CN108140985A - 两排式插头组件和插座组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于一可插拔IO连接器的连接器***公开为包括：一插头，具有在一对接刀型件的两侧的两个垫排；以及一插座，具有设置成接合所述两个垫排的两个连接区域。在一实施例中，所述连接器***能支持一通常的连接器的数据带宽的两倍同时允许向后兼容均在对接刀型件的各侧具有一个垫排的常规插头组件。

Description

两排式插头组件和插座组件
相关申请
本申请主张于2015年9月23日提交的美国专利申请US62/222310的优先权，该专利申请通过援引其整体并入本文。
技术领域
本发明涉及输入/输出(“IO”)连接器领域，更具体而言涉及高数据速率能力的IO连接器领域。
背景技术
IO连接器通常用于支持网络和服务器应用。已知的IO连接器包括SFP、QSFP、CXP以及XFP类型连接器，这仅列举了几个。由现有类型的连接器引起的一个问题是每个类型针对特定的应用是受欢迎的。SFP连接器是1X连接器(支持一个发送通道和一个接收通道)且适用于单通信通道就足够的应用。CXP是一12X连接器且当需要更多通信通道时是合乎需要的。QSFP是一4X连接器且因此对很多应用都是一受欢迎的选择，因为它提供足够的带宽和前面板密度以满足大范围的应用。因此QSFP连接器已成为很多应用的一优选类型。一QSFP类型插头组件10的一实施例(如图1所示)包括一线缆15，线缆15连接于一本体20，本体20包括一顶凸缘21和一底凸缘22。顶凸缘21和底凸缘22有助保护一对接刀型件(mating blade)23，对接刀型件23通常形成为一电路基板，而线缆15可包括多条导线，所述多条导线以一常规的方式端接于对接刀型件23。
尽管QSFP类型连接器适用于很多应用，但是希望提供更大的前面板密度。更小间距的新的连接器设计正在提出而且应有助满足大范围应用的这些需求。然而，对QSFP式连接器而言，包括无源线缆组件和有源线缆组件的显著数量的线缆组件存在且将有益于避免需要丢弃现有设计。因此，某些人群会赏识提供在保持与现有的QSFP设计的兼容性的同时增加前面板密度的方式。
发明内容
公开了一种插座组件，其位于一罩体内的一连接器。所述连接器包括一第一连接区域以及一第二连接区域且每个连接区域包括相对的端子排。所述两个连接区域的其中之一可设置成与一单个垫排对接且可与一标准连接器的对接刀型件兼容。所述第一连接区域和所述第二连接区域的组合可设置成与包括设有两个垫排的对接刀型件的一高密度的插头组件对接。所述插座组件可堆叠并提供两个端口，且各端口可包括支持两个连接区域的一模块。所述罩体可设置成使空气流动穿过所述罩体以增强任何***的插头组件的冷却。
一种插头组件公开为包括：一本体，具有一顶凸缘、一底凸缘以及位于所述两个凸缘之间的一对接刀型件。一第一垫排和一第二垫排可设置于所述对接刀型件的两侧。所述顶凸缘具有面朝电路卡的一底表面且包括第一水平面(level)和第二水平面，所述第一水平面比所述第二水平面更靠近所述对接刀型件。所述底凸缘明显短于电路卡且可设置成所述底凸缘覆盖一个垫排同时不覆盖其它垫排。
在操作时，所述连接器***可提供所述插座组件和现有的插头组件之间的向后兼容同时对于增加的数据流量实现插座组件和插头组件之间的更高密度的连接。在一些实施例中，所述连接器***可为QSFP式连接器。
附图说明
本发明通过举例示出但不限于附图，在附图中类似的附图标记表示类似的部件，且在附图中：
图1示出一现有技术的QSFP类型插头组件的一实施例。
图2示出两个插头组件的一立体图。
图3示出一插头组件的一实施例的一立体图。
图4示出图3所示的实施例的另一立体图。
图5示出一插头连接器的一实施例的一端部的一仰视图。
图6示出图5所示的实施例的一侧视图。
图7示出一插头组件的一实施例的一简化立体图。
图8示出一连接器***的一部分分解立体图。
图9示出图8所示的实施例的一立体图，其中插头组件***插座组件。
图10示出一实施例的一立体图，其中两个插头组件***一插座组件，罩体部分移除。
图11示出端子排连接于一常规插头组件的一简化立体图。
图12示出图11所示的实施例的一立体图，但是其中一增强(enhanced)的插头组件连接于两个连接区域。
图13示出图11所示的实施例的一放大立体图。
图14示出图12所示的实施例的一放大立体图。
图15示出一简化立体图，两个插头组件在第一端口和第二端口对接，其中顶部的插头组件仅使对接刀型件示出。
图16示出图15所示的实施例的一进一步简化的放大立体图。
图17示出两个插头组件对接于连接器的另一实施例的一简化立体图，一个插头组件简化。
图18示出一简化立体图，两个分离排中的两个端子接合两个垫排中的垫。
图19示出图18所示的实施例的一平面图。
图20示出两个部分的端子排接合两个垫排的一简化立体图。
图21示出图20所示的实施例的一简化侧视图。
图22示出一插座组件的一实施例的一立体图。
图23示出图22所示的实施例的一简化立体图。
图24示出一连接器的一实施例的一立体图。
图25示出图24所示的实施例的另一立体图。
图26示出连接器和一分隔器(divider)的一立体图。
图27示出图26所示的实施例的从27-27线作出的一剖视图。
图28示出一连接器的一实施例的一部分分解立体图。
图29示出一连接器的一实施例的一简化立体图。
图30示出两个模块和两个直立(vertical)的模块的一分解立体图。
图31示出移除框架的一模块的一立体图。
图32示出一模块的一实施例的一分解立体图。
图33示出从图30的33-33线作出的一模块的一剖开的立体图。
图34示出从图30的34-34线作出的一模块的一剖开的立体图。
图35示出两个直立的模块的一立体图。
图36示出一模块和一直立的模块的一实施例的一立体图。
图37示出图36所示的实施例的一简化立体图。
图38示出图37所示的实施例的另一立体图。
图39示出图38所示的实施例的一放大立体图。
图40示出一端子排的一实施例的一部分立体图。
图41示出多个端子排接合一对接表面的一部分立体图。
图42示出一端子排连接于一线缆中的多个导体的一实施例的一部分立体图。
具体实施方式
下面的详细说明描述示范性实施例且不意欲限制于这些明确公开的组合。由此，除非另有说明，本文所公开的特征可以组合在一起，以形成出于简明目的未给出的另外的组合。
所公开的实施例示出可被包括在一高密度QSFP类型连接器***的多个特征。如能够认识到的，虽然一堆叠插座组件公开为包括一顶端口和一底端口，但也可提供一单端口连接器。此外，通过增加所示出的连接器的数量以及创建具有两个以上并排设置的端口的一罩体，也可提供成组样式(ganged version)。应注意的是，尽管所示出的实施例设置成与一QSFP类型连接器兼容，但是本发明不限于此。其它已知的标准，诸如SFP或XSFP或新的标准也会与本文提供的这些特征和讨论的内容兼容且这种类型的连接器不旨在进行限制，除非另有说明。
如能够认识到的，插座组件包括一两部分组成的基座(housing)。一第一组薄片体固持直立(vertical)端子。直立端子包括尾部但不包括接触部。一第二组薄片体固持水平端子。水平端子包括接触部但不包括尾部。所述第一组薄片体和所述第二薄片体被压制(pressed)在一起，以使所述尾部和所述接触部之间存在有电连接。
与能够支持其中每个差分通道25Gbps的100Gbps的现有的QSFP***相比较，本***设计成其支持每个差分通道25Gbps的数据速率且因此能支持200Gbps。
如能够认识到的，插座组件设置为改善空气流动，从而所述***依然支持导光管的同时能被冷却。一中央元件包括一开放的通道，该开放的通道允许空气在一顶端口和一底端口之间流动。中央元件包括一中央分隔器以及在两个侧壁上的开孔(apertures)。一罩体的一后壁可以包括多个开孔，所述多个开孔允许空气以一有效的方式流进(或者流出，取决于空气流是从前到后还是从后到前)连接器。
转到图2至图7，公开了一种插头组件50。插头组件50包括一本体55，本体55支撑与一扣持***57连接的一释放元件(release member)56。释放元件56的平移使得扣持***57致动。本体55包括具有一前端部60c的一顶凸缘60、具有一前端部66的一底凸缘65以及具有一前端部77的一对接刀型件70，对接刀型件70位于顶凸缘60和底凸缘65之间。如能够认识到的，顶凸缘60可以包括凹口且可以构造成具有一特定的形状以与一对应的插座组件***对接。因此，所示的形状不是必须的而可以根据需要修改。
顶凸缘60包括一第一下表面60a以及一第二下表面60b，而第一下表面60b相对第二下表面60b偏移。由此，第一下表面60a和对接刀型件70之间的第一距离小于第二下表面60b和对接刀型件之间的一第二距离。
对接刀型件70包括一顶表面70a，顶表面70a支撑一第一垫排(pad row)72、一第二垫排74以及位于第一垫排72和第二垫排74之间的一第三垫排76。对接刀型件70还包括一底表面70b，底表面70b支撑一第四垫排72’、一第五垫排74’以及位于第一垫排72’和第二垫排74’之间的一第六垫排76’。如能够认识到的，第四、第五以及第六垫排可以与第一、第二以及第三垫排相同布置，但位于对接刀型件70的相反侧。在一实施例中，顶凸缘60能够覆盖第一垫排72、第二垫排74以及第三垫排76且能够延伸超过前端部77，而底凸缘65仅覆盖所述底面上的第五垫排74’。虽然不是必须的，这一种构造的潜在优势在于它允许所述插头组件与允许两个不同的插头组件任取其一地(alternatively)***到相同的端口的一***互换，如下面将要公开的。
第一垫排72包括：多个短垫82，能设置为用于高数据速率的信号垫(signalpads)；以及多个长垫81，能用作接地垫或者低数据速率垫。如图所示，所述多个短垫82排列成提供差分对83。在操作时，第一垫排72将滑动越过一第二连接区域174并与一第一连接区域172对接而第二垫排74与所述第二连接区域对接(如下面将要讨论的)。为了确保与第一连接区域172和第二连接区域174的连接可靠，已确定包括第三垫排76是有利的以用来保护第一连接区域172。第三垫排76可包括设置于两对短垫之间的长垫84而且还包括位于长垫81之间的中间垫85。当然，所示出的构型旨在使第一垫排72和第二垫排74的构造基本相同。如果不需要这种构造，那么第三垫排76可以具有一另外的垫构造。不管怎样，优选第三垫排76中的垫要比在第一垫排72的短垫82和第二垫排74的短垫82长，以确保第一垫排72和第二垫排74之间的良好的电隔离(electrical separation)。
应注意的是，所述插头组件以一铜基(copper-based)构造说明但是能够容易地以一铜/光学解决方案(copper/optical solution)(例如一收发器))设置。在这样的构造中，插头的内部部分将包括一所需的光学引擎(诸如可从OPLINK或者其它供应商获得)且众所周知地将铜信号(copper signals)转换为光信号且将设置成在光纤上传输这些光信号。
如能够从图8至图42认识到的，如果需要，一插座组件100可以安装在一电路基板105上且包括一顶端口110以及一底端口115。插座组件100包括位于一罩体120内的一连接器150，而罩体120有助限定所述两个端口110、115并且可以设置成安装于一框板(bezel)103。在操作时，一插头组件沿一I方向***所述端口。连接器包括一对接面150a以及一安装面150b。罩体120包括一前面116、一顶壁131、多个侧壁135、一底壁132以及一后壁138。所述多个侧壁135均可包括侧通风口136而后壁138可包括后通风口139，以有助空气流动。因此，罩体120可包括多个通风口允许空气流动通过罩体120。罩体120可包括多个固持元件122，所述多个固持元件122设置成与扣持***57接合，以允许一插头组件可释放地接合于插座组件。如能够从图10中认识到的，所示的插座组件能够收容一插头组件10或者一插头组件50，插头组件50包括处于顶端口或者底端口中的两排垫或接触部。
为了更充分地限定所述两个端口，一分隔器190位于顶端口110和底端口115之间。分隔器190包括一第一壁191以及一第二壁192。第一壁191用于有助限定顶端口110而第二壁192用于有助限定底端口115。分隔器190还为空气在所述两个端口之间沿B-B方向流动提供一通道，从而空气能够通过中央壁106(路径A-A)上的前通风口107或者通过后通风口(路径C-C)流入、通过路径B-B并随后通过路径C-C或者A-A流出。如果设置通风口136，那么空气通过该通风口的另一路径也是可能的。关于空气流动在后面还要更详细叙述。
连接器150包括：一第一模块160以及一第二模块165，分别提供设置在顶端口110和底端口115中的对接接触部。应注意的是，第一模块160和第二模块165各示出为不相同的，因为在一些实施例中会希望将多个端子230(或者一些端子230)连接于支撑电路基板上。由此，如图所示，第一模块160包括：一第一端子排181，由一框架181a固持；一第二端子排182，由一框架182a固持；一第三端子排183，由一框架183a固持；以及一第四端子排184，由一框架184a固持。以类似的方式，第二模块165设置：一第一端子排186，由一框架186a固持；第二端子排187，由一框架187a固持，一第三端子排188，由一框架188a固持；以及一第四端子排189，由一框架189a固持。每个框架可包括切口198以改变端子的阻抗。
所示出的多个端子230具有不同的长度但一般均具有一接触部231、一悬臂部(cantilevered portion)231a、一宽的本体部232a、一窄的本体部232b以及一尾部233。所示出的尾部233设置为压在如后面将要说明的一对接端子上但是也能够设置为贴接于一线缆组件的一导体。例如，如图42所示，一端子431和一端子432可设置为一差分对而一接地端子433可设置在差分对的旁边。一线缆450(其可包括一屏蔽层456)会具有：一绝缘层455，固持(分别)贴接于端子431和端子432的两个导体451、452；以及一加蔽线(drain wire)453，将贴接于接地端子433。这些端子和导体之间的固定(attachments)可以根据需要来进行(包括但不限于焊锡(soldering)或焊接(welding))且将允许端子无需进入电路基板而连接于导线。因此，尾部的设置不受限制而且所示出的连接器150的构造不旨在限定，除非另有说明。如能进一步认识到的是，如果所述模块设置有如图42所示那样的线缆附件(attachment)，那么相同的模块便可重复使用，而罩体是否安装于一电路基板也将可选。
各模块160、165提供两个连接区域。具体地，模块160包括第一连接区域172和第二连接区域174，而模块165包括第一连接区域172’和第二连接区域174’。第一连接区域由第一端子排181和第二端子排184(它们提供相对的接触部排)的接触部提供，而第二连接区域由第二端子排182和第三端子排183(它们也提供相对的接触部排)的接触部提供。如能够认识到的，两个端子排(图41中所示的端子排186、187或者如果以模块160作为一个例子时的端子排181和182)设置为从一第一侧接合由水平面M确定的一对接表面而使终止的尾部处于水平面M的同一第一侧。此外，其它两个端子排位于并延伸于水平面M的一第二侧，而在一实施例中，没有端子排横跨水平面M。
在操作时，一插头组件可***顶端口110而一对接刀型件将接合第二连接区域174。如果插头组件是一标准设计，那么对接刀型件具有一个垫排，该一个垫排将只接合第二连接区域。如果插头组件是具有两个垫排的设计(例如一高密度设计)，那么对接刀型件的第一垫排将首先接合第二连接区域继而随着插头组件完全***端口，第一垫排将滑动越过第二连接区域174而接合第一连接区域172。于是，对于在每一侧都有信号接触部的两个垫排的一插头组件而言，第一垫排72将接合第一连接区域172而第二垫排74将接合第二连接区域174。如果需要，第一连接区域172’和第二连接区域174’可相似设置而且可进行相似操作。这可从图16和图17认识到。
如前所述，顶凸缘60包括第一下表面60a和第二下表面60b。模块160、165设置成固持一鼻部(nose portion)320a、320b，而两个鼻部均包括：一第一鼻表面323a，其设置成与第一下表面60a对齐；且还可均包括：一鼻壁323b，提供到一第二鼻表面323c的一过渡，第二鼻表面323c与第二下表面60b对齐。
图19示出分别接合第二垫排174和第一垫排172的两个差分对229a、229b。如能够从图中认识到的，由框架固持的端子包括悬臂部221以及被固持部223。端子排161(及端子排164a)还包括一倾斜部222，倾斜部222使得悬臂部221被定位，从而端子排接合一对接刀型件同时使得被固持部223被定位在与由框架162a固持的端子排162相距一合适的距离。由此，如能够从图20至图21认识到的，当第二端子排182位于垫排72上时，第一端子排181位于第二垫排74上。在第三垫排76和第一垫排72之间存在间断而该间断能形成一垫间隙73。在一实施例中，位于倾斜部222和悬臂部221之间的相交处的一竖直面D和位于倾斜部222和被固持部223之间的相交处的一竖直面F限定一水平空间，而与垫间隙73对齐的一竖直面E位于竖直面D和竖直面F之间的那个空间中。优选地，与第一垫排和第二端子排之间的一接触点对齐的一竖直面G位于该水平空间外。应注意的是，两个连接区域具有接触点G、G’，且如图所示，倾斜部222位于两个接触点G、G’之间。
如能够认识到的，连接器150包括：一第一卡槽331，与顶端口110对齐；以及一第二卡槽332，与底端口115对齐。卡槽331、332远离前面116凹入，在一实施例中，罩体长度为L而两个卡槽凹入至少1/3L的一距离。连接器还包括一顶空气路径345，顶空气路径345提供顶端口内的一通风路径。为了改善底端口115的冷却效果，设置一中央元件340。中央元件340可位于限定第一卡槽331的一第一鼻部320a与限定第二卡槽332的一第二鼻部320b之间。中央元件340包括外壁340a、340b，各外壁均包括多个侧通风口342，中央元件340还包括一中央壁341，中央壁341有助穿过分隔器190的空气朝两个外壁340a、340b分流和引流。因为外壁340a、340b相对罩体凹入，所以外壁340a、340b、侧壁135与相应鼻部320a、320b的肩部321、322之间的空间创建允许空气流动经过连接器150并通过后通风口139流出的一空气通道344。
顶空气路径345接收(accept)一后段346，后段346能安装于顶空气路径345而使所述空气路径朝后壁138延伸。第二鼻部320b能连接于后支架352，后支架352能有助提供增加的刚性。然而应注意的是，第一鼻部320a和第二鼻部320b均不需要是一一体(single)结构而因此可单独地连接于各自的模块且由中央元件340支撑。如能认识到的，所示出的鼻部320a、320b均包括多个端子槽326，多个端子槽326有助采用一梳齿状结构来固持多个接触部。尽管多个端子槽326并不要求，但是所述连接区域设置端子槽326有益的是所述连接区域与沿I方向***的一对接刀型件首先接触。
为了在一电路基板上安装模块160、165，提供直立的模块205、210。所示出的直立的模块提供一台阶构造，如能够从图30中认识到的，且允许薄片体206、207、211中的端子接合由所述框架固持的端子排的尾部。
应注意的是，虽然示出一堆叠构型，但也可以考虑一单个的端口构型。例如，模块165和直立的模块210可自身用于提供一单个的端口设计(相比于一堆叠构型)。在这种构型中，可使用一个鼻部且可省略中央模块。也应注意的是，虽然示出一压配结构，但也可以考虑一SMT安装形式的设计且在本发明的范围内，因为本领域技术人员通常能够用一SMT尾部代替一标准压配尾部。
不管采用怎样的安装类型，假设安装于电路基板，端子230连接于直立的端子290。示出的直立的端子290包括一尾部291、一肩部92以及一直立升起部(riser)293，升起部293设置成接合尾部233。如图所示，在直立的升起部293和一开孔233a之间的接合是一过盈配合。
本文提供的说明书借助其优选且示例性的实施例说明了各个特征。本领域普通技术人员通过阅读本说明书，将可在随附权利要求的范围和精神内做出许多其它的实施例、修改和变形。

Claims (17)

1.一种插座组件，包括：
一罩体，有助限定一第一端口和一第二端口，所述罩体包括一前面、一顶壁、多个侧壁以及一后壁；
一连接器，位于所述罩体内，所述连接器包括与所述第一端口对齐的一第一卡槽以及与所述第二端口对齐的一第二卡槽，所述第一卡槽和第二卡槽在所述第一端口和第二端口凹入，其中所述连接器包括一第一模块，所述第一模块支持一第一连接区域和一第二连接区域，所述第一连接区域和所述第二连接区域各包括由四个端子排提供的相对的接触部排，且所述连接器还包括一第二模块，所述第二模块支持一第三连接区域和一第四连接区域，所述第三连接区域和所述第四连接区域各包括由四个端子排提供的相对的接触部排；以及
一分隔器，位于所述第一端口和所述第二端口之间，所述分隔器设置成允许空气在所述第一端口和第二端口之间流动。
2.如权利要求1所述的插座组件，其中，所述第二连接区域具有位于所述第一卡槽中的接触部。
3.如权利要求1所述的插座组件，其中，一第一鼻部安装于所述第一模块而一第二鼻部安装于所述第二鼻部，所述第一鼻部和第二鼻部限定所述第一卡槽和第二卡槽。
4.如权利要求3所述的插座组件，还包括：
一中央元件，其位于所述第一鼻部和所述第二鼻部之间。
5.如权利要求4所述的插座组件，其中，所述中央元件包括多个肩部，所述多个肩部限定所述中央元件和所述多个侧壁的一个侧壁之间的一空气通道。
6.如权利要求3所述的插座组件，其中，所述连接器包括接合所述第一模块和所述第二模块的直立的模块。
7.如权利要求1所述的插座组件，还包括多条线缆，所述多条线缆均包括与端子排中的端子连接的导体。
8.一种插座组件，包括：
一罩体，限定一端口，所述罩体包括一前面、一顶壁、多个侧壁以及一后壁；以及
一连接器，位于所述罩体内，所述连接器包括一卡槽，所述卡槽与所述端口对齐且从所述前面凹入，所述连接器包括与所述卡槽对齐的一模块，所述模块具有四个框架，其中，各框架固持一端子排且端子排中的端子均包括一悬臂部以及一被固持部，悬臂部终止于一接触部，其中，所述端子排均限定一第一连接区域和一第二连接区域，所述第一连接区域和第二连接区域沿一第一方向设置且各连接区域具有相对的接触部，其中，更靠近所述前面的连接区域具有设置成为所述接触部提供一梳齿状保护的多个端子槽。
9.如权利要求8所述的插座组件，其中，所述模块具有一顶框架且所述顶框架上的端子排具有位于所述被固持部和所述悬臂部之间的倾斜部。
10.如权利要求9所述的插座组件，其中，所述第一连接区域以及第二连接区域各具有一接触点且所述倾斜部大体上位于所述第一接触点和所述第二接触点之间。
11.如权利要求10所述的插座组件，其中，所述倾斜部整个位于所述第一接触点和所述第二接触点之间。
12.如权利要求8所述的插座组件，还包括设置成将所述模块连接于一电路板的一直立的模块。
13.如权利要求8所述的插座组件，还包括多条线缆，所述多条线缆均包括与端子排中的端子连接的导体。
14.一种插头组件，包括:
一本体，具有一第一凸缘和一第二凸缘；以及
具有一端部的一对接刀型件，所述对接刀型件位于所述第一凸缘和所述第二凸缘之间，且所述对接刀型件包括一第一侧和一第二侧，所述第一侧面向所述第一凸缘，所述第一侧具有一第一垫排、一第二垫排以及一第三垫排，所述第一垫排与所述端部相邻，而所述第一垫排和所述第二垫排具有以差分信号模式排列的垫，而所述第三垫排位于所述第一垫排和所述第二垫排之间，所述第二侧具有一第四垫排、一第五垫排以及一第六垫排，所述第四垫排和所述第五垫排具有以差分信号模式排列的垫，所述第六垫排位于所述第四垫排和所述第五垫排之间。
15.如权利要求14所述的插头组件，其中，所述第一凸缘包括一第一下表面以及相对所述第一下表面偏移的一第二下表面，所述第一下表面和所述第二下表面与所述对接刀型件的所述第一侧基本平行，所述第一下表面与所述对接刀型件间隔一第一距离而所述第二下表面与所述对接刀型件间隔一第二距离，其中，所述第二距离大于所述第一距离。
16.如权利要求15所述的插头组件，其中，一线缆连接于所述本体，所述线缆包括多个导体，所述多个导体连接于多个所述垫。
17.如权利要求15所述的插头组件，其中，所述第一凸缘覆盖所述第一垫排、所述第二垫排以及所述第三垫排，而所述第二凸缘覆盖所述第五垫排但是基本不覆盖所述第四垫排和所述第六垫排。
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