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節流型流(liu)量計的比(bi)較選型及(ji)應用
發布(bu)時間:2021-1-4 08:51:54
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摘要(yao):從原理、計(ji)算方法和(he)性能等方(fāng)面對目前(qián)應用廣泛(fàn)的🤞幾種流(liú)量計進行(háng)比較和分(fèn)析,得出了(le)節流型流(liu)量計
是一(yi)種經濟性(xing)好、穩定性(xing)好、使用方(fāng)便的流量(liang)計的📱結💃論(lùn)。介紹了幾(jǐ)種節流型(xing)流量計的(de)選型方法(fa),具體介紹(shào)了新型節(jie)流裝㊙️置德(dé)爾塔巴流(liu)量計在某(mou)選礦廠浮(fu)選作業空(kong)♌氣流量檢(jian)測中的應(ying)用情況。
0引(yǐn)言
流量檢(jian)測在工業(ye)生産運輸(shu).科學研究(jiū)、國防事業(yè)中都💋發揮(huī)着重要作(zuo)用,檢測對(duì)象可以是(shì)氣體、液體(tǐ)和混合☁️流(liu)體3種不同(tóng)特性的流(liú)體。随着自(zi)動化水平(píng)的不斷提(tí)📧高,流量測(ce)量和🎯控制(zhì)已⛱️經由原(yuán)✉️來的保證(zhèng)基本生産(chǎn)功能過渡(du)到實現優(you)化控制。當(dāng)前,我國節(jiē)能減排形(xing)式嚴峻,爲(wèi)了提高資(zi)源利用率(lü)☎️和實現生(shēng)産指标的(de)增長,流量(liang)儀表就成(chéng)爲💛了自動(dong)化控制中(zhong)不可缺少(shao)的檢測儀(yi)表之一。
1流(liu)量計的種(zhǒng)類
流量檢(jiǎn)測的方法(fa)可以劃分(fen)爲以下幾(ji)種:利用伯(bo)努利原理(lǐ),通過測量(liàng)流體差壓(ya)信号來反(fǎn)映流量的(de)差壓式流(liú)量測量法(fǎ);利用标🈲準(zhǔn)小容積來(lái)連續測量(liàng)流量的容(róng)㊙️積式測量(liàng)方法🏃;通過(guò)直接測量(liàng)流體流速(sù)來測量流(liu)量的速度(du)式測量法(fǎ);以🌈測量流(liú)體質量流(liu)量的質量(liang)流量測量(liàng)法。
流量計(jì)是指用以(yǐ)測量管路(lù)流體流量(liang)即單位時(shí)間内通過(guo)的流體體(tǐ)積的儀表(biǎo),種類繁多(duō)。但按照測(ce)量方法💃🏻和(he)結構進行(háng)分類,大緻(zhi)可以分爲(wèi)兩類:測體(tǐ)積流量和(he)測質量流(liu)量。體積流(liu)量計又可(kě)以分爲容(rong)積式流量(liàng)計和速度(dù)式流量計(ji)。具體分類(lei)如表1所示(shi)。
2幾種常用(yong)流量計的(de)比較
2.1從經(jing)濟角度比(bi)較.
對于
渦(wō)街流量計(jì)
,儀表購置(zhi)費用高,安(ān)裝費用和(hé)運行費用(yòng)低,維護費(fei)用中🌈等🏃♂️;對(dui)于節流型(xing)流量計,儀(yi)表購置費(fei)用比渦街(jie)🌈流量計低(di),安裝費用(yòng)和運行費(fèi)用較低,維(wei)護費用中(zhōng)等;對于轉(zhuan)子流量計(jì),儀表購置(zhi)費用、安裝(zhuāng)費用、運行(háng)費用、維護(hu)費用均低(dī)。所以從經(jīng)濟指标上(shàng)看,轉子流(liu)量計比較(jiao)優越。
2.2從使(shi)用環境角(jiao)度比較
渦(wo)街流量計(jì)受溫度影(ying)響最小,但(dàn)是受電磁(ci)幹擾、射頻(pin)幹擾最大(da);在差壓計(ji)良好的情(qing)況下,節流(liú)型流量計(jì)和轉子流(liú)量計均💞能(néng)很好地防(fáng)爆和防水(shui),但是節☎️流(liú)型流量計(jì)的抗電磁(ci)幹擾、射頻(pín)幹擾能力(li)明顯優于(yú)轉子流量(liang)計。故從環(huán)境因素上(shàng)看,選用節(jie)流型流量(liang)計比較合(he)⭐适。
2.3安裝條(tiao)件的比較(jiao)
節流型流(liu)量計的公(gong)稱直徑範(fan)圍最廣,可(ke)以從50~1200mm,且對(dui)上下遊直(zhí)管段長度(dù)要求較小(xiǎo);轉子流量(liàng)計雖然可(kě)🍉以測量小(xiǎo)流量流體(ti)的流量,但(dàn)是可測量(liang)範圍最小(xiǎo),且傳感器(qi)安裝方位(wèi)隻能是垂(chui)直由下向(xiàng)上;渦街流(liu)☔量計測量(liang)範圍适中(zhōng),但其不能(néng)測雙向流(liu)。
2.4儀表性能(néng)方面的比(bǐ)較
渦街流(liú)量計結構(gou)簡單,适用(yong)的流體種(zhǒng)類多,與節(jie)流型📧、轉子(zǐ)🔆式比較具(ju)有較高的(de)精度,但是(shi)其不适用(yong)于低雷諾(nuo)數✉️測量,在(zai)高黏度、低(dī)流速、小口(kǒu)徑情況下(xia)使用受到(dào)限制;
轉子(zǐ)流量計
可(kě)用于小口(kǒu)徑和低流(liú)速,多用于(yu)現場指示(shì),但
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(ji)
容易碎,且(qie)不能在高(gāo)溫高壓下(xia)工作,大流(liú)量儀表結(jie)構笨重,當(dang)使用爐體(tǐ)和出廠标(biāo)定不--緻時(shí)需要重新(xīn)進行流量(liang)💯示值标定(dìng);節流型流(liú)量計中的(de)标準孔闆(pǎn)使用廣泛(fàn),結構易于(yú)複制,簡單(dan)牢固,穩定(ding)性好,使用(yong)壽命長,并(bìng)且價格低(di)廉。節流型(xing)🔆流量計性(xìng)能優越,液(ye)體、氣體蒸(zheng)汽皆可測(ce)量,便于形(xíng)成專業🎯化(hua)規模生産(chǎn),标準節流(liu)裝置無需(xu)實際校準(zhun)即可使用(yòng)。
綜上所述(shu),節流型流(liú)量計由于(yú)性能優越(yuè)價格适中(zhōng)、安裝和使(shǐ)用方便,故(gu)實際應用(yòng)廣泛。
3幾種(zhǒng)節流型流(liu)量計的應(yīng)用選型
節(jiē)流型流量(liang)計的節流(liu)裝置有孔(kong)闆、噴嘴、文(wén)丘裏管📐等(deng),根據取壓(ya)方式,安裝(zhuāng)的管道條(tiáo)件,測量的(de)流體性質(zhì)等可以選(xuan)用不同的(de)節㊙️流裝置(zhì)。企業主要(yao)能源消🙇🏻耗(hào)的水、風、燃(rán)氣、蒸汽、氧(yang)等流體🐆的(de)計量,如天(tiān)然氣、水或(huo)企業自産(chǎn)能源總🛀量(liang)等,盡量👄選(xuǎn)用标準節(jie)流裝置🧑🏽🤝🧑🏻,因(yīn)标準節流(liú)裝置有國(guó)際和國家(jia)标準作支(zhi)撐。
3.1孔闆流(liu)量計
孔闆(pǎn)結構簡單(dan),易于批量(liang)生産,節省(sheng)材料,價格(gé)低廉,是實(shi)際應💛用中(zhong)的首選類(lèi)型,在測量(liàng)大流量高(gāo)溫蒸汽或(huo)者混合液(yè)體時具有(yǒu)比較大的(de)優勢。但是(shì)壓力損失(shī)大♻️,且不适(shi)用于測量(liang)含顆粒纖(xian)維漿或腐(fǔ)蝕性流體(ti)。
我國常選(xuan)用孔闆作(zuò)爲測量給(gei)水、中低壓(yā)蒸汽流量(liang)的節流件(jiàn)㊙️。在被測流(liu)體爲髒污(wū)介質時推(tui)薦使用圓(yuan)缺孔闆和(hé)偏心孔闆(pǎn),如對焦爐(lu)煤氣、高爐(lú)煤氣、濕氣(qi)體的測量(liang)。孔闆流量(liang)計亦在天(tiān)🌐然氣流量(liàng)測量和高(gāo)溫蒸汽測(cè)量等領域(yu)被視爲主(zhu)力儀表之(zhī)一,占有不(bú)可替代的(de)地位。
3.2噴嘴(zuǐ)流量計
噴(pēn)嘴是廊形(xing)節流裝置(zhi),無尖銳的(de)棱角,耐高(gāo)流速沖擊(ji)與👈磨損,流(liú)⛱️量特性長(zhang)期穩定,因(yīn)此比容易(yì)邊緣鈍化(huà)的孔闆♉流(liu)量計檢定(ding)周期長。噴(pen)嘴節流裝(zhuang)置适用于(yu)腐蝕🌈性流(liu)體或高速(sù)🔅流體,對于(yu)髒污流體(ti)也有比㊙️較(jiao)長的壽🌏命(ming)。與孔闆相(xiang)比,噴嘴的(de)加工成😘本(ben)高,所需直(zhi)管段比孔(kong)闆短,而成(cheng)本又比文(wen)丘裏⁉️管低(dī)。當被測量(liàng)流體爲高(gāo)💰壓蒸汽時(shí),常選用噴(pēn)嘴作爲節(jiē)流裝置🚩。
噴(pēn)嘴流量計(ji)曾被廣泛(fàn)的使用在(zài)真空行業(yè)中。但在實(shí)際應用🚶♀️中(zhong),應盡量避(bi)免在小于(yu)3kPa壓力的情(qíng)況下使用(yòng),因🌏爲此時(shi)氣流的✂️均(jun)勻和穩定(dìng)性變差,将(jiang)對測量産(chǎn)生較大的(de)偏差。噴嘴(zui)♋流量計🐪結(jie)構牢✌️固,檢(jian)定周期長(zhǎng),維護量少(shǎo),從而減少(shǎo)了運行成(cheng)本。因此近(jìn)年來,業内(nèi)更提出使(shi)用一體化(huà)定值噴嘴(zui)流量計對(dui)天然氣🔞流(liu)量進行檢(jian)測。
3.3文丘裏(li)管流量計(ji)
文丘裏管(guan)結構複雜(za),加工困難(nán),比孔闆和(hé)噴嘴浪費(fèi)❄️材料,因此(ci)造價高。在(zài)同樣差壓(ya)下,經典文(wen)丘裏管比(bǐ)孔闆和噴(pēn)嘴的壓力(li)損失要小(xiao)很多,且對(duì)上下遊直(zhi)管段要🍉求(qiú)小,比較适(shì)合于低壓(ya)損和狹小(xiǎo)地段的中(zhōng)大流量測(ce)量。在測量(liang)中要求低(di)壓損時,可(ke)以選用文(wén)☂️丘.裏管或(huo)者文丘裏(lǐ)噴嘴。
3.4德爾(ěr)塔巴流量(liang)計
德爾塔(ta)巴屬于差(cha)壓式流量(liàng)計,插人式(shi)工作方式(shi)是一👉種精(jing)度高、量程(chéng)比大、壓損(sǔn)小的勻速(su)流量探頭(tóu),可用于氣(qi)體、液體、蒸(zheng)汽的流量(liang)測量。德爾(er)塔巴具有(you)使用壽命(mìng)長、長期🐉運(yùn)行費用低(dī)、安裝費用(yong)低廉.不易(yi).磨損、受油(you)脂🈚的影響(xiang)小等特點(dian),可以在不(bú)停産的情(qíng)況下進行(háng)安裝💛、拆卸(xie)和檢修,特(te)别适用于(yu)🔞無法停産(chǎn)安裝的測(cè)點或介質(zhi)很髒需定(ding)期檢修的(de)測點,在各(ge)冶😘煉廠熔(rong)煉爐氧氣(qì)流量檢🏃♂️測(ce)中得到🛀了(le)廣泛應用(yong)。
4德爾塔巴(ba)流量計的(de)工作原理(li)及計算方(fang)法
4.1結構
德(de)爾塔巴流(liu)量計由德(de)爾塔巴節(jiē)流裝置、安(an)裝支架、
溫(wēn)度傳感器(qì)
,
壓力變送(song)器
、
差壓變(biàn)送器
組成(cheng)。其中差壓(yā)探頭是關(guān)鍵部件,決(jue)定着流量(liàng)檢測精⭐度(dù)。如🏃♂️圖1所示(shi),德爾塔巴(bā)節流裝置(zhì)爲獨特的(de)對稱曲面(mian)設計,可以(yi)😍進行雙向(xiàng)測量。德爾(ěr)塔巴探頭(tou)長度✍️爲流(liu)體👅管道内(nei)徑,兩側分(fèn)布不♈均勻(yun)8mm取壓孔。面(miàn)向流體進(jìn)人的曲面(mian)上的取壓(yā)孔爲高壓(yā)取壓孔,另(lìng)一面的爲(wèi)低壓取壓(yā)孔。德爾塔(ta)巴低壓取(qu)壓💰孔在傳(chuán)感器🏃🏻側後(hou)兩邊,在傳(chuan)感器與被(bei)測流體分(fen)開前避免(mian)了低壓取(qǔ)壓孔被堵(dǔ)塞和受到(dao)渦流的影(yǐng)響。德爾塔(ta)巴傳🧑🏽🤝🧑🏻感器(qì)表面粗糙(cao)處理🧑🏽🤝🧑🏻,使流(liú)體流速變(biàn)化大時仍(reng)能使流體(ti)在傳感器(qi)表面保💯持(chi)紊流狀态(tài),使德爾塔(tǎ)巴可☁️以穩(wěn)定地測得(de)被測流體(ti)低流速時(shi)的流量。
4.2工(gong)作原理
德(de)爾塔巴流(liú)量計用差(chà)壓式工作(zuo)原理進行(hang)流量檢測(ce)☀️,将🌈一定直(zhi)👨❤️👨徑的測量(liang)管插入被(bèi)測介質管(guǎn)道。流體流(liú)經測量管(guan)時⚽,首先👈經(jīng)過一個壓(yā)力大于管(guǎn)道靜壓的(de)高壓區域(yù),流㊙️體在高(gāo)壓孔後的(de)加速段速(su)度迅速增(zeng)大,高壓區(qu)域的壓力(lì)上升,在經(jīng)過高低壓(yā)分界點後(hou),阻力消失(shi)🈲,在測量管(guǎn)後💃部的低(dī)壓區域産(chan)生部分真(zhen)空,使測量(liàng)🈲管🚶♀️前後的(de)壓力差🧡增(zeng)大。德爾塔(ta)巴💚流量計(ji)利用高、低(dī)壓區按科(ke)學計算有(yǒu)規律的分(fèn)布在測量(liang)管兩側的(de)取壓孔來(lai)檢測流體(ti)的差📧壓,得(dé)出由平均(jun)流速産🤩生(shēng)的平均差(chà)壓,把這個(ge)差壓傳送(sòng)給差壓變(biàn)送器并進(jìn)行分🥵析計(ji)算。德爾塔(ta)巴采用🔆了(le)不均勻分(fèn)布的兩排(pai)取壓孔進(jìn)行取壓,避(bì)免了單一(yī)取壓孔隻(zhī)能取得某(mǒu)一點流速(su)而不是平(píng)均流速,這(zhe)樣能更好(hǎo)地反映🈲被(bèi)測管道的(de)真實流量(liang)😍。
4.3計算方法(fǎ)
德爾塔巴(ba)的流量計(ji)算基本是(shì)按照ENISO5167-1标準(zhǔn)中指定的(de)方法計👌算(suàn)。計算方法(fa)如下:
式中(zhong):qm爲質量流(liu)量(kg/s);ζ爲探頭(tóu)的阻斷系(xi)數;ε爲流體(ti)膨脹😍系數(shu);d爲管道内(nèi)徑(m);OP爲壓差(chà)(Pa);p爲工作狀(zhuàng)态下介質(zhì)密度(kg/m3)。
德爾(er)塔巴的阻(zu)斷系數ζ隻(zhi)與探頭的(de)結構有關(guan),與介質無(wu)關,可在每(měi)個探頭的(de)計算書中(zhōng)找到。下标(biāo)爲B表示工(gong)作狀态下(xià)💚,下标爲D表(biao)🐕示設計時(shí)的狀态。
由(yóu)于德爾塔(tǎ)巴引起的(de)壓力損失(shi)極小,所以(yi)膨脹系數(shù)ε非✔️常接近(jin)于1,但在計(ji)算時ε是-一(yī)個常數,在(zài)被測量❓介(jiè)質⭐爲可壓(yā)縮介質比(bǐ)如氧氣時(shí),要按當前(qián)工作狀态(tai)下的可膨(péng)脹系數計(ji)算。一般可(kě)按照最大(dà)流量的♉2/3時(shí)的可膨脹(zhàng)系數計算(suan):
式中:εp可在(zai)計算書中(zhong)查找。
流量(liang)計算的精(jīng)确度受管(guan)道内徑的(de)影響大,需(xū)要精确确(què)定管🤟道👄内(nei)徑的取值(zhí)。管道内徑(jìng)受材料和(hé)溫度影響(xiang)與設計尺(chi)寸發生偏(piān)⛱️離,需要在(zai)線計算管(guan)道内徑:
式(shi)中:a表示管(guan)道材料的(de)縱向膨脹(zhang)系數。
工作(zuo)情況下介(jie)質的密度(du)與當時的(de)溫度、壓力(li)和介質🍓的(de)性質🔴有關(guān)。若設計狀(zhuàng)态與工作(zuo)狀态相近(jin)時,也可按(àn)照以下公(gōng)式計算:
5德(dé)爾塔巴流(liu)量計在浮(fú)選作業空(kōng)氣流量檢(jiǎn)測中的應(yīng)用💜
5.1應用條(tiao)件
某選礦(kuàng)廠浮選作(zuo)業設有7組(zǔ)壓縮空氣(qì)支管,用于(yú)浮💃🏻選📱槽🐉的(de)充💯氣😍。全部(bù)選用德爾(er)塔巴流量(liang)計進行流(liu)量檢測,并(bing)通過氣動(dòng)單座調節(jie)閥對壓縮(suō)空氣流量(liang)進行控制(zhi),壓縮空👅氣(qi)從浮選槽(cao)底🥰部噴出(chū),形成浮選(xuan)槽泡沫,壓(yā)縮空氣流(liú)量是否合(he)理☀️直接關(guan)系到浮選(xuan)槽的生産(chan)指标。壓縮(suō)空氣管徑(jing)爲DN50,工作狀(zhuàng)态下氣體(ti)溫度約爲(wèi)40℃,壓力爲0.6MPa。德(dé)爾塔巴流(liu)量計的檢(jian)測信号輸(shu)人🚩PLC控制系(xi)統,進行流(liú)量的計算(suàn)、累計和控(kong)制。
5.2德爾塔(ta)巴流量計(jì)的組成及(ji)選型
1)德爾(er)塔巴檢測(cè)件
德爾塔(tǎ)巴的檢測(cè)件爲德爾(er)塔巴探頭(tou),探頭由探(tan)頭套管☁️和(hé)探頭本體(tǐ)組成。探頭(tou)套管即探(tàn)頭支架,是(shi)與管道焊(hàn)接的部件(jian),探頭本體(ti)安裝在管(guan)道内部,可(kě)以單/雙面(mian)💞支撐。本體(ti)與套管用(yong)法蘭或焊(hàn)接的方式(shi)連❤️接。某選(xuǎn)礦廠浮選(xuǎn)作業7組壓(ya)縮空氣支(zhi)管流量檢(jiǎn)測采用的(de)德爾塔巴(bā)檢測件,型(xing)号爲HLVD25,量程(cheng)0~2000N·m3/h,工作溫度(dù)40C,工作壓力(lì)0.6MPa,量程比大(dà)于30:1,探頭材(cái)料爲316L不鏽(xiu)鋼。在此應(yīng)用條件下(xià),德爾塔巴(bā)👣檢測件形(xing)成的差壓(ya)範圍大約(yuē)爲0~1.3kPa。德爾塔(tǎ)巴檢測件(jiàn)後帶
三閥(fa)組
,可以直(zhí)接安裝差(chà)壓變送器(qi)。
2)差壓變送(sòng)器
差壓變(biàn)送器作爲(wei)德爾塔巴(ba)檢測件的(de)差壓檢測(cè)。選用的差(chà)壓變送器(qì)型号爲7MF4433-1FA02-2AB6-ZA01+Y01,量(liàng)程0~2.kPa,二線制(zhi),電源24VDC,帶表(biao)頭☔,精度0.5級(jí),輸出4~20mA信🏃🏻♂️号(hao)到PLC進行處(chù)理。
3)溫度傳(chuán)感器
溫度(du)傳感器用(yong)于壓縮空(kōng)氣溫度的(de)檢測,在總(zong)管上設置(zhì)🌍一個溫度(dù)傳感器即(ji)可。溫度傳(chuan)感器爲
Pt100
熱(rè)電阻
,型号(hào)爲WZP-230/LXl=300x150/36/,304套管,M27x2螺(luo)紋。熱電阻(zǔ)信号通過(guo)三線制方(fang)式接入PLC。
4)壓(yā)力變送器(qi)
壓力變送(song)器作爲管(guǎn)道壓力的(de)檢測。壓力(li)變送器型(xíng)🌈号爲7MF4033-1DA01-2AB6-ZA01+Y01,量程(chéng)0~1.0MPa,二線制,輸(shu)出4~20mA,電源24VDC,帶(dài)表頭,管道(dào)壓力通過(guo)導壓管經(jing)截止閥引(yin)🔱到壓力變(biàn)送器。
5.3現場(chang)安裝
德爾(er)塔巴探頭(tóu)安裝示意(yì)圖如圖2所(suo)示。德爾塔(ta)巴探頭🤟必(bì)🌐須根🙇🏻據管(guǎn)道尺寸選(xuan)型,确保檢(jian)測杆的尺(chi)寸必須與(yu)管道直徑(jing)一緻。爲了(le)使德爾塔(ta)巴探頭更(gèng)有效地工(gong)作,現場安(ān)裝時需要(yào)注意以下(xia)幾個細節(jiē):1)在探頭上(shang)标有流體(ti)流向和差(chà)壓極性的(de)标牌,安裝(zhuang)時确💛認探(tàn)頭極性;2)必(bì)須保證探(tan)❓頭的高壓(yā)側與變送(song)器的正極(jí)連接,低壓(ya)側與變送(sòng)器的負極(jí)連接;3)将差(cha)壓變送器(qì)按照手冊(ce)進行線路(lu)連接。
由于(yú)被測介質(zhì)是壓縮空(kōng)氣,差壓信(xìn)号通過氣(qi)體介質傳(chuan)遞到🈚差☁️壓(ya)變送器,所(suo)以安裝差(cha)壓變送器(qi)時應🈲盡量(liang)由.上往下(xià)插入,或者(zhe)傾斜3%,使冷(leng)凝水能順(shun)利返回管(guan)道中。現場(chǎng)安裝時🔅,三(sān)閥組和差(cha)壓變送器(qi)的位置必(bi)須高于探(tan)頭差壓輸(shu)出端口,否(fǒu)則将影響(xiǎng)測量💔效果(guo)。
6結束語
以(yi)節流裝置(zhì)爲檢測元(yuan)件的節流(liu)型流量計(jì)是曆史💁悠(you)久,理論底(dǐ)💜蘊深厚,實(shi)踐經驗豐(fēng)富,應用成(cheng)熟,性價比(bǐ)很高的一(yi)-類流量計(jì),目前節流(liu)型流量計(ji)的種類㊙️有(yǒu)上百種,應(yīng)用選型時(shi)需要根據(ju)實際工藝(yì)要求綜💁合(hé)考慮。與渦(wō)街流量計(ji)比較,該文(wén)選擇德🚩爾(ěr)塔巴節流(liú)型流量計(ji)檢測壓縮(suo)空氣流量(liang),可節🆚省大(da)約2/3的投👄資(zi),并且檢測(ce)精度達到(dao)1.5%左右,與新(xīn)的渦街流(liu)量計精度(dù)(1%~2%)相當,而對(dui)于大型管(guan)道(DN200以上)的(de)流量檢測(ce),選擇德爾(er)塔巴流量(liang)計的經🌈濟(ji)性更加顯(xiǎn)著。
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