市场现状
我国激光产业的发展,虽然是一个初步发展,但在国际科技带领下已经完成了飞跃的发展,并且比同等质量有一个高阶段的**。以激光切割机来讲,市场的需求高达千万,为广阔的市场添加了新的生机。自从60年代**台激光设备的诞生和应用开始,我国就有多位*在激光行业付出了努力,并达到了国际一个微小的差值。在激光行业的发展同时,激光成套工业设备也进入了生产的市场,摆脱了长期依靠国外的局面,解决了国内激光行业的尴尬局面。
国内经济的飞速发展,成为激光市场的高产业支柱,并且可以达到每年20%以上的增长速,成为**激光市场的一个新起点,根据*预测,国内的激光市场仍处于高速的增长阶段,在未来可以在进行翻倍的增加,来较大的扩充激光切割设备的市场,填补国内空白,将国内高端激光设备摆脱受困的状态,成为国际上的**梁柱。目前国内的激光产业主要在深圳、武汉两地聚集,其中深圳是国内的重要销售市场,并且以多年的发展经验,良好了其他区域。
购置单位
一类是大中型制造企业,这些企业生产的产品中有大量板材需要下料、切料,并且具有较强的经济和技术实力。
另一类单位是加工站(国外称Job Shop),加工站是专门对外承接激光加工业务的,自身无主导产品。它的存在一方面可满足一些中小企业加工的需要;一方面在初期对推广应用激光切割技术起到宣传示范的作用。1999年美国全国共有激光加工站2700家,其中51%从事激光切割工作。八十年代中国激光加工站主要从事激光热处理工作,九十年代后,激光切割及攻站逐步增加。在此基础上随着中国大中型企业体制改革的深入和经济实力的增强,越来越多的企业将采不锈钢屏风加工用CO2激光切割技术。
从目前国内应用情况分析,CO2激光切割广泛应用于12mm厚的低碳钢板;6mm厚的不锈钢板及;20mm厚的非金属材料。对于三维空间曲线的切割,在汽车、航空工业中也开始获得了应用。
发展趋势
激光切割指采用激光发射性光束在产品上面打孔,根据水平移动来对应产生的缝隙称为激光切割,激光可以在多产品材料上面切割,如亚克力、刀模板、布料、皮革等行业都能运用激光进行切割,因此激光切割是一种在多行业切割的新型方案。对于这样一种新型的切割方法,相对于传统切割有着什么样的优势呢,下面光博士带您分析下。
激光是利用物质激发产生光,这种光带有强烈的温度,在接触材料时候,能够迅速的在材料表面融化,形成打孔,根据对位对点的移动形成了切割,因此这样的一种切割方法相对于传统的切割方法,缝隙更小,更能够省去大部分材料,然而根据切割效果来定义分析,根据激光进行切割的材料,其切割效果能够满意,精准度又高,这是继承了激光的优势,也是普通切割方式不能够媲美的。
相对于传统切割方式中,激光切割更易懂、易学、在商家需求的加工效果,速度方面都有着**的优势,因此相信在未来的切割方式选择中,激光切割机将是大众的需求。
市场模式转变
激光切割加工是指采用激光设备来给产品进行加工,这种模式是针对那种初入激光行业,并且小型的加工户,然而这种模式在现今的社会都不提倡了,因为激光设备的价格不再是那种高高在上的设备了,**的技术发展,优良的加工精细,使得现今的激光设备不再是那样的昂贵,因为它们的设备有针对行业性的,这样能够省去了以往那种高贵的大功率设备加工,现今的小功率设备也能进行加工了,这让这些想购买激光切割机的加工不在需要借用他人的设备进行加工了,激光切割加工模式逐渐被取代了,这是必然性。
下面分析下激光切割市场以及加工效果,在激光切割市场,凡事了解一点的都清楚,激光切割能够加工多行业,然而需要购买加工多行业的设备,价格是不菲的,然而如果购买的是单行业,如刀模激光切割机、皮革激光切割机等,这些针对行业的设备,价格就不是那样昂贵了,这就是未来的市场,在其加工效果方面不锈钢花格图片,单行业的加工效果,肯定针对单行业其功能是较好的,能够满足此行业的要求,这些在这些行业设备介绍中,光博士有提到,因此在如果想采用激光切割加工的商户们,不妨去尝试着使用激光切割设备直接自己购买进行加工,这样能够帮助你实现以及解决很多的问
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刀模的加工制作
我们以蚀刻刀模的制作工艺流程为例来了解刀模的加工制作:蚀刻刀模工艺流程概述
1
接单
接单部门负责接收客户邮件,及并与客户沟通制作要求、报价、交货时间方式。待客户确认之后即开模具制作单,开始排版较终把图纸做成腐蚀**菲林,连工单一起交予腐蚀部。
2
腐蚀
腐蚀部门接到菲林与工单,确认板厚、刀高、材料、种类之后,即进行贴菲林晒版和曝光。最后经过药水处理之后显出模具雏形,如曝光工作未做好,需对图形进行修补之后才可进入腐蚀机内进行腐蚀。达到要求之后即可取出,洗去药水积炭之后,即可送入下一部门,所以腐蚀部是对模具的一个粗加工部门。
3
CNC雕刻
雕刻部门接到粗加工之后的刀模,目检确认之后即放入机台进行加工。由于模具大小及难易程度刀线长 短的不同,进行制作时间有所差距一般刀模1—4小时,特殊的需8小时甚至24小时以上才可完成 CNC 加工。完成之后班长进行检验,初步确定没有问题,才可送入QC。
4
QC
QC负责检验刀模尺寸、刀模刀锋等等,并负责制作检验报告,之后送入热处理。
5
根据材料不同分为两种处理方式
材料不含不干胶的进行一般热处理即可,不干胶材料除了进行热处理增加硬度之外,还要进行镀铁氟龙的处理,铁氟龙可使冲切的产品不粘刀模,但是由于工艺特殊,镀铁氟龙不会影响刀模的锋利度。由主管在检验报告上盖章之后刀模即可进行包装出货。
6
镜面处理
本处理可去除刀模刀锋侧边微小纹路,达到镜面效果,可有效解决产品冲切抽刀时带出毛刺粉尘的问题,使产品边缘平整光滑。适用于冲切的要求较高的产品。
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激光加工设备就是利用激光加工技术改造传统制造业的关键技术设备之一,主要产品则包括各类激光打标机、焊接机、切割机、划片机、雕刻机、热处理机、三维成型机以及毛化机等。这类产品已经或正在进入各工业领域。
具体应用
一、在服装行业的应用
因为激光加工工艺具有自动化程度高、加工精确高、速度快、效率高、操作简单方便等特点,适应了国际服装生产技术潮流所以激光加工技术以及设备正在以惊人的速度在服装行业内得到推广和普及。
1、激光切割应用
激光切割过程中,不会使布料变形或起皱,激光切割尺寸精度高,激光切割形状可随着图稿进行任意更改,增加了设计的实用性和创造性。另外,激光切割技术是用“激光刀”代替金属刀,激光切割任何面料,能瞬间将切口熔化并凝固,缝隙小、精确度高达到自动“锁边”的功能。传统工艺用刀模切割或热加工,切口易脱丝、发黄、发硬。
2、激光雕刻应用
激光雕刻是利用软件技术,按设计图稿输入数据进行自动雕刻。激光雕刻是激光加工技术在服装行业中运用较成熟、较广泛的技 术,能雕刻任何复杂图形标志,还可以进行射穿的镂空雕刻和表面雕刻,从而雕刻出深浅不一、质感不同、具有层次感和过渡颜色效果的各种图案。
3、激光打标应用
激光打标具有打标精度高、速度快、标记清晰等特点。激光打标兼容了激光切割、雕刻技术的各种优点,可以在各种材料上进行精密加工,还可以加工尺寸小且复杂的图案,激光标记具有**磨损的防伪性能。
二、在电子工业中的应用
激光加工技术属于非接触性加工方式,所以不产生机械挤压或机械应力,特别符合电子行业的加工要求。另外,还由于激光加工技术的高效率、无污染、高精度、热影响区小,因此在电子工业中得到广泛应用。
1、激光划片
激光划技术是生产集成电路的关键技术,其划线细、精度高(线宽为15-25μm,槽深5-200μm)、加工速度快(可达200mm/s),成品率达 99.5%以上。集成电路生产过程中,在一块基片上要制备上千个电路,在封装前要把它们分割成单个管芯。传统的方法是用金刚石砂轮切割,硅片表面因受机械力而产生辐射状裂纹。用激光划线技术进行划片,把激光束聚焦在硅片表面,产生高温使材料汽化而形成沟槽。通过调节脉冲重叠量可精确控制刻槽深度,使硅片很容易沿沟槽整齐断开,也可进行多次割划而直接切开。由于激光被聚焦成较小的光斑,热影响区较小,切划50μm深的沟槽时,在沟槽边25μm的地方温升不会影响有源器件的性能。激光划片是非接触加工,硅片不会受机械力而产生裂纹。因此可以达到提高硅片利用率、成品率高和切割质量好的目的。还可用于单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池的划片以及硅、锗、砷化稼和其他半导体衬底材料的划片与切割。
2、激光微调
激光微调技术可对*电阻进行自动精密微调,精度可达0.01%一0.002%,比传统方法的精度和效率高,成本低。
集成电路、传感器中的电阻是一层电阻薄膜,制造误差达上15一20%,只有对之进行修正,才能提高那些高精度器件的成品率。激光可聚焦成很小的光斑,能量集中,加工时对邻近的元件热影响较小,不产生污染,又易于用计算机控制,因此可以满足快速微调电阻使之达到精确的预定值的目的。
加工时将激光束聚焦在电阻薄膜上,将物质汽化。微调时首先对电阻进行测量,把数据传送给计算机,计算机根据预先设计好的修调方法指令光束定位器使激光按一定路径切割电阻,直至阻值达到设定值,同样可以用激光技术进行片状电容的电容量修正及混合集成电路的微调。优越的定位精度,使激光微调系统在小型化精密线形组合信号器件方面提高了产量和电路功能。
3、激光打标
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下*性标记的一种打标方法。激光打标有雕刻和掩模成像两种方式:掩模式打标用激光把模版图案成像到工件表面而烧蚀出标记。
雕刻式打标是一种高速全功能打标系统。激光束经二维光学扫描振镜反射后经平场光学镜头聚焦到工件表面,在计算机控制下按设定的轨迹使材料汽化,可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级,激光标记是*性的,不易磨损,这对产品的防伪有特殊的意义。
已大量用在给电子元器件、集成电路打商标型号、给印刷电路板打编号等。紫外波段激光技术发展很快,由于材料在紫外波激光作用下发生电子能带跃迁,打破或削弱分子间的结合键,从而实现剥蚀加工,加工边缘十分齐整,因此在激光标记技术中异军突起,尤其受到微电子行业的重视。
激光打标
3C产品主要目标人群是年轻人,随着90后年轻消费群体的崛起,主打“年轻牌”“个性化定制”的营销方式,也已逐渐成为各个3C企业“决战时下”的**锏。手机背后的个性图案、笔记本面板上的定制logo……激光技术让3C产品有了更多的玩法。
激光打标的原理是是用激光束在各种不同的物质表面打上*的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质,或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹,或者是通过光能烧掉部分物质,显出所需刻蚀的图案、文字。
激光先进加工技术在3C行业的应用
激光打标图案
激光先进加工技术在3C行业的应用
激光打标笔记本图案
激光工艺之所以受到青睐,其主要优点在于,这是一种快速的、可编程的、非接触的工艺,且标记效果持久,通常不受生产过程中所需步骤的影响,高度的灵活性非常适用于包括手机在内3C行业各项产品的标记。激光打标,让手机越来越有科技感,也越来越有艺术感。
激光刀模模切机用途优势和使用方法
激光刀模切割机是近几年才发展起来的模切机,该设备主要利用激光的强能量性对刀模板进行高深度烧蚀,从而达到安装切割刀的目的。
这种刀模加工工艺与传统的加工工艺相比工作效率高。传统加工方式受场地设备的影响而加工速度慢;而激光刀模机是大幅面、非接触式的,可以24小时全程运行。
所以,对于激光刀模切割机的应用可以明显加速企业的发展,提高经济效益。在印刷行业主要应用于纸箱模型的切割、裁剪等。
激光刀模模切机有几个优势:
(1)设计简单。传统加工是在刀模板上用铅笔或圆珠笔进行绘制,而后进行刀模切割;而使用了激光刀模机后,设计就可以直接在计算机上进行,不需要任何描绘。
(2)误差小。在传统制作中,刀模板是通过锯床锯的,在移动的过程中就会形成错位而产生误差;而激光刀模机是全自动运行,不需要人工干预的。
(3)激光刀模机的工作流程是: 首先在AUTOCAD或CORELDRAW里将需要制作的刀模设计好,再存储为相应的图形格式,如DXF、PLT格式。打开生产企业的专业控制软件,将文件导入,设置好相应的参数后开动设备就可以运行了。
制作激光刀模所需要配置:制作激光刀模机
所需的配套设备主要有:激光刀模机,电脑弯刀机,激光刀模绘图机。
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激光穿孔
1、穿孔的难度
在切割的开始部位加工开始加工所需要的孔称做穿孔。板越厚,穿孔就越不稳定。可以说,板厚大于12.Omm的厚板切割中,发生加工不良现象的70%起因于穿孔不好。为了实施稳定的穿孔,在这里对穿孔的加工特性进行说明。
2、穿孔的原理
在穿孔过程中,贯通之前加工中产生的熔融金属堆积在被加工物表面上孔的周围。从发光后对被加工物表面加热过程,到缓慢加热进行穿孔作用,直至最后的贯通是连续进行的。这个方法,如果板件厚度大于9.Omm,则穿孔时间就会急剧增加,但是孔径约为0.5mm,比切口窄,热影响也小。因此,如果增加加工能力,加大输出能量,熔融金属就很难全部从孔径上部排出,出现过度燃烧现象。CW条件是在被加工物表面的略微上方设定焦点位置,增大加工孔径,迅速加热的方法。虽然出现大量熔融金属,飞散到被加工物表面上,但却大幅度缩短了加工时间。
在穿孔的孔壁上也会出现吸收激光能量的现象。在穿孔加工过程中,照射的激光在穿孔中多重反射,边被吸收边向下传播。为了缩短穿孔时间,就要补充被孔壁吸收而
被减弱的能量,即在穿孔过程中有必要增加输出功率。而且,为了减少对孔壁周围的热影响,要在增加输出功率的同时,尽可能的缩短穿孔时间,减少激光对孔壁周围的照射。
3、 对付穿孔中出现缺陷的四个原则
穿孔过程中出现缺陷时,有必要对各种现象进行原因分析和找出处理方法。
(1)缺陷发生的瞬间
要确认是在穿孔的过程中,还是在穿孔结束后开始切割时发生的缺陷。如果是穿孔过程中发生的,则根据穿孔开始或者穿孔过程中条件切换时的具体情况,来修正发生问题的输出功率和气压条件。如果缺陷发生在穿孔结束之前,那是因为贯通之前切换到切割条件,有必要延长穿孔时间。
如果切割开始时发生加工缺陷的现象,那是因为在孔的表面周围堆积的熔融金属部位难以通过,所以有必要在开始位置设定脉冲条件或低速条件。
(2)缺陷产生的位置
如果在加工平台的特定位置,集中出现穿孔缺陷,那是因为激光光轴和喷嘴中心偏离。这需要调整光路偏离。
如果穿孔位置过于集中或者是在切割线路的附近进行穿孔,由于加工位置温度过高,也会造成穿孔缺陷。温度越高,缺陷的发生率就越大。因此有必要研究加工顺序,改善程序尽量沿着尚未过热的线路进行穿孔和切割。
(3)发生穿孔不良的时间
随着加工时间的推移,加工不良的发生次数只见增加不见减少时,其原因可能是发振器故障引起的输出功率变动。如果增加冷却时间就能恢复的话,其原因可能是光学部件热透镜的作用引起的。这种情况下就需要维修光学部件,并与供应商联系。
(4)发生穿孔不良的材料
对于发生穿孔不良的材料,要确认过去是否进行过良好加工,确认记录很重要。如果有过去加工的记录,就不需要调整加工条件,可以认定是加工机和光学部件的缺陷,进行检查找出原因。
4、适当的穿孔条件
被加工物的厚度越厚,穿孔时间在整体加工时间中所占的比例就会增加,对缩短穿孔时间的要求就会提高。对穿孔时间缩短有效的加工条件参数是脉冲峰值输出功率和脉冲波形及平均输出功率。
5、 防止在对不锈钢进行穿孔时出现须状物
在切割不锈钢时,孔表面周围会留下飞散须状的金属熔渣,在镜面及条纹表面材料上会出现划伤。而且,须状金属熔渣与静电感应式加工头的喷嘴发生接触时,会出现对焦异常的报警。
6、 高反射材料穿孔时的注意事项
在切割铜、纯铝等高反射材料时,需要在被加工物表面涂抹光束吸收剂。光束吸收剂不仅有提高加工能力的效果,而且从安全的角度上也有抵制反射的作用。加工条件需要降低脉冲频率,提高脉冲峰值的每1个脉冲能量。而且通过增大气体压力,使熔融金属挤入板件内部,提高加工能力的效果。
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刀模激光切割技术的问世有利于可持续发展
激光切割的不断发展,也带动了刀模激光切割机技术的发展和提高,这项技术的问世代替了传统的手工技术,在一定意义上提高了工作效率,改善了工作模式。
刀模激光切割机主要利用激光的强能量性对刀模板进行高深度烧蚀,从而达到安装切割刀的目的。刀模激光切割是一种全新自动化的加工方法,有着精确、快捷、操作简单的优势。用户可以任意制定产品的形状、大小进行快速成型,在图像输入电脑的时候可以任意的更改或变换,使你的工作效率跟快。
首先,刀模激光切割机技术提供了**的储蓄刀模具技术,*模具是否平坦或柔软。激光生产工具可以提供多种精度、深度切割,并且可以进行切削和穿孔切割。同时激光切割机可以很大程度上转换废品,不仅可以节约成本而且也为当今可持续发展做了一大贡献。
其次,刀模激光切割技术比传统技术工作效率高,激光头可以固定光路,可以高强度的稳定机床,同时工作的时候不需要辅助气体,操作的时候简单方便。
刀模激光切割机是一项运用激光来对材料进行加工的新技术,刀模激光切割技术应用范围非常的广泛,在皮革制造业中使用的特别多,可以进行高精度的工艺加工,使用时灵活性高。
激光切割穿孔技术
任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基该方法:
⑴爆破穿孔:(Blast drilling),材料经连续激光的照射后在中心形成一凹坑,然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小与板厚有关,爆破穿孔平均直径为板厚的一半,因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大,且不圆,不宜在要求较高的零件上使用(如石油筛缝管),只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同,飞溅较大。
⑵脉冲穿孔:(Pulse drilling)采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,常用空气或氮气作为辅助气体,以减少因放热氧化使孔扩展,气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射,逐步深入,因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成,立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小,其穿孔质量优于爆破穿孔。为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率;更重要的是光束的时间和空间特性,因此一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求。此外脉冲穿孔还需要有较可靠的气路控制系统,以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。在采用脉冲穿孔的情况下,为了获得高质量的切口,从工件静止时的脉冲穿孔到工件等速连续切割的过渡技术应以重视。从理论上讲通常可改变加速段的切割条件:如焦距、喷嘴位置、气体压力等,但实际上由于时间太短改变以上条件的可能性不大。在工业生产中主要采用改变激光平均功率的办法比较现实,具体方法有以下三种:⑴改变脉冲宽度;⑵改变脉冲频率;⑶同时改变脉冲宽度和频率。实际结果表明,*⑶种效果较好。
关键技术二
喷嘴设计及控制技术
激光切割钢材时,氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处,从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大,速度要高,以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应;同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。因此除光束的质量及其控制直接影响切割质量外,喷嘴的设计及气流的控制(如喷嘴压力、工件在气流中的位置等)也是十分重要的因素。如今激光切割用的喷嘴采用简单的结构,即一锥形孔带端部小圆孔。通常用实验和误差方法进行设计。由于喷嘴一般用紫铜制造,体积较小,是易损零件,需经常更换,因此不进行流体力学计算与分析。在使用时从喷嘴侧面通入一定压力Pn(表压为Pg)的气体,称喷嘴压力,从喷嘴出口喷出,经一定距离到达工件表面,其压力称切割压力Pc,最后气体膨胀到大气压力Pa。研究工作表明随着Pn的增加,气流流速增加,Pc也不断增加。
可用下列公式计算:V=8.2d2(Pg+1)
V-气体流速 L/min
d-喷嘴直径 mm
Pg-喷嘴压力(表压)bar
对于不同的气体有不同的压力阈值,当喷嘴压力**过此值时,气流为正常斜激波,气流速从亚音速向**音速过渡。此阈值与Pn、Pa比值及气体分子的自由度(n)两因素有关:如氧气、空气的n=5,因此其阈值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。当喷嘴压力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2时(Pn;4bar),气流正常斜激波封变为正激波,切割压力Pc下降,气流速度减低,并在工件表面形成涡流,削弱了气流去除熔融材料的作用,影响了切割速度。因此采用锥孔带端部小圆孔的喷嘴,其氧气的喷嘴压力常在3bar以下。
为进一步提高激光切割速度,可根据空气动力学原理,在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波,设计制造一种缩放型喷嘴,即拉伐尔(Laval)喷嘴。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500WCO2激光器,透镜焦距2.5〃,采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验,见图4。试验结果如图5所示:分别表示NO2、NO4、NO5喷嘴在不同的氧气压力下,切口表面粗糙度Rz与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出NO2小孔喷嘴在Pn为400Kpa(或4bar)时切割速度只能达到2.75m/min(碳钢板厚为2mm)。NO4、NO5二种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。应指出的是切割压力Pc还是工件与喷嘴距离的函数。由于斜激波在气流的边界多次反射,使切割压力呈周期性的变化。
关键技术三
**高切割压力区紧邻喷嘴出口,工件表面至喷嘴出口的距离约为0.5~1.5mm,切割压力Pc大而稳定,是如今工业生产中切割手扳常用的工艺参数。*二高切割压力区约为喷嘴出口的3~3.5mm,切割压力Pc也较大,同样可以取得好的效果,并有利于保护透镜,提高其使用寿命。曲线上的其他高切割压力区由于距喷嘴出口太远,与聚焦光束难以匹配而无法采用。
综上所述,CO2激光器切割技术正在中国工业生产中得到越来越多的应用,国外正研究开发更高切割速度和更厚钢板的切割技术与装置。为了满足工业生产对质量和生产效率越来越高的要求,必须重视解决各种关键技术及执行质量标准,以使这一新技术在中国获得更广泛的应用。
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