉(zhuǎn)速，對粗加工選取實際切削速度，實際進給量和背吃刀量后，還要校驗機床功率是否夠等，才能作為最后切削用量填入。
1.切削用量的計算
鉆孔∮11
工藝要求：孔徑d=11，孔深L=15mm，精度為H12~13
（1）選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d0=10mm，鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃，
（2） 進給量的確定 按加工要求決定進給量，根據(jù)表2-7，當加工精度要求為H12~H13，鑄鐵強度為700MPa，d=10mm時，f=0.27~0.32mm/r，考慮到鉆頭強度允許的進給量及機床進給機構強度，故取f=0.2mm/r。
（3）切削速度的計算 由表2-13，當加工為第五類，f=0.28mm/r，雙橫刃磨的鉆頭，d=11mm時，V=12m/min.
由公式得n=1150mm/r，根據(jù)Z562鉆床說明書可選擇此速度
檢驗機床扭矩及功率與加工φ18相同，故符合。
鉆孔3-φ16.5
加工材料HT150，強度700MPa。
工藝要求：孔徑d=16.5，孔深L=10mm，精度為H12~H13，機床為Z562立式鉆床
（1）選擇高速鋼麻花鉆頭 其直徑d=16mm，鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃，
（2） 進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.2mm/r。
3）切削速度的計算 由表2-13，切削速度v選取為40m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=63.95 r/min ,參照Z562型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=280.6r/min ,根據(jù)Z562鉆床說明書可選擇n=770r/min。
锪孔工步
1）背吃刀量的確定 取ap=0.05mm。
2) 進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.05mm/r。
3） 切削速度的計算 由表5-31，切削速度v選取為4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=127.4r/min ,參照Z562型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=510r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度為v=30m/min。
2.6時間定額的計算
1.基本時間tj的計算
（1） 鉆孔3-φ11工步
查表2-19，得y+Δ=10mm
T=l/nf=0.26min=15.76s
（2） 鉆孔3-φ16.5工步
根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的條件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=10mm; f=0.36mm/r; n=97r/min.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=9.19s。
（3）锪孔工步
同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得該工步的基本時間。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02的條件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=12mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。
2．輔助時間ta的計算
根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為：
鉆孔φ11工步的輔助時間為：ta=0.15x62.76s=3.864s;
鉆孔φ16.5工步的輔助時間為：ta=0.15x42s=6.3s;
精鉸工步的輔助時間為：ta=0.15x36s=5.4s;
3. 其他時間的計算
除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結時間。由于法蘭盤的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為：
鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6%x(28s+4.2s)=1.93s;
粗鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;
精鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;
4．單件時間tdj的計算
這里的各工序的單件時間分別為：
鉆孔工步tdj鉆=28s+4.2s+1.08s=34.13s;
粗鉸工步tdj粗鉸=42s+6.3s+2.90s=51.20s;
精鉸工步tdj精鉸=36s+5.4s+2.48s=43.88s;
因此，此工序的單件時間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。
將上述零件工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件。
（注：其他工序內(nèi)容詳見工序卡）
三.銑側面[尺寸34.5]夾具設計
3.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來銑側面[尺寸34.5]，要滿足對稱度要求以及其兩邊的平行度要求。在銑側面[尺寸34.5]時，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
3.2定位基準的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ62的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ62孔和其端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ62孔的端面作為定位夾具。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。
3.3 切削力及夾緊分析計算
刀具：錯齒三面刃鋸片銑刀（硬質(zhì)合金）
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應力幅：
許用應力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3.4 誤差分析與計算
（1）定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷，孔與銷間隙配合。
（2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 零、部件的設計與選用
本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如下表：
表5.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
62
16
15
～0.011
22
5
1
4
M62
4
3.6 夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，應該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。
總 結
這次設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質(zhì)量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，來完成本次設計。
這次設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次畢業(yè)設計使我以前所掌握的關于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結合時，理論與實踐也存在差異。
回顧起此次設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完成定稿，從理論到實踐，在整整一學期的日子里，可以說學到了很多很多的的東西，同時鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正的實用，在生產(chǎn)過程中得到應用。在設計的過程中遇到了許多問題，當然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次畢業(yè)設計，讓自己把以前所學過的知識重新復習了一遍。
這次設計雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，老師的辛勤指導下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位教研室指導老師再次表示忠心的感謝！
致 謝
這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。
這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年
4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年
5.金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學技術出版社，1981年10月
6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
參 考 文 獻
【1】 周宏甫主編，高等教育出版社，機械制造技術基礎（第二版）
【2】王紹俊主編．機械制造工藝設計手冊．機械工業(yè)出版社，1985．
【3】《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組編．金屬機械加工工藝人員手冊．上海科學技術出版社，1983．
【4】上海柴油機廠工藝設備研究所編．金屬切削機床夾具設計手冊．機械工業(yè)出版社,1984．
【5】南京市機械研究所主．金屬切削機床夾具圖冊．機械工業(yè)出版社，1986．
【6】呂周堂、陳曉光主編．互換性與技術基礎．中國科學技術出版社,1994．
【7】宋凱主編.《機械制造技術基礎課程設計指南》.化學工業(yè)出版社2008
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