(完整word版)第0-5章传感器习题答案.pdf

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1、第 0 章作业答案0.1 传感器的定义是什么?解:能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。从传感器输入端来看,一个指定的传感器只能感受或响应规定的物理量,即传感器对规定的被测量具有最大的灵敏度和最好的选择性。从输出端看,传感器的输出信号为“可用信号”。这意指传感器的输出信号中不但载运着待测的原始信息,而且是能够被远距离传送、后续测量环节便于接收和进一步处理的信号形式,最常见的是电信号。从输入与输出关系来看,这种关系应具有“一定规律”。其意指传感器的输入与输出应是相关的,而且这种规律是可复现的。0.5 画出以下结构型传感器的组成框图与写出其输入、输出量的名称。解:(3)电

2、容式加速度传感器;0.7 将一热电偶与通用数字电压表组成测温系统与配用同类热电偶的专用测温仪相比较,有何主要的不同之处?解:前者输出为电压信号,后者输出为被测量的测量值。0.12 智能传感器技术的主要特征是什么,从何时开始发展起来的?解:主要特征是:传感器与计算机或微处理器赋予智能的结合,从而兼有信息获取与信息处理双重功能的传感器系统。20 世纪 80 年代,随着微处理器迅速发展普及,智能传感器相继发展起来。第 1 章作业答案1.1 传感器静态模型有哪几种常见形式。解:1列表形式将标定实验获得的一系列xi、yi离散值(i=1,2,N)列成表来表征x-y 关系。2曲线形式以输入量x(P)为横坐标

3、,输出量y(U)为纵坐标,将标定实验获得的一系列xi、yi对应值在坐标平面上给出。3数学表达式形式根据标定实验得出的一系列xi、yi离散标定值可求出其拟合曲线的数学表达式。对于实际的传感器系统,其输入与输出关系往往不是理想直线,故而静态特性也即静态模型常由多项式来表示:y(x)=S0+S1x+S2x2+Snxn1.2 测得某放大器的输入 输出关系的两对数据如下,试求其放大倍数K。输入输出0.000mV-3.65mV 敏感元件(差动式动电极)差动式电容变换器被测量xaC输出量中间变量0.500mV 63.25mV 解:第 1 章练习与实践1.61 已知某压力传感器的静态模型,由标定实验数据列表形

4、式给出如下:要求“采用”远程网络测控实验室中的“线性拟合演示仪”与“多项式拟合演示仪”。求其静态模型的多项式表达式:1线性表达式:y=S0+S1x 2二次项表达式:y=S0+S1x+S2x2路径:西安交通大学“远程网络测控实验室”仪器库简单功能仪器线性拟合/多项式拟合演示仪。3试求该压力传感器要求给出中间值:各标定点的拟合偏差,找出最大拟合偏差,写出L的定义式。4根据压力传感器静态模型已获得的三种形式:数据列表、线性方程式、二阶三项多项式方程,分别求取该取该压力传感器的基本参数:零点(位)、灵敏度及满量程输出;解:1线性表达式:y=S0+S1x=-0.33+41.27x 2二次项表达式:y=S

5、0+S1x+S2x2=0.11+41.09x-0.41x23试求该压力传感器要求给出中间值:各标定点的拟合偏差,找出最大拟合偏差,写出L的定义式。(1)线性拟合:拟合偏差:0.1600 0.0150 0.2000 0.1550 0.0300 0.1750 最大拟合偏差:0.2mV;满量程:103.1750mV L=最大拟合偏差/满量程=0.19%(2)非线性拟合(二次多项式):拟合偏差:0.0111 0.0008 0.0032 0.0025 0.0032 0.0053 非线性误差:最大拟合偏差:0.0111 105Pa;满量程:2.5058 105Pa L=最大拟合偏差/满量程=0.44%4根

6、据压力传感器静态模型已获得的三种形式:数据列表、线性方程式、二次三项多项式方程,分别求取该取该压力传感器的基本参数:零点(位)、灵敏度及满量程输出;(1)数据列表:零点-0.49mV;灵敏度 41.40mV/105Pa;满量程:103.51mV(2)线性拟合:零点 -0.33mV;灵敏度 41.27mV/105Pa;满量程:103.18mV(3)非线性拟合:零点 -0.0111 105 Pa;灵敏度 0.0242 105 Pa/mV(2420 Pa/mV);满量程:2.5058 105 Pa 8.1330.05.065.325.63K文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 Z

7、L6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3

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13、T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D101.3 压力传感器采系统的动态标定与动态模型的建立,动态标定实验场所在交通大学“远程网络测控实验室”中进行。路径如下:“远程网络测控实验室”(http:/)实验列表标定平台及标定实验动态标定实验平台及标定实验阶跃响应法与扫频法。

14、第 2 章习题解答1、一试件的轴向应变0015.0 x,试问表示多大微应变?若已知试件的轴向微应变为2000,那么试件的轴向相对伸长率为百分之几?解:1 微应变=10-6,表示1500100015.06微应变%2.0002.010200020006ll,即试件的轴向相对伸长率为0.2%。2、一应变片电阻为100,其额定功耗为40mW,接入等臂电桥中,试确定电桥最大激励电压 E=?解:应变片额定电流mARPI2010010403等臂电桥四个桥臂的阻值相等,都为100所以,VE41002102033、某等臂电桥接入一个200 电阻的工作应变片,灵敏度系数20k,假定等臂电桥的输出电阻为200,电源

15、电压 E=6V,应变片承受应变为350,用内阻分别为、20k、1k和 2500的电压表测量电桥不平衡输出电压,试求各表指示的输出电压值。解:4600107103502kRRRRk14.02001074R设电压表内阻为Rv RRRRRRRREUVvV43214000将上述内阻值带入上式可得:当 RV=时,UV=1.05mV 当 RV=20k 时,UV=1.04mV 文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R

16、4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10

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22、3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10当 RV=1k时,UV=0.87mV 当 RV=2500时,UV=0.97mV 4、用万用表电阻档检查压阻式压力传感器的状态:四个桥顶引线颜色红、黄、绿、蓝。量得引线间电阻,试问:(1)电桥桥臂阻值是多少?(2)传感器是否有损坏,状态是否正常?(3)画出传感器的桥路电原理图,并标出引线端(红、黄、绿、蓝)及标出电源供电端与电压输出端。解:(1)1000(2)无损(3)8、硅压阻式压力传感器(全桥差动

23、),采用恒流源 Io供电,技术指标如下:量程PF.S=2 105Pa;满量程输出电压值UF.S=120mV;灵敏度、零位温度系数:445.1 10/C,3.7 10/Cso;桥臂阻值:R=1000,Io=5mA。若被测量F.S12PP,传感器工作温度变化2150TTT,试求:(1)零点温漂引入的绝对误差表达式及数值;红黄绿蓝红、绿引线间电阻1000红、黄引线间电阻750红、蓝引线间电阻750文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS

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30、6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10mV22.250120107.34FS00mTUU;Pa107.350102107.3354FS00mTPP(2)零点温漂引入的相对误差0值;%7.36022.221FS00UUm(3)零敏度下降引入的绝对误差表达式及数值;mV06.350120101.54FSsTUUm;aTPPmP101.550102101.5354FSs(4)零敏度下降引入的相对误差s值;%1.56

31、006.321FSUUms(5)在该被测量F.S12PP,桥臂电阻的相对改变量 R/R;%2.11000521202,2,00RIURRUURIUFSFS(6)传感器的灵敏度/SUP。V/Pa100.6mV/Pa106Pa10/mV602120006-4-5FSFSFSFSPUPUPUS0.6 m V/k PV/P a1067第 3 章作业答案1、电容式传感器由哪些主要元件构成?解:敏感元件、电容变换器2、根据电容变化的原理不同,电容式传感器有哪几类?解:变间隙式、变面积式和变介电常数式三种。3、电感式传感器由哪些主要元件构成?解:直接作用式:电感变送器间接作用式:敏感元件和电感式变送器4、根

32、据电感变化的原理不同,电感式传感器有哪几类?解:变间隙式、变面积式和差动结构自感变换器。5、影响传感器系统稳定性的因素有哪些?解:传感器系统工作温度变化;传感器系统交流供电电源值波动、波形畸变失真;传感器本身结构的不稳定性因素;电涡流位移传感器的位移灵敏度受被测体金属材料性质的影响。文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6

33、R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V1

34、0D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档

35、编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9

36、O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6

37、N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1

38、Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5

39、U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10第 4 章作业答案1、与磁电式速度传感器配用的测振仪主要功能是什么?解:不仅可测速度,还可测出被测体的振动加速度及位移。2、被测振动信号)(tx与其高频噪声的频率比是1:10,幅值比为1:0.5;经过理想微分器之后,二者的幅值比变成多少?解:51105.011)(221121KKjHjH6、有一个积分器特征频率Hz5f,试估算对被测信号频率f 为下列值时进行积分时的积分误差=?列入下表1/112fff(Hz)5 5.2 5.8 8 10 20 50 f/f1 0.96 0.86

40、0.83 0.5 0.25 0.1-29.3%-27.9%-24.2%-23%-10.6%-3%-0.5%7、有一个微分器特征频率Hz100af,试估算对被测信号频率f 为下列值时进行微分时的积分误差a=?列入下表1/112afff(Hz)100 90 80 60 40 20 10 f/f1 0.9 0.8 0.6 0.4 0.2 0.1 a-29.3%-25.7%-21.9%-14.2%-7.2%-1.9%-0.5%11、电荷放大器的输入与输出量各是什么?解:输入电荷量,输出电压量12、压电式加速度传感器敏感的物理量与输出量是什么?当与电荷放大器相连接后,为了得到振动的另两个参量:振动速度及

41、位移(振动幅度)需加何种功能的调理电路?画出传感器、电荷放大器及后接调理电路的框图。解:压电式加速度传感器敏感的物理量是被测对象相对地球惯性空间的绝对振动加速度,输出量是电荷量。添加积分放大器可获得位移,添加电压放大器可获得振动速度,网上练习积分器与微分器加速度传感器电 荷 放大器.x积 分 放 大 器 和 电压放大器Q U 文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2

42、T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5

43、 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3

44、E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3

45、 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4

46、W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D

47、10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码

48、:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10第 5 章作业答案2、已知单臂电桥的输出与输入的关系为RRRREUBD2114RT为 测 温 电 阻,已 知R100/R0=1.428,RT=R0(1+T);初 始 状 态 温 度T=0 时,R1=R2=R3=R0=100。(1)推导测温电桥的输出UBD与输入 T 的表达式;(2)计算当 T=0、10、100时相应的输出值UBD;(3)推导测温电桥的灵敏度表达式TUSBD;并计算 T=0、100时相应的S0、S100;(4)计算 T=1

49、00时该测温电桥的理论线性度100T;(5)测温期间电源电压波动V3.0E,求由此引入的测温误差 T。解:(1)30001001028.4428.110011001RRRRRT=R0(1+T)TRRRRT00)428.0200(2428.02221421140000TTETTETTERTRRTREUBD(2)T=0,VU00;T=10,EEU01.028.420014.210T=100,EEU09.08.422004.21100(3)23321028.421028.4222TETETTETUSBDT=0,ES301007.1T=100,ES3100107.0文档编码:CW9O2T3K6N5 H

50、S1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6T5U3 ZL6R4W3V10D10文档编码:CW9O2T3K6N5 HS1Y3E6

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