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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 $ Q( Z6 N8 u$ q+ d6 v8 Q9 y) W
; z: O1 ?! Q5 Z9 c# s2 Y3 B/ N5 a
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。
8 c# m/ H" h9 W9 u
% }$ Y+ ?& o* v0 u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。
6 R. j6 m) \  v* w# m; s% p- \$ y+ }7 _" E% x& E: l
下面发一组照片对比一下：
3 i/ X- o1 T) Z1 F. F8 ~* L" a- s
1、        低速航行
: W1 x1 y- ^" }* @8 v" L( u' }) m" W/ F- A

( Q8 v+ E% b; k; J) zBATON ROUGE号
8 _0 ~/ r5 q& H: H6 S% W, N1 j7 G! q$ e+ i& a0 a4 h1 E
- u7 T$ I: Q+ s! }" l
V-2级
) a/ d2 Q% p3 l( T* F+ f5 K
1 P" s, Y- w' W5 h, E, O2 w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。. h  }/ Q/ v- B' l0 S

9 o  q" c% d& _: l下图为苏联V-2级核潜艇。, A) n' Y' J9 Q5 ~# B

8 z4 U/ E  W/ ?# @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。1 m( q% m2 k, T5 ?

" @( _4 e! E3 t2 |* ?5 i6 E( A  J9 I: v8 [7 K
2、        中速航行- c; r. k5 {: P  k
) e& x; j+ }' q$ T, q
8 @, ~- i: M6 s
弗吉尼亚级
$ K8 b; \6 Z% \+ R3 V( s, c4 u* k+ C! j: x, l  C. T- |; u

  h# i( ^" t( l- L1 }; cV-3级
! l4 E; Y0 A/ W/ T* k" R" b( a2 U' o; Y* h) S( ]
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。0 R; D+ R! l( {2 }' h2 [

1 l2 f. E2 b; G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。
* P& x9 u- }. Z8 P4 H" S" F; [+ z; k" n7 B
  W- R" m/ B+ M; R3 D! o8 U9 x
3、高速航行
6 B4 R  T. o8 V# O% T" @
. a# a3 h0 J8 b+ ]0 K  S+ a
* P6 ?6 l$ g5 \" n高速航行的美国洛杉矶级
9 ^& f3 B3 j# a! ]' s; U; e' V
* X6 X- \5 Z; k! Y1 d
) ~! s9 g# E2 gP级
/ k( v% t' n4 M) s, e6 [9 e- c  s- {# L$ \
' ~4 N3 M4 `3 X7 {; v( g8 n
C-1级8 I& f$ u( W& {
# I4 v6 c2 y; `

- ?' R" Z$ f3 C. hV-1级" g1 q& j2 a1 f( e+ a
$ M: w2 F% `  Z$ ~" o1 F7 V( T6 \0 p
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。
; _3 X0 Y* L/ L) W% @3 `0 s
: _# a0 l# `( ~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。0 [% c" y1 {5 H0 T, |3 j; _% i7 P

8 s1 I$ c2 ~2 q8 W- f# v1 I5 F4
1 ?8 J) k& o' L6 w. a
4 Q! G+ k' E& d) W% W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。
; s# b/ q6 Z; D) m1 u
& A- o" B7 U: D; r: Z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。) W" H; w: Z9 ^: M. i  }3 f

. y& C$ c# J9 N! o3 [) e) F1 z; q' e8 `: G8 b5 I. @' a& [

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蓦然回首 + 10 + 5 谢谢！有你，爱坛更精彩
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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    昨天 08:53

    • 签到天数: 2758 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。" ~. Y3 i' a2 B. J& n1 v4 F
    ; o7 K: q0 Z# ^+ p
    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 ) g7 M) Y0 s# Q5 W- r. P
    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 ...

    : {; F! r( `; x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。$ q& U4 }3 V0 ?2 n) n8 m9 e

    8 i! O) r. a* X; V; Q* s8 L5 c
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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
    1 M1 }* K8 `% x* P2 P, L0 ^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 ...
    0 @6 `% t, r! j/ h7 e
    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
    + a6 e# }3 Z+ N9 V0 m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 ...

    ( x" M1 ^6 P" a/ N3 f. K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 . g" z2 m+ Y9 z; u7 N8 T$ @
    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 ...
    ' X6 e. e& W% D; i
    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。6 Z2 Z0 K& H* D) c  m
    . P8 D( t2 c. F4 D
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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 - Z- Q, `; q; k9 D/ l  g
    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 ...

    3 u8 t5 b3 ?7 w/ T' [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
    , m* d' L5 _9 T
    ' ]! K4 c! a6 @, r2 {发几张线图比较一下
    & R3 I% S$ M' x6 o; T3 n1 u- Y' ^) a" q' m

    1 C% e* n# s6 i9 T2 n' P2 ~. t洛杉矶级
    7 h" W* ^" K. R( U! B) U4 m- w% ^, i$ f

    , ^* N, c6 C" V+ n# D8 M( z. O弗吉尼亚级
    - U) I6 p( C5 [  d7 G# x5 h  s$ e8 A" ~7 @' {

    + y8 I, Q) Y  v5 h) t9 z, a: F阿库拉级- z, S# h  s" \' A, {8 B( M
    ) H1 w5 {6 [5 u) l

      C8 v6 `+ {* l阿尔法级' f1 ^) g5 W7 w3 ?% [

      C6 |+ H% c) H& a: m% l# H! E' `* \) W6 e
    ( O: _0 E4 N; |$ E0 R2 i* o
    亚森级" I% u) W8 D  ]( [! s
    . U/ B7 x) s  y0 Q/ @' F: G
    ( F9 h) ~4 E  S9 j
    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。
    ( }* P( D. P7 S9 f# X2 B
    + e. N% I( z1 v个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。! T+ k5 n  i8 V8 _, Y  }2 ~

    ' P$ S1 y9 _& e1 U: z7 D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。) I& A) i; t9 B, |9 G7 g  H9 a7 ~+ B
    & Y; F( M* j7 U0 m' U# P

    3 y+ E2 ~1 _; c* J6 a% I( |/ j! Y- B0 V- G& v
    1 A! B: k. p7 M
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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
    , `4 A! M- G+ Y/ E& c9 X发几张线图比较一下

    0 y/ b; c/ O+ Q4 {8 P# H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 & Z/ C9 s* r* u* G! s# p* w
    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？
    : x, f  E! Y  A2 B

    $ R+ q7 ?' N  n( q* w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。
    . A. I9 }! Y5 c, @$ K# u1 s# W
    ! H' f+ K+ @9 |7 y) 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。
    ; M2 P- n% p9 _2 O1 S' o) e3 ?, i. t5 J$ k# r" W& f
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    $ K" v& w2 v4 G- _  W3 V3 x4 b+ v6 _, T9 N; j6 F$ u
    以上请指正。: M. g& p" S8 T( m% @; }  m2 E1 n) B
    3 F) S: H: \6 A, W# j

    . i6 U3 o3 D7 }+ o; l& |; p; h
    / Q) t7 N6 L. x& r6 Z0 g6 B: G' X8 l# {7 u  \: H2 t
    2 M  t  ]( M# b# A7 B3 Z; Q( e
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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
    0 Y- {* m: p5 {2 }7 f) y& D
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 6 q- `& Q8 T, i4 m) H% z
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    7 S& o. L8 T& n1 @
    6 `6 p) \( I' k苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    # R  @! }' W- m; w% c

    , p+ a/ g% K/ n5 d“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。1 R/ A! d( N1 e% ^

    / h+ g# R$ V1 q4 `! z  q" D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。: O9 t" ]& E( z

    : m+ @7 N  c- j- }# k  |1 C8 Y3 m4 i' y% S
    , z" o/ ~) |5 k) h( k' N) M

    & x( |% X! ~: G; s" U) K4 w  H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。
    5 E- p3 s- n1 H) e7 Z0 U
    4 \: n. H2 ?& x
    & Z, d7 n" E) G! `5 ?; X
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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
    # o( S8 m9 {8 b
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 3 ~5 l/ Z$ [) Z+ X/ S' v, L
    “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。
    8 ^) g* R2 b& v! u# O! q  l; d' X/ ?* n! @0 v3 a
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    3 I( Z% v# R, a1 J; b4 S& R

    ! U8 Y! H/ h# {- |  x美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    . F5 J* j! X  b) M8 _0 l4 L0 @
    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。
    % p2 G' u( \0 u8 P( S1 ?
    1 q& S- M0 s- K2 b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。
    ( K4 E. x- |5 _' c, P- n# U8 l7 n: s# U8 ^  ]' S* a
    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？3 i, w" J2 w/ N1 ?% l. _

    % D" l( P8 L  Q3 n
    + O- w3 s# `- x& @3 W/ m$ @  x& K# I9 @& ]: C7 R
    0 I- U, B. |/ a+ K+ q/ `! J
    + s0 p  L) K1 D  j) Z/ S' B
    0 H% p7 ?7 R+ ]( E$ I6 g2 u
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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？; V) R' c& m$ d# Y& X. q
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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
    + @( g( k2 K0 X8 q
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 : H7 n3 `  S& y& z
    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？
    # @1 e7 Z( i0 e6 b6 J: p" ^ ...
    / I. b, k, m0 J1 D% ^) {) `, @

    + M; B  T( ?1 h" H6 |0 x不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。6 O2 v1 w0 P/ l0 |1 u- j# ~
    8 W! m/ ^' i; E. K% n
    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。
    9 l. @& _% g$ {8 S5 k5 w
    ; b3 z' c& @; a2 h2 ?' i* g0 V% \7 y. d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。
    4 ]4 _5 @" U6 }. R% H" [; L  u. v. }  E4 Q* U, m) O9 d
    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。+ h# K- o4 A/ g# B7 I2 h

    5 Y/ E# S, [1 j9 B
    ! C3 r2 }4 ]: g- F: K3 }& J2 u) Z/ Z/ \2 `8 f0 @4 g
    " k1 ]7 B( c8 y2 n5 h" f) t" N
    7 _3 \' e1 b% A3 P8 R; r0 o  |
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

    • 签到天数: 916 天

    [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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