汽车研发:整车运动部件校核分析!

漫谈君 汽车大漫谈 2020-03-04

 漫谈君:专注分享最燃的汽车研发技术!

2019年过了一个特殊的年,大家都不能出门,老师几们也不能去看小姐姐了,就问你们难受不?也不能运动,更没法邀请小姐姐开车出去兜风,虽然哪都不能去,但是汽车运动件的校核于分析不能停


今天

漫谈君就带你一起来看看

整车运动部件校核分析

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前言

整车运动分析是整车DMU(数字化虚拟样机)分析的重要内容,主要目的是检查整车所有运动件在运动过程中与周边件的间隙合理性,校核的内容涉及到发动机底盘车身电器内外饰附件等专业,报告由整车总布置作为阀点交付物评审输出及归档,接下来我们就一个一个来看。




一、发动机罩运动分析

 发动机罩在发动机室顶部,起到挡雨遮阳,隔热隔音,防止外界物体直接进入到机舱的作用。发动机罩运动分析具体内容如下:

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目的
主要是验证发动机罩运动过程中与周边件的间隙合理性及验证发动机罩气弹簧支持杆在开启和关闭时周边间隙合理性。

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输入数据

发动机罩在引擎盖下面,起到更多一层的保护,在做校核分析时,主要包括发动机罩本体数据、机罩隔音垫、翼子板、保险杠总成、左右组合灯;同时还有一决定运动行程的数据:如机罩开启角、机罩锁、限位块等,具体输入参数如下图所示。



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输入参数

主要需要输入发动机罩铰链开启角、铰链旋转中心等参数。这些参数的设置可根据相关部件的特性参数,或者选型说明书中推荐参数。同时将所有数据导入CATIA软件的DMU Kinematics模块对发动机罩的运动进行模拟。

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输出物
在做完运动分析之后,需要输出运动分析的结果,并且根据经验值或推荐值对结果进行判定是否满足要求,发动机罩运动分析的主要输出交付物如下如下

①发动机罩总成与翼子板间隙图,其间隙值一般大于2.5mm或大于间隙面差定义;

②发动机罩与前保险杠间隙变化图,其间隙值一般大于4mm或大于间隙面差定义;

③发动机罩与通风盖板间隙变化图,其间隙值一般大于3mm或大于间隙面差定义;

④气弹簧支撑杆与周边间隙变化图,其间隙值一般大于5mm;

⑤气弹簧铰接点角度变化图,整个运动过程中角度变化量不超过3°;

⑥机罩锁锁钩与锁体之间运动关系,打开或关闭状态锁舌不与锁钩干涉。



二、前车门运动分析

不论前车门还是后车门,车门作为车辆最常用的运动部件对其做运动分析至关重要,必须通过DMU分析以确定最小位置以及最小位置发生的距离是否满足要求,并对其合理性进行分析改进,以达到最终设计要求,前车门的运动分析具体如下:


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目的

通过前车门的运动模拟过程,检查是否与周边零件存在干涉,检查车门限位器与车门附件的间隙情况,避免实车存在的风险。

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输入数据


3
输入参数

对车门做运动分析,需要输入的参数主要为铰链及限位器的角度范围,具体内容包括:前门铰链中心线后倾角度、内倾角度前门全开角度(限位器)角度铰链全开角度

将所有和运动行程相关参数导入CATIA软件的DMU Kinematics模块对前车门的运动进行模拟。


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输出物

 前车门进行校核后,输出物主要包括前车门与翼子板运动间隙,此间隙是否满足安全间隙要求:同时输出前车门总成和车身上下铰链的运动间隙以及车门限位器的间隙,具体输出物及要求如下:

①前车门总成和翼子板之间的运动间隙变化图,其最小间隙为2.5mm或为间隙面差定义的1/2;

②前车门总成和车身上铰链之间的运动间隙变化图,其最小间隙为4mm;

③前车门总成和车身下铰链之间的运动间隙变化图,其最小间隙为4mm;

④车门限位器的运动轨迹及间隙变化图,车门限位器不与周边件干涉;



三、后车门(滑移门)运动分析

后车门(滑移门)作用同前车门一样,必须通过DMU分析以确定最小位置以及最小位置发生的距离是否满足要求。其具体运动分析如下:

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目的

通过后车门的运动模拟过程,检查是否与周边零件存在干涉,检查车门限位器与车门附件的间隙情况,避免实车存在的风险。通过对滑移门的运动模拟过程,检查滑移门内饰与侧围外板的间隙情况,检查滑移门铰链运动合理性,检查是否与周边零件存在干涉。

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输入数据
和前车门有所区别的是,后车门由于是滑动门,此时需要输入后车门总成及滑移门总成两部分的数据,其中两大车门总成中又包含一些小总成如侧围总成、后车门内饰总成、车门附件总成等,具体输入数据如下所示:


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输入参数

和前车门一样,后车门的校核需要输入主要为铰链和限位器的角度范围,具体输入参数包括:后门铰链中心线后倾角度、内倾角度、后门全开角度(限位器)角度、铰链全开角度等。

滑移门行程运用CATIA软件的DMU Kinematics模块对后车门(滑移门)的运动进行模拟。


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输出物

后车门由于包括两大总成,总成中又包含小总成,其相对关系较为复杂,其包含的输出物具体如下:

①后车门总成和侧围及前车门板之间的运动间隙变化图,其最小间隙为4mm或为间隙面差定义的;

②后车门总成和车身上铰链之间的运动间隙变化图,其最小间隙为4mm;

③前车门总成和车身下铰链之间的运动间隙变化图,其最小间隙为4mm;

④车门限位器的运动轨迹及间隙变化图,车门限位器不与周边件干涉;

⑤滑移门总成和前车门总成之间的运动间隙,其最小间隙为4mm;

⑥滑移门内饰总成和侧围总成之间的运动间隙,其最小间隙为10mm;

⑦滑移门总成和侧围总成之间的运动间隙,其最小间隙为2.5mm或间隙面差定义;

⑧滑移门铰链与导轨间隙变化值,三根导轨设计偏差不超过1mm。



四、背门(后背箱盖)运动分析

后背箱最主要功能是存放一些必要的汽车设备和生活用品,后备箱中存放的必备物品有备用轮胎、千斤顶、工具包以及三脚架等等,而后背箱盖就起到保护这些物品的作用,备门(后背箱盖)运动分析如下:


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目的

通过备门的运动模拟过程,检查是否与周边零件存在干涉,检查气弹簧布置合理性,避免实车存在的风险。通过后备箱盖的运动模拟,检查是否与周边零件存在干涉,检查气弹簧(铰链)布置合理性,避免实车存在的风险。

2
输入数据
后背门的运动分析需要输入后背门总成及后备箱盖总成两个大总成数据,两大总成数据中也同时包含若干小总成,具体所需要输入数据如下所示:


3
输入参数

后背箱是经常需要开启和关闭的部件,其运动行程同样由铰链所能达到的最大开启角有关,具体输入参数包括:备门开启角及铰链中心、后备箱开启角度及铰链中心(气弹簧行程);将上述参数导入CATIA软件的DMU Kinematics模块中对备门及行李箱盖的运动进行模拟。


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输出物

后背门如果设计不合理,在实际过程中很有可能就会出现下雨天漏雨问题。所以后背门的运动以及校核分析就尤为重要,需要重点考察和输出的交付物如下所示。

①背门总成和顶盖总成之间的运动间隙,其最小间隙为4mm或间隙定义;

②背门总成和侧围总成的运动间隙,其最小间隙为3mm或间隙定义;

③气弹簧与周边间隙变化值,其最小间隙为10mm。



五、加油口盖运动分析

油箱盖是指汽车上的用于储备汽油的箱子。形状是方形的,用不锈钢做成(也有用塑料),密封性很好。只有一个小小的园形入口,这个口只有瓶子的盖子一样大,便于储存。一般是放在汽车的尾部。加油口盖运动分析如下:


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目的

通过加油口盖的运动模拟过程,校核加油口盖在开启和关闭状态与周边件的间隙情况,避免实车存在风险。

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输入数据


3
输入参数

对加油盖口的运动分析,所需要的输入参数相对简单一,输入参数为加油口盖开启角,将此开启角导入CATIA软件的DMU Kinematics模块对加油口盖的运动进行模拟。

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输出物

加油口盖主要关注在于加油口盖外板开启后的运动轨迹,输出物为加油口盖外板和左侧围外板之间的运动间隙,其最小间隙为1.5mm或间隙定义。



六、前车门玻璃运动分析

车窗的造型结构及质量对驾驶员的视野、乘客的舒适感、外形的美观以及空气动力特性等方面有较大的影响。车窗结构通常为曲面封闭式,在车身的车窗框与车窗玻璃之间,用橡胶密封条连接。前车门玻璃运动分析如下:

1
目的

通过车门玻璃的运动模拟过程,检查是否与周边零件存在干涉,检查与周边零件间隙是否满足要求,检查玻璃的两个安装点的偏移量是否满足要求,避免实车存在的风险。

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输入数据


3
输入参数

车门玻璃只在一个方向上运动,顾输入参数为在这个方向上玻璃升降的行程,将此导入参数导入CATIA软件的DMU Kinematics模块对前车门玻璃的运动进行模拟。



4
输出物

车门玻璃无论是在行车还是停车过程中都会使用,使用频率很高,其设计如果不合理,会出现卡滞,异响等各种问题,其输出物会相对多一些,具体输出及要求如下:

①前车门玻璃与前车门外板上加强板的间隙,其最小间隙为10mm;
②前车门玻璃与前车门外板下加强板的间隙,其最小间隙为25mm;
③前车门玻璃与前车门防撞梁总成的间隙,其最小间隙为25mm;
④前车门玻璃下降后与玻璃大面的面差;
⑤前车门玻璃下降后玻璃的前边线与前引导线的线差;
⑥前车门玻璃下降后玻璃的后边线与后引导线的线差;
⑦前车门玻璃与前车门窗框总成的间隙;
⑧前车门玻璃与前车门玻璃后导轨总成的间隙;
⑨前车门玻璃前安装点处y方向的偏移量,上中下的三个位置标准为(3-10mm,大约10mm,3-10mm);
⑩前车门玻璃后安装点处y方向的偏移量,上中下的三个位置标准为(3-10mm,大约10mm,3-10mm)。



七、后车门玻璃运动分析

和前车门玻璃一样,后车门玻璃的运动也是通过导入待分析的机构和相关零件,通过简化和分析机构,并且重建机构后输出运动分析结果,其运动分析具体如下:


1
目的

通过车门玻璃的运动模拟过程,检查是否与周边零件存在干涉,检查与周边零件间隙是否满足要求,检查玻璃的两个安装点的偏移量是否满足要求,避免实车存在的风险。

2
输入数据


3
输入参数

输入参数主要为后车门玻璃升降行程,运用CATIA软件的DMU Kinematics模块确定好运动副,以及对运动分析定义好之后对后玻璃的运动进行模拟。


4
输出物

和前车门一样,后车门如果设计如果不合理,同样会出现卡滞,异响等各种问题,需要对其运动轨迹进行详细分析,并且输出其运动过程相关的交付物,具体输出及要求如下所示:

①前车门玻璃与前车门外板上加强板的间隙,其最小间隙为10mm;

②前车门玻璃与前车门外板下加强板的间隙,其最小间隙为25mm;

③前车门玻璃与前车门防撞梁总成的间隙,其最小间隙为25mm;

④前车门玻璃下降后与玻璃大面的面差;

⑤前车门玻璃下降后玻璃的前边线与前引导线的线差;

⑥前车门玻璃下降后玻璃的后边线与后引导线的线差;

⑦前车门玻璃与前车门窗框总成的间隙;

⑧前车门玻璃与前车门玻璃后导轨总成的间隙;

⑨前车门玻璃前安装点处y方向的偏移量,上中下的三个位置标准为(3-10mm,大约10mm,3-10mm);

⑩前车门玻璃后安装点处y方向的偏移量,上中下的三个位置标准为(3-10mm,大约10mm,3-10mm)。



八、前悬架运动分析

悬架是汽车的车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并减少由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。前悬架运动分析如下:

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目的

分析前悬架的设计硬点在车辆处于悬空,空载、半载、满载和极限载荷(下面简称车辆的5种状态)下的坐标值;分析前悬架零部件在运动过程中与周边零件间隙;分析前轮定位参数在车辆从空载到极限载荷过程中的变化情况;分析驱动轴空间角度在车辆的从空载到极限载荷过程中的变化情况。

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输入数据

3
输入参数

整车在各种运动工况过程中与周边件有足够的空间间隙,不会发生运动干涉,符合设计要求,能满足车辆正常行驶时的要求,具体输入参数包括:前悬架总成硬点参数、减振器滑柱行程、转向器行程。

运用CATIA软件的DMU Kinematics模块对前悬架的运动进行模拟。


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输出物

在汽车的行驶过程中,在车辆跳动极限和转向极限范围内,悬架运动件之间不能产生干涉,且保持一定的间隙,以保证汽车行驶的安全性及操纵稳定性。 具体输出物应该包括:

①左驱动轴总成与横向稳定杆总成间隙;
②左侧转向横拉杆与横向稳定杆总成间隙;
③左下摆臂与横向稳定杆总成间隙;
④前轮的所有包络空间数据,前轮无转向时悬空到极限位置;左转向2/3时悬空到极限位置;右转向2/3时悬空到极限位置;左极限转向时悬空到80%全跳动位置;右极限转向时悬空到80%全跳动位置这五种状态下的轮胎包络;
⑤前轮包络空间和车身间隙,包络空间和车身最小间隙一般设计要求大于25mm;
⑥前轮定位参数在车辆从空载到极限载荷过程中的变化(如下表所示);

⑦前轮轮距变化值在车辆从空载运动到极限载荷过程中的变化情况;

⑧驱动轴空间角度在车辆的从空载到极限载荷过程中的变化情况。



九、后悬架运动分析

    悬架结构的运动学特性关系到汽车操纵稳定性、转向轻便性、行驶舒适性、轮胎寿命以及汽车布置设计中的运动干涉等方面,所以对悬架进行运动分析就显得尤其重要。

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目的

分析后悬架的设计硬点在车辆处于悬空,空载、半载、满载和极限载荷(下面简称车辆的5种状态)下的坐标值;分析后悬架零部件在运动过程中与周边零部件的间隙;分析后轮定位参数在车辆从空载到极限载荷过程中的变化情况。

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输入数据


3
输入参数
和前悬架类似,后悬架的运动分析主要输入参数包括:后悬架硬点参数、后轮定位参数、后减振器行程、驱动轴总成(四驱)。

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输出物

通过对后悬架的分析,可以得出其与周边零部件的间隙,同时还能给出后轮的包络与周边件的关系,具体输出物及要求如下:

后悬架在运动过程中与周边零部件的间隙情况;

分析后轮包络空间和周边零件间隙情况,周边间隙不小于25mm。



前风窗雨刮器运动分析

雨刮器又称为刮水器、水拨、雨刮器或挡风玻璃雨刷,是用来刷刮除附着于车辆挡风玻璃上的雨点及灰尘的设备,以改善驾驶人的能见度,增加行车安全。前风窗雨刮器运动分析如下:


1
目的

通过建立数学模型,以达到在软件中将前雨刮的真实运动情况反映出来,分析雨刮刮刷的运动轨迹,校核刮刷面积是否符合相关法规,以及在工作范围内,关键旋转角度的变化曲线。

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输入数据


3
输入参数

输入参数包括前风挡玻璃A、B区(针对ECE或GB),或A、B、C(针对SAE),运用CATIA软件的DMU Kinematics模块对前风窗雨刮器的运动进行模拟。


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输出物

  雨刮系统刮刷面积的校核按照GB15085-2013要求,即A区要求≥98%,B区要求≥80%。刮刷面积的校核通过标准,具体与项目定义的要求为准,其主要输出物如下:

①挂扫面积法规符合性;

②机构运动干涉检查报告。



十一、后风窗雨刮器运动分析

后风窗雨刮器虽然没有前雨刮使用频繁,但在大雨天气下,或者结霜大雾天观察后部车辆情况下就相对使用比较多,其运动分析具体如下:


1
目的

通过建立数学模型、校核后风窗雨刮器的真实运动情况反映出来,分析雨刮器在运动过程中与周边件的干涉情况。

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输入数据


3
输入参数

对于后雨刮的分析,无具体的所要约束的输入参数,直接运用CATIA软件的DMU Kinematics模块对后风窗刮水系统的运动进行模拟。



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输出物

输出物为《雨刮器运动干涉检查报告》,其主要内容为通过在分析树上右键检查干涉,软件将会允许我们对指定的零件之间的干涉进行校验,并将指定帧之间所有发生的干涉现象都列举出来,同时还展示了对应的时间和对应的体积干涉量,可整体作为检查报告输出。



二、空调出风口调节运动分析

空调的出风是通过乘客舱仪表板上的格栅调节左右和上下位置来满足不同方向的出风需求,空调出风口调节运动分析如下:


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目的

通过建立数学模型、校核各空调出风口调节情况,分析其运动过程中是否与周边件或格栅之间干涉情况,分析各出风口的大致出风范围;

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输入数据

输入数据为空调左、中、右出风口盒总成。

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输入参数

输入参数为驾驶员及副驾驶的H点、眼椭圆位置。运用CATIA软件的DMU Kinematics模块对空调出风口的运动进行模拟。


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输出物

空调的出风是否能够满足乘客的舒适性要求,对出风口的设计有一定的要求;出风速度、出风方向及扫风范围都与出风口的设计息息相关,其主要由输出物如下:

①空调出风口调节干涉检查报告;

②关于出风口格栅内部凸出物法规符合性报告;

③出风扫掠面积数模,从侧视图看面积需包含至前排乘员的眼椭圆及H点处。



十三、储物盒开启、关闭运动分析

车内储物盒通常用来满足乘客放置一些小件物品的需求而专门设计的,储物盒开启、关闭运动分析如下:

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目的

建立储物盒运动数学模型,分析储物盒在运动过程中与周边件的间隙情况,避免在实车时与周边件干涉。

2
输入数据

储物盒是否能够正常的开启和关闭,需确认运动过程是否有干涉行为,或者存在干涉风险,其运动分析所需要输入数据为乘客舱各储物盒数模,储物盒所在载体数模。

3
输入参数

对储物盒的运动分析无具体的输入参数,直接运用CATIA软件的DMU Kinematics模块对储物盒的运动进行模拟分析即可。


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输出物

输出物为《储物盒运动分析干涉报告》。其主要内容为通过在分析树上右键检查干涉,软件将会允许我们对指定的零件之间的干涉进行校验,并将指定帧之间所有发生的干涉现象都列举出来作为检查项以报告形式输出。



十四操纵件运动分析

汽车上的操纵件是保证行车安全的关键,也是每个汽车驾驶员必须熟悉并具备的基本操作技能之一。操纵件运动分析如下:

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目的

建立各操纵件运动分析模型,分析各操纵件在使用过程中的干涉情况,避免在实车装态与周边件干涉;

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输入数据


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输入参数

汽车上操纵件决定着车辆的行驶状态,对操纵件的运动校核分析需要输入的主要参数包括:各踏板行程、方向盘转角及调节角度、组合开关调节角度、各档位位置;输入后运用CATIA软件的DMU Kinematics模块对操纵件的运动进行模拟。


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输出物

输出物为《操纵件运动干涉校核报告》。其主要内容为通过在分析树上右键检查干涉,软件将会允许我们对指定的零件之间的干涉进行校验,并将指定帧之间所有发生的干涉现象都列举出来作为检查项以报告形式输出。



五、座椅调节及运动分析

驾驶者在开车之前,首先要调整的就是座椅的位置,若是座椅位置不合适,就会影响驾驶员视线和操控的灵敏度,甚至导致交通事故。座椅调节及运动分析如下:

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目的

建立座椅运动分析模型,分析座椅在各个调节状态下与周边件的间隙情况;

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输入数据


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输入参数

座椅是作为内饰的第一大总成,不仅仅有关整车功能、与整车安全,整车舒适性都有直接关系,对座椅的运动校核分析需要输入的参数包括:座椅功能定义描述、座椅滑动行程、

座椅翻转角度。


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输出物

输出物为《座椅运动校核分析报告》,具体间隙要求见座椅布置要求。其主要内容为通过在分析树上右键检查干涉,软件将会允许我们对指定的零件之间的干涉进行校验,并将指定帧之间所有发生的干涉现象都列举出来作为检查项以报告形式输出。



结语

由于汽车是由许多总成组装在一起的,在总体布置设计中,必须从整车角度出发,根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的校核。进行运动学正确性的校核,尤其对于有相对运动的部件或零件进行运动干涉校核,关系到汽车能否正常工作,必须引起重视。



写在最后

我用持续不断的

努力写作与分享

希望换来你

持续不断的成长

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十分感谢

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由漫谈君根据经验整理,仅供学习、交流!

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