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1、1. 按表面層的使用目的劃分,大致可分為 表面強(qiáng)化、表面改性、表面裝飾和表面功能化四大類。表面強(qiáng)化又分為熱處理強(qiáng)化、機(jī)械強(qiáng)化、冶金強(qiáng)化、涂層強(qiáng)化和薄膜強(qiáng)化等,著重提高材料的表面硬度強(qiáng)度和耐磨性;表面改性主要包括物理改性、化學(xué)改性、三束改性等,著重改善材料的表面形貌以及提高表面耐磨性能。表面裝飾包括各種涂料涂裝和精飾技術(shù)等;著重改善材料的視角效應(yīng)并賦予其足夠的耐候性。表面功能化則是指表面層具有上述性能意外的其他物理化學(xué)性能,如電化學(xué)性能,磁學(xué)性能,光學(xué)性能等。2. 在化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)中,按膜的主要組成物分為:氧化物膜,鉻酸鹽膜,磷酸鹽膜和草酸鹽膜四種。3. 材料失效的三種主要形式分別為:磨損,腐蝕

2、和斷裂 激光表面合金化按元素的加入方式可分為3類:預(yù)置式激光合金化、送粉式激光合金化和氣體式激光合金化4. 在電沉積過程中,溶液中的金屬離子(或者水化金屬離子或絡(luò)合離子)首先要通過電遷移、對(duì)流和擴(kuò)散等形式到達(dá)陰極表面附近,才能為電極反應(yīng)提供保證5. 出土的中山靖王的佩劍,表面碳含量達(dá)0.60.7%,心部碳含量為0.150.4%,證明表面有明顯的滲碳特征。6. 離子注入過程可以引入大量的空位和間隔原子,并形成各種位錯(cuò)組態(tài),從而使被注入金屬的表面得到強(qiáng)化,可分為4種強(qiáng)化類型:固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、晶界與晶面強(qiáng)化和析出強(qiáng)化。7. 對(duì)于常見的鋼的滲碳后緩冷組織自表面至心部依次為:過共析組織(珠光體+碳化

3、物)、共析組織(珠光體)、亞共析組織(珠光體+鐵素體)的過渡層,直至心部的原始組織8. 高強(qiáng)束的表面處理技術(shù)主要是利用激光、電子束、太陽(yáng)光作為能源,對(duì)材料表面進(jìn)行各種處理,顯著改善其組織結(jié)構(gòu)和性能。9. 生物工程中髖關(guān)節(jié)的表面修補(bǔ),用超高密度分子聚乙烯上鍍鈷鉻合金,壽命可達(dá)1520年,用羥基磷灰石簡(jiǎn)稱HAP粒子與金屬Ni共沉淀在不銹鋼基體上,植入人體后具有良好的生物相容性。10. Fe3Al是一種抗高溫沖蝕的好材料,并且成本較低,被譽(yù)為“窮人的不銹鋼”11. 在電鍍的過程中,鍍層晶粒的大小取決于晶核的形成速度和成長(zhǎng)速度12. 電結(jié)晶是一種有電子參與的化學(xué)反應(yīng)過程,需要有一個(gè)外電場(chǎng)的作用,只有在

4、陰極極化條件下,即比平衡電位更負(fù)的情況下才能生成金屬鍍層的晶格13. 在電沉積時(shí),陽(yáng)極分不溶性陽(yáng)極和可溶性陽(yáng)極,其中不溶性陽(yáng)極的作用是導(dǎo)電和控制電流在陰極表面的分布14. 在電鍍過程中,導(dǎo)電鹽和絡(luò)合劑的區(qū)別在什么地方? 前者是提高溶液的電導(dǎo)率,后者是與金屬生成絡(luò)合離子的物質(zhì)15. 在電鍍過程中,陰極或多或少的都會(huì)有氫氣的析出,氫氣的析出會(huì)對(duì)鍍層產(chǎn)生針孔麻點(diǎn)、鼓泡和氫脆的影響16. 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件的表面防腐蝕處理,可采用電鍍鋅層和熱浸鍍鍍層 簡(jiǎn)述表面的鋅層為何能提高抗腐蝕作用答:鍍鋅層作用為保護(hù)性鍍層,鋅的電極電位為-0.76V,比鐵的電位負(fù),為陽(yáng)極性鍍層,在鋼鐵表面鍍鋅層既有機(jī)械保護(hù)作用,又有化學(xué)

5、保護(hù)作用,經(jīng)鈍化后,形成彩虹色或者白色鈍化薄膜層,在空氣中幾乎不發(fā)生變化,在汽油或含二氧化碳的潮濕空氣中也很穩(wěn)定故可起到防腐作用17. 鋼鐵表面鍍鉻能夠起到防腐蝕的原因 答:雖然鉻的電位很負(fù),(-0.74V),但是由于其具有強(qiáng)烈的鈍化能力,其表面上很容易生成一層極薄的的鈍化膜,使其電極電位變得比鐵正的多,因此在一般腐蝕介質(zhì)中,鋼鐵基體上的鍍鉻層屬于因妒忌層,對(duì)鋼鐵基體無(wú)化學(xué)保護(hù)作用,只有當(dāng)鍍鉻層致密無(wú)孔時(shí),才能起到機(jī)械保護(hù)作用18. 鉻的化學(xué)價(jià)有+3,+6之分,+6價(jià)鉻是公認(rèn)的致癌物質(zhì),對(duì)人體傷害較大19. 與單金屬鍍層相比,合金鍍層的主要特點(diǎn)有哪些 答:能獲得單金屬所沒有的特殊物理性能; 合

6、金鍍層結(jié)晶更細(xì)致,鍍層平整,光亮; 可以獲得非晶結(jié)構(gòu)鍍層; 不能從水溶液中單獨(dú)電鍍的金屬可與鐵族元素實(shí)現(xiàn)共沉積; 能夠獲得單金屬得不到的外觀。20. 為了實(shí)現(xiàn)電極電位相差較大的兩種金屬的電沉積,往往需要對(duì)二者的電極電位進(jìn)行調(diào)整,試述有哪些措施可以進(jìn)行呢? 答:改變金屬離子濃度; 采用絡(luò)合物溶液; 選用適當(dāng)?shù)奶砑?1.復(fù)合鍍層的沉積原理主要認(rèn)同三種理論,試述主要內(nèi)容?吸附理論,力學(xué)理論,電化學(xué)理論;22.化學(xué)鍍是一個(gè)自催化過程,也就是基體表面及其析出的金屬都具有自催化的能力,使鍍層不斷增厚23.目前學(xué)術(shù)界對(duì)化學(xué)鍍的原理有兩種主要觀點(diǎn):一種是電化學(xué)理論,一種是原子氫態(tài)理論;24轉(zhuǎn)化膜是指由金屬外層

7、原子核選配介質(zhì)的陰離子反應(yīng)而在金屬表面上生成的膜層,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的形成實(shí)際上可以看作是受控的金屬腐蝕的過程;25.在鋁或鋁合金的陽(yáng)極氧化轉(zhuǎn)化膜實(shí)驗(yàn)時(shí),影響氧化膜質(zhì)量的因素有哪些?p10726對(duì)陽(yáng)極氧化膜的封閉方法主要包括哪些?熱水封閉法,蒸汽封閉法,重鉻酸鹽封閉法以及水解封閉法;27.微弧氧化又稱微等離子體氧化是通過電解液與相應(yīng)電參數(shù)的組合,在Al/Mg/Ti等有色合金表面依靠弧光級(jí)電產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓作用,生長(zhǎng)出以基體金屬氧化物的陶瓷膜層;28.鋼鐵的磷化膜的組成和結(jié)構(gòu),磷化膜主要由金屬的二代和三代磷酸鹽的晶體組成;30.簡(jiǎn)述鋼鐵磷化膜的形成機(jī)理?P13031. 金屬的染色是一種通過金屬表面的

8、大量微孔或金屬表面對(duì)染料的強(qiáng)烈吸附和化學(xué)反應(yīng)使金屬表面發(fā)色的工藝32. 所謂氣相沉積技術(shù)是指在氣相沉積過程中,發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)的一種表面成膜新技術(shù),其特征表現(xiàn)為在金屬或非金屬材料基體表面牢固沉積同類或異類金屬或非金屬及其化合物,以改善員材料基體的物理和化學(xué)性能或獲得新材料的方法33. 物理氣相沉積是一種物理氣相反應(yīng)生長(zhǎng)法,是利用某種物理過程,在低氣壓或真空等離字體放電條件下,發(fā)生物質(zhì)的熱蒸發(fā)或受到粒子轟擊時(shí)物質(zhì)表面原子的濺射現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)物質(zhì)原子從物質(zhì)源在基材表面生長(zhǎng)于基材性能明顯不同薄膜的人為特定目的的物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程;物理氣相沉積過程可概括為3個(gè)階段:從源材料中發(fā)射出粒子;粒子運(yùn)動(dòng)到基材;粒子在

9、基材上積聚、形核、長(zhǎng)大、成膜。34. 簡(jiǎn)述在物理氣相沉積中,濺射沉積和蒸發(fā)沉積的本質(zhì)區(qū)別是什么?答:蒸發(fā)沉積時(shí)由能量轉(zhuǎn)換引起的,而濺射沉積時(shí)由動(dòng)量轉(zhuǎn)換引起的,所以濺射時(shí)濺射出的原子具有方向性35. 和真空蒸發(fā)沉積相比,濺射沉積具有哪些優(yōu)點(diǎn)?答:對(duì)于任何呆沉積材料,只要能做成靶材,就可實(shí)現(xiàn)濺射;濺射所獲得的薄膜層與基體結(jié)合力較強(qiáng);濺射所獲得的薄膜純度高,致密性好;濺射工藝重復(fù)性好,膜層厚度可控36. 化學(xué)氣相沉積是在一定的真空度和溫度下,將幾種含有構(gòu)成膜層的材料元素的單質(zhì)或化合物反應(yīng)源氣體,通過化學(xué)反應(yīng)而生成固態(tài)物質(zhì)并沉積在基材上的成膜方法37. 化學(xué)氣相沉積制備薄膜的過程可分為五步驟,分別是哪

10、五步?答:1.反應(yīng)氣體的熱解,反應(yīng)氣體向基材表面擴(kuò)散;2.反應(yīng)氣體吸附于基材的表面;3.在基材表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng);4.氣相產(chǎn)物脫離表面擴(kuò)散掉或者被38. 化學(xué)氣相沉積時(shí),影響沉積層質(zhì)量的因素主要有哪些?分別是如何影響的?答:沉積溫度、反應(yīng)氣體分壓、沉積室壓力三個(gè)影響因素40.等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積薄膜時(shí),微觀過程是如何描述的? 答:氣體分子與等離子體重的電子發(fā)生碰撞,產(chǎn)生出活性基團(tuán)和離子;活性基團(tuán)直接擴(kuò)散到集采;活性基團(tuán)間發(fā)生反應(yīng),進(jìn)而形成沉積所需要的化學(xué)基團(tuán);沉積所需要的化學(xué)基團(tuán)擴(kuò)散到基材表面;氣體分子也可能沒有經(jīng)過活化過程而直接擴(kuò)散到基材附近;氣體分子被直接排出系統(tǒng)之外;到達(dá)基材表面的各

11、種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生沉積反應(yīng)并釋放出反應(yīng)產(chǎn)物;40. 熱障涂層通常是由抗高溫氧化的粘結(jié)底層和耐高溫的陶瓷面層所阻止或減少熱流對(duì)部件的作用,降低金屬表面溫度41. 簡(jiǎn)述熱噴涂的原理以及涂層的形成過程,涂層結(jié)構(gòu)?P175答:原理:熱噴涂是采用各種熱源使涂層材料加熱熔化或半熔化,然后用高速氣體使涂層材料分散細(xì)化并高速撞擊到基體表面形成涂層的工藝過程;形成過程:1.涂層材料經(jīng)加熱熔化和加速2.撞擊基體3.冷卻凝固4.形成涂層;涂層結(jié)構(gòu):由大小不一的扁平顆粒、未熔化的球形顆粒、夾雜和孔隙組成;42. 熱噴涂涂層與基體主要有哪幾種結(jié)合方式?答:機(jī)械結(jié)合,微冶金結(jié)合,擴(kuò)散結(jié)合以及物理結(jié)合43. 熱噴涂涂層中一般都

12、有一定的孔隙,其產(chǎn)生的原因有哪些?答:1.未熔化顆粒的低沖擊動(dòng)能;2.噴涂角度不同時(shí)造成的遮蔽效應(yīng)3.凝固收縮和盈利釋放校效應(yīng)45.復(fù)合噴涂線材是把兩種或兩種以上的材料復(fù)合而制成的噴涂線材,復(fù)合噴涂線材中大部分是增效復(fù)合噴涂線材,即在噴涂過程中不同組元互相發(fā)生熱反應(yīng)生成化合物,反應(yīng)熱與火焰熱相疊加,提高了熔滴溫度,達(dá)到基體后會(huì)使基體局部熔化產(chǎn)生短時(shí)高溫?cái)U(kuò)散,形成微冶金結(jié)合,從而提高結(jié)合強(qiáng)度46.簡(jiǎn)述冷噴涂的基本原理?答:是基于空氣動(dòng)力學(xué)原理的一種噴涂技術(shù),是利用高壓氣體低溫加熱,攜帶粉末顆粒,通過拉瓦爾噴管產(chǎn)生速度高達(dá)3001200m/s的超音速氣流,在金屬粉末未完全固態(tài)下從軸向撞擊基體材料,

13、通過較大的塑形流動(dòng)變形面而沉積于基體表面形成涂層47. 冷噴涂與熱噴涂相比,其特點(diǎn)有哪些?答:1.溫度低金屬材料在低溫噴涂過程中的氧化非常有限;2.對(duì)材料的組織結(jié)構(gòu)影響小,可以用來(lái)制備納米涂層和塊體材料,也可以用來(lái)制備對(duì)溫度敏感的非晶材料涂層;3.對(duì)基體的熱影響?。?.沉積率高,粉末可以回收利用;5.可以制備復(fù)合涂層;6.形成的涂層承受壓應(yīng)力由于涂層可以承受壓應(yīng)力,因而可以制備厚涂層;7.涂層孔隙率低;8.冷噴涂具有較高的結(jié)合力48. 化學(xué)熱處理過程可分為三個(gè)階段,請(qǐng)分別解釋之?P219答:化學(xué)熱處理過程可分為分解、吸附和擴(kuò)散三個(gè)連續(xù)階段;分解過程:滲劑通過一事實(shí)上溫度下的化學(xué)反應(yīng)或蒸發(fā)作用,

14、形成含有滲入元素的活性介質(zhì),然后通過活性原子在滲劑中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而到達(dá)工件的表面;吸收過程:滲入元素的活性原子吸附于工件表面并發(fā)生相界反應(yīng),即活性物質(zhì)與金屬表面而發(fā)生吸附-解吸過程;擴(kuò)散過程:吸附的活性原子從工件的表面向內(nèi)部擴(kuò)散,并與金屬基體形成固溶體或化合物;49. 滲碳是將低碳鋼的工件,在滲碳介質(zhì)中加熱到一定溫度,使碳原子滲入其表面層,獲得高滲碳層,再進(jìn)行淬火并低溫回火,在零件心被高估保持高的韌性的條件下,獲得高硬度馬氏體表面層,從而提高零件的疲勞強(qiáng)度和耐磨性50. 影響滲碳層質(zhì)量的因素主要有滲碳溫度,滲碳時(shí)間和滲碳介質(zhì)化學(xué)成分及滲碳?xì)夥仗卣?1. 在滲金屬工藝中,請(qǐng)簡(jiǎn)述形成金屬碳化物滲層的

15、原理?答:鉻,鈦,釩,鈮的原子直徑比較大,滲入工件中造成晶格的畸變,導(dǎo)致表面能升高,但由于這些元素與碳原子的親和力比鐵強(qiáng),因此,與碳形成碳化物后可使晶格畸變減小,表面能降低,使這些原子能不斷滲入,由于高溫下碳原子的擴(kuò)散較為容易,所以金屬碳化物滲層的增厚是金屬原子不斷吸附于工件表面,演員子不斷由里向外擴(kuò)散的結(jié)果52. 簡(jiǎn)述在化學(xué)熱處理時(shí),加入稀土元素為何能夠改善滲層的質(zhì)量?答:具有特殊電子結(jié)構(gòu)與化學(xué)活性的稀土元素不僅能滲入到鋼的表面,而且像其他元素一樣在表面中形成一定濃度梯度,在相同的化學(xué)熱處理?xiàng)l件下,稀土元素的添加可使化學(xué)熱處理速度明顯加快。由于稀土元素原子半徑比鐵原子的大40%左右,其滲入后

16、必然引起周圍鐵原子點(diǎn)陣的畸變,從而使間隙原子在畸變區(qū)富集,當(dāng)達(dá)到一定濃度后即成為C,N,B等化合物的成核核心,繼而沉淀析出細(xì)小彌散分布的化合物,且滲層組織細(xì)化,因此使?jié)B層性能也得到改善53. 熱浸鍍由稱熱鍍,是將被鍍金屬材料浸入融熔金屬或合金中獲得鍍層的方法;在熱浸鍍的過程中,被鍍金屬基體與鍍層金屬之間通過溶解,化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散等方式形成冶金結(jié)合的合金層54. 熱浸鍍的基本工藝分為前處理,熱浸鍍和后處理,按前處理的不同可分為溶劑法和保護(hù)氣體還原法55. 簡(jiǎn)述熱浸鍍鋅層的形成過程的兩種觀點(diǎn)?P241答:一種觀點(diǎn)認(rèn)為,當(dāng)鐵工件浸入熔融鋅液時(shí),首先在界面上形成鋅與體心固熔體,這是基體金屬鐵在固體狀態(tài)下

17、溶有鋅原子形成一種晶體;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,鋼與液態(tài)鋅接觸時(shí),形成鋅在鐵中的固溶體后,首先形成的是生成自由能較低的相;56. 簡(jiǎn)述熱浸鍍鋁層的形成過程?P247答:鋼材熱鍍鋁時(shí),液態(tài)鋁和固態(tài)的鐵在界面發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)。首先,液態(tài)鋁在鋼板表面發(fā)生浸潤(rùn),接著發(fā)生鐵原子的溶解和鋁原子的吸附,形成鐵鋁化合物。隨后鐵鋁原子相互擴(kuò)散和合金層的長(zhǎng)大,鋼板離開鋁鍋時(shí),合金層上面會(huì)附一層液態(tài)鋁,凝固后的鍍層有鋅鋁合金層和純鋁層組成。57. 高能束表面處理技術(shù)的基本原理是利用高能密度的熱源使基體材料表面的顯微組織與性能發(fā)生改變,從而獲得比基體材料更優(yōu)異的組織結(jié)構(gòu)和性能的一種技術(shù)58. 激光表面強(qiáng)化是利用高能激光束和材

18、料表面之間的交互作用,改變材料表面的組織結(jié)構(gòu),物理性能與化學(xué)成分,應(yīng)力狀態(tài)等,從而改變材料的表面性能,提高材料的使用壽命,激光表面強(qiáng)化技術(shù)包括激光表面硬化,激光表面合金化,激光表面熔凝和激光表面熔覆,激光表面沖擊強(qiáng)化等59. 請(qǐng)給出復(fù)合鍍層的沉積步驟P50答:(1)懸浮于鍍液中的微粒,由鍍液循環(huán)系統(tǒng)從電鍍液深處向陰極表面輸送,取決于鍍液的攪拌方式和強(qiáng)度以及陰極的形狀及排布狀況。(2)微粒黏附于電極上。凡是影響微粒與電極間作用力的各種因素,均對(duì)這種吸附有影響,其影響不僅對(duì)微粒和電極的特征有關(guān),而且也與鍍液的成分和性能以及電鍍的工藝條件有關(guān)。(3)微粒被沉積在陰極上金屬鍍層裹覆。吸附在陰極上的微粒

19、,必須停留超過一定時(shí)間才有可能被電沉積的金屬俘獲。60. 塑料表面進(jìn)行化學(xué)鍍金屬銅時(shí)的基本工藝及各工序的目的?P60答:化學(xué)鍍銅之前需要進(jìn)行鍍前預(yù)處理,主要包括除油,粗化,敏化及活化等工序。其目的分別為:(1) 粗化:目的在于提高零件表面的親水性和形成適當(dāng)?shù)拇衷锒?,以保證鍍層有良好的附著力。(2) 敏化:是使粗化后的零件表面吸附一層有還原性的二價(jià)錫離子,以便在隨后的離子型活化處理時(shí),將銀離子或者靶離子還原成有催化作用的銀或靶原子。(3) 活化:是使零件表面形成一層有催化作用的貴金屬,以使化學(xué)鍍能夠自發(fā)進(jìn)行。61. 鋁合金陽(yáng)極氧化時(shí)的陰陽(yáng)極化學(xué)反應(yīng)方程是什么?P105答:鋁及鋁合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化時(shí)

20、,由于電解質(zhì)是強(qiáng)酸性,陽(yáng)極電位較高。因此,陽(yáng)極反應(yīng)是水解反應(yīng),產(chǎn)生初生態(tài)的原子O.氧原子立即對(duì)鋁發(fā)生氧化反應(yīng),生成氧化鋁,從而形成致密的氧化膜。陽(yáng)極反應(yīng):H2O-2e- O+2H+ 2AL+3O AL2O362. 什么是鋁合金陽(yáng)極氧化膜的著色、封閉,都有哪些方法P109答:著色是一種通過金屬表面的大量微孔或金屬表面對(duì)染料的強(qiáng)烈吸附和化學(xué)反應(yīng)使金屬表面發(fā)色的工藝,增強(qiáng)孔隙吸附力。封閉是陽(yáng)極氧化的一種后處理方法,是提高陽(yáng)極氧化膜腐蝕性的必需工藝,同時(shí)它還可以防止染料褪色,提高染色膜的耐光性。方法:吸附著色法,電化學(xué)方法;熱水封閉法,蒸汽封閉法,重鉻酸鹽封閉法,水解封閉法。63. 真空蒸發(fā)沉積時(shí),對(duì)

21、蒸發(fā)材料有什么要求P146答:許多材料的蒸發(fā)溫度為1000-2000可以用電阻加熱作蒸發(fā)源,選作蒸發(fā)源材料的熔點(diǎn)必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這一溫度,考慮蒸發(fā)源材料的蒸汽壓,降低蒸發(fā)源溫度或使蒸發(fā)源材料的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于薄膜材料。64. 鋁合金進(jìn)行氧化處理后,需要進(jìn)行封閉處理,其目的是什么?P109答:防止氧化膜的污染,并能提高氧化膜的耐蝕性和絕緣特性。65. 鋁或者鋁合金的微弧氧化后的產(chǎn)物是什么?P113答:在熱化學(xué),電化學(xué)和等離子化學(xué)的共同作用下,在其表面形成一層以-Al2O3和-Al2O3為主的硬質(zhì)陶瓷層。66. 等離子堆焊時(shí),根據(jù)電源的接法不同,等離子弧主要有哪幾種。其主要區(qū)別是什么?P209210答:1)轉(zhuǎn)移型。將工件接正極,鎢電極接負(fù)極,等離子弧建立在工件和電極之間。引弧時(shí),先按非轉(zhuǎn)移型引弧,而后工件轉(zhuǎn)接正極將電弧引出去。轉(zhuǎn)移弧有良好的壓縮性,電流密度和溫度都高于同樣焊槍結(jié)構(gòu),同樣功率的非轉(zhuǎn)移弧。堆焊時(shí)常用此類型的等離子弧。2)非轉(zhuǎn)移型。將鎢電極接負(fù)極,噴嘴接正極,等離子弧建立在鎢極與噴嘴之間,工件不帶電。等離子弧在噴嘴內(nèi)不延伸出來(lái),只從噴嘴中噴出高溫焰流,又稱等離子流。這種等離子弧,主要用于噴涂和焊接薄工件。3)聯(lián)合型等離子弧。聯(lián)合型等離子弧有轉(zhuǎn)移型和非

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