CN117030406A - 一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置及使用方法，所述装置设置有试验底座，所述试验底座上安装垂直移动平台，所述垂直移动平台内由上到下安装自动下料系统、自动搅拌系统、透明土模型槽和预压固结系统，透明土模型槽上可连接透明液储存装置、真空饱和系统和模型槽承载装置；所述装置的使用方法为自动下料系统在透明土模型槽中加入透明土制备原料，自动搅拌系统对其进行搅拌，透明液储存装置和真空饱和系统对透明土模型槽内透明土进行处理，然后由模型槽承载装置将透明土模型槽下降到预压固结系统处，预压固结系统对透明土模型槽内的透明土再次进行处理，快速高效的制备出无空气气泡侵入的人工合成的橡胶透明土试验材料。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体为一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置及使用方法。
背景技术
透明土技术作为一种新兴技术在近几年得到了快速的发展，通过透明土材料与数字图像处理技术的结合，实现了对土体内部的变形、渗流等的非侵入式连续测量。然而，在透明土材料制配方面，大多使用透明的固体颗粒与折射率相匹配的孔隙液配制而成，缺少与其他固体材料混合的研究。且透明土材料制配设备零散碎片化，制配过程操作繁琐且需要用到多种仪器，占地面积大，通过人工手动配置的方式造成透明土试样误差较大，容易造成透明度低、透明土内气泡过多等问题。因此，发明人根据一种橡胶透明土试验的试验过程设计制作一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置及使用方法，可以快速高效的制备出无空气气泡侵入的人工合成的橡胶透明土试验材料，极大的减少了配置透明土试验材料的时间。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置及使用方法，通过设置试验底座，在试验底座上安装垂直移动平台，在垂直移动平台内由上到下安装自动下料系统、自动搅拌系统、透明土模型槽和预压固结系统，透明土模型槽上安装有透明液储存装置、真空饱和系统和模型槽承载装置；快速制备橡胶透明土试验材料的装置的使用方法为自动下料系统在透明土模型槽中加入透明土制备原料，自动搅拌系统对其进行搅拌，透明液储存装置和真空饱和系统对透明土模型槽内透明土进行处理，然后由模型槽承载装置将透明土模型槽下降到预压固结系统处，预压固结系统对透明土模型槽内的透明土再次进行处理，可快速高效的制备出无空气气泡侵入的人工合成的橡胶透明土试验材料，极大的减少了配置透明土试验材料的时间。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置及使用方法，包括有垂直移动平台、自动下料系统、自动搅拌系统、透明土模型槽、模型槽承载装置、透明液储存装置、真空饱和系统、预压固结系统和试验底座，其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置试验底座，所述试验底座上安装垂直移动平台，所述垂直移动平台内部由上到下依次安装自动下料系统、自动搅拌系统、透明土模型槽、模型槽承载装置和预压固结系统，所述透明土模型槽左侧安装透明液储存装置与之相连，所述透明液储存装置上部右侧安装预压固结系统与之配套使用，所述透明土模型槽底部设置模型槽承载装置。
进一步的，所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有垂直移动平台，所述垂直移动平台结构为设置有支撑架、刚性支撑杆、滑轨和插销，所述垂直移动平台设置两组平行安装的支撑架，支撑架下部内侧设置滑轨，所述支撑架顶部安装刚性支撑杆与自动下料系统相连接，所述滑轨内设置刚性支撑杆与模型槽承载装置相连接，所述滑轨内设置有插销。
进一步的，所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有自动下料系统，所述自动下料系统结构设置有两个材料储存箱，所述材料储存箱下部设置有自动下料控制器。
进一步的，所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有自动搅拌系统，所述自动搅拌系统结构设置有搅拌开关、搅拌杆、搅拌器杆和定铰链，所述自动搅拌系统设置搅拌开关安装在支撑架上，搅拌器杆一端通过定铰链安装在支撑架上，搅拌器杆另一端安装搅拌杆，所述搅拌杆为伸缩结构设置。
进一步的，所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有透明土模型槽，所述透明土模型槽侧面靠底部设置有止水阀，透明土模型槽底部设置有网孔板。
进一步的，所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有模型槽承载装置，所述模型槽承载装置结构设置有转盘和转轴。
进一步的，所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有透明液储存装置，所述透明液储存装置结构设置有截止阀、储液箱和透明液管，所述透明液储存装置设置储液箱，所述储液箱两侧安装截止阀，储液箱右侧设置透明液管与透明土模型槽相连接。
进一步的，所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有真空饱和系统，所述真空饱和系统结构设置有压力计、进气孔、橡胶封圈、抽气孔、真空饱和盖和真空泵，所述真空饱和系统设置真空饱和盖，所述真空饱和盖上部设置安装压力计、进气孔和抽气孔，所述真空饱和盖下部设置橡胶封圈，所述抽气孔设置抽气管与真空泵相连接。
进一步的，所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有预压固结系统，所述预压固结系统设置加压盖、传力杆和加压器，传力杆连接加压盖和加压器。
所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一、试验制备前将足量的透明土材料和橡胶颗粒分别放入自动下料系统的两个材料储存箱内，关闭所有阀门，将透明土模型槽放入模型槽承载装置上，将其移动到自动下料系统下料口处；
步骤二、通过自动下料系统内设置的自动下料控制器将需要制备橡胶透明土的原料按需放入到透明土模型槽内；
步骤三、自动下料系统下料完成下料后，模型槽承载装置将透明土模型槽移动到自动搅拌系统下方，采用插销将与模型槽承载装置连接的刚性支撑杆固定在滑槽内，然后将自动搅拌系统的搅拌杆置于透明土模型槽的上方，打开搅拌开关，搅拌杆伸出到透明土模型槽内然后开始旋转搅拌，待充分搅拌完成后，搅拌杆收缩，然后旋转移开自动搅拌系统；
步骤四、解开插销将模型槽承载装置和透明土模型槽下滑至真空饱和系统的真空饱和盖下方，然后将透明液储存装置设置的透明液管与透明土模型槽设置的止水阀相连接，将真空饱和盖与透明土模型槽上方安装封闭，检查真空饱和盖的橡胶封圈与透明土模型槽上口是否封闭良好，随后关闭进气孔，打开抽气孔，同时打开止水阀，打开真空泵，观察压力计待示数达到-95KPa时打开截止阀，使得透明液储存装置内的透明液体通过压力进入到透明土模型槽内，待观察到透明土模型槽内的透明液体完全淹没材料后，关闭截止阀和抽气孔，然后再打开进气孔，然后再打开真空饱和盖；
步骤五、解开插销将模型槽承载装置和透明土模型槽下滑至试验底座上，将预压固结系统上的加压盖置于透明土模型槽上，启动加压器，传力杆将压力传到加压盖上，同时旋转模型槽承载装置上的转盘，使透明土模型槽底部的网孔板露出缝隙，将透明土模型槽内多余的透明液体排出，排出的透明液体储存于模型槽承载装置内，可取出进行重复利用，通过加压器持续工作完成橡胶透明土试验材料的固结，固结后的材料可直接用于试验研究。
本发明提供一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置及使用方法，通过设置试验底座，在试验底座上安装垂直移动平台，在垂直移动平台内由上到下安装自动下料系统、自动搅拌系统、透明土模型槽和预压固结系统，透明土模型槽上安装有透明液储存装置、真空饱和系统和模型槽承载装置；快速制备橡胶透明土试验材料的装置的使用方法为自动下料系统在透明土模型槽中加入透明土制备原料，自动搅拌系统对其进行搅拌，透明液储存装置和真空饱和系统对透明土模型槽内透明土进行处理，然后由模型槽承载装置将透明土模型槽下降到预压固结系统处，预压固结系统对透明土模型槽内的透明土再次进行处理，可快速高效的制备出无空气气泡侵入的人工合成的橡胶透明土试验材料，极大的减少了配置透明土试验材料的时间，带来的好处是：
1、快速制备橡胶透明土试验材料的装置根据橡胶透明土试验的具体需求设计制作，装置结构简单，将繁杂的试验过程整合在一起，简化试验过程，节约试验时间；
2、快速制备橡胶透明土试验材料的装置扩展了透明土试验的应用场景。通过将配置、混合搅拌、真空饱和、预压固结统一到一个系统当中，大大缩短了配置实验材料所需的时间，减少了仪器所需占地面积，减少了试验材料的搬运量，缩短了试验的周期
3、快速制备橡胶透明土试验材料的装置通过自动数控下料系统、自动搅拌装置保证了试验材料的均匀性。通过真空饱和装置可以有效避免透明土中侵入气泡，提高了透明土的透明性；在预压固结中可以对孔隙液进行回收，降低了试验所需的成本。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明搅拌杆结构示意图一；
图3为本发明搅拌杆结构示意图二；
图4为本发明透明土模型槽底部结构示意图；
图5为本发明模型槽承载装置结构示意图一；
图6为本发明模型槽承载装置结构示意图二；
图7为本发明定铰链安装结构示意图；
图8为本发明插销在滑轨内固定刚性支撑杆结构示意图；
图9为本发明滑轨结构示意图，(A)为垂直平台侧视图，(B)为主视图。
图中标记为：1、垂直移动平台；101、支撑架；102、刚性支撑杆；103、滑轨；104、插销；2、自动下料系统；201、材料储存箱；202、自动下料控制器；3、自动搅拌系统；301、搅拌开关；302、搅拌杆；303、搅拌器杆；105、定铰链；4、透明土模型槽；401、止水阀；402、网孔板；5、模型槽承载装置；501、转盘；502、转轴；6、透明液储存装置；601、截止阀；602、储液箱；603、透明液管；7、真空饱和系统；701、压力计；702、进气孔；703、橡胶封圈；704、抽气孔；705、真空饱和盖；706、真空泵；8、预压固结系统；801、加压盖；802、传力杆；803、加压器9、试验底座；；901、地脚螺栓。
实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示：所示为一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，包括有垂直移动平台1、自动下料系统2、自动搅拌系统3、透明土模型槽4、模型槽承载装置5、透明液储存装置6、真空饱和系统7、预压固结系统8和试验底座9，如图所述，所示快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置试验底座9，试验底座9采用平整的钢板制作而成，试验底座9四角采用地脚螺栓安装在地面或试验桌上，所示试验底座9上安装垂直移动平台1，所示垂直移动平台1结构为设置有支撑架101、刚性支撑杆102、滑轨103和插销104，所示垂直移动平台1设置两组平行安装的支撑架101，支撑架101下部内侧设置滑轨103，所示垂直移动平台1内部由上到下依次安装自动下料系统2、自动搅拌系统3、透明土模型槽4、模型槽承载装置5和预压固结系统8，所示透明土模型槽4左侧安装透明液储存装置6与之相连，所示透明液储存装置6上部右侧安装预压固结系统8与之配套使用，所示透明土模型槽4底部设置模型槽承载装置5，，所示支撑架101顶部安装刚性支撑杆102与自动下料系统2相连接，所示滑轨103内设置刚性支撑杆102与模型槽承载装置5相连接，所示滑轨103内设置有插销104，所示插销104能固定安装在滑轨103内的刚性支撑杆102；所示自动下料系统2结构设置有两个材料储存箱201，所示材料储存箱201下部设置有自动下料控制器202，两个材料储存箱201内分别装载橡胶颗粒和熔融石英砂，自动下料控制器202可控制自动下料控制器202内材料流出的量；如图所示，所示自动搅拌系统3结构设置有搅拌开关301、搅拌杆302、搅拌器杆303和定铰链105，所示自动搅拌系统3设置搅拌开关301安装在支撑架101上，搅拌器杆303一端通过定铰链105安装在支撑架101上，搅拌器杆303另一端安装搅拌杆302，所示搅拌杆302为伸缩结构设置，自动搅拌系统3使用时可通过定铰链105旋转使用；所示透明液储存装置6结构设置有截止阀601、储液箱602和透明液管603，所示透明液储存装置6设置储液箱602，所示储液箱602两侧安装截止阀601，储液箱602右侧设置透明液管603与透明土模型槽4相连接，储液箱602内存放正十二烷与白油混合的透明液供试验使用；所示真空饱和系统7结构设置有压力计701、进气孔702、橡胶封圈703、抽气孔704、真空饱和盖705和真空泵706，所示真空饱和系统7设置真空饱和盖705，所示真空饱和盖705上部设置安装压力计701、进气孔702和抽气孔704，所示真空饱和盖705下部设置橡胶封圈703，所示抽气孔704设置抽气管与真空泵706相连接，能实现对装置的抽真空处理；所示预压固结系统8设置加压盖801、传力杆802和加压器803，传力杆802连接加压盖801和加压器803，预压固结系统8使透明土模型槽4内的材料加压固结；
如图2-3所示，所示为搅拌杆结构示意图，所示搅拌杆302为可伸缩结构，在使用时伸长进入透明土模型槽4内进行旋转搅拌，在不用时收缩收纳使用方便快捷。
如图4所示，所示为透明土模型槽4底部结构示意图，所示透明土模型槽4底部设置有网孔板402，在制备橡胶透明土试验材料时可将多余的透明液体排出，使橡胶透明土试验材料加压固结，便于后续的试验研究。
如图5-6所示，所示为模型槽承载装置结构示意图，所示模型槽承载装置设置有转盘501和转轴502。通过转轴502可使转盘501转动，所示转盘501内设置封堵柱，封堵柱与透明土模型槽4底部设置有网孔板402相配套使用，便于排出透明土模型槽4内材料中多余的透明液体。
如图7所示，所示为自动搅拌系统3的定铰链105的安装结构示意图，在使用自动搅拌系统3时可通过定铰链105旋转使用，方便快捷。
如图8-9所示，所示为插销在滑轨内固定刚性支撑杆结构示意图和滑轨结构示意图，(A)为垂直平台侧视图，(B)为主视图；安装在滑轨103内的刚性支撑杆102在插销104在限位下可调节模型槽承载装置5的高度，从而实现透明土模型槽4内的材料能在不同设备装置下的加工，从而快速实现橡胶透明土试验材料的制备。
如图1-9所示，所示的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一、试验制备前将足量的透明土材料和橡胶颗粒分别放入自动下料系统2的两个材料储存箱201内，关闭所有阀门，将透明土模型槽4放入模型槽承载装置5上，将其移动到自动下料系统2下料口处；
步骤二、通过自动下料系统2内设置的自动下料控制器202将需要制备橡胶透明土的原料按需放入到透明土模型槽4内；
步骤三、自动下料系统2下料完成下料后，模型槽承载装置5将透明土模型槽4移动到自动搅拌系统3下方，采用插销104将与模型槽承载装置5连接的刚性支撑杆102固定在滑槽103内，然后将自动搅拌系统3的搅拌杆302置于透明土模型槽4的上方，打开搅拌开关301，搅拌杆302伸出到透明土模型槽4内然后开始旋转搅拌，待充分搅拌完成后，搅拌杆302收缩，然后旋转移开自动搅拌系统3；
步骤四、解开插销104将模型槽承载装置5和透明土模型槽4下滑至真空饱和系统7的真空饱和盖705下方，然后将透明液储存装置6设置的透明液管603与透明土模型槽4设置的止水阀401相连接，将真空饱和盖705与透明土模型槽4上方安装封闭，检查真空饱和盖705的橡胶封圈703与透明土模型槽4上口是否封闭良好，随后关闭进气孔702，打开抽气孔704，同时打开止水阀401，打开真空泵706，观察压力计701待示数达到-95KPa时打开截止阀601，使得透明液储存装置6内的透明液体通过压力进入到透明土模型槽4内，待观察到透明土模型槽4内的透明液体完全淹没材料后，关闭截止阀601和抽气孔704，然后再打开进气孔702，然后再打开真空饱和盖705；
步骤五、解开插销104将模型槽承载装置5和透明土模型槽4下滑至试验底座9上，将预压固结系统8上的加压盖801置于透明土模型槽4上，启动加压器803，传力杆802将压力传到加压盖801上，同时旋转模型槽承载装置5上的转盘501，使透明土模型槽4底部的网孔板402露出缝隙，将透明土模型槽4内多余的透明液体排出，排出的透明液体储存于模型槽承载装置5内，可取出进行重复利用，通过加压器803持续工作完成橡胶透明土试验材料的固结，固结后的材料可直接用于试验研究。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，包括有垂直移动平台（1）、自动下料系统（2）、自动搅拌系统（3）、透明土模型槽（4）、模型槽承载装置（5）、透明液储存装置（6）、真空饱和系统（7）、预压固结系统（8）和试验底座（9），其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置试验底座（9），所述试验底座（9）上安装垂直移动平台（1），所述垂直移动平台（1）内部由上到下依次安装自动下料系统（2）、自动搅拌系统（3）、透明土模型槽（4）、模型槽承载装置（5）和预压固结系统（8），所述透明土模型槽（4）左侧安装透明液储存装置（6）与之相连，所述透明液储存装置（6）上部右侧安装预压固结系统（8）与之配套使用，所述透明土模型槽（4）底部设置模型槽承载装置（5）。
2.根据权利要求1所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有垂直移动平台（1），所述垂直移动平台（1）结构为设置有支撑架（101）、刚性支撑杆（102）、滑轨（103）和插销（104），所述垂直移动平台（1）设置两组平行安装的支撑架（101），支撑架（101）下部内侧设置滑轨（103），所述支撑架（101）顶部安装刚性支撑杆（102）与自动下料系统（2）相连接，所述滑轨（103）内设置刚性支撑杆（102）与模型槽承载装置（5）相连接，所述滑轨（103）内设置有插销（104）。
3.根据权利要求1所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有自动下料系统（2），所述自动下料系统（2）结构设置有两个材料储存箱（201），所述材料储存箱（201）下部设置有自动下料控制器（202）。
4.根据权利要求1所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有自动搅拌系统（3），所述自动搅拌系统（3）结构设置有搅拌开关（301）、搅拌杆（302）、搅拌器杆（303）和定铰链（105），所述自动搅拌系统（3）设置搅拌开关（301）安装在支撑架（101）上，搅拌器杆（303）一端通过定铰链（105）安装在支撑架（101）上，搅拌器杆（303）另一端安装搅拌杆（302），所述搅拌杆（302）为伸缩结构设置。
5.根据权利要求1所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有透明土模型槽（4），所述透明土模型槽（4）侧面靠底部设置有止水阀（401），透明土模型槽（4）底部设置有网孔板（402）。
6.根据权利要求1所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有模型槽承载装置（5），所述模型槽承载装置（5）结构设置有转盘（501）和转轴（502）。
7.根据权利要求1所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有透明液储存装置（6），所述透明液储存装置（6）结构设置有截止阀（601）、储液箱（602）和透明液管（603），所述透明液储存装置（6）设置储液箱（602），所述储液箱（602）两侧安装截止阀（601），储液箱（602）右侧设置透明液管（603）与透明土模型槽（4）相连接。
8.根据权利要求1所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有真空饱和系统（7），所述真空饱和系统（7）结构设置有压力计（701）、进气孔（702）、橡胶封圈（703）、抽气孔（704）、真空饱和盖（705）和真空泵（706），所述真空饱和系统（7）设置真空饱和盖（705），所述真空饱和盖（705）上部设置安装压力计（701）、进气孔（702）和抽气孔（704），所述真空饱和盖（705）下部设置橡胶封圈（703），所述抽气孔（704）设置抽气管与真空泵（706）相连接。
9.根据权利要求1所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置，其特征在于：所述快速制备橡胶透明土试验材料的装置设置有预压固结系统（8），所述预压固结系统（8）设置加压盖（801）、传力杆（802）和加压器（803），传力杆（802）连接加压盖（801）和加压器（803）。
10.根据权利要求1-9所述的一种快速制备橡胶透明土试验材料的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一、试验制备前将足量的透明土材料和橡胶颗粒分别放入自动下料系统（2）的两个材料储存箱（201）内，关闭所有阀门，将透明土模型槽（4）放入模型槽承载装置（5）上，将其移动到自动下料系统（2）下料口处；
步骤二、通过自动下料系统（2）内设置的自动下料控制器（202）将需要制备橡胶透明土的原料按需放入到透明土模型槽（4）内；
步骤三、自动下料系统（2）下料完成下料后，模型槽承载装置（5）将透明土模型槽（4）移动到自动搅拌系统（3）下方，采用插销（104）将与模型槽承载装置（5）连接的刚性支撑杆（102）固定在滑槽（103）内，然后将自动搅拌系统（3）的搅拌杆（302）置于透明土模型槽（4）的上方，打开搅拌开关（301），搅拌杆（302）伸出到透明土模型槽（4）内然后开始旋转搅拌，待充分搅拌完成后，搅拌杆（302）收缩，然后旋转移开自动搅拌系统（3）；
步骤四、解开插销（104）将模型槽承载装置（5）和透明土模型槽（4）下滑至真空饱和系统（7）的真空饱和盖（705）下方，然后将透明液储存装置（6）设置的透明液管（603）与透明土模型槽（4）设置的止水阀（401）相连接，将真空饱和盖（705）与透明土模型槽（4）上方安装封闭，检查真空饱和盖（705）的橡胶封圈（703）与透明土模型槽（4）上口是否封闭良好，随后关闭进气孔（702），打开抽气孔（704），同时打开止水阀（401），打开真空泵（706），观察压力计（701）待示数达到-95KPa时打开截止阀（601），使得透明液储存装置（6）内的透明液体通过压力进入到透明土模型槽（4）内，待观察到透明土模型槽（4）内的透明液体完全淹没材料后，关闭截止阀（601）和抽气孔（704），然后再打开进气孔（702），然后再打开真空饱和盖（705）；
步骤五、解开插销（104）将模型槽承载装置（5）和透明土模型槽（4）下滑至试验底座（9）上，将预压固结系统（8）上的加压盖（801）置于透明土模型槽（4）上，启动加压器（803），传力杆（802）将压力传到加压盖（801）上，同时旋转模型槽承载装置（5）上的转盘（501），使透明土模型槽（4）底部的网孔板（402）露出缝隙，将透明土模型槽（4）内多余的透明液体排出，排出的透明液体储存于模型槽承载装置（5）内，可取出进行重复利用，通过加压器（803）持续工作完成橡胶透明土试验材料的固结，固结后的材料可直接用于试验研究。
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