同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 拟合多维能量反应谱及峰值速度的地震动调整方法

    盛涛;施卫星;谢异同;

    基于小波变换原理提出了一种以设计用多维能量反应谱及峰值速度为目标的实测地震动调整方法.该方法首先依据多维能量反应谱与伪加速度谱之间的近似转换关系,在时域内叠加小波函数实现对实测地震动记录的初步调整,保留原始地震动的强度、频率非平稳特性;再应用二阶基数B-样条小波函数模拟上述调整后的多维地震动场,通过循环调整拟合精度较低频段的小波系数和对峰值速度贡献最大的小波分量,实现对设计用能量反应谱及各向峰值速度的同时拟合.算例分析结果表明,该方法具有较高的拟合精度,对初始地震动的能量分布改变较小,为建筑结构基于能量平衡设计时的多维动力反应分析提供了一种新的地震波合成方法.

    2012年06期 v.40 807-811+836页 [查看摘要][在线阅读][下载 690K]
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  • 一种基于复数变量求偏导的随机有限元可靠度法

    靳慧;

    提出一种基于复数变量求偏导的随机有限元可靠度法.将工程中的随机因素设置为复数变量,通过复数函数的泰勒级数展式得到一阶导数的近似计算式.这种求导方法效率高,精度高,应用简单方便,只需在复数空间进行有限元计算,无需对有限元方程进行偏导计算,便可求出响应量的偏导数,进而求得响应量的方差.在随机有限元一次二阶矩的迭代格式中,取复数空间有限元计算结果的实部作为响应量的值,这样在求可靠度系数的迭代过程中,无需再在实数空间进行计算.复数变量法大大简化了随机有限元(SFEM)和随机有限元可靠度(SFEMR)的计算和编程过程,为工程应用提供了一种现实可行的途径.

    2012年06期 v.40 812-816页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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  • 交通荷载对拉索钢丝疲劳寿命的影响

    徐俊;古锐;于振华;

    钢丝的疲劳寿命主要受到荷载(特别是交通荷载)作用的影响.从疲劳裂纹扩展以及临界裂纹长度两个方面研究交通荷载对疲劳寿命的影响.首先从Paris公式出发对裂纹扩展量计算公式进行简化,指出疲劳应力幅概率分布对疲劳寿命的影响主要由其均值决定;接着采用Rice公式提供的临界交通荷载分布规律对疲劳寿命的影响进行分析,给出了疲劳寿命的失效概率计算公式.通过将以上方法应用于实桥的拉索钢丝,发现应力幅的变异性对疲劳寿命的影响可以忽略.计算结果还显示,交通荷载极值对于疲劳寿命有一定影响,其标准差可达9周以上.

    2012年06期 v.40 817-822页 [查看摘要][在线阅读][下载 843K]
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  • 火灾高温下隧道衬砌管片力学性能试验

    闫治国;朱合华;梁利;

    为了获得隧道衬砌管片在火灾高温时的力学性能与响应,对钢筋混凝土及钢纤维混凝土两种管片开展了不同温度-荷载工况下的火灾试验研究.试验中升温曲线采用碳氢(HC)曲线.试验结果表明,在火灾高温作用下,衬砌管片的内力状态发生显著变化,相当于经历了加卸载作用,加重了损伤.初始预加荷载显著影响衬砌管片高温后承载力的大小,初始预加荷载越大,高温后的承载力越小,且钢筋混凝土管片高温后的承载力要大于钢纤维混凝土管片.对于钢筋混凝土管片,最高温度显著影响管片高温承载力的大小,最高温度越高,高温承载力越小;而对于钢纤维混凝土管片,最高温度的影响相对较小.

    2012年06期 v.40 823-828页 [查看摘要][在线阅读][下载 875K]
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  • 隧道衬砌裂缝的远距离图像测量技术

    刘学增;叶康;

    针对远距离数字照相所采集的隧道衬砌裂缝图像自身特点,结合实验数据拟合标定曲线的相机标定方法,采用图像增强预处理、循环迭代法裂缝区域提取、数学形态学修整、亚像素边缘检测等图像处理手段,提出隧道衬砌裂缝识别及宽度量测新算法.经室内试验验证,当拍摄距离小于8m时,算法精度较高,裂缝宽度量测误差一般小于0.40mm;根据现场实际情况可知,该算法误差最大为0.37mm,最小为0.08mm,平均误差为0.20mm,满足工程测量的要求.

    2012年06期 v.40 829-836页 [查看摘要][在线阅读][下载 863K]
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  • 承压水基坑突涌机制离心模型试验与数值模拟

    李镜培;张飞;梁发云;宋著;

    软土地区的深基坑工程,在承压水作用下容易发生管涌、流土和隔水层整体顶升等形式的突涌破坏.结合紧邻地铁枢纽深大基坑工程,设计了基坑突涌离心模型试验,模拟不同承压水位作用下黏性土体隔水层突涌状态,并建立有限元数值模型,分析试验水位压力下坑底土体的应力应变机制.离心模型试验和数值模拟结果表明,在承压水压力作用下,坑底隔水层产生向上的隆起变形,并且基坑中间位置变形量大,随着水位的升高,土体变形曲率增大;基坑围护墙附近的隔水层土体剪切应变大于体积应变,而隔水层与承压含水层的界面处体积应变较大,产生水压楔裂作用并形成有效应力为零的区域;黏性土体隔水层在剪切效应与界面楔裂效应的共同作用下,发生整体顶升破坏.

    2012年06期 v.40 837-842页 [查看摘要][在线阅读][下载 710K]
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  • 上海⑤_1层粉质黏土的热传导特性

    陈宝;许邹;姚聪琳;张会新;

    采用基于热探针法的热传导仪,对上海地区地铁隧道主要穿越的⑤1层粉质黏土的热传导特性进行了试验研究.实验结果表明:饱和粉质黏土试样的孔隙比越大,其热导率越小;随着土样含水率从饱和状态逐渐降低,初期土样会出现明显体积收缩、热导率升高,而后当含水率降到低于塑限的时候,土样体积收缩速率明显变缓,热导率则逐渐降低,热导率总体上呈现出先升后降的规律,最大值出现在塑限左右.此外,还应用若干现有经验公式对上述热传导试验数据进行了拟合,由此验证各经验公式的适用性.

    2012年06期 v.40 843-848页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
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交通运输工程

  • 沥青路面结构层弯拉应力与应变的近似计算

    吁新华;谈至明;

    研究了各种条件下沥青路面结构弯拉应力和应变规律,引入曲面系数修正竖向压应力和剪应力的影响,引入面层弯曲中性轴下移量参数修正层间光滑与连续之间的差异,引入面层与基层弯矩分配系数反映面层、基层弯曲曲率不同的影响;对于模量不均匀面层,提出了弯曲刚度等效原则换算式;最后,讨论了各种条件下的沥青面层层底弯拉应变、半刚性或刚性基层层底弯拉应力的计算精度,其误差均不超过5%.

    2012年06期 v.40 849-853页 [查看摘要][在线阅读][下载 212K]
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  • 车-路耦合作用力特性及混凝土路面动态响应

    周玉民;谈至明;田波;

    应用1/4车-路耦合动力学模型及直接积分法,分析车辆以一定速度匀速移动时,车辆参数(集中质量、悬挂系统弹簧刚度和轮胎弹簧刚度)、路面板参数(路面板厚度、接缝宽度、接缝错台和接缝传荷等)以及地基参数(地基刚度、地基阻尼及地基弱化指数等)对车-路耦合作用力的影响;给出了动荷系数(动静荷载比)随各参量变化的影响曲线及其统计特征;探讨了有接缝混凝土路面板动弯沉和动应变的变化规律.结果表明,随着车速的提高,车-路耦合作用力的变异性增大,路面板动弯沉和动应变的波动性增强;因此,在水泥混凝土路面设计时,车-路耦合引起的动态效应应予以考虑.

    2012年06期 v.40 854-860页 [查看摘要][在线阅读][下载 856K]
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  • 机场水泥混凝土道面脱空判定及影响

    黄勇;袁捷;谭悦;刘玉海;

    根据现场实测弯沉数据和理论计算结果,提出了适用于机场水泥混凝土道面的基于HWD(High WeightDeflector)弯沉测试的脱空判定标准.采用三维有限元软件ABAQUS,分析了不同脱空状态对道面荷载应力的影响,并给出了不同脱空程度对道面使用寿命影响的算例.研究表明,水泥混凝土道面板边脱空判定标准为"板边弯沉/板中弯沉>1.8";板角脱空判定标准为"板角弯沉/板中弯沉>3.0";道面脱空严重时,道面板的荷载应力增幅超过250%,道面使用寿命下降迅速;在脱空发展初期时,脱空面积的影响并不显著,随着脱空区域基层反应模量下降,脱空面积影响的显著性迅速增大.

    2012年06期 v.40 861-866页 [查看摘要][在线阅读][下载 583K]
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  • 高性能微表处的室内试验研究

    孙晓立;张肖宁;

    微表处是一种常见的预防性养护技术,然而在高温多雨的广东地区,微表处罩面存在耐磨耗性能差,使用寿命短等缺点,严重阻碍了该技术在广东高速公路的推广应用.为此,开发了新型微表处技术———高性能微表处,该技术的核心是通过掺入适当比例的水性环氧树脂和水性环氧固化剂,使其在室温环境下发生化学交联反应,形成高粘结性能的空间网状结构.室内湿轮磨耗试验结果表明,相对于常规微表处,高性能微表处的耐磨耗性能和抗水损坏性能提高了约60%.长期路用性能结果表明,高性能微表处的抗滑性能和抗剥落性能均明显优于常规微表处.

    2012年06期 v.40 867-870页 [查看摘要][在线阅读][下载 368K]
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  • 公路养护绩效评价指标体系的构建方法

    朱洁;陈长;孙立军;

    为了客观、准确地对公路养护进行绩效评价,在分析了现有指标体系构建方法不适用的基础上,提出了一种基于业务-客户-内部管理-学习与成长的BCIL指标的关键绩效指标的构建方法.结合上海市某公路管理部门养护绩效评价项目,并利用基于BCIL指标的关键绩效指标的构建方法,从业务维度、客户维度、内部管理维度及学习与成长维度4个方面构建了绩效评价指标体系.

    2012年06期 v.40 871-875页 [查看摘要][在线阅读][下载 232K]
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环境科学与工程

  • 利用氢基质生物膜反应器同步去除多种污染物

    夏四清;梁郡;李海翔;徐晓茵;

    利用氢基质生物膜反应器(hydrogen-basedmembrane biofilm reactor,MBfR)对含有多种氧化性污染物包括硝酸盐(NO3--N)、硫酸盐(SO24-)、溴酸盐(BrO3-)、六价铬(Cr(Ⅵ))和对氯硝基苯(p-CNB)的模拟地下水进行同步去除试验研究.结果表明,MBfR中生长于中空纤维膜表面的氢自养还原菌利用氢气作为电子供体进行自养还原反应,将水中NO3--N还原成N2,SO24-还原成硫化物(S2-/H2S),BrO3-还原成Br-,Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),p-CNB逐步还原成对氯苯铵(p-CAN)和苯胺(AN).通过生物还原达到对氧化性污染物的去除或毒性的降低.在氢分压为0.06MPa和水力停留时间为4.67h条件下,经过生物膜驯化及32d的连续运行,反应器对各种氧化性污染物的去除性能达到稳定:NO3--N和BrO3-近于完全去除,SO24-去除率达19.8%,Cr(Ⅵ)去除率达85.8%,p-CNB去除率达86.1%.研究表明,利用氢基质生物膜反应器处理含多种氧化性污染物的地下水可行,且具有一定应用潜力.

    2012年06期 v.40 876-881+889页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K]
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  • 基于二维水流模拟的湖泊型水源保护区划分方法

    陶涛;王韵珏;信昆仑;刘鹏;

    通过建立及求解二维水流水质模型,提出了基于水质模拟的湖泊型饮用水水源保护区的划分方法.以太湖贡湖流域为例,根据《饮用水水源保护区划分技术规范》(HJ/T338—2007),在研究二维水流水质模型的基础上,建立贡湖流域二维水流水质模型.将望亭立交调水情况作为重要影响因素,以高锰酸盐指数、总氮、总磷作为主要水质指标,模拟并分析贡湖湖体2010年不同调水情景模式下的水质变化.应用贡湖流域水流水质模拟结果和GIS分析方法,采用数值分析法划分贡湖水源地一、二级保护区,对贡湖饮用水水源保护区做出准确的划分,为贡湖流域的饮用水水源地保护提供切实可用的技术支持.

    2012年06期 v.40 882-889页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K]
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  • 常规净水工艺中三氯硝基甲烷质量浓度分布调查

    高乃云;方诚;楚文海;

    对采用预氯化工艺的上海某水厂常规净水工艺出水中的典型含氮消毒副产物(N-DBPs)三氯硝基甲烷(TCNM)进行了取样调查,研究了不同季节各工艺单元出水中TCNM的质量浓度分布,以及过滤工艺对TCNM的去除效果;同时也初步探讨了TCNM与溶解性有机氮(DON)和溶解性有机碳(DOC)之间的关系.研究表明,在该水厂的常规净水工艺中,普遍检测到TCNM的存在,其质量浓度随季节变化并不明显,与水中DON的质量浓度存在较密切的联系;此外,传统净水工艺中,过滤对三氯硝基甲烷有着良好的去除效果.

    2012年06期 v.40 890-893页 [查看摘要][在线阅读][下载 582K]
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  • 上海青草沙水库水质调查与评价

    周超;高乃云;赵世嘏;楚文海;

    分别从常规理化指标、有机物指标、藻类和营养盐指标4个方面对上海新水源地青草沙水库进行水质调查,并采用水污染指数法对其进行水质评价.结果表明,各指标变化均与水中藻类生长有关.包括总氮评价时,5号点水质为劣Ⅴ类,水库水质整体为Ⅳ类;不包括总氮评价时,5号点水质在Ⅲ类以上,3号点水质在Ⅱ类以上,水库水质整体为Ⅱ类.青草沙水库水质满足作为饮用水水源的要求.

    2012年06期 v.40 894-899页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
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材料科学与工程

  • 细观层面的混凝土碳化过程数值模拟

    潘子超;阮欣;陈艾荣;

    为在细观层面上研究混凝土碳化问题,首先建立了基于积累分布函数的三维球形骨料生成方法,分析了随机性对模拟结果的影响,对骨料最大粒径、最小粒径和体积分数的选取原则进行了讨论.建立了简化的混凝土碳化数值模型,分析了骨料对宏观层面混凝土碳化行为的影响.结果表明,骨料的稀释效应和扭曲效应将降低混凝土的碳化深度;骨料在水泥浆中的非均匀分布将导致宏观上混凝土碳化深度的非均匀性.

    2012年06期 v.40 900-905页 [查看摘要][在线阅读][下载 676K]
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  • 模型再生混凝土单轴受压应力分布特征

    李文贵;肖建庄;袁俊强;

    根据再生混凝土各相材料的力学特性,对模型再生混凝土进行细观数值分析,获取模型再生混凝土单轴受压下内部应力分布特征.通过变参数分析,讨论不同天然骨料、界面过渡区和老硬化砂浆的力学参数对模型再生混凝土应力分布特征的影响.结果表明,模型再生混凝土天然骨料之间的新老界面过渡区处存在拉应力和剪应力集中现象;天然骨料弹性模量增大,应力集中现象愈加明显,界面过渡区弹性模量增大,应力集中现象则逐渐减弱,老砂浆弹性模量增大应力集中特征变化不大.

    2012年06期 v.40 906-913页 [查看摘要][在线阅读][下载 1609K]
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机械、车辆与能源工程

  • 基于商空间理论的可重构机床粒计算方法研究

    曾法力;李爱平;谢楠;

    为提高制造系统的快速结构配置规划响应速度,提出了基于商空间理论的可重构机床粒计算方法,实现了体系结构组元模型在系统配置规划中的快速粒度分解、组合,建立了功能分解与结构匹配的商空间模型,全面表达了可重构机床在配置规划中粒度分解的相关特征和目标任务的相关变化,实现了可重构机床的模块快速优化分解.

    2012年06期 v.40 914-919页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K]
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  • 桩锤同步振动系统的机电耦合特性及同步控制

    来鑫;乌建中;周文;张大兵;

    控制同步是实现多锤联动的有效方式之一.针对目前存在的两台桩锤控制同步时出现的机电耦合现象,建立了打桩过程中的"锤-桩-土"系统的动力学数学模型,并构建了两桩锤同步振动系统的机电耦合模型,在此基础上进行了数值仿真分析,发现机电耦合的结果是在一定的条件下出现自同步现象.对机电耦合下的同步控制策略与算法进行了研究,确立了"虚拟主令+比例-积分-微分算法(PID)"的控制方式,最后通过试验验证了机电耦合规律的正确性及同步控制策略与算法的有效性,控制同步的精度可以满足工程应用.

    2012年06期 v.40 920-925页 [查看摘要][在线阅读][下载 756K]
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  • 基于振动传递函数的排气系统悬挂点位置优化

    廖芳;高卫民;顾彦;王承;

    提出一种基于振动传递函数法的排气系统悬挂点位置优化方法.以某混合动力轿车悬挂点位置布置为例,通过有限元法建立从发动机激励到排气系统的振动传递函数数值模型,得到排气系统各点在振动频带内的总相对位移响应,由总相对位移响应最小确定悬挂点位置的优化方案.研究表明,此方法中发动机激励、动力总成与排气系统的模态参与因子和模态振型共同确定悬挂点位置.比较优化方案与初始方案的实车验证数据可得,优化方案中排气系统和座椅导轨的振动加速度降幅超过17%,证明基于振动传递函数的排气悬挂点位置布置方法能用于悬挂点位置设计中.

    2012年06期 v.40 926-931页 [查看摘要][在线阅读][下载 532K]
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  • 质子交换膜燃料电池分布参数模型数值仿真研究进展

    翟双;周苏;陈凤祥;张传升;

    对比了3类质子交换膜燃料电池数学模型(分布参数模型、集总参数模型和混合参数模型)的特点及应用范围,从相关的守恒方程及数值计算方法、重要参数的数值特征、研究内容、仿真区域和模型验证等方面总结了分布参数模型的研究进展.

    2012年06期 v.40 932-936+954页 [查看摘要][在线阅读][下载 187K]
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  • 柴油轿车燃用生物柴油的模态颗粒排放特性

    胡志远;林建军;谭丕强;楼狄明;

    以帕萨特柴油轿车为试验样车,使用排气颗粒数量及粒径分析仪(EEPS),对分别燃用沪Ⅳ柴油、生物柴油混合体积分数分别为5%,10%,20%和50%的沪Ⅳ柴油-生物柴油混合燃料、纯生物柴油的模态颗粒排放特性进行了试验研究.结果表明:GB18352.3—2005Ⅰ型试验循环中,该车燃用生物柴油的聚集态颗粒数量浓度下降,核模态颗粒数量浓度上升,总颗粒数量浓度变化不大;随着生物柴油混合比例的增加,该车燃用沪Ⅳ柴油-生物柴油混合燃料排气颗粒的平均粒径降低,颗粒数量浓度峰值向小粒径方向偏移.

    2012年06期 v.40 937-941页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 基于二次型规划考虑网络丢包的鲁棒状态估计

    王中杰;易总根;

    提出一种可以体现网络丢包的离散时间线性时不变状态空间模型,并将鲁棒状态估计的问题转化为向量优化问题.为了能够快速有效地对该问题进行求解,通过标量化方法将向量优化问题转化为普通的标量二次型规划问题,然后将状态估计问题转化为对标准l1正则化最小平方问题的求解.结合Kalman滤波的更新过程,提出了能够适用于具有数据包丢失情况下的鲁棒状态估计算法,通过仿真实验验证了算法的有效性.

    2012年06期 v.40 942-948页 [查看摘要][在线阅读][下载 675K]
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  • 超级电容器时变等效电路模型参数辨识与仿真

    梁海泉;谢维达;孙家南;赵洋;

    为能更准确地描述超级电容器在工作过程中的外特性,在超级电容器经典等效电路模型的基础上,将其扩展为模型参数随时间变化的时变等效电路模型,并选用限定记忆最小二乘法辨识模型的时变参数.在Matlab/Simulink环境下利用实验数据对经典等效电路模型和时变等效电路模型进行仿真比较.结果表明,时变等效电路模型具有更高的精度,可以更精确地反映超级电容器的动态特性.

    2012年06期 v.40 949-954页 [查看摘要][在线阅读][下载 653K]
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经济与管理科学

  • 基于生命周期的中小企业股权结构对绩效的影响

    于团叶;陈翩翩;宋小满;

    以中小企业板2007年以前上市的制造类企业为样本,将企业分为成长期和成熟期,探讨了股权属性、股权集中度和股权制衡度与EVA(economic value added)的关系.多元线性回归模型的实证结果得出,国有股比例与企业绩效负相关;流通股比例对企业绩效影响不大;股权集中度和股权制衡度对企业绩效的影响比较复杂.总体上,成长期较高的股权集中度、成熟期较高的股权制衡度对企业绩效有积极作用.

    2012年06期 v.40 955-959页 [查看摘要][在线阅读][下载 138K]
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  • 中国住宅建筑使用阶段碳排放的因素分解实证

    胡文发;郭淑婷;

    根据住宅建筑碳排放的特点,通过完善和扩展Kaya公式,引入对数平均分解指数法,提出住宅建筑使用阶段碳排放因素分解的实证模型.根据1995—2008年中国建筑能源消耗的统计数据,分析居民消费水平、能源结构、能源消费强度、户均建筑面积、人口密度等因素对住宅建筑使用阶段碳排放变化的影响,提出住宅建筑使用阶段碳排放的正向驱动和负向驱动因素及其规律,为控制建筑节能提供建议.

    2012年06期 v.40 960-964页 [查看摘要][在线阅读][下载 314K]
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