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爱吱声»广场 › 研究生院 › 铁马阆苑 › 【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力
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【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

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潮起潮落

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楼主
发表于 2013-2-4 13:03:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑 & p/ I: x; K" E

4 s/ p- u% I- B# H潜艇在水面航行，会掀起航行波，航行波会产生兴波阻力。兴波阻力与潜艇的航速有关，也与艇型设计有关。航速越快，航行波越大，兴波阻力也就越大；但艇型设计不同，在同等航速下，不同型号的潜艇，其兴波阻力也会有所不同。这个，看其掀起的航行波大小，就可一目了然。' {- h& K4 S; j8 B
+ Z4 Y+ J, W& m* p' i8 I
就兴波阻力看，总体感觉，苏联核潜艇虽然建造工艺显得粗糙，但瑕不掩瑜，其艇型设计还是比较考究的，兴波阻力要小于美国核潜艇。* p" m6 ~: X& h9 z0 k$ ?3 v6 J

# T  U& f) p/ H: _6 j. T下面发一组照片对比一下：+ E8 R1 ]/ C5 [% l$ g

/ C0 |4 S' A' ^. F1、        低速航行, @5 }* k# x, M0 q# L' \7 [% O

' g7 E3 d/ H# p  [- ~) X
; j6 h7 X& m0 p! J( X" Q  U9 P% Q+ q* mBATON ROUGE号& M/ c7 {; P4 g$ Q5 S) N5 b

) N/ k% m7 o: D+ G0 ?  m5 B/ J* I4 F( p
- ~$ A3 h3 t& h1 ?2 o; _V-2级7 Z5 C, T1 R, n& L
& T2 V4 @9 L% ~1 _
上图为美国洛杉矶级核潜艇“BATON ROUGE”号。附带一说：该艇后来在摩尔曼斯克附近海域执行间谍侦察任务时，被俄塞拉级核潜艇K-276号撞残了。大概修了两年吧（懒得查了）也没修好，成了第一艘退役的洛杉矶级核潜艇。俄艇脑袋撞瘪了一块，修好后依然在航。7 l( ^. P* G! z  \
6 @" K0 k& E1 R2 e
下图为苏联V-2级核潜艇。
  D9 M$ d( S# ?8 w& R" G
0 r4 ]7 g8 `# G9 |- a这两条艇都在进港，为低速航行，因此两者掀起的航行波彼此彼此。兴波阻力与航速关系莫大，因此低速航行时，两国核潜艇产生的兴波阻力都差不多。! P. B( n2 }$ q, ^; m( m

! `6 b7 X  D" z* k' T
) Q4 v& p* p3 X) n2、        中速航行
0 n/ P8 V$ J; f+ R" y8 g* y2 N! i$ {2 a* L  Z3 N( K0 D. E
2 f1 Q" R, J0 Q0 o3 A4 {6 M
弗吉尼亚级1 |* Z% R. N% u& K

0 w& F+ n8 O. n. {9 g/ m$ w% ]
/ T' r  U  V! D% Z  B4 N. QV-3级# l6 ?! }7 h2 }4 y, s* o
3 k" H9 B& T( a0 W* P7 U
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。$ r; F. A+ m9 |) _
" Y3 {1 j1 ]3 k/ c# A, D# f* \
中速航行时，差别就出来了。沉重的海水已经漫上了弗吉尼亚级前甲板，而V-3级的艇首依然挺立，海水没漫上来。
: Z0 _8 D6 p: Q
0 Y0 z+ e! V' D! q4 E2 ~4 M! B4 L
" f: p2 v) v$ i; x" s3、高速航行% x' R* X- Y) ~( n! [$ _
7 G3 A: o# }! M: w+ [' P. L" J

9 m  M4 ^/ `7 E5 {高速航行的美国洛杉矶级
  J" H5 B* [! V/ d4 ^
  Y  f/ P8 L/ k( V7 F
8 E6 ]: d9 Y# c" {8 G& U2 z" Z3 aP级
& A1 g( a' r& M- U) E
( E! w( ]# ~& w$ K# o
% t' T8 w$ ]8 G9 AC-1级: x* ~. P+ F% w, S. P/ W; g# u# f
" Z* L2 i( a# [( l! w

" x0 M4 I- I) n$ OV-1级" e4 M' X. c5 x9 c7 ?9 s
1 ~6 \- E+ E; ^
上图为美国洛杉矶级，下边多放了几张苏联核潜艇高速航行的照片。分别是P级、C-1级（本图为租借给印度的那艘）及V-1级核潜艇。2 K' i/ s$ K" ^. M/ O

2 p- n0 |6 ?6 k高速航行时，差别巨大。沉重的海水已经涌上了洛杉矶级的前后甲板，白花花的航行波汹涌澎湃，该艇已呈低头翘臀姿势，我们称为“埋首现象”。颇有点像猪拱地，道理也一样，拱得越深，阻力越大。反观高速航行的苏式核潜艇，其兴波阻力要小得多。# a0 O8 A$ o& [0 v6 F; V! `
$ f2 X8 p' Y% \. ~8 t- v9 t/ ?
41 Q* N6 V, n, T. V
9 @* s- c: @' T' C4 B. g1 _) e$ L
编队航行的洛杉矶级核潜艇，水面舰艇的尾迹要小得多，对比一下。2 C; V! u1 M8 ^( H6 S1 R$ T

7 R( ^9 |/ U3 ^* K6 P# E# i( ?/ x* ]核潜艇水面航行的照片有时挺骗人，看着气势汹汹的样子，其实其航速并不大，也就20节左右。其尾迹要比水面舰艇壮观得多。
/ G# z: u/ f- S: w) `2 q) {2 `8 V  A5 b7 i" W

0 S+ s2 |7 l. V* `

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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    昨天 09:32

    • 签到天数: 2837 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2013-2-4 13:14:19 | 只看该作者
    外行看热闹，没有老兄见解还真不知道这里面有这么多道道。
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    维京老海盗

    该用户从未签到
    板凳
    发表于 2013-2-4 13:37:24 | 只看该作者
    是不是因为两者采用的艇艏外形不一样？我印象中美国潜艇的艇艏是长水滴形和雪茄形，显得比较尖而细长，毛熊的更圆钝和短一些，更类似鲸形艏？
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    地板
    发表于 2013-2-4 13:44:39 | 只看该作者
    我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不一样，不好比较。0 g0 y0 p! w* z, R' u: N4 X1 A# u
    * w: v6 [7 k' I, s7 U3 [- ~! K% S
    凭记忆说，洛杉矶级和苏联潜艇的艇首就像鸡蛋的两头。洛杉矶级像雪茄，而苏联的更接近拉长的水滴。因此洛杉矶级比较容易上浪。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    5#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:01:26 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44
    $ ]1 D, R' j' O5 D我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不 ...
    8 c* s  |9 j- V) |
    以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基本就是个圆管子了。
    + O/ c/ p0 T5 S$ |$ z% X- l6 L. N$ U3 M( ?8 u" W
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    6#
    发表于 2013-2-4 14:03:55 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 + x# e, G0 l( J) P1 s
    以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...
    * d; m( N# Q2 E; t. O7 ^* x
    我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆材料。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    7#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:07:51 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 5 L5 c4 X. C; @( N
    我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆 ...

    7 L, M# [+ S7 E# v# B! l是，苏联核潜艇在某些方面挺牛的。航速、潜深、火力、推进功率都强于美国。隐身技术方面，苏联在70年代，已经上消声瓦了。美国大概在90年前后才上消声瓦。
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    akboz

    该用户从未签到
    8#
    发表于 2013-2-4 14:20:48 | 只看该作者
    一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/214也设计了类似的指挥台围壳，再加上一流的工艺，看上去就很舒服。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    9#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:55:24 | 只看该作者
    akboz 发表于 2013-2-4 14:20
    . p, k$ u# V1 `# s( H一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/2 ...

    7 J4 @" |# ]% d! _, y1 q, y& @是，我也一直很喜欢阿库拉级、212A级潜艇的造型。在光溜溜的潜艇里，这两种艇的造型当属最漂亮的了。, s" a& I9 q3 V6 I4 V5 @9 }
    7 k) d9 D: o$ o
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    10#
    发表于 2013-2-4 15:21:20 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
    4 X+ ~' Q9 ?, J. Z5 b0 {% l9 J以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...
    . b+ r9 h9 U/ R) M/ i% L
    严重赞同这句…基本就是跟棍子啊
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    11#
     楼主| 发表于 2013-2-4 16:43:06 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑
    ) c4 X$ ^, }9 u! H
    ( c5 ~  `: T% G3 b发几张线图比较一下& q. [3 Q! _4 e/ }- m& w
    7 C+ \! }6 e" F5 N

    8 H% J- }& G1 U/ n洛杉矶级
    9 Z/ ~$ k  `+ u+ M- S* c% r1 L8 l  K. I- k* Y, W8 b0 [
    2 G4 G) F  ^9 H: w* |" H
    弗吉尼亚级6 Y; w, I/ H4 m% x/ y0 d$ R! ?) d8 _& B6 Y
    8 K4 R, f  V% c. {
    + d+ ^% g! A' H; G$ S
    阿库拉级; c' a7 \% a8 _2 r4 M. ]

      l5 v. m# B- O4 Y4 Y6 @+ M8 X1 `3 D" s/ Q. J6 D2 N0 Y% q3 r& j
    阿尔法级% s) u6 p3 Y: W
      `- G; x% d) a' \, z( i
    4 J2 q2 ?1 j# d1 Q% T

    ( z  D- _" F9 H4 |: k+ n亚森级7 I% C0 {/ ]; w3 O- ?9 B) T  c1 Y
    2 X. c0 r. S( a

    + x% w* i' n3 A4 A* Q* c自长尾鲨级起，美国核潜艇的艇型已基本固化，基本就是一个圆筒子，包括鲟鱼级、洛杉矶级、海狼级、弗吉尼亚级等皆如此。其间出现的几艘实验艇（一角鲸号、白鱼号、利普斯科姆号等），在艇型上，几乎看不出与同期批量建造的核潜艇有何区别。4 R+ E3 w% n$ f1 l2 P2 V+ y

    4 }, M( f9 e1 `8 L0 A个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    9 o* c8 H7 E& H; q% C' j9 h% m! ^+ Q* e( t- i1 z
    与美国不一样，苏联从第二代SSN（V级）起，艇型就已经采用水滴型了。而705型更是登峰造极之作，造型非常滑顺，适合高速航行。但到了亚森级，苏/俄核潜艇，在艇体上说，已经与美国区别不大了——当然，艇体长径比还是比美国更考究。
    ( P& K8 v. Y8 r3 e- S2 G. O5 m  n) V: p2 i7 {
    - v1 {2 m1 G1 u  ]% m

    0 W  L: W0 x% F' A0 c9 c- P- ~( U/ G. @# q9 ?
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    大鹏翔宇
  • TA的每日心情
    怒
    2021-2-15 22:05

    • 签到天数: 204 天

    [LV.7]分神
    12#
    发表于 2013-2-4 17:09:33 | 只看该作者
    双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    13#
    发表于 2013-2-4 17:37:21 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
    ) Y: @. j6 P' [3 k发几张线图比较一下

    ( N" r  {: e# q是不是美国喜欢模块化建造，有可能某几条艇会增加一个舱段…所以这种构型适合之后的大批量生产时的微调？
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    14#
     楼主| 发表于 2013-2-4 18:05:11 | 只看该作者
    大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09 9 R! I, k& m+ j
    双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
    4 D: G/ ^/ s) k
    ( ^5 ]/ l3 \2 F0 X$ \" d, i4 F
    是，双壳体、小分舱结构，加上大储备浮力，抗沉性肯定好。苏联核潜艇潜的深，板材强度高，也是一个因素。3 W; P/ k2 @2 F+ m

    4 E$ h* T& j, U9 }4 S) I1 d
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    TopGun

    该用户从未签到
    15#
    发表于 2013-2-4 19:10:00 | 只看该作者
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    % v5 ]: j* u1 ]8 l6 P: m. B/ c$ B9 ?1 @+ {; X* O1 Z
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。% U: m% {. T  ~% g: l

    3 u: ?7 a7 L& Z) V% K以上请指正。/ c4 B9 A  T+ ]& j1 }& O
    2 s1 U: L4 M1 p4 o9 Q9 s7 j
    6 z( v0 L4 W9 v0 ]8 \$ ?

    6 ]" p. H7 s" D& ^7 K2 o# c
      U2 X: v* g( `5 F; W- a* J6 b5 J2 b2 ^. Q, P
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    16#
     楼主| 发表于 2013-2-4 19:22:32 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑 9 L& {5 L6 f1 ]  u+ q
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    * E' o8 r5 l0 p0 T  E美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。: `8 x2 N: c, ~! O7 T- M+ G3 W1 V9 e
    4 j: K+ N5 \# T* u9 R  {1 b7 H
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    # ^* d9 G4 Y. w0 E9 W$ Q. w( B& W- m; B5 `
    “埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。
    / Z& m8 m# g! R$ [* g& f+ R* P1 {  J
    双壳体对艇型有修正调整作用，这也是苏联核潜艇更接近水滴型的原因之一。
    1 O% E4 c. u6 n- m' b2 z* h* a$ ~: u) [9 \3 x% Q4 O

    ( s: L4 m, ~% S! k: P! ?
    ; G$ Y( S2 R4 g" N1 O. d$ u  s
    - g8 W8 b  ?2 V5 L# p当然，也不是说单壳艇的艇体就一定是个前后一边粗的圆筒子。比如英国机敏级就在固壳上边加了非耐压结构，有些设备可以布置在舷间结构中，也可降低兴波阻力（至少吧，兴波没都压在前甲板上）。所以这事儿全在设计。
    7 J1 M; Y& N% P) x. @4 z+ G. x+ y( Y6 _+ X
    - g5 }$ S: ^4 J& B/ W6 X  S/ u$ O
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    TopGun

    该用户从未签到
    17#
    发表于 2013-2-4 20:16:19 | 只看该作者
    本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑 0 J2 G/ K8 P1 J; P# \( ~0 s
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 1 g( U8 [: j7 j, Z9 z
    “埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。3 s* R. w' Z( J" N: ~/ U

    9 g2 U# Z$ w+ W: r双壳体对艇型有修正调整 ...
    2 P% S. I  E, X; U( v9 {

    2 a8 V4 s0 C) V4 l( `4 N7 k美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    4 e6 e& V' n8 r% X. P
    6 I# X: S# V$ o2 Y5 H3 c4 y在水面航行出现埋首时，潜艇虽艇首因被埋而低头。但因为本来艇首就是仰首，所以虽然低头，但不至于翘尾巴。
    $ A$ p( N* T3 n, P2 e1 }0 H# P9 M/ S$ E8 `
    苏俄潜艇因采用双壳，不但直径大而且储备浮力大，导致在水面时浮出水面的高度高。所以埋首现象很少见。% d! h9 H2 u, s8 w6 m1 l2 |  a% R

    & k3 a, {7 s4 x2 v+ }' z+ [另外，洛杉矶级看来也在改进中加装了泵射装置，是否噪音也见了一些？
    + n4 K( T' E0 Y+ f: [1 I$ |; e3 \# F; |. d* s4 W- n

    ; p' e; X) j  H. w6 q2 B' {2 y0 E8 Q* |" m( t) q& W3 Y2 ~* m

    5 R  N. ~' t: N  u  [
    0 S# N) d: d! X0 [% q9 @! z8 T! s; l
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    MacArthur
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08

    • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    18#
    发表于 2013-2-7 06:52:31 | 只看该作者
    水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？
    0 ~: r& ^) h" n. J' ^- w5 i
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    19#
     楼主| 发表于 2013-2-7 09:57:22 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑
    , s# |0 r7 [$ S; i' i' C0 O* M7 r
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ! c$ h  M3 I6 i/ m- Q( v% R. G+ Y9 T水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？
    5 t0 b) Q; R1 d* g# Q" c ...

      A% U2 a. I+ V3 ?0 u
    ' ?, Z# c3 ?" h% l不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。3 f, t0 `8 m! P
    , H$ Y# T! e; O# |$ }& S! ^& R
    潜艇在水面航行时，影响航速的阻力有摩擦阻力、旋涡阻力、兴波阻力、突出体（比如舰桥）空气阻力。潜艇在水下时波浪造成的兴波阻力和空气会随之消失，影响潜艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力。
    ( M+ J, p/ A+ V2 c8 S7 x/ z, D! L0 w2 R0 n. m% o* \9 s
    但问题是潜艇在水下航行时，浸水面积增大，摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力也相应增大，这对潜艇（尤其是水滴型核潜艇）水下航速反而高（显见是因阻力小导致），是个理解上的难点，这涉及到水上/水下航行阻力大小的数值问题。但在水下高速航行时，水滴型的水下航行阻力肯定要小于水上，这是确定无疑的。具体数字~~~没具体数字。艇型不一样，数值也肯定不一样。不是技术流，拍不出具体数字。我懒，满足于记结论。
    / A7 R2 u  m/ _. r) S$ h, x! F/ Y8 d0 k  ~
    现代潜艇水面航行已不是主要模式，但具体而言，也能看到某些常规艇（就算是不太老的型号吧）的设计思想还没转过来，比如法国的奥古斯塔级、039型，其艇型上还是偏于照顾水面航行。按我理解，英国的机敏级核潜艇也有点这个意思。当然，现在主流艇型基本都是水滴型了。: Z  Q# t( [# R* L

    7 T' t; A, X; n( }! X1 w8 u& ]2 _, }

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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

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    [LV.10]大乘
    20#
    发表于 2013-2-8 22:02:32 | 只看该作者
    哈哈，这里讨论啥的都由啊。记得船舶在水中航行受到波浪的阻力好像与弗洛德数有关。不过我不是学液体流体力学的，对这个也就是知道个名词而已，楼主给讲讲呗
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