地源热泵空调系统毕业设计任务书及指导书.docx
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地源热泵空调系统毕业设计任务书及指导书
山东建筑大学
毕业设计任务书与指导书
设计题目：
某招待所空调系统设计
所在学院：
热能学院
指导教师：
崔萍
姓名：
班级：
学号：
201202
山东建筑大学毕业设计（论文）任务书
一、毕业设计目的
毕业设计是本科学生在完成教学计划规定的全部课程后所必须进行的重要实践教学环节，是实现教学、科研、社会实践相结合的结合点。
通过该毕业设计，学生能进一步巩固加深所学的基础理论、基本技能和专业知识，使之系统化、综合化。
本次设计要求对该工程的制冷（热）、空调、通风和防排烟进行设计，设计方案要求合理可行，系统运行可靠，节能。
每个同学选择一个不同的城市独立进行设计。
二、工程地点及原始参数
工程地理位置：
沈阳、北京、济南、南京、武汉、兰州。
见图纸及设计说明；
三、设计内容
1、方案设计
1）熟悉图纸，估算负荷指标，计算建筑物的最大冷、热负荷；
2）根据当地现有能源状况，选择几种可行的冷热源形式进行比较并确定方案。
确定冷热源方式；
3）比较不同空调系统形式，确定空调系统方案；
4）找出建筑图纸上留给空调系统的空间，包括冷热源机房、空调机房、新风机房、新风引入位置、风井；分析建筑留给空调系统的空间是否合理，应该如何改进。
2、施工图设计
1）确定室内、外设计计算参数及建筑物围护结构的热工参数及其他参数。
2）计算各空调房间冷、热负荷、湿负荷。
3）确定空气处理方案，划分空调系统并确定各系统送风状态及送风量。
4）进行气流组织设计。
5）布置管路并进行阻力计算，确定管径。
6）选择空气处理设备，并对设备进行校核计算。
7）进行防排烟系统的设计。
8）根据冷热负荷及使用情况，选择冷（热）水机组及其附属设备，进行冷热源机房的设计。
9）对管道及设备进行保温计算，确定保温材料及其厚度。
10）进行噪声校核与消声隔振设计。
11）绘制空调平面图、系统图、原理图、安装详图等。
12）整理设计说明书。
3、施工图绘制
主要包括以下内容：
1）设计说明、线型图例及设备表
2）各层平面图
3）各重要部位大样图
4）各系统图
5）机房设备定位、管线图
四、设计成果
1、一份完整的毕业设计计算说明书（包括毕业设计封面、标题、中英文摘要、目录、前言、正文、结论、谢词、参考文献，先写电子版再打印，具体格式参照学校的有关要求），要求内容完整、计算准确、论述简洁、论据充分、层次清晰、文理通顺、装订整齐。
2、一份完整的空调系统设计图纸。
要求：
较好地表达设计意图，图面布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定；
图纸要求:
1）设计施工说明、图例及设备材料表一张
2）1~4层空调平面图各一张
3）5-8层空调平面图一张
4）9层空调平面图一张
5）上述各层水管平面图各一张，空调水系统图一张（可选）
6）冷热源机房平面图一张
7）地埋管平面布置图一张
8）机房流程图一张
9）设备安装详图一张
五、主要参考文献
1）采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）
2）公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）
3）高层民用建筑设计防火规范（GB50045－95）（2005年版）
4）2009全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调﹒动力
5）2007全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调动力
6）空气调节，中国建筑工业出版社
7）暖通空调,中国建筑工业出版社
8）实用供热空调设计手册（第二版）
9）刁乃仁，方肇洪编著.《地埋管地源热泵技术》.北京，高等教育出版社
10）郭庆堂主编．《简明空调用制冷设计手册》．北京：
中国建筑工业出版社
11）陆耀庆主编．《供暖通风设计手册》．北京：
中国建筑工业出版社，1987
五、进度说明，见附录1
附录1－地源热泵空调系统毕业设计进程表
班级
学生姓名
指导教师
崔萍
设计（论文）题目
时间
应完成的工作内容
检查情况
第1~3周
阅读原始设计资料、文件，了解设计对象的特点及要求；收集相关的设计参考资料、熟悉图纸；确定室内外设计计算参数及其他参数；进行空调冷、热负荷计算。
第4周
对各种空调系统方案进行比较，选择适于该建筑物的空调系统；并选择合适的冷热源作为空调冷热源。
根据建筑物的负荷，进行方案论证。
第5-6周
布置送回风口，校核房间的气流分布。
布置风管并进行水力计算。
选择相关空调设备。
第7-8周
布置冷冻水管和冷却水管的管路，并进行水力计算；选定冷热源机组及其附属设备的类型、型号和容量，布置冷热源机房及其附属系统。
进行地热换热器的计算与设计；必要地区进行辅助冷热源的选择。
第9-11周
完成平面图的绘制
第12～13周
完成流程图、系统图、大样图的绘制
第14-15周
撰写毕业设计计算说明书，根据老师批改意见修改图纸，并整理图纸，准备答辩。
毕业设计指导书
一、毕业设计目的与要求
通过该毕业设计，学生能进一步巩固加深所学的基础理论、基本技能和专业知识，使之系统化、综合化。
学生应完成的设计内容包括：
⑴了解地源热泵空调系统的运行原理，阐述与传统空调系统相比，地源热泵技术的优缺点。
查阅与收集有关地源热泵空调系统的设计资料；根据建筑物负荷及其所在地理位置确定地埋管热泵系统，并进行方案论证。
⑵空调系统的设计与计算；
⑷设计平面图、系统图、相关剖面图及相关大样图等施工图的绘制；
⑸撰写详细的设计计算说明书；
⑹毕业设计总结和毕业答辩。
二、空调部分
1、设计内容及步骤
1）熟悉建筑图纸
首先根据设计任务书和建筑图纸，了解所设计工程的概况、建筑物冷热源的情况、建筑物的使用功能等。
2）室内外设计参数的确定
根据建筑物的使用功能，查阅《采暖通风与空气调节设计规范》、《公共建筑节能设计标准》、《实用供热空调设计手册》（第二版）及其他资料，确定建筑物内各房间温湿度标准。
室外气象参数则根据设计地点查阅相关设计手册或规范而定。
3）计算建筑物冷、热、湿负荷
夏季冷负荷采用冷负荷系数法或谐波反应法，计算各房间的逐时负荷，并确定房间的最大负荷及系统负荷，具体详见《2003全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调﹒动力》、《实用供热空调设计手册》、《空调负荷计算方法》、《暖通空调》等。
冬季热负荷的计算采用采暖热负荷的计算方法，但冬季室外设计计算温度应采用冬季空调室外计算温度。
对于舒适性空调，空调房间内湿负荷主要是室内人员形成的，具体应根据规范或设计手册论述的方法计算。
4）确定空调方案，并进行方案比较。
参考《实用供热空调设计手册》（第二版）P1486~1487
应根据建筑物的用途、规模、使用特点、负荷变化情况与参数要求、所在地区气象条件与能源状况等，通过技术经济比较，确定是采用风机盘管空调系统、还是采用全空气定风量或变风量系统。
5）风系统设计
划分空调系统并确定各系统送风状态及送风量、新风量、排风量等。
对全空气系统，确定空气处理方案，空气处理过程的I-d图及空调设备的容量；
对风机盘管空调系统，则应计算新风量，并确定风机盘管的型号规格。
建筑空间高度大于或等于10m、且体积大于10000m3时，宜采用分层空气调节系统。
功能朝向相近的分在一个区中
送风管、回风管、排风管的布置，检验吊顶空间是否足够。
6）选择空气处理设备，并对设备进行校核计算。
7）风口选择及气流组织的计算
8）布置管路并进行水力计算
布置空调风管与水管走向，进行空调风管及水管的阻力计算，确定风管阻力损失，校核风机压头；确定用户水系统阻力损失。
9）在选择设备时，对噪声有要求的空调系统还应对系统噪声进行简单校核计算，选取合理的消声设备。
10）对管道进行保温计算，确定保温材料及其厚度。
11）计算空调机房及冷热源机房所需空间
检验设计的冷热源方案和空调系统方案对应的设备管道安装空间是否足够。
按照建筑面积估算制冷机房面积；
制冷机房位置：
单独设置、一般设在建筑物的地下室、高层建筑的设备层、建筑物的屋顶；
根据空调建筑面积和空调系统形式估算空调机房面积；
空调机房位置：
尽量在所服务区域附近——对消声要求比较高，适合于对噪声要求较宽的场所；或集中放在地下室——风机功耗大；保证新风口满足要求：
1应直接设在室外空气较清洁的地点，2应低于排风口，3进风口的下缘距室外地坪不宜小于2m，当设在绿化地带时，不宜小于1m，4应避免进风、排风短路。
参考《实用供热空调设计手册》（第二版）P1484~1486
二、冷热源（机房）部分
1、设计任务
根据所设计的建筑物的空调负荷和空调系统方案，确定空调冷热源，为空调系统夏季提供温度为7℃（供）/12℃（回）的冷冻水，冬季为60（供）/50℃（回）的热水。
对采用地源热泵、污水源热泵或其他形式的空调冷热源，可根据采用的方式不同确定冷热源提供的供、回水温度。
2、原始资料
a）水源：
自来水，冬季水温为5℃，夏季为24℃。
由于水源紧张，冷却水系统应使用循环水。
b）冷、热负荷：
按整个工程考虑。
c）机房资料：
根据图纸中给定位置及尺寸。
3、设计内容
（一）空调冷热源方案选择
空调系统人工冷热源一般采用集中设置的冷（热）水机组和供热、换热设备。
其机型和设备的选择须按安全性、经济性、先进性、适用性的原则，根据建筑物的空调规模、用途、冷热负荷、所在地区的气象条件、能源结构、政策、价格及环保规定等情况，按下列要求通过综合论证确定:
1）热源应优先采用城市、区域供热或工厂余热;
2）具有城市燃气供应的地区可采用燃气锅炉、燃气热水机组或燃气吸收式冷（温）水机组供冷、供热;
3）无上述热源和气源供应的地区，可采用燃煤锅炉、燃油锅炉供热，电动压缩式冷水机组或燃油吸收式冷（温）水机组供冷、供热；
4）具有多种能源的地区的大型建筑，可采用复合能源供冷、供热；
5）夏热冬冷地区，干旱缺水地区的中.小型建筑，可采用空气源热泵或地下埋管式地源热泵冷（热）水机组供冷、供热；
6）寒冷地区使用空气源热泵时，一般需增设辅助加热装置，否则难以保证冬季要求。
7）有天然水等资源可供利用时，可采用水源热泵冷（热）水机组供冷、供热;
8）全年进行空调，且各房间或区域负荷特性相差较大，需要长时间向建筑物同时供热和供冷时，经技术经济比较后，可采用水环热泵空调系统供冷、供热;
9）在执行分时电价、峰谷电价差较大的地区，空调系统采用低谷电价时段蓄冷（热）能明显节省运行费时，可采用蓄冷（热）系统。
主要参考《实用供热空调设计手册》（第二版）P1481~1483
（二）制冷机组的选择
1、冷水机组的总装机容量
目前，设备完善程度与以前完全不同，质量大大提高，冷、热损失极少，管道保温材料性能好、构造完善，冷、热损失较少,故冷水机组的总装机容量应以正确的负荷计算为准选定，不再附加选型系数。
上述情况是针对单幢建筑的系统而言，若对管线较长的小区管网应按具体情况确定。
2、制冷机组的选择
中央空调常用的制冷装置形式有活塞式制冷机组、螺杆式制冷机组、离心式制冷机组、溴化锂吸收式制冷机组等多种，应根据用户的使用性质、调节及控制需要，并做方案分析来确定制冷机组的类型。
（1）工况确定
制冷压缩机热力计算时所需确定的参数包括：
蒸发温度To、冷凝温度Tk、吸气温度T1、如有过冷时还有过冷温度Tu。
蒸发温度的确定与所采用的冷媒种类有关，以水作为冷媒时，蒸发温度较冷媒温度低4-6℃，通常取5℃。
以空气做冷媒时，蒸发温度一般较冷媒温度低8-12℃，通常取10℃。
冷凝温度视所采用的冷却介质的种类、初始温度、冷凝器的形式而定，一般冷凝温度较冷凝器的出水温度高5℃。
所有参数确定后就能在压焓图上画出整个制冷循环。
（2）制冷压缩机型号及台数的选择
根据计算的总冷负荷的大小、制冷剂的种类，将设计工况下的制冷量换算至标准工况，然后选择制冷机的型号和台数。
冷水机组台数的选择应按工程大小、负荷运行规律而定，一般选用2~4台，中小型2台，较大型3台，大型4台。
为考虑运转的安全可靠性，小工程选用1台时，应选择多台压缩机分路联控的机组。
从便于维护管理的角度考虑，宜选用同类型同规格的机组。
从节能角度考虑，可考虑选用不同类型不同容量机组搭配的方案。
（3）方案分析
在设计中可能出现几个可供选择的方案时，应该进行技术经济比较。
比较时主要考虑初投资和经常运行费。
如果方案分析比较所需工作量较大、所需数据较多，本次设计可不进行，但应对一些单一指标，如制冷系数、负荷变化的适应性、潜在的备用能力、单位负荷的耗电量、耗水量、占地面积、运行管理人员数量等进行简单对比，然后采用比较合理的方案。
3、冷却塔型号和台数的选择
对于空调系统一般采用整体制冷机组，因此首先应确定冷凝器的热负荷。
对电制冷机组，冷凝器的热负荷为制冷量加上压缩机的指示功率。
对吸收式制冷机组，冷凝器的热负荷为制冷量加上机组所消耗的热量。
冷凝器的热负荷确定以后根据冷却水的温差即可计算出冷却水的流量。
冷却水流量计算公式如下：
kg/s
QC——冷凝器的热负荷，KW；
GC——冷却水量，kg/s；
CP——水的定压比热，KJ/kg.℃；
TW1、TW2——设计工况下冷却塔进出口水温，国标规定为35—30℃。
根据冷却水量、系统调节方式等确定冷却塔的型号和台数。
冷却塔台数宜与制冷机组台数相对应。
（三）热源的选择
1、热源的形式
（1）可利用城市热网，选用汽-水或水-水换热器；
（2）可采用燃气或燃油锅炉、电锅炉或直燃式溴化锂冷（温）水机组;
（3）可采用空气源热泵或水源热泵机组。
2、换热器的选择
参照《2009全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调﹒动力》
（四）机房附属设备的选择
辅助设备包括软化水装置、循环水处理器（或电子水处理设备）、分集水器、除污器、冷冻水泵、冷却水泵、定压装置、换热器等。
1、冷冻水泵的选择：
冷冻水泵的选择包括流量和扬程的确定。
流量根据冷负荷及设计温差确定，扬程则根据机组的蒸发器阻力、管路和管件阻力、阀门及过滤器阻力、空调末端装置阻力确定。
水泵的扬程应增加5%~10%的附加值。
冷冻水泵的台数考虑备用、冬夏季共用或独立设置
2、冷却水泵的选择：
冷却水泵的选择包括冷却水流量和扬程的确定。
流量根据冷负荷及设计温差确定，扬程则根据机组的冷凝器阻力、管路和管件阻力、阀门及过滤器阻力、冷却塔阻力等确定。
水泵的扬程应增加5%~10%的附加值。
3、水处理设备
对空调冷、热水系统需采用软化水，可根据当地水源水质及补水量等选用软化水装置，具体可参考产品样本。
其他设备的选用可参考设计手册。
（1）冷冻水系统处理设备（软化水装置、软化水箱大小）
目的：
防止结垢
软化水装置的选择：
软化水量按照系统补水量来选，系统补水量取系统水容量的2%（系统的小时泄漏量为系统水容量1%）。
软化水箱：
储存补水泵0.5~1.0h的水量
（2）冷却水系统水处理设备
目的：
防垢、阻垢、消毒、杀菌、防藻类
类型：
电子水处理器、循环水处理器
如何选择：
循环水量
安装位置：
冷却水回水管或上水管
4、定压设备
（1）作用：
收贮膨胀水量，同时解决定压和补水问题。
（2）类型：
开式高位膨胀水箱（条件具备时优先考虑）
闭式低位膨胀水罐（定压罐）
（3）开式高位膨胀水箱：
膨胀水箱的有效容积为膨胀水量Vp与调节水量Vt之和。
a．膨胀水量Vp=α·VC·△t
式中α——水的膨胀系数，取0．0006；
VC——系统水容量（L）；
△t——水的平均温差，冷水取15℃，热水取45℃。
估算时膨胀量Vp：
冷水约0.1L／kW；热水约0.3L／kW。
空调水系统的单位水容量表（L／m²建筑面积）
空调方式
全空气系统
水一空气系统
供冷时
0.40—0.55
0.70—1.30
供暖时
热水锅炉
1.25—2.00
1.20—1.90
热交换器
0.40—0.55
0.70—1.30
b．调节水量Vt为补水泵3min的流量，且保持水箱调节水位不小于200mm。
c．最低水位应高于系统最高点0.5m以上。
d．膨胀管应接在循环泵吸入侧总管上，膨胀管上不应有任何截断装置
膨胀管管径表
系统冷负荷（kw）
<350
350～1800
1801～3500
350l～7000
>7000
膨胀管（DN）
20
25
40
50
70
（4）当采用开式膨胀水箱有困难时，可设置闭式隔膜膨胀水罐或补水泵变频定压方式。
闭式低位膨胀水罐的设置:
a．总容积：
V≥Vt／（1－β）m³
式中Vt——调节水量，同开式膨胀水箱m³；
β——系数，一般β=0.65～0.85，当P2允许时,尽可能取小值。
b．工作压力：
a）补水泵启动压力P1（m），大于系统最高点1.5m。
b）补水泵停止压力P2，P2=（P1+10）/β-10
P2取值应保证系统设备不超压。
（4）补水泵的确定:
补水点宜设在循环水泵的吸人段。
补水泵流量宜为系统水容量的5%~10%，扬程应保证补水压力比系统静止时补水点的压力高30～50kPa。
补水泵宜设备用泵。
5、除污器
作用：
清除和过滤管路中的杂质和污垢
安装位置：
空调总回水管
直径的选择：
断面流速0.05-0.1米/妙
6、分、集水器
（1）作用：
考虑各环路之间的压力平衡和使用功能要求，需要从总管接出2个以上的分支环路时
（2）安装位置：
总供水管、总回水管
（3）选择：
总流量通过时断面流速0.5～1.0m/s，并应大于最大接管开口直径的2倍。
（4）应安装的设备：
压力表、温度计，应用于空调系统应保温
（五）空调水系统
1．冷源侧宜采用定流量运行；负荷侧宜为变流量运行。
末端装置设电动两通阀。
总供回水管之间应设压差控制的旁通装置，旁通管管径按一台冷水机组的冷水量确定。
当负荷侧需要采用定流量运行时，末端装置应设电动三通阀。
2．当管路系统较小，末端支管环路阻力占负荷侧干管环路阻力的2／3～4／5时，可采用异程系统；当末端支环路阻力较小，而负荷侧干管环路较长，且其阻力占的比例较大时，应采用同程式。
3．水力计算：
空调水系统应进行水力计算，各并联环路压力损失差额，不应大于15％。
冷水管路比摩阻宜控制在100～300Pa／m。
当量绝对粗糙度：
闭式系统K=0.2mm,开式系统，K=0．5mm．
4.空气凝结水管可按末端设备制冷量选用。
空气凝结水管管径估算表
图纸要求
毕业设计图纸一般由设计施工说明、图例、主要设备材料表、平面图、工艺流程图、系统图、剖面图和详图等组成。
1、设计施工说明：
设计图纸上需要统一说明的内容以及用图或符号表达不清楚的问题，需要用文字加以说明，一般采用设计说明表达。
在设计施工说明中应明确说明以下问题：
（1）工程概况及设计内容
（2）设计依据
（3）室内外设计计算参数
（4）负荷概况
（4）空调系统及空调方式
（5）冷热源的选择
（6）防火、防排烟设施
（7）运行方案及空调自控方式
（8）消声减振措施
（9）材质选择、管道防腐、保温措施、连接方式、试压要求等；
（10）有关穿墙、穿基础、穿楼板、伸缩缝的要求（重要部分亦可用详图表示）；
此外，还应说明需要参看的有关专业的施工图号或采用标准图号，设计上对施工图的特殊要求以及其他不易用图表达清楚的问题。
2、图例：
设计图纸上的各种设备、配件及管道等需用不同的符号表示，以便于识别。
在设计说明之后，应列出图例。
3、主要设备材料表：
表中应包括：
编号、名称、型号规格及性能参数、单位、数量、重量及备注等项目。
图纸中涉及的主要设备、阀门、仪表等均列入表中，以便设备购置及施工备料。
不影响工程质量的零星材料，可不列入表中，由施工单位自行决定。
4、平面图：
平面图是暖通空调工程施工图的主要组成部分。
平面图所表达的内容包括：
暖通空调设备、管道的布置、尺寸、编号以及定位（中心、外轮廓、地脚螺栓孔中心）线与建筑定位（墙边、柱边、柱中）线间的关系及管径、坡度、坡向和出入户的情况。
此外，在平面图上还要用细实线绘出建筑轮廓线和与暖通空调系统有关的门、窗、梁、柱、楼梯、平台等建筑构配件，并标明相应定位轴线编号、房间名称、平面标高等。
5、工艺流程图：
应表示热力系统、制冷系统、空调水系统、必要的空调风系统、防排烟系统、送排风系统等系统的流程和控制方式。
6、系统图：
系统图是暖通空调系统的轴测投影图，又称透视图。
在不致引起误解时，管道系统图也可不按轴测投影法绘制。
系统图中管道走向应与平面图吻合。
图上应标明管径、标高、坡度、坡向、空调设备及附件的图例、编号、主要阀件、仪表、仪器、自控装置符号等。
剖面图：
采用直接正投影法，在平面图上尽可能选择反映系统全貌的部位垂直剖切后绘制。
图上应注出设备、管道（中、底或顶）标高，必要时，还应注出距该层楼（地）板面的距离。
8、剖面图：
应在平面图上尽可能选择反映系统全貌的部位垂直剖切后绘制。
剖面图上应注出设备、管道（中、底或顶）标高。
必要时，还应注出距该层楼（地）板面的距离。
9、详图：
平面图、剖面图中的局部需另绘详图时，应在平、剖面图上标注索引符号。
详图的线型与其他图纸应相吻合，需施工中加工的尺寸，在详图中要标注的更细致且符合制图标准。
参考文献
[1]GB50019-2003,采暖通风与空气调节设计规范[S]
[2]GB50189-2005,公共建筑节能设计标准[S]
[3]GB50019-2003,地源热泵系统工程技术规范（2009年版）[S]
[4]GB50045－95,高层民用建筑设计防火规范（2005年版）[S]
[5]GB50067-97,汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S]
[6]2009全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力[S].北京：
中国计划出版社，2003
[7]2007全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调动力[S].北京：
中国计划出版社，2003
[8]GB/T50114-2001,暖通空调制图标准[S]
[9]陆耀庆.实用供热空调设计手册（第二版）[M].北京：
中国建筑工业出版社,2008
[10]赵荣义，范存养等.空气调节（第四版）[M].北京:
中国建筑工业出版社,2009
[11]陈超.课程设计.毕业设计指南[M.北京:
中国建筑工业出版社,2006
附地源热泵地热换热器设计计算说明
地源热泵的概念
热泵就是通过制冷循环使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。
空气、地表水是常用的热源，其不足是温度随气候变化而变化，尤其是室外降到冰点以下时，问题更为严重；地下水温度比较恒定，但其应用在缺水的中国受到限制。
而地下土壤（地层）的获得几乎是不受限制的，且其温度在大约10米以下就保持恒定，接近当地大气年平均温度。
因此，深层土壤的温度在夏季大大低于室外气温，在冬季大大高于室外气温，使其成为空调用热泵的优良冷热源。
以土壤为冷热源的地源热泵都是闭式环路系统，即通过埋在地下的封闭长塑料管路与土壤耦合进行换热，热量在管路里的液体和土壤之间进行传递。
封闭管路既可水平设置又可垂直设置。
水平埋管地源热泵需要较大的室外面积铺设管路，不大适合中国人多地少的国情；垂直埋管地源热泵系统的地热换热器占地面积小，更适合在中国发
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