超精密微机械制造技术研究进展
超精密加工技术在机械工程中的应用研究
超精密加工技术在机械工程中的应用研究近年来，随着机械工程领域的快速发展，对高精度和高效率的加工需求不断增加。
超精密加工技术作为一项先进的制造技术，正逐渐引起人们的关注和重视。
本文将探讨超精密加工技术在机械工程中的应用研究，并分析其对机械工程行业的影响。
首先，超精密加工技术指的是通过微细切削或电火花等方法，对工件进行超精细的加工过程。
这项技术以其高精度、高效率和高稳定性的特点，被广泛应用于机械工程领域中的精密零部件制造。
例如，在航空航天领域，利用超精密加工技术，可以制造出尺寸精度达到亚微米级的发动机轴承和航空仪表，从而提高了飞行器的性能和安全性。
其次，超精密加工技术在机械工程领域中的应用还可提升产品质量。
在制造过程中，超精密加工技术能够确保零部件的尺寸精度和表面质量，有效地避免了加工误差和缺陷的产生。
尤其是在微电子、光学和医疗设备等高精密产品的制造中，采用超精密加工技术可以大幅度提升产品的品质和使用寿命，满足了现代科学技术的要求。
另外，超精密加工技术也在机械工程中的研发和创新中发挥着重要作用。
通过对加工参数、材料选择和工艺控制等方面的研究，可以提高超精密加工技术的加工精度和加工效率。
同时，超精密加工技术也促进了机械工程的创新发展，推动了制造业的技术进步。
例如，通过引入激光加工和纳米加工等先进技术，不仅可以提高超精密加工的效率，还可以实现对各种复杂形状的加工，从而拓宽了机械工程领域的应用范围。
此外，超精密加工技术的应用还有助于节约资源和降低能耗。
在传统的机械加工过程中，由于切削阻力大、能量损耗高，导致了很大的能源浪费。
而超精密加工技术采用微细而无冲击的加工过程，不仅可以降低功耗和热变形的风险，还可以节约能源，并减少工件的材料消耗，从而达到节约资源的目的。
总之，超精密加工技术在机械工程中的应用研究具有重要意义。
通过提高加工精度和加工效率，保证产品质量，促进创新发展以及节约资源等方面的作用，超精密加工技术为机械工程领域带来了许多益处。
机械制造中的微加工技术研究
机械制造中的微加工技术研究随着科技的进步和社会的发展，人们对微加工技术的需求越来越高。
微加工技术是指对微细尺寸的物体进行加工和制造的一种技术。
它能够在微米级别下进行精密加工，因此在机械制造领域有着广泛的应用。
本文将探讨机械制造中的微加工技术研究的现状和未来发展趋势。
一、微加工技术的概述微加工技术是一种高精度、高效率的加工方式，通过使用微纳尺度工具对微米级别的物体进行制造和加工。
与传统的机械加工方式相比，微加工技术具有更小的加工尺寸、更高的精度和更少的能量损失。
同时，微加工技术还可以实现对复杂结构的加工，例如微型芯片、微型机械零件等。
二、微加工技术在机械制造中的应用1. 微型零件的制造微加工技术在制造微型零件方面具有重要的应用。
传统的机械加工方法往往无法满足对微型零件高精度和高质量的要求，而微加工技术则可以通过控制微纳尺度工具的运动轨迹和力的大小，来实现微型零件的精密制造。
2. 微纳加工技术的开发微纳加工技术是微加工技术的一种重要分支，它主要研究如何利用光、电、激光等技术对微米级别的物体进行加工和制造。
微纳加工技术的开发不仅可以满足对微型零件高质量加工的要求，还可以应用于生物医学、光电子、纳米材料等领域。
3. 微加工技术在测量仪器制造中的应用微加工技术在测量仪器制造中有着广泛的应用。
通过微加工技术可以制造出高精度的光学元件、传感器、微流控芯片等，在科研、医学和工业等领域起到了重要的作用。
三、微加工技术研究的挑战和发展趋势尽管微加工技术在机械制造领域有着广泛的应用，但在实际应用中仍面临着许多挑战。
首先，微加工技术的加工尺寸要求越来越小，这对加工设备和工具的精度和稳定性提出了更高的要求。
因此，需要不断研发和改进更精密和稳定的微加工设备和工具。
其次，微加工技术在加工过程中存在着较大的能量损失和热量积聚的问题。
这可能导致加工的不均匀性和加工表面的质量下降。
因此，需要研究更合理的加工策略来解决这些问题。
最后，微加工技术的应用领域日趋广泛，对加工材料的多样性和耐用性提出了更高的要求。
超精密加工技术发展研究及应用
超精密加工技术发展研究及应用超精密加工技术一直是制造业发展的重要领域之一。
其在半导体、光学、航空、能源等领域中的应用，无不体现其巨大的意义和价值。
超精密加工技术能够制造出高精度、稳定性好、无缺陷的精密零部件，这些零部件在各个领域中被广泛应用。
一、超精密加工技术的发展历程超精密加工技术的发展历程可以追溯到20世纪50年代。
当时，日本推出了一种新型加工技术，叫做“单晶加工”。
该技术利用光学原理和精密机械加工，将晶体材料完美地加工成单晶。
20世纪60年代，磁悬浮切割技术被充分研究，并应用于加工金属、玻璃等材料。
该技术可以将切割厚度控制在1微米以下，达到高精密度的切割要求。
20世纪70年代，有了激光切割技术，这种技术不同于传统机械切割方式，而是利用激光束进行切割。
由于激光光束的直线度高，可以实现极高的精度和稳定度。
20世纪80年代，微细加工技术逐渐兴起。
这种加工技术能够以微观尺度进行高效加工，其具有优异的表面粗糙度和防抖动性能，可以制造出高质量的零部件。
二、超精密加工技术的主要应用领域1. 半导体行业半导体行业是超精密加工技术中最为重要的应用领域之一。
由于半导体集成电路的尺寸越来越小，制造过程对零部件精度的要求也越来越高。
超精密加工技术能够在微观尺度上制造出高度一致且表面光滑的微处理器。
2. 光学行业光学行业也是超精密加工技术的主要应用领域之一。
利用超精密加工技术，可以制造出近乎完美的光学元件，其表面粗糙度可以达到亚微米级别，从而实现更高的光学性能。
3. 航空行业超精密加工技术在航空行业的应用也越来越广泛。
航空行业对零部件的精度和稳定性要求非常高，超精密加工技术能够制造出非常高精度的零部件，为飞行器的性能提升做出了很大的贡献。
4. 能源行业能源行业对零部件的精度要求也越来越高，特别是在制造核聚变反应堆等核能设备时，需要使用到超精密加工技术。
该技术能够制造出高精度的零部件，从而提高核反应堆的运行效率和安全性能。
精密和超精密加工技术的新进展.pdf
精密和超精密加工技术的新进展王广斐江苏科技大学摘要 : 精密和超精密加工技术的发展 , 直接影响尖端技术和国防工业的发展。
世界各国都极为重视 , 投入很大力量进行开发研究 , 故近年来发展迅速。
本文介绍了国内外精密和超精密加工技术各主要领域的最新进展 : 精密和超精密机床的新发展 , 超精密切削机理和金刚石刀具的研究 , 精密镜面磨削和研磨技术的新发展 , 非球曲面精加工技术的发展以及微型机械制造中的精微加工技术的发展 ; 提出我国应重视精密加工的研究 ,加大投入 ,加速提高我国精密和超精密加工技术水平。
关键词 : 精密和超精密加工技术,超精密切削,超精密机床,精密镜面磨削,精密研磨,微机械New Developments of Precision and Ultra 2 Precision Manufacturing TechnologyYuan ZhejunAbstract: Precision and ultra 2 precision manufacturing technology have great influence on the developments of national de 2fence industry and high technique , therefore many countries pay great attentionto its developments. In this paper , new develop 2ments in the main areas of precision and ultra 2 precision manufacturingtechnology are given: precision and ultra 2 precision machinetools , ultra 2 precision cutting mechnism with single point diamond tools , precision mirror surface grinding , precision lapping , pre 2cision machining of non 2 sphrical surfaces andfree 2 curved surfaces andprecision machiningof micro 2 machines. It has been pointedout that the precision and ultra 2 precision manufacturing technology are very important to our country , therefore we must pay greatattention to its developments.Keywords:Precision and ultra 2 precision manufacturing technology , ultra 2 precision cutting , ultra 2 precision machine tools ,precision mirror surface grinding , precision lapping , micro 2 machines1.概述精密和超精密加工技术的发展 , 直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展 , 因此世界各国对此都极为重视 , 投入很大力量进行研究开发 , 同时实行技术保密 , 控制关键加工技术及设备出口。
微细结构超精密加工技术的研究
微细结构超精密加工技术的研究摘要：高精度是超精密加工永恒的主题，受国防和高端民用产品的需要牵引，对微细结构元件加工精度的要求日益提高；同时，高精度的微细结构元件，尤其是微细结构光学元件的需求量迅猛增长，需要适于批量生产的高效率低成本的微制造技术。
基于微细结构的超精密加工技术将综合应用其它领域的新技术，进行工艺集成化已成为一种发展趋势。
关键词：超精密；微细结构；分子动力学1引言我国超精密微细加工技术的研究略晚于国外，但由于长期科技投入不足和国外的技术封锁，与国外先进技术水平相比尚有较大差距。
国外的已经商品化了的超精密微细加工设备，对我国一直处于严格禁运状态。
而微小型结构件的微细超精密加工技术在国民经济与社会发展中具有重要的地位，因此，开展超精密微细加工技术的研究，对突破国外技术壁垒，形成我国自主创新的新产品、新技術和新装备具有重要意义。
针对微小型和具有微细结构的超精密零件，开展超精密加工机理的研究，将为实现微小型和具有微细结构零件的超精密加工技术产业化奠定良好的。
本文的仿真研究将为微细结构超精密加工技术提供理论支持。
2微细结构超精密加工技术面向微细结构的超精密加工技术的研究是现代高技术产品制造的核心技术之一；是先进制造技术领域的前沿课题和未来发展我国微电子产业的关键技术，在航空航天、汽车、信息技术、新能源、家电、医疗等许多高新技术领域有着越来越广泛的应用；它与一个国家的国防与国民经济的发展密切相关，是一个国家的国民经济、国防和科学技术综合实力的体现，已经成为许多国民经济领域的制造技术可持续发展的一个重要保障条件。
在精密工程应用领域，元件的几何形状精度经常需要控制在纳米量级，如：精密轴和孔的圆柱度、大规模集成电路使用的单晶硅片的平面度等等。
与此同时，元件还需要具有纳米级的表面质量，如表面平整性以及表面和次表面的损伤程度（包括微裂纹、物理结构的变化、大规模塑性变形和残余应力等）。
为满足这些指标要求，元件在加工过程中切削力的数量级必须控制在10-6N到10-9N的范围内，而相应的切削深度应该保持在10-6m到10-9m的范围内。
超精密微机械制造技术研究及进展
超精密微机械制造技术研究及进展前言超精密微机械制造技术是一种以计算机技术为基础、利用微纳加工技术制造微细结构的技术。
目前，随着微机械制造技术的不断发展，超精密微机械制造技术得到越来越广泛的应用。
本文将对超精密微机械制造技术的研究及进展进行综述。
超精密微机械制造技术的研究内容超精密微机械制造技术主要涉及到以下内容：微加工技术微加工技术是指采用微细切削加工、微细化学腐蚀加工、微细电解加工等加工方法，制造出微细的结构和器件。
微加工技术必须具有高精度、高效率、高成品率、低损伤等能力，才能满足超精密微机械制造的要求。
微动力学微动力学是指对微米级系统的物理过程和运动规律的研究，主要包括微型传感器、微型电机驱动、微流体控制和微力传感器等。
微动力学技术是超精密微机械制造技术中不可或缺的重要环节。
微纳机电系统微纳机电系统（MEMS）是一种能够感知环境、执行指令、传递信息和控制过程的微型化、高度集成化多功能微系统。
它主要包括传感器、执行器、驱动电路和信号处理器等模块。
目前，MEMS作为一种基础技术，已经广泛应用于医学、航空、航天、水利等领域。
超精密微机械制造技术的发展历程超精密微机械制造技术始于20世纪70年代，最初是为了制造高精度光学附属器材。
从20世纪80年代开始，加利福尼亚大学伯克利分校提出了MEMS技术，从而推动了微机械制造技术的发展。
此后，随着微纳技术、纳米技术的兴起，超精密微机械制造技术得到了迅猛发展。
超精密微机械制造技术的应用领域目前，超精密微机械制造技术已经应用到了众多领域，如：医疗保健领域在医疗保健领域，超精密微机械制造技术主要被应用于生物芯片、药物传输等方面。
航空航天领域在航空航天领域，超精密微机械制造技术主要被应用于制造微型仪器、传感器和执行机构等。
机械制造领域在机械制造领域，超精密微机械制造技术主要被应用于制造高性能陶瓷切削刀具、精密机械零件等。
光电子领域在光电子领域，超精密微机械制造技术主要被应用于制造微型光学器件，如光轴往复驱动器、纳米位移传感器等。
超精密加工技术在机械加工中的应用研究
超精密加工技术在机械加工中的应用研究一、引言机械加工技术在制造业中扮演着重要的角色，它的精度和效率直接影响着产品的质量和成本。
随着科学技术的不断发展，超精密加工技术应运而生，并在机械加工领域中逐渐得到应用。
超精密加工技术以其高精度、高效率和低成本的特点，改变了传统加工方式，成为了制造业不可或缺的一部分。
本文将重点研究超精密加工技术在机械加工中的应用。
二、超精密加工技术的概述超精密加工技术是一种以纳米级精度进行机械加工的技术。
它通过采用高功率激光、电子束等精确控制加工工具，使其在纳米级范围内进行切削、打磨、刻蚀等工艺，从而实现高精度的加工效果。
超精密加工技术广泛应用于半导体、光学、航天、医疗器械等领域。
三、超精密加工技术在机械加工中的应用案例1. 加工高精度模具超精密加工技术可以用于制造高精度模具，如塑料模具、金属模具等。
传统加工技术在模具制造过程中容易出现形状不一致、尺寸偏差大等问题，而超精密加工技术能够以纳米级精度进行加工，有效解决这些问题，提高模具的加工精度和质量。
2. 光学元件的加工光学元件是一种对光波进行传导、反射、折射和干涉的元件。
超精密加工技术在光学元件制造中具有独特的优势。
例如，在镜面的加工过程中，超精密加工技术可以确保光学元件的平整度和度数非常高，有效提高光学系统的工作效率。
3. 微机电系统（MEMS）的制造微机电系统是一种融合了微观结构和机电系统的微型设备。
超精密加工技术在MEMS制造中可以实现微小尺寸和高精度的要求。
例如，在MEMS传感器中，超精密加工技术可以以纳米级精度制造微机电结构，从而提高传感器的精确性和灵敏度。
四、超精密加工技术的发展趋势随着科学技术的发展，超精密加工技术在机械加工领域中也在不断演进。
未来，超精密加工技术将朝着以下几个方向发展：1. 多工艺融合超精密加工技术在机械加工中的应用需要结合多种加工工艺，如激光切割、电子束加工等。
未来，超精密加工技术将进一步发展，实现多工艺的融合，提高加工的精度和效率。
超精密微机械制造技术研究进展
万方数据
第３期
于化东：超精密微机械制造技术研究进展
３
成型机及精密微型零件产品等；欧盟自２００４年起 进行一项名为４Ｍ．Ｍｕｌｔｉ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ Ｅｘｃｅｌｌｅｎｃｅ的跨国性计划，整合了欧盟 各成员国的研发资源，在２００４－２００７年问已投入超 过１５亿欧元，以期能于最短的时间内获得最大的 技术与应用突破；韩国也于２００４年起投入６０００万 美元，进行名为Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ－Ｆａｃｔｏｒｙ Ｓｙｓ· ｔｅｒｎ ｆｏｒ Ｎｅｘｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ的５年计划。美国在过去投 入了非常多的资源进行ＭＥＭＳ技术的研发，但自 ２００５年起．亦开始重视精密微机械制造技术的开 发，其国家智库单位ＷＴＥＣ和ＮＳＦ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉ· ｃｕｔｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ）等机构于２００２年共同出资，针对 国际上Ｎｏｎ—ＭＥＭＳ微型加工技术研究发展现状与 趋势组成考察团，对全世界４７个微制造技术相关 研发机构进行调查。其调查报告指出，Ｎｏｎ－ＭＥＭＳ 超精密微机械制造技术将成为２ ｌ世纪重要新技术， 它是连接微观与宏观制造领域的桥梁技术，是改变 传统加工理念（加工时间、地点、方式）的技术， 是改变生产力分配方式的技术（微制造成为家庭手 工业）；它是增强美国竞争优势的战略性技术。自 ２００６年起，美国每年举办大型国际研讨会ＩＣＯＭＭ
来越高。本文着重对超精密微机械制造技术的内涵、国内外研究现状和发展动态进行整理和描述，并对超精密微机
械制造技术的未来发展趋势进行总结，为我国未来的先进制造技术研究与计划制订提供参考。
关键词：超精密加工；微制造；三维微小零件；微机械
中图分类号：ＴＨｌ６
文献标识码：Ａ
文章编号ｔ １６７２—９８７０（２００８）０３一０００１一０８
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超精密微机械制造技术
研究进展
集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
超精密微机械制造技术研究进展随着社会经济的不断发展，国防领域、微电子工业领域、生物工程以及太空机械领域也是步入了空前的发展阶段，对设备的的精密多维细微零件的要求也是日渐苛刻。
三维微小零件在结构、材料、尺寸和零件表面的特异性、多样性、高精度、高质感也是成为了三维细微零件和微型设备的装置最为标志性性的特征，在材料使用、功能鉴定、使用年限、可靠性等方面要求也是非常之高，笔者从超精密微机械制造技术的含义、国内研究成果、发展现状、动态对超精密生产技术进行整理和归纳，对超精密微机械制造技术做出大胆的未来趋势走向，为以后国家的超精密技术研究和生产提供一定的参考依据。
超精密微机械的主要发展时期还是集中于21世纪，微机械的不断进步在使得人们生活质量不断提高的同时它的迅猛发展将在21 世纪中后期促使所有工业领域产生一场革命性的变化。
超精密微机械又称作“三微制造技术”由微电子器件制造、微机电系统制造和微光电子器件制造三个领域构成，目前世界内的微型无人机、超速高空飞行器、四代机等均由三微技术在独立支撑，而且，微机电系统及微机电器件是机载设备发展的主要方向之一。
1. 超精密微机械制造技术的内涵和应用
1.1 内涵
超精密微机械制造（Micromanufacturing）系统是建立在以微小机械零件（以微米、纳米计）加工制造为研究对象的基础上，利用集成化、系统化的理论与技术，根据三维微小零件在结构、材料、尺寸和零件表面的特异性、多样性、高精度、高质感的要求进行有机的制造和组合优化，在较小的空间内完成整体机械的组装。
其目的就是实现“小机床加工小零件”的理念，是有别于MEMS 的微制造方法与技术。
美国WTEC（World Technology eva lua-tion Center）对其含义定义为：可加工各种不同材料（包括半导体材料以外的）、具高精度（10-3～10-5m）及微尺寸零件（10um～10mm）的3D 非光刻材料的加工；
日本东北大学厨川研究室定义为：最小尺寸在亚毫米级（Sub-mili），精度约在亚微米级（Sub-micron）微小零件的加工。
主要分为磨料加工、切削加工以及其它加工三大类；
欧盟4M研发组的定义则简单很多，定义为：指可制作各种不同材料的各种微细加工及成形制造。
1.2 应用
超精密微机械技术及其产品被广泛应用于医疗、航空、航天、电子领域、国防领域等方面；医疗领域主要包括有：血管担架和支架、生物智能芯片、血管微生物、微小型外科手术、器官机器人等方面；航天航空领域的应用主要有：卫星的小部件制造、微卫星的制造、微机械能量推进系统、激光陀螺等方面；电子领域则包括有：微机械马达、电子封存、微型装配和微型夹持等技术方面；国防军事领域主要有：隔空的弹药引信、微型导弹定为发射系统、光学元件、微星传感设备、微光防控系统等方面。
从木目前的发展现状上来看，微机电系统制造技术是发展微型飞机的核心技术，想要进一步发展微型机械的制造技术和微机械的发展更新，就必须发展航空微机电系统制造技术, 建立相应的研究开发基地, 逐步形成航空微机电制造产业。
2. 发展动态
2.1 国内外的研究成果
超精密微机械加工设备技术上日本也是一直处于世界的前言地位，在2004年和2010年FANUC 公司分别推出了ROBOnano超高精密微加工机床，这一机床具备了3D多维自由曲面加工生产的能力，从系统上解决了超高精密微切削加工技术上的难题。
这一技术的实现加之该机床独配的摩擦驱动蠕动系统、电机驱动凸轮主轴和完美刀架，使得仪器的蠕动型微滑台实现摩擦力驱动，并精准度定为在24nm，通过优化机械的驱动模
式，也实现了400 m/s 的平滑进给，虽然主轴的电机耗能只有1.5W,但转速却依旧保持10，000rpm及以上。
国内众多学者通过研究ROBOnano超高精密微加工机床，也是取得了一定的、卓见成效的成果。
哈尔滨工业大学精密工程研究所在2008年研究制造出小型超精密三轴联动数控铣床，其主轴转数远超国内的一般水准最高转数高达160，000rpm，同时，工作台位置精度达±0.5 um /75mm、回转精度达1um、刀具的最小直径更是达到了0.15mm。
北京理工大学研发的超精密微小型车铣加工机械实现了超微小部件的三维加工和高频群脉冲电加工技术，铣头主轴的最高转速可达到60000rpm，还可以四轴联动，重复定位方面的精度定为超过国际同类水平。
长春理工大学通过细切削加工与微磨擦磨损机理不断的研究和努力，在2009年成功研制了微机械小部件微小切削功能的微摩擦磨损测试仪，主轴的最改好转速达到了6000rpm、进给精度达到±1 um、回转精度也是达到了世界水准±2u m。
与此同时，北京航空精密机械研究所、清华大学机械制造研究所、西北工业大学与香港城市大学也是在超精密微机械领域上下足了功夫，并取得一定的成果。
2.2 微切削基础理论
随着微机械的不断发展，切削加工方法加工介观尺度零件的工艺技术越来越受到广大学者的追捧和焦点；所以，如何深入研究微切削过程弄
清切屑形成机理、如何理解和剖析切屑形成的非线性动态过程等关键问题也是被广泛的提出，故而最小切削极限的概念也是应运而生。
最小切削极限的概念是指：切深或进给必须超过某一临界值，才能形成切屑，研究者们通过有限元法分析或利用切削实验来估计，然后利用有限元分析正交切削中刀具钝圆半径的影响。
3. 发展趋势
我国在超精密微机械制造基础理论、集成技术、加工技术、系统理论等方面与日本、美国等强国之间存在着一定的差距，还有很多需要去凾待研究解决的问题和矛盾，特别是在除去医药、防控、航天等方面外更加贴切实际的实用化微机械系统的设计和相关技术。
微机械的研究还应该投入更多的精力和资金，为最大程度的实现微机械的发展和进步做好雄厚的实力基础，笔者认为中国以后的微机械发展重点会慢慢转移到以下方面：微切削加工技术经济性和可靠性评价、微切削机理、微切削应用技术、微切削工艺研究、实用化微制造系统的设计原理方法与相关应用技术研究。
4. 结语
MEMS生产制造技术是近几年来被广泛关注的新兴科学，被广泛的营运与国家安全、国家交流和时代进步当中去，我们要清楚的认识到，因为
个国家之间的起步时间相差不大，所以在为我们打开国内外市场、加强国内外微机械制造知识的交流提供了良好的机遇。
超精密微机械的专用型非常强，固有的操作系统很长时间都可能不会产生变更，但是社会人士更加关注的是微机械的成品更多的应用于实际的生活当中。
技术是人类不断进步的结晶，我们要充分利用国内的优势, 在质量、性能、价格、维修等方面下功夫, 迅速占领国内市场, 并可能利用价格的优势打入国际市场。
相信在微机械的不断进步下，人类文明将掀开一片更加广阔的天空，中国的综合实力也会更加强劲一分。