最新刊期
      2019年第40卷第6期
      • 吴雷, 高明, 张涛, 周媛媛
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.001
        摘要：热电制冷（TEC）是以温差电现象为基础的制冷方式，是基于Peltier效应的固态环保型制冷技术。与其他制冷方式相比，热电制冷具有体积小、结构简单、可靠性高、制冷迅速等优点。本文通过研究国内外的相关文献，主要从热电制冷的应用及性能优化两方面综述了热电制冷近年来的研究进展和成果。对热电制冷在热电冰箱、热电空调和电子器件冷却等方面的应用及相关研究进行了归纳分析，并对热电制冷与太阳能、蒸汽压缩以及蒸发冷却等复合系统应用进行了分析阐述。在热电制冷性能优化方面，总结了在材料已定时提升热电制冷的性能优化方法，包括热电制冷器结构、工作参数及热端散热等，并在工作参数优化中分析了近年来研究较多的脉冲电流研究进展。  
        关键词：热电制冷;性能优化;复合系统;散热;脉冲电流   
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      • 刘玉婷, 董晓强, 杨栩, 李俊明
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.013
        摘要：本文对逆流波纹板式露点蒸发冷却器的性能进行了数值模拟，并通过实验结果验证了数值模拟的准确性.通过数值模拟，研究了二次/一次风量比、一次风风速、循环水流量、进风参数、结构参数（通道长度和通道宽度）对露点蒸发冷却空调器性能的影响。结果表明，当二次风占一次风的比例为0.3~0.4，一次风风速为2~2.7 m/s，通道间距为4.3 mm，通道长度为1 m时，露点蒸发冷却空调器冷却效率及COP均较高；随循环水流量的增加，送风温度升高，冷却效率及COP均下降，因此在湿通道表面完全润湿条件下，循环水流量越小，露点蒸发冷却器性能越好。进口空气温湿度对露点蒸发冷却器影响的研究结果表明，本文采用的逆流波纹板式露点蒸发冷却器，湿球效率在110%~115%之间。  
        关键词：数值模拟;露点蒸发冷却;逆流;波纹板   
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      • 金英, 周峰, 李翠翠, 马国远
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.021
        摘要：工作介质对于冷却系统性能的影响至关重要，而决定工质性能的正是组成它的各个基团的元贡献之和，因此解析工质基团对系统性能的贡献，对适宜工质的筛选和配置具有重要指导意义。本文在基团贡献法的基础上结合液泵驱动自然冷却回路系统的实际循环，针对15种工质的分子基团排列组合，分别研究单原子和多原子基团对液泵驱动自然冷却回路系统性能的影响，结果表明：工质按单原子基团拆分时，C和H原子数越多制冷量越大；工质按多原子基团拆分时，C和H两个原子组成的多原子基团中H原子数越多制冷量越大。  
        关键词：制冷系统;制冷剂;制冷量;能效比   
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      • 罗云, 王文, 左巧林, 叶成
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.027
        摘要：基于分离式热管在一定温度水池中的应用，本文采用VOF模型就两种不同热流边界条件对蒸发段七根并联支管中的流量分配特性进行了CFD两相仿真计算。在CFD计算中，对连续性方程添加了蒸发源项，而对动量方程添加了表面张力源项。结果表明：在较低热流条件下（外界水池温度为60 ℃），各支管的流量分配呈现联箱两封头处支管流量大中间支管偏小的特点，其中支管1的质量流量最大约为0.025 kg/s，支管4内的质量流量最小约为0.016 kg/s；在较高热流条件下（外界水池温度为80 ℃），各支管的流量沿着下联箱中工质流动方向逐渐减小，其中支管1的质量流量最大约为0.025 kg/s，支管7内的质量流量最小约为0.017 kg/s。对比分析仿真计算结果与并联分离型热管实验数据，实验中热负荷对各支管流量分配的影响趋势与仿真结果相吻合。  
        关键词：分配特性;热负荷;数值模拟;VOF;分离式热管   
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      • 王亚男, 崔运浩, 戴巍, 王晓涛, 罗二仓
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.034
        摘要：基于热声学理论，本文从阻抗匹配的角度，研究了Vuilleumier（VM）型热压缩机匹配负载阻抗的输出特性，揭示热压缩机输出压比、输出声功和效率随负载阻抗的变化，分析热压缩机与所接负载阻抗之间的匹配关系。采用Sage软件进行计算，对两种不同回热器直径下热压缩机的输出特性进行对比，热压缩机输出阻抗幅值为4×10-8~4×10-9 (Pa?s)/m3，阻抗相角为﹣60°~60°。计算结果表明：热压缩机输出声功、压比和效率随着阻抗幅值和阻抗相角的变化而显著变化:阻抗成容性负载时阻抗幅值对输出声功的影响较明显；不同阻抗相角时，阻抗幅值对热压缩机输出压比的影响均较明显；效率随阻抗幅值和相角的变化均很明显。但热压缩机输出的声功、压比和热效率不一定在同一阻抗下同时达到最优值，因此匹配设计热压缩机驱动的低温级制冷机时，应综合输出声功、压比以及效率选定合适的阻抗幅值和相角。从输出声功和压比的角度，当前两种直径的热压缩机回热器，直径为30 mm时的性能优于直径为40 mm。  
        关键词：输出特性;数值模拟;热压缩机;负载阻抗   
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      • 马帅杰, 林文胜
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.039
        摘要：本文针对燃气轮机烟气余热设计了一种复合有机朗肯循环系统，对其进行了详细的热力学分析，以某燃驱压气站烟气条件（400 ℃，26 kg/s）为例，以系统净输出功为目标，利用Matlab和Refprop9.0比选了13种工质并确定了系统最优工况。结果表明，甲苯、R141b、丙酮分别选作3个子系统的工质时，系统可实现最大净输出功，达到1 587 kW，热效率和?效率分别可达20.26%和42.68%，比单级循环可实现的最大净输出功高23.33%。对系统各部件进行?损失分析，发现蒸发器?损失最大，并提出了改进方案。  
        关键词：烟气余热利用;有机朗肯循环;工质;㶲   
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      • 杨梦, 张华, 孟照峰, 秦延斌
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.046
        摘要：全球变暖成为人类社会需要共同面对的难题，为缓解温室效应，寻找低碳环保制冷剂成为制冷行业的研究热点。本文对新型高温工质HFO1336mzz(Z)进行了综述，系统全面的总结近年来国内外学者对HFO-1336mzz(Z)的研究，主要包括HFO1336mzz(Z)的制备方法、基本性质的研究，对HFO1336mzz(Z)的安全性、理化及输送性能、环境特性等基础物理化学性质和制冷系统中主要的热力学性质进行了总结。另外，对HFO1336mzz(Z)在中高温热泵和有机朗肯循环等应用中研究进行了综述，为HFO-1336mzz(Z)下一阶段的研究提供了方向和参考。  
        关键词：高温工质;HFO-1336mzz(Z);综述;环保制冷剂   
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      • 李昱瑾, 陈焕新, 刘江岩
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.053
        摘要：支持向量回归（SVR）模型在多联机系统功耗预测稳定性和精度上存在不足，本文引入粒子群优化算法（PSO），对SVR预测模型的惩罚系数和核参数进行最优求解，来改善模型预测性能。在制冷剂充注量为95.75%工况下，对多联机组进行运行实验，并对实验数据进行预处理。基于PSO算法建立PSO-SVR模型，对多联机功耗进行预测，并与SVR模型的预测结果和理论公式计算结果进行比较。结果表明：SVR、PSO-SVR、理论公式计算法总体预测误差分别为1.43%、1.08%和1.57%，均方根误差RMSE分别为105.36、88.79、91.37 W，参数寻优结果为惩罚系数C=1 0000和核参数γ=4.275。粒子群优化算法的引入，显著提高了SVR模型的预测精度和稳定性；相较于理论公式计算法，PSO-SVR精度更高，且需要测量的参数数目明显减少，在降低了测量系统复杂性同时更具经济适用性。  
        关键词：变制冷剂流量系统;运行功耗;预测模型;粒子群算法;支持向量回归   
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      • 2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.062
        摘要：在工业HVAC系统中，为了提高在大扰量下的控制精度，模型预测控制(MPC)被广泛应用。本文提出一种用于变风量(VAV)系统的非线性MPC。该非线性MPC采用具有外部输入的非线性自回归网络（NARX）和粒子群优化算法（PSO）。 NARX模型旨在预测VAV系统的受控参数（室温），PSO作为优化器，来获得VAV系统的最优控制变量。通过为成本函数的目标分配不同的权值，本文提出的非线性MPC能权衡VAV系统的控制精度和节能需求，以达到不同的控制效果。不同权值的两种方案在实验室的VAV系统中得到了验证，其中方案1仅考虑控制精度，方案2同时考虑了控制精度和节能性。分别将实验得到的两种方案的MPC的控制效果与基于PI控制器的定静压方法进行对比，实验结果表明：基于MPC的方案1可以实现室温稳定在设定值±0.5 ℃的控制精度范围；基于MPC的方案2显示出更好的节能特性，与定静压方法对比，节能率达到23.7%。  
        关键词：非线性模型预测控制;变风量系统;神经网络模型;粒子群优化   
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      • 嵇天炜, 陶乐仁, 虞中旸, 袁朝阳, 张苏韩
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.070
        摘要：空气源热泵热水器需全年运行而导致其工况复杂多变，因而对系统控制有更高的要求。基于电子膨胀阀可灵活选择控制参数的特性，本文针对排气温度提出一种简易的定排气过热度控制方式，结合定阀开度及传统的定吸气过热度控制方式分别进行实验研究并分析对比其内在过程。实验结果表明：在入风温度为22 ℃时，定阀开度下排气温度大幅下降，但COP最低且液击风险较大。定吸气过热度下COP虽然最高，但排气温度也相应最高。定排气过热度控制下COP虽略低于定吸气过热度控制，但排气温度较定吸气过热度控制下平均有效下降约7 K。同时，与定阀开度控制相比，平均COP提升了4.9%，并可避免大量回气带液风险，从而有效结合了两种方式下的优点。  
        关键词：空气源热泵;电子膨胀阀;定排气过热度;COP   
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      • 李浩, 孙浩然, 胡海涛, 吴成云, 王旭阳, 吕中原
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.078
        摘要：本文提出一种适用于制冷系统泄漏探测的制冷剂质量计算模型。通过该模型可以实时计算出制冷系统内部各部件内的制冷剂质量，并实现对制冷系统的泄漏探测。在制冷剂质量计算模型中，开发了基于温度信号进行相区划分的换热器分区制冷剂质量计算模型，提出了基于理论和显式表达式的压缩机及连接管路的制冷剂质量计算模型。验证结果表明，该模型对制冷剂质量的最大计算误差为3.18%。  
        关键词：制冷系统;泄漏探测;制冷剂质量   
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      • 付桐玮, 李斌, 徐鹏飞, 翟晓强
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.082
        摘要：本文以上海某建筑为研究对象，采用Trnsys对该建筑现有的地板辐射供冷系统进行模拟研究。根据该建筑的实际状况，为该建筑设计了顶板辐射供冷系统，将两者进行对比分析。结果表明：相比于地板辐射供冷系统，顶板辐射供冷系统对室内热环境调节更快，热惰性更小。整个供冷季节，地板辐射供冷系统能耗为35 826.2kW?h，顶板辐射供冷系统能耗为34 181.9kW?h，减少了4.59%。针对目前该建筑空调系统运行中存在的问题，对顶板辐射供冷空调系统设计了运行时间表，在满足室内热环境标准的前提下，降低系统能耗。在此基础上，针对该建筑空调系统长期定工况运行的问题，分别设计了变水流量控制系统和变水温度控制系统，对比了两种控制系统的实际运行效果。结果表明：变水温度控制系统对室内热环境变化响应更快，且能耗较低。改进系统运行时间表，并采用变水温度控制后，顶板辐射供冷系统供冷季节总能耗为14 665.3kW?h，相比于原系统能耗大幅降低。  
        关键词：空气-水空调系统;变水流量系统;变水温度系统;系统能耗   
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      • 舒志涛, 谢晶, 杨大章
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.090
        摘要：本文利用数值模拟结合实验验证的方法对比了170 Pa和190 Pa两种压力条件下，3种不同结构的V型条缝喷嘴对冲击式速冻设备换热情况的影响，分别从喷嘴出口风速、横流方向风速以及努塞尔数（Nu）3个方面进行研究分析。结果表明：喷嘴延伸段长度K较大的喷嘴出口风速较大、流场较为均匀，但较大的喷嘴延伸段长度K反而会削弱对流换热的强度；喷嘴渐缩段与延伸段之间的夹角α较小的喷嘴在横流方向上的风速较小、均匀度较高，受横流影响较小，但对提高对流换热强度的作用不明显；当V型条缝喷嘴延伸段长度K=10 mm，喷嘴渐缩段与延伸段之间的夹角α=165°时，平均努塞尔数最高，对流换热的强度最大。  
        关键词：冻结食品;冲击式速冻技术;计算流体力学;喷嘴结构   
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      • 胡晨昱, 赖展程, 胡海涛, 韩维哲
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.098
        摘要：实验研究了制冷剂在不同结构泡沫金属表面的池沸腾换热特性。测试样件为泡沫铜，样件结构涵盖不同的孔密度（5~40 PPI）、孔隙率（0.90、0.95）与厚度（4~8 mm）。实验结果表明，孔密度为40 PPI泡沫金属比5 PPI泡沫金属最大表面传热系数提升了26.4%；随着厚度增大，泡沫金属池沸腾换热先增强后减弱；孔隙率为0.90泡沫金属比0.95泡沫金属最大表面传热系数高13.2%。根据实验结果，开发了制冷剂在不同结构泡沫金属表面池沸腾传热关联式，关联式与95%实验数据的误差在±30%以内，平均误差为12.2%。  
        关键词：泡沫金属;结构;池沸腾;换热   
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      • 解鸣, 茆春俊, 吕雯, 高文忠
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.103
        摘要：溶液再生是溶液除湿的一个关键过程，其效率直接影响整个系统的性能。本文设计了一种利用热管传热传递（40~80 ℃）电厂低温余热驱动除湿溶液再生的装置，并对浓度为30%~45%的氯化钙除湿溶液进行再生实验，以水分一次分离率作为衡量溶液再生性能的指标。实验结果表明：利用热管传热可以实现40~80 ℃低位热源在真空环境下高效再生氯化钙除湿溶液；再生溶液微小流量时真空再生器内的平衡压力主要受冷却水温度制约，温度越低压力越低；水分一次分离率均随热源温度的提高而提高，当热源温度由60 ℃升至70 ℃，呈跳跃式显著增加；由于氯化钙溶液特殊的吸水性分子结构，溶度逐渐升高时会明显减弱水分一次分离率，可通过控制降膜速度显著改善其水分分离率。  
        关键词：低温余热;除湿溶液再生;真空;水分一次分离率   
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      • 谷波, 缪梦华, 李强林
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.111
        摘要：制冷压缩机吸气状态是衡量压缩机安全运行及制冷循环经济运行的重要指标之一，但吸气状态如干度和过热度无法通过测量直接得到，尤其对于制冷负荷大、制冷剂流量大的系统。本文以一定可实测参数如压缩机排气温度、压力等作为指标建立吸气状态预测模型，判断压缩机吸气状态，分别计算出过热度或吸气干度。结果表明：压缩机排气温度、冷凝温度及蒸发温度对压缩机吸气干度的影响均近似线性。模型具有较大的适用范围：蒸发温度﹣35~12 ℃，冷凝温度35~68 ℃，吸气干度计算值最低可达0.76。  
        关键词：压缩机;吸气带液;干度;过热度   
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      • 董军启, 张光华, 唐钦远, 李永平, 黄宁杰
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.118
        摘要：电动汽车热泵空调的能耗对其行驶里程有重要影响。本文针对两种不同结构形式的热泵空调室外换热器，实验研究了环境工况和制冷剂进出口位置对换热器性能的影响，以及分析了不同结霜工况下热泵空调系统的制热性能。结果表明：作为冷凝器时，横排和竖排布置结构形式的换热器性能差异较小；作为蒸发器时，横排布置结构形式换热器的性能相比竖排布置提升了20%；对于横排布置形式换热器，制冷剂进口接近换热器底端扁管有利于提高蒸发器性能；结霜工况下，两种结构形式换热器在高寒（-7 ℃/-8 ℃）和高湿(7 ℃/6 ℃)工况下制热性能无明显衰减；2 ℃/1 ℃工况下，横排布置结构形式的结霜和化霜特性均优于竖排布置结构形式。  
        关键词：电动汽车;热泵空调;换热器;结霜;制热性能   
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        发布时间：2024-07-18
      • 王颖娟, 龚光彩, 周敏瑞, 黎航欣, 田彩霞
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.125
        摘要：本文建立了辐射板供冷与风机盘管结合的复合供冷方式下实验房间的传热传湿模型，提出将辐射板看作一种特殊的“表冷器”，在处理室内空气时分干工况和湿工况两种情况：在干工况下辐射板对空气实施局部等湿冷却；在湿工况下辐射板对空气实施减焓、减湿冷却。在夏季工况对辐射供冷系统的温湿度等参数进行了实验测量，并将室内各状态点表示在焓湿图上，计算得到风机盘管与辐射板各自所承担的负荷大小。结果表明：当辐射板通水温度为20 ℃时，辐射板只承担显热负荷，大小为0.85 kW；当辐射板通水温度为10 ℃时，辐射板在湿工况下运行，所承担的潜热负荷大小为0.10 kW；得到了基于焓湿图的控制辐射板不结露的临界热力学条件，即辐射板送风状态点与室内空气状态点的焓值相等。  
        关键词：空气调节;热湿处理;焓湿图;辐射末端;潜热负荷   
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        发布时间：2024-07-18
      • 李吉珂, 柳建华, 张良, 姜林林
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.132
        摘要：本文在热流密度为7.5~30 kw/m2、质量流率为300~600 kg/(m2?s)、饱和温度为-40~0 ℃、干度为0~1、内径为1.5 mm的实验工况条件下，对水平微细圆管内CO2在高干度区域干涸特性进行了实验研究，结果表明：质量流率的增加、热流密度的增加、饱和温度升高均会导致干涸起始干度的减小。基于实验数据和干涸机理分析，获得新的临界热流密度理论预测计算模型和干涸干度理论预测模型，并对新的理论预测模型有效性进行验证，结果显示在实验工况范围内，新的理论预测模型预测效果较好。  
        关键词：CO2;微细通道;干涸特性;理论预测模型;传热系数   
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        发布时间：2024-07-18
      • 火晓越, 蒋沛, 刘宝林, 梁玮
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.142
        摘要：肠道菌群在人类和动物的健康方面起着越来越重要的作用，而粪便样本的保存质量对研究结果有直接影响。本文归纳了粪菌保存的主要作用，介绍了低温保存的机制，总结粪菌的保存方法，包括冷冻保存、冷冻干燥保存、冷藏保存和其他非低温保存方式，表明在-80 ℃下冷冻的样本具有较稳定的DNA和微生物群落，提出添加有效的低温保护剂能阻止冰晶形成，提高粪菌活性。探讨了影响样本保存效果的主要因素，并对未来具有可行性的新方法进行展望。  
        关键词：低温保存;粪菌;肠道菌群;冷冻干燥   
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        发布时间：2024-07-18
      • 宋涛, 刘宝林, 常兆华, 徐彬凯, 杨迟
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.151
        摘要：在冷冻治疗中，无论对于正常组织还是病变组织，血管的存在对冷冻治疗效果影响显著，研究血管对于冷冻过程的影响机理意义重大。本文建立了一种基于柔性冷刀治疗系统的三维传热传质模型用于研究血管对冷冻过程的影响，采用周围血管半径为0.7 mm的肿瘤组织作为模拟对象，分别对距离冷刀3、6 mm及垂直方向和水平方向的血管进行研究，分析血管对于温度场的分布，﹣1、﹣8、﹣20、﹣40 ℃等值面的分布特性及组织损伤程度的影响。研究发现，血管越靠近冷刀对冷刀周围温度场的扰动越大，其中X=3 mm处的血管对温度的影响最大，而Z=﹣3 mm处的血管干扰冷冻过程，使组织损伤范围最小。血管与冷刀平行比与冷刀垂直对冷冻过程温度的影响大，但血管与冷刀平行的组织损伤范围大。  
        关键词：低温外科;血管;生物传热模型   
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        发布时间：2024-07-18
      • 刘庆庆, 陶乐仁, 黄理浩
        2019, 40(6) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.06.159
        摘要：本文以R11、R123、R245fa、R600及R600a作为有机朗肯循环工质，在低温余热热源温度一定时，分别在蒸发温度为85~145 ℃，冷凝温度为25~45 ℃工况下对系统进行热力性能研究，对比的性能参数包括：循环比功、比净功、系统热效率及系统?损失。结合有机工质的环保性、热物性及系统热经济性对工质进行综合评价，发现R600的?效率最高，不可逆损失最少，故选取R600作为工质最佳；蒸发温度为110~140 ℃，冷凝温度为25 ℃时，系统性能达到最优。  
        关键词：有机朗肯循环;有机工质;性能参数;蒸发温度;冷凝温度   
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        发布时间：2024-07-18
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