CN107453125A - 用于电连接器的锁定装置和配备该装置的电连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锁定装置和配备有所述锁定装置的相匹配的电连接器的组件。所述锁定装置包括:‑具有第一锁定凸起部(256)的至少一个闩锁(234),‑能够插入所述闩锁中的至少一个插销(134),‑被接纳在插销的壳套(152)中的柔性舌形部(154),所述舌形部设置有与第一锁定凸起部(256)形成配合的第二锁定凸起部(156)。本发明可应用于实现用于车辆以及电动设备的连接器,特别是高功率连接器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电连接器的锁定装置,以及配备该锁定装置的电连接器。
电连接器是指用于一个电设备与设置有互补电连接器的另一电设备电连接并且同时提供后续的分离操作的可能性的装置。电连接器通常可以本身作为插头和插槽类型或者插头和插座类型的成对连接器,或者以更一般的方式,其为具有匹配的电接触元件的成对连接器。这种连接器特别可用于连接电缆线导体。连接器自身也可作为联接件,所述联接件由例如与电缆线连接的自由连接器和形成固定基部或具有集成在设备或设施中的基板的连接器形成。
本发明可应用于电连接器、特别是大功率连接器的技术领域。
大功率连接器是规格设置为用于强度大于100A的电流传输的连接器。
特别地,本发明可以用于旨在将电动车辆连接到能量源例如供电电池或者将这些车辆的供电电池连接到充电站的连接器。本发明尤其可应用于电动叉车。
背景技术
文件EP 0 354 582提供了一种电动连接器组件的示例,所述电动连接器为能够配备根据所述发明的锁定装置的类型。
还已知配备有锁定机构、特别是在连接器壳套之间的锁定机构的电连接器。
寻求一种锁定机构,旨在基本上避免连接器的意外脱开,特别是在施加于所述连接器所连接的电缆线的一定拉力作用下。
这种锁定机构用于低电流连接器,还可用于高电流连接器,所述低电流连接器例如为用于计算机设备的信号传输的连接器。
在这方面,可参考文件EP 1 049 212,所述文件涉及设置有卡口锁的连接器。
发明内容
在本发明的框架内,关于锁定连接器已经指出一些难点。
这些难点可以总结如下:
–一些锁定连接器对于连接或断开操作是复杂或繁冗的,或者需要用于操纵锁的特定工具。
–一些锁定连接器对于脱开锁具有时间要求,这很难与连接器的紧急分离兼容。
–一些锁定连接器在脱开锁或分离连接器时具有操作者可能会在带电导体附近抓握连接器的壳套的风险。
鉴于以上难点,本发明旨在提出一种改进的连接器锁定装置和一种连接器组件,其显著地具有一个或多个以下优点:
–便于锁的接合和脱开,
–连接和锁定的可靠性,
–快速单手释放的可能性,
–使锁适配于已有连接器的可能性,
–锁定装置的可互换性,
–低制造成本。
为了实现这些目的,本发明特别提出了一种用于电连接器组件的锁定装置,所述电连接器组件包括能被联接在一起的相匹配的至少一个第一连接器和第二连接器。所述锁定装置包括:
-至少一个闩锁,所述闩锁能够与第一连接器牢固地成一体,所述闩锁具有用于插销的通道和在插销通道中的第一锁定凸起部(relief),
-至少一个插销,所述插销能够与第二连接器牢固地成一体,所述插销具有根据闩锁的插销通道被调整的区段,以用于将所述插销平行于插销的轴线引入闩锁中,
-被接纳在插销的壳套中的舌形部,所述舌形部平行于插销的轴线延伸,并且构造成伴随插销插入所述闩锁中,所述舌形部设置有第二锁定凸起部,并且所述舌形部具有用于第二锁定凸起部在插销插入闩锁期间朝向第一锁定凸起部在插销的一个面上的伸出位置和在插销的壳套中的缩回位置之间位移的足够的柔性,所述第二锁定凸起部配置成在插销插入闩锁期间在缩回位置沿第一锁定凸起部通过,并且在插销占据闩锁中的锁定位置时沿插销插入闩锁的方向占据在第一锁定凸起部之后的伸出位置。
在锁定位置,第一锁定凸起部和第二锁定凸起部形成阻止所述插销从闩锁撤出的滑动配合装置。
相匹配的连接器应被理解为是指具有互补的凹、凸电连接元件并且能够通过连接器的至少一部分的相互插入而被再次结合的连接器。作为引申,具有包括互补的凸部分和凹部分的壳套的连接器也可以被视为相匹配的连接器,其中,所述凸部分和凹部分能够通过滑动配合或者更通常地通过互补的形状而一个插入到另一个中或者接合在一起。
锁定机构的“闩锁(latch)”如此被命名的原因是,它尤其可以配置为接纳由插销表示的锁定装置的凸部分的容纳部。然而必须注意的是,在锁定操作期间,闩锁与插销配合以阻止插销平行于其轴线的任何移位,而不是像在传统锁中那样垂直于其轴线的移位。闩锁具有用于插销的通道。然而,如在下面的描述中再次提到的,当把插销引入闩锁中时,所述闩锁完全包围插销的端部不是必须的。事实上,闩锁和插销的端部具有能够在锁定位置保证锁定凸起部之间的适当相互作用以将插销保持在闩锁中的互补形状就足够了。从这个意义上可以理解插销的横截面针对闩锁的插销通道进行的调整。
舌形部的柔性允许第二锁定凸起部的缩回基本垂直于插销的轴线。这在接收舌形部的插销容纳部中发生。当插销被引入闩锁中时,第二凸起部的缩回允许其在闩锁的第一凸起部上方通过。当插销平行于插销的轴线被引入时,所述第二凸起部相对于插销被引入所述闩锁中的方向将其自身设置在第一凸起部之后,并且通过柔性片的自提升作用回到其伸出位置。第二凸起部在第一锁定凸起部之后的互锁使得在第一锁定凸起部和第二锁定凸起部之间发生相互作用,所述相互作用阻止了插销从闩锁中撤出。该相互作用是通过形状互补实现的相互作用。
在没有补充特征的情况下,所述互锁可以被设定为不可逆的互锁。
但是,优选地对于电源连接器,所述互锁可以被设定为如下所述的可逆互锁。
实际上,在锁定装置的一个优选实施例中,舌形部和插销可以设置有匹配的支承边缘,从而所述舌形部具有在插销的壳套中在如下位置之间平行于插销的轴线的平移自由度:
–近端位置,其中,相匹配的支承边缘互相接触,并且相匹配的支承边缘阻止舌形部的弯曲以及第二锁定凸起部从伸出位置朝缩回位置的位移,和
–远端位置,其中,相匹配的支承边缘互相分离,以允许通过舌形部的弯曲第二锁定凸起部从伸出位置朝缩回位置的位移。
所述舌形部能够在插销的容纳部中在近端位置和远端位置之间滑动。
在近端位置,第二锁定凸起部的位移被阻止,这允许当插销被接合在锁定位置时保持这些锁定凸起部的互锁以及保证这些锁定凸起部的相互作用,所述相互作用阻止了插销从闩锁中撤出。
在远端位置,舌形部和插销的匹配的支承边缘足够远离以允许舌形部的弯曲和第二锁定凸起部的缩回。此时插销从闩锁中撤出是可能的。
另外可以注意到,无论插销是否接合在闩锁中,舌形部相对于插销在其近端位置和远端位置之间的位移都是可能的。
根据所述锁定装置的一个有益实施方式,舌形部的近端位置可以比舌形部的远端位置更接近插销的自由端。此特征的结果是,当插销被引入闩锁中时,对舌形部和锁定凸起部的阻挡自动地产生。相反地,可以使舌形部及其锁定凸起部的释放与插销在所述闩锁中的缩回在相同方向上进行。当与连接器相关联时,此特征允许锁的直观应用。
所述锁定装置可包括在近端位置的舌形部的至少一个复位弹簧。
当插销未被接合时,锁定凸起部之间的第一相互作用允许抵抗复位弹簧的弹簧回复力将舌形部推回其远端位置中。该舌形部由插销或插销是其一部分的连接器的接合力推回。此时,第二锁定凸起部从其伸出位置朝缩回位置的位移不被阻挡,并且插销可以插入。
当试图撤出插销或者插销是其一部分的连接器时,相匹配的支承边缘的作用是,使其自身以已经描述的方式抵抗舌形部和第二锁定凸起部的位移。
因此,锁定装置还可以包括握持部(grip),所述握持部与舌形部形成一体,并且可手动地操作以将舌形部从近端位置移动到远端位置并且将其释放。
所述握持部还可具有中间牵拉轴线,所述中间牵拉轴线与插销的轴线形成优选在0和20度之间的角度。握持部和插销之间的小的角度允许直观使用所述握持部以将所述舌形部向远端位置移动以及将插销从闩锁撤出。当锁定装置与一个连接器成一体时,同一握持部也可用于将该连接器从匹配的被牢固保持的连接器上分离。
当在所述握持部上的单一拉力对于释放锁定和将连接器从匹配的连接器上分离是足够的时,锁定装置的这种可能的实施方式是特别有利的。如上所述,拉动连接器的壳套而不操作握持部不能释放所述连接器,因为舌形部保持在其近端位置并且第二锁定凸起部被保持在其伸出位置,阻止了插销的撤出。
根据锁定装置的另一特征,第一锁定凸起部或第二锁定凸起部中的至少一者可具有至少一个斜坡,所述斜坡配置成在将插销引入闩锁中期间或在插销从闩锁中缩回期间与第一锁定凸起部和第二锁定凸起部中的另一者配合,以将第二锁定凸起部从伸出位置推向缩回位置。
此特征允许在插销插入时或者插销从闩锁中缩回时锁定凸起部的自动操作。
本发明还涉及一种连接器组件,所述连接器组件包括相匹配的至少一个第一连接器和至少一个第二连接器以及上述的锁定装置,其中,闩锁与第一连接器和第二连接器中的至少一者牢固地成一体,并且插销与第一连接器和第二连接器中的另一者牢固地成一体。
需要强调的是,插销被固定到一个连接器的事实不影响上述的舌形部在其近端位置和远端位置之间的相对位移。
连接器组件的第一连接器和第二连接器可具有由电绝缘材料制成的壳套,每一壳套容纳至少一个电接触元件。第一连接器和第二连接器的壳套和/或电接触元件具有允许相互插入的互补的形状。类似地,插销和闩锁与壳套成一体,并且配置成用于在接触元件和/或壳套相互插入或者撤出的同时,使插销插入闩锁中或使插销从闩锁中移除。
接触元件的相互插入应理解成是接触元件在匹配的接触元件中的全部或部分插入,例如触针在插槽中或导体套筒中的插入。壳套的相互插入应理解成是连接器壳套的凸部分在匹配的连接器壳套的相应凹部分中的插入。插销和闩锁被定位成使得它们的插入或撤出与壳套和/或接触元件紧密关联。
在其它方面,优选地,插销和闩锁(特别是前述的锁定元件)配置成:当壳套或接触元件的相互插入对于保证匹配的连接器的接触元件之间的电连续性是足够的时,导致插销在闩锁中的相应锁定。
可以通过螺纹和/或互补的形状使插销与第一或第二连接器的壳套成一体。
可以通过不可逆的滑动配合或者还可以通过螺纹连接使闩锁与另一连接器成一体。
从下面参照附图的描述中,本发明的其它特征和优点将变得清楚。该说明用于示例目的,而非限制性的。
附图说明
图1A是具有凸壳套的连接器和锁定装置的第一部分的立体视图,所述锁定装置的第一部分设置有插销和握持部,并且用于安装在具有凸壳套的连接器上。
图1B是图1A的连接器的立体视图,其中锁定装置的第一部分安装在连接器上。
图2A是具有凹壳套的连接器和锁定装置的第二部分的立体视图,所述锁定装置的第二部分设置有闩锁,并且用于安装在具有凹壳套的连接器上。
图2B是图2A的连接器的立体视图,其中锁定装置的第二部分安装在具有凹壳套的连接器上。
图3示出互相插入的图1B和图2B的连接器的立体视图,并且锁定装置位于锁定位置。
图4是图3的锁定装置和连接器的一部分的中心线剖面图。
图5是沿着旨在朝向连接器的面的分别被接合的锁定装置的第一部分和第二部分的局部剖视的部分视图。
图6是沿着旨在朝向连接器的面的锁定装置的第一部分的视图。
图7是与图4类似的视图,但是插销正在从闩锁中撤出。
具体实施方式
在下面的描述中,各个附图的相同或相似的部分用相同的附图标记表示,以便于从一个附图转到另一附图。
在其它方面,各个附图的比例是自由的。
图1A示出了包括凸壳套112的第一连接器110。所述凸壳套112具有凸插入部分114,所述凸插入部分114容纳插槽或套筒形式的凹接触元件116。凹接触元件116能够接收匹配的凸接触元件例如触针,其在附图中不可见。凸插入部分114还具有定位构件118,所述定位构件118配置成与凹壳套选择性地兼容,尤其在电压和/或电流方面。所述凸壳套由电绝缘材料例如塑料材料制成,因此它可以由操作者抓握。
与凸插入部分114相对地,第一连接器110具有用于电缆线(未示出)的通道120。
锁定机构的第一部分132被表示为从第一连接器110上拆离,以表明其可移除的特性。锁定机构的第一部分132还具有插销134形式的凸部分。插销134与基部元件136成一体,该基部元件136允许将锁定机构的第一部分132紧固到连接器壳体上。基部元件136具有定心块(centering block)138,所述定心块138能够与凸壳套112的相应的凹口140配合。设置穿过凸壳套的凹口140的螺钉141,以用于将基部元件136与凸壳套112接合。
锁定机构的第一部分132还具有逆着插销134延伸的握持部142。可以观察到,握持部142的中间牵拉轴线143与插销134的轴线150形成范围在0到20度的小的角度。插销的轴线150通过插销,并且位于锁定机构的第一部分132的对称平面中。
图1B示出了组装在一起并且彼此牢固地成一体的第一连接器110和锁定机构的第一部分132。插销的轴线150位于第一连接器的对称平面中,并且平行于第一连接器110的凹接触元件116的轴线延伸。
插销134沿着凸壳套112的凸插入部分114延伸。该插销具有基本垂直于第一连接器的对称平面的扁平形状。
还可以观察到,插销134具有空心中央部分,其形成容纳部152并且接纳舌形部154。
图2A示出与图1A的第一连接器匹配并且包括凹壳套212的第二连接器210。凹壳套212具有容纳触针形式的凸接触元件216的凹插入部分214。所述凹插入部分具有与图1A和图1B的凸壳套的凸插入部分互补的形状,以用于壳套和接触元件的相互插入。凹插入部分214也具有定位构件218,所述定位构件218配置成与第一连接器的凸插入部分的定位构件匹配。
图2A还示出设置有闩锁234的锁定机构的第二部分232。所述闩锁234与环形件236成一体,所述环形件的尺寸设置为使得它能够在第二连接器210的凹插入部分214的外壁上滑动,以将闩锁234紧固于其上。紧固环236具有多个衬垫238,仅其中一个衬垫可在图2A中看到。衬垫238配置成与凹壳套212的壁中的相应的陷入的凹口240协同作用,以实现不可逆的装配。所述不可逆的装配使得环236和因此使得闩锁与凹壳套牢固地成一体。根据未示出的另一可能方案,锁定机构的第二部分232也可以螺纹连接到凹壳套212。
图2B示出在第二连接器210的凹壳套212上就位的锁定机构的第二部分232。可以观察到,闩锁具有靠近凹插入部分的一端的第一凸起部256。所述闩锁还具有连接闩锁的侧壁的浮板(pontoon)258。浮板258基本平行于第一凸起部256延伸。在该第一凸起部和浮板之间,设有通道260以接收参照图1A和1B描述的第一连接器的插销。
图3示出已组装的第一连接器110和第二连接器210。凸壳套112的凸插入部分完全被接收在凹壳套212的凹插入部分中,并且插销134被接收在闩锁234中。可以观察到,在第二连接器210的凹壳套212上具有用于电缆线的通道220。所述电缆线未示出。
图4示出沿一中间平面的横截面,第一连接器110和第二连接器210在锁定位置与锁定装置132、232组装在一起。附图右侧的凸壳套的凸插入部分114完全被插入到附图左侧的凹壳套的凹插入部分214中。凸接触元件和凹接触元件在图3不可见,因为它们定位在横截面的两侧。该横截面穿过定位构件118、218。
可以观察到,伴随着连接器的凸插入部分和凹插入部分的相互插入,插销134以经调节的方式使其自身位于闩锁234中。在闩锁234内,插销134的自由端抵靠在闩锁234的浮板258上。还可以观察到,插销的舌形部154具有第二锁定凸起部156,在锁定位置,第二锁定凸起部156就位于闩锁234的第一锁定凸起部256之后。第二锁定凸起部156位于第一锁定凸起部256的一侧,其与第二连接器210的自由端相对。在插销134插入闩锁234中时,所述舌形部朝向插销的座部152的内部略微弯曲。舌形部的弯曲伴随着第二锁定凸起部156的垂直于插销的轴线150的位移,并且允许其沿第一锁定凸起部256通过。当插入完成时,在舌形部154所施加的弹簧力的作用下,第二锁定凸起部156在第一凸起部256之后将自身插入其伸出位置中。
锁定凸起部的边缘162、262具有楔形形状。在插销134插入闩锁234时,所述楔形构成进入接触的斜坡,并且所述斜坡有助于第二锁定凸起部156从伸出位置到在插销的壳套中的缩回位置的位移。
图4示出了在锁定位置的锁定装置。在该位置,在凸壳套112和凹壳套212上的张力不允许连接器110、210的分离。关于第一锁定凸起部256和第二锁定凸起部156的边缘164、264之间的相互作用阻止了插销134试图沿其轴线从闩锁缩回的任何运动。
另外,通过舌形部154的端部的支承边缘166与插销的匹配的支承边缘168之间的相互作用,阻止了舌形部的任何新的弯曲,并因此阻止了在插销的缩回方向上第二锁定凸起部156在第一锁定凸起部上方的任何新的通过运动。
仅通过在第一连接器的握持部142上施加拉力作用,可以将第一连接器和第二连接器分离,所述第二连接器被保持固定不动。
通过参照图5和6,可以更好地理解通过在握持部上的拉力而释放锁定。
图5沿着旨在朝向连接器的面示出了锁定机构。在该附图中,闩锁234的紧固环236以局部剖视图示出。
锁定机构的第一部分132与锁定机构的第二部分232接合,插销134接合在闩锁234中。
应注意到,舌形部154与握持部142成一体,而所述舌形部在插销的插槽中特别是关于插销的端部具有平移自由度。平移沿着插销的轴线150发生。更确切地,舌形部具有在图4和图5中示出的近端位置和图6中示出的远端位置之间的平移自由度。在近端位置,舌形部的端部166与插销的支承边缘168接触并且阻止舌形部弯曲。复位弹簧170、172位于与插销134成一体的基部元件136和与舌形部154成一体的握持部142的一部分之间,所述复位弹簧使舌形部返回和保持在其近端位置。
图6仅示出锁定机构的第一部分,其示出舌形部154的远端位置,其中,舌形部154的端部166与插销的匹配的支承边缘168分离,并且舌形部可以弯曲。通过在握持部142上沿与插销134的端部相反的方向进行拉动来实现舌形部在远端位置的位移,同时保持所述基部元件136或者第一连接器或第二连接器(当其组装到第一连接器时)中的一者固定。事实上,当第二连接器和因此凹壳套被保持固定时,在握持部上的相同的拉动作用不仅允许将舌形部154移动到远端位置,还允许随后插销从闩锁撤出,以将凸壳套从凹壳套中撤出并且分离第一连接器和第二连接器。
舌形部154在远端位置的位移使得第二锁定凸起部156沿着垂直于图6的平面的轴线从其伸出位置移动到其缩回位置。当插销从闩锁中抽出时,通过锁定凸起部的相对边缘164、264的斜面构型,有助于第二凸起部在第一凸起部上方通过。此特征在图4中可见。
如还参照图4提到的,以相似的方式,在插销134开始插入闩锁234时进入接触的锁定凸起部156、256的边缘162、262也具有斜面。因此,它们可以用作将所述第二凸起部从其伸出位置提升到缩回位置的倾斜部。
然而,锁定凸起部的边缘162、262在插销134开始插入闩锁234时具有另外的功能。该功能是在这些凸起部进入接触时将所述舌形部154从其近端位置稍微推回到远端位置。将所述舌形部推回所需的力来自于为了将所述连接器110、210联接在一起而施加的力。因此,在凸壳套112接合到凹壳套212中时以及伴随地在插销134接合在闩锁234中时,不需要在握持部142上施加作用以释放舌形部154。
Claims (11)
1.一种用于电连接器的组件的锁定装置,所述电连接器包括能够联接在一起的相匹配的至少一个第一连接器和至少一个第二连接器,所述锁定装置包括:
-至少一个闩锁(234),所述闩锁能够与第一连接器牢固地成一体,所述闩锁具有用于插销的通道(260)和在插销通道中的第一锁定凸起部(256),
-至少一个插销(134),所述插销能够与第二连接器牢固地成一体,所述插销具有根据闩锁(234)的插销通道(260)被调整的区段,以用于将所述插销平行于插销的轴线(150)插入闩锁中,
-被接纳在插销的壳套(152)中的舌形部(154),所述舌形部平行于插销的轴线(150)延伸,并且构造成伴随插销插入所述闩锁(234)中,所述舌形部设置有第二锁定凸起部(156),并且所述舌形部具有用于第二锁定凸起部(156)在插销(134)插入闩锁(234)中时朝向第一锁定凸起部在插销的一个面上的伸出位置和在插销的壳套(152)中的缩回位置之间位移的足够的柔性,所述第二锁定凸起部(156)配置成在插销插入闩锁中时在缩回位置沿第一锁定凸起部通过,并且在插销占据闩锁中的锁定位置时,沿插销插入闩锁的方向占据在第一锁定凸起部(256)之后的伸出位置。
2.根据权利要求1所述的锁定装置,其中所述舌形部(154)和插销(134)设置有相匹配的支承边缘(166,168),所述舌形部具有在插销的壳套中在如下位置之间平行于插销的轴线的平移自由度:
-近端位置,其中,相匹配的支承边缘互相接触,并且相匹配的支承边缘阻止舌形部(154)的任何弯曲以及第二锁定凸起部(156)从伸出位置朝缩回位置的位移,和
-远端位置,其中,相匹配的支承边缘(166,168)互相分离,以允许第二锁定凸起部(156)从伸出位置朝缩回位置的位移。
3.根据权利要求2所述的锁定装置,其中,所述舌形部的近端位置比所述舌形部的远端位置更靠近插销(134)的自由端。
4.根据权利要求2或3所述的锁定装置,包括与所述舌形部成一体的握持部(142),所述握持部可操作以用于将所述舌形部从近端位置向远端位置移动。
5.根据权利要求4所述的锁定装置,其中,所述握持部(142)具有中间牵拉轴线(143),所述中间牵拉轴线与插销(134)的轴线(150)形成0-20度的角度。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的锁定装置,包括所述舌形部在近端位置的至少一个复位弹簧(170,172)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的锁定装置,其中,第一锁定凸起部(256)和第二锁定凸起部(156)中的至少一者具有至少一个斜坡(162,262,164,264),所述斜坡构造成在插销(134)插入闩锁(234)中时或在插销(134)从闩锁(234)中撤出时与第一锁定凸起部和第二锁定凸起部中的另一者配合,以将所述第二锁定凸起部从伸出位置推向缩回位置。
8.一种连接器组件,包括相匹配的至少一个第一连接器(110)和至少一个第二连接器(120)以及根据前述权利要求中任一项所述的锁定装置(132,232),其中,闩锁(234)与第一连接器和第二连接器中的至少一者牢固地成一体,并且插销(134)与第一连接器和第二连接器中的另一者牢固地成一体。
9.根据权利要求8所述的连接器组件,其中,第一和第二连接器(110,210)包括电绝缘材料构成的壳套(112,212),每一壳套容纳至少一个电接触元件(116,216),第一连接器和第二连接器的至少其中一个壳套和至少其中一个电接触元件具有允许互相插入的互补形状,其中插销(134)和闩锁(234)与壳套成一体,并且配置成在电接触元件与壳套相互插入或撤出的同时,用于使插销插入闩锁中或使插销从闩锁中撤出。
10.根据权利要求9所述的连接器组件,其中,插销(134)通过使用螺钉与第一连接器和第二连接器中的一个的壳套构成一体。
11.根据权利要求10所述的连接器组件,其中,闩锁(234)通过不可逆的互锁与第一连接器和第二连接器中的另一个构成一体。
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