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文檔簡(jiǎn)介

單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)

計(jì)

目錄

1單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書.1..........

1.11計(jì)鸚直.1.......................

L2設(shè)計(jì)任務(wù).1.......................

1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容.............1...........

L4................1................................

2.單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5

mW5

2.L1屋面結(jié)構(gòu)5

2.1.2排架柱及基礎(chǔ)材料選用情況..錯(cuò)

誤!未定義書簽。

2.L3梁柱的結(jié)構(gòu)布置6

2.1.4基礎(chǔ)平遭錯(cuò)誤!未定義書

簽。

2.2排架結(jié)構(gòu)計(jì)算..7

2.2.1計(jì):「圖及柱的計(jì)算參數(shù)..7

2.2.2荷載計(jì)..9

2.2.3內(nèi)力分析14

2.2.4最不利丙力組合31

2.3口40

2.3.1A(C);E40

2.3.2B46

2.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)......................53

2.4.1A(C)柱..................53

2.4?2B柱.二..................62

3施工圖................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.1細(xì)溝布置圖.....................69

3.2桂丁工圖二:......錯(cuò)誤!未定義書簽。

3:3篁礎(chǔ)施工圖......錯(cuò)誤!未定義書簽。

4參考文獻(xiàn)二二……二.....................77

單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書

1.1設(shè)計(jì)題目

裝配車間雙跨等高廠房.

1.2設(shè)計(jì)任務(wù)

1.2.1單層廠房結(jié)構(gòu)布置.

1.2.2選用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件.

1.2.3排架柱及柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì).

1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容

①確定上、下柱的高度及截面尺寸.

②選用屋面板,屋架,基礎(chǔ)梁,吊車梁及軌道

車接件.

③計(jì)算排架所承受的各項(xiàng)荷載.

④計(jì)算各種荷載作用下排架的內(nèi)力.

⑤排架的內(nèi)力組合.

⑥柱及牛腿的設(shè)計(jì),柱下單獨(dú)基礎(chǔ)設(shè)計(jì).

⑦繪制施工圖

1.4設(shè)計(jì)資料

該車間為雙跨等高無(wú)天窗廠房,柱距為6m,

車間總長(zhǎng)為72m,中間不設(shè)伸縮縫,廠房跨為/(見

下表)。

組別跨度/軌頂標(biāo)高吊車起重量

(m)(m)(KN)

2007465020721.07.2150

每跨設(shè)二臺(tái)中級(jí)工作制軟鉤橋式吊車(150KN)o

建設(shè)地點(diǎn):某市郊區(qū)(基本風(fēng)壓Wo=O.4OKN/m2).

工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件:地基土為均勻粘性

±,地基承載力特征值/=200KN/ni2,可作持力

層,廠區(qū)地層地下水位較低,且無(wú)腐蝕性?;A(chǔ)

頂面至室內(nèi)地面為1.0米。

材料:柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30;基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度

等級(jí)C25;

柱縱向鋼筋用HRB400;柱箍筋及基礎(chǔ)鋼筋

用HPB235;

建筑構(gòu)造:

屋面:SBS卷材防水層(標(biāo)準(zhǔn)值)

0.20KN/m2

20mm水泥砂漿找平層(標(biāo)準(zhǔn)值)

0.4KN/m2

100mm擠塑板保溫層(標(biāo)準(zhǔn)值)

0.4KN/m2

20mm水泥砂漿找平層(標(biāo)準(zhǔn)值)

0.4KN/m2

2

預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板

1.4KN/m2

墻體:240mm厚雙面清水磚墻(標(biāo)準(zhǔn)值)

0.4KN/m2

鋼門窗(標(biāo)準(zhǔn)值)

0.4KN/m2

地面:混凝土地面,室內(nèi)外高差150m

(a)結(jié)構(gòu)平面布置圖

12X6000=78000

3

4

2,單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1屋面結(jié)構(gòu)

1屋面結(jié)構(gòu)選型如下表:

構(gòu)件重力荷載

標(biāo)準(zhǔn)圖集選用型號(hào)

名稱標(biāo)準(zhǔn)值

1.4KN/m2

屋面G410(-)1.5mX6m預(yù)應(yīng)力YWB-2

(包括灌

板混凝土屋面板n

縫重)

G410(H)1.5mX6m預(yù)應(yīng)力

天溝1.91KN/

混凝土屋面板(卷材防水天TGB68-1

板ma

溝板)

88.8KN/

屋G415(三)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝YWJA-

0.05KN/

架土折線形屋架(跨度24m)18-1

ma

(支撐)

吊車G323(二)鋼筋混凝土吊28.2KN/

DL—11

梁車梁(中級(jí)工作制)根

軌道G325(二)吊車軌道聯(lián)結(jié)

0.8KN/m

連接詳圖

基礎(chǔ)16.7KN/

G320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁JL-3

梁根

5

2梁柱的結(jié)構(gòu)布置

排架柱尺寸的選定:

柱頂標(biāo)高=7.2+2.8=10.0m,牛腿頂面標(biāo)高

=7.2-1.2=6.0m

全柱高H二柱頂標(biāo)高-基頂標(biāo)高=10.0-(-1.0)

=11.0m,

下柱高Hi=6.0+1.0=7.0m,

上柱高Hu=lL0-7.0=4.0mo

上柱與全柱高的比值人=粵=黑364

H11.()

邊柱A.C軸:

上柱:□bXh=400mmX400mm

下柱:lbXhXbiXh^OOmmX800mmX100mmX

150mm

中柱B軸:

上柱:□bXh=400mmX600mm

下柱:lbXhXbiXh^OOmmX800mmX100mmX

150mm

I字形截面其余尺寸如下圖

6

1501112525HI150

800

3

邊柱上柱:lu=—X400X400=1.6X103〃/

I=J-x400x8OO3-L300x45()3-2/x300x25x(225+”

下柱:112122I3

=1.438xl010mm4

3

中柱上柱:Iu=^x400x600=7.2xl()9m機(jī)4

IiiA25、

灶.I,=—x400x8003——X300X4503-2X-X300X25X225+—

rtt:z12122<3J

=1.438xl(y°〃?一

2.2排架結(jié)構(gòu)計(jì)算

計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱的計(jì)算參數(shù)

計(jì)算簡(jiǎn)圖見下圖.

7

0

0

寸o

o

0o

0n

0

Z

21000,21000

ABC

柱的計(jì)算參數(shù):根據(jù)柱子的截面尺寸,可列出計(jì)

算參數(shù)如下表.

柱截面尺面積慣性矩自重

7寸(mm2)(mm4)(kN/m)

:參(mm

成)

上2.13X

矩400X4001.6X1054.0

A、柱109

C下1400X800X1.775X14.38X

4.438

柱100X150105109

矩400X6002.4X1058.1X1096.0

B柱

下1400X800X1.775X14.38X4.438

8

柱100X150l(fl(f

2.2荷載計(jì)算

1、恒載

⑴屋蓋恒載

SBS卷材防水層

0.20KN/m2

20mm水泥砂漿找平層

0.40KN/m2

100mm擠塑板保溫層

0.20KN/m2

20mm水泥砂漿找平層

0.40KN/m2

預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板

1.40KN/m2

屋蓋鋼支撐

0.050KN/m2

=2.65KN/m2

屋架重力荷載為88.8kN/板,則作用于柱頂?shù)?/p>

屋蓋結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計(jì)值為:

9

&=1.2X(2.65X6X21/2+88.8/2)=253.62kN

e^hu/2-150=400/2-150=50mm

⑵柱自重

A、C軸上柱:G2A=G2C=YGgkHu=l.2X4.0X

4.0=19.20kN.

e2A=ec=^-^=—=200nun

22222

下柱:G3A=G3C=YGgkHu=l.2X4.438X7X

1.l=41kN(考慮下柱仍有部分400mmX800mm的

矩形截面而乘的增大的系數(shù)1.1).

B軸上柱:G2B=1.2X6X4.0=28.8kN.

下柱:G3B=1.2X4.438X7X1.l=41kN

⑶吊車梁及軌道自重

G4=1.2X(28.2+0.8X6.0)=39.6kN.

各項(xiàng)永久荷載及其作用位置見圖2-7.

10

2屋面活荷載

由《荷載規(guī)范》查得屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為

0.5KN/m2.

Q=l.4X0.5X6X21/2=44.IkN

活荷載作用位置于屋蓋自重作用位置相同,

如圖2-7括號(hào)所示.

3、吊車荷載

⑴吊車參數(shù)查書本表2.5.1,則吊車計(jì)算參

數(shù)見下表,并將吊車噸位換算為kN.

跨度起重跨度最大輪最小輪大車吊車吊車小z

(m)量Lk(m)壓壓輪距最大總重重

Q(kN)Pmax(kN)Pmin(kN)K(mm)寬度G(kN)g(kN

B(mm)

11

21.0150.019.5170484400555025553

根據(jù)B與K,算得吊車梁支座反力影響線中

各輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)值如圖2-8所示,依據(jù)該圖

求得作用于柱上的吊車豎向荷載.

,44004400,

co

⑵吊車豎向荷載

Dmax=yQPk>max2yi=l.4X170X2.15=511.7kN

Dmi產(chǎn)YQPk,min2yi=l.4X48X2.15=144.5kN

⑶吊車橫向水平剎車力

1)當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓吭赒=150s500kN時(shí),a=0.10

TQ=^(e+g)=.yx(294+53)=8.68kN

12

2)當(dāng)兩臺(tái)吊車同時(shí)作用時(shí),

Tmax=TSyi=8.68X2.15X1.4=26.llkN

4、風(fēng)荷載

由設(shè)計(jì)資料該地區(qū)基本風(fēng)壓為3

o=O.40KN/m2,按B類地面粗糙度,從《荷載規(guī)范》

查得風(fēng)壓高度變化系數(shù)人為:

柱頂標(biāo)高10.0m,查得〃=1.000,

檐口標(biāo)高12.0m,查得〃=1.056,

屋頂標(biāo)高13.3m,查得〃尸1.0924,

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為:

31二〃8]3o=O.8X1.0X0.40—0.32kPa.

32=4,2凡3o=O.4X1.0X0.40=0.16kPa.

則作用在排架計(jì)算簡(jiǎn)圖的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為:

夕1=YQA5=1.4x0.32x6=2.690kN/m

q2=YQCO2B=1.4x0.16x6=1.344kN/m

Fw=YQ[(〃s+〃,2)+(“jG〃二h2[°oB

=8.33kN

風(fēng)荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示.

13

Fw

z

b

2100021000

BC

2.3內(nèi)力分析

1、剪力分配系數(shù)□的計(jì)算

A、C軸柱:

/,2.13xl09H4.0

n=—=-----—=0.15,=0.36

9TH)

I214.38xl0瓦

3

=2.37

=%=0.293x1()7°j

EI2coE

14

B軸柱:

n——-=0.501,A,=--=0.36,

I2H2

3

C=——-----------=2.87,

o°1+23(1/?-1)

貝!J3==0.242x10-10區(qū)

BEI2coE

各柱的剪力分配系數(shù):

1

…c告=0.3114=1-…—.378

y1

乙4

2、恒載作用下排架內(nèi)力分析

恒載作用下排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示

GIAGIBGIC

ABC

計(jì)算簡(jiǎn)圖

其中Gl=Gi=253.62KN;G2=G2A+G4=58.8

KN;G3=G3A=41KN;G4=2G[=507.24KN;G5

=G2b+G4=68.4KN;G6=G3B=41KN;

Ml=G1el=253.62X0.05=12.68KN?m;

15

M2=(G1+G2A)eO-G4e3=40.7KN?m;

由A、C柱:n=0.15,入=0.36,

查表或計(jì)算得G=1=2.058,

1+4(1/〃-1)

AJ1QZ:Q

凡=G—1=2.058x—=2.37攵N(->)

11H11

查表或計(jì)算得,G=芹產(chǎn)^1.033,

l+23(l/n-l)

M407

R=G4=1.033x—=3.82ZN(f

3H11

RA=RI+R2=2.37+3.82=6.19kN(->),Rc=-RA=-6.19k

N(一)

B柱:n=0.51,X=0.36,查得Ci=l.62,C3=l.25,

本例中RB=0

在R、G與M共同作用下,可以作出排架的

彎矩圖、軸力圖及柱底剪力圖,如下圖所示.

16

12.6812.68

//

12.0828.62

28.6212.08

'、

14.716.19.1A71

/14.11

6.19

ABc

253.62507.24253.62

272.82536.04272.82

311.42615.24311.42

352.42656.24352.42

ABc

N

3、屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析

⑴AB跨作用有屋面活荷載

由屋架傳至柱頂?shù)膲毫镼=44.lkN,由它

在A、B柱柱頂及變階處引起的彎矩分別為:

MiA=Qie0=44,1X0.05=2.205kN?m,

M2A=Qiel=44.1X0.25=8.82kN.m,

17

M1B=Qie=44.1X0.15=6.615kN.m,

計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示.

計(jì)算簡(jiǎn)圖

計(jì)算不動(dòng)較支座反力

A柱:

由前知G=2.058,C3=l.033,

=G久=2.058X=0.4UN(f)

H11

AJQOO

R2A=C3=1.033x昔=0.83%N(一)

則RA=RIA+R2A=0.41+0.83=1.24kN(f)

B柱:

由前知CM62,

M

&=GU=0?97AN(f

H

則排架柱頂不動(dòng)錢支座總反力為:

R=RA+RB=1.24+0.97=2.214kN(f)

將R反作用于排架柱頂,按分配系數(shù)求得排架各

18

柱頂剪力(UA=UB=0.311,UC=0.378)

VA=RA-UAR=l.24-0.311X2.214=0.552kN(—)

VB=RB-UBR=o.97-0.378X2.214=0.133kN(-)

Vc=R-ucR=0-0.311X2.214=-0.69kN(+)

排架各柱的彎矩圖、軸力圖如圖2-12(b)、

(c)所示.

2.2056.615

0.0038.8236.0832.76

4.96?5.1527.59

ABC

MV

⑵BC跨作用有屋面活荷載

由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱,故只需將AB跨作用有屋面

19

活荷載情況的A柱與C柱的內(nèi)力對(duì)換并將內(nèi)力變

號(hào)即可,其排架各柱內(nèi)力見下圖.

ABC

計(jì)算簡(jiǎn)圖

6.6152.205

2.766.0838.823ri10°3

7-59“695.152「氣鬻

u?口70.552

ABC

MV

20

44.144.1

-44.1■44.1

ABC

N

4、風(fēng)荷載作用

⑴風(fēng)自左向右吹時(shí),計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示.

A柱:

n=0.15,X=0.36,查表得Cn=0.325,

RA=-qi.H.Cn=-2.69X11X0.325=~9.62kN(一)

C柱:

同A柱,Cn=0.325

21

Rc=-q2.H.Cn=-1.344X11X0.325=-4.8kN(一)

貝!JR=RA+RC+FW=-9.26-4.8-8.33=-22.75kN(一)

將R反作用于排架柱頂,按分配系數(shù)求得排

架各柱頂剪力(UA=UC=0.311,UB=0.378)

VA=RA-UAR=-9.62+0.311X22.75=-2.545kN(一)

VB=RB-UBR=0+0.378X22.75=8.60kN(—)

Vc=R-ucR=-4.8+0.311X22.75=2.275kN(—)

排架各柱的內(nèi)力如下圖所示.

11.3434.419.852

134.7527.04594.68.6106.3417.059

ABC

MV

②風(fēng)自右向左吹時(shí),此種荷載情況的排架內(nèi)

力與“風(fēng)自左向右吹”的情況相同,僅需將A、

C柱的內(nèi)力對(duì)換,并改變其內(nèi)力的符號(hào)即可.

排架各柱的內(nèi)力如下圖所示.

22

19.85234.411.34

17.059106.348.694.627.045134.75

4V

(5)吊車荷載作用(不考慮廠房整體空間工作)

①口皿作用于A柱

由前,Dmax=511.70kN(Dmin=144.50kN),由吊車

豎向荷載、在柱中引起的彎矩為:

MA=Dmax?e=511.70X0.3=153.50kN?m,

MB=Dmin.e=144.50X0.75=108.375kN.m,

計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示.

計(jì)算不動(dòng)較支座反力

A柱:n=0.15,入=0.36,查表得C3=l.033,

B柱:n=0.501,入=0.36,查表得C3=l.250,

RA=—G魯=-LO33X=—14.42女M-)

八八MB…108.375、

RB—GH=L25x———=12.32ZN(f)

23

則不動(dòng)較支座總反力為:

R=RA+RB=-14.42+12.32=-2.10kN(*-)

將R反作用于排架柱頂,按分配系數(shù)求得排

架各柱頂剪力(UA=UC=0.311,UB=0.378)

VA=RA-UAR=-14.42+0.311X2.1=-13.77kN(一)

VB=RB-UBR=12.32+0.378X2.1=13.llkN(-*)

Vc=R-ucR=0+0.311X2.1=0.66kN(—)

排架各柱的彎矩圖、軸力圖如下圖所示.

98.2455.94

2.64

55.0852.44~

35.83為人一7.26一

2.0313.7713.110.66

ABC

MV

24

511.7144.5

ABC

N

⑵Dmax作用于B柱左

由吊車豎向荷載,

Dmax=511.7kN(Dmin=144.5kN),在柱中引起的彎矩

為:

MA=口加壯?e=144.5X0.3=43.35kN?m,

MB=Dmax?e=511.7X0.75=383.8kN?m,

計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示.

計(jì)算簡(jiǎn)圖

計(jì)算不動(dòng)較支座反力

A柱:n=0,150,入二0?36,查表得C3=l.033,

25

B柱:n=0.501,入=0.36,查表得C3=l.250,

M4335

RA=七寸=-1.033X—^-=-4.07kN(<~)

&=G務(wù)=L25x等=43.6blN(f)

則不動(dòng)較支座總反力為:

R=RA+RB=-4.07+43.6=39.54kN(-*)

將R反作用于排架柱頂,按分配系數(shù)求得排

架各柱頂剪力(UA=UC=0.311,IIB=0.378)

VA=RA-UAR=-4.07-0.311X39.54=-16.34kN(一)

VB=RB-UBR=43.61-0.378X39.54=28.66kN(-*)

Vc=R-uCR=o-o.311X3954=-12.32kN(一)

排架各柱的彎矩圖、軸力圖如下圖所示.

?6916

65.36:49,28

22,01114.64

bJ

2866圖?58.54135.52

16.3428.66■L乙.O乙

ABC

MV

26

144.5511.7

144.5'511.7

ABC

N

⑶Dmax作用于B柱右

根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性,其內(nèi)力計(jì)算同作

用于B柱左”情況,只需將A、C柱內(nèi)力對(duì)換一

下,并全部改變彎矩及剪力符號(hào)即可,其結(jié)果如

下圖所示.

4928269.16114.6465.36

22.01

136.4

135.5212.3268.5416.34

ABC

MV

27

511.7144.5

511.7144.5

ABc

N

⑷Dmax作用于C柱

同理,將“D皿作用于A柱”情況的A、C柱

內(nèi)力對(duì)換,并注意改變符號(hào),得出各柱的內(nèi)力,

如下圖所示.

N

28

⑸:Tmax作用于AB跨

計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示.

Tmax

7r7

BC

N

A柱:

由a=親=中=0.7及n=0.15,人=0.36,查教程表

2.5.2并算得C5=0.524,

RA=-Tmax.C5=-26.11X0.524=-13.67kN(+)

B柱:

由a=2=空=o.7及n=0.501,入=0.36查教程表

*4

2.5.2并算得C5=0.610

RB=-Tmax.C5=-26.11X0.610=-15.86kN(-)

則R=RA+RB=-15.86-13.67=-29.53kN(一)

各柱頂剪力為:

29

VA=RA-UAR=-13.67+0.311X29.53=-4.49kN(一)

VB=RB-UBR=-15.86+0.378X29.53=-4.70kN(*-)

Vc=R-ucR=0+0.311X29.53=9.19kN(->)

排架各柱的內(nèi)力如下圖所示.

12.5713.16

12.5336.76

162.4

164.7121.6221.41101.19.19

ABC

M.V

(6):Tmax作用于BC跨

根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性,內(nèi)力計(jì)算同“AB跨的

二臺(tái)吊車剎車”情況,僅需將A柱和C柱的內(nèi)力

30

對(duì)換.

排架各柱的內(nèi)力如下圖所示:

AB

M.V

2.4最不利內(nèi)力組合

首先,取控制截面,對(duì)單階柱,上柱為1-

I截面,下柱為n-n、HI截面.

考慮各種荷載同時(shí)作用時(shí)出現(xiàn)最不利內(nèi)力的

可能性,進(jìn)行荷載組合。

《荷載規(guī)范》,本設(shè)計(jì)應(yīng)從下列組合值中取最

不利值:

S=1.2SGK+/Q1SQIK

31

S=1.2SGK+0.9t/QiSQiK

/=1

S=1.35SGK+£/Qi¥QiSQiK

i=\

本設(shè)計(jì)考慮以下四種內(nèi)力組合:

+M*及相應(yīng)的N、V;

-MLx及相應(yīng)的N、V;

Nm及相應(yīng)的M、V;

Nmax及相應(yīng)的M、V.

在這四種內(nèi)力組合中,前三種組合主要是考

慮柱可能出現(xiàn)大偏心受壓破壞的情況;第四種組

合考慮柱可能出現(xiàn)小偏心受壓破壞的情況;從而

使柱能夠避免任何一種形式的破壞.

分A(C)柱和B柱,組合其最不利內(nèi)力,在各

種荷載作用下A(C)柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總見表

2-4;B柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總見表2-5.

A(C)柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值組合表見表,B柱設(shè)

計(jì)值組合表見表

32

A(C)柱在各種荷載作用下內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表

截面內(nèi)力值

I-III-IIin-in

荷載類別M(kM(kM(k

號(hào)N(kN(kN(kV(k

N.N.N.

N)N)N)N)

m)m)m)

12.0272.-28.311.14.7352

恒載錯(cuò)6.19

88262421.42

AB跨0.00-8.8-4.944.0.52

屋面錯(cuò)44.144.1

有323612

活荷

BC跨-2.7-2.7-7.5

載錯(cuò)0000.69

有669

AB跨-55.098.4511.511.-13.

錯(cuò)02.03

A柱827777

吊車

AB跨-65.3-22.144.-136144-16.

豎向錯(cuò)0

B柱左6015.4.534

荷載

BC跨49.249.2135.12.3

Dmax作錯(cuò)000

B柱右88522

用于

BC跨-2.6-7.2-0.6

錯(cuò)-2.64000

C柱466

吊車作用于±±±±

錯(cuò)000

橫向AB跨13.313.3164.21.6

33

荷載77712

T

max±土土

作用于

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