專利名稱：裝料底座以及具有裝料底座的淬火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的、用于容納一種批量的待要借助于淬火氣體進(jìn)行淬火的淬火件的裝料底座以及按權(quán)利要求8前序部分所述的、利用淬火氣體對(duì)淬火件、特別是金屬工件進(jìn)行淬火的淬火裝置。為了產(chǎn)生確定的工件特性，例如像高硬度或足夠的耐磨強(qiáng)度，對(duì)大多為金屬的工件進(jìn)行熱處理。對(duì)于處理結(jié)果來(lái)說(shuō)，重要的首先是事先已被加熱的工件所進(jìn)行冷卻的速度。 對(duì)于為此所需的淬火過(guò)程來(lái)說(shuō)，公知使用水、油或淬火氣體。使用淬火氣體取代淬火液體的主要優(yōu)點(diǎn)在于，淬火件在淬火之后無(wú)需進(jìn)行凈化，而且還在于在批量中可以達(dá)到更高的淬火均勻度。但為了在這種程度上提高利用淬火氣體所要取得的淬火強(qiáng)度，使其在如淬火油或熔融鹽的液體區(qū)域內(nèi)，有必要達(dá)到一種僅利用高流動(dòng)速度就可以實(shí)現(xiàn)的在淬火件與淬火氣體之間最好在3000W/m2K以上的非常高的熱傳導(dǎo)。為了再次取得所述必要的、非常高的流動(dòng)速度，所使用的鼓風(fēng)機(jī)必須提供非常高的體積流量并因此需要大的電機(jī)功率。這一點(diǎn)帶來(lái)高購(gòu)置成本以及工作期間的高能源成本。在使用具有非常高的電機(jī)功率的鼓風(fēng)機(jī)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題是，隨著所述批量?jī)?nèi)流動(dòng)速度的提高，壓力損失也增加，后果是大部分的淬火氣體不是穿過(guò)所述批量，而是在容納所述批量的裝料底座旁邊的側(cè)面流過(guò)。也就是說(shuō)，雖然鼓風(fēng)機(jī)的體積流量得以提高，但是在所述批量?jī)?nèi)的流動(dòng)速度并因此還有淬火強(qiáng)度幾乎沒(méi)有提高。 此外，傳統(tǒng)的裝料底座由格篩構(gòu)成，其與在垂直方向上延伸的棒條連接，由此在所述批量的內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)附加的旁路流動(dòng)。為了提高淬火強(qiáng)度，由EP 0 129 701 Bl和DE 29 603 022 Ul公開(kāi)了使用氣體噴嘴區(qū)。但這些氣體噴嘴區(qū)的缺點(diǎn)是，它們僅在噴嘴的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)高流動(dòng)速度-但不是在整個(gè)批量的中心處。由EP 1 154 024 Bl公開(kāi)了一種淬火裝置，其中在淬火室內(nèi)設(shè)置可以調(diào)整的、具有流動(dòng)通道的罩，該罩可以通過(guò)容納在裝料底座內(nèi)的淬火件移動(dòng)，以禁止旁路流動(dòng)。所公開(kāi)的這種淬火裝置方面的缺點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為此在淬火室內(nèi)必須具有運(yùn)動(dòng)的、并因此易受磨損的部件(罩、移調(diào)機(jī)構(gòu))。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，按照簡(jiǎn)單和成本低廉的方式提高淬火強(qiáng)度。該目的一方面利用具有權(quán)利要求1特征的裝料底座而另一方面利用具有權(quán)利要求8特征的具有裝料底座的淬火裝置得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中予以說(shuō)明。在本發(fā)明的框架內(nèi)，包括至少兩個(gè)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)和/或附圖中所公開(kāi)的特征的全部組合。本發(fā)明基于的構(gòu)思是，所述裝料底座裝備著周邊封閉的周邊壁，從而防止淬火氣體在側(cè)面從裝料底座流出。換句話說(shuō)，裝料底座在側(cè)面被封閉，也就是借助于裝料底座作為一種類型的流動(dòng)通道構(gòu)成，該流動(dòng)通道防止淬火氣體在淬火件的側(cè)面從裝料底座流出。通過(guò)由于設(shè)置了所述周邊封閉的周邊壁而達(dá)到的淬火氣體流的成束，在整個(gè)批量的內(nèi)部就可以達(dá)到更高的流動(dòng)速度，結(jié)果產(chǎn)生了更高的淬火強(qiáng)度。優(yōu)選周邊壁在流動(dòng)方向上這樣確定尺寸，使淬火件不超出周邊壁。與EP 1 154 024 Bl中所提出的淬火裝置相反，周邊壁在一種按照本發(fā)明的構(gòu)思構(gòu)成的裝料底座中是該裝料底座的組成部分，并且無(wú)需在淬火室的內(nèi)部相對(duì)于裝料底座移調(diào)，由此總體上產(chǎn)生一種利用此前介紹的裝料底座構(gòu)成的淬火裝置明顯更加簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。特別優(yōu)選的是，周邊封閉的周邊壁與用于支承淬火件的底板固定地連接。特別具有優(yōu)點(diǎn)的是所述裝料底座的一種實(shí)施方式，其中該裝料底座至少部分地、 優(yōu)選絕大部分地、特別優(yōu)選完全地由被碳纖維加固的碳(CFC)構(gòu)成，因?yàn)檫@種材料即使在高的熱負(fù)荷下也仍保持造型穩(wěn)定，并通過(guò)高的單位強(qiáng)度也可以承受由于設(shè)置了周邊封閉的周邊壁所產(chǎn)生的高流動(dòng)速度而造成的高流動(dòng)力。在本發(fā)明的改進(jìn)方案中具有優(yōu)點(diǎn)的是，裝料底座具有最好與周邊壁固定地連接的和/或可連接的底板用于支承淬火件。在此方面，底板優(yōu)選這樣構(gòu)成，使其具有足夠大的可以自由通流的面積份額。這一點(diǎn)例如可以通過(guò)具有柵條結(jié)構(gòu)的底板的構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢宰杂赏鞯拿娣e份額在此方面可以使淬火氣體流經(jīng)裝料底座。在底板的設(shè)計(jì)方面需要注意的是，在所述批量?jī)?nèi)的平均流動(dòng)速度與可以自由通流的面積份額(凈橫截面面積)成反比。在所述批量?jī)?nèi)的最大流動(dòng)速度可以通過(guò)改變所要淬火的淬火件在X和Y方向上(水平面)彼此的距離來(lái)進(jìn)行調(diào)整?？梢栽O(shè)想的是，可以為淬火件重疊地設(shè)置多個(gè)最好彼此平行地定向的底板，其中， 在這種情況下周邊壁優(yōu)選在整個(gè)底板上延伸。但特別優(yōu)選的是一種實(shí)施方式，其中僅利用一個(gè)位置進(jìn)行淬火件的裝料，因?yàn)楦郊拥奈恢脮?huì)使得壓力損失增加，并因此需要更高的鼓風(fēng)機(jī)功率。此外認(rèn)識(shí)到，通常，位置靠下的淬火件淬火變差。通過(guò)設(shè)置前面已經(jīng)介紹的周邊被封閉的周邊壁，就可以這樣構(gòu)成或裝備至少一個(gè)、最好僅一個(gè)底板，使得可以自由通流的面積份額(與底板的總面積相比)小于0.6。特別優(yōu)選的是，可以自由通流的面積份額從0. 4到0. 5之間的數(shù)值范圍中選擇，以確保最佳的
裝料，也就是批量數(shù)量(Chargengrdsse)。實(shí)現(xiàn)這種可以自由通流的小橫截面面積可以明
顯提高流動(dòng)速度，但導(dǎo)致所述批量?jī)?nèi)相應(yīng)高的壓力損失，這一點(diǎn)又由于周邊封閉的周邊壁而可以容忍。特別優(yōu)選的是裝料底座的一種實(shí)施方式，其中淬火件自由地設(shè)置在周邊壁的內(nèi)部，也就是周邊壁的內(nèi)部沒(méi)有設(shè)置用于每個(gè)單個(gè)的待冷卻的工件的單獨(dú)的流動(dòng)通道。這種構(gòu)造使裝料底座的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，并且此外可以使至少一個(gè)、最好僅一個(gè)底板迅速地進(jìn)行裝料和卸料。取消占用位置的、周邊壁內(nèi)部的隔板，可以使更大的批量數(shù)量得到冷卻。此外的優(yōu)點(diǎn)是裝備更加簡(jiǎn)單，因?yàn)檎麄€(gè)批量可以一次裝卸。優(yōu)選單個(gè)流動(dòng)通道在周邊壁的內(nèi)部?jī)H通過(guò)淬火件本身形成，其中特別有利的是，淬火件彼此和/或與周邊壁距離恒定。本發(fā)明還涉及一種淬火裝置，用于對(duì)于在事先加熱之后的淬火件、特別是金屬工
件進(jìn)行淬火，特別是用于影響工件組織，例如將富碳的奧氏體薄片的立方面心的Y晶格轉(zhuǎn)
換為鐵素體薄片的立方體心的α晶格。淬火裝置包括可以使淬火氣體引導(dǎo)穿過(guò)的淬火室，
其中，在淬火室內(nèi)可以容納至少一個(gè)用于支承淬火件的裝料底座。特別優(yōu)選的是，裝料底座
是如前所述地構(gòu)成的、具有周邊封閉的周邊壁的裝料底座。為了形成流動(dòng)回路，淬火裝置
除了淬火室之外還包括至少一個(gè)與淬火室流動(dòng)技術(shù)地連接的流動(dòng)通道以及用于使得在所形成的流動(dòng)回路內(nèi)的淬火氣體進(jìn)行循環(huán)的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)。特別優(yōu)選的是，該鼓風(fēng)機(jī)是一種離心鼓風(fēng)機(jī)。在氦作為淬火氣體使用的情況下，優(yōu)選為約500x500mm2批量的標(biāo)準(zhǔn)面積和 20bar的氣體壓力使用約IOOkW或更大功率的鼓風(fēng)機(jī)。在氮作為淬火氣體的情況下，優(yōu)選使用700kW以上功率的鼓風(fēng)機(jī)。特別優(yōu)選使用低密度的淬火氣體，例如像氦或氫，因?yàn)樗璧墓娘L(fēng)機(jī)功率與氣體密度成正比。含有高體積比例低密度氣體的混合氣體也很有益，例如像氮與氫或氦的混合氣體。按照本發(fā)明的構(gòu)思所構(gòu)成的淬火裝置的特征在于，為裝料底座分配引導(dǎo)裝置，該引導(dǎo)裝置這樣構(gòu)成和設(shè)置，使得將流經(jīng)裝料底座的全部淬火氣體導(dǎo)入到流動(dòng)通道內(nèi)。換句話說(shuō)，引導(dǎo)裝置在裝料底座與流動(dòng)通道之間產(chǎn)生一種淬火氣體密封的連接，特別是通過(guò)以在裝料底座與本身的流動(dòng)通道之間的附件的形式構(gòu)成一種附加的流動(dòng)通道，并因此防止已經(jīng)流經(jīng)裝料底座的淬火氣體在裝料底座最下面的底板的下方的區(qū)域內(nèi)側(cè)面地流出到淬火室中。通過(guò)產(chǎn)生的淬火氣流束可以達(dá)到最佳的流動(dòng)速度。特別優(yōu)選的是，將設(shè)置在裝料底座與流動(dòng)通道之間的區(qū)域中的引導(dǎo)裝置與如開(kāi)頭所述那樣構(gòu)成的、具有周邊封閉的周邊壁的裝料底座組合起來(lái)。所述引導(dǎo)裝置和周邊封閉的周邊壁相加成一種設(shè)置在淬火室內(nèi)部的共用的流動(dòng)通道，這防止淬火氣體在側(cè)面從裝料底座流出。換句話說(shuō)，通過(guò)這種類型的結(jié)構(gòu)完全消除了向外部的旁路流動(dòng)，并且使得全部體積流被引導(dǎo)通過(guò)所述批量，而無(wú)需設(shè)置一種具有用于每個(gè)工件的可以移調(diào)的流動(dòng)通道的、 要被設(shè)置在淬火室內(nèi)部的罩。如果周邊壁在兩側(cè)超出底板，那么引導(dǎo)裝置也可以由向下地、 也就是在流動(dòng)方向上超出底板的周邊壁段形成。在引導(dǎo)裝置的設(shè)置方面存在不同的可能性。依據(jù)第一種選擇方案，引導(dǎo)裝置是裝料底座的組成部分，并從該底板、最好是唯一的最下面的底板出發(fā)而向流動(dòng)通道排出口的方向延伸。引導(dǎo)裝置在此方面這樣構(gòu)成和設(shè)置，使得能夠至少盡可能地、最好完全地產(chǎn)生與淬火室底板區(qū)域的密封連接。在一種可選擇的實(shí)施方式中，引導(dǎo)裝置是淬火室的和/或流動(dòng)通道的組成部分，并且裝料底座可以密封地與最好作為封閉的周邊壁構(gòu)成的引導(dǎo)裝置對(duì)接，這最好通過(guò)取下裝料底座或?qū)⒀b料底座套裝在周邊封閉的引導(dǎo)裝置上來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了優(yōu)化淬火裝置的效率，優(yōu)選一種實(shí)施方式，其中在流動(dòng)回路內(nèi)設(shè)置傳熱器 (熱交換器)，利用其可以排出有針對(duì)性地由淬火氣體所吸收的熱量。特別優(yōu)選的是，將氣體入口通入到流動(dòng)回路內(nèi)、最好直接通入到淬火室內(nèi)，通過(guò)該氣體入口可以最好從高壓箱導(dǎo)入處于壓力下的淬火氣體。優(yōu)選附加地設(shè)有用于對(duì)于淬火室抽真空的裝置。在本發(fā)明的改進(jìn)方案中具有優(yōu)點(diǎn)的是，至少一個(gè)、最好僅一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)裝備有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置、最好是裝備變頻器，以限制啟動(dòng)電流。這一點(diǎn)提供的附加優(yōu)點(diǎn)是，鼓風(fēng)機(jī)功率、并因此流動(dòng)速度可與每一批量所需的熱傳遞系數(shù)相配合。優(yōu)選鼓風(fēng)機(jī)功率與最好為0. 4至0. 5的自由通流的面積份額相組合地這樣選擇大小，使得在各自使用淬火氣體時(shí)總是取得至少3000W/m2的熱傳遞。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)來(lái)自優(yōu)選實(shí)施例以及借助附圖的下列說(shuō)明。附圖示出
圖1淬火裝置連同裝料底座的示意圖；以及圖2裝載了淬火件的裝料底座的俯視圖。附圖中相同的部件和具有相同功能的部件采用相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)注。
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圖1示出用于對(duì)于這里是金屬工件的淬火件2進(jìn)行淬火的淬火裝置1。該淬火裝置1包括淬火室3，該淬火室具有密封的門4(進(jìn)料門)，該門用于以支承著淬火件2的、由碳纖維加固的碳制成的裝料底座5來(lái)對(duì)于淬火室3進(jìn)行裝載，或者對(duì)于該淬火室進(jìn)行卸載。 淬火室3內(nèi)通入用于從高壓容器7輸送淬火氣體的高壓氣體管6。與淬火室3在流動(dòng)技術(shù)上連接著一種流動(dòng)通道8，該連接管道與淬火室3共同形成用于淬火氣體的流動(dòng)回路。在流動(dòng)通道8內(nèi)設(shè)置作為離心鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)成的鼓風(fēng)機(jī)9，為該鼓風(fēng)機(jī)分配一種轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置10。此外處于流動(dòng)通道8內(nèi)的是用于從淬火氣體中排出熱量的熱交換器11。借助鼓風(fēng)機(jī)9使淬火氣體加速，并吹向熱交換器11的方向，并通過(guò)流動(dòng)通道8的通入口 12進(jìn)入到淬火室3內(nèi)，以及通過(guò)出口孔13從該淬火室中排出。正如從圖1和2所看到的那樣，裝料底座5包括柵條狀的平坦的底板14，在該底板中形成大量的貫通孔15。底板14上以彼此的距離dx在X方向上并以彼此的距離dy在Y 方向上放置淬火件2。X方向上底板14的尺寸為a = 0. 5m，而Y方向上b = 0. 5m。裝載著淬火件2的底板14的可以自由通流的面積份額為底板14的總面積a χ b與全部淬火件2 的橫截面面積之間的差值與底板總面積a χ b的比率。在所示的實(shí)施例中，可以自由通流的面積份額從0. 4到0. 5之間的數(shù)值范圍中選擇?？梢钥闯?，周邊封閉的周邊壁16垂直于底板14的表面延伸部延伸。該周邊壁16 在所示的實(shí)施例中從底板14出發(fā)朝向通入口 12的方向延伸，并與該通入口間隔距離地結(jié)束，但與流動(dòng)方向17相反地超出整個(gè)裝料底座5。周邊壁16因此使淬火氣體成束并防止側(cè)面地從裝料底座5流出到淬火室3內(nèi)。正如從圖1所看到的那樣，在裝料底座5的底板14上設(shè)置站立腳22，利用該站立腳可以將裝料底座5放置在淬火室3的外面。站立腳22在流動(dòng)方向上伸入到引導(dǎo)裝置19 內(nèi)部的區(qū)域內(nèi)。從圖2可以看出所示實(shí)施例中周邊壁16的方形的周邊輪廓，其上端面18與通入口 12間隔距離地設(shè)置，從而淬火氣體在其路徑上從流動(dòng)通道8必須直接流經(jīng)所述淬火室。正如從圖2進(jìn)一步看出的那樣，裝料底座5不包括用于構(gòu)成用于淬火件2的單獨(dú)的流動(dòng)通道的、設(shè)置在周邊壁16內(nèi)部的壁。周邊壁16內(nèi)部的流動(dòng)通道僅由淬火件2或由淬火件2和周邊壁16形成。為了避免流經(jīng)底板14的淬火氣體在側(cè)面流出進(jìn)入到淬火室3內(nèi)，也就是為了將淬火氣體成束地導(dǎo)入到流動(dòng)通道8內(nèi)，設(shè)有引導(dǎo)裝置19，該引導(dǎo)裝置在所示的實(shí)施例中固定地集成到淬火室中，并且側(cè)面地環(huán)繞著所述出口孔13。引導(dǎo)裝置19以周邊封閉的周邊壁 16的方式構(gòu)成，其從淬火室3的底面20 (基底)出發(fā)，與流動(dòng)方向17相反地一直延伸到裝料底座5。裝料底座5在沒(méi)有形成間隙的情況下密封地緊貼在引導(dǎo)裝置19的環(huán)繞的上端面21上，從而周邊壁16與周邊壁狀的引導(dǎo)裝置19共同形成一種前流動(dòng)通道，該前流動(dòng)通道設(shè)置在本身的流動(dòng)通道8、也就是其通入口 12的前面。由于在淬火室3的內(nèi)部的裝料底座5的外面構(gòu)成的阻滯壓力(Maudruck)，使得全部淬火氣體體積流基本上穿過(guò)裝料底座5 而到達(dá)流動(dòng)通道8。
權(quán)利要求
1.裝料底座，用于容納一種批量的待要借助于淬火氣體進(jìn)行淬火的淬火件O)、特別是金屬工件，其特征在于，裝料底座( 具有周邊封閉的周邊壁(16)，該周邊壁環(huán)繞著所述批量，并由此形成了防止旁路流動(dòng)的流動(dòng)通道(8)。
2.按權(quán)利要求1所述的裝料底座，其特征在于，裝料底座( 至少部分地、最好完全地由碳纖維加固的碳構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求1或2所述的裝料底座，其特征在于，裝料底座(5)具有至少一個(gè)、最好僅一個(gè)用于支承淬火件O)的底板(14)，該底板具有能夠自由通流的面積份額。
4.按權(quán)利要求3所述的裝料底座，其特征在于，底板(14)在淬火件O)的支承面上通過(guò)周邊壁(16)凸出。
5.按權(quán)利要求3或4之一所述的裝料底座，其特征在于，底板(14)兩側(cè)通過(guò)周邊壁 (16)凸出，最好是這樣使周邊壁(16)在底板(14)與淬火裝置⑴的流動(dòng)通道⑶之間的區(qū)域內(nèi)形成引導(dǎo)裝置(19)，該引導(dǎo)裝置將流經(jīng)整個(gè)底板(14)的全部淬火氣體直接導(dǎo)入到流動(dòng)通道內(nèi)。
6.按權(quán)利要求3至5之一所述的裝料底座，其特征在于，裝載淬火件O)的底板(14) 的能夠自由通流的面積份額從約0. 4到0. 5之間的數(shù)值范圍中選擇。
7.按前述權(quán)利要求之一所述的裝料底座，其特征在于，在周邊壁(16)內(nèi)部的區(qū)域內(nèi)附加于周邊壁(16)沒(méi)有設(shè)置其它的限制流動(dòng)通道的壁。
8.淬火裝置，用于對(duì)于淬火件O)、特別是金屬工件進(jìn)行淬火，包括淬火室⑶；最好按前述權(quán)利要求之一所述的、至少一個(gè)能夠容納在所述淬火室(3)內(nèi)的、具有最下面的底板(14)的裝料底座(5)；用于構(gòu)成一種封閉的流動(dòng)回路的、以流動(dòng)技術(shù)連接到淬火室C3)上的流動(dòng)通道(8)；以及用于使得在流動(dòng)回路內(nèi)的淬火氣體進(jìn)行循環(huán)的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)(9)，其特征在于，設(shè)有引導(dǎo)裝置(19)，該引導(dǎo)裝置這樣構(gòu)成和設(shè)置，使其將流經(jīng)裝料底座 (5)的最下面的底板(14)的全部淬火氣體直接導(dǎo)入到流動(dòng)通道(8)內(nèi)。
9.按權(quán)利要求8所述的淬火裝置，其特征在于，所述引導(dǎo)裝置(19)是裝料底座(5)的組成部分，并能夠密封地容納在淬火室C3)內(nèi)，或者裝料底座( 能夠密封地與形成了淬火室(3)和/或流動(dòng)通道(8)的組成部分的引導(dǎo)裝置(19)對(duì)接，最好能夠套裝。
10.按權(quán)利要求8或9之一所述的淬火裝置，其特征在于，在流動(dòng)回路內(nèi)設(shè)置用于從淬火氣體中排出熱量的熱交換器(11)。
11.按權(quán)利要求8至10之一所述的淬火裝置，其特征在于，將氣體入口通入到流動(dòng)回路內(nèi)，最好通入到淬火室(3)內(nèi)。
12.按權(quán)利要求8至11之一所述的淬火裝置，其特征在于，為鼓風(fēng)機(jī)(9)配置轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置(10)。
13.按權(quán)利要求8至12之一所述的淬火裝置，其特征在于，鼓風(fēng)機(jī)功率至少為100kW， 最好至少為200kW，進(jìn)一步優(yōu)選至少為700kW。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝料底座(5)，用于容納一批要借助于淬火氣體進(jìn)行淬火的淬火件(2)、特別是金屬工件。依據(jù)本發(fā)明，所述裝料底座(5)具有周邊封閉的、環(huán)繞著那批工件的并由此形成了防止旁路流動(dòng)的流動(dòng)通道(8)的周邊壁(16)。本發(fā)明此外涉及一種具有裝料底座(5)的淬火裝置(1)。
文檔編號(hào)C21D1/613GK102282272SQ200980154569
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
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