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文檔簡介

1、AM30xx系列線路板雕刻機(jī)使用說明書濟(jì)南奧邁電子設(shè)備有限公司目 錄第一章 概述1.1 PCB線路板雕刻機(jī)概述 1.2 主要特點 1.3 技術(shù)參數(shù) 第二章 雕刻機(jī)軟硬件安裝2.1 硬件的安裝 2.2 軟件的安裝 第三章 雕刻機(jī)的使用說明3.1 如何生成加工文件3.2 硬件使用說明3.3 軟件使用功能介紹第四章 線路板制作操作步驟第五章 特別說明與注意事項第一章 概 述1.1 PCB線路板雕刻機(jī)概述 PCB線路板雕刻機(jī)可根據(jù)PCB線路設(shè)計軟件(如PROTEL)設(shè)計生成的線路文件,自動、精確地制作單、雙面印制電路板。用戶只需在計算機(jī)上完成PCB文件設(shè)計并據(jù)其生成加工文件后,通過USB通訊接口傳送給

2、雕刻機(jī)的控制系統(tǒng),雕刻機(jī)就能快速的自動完成雕刻、鉆孔、隔邊的全部功能,制作出一塊精美的線路板來,真正實現(xiàn)了低成本、高效率的自動化制板。該設(shè)備操作簡單,可靠性高,是高校電子、機(jī)電、計算機(jī)、控制、儀器儀表等相關(guān)專業(yè)實驗室、電子產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)及科研院所、軍工單位等的理想工具。功能介紹線路板雕刻機(jī)是一種機(jī)電、軟硬件互相結(jié)合的高新科技產(chǎn)品,它利用PCB線路設(shè)計軟件(如PROTEL)生成的PCB文件信息,轉(zhuǎn)換為國際通用的G代碼加工文件,直接輸出給雕刻機(jī),來控制雕刻機(jī)自動完成雕刻、鉆孔、切邊等工作。它利用物理雕刻方法,通過計算機(jī)控制,在空白的敷銅板上把不必要的銅箔銑去,形成用戶設(shè)計的線路板。使用簡單、精度高、

3、省時、省料。主要工作原理1. 關(guān)于空白線路板空白線路板是在絕緣基體上粘貼覆蓋一層導(dǎo)電的銅。從原理上看,制作一張線路板的過程,就是利用銑刻的原理,把線路板上多余的不必要覆銅部分銑去。這一過程跟傳統(tǒng)的雕刻過程相似,區(qū)別在于傳統(tǒng)雕刻利用手工,本機(jī)則利用數(shù)控原理讓機(jī)器自動完成。2. 計算機(jī)雕刻路徑要完成一張線路板的制作,第一步首先是要知道哪些部分是要保留的,哪些部分是要銑去的,讓刀具沿什么路線運動才能達(dá)到我們的目的。在本系統(tǒng)中,我們利用個人計算機(jī)的高速運算性能,從保存的PCB文件中獲取相關(guān)信息,經(jīng)過算法的轉(zhuǎn)換,獲得主軸刀頭運動的路線,這一過程稱計算機(jī)雕刻路徑。3. 指令傳輸控制軟件從PCB文件獲取線路

4、板加工信息,將其自動轉(zhuǎn)換、分解成線路板制作可以接受的一個個單獨的動作指令,而這一個個動作指令集合起來就形成了機(jī)器的加工路徑。在收到用戶指令時,比如用戶按“隔離”按鈕,控制軟件將加工路徑指令通過通訊接口傳送給線路板雕刻機(jī)控制系統(tǒng),線路板雕刻機(jī)的中央處理器根據(jù)運動控制原理,控制三個步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向協(xié)調(diào)工作,按加工動作指令工作,完成所有工作以后,控制軟件向機(jī)器傳送停止信息,機(jī)器停止工作。4. 組合運動控制在本機(jī)中,三條互相獨立的直線運動導(dǎo)軌互相垂直安裝。軸滑車帶動工作平臺前后運動。軸滑車帶動軌及安裝在軌上的主軸電機(jī)左右運動。軸帶動主軸電機(jī)上下運動。三軸在的協(xié)調(diào)控制下,使主軸帶動高速旋轉(zhuǎn)的刀具相對

5、工件做三維空間運動,從而把工件(線路板)加工成符合用戶要求的成品。例如,當(dāng)軸靜止且刀尖略低于線路板表面時,軸靜止,X軸移動。此時主刀具將在線路板上銑出一條方向的直線,寬度相當(dāng)于刀具的刀尖寬度。軸靜止,軸移動時,主刀具將在方向上刻出一條直線,當(dāng)、同時運動且速度相同時,刀具將在線路板上刻一條度的斜線??刂啤⒎謩e處于不同的運動速度,可在平面上刻出不同角度的直線,控制運動距離,通過各種組合可以在平面上刻出不同的形狀。當(dāng)軸靜止且刀尖高于線路板表面時,刀具將通過、的運動移動到需要雕刻的點。當(dāng)靜止,軸向下移動線路板的厚度時,主軸電機(jī)帶動鉆頭在線路板當(dāng)前位置上鉆孔。整機(jī)外觀(圖1)圖11.2 主要特點 l 直

6、接支持如Protel 等多種線路板設(shè)計軟件輸出的Gerber文件格式 l 自動化程度高,線路雕刻、鉆孔、隔邊系列工序自動完成l 中文操作軟件、界面友好、操作簡便l X、Y、Z均采用國際先進(jìn)的直線導(dǎo)軌,滑塊預(yù)緊裝置,保證滑塊無間隙l 機(jī)器整體結(jié)構(gòu)采用鑄鐵件,整體銑平,導(dǎo)軌支撐面平整、穩(wěn)定l X、Y、Z各軸均采用德國原裝進(jìn)口滾珠絲桿,運動平穩(wěn),雕刻精度高,整體機(jī)床震動小1.3 技術(shù)參數(shù) 參數(shù)說明: 主軸: 1.5kw變頻器,800W水冷變頻電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速: 24,000r/min(額定)傳動系統(tǒng): 三軸精密絲杠傳動,直線導(dǎo)軌控制系統(tǒng): DSP控制系統(tǒng)接口方式: USB存儲容量: 32M最大工作面積:

7、300mm×300/250mm 加工面數(shù): 單 /雙面驅(qū)動方式: X,Y,Z軸步進(jìn)電機(jī)最大工作速度:4.2 m/min 最小線寬線距:6/8 mil 重復(fù)定位精度:0.001 mm 鉆孔深度: 030mm 鉆孔孔徑: 0.12.0mm(可增加) 鉆孔速度: 60 孔/min 操作方式: 手動換刀,自動工作操作環(huán)境: Windows .net framework 1.1 以上 計算機(jī)配置: CPU:P4, 內(nèi)存: 256M以上工作電壓: AC200V-240V/50Hz 平均功率: 800W 第二章 雕刻機(jī)軟硬件安裝線路板雕刻機(jī)的安裝包括硬件和軟件的安裝,其中硬件的安裝需要完成線路板雕

8、刻機(jī)與 PC機(jī)之間USB數(shù)據(jù)線的連接、主軸電機(jī)與變頻器的連接、冷卻水的連接及各電源線的連接;軟件安裝請對應(yīng)機(jī)器型號安裝相應(yīng)版本的操作軟件。 2.1 硬件的安裝 為方便操作雕刻機(jī),最好將雕刻機(jī)放在與計算機(jī)工作平臺高度相同的工作臺面上,水平放置并保證底座穩(wěn)固無晃動。然后將附帶的USB連線一頭連接到雕刻機(jī)的接口,另一頭連接到 PC機(jī)的接口;再將雕刻機(jī)的主軸電源線與變頻器的輸出接頭連接好(注意不要纏繞機(jī)器部件);將冷卻水箱盛滿自來水,把小型潛水泵放置進(jìn)去,主軸冷卻水管一頭接潛水泵,一頭通過冷卻水箱上的小孔插入水中,潛水泵的進(jìn)氣口注意放置到水箱外面;連接好雕刻機(jī)、變頻器與冷卻水的電源連線后就完成了雕刻機(jī)

9、硬件的安裝。使用時,首先打開冷卻水泵,確認(rèn)冷卻水開始正常流動后,再打開雕刻機(jī)開關(guān),連接電腦使用。主軸電機(jī)變頻器開關(guān)可在開始工作前再打開,機(jī)器內(nèi)部已設(shè)定最大輸出400Hz(24000rpm),將變頻器頻率旋鈕順時針旋轉(zhuǎn)到頭即可。備注:本機(jī)各參數(shù)出廠前已設(shè)置到最佳狀態(tài),并不開放給用戶設(shè)置,如用戶確有需要調(diào)整,請聯(lián)系廠家說明后由廠家設(shè)置,請勿私自調(diào)設(shè)。 2.2 軟件的安裝 PC機(jī)推薦配置: P4 2.4以上256M以上內(nèi)存 至少一個可用的USB接口 操作系統(tǒng) winXP 附帶 CD-ROM驅(qū)動器      將線路板雕刻機(jī)軟件光盤插入到 CD-ROM中,打開光盤

10、,首先選擇.net framework文件夾,安裝.net framework 2.0插件,運行.exe文件后,按默認(rèn)設(shè)置,選擇下一步到結(jié)束即可。(.net framework 2.0 是microsoft免費提供的強(qiáng)大開發(fā)環(huán)境,用戶可在微軟的網(wǎng)站中隨時更新下載最新版本,對于機(jī)器中已經(jīng)安裝的用戶,可跳過本步到下一步)打開SDCarve文件夾,運行setup程序,選擇下一步直到結(jié)束,將雕刻機(jī)控制軟件SDCarve安裝到默認(rèn)目錄中即可。 第三章 雕刻機(jī)的使用當(dāng)您設(shè)計好一個線路文件后,自然立即想制作出一張線路板來驗證自己的想法,但請別著急,請先仔細(xì)閱讀說明書及本操作介紹后再動手,你將很快熟悉雕刻機(jī)的

11、使用并會被它的方便深深吸引。3.1 如何生成加工文件 線路板文件設(shè)計好并保存后,如何生成機(jī)器可以執(zhí)行的加工文件,來驅(qū)動機(jī)器雕刻出我們需要的線路板呢。我們以附帶的高靈敏無線探聽器.PCB線路板文件來舉例說明。打開高靈敏無線探聽器.PCB根據(jù)提示新建高靈敏無線探聽器.DDB線路板文件(或直接打開DDB文件),我們會看到如圖2的設(shè)計文件。圖2選擇文件(File)菜單的新建選項(new),產(chǎn)生圖3,選擇第一項CAM output configuration選項, 圖3連續(xù)選擇OK,到達(dá)圖4。圖4選擇Gerber文件格式后,連續(xù)按下一步(next)到圖層選擇圖5,圖5選擇布線中使用的圖層,(注意,一定要

12、選擇的有底層bottom layer、頂層top layer、禁止布線層keep out layer),按下一步到圖6圖6選擇圖示的mm制和4:4格式(即保留小數(shù)點后四位精度),點擊結(jié)束(finish)即生成線路板光繪文件Gerber output1。如圖7按同樣的步驟,生成線路板鉆孔文件NC Drill。圖7光繪文件和鉆孔文件生成后,我們需要把他們的坐標(biāo)統(tǒng)一。鉆孔的默認(rèn)坐標(biāo)系不是center plots on.右鍵點擊Gerber output1文件,選擇屬性(properties),如圖8選擇高級(advanced)選項,去掉其它(other)中的center plots on選項復(fù)選框,

13、點擊OK即可。Protel隨版本的不同有不同的選項,對于有了sp6的protel 版本,Gerber output1文件,選擇屬性(properties),選擇高級(advanced)選項,選中reference to relative origin. 因為這是鉆孔的默認(rèn)坐標(biāo)系。圖8最后,右鍵點擊左面欄目中光繪文件和鉆孔文件所在的文件夾(如圖9),選擇輸出(Export),將加工文件存儲的文件夾CAMManager1.cam存放到用戶指定的地點,加工文件就已經(jīng)生成了。圖9其它說明:其它選項均采用protel軟件的默認(rèn)設(shè)置(Gerber output1的properties):如Gerber文件

14、的suppress leading zero,而鉆孔是suppress trailing zero.這個會對軟件提取信息有些影響。對于加工文件,也可以不導(dǎo)出(export),因為默認(rèn)的保存路徑在操作系統(tǒng)的臨時文件夾中,一般位于C:Documents and SettingsAdministratorLocal SettingsTemp,administrator為對應(yīng)的用戶名。對于new design 時,如果選擇windows file system,則同時會在項目的文件夾下產(chǎn)生一個相應(yīng)的加工文件,不必再導(dǎo)出。3.2 硬件使用說明加工文件生成后,我們就要調(diào)整機(jī)器,來加工我們設(shè)計的電路板了。在

15、前面章節(jié)中,我們已經(jīng)介紹了機(jī)器的安裝?,F(xiàn)在,我們接著介紹機(jī)器的使用。圖103.2.1固定電路板:如圖所示,確認(rèn)雕刻機(jī)硬件與軟件安裝完成以后,選取一塊比設(shè)計圖形略大的覆銅板(覆銅板的大小應(yīng)保證使用卡具安裝后在線路板雕刻等過程中不妨礙機(jī)器工作),將待雕刻的覆銅板一邊緊靠雕刻機(jī)底面平臺的底邊放置,并均勻用力壓緊壓平,使用卡具壓住覆銅板的四邊后上緊 (注意覆銅板的邊沿一定要與底板邊沿靠緊,并保證覆銅板邊沿整齊,這樣才能確保電路板換邊時能準(zhǔn)確定位)。3.2.2 安裝鉆頭在線路板制作中,雙面板的定位孔,鉆孔等都需要鉆頭,我們先選取一種規(guī)格的鉆頭(如不知道線路文件中孔的大小,可先選用0.8mm的鉆頭),使用

16、雙扳手將主軸電機(jī)下方的螺絲松開,插入鉆頭后擰緊即可。主軸電機(jī)鉆頭和刀具安裝帶有自矯正功能,可自動防止刀具安裝的歪斜。(圖11)圖113.2.3 開啟電源依次開啟冷卻水泵,雕刻機(jī),主軸變頻器的電源,確認(rèn)水流已經(jīng)正常流動,變頻器輸出達(dá)到400Hz后,即可開始軟件操作加工。3.3 軟件使用功能介紹在本節(jié)中,將先對軟件的設(shè)置及功能做詳細(xì)介紹。打開安裝的SDCarve軟件,出現(xiàn)如圖12所示界面:圖12在軟件中,主要包括菜單區(qū),顯示區(qū),控制區(qū)和功能區(qū)幾個主要部分:菜單區(qū):1、 文件菜單(F):包括加工文件的打開,存儲和關(guān)閉。2、 加工菜單(M):包括刀具庫的添加,刪除,機(jī)床參數(shù),加工參數(shù)的設(shè)置調(diào)整。3、

17、查看菜單(V):提供顯示部分的察看,包括底層、頂層、孔、線路輪廓、顯示大小等功能,同顯示區(qū)功能相同。4、 幫助菜單(H):包含軟件版本信息,幫助功能。顯示區(qū):當(dāng)我們打開一個加工文件后,按動底部的頂層、底層、孔按鈕,即分別察看線路文件的底層、頂層和孔信息。轉(zhuǎn)動鼠標(biāo)滾輪,顯示部分即可放大縮小,調(diào)整到我們所需的位置。功能區(qū):提供線路板制作的全部功能,包括打開文件、沖定位孔、鉆孔、試雕、線路邊界隔離、覆銅鏤空、割邊等:打開文件:用來打開加工文件,加工文件為我們生成的加工文件夾中的任意后綴名的文件,如高靈敏無線探聽器.GKO(如圖13)。圖13沖定位孔:使用鉆頭沿線路文件的最大矩形外框的四個角各鉆一個定

18、位孔,用來精確定位線路板頂層和底層位置。同時,左下角的定位孔坐標(biāo)也默認(rèn)為我們線路文件加工時的原點位置。鉆孔:點擊鉆孔按鈕,進(jìn)入如圖14鉆孔菜單:圖14左面一覽顯示的是本線路文件中存在的幾種規(guī)格的孔徑大小,中間是可選擇的鉆孔刀的大小,選擇孔徑(如0.762),選取相應(yīng)的鉆頭(如0.8),點擊添加按鈕,在已選好刀具欄即可確認(rèn)(如圖15)。根據(jù)孔徑分別選好相應(yīng)的刀具,點擊確定后,即可選擇加工鉆孔。圖15如選擇的刀具錯誤或修改,點擊右側(cè)對應(yīng)孔徑后點刪除按鈕,則相應(yīng)的孔徑又會回到左側(cè)欄中,重新選取即可。試雕:在線路板加工中,我們默認(rèn)刀尖剛接觸到覆銅板平面時為坐標(biāo)Z軸的零點,但由于板子難免有翹曲不平,所以

19、我們使用試雕功能來保證線路各部分雕刻時刀尖都能刻到板子表面。按動試雕按鈕,刀尖會從零點開始沿線路最大外框走一個矩形,如果板子表面四邊都剛能劃到,即認(rèn)為Z軸零點調(diào)整好,如有幾個邊或部分刀尖不能劃到板子,可繼續(xù)調(diào)整刀尖深度,反復(fù)試雕,直到四邊都能劃到為止。隔離:線路隔離功能,是使刀尖沿線路的外圍邊框刻制,使得線路和周圍的覆銅絕緣分開(如圖16所示)。圖16在線路板制作中,有兩種情況我們可以用到隔離功能:一種是如圖所示,當(dāng)我們只需要快速將線路與周圍覆銅絕緣,來進(jìn)行初步實驗時,這種方法只需一兩分鐘即可得到一塊簡便能用的線路板。另一種情況是當(dāng)線路中存在較小的線距時,我們?nèi)粲眯〉稄降牡窨痰稌荛L的時間來

20、銑掉多余的銅,這時我們先利用隔離功能隔離線路,再用大的刀徑的銑刀把大部分覆銅割除,也可以節(jié)約大量的時間。在制作中,隔離功能亦可用作對線路部分的修邊功能,它使得線路邊界平滑整齊,在高頻線路中會起到更好地效果。鏤空:鏤空的功能即把板上除線路部分的銅銑掉的過程。銑刻的時間、效果和路徑根據(jù)我們選擇的鏤空刀來決定,一般說,刀徑越大,時間越短;刀徑越小,時間越長,但效果越好。割邊:線路板制作完成后,割邊功能會沿線路文件的禁止布線層,分若干次把板子從整個覆銅板上切割下來,直接變成我們需要的形狀。每功能詳細(xì)使用方法和注意事項,我們將分別在第四、第五章中具體介紹??刂茀^(qū):主要用于刀尖或鉆頭加工前的定位和加工中的

21、調(diào)整,X、Y、Z三軸坐標(biāo)分別顯示刀尖相對于設(shè)定的原點的位置變化,需注意的是,Y軸的移動是底板向相反方向移動,刀尖保持不動。(圖17)點動: 選擇點動時,在右側(cè)框中輸入以mm為單位的坐標(biāo),按動X、Y、Z對應(yīng)坐標(biāo),刀尖即按輸入的數(shù)據(jù)移動相應(yīng)的距離(三軸坐標(biāo)的移動均以我們正對雕刻機(jī)操作時,刀尖相對底板的運動軌跡來設(shè)定)。數(shù)據(jù)最小輸入為0.005mm,同時點動狀態(tài)下刀尖移動速度較快,亦可用來快速調(diào)整刀具位置。手動:手動狀態(tài)下,按動坐標(biāo)調(diào)整按鈕,刀尖即慢速向指定方向移動,按住不放,刀尖的移動即不會停止。手動按鈕:分別控制刀尖在三個軸方向上的移動。設(shè)為原點:當(dāng)我們通過反復(fù)試雕確定刀尖在板面上的起始位置后,

22、按此按鈕,所有坐標(biāo)都清零,這個點被設(shè)為線路的相對原點位置。工作過程中,我們可以隨時觀測到刀尖所在的坐標(biāo)位置,來判斷加工是否出現(xiàn)問題。同時,每一個功能完成后,刀尖也會自動回到原點位置,為我們的下一步加工做好充分準(zhǔn)備。暫停、停止:用來控制加工過程中的暫停和停止,暫停按鈕按下后,會變?yōu)槔^續(xù)按鈕,再次按下即可繼續(xù)加工。在暫停和停止?fàn)顟B(tài)下,坐標(biāo)按鈕是可以控制刀尖移動的,工作狀態(tài)中則不能控制。 圖17第四章 線路板制作操作步驟在本章中,我們以制作一塊高靈敏無線探聽器的雙面線路板來舉例逐步說明整個機(jī)器的使用操作。1、 如前所述,首先我們連接好機(jī)器與電腦,循環(huán)水泵,變頻器等并開啟主機(jī)和循環(huán)水電源開關(guān),確認(rèn)水已

23、經(jīng)正常循環(huán)流動,主軸電機(jī)可以正常工作。2、 打開設(shè)計的線路板文件高靈敏無線探聽器.PCB,按前述方法生成加工文件夾并存放到桌面上。3、 在PROTEL中,大體測量一下要制作的線路板的大小約66×42mm,選取一塊較大的線路板,將其一邊貼近底邊后卡緊,并確認(rèn)可供刀尖移動的范圍大于上面測量的線路板大小。4、 選取一種規(guī)格的鉆頭安裝到主軸電機(jī)后上緊(如0.8mm),然后開啟主軸變頻器電源,使的主軸正常轉(zhuǎn)動在24000r/min。(特別提醒:本機(jī)所配刀具鉆頭,相當(dāng)銳利,操作不當(dāng)極易割傷手指,請?zhí)貏e小心?。┤鐖D18圖185、 開啟軟件,首先在控制區(qū)調(diào)節(jié)三軸坐標(biāo),控制鉆頭尖大致到板子的左下角位置

24、并貼近到板子表面。6、 點擊打開文件按鈕,選擇桌面上的加工文件夾,選擇其中任一以高靈敏無線探聽器命名的文件(不考慮后綴名)后打開,將默認(rèn)的線路文件的底層信息在顯示區(qū)調(diào)整至適當(dāng)大小。(如圖19)圖197、 點擊沖定位孔按鈕,機(jī)器會在禁止布線層的四個角鉆四個孔,然后返回起始位置。8、 由于制作雙面板需先完成孔金屬化步驟,所以本例我們先完成線路板的鉆孔。察看圖中孔信息層,確認(rèn)無誤點擊鉆孔按鈕,彈出子對話框,根據(jù)子對話框的提示依次選擇相應(yīng)規(guī)格的鉆頭后添加到右側(cè)欄中(注意:選擇鉆頭時可設(shè)置為所以孔使用同一規(guī)格鉆頭來避免更換的麻煩)并輸入板厚尺寸(機(jī)器默認(rèn)的為1.6mm常用規(guī)格),點擊確定后點開始加工按鈕

25、,會彈出更換0.8mm鉆頭的提示,按提示選擇0.8的鉆頭安裝完成后確定,機(jī)器開始自動鉆孔;當(dāng)0.8mm的孔鉆完后,機(jī)器會提示您更換1.0mm的鉆頭,更換后點擊確定,機(jī)器會完成所有鉆孔的工作。9、 將Z軸提高20至30mm,卸下鉆頭,更換為某一規(guī)格的雕刻刀如0.2mm(一般來說,為保證隔離效果,防止線路中存在較小的線距,我們選擇隔離用的刀具時都選擇刀尖尺寸較小的刀具),重新將Z軸下降到貼近覆銅板表面,點擊試雕按鈕,根據(jù)刀尖在板子表面劃出的矩形線框痕跡反復(fù)調(diào)整高度,直到四邊都劃到為止。按下設(shè)為原點按鈕,將這點設(shè)為三軸坐標(biāo)的原點。10、 點擊隔離按鈕,選擇刀具后按開始加工,機(jī)器自動工作,將線路和周圍的覆銅隔斷。在這步和鏤空過程中,Z軸刻制時會在原點下降0.05mm,保證將銅箔銑掉。如果您使用的板子規(guī)格特殊,銅箔厚度大于0.05mm,請在設(shè)為原點前將Z軸下調(diào)相應(yīng)差的距離,以確保同層都能銑掉。在本步驟中,我們?yōu)橛脩粼O(shè)定了仿真功能,會以紅線的方式按實際加工行走,以方便用戶檢查和實際線路邊界是否符合。如果您在仿真中發(fā)現(xiàn)有線路被破壞的情況,請換用較小的刀尖來加工以保證效果。11、 點擊鏤空按鈕,選擇刀具后按確定,圖中會顯示加工完畢后的情況,這時請仔細(xì)檢查和設(shè)計中的效果是否相同,有無錯誤,如沒有問題即可開始加工,完成線路板的制作。需要說明的是,我們可以

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