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文檔簡介
1、物位檢測(cè)儀表物位檢測(cè)儀表編制:劉莉圓編制:劉莉圓2015年年5月月內(nèi)容概要內(nèi)容概要一、物位的概念二、物位的分類三、磁翻板液位計(jì)四、電接點(diǎn)液位計(jì)五、浮筒式液位計(jì)六、差壓式液位計(jì)七、雷達(dá)液位計(jì)八、電容式液位計(jì)九、液位計(jì)選型規(guī)范一、物位的概念一、物位的概念1.在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位,2.容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位3.測(cè)量液位的儀表叫液位計(jì),測(cè)量料位的儀表叫料位計(jì)4.測(cè)量兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的儀表叫界面計(jì)5.在物位檢測(cè)中,有時(shí)需要對(duì)物位進(jìn)行連續(xù)檢測(cè),有時(shí)只需要測(cè)量物位是否達(dá)到某一特定位置,用于定點(diǎn)物位測(cè)量的儀表稱為物位開關(guān) 物位測(cè)量的目的在于正確地測(cè)知容器中所貯藏物質(zhì)的容量或
2、質(zhì)量;隨時(shí)知道容器內(nèi)物位的高低,對(duì)物位上、下限進(jìn)行報(bào)警;連續(xù)地監(jiān)視生產(chǎn)和進(jìn)行調(diào)節(jié),使物位保持在所要求的高度。物位測(cè)量對(duì)于保證設(shè)備的安全運(yùn)行亦十分重要。二、物位儀表的分類二、物位儀表的分類 在生產(chǎn)過程的物位測(cè)量中,不僅有常溫、常壓、一般性介質(zhì)的液位、料面、界面的測(cè)量,而且還常常會(huì)遇到高溫、低溫、高壓、易燃易爆、粘性及多泡沫沸騰狀介質(zhì)的物位測(cè)量問題。為滿足生產(chǎn)過程物位測(cè)量的要求,目前已建立起各種各樣的物位測(cè)量方法,如直讀法、浮力法、靜壓法、電容法、放射性同位素法、超聲波法以及激光法、微波法等。在上述方法中,直讀法是直接用與被測(cè)容器旁通的玻璃管或帶夾縫的玻璃板顯示容器中的液位高度,此法直觀,結(jié)構(gòu)簡單
3、。除此之外,生產(chǎn)過程中應(yīng)用較廣泛的方法是靜壓法、浮力法和電容法。 1.直讀式物位儀表:玻璃管液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)等。2.差壓式物位儀表:利用液柱或物料堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作。3.浮力式物位儀表:利用浮子高度或浮力隨液位高度而變化的原理工作。4.電磁式物位儀表:使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化,如電容5.核輻射物位儀表:利用射線透過物料時(shí)其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理6.聲波式物位儀表:由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同,測(cè)出這些變化就可測(cè)知物位。根據(jù)工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式。7.光學(xué)式物位儀表:利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理工作。三、磁翻板
4、液位計(jì)三、磁翻板液位計(jì) 3.1 工作原理:磁翻板液位計(jì)是根據(jù)磁性耦合原理、阿基米德(浮力定律)等原理巧妙地結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測(cè)量的裝置。該類型的儀表都有一個(gè)容納浮球的腔體(稱為主體管或外殼),腔體通過法蘭或其他接口與容器組成一個(gè)連通器。這樣,儀表的腔體內(nèi)的液面與容器內(nèi)的液面是相同高度的,所以腔體內(nèi)的浮球會(huì)隨著容器內(nèi)液面的升降而升降;這時(shí)候我們并不能看到液位,所以我們?cè)谇惑w的外面裝了一個(gè)翻柱顯示器,因?yàn)槲覀冊(cè)谥圃旄∏驎r(shí)在浮球沉入液體與浮出部分的交界處安裝了磁鋼,它與浮球隨液面升降時(shí),它的磁性透過外殼傳遞給翻柱顯示器,推動(dòng)磁翻柱翻轉(zhuǎn)180;由于磁翻柱是有紅、白兩個(gè)半圓柱
5、合成的圓柱體,所以翻轉(zhuǎn)180后朝向翻柱顯示器外的會(huì)改變顏色(液面以下紅色、以上白色),兩色交界處即是液面的高度。 為了擴(kuò)大它的使用范圍,還可以根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求增加液位變送裝置,以輸出多種電信號(hào)(如:電阻信號(hào)、電壓信號(hào)、或者電流信號(hào))。其中,420mA電流信號(hào)是比較常用的一種。比如:在監(jiān)測(cè)液位的同時(shí)磁控開關(guān)信號(hào)可用于對(duì)液位進(jìn)行控制或報(bào)警;在翻柱液位計(jì)的基礎(chǔ)上增加了 420mA 變送傳感器,在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)液位的同時(shí),將液位的變化通過變送傳感器、線纜及儀表傳到控制室,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。類型適用范圍及用途普通型普通型浮子液位計(jì)是一種就地顯示儀表,廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、輕工、環(huán)保等部門,對(duì)開口或承
6、壓容器中的液位進(jìn)行連續(xù)顯示。防腐型特別適合于具有腐蝕性、毒性的液位測(cè)量指示。伴熱型適用于測(cè)量粘度比較大、易結(jié)晶的液體介質(zhì)(該儀表需要使用伴熱裝置)。高溫型適用于容器壓力小于10Mpa、溫度在-200450之間的液體介質(zhì)的液位測(cè)量。高壓型適用于溫度為200以下、過程壓力高于10Mpa(20Mpa以下)的密閉容器內(nèi),測(cè)量液體介質(zhì)的液位情況。高溫高壓型適用于溫度高于200、過程壓力高于10Mpa(20Mpa以下)的密閉容器內(nèi),測(cè)量液體介質(zhì)的液位情況。防爆型適用于在易燃易爆環(huán)境里、需要電信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸?shù)那闆r,該儀表帶420mA電流信號(hào)或上下限報(bào)警設(shè)定的液位變送器等電子裝置。頂裝型適用于各種地下流動(dòng)介質(zhì)儲(chǔ)
7、罐,可在地面上顯示液位。不適合于強(qiáng)烈振動(dòng)和強(qiáng)磁的工作場(chǎng)合。3.2選型須知選型須知 需提供被測(cè)介質(zhì)的密度、粘度、溫度、腐蝕性、過程壓力、安裝中心距、連接方式等,如需要遠(yuǎn)傳報(bào)警和顯示還需提供防爆等級(jí),報(bào)警參數(shù)等。安裝要求a.液位計(jì)的測(cè)量范圍為兩個(gè)連接法蘭的中心距(頂裝型除外),其中下連接法蘭的中心即為儀表指示的零點(diǎn);b.應(yīng)保證設(shè)備上的連接法蘭的端面具有恰當(dāng)?shù)钠矫娑?、垂直度、中心距,以保證產(chǎn)品的安裝和使用;c.浮子室(或者稱為主體管)內(nèi)應(yīng)保持清潔而不應(yīng)有雜質(zhì),特別是鐵磁性物質(zhì)。當(dāng)介質(zhì)不清潔時(shí),應(yīng)增加吸附或過濾裝置,以確保儀表正常工作。d.如測(cè)量介質(zhì)為水或易冷凝介質(zhì)在冬季還應(yīng)做好保溫伴熱工作。3.3安
8、裝要求液位計(jì)安裝前需要簡單對(duì)液位計(jì)進(jìn)行一下檢測(cè):、拆下浮子室法蘭將浮子按箭頭向上方向(此時(shí)浮子內(nèi)磁鋼在其上半部)裝入浮子室,重新裝上浮子室法蘭,注意裝好密封墊并均勻緊固;、將液位計(jì)下法蘭堵死,把潔凈水由上連接法蘭口緩緩注入浮子室,如果指示器應(yīng)有液位指示且靈敏無跳動(dòng),則液位計(jì)顯示正常;、如指示器為跟蹤指示,可用備用工具磁鋼把指示浮子吸起,使之與浮子室內(nèi)的磁浮子耦合(浮子指示式)或用磁鋼自下至上吸引指示器使其指示正確。對(duì)于帶液位計(jì)變送器的液位計(jì)其檢測(cè)方法如下:開啟電源,使液位計(jì)的變送器預(yù)熱穩(wěn)定。打開閥門使液位計(jì)進(jìn)液,并將液位穩(wěn)定在零位,此時(shí)液位計(jì)變送器的輸出信號(hào)應(yīng)為4mA(或者1V等),如不符,請(qǐng)
9、可以調(diào)整變送器模塊上的調(diào)零電位器,直至輸出信號(hào)相符位置。將液位升至并穩(wěn)定在滿量程,此時(shí)液位計(jì)變送器的輸出信號(hào)應(yīng)為20mA(或者5V等),如不符,請(qǐng)可以調(diào)整變送器模塊上的調(diào)滿電位器,直至輸出信號(hào)相符位置;注意:調(diào)零和調(diào)滿電位器為精密器件,用力要輕柔、均勻。校驗(yàn)25%、50%、75%量程的顯示值,觀察輸出信號(hào)基本性能是否符合要求;調(diào)試工作完成,可以投入使用。3.4常見故障及處理序號(hào)故障特征產(chǎn)生的原因排除方法1液位升降、儀表無指示浮子漏、損壞、比重不合適、浮子失磁,浮子卡死更換,清理2指示不正常 部分翻柱失磁,磁浮子上下裝反更換,上下調(diào)換3儀表發(fā)生滲漏1、密封件損壞更換密封墊2、焊縫開裂補(bǔ)焊或更換4
10、液位變送器顯示異常2、變送器規(guī)格不符更換3、變送器電路異常檢修線路或返廠四、電接點(diǎn)液位計(jì)四、電接點(diǎn)液位計(jì)4.1測(cè)量原理 電接點(diǎn)液位計(jì)是由水位測(cè)量筒,電接點(diǎn)和數(shù)字顯示儀等部分構(gòu)成,由于水和汽的導(dǎo)電性能差別極大,一般水阻在幾十K,汽阻在1M以上,電接點(diǎn)的絕緣子使電接點(diǎn)與水位測(cè)量筒外殼絕緣。當(dāng)水位浸沒電接點(diǎn)時(shí),由于水的電阻較底,使電接點(diǎn)與容器外殼接通,通過水和汽阻值的變化,轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送至數(shù)字顯示儀進(jìn)行處理,然后通過4-20毫安輸出到DCS。4.2結(jié)構(gòu)組成4.3電接點(diǎn)水位計(jì)常見故障及處理4.3.1汽包水質(zhì)對(duì)電接點(diǎn)水位計(jì)的影響:汽包水質(zhì)對(duì)電接點(diǎn)水位計(jì)的影響:汽包內(nèi)的水質(zhì)結(jié)垢,化學(xué)腐蝕造成水側(cè)電接點(diǎn)與
11、筒體的“開路”故障。會(huì)造成二次表顯示水位不準(zhǔn),或水柱間斷顯示,誤發(fā)水位報(bào)警信號(hào)等異?,F(xiàn)象。4.3.2水位計(jì)的電極掛水影響水位計(jì)的電極掛水影響電接點(diǎn)水位計(jì)的測(cè)量筒因隨環(huán)境溫度的快速冷凝及水浪沖擊,造成高處電極爐水沿電極和筒壁濺延,導(dǎo)致電極上形成 “掛水” 短路現(xiàn)象。掛水后形成電極間連通,同樣會(huì)造成水位顯示的錯(cuò)誤。4.3.3電極的檢修電極的檢修1.電極絲扣和壓接面,應(yīng)完好無缺陷;電極表面應(yīng)清潔、光滑,無裂紋或殘斑。2.電極芯對(duì)筒壁絕緣電阻,用500V絕緣表測(cè)試,應(yīng)大于20兆歐。3.安裝電極時(shí)要小心,不得猛烈敲擊,以防因機(jī)械振動(dòng)損壞電極。4.電接點(diǎn)的引線應(yīng)采用耐用高溫的氟塑料線,以免造成高溫下電極短
12、路。5.運(yùn)行中若發(fā)現(xiàn)儀表未按規(guī)定水位動(dòng)作報(bào)警時(shí),應(yīng)首先檢查測(cè)量筒上各電極的接線是否松脫、短路,各電極與筒體是否絕緣,測(cè)量筒內(nèi)的電極是否由于水中的臟物而產(chǎn)生掛水現(xiàn)象。如果上述檢查均未發(fā)現(xiàn)問題,那么故障可能出在顯示儀表上。注意:在汽包第一次加藥煮爐時(shí)應(yīng)關(guān)閉電接點(diǎn)水位計(jì)的液相和氣相閥門。注意:在汽包第一次加藥煮爐時(shí)應(yīng)關(guān)閉電接點(diǎn)水位計(jì)的液相和氣相閥門。五、浮筒式液位計(jì)五、浮筒式液位計(jì)5.1測(cè)量原理:浮力式液位計(jì)應(yīng)用阿基米德原理,包括恒浮力式、變浮力式兩大類。恒浮力式分浮標(biāo)式與浮球式,都是維持浮力不變,浮標(biāo)或浮球漂浮在液面上,其位置隨著液位高低而變化,當(dāng)測(cè)出浮標(biāo)的位置時(shí),就能確定液位的高低。如浮標(biāo)液位計(jì)
13、、浮球液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)。變浮力式主要是浮筒液位計(jì),利用浮筒沉浸在液體里,根據(jù)浮筒被浸的程度不同,則浮筒所受的浮力不同,只要檢測(cè)出浮筒所受浮力的變化,就可知液位的高低。阿基米德原理:阿基米德原理是物理學(xué)中關(guān)于力學(xué)的一條基本原理:浸在靜止流體中的物體受到流體作用的合力大小等于物體排開的流體的重量,這個(gè)合力稱為浮力。浮力的大小可用下式計(jì)算:F 浮= 液(氣)g V 排。F - 浮力 - 液體或氣體密度g - 重力加速度V - 物體容積(體積)阿基米德原理說明浸在液體里的物體受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被該物體排開的液體的重力。浮力式液位計(jì)就是應(yīng)用了阿基米德原理。5.2結(jié)構(gòu)原理 主要由測(cè)量部
14、分和轉(zhuǎn)換部分(放大器)組成,測(cè)量部分由浮筒及吊鏈、傳動(dòng)桿、傳動(dòng)芯軸/扭力管及殼體組成。浮力通過傳動(dòng)桿和傳動(dòng)芯軸/扭力管傳遞,工作杠桿夾持著傳動(dòng)芯軸并剛性連接到傳感器的貼有金屬薄膜應(yīng)變電阻橋路的撓曲梁。一端焊在傳遞芯軸上的扭力管也起到隔離密封的作用。浮筒為一根兩端封閉的長圓形空心金屬管,用吊鏈掛在傳動(dòng)桿一端,由于有一定質(zhì)量(重量),浮筒可沉浸在液體中,當(dāng)液位上升時(shí),浮筒的浸沒部分增加,它所排開的那部分液體的體積也增加,因此液體作用在浮筒上的浮力變大,測(cè)出這一浮力變化即可測(cè)出液位。液位變化引起的浮力變化改變了浮筒向下作用力(重力),通過傳動(dòng)桿轉(zhuǎn)換為測(cè)量力矩的變化。這個(gè)測(cè)量力矩作用在傳動(dòng)芯軸并與扭力
15、管的扭力矩相平衡,產(chǎn)生的芯軸微轉(zhuǎn)角位移代表了相應(yīng)的浮力(液位),微轉(zhuǎn)角位移經(jīng)工作杠桿將力矩放大并使施加到撓曲梁的力發(fā)生變化,應(yīng)變電阻阻值隨之變化,傳感器有一個(gè)對(duì)應(yīng)液位的測(cè)量信號(hào)給轉(zhuǎn)換部分(放大器)。0%液位時(shí),浮筒垂直向下的重力最大,隨液位升高浮力加大則浮筒重力成線性減少。轉(zhuǎn)換部分主要由放大器的微處理器及電子電路和LCD/操作按鍵組成,作用是向傳感器應(yīng)變電阻橋路隔離供電并將測(cè)量信號(hào)隔離放大和數(shù)據(jù)處理,420mADC 信號(hào)給控制室。5.3安裝要求 1.儀表在安裝前應(yīng)檢查儀表防爆標(biāo)志、溫度組別、及關(guān)聯(lián)設(shè)備與使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是否與說明書規(guī)定相符。 2. 儀表安裝時(shí),必須拆除套在內(nèi)筒和杠桿上面的減震膠環(huán)。
16、 3. 儀表需調(diào)試或維修時(shí),不得改變電器參數(shù)及元器件規(guī)格、型號(hào)等。 4. 儀表安裝應(yīng)牢固可靠,測(cè)量室安裝必須與地面垂直。 5. 安裝時(shí)變送器不應(yīng)受到強(qiáng)烈振動(dòng)和沖擊,特別是對(duì)掛有內(nèi)筒的杠桿,不得大幅度地?cái)[動(dòng)和拉壓,以免破壞儀表精度甚至損壞。 6. 該儀表不參與裝置在投產(chǎn)前所進(jìn)行的氣掃,氣密,水壓等工藝性試驗(yàn)。 7. 儀表外殼必須良好地接地。 8. 儀表不宜安裝在有劇烈震動(dòng)的環(huán)境中。5.4浮筒液位計(jì)的校準(zhǔn)浮筒液位計(jì)的校準(zhǔn)5.4.1掛重法測(cè)液位時(shí):5.4.1掛重法測(cè)界面時(shí):5.4.2水校法將變送器按工作狀態(tài)放置,與裝置連接的接口法蘭與相應(yīng)口徑壓力的盲板法蘭連接(也可直接連接在裝置上,將根部閥關(guān)閉)在
17、排污孔引一根透明軟管以觀察測(cè)量室的水位。注意:校驗(yàn)比水密度大的工作液體的浮筒,注意:校驗(yàn)比水密度大的工作液體的浮筒,不能夠校驗(yàn)不能夠校驗(yàn)100%時(shí)的刻度。時(shí)的刻度。5.4.3水校法例題:5.5常見故障及處理辦法常見故障及處理辦法故障故障現(xiàn)象現(xiàn)象連通管堵塞偏大或偏小疏通浮筒卡住指示無變化輕敲,或拆卸檢查扭力管擊穿指示異常聯(lián)系廠家浮筒脫落指示最大重新安裝介質(zhì)密度與設(shè)計(jì)不符偏高或偏低重新校準(zhǔn)儀表冬季浮筒內(nèi)介質(zhì)結(jié)冰指示無變化增加伴熱浮筒破裂指示異常聯(lián)系廠家六六、差壓式液位計(jì)、差壓式液位計(jì)6.1測(cè)量原理:靜壓式液位的測(cè)量方法是通過測(cè)得液柱高度產(chǎn)生的靜壓實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量的。其原理如圖所示,PA為密閉容器中A點(diǎn)
18、的靜壓(氣相壓力),PB為B點(diǎn)的靜壓,H為液柱高度,為液體密度。根據(jù)流體靜力學(xué)的原理可知,A、B兩點(diǎn)的壓力差為gHpppAB如果圖中的容器為敞口容器,則pA為大氣壓,則上式可寫為gHppB式中 PB B點(diǎn)的表壓力。6.2零點(diǎn)遷移問題 差壓式液位計(jì)主要用于密閉有壓容器的液位測(cè)量。由測(cè)量原理可知,凡是能夠測(cè)量差壓的儀表都可以用于密閉容器液位的測(cè)量。采用差壓式液位計(jì)測(cè)量液位時(shí),由于安裝位置不同,一般情況下均會(huì)存在零點(diǎn)遷移的問題。 6.2.1無遷移如圖所示,變送器安裝高度與容器下部取壓位置在同一高度。將差壓變送器的正、負(fù)壓室分別與容器下部和上部的取壓點(diǎn)P1、P2相連接,如果被測(cè)液體的密度為,則作用于差
19、壓變送器正、負(fù)壓室的差壓為gHppp21當(dāng)液位由H=0變化到最高液位H=Hmax時(shí),P由零變化到最大差壓Pmax,變送器對(duì)應(yīng)的輸出電流為IminImax。變送器的測(cè)量范圍不需要調(diào)整,稱為無遷移。 6.2.2正遷移實(shí)際測(cè)量中,變送器的安裝位置有時(shí)低于容器下部的取壓位置,如圖所示,變送器安裝高度低于測(cè)量下限的距離為h。這時(shí)液位高度H與壓差p之間的關(guān)系式為當(dāng)H=0時(shí),p=hg0,并且為常數(shù)項(xiàng),作用于變送器使其輸出電流大于Imin;當(dāng)H=Hmax時(shí),最大壓差p=Hmaxg+hg,使變送器輸出電流大于Imax。這時(shí)可以通過調(diào)整變送器的零位,使變送器在H=0,p=hg時(shí),其輸出為Imin ;當(dāng)H=Hmax
20、,最大壓差p=Hmaxg+hg時(shí),變送器的輸出為Imax ,從而實(shí)現(xiàn)變送器輸出與液位之間的正常對(duì)應(yīng)關(guān)系,此時(shí)變送器的測(cè)量范圍發(fā)生變化,但量程仍然為Hmaxg。由于調(diào)整的壓差p是大于零(作用于正壓室)的附加靜壓,所以稱為正遷移。6.2.3負(fù)遷移有些時(shí)候,差壓變送器的負(fù)壓側(cè)往往增加冷凝罐,灌滿隔離液。因此,負(fù)壓側(cè)引壓導(dǎo)管也有一個(gè)附加的靜壓作用于變送器,使得被測(cè)液位H=0時(shí),壓差不等于零。如圖所示,負(fù)壓導(dǎo)管充滿高度為h的被測(cè)液體,則此時(shí)液位高度H與壓差p之間的關(guān)系式為由上式可知,當(dāng)H=0時(shí),p=hg0,作用于變送器會(huì)使其輸出小于Imin;當(dāng)H=Hmax時(shí),最大壓差p=Hmaxghg,使變送器輸出小于
21、Imax 。這時(shí)可以通過調(diào)整變送器的零位,使變送器在H=0時(shí),p=hg0時(shí),其輸出為Imin ;當(dāng)H=Hmax、最大壓差p=Hmaxghg時(shí),變送器的輸出為Imax ;變送器的測(cè)量范圍發(fā)生變化,實(shí)現(xiàn)了變送器輸出與液位之間的正常對(duì)應(yīng)關(guān)系,但量程仍然為Hmaxg 。由于調(diào)整的壓差p是小于零(作用于負(fù)壓室)的附加靜壓,則稱為負(fù)遷移。 6.3法蘭式差壓液位計(jì)當(dāng)測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒,以及粘度大、易凝固等介質(zhì)的液位時(shí),為解決引壓管線腐蝕或堵塞的問題,可以采用法蘭式差壓變送器。如圖所示,變送器的法蘭直接與容器上的法蘭連接,作為敏感元件的金屬膜盒經(jīng)毛細(xì)管與變送器的測(cè)量室相連通,在膜盒、毛細(xì)管和測(cè)量室所組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)充有硅油,作為傳壓介質(zhì),起到變送器與被測(cè)介質(zhì)隔離的作用。法蘭式差壓變送器測(cè)量液位時(shí),同樣存在零點(diǎn)“遷移”問題,遷移量的計(jì)算方法與前述差壓式相同。 6.4常見故障及處理在處理差壓式液位計(jì)時(shí)候,應(yīng)先確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)安裝情況,正壓側(cè)是否和容器液位的零位齊平;是否需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移;正負(fù)壓室是否裝反,負(fù)壓側(cè)該為氣相的
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