3 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范-報(bào)批稿_第1頁
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JJF(遼)××××-2010 JJF(遼)××××-××××PAGE4標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范范圍本規(guī)范適用于測(cè)量范圍為(-80~300)℃且分辨力等于或優(yōu)于0.01℃的接觸式測(cè)溫的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)(以下簡(jiǎn)稱溫度計(jì))的整體校準(zhǔn)。引用文件JJG160-2007標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)JJG229-2010工業(yè)鉑、銅熱電阻JJF1001-2011通用計(jì)量術(shù)語及定義技術(shù)規(guī)范JJF1178-2007用于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的固定點(diǎn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。術(shù)語3.1標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)standarddigitalthermometer測(cè)量準(zhǔn)確度不低于標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)。3.2一體式溫度計(jì)integratedthermomter溫度傳感器與數(shù)顯儀表不能分離的溫度計(jì)。3.3分體式溫度計(jì)separatethermometer溫度傳感器與數(shù)顯儀表可以分離的溫度計(jì)。3.4穩(wěn)定性stability溫度計(jì)在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)水三相點(diǎn)或零點(diǎn)及上下限示值誤差的差值。4概述溫度計(jì)基于接觸式測(cè)溫原理,以數(shù)字形式顯示溫度量值,由溫度傳感器和數(shù)顯儀表兩部分組成。溫度傳感器主要包括標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)、精密鉑電阻溫度計(jì)和A級(jí)及以上工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)。數(shù)顯儀表顯示分辨力等于或優(yōu)于0.01℃。4.1原理及組成溫度計(jì)工作原理是通過接觸式溫度傳感器將被測(cè)值轉(zhuǎn)化為電信號(hào),再通過放大、補(bǔ)償、A/D轉(zhuǎn)換和量值轉(zhuǎn)換等信號(hào)處理,最后由LCD、LED等顯示單元顯示溫度量值。工作原理如圖1所示。圖1工作原理圖分類溫度計(jì)按溫度傳感器的種類,可分為標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)配數(shù)顯儀表、精密鉑電阻溫度計(jì)配數(shù)顯儀表、工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)配數(shù)顯儀表以及其他類型的溫度傳感器配數(shù)顯儀表。按數(shù)顯儀表的種類,可分為各類溫度傳感器配數(shù)字顯示的儀器、各類溫度傳感器配上位機(jī)軟件、各類溫度傳感器配溫度變送器。按結(jié)構(gòu)形式種類,可分為一體式溫度計(jì)和分體式溫度計(jì)。5計(jì)量特性5.1示值誤差溫度計(jì)的示值誤差為溫度計(jì)的示值與溫度標(biāo)準(zhǔn)值的差值。5.2示值穩(wěn)定性示值穩(wěn)定性包含短期穩(wěn)定性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。短期穩(wěn)定性:溫度計(jì)在進(jìn)行整體校準(zhǔn)時(shí),兩次測(cè)得的水三相點(diǎn)或零點(diǎn)及上下限示值誤差的差值。長(zhǎng)期穩(wěn)定性:溫度計(jì)在進(jìn)行整體校準(zhǔn)時(shí),相鄰兩周期測(cè)得的水三相點(diǎn)或零點(diǎn)及上下限示值誤差的差值。溫度計(jì)主要計(jì)量特性的技術(shù)要求見表1。表1標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)計(jì)量特性指標(biāo)計(jì)量特性技術(shù)要求示值誤差±0.10℃示值穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性±0.03℃長(zhǎng)期穩(wěn)定性±0.05℃注:以上指標(biāo)不用于合格性判定,僅供參考。5.3絕緣電阻交流供電的溫度計(jì),其電源端子、外殼、傳感器相互之間的絕緣電阻應(yīng)不小于20MΩ。直流供電的溫度計(jì)可不進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)量。絕緣電阻要求也可參照說明書或用戶要求。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度為(15~35)℃,相對(duì)濕度為35%~75%。6.1.2校準(zhǔn)時(shí)儀器設(shè)備周圍應(yīng)無強(qiáng)烈振動(dòng)、無強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾。環(huán)境條件應(yīng)同時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備使用的相關(guān)要求。6.2電源校準(zhǔn)時(shí)的工作電源應(yīng)滿足被校溫度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)器正常工作的相關(guān)要求。6.3標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備從表2中參考選擇。表2標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱技術(shù)要求備注1標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)一等,測(cè)量范圍:(-80~300)℃也可用擴(kuò)展不確定滿足要求的其他測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)2恒溫槽溫度范圍℃溫度均勻性℃溫度波動(dòng)性℃/10min/水平溫差最大溫差-80≤T≤00.010.020.010<T≤1000.0050.01100<T≤3000.010.023水三相點(diǎn)裝置復(fù)現(xiàn)性≤1.0mK,復(fù)現(xiàn)值與上級(jí)單位檢定結(jié)果的差值≤4.0mK/4電測(cè)設(shè)備相對(duì)誤差≤1.0×10-5分辨力不低于0.1mΩ/5兆歐表直流電壓500V,10級(jí)/7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1檢查、校準(zhǔn)項(xiàng)目7.1.1檢查項(xiàng)目外觀檢查溫度計(jì)各部件應(yīng)結(jié)構(gòu)完整,裝配牢固可靠,溫度傳感器表面無損傷,數(shù)顯儀表外表無凹陷、裂痕和變形,溫度計(jì)通電后應(yīng)無缺筆畫、花屏等影響正常工作的顯示缺陷。絕緣電阻檢查交流供電的溫度計(jì)在未供電狀態(tài)下,將溫度計(jì)電源開關(guān)置于接通狀態(tài),用兆歐表測(cè)量電源端子(短接)與儀表外殼之間、電源端子與傳感器之間、傳感器與儀表外殼之間的絕緣電阻,絕緣電阻值應(yīng)滿足5.3的要求。7.1.2校準(zhǔn)項(xiàng)目溫度計(jì)校準(zhǔn)項(xiàng)目為示值誤差和示值穩(wěn)定性。注:首次校準(zhǔn)不做長(zhǎng)期穩(wěn)定性。7.2校準(zhǔn)方法7.2.1校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備分體式溫度計(jì)傳感器需經(jīng)檢定或校準(zhǔn)并應(yīng)具有可溯源到國家基標(biāo)準(zhǔn)的有效檢定或校準(zhǔn)證書,將系數(shù)輸入顯示表后按一體式溫度計(jì)校準(zhǔn),并在校準(zhǔn)證書中注明系數(shù)值。溫度計(jì)應(yīng)在校準(zhǔn)的環(huán)境條件下放置30min以上,對(duì)使用交流電供電的溫度計(jì)應(yīng)進(jìn)行通電預(yù)熱。對(duì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在三相點(diǎn)瓶中使用電測(cè)設(shè)備重新測(cè)量Rtp7.2.2示值誤差a)校準(zhǔn)點(diǎn)的選擇校準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在溫度計(jì)測(cè)量范圍上,且必須包含水三相點(diǎn)或零點(diǎn)。校準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)溫度計(jì)的測(cè)量范圍進(jìn)行選擇,一般不少于3個(gè)??梢赃x擇整數(shù)溫度點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn),也可根據(jù)用戶的要求進(jìn)行選擇。校準(zhǔn)順序先校準(zhǔn)水三相點(diǎn)或零點(diǎn),再分別向上限或下限方向逐點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)方法根據(jù)用戶的要求和溫度計(jì)的測(cè)量范圍,在恒溫設(shè)備中進(jìn)行校準(zhǔn)。將標(biāo)準(zhǔn)器和被校溫度計(jì)插入溫度源中,標(biāo)準(zhǔn)和被校溫度計(jì)盡可能處于同一水平面。恒溫設(shè)備實(shí)際溫度偏離校準(zhǔn)溫度點(diǎn)不超過±0.2℃(以標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)為準(zhǔn)),待溫度計(jì)示值穩(wěn)定后開始讀數(shù),分別讀取標(biāo)準(zhǔn)器和被校溫度計(jì)的示值。標(biāo)準(zhǔn)和被校溫度計(jì)示值分別讀取4組數(shù)據(jù),取被校溫度計(jì)顯示值的平均值與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)平均值的差值作為示值誤差。讀數(shù)的時(shí)間間隔要均勻,且大于標(biāo)準(zhǔn)和被校溫度計(jì)的采樣時(shí)間間隔,整個(gè)讀數(shù)過程中,恒溫設(shè)備的溫度變化應(yīng)滿足表2相應(yīng)溫度波動(dòng)性的要求。校準(zhǔn)時(shí),溫度計(jì)的傳感器應(yīng)有足夠的插入深度,盡可能減少熱損失。當(dāng)傳感器密封不佳或不能直接接觸液體介質(zhì)時(shí),應(yīng)將傳感器放入內(nèi)徑與之相適應(yīng)的保護(hù)管,塞緊管口后插入恒溫設(shè)備中,并保證保護(hù)管的插入深度不小于200mm。7.2.3示值穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性完成示值誤差校準(zhǔn)后,按示值誤差給出的方法再校準(zhǔn)一次溫度計(jì)下限溫度點(diǎn)、水三相點(diǎn)或零點(diǎn)及上限溫度點(diǎn),取兩次校準(zhǔn)的示值誤差的差值作為短期穩(wěn)定性的校準(zhǔn)結(jié)果。長(zhǎng)期穩(wěn)定性在示值誤差測(cè)量中第一次測(cè)量的溫度計(jì)下限溫度點(diǎn)、水三相點(diǎn)或零點(diǎn)及上限溫度點(diǎn)示值誤差和上周期溫度計(jì)的下限溫度點(diǎn)、水三相點(diǎn)或零點(diǎn)及上限溫度點(diǎn)的示值誤差的差值為長(zhǎng)期穩(wěn)定性的校準(zhǔn)結(jié)果。示值穩(wěn)定性的零位可以在水三相點(diǎn)瓶或恒溫槽中測(cè)量。7.3數(shù)據(jù)處理7.3.1標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)測(cè)得電阻值后計(jì)算溫度標(biāo)準(zhǔn)值按式(1)計(jì)算:(1)其中:式中:——溫度標(biāo)準(zhǔn)值,℃;——校準(zhǔn)點(diǎn)名義溫度,℃;——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在溫度t時(shí)的電阻比;——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在溫度t時(shí)的實(shí)測(cè)電阻平均值,Ω;——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在水三相點(diǎn)瓶中新測(cè)的電阻值,Ω;——由標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)分度表給出的溫度對(duì)應(yīng)的電阻比;——由標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)分度表給出的溫度對(duì)應(yīng)的電阻比變化率,℃-1。7.3.2溫度計(jì)示值誤差按式(2)計(jì)算:(2)式中:——溫度計(jì)的示值誤差,℃;——溫度計(jì)顯示值的平均值,℃;——溫度標(biāo)準(zhǔn)值,℃。7.3.3短期穩(wěn)定性按式(3)計(jì)算(3)式中:——溫度計(jì)短期穩(wěn)定性,℃;——本次校準(zhǔn)時(shí)第一次水三相點(diǎn)或零點(diǎn)或上下限示值誤差,℃;——本次校準(zhǔn)時(shí)第二次水三相點(diǎn)或零點(diǎn)或上下限示值誤差,℃。7.3.4長(zhǎng)期穩(wěn)定性按式(4)計(jì)算(4)式中:——溫度計(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定性,℃;——本次校準(zhǔn)時(shí)第一次水三相點(diǎn)或零點(diǎn)或上下限示值誤差,℃;——上周期水三相點(diǎn)或零點(diǎn)或上下限示值誤差,℃。8校準(zhǔn)結(jié)果經(jīng)校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室出具校準(zhǔn)證書,校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包括以下信息:a)標(biāo)題“校準(zhǔn)證書”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的地點(diǎn);d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期;h)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);i)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;j)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;k)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明;l)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;m)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí);n)校準(zhǔn)人和核驗(yàn)人簽名;o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效性的聲明;p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制校準(zhǔn)證書的聲明。9復(fù)校時(shí)間間隔送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自行決定復(fù)校時(shí)間間隔。一般情況下,建議復(fù)校時(shí)間間隔為1年。附錄A標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)傳感器溫度特性標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)傳感器主要包括標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)、精密鉑電阻溫度計(jì)和A級(jí)及以上工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)。A.1標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和精密鉑電阻溫度計(jì)(電阻溫度系數(shù)為0.003925)在(-189.3442~660.323)℃溫區(qū)內(nèi)的溫度值由在一組規(guī)定的定義固定點(diǎn)分度的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)確定,定義固定點(diǎn)包括鋁凝固點(diǎn)、鋅凝固點(diǎn)、錫凝固點(diǎn)、銦凝固點(diǎn)、鎵熔點(diǎn)、汞三相點(diǎn)、氬三相點(diǎn)及水三相點(diǎn),并使用規(guī)定的參考函數(shù)和偏差函數(shù)內(nèi)插計(jì)算定義固定點(diǎn)之間的溫度值。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的電阻比由公式(A.1)確定。(A.1)式中:——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在溫度t時(shí)的電阻比;——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在溫度t時(shí)的電阻值,Ω;——標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在水三相點(diǎn)的電阻值,Ω。不同分溫區(qū)的參考函數(shù)和偏差函數(shù)由公式(A.2)、(A.4)、(A.5)、(A.7)確定。在(0~660.323)℃溫區(qū)的參考函數(shù)定義為:(A.2)下式給出了(A.2)式的逆函數(shù),它在0.13mK之內(nèi)與(A.2)式相一致:(A.3)式中:t——溫度值,℃;——參考函數(shù);、、、——常數(shù),數(shù)值見JJG160-2007附錄C。在(0~660.323)℃溫區(qū)的偏差函數(shù)定義為:(A.4)式中:——偏差函數(shù);α、b、c——系數(shù),由標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在水三相點(diǎn)、鎵熔點(diǎn)、銦凝固點(diǎn)、錫凝固點(diǎn)、鋅凝固點(diǎn)和鋁凝固點(diǎn)溫度測(cè)量求得的值與對(duì)應(yīng)的參考函數(shù)的偏差求得。對(duì)于不同分溫區(qū),式(A.4)的形式不同,系數(shù)α、b、c的數(shù)值也彼此不同,為便于區(qū)分,系數(shù)標(biāo)以不同下標(biāo)。在83.8058K~273.16K(-189.3442℃~0.01℃)溫區(qū)的參考函數(shù)定義為:(A.5)下式給出了(A.5)式的逆函數(shù),它在0.13mK之內(nèi)與(A.5)式相一致:(A.6)式中:——溫度值,K;——參考函數(shù);、、、——常數(shù),數(shù)值見JJG160-2007附錄C。在83.8058K~273.16K(-189.3442℃~0.01℃)溫區(qū)的偏差函數(shù)定義為:(A.7)式中:α、b——系數(shù),由標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在水三相點(diǎn)、氬三相點(diǎn)和汞三相點(diǎn)溫度測(cè)量求得的值與對(duì)應(yīng)的參考函數(shù)的偏差求得。溫度傳感器在水三相點(diǎn)時(shí)的標(biāo)稱電阻值應(yīng)為25Ω或100Ω,分布滿足25Ω±1Ω,100Ω±1Ω的要求。A.2工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)(電阻溫度系數(shù)為0.003851)工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)電阻值與溫度之間的函數(shù)關(guān)系為:(-200~0)℃:(A.8)(A.9)(0~850)℃:(A.10)(A.11)式中:A=3.9083×10-3℃-1B=-5.7750×10-7℃-2C=-4.1830×10-12℃-4溫度傳感器在0℃和100℃時(shí)的電阻值R0和R100,分別滿足100Ω±0.059Ω和138.56Ω±0.133Ω的要求。附錄B測(cè)量結(jié)果不確定評(píng)定示例B.1測(cè)量方法在(-80~300)℃范圍內(nèi),選用一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)、恒溫槽和FLUKE1594A測(cè)溫儀作為標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備,用比較法校準(zhǔn)分辨力為0.01℃的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì),校準(zhǔn)溫度點(diǎn)為-80℃、0℃、100℃、200℃、300℃(以0℃為例)。B.2測(cè)量模型(B.1)式中:——溫度計(jì)的示值誤差,℃;——溫度計(jì)顯示值的平均值,℃;——溫度標(biāo)準(zhǔn)值,℃。B.3輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B.3.1引入的不確定度分量u1B.3.1.1被校溫度計(jì)分辨力引入的分量u對(duì)于分辨力為0.01℃的溫度計(jì),其引入的不確定度區(qū)間半寬為分辨力的1/2,服從均勻分布。uB.3.1.2被校溫度計(jì)重復(fù)性引入的分量u恒溫槽的溫度波動(dòng)、標(biāo)準(zhǔn)器和被校溫度計(jì)的短期不穩(wěn)定性等均會(huì)導(dǎo)致被校溫度計(jì)示值誤差的不重復(fù),采用A類評(píng)定方法。將被校溫度計(jì)放在穩(wěn)定的溫度源內(nèi),在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)測(cè)量多次,得到各校準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果如表B.1所示。表B.1測(cè)量重復(fù)性數(shù)據(jù)測(cè)量次數(shù)測(cè)量結(jié)果/℃10.0120.0230.0140.0250.0260.0270.0280.0290.02100.02標(biāo)準(zhǔn)偏差S0.0042按照貝塞爾公式計(jì)算得到:由于在實(shí)際工作中取4次測(cè)量結(jié)果的平均值作為最終結(jié)果,因此:u由于u11和u12屬于相關(guān)量,因此引入的不確定度分量uu1B.3.2引入的不確定度分量u2B.3.2.1標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)量值溯源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量根據(jù)一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)量值溯源,其在0℃的不確定度為1.0mK,得到由其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uB.3.2.2標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量根據(jù)檢定規(guī)程對(duì)一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)定性規(guī)定,其在0℃的穩(wěn)定性不超過5mK,服從均勻分布,則:

uB.3.2.3電測(cè)系統(tǒng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量校準(zhǔn)時(shí)用FLUKE1594A測(cè)溫儀作為電測(cè)裝置,其電阻測(cè)量相對(duì)誤差為±1×10-5,0℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)標(biāo)稱值為25Ω,測(cè)量電阻值引入的最大誤差為:δ按均勻分布,則:uB.3.2.4恒溫槽均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量恒溫槽工作區(qū)域最大溫差由規(guī)范可知,0℃點(diǎn)不超過0.02℃,取其一半為不確定度區(qū)間半寬,服從均勻分布,則:uB.4標(biāo)準(zhǔn)不確定分量匯總表輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見表B.2。表B.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總標(biāo)準(zhǔn)不確定度不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度/℃重復(fù)性和分辨力0.0029標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)量值溯源0.0005標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的穩(wěn)定性0.0029電測(cè)系統(tǒng)0.0014恒溫槽均勻性0.0058B.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定uc按公式uB.6校準(zhǔn)

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