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文檔簡介

CEPC部分雙環(huán)方案低溫系統(tǒng)討論1加速器中心低溫組李少鵬

2016年4月8日內(nèi)容2CEPC主環(huán)部分雙環(huán)超導(dǎo)腔主要參數(shù)

CEPC低溫系統(tǒng)熱負(fù)荷預(yù)算CEPC低溫系統(tǒng)布局及方案CEPC低溫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及預(yù)研項目3Higgs單環(huán)(Pre-

CDR)Higgs

局部雙環(huán)(高亮度Higgs

局部雙環(huán)(低功率)Z-pole局部雙環(huán)超導(dǎo)腔頻率(MHz)650650650650超導(dǎo)腔總數(shù)38438438432超導(dǎo)腔cell數(shù)5221腔數(shù)/恒溫器4662恒溫器長度(m)1010105恒溫器數(shù)目/高頻半分區(qū)6441恒溫器總數(shù)96646416腔壓(MV)18.259.59.264.47加速梯度(MV/m)15.820.620.119.4超導(dǎo)腔有效長度(m)1.1530.4610.4610.231R/

Q(Ω)514206206103品質(zhì)因數(shù)Q

04E102E102E105.0E9每腔儲能(J)158.7107.4102.147.6運行溫度(K)2222每腔高階模功率(k

W)3.60.80.50.2每腔2

K動態(tài)熱負(fù)荷(W)16.221.920.838.9CEPC部分雙環(huán)超導(dǎo)腔主要參數(shù)CEPC主環(huán)超導(dǎo)腔低溫?zé)嶝?fù)荷4Booster環(huán)采用1.3GHz9-cell超導(dǎo)腔,全環(huán)256只9-cell超導(dǎo)腔,每8只腔公用一臺cryomodule,共32臺Cryomodule;工作溫度2K。主環(huán)單環(huán)方案采用650MHz5-cell超導(dǎo)腔,全環(huán)384只5-cell超導(dǎo)腔,每4只腔共用一臺Cryomodule,共96臺Cryomodule;工作溫度2K。主環(huán)部分雙環(huán)方案采用650MHz2-cell超導(dǎo)腔,全環(huán)384只2-cell超導(dǎo)腔,每6只腔共用一臺Cryomodule,共64臺Cryomodule;工作溫度2K頻率(MHz)每腔電壓(MV)占空比每腔

cell數(shù)腔數(shù)Module數(shù)R/QQ溫度(K)每個腔壁動態(tài)損耗(W)總的動態(tài)損耗(kW)Booster環(huán)13002020%92563210362E1023.860.99主環(huán)(單環(huán))65017.9CW5384965144E10215.65.99主環(huán)(部分雙環(huán))6509.5CW2384645142E10221.98.41Booster環(huán)熱負(fù)荷初步預(yù)算5Booster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cellBooster環(huán),1.3GHz超導(dǎo)腔Cryomodule:8*9cell主環(huán)單環(huán)方案熱負(fù)荷初步預(yù)算6主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:4*5cell主環(huán)部分雙環(huán)方案熱負(fù)荷初步預(yù)算7主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cell主環(huán),650MHz超導(dǎo)腔Cryomodule:6*2-cellCEPC低溫系統(tǒng)總熱負(fù)荷8單位增強器主環(huán)40-80K5-8K2K40-80K5-8K2K各溫區(qū)總的熱負(fù)荷KW12.991.882.26120.4918.3313.06等效4.5K熱負(fù)荷KW1.341.747.39.1216.9742.13總的4.5K等效熱負(fù)荷KW10.3868.22

(66.67)CEPC總熱負(fù)荷KW78.6

(77.05)CEPC低溫系統(tǒng)電功率消耗初步預(yù)算980K熱負(fù)荷5K熱負(fù)荷2K熱負(fù)荷Boost總的熱負(fù)荷(KW)17.631.882.26主環(huán)總的熱負(fù)荷(KW)120.43(75.79)18.33(13.74)13.06(15.12)CEPC總熱負(fù)荷(KW)138.06(93.42)20.21(15.62)15.32(17.38)制冷機效率(W/W)16.4197.9703.0電功率消耗(MW)2.26(1.53)4.00(3.09)10.77(12.22)總的電功率消耗(MW)17.63(16.84)主環(huán)部分雙環(huán)方案共設(shè)8個低溫超導(dǎo)站點:每個站點Booster環(huán)4臺Cryomodule,共32臺;每個站點主環(huán)12臺(或8臺)Cryomodule,共96臺(或i64臺)。每個站點的低溫制冷能力為12KW@4.5K,共96KW@4.5K制冷能力。+

Cryo+

1/2Cryo10CEPC單環(huán)方案與部分雙環(huán)方案比較11兩個方案所需總的制冷能力和電功率相近;部分雙環(huán)方案由于超導(dǎo)腔cell數(shù)減少,恒溫器數(shù)量由96臺減少到64臺,能夠部分降低造價;CEPC低溫系統(tǒng)方案12CEPC低溫系統(tǒng)擬采用超流氦低溫系統(tǒng)設(shè)計,超流氦和正常態(tài)氦相比,具有非常大的等效導(dǎo)熱系數(shù),可以迅速消除熱擾動,提高超導(dǎo)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時超流氦幾乎沒有黏性,超流氦很容易滲透到超導(dǎo)設(shè)備的各個部分,超導(dǎo)設(shè)備的熱穩(wěn)定性高。超流氦低溫系統(tǒng)具有獨特的優(yōu)勢。超流氦低溫系統(tǒng)三種不同的方案(A)常溫泵(C)冷壓機(B)常溫泵和冷壓機13世界各大加速器實驗室采用的方案2K14LHC

4.5K/2K制冷機流程15低溫系統(tǒng)冷卻方案壓縮機上冷箱壓縮機上冷箱下冷箱下冷箱冷壓縮機冷壓縮機氦氣儲罐水電氣連接冷箱超導(dǎo)腔組元超導(dǎo)腔組元液氮系統(tǒng)地面設(shè)備地下設(shè)備隧道豎井80-150m特點:1)壓縮機、儲氣罐以及水電儀表空氣氣等常溫設(shè)備全部安裝在地面;帶液氮預(yù)冷的上冷箱也安裝在地面上,防止液氮或氮氣進入地下造成安全隱患;低于液氮溫區(qū)的設(shè)備全部安裝在地下,以減少距離上的傳熱損失;16增強器環(huán)9-cell超導(dǎo)腔冷卻流程17主環(huán)5-cell超導(dǎo)腔冷卻流程18CEPC低溫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究—目標(biāo)國產(chǎn)化19CEPC

低溫系統(tǒng)

12kW@4.5K

大型氦制冷機關(guān)鍵技術(shù)研究(理化所)1)CEPC大型氦制冷機的設(shè)計和研究;2)CEPC大型制冷機的透平膨脹機研制;3)CEPC大型制冷機氦壓縮機研制;CEPC超流氦2K低溫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究(高能所)4)CEPC大型低溫系統(tǒng)設(shè)計研究;5)大流量2K低溫J-T熱交換熱器研制;6)大流量氦離心式冷壓縮機研制;項

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