最新刊期
      2021 年 第 3 期

        综述

      • 李红波,丁荣军,张超,黄子昊,张志学,张敏,罗文广
        2021(3): 1-8. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.001
        摘要：新一轮产业革命促使我国城市轨道交通行业步入智能化发展阶段，逐渐改变了轨道交通传统的建设和运营服务模式。然而受地理环境、经济水平和人口密度等差异的影响，国内各地城市轨道交通发展不均衡。为确保我国城市轨道交通行业智能化建设的有序健康推进，需要开展行业层面的顶层设计，统筹发展战略，明确建设目标，确定重点任务，谋划实施路径。利用先进信息通信技术实现牵引变电所、双向变流器、车辆、信号系统和能量运控系统等多个系统的实时数据交互，从牵引电网源荷匹配、能源利用率、电能质量和系统安全等维度出发，进行了系统级的车网能量调度、列车负荷预测、电网故障测距和列车运行图优化，构建了一体化协同共享的城市轨道交通智慧牵引供电系统，并以某城市地铁2号线为例，在“路—网—车”一体化仿真平台上验证了其有效性，基于此给出了工程化实践亟待研究解决的关键问题。  
        关键词：城市轨道交通;牵引供电;能量运控;系统节能;负荷预测;运行图优化;故障测距   
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        发布时间：2021-12-09

        轨道工程车专栏

      • 李懿,白欢,刘沅明
        2021(3): 9-15. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.002
        摘要：针对轨道不平顺检测方法和检测精度问题，提出基于捷联式惯性导航技术，搭建以四元数为基础的“数学平台”，融合里程计和射频标签修正里程位置信息，根据惯性测量单元加速度计和陀螺仪的数据进行轮轴姿态解算，通过互补滤波算法进行数据融合，并基于混沌增强果蝇优化算法进行滤波处理，获得以欧拉角表示的轮轴三维姿态数据，进而拟合实现轨道不平顺检测。实践表明，文章提出的数据融合检测算法，可以有效实现轨道不平顺检测，提高检测精度，为轨道维护保养提供基础数据。  
        关键词：轨道不平顺;不平顺检测;捷联式惯性导航;数据融合;混沌增强果蝇优化算法;姿态解算   
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        发布时间：2021-12-09
      • 王文昆
        2021(3): 16-22. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.003
        摘要：获取合适的线路整正优化设计参数可以使线路整正总体拨量更小，降低线路整正维护工作量。文章提出了一种基于布谷鸟搜索算法的既有线整正方法。首先，采用最小二乘法建立前夹直线和后夹直线方程，并以此识别和计算出各个特征点；再结合布谷鸟搜索算法，以前后夹直线斜率、截距、前后缓和曲线长度和圆曲线半径等参数为自变量，以各个测点线路拨量的绝对值之和最小为优化目标建立模型，对其求解得到线路整正优化设计参数。为验证该算法的有效性，以沪昆线某段线路的平面测量坐标为试验对象，在无约束、整体约束和单点约束条件下，优化得到的整体拨量均小于传统方法的计算值，整体拨量下降明显。试验结果表明：采用该方法得到的整正优化设计参数可以使线路整正拨量较采用以往研究方法所得到的拨量更小，具有数据处理适用性强，计算结果更为准确的优点。  
        关键词：养路机械;既有线整正;布谷鸟搜索算法;拨量;整体最小二乘拟合   
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        发布时间：2021-12-09
      • 宋子洋,傅茂海
        2021(3): 23-27. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.102
        摘要：钢轨打磨车执行曲线打磨作业时，运行速度一般低于曲线设计速度，以过超高状态通过曲线。考虑钢轨打磨车车体柔性，使用有限元分析软件ANSYS和多体动力学仿真软件Simpack建立车辆刚柔耦合动力学模型，考虑砂轮和钢轨接触关系，研究车体弹性变形对车辆动力学性能的影响，对比分析处于打磨工况和自走行工况下曲线半径和超高对车辆动态曲线通过时的动力学响应。结果表明，车体弹性变形主要影响车轮的脱轨系数和轮重减载率，对轮轴横向力和倾覆系数影响较小，将车体考虑成柔性体后钢轨打磨车的曲线通过性能有所提高；在一定范围内，增大曲线半径，减小超高有助于提高打磨车的曲线通过性能；打磨作业会恶化打磨车的曲线通过能力，脱轨的风险有所增大。  
        关键词：刚柔耦合;钢轨打磨车;动力学性能;曲线通过;有限元分析;钢轨   
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        发布时间：2021-12-09
      • 王品,曹经纬,李红梁,夏浪
        2021(3): 28-31. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.005
        摘要：在高速钢轨超声波探伤过程中，B型显示中有时会在螺孔附近的钢轨轨头出现一些异常回波信号点，但该信号实际并非伤损回波，而是螺孔幻象波，该信号与较严重的轨头核伤有很高的相似性，因此容易被误判为重伤。根据幻象波的产生原理，基于钢轨探伤车检测的60 kg/m钢轨的B型显示数据，对螺孔幻象波进行了传播路径分析，并通过与实际数据相比较和CIVA软件仿真，验证了分析的正确性。对该幻象波的特点进行了总结，为工程应用中对螺孔幻象波的识别提供了理论支持，可提高钢轨探伤的准确性，降低检测误报率。  
        关键词：钢轨探伤车;超声波探伤;幻象波;螺孔;B型显示;钢轨   
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        发布时间：2021-12-09
      • 刘洁,郑涛
        2021(3): 32-36. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.006
        摘要：为了提高钢轨打磨效率，依据现有机床加工磨削原理与高速切削比磨削能计算方法，开展中低速钢轨打磨切削量精准控制技术应用研究。以标准60N钢轨轨头廓面打磨为例，首先提取廓面几何特征并将其分为4个打磨区域，根据钢轨预打磨廓面比磨削能与切削量的经验关系，建立钢轨廓面各打磨区域切削量的经验计算模型，并通过现场打磨测试验证该计算模型的可行性和精准性。结果表明，经过3次打磨计算，钢轨轨头廓面区域2的磨削面积总量最大为7.28 mm2，区域3的磨削面积总量最小为1.18 mm2，并且现场打磨测试的总切削量与理论计算的相对偏差分别为-3.57%和-4.24%，磨削总量结果基本吻合，达到钢轨磨削精度要求。  
        关键词：钢轨打磨;比磨削能;经验模型;轨头轮廓;磨削测试;钢轨   
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        发布时间：2021-12-09
      • 罗旦,赵宇晨,郭平,刘启灵
        2021(3): 37-45. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.007
        摘要：钢轨打磨车通过牵引机构将动力传递至车体底部的打磨装置，使其沿钢轨进行走行作业和打磨作业。现有牵引机构多采用带角度的斜拉式安装，针对这种牵引机构使用过程中存在的问题，提出了一种竖直式牵引机构。以某型钢轨打磨车为例，对使用竖直式牵引机构的打磨车进行牵引力计算和静力学分析，同时对打磨装置进行动力学特性计算。通过分析计算得出，竖直式牵引机构的力学特性能够满足打磨装置的使用需求，使用竖直式牵引机构的打磨装置具有良好的平稳性和曲线通过性能，避免了传统斜拉式牵引机构所存在的问题，具有较好的应用前景。  
        关键词：打磨装置;牵引机构;竖直式;静强度;动力学;钢轨   
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        发布时间：2021-12-09
      • 曾海林,郭平,吴磊
        2021(3): 46-54. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.008
        摘要：以钢轨打磨控制策略为研究对象，通过建立钢轨磨削的三维坐标，分析钢轨磨削的基本理论和打磨压力的PID控制理论，得出了影响钢轨打磨效果的重要因素和关键参数，提出了钢轨打磨控制策略和方案，详细介绍了该控制策略的原理和流程。通过设计控制系统，并大量装车应用，测试了控制系统的运行特性。测试结果表明，基于该控制策略方案开发的自主打磨控制系统，能够实现平缓无冲击落轨，落点同步性好，整体打磨效果良好，具有很好的市场应用前景。  
        关键词：磨削理论;落轨控制;PID控制;控制系统;钢轨打磨   
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        发布时间：2021-12-09
      • 王青权,王焊枭,徐健程,游帅,王增宝
        2021(3): 55-61. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.009
        摘要：为实现列车碰撞试验时的列车牵引，搭建了基于磷酸铁锂动力电池、直交电传动、MVB网络通信、电台无线通信和地面信号自动控制的轨道碰撞试验用蓄电池工程车电气系统。主要介绍蓄电池工程车的动力电池系统、牵引传动系统、网络控制系统和辅助供电系统，并对其技术特点进行了归纳分析。该系统通过了试验验证和现场验证。结果表明，系统可满足轨道碰撞试验时牵引、制动和脱钩的远程自动控制功能要求，定速巡航精度高，牵引性能和控制功能稳定可靠，动力系统节能环保，为蓄电池工程车或其他电力工程车的定速巡航、无线通信和地面信号控制等功能的实现奠定了基础，具有重要的借鉴意义。  
        关键词：碰撞试验;蓄电池工程车;无线通信;远程控制;地面信号系统;定速巡航   
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        发布时间：2021-12-09
      • 何学科
        2021(3): 62-66. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.010
        摘要：针对各大型养路机械（以下简称大机）运用单位因铁鞋管理不当，导致事故频发，严重影响生产安全的问题，设计了一种新型的铁鞋智能管理系统，通过无线射频技术和LoRa组网技术实时监测整列大机机组的铁鞋设置状态，在未正确设置或撤除时系统会报警并切断本务机走行动力，有效提高了铁鞋运用的安全系数。同时大机机组通过4G网络与地面服务器进行数据交互，实现了铁鞋的远程监控和信息化管理。  
        关键词：大型养路机械;铁鞋智能管理系统;RFID射频;LoRa组网;走行联锁   
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        发布时间：2021-12-09

        铁道机车车辆

      • 张保军,安涛,周信,何远鹏,祁孟盂,金学松
        2021(3): 73-79. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.012
        摘要：弹性车轮螺栓用以紧固轮芯和安装环，在工作过程中承受预紧力和拉伸载荷，其应力状态对弹性车轮的运行安全至关重要。通过建立弹性车轮三维有限元模型，模拟螺栓在螺栓载荷作用下的初始受拉状态，利用接触单元和目标单元模拟各部件之间的接触状态，设置过盈量模拟轮芯与安装环之间、橡胶与轮辋之间的初始过盈接触状态。参考国际铁路联盟标准UIC 510-5和欧洲标准EN 13979-1，计算分析螺栓失效对弹性车轮整体静强度的影响。研究结果表明，螺栓未发生失效时，车轮各部件的危险系数均不超过0.61；综合分析多种工况下轮芯、安装环、螺栓和橡胶块的最大Von-Mises应力，其应力均随螺栓失效个数的增加而增大；螺栓失效后，运行工况下轮辋的最大Von-Mises应力无明显变化；当5个螺栓发生失效后，轮辋、轮芯、安装环、螺栓和橡胶块的危险系数分别为0.27, 0.92, 1.01, 0.95, 0.40。所得结论可为轨道车辆弹性车轮静强度校核提供参考。  
        关键词：弹性车轮;螺栓;预紧力;强度分析;有限元方法   
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        发布时间：2021-12-09
      • 冯永平,陈春俊,陈仁涛
        2021(3): 80-85. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.106
        摘要：当高速列车通过隧道时，隧道压力波通过车体变形、密封缝隙和换气风道引起车内压力变化，造成乘客不适。为探明由车体结构变形这单一因素引起的车内压力波动情况，构建了完全密封的车体结构和车厢结构模型，基于STAR-CCM+/Co-Simulations模块，仿真计算了高速列车以350 km/h的速度通过隧道时车体结构的振动位移情况、车内压力变化和车内压力变化率，并与气体状态方程理论数值模拟计算对比。结果表明，车门的振动位移最大；基于流固耦合理论和理想气体状态方程的2种数值模拟方法的结果误差为16.8%，相互验证了计算结果的可靠性；车内压力与车体内的容积成反比，车内最大负压为195.3 Pa，车内压力3 s变化率小于203.1 Pa/(3 s)，车内压力1 s变化率小于149.6 Pa/s，满足舒适性要求，为建立多因素耦合作用下的车体模型研究提供帮助。  
        关键词：高速列车;动车组;车体变形;隧道压力波;车内压力波;仿真   
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        发布时间：2021-12-09
      • 唐旭,宋冬利,曾元辰,张卫华,周斌,谢名源
        2021(3): 86-93. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.101
        摘要：为了优化CRH380B动车组轮缘厚高级修镟修限值，基于不同轮缘厚条件下的轮对磨耗规律和车辆动力学性能分析，采用多体动力学软件和Archard磨耗理论联合仿真求解的方式，利用非线性磨耗模型对车轮磨损进行预测，并使用多体并行仿真方法实时更新状态参数和接触力。结合仿真计算分析结果，并与实测数据对比，可发现当车辆运行速度低于350 km/h时，轮缘厚度对轮径磨耗量无明显影响；当车轮发生磨耗后，设置不同轮缘厚车轮的动车组均保持良好的动力学性能。因此，在保证车辆运行品质和安全性的基础上可以将高级修轮缘厚镟修限值降低至28 mm，提高车轮使用寿命，降低动车组运营成本。  
        关键词：动车组;轮缘厚;车轮磨耗;仿真;优化研究;车辆动力学;高速列车   
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      • 王欣,王国权,陈勇
        2021(3): 94-99. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.104
        摘要：为了提高高速列车制动过程的安全性，需对制动盘散热筋结构进行优化设计。文章运用ANSYS-workbench软件建立三维瞬态模型，基于能量折算法对8种方案下不同结构参数的制动盘进行温度场仿真，研究在制动初速度为350 km/h时的一次紧急制动工况下，散热筋高度、排列密度和排流角的改变对制动盘温度场和热应力场影响的变化规律。仿真发现：增加散热筋高度、增大排流角、降低排列密度有助于制动盘散热；在紧急制动工况中，最高温度点在制动盘面，最大热应力在散热筋侧面；8个方案中，方案7满足初速度为350 km/h的高速列车制动要求，最高温度相对最低，最大热应力可降低36 MPa。  
        关键词：高速列车;制动盘;散热筋;温度场;热应力;有限元方法;数值分析   
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        发布时间：2021-12-09

        电力牵引与控制

      • 王永翔,蒋威,马驰
        2021(3): 100-107. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.109
        摘要：针对应用于高速动车组电力电子变压器中的单相级联H桥整流器易受网侧电压传感器故障影响的情况展开研究，提出了基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法，并进行了仿真验证。首先建立了单相级联H桥整流器d-q坐标系下的数学模型，根据三相系统中无网侧电压传感器控制算法原理，提出了采用虚拟磁链估算的d-q电流解耦控制方法，解决了单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制问题；然后搭建相应仿真模型，模拟了整流器多种复杂工况，验证无网侧电压传感器控制算法的稳定性，同时与有网侧电压传感器控制算法进行了对比。仿真结果表明，无网侧电压传感器控制基本能够达到有网侧电压传感器时的控制性能。  
        关键词：高速列车;高速动车组;单相级联H桥整流器;无网侧电压传感器;虚拟电网磁链估计;d-q电流解耦控制;仿真   
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      • 石艳红,陈谦
        2021(3): 108-112. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.017
        摘要：当前我国高速动车组网络控制系统主要有总线式和交换式2种通信方式，但某些特殊情况下，同速度等级2种通信模式的车型需要实现互联互通。由于2种网络控制系统技术特性和工作原理不同，实现互联互通存在困难，为此提出了一种高速列车总线式与交换式网络控制系统重联方案，包括列车网络拓扑方案、自适应重联策略、初运行过程实现和互联互通控制等，并在“复兴号”高速动车组上进行了验证。验证结果表明，该方案能够实现2种不同通信类型的列车的互联互通控制，对提高列车运营效率具有非常重要的现实意义。  
        关键词：高速列车;列车通信网络;总线式;交换式;重联控制;互联互通;高速铁路   
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        大功率器件

      • 张小勇,张庆,饶沛南,孙辉波,赵佳
        2021(3): 113-117. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.018
        摘要：IGBT死区时间的合理设置是零电压开关（ZVS）型LLC变换器实现软开关的必要条件。在IGBT关断时，由于其输出电容非恒定，导致死区时间设置相对复杂。文章分析了IGBT的关断特性，指出在LLC谐振电路中工作结温越高，工作功率越大，越不利于实现软开关；提出应在最高工作结温和最大工作负载情况下设计最小和最大死区时间。最后，通过搭建60 kW的LLC变换器进行验证，试验结果与理论计算结果基本一致，验证了优化设计的准确性。  
        关键词：LLC谐振变换器;IGBT;软开关;死区时间   
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        智能化技术

      • 周茂庆
        2021(3): 118-124. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.019
        摘要：为解决智慧车站应用需求繁多、设计和建设尚无统一标准、应用项点还需实际检验和完善的问题，从城市轨道交通客运组织、乘客服务和设备维护等对智慧车站建设运营的需求出发，围绕车站综合运管平台、乘客服务、运营管理和设备管理等方面进行分析，结合当前新一代信息技术发展方向，提出了智慧车站总体构架，并明确了智慧车站建设的关键技术，为未来轨道交通车站建设和运营提供参考思路。以智慧运管平台为核心，以运营管理、运维管理和乘客服务为基础的智慧车站模式可以有效提升车站管理效率，缩短应急响应时间，降低运营管理成本，将成为智慧车站建设和推广应用的方向。  
        关键词：城市轨道交通;智慧车站;综合运管平台;地铁;智慧服务;智慧管理   
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        发布时间：2021-12-09
      • 陈哲,张森,王蕾,邹异民,陈娟
        2021(3): 125-131. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.020
        摘要：为有效提升电力机车在行驶过程中的安全性和可靠性，开展了电力机车故障预测与健康管理技术研究，形成了系统总体方案，实现了对电力机车各重要部件进行智能监测与故障预测的健康管理。研究设计的电力机车健康管理系统已在靖神电力机车上进行了应用并取得初步效果，为后续深化研究奠定基础，可支撑电力机车状态修的实现。  
        关键词：轨道交通;电力机车;故障预测与健康管理;状态修;故障诊断   
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        发布时间：2021-12-09
      • 王茂辉,汤勇,李海翔,杨平
        2021(3): 132-139. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.103
        摘要：针对滚动轴承早期故障特征提取困难的问题，提出了一种基于Morlet小波与尺度空间的滚动轴承故障诊断方法。该方法先用尺度空间划分频带边界，得到共振频带，再把频带边界信息代入Morlet小波中构造滤波器组对信号进行滤波。由于尺度空间划分频带边界存在过分割的问题，引入了包络相关峭度作为指标，提出采用尺度空间优化谱的方法来识别故障的最优共振频带，用仿真信号和台架试验获得的轴承故障信号验证了该方法的有效性，并与快速谱峭度进行了对比。结果表明，基于Morlet小波与尺度空间的滚动轴承故障诊断方法可以准确地识别最优共振频带，实现轴承故障诊断，同时诊断效果明显优于快速谱峭度指标。  
        关键词：滚动轴承;Morlet小波;尺度空间;故障诊断;包络相关峭度;快速谱峭度   
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        发布时间：2021-12-09

        检测技术

      • 高伟,李长留
        2021(3): 140-145. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.023
        摘要：为准确检测和谐型电力机车DC 600 V供电装置的各项性能，提高测试效率，基于阻感性负载试验原理，设计一种适用于和谐型电力机车DC 600 V供电装置性能检测的自动化试验系统，采用LabVIEW平台开发测试系统的应用软件，通过TestSand软件对试验过程进行序列化管理，并应用试验系统，对空载和满载工况下DC 600 V供电装置的电流、电压和接地故障情况进行现场测试。测试结果表明，该试验系统可以实现在多种运行工况下机车DC 600 V供电装置的电压、电流和接地故障情况的准确检测，满足机车DC 600 V供电装置检修要求。  
        关键词：DC 600 V供电装置;性能测试系统;故障检测;和谐型电力机车   
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        发布时间：2021-12-09

        铁道电气化

      • 刘光栋,吴命利,魏敏,焦治杰
        2021(3): 146-151. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.022
        摘要：针对接触网监测方式的不足，研制了一套接触网补偿装置在线监测系统，实现了对接触网补偿装置b值信息的“采集—传输—存储—显示—分析”等功能。该系统通过硬件监测终端采集数据，经GPRS进行远距离无线通信；开发web网站，接收数据信息，并进行数据分析，得到“b值-温度”拟合公式，预测未来时间段的b值变化；根据b值异常波动情况，判断接触网存在的接触悬挂故障类型。经测试验证，该系统测量精度高，稳定性强。  
        关键词：接触网;在线监测;无线传输;网站开发;数据分析   
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        发布时间：2021-12-09

        可靠性工程

      • 韩新利,高月华
        2021(3): 152-156. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128x.2021.03.105
        摘要：以三轴转向架构架为研究对象，对其进行了结构强度与关键焊缝疲劳寿命可靠性分析，在此基础上以主要壁板厚度为变量，考虑强度和疲劳寿命可靠度约束建立转向架构架抗疲劳轻量化模型，并采用缩小空间响应面近似优化法进行求解。优化后构架减重约4.3%，将不确定性因素考虑进结构优化过程中，优化结果更加合理。  
        关键词：转向架构架;疲劳寿命;可靠性分析;响应面法;结构优化;有限元分析   
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        发布时间：2021-12-09
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