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1、(10)申请公布号 CN 103531303 A (43)申请公布日 2014.01.22 C N 1 0 3 5 3 1 3 0 3 A (21)申请号 201310421041.3 (22)申请日 2013.09.16 H01B 13/00(2006.01) (71)申请人浙江百川导体技术股份有限公司 地址 322299 浙江省金华市浦江县仙华街道 百川路6号 (72)发明人陈金兰 张荣良 赵文标 宋玲利 潘秋丽 (74)专利代理机构杭州丰禾专利事务所有限公 司 33214 代理人柯奇君 (54) 发明名称 采用焊接包覆法生产软态铜包钢线的工艺 (57) 摘要 本发明涉及一种铜包钢线的生产。
2、工艺。采用 焊接包覆法生产软态铜包钢线的工艺，依次包括 下列步骤：拉拔、低温回火、酸洗、水洗、中和、吹 干、矫直并除锈、包覆焊接、单拉、连拉、高温回火、 水箱拉丝、二次高温回火、二次水箱拉丝、钝化、用 表面在线探伤检测装置对铜包钢进行在线检测和 收线装盘。上述采用焊接包覆法生产软态铜包钢 线的工艺的优点是生产成本低，生产过程安全环 保，生产的铜包钢线质量稳定成品率高。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103531303 A CN 103531。
3、303 A 1/2页 2 1.采用焊接包覆法生产软态铜包钢线的工艺，其特征在于依次包括下列步骤： （1）拉拔，将线径9.0-10.0mm的钢丝拉至线径8.0-8.6mm； （2）低温回火，将拉拔后的钢丝放入真空回火炉中进行低温热处理，回火温度 420-500，加热时间1-2小时，保温时间5.5-6.5小时；然后先断电随炉冷却3小时，再开 冷风机冷却至260左右出炉； （3）酸洗，去除钢丝表面的氧化皮； （4）水洗，去除钢丝表面附着的盐酸； （5）中和，去除水洗后表面残余的酸； （6）吹干，去除钢丝表面残留的水分； （7）矫直并除锈，钢丝通过矫直轮矫直后进入装有数对钢丝刷的刷毛机进行刷毛除 锈；。
4、 （8）包覆焊接，先对除锈后的钢丝再次进行打磨，同时将铜带刷毛；然后将铜带和钢材 同时送入覆合箱中，覆合箱中的垂直成型轮和水平成型轮使铜带均匀的包覆在钢丝表面， 在覆合箱中由进气口通入氮气，使两种金属材料在覆合过程中不被氧化；然后进入焊接区， 焊接区焊枪处用氩气作为保护气，用钨极脉冲氩弧焊将金属材料的焊缝连续不断地焊接起 来，焊接后进入冷却区，冷却区通入氮气作为保护气；包覆完后，铜包钢线经为10mm； （9）单拉，将包覆后的铜包钢复合线通过放线架和导向轮送入单拉机，通过两组拉丝模 具后，将铜包钢复合线拉至线径为8mm，单拉过程中，线径压缩比为19-21%，放线架的放线 位置、导向轮和单拉机上的。
5、拉丝盘保持在同一水平面上；每组拉丝模具孔径中分四个区间， 分别为润滑区、工作区、定径区和出口区，润滑区和工作区为平滑的弧线过渡，且定径区与 该弧线相切； （10）连拉，将单拉后的铜包钢送入连拉设备进行拉拔，连续拉两次，第一次线径拉 至3.85-3.8mm，第二次线径拉至1.85-1.8mm；每次拉拔过程中，每道模具的压缩比控制在 20-26%，且要求相邻两道压缩比之差不得高于10%； （11）高温回火，将拉拔后的铜包钢线进行高温回火，采用氮气作为保护气，温度加热到 500-650度后，保温6-8小时； （12）水箱拉丝，用水箱拉丝机将铜包钢拉制线径1.02mm； （13）二次高温回火，将拉拔后。
6、的铜包钢线进行高温回火，采用氮气作为保护气，温度加 热到680-750度后，保温6-8小时，然后冷却16-17小时后出炉； （14）二次水箱拉丝，用拉丝机将铜包钢拉至线径0.2-0.8mm，抗拉强度在 380MPa-450MPa，延伸率21%-23%； （15）钝化，将拉拔完成的铜包钢进行表面钝化； （16）用表面在线探伤检测装置对铜包钢进行在线检测，检测到铜层脱落或者划伤，自 动停机后，将铜层脱落或划伤部分剪掉，然后用对焊接焊起来，再用锉刀磨平焊接处，将接 头在补镀槽中电镀补镀，补镀后继续探伤检测直至通过检测； （17）收线装盘，得到软态铜包钢线成品，铜包钢线成品的导电率为21-40%； 上。
7、述表面在线探伤检测装置包括安装架、进线导轮、进线杆、出线导轮、出线杆、探头安 装杆、检测探头、探头抗干扰保护套、控制器和报警器；安装架由安装座及固定在其上的安 装板构成，进线杆、出线杆和探头安装杆底端均安装在安装板上，进线导轮通过进线杆高度 权 利 要 求 书CN 103531303 A 2/2页 3 可调节的活动安装在安装板上，出线导轮通过出线杆高度可调节的活动安装在安装板上， 检测探头处于探头抗干扰保护套内，探头抗干扰保护套通过探头安装杆高度可调节的活动 安装在安装板上；检测探头和探头抗干扰保护套上设有同心的供铜包钢线穿过的过线孔， 探头抗干扰保护套及其内的检测探头处于进线导轮和出线导轮之。
8、间，进线导轮的顶端、检 测探头和探头抗干扰保护套上过线孔及出线导轮的顶端处于同一水平直线上；检测探头连 接控制器，控制器上连接报警器。 2.根据权利要求1所述的采用焊接包覆法生产软态铜包钢线的工艺，其特征在于检测 探头是涡流探伤仪；所述安装板的顶面是水平面，且与检测探头和探头抗干扰保护套上的 过线孔平行；所述探头抗干扰保护套是绝缘保护套。 权 利 要 求 书CN 103531303 A 1/5页 4 采用焊接包覆法生产软态铜包钢线的工艺 技术领域 0001 本发明涉及一种铜包钢线的生产工艺。 背景技术 0002 铜包钢线是以钢线为芯体，在其表面上覆一层铜的复合线材，主要应用于通信及 电子行业，。
9、是通信线缆专用材料的换代产品。该产品具有钢的抗拉强度及韧性、铜的导电性 能及高频特性，并具有节约铜材、降低成本等优点。它兼有铜与钢两者之优点，在一定高频 范围内，其阻抗值与纯铜线相等，但抗拉强度可以是纯铜的几倍。在通讯电讯中，铜包钢线 与铜线具有相同导电性，但由于铜包钢线机械强度好，质量轻，无蠕变，经受得起风雪冰苞 的袭击，经得起大跨度、盐雾和易腐蚀环境，所以减少传输信息的畸变、失真，提高了传输质 量，降低了成本。 0003 铜包钢线使用场合的不同分为软态铜包钢线和硬态铜包钢线，软态铜包钢线是用 于抗拉要求要求低，延伸率要求高的场合，硬态铜包钢线是用于抗拉强度要求高，对延伸率 要求低的场合。目。
10、前，国内外生产软态铜包钢的方法主要有焊接包覆法、电镀法、浸涂法。 传统的焊接包覆法具有成本高，拉拔过程中出现铜层断裂和铜包钢脆断现象严重等缺点； 电镀法具有能耗高，环境污染严重，不适合生产高导电率产品等缺点；浸涂法具有设备投资 大，结晶难控制、铜层厚度不均匀导致铜包钢质量难保证、生产成本高等缺点。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服传统软态铜包钢线工艺中存在的产品成品率低、生产成本 高、环境污染严重等问题，公开了一种生产工艺环保，生产成本低，生产的铜包钢线成品率 高，导电率和延伸率好的采用焊接包覆法生产软态铜包钢线的工艺。 0005 为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案： 00。
11、06 一种采用焊接包覆法生产软态铜包钢线的工艺，依次包括下列步骤： 0007 （1）拉拔，将线径9.0-10.0mm的钢丝拉至线径8.0-8.6mm； 0008 （2）低温回火，将拉拔后的钢丝放入真空回火炉中进行低温热处理，回火温度 420-500，加热时间1-2小时，保温时间5.5-6.5小时；然后先断电随炉冷却3小时，再开 冷风机冷却至260左右出炉；消除钢丝的加工硬化，提高塑性、利于后续加工；同时使上 道工序中残留在钢丝表面的润滑液经高温炭化形成疏松的氧化皮，易于后续酸洗去除氧化 皮； 0009 （3）酸洗，去除钢丝表面的氧化皮； 0010 （4）水洗，去除钢丝表面附着的盐酸； 0011。
12、 （5）中和，去除水洗后表面残余的酸，防止钢丝存放时表面被腐蚀； 0012 （6）吹干，去除钢丝表面残留的水分，防止钢丝存放时间长易导致生锈； 0013 （7）矫直并除锈，钢丝通过矫直轮矫直后进入装有数对钢丝刷的刷毛机进行刷毛 除锈； 说 明 书CN 103531303 A 2/5页 5 0014 （8）包覆焊接，先对除锈后的钢丝再次进行打磨，同时将铜带刷毛，彻底清除钢丝 与铜带表面油污和氧化膜的同时，增加钢丝与铜带表面的粗糙度，提高钢丝与铜带的结合 力；然后将铜带和钢材同时送入覆合箱中，覆合箱中的垂直成型轮和水平成型轮使铜带均 匀的包覆在钢丝表面，在覆合箱中由进气口通入氮气，使两种金属材料在。
13、覆合过程中不被 氧化；然后进入焊接区，焊接区焊枪处用氩气作为保护气，用钨极脉冲氩弧焊将金属材料的 焊缝连续不断地焊接起来，焊接后进入冷却区，冷却区通入氮气作为保护气，防止焊接后高 温的金属表面被氧化，最后将其缠绕在卷筒上；包覆完后，铜包钢线经为10mm；传统包覆生 产中覆合箱中及冷却区都用氩气作为保护气，因为耗气成本氩气为氮气的4倍，故通过分 段通入不同的保护气体，可以有效降低生产成本，且不会影响焊接及包覆质量；同时，氩气 本身虽无毒，但在高浓度时有窒息作用，当空气中氩气浓度高于33%时就有窒息的危险，当 氩气浓度超过50%时，出现严重症状，浓度达到75%以上时，能在数分钟内死亡，液氩可以伤 。
14、皮肤，眼部接触可引起炎症；而氮气浓度超过80%时才会出现不良症状，浓度超过90%时，才 会造成窒息，因此故通过分段通入不同的保护气体，可使生产更加安全环保； 0015 （9）单拉，将包覆后的铜包钢复合线通过放线架和导向轮送入单拉机，通过两组 拉丝模具后，将铜包钢复合线拉至线径为8mm，单拉过程中，线径压缩比为19-21%，放线架 的放线位置、导向轮和单拉机上的拉丝盘保持在同一水平面上；每组拉丝模具孔径中分四 个区间，分别为润滑区、工作区、定径区和出口区，润滑区和工作区为平滑的弧线过渡，且定 径区与该弧线相切；因包覆完成后，钢丝与铜带之间存在一定的空隙，铜包钢易出现弯折 导致后续拉拔中铜层断裂，。
15、因此放线位置、导向轮、拉丝盘保持在同一水平面上，铜包钢在 进拉丝机前保持一定的进线弧度，从而防止铜包钢因进线弯折导致的铜层断裂；传统的包 覆-拉拔工艺中单拉机上只安装一个拉丝模具，采用两次单拉，因此，易导致表面碰伤，同 时表面光洁度难以保证。传统的拉丝模具中润滑区与工作区之间、工作区与定径区之间有 一定的角度，润滑区中的润滑粉难以进入工作区，且通过润滑区后粘附在铜包钢线表面的 拉丝粉易在铜包钢线进入工作区的转角处脱落，从而影响铜包钢线表面的润滑性，导致其 在工作区与定径区中易被拉断。本发明中的拉丝模具将润滑区和工作区设计成平滑的弧线 过渡，定径区与该弧线相切，从而消除分区之间的拐角，易于润滑区。
16、的拉丝粉进入工作区； 0016 （10）连拉，将单拉后的铜包钢送入连拉设备进行拉拔，连续拉两次，第一次线径拉 至3.85-3.8mm，第二次线径拉至1.85-1.8mm；每次拉拔过程中，每道模具的压缩比控制在 20-26%，且要求相邻两道压缩比之差不得高于10%，否则拉拔过程中易断线； 0017 （11）高温回火，将拉拔后的铜包钢线进行高温回火，采用氮气作为保护气，温度加 热到500-650度后，保温6-8小时； 0018 （12）水箱拉丝，用水箱拉丝机将铜包钢拉制线径1.02mm； 0019 （13）二次高温回火，将拉拔后的铜包钢线进行高温回火，采用氮气作为保护气，温 度加热到680-750。
17、度后，保温6-8小时，然后冷却16-17小时后出炉，通过回火消除加工硬 化，并软化线材； 0020 （14）二次水箱拉丝，用拉丝机将铜包钢拉至线径0.2-0.8mm，抗拉强度在 380MPa-450MPa，延伸率21%-23%；拉丝机可以降低倒滑系数，防止表面划伤，提高产品表面 光洁度； 0021 （15）钝化，将拉拔完成的铜包钢进行表面钝化，防止钢丝表面氧化； 说 明 书CN 103531303 A 3/5页 6 0022 （16）用表面在线探伤检测装置对铜包钢进行在线检测，检测到铜层脱落或者划 伤，自动停机后，将铜层脱落或划伤部分剪掉，然后用对焊接焊起来，再用锉刀磨平焊接处， 将接头在补镀。
18、槽中电镀补镀，补镀后继续探伤检测直至通过检测； 0023 （17）收线装盘，得到软态铜包钢线成品，铜包钢线成品的导电率为21-40%。 0024 作为优选，所述表面在线探伤检测装置包括安装架、进线导轮、进线杆、出线导轮、 出线杆、探头安装杆、检测探头、探头抗干扰保护套、控制器和报警器；安装架由安装座及 固定在其上的安装板构成，进线杆、出线杆和探头安装杆底端均安装在安装板上，进线导轮 通过进线杆高度可调节的活动安装在安装板上，出线导轮通过出线杆高度可调节的活动安 装在安装板上，检测探头处于探头抗干扰保护套内，探头抗干扰保护套通过探头安装杆高 度可调节的活动安装在安装板上；检测探头和探头抗干扰保护。
19、套上设有同心的供铜包钢线 穿过的过线孔，探头抗干扰保护套及其内的检测探头处于进线导轮和出线导轮之间，进线 导轮的顶端、检测探头和探头抗干扰保护套上过线孔及出线导轮的顶端处于同一水平直线 上，铜包钢线被检测探头检测时始终是处于直线状态，保证了检测的准确性；检测探头连接 控制器，控制器上连接报警器；检测探头处于探头抗干扰保护套内，进一步的提高了检测的 准确性。进线导轮、检测探头和出线导轮的高度都可以调节，使用调整非常的方便。进一步 的，检测探头是涡流探伤仪；所述安装板的顶面是水平面，且与检测探头和探头抗干扰保护 套上的过线孔平行；所述探头抗干扰保护套是绝缘保护套，涡流探伤仪是利用导电材料在 交变磁。
20、场中产生涡流的性质，检测导电材料叠加磁场的变化信号以表征材料缺陷，尤其适 合在铜包钢线生产车间使用，探头抗干扰保护套是绝缘保护套，尤其是配合涡流探伤仪在 金属众多的铜包钢线生产车间使用，提高了检测的准确性。 0025 采用上述技术方案的采用焊接包覆法生产软态铜包钢线的工艺，其有益效果如 下：相比电镀拉拔工艺而言，工艺更加环保，且生产高导电率的铜包钢线，耗能更加低，产 能更加高；相比浸涂拉拔工艺而言，生产设备投资小，铜层厚度均匀，质量更加稳定；相 比传统的包覆拉拔工艺而言，工艺更加安全环保，质量更稳定，成品率高，导电率高，可达 21-40%，延伸率好，延伸率达到21%-23%，生产成本低且生产过。
21、程更加安全，通过表面在线探 伤检测装置保证了产品的金成品率；综上所述，上述采用焊接包覆法生产软态铜包钢线的 工艺的优点是生产成本低，生产过程安全环保，生产的铜包钢线质量稳定成品率高。 附图说明 0026 图1：本发明实施例中表面在线探伤检测装置的结构示意图。 具体实施方式 0027 下面结合附图1和实施例对本发明做进一步描述。 0028 实施例 0029 采用焊接包覆法生产软态铜包钢线的工艺，其特征在于依次包括下列步骤： 0030 （1）拉拔，将线径9.0-10.0mm的钢丝拉至线径8.0-8.6mm； 0031 （2）低温回火，将拉拔后的钢丝放入真空回火炉中进行低温热处理，回火温度 420-。
22、500，加热时间1-2小时，保温时间5.5-6.5小时；然后先断电随炉冷却3小时，再开 冷风机冷却至260左右出炉；消除钢丝的加工硬化，提高塑性、利于后续加工；同时使上 说 明 书CN 103531303 A 4/5页 7 道工序中残留在钢丝表面的润滑液经高温炭化形成疏松的氧化皮，易于后续酸洗去除氧化 皮； 0032 （3）酸洗，去除钢丝表面的氧化皮； 0033 （4）水洗，去除钢丝表面附着的盐酸； 0034 （5）中和，去除水洗后表面残余的酸，防止钢丝存放时表面被腐蚀； 0035 （6）吹干，去除钢丝表面残留的水分，防止钢丝存放时间长易导致生锈； 0036 （7）矫直并除锈，钢丝通过矫直轮矫。
23、直后进入装有数对钢丝刷的刷毛机进行刷毛 除锈； 0037 （8）包覆焊接，先对除锈后的钢丝再次进行打磨，同时将铜带刷毛，彻底清除钢丝 与铜带表面油污和氧化膜的同时，增加钢丝与铜带表面的粗糙度，提高钢丝与铜带的结合 力；然后将铜带和钢材同时送入覆合箱中，覆合箱中的多对孔型逐渐变化的垂直成型轮和 水平成型轮使铜带均匀的包覆在钢丝表面，在覆合箱中由进气口通入氮气，保证两种金属 材料在覆合过程中不被氧化；然后进入焊接区，焊接区焊枪处用氩气作为保护气，用钨极 脉冲氩弧焊将金属材料的焊缝连续不断地焊接起来，焊接后进入冷却区，冷却区通入氮气 作为保护气，防止焊接后高温的金属表面被氧化，最后将其缠绕在卷筒上；。
24、包覆完后，铜包 钢线经为10mm；传统包覆生产中覆合箱中及冷却区都用氩气作为保护气，因为耗气成本氩 气为氮气的4倍，故通过分段通入不同的保护气体，可以有效降低生产成本，且不会影响焊 接及包覆质量；同时，氩气本身虽无毒，但在高浓度时有窒息作用，当空气中氩气浓度高于 33%时就有窒息的危险，当氩气浓度超过50%时，出现严重症状，浓度达到75%以上时，能在 数分钟内死亡，液氩可以伤皮肤，眼部接触可引起炎症；而氮气浓度超过80%时才会出现不 良症状，浓度超过90%时，才会造成窒息，因此故通过分段通入不同的保护气体，可使生产 更加安全环保； 0038 （9）单拉，将包覆后的铜包钢复合线通过放线架和导向轮。
25、送入单拉机，通过两组 拉丝模具后，将铜包钢复合线拉至线径为8mm，单拉过程中，线径压缩比为19-21%，放线架 的放线位置、导向轮和单拉机上的拉丝盘保持在同一水平面上；每组拉丝模具孔径中分四 个区间，分别为润滑区、工作区、定径区和出口区，润滑区和工作区为平滑的弧线过渡，且定 径区与该弧线相切；因包覆完成后，钢丝与铜带之间存在一定的空隙，铜包钢易出现弯折 导致后续拉拔中铜层断裂，因此放线位置、导向轮、拉丝盘保持在同一水平面上，铜包钢在 进拉丝机前保持一定的进线弧度，从而防止铜包钢因进线弯折导致的铜层断裂；传统的包 覆-拉拔工艺中单拉机上只安装一个拉丝模具，采用两次单拉，因此，易导致表面碰伤，同 。
26、时表面光洁度难以保证。传统的拉丝模具中润滑区与工作区之间、工作区与定径区之间有 一定的角度，润滑区中的润滑粉难以进入工作区，且通过润滑区后粘附在铜包钢线表面的 拉丝粉易在铜包钢线进入工作区的转角处脱落，从而影响铜包钢线表面的润滑性，导致其 在工作区与定径区中易被拉断。本发明中的拉丝模具将润滑区和工作区设计成平滑的弧线 过渡，定径区与该弧线相切，从而消除分区之间的拐角，易于润滑区的拉丝粉进入工作区； 0039 （10）连拉，将单拉后的铜包钢送入连拉设备进行拉拔，连续拉两次，第一次线径拉 至3.85-3.8mm，第二次线径拉至1.85-1.8mm；每次拉拔过程中，每道模具的压缩比控制在 20-26。
27、%，且要求相邻两道压缩比之差不得高于10%，否则拉拔过程中易断线； 0040 （11）高温回火，将拉拔后的铜包钢线进行高温回火，采用氮气作为保护气，防止铜 说 明 书CN 103531303 A 5/5页 8 包钢表面氧化，温度加热到500-650度后，保温6-8小时，通过回火消除加工硬化，并软化线 材； 0041 （12）水箱拉丝，用一列式水箱拉丝机将铜包钢拉制线径1.02mm，采用一列式拉丝 机可以降低倒滑系数，防止表面划伤，提高产品表面光洁度； 0042 （13）二次高温回火，将拉拔后的铜包钢线进行高温回火，采用氮气作为保护气，温 度加热到680-750度后，保温6-8小时，然后冷却16。
28、-17小时后出炉，通过回火消除加工硬 化，并软化线材； 0043 （14）二次水箱拉丝，用一列式水箱拉丝机将铜包钢拉至线径0.2-0.8mm，抗拉强度 在380MPa-450MPa，延伸率21%-23%；采用一列式拉丝机可以降低倒滑系数，防止表面划伤， 提高产品表面光洁度； 0044 （15）钝化，将拉拔完成的铜包钢进行表面钝化，防止钢丝表面氧化； 0045 （16）用表面在线探伤检测装置对铜包钢进行在线检测，如果检测到铜层脱落或者 划伤，自动停机后，将铜层脱落或划伤部分剪掉，然后用对焊接焊起来，再用锉刀磨平焊接 处，将接头在补镀槽中电镀补镀，补镀后继续探伤检测直至通过检测； 0046 （17。
29、）收线装盘，得到软态铜包钢线成品，铜包钢线成品的导电率为21-40%。 0047 如图1所示，上述表面在线探伤检测装置主要由安装架1、进线导轮2、进线杆21、 出线导轮3、出线杆31、探头安装杆4、检测探头6、探头抗干扰保护套5、控制器7和报警器 构成，安装架1由安装座12及固定在其上的安装板11构成。 0048 进线杆21、出线杆31和探头安装杆4底端均安装在安装板11上，进线导轮2通过 进线杆21高度可调节的活动安装在安装板11上，出线导轮3通过出线杆31高度可调节的 活动安装在安装板11上，检测探头6处于探头抗干扰保护套5内，探头抗干扰保护套5通 过探头安装杆4高度可调节的活动安装在安装。
30、板11上。 0049 检测探头6和探头抗干扰保护套5上设有同心的供铜包钢线穿过的过线孔，探头 抗干扰保护套5及其内的检测探头6处于进线导轮2和出线导轮3之间，进线导轮2的顶 端、检测探头6和探头抗干扰保护套5上过线孔及出线导轮3的顶端处于同一水平直线上， 进出线方向如箭头所示。检测探头6连接控制器7，控制器7上连接报警器。上述检测探头 6是涡流探伤仪，利用导电材料在交变磁场中产生涡流的性质，检测导电材料叠加磁场的变 化信号以表征材料缺陷，尤其适合在铜包钢线生产车间使用，探头抗干扰保护套5是绝缘 保护套，尤其是配合涡流探伤仪在金属众多的铜包钢线生产车间使用，提高了检测的准确 性。安装板11的顶面是水平面，且与检测探头6和探头抗干扰保护套5上的过线孔平行， 可以通过安装板11调整和检测铜包钢线的进出线方向和角度，使用非常的方便。 说 明 书CN 103531303 A 1/1页 9 图1 说 明 书 附 图CN 103531303 A 。