船舶总体设计与性能

  • 刚性安装设备缩比设计的冲击环境影响因素分析

    陈攀;魏强;陈威;刘志忠;

    针对舰船设备在水下爆炸冲击下的安全性问题,本文基于1∶3缩比理论模型,建立了缩比双层底结构及设备模型,通过数值计算方法对舰船缩比结构和设备模型遭受水下爆炸时的动态响应进行研究,探讨刚性安装设备缩比设计时,实际缩比模型相比理论缩比模型在质心偏移、连接螺栓数量及刚性接触面设置对缩比设备冲击环境的影响规律。研究表明,缩比设备质心三向偏移1/4时,设备基础的加速度、速度及位移响应变化范围均小于4%,影响可忽略;缩比后设备连接螺栓数量2个时,加速度峰值降低了13.4%,建议缩比设备模型螺栓安装点数量不少于4个;接触面设置对缩比设备基础加速度响应影响显著,全约束工况加速度峰值较节点接触高283.5%,需选择合适的刚性设备接触设置模式。研究结果阐明了舰船刚性安装设备缩比设计时冲击环境的主要影响因素,为舰船缩比模型设计提供了借鉴作用。

    2026年03期 v.48 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1732K]
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  • 铜鼓航道大型集装箱船航行姿态的数模研究

    王钱雨;朱金善;王光耀;回达;

    该论文采用CFD方法,对特定的铜鼓航道内斜风斜流对大型集装箱船的操纵性进行研究,专业性强和工程性应用前景广。结果表明,风对船舶下沉和纵倾影响有限,风流耦合作用中流是影响船体的下沉的主要因素。航道内流的作用显著,在水深吃水比为1.2时,流速增加0.103 m/s,横向水动力可提升26.11%,且横向力随水深的减小呈线性增长,最大增幅151.5%。基于数值模拟结果,证实流场特性主导船舶操纵性,为大型集装箱船在铜鼓航道内航行提供了重要安全参考。

    2026年03期 v.48 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1684K]
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  • 恶劣海况下舾装船舶断缆动力响应分析与优化

    刘心悦;陈达;诸云鹏;朱艳;闻鸣;廖迎娣;

    舾装船舶吃水浅、受风面积大,在系靠泊过程中易出现缆绳断裂的情况。基于舾装船舶船体-系泊系统耦合动力分析模型,研究缆绳渐进失效动态演化机制,分析系泊缆数量和系泊布置方案与断缆情况下船舶动力响应的关系。结果表明:恶劣环境下,断缆后船舶横荡、纵荡以及艏摇运动响应幅度显著增大,局部缆绳张力超出最小破断力,易发生渐进式失效;增加系泊缆绳数量可有效降低断缆影响,系泊缆数量为30根时,系泊系统不均匀系数最小;陆侧增设两根锚链(分别与船舶纵轴线成45°和135°夹角)可以维持断缆情况下系泊系统的稳定。研究成果可为恶劣海况下船舶系泊系统的失效模式分析和安全评估提供参考。

    2026年03期 v.48 15-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1671K]
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  • 国外极地破冰船船体结构与破冰模式发展研究

    张毅;陈鹏;

    在极地航道利用加速、破冰需求上升的背景下,系统梳理国外极地破冰船技术发展具有重要工程与战略意义。本文介绍了国外极地破冰船的船体结构演变路径,分析了传统艏向破冰、新型双向破冰模式的核心机理及其与推进系统的关系,总结了船体线型、结构强度与动力系统在破冰能力形成中的协同作用,展望了动力系统、船体结构、破冰模式和任务模式将向系统化、智能化与低碳化方向发展,为我国未来破冰船设计提供参考。

    2026年03期 v.48 23-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1586K]
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  • 燃气推进航行器出水多相流场及动力特性研究

    赵慧文;郭建新;王永刚;穆翔;肖海;仵波;

    为了研究燃烧室燃气流速及燃气密度对航行器水下运动特性的影响,同时为了探索水下航行器推进燃气的动态演变规律与水下汽化现象。基于多相流动网格仿真方法和Schnerr and sauer空化模型,设置多种流速、不同密度的燃烧室燃气,仿真模拟燃气驱动水下航行器出水,研究燃气空泡的演变规律及航行器的受力特性。研究结果表明,燃烧室燃气流速与密度发生变化时,水下燃气空泡的演变规律均会经历膨胀、胀化、颈缩与回弹4个主要特征阶段,并且燃气空泡内存在激烈的汽液混合现象;水下航行器燃烧室燃气流速依次提升1.2倍、1.17倍、1.43倍,航行器合力依次提升了2倍、1.4倍、1.43倍。燃烧室燃气密度提升2倍,4种燃气流速下,航行器所受合力均提升了4倍。可以得出结论:水下航行器燃烧室燃气流速及密度是决定驱动效率的关键因素,且燃气密度的影响效果更明显,同时燃气泡在水下拥有固定演变规律。

    2026年03期 v.48 31-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1879K]
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海洋工程与特种装备

  • 基于冲击载荷的水下常压救援装置强度与密封性研究

    陈俊;

    本文鉴于潜艇单人大深度逃生的需求,设计了一种可液压折叠的逃生装置样机。通过发射该装置入水实现其无动力上浮,从而实现艇员逃生。由于其入水时会受到急剧增大的水压力,因此对该装置受载时的应力状态和密封性进行研究以保障其上浮过程中的安全性。首先,通过水动力仿真得到100 m水深下的入水冲击压力曲线,同时分析结构在不同密封圈线径下的密封性能,最后将得到的水压力作为载荷输入对整体结构以及内部油压状态进行研究。分析表明,选取线径5.3 mm的密封圈可防止内部液压油的泄露,并且接触压力和剪切应力满足失效判定准则。在一倍外水压力的油压下,装置发射速度不能超过15 m/s;采取两倍外水压力的油压可使发射速度达到17 m/s;而三倍外水压力的油压设计不满足前期充压下的结构强度要求。

    2026年03期 v.48 39-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 2222K]
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  • 基于VMD-PE-GWO-LSTM的海浪波高预测模型

    冷春花;张文正;

    复杂的海洋环境下,船舶航行安全受波高显著影响,波高与船舶运动状态密切相关,需构建基于深度学习的波高预测模型以保障航行安全。由于海浪波高具有非平稳的特性,传统预测方法效果欠佳。本文创新提出基于灰狼优化算法下最优参数的海浪波高特征预报复合模型,采取灰狼算法(Grey Wolf Optimization,GWO)优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)参数中模态分量数K和惩罚因子α处理数据后提取波高序列固有模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF),以排列熵(Permutation Entropy,PE)为标准筛选信号,并将有效的模态分量作为长短时记忆神经网络(Long-Short Term Memory Network,LSTM)模型输入;构建VMD-PE-GWOLSTM复合模型。经南海实测数据验证,该模型将波高数据分解为8个趋势项序列,预报精度达到R~2=0.985 7,能更精准地预报波高数据从而保障航行中的船舶安全。

    2026年03期 v.48 46-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 2339K]
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  • 风浪流耦合下偏置立柱式浮式平台的动力响应

    潘伟宸;沈勇;刘传艺;刘华兴;王希坤;

    全耦合气动-水动-伺服-弹性模型的实现,对于浮式风机设计过程中获取可靠的动态响应数值预测至关重要。本文选取偏置立柱式平台支撑结构和DTU 10 MW风机,采用AQWA和FAST软件进行联合数值模拟,系统分析附加质量、一阶波浪力传递函数以及不同海况条件下的耦合动力响应。频域研究结果表明,附加质量表现为高频范围时呈现多个峰值,而在低频范围内保持相对稳定;一阶波浪力在转动自由度上表现出低频趋零特性。时域耦合分析显示,相较于无风工况,有风不规则波作用会显著增大平台运动幅度;在相同湍流风速条件下,加入更加恶劣海况条件的浪和流会进一步加剧浮式平台的偏离振荡导致运动响应幅值明显增大。

    2026年03期 v.48 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1777K]
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  • 风浪流作用下多浮体原油转驳系统响应特性分析

    郑康胜;吴鹤;叶敬红;蔡灵;吴平;沈义俊;张永康;

    为实现深远海石油资源的高效开发,世界首艘深远海原油转驳船(CTV)应运而生,实现了原油从浮式生产储卸油平台(FPSO)到超大型油轮(VLCC)直接转驳。为确保其作业的稳定与安全,有必要对多浮体原油转驳系统的响应特性进行深入研究。基于三维势流理论,结合南海海域的典型海况,采用AQWA水动力软件,建立“FPSO+CTV+VLCC”多浮体有限元模型。通过相关水池试验验证了计算模型的准确性,并分析CTV与VLCC的摇荡运动特性,可知当CTV保持艏向处于迎浪状态时,可实现摇荡运动幅度的最小化,从而有利于保障海上转驳作业的稳定性和安全性。通过时域分析计算CTV在不同海况的运动响应和拖缆张力变化,结果表明在实际作业中,需更加精确调整CTV的动力定位系统来保证与VLCC的安全距离。

    2026年03期 v.48 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2172K]
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  • 基于改进层次分析法的海上风电场通航安全风险评价

    胡佳利;吕园园;

    针对海上风电场通航安全风险评价过程中因主观权重与指标模糊性所导致的评价结果偏差问题,提出基于改进AHP(层次分析法)的海上风电场通航安全风险评价方法。从港口环境、自然环境、通航环境、安全保障四个角度出发,构建风险评价指标体系;分别利用AHP(层次分析法)与熵权法计算各评价指标的主观权重与客观权重,并对主客观权重进行归一化融合处理,获取评价指标的组合权重;利用模糊理论改进AHP(层次分析法)构建综合评价模型,结合评价指标的组合权重实现风险等级量化。实验结果表明:研究对象通航安全风险以中等风险为核心区间,不同区域的风险等级具有差异化;该方法评价结果与实际风险等级一致性较高,AUC值达0.895,显著优于对比方法,有效提升了风险评价的科学性与准确性,可为海上风电场通航安全风险管控提供可靠决策依据。

    2026年03期 v.48 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1661K]
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船舶动力与能源系统

  • 船舶燃气轮机排气引射器性能研究

    叶楠;陈浮;朱脉滕;王艳华;吕世海;

    燃气轮机是一种单机功率大、起动加速性好、运行平稳的动力装置,被许多国家作为军用船舶动力装置。随着红外探测和红外制导技术的迅速发展,红外辐射广泛的应用于军事,由于燃气轮机排气温度高,是船舶红外辐射的主要来源,易被红外探测和红外锁定,为了解决该问题,引射器被广泛用于排气装置降低船舶排气温度。本文对排气装置工况和结构参数对性能的影响进行研究,结果表明,随着排气系统工况的增加,引射系数和总压损失增加;随着主喷管直径降低,引射系数和总压损失都有所上升,混合度降低;随着次级喷管面积降低,引射系数降低,总压损失和混合度上升;随着多级引射器级间距的增加,引射系数增加。

    2026年03期 v.48 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 2059K]
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  • 新能源船舶电网稳定控制策略研究

    殷钰;苏贞;王伟;

    针对新能源船舶多工况运行环境下,永磁同步推进电机因负载和输出电流突变引发船舶电网波动的问题,提出一种改进双环滑模复合控制器。首先,设计一种新型自适应趋近律,并结合改进的传统滑模面,构建出新型自适应滑模转速控制器;其次,对超螺旋滑模电流控制器进行优化,提升电流品质;最后,引入滑模负载转矩观测器,实时估算负载转矩扰动,并将其前馈补偿至电流环控制中。仿真结果表明,该复合控制器能够实现对电机的高精度控制,在不同工况下有效保障船舶电网的稳定性。

    2026年03期 v.48 75-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1711K]
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  • 轴系校中调整智能辅助系统的设计与应用

    罗云帆;邓义斌;

    由于船舶轴系校中调整多参数强耦合性与实际场景数据稀缺的特点,导致效率低、反复试错、缺乏科学指导等问题。本文提出一种基于小样本学习的轴系校中调整智能辅助系统,采用分层架构集成迁移学习算法,构建轴系知识库实现设计数据与实测数据交互,通过特征迁移标注、模型微调与数据增强技术,提升模型泛化能力,并基于Qt框架开发可视化界面,结合TensorFlow引擎实现智能决策支持。单艉轴承推进装置案例应用表明,系统通过迁移学习与知识迁移有效缓解数据稀缺,解决主机调整中的多参数强耦合问题,并为轴系校中调整提供科学指导,显著提升调整效率与可扩展性。未来需扩展多算法验证与复杂场景应用以增强实用性。

    2026年03期 v.48 81-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 2094K]
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  • 穿梭油轮CPP轴穿轴工装平台设计及应用

    姚道江;熊朝文;杨泰维;

    针对穿梭油轮CPP轴穿轴工作量大、生产周期长、劳动强度大等问题,设计一款穿梭油轮CPP轴的穿轴工装,工装平台底部设置横向移动轮子,利用船体线型空隙将CPP轴吊装在工装平台上,可节省船舶与坞墙间的距离,提升船坞利用率。基于力学理论构建穿轴工装平台受力模型,仿真分析工装平台受力特性及工作过程中的稳性,研制工装平台并在实船建造过程中进行了验证。应用结果表明,通过应用工装平台,准备时间由2天缩短为0.5天,穿轴时间由12小时缩短到2小时,时间及人工节约了80%。

    2026年03期 v.48 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 3765K]
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  • 舰船柴油机曲轴疲劳强度校核分析

    陈华清;回凤娜;

    鉴于行业内,对国军标14.1A、CCS钢质海船入级规范中有关船用柴油机曲轴疲劳强度校核方法的理解和认识存在一定程度的偏差,就此问题对2种规范的校核方法进行对比分析与解读,突出强调舰船柴油机曲轴疲劳强度校核计算的必要性;通过材料极限应力图以及戈塔佛肯-苏德贝格法阐述曲轴疲劳强度校核公式的物理意义,对校核计算方法中交变扭转应力单幅值、名义交变扭转应力、曲轴疲劳极限、曲轴疲劳强度许用应力数值的选取展开讨论,提出见解;同时对曲轴疲劳强度校核计算的安全性判据进行定性分析,为行业内船用柴油机曲轴疲劳强度校核的准确计算提供理论支撑。

    2026年03期 v.48 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1728K]
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  • 船舶超长轴系空径比优化及其对轴系性能的影响研究

    周建辉;郑子都;朱天成;彭康;陈建宇;

    船舶超长轴系的重量和长度远大于常规轴系,工作中需承受更大载荷并消耗更多动力。为降低轴系重量、减少能耗并保证综合性能,本文探讨一种船舶超长轴系空径比的优化选取方法。通过建立船舶超长轴系有限元仿真模型,分析空径比与轴系重量、强度应力、振动特性、抗冲击性能之间的关系,基于多目标优化方法求解最优空径比。随着空径比增大,轴系的强度、振动和抗冲击性能均发生明显变化;通过外径修正,轴系综合性能显著提升,最终确定的最优空径比在满足强度与动态性能要求的同时,实现了轴系质量减重24.41%。本研究提出一种基于多目标优化的轴系空径比选取方法,为船舶超长轴系的轻量化设计提供理论参考和优化依据,有助于提升推进系统的能效与可靠性。

    2026年03期 v.48 99-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1867K]
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  • 基于Modelica的舰船配电系统建模与负载特性仿真分析

    石佩玉;于雪;彭程;郭放;

    舰船配电系统的安全稳定运行至关重要。本文阐述了包含发电设备、配电网络、保护装置和用电负载的舰船配电系统架构,基于Modelica建模方法实现了柴油发电机组、母线电缆、断路器、熔断器及各类负载的建模与系统集成。针对非线性负载,分析了整流器等设备电流非正弦化及谐波产生机理,通过仿真获得输入电流波形与频谱分布,明确谐波对电能质量的影响;针对冲击性负载,利用模型揭示其瞬时功率突变导致电压骤降的特性,仿真呈现冲击性负载电压波形及舰船配电电网受冲击后的电压骤降、回升超调等动态响应。最后提出抑制谐波及综合优化的策略,为提升舰船配电系统在特殊工况下的可靠性与稳定性提供理论与实践支持。

    2026年03期 v.48 108-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1621K]
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水声探测与通信导航

  • 考虑势场调控的三维水下蜘蛛部署算法研究

    郭越;张华;桂福坤;朱文龙;

    针对三维水下无线传感器网络在复杂海洋环境中存在的节点分布不均、覆盖率低等问题,提出一种考虑空间势场调控机制的三维水下蜘蛛部署算法(3D Spider Deployment with Spatial Potential Field, 3D-SPF)。该算法融合Tent混沌映射方法生成初始结构,避免节点聚集效应,构建动态参数与边界约束机制以增强海洋扰动下的稳定性,同时引入基于Halton序列的准蒙特卡洛低方差覆盖率评估模型。算法引入空间势场调控因子,有效改善了节点间的均匀分布,提升了网络的稳定性与覆盖效率。仿真实验结果表明,该算法在复杂水域条件下可实现最高98.98%的覆盖率,部署效果优于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO)和蚁群优化算法(Ant Colony Optimization, ACO)。研究成果为三维水下传感器网络的智能化部署与高效覆盖提供了新思路和实用模型。

    2026年03期 v.48 113-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2416K]
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  • 海水水质对水下光通信的传播衰减研究

    李光明;谢杰荣;孙晓磊;

    水下无线光通信因高速率、灵巧、低能耗等特点,恰好可以满足水下高速率通信的需求,与其他通信形式形成互补,为海洋开发、海洋环境检测和国家安全作出贡献。然而,光在海水介质中传播时不可避免地会产生衰减,而且在不同水质情况下,光的衰减也会不同。因此,本文通过蒙特卡洛模拟方法,将光束转换为光子流,模拟了初始发射光子为109个488 nm光子在不同海洋水体的吸收衰减情况,结果发现当接收孔径无穷大时,Jerlov第Ⅰ类水体的情况下,光信号能传播到390 m,接收孔径为10 cm时,光信号能传播到331 m,当加入视场角限制后,488 nm的光信号依然能传播到331 m。研究表明,光通信在清澈的大洋海水中能实现百米级高速通信,同时能有较强的指向性,这为水下光通信在船舶工业的应用提供理论依据。

    2026年03期 v.48 121-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K]
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  • 基于循环谱分析的船舶辐射噪声周期性平稳特征研究

    戴卫国;李海涛;付家鹏;马凯;

    针对船舶目标辐射噪声周期性平稳特征提取问题,本文进行船舶目标辐射噪声周期性平稳特征提取方法研究。利用循环谱提取船舶目标辐射噪声周期性平稳的线谱特征;通过经典及现代数字信号处理手段,利用船舶目标辐射噪的循环谱、循环谱频域相干性、循环频率在循环谱中的分布规律,提出一种局部特征-循环相干性线谱周期性平稳特征提取方法,提取船舶目标辐射噪声周期性平稳特征,有效提高绝对弱信号循环谱的循环线谱的信噪比。通过仿真及试验数据验证,本文提出的特征提取算法,对于弱目标、弱频率分量的特征提取相较于传统方法具备有效性,所提方法可为船舶目标识别提供有效的技术手段。

    2026年03期 v.48 127-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1749K]
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  • 基于小波变换的舰船噪声特征提取方法研究

    伊晓玲;丁正生;

    为应对舰船噪声信号环境噪声干扰强问题,研究基于小波变换的舰船噪声特征提取方法。通过高保真采集设备获取连续舰船噪声信号,利用离散小波变换分解为低频近似系数与多层高频细节系数,构建由各层能量占比组成能量特征向量,引入尺度间相关性处理以增强信号主导系数、抑制噪声,计算低频近似系数与增强后高频系数能量分布熵,形成综合反映信号宏观趋势与微观结构二维特征向量。试验表明,该方法特征提取准确度达96.87%,特征稳定性为0.02,在-30~50 dB信噪比范围内能量分布熵变化合理,抗噪能力达0.92,对故障敏感性达97.84%,能有效分离舰船噪声低频主体与高频细节特征,为舰船类型识别与状态监测建立高可靠性特征提取体系。

    2026年03期 v.48 133-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K]
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智能船舶与自主系统

  • 基于组稀疏长短期记忆模型的船舶轨迹预测

    王中瑞;周嘉华;朱修奇;高睿;罗威;

    船舶轨迹预测是智能航运系统的核心技术之一。现有船舶轨迹预测方法较少考虑目标间运动的相互影响,导致预测准确率低且计算量大。为解决上述问题,提出一种基于组稀疏长短期记忆(Sparse Group Long short-term memory Network,SGLNet)模型的船舶轨迹预测方法。利用编码层对输入的目标船舶运动轨迹数据进行编码,通过长短期记忆网络捕捉每个目标的运动特征;基于笛卡尔积构建水面目标周身网格空间,建立感知社交池化层,共享空间近端目标的隐藏状态;设计基于稀疏表示的掩码模型,对SGLNet网络参数量进行压缩。实验结果表明,相比其他序列预测网络模型,船舶轨迹预测精度提高了55.8%,模型参数量降低了12.77%。该方法满足了水面态势感知中对于船舶轨迹的需求,为构建智能航运系统提供了新的技术路径。

    2026年03期 v.48 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1712K]
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  • 投稿须知

    <正>《舰船科学技术》以面向广大舰船科技工作者,反映舰船领域最新科技研究成果为宗旨,积极促进舰船领域的学术与科技交流,推动舰船科学技术的发展。本刊选题范围广泛,包括舰船理论研究、舰船高新技术、舰船总体研究、动力设备、武器装备、电子与光学设备、导航设备、自动化设备、机电设备、通信技术、计算机技术、舰船材料、舰船防护、海洋军事、海洋工程、军民两用技术等。

    2026年03期 v.48 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 10897K]
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