CN110873811A - 处理器实现的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种处理器实现的方法,所述处理器实现的方法用于矢量分析以提取机器的旋转部分的速度。所述处理器实现的方法包括:通过处理器接收来源于至少两个传感器的两个通道同步信号,所述至少两个传感器联接到所述机器并且相对于彼此90°定位;通过所述处理器从所述两个通道同步信号确定多个样本的多个矢量角度,以识别周期;通过所述处理器基于所述周期内的采样率和所述多个样本的数量确定时间差;通过所述处理器基于时间差确定所述速度。还提供一种实施所述方法的系统。
Description
技术领域
本发明涉及在没有触发信号存在的情况下利用两个通道同步波形的矢量分析。特别是,本发明涉及在没有触发信号存在的情况下利用两个通道同步波形的矢量分析来导出跨越周期的速度。
背景技术
当对机械进行瞬态分析时,正常是通过某种触发而包括一个周期的机器速度。这允许分析软件对测量执行基于阶次的分析(order-based analysis),以识别在瞬态期间的临界频率和机器行为。
如果不存在可用的速度信息,仍然可以进行分析,但是是较困难的。特别是,对于轨道图(orbit plot)而言,要将轨道视为瞬态或者绘制绘图来观察行为随时间的变化并不容易。
本发明解决如果速度信号不可用或未被记录则不能对机械进行瞬态分析的问题。本发明使不能访问触发通道或具有不能获取触发信号的周期设备的操作者较好地分析机械瞬态。
发明内容
根据一个或多个实施方式,提供一种用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法。所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法包括:通过处理器接收来源于至少两个传感器的两个通道同步信号,所述至少两个传感器联接到所述机器并且相对于彼此90°定位;通过所述处理器从所述两个通道同步信号确定多个样本的多个矢量角度,以识别周期;通过所述处理器基于所述周期内的采样率和所述多个样本的数量确定时间差;通过所述处理器基于时间差确定所述速度。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,所述多个样本中的第一样本是所述周期的起点,所述第一样本对应于所述多个矢量角度中的第一角度。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,当在所述多个矢量角度内第二次检测到所述第一角度时,确定终点。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,每个速度的速度结果和采样点被保存到存储器中。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,将所述速度结果提供给图形绘制例行程序,使得它们能够显示速度区域和速度值。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,在应用用户界面上提供控件以播放、向前移动或向后移动所显示的速度区域和循环,其中,每个区域用于在轨道图中表示旋转机器的单个旋转(singlerotation)。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,还提供报告功能,使得应用能够打印出针对信号样本的时间戳列出的所找到的速度的列表。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,不设置触发器来检测机器速度。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,联接到所述机器的所述至少两个传感器感测振动。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,跨越所述周期生成一系列速度值的能力允许对整个事件的基于阶次的分析(order-based analysis),诸如,允许对机器瞬态的基于阶次的分析。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,所述机器瞬态事件发生在启动、超速或停止之一期间。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,所述两个通道同步信号来源于涡流探头,所述涡流探头以高精度检测间隙或位移值并返回与所述间隙成比例的模拟电信号。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,所述信号被反相,使得正间隙导致负电压。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,还提供数据采集器,所述数据采集器数字化所述信号,用于存储和分析。
根据所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的一个或多个实施方式,其中,所述两个通道同步信号来源于压电加速度计,并且其中,所述压电加速度计利用与加速度成比例的模拟电信号。
根据一个或多个实施方式,提供一种用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的系统。所述系统包括:通过处理器接收来源于至少两个传感器的两个通道同步信号,所述至少两个传感器联接到所述机器并且相对于彼此90°定位,通过所述处理器从所述两个通道同步信号确定多个样本的多个矢量角度以识别周期,通过所述处理器基于所述周期内的采样率和所述多个样本的数量确定时间差,其中,通过所述处理器基于时间差确定所述速度。
所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的系统还提供数据采集器和计算机,所述数据采集器将所述信号数字化,用于存储和分析,然后将数字化的信号发送到所述计算机。
所述用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的系统还包括提供其中存储有软件的存储器和所述处理器的计算机。
附图说明
现将参照附图以示例的方式描述本发明,其中:
图1描述根据一个或多个实施方式的用于矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的系统的框图;
图2描述根据一个或多个实施方式的用于矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的处理流程;
图3描述根据一个或多个实施方式的用于矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的流程图;及
图4描述根据一个或多个实施方式的包括播放器控件的程序工具栏。
具体实施方式
以下详细描述参考附图。只要可能,在附图中使用相同的附图标记,并且以下描述涉及相同或相似的部分。虽然在此描述本公开的若干示例性实施方式和特征,但是在不脱离本公开的精神和范围的情况下,修改、适应性调整以及其他实现是可行的。因此,以下详细描述不限制本公开。而本公开的合适范围由所附的权利要求限定。
用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的系统
图1描述用于执行矢量分析以提取机器110的旋转部分的速度的系统100。该系统提供跨越一个周期生成一系列速度值的能力,该能力允许当不存在可用的触发信号时对诸如机器瞬态的整个事件的基于阶次的分析。机器瞬态事件通常在启动状态、超速状态或停止状态之一期间。
系统100包括联接到机器110的至少两个传感器(传感器120和传感器130)。除了联接到旋转机器部分之外,传感器120、130相对于彼此90°定位,并且被配置为感测来自旋转机器部分的振动。传感器120、130被配置为发射两个通道同步波形信号。
一种类型的传感器可以提供涡流探头。这里,两个通道同步波形信号来源于涡流探头,所述涡流探头以高精度检测间隙或位移值,并返回与间隙成比例的模拟电信号。在这种情况下,信号被反相(inverted),使得正间隙引起负电压。在可选择的实施方式中,两个通道同步信号来源于为压电加速度计的传感器。这里,压电加速度计利用与加速度成比例的模拟电信号。
然后,数据采集器140将来源于传感器的两个通道同步信号数字化,用于存储和分析。该系统还提供计算机150,计算机150被配置为与数据采集器140通信。然后,数据采集器将信号发送到计算机。计算机150提供处理器160和包括软件180的存储器170。
至少一个处理器160可以包括一个或多个中央处理单元(CPU),也称为处理电路,经由系统总线联接到至少一个存储器170、至少一个传感器以及各种其他组件。至少一个处理器160执行系统100的软件180,用于执行矢量分析。系统100的软件180可以存储在至少一个存储器170中。
至少一个存储器170可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。ROM联接到系统总线,并且可以包括基本输入/输出系统(BIOS),基本输入/输出系统(BIOS)控制系统的某些基本功能。RAM是联接到系统总线的读写存储器,供至少一个处理器160使用。至少一个存储器170是通过至少一个处理器160可读的有形存储介质的示例,其中,软件180存储为通过至少一个处理器160执行的指令,以使用于执行矢量分析的系统100进行操作(诸如在此所描述的)。
用于矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法
图2描述用于在未提供触发的情况下矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的处理流程200。在该方法的步骤210中,处理器接收来源于联接到机器并相对于彼此90°定位的至少两个传感器的两个通道同步信号。在该方法的步骤220中,处理器确定对于来自两个通道同步信号的多个样本的多个矢量角度,以识别周期。在该方法的步骤230中,处理器基于该周期内的采样率和多个样本的数量来确定时间差。在该方法的步骤240中,处理器基于时间差确定速度。
图3描述用于在未提供触发的情况下矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的处理器实现的方法的流程图300。
在步骤310中,文件解释器(Wav,CSV)将信号加载到内部存储器170中。
在步骤320中,计算速度。假设两个波形是同步的并且来自彼此处于90°的传感器(前面公开的),则通过计算由两个信号形成的矢量角度,软件可以确定机器的每次旋转的开始和结束。
这是通过以下步骤完成的:在开始时计算矢量角度,然后分析后面一系列样本以确定角度何时完成完全旋转并且矢量已经达到或超过起始位置。然后,这两个点之间的时间差给出机器的旋转速度,并且提供样本区域,当将数据绘制为轨道图时,可以通过软件绘制所述样本区域。
然后,对该周期的长度进行分析,允许对整个事件(诸如机器瞬态)进行基于阶次的分析,直到到达样本的末端。
步骤330描述判定块,其中,问题是:是否已到达样本的末端。
如果未到达样本的末端,则过程返回,以计算下一组样本。
当到达周期的终点时,到达样本的末端。当在多个矢量角度内第二次检测到第一角度时,确定周期的终点。
步骤340描述速度结果和每个速度的采样点被保存到存储器中。
步骤350描述将速度结果提供给图形绘制例行程序(graph plotting routine),以使它们可以显示速度区域和速度值。
步骤360描述在应用用户界面上设置控件,以播放、向前移动或向后移动(stepforward or backward)所显示的速度区域和循环,其中,每个区域用于在轨道图中表示旋转机器的单个旋转。参见图4中的元件400。
步骤370描述处理器实现的方法还包括提供报告功能,使得应用可以打印出针对信号样本的时间戳列出的所找到的速度的列表。
以下代码描述本发明的示例实施方式:
procedure TPmData.ComputeOrbitZones;
function CrossingOverZero(const Before,After:Real):Boolean;
begin
Result:=((Before<0)and(After>0))or((Before>0)and(After<0));
end;
var
CyclePoints:TIntegerArray;
A,B:TPmRecord;
Sample,CycleStart,Cycle:Integer;
StartAngle,CurrentAngle,PreviousAngle:Real;
PositiveGoing,CycleCrossOver:Boolean;
begin
//初始化...
//Ccount:=0;
CycleStart:=0;
Cycle:=0;
//获取要使用的两条记录...
A:=RecordList[0];
B:=RecordList[1];
//找到开始样本所表示的角度...
StartAngle:=Angle360(B.YValue(0),A.YValue(0));
//找到下一个角度,从而可以确定它是否是正向行进的...
CurrentAngle:=Angle360(B.YValue(1),A.YValue(1));
//考虑可能越过正x轴...
if CrossingOverZero(StartAngle,CurrentAngle)then
PositiveGoing:=CurrentAngle<StartAngle
else
PositiveGoing:=CurrentAngle>StartAngle;
//将比较器设置为循环...
PreviousAngle:=CurrentAngle;
//首先,找到第一个循环的跨度,从下一个样本开始...
for Sample:=1to Pred(FirstRecord.NumberOfLines)do
begin
//获取角度...
CurrentAngle:=Angle360(B.YValue(Sample),A.YValue(Sample));
//如果前一角度小于起始角度(正向行进),并且
//新的角度超出起始角度,则已经完成了一个循环;
//对于负向行进,情况相反...
if PositiveGoing then
begin
//检查是否通过起点矢量角度;并且...
//检查是否越过x轴...
if CrossingOverZero(PreviousAngle,CurrentAngle)then
CycleCrossOver:=(PreviousAngle-360<StartAngle)
and(CurrentAngle>=StartAngle)
else
CycleCrossOver:=(PreviousAngle<StartAngle)and(CurrentAngle>=StartAngle);
end
else
begin
//检查是否越过零...
if CrossingOverZero(PreviousAngle,CurrentAngle)then
CycleCrossOver:=(PreviousAngle+360>StartAngle)
and(CurrentAngle<=StartAngle)
else
CycleCrossOver:=(PreviousAngle>StartAngle)and(CurrentAngle<=StartAngle);
end;
//如果发现循环的结束,则注意:标记循环
//开始的值(注意:始终在记录开始,所以第一个是零)...
if CycleCrossOver then
begin
//如果这是第一个,则在初始估计上设置结果数组的
//长度...
if Cycle=0then
SetLength(CyclePoints,A.NumberOfLines div Sample*5);
//存储样本点...
CyclePoints[Cycle]:=CycleStart;
//计数...
Inc(Cycle);
//安全检查...
if Cycle>Length(CyclePoints)then
SetLength(CyclePoints,Cycle+10);
//重置开始...
CycleStart:=Sample;
end;
//记录下一次比较的当前角度...
PreviousAngle:=CurrentAngle;
end;
//完成时,调整结果数组的大小...
SetLength(CyclePoints,Cycle);
//将它们放入第一条记录中...
A.TriggerPoints:=CyclePoints;
end;//of procedure TPmData.ComputeOrbitZones
函数Angle从弧度(ArcTan函数的输出)转换为度数,然后将角度值调整在0-360°的范围。
代码计算第一样本对(索引0)和第二样本对(索引1)处的角度。
然后,使用函数CrossingOverZero来确定角度是趋向于正(增加)还是负(减少)。
然后,代码使用以下逻辑向前扫描样本数组,直到超过原始角度:
如果前一角度小于起始角度(正向行进)并且新的角度大于起始角度,则已完成一个循环;对于负向行进,情况相反。
在找到一个循环时,其范围(起始和末端)将存储在存储器(CyclePoints数组)中,扫描将继续搜索下一个循环,直到到达样本的末端。
然后,将结果存储在父对象TPmData(处理一个或多个通道的测量的业务对象)中。
鉴于以上所述,在此公开的实施方式可以包括在不存在触发信号的情况下使用两个通道同步波形的矢量分析以便导出机器的旋转部分的跨越一个周期的速度的系统、方法和/或计算机程序产品。
该系统的技术效果和益处包括跨越机械振动的周期的持续时间生成一系列速度值的能力,以较好地进行机械事件(诸如在启动、超速和停止时)的瞬态分析。另外,本发明的实施方式提供绘制图形绘图的能力,尤其是绘制轨道形式(以极坐标方式绘制的Xvs Y)的能力。
本发明的实施方式还能够仅利用数据采集器、传感器和计算机实现现场机器速度的精确数据采集。这是因为通常需要昂贵的具有内部触发器的示波器,但是(由于其尺寸导致)进入现场将是繁琐且不切实际的。手持式数据采集装置被设计为用于现场,并且被耐用地构建。被设计为用于实验室的昂贵且笨重的20000美元的具有内部触发器的示波器将是不切实际的。
因此,在此描述的系统的实施方式必然植根于具有本发明的软件的计算机处理器,以执行主动操作,以克服特别地出现在机器健康领域中的问题。具体来说,这些问题使技术人员检查旋转机器部分的健康状况,否则可能导致灾难性的故障,这将导致不必要的成本和费用。
计算机可读存储介质可以是有形装置,其可以保留和存储指令以供指令执行装置使用。计算机可读存储介质可以是例如(但不限于)电子存储装置、磁存储装置、光存储装置、电磁存储装置、半导体存储装置或前述的任何合适组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非详尽列表包括以下内容:便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码装置(诸如,在其上记录有指令的凹槽中的穿孔卡(punch-card)或凸起结构)以及前述的任何合适组合。在此使用的计算机可读存储介质不应被解释为暂时性信号本身,诸如,无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如,通过光缆的光脉冲)或通过电线传输的电信号。
用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、用于集成电路的配置数据或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码,所述一种或多种编程语言包括诸如Smalltalk、C++等的面向对象的编程语言以及诸如“C”编程语言或类似的编程语言的程序性编程语言。计算机可读程序指令可以完全在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上执行、作为独立的软件包执行、部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上执行或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下,远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机,包括局域网(LAN)或广域网(WAN),或者可以(例如,通过使用互联网服务提供商的互联网)连接到外部计算机。在一些实施方式中,包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化电子电路而执行计算机可读程序指令,以执行本发明的各方面。
在此参照根据本发明的实施方式的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图示和/或框图来描述本发明的各方面。将理解,流程图示和/或框图中的每个块以及流程图示和/或框图中的块的组合可以由计算机可读程序指令实现。
可以将这些计算机可读程序指令提供给通用计算机、专用计算机或用于生产机器的其他可编程数据处理设备的处理器,使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现在流程图和/或一个或多个框图块中指定的功能/动作的装置。这些计算机可读程序指令还可以存储在计算机可读存储介质中,计算机可读存储介质可以指示计算机、可编程数据处理设备和/或以特定方式运行的其他装置,使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括具有实现流程图和/或一个或多个框图块中指定的功能/动作的各方面的指令的制成品。
计算机可读程序指令还可以被加载到计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上,以使待在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行的一系列操作步骤产生计算机实现的过程,使得在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行的指令实现在流程图和/或一个或多个框图块中指定的功能/动作。
附图中的流程图和框图示出根据本发明的各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。就此而言,流程图或框图中的每个块可以表示指令的模块、段或部分,其包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些可选的实施方式中,块中提到的功能可以不按图中提到的顺序发生。例如,根据所涉及的功能,连续示出的两个块实际上可以基本上同时执行,或者这些块有时可以以相反的顺序执行。还应注意的是,框图和/或流程图示的每个块以及框图和/或流程图示中的块的组合可以由执行指定功能或动作或者实施专用硬件指令和计算机指令的组合的专用基于硬件的系统来实现。
在此使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的,而非意于限制。除非上下文另有明确说明,否则如在此所使用的,单数形式也意于包括复数形式。将进一步理解的是,当在说明书中使用时,术语“包括”和/或“包含”指定存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件,但不排除存在或者添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
已经出于说明的目的在此呈现了各种实施方式的描述,但是并不意于穷举或限制于所公开的实施方式。在不脱离所描述的实施方式的范围和精神的情况下,许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。选择在此使用的术语是为了最好地解释实施方式的原理、实际应用或市场中发现的技术之上的技术改进,或者是为了使其他本领域普通技术人员能够理解在此公开的实施方式。
Claims (18)
1.一种处理器实现的方法,所述处理器实现的方法用于矢量分析以提取机器的旋转部分的速度,所述处理器实现的方法包括:
通过处理器接收来源于至少两个传感器的两个通道同步信号,所述至少两个传感器联接到所述机器并且相对于彼此90°定位;
通过所述处理器从所述两个通道同步信号确定多个样本的多个矢量角度,以识别周期;
通过所述处理器基于所述周期内的采样率和所述多个样本的数量确定时间差;
通过所述处理器基于时间差确定所述速度。
2.根据权利要求1所述的处理器实现的方法,其中,所述多个样本中的第一样本是所述周期的起点,所述第一样本对应于所述多个矢量角度中的第一角度。
3.根据权利要求2所述的处理器实现的方法,其中,当在所述多个矢量角度内第二次检测到所述第一角度时,确定终点。
4.根据权利要求1所述的处理器实现的方法,其中,针对每个速度的速度结果和采样点被保存到存储器中。
5.根据权利要求4所述的处理器实现的方法,其中,将所述速度结果提供给图形绘制例行程序,使得它们能够显示速度区域和速度值。
6.根据权利要求5所述的处理器实现的方法,还包括:在应用用户界面上提供控件以播放、向前移动或向后移动所显示的速度区域和循环,其中,每个区域用于在轨道图中表示旋转机器的单个旋转。
7.根据权利要求6所述的处理器实现的方法,还包括:提供报告功能,使得应用能够打印出针对信号样本的时间戳列出的所找到的速度的列表。
8.根据权利要求1所述的处理器实现的方法,其中,不设置触发器来检测机器速度。
9.根据权利要求1所述的处理器实现的方法,其中,联接到所述机器的所述至少两个传感器感测振动。
10.根据权利要求1所述的处理器实现的方法,其中,跨越所述周期生成一系列速度值的能力允许对整个事件的基于阶次的分析,诸如,允许对机器瞬态的基于阶次的分析。
11.根据权利要求10所述的处理器实现的方法,其中,在启动、超速或停止中的一者期间发生所述机器瞬态事件。
12.根据权利要求10所述的处理器实现的方法,其中,所述两个通道同步信号来源于涡流探头,所述涡流探头以高精度检测间隙或位移值并返回与所述间隙成比例的模拟电信号。
13.根据权利要求12所述的处理器实现的方法,其中,所述信号被反相,使得正间隙导致负电压。
14.根据权利要求12所述的处理器实现的方法,还包括数据采集器,所述数据采集器对所述信号进行数字化,用于存储和分析。
15.根据权利要求12所述的处理器实现的方法,其中,所述两个通道同步信号来源于压电加速度计,并且其中,所述压电加速度计利用与加速度成比例的模拟电信号。
16.一种用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的系统,所述系统包括:
通过处理器接收来源于至少两个传感器的两个通道同步信号,所述至少两个传感器联接到所述机器并且相对于彼此90°定位,
通过所述处理器从所述两个通道同步信号确定多个样本的多个矢量角度以识别周期,
通过所述处理器基于所述周期内的采样率和所述多个样本的数量确定时间差,其中,
通过所述处理器基于时间差确定所述速度。
17.根据权利要求16所述的用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的系统,还包括数据采集器和计算机,所述数据采集器对所述信号进行数字化,用于存储和分析,然后将数字化的信号发送到所述计算机。
18.根据权利要求17所述的用于执行矢量分析以提取机器的旋转部分的速度的系统,还包括提供其中存储有软件的存储器和所述处理器的计算机。
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