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文檔簡介

1、會計學(xué)1檢測檢測(jin c)技術(shù)的基本概念技術(shù)的基本概念第一頁,共74頁。2022-6-212一、檢測與傳感器的概念一、檢測與傳感器的概念檢測:檢測: 利用各種物理、化學(xué)效應(yīng),選擇合適的方法與裝置,將生產(chǎn)、科研、生活等各方面的有關(guān)信息通過檢查與測量的方法賦予定性利用各種物理、化學(xué)效應(yīng),選擇合適的方法與裝置,將生產(chǎn)、科研、生活等各方面的有關(guān)信息通過檢查與測量的方法賦予定性(dng xng)與定量結(jié)果的過程。與定量結(jié)果的過程。傳感器:傳感器: 從廣義的角度來說,檢出感知信號器件和信號處理部分總稱為傳感器。從廣義的角度來說,檢出感知信號器件和信號處理部分總稱為傳感器。 第1頁/共73頁第二頁,共7

2、4頁。2022-6-213檢測系統(tǒng)的基本檢測系統(tǒng)的基本(jbn)組成:組成:非電量非電量(dinling)或電量或電量(dinling)傳感器傳感器電量電量(dinling)信號處信號處理電路理電路顯示器顯示器Uo io f數(shù)據(jù)處數(shù)據(jù)處理裝置理裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1 1、傳感器:、傳感器:( (也可按其他形式分類,例如被測量)也可按其他形式分類,例如被測量)參量型傳感器:參量型傳感器: 輸出量是電阻、電感、電容無源電參量,有電阻式輸出量是電阻、電感、電容無源電參量,有電阻式、電感式、電容式傳感器等。、電感式、電容式傳感器等。發(fā)電型傳感器:發(fā)電型傳感器: 輸出量是電壓、電流,有熱電式、光電式、磁

3、電式、輸出量是電壓、電流,有熱電式、光電式、磁電式、壓電式傳感器等。壓電式傳感器等。第2頁/共73頁第三頁,共74頁。2022-6-2142 2、信號處理電路:、信號處理電路: 包括放大或衰減電路、濾波包括放大或衰減電路、濾波(lb)(lb)電路電路、隔離電路等。放大電路把傳感器輸出電量、隔離電路等。放大電路把傳感器輸出電量變成具有一定驅(qū)動和傳輸能力的電壓、電流變成具有一定驅(qū)動和傳輸能力的電壓、電流或頻率信號,以推動后級的顯示器、數(shù)據(jù)處或頻率信號,以推動后級的顯示器、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。理裝置及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3 3、顯示器:、顯示器: 目前有模擬顯示、數(shù)字顯示、圖像顯示目前有模擬顯示、數(shù)字顯示

4、、圖像顯示、記錄儀。、記錄儀。第3頁/共73頁第四頁,共74頁。2022-6-2154 4、數(shù)據(jù)處理裝置:、數(shù)據(jù)處理裝置: 對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、邏輯判斷、線性對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、邏輯判斷、線性變換,對動態(tài)測試結(jié)果進(jìn)行頻譜分析、相關(guān)分析,變換,對動態(tài)測試結(jié)果進(jìn)行頻譜分析、相關(guān)分析,借助計算機(jī)。借助計算機(jī)。5 5、執(zhí)行機(jī)構(gòu):、執(zhí)行機(jī)構(gòu): 用電壓、電流信號驅(qū)動繼電器、電磁鐵、電磁閥用電壓、電流信號驅(qū)動繼電器、電磁鐵、電磁閥門、伺服電機(jī)等,起通斷、控制門、伺服電機(jī)等,起通斷、控制(kngzh)(kngzh)、調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)、保護(hù)等作用。保護(hù)等作用。第4頁/共73頁第五頁,共74頁。2022

5、-6-216第5頁/共73頁第六頁,共74頁。2022-6-217 就被測對象而言工業(yè)上需要就被測對象而言工業(yè)上需要(xyo)(xyo)檢測的量檢測的量有電量和非電量兩大類。早期多用非電量的方法測有電量和非電量兩大類。早期多用非電量的方法測量,例如:用尺測量長度;用液體熱膨脹的溫度計量,例如:用尺測量長度;用液體熱膨脹的溫度計測溫度;天平測量物重。測溫度;天平測量物重。 第6頁/共73頁第七頁,共74頁。2022-6-218 對于各種各樣的被測量,有各種各樣的傳感器。下面請看對于各種各樣的被測量,有各種各樣的傳感器。下面請看幾個幾個(j )(j )傳感器應(yīng)用實例傳感器應(yīng)用實例: :在本課程都要

6、學(xué)習(xí)到。在本課程都要學(xué)習(xí)到。計量測試計量測試第7頁/共73頁第八頁,共74頁。2022-6-219 醫(yī)療診斷醫(yī)療診斷 B超與超與CT第8頁/共73頁第九頁,共74頁。2022-6-2110第9頁/共73頁第十頁,共74頁。2022-6-2111 濕濕 度度 測測 量量 紡紡 織織 品品精確的 煙草烘煙草烘干干木材烘干木材烘干芯片生產(chǎn)要求最高的濕度芯片生產(chǎn)要求最高的濕度穩(wěn)定性穩(wěn)定性紙紙 品品濕度濕度(shd)(shd)傳感器傳感器第10頁/共73頁第十一頁,共74頁。2022-6-2112第11頁/共73頁第十二頁,共74頁。2022-6-2113數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)(shz)電壓、歐姆表電壓、歐

7、姆表第12頁/共73頁第十三頁,共74頁。2022-6-2114第13頁/共73頁第十四頁,共74頁。2022-6-2115月球車月球車第14頁/共73頁第十五頁,共74頁。2022-6-2116火星車火星車第15頁/共73頁第十六頁,共74頁。2022-6-2117“惠更斯惠更斯”號登陸號登陸(dng l)土衛(wèi)六的效果圖土衛(wèi)六的效果圖土衛(wèi)六表面土衛(wèi)六表面(biomin)第16頁/共73頁第十七頁,共74頁。2022-6-2118安全檢查安全檢查第17頁/共73頁第十八頁,共74頁。2022-6-2119第18頁/共73頁第十九頁,共74頁。2022-6-2120面部面部(min b)識別識別

8、技術(shù)技術(shù)第19頁/共73頁第二十頁,共74頁。2022-6-2121智能智能(zh nn)機(jī)械機(jī)械手手第20頁/共73頁第二十一頁,共74頁。2022-6-2122第21頁/共73頁第二十二頁,共74頁。2022-6-2123第22頁/共73頁第二十三頁,共74頁。2022-6-2124 傳感器在總體傳感器在總體(zngt)(zngt)上呈現(xiàn)出多功能、微上呈現(xiàn)出多功能、微型化、數(shù)字化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展型化、數(shù)字化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。將在第十三章檢測系統(tǒng)的綜合應(yīng)用詳細(xì)學(xué)趨勢。將在第十三章檢測系統(tǒng)的綜合應(yīng)用詳細(xì)學(xué)習(xí)。習(xí)。 第23頁/共73頁第二十四頁,共74頁。2022

9、-6-2125學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)(xux)方法:方法: 學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)(xux)自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)課程自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)課程 ,涉及到物理,涉及到物理 、電工基礎(chǔ)、電工基礎(chǔ)、 電子線路等多方面知識,學(xué)習(xí)電子線路等多方面知識,學(xué)習(xí)(xux)之前應(yīng)有所準(zhǔn)備。學(xué)習(xí)之前應(yīng)有所準(zhǔn)備。學(xué)習(xí)(xux)中在弄懂基本概念的同時,配合必要的實驗、實習(xí)環(huán)節(jié),理論聯(lián)系實際。中在弄懂基本概念的同時,配合必要的實驗、實習(xí)環(huán)節(jié),理論聯(lián)系實際。第24頁/共73頁第二十五頁,共74頁。第25頁/共73頁第二十六頁,共74頁。2022-6-2127在線測量:在生產(chǎn)流水線上監(jiān)視產(chǎn)品質(zhì)量,反之離線在線測量:在生產(chǎn)流水線上監(jiān)視產(chǎn)品質(zhì)量,反之離線測量。

10、測量。第26頁/共73頁第二十七頁,共74頁。2022-6-2128第27頁/共73頁第二十八頁,共74頁。60 fnz第28頁/共73頁第二十九頁,共74頁。第29頁/共73頁第三十頁,共74頁。第30頁/共73頁第三十一頁,共74頁。 測量金球的密度,先測出金球的重量測量金球的密度,先測出金球的重量(zhngling),再測量出金球的直徑,再計算出金球,再測量出金球的直徑,再計算出金球的體積,最后求出金球的密度。的體積,最后求出金球的密度。第31頁/共73頁第三十二頁,共74頁。接觸接觸(jich)測測量量第32頁/共73頁第三十三頁,共74頁。第33頁/共73頁第三十四頁,共74頁。第3

11、4頁/共73頁第三十五頁,共74頁。2022-6-2136第35頁/共73頁第三十六頁,共74頁。2022-6-21371、偏位式測量:、偏位式測量: 被測量作用于儀表被測量作用于儀表(ybio)內(nèi)部的比較裝置。例內(nèi)部的比較裝置。例如:彈簧秤測量物體質(zhì)量。如:彈簧秤測量物體質(zhì)量。 必須事先用標(biāo)準(zhǔn)量具對儀表必須事先用標(biāo)準(zhǔn)量具對儀表(ybio)刻度進(jìn)行校刻度進(jìn)行校正。正。容易產(chǎn)生靈敏度漂移和零點漂移。過程簡單、快速。容易產(chǎn)生靈敏度漂移和零點漂移。過程簡單、快速。但精度不高。但精度不高。第36頁/共73頁第三十七頁,共74頁。2022-6-2138第37頁/共73頁第三十八頁,共74頁。第38頁/共

12、73頁第三十九頁,共74頁。2022-6-2140某采購員分別在三家商店購買某采購員分別在三家商店購買100kg100kg大米、大米、10kg10kg蘋果蘋果、1kg1kg巧克力,發(fā)現(xiàn)均缺少約巧克力,發(fā)現(xiàn)均缺少約0.5kg0.5kg,但該采購員對賣,但該采購員對賣巧克力的商店意見最大,是何原因?巧克力的商店意見最大,是何原因?絕對誤差絕對誤差(ju du w ch)(ju du w ch)雖然都是雖然都是0.5kg0.5kg,但巧克,但巧克力的相對誤差最大。力的相對誤差最大。 第39頁/共73頁第四十頁,共74頁。示值相對誤差示值相對誤差(xin du w ch)滿度相對誤差滿度相對誤差準(zhǔn)確度

13、準(zhǔn)確度(精度精度)絕對誤差絕對誤差 = =A Ax x0 0 %100 xxA%100mAm100mmAS第40頁/共73頁第四十一頁,共74頁。等級等級0.10.20.20.50.51.01.01.51.52.52.55.05.0基本誤差基本誤差0.1%0.1%0.2%0.2%0.5%0.5%1.0%1.0%1.5%1.5%2.5%2.5%5.0%5.0%舉例:在正常情況舉例:在正常情況(qngkung)(qngkung)下,用下,用0.50.5級、量程為級、量程為100100溫度溫度表表 來來 測量溫度時,可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為:測量溫度時,可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為:mm(0.5%0.5

14、%)AmAm(0.5%0.5%100100)0.50.5第41頁/共73頁第四十二頁,共74頁。對相對誤差以及儀表的精度對相對誤差以及儀表的精度(jn d)(jn d)等級進(jìn)行練習(xí)等級進(jìn)行練習(xí)第42頁/共73頁第四十三頁,共74頁。32第43頁/共73頁第四十四頁,共74頁。第44頁/共73頁第四十五頁,共74頁。例:某壓力表準(zhǔn)確度為例:某壓力表準(zhǔn)確度為2.5級,量程級,量程(lingchng)為為01.5MPa,求:,求:1)可能出現(xiàn)的最大滿度相對誤差)可能出現(xiàn)的最大滿度相對誤差m。2)可能出現(xiàn)的)可能出現(xiàn)的最大絕對誤差最大絕對誤差m為多少為多少kPa 。3)測量結(jié)果顯示為)測量結(jié)果顯示為0

15、.70MPa時,可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差時,可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差x。 解解: 1)可能出現(xiàn)的最大滿度相對誤差可以從準(zhǔn)確度)可能出現(xiàn)的最大滿度相對誤差可以從準(zhǔn)確度 等級直接得到,即等級直接得到,即m25%。 2)mmAm25.5MPa 0.0375MPa37.5kPa 結(jié)論:結(jié)論:x的絕對值總是大于(在滿度時等于)的絕對值總是大于(在滿度時等于)m%36. 5%10070. 00375. 0%100 3)mxxA第45頁/共73頁第四十六頁,共74頁。例:例: 現(xiàn)有準(zhǔn)確度為現(xiàn)有準(zhǔn)確度為0.5級的級的0300的和準(zhǔn)確度為的和準(zhǔn)確度為1.0級的級的0100的兩個溫度計,要測量的兩個溫度計,要

16、測量80的溫度,試的溫度,試問采用問采用(ciyng)哪一個溫度計好?哪一個溫度計好? 解解 : 計算用計算用0.5級表以及級表以及1.0級表測量時,可能出級表測量時,可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差分別為現(xiàn)的最大示值相對誤差分別為1.88%和和1.25%。計。計算結(jié)果表明,用算結(jié)果表明,用1.0級表比用級表比用0.5 級表的示值相對誤差級表的示值相對誤差的絕對值反而小,所以更合適。的絕對值反而小,所以更合適。 由上例得到的結(jié)論:在選用儀表時應(yīng)兼顧準(zhǔn)確度等由上例得到的結(jié)論:在選用儀表時應(yīng)兼顧準(zhǔn)確度等級和量程,通常希望示值落在儀表滿度值的級和量程,通常希望示值落在儀表滿度值的2/3以上。以上。第46頁

17、/共73頁第四十七頁,共74頁。 明顯偏離真值的誤差稱為粗大明顯偏離真值的誤差稱為粗大(cd)(cd)誤差,也叫過失誤差。粗大誤差,也叫過失誤差。粗大(cd)(cd)誤差主要是由于測量人員的粗心大意及電子測量儀器受到突然而強(qiáng)大的干擾所引起的。如測錯、讀錯、記錯、外界過電壓尖峰干擾等造成的誤差。就數(shù)值大小而言,粗大誤差主要是由于測量人員的粗心大意及電子測量儀器受到突然而強(qiáng)大的干擾所引起的。如測錯、讀錯、記錯、外界過電壓尖峰干擾等造成的誤差。就數(shù)值大小而言,粗大(cd)(cd)誤差明顯超過正常條件下的誤差。當(dāng)發(fā)現(xiàn)粗大誤差明顯超過正常條件下的誤差。當(dāng)發(fā)現(xiàn)粗大(cd)(cd)誤差時,應(yīng)予以剔除。誤差時

18、,應(yīng)予以剔除。 第47頁/共73頁第四十八頁,共74頁。第48頁/共73頁第四十九頁,共74頁。 在重復(fù)性條件在重復(fù)性條件(tiojin)下,對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差,稱為系統(tǒng)誤差。凡誤差的數(shù)值固定或按一定規(guī)律變化者,均屬于系統(tǒng)誤差。下,對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差,稱為系統(tǒng)誤差。凡誤差的數(shù)值固定或按一定規(guī)律變化者,均屬于系統(tǒng)誤差。 系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的,因此可以通過實驗的方法或引入修正值的方法計算修正,也可以重新調(diào)整測量儀表的有關(guān)部件予以消除。系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的,因此可以通過實驗的方法或引入修正值的方法計算修正,也可以

19、重新調(diào)整測量儀表的有關(guān)部件予以消除。 第49頁/共73頁第五十頁,共74頁。第50頁/共73頁第五十一頁,共74頁。隨機(jī)誤差的正態(tài)分布隨機(jī)誤差的正態(tài)分布第51頁/共73頁第五十二頁,共74頁。 前面所述為靜態(tài)誤差,當(dāng)前面所述為靜態(tài)誤差,當(dāng)被測量隨時間迅速變化時,系被測量隨時間迅速變化時,系統(tǒng)的輸出量在時間上不能與被統(tǒng)的輸出量在時間上不能與被測量的變化精確吻合,這種誤測量的變化精確吻合,這種誤差稱為差稱為(chn wi)(chn wi)動態(tài)誤差。動態(tài)誤差。 第52頁/共73頁第五十三頁,共74頁。長度相對長度相對(xingdu)測量值測量值三、對測量三、對測量(cling)(cling)結(jié)果的數(shù)

20、據(jù)處理:結(jié)果的數(shù)據(jù)處理:第53頁/共73頁第五十四頁,共74頁。1 1)集中)集中(jzhng)(jzhng)性:大量的測量值集中性:大量的測量值集中(jzhng)(jzhng)分布于算術(shù)平均值分布于算術(shù)平均值 附近。附近。61 .13211nxxxxxnxnnii2)對稱)對稱(duchn)性:測量值大致對稱性:測量值大致對稱(duchn)地分布于地分布于兩側(cè)。兩側(cè)。 )有界性:在一定的條件下,測量值有一定的分布)有界性:在一定的條件下,測量值有一定的分布 范圍,超過這個范圍的可能性非常小,范圍,超過這個范圍的可能性非常小, 即出現(xiàn)絕對誤差很大的情況很少即出現(xiàn)絕對誤差很大的情況很少 。粗大粗

21、大 誤差的測量值應(yīng)予以剔除。誤差的測量值應(yīng)予以剔除。第54頁/共73頁第五十五頁,共74頁。nxi / mm18.0428.0237.9645.9959.3367.98第55頁/共73頁第五十六頁,共74頁。nxi / mm18.0428.0237.9645.9959.3367.981236118.00mm4niixxxxxxn第56頁/共73頁第五十七頁,共74頁。(1 1)絕對值合成)絕對值合成(hchng)(hchng)法法)(211mnnii (2 2)方均根合成)方均根合成(hchng)(hchng)法法 22221mnx1n32y1y2y3yn1yn第57頁/共73頁第五十八頁,共

22、74頁。 222m(5%)(2%)(1%)5.5% 2 2)用絕對值合成)用絕對值合成(hchng)(hchng)法計算測量誤差法計算測量誤差%8%)1%2%5 ()(21m n解:解:1)用方均根合成)用方均根合成(hchng)法法結(jié)論:結(jié)論:1、用方均根合成法估算測量的總誤差較為合理、用方均根合成法估算測量的總誤差較為合理2、不必提高顯示儀表的精度,應(yīng)提高誤差最大的某、不必提高顯示儀表的精度,應(yīng)提高誤差最大的某 個環(huán)節(jié)的測量精度。個環(huán)節(jié)的測量精度。第58頁/共73頁第五十九頁,共74頁。非電量非電量(dinling)或電量或電量(dinling)敏感敏感元件元件非電量非電量傳感元傳感元件件

23、電參量電參量測量轉(zhuǎn)測量轉(zhuǎn)換電路換電路電量電量敏感元件:敏感元件:傳感器中直接感受被測量的元件,即被測量通過傳感器的敏傳感器中直接感受被測量的元件,即被測量通過傳感器的敏感元件轉(zhuǎn)換成被測量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量感元件轉(zhuǎn)換成被測量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量傳感元件:傳感元件:將非電量轉(zhuǎn)換成電量。將非電量轉(zhuǎn)換成電量。測量轉(zhuǎn)換電路:測量轉(zhuǎn)換電路:傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流、頻率傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流、頻率。 第59頁/共73頁第六十頁,共74頁。2022-6-21611-彈簧彈簧(tnhung)管(敏感元件)管(敏感元件) 2-電位器(傳感元件、

24、測量轉(zhuǎn)電位器(傳感元件、測量轉(zhuǎn)換電路)換電路) 3-電刷電刷 4-傳動機(jī)構(gòu)(齒輪、齒條)傳動機(jī)構(gòu)(齒輪、齒條) 舉例舉例(j l)(j l)測量壓力的電位式壓力傳感器測量壓力的電位式壓力傳感器 第60頁/共73頁第六十一頁,共74頁。2022-6-2162傳感器的特性:傳感器的特性: 一般一般(ybn)(ybn)指輸入、輸出特性。有靜態(tài)、動指輸入、輸出特性。有靜態(tài)、動態(tài)特性。本課程學(xué)習(xí)靜態(tài)特性的有關(guān)指標(biāo)。態(tài)特性。本課程學(xué)習(xí)靜態(tài)特性的有關(guān)指標(biāo)。 靜態(tài)特性包括:靜態(tài)特性包括: 靈敏度、分辨力、線性度、遲滯、穩(wěn)定性、靈敏度、分辨力、線性度、遲滯、穩(wěn)定性、電磁兼容性、可靠性。電磁兼容性、可靠性。 第6

25、1頁/共73頁第六十二頁,共74頁。 在穩(wěn)定在穩(wěn)定(wndng)(wndng)條件下輸出微小增量與輸入微小增量的條件下輸出微小增量與輸入微小增量的比值比值 對線性傳感器靈敏度是直線的斜率:對線性傳感器靈敏度是直線的斜率:S = Y/X S = Y/X 對非線性傳感器靈敏度為一變量:對非線性傳感器靈敏度為一變量: S = dy/dx S = dy/dx 靈敏度單位,靈敏度單位,mv/mm mv/mv/mm mv/yyxxYYX X S = Y/XS = Y/XS = dy/dx S = dy/dx 第62頁/共73頁第六十三頁,共74頁。2022-6-2164第63頁/共73頁第六十四頁,共74

26、頁。max100%FSLLY YXYiXiLmaxY=kx+b線性度:線性度: 又稱非線性誤差又稱非線性誤差(wch),處理的方法是:作圖法、端,處理的方法是:作圖法、端基曲線法、最小二乘法,準(zhǔn)確度依次升高,現(xiàn)多用計算機(jī)處基曲線法、最小二乘法,準(zhǔn)確度依次升高,現(xiàn)多用計算機(jī)處理。理。Lmax 最大非線性絕對誤差 YFS 滿量程輸出 線性度 線性度是表征實際特性(txng)與擬合直線 不吻合的參數(shù)第64頁/共73頁第六十五頁,共74頁。yoxy1y2yFSHmax24-1 %10021maxmaxHHy第65頁/共73頁第六十六頁,共74頁。產(chǎn)生遲滯誤差的原因:產(chǎn)生遲滯誤差的原因: 由于敏感元件材

27、料的物理性質(zhì)缺陷造成的。由于敏感元件材料的物理性質(zhì)缺陷造成的。 如彈如彈性元件的滯后、外加性元件的滯后、外加(wiji)(wiji)磁場、電場作用的鐵磁磁場、電場作用的鐵磁體、鐵電體。遲滯誤差的存在使輸入輸出不能一一對體、鐵電體。遲滯誤差的存在使輸入輸出不能一一對應(yīng)。出現(xiàn)的誤差大、小視具體情況而定。應(yīng)。出現(xiàn)的誤差大、小視具體情況而定。例:一電子秤例:一電子秤 增加增加(zngji)(zngji)砝碼砝碼 10g 50g 100g 200g 10g 50g 100g 200g 電橋輸出電橋輸出 0.5mv 2mv 4mv 10mv 0.5mv 2mv 4mv 10mv 減砝碼輸出減砝碼輸出 1mv 3mv 6mv 10mv 1mv 3mv 6mv 1

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