CN108535581A - 一种剩余电流式电气火灾监控探测器的综合试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种剩余电流式电气火灾监控探测器的综合试验装置,包括试验电源、四维操控平台和探测器性能测控平台,试验电源的非电源端短路后在探测器性能测控平台的控制下能输出数千安培的瞬时试验电流而完成大电流冲击适应性试验;当试验电源非电源端的短路铜牌与被试电流互感器的贯穿孔轴线平行或成45°夹角并一起穿过被试电流互感器,固定在四维操控平台上的被试探测器能以不大于6°/s的角速度回转360°而完成平衡性试验,该综合试验装置能在一台设备上完成GB14287.2‑2014标准中规定的剩余电流式电气火灾监控探测器的大电流冲击适应性试验、平衡性试验和其它有关试验,同时该试验装置能实现远距离测控,最大程度地减少了由于试验装置发出的电磁辐射而带来的对试验人员的身体伤害。
Description
技术领域
本发明涉及一种试验装置,具体说涉及一种“剩余电流式电气火灾监控探测器”的综合试验装置
背景技术
我国近几年的火灾调查统计结果显示,由电气线路及用电设备故障引发的电气火灾占火灾总数的30%以上,通过对电气火灾进行研究分析,得出的结论表明产生电气火灾的主要原因集中体现在“线路过载”、“线路短路”和“线路漏电”这三个方面。早在2005年我国就出台了一部预防线路漏电引发电气火灾的国家标准GB14287-2005《电气火灾监控系统》,通过多年对标准的实施,线路漏电的监控在预防电气火灾方面取得了显著的成绩,但同时也暴露了一些突出的问题:部分剩余电流监控报警产品在使用过程中出现误报、漏报的问题较为突出,通过对该类问题的分析验证,结果表明:产生误报、漏报的主要原因是剩余电流互感器的平衡特性和大电流冲击适应性两项技术指标不能满足实际使用要求而造成的。由于GB14287-2005标准未对这两项技术指标进行明确规定,致使许多企业只顾追求最低成本,不考虑由于这两项指标的不规范而造成的严重危害。针对这个问题,国家对GB14287-2005标准进行了修订并颁布了修订后的国家标准GB14287-2014《电气火灾监控系统》,该标准在剩余电流式电气火灾监控探测器的要求中首次引入了剩余电流互感器平衡性及大电流冲击适应性的技术指标,同时增加了对上述两项技术指标的具体测试验证要求。
据了解,目前能够满足GB14287.2-2014标准中规定的剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性及大电流冲击适应性的综合试验装置在市场上尚为空白,本发明的目的在于提供一种剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性及大电流冲击适应性试验的综合试验装置,以满足GB14287.2-2014《电气火灾监控系统》新标准对剩余电流式电气火灾监控探测器的试验要求,从根本上提高我国剩余电流式电气火灾监控探测器的产品质量,以减少我国电气火灾事故的发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性试验及大电流冲击适应性试验的综合试验装置,为此,本发明采用如下技术方案:
一种剩余电流式电气火灾监控探测器的综合试验装置,包括试验电源、四维操控平台、探测器性能测控平台和被试电流互感器、探测器;
优选地,所述综合试验装置在进行剩余电流式电气火灾监控探测器的大电流冲击适应性试验时,试验电源的出线铜牌与相应电流规格的试验导线连接后穿过被试电流互感器,试验电源的进线铜牌与相应电流规格的试验导线连接后,出线铜牌与进线铜牌上试验导线的非电源端进行短接形成闭合回路,试验电源在探测器性能测控平台的控制下实现远程调节,能根据试验要求,连续输出持续一定时间、间隔一定时间的瞬时试验电流,以完成剩余电流式电气火灾监控探测器的大电流冲击适应性试验;
优选地,所述综合试验装置在进行剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性试验时,将所述试验电源进、出线铜牌的非电源端用相应电流规格的短路铜牌进行短接,所述试验电源在探测器性能测控平台的控制下进行远程电流调节,输出被试探测器的额定工作电流后:
所述的短路铜牌与被试电流互感器的贯穿孔轴线平行并穿过被试电流互感器,固定在所述四维操控平台上的被试探测器在探测器性能测控平台的控制下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
所述的短路铜牌与被试电流互感器的贯穿孔轴线成45°夹角并穿过被试电流互感器,固定在所述四维操控平台上的被试探测器在探测器性能测控平台的控制下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
而后,固定在所述四维操控平台上的被试探测器在短路铜牌始终保持贴近被试探测器圆形内壁状态下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
固定在所述四维操控平台上的被试探测器在短路铜牌始终保持贴近被试探测器矩形内壁状态下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
观察并记录探测器以上的试验情况,以完成剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性试验。
优选地,所述的试验电源包括断路器QF1,接触器KM1、KM2、KM3,自耦调压器TW1,升流型变压器T1、T2,电流互感器TA1、TA2,步进电机M,步进电机驱动器,可编程控制器,可触控显示器,手动操作面板;
它们是这样连接的:所述断路器QF1的进线端接交流220V单相电源,出线端连接到接触器KM1的进线端,接触器KM1的出线端连接到自耦调压器TW1的输入端,自耦调压器TW1的输出端分别连接到接触器KM2、KM3的进线端,接触器KM2的出线端连接到升流型变压器T1的输入端,接触器KM3的出线端连接到升流型变压器T2的输入端,升流型变压器T1、T2的输出端分别连接对应电流规格的试验电源进、出线铜排;
优选地,所述升流型变压器T1输出小级别的试验电流,升流型变压器T2输出大级别的试验电流,这样的设置有利于试验电源在输出小电流和大电流时都能得到准确的电流值。
它们是这样工作的:所述的试验电源通过步进电机驱动器驱动步进电机M带动自耦调压器TW1的调压机构实现输出电压的平滑调节,通过升流型变压器T、T2将来自自耦调压器TW1的输出可调电压变换为可调的输出电流,通过所述的可编程控制器给定步进电机驱动器控制指令,来控制步进电机M的步进量,通过可编程控制器与探测器测控平台之间的数据通信线实现远程输出电流的准确调节。
优选地,为了提高综合试验装置试验电流的调节精度,本发明选择了高性能的步进电机和步进电机驱动器,以确保输出电流全量程的高精度调节,同时自藕调压器TW1的铁芯选用了额定功率2倍的设计余量,在额定功率不变的前提下初、次级线圈可以绕制更多的匝数而降低了调压器每匝的电压比值,从而实现更精细的电压调节以连续输出准确的试验电流。
优选地,所述四维操控平台包括电器元件控制箱和箱内的步进电机控制器,在电器元件控制箱上部设置有安装板,在所述的安装板上设置有蜗轮蜗杆垂直升降调节手轮机构,在电器元件控制箱安装板四角设置有安装柱,在所述的安装柱上设置有承载板,在所述承载板上设置有横向动作导轨和横向电动调节丝杆,在所述的横向动作导轨上部设置有纵向动作导轨和纵向电动调节丝杆,在所述的纵向动作导轨上部设置有旋转试验台;
优选地,在所述旋转试验台的下部设置有旋转电机和蜗轮蜗杆转动机构,在旋转试验台的横向侧设置有二块安装块,通过所述的安装块设置有旋转试验台横向调节导轴和横向调节丝杆,在所述横向调节丝杆上对向设置有二个横向夹紧块,在横向调节丝杆的一端设置有横向调节手轮,在旋转试验台的纵向侧设置有二块安装块,通过所述的安装块设置有旋转试验台纵向调节导轴和纵向调节丝杆,在所述纵向调节丝杆上对向设置有二个纵向夹紧块,在纵向调节丝杆的一端设置有纵向调节手轮,工作时通过试验台上横向调节手轮和试验台纵向调节手轮控制调节丝杆上的二对夹紧块而将不同规格的圆形或矩形的被试探测器从横向和纵向夹紧固定在旋转试验台上而进行剩余电流式电气火灾监控探测器的有关试验。
优选地,所述的探测器性能测控平台包括工控机系统和探测器性能测控软件,能实现对剩余电流式电气火灾监控探测器的远距离操作试验;
优选地,所述的探测器性能测控软件可以运行在一台装有windowsXP操作系统的工控机上,工控机的USB接口连接到USB转CAN协议转换器的USB接口,USB转CAN协议转换器的CAN总线分别连接到四维操控平台以及平衡性和大电流冲击适应性试验电源的CAN总线接口;
探测器性能测控平台能根据剩余电流式电气火灾监控探测器的测试要求使试验电源远距离自动输出平衡性和大电流冲击适应性试验的试验电流,按照给定的圆形或矩形被试探测器的规格尺寸控制四维操控平台进行相应的机械运动,以在旋转试验台上将不同形状、不同规格的探测器夹紧并进入检测试验工位,按照GB14287.2-2014标准给定的试验方法和试验步骤自动完成平衡性试验、大电流冲击适应性试验和有关的其它试验,记录试验数据,打印试验结果。
以上设置带来的有益效果是:在本发明的一台综合试验装置上能自动完成GB14287.2-2014标准对剩余电流式电气火灾监控探测器中平衡性试验、大电流冲击适应性试验和其它有关试验,同时该综合试验装置能实现远距离测控,最大程度地减少了由于综合试验装置试验时发出的电磁辐射而带来对试验人员的身体伤害,
附图说明
图1是本发明综合试验装置整体结构图;
图2是图1中四维操控平台结构图;
图3是图2中旋转试验台手动夹具结构图;
图4是综合试验装置平衡性试验软连接短路铜牌结构图;
图5是综合试验装置平衡性试验硬连接短路铜牌结构图;
图6是图1中试验电源线路原理图;
图7是综合试验装置结构框图;
图8是综合试验装置被试探测器的试验调节流程图;
图9是综合试验装置平衡性试验输出电流调节流程图;
图10是综合试验装置大电流冲击适应性试验输出电流调节流程图;
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上部”、“下部”、“横向”、“纵向”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
结合图1~图10,通过以下实施方式对本发明作进一步说明。
一种剩余电流式电气火灾监控探测器的综合试验装置,如图1、图7所示,包括试验电源1、四维操控平台4、探测器性能测控平台6和被试电流互感器和探测器3;
进一步设置,所述的综合试验装置在进行剩余电流式电气火灾监控探测器大电流冲击适应性试验时,试验电源1的出线铜牌101与相应电流规格的试验导线连接后穿过被试电流互感器,试验电源1的进线铜牌102与相应电流规格的试验导线连接后,所述出线铜牌101与进线铜牌102上试验导线的非电源端进行短接形成闭合回路,所述试验电源1在探测器性能测控平台6的控制下实现远程调节,根据GB14287.2-2014标准中的试验要求能输出63A~4000A、持续0.2s、间隔30s的瞬时试验电流,以完成剩余电流式电气火灾监控探测器的大电流冲击适应性试验;
进一步设置,所述综合试验装置在进行剩余电流式电气火灾监控探测器大电流冲击适应性试验时输出电流的控制流程如图10所示,首先在探测器性能测控平台6的工控机冲击特性试验界面上设定好标准试验电流、持续时间0.2秒、中断时间30秒、试验次数5次,点击试验开始,通过CAN总线,输出控制信号吸合试验电源1的接触器KM1、KM2,通过所述的可编程控制器给定步进电机驱动器控制指令控制步进电机M的步进量,驱动步进电机M带动自耦调压器TW1的调压机构实现输出电压的平滑调节,通过升流型变压器T1、T2将来自自耦调压器TW1的输出可调电压变换为可调的输出电流,当得到试验电流的有效值误差小于设定值的0.5%时,输出电流停止调节而得到准确的试验电流,启动输出电流持续时间定时器,当持续时间定时器计时大于0.2秒时,断开接触器KM3,同时启动输出电流中断时间定时器,当输出电流中断时间定时器计时大于30秒时,即完成一次冲击适应性试验,重覆以上过程,当试验次数等于5次时,断开接触器CM1,完成剩余电流式电气火灾监控探测器大电流冲击适应性试验。
进一步设置,所述的综合试验装置在进行剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性试验时,试验电源进、出线铜牌相距最远处的非电源端用相应电流规格的软连接短路铜牌5或硬连接短路铜牌2进行短接,所述试验电源1在探测器性能测控平台6的控制下实现远程调节,输出探测器的额定工作电流后:
所述的短路铜牌与被试电流互感器的贯穿孔轴线平行并穿过被试电流互感器,固定在所述四维操控平台6上的被试探测器在探测器性能测控平台的控制下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
所述短路铜牌与被试电流互感器的贯穿孔轴线成45°夹角并穿过被试电流互感器,固定在所述四维操控平台6上的被试探测器在探测器性能测控平台的控制下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
进一步设置,固定在所述四维操控平台6上的被试探测器在短路铜牌始终保持贴近被试探测器圆内壁状态下回转360°;
固定在所述四维操控平台6上的被试探测器在短路铜牌始终保持贴近被试探测器矩形内壁状态下回转360°;
以完成剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性试验;
在进行剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性试验时输出电流的控制流程如图9所示,首先在探测器性能测控平台6工控机的平衡性试验界面上设定好试验电流,经CAN总线输出控制信号,吸合试验电源的接触器KM1、KM3,通过所述的可编程控制器给定步进电机驱动器控制指令控制步进电机M的步进量,驱动步进电机M带动自耦调压器TW1的调压机构实现输出电压的平滑调节,通过升流型变压器T1、T2将来至自耦调压器TW1的输出可调电压变换为可调的输出电流,当得到的电流有效值误差小于设定值的0.5%时,输出电流停止调节而得到准确的试验电流。
进一步设置,剩余电流式电气火灾监控探测器平衡性试验时被试探测器3的试验调节流程如图8所示,首先,根据被试测探测器3的型号规格选择与其对应的夹紧块4902、4906,将被试探测器夹紧固定在四维操控平台的旋转试验台409上,而后根据被试探测器3的额定工作电流选择与其对应规格的短路铜牌2或5并安装在试验电源的进、出线铜排上,手动调节四维操控平台升降机构404的调节手轮402,将短路铜牌贯穿于被试探测器的内孔内,根据被试探测器的型号规格在探测器性能测控平台6的测控界面上输入被试探测器的试验电流和被试探测器的型号规格及短路铜牌的有关参数,而后在探测器性能测控平台6的测控界面上点击执行中心复位命令,以使被试探测器3的旋转中心点与短路铜牌的中心线重合,在探测器性能测控平台6的测控界面上点击测试开始命令,固定在旋转试验台409上的探测器3即以不大于6°/s的角速度按照设定的运动轨迹绕短路铜牌回转360度和绕被试探测器内壁回转360度而完成剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性试验。
进一步设置,如图6所示,所述的试验电源1包括断路器QF1,接触器KM1、KM2、KM3,自耦调压器TW1,升流型变压器T1、T2,电流互感器TA1、TA2,步进电机M,步进电机驱动器,可编程控制器,可触控显示器,手动操作面板;
它们是这样连接的:所述断路器QF1的进线端接交流220V单相电源,出线端连接到接触器KM1的进线端,接触器KM1的出线端连接到自耦调压器TW1的输入端,自耦调压器TW1的输出端分别连接到接触器KM2、KM3的进线端,接触器KM2的出线端连接到升流型变压器T1的输入端,接触器KM3的出线端连接到升流型变压器T2的输入端,升流型变压器T1、T2的输出端分别连接对应电流规格的试验电源进、出线铜排;
进一步设置,所述升流型变压器T1输出电流为5~630A小电流档,升流型变压器T2输出电流为630A~2000A大电流档,这样的设置有利于试验电源在输出小电流和大电流时都能得到准确的电流值。
进一步设置,为了提高电流的调节精度,本发明选择了高性能的步进电机M和步进电机驱动器,以确保输出电流全量程的高精度调节,同时自藕调压器TW1的铁芯选用了额定功率2倍的设计余量,在额定功率不变的前提下初、次级线圈可以绕制更多的匝数从而降低调压器每匝的电压比值,以实现更精细的电压调节从而输出准确的试验电流。
进一步设置,如图1、图2所示,所述四维操控平台4包括电器元件控制箱401和箱内的步进电机控制器,在电器元件控制箱401的上部设置有安装板413,在安装板413上设置有蜗轮蜗杆垂直升降机构404和调节手轮402,在所述安装板413四角设置有安装柱403,在所述安装柱403上设置有承载板405,在承载板405上设置有横向动作导轨406和横向动作调节电机407,在所述横向动作调节电机407轴端设置有横向电动调节丝杆408,在横向电动调节丝杆408上配合设置有横向动作滑块414,在所述的横向动作滑块414上部设置有纵向动作导轨412和纵向动作调节电机413,在纵向动作调节电机413轴端设置有纵向电动调节丝杆411,在纵向电动调节丝杆411上配合设置有纵向动作滑块410,在所述的纵向动作滑块410上部设置有旋转试验台409;
进一步设置,如图3所示,所述旋转试验台409的下部设置有旋转电机4011和蜗轮蜗杆转动机构4012,在旋转试验台409的横向侧设置有二块横向安装块4091,通过所述的横向安装块4091设置有旋转试验台横向调节导轴4098和横向调节丝杆4095,在所述横向调节丝杆4095上对向设置有二个横向夹紧块4096,在横向调节丝杆4095的一端设置有横向调节手轮4097,在旋转试验台的纵向侧设置有二块纵向安装块4010,通过所述的纵向安装块4010设置有旋转试验台纵向调节导轴4094和纵向调节丝杆4093,在所述纵向调节丝杆4093上对向设置有二个纵向夹紧块4092,在纵向调节丝杆4093的一端设置有纵向调节手轮4099,工作时通过转动试验台横向调节手轮4097和纵向调节手轮4099调节丝杆上的二对夹紧块4096和4092而将不同型号规格的圆形或矩形的被试探测器3从横向和纵向夹紧固定在旋转试验台409上而进行剩余电流式电气火灾监控探测器的有关试验。
进一步设置,如图7所示,所述的探测器性能测控平台6包括工控机系统和探测器性能测控软件,能实现对剩余电流式电气火灾监控探测器的远距离操作试验,所述的探测器性能测控软件可以运行在一台装有windowsXP操作系统的工控机上,所述工控机的USB接口连接到USB转CAN协议转换器的USB接口,USB转CAN协议转换器的CAN总线分别连接到四维操控平台4以及探测器平衡性和大电流冲击适应性试验电源1的CAN总线接口;
探测器性能测控平台6能根据剩余电流式电气火灾监控探测器的测试要求经工控机界面设定相关参数后能自动输出剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡特性和大电流冲击适应性试验的试验电流,按照给定的被试探测器型号规格控制四维操控平台进行相应的机械运动,以使被试探测器进入试验工位,按照GB14287.2-2014标准给定的试验方法和试验步骤自动完成被试探测器平衡性试验、大电流冲击适应性试验和有关的其它试验,记录试验数据,打印试验结果。
需要说明的是:上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举,而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种剩余电流式电气火灾监控探测器的综合试验装置,包括试验电源、四维操控平台、探测器性能测控平台;
还包括被试电流互感器、被试探测器;
其特征是:所述试验电源的出线铜牌与相应电流规格的试验导线连接后穿过被试电流互感器,试验电源的进线铜牌与相应电流规格的试验导线连接后,出线铜牌与进线铜牌上连接的试验导线非电源端进行短接形成闭合回路,所述试验电源在探测器性能测控平台的控制下实现远程调节,能根据试验要求,连续输出持续一定时间,间隔一定时间的瞬时试验电流,以完成剩余电流式电气火灾监控探测器的大电流冲击适应性试验;
将所述试验电源进、出线铜牌的非电源端用相应电流规格的短路铜牌进行短接,所述试验电源在探测器性能测控平台的控制下进行远程电流调节,输出被试探测器的额定工作电流后:
所述的短路铜牌与被试电流互感器的贯穿孔轴线平行并穿过被试电流互感器,固定在所述四维操控平台上的被试探测器在探测器性能测控平台的控制下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
所述的短路铜牌与被试电流互感器的贯穿孔轴线成45°夹角并穿过被试电流互感器,固定在所述四维操控平台上的被试探测器在探测器性能测控平台的控制下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
而后,固定在所述四维操控平台上的被试探测器在短路铜牌始终保持贴近被试探测器圆形内壁状态下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
固定在所述四维操控平台上的被试探测器在短路铜牌始终保持贴近被试探测器矩形内壁状态下以不大于6°/s的角速度绕被试电流互感器的贯穿孔轴线回转360°;
以完成剩余电流式电气火灾监控探测器的平衡性试验。
2.根据权利要求1所述的综合试验装置,其特征是:所述的试验电源包括断路器QF1,接触器KM1、KM2、KM3,自耦调压器TW1,升流型变压器T1、T2,电流互感器TA1、TA2,步进电机M,步进电机驱动器,可编程逻辑控制器,可触控显示器,手动操作面板;
它们是这样连接的:所述断路器QF1的进线端接交流220V单相电源,出线端连接到接触器KM1的进线端,接触器KM1的出线端连接到自耦调压器TW1的输入端,自耦调压器TW1的输出端分别连接到接触器KM2、KM3的进线端,接触器KM2的出线端连接到升流型变压器T1的输入端,接触器KM3的出线端连接到升流型变压器T2的输入端,升流型变压器T1输出小级别的试验电流,升流型变压器T2输出大级别的试验电流,同时升流型变压器T1和升流型变压器T2的输出端分别连接对应电流规格的试验电源进、出线铜排。
3.根据权利要求1所述的综合试验装置,其特征是:所述的四维操控平台包括电器元件控制箱和箱内的步进电机控制器,在电器元件控制箱上部设置有安装板,在所述的安装板上设置有蜗轮蜗杆垂直升降机构和调节手轮,在所述电器元件控制箱安装板四角设置有安装柱,在所述的安装柱上设置有承载板,在所述承载板上设置有横向动作导轨和横向电动调节丝杆,在所述的横向动作导轨上部设置有纵向动作导轨和纵向电动调节丝杆,在所述的纵向动作导轨上部设置有旋转试验台。
4.根据权利要求3所述的综合试验装置,其特征是:所述旋转试验台的下部设置有旋转电机和蜗轮蜗杆转动机构,在旋转试验台的横向侧设置有二块横向安装块,通过所述的横向安装块设置有旋转试验台横向调节导轴和横向调节丝杆,在所述横向调节丝杆上对向设置有二个横向夹紧块,在横向调节丝杆的一端设置有横向调节手轮;在旋转试验台的纵向侧设置有二块纵向安装块,通过所述的纵向安装块设置有旋转试验台纵向调节导轴和纵向调节丝杆,在所述纵向调节丝杆上对向设置有二个纵向夹紧块,在纵向调节丝杆的一端设置有纵向调节手轮。
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