CN117847298B - 一种双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀 - Google Patents
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Abstract
一种双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，在阀体中设置有记忆合金弹簧驱动的对称、串联结构的铰接双阀芯，及阻尼阀芯运动速度的阻尼缸，实现温控阀的打开与关断控制；该温控阀通过串联双阀芯实现双重串联关断密封，极大改善了温控阀的微量泄漏，同时对称双阀芯结构还使温控阀实现了无安装方向要求；通过铰接双阀芯与阻尼缸在工作过程中的配合，实现温控阀打开和关断的不对称延时，消除外部环境温度波动对温控阀工作可靠性的影响,同时具有打开时间短的优点；该温控阀应用于消防九小场所时，具有对初期火灾响应及时、泄漏量小、不会出现反装的优点，提高了自动防火重复启闭智能温控灭火系统对初期火灾响应的速度和灭火剂存储瓶的有效使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及自动防火重复启闭智能温控灭火系统技术领域，具体涉及一种双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀。
背景技术
目前，自动防火重复启闭智能温控灭火系统已逐渐在公用无线通信基站的室外机房、电动汽车充电桩、民用建筑排烟道等一些容易发生火灾的公共设施中得到推广应用。但自动防火重复启闭智能温控灭火系统在应用过程中，也逐渐暴露出一些问题：
现有自动防火重复启闭智能温控灭火系统依照重复启闭智能温控灭火装置标准要求，为防止误动作而设置有不大于30秒的打开或关断延时时间（打开或关断延时时间由温控阀结构决定，基本相等）；应用在公用无线通信基站的室外机房、电动汽车充电桩、民用建筑排烟道等防火、灭火场景时，具有覆盖面积小、记忆合金弹簧温控阀设置数量少、空间封闭的特点，因此发生火灾时，火灾初期在封闭空间的温升变化也较快，因此自动防火重复启闭智能温控灭火系统对初期火灾能及时作出响应；当自动防火重复启闭智能温控灭火系统应用于消防九小场所时，则具有覆盖面积大、记忆合金弹簧温控阀设置数量多、空间开放的特点，在火灾发生初期，由于开放空间温度变化较慢，同时打开延时时间较长，因此现有自动防火重复启闭智能温控灭火系统应用于消防九小场所时，很难对初期火灾及时作出响应，因此容易贻误火灾初期的最佳灭火时机；
现有自动防火重复启闭智能温控灭火系统的记忆合金弹簧温控阀，采用的是申请号为CN201510473105.3国家发明专利的可补偿记忆合金弹簧形变误差的温控式喷淋消防阀，该阀结构采用通过记忆合金弹簧驱动弹性膜片来实现阀门关断，其仅有一个关断密封结构，虽然其可以通过静水压2.4MPa/5分钟密封实验测试，但实际仍然存在微量的泄漏；该温控阀应用于公用无线通信基站的室外机房、电动汽车充电桩、民用建筑排烟道时，由于覆盖面积小、温控阀设置数量少，使用时微量泄漏问题尚不明显；但应用于消防九小场所时，由于覆盖面积大、温控阀设置数量多，其总的泄漏量会对自动防火重复启闭智能温控灭火系统长时间待机产生影响，使自动防火重复启闭智能温控灭火系统中，原本具有六年有效期的灭火剂存储瓶，因其内部存储的高压液体泄漏而导致压力下降，当压力下降超过标准设定阈值时，就不得不提前予以更换，结果使灭火剂存储瓶的有效使用时间缩短一至两年，因此造成企业在工程实施后的后期维护成本上升，严重影响了企业的经济效益；
现有记忆合金弹簧温控阀在使用时，其连接方向具有正反要求，虽然在阀门壳体表面设有连接方向的箭头提示，但在实际施工安装过程中仍然会出现装反现象，而记忆合金弹簧温控阀一旦装反，其泄漏问题会更加严重，进一步恶化了自动防火重复启闭智能温控灭火系统内的灭火剂存储瓶的有效使用时间，因此进一步影响到了企业的经济效益。
由于上述问题的存在，因此现有温控式喷淋消防阀应用于消防九小场所时，需作出进一步改进。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，在阀体中设置有记忆合金弹簧驱动的对称、串联结构的铰接双阀芯，以及阻尼阀芯运动速度的阻尼缸，实现记忆合金弹簧温控阀的打开与关断控制；该记忆合金弹簧温控阀通过串联的铰接双阀芯，实现双重串联关断密封结构，极大改善了阀门的微量泄漏问题，同时实现了无安装方向要求；通过阻尼缸阻尼阀芯运动速度，实现打开延时和关断延时，消除外部环境温度波动对温控阀工作可靠性的影响，同时实现记忆合金弹簧温控阀打开和关断的不对称延时，具有打开延时短的特点。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，包括阀体、阀芯组件、阀盖、记忆合金弹簧、阀杆；阀体设有阀芯腔，阀芯组件活动设置在阀芯腔中，阀杆与阀芯组件铰接连接；阀盖固定设置在阀体上端，阀杆延伸至阀盖外部；记忆合金弹簧套装在位于阀盖外部的阀杆外部，两端分别与阀盖、阀杆外端部固定连接，当记忆合金弹簧受外接温度影响伸长或收缩变形时，记忆合金弹簧驱动阀芯组件在阀芯腔中做上下运动；阀芯腔底部设有两个阀孔，两个阀孔分别连通相互隔离的进液腔、出液腔；阀芯组件中相对阀杆铰接设置有两个对称的、串联结构（相对于液体在阀芯腔中流动方向）的阀芯，两个阀芯分别与阀芯腔底部的阀孔相对应，当阀芯上下运动时，分别控制两个阀孔的打开与关断；该记忆合金弹簧温控阀通过对称、串联结构设置的双阀芯结构设计，实现了阀门的双重串联关断密封结构，从而极大改善了阀门的微量泄漏问题；同时对称双阀芯结构还使阀门实现了无安装方向要求。
进一步的，阀芯组件还包括阀芯板，阀芯板上板面设置有三组铰接耳，每组铰接耳中间设有贯穿阀芯板的通孔；阀芯上部设有阀芯轴，阀芯轴上设有铰接孔；阀芯轴从阀芯板下板面穿过通孔，通过销轴与两侧两组铰接耳铰接，阀芯轴与阀芯板的铰接连接结构，使阀芯在打开或关断过程中，阀芯板相对于阀芯转动，阀芯板相对于阀芯的转动可使两个阀芯在打开与关断过程中实现非同步。
进一步的，阀芯轴与通孔之间设有间隙，该间隙限定了阀芯板相对于阀芯的转动角度，防止阀芯转动角度过大而影响对阀孔的关断。
进一步的，阀芯下端部设置有密封垫，密封垫为弹性材料，阀芯通过密封垫的弹性变形实现对阀孔的可靠关断。
进一步的，阀杆靠近下端设有铰接孔，阀杆下端插入阀芯板中间铰接耳对应的通孔中，阀杆的铰接孔通过销轴与铰接耳铰接连接；阀杆与阀芯板的铰接连接，可使阀芯在打开与关断过程中，阀芯板相对阀杆转动，配合阀芯板相对于阀芯的转动，使两个阀芯在打开与关断过程中实现非同步。
进一步的，阀杆与通孔之间设有间隙，该间隙限定了阀芯板相对于阀杆的转动角度。
优选的，阀盖设有阀盖腔，阀盖腔中固定设置有阻尼缸，阻尼缸中充填有阻尼硅油；阀杆中部设置有阻尼活塞，阻尼活塞端面上设有若干贯穿的阻尼孔，阻尼活塞滑动设置在阻尼缸中；当阀杆做上下运动时，阻尼硅油需通过阻尼活塞端面的阻尼孔从阻尼活塞的一侧腔体进入另一侧腔体中，从而起到阻尼作用，降低阀杆的运动速度，起到延时打开或关断记忆合金弹簧温控阀，延时打开或关断可改善记忆合金弹簧温控阀在短时间受到外部环境温度波动影响而产生误动作的问题，提高了记忆合金弹簧温控阀工作的可靠性；阀杆阻尼速度大小，可通过在设计时，调节阻尼缸直径、阻尼孔直径及数量、以及阻尼油的粘度来确定；另外，阻尼缸结构的设置，实际还是一种密封结构，可进一步改善记忆合金弹簧温控阀在阀杆与阻尼缸头之间可能出现的微量泄漏问题（实际上阀杆与阻尼缸头之间已经设置有密封圈）；还有，记忆合金弹簧温控阀在打开过程的初始阶段，由于双阀芯中对应进液腔侧的阀芯会受到进液腔内高压液体作用，温控阀打开过程中阀芯板会出现倾斜，因此两个阀芯呈先后顺序打开，即对应于进液腔侧的阀芯先打开，对应于出液腔侧的阀芯后打开，当对应于出液腔侧的阀芯打开后，记忆合金弹簧温控阀才完全打开，从而实现了记忆合金弹簧温控阀的打开延时；记忆合金弹簧温控阀的打开延时发生在阀杆向上阻尼运动的初始阶段，而关断延时则发生在阀杆向下阻尼运动的全程，因此记忆合金弹簧温控阀的打开延时和关断延时的时间并不相等，打开延时时间小于关断延时时间，实现了忆合金弹簧温控阀打开和关断的不对称延时；由于打开延时时间较短，从而提高了对初期火灾的响应速度，而关断延时时间较长，使高压液体释放灭火的时间延长，进一步提高了扑灭火灾明火的几率。
进一步的，阀盖腔中还设置有蓄能器，蓄能器为低密度聚乙烯发泡棉（EPE），低密度聚乙烯发泡棉（EPE）具有数量众多的独立气泡构成的弹性结构，当低密度聚乙烯发泡棉（EPE）受到高压液体作用时，数量众多的独立气泡构会受压缩小，起到蓄能作用；记忆合金弹簧温控阀在测试过程中第一次打开后，进液腔中的高压液体进入阀盖腔中，高压液体压缩聚乙烯发泡棉，使之受压储能，该储能压力作用于阀芯上，与记忆合金弹簧的作用力一起作用，可进一步改善阀芯弹性密封垫的密封效果，从而进一步改善记忆合金弹簧温控阀的微量泄漏问题。
进一步的，记忆合金弹簧两端弯折设有弹簧固定头；阀杆上端固定设置有阀杆端帽；记忆合金弹簧上端通过弹簧固定头与阀杆端帽固定连接，下端通过弹簧固定头与阀盖或阻尼缸上端面固定连接。
进一步的，阀芯腔或阻尼缸中设置有压簧。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明公开的一种双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，在阀体中设置有记忆合金弹簧驱动的对称、串联结构的铰接双阀芯，以及阻尼阀芯运动速度的阻尼缸，实现记忆合金弹簧温控阀的打开与关断控制；该记忆合金弹簧温控阀通过串联的铰接双阀芯，实现双重串联关断密封结构，极大改善了阀门的微量泄漏问题，同时对称双阀芯结构还使记忆合金弹簧温控阀实现了无安装方向要求；通过阻尼缸阻尼阀芯运动速度，实现打开延时和关断延时，消除外部环境温度波动对温控阀工作可靠性的影响；通过铰接双阀芯与阻尼缸配合，在记忆合金弹簧温控阀工作过程中实现打开和关断的不对称延时，具有打开延时短的特点；该记忆合金弹簧温控阀应用于消防九小场所时，具有对初期火灾响应及时、泄漏量小、不会出现反装、工作可靠性高的优点，极大提高了自动防火重复启闭智能温控灭火系统对初期火灾响应的速度，提高了自动防火重复启闭智能温控灭火系统中灭火剂存储瓶的有效使用寿命，从而降低了消防九小场所用无源自控启闭灭火系统施工后的维护成本，极大提高了企业的经济效益。
附图说明
图1为记忆合金弹簧温控阀外观示意图；
图2为实施例一的记忆合金弹簧温控阀结构剖面示意图；
图3为实施例二的记忆合金弹簧温控阀结构剖面示意图；
图4为阀体外观示意图；
图5为阀体剖面结构示意图；
图6为实施例一的阀芯组件及阀杆结构分解示意图；
图7为实施例二的阀芯组件及阀杆结构分解示意图；
图8为实施例二的阀盖、阻尼缸、阻尼缸头连接后外观示意图；
图9为实施例二的阀盖、阻尼缸、阻尼缸头连接结构剖面示意图；
图10为记忆合金弹簧外观示意图；
图11为弹簧固定块A外观示意图；
图12为弹簧固定块B外观示意图。
图中：1、阀体；1.1、进液腔；1.2、出液腔；1.3、阀芯腔；1.4、阀孔；2、阀芯组件；2.1、阀芯；2.2、阀芯板；2.3、弹性密封垫；3、阀盖；4、阻尼缸；5、阻尼缸头；6、弹簧固定块A；6.1、弹簧卡槽A；7、记忆合金弹簧；7.1、弹簧固定头；8、弹簧固定块B；8.1、弹簧卡槽B；9、阀杆端帽；10、阀杆；10.1、阻尼活塞；11、蓄能器
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
实施例一：
一种双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，参见说明书附图2：记忆合金弹簧温控阀包括阀体1、阀芯组件2、阀盖3、弹簧固定块A6、记忆合金弹簧7、弹簧固定块B8、阀杆端帽9、阀杆10、蓄能器11；
参见说明书附图4、5：阀体1中设有隔断的进液腔1.1、出液腔1.2，进液腔1.1、出液腔1.2上部设有阀芯腔1.3，阀芯腔1.3底部设有两个阀孔1.4，阀芯腔1.3通过两个阀孔1.4分别与进液腔1.1、出液腔1.2连通；参见说明书附图6：阀芯组件2包括阀芯2.1、阀芯板2.2；阀芯2.1为圆板状，上板面设置有阀芯轴，下板面固定设置有弹性密封垫2.3，阀芯轴上设有铰接孔；阀芯板2.2为板状，上板面设置有三组铰接耳，每组铰接耳中间对应设有贯穿阀芯板2.2的通孔；阀芯轴从阀芯板2.2下板面穿过通孔，通过销轴与两侧两组铰接耳铰接，阀芯轴与通孔之间设有间隙；阀芯组件2活动设置在阀芯腔1.3中，阀芯2.1与阀芯腔1.3底部的两个阀孔1.4相对应；阀杆10靠近下部设有铰接孔，上端设有连接螺纹；阀杆10的下端插入上板面中间铰接耳对应的通孔中，阀杆10的铰接孔通过销轴与铰接耳铰接连接，阀杆10与通孔之间设有间隙；
阀盖3固定设置阀体1上部，阀盖3设有阀盖腔；蓄能器11为低密度聚乙烯发泡棉（EPE），其通过粘结固定设置在阀盖腔中；
参见说明书附图10、11、12：记忆合金弹簧7两端弯折设有弹簧固定头7.1；弹簧固定块A6一侧端面设有弹簧卡槽A6.1，弹簧固定块A6以弹簧卡槽A6.1向下的方式通过螺栓固定设置在阻尼缸4上端面；记忆合金弹簧7套在阀杆10上部的外圆面，记忆合金弹簧7下端的弹簧固定头7.1设置在弹簧固定块A6的弹簧卡槽A6.1中，实现与弹簧固定块A6的固定连接；阀杆端帽9通过螺母固定设置在阀杆10上端，弹簧固定块B8通过螺栓固定设置在阀杆端帽9下端，弹簧固定块B8朝向阀杆端帽9的一侧端面设有弹簧卡槽B8.1，记忆合金弹簧7上端的弹簧固定头7.1设置在弹簧固定块B8的弹簧卡槽B8.1中，实现与弹簧固定块B8的固定连接；在记忆合金弹簧温控阀处于关断状态时，记忆合金弹簧7设有预拉力，该预拉力通过阀杆10、阀芯板2.2最终作用在两个阀芯2.1上，使两个阀芯2.1将弹性密封垫2.3以垂直状态压在阀芯腔1.3底部的阀孔1.4上，实现记忆合金弹簧温控阀的双阀芯2.1串联关断；
在阀杆10位于阀芯腔1.3和阀盖腔的外圆面还可以设置压簧，压簧上端与阀盖腔抵触，压簧下端与阀芯板2.2抵触，以进一步提高作用在两个阀芯2.1的关断作用力。
记忆合金弹簧温控阀工作时，记忆合金弹簧7检测环境温度；当环境温度达到或超过记忆合金弹簧7设定的工作温度时，记忆合金弹簧7发生弹性变形伸长，当环境温度降低到设定关断温度时，记忆合金弹簧7恢复原始形状，从而驱动阀杆10上下运动，阀杆10通过阀芯板2.2带动两个阀芯2.1上下运动，实现记忆合金弹簧温控阀的打开和关断；在该实施例中，记忆合金弹簧温控阀打开和关断不具有延时功能，主要应用于阀门工作温度较高的场合，如较小封闭空间的无源自动灭火装置中。
实施例二：
参见说明书附图3、7、8、9：在该实施例中，还包括阻尼缸4，阻尼缸4固定设置在阀盖腔中，通过焊接与阀盖3固定连接，阻尼缸4的腔体中充填有阻尼硅油，阻尼缸腔体的上部设置有阻尼缸头5，阻尼缸头5通过螺纹与阻尼缸4固定连接；阀杆10中间设有阻尼活塞10.1，阻尼活塞10.1端面设有四个贯通的阻尼孔，阻尼活塞10.1活动设置在阻尼缸4腔体中；在阀杆10的阻尼活塞10.1上部还可以设置压簧，以进一步提高作用在两个阀芯2.1的关断作用力。
记忆合金弹簧温控阀处于关断状态时，进水腔1.1连通高压液体；此时记忆合金弹簧温控阀的两个阀芯2.1受力状态如下述：两个阀芯2.1同时受到记忆合金弹簧7的预拉力，使阀芯2.1下部的弹性密封垫2.3垂直压在阀芯腔1.3底部的阀孔1.4上；其中对应于进水腔1.1一侧的阀芯2.1，由于还受到进水腔1.1一侧高压液体的压力作用（该作用力与记忆合金弹簧7的预拉力相反），因此对应于进水腔1.1一侧的阀芯2.1其作用于阀芯腔1.3底部的阀孔1.4上的作用力相对较小；
当现场发生火灾时，如果环境温度上升达到或超过记忆合金弹簧7的正转变温度As设定值时，记忆合金弹簧7发生形变伸长，驱动阀杆10向上运动，阀杆10在阻尼活塞10.1的阻尼作用下缓慢向上运动，因此两个阀芯2.1压紧阀孔1.4的作用力也逐渐减小，由于对应于进水腔1.1一侧的阀芯2.1还受到进水腔1.1高压液体的作用力，阀杆10在向上缓慢运动过程中阀芯板2.2发生转动，对应于进水腔1.1一侧的阀芯2.1首先被打开，此时高压液体进入阀芯腔1.3，高压液体对未打开的对应于出水腔1.2一侧的阀芯2.1施加与记忆合金弹簧7作用力（打开）方向相反的作用力，同时记忆合金弹簧7对位于出水腔1.2侧的阀芯2.1打开作用力消失（由于阀芯板2.2相对阀芯2.1和阀杆10均可转动），因此未打开的一侧的阀芯2.1仍然处于关断状态；随着阀杆10继续缓慢向上运动，阀芯板2.2的转动角度达到限定值，此时记忆合金弹簧7对位于出水腔1.2侧的阀芯2.1的打开作用力重新作用在未打开的阀芯2.1上，直至对未打开阀芯2.1的作用力大于高压液体的作用力，位于出水腔1.2侧的阀芯2.1被打开，此时记忆合金弹簧温控阀才被彻底打开，从而实现了记忆合金弹簧温控阀的打开延时；记忆合金弹簧温控阀的打开延时仅发生在阀杆10向上运动的初始阶段，因此时间相对较短，可提高对初期火灾响应的速度；
当现场火灾被扑灭后，环境温度下降；当环境温度下降至记忆合金的逆转变温度时，记忆合金弹簧7恢复原状缩短，驱动阀杆10向下运动，关断记忆合金弹簧温控阀；在关断过程中，由于阻尼活塞10.1全程受到的阻尼作用，直至阀杆10运动到最底部时才最终关断温控阀，因此关断延时时间大于打开延时时间；
在记忆合金弹簧温控阀关断过程中，由于阀芯板2.2会受到进水腔1.1一侧高压液体的流动冲击，阀芯板2.2始终处于倾斜状态，因此在两个阀芯2.1关断时，相对于出水腔1.2一侧的阀芯2.1首先关断，相对于进水腔1.1一侧的阀芯2.1仍处于打开状态，此时进入阀芯腔1.3的高压液体压缩聚乙烯发泡棉蓄能器，使之变形储能；在两个阀芯2.1均关断后，被封闭在阀盖腔体中的高压液体在聚乙烯发泡棉变形储能作用下，具有与进水腔1.1侧高压液体相同的压力，该压力作用于两个阀芯2.1上，与记忆合金弹簧7的作用力一起作用，可进一步改善阀芯密封垫的密封效果，从而进一步改善阀门关断时的密封性能，使其具有极高的关断可靠性，进一步改善记忆合金弹簧温控阀的微量泄漏。
本发明未详述部分为现有技术。
Claims (6)
1.一种双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，包括阀体（1）、阀芯组件（2）、阀盖（3）、记忆合金弹簧（7）、阀杆（10）；阀体（1）设有阀芯腔（1.3），阀芯组件（2）活动设置在阀芯腔（1.3）中，阀杆（10）与阀芯组件（2）铰接连接；阀盖（3）固定设置在阀体（1）上端，阀杆（10）延伸至阀盖（3）外部；记忆合金弹簧（7）套装在位于阀盖（3）外部的阀杆（10）上，两端分别与阀盖（3）、阀杆（10）外端部固定连接；其特征是：阀芯腔（1.3）底部设有两个阀孔（1.4），两个阀孔（1.4）分别连通相互隔离的进液腔（1.1）、出液腔（1.2）；阀芯组件（2）包括阀芯（2.1）、阀芯板（2.2）；阀芯（2.1）上部设有阀芯轴，阀芯轴上设有铰接孔；阀芯板（2.2）上板面设置有三组铰接耳，每组铰接耳中间设有贯穿阀芯板（2.2）的通孔；阀杆（10）靠近下端设有铰接孔；阀杆（10）下端插入阀芯板（2.2）中间铰接耳对应的通孔中，阀杆（10）的铰接孔通过销轴与铰接耳铰接连接，阀杆（10）与通孔之间设有间隙；阀芯轴从阀芯板（2.2）下板面穿过通孔，通过销轴与两侧两组铰接耳铰接连接，阀芯轴与通孔之间设有间隙；两个阀芯（2.1）相对阀杆（10）对称设置，分别与阀芯腔（1.3）底部的阀孔（1.4）相对应。
2.根据权利要求1所述双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，其特征是：阀芯（2.1）下端部设置有弹性密封垫（2.3）。
3.根据权利要求1所述双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，其特征是：阀盖（3）设有阀盖腔，阀盖腔中固定设置有阻尼缸（4），阻尼缸（4）中充填有阻尼硅油；阀杆（10）中部设置有阻尼活塞（10.1），阻尼活塞（10.1）滑动设置在阻尼缸（4）中。
4.根据权利要求3所述双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，其特征是：阀盖腔中还设置有蓄能器（11），蓄能器（11）为低密度聚乙烯发泡棉。
5.根据权利要求3所述双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，其特征是：记忆合金弹簧（7）两端弯折设有弹簧固定头（7.1）；阀杆（10）上端固定设置有阀杆端帽（9）；记忆合金弹簧（7）上端通过弹簧固定头（7.1）与阀杆端帽（9）固定连接，下端通过弹簧固定头（7.1）与阀盖（3）或阻尼缸（4）上端面固定连接。
6.根据权利要求3所述双向连接双阀芯关断记忆合金弹簧温控阀，其特征是：阀芯腔（1.3）或阻尼缸（4）中设置有压簧。
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