WO2013172044A1 - 高炉への原料装入方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a raw material charging method for a blast furnace in which the raw material is charged into the furnace with a turning chute.
- a blast furnace generally charges raw materials such as sintered ore, pellets, and massive ore and coke in layers from the top of the furnace, and flows combustion gas from the tuyere to obtain pig iron.
- the coke and ore raw material which are the charged raw materials for the blast furnace, descend from the top of the furnace to the lower part of the furnace, and ore reduction and raw material temperature rise occur.
- the ore raw material layer is gradually deformed while filling the gaps between the ore raw materials due to the temperature rise and the load from above, and the lower part of the shaft part of the blast furnace has a very high resistance to gas and almost no gas flows. Form a layer.
- raw material charging into a blast furnace is performed by alternately charging ore raw materials and coke, and in the furnace, ore raw material layers and coke layers are alternately layered. Further, in the lower part of the blast furnace, there is a region called a cohesive zone where an ore raw material layer having a large ventilation resistance softened and fused with ore and a coke slit having a relatively small ventilation resistance derived from coke are mixed.
- the air permeability of this cohesive zone has a great influence on the air permeability of the entire blast furnace, and the productivity in the blast furnace is limited.
- Patent Document 2 ore and coke are separately stored in a bunker at the top of the furnace, and coke and ore are mixed and charged at the same time. And three batches for mixing and charging are performed simultaneously.
- Patent Document 3 in order to prevent the instability of the cohesive zone shape in the blast furnace operation and the decrease in the gas utilization rate near the center, and to improve the safe operation and thermal efficiency, the raw material charging method in the blast furnace is In addition, all ore and all coke are thoroughly mixed and then charged into the furnace.
- JP-A-3-211210 JP 2004-107794 A Japanese Patent Publication No.59-10402
- the present invention was developed in view of the above-mentioned present situation, and a raw material charging method into a blast furnace that advantageously eliminates the deterioration of air permeability, which is a concern when ore raw materials and coke are mixed into a furnace as a mixed layer.
- the purpose is to provide.
- the gist configuration of the present invention is as follows. 1.
- the blast furnace operation method of charging ore raw materials such as sintered ore, pellets, massive ore and blast furnace charging raw materials of coke into the blast furnace using a rotating chute When charging the blast furnace raw material into the blast furnace, 60 to 75% by mass of the total amount of coke charged into the furnace is charged as a mixed layer with the ore raw material, while the remaining 25 to 40%.
- a raw material charging method for a blast furnace characterized in that the amount of coke in mass% is left as coke slits.
- the top of the blast furnace is provided with at least two top bunker, and one or two of the top bunker is provided with the ore raw material or the ore raw material and the coke, and the coke amount is 30% of the total coke amount.
- Either or both of the mixed raw materials mixed so as to be less than or equal to mass% are respectively stored, the coke is stored in one of the remaining furnace top bunkers, and the raw materials discharged from each furnace top bunker are temporarily collected into a collecting hopper
- a coke slit is formed by discharging coke from a top bunker charged with only coke.
- the gas flow in the blast furnace can be controlled by leaving some coke slits, and good blast furnace air permeability can be maintained, so that stable blast furnace operation is possible.
- FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of a method for charging a raw material into a blast furnace according to the present invention.
- reference numeral 1 denotes an ore raw material hopper for storing an ore raw material 2 composed of at least one of sintered ore, pellets and massive ore
- 3 denotes a coke hopper for storing coke 4.
- the ore raw material 2 and the coke 4 cut out from the ore raw material hopper 1 and the coke hopper 3 at a predetermined ratio are conveyed upward by the ore conveyor 5, and the ore raw material 2 and the coke 4 are mixed with the reserve hopper 6. It is stored as a blast furnace charging raw material 7.
- the blast furnace charging material 7 cut out from the reserve hopper 6 is conveyed to the furnace top of the blast furnace 10 by the charging conveyor 8, and is passed through the receiving chute 11 to a plurality of, for example, one of the three furnace top bunkers 12a to 12c. It is thrown into 12b and stored.
- the ore raw material and the mixed raw material of coke stored in the furnace top bunker 12b are adjusted so that the amount of coke becomes 30% by mass or less of the total amount of coke.
- the reason for adjusting the coke amount to 30% by mass or less of the total coke amount is as follows.
- the ore raw material 2 and the coke 4 cut out from the ore raw material hopper 1 and the coke hopper 3 are put into the reserve hopper 6 in a state where the coke 4 is laminated on the ore raw material 2 by the ore conveyor 5.
- the ore raw material 2 and the coke 4 are mixed by this reserve hopper 6 and become a mixed raw material.
- the charging conveyor 8 may be segregated, and may also be segregated when thrown into the furnace top bunker 12b via the receiving chute 11. At this time, if the amount of coke to be mixed is 30% by mass or less of the total amount of coke, no large segregation occurs between the coke and the ore raw material when stored in the furnace top bunker 12b.
- the mixing rate of the mixed layer of the ore raw material and coke formed can be made substantially uniform.
- the collecting hopper 14 described later is mixed with the coke and ore raw materials discharged from the other top bunker 12a and 12c, but the ratio of the ore raw material or the coke is As a result, the mixing rate of the mixed layer of the ore raw material and the coke formed by the turning chute 16 becomes uneven.
- the amount of coke to be mixed is equal to or less than 30% by mass of the total amount of coke, which corresponds to 7% by mass or less in the ratio of (coke amount / ore raw material amount).
- FIG. 3B the air permeability in the furnace when it was formed in the furnace as a complete mixed layer was investigated.
- reference numeral 17 is a central coke layer
- 18 is a coke slit
- 19 is a mixed layer.
- the experiment was performed by placing 50 kg as the central coke layer under the condition of coke ratio: 400 kg / t and gradually mixing the remaining coke: 350 kg into the mixed layer.
- Air permeability was evaluated by logK.
- K is a ventilation resistance index, and is obtained by the following equation.
- the ventilation resistance gradually decreased for 7 charges out of 10 charges, and good air permeability as expected was obtained.
- the ventilation resistance showed a minimum value before coke was completely mixed, and thereafter the ventilation resistance increased. That is, the air permeability may be deteriorated.
- this cause is considered to be related to segregation generated during storage in the furnace top bunker, particle size difference and particle size distribution of the charged raw materials.
- the ventilation resistance gradually decreases to a minimum value until a certain mixing amount. Reach. Therefore, if the coke is mixed into the ore raw material up to the minimum value to form a mixed layer and the remaining coke is left as it is as a coke slit, good air permeability can be obtained.
- a furnace core tube 32 is disposed on the inner peripheral surface of a cylindrical furnace body 31, and a cylindrical heating heater 33 is disposed outside the furnace core tube 32.
- a graphite crucible 35 is disposed at the upper end of a cylindrical body 34 made of a refractory inside the furnace core tube 32, and a charging raw material 36 is charged into the crucible 35.
- a load is applied to the charged raw material 36 from above by a load loading device 38 connected via a punch bar 37 so as to be in the same level as the fused layer at the bottom of the blast furnace.
- a drop sampling device 39 is provided below the cylindrical body 34.
- the gas adjusted by the gas mixing device 40 is sent to the crucible 35 through the lower cylindrical body 34, and the gas that has passed through the charging material 36 in the crucible 35 is analyzed by the gas analyzer 41.
- the heating heater 33 is provided with a thermocouple 42 for controlling the heating temperature, and the crucible 35 is 1200 to 1500 by controlling the heater 33 with a control device (not shown) while measuring the temperature with the thermocouple 42. Heat to ° C.
- the charging raw material 36 a sample obtained by mixing coke at various ratios with ore raw materials obtained by mixing sintered ore and iron ore at a predetermined ratio, and the maximum pressure under a coke ratio of 350 kg / t is used. An experiment was conducted to determine the loss.
- FIG. 6 is a graph showing the maximum pressure loss when the coke used in the experiment is divided into mixed coke and slit coke under the coke ratio of 350 kg / t.
- the ventilation resistance is minimum, and in order to obtain the effect of improving the ventilation of the ore layer by coke mixing, the amount of coke charged in the furnace is 60 to 75% by mass. It can be seen that a range of 75% by weight is suitable.
- the mixed coke amount is 75% by mass or more, that is, when the coke amount for the coke slit is 25% by mass or less, the coke slit is thin and there is a portion where the fused ore layer and the coke layer are integrated. As a result, the function of maintaining the air permeability of the coke layer was impaired, and the air resistance was increased. From the above examination, 60 to 75 mass% of the coke amount charged in the furnace is charged as a mixed layer with the ore raw material, while the remaining coke amount of 25 to 40 mass% is directly used as the coke slit. As a result, it was found that an advantageous improvement in air permeability was achieved by remaining as the above, and the present invention was completed.
- the ore raw material and coke mixed raw material are stored in the furnace top bunker 12b, only the coke is stored in the furnace top bunker 12a, and only the ore raw material is stored in the furnace top bunker 12c. Yes. Further, the turning chute 16 is rotated about the shaft center of the blast furnace 10 and at the same time is reversely tilted to tilt toward the furnace wall side from the shaft center portion of the blast furnace 10. The case of performing will be described.
- the raw material charging sequence from the furnace top bunker is as follows. First, the swivel chute 16 is gradually tilted from the furnace wall side toward the furnace center or from the furnace center toward the furnace wall, and only the coke is stored. Coke is discharged to the bunker 12 a to form a coke layer (coke slit) 18. As described above, the amount of coke used for forming the coke slit 18 is 25 to 40% by mass of the amount of coke charged into the furnace per charge. Next, the central charging coke layer 17 is formed in the axial center part of the blast furnace by discharging only the coke from the furnace top bunker 12a in which only the coke is charged with the raw material charging destination of the turning chute 16 as the axial center part of the blast furnace.
- the coke dropping position at the height of the raw material stock line is preferably 0 or more and 0.3 or less in the dimensionless radius of the blast furnace where the blast furnace shaft center part is 0 and the furnace wall part is 1.
- the reason for this is that by collecting a part of the coke in the core part of the furnace, the air permeability in the shaft part and thus the air permeability of the entire blast furnace can be effectively improved.
- the amount of coke charged to form the central coke layer is preferably about 5 to 30% by mass of the amount of coke charged per charge.
- the amount of coke charged to the shaft center portion is less than 5% by mass, the air permeability around the shaft center portion is not sufficiently improved, while more than 30% by mass of coke is concentrated on the shaft center portion.
- the content is preferably 10 to 20% by mass.
- the amount of coke used to form the coke slit 18 and the amount of coke that forms the center coke layer 17 are 25 to 40% by mass of the total coke amount charged in the furnace, as described above. It is distributed for forming 18 and for forming the central coke layer 17.
- the charge amount per charge may be as long as the coke layer thickness is 100 mm or more, preferably 150 mm or more for forming the coke layer (coke slit) 18. Since it forms only with coke, the layer which can maintain ventilation
- coke and ore raw materials and / or mixed raw materials are simultaneously discharged from each furnace top bunker, mixed with the collecting hopper 14, and then supplied to the turning chute 16.
- a mixed layer 19 of the ore raw material and coke is formed outside the central coke layer 17 and on the upper surface of the coke slit 18.
- the ore raw material does not have a very large particle size difference and is usually about 5 to 25 mm.
- coke has a large particle size difference and a width of 10 to 60 mm.
- those having a particle size of about 30 to 60 mm are called lump coke, and those having a particle size of about 10 to 30 mm are called small and medium lump coke. Therefore, in order to prevent segregation of the raw material, it is desirable to adjust the size of the used coke according to the size of the ore raw material used, and it is also preferable to adjust the particle size distribution of the used coke.
- the particle size of the ore raw material is preferably 10 to 30 mm and the particle size of the coke is preferably 30 to 55 mm. Further, it is preferable that the particle size ratio (coke particle size / ore material particle size) is about 1.0 to 5.5.
- the ratio of coke in the mixed layer suitable for improving air permeability is about 7 to 25%, more preferably 10 to 15% in mass ratio.
- the ratio of (coke amount / ore raw material amount) is less than 7% by mass, the effect of improving the air permeability by coke mixing is not sufficiently obtained, and the air permeability of the ore layer is poor, while (coke amount / ore raw material amount)
- the ratio is more than 25% by mass, the amount of coke existing as a coke slit is insufficient, and the air permeability of the coke layer is deteriorated.
- the shaft pressure is closely monitored, and when the blast furnace charging according to the present invention is continuously performed, if an abnormality is detected in the shaft pressure, the raw material charging method is changed to the normal charging method. It is advantageous to switch to a method in which the ore raw material layer and the coke slit are formed separately, and then after switching to the charging method according to the present invention, once the shaft pressure abnormality is resolved, it is advantageous to operate. .
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Abstract
Description
この融着帯の通気性が高炉全体の通気性に大きく影響を及ぼしており、高炉における生産性を律速している。低コークス操業を行う場合、使用されるコークス量が減少することからコークススリットが非常に薄くなることが考えられる。
例えば、特許文献1においては、ベルレス高炉において、鉱石ホッパーのうち下流側の鉱石ホッパーにコークスを装入し、コンベア上で鉱石の上にコークスを積層し、炉頂バンカーに装入して、鉱石とコークスとを旋回シュートを介して高炉内に装入するようにしている。
そこで、発明者らは、従来、鉱石類原料層とコークス層としてそれぞれ交互に装入していたコークス層相当量のコークスを鉱石類原料層中に完全に混合した混合層として炉内装入を試みた。
その結果、鉱石類原料とコークスとを、両者の混合層のみとして装入した場合には、必ずしも良好な通気性が得られない場合があることが判明した。
1.焼結鉱、ペレット、塊状鉱石などの鉱石類原料及びコークスの高炉装入原料を、旋回シュートを用いて高炉内へ装入する高炉操業方法において、
前記高炉装入原料を高炉内に装入するに当たり、炉内に装入される全コークス量の60~75質量%については、鉱石類原料との混合層として装入する一方、残り25~40質量%のコークス量はコークススリットとして残存させることを特徴とする高炉への原料装入方法。
(1) まず、コークスのみを装入した炉頂バンカーから、コークスを排出することによって、コークススリットを形成し、
(2) ついで、各炉頂バンカーから同時に、コークスと鉱石類原料及び/又は混合原料とを排出し、集合ホッパーで混合したのち、旋回シュートに供給することによって、前記コークススリットの上に鉱石類原料とコークスの混合層を形成し、
(3) 前記(1)、(2)を繰り返し、
(4) 前記コークススリットを形成するコークス量を、炉内に装入される全コークス量の25~40質量%とすると共に、前記鉱石類原料とコークスの混合層を形成するコークス量を、炉内に装入される全コークス量の60~75質量%とする
ことを特徴とする前記1に記載の高炉への原料装入方法。
図1は、本発明による高炉への原料装入方法の一実施形態を模式的に示す図である。
図中、符号1は、焼結鉱、ペレット及び塊状鉱石の少なくとも一つからなる鉱石類原料2を貯蔵する鉱石類原料ホッパー、3はコークス4を貯蔵するコークスホッパーである。これら鉱石原料ホッパー1及びコークスホッパー3から所定比率で切出された鉱石類原料2及びコークス4は鉱石コンベア5によって上方に搬送されてリザービングホッパー6に鉱石類原料2及びコークス4が混合されて高炉装入原料7として貯留される。このリザービングホッパー6から切出された高炉装入原料7は装入コンベア8によって高炉10の炉頂に搬送され、レシービングシュート11を介して複数例えば3つの炉頂バンカー12a~12cの1つ例えば12bに投入されて貯留される。なお、炉頂バンカー12bに貯留される鉱石類原料及びコークスの混合原料は、コークス量が全コークス量の30質量%以下となるように調整されている。
このとき、混合させるコークス量が全コークス量の30質量%以下であれば、炉頂バンカー12bに貯留された時点で、コークスと鉱石類原料とで大きな偏析を生じることはなく、旋回シュート16によって形成される鉱石類原料とコークスとの混合層の混合率を略均一にすることができる。
しかも、炉頂バンカー12bから混合原料を排出する際の排出順序は、図2に示すように、高炉の中心軸に近い排出口12gに近い位置から上方に順次移動し、その後高炉の中心軸から外側に離れる方向に移動し、最後に傾斜側壁12hの上端側が排出される。
なお、混合させるコークス量が全コークス量の30質量%以下とは、(コークス量/鉱石類原料量)比で7質量%以下に相当する。
なお、実験は、コークス比:400kg/tの条件で、中心コークス層として50kgを配置し、残りのコークス:350kgを徐々に混合層中に混合することにより行った。また、通気性は、logKにより評価した。ここに、Kは通気抵抗指数であり、次式により求められるものである。
K=(PB 2-PT 2)/μ0.3ρ0.7VB 1.7
ただし、PBは送風圧力(絶対圧力)、PTは炉頂圧力(絶対圧力)、μは標準状態でのボッシュガスの粘性、ρは標準状態でのボッシュガスの密度、VBは標準状態ボッシュガス量である。
この原因は、前述したとおり、炉頂バンカー内貯留時に生じた偏析や、装入原料の粒径差や粒度分布が関係しているものと考えられる。
従って、この極小値をとる量まではコークスを鉱石類原料中に混合して混合層とし、残りのコークスについてはそのままコークススリットとして残存させておけば、良好な通気性が得られるわけである。
この実験装置は、円筒状の炉体31の内周面に炉芯管32を配置し、この炉芯管32の外側に円筒状の加熱用ヒーター33を配置する。炉芯管32の内側には耐火物で構成された円筒体34の上端に黒鉛製るつぼ35を配置し、このるつぼ35内に装入原料36が装入されている。この装入原料36には、高炉下部の融着層と同程度の状態となるように、パンチ棒37を介して連結した荷重負荷装置38により上部から荷重を負荷する。円筒体34の下部には、滴下物サンプリング装置39が設けられている。
ここで、装入原料36としては、焼結鉱と鉄鉱石を所定の比率で混合した鉱石類原料に、コークスを種々の割合で混合した試料を用い、コークス比350kg/tの条件における最大圧力損失を求める実験を行った。
炉内に装入されるコークス量の60~75質量%の範囲において、通気抵抗が最低となり、コークス混合による鉱石層の通気改善効果を得るには炉内に装入されるコークス量の60~75質量%の範囲が好適であることが分かる。一方で、混合コークス量が75質量%以上つまり、コークススリット用のコークス量が25質量%以下の条件においては、コークススリットが薄く、融着した鉱石層とコークス層が一体化した部分が存在することで、コークス層の通気性を維持する機能が損なわれ通気抵抗が上昇した。
以上の検討から、炉内に装入されるコークス量の60~75質量%については、鉱石類原料との混合層として装入する一方、残り25~40質量%のコークス量についてはそのままコークススリットとして残存させることによって、通気性の有利な改善が達成されることを突き止め、本発明を完成させたのである。
なお、この例で、炉頂バンカー12bには鉱石類原料及びコークスの混合原料が、また炉頂バンカー12aにはコークスのみが、さらに炉頂バンカー12cには鉱石類原料のみが、それぞれ貯留されている。
また、旋回シュート16は、高炉10の軸心を中心に旋回すると同時に高炉10の軸心部から炉壁側へ向かって傾動するように逆傾動制御される、いわゆる逆傾動制御方式で原料装入を行う場合について説明する。
次に、旋回シュート16の原料装入先を高炉の軸心部とし、コークスのみを装入した炉頂バンカー12aからコークスのみを排出することによって、高炉の軸心部に中心コークス層17を形成する。
すなわち、旋回シュート16が略垂直状態に傾動している状態では、炉頂バンカー12b及び12cの流量調整ゲート13を閉じ、炉頂バンカー12aのみの流量調整ゲート13を開き、この炉頂バンカー12aに貯留されているコークスのみを旋回シュート16に供給することによって、図5に示すように、軸心部に中心コークス層17を形成する。
なお、中心コークス層を形成するために装入されるコークス量は、1チャージ当たりのコークス装入量の5~30質量%程度とするのが好ましい。というのは、軸心部へのコークス装入量が5質量%に満たないと軸心部周辺の通気性の改善が十分でなく、一方30質量%より多いコークスを軸心部に集中させた場合には、混合層に使用するためのコークス量が低下するだけでなく、軸心部をガスが流れすぎてやはり炉体からの抜熱量が増加するからである。好ましくは10~20質量%である。
前記コークススリット18の形成に使用するコークス量及び中心コークス層17を形成するコークス量は、前述したとおり、炉内に装入される全コークス量の25~40質量%をコークス層(コークススリット)18形成用と中心コークス層17形成用に配分する。なお、1チャージ当たりの装入量は、コークス層(コークススリット)18形成用としては、コークス層厚が、100mm以上、好ましくは150mm以上確保できれば良い。コークスのみで形成されるため、コークススリットとして通気を維持できる層が形成される。
すなわち、この場合には、炉頂バンカー12aだけでなく、残りの2つの炉頂バンカー12b及び12cの流量調整ゲート13を所定の開度で開き、炉頂バンカー12aから排出されるコークスと、炉頂バンカー12bから排出される混合原料と、炉頂バンカー12cから排出される鉱石類原料とを同時に集合ホッパー14へ供給し、この集合ホッパー14でコークスと鉱石類原料とを完全に混合してから旋回シュート16に供給する。その結果、高炉10内の中心コークス層17の外側でコークススリット18の上面には、コークスと鉱石類原料とが略均一な混合率となった混合層19が形成されるのである。
なお、混合層19中におけるコークスの割合は、1チャージ当たりのコークス量の60~75質量%とする。
従って、原料の偏析を防止するには、使用する鉱石類原料の大きさに応じて、使用コークスの大きさを調整することが望ましく、また使用コークスの粒度分布も併せて調整することが好ましい。
ここに、鉱石類原料やコークスの粒径に起因した炉内通気性の悪化を回避するには、鉱石類原料の粒径は10~30mm、コークスの粒径は30~55mmとすることが好ましく、さらにこれらの粒径比(コークスの粒径/鉱石類原料の粒径)を1.0~5.5程度とすることが好適である。
各操業条件で実施した際のガス利用率、充填層の圧力損失ΔP/Vおよび充填層の圧力変動σΔP/Vについて調べた結果を、表1に比較して示す。
なお、σΔP/Vは、1分毎にΔP/Vを測定し、30分間測定した場合の標準偏差を示すものであり、この値が小さいほど炉内のガス流れが安定していることを示す。
2 鉱石類原料
3 コークスホッパー
4 コークス
5 鉱石コンベア
6 リザービングホッパー
7 高炉装入原料
8 装入コンベア
10 高炉
11 レシービングシュート
12a~12c 炉頂バンカー
13 流量調整ゲート
14 集合ホッパー
15 ベルレス式装入装置
16 旋回シュート
17 中心コークス層
18 コークススリット
19 混合層
Claims (3)
- 焼結鉱、ペレット、塊状鉱石などの鉱石類原料及びコークスの高炉装入原料を、旋回シュートを用いて高炉内へ装入する高炉操業方法において、
前記高炉装入原料を高炉内に装入するに当たり、1チャージ当たり炉内に装入されるコークス量の60~75質量%については、鉱石類原料との混合層として装入する一方、残り25~40質量%のコークス量はコークススリットとして残存させることを特徴とする高炉への原料装入方法。 - 前記高炉の炉頂に少なくとも2つの炉頂バンカーを備え、前記炉頂バンカーの1つまたは2つに、前記鉱石類原料若しくは前記鉱石類原料と前記コークスとを当該コークス量が全コークス量の30質量%以下となるように混合させた混合原料のいずれかまたは両者をそれぞれ貯留し、残りの炉頂バンカーの1つに前記コークスを貯留し、各炉頂バンカーから排出した原料を、一旦集合ホッパーに収容したのち、前記旋回シュートに供給することによって、高炉内に前記高炉装入原料を装入するに際し、
(1) まず、コークスのみを装入した炉頂バンカーから、コークスを排出することによって、コークススリットを形成し、
(2) ついで、各炉頂バンカーから同時に、コークスと鉱石類原料及び/又は混合原料とを排出し、集合ホッパーで混合したのち、旋回シュートに供給することによって、前記コークススリットの上に鉱石類原料とコークスの混合層を形成し、
(3) 前記(1)、(2)を繰り返し、
(4) 前記コークススリットを形成するコークス量を、炉内に装入される全コークス量の25~40質量%とすると共に、前記鉱石類原料とコークスの混合層を形成するコークス量を、炉内に装入される全コークス量の60~75質量%とする
ことを特徴とする請求項1に記載の高炉への原料装入方法。 - 前記高炉装入原料を高炉内に装入するに際し、高炉の軸心部に中心コークス層を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の高炉への原料装入方法。
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