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文檔簡介

1、汽車電器設備 點火系統(tǒng),復習,問題,請問:1.起動機有哪些主要零部件組成? 2.請用簡短的話描述起動機的工作過程。,導入,起動時,蓄電池作為電源,除了給起動機供電之外,還必須得給哪個系統(tǒng)供電,才能將汽車起動?,一、點火系作用、要求、分類,1、作用,點火,一、點火系作用、要求、分類,1、作用,點火系統(tǒng)的作用是適時地為汽油發(fā)動機氣缸內(nèi)已壓縮的可燃混合氣,提供足夠能量的電火花,使發(fā)動機能及時、迅速地燃燒做功。,一、點火系作用、要求、分類,2、要求,(1)能產(chǎn)生足以擊穿火花塞間隙的電壓 (1520kV),一、點火系作用、要求、分類,2、要求,影響因素:,電極間隙:,正比,電極形狀:,越尖,越低,混合氣

2、壓力、密度:,正比,混合氣溫度:,反比,加速時:,電極溫度:,反比,高,高速時(勻速):,因溫度上升,電壓降低,中心電極為負:電壓低,一、點火系作用、要求、分類,2、要求,(2)火花應具有一定的能量(5080mJ)。,一、點火系作用、要求、分類,2、要求,為保證可靠,應保證有(5080mJ)的點火能量。,在發(fā)動機正常工作時,混合器壓縮終了時的溫度已接近其自燃溫度,所需火花能量也?。?-5 mJ )。,發(fā)動機起動、怠速以及節(jié)氣門急劇打開時,需要較高的火花塞能量。,一、點火系作用、要求、分類,2、要求,(3)點火時間應適應發(fā)動機的工況(最佳點火時間)。,發(fā)動機點火順序(1-3-4-2)。,發(fā)動機工

3、況的要求。,壓縮比、發(fā)動機工作溫度。,轉(zhuǎn)速越高,點火提前角越大,負荷越大,點火提前角越小。,一、點火系作用、要求、分類,2、要求,點火過遲,達上止點時才點火,混合氣一面燃燒,活塞一面下行,熾熱氣體與缸壁接觸面積增加,熱損失,有效功減少,最高壓力降低,導致過熱,功率下降。,點火過早,由于混合氣的燃燒在壓縮行程進行,壓力急劇上升,在達上止點時已達最大,阻止活塞上行,會降低功率并可能引起爆燃和運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。,一、點火系作用、要求、分類,2、要求,(4)在特殊使用條件下(熱帶、寒帶、潮濕及空氣稀薄地區(qū))行駛時,點火系統(tǒng)必須可靠地工作。,一、點火系作用、要求、分類,3、分類,點火系按其組成和產(chǎn)生高壓電的方

4、式不同分為傳統(tǒng)點火系、電子點火系和微機控制點火。,一、點火系作用、要求、分類,3、分類,原理:由斷電器觸點控制點火線圈的初級電流,將蓄電池或發(fā)電機供給的低壓電轉(zhuǎn)變成高壓電。 特點:結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉。 但工作可靠性差,點火電壓低,已逐漸淘汰。,傳統(tǒng)點火系統(tǒng)(觸點式點火系統(tǒng)),一、點火系作用、要求、分類,3、分類,電子點火系統(tǒng),原理:由晶體管控制點火線圈初級電流,將蓄電池或發(fā)電機的供給的低壓電轉(zhuǎn)變成高壓電。 特點:結(jié)構(gòu)簡單,體積小,重量輕,高速性能好,點火可靠。,信號發(fā)生器,點火控制器,點火線圈,一、點火系作用、要求、分類,3、分類,微機控制點火,原理:傳感器+微機控制系統(tǒng),直接控制點火。 特點

5、:點火時間控制精確。是目前最新型的點火系統(tǒng),已廣泛應用于各種中、高級轎車中。,一、點火系作用、要求、分類,3、分類,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,1、組成,主要由( )、( )、分電器、( )、火花塞、( )等。,電源,點火線圈,點火開關(guān),高壓線,點火線圈:作用是將12V低壓電變?yōu)?525KV高壓電。,分電器:作用是適時控制初級電路通斷(斷電器),按順序分配火花到各缸(配電器),火花塞:作用是將高壓電引入氣缸并產(chǎn)生火花點燃混合氣。,點火開關(guān):作用是控制電路通電。,附加電阻:作用是改善點火性能和起動性能,電源:作用是供給電能,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,1、組成,(1)點火線圈,開磁路點火線圈,按

6、接線柱數(shù)量不同分:兩柱式和三柱式,類型,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,(1)點火線圈,開磁路點火線圈,結(jié)構(gòu),由鐵芯、初級繞組、次級繞組、鋼套、絕緣蓋和絕緣座等組成。,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,(1)點火線圈,開磁路點火線圈,結(jié)構(gòu),次級繞組:直徑0.06-0.10mm漆包線2萬匝,初級繞組:由直徑0.5-1.0mm高強度漆包線200匝,磁阻大,漏磁損失多,能量轉(zhuǎn)換效率低,現(xiàn)今已較少應用,不足,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,(1)點火線圈,閉磁路點火線圈,閉磁路點火線圈的鐵心是“曰”字形或“口”字形,磁路中只設有一個微小的氣隙,其磁路圖示 。,結(jié)構(gòu),二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,(1)點火線圈,不同鐵

7、心,鐵心,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,(1)點火線圈,其他點火線圈,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,(2)分電器,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,配電器,由分電器蓋和分火頭組成,分火頭裝分電器凸輪軸上,導電片將中央高壓電引入旁電極,和旁電極之間有0.250.8mm的間隙。,分火頭,分電器蓋,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,(4)火花塞,將點火線圈產(chǎn)生的高壓電引入燃燒室,并在其電極間產(chǎn)生電火花,點燃混合氣,作用,耐高溫 、耐高壓、耐腐蝕,要求,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,結(jié)構(gòu),1、接線螺母 2、高氧化鋁陶瓷絕緣體 3、商標 4、鋼質(zhì)殼體(六角形) 5、內(nèi)墊圈(密封導熱) 6、密封墊圈 7、中心電極導電桿 8

8、、火花塞裙部螺紋 9、電極間隙 10、中心電極和側(cè)電極 11、型號 12、去干擾電阻,結(jié)構(gòu),間隙過?。夯鸹ㄎ⑷酰⑷菀桩a(chǎn)生積炭而漏電 間隙過大:火花塞擊穿電壓增高,發(fā)動機不易起動,且在高速時容易發(fā)生“缺火”現(xiàn)象。,火花塞熱特性,火花塞的熱值(熱價)代表其散熱快慢。,冷型:熱值越高,散熱越快,裙部長度短、導熱長度短。,熱型:熱值越低,散熱越慢,裙部長度長、導熱長度長,火花塞熱特性,火花塞裙部的溫度: a. 500700為自凈溫度,適當。 b. 溫度過高,形成熾熱點火,損壞發(fā)動 機。,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,2、原理,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,2、原理,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,同時,次級

9、電壓急劇下降,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,2、原理,(3)火花塞電極間的火花放電過程,火花放電一般分為電容放電和電感放電。,電容放電:指火花塞間隙被擊穿時,儲存在C2中的電場能迅速釋放:放電時間極短(1S左右),但電流很大(幾十A),,電感放電:跳火以后,次級電壓小于U2max,剩余磁場能沿電離的火花間隙緩慢放電形成電感放電,又稱火花尾,特點:放電時間長(幾ms),但電流?。◣资涟玻?,放電電壓低。時間越長,性能越好。,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,2、原理,如果二次電壓不能將火花塞擊穿會怎樣?,像圖中虛線所示,在幾次振蕩后消失。,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,3、影響二次電壓的因素,(1)傳統(tǒng)點

10、火系統(tǒng)的工作特性,初級電流的大?。ㄩ]合角的大小),發(fā)動機轉(zhuǎn)速:隨轉(zhuǎn)速升高而降低。,(2)其他,氣缸數(shù):越多越低 火花塞積炭:越嚴重越低(泄漏) 點火線圈溫度:過熱,附加電阻增加,初級電流減小,導致次級減小。,二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成、原理,3、影響二次電壓的因素,火花塞積炭:越嚴重越低(泄漏) 碳層相當于在電極間并聯(lián)一電阻,使二級在未擊穿時形成回路:生成二次高壓時,能量已提前泄漏。,傳統(tǒng)點火系缺點:,抗積碳與污染能力差,初級電壓低,燃燒不好,污染大,火花能量的提高受限,多缸高轉(zhuǎn)速發(fā)動機易缺火,觸點易燒蝕,壽命短,打開瞬間,形成火花:燒蝕,一次電流受觸點允許電流限制(5A),三、電子點火裝置的特點、

11、類型,1、特點,(1)因為無機械觸點或初級電流不經(jīng)過觸點,所以不存在觸點氧化、燒蝕、變形、磨損等問題,使用中幾乎不需要維修和經(jīng)常換件。同時可以增大初級斷電電流值,提高次級電壓,有效地改善和保證點火性能。消除觸點式所帶來缺點,(2)電磁能量得到充分利用,高電壓形成迅速、穩(wěn)定,火花能量大。,1、特點,(3)減小了火花塞積炭的影響。 (4)點火時間精確,混合氣能得到完全燃燒,從而保證了發(fā)動機在降低油耗的基礎上,減少廢氣污染,獲得最好的動力性。 (5)對無線電干擾小,結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,體積小,保養(yǎng)維修簡便。,三、電子點火裝置的特點、類型,2、類型,三、電子點火裝置的特點、類型,又稱半導體管或晶體管輔助

12、點火裝置 特點:由三極管控制初級電路的通斷,但仍保留機械觸點,控制三極管基極電流的有無。很快淘汰。,無觸點電子點火裝置,觸點式電子點火裝置,按有無觸點分類,全晶體管點火裝置,三階段:保留離心、真空點火提前裝置和配電器。 有分電器式微機控制:保留配電器 無分電器式微機控制:每缸配有點火線圈和火花塞。,無觸點式早在20世紀70年代初已在發(fā)達國家開始采用。,可獲穩(wěn)定火花參數(shù),故對提高發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性以及排氣凈化等方面均極為有利,目前已在國內(nèi)外得到廣泛應用。,2、類型,三、電子點火裝置的特點、類型,電容儲能式,電感儲能式,按能量儲存方式分類,儲能元件是專用電容,儲能元件是點火線圈,微機控制式,普

13、通電子式,按點火提前角的控制方式,點火提前角的控制由發(fā)動機ECU完成,點火提前角的控制由機械式點火提前裝置完成,2、類型,三、電子點火裝置的特點、類型,可控硅點火裝置,晶體管點火裝置,按控制點火線圈初級電流的電子元件分類,集成電路點火裝置。,電容儲能式,1、組成,四、電容放電式點火系統(tǒng),1-直流升壓器 2-晶閘管 3-分電器 4-火花塞 5-觸發(fā)器 6-點火線圈 7-儲能電容器 8-振蕩器,1、組成,四、電容放電式點火系統(tǒng),直流升壓器:振蕩器、變壓器、整流器 將蓄電池12V低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴⑸龎海俳?jīng)整流器整流為300-500V的直流電,向電容充電。,儲能電容:儲存產(chǎn)生火花的能量。,開關(guān)

14、元件(可控硅):開關(guān)作用。,1、組成,四、電容放電式點火系統(tǒng),觸發(fā)器:在規(guī)定點火時間觸發(fā)可控硅。,點火線圈:初級通電,次級產(chǎn)生高壓。,分為有觸電式和無觸點式,分電器:進行配電。,2、原理,四、電容放電式點火系統(tǒng),有觸點式,觸點閉合時,觸發(fā)器發(fā)出指令信號,使可控硅關(guān)斷,直流升壓器輸出的300500V直流高壓電向儲能電容充電; 觸點打開時,觸發(fā)器也發(fā)出指令信號,使可控硅導通,于是儲能電容器向點火線圈的初級繞組放電,在次級繞組中感應出約2030 kV的高壓電動勢,使火花塞跳火,完成點火工作。,無觸點電容放電式電子點火系統(tǒng)的工作原理與上述基本相同 。,3、優(yōu)缺點,四、電容放電式點火系統(tǒng),(1)次級電壓

15、幾乎不受轉(zhuǎn)速的影響,而且在發(fā)動機高速情況下,次級電壓也不降低,可保證在高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機中可靠工作。 (2)電容放電式電子點火系統(tǒng)的能量利用率較高。,優(yōu)點:,為節(jié)能減排:稀薄燃燒技術(shù)、代用燃料均需可靠、高能點火,3、優(yōu)缺點,四、電容放電式點火系統(tǒng),(1)電容放電式電子點火系統(tǒng)的主要缺點是放電時間過短,不能確保氣缸內(nèi)混合氣的充分燃燒。,缺點:,尤其是燃氣混合不良及燃用稀混合氣時更是如此,使得發(fā)動機在起動和低速工況下點火不良,同時,還會使排放增加。,3、優(yōu)缺點,四、電容放電式點火系統(tǒng),缺點:,(2)電容放電式點火系統(tǒng)的另一個缺點是由于高的次級電壓上升率,會對無線電產(chǎn)生嚴重的干擾。 (3)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜

16、,體積較大,而且成本高,因此,不適于大批量生產(chǎn)。,上述缺陷限制了在汽油機上的使用,僅用于高速汽油機,如賽車發(fā)動機。,1、組成,五、電感放電式點火系統(tǒng),微機控制式,按點火提前角的控制方式,點火提前角的控制由發(fā)動機ECU完成,點火提前角的控制由機械式點火提前裝置完成,普通電子式,1、組成,五、電感放電式點火系統(tǒng),1-火花塞 2-分電器 3-點火信號發(fā)生器 4-點火控制器 5-點火線圈 6-點火開關(guān) 7-電源,1、組成,五、電感放電式點火系統(tǒng),點火信號發(fā)生器(傳感器):在分電器內(nèi),分火頭下方。,點火器(控制器):將點火信號發(fā)生器脈沖信號放大,通過開關(guān)三極管控制初級電路的通與斷。 點火線圈:儲能和變壓

17、。 分電器:確定點火順序。 高壓阻尼線、火花塞。,功能:除控制初級電路通斷外,還具有限制初級電流大?。豢刂崎]合角大?。煌k娐龜嚯姳Wo;過壓保護等功能。,1、組成,五、電感放電式點火系統(tǒng),點火集成模塊,限流保護:將初級電流限制在某一值。,閉合角控制功能。,初級線圈電阻很?。杭僭O電源為14V,電阻為0.65歐,三極管壓降為1.5V,那電流是多少?,19.35A,轉(zhuǎn)速高,適當增加閉合角;電壓低,適當增加閉合角,反之,減小。,a.為防止低速時接通時間過長,導致線圈發(fā)熱加速損壞及電能浪費。 b.防止高速時接通時間過短,點火能量不足或斷火。,1、組成,五、電感放電式點火系統(tǒng),解決:在停轉(zhuǎn)后自動緩慢的在一定

18、時間內(nèi)將三極管變?yōu)榻刂埂?停車慢斷電保護電路。,停駛或停轉(zhuǎn)狀態(tài),若忘記關(guān)點火開關(guān),此時正好接通三極管,一次繞組會處于長期通電狀態(tài):易造成點火線圈和點火電子組件過熱損壞,并消耗大量電能。,過電壓保護功能:目的是保證三極管可靠地工作。,1、組成,五、電感放電式點火系統(tǒng),主要由磁感應式點火1-信號發(fā)生器、2-點火器、3-分電器、專用點火線圈、4-火花塞等組成,2、磁感應式電子點火,又稱為磁脈沖式或磁電式電子點火裝置,這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,已在國內(nèi)外普遍使用。,2、磁感應式電子點火,(1)信號發(fā)生器,1-底板 2-活動底板 3-傳感線圈 4-鐵心 5-永久磁鐵 6-信號轉(zhuǎn)子,工作原理(感生電動勢

19、),交流發(fā)電機(動生電動勢),2、磁感應式電子點火,(1)信號發(fā)生器,信號發(fā)生器的功用是產(chǎn)生信號電壓,控制點火裝置的工作。 主要由裝在分電器軸上的信號轉(zhuǎn)子、永久磁鐵、鐵芯(支座)和繞在鐵芯上的感應線圈(160歐左右)等組成。 信號轉(zhuǎn)子由分電器軸驅(qū)動,轉(zhuǎn)子上的凸齒數(shù)與發(fā)動機氣缸數(shù)相等:轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈,各缸點火一次。,氣隙:0.2-0.4mm,2、磁感應式電子點火,(1)信號發(fā)生器,磁通變化產(chǎn)生電動勢:變化得快,電動勢增加,變化的慢,電壓減小。 磁通增加,電動勢為正;磁通減小,電動勢為負。,對于四缸發(fā)動機,轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),磁路的磁通出現(xiàn)四次最大值和六次最小值。,2、磁感應式電子點火,(1)信號發(fā)生器,

20、對于六缸發(fā)動機,轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),磁路的磁通出現(xiàn)六次最大值和六次最小值。,視頻,2、磁感應式電子點火,(2)工作過程,2、磁感應式電子點火,(2)工作過程,當發(fā)動機未工作,傳感器的信號轉(zhuǎn)子不動時,傳感器無輸出信號,點火線圈初級繞組有電流流過。 此時,蓄電池+ 點火開關(guān) R4 R1 P點 VT1 (b.c)A點傳感器線圈B點蓄電池-。P點為高點位。 VT2導通, VT3截止, VT4 、VT5導通 。 有初級電流:蓄電池+ 點火開關(guān) 附加電阻Rf 點火線圈初級繞組W1 VT5 (c.e)搭鐵蓄電池-。 初級繞組有電流流過,在線圈中形成磁場,儲存能量。,2、磁感應式電子點火,(2)工作過程,起動發(fā)動機

21、,分電器開始轉(zhuǎn)動,信號發(fā)生器開始產(chǎn)生交變電動勢信號,當傳感線圈輸出“+”信號(即A端為“”、B端為“-”)時, VT1 截止(與二極管反向截止相同),P點為高電位,點火線圈初級繞組仍有電流流過。,2、磁感應式電子點火,(2)工作過程,當傳感線圈輸出“-”信號(即A端為“-”、B端為“”)時, VT1 導通(與二極管正向?qū)ㄏ嗤琍點為低電位, VT2截止, VT3導通, VT4 、VT5截止。點火線圈初級電流迅速被切斷,磁場迅速消失,次級繞組L 2產(chǎn)生高電壓。此電壓再由分電器分配至各缸火花塞使之跳火,點燃可燃混合氣。,發(fā)動機不斷轉(zhuǎn)動,周而復始重復上述過程,產(chǎn)生高壓。,2、磁感應式電子點火,(

22、2)工作過程,由上述可知,該點火器工作中,只要點火開關(guān)處于接通狀態(tài),盡管發(fā)動機還未轉(zhuǎn)動,若VT5導通,點火線圈中就有初級電流,因此停車時,不要忘記關(guān)斷點火開關(guān)。,2、磁感應式電子點火,(2)工作過程,其他元件介紹: VS1 、VS2反向串聯(lián):削平高速時線圈產(chǎn)生高電壓,保護VT1 、VT2不損壞。 C1:消除線圈電壓中產(chǎn)生的毛刺。 C2:使電源電壓更加平滑,防止誤點火。 VS3 :穩(wěn)定VT1、VT2的電源電壓。 VS4:保護VT5 。,3、霍爾式電子點火,五、電感放電式點火系統(tǒng),利用霍爾效應原理制成的傳感器產(chǎn)生點火信號,觸發(fā)和控制電子點火系統(tǒng)工作的。是目前國內(nèi)外使用最多的一種點火裝置之一。,3、

23、霍爾式電子點火,三、電感放電式點火系統(tǒng),1蓄電池 2點火開關(guān) 3點火線圈 4點火器 5分電器 6火花塞,3、霍爾式電子點火,三、電感放電式點火系統(tǒng),1-點火線圈-接線柱 2-搭鐵 3-接信號發(fā)生器- 4-點火線圈+接線柱 5-接信號發(fā)生器+ 6-接信號發(fā)生器S,用萬用表測信號發(fā)生器電壓 : +與-間電壓為11-12V; S與-間電壓在0.3-0.4與11-12V之間變換。,3、霍爾式電子點火,當電流I 通過放在磁場中的半導體基片(霍爾元件)且電流方向和磁場方向垂直時,則在垂直于電流和磁場的方向上產(chǎn)生一電壓UH ,稱為霍爾電壓,即點火信號電壓。,式中: RH霍爾系數(shù) d基片厚度 I電流 B-磁感

24、應強度,(1)霍爾效應原理,3、霍爾式電子點火,(2)霍爾信號發(fā)生器,規(guī)律:霍爾電壓與通過霍爾元件的電流及磁感應強度成正比。當電流為定值時,霍爾電壓只與磁感應強度成正比,利用這一效應制成了霍爾信號發(fā)生器。,主要由觸發(fā)葉輪、永久磁鐵、霍爾元件等組成。,3、霍爾式電子點火,(2)霍爾信號發(fā)生器,觸發(fā)葉輪,霍爾元件,3、霍爾式電子點火,(2)霍爾信號發(fā)生器,當觸發(fā)葉片進入間隙時,永久磁鐵的磁路被葉片短路,不產(chǎn)生霍爾電壓。,當觸發(fā)葉片離開間隙時,永久磁鐵的磁場作用到霍爾元件上,產(chǎn)生霍爾電壓。,1觸發(fā)葉輪的葉片 2霍爾元件 3永久磁鐵 4信號發(fā)生器底座 5導磁板,3、霍爾式電子點火,(2)霍爾信號發(fā)生器

25、,霍爾信號發(fā)生器工作時,霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓UH是mV級(20mv),信號很微弱,還需進行信號處理,這一任務由集成電路完成。這樣霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓 (UH )信號,經(jīng)過放大、脈沖整形,最后以整齊的矩形脈沖(方波)信號UG輸出。其原理框圖如圖所示。,3、霍爾式電子點火,不產(chǎn)生,產(chǎn)生,高電位,低電位,高電位(11-12),低電位(0.3-0.4V),(2)霍爾信號發(fā)生器,3、霍爾式電子點火,(3)工作原理,3、霍爾式電子點火,接通點火開關(guān)2,起動發(fā)動機,分電器開始轉(zhuǎn)動。當霍爾信號發(fā)生器觸發(fā)葉輪的葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時,霍爾信號發(fā)生器輸出信號UG為高電平,這時點火電子組件中的三極管VT1導通,由VT2和VT3組成的復合管得到基極電流而飽合導通,點火線圈初級繞組電路接通而有初級電流i1,; 當霍爾信號發(fā)生器觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙時,霍爾信號發(fā)生器輸出的點火信號UG由高電平下跳為低電平,三極管VT1因基極電壓下降而截止,三極管VT2 、 VT3也因失去基極電流而迅速截止,從而切斷了點火線圈的初級電流i1 ,使次級繞組產(chǎn)生高壓,完成點火工作。,

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