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淺析新能源汽車消防安全研究

發(fā)布時間: 2024-10-09  點擊次數(shù): 175次

安科瑞 陳聰

摘要:隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和技術(shù)不斷進(jìn)步,社會各行業(yè)積極響應(yīng)號召,對于環(huán)境保護(hù)的要求進(jìn)一步提高,這就促進(jìn)了新能源汽車的發(fā)展。另因現(xiàn)代人對于汽車的便捷性和功能性要求不斷提升,汽車系統(tǒng)也逐漸趨向于復(fù)雜化發(fā)展,且考慮到汽車中的電路、油路和氣路渾如一體,運(yùn)行過程中需要多個系統(tǒng)聯(lián)合工作,故必然會存在一定的火災(zāi)風(fēng)險性。汽車火災(zāi)具有發(fā)現(xiàn)晚、燃燒快的特征,且一旦發(fā)生汽車火災(zāi),往往無法在一時間進(jìn)行撲救?;诖?,本文就新能源電動汽車消防安全現(xiàn)狀與思考進(jìn)行詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞:新能源;電動汽車;消防安全;現(xiàn)狀;思考

0引言

目前新能源研究的重要對象是電動汽車,也是重點扶持項目。但近幾年卻頻繁出現(xiàn)電動汽車火災(zāi)事故,嚴(yán)重威脅到電動汽車運(yùn)行的安全問題,給大眾也帶來安全風(fēng)險。目前加大電動汽車消防安全研究力度勢在必行,做好火災(zāi)的預(yù)防工作,才能保障電動汽車運(yùn)行的安全。

1新能源電動汽車

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人民的生活質(zhì)量不斷提高,我國的汽車保有量也不斷增加,但能源短缺和環(huán)境污染的問題仍然存在,為了兼顧能源安全與環(huán)境保護(hù)的需求,發(fā)展新能源汽車成為了一個重要的途徑。新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的主要差別在于動力源,傳統(tǒng)汽車主要依靠燃燒化石燃料提供動力;新能源汽車可分為純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車。純電動汽車(BEV)不需要其他動力裝置,可以完*由可充電電池提供動力的,沒有尾氣排放,對于環(huán)境保護(hù)較好;混合動力汽車(HEV)是擁有2個或2個以上動力源的汽車,不完*依靠可充電池提供動力,會對環(huán)境有一定的影響,但相比于傳統(tǒng)汽車節(jié)能效果更好,排放較小;燃料電池汽車(FCEV)主要依靠燃料電池提供動力,對環(huán)境污染較小。

2新能源電動汽車火災(zāi)特點

新能源電動汽車火災(zāi)特性包括:火災(zāi)不易探測、火災(zāi)復(fù)燃風(fēng)險高,以及火災(zāi)有毒煙氣產(chǎn)量大、毒性高。

(1)新能源電動汽車火災(zāi)不易探測。新能源電動汽車的電池一般位于車體內(nèi)部,當(dāng)火災(zāi)探測器能夠探測到電動汽車的火災(zāi)時,火災(zāi)很有可能已發(fā)展到較為猛烈的階段。

(2)新能源電動汽車火災(zāi)復(fù)燃風(fēng)險高。相比于傳統(tǒng)燃油汽車,電動汽車發(fā)生火災(zāi)后的復(fù)燃幾率較大,且復(fù)燃次數(shù)也較多。與普通可燃物不同,動力電池火災(zāi)中,火源來自其內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),即使汽車外部火災(zāi)得到抑制,但內(nèi)部電池在氧含量較低甚至無氧的環(huán)境中仍能夠發(fā)生火災(zāi)。

(3)新能源電動汽車火災(zāi)有毒煙氣產(chǎn)量大、毒性高。新能源電動汽車火災(zāi)中,動力電池一旦發(fā)生熱失控,電池或其安全閥將破裂并釋放有毒物質(zhì)。隨著熱失控的逐漸發(fā)展,電池將產(chǎn)生更多的煙霧和有毒氣體。一些蓄電池內(nèi)部的氟也可能形成氟氧化磷(POF3)。這些有毒氣體包括氟化氫(HF)、氰化氫(HCN)和一氧化碳(CO)等。吸入一氧化碳會使人體出現(xiàn)頭暈、心悸、全身乏力等癥狀,重度中毒會使人體痙攣、昏迷甚至死亡。

3新能源電動汽車消防安全現(xiàn)狀及原因

新能源汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的主要區(qū)別在動力源,同時也出現(xiàn)了不同的能源補(bǔ)給形式。相比于傳統(tǒng)汽車,新能源汽車裝備有大容量的電池,當(dāng)汽車出現(xiàn)過熱、短路或機(jī)械故障時更容易發(fā)生起火事故。目前普遍認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量問題是新能源汽車安全事故頻發(fā)的罪魁禍?zhǔn)?。主要是由于企業(yè)過分追求補(bǔ)貼技術(shù)的指標(biāo),忽略了技術(shù)驗證,導(dǎo)致技術(shù)驗證不足,出現(xiàn)問題后解決方案不成熟,給產(chǎn)品的安全質(zhì)量埋下了隱患。

3.1電源系統(tǒng)事故

蓄電池是電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分之一,若在日常使用過程中出現(xiàn)蓄電池長期充放電的狀況時,會加快蓄電池的老化速度,進(jìn)而出現(xiàn)隔板老化、絕緣皮老化等狀況,一旦老化程度嚴(yán)重,負(fù)極與正極可能會直接接通,并進(jìn)一步引發(fā)短路問題。此外,蓄電池中包含有大量的電解液,電解液本身就具有較強(qiáng)的腐蝕性,若蓄電池外表老化嚴(yán)重,可能會造成電解液泄漏的問題,同樣也會出現(xiàn)短路的狀況。蓄電池的整體結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜,在長期使用之后可能會出現(xiàn)線路接線口松動的問題,并進(jìn)一步引發(fā)斷路和接觸不良。若這一階段電動汽車正處于運(yùn)行狀態(tài),則意味著電動汽車發(fā)電機(jī)無法順利向蓄電池進(jìn)行充電,發(fā)電機(jī)則會處于一種負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài),長期運(yùn)行會面臨發(fā)電機(jī)燒損的狀況,并可能會進(jìn)一步引發(fā)嚴(yán)重的電動汽車火災(zāi)。

3.2車輛系統(tǒng)事故

電動汽車系統(tǒng)的火災(zāi)可以分為線路火災(zāi)和電氣設(shè)備火災(zāi)。線路火災(zāi)主要是由于電流過載、漏電、短路和接觸不良等原因引起的火災(zāi)。電氣設(shè)備火災(zāi)主要是由于電氣設(shè)備的老化、發(fā)熱燒毀、電子元件的擊穿、電路焊點故障、及機(jī)械磨損等原因引起的火災(zāi)。電動汽車系統(tǒng)火災(zāi)事故的頻發(fā),主要跟汽車在行駛過程中不斷的顛簸、晃動、長時間的運(yùn)行使汽車長期處于高溫中、塵土、空氣侵蝕、電壓波動等因素有關(guān)。導(dǎo)致電動汽車的各用電設(shè)備線路出現(xiàn)磨損、老化、松動、腐蝕等現(xiàn)象引起火災(zāi)。另外,汽車額外改裝或加裝的其他用電設(shè)備(比如導(dǎo)航、錄像、音響等)以及維修人員在維修時未按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)操作和蟑螂、老鼠等動物的嚙咬等,均是引起汽車電氣火災(zāi)的隱患。

3.3充電現(xiàn)場事故

充電站的運(yùn)行和維護(hù)是一個長期的過程。在這一長期過程中,充電場所會遇到各種風(fēng)險因素。其中容易遇到的就是來自于車輛的危險因素。相比傳統(tǒng)的燃油類汽車,電動汽車具有加速度快、油門響應(yīng)靈敏的特點,因此在車輛起步階段可能會由于駕駛員一時疏忽,撞擊其他車輛或者充電樁。特別是公共汽車的充電現(xiàn)場,由于公共汽車駕駛員駕駛時間長,可能會出現(xiàn)精神恍惚,再加上公交車盲區(qū)較大,很容易在充電現(xiàn)場造成事故。充電現(xiàn)場的安全性與管理單位的工作認(rèn)真程度有密切的關(guān)系,如果充電現(xiàn)場管理不善,地面積水持續(xù)無人清除、充電槍無人歸位、充電樁周圍無防撞設(shè)施、充電現(xiàn)場消防設(shè)施不完備等情況持續(xù)存在,充電樁無人維護(hù),那么充電現(xiàn)場的安全風(fēng)險就更高了。同時,充電現(xiàn)場的電動車輛也是危險因素,由于充電動汽車的維護(hù)水平參差不齊,如某電動汽車的溫控系統(tǒng)和電池過充保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障,在充電過程中就有可能出現(xiàn)電池溫度過高甚至汽車自燃的情況。同時,電動汽車使用的電池型號參差不齊,大部分電池在受到撞擊后會自燃,因此充電現(xiàn)場的車禍還可能會造成連鎖火災(zāi)。

4新能源電動汽車消防安全策略

4.1完善汽車結(jié)構(gòu)

  1. 從產(chǎn)品質(zhì)量出發(fā)。電動汽車主要通過安全預(yù)防,從產(chǎn)品設(shè)計入手,嚴(yán)格控制生產(chǎn)質(zhì)量。

  2. 嚴(yán)格制定安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,改善準(zhǔn)入條件。盡快出臺電動汽車安全年檢標(biāo)準(zhǔn),制定更加嚴(yán)格的新能源汽車安全標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到新的標(biāo)準(zhǔn),有必要增加成本。

  3. 應(yīng)用新能源汽車監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。一旦車輛安全事故或隱患得到準(zhǔn)確判斷,車輛信息、地理信息、人員、貨物信息等所有必要信息將立即與智能消防數(shù)據(jù)平臺共享,使應(yīng)急管理部門能夠制定救援措施,及時進(jìn)行救援。

(4)配備車載滅火裝置,一旦發(fā)生安全事故立即滅火。

4.2合理充電

電動汽車蓄電池的電量一般在還有20%的情況下進(jìn)行充電是好的,不能將電用完再進(jìn)行充電且每次充電不要充滿,只需要充到80%以上就可以了。這樣充電的目的主要是為了確保電池內(nèi)部電極活化,延長電池的使用壽命。電池一直在帶電的狀態(tài),但是電量又不至于過高或過低,電池一直處于循環(huán)狀態(tài),可以有效的延長電池的使用壽命。在電池的充電模式上,應(yīng)盡量選擇慢充,還可以使用隨用隨充的方式,這樣可以對電池起到很好的養(yǎng)護(hù)作用??傮w而言對于電動汽車的電池來說,關(guān)乎著整個車輛的用車和電池的使用壽命,在使用的電池的時候保持良好的駕駛習(xí)慣,同時慢充為主,快充為輔,并嚴(yán)格按照要求定期進(jìn)行維護(hù),這樣才能將電池養(yǎng)護(hù)到狀態(tài)。

4.3汽車檢測

新能源汽車的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的汽車的結(jié)構(gòu)不同,在性能方面也存在著很大差別。關(guān)于新能源汽車的維修,其主要依靠維修技術(shù)和完善的檢測設(shè)備,因此,我們需要加強(qiáng)對新能源汽車設(shè)備檢測方面的重視。一是在維修過程中,需要具備較高的檢測技術(shù),再輔助設(shè)備,這是完成新能源汽車維修的基礎(chǔ)條件。二是需要根據(jù)新能源汽車實際的性能特點,不斷強(qiáng)化檢測設(shè)備的功能,保障在檢測和維修過程中能夠提供科學(xué)的檢測設(shè)施,保障檢測具備和全面性,從而打破當(dāng)前環(huán)境下對新能源汽車檢測和維修設(shè)備問題的局限。另外,在檢測環(huán)節(jié)中,為了保障檢測質(zhì)量,對專業(yè)人才的檢測監(jiān)督是當(dāng)前采取的主要措施,并不斷加強(qiáng)對人才市場環(huán)境分析,從中篩選專業(yè)素養(yǎng)過硬的專業(yè)人才,不斷對這類人才進(jìn)行引進(jìn),有必要的情況下可以通過校企合作的方式,加強(qiáng)對專業(yè)人員的培養(yǎng),不斷使這類人才參與到企業(yè)的實踐和實習(xí)過程中,滿足專業(yè)人才需求的同時,為后期人才引進(jìn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

4.4加強(qiáng)充電現(xiàn)場安全管理

  1. 加強(qiáng)安全防護(hù)措施。①管理方面:首先相關(guān)安全防護(hù)裝備需要配備齊全,在充電樁的工作區(qū)域放置絕緣手套、鋪設(shè)絕緣毯等。其次,在條件允許的情況下,為充電樁安裝頂棚防風(fēng)吹日曬,可以加裝攝像頭,建立可視化的安全監(jiān)控系統(tǒng),以期提高安全管理的信息化水平。②技術(shù)方面:根據(jù)充電樁功率、交直流充電方式等方面配置相應(yīng)的安全保護(hù)功能,應(yīng)配置漏電保護(hù)、防雷保護(hù)、輸入測保護(hù)、輸出測保護(hù)、整機(jī)保護(hù)等功能。

(2)加強(qiáng)安全隱患排查。安全隱患的調(diào)查和處理是預(yù)防安全事故的前期工作。制定定期檢查、安全巡視和專項檢查制度,可以有效的確保安全和消防工作全面調(diào)查的有序進(jìn)行。加強(qiáng)專業(yè)人員對充電樁、電氣設(shè)備的專業(yè)性安全檢查,可以有效防止因為設(shè)備問題而產(chǎn)生的安全事故,因為設(shè)備的安全是保障充電樁安全的基礎(chǔ)。(3)做好安全教育工作。①組織召集管理人員進(jìn)行相關(guān)的安全知識培訓(xùn);②做好公司管理人員、充電運(yùn)維人員、設(shè)備維護(hù)人員的安全教育工作,普及電氣、交通應(yīng)急知識,進(jìn)行電氣操作的人員取得相應(yīng)的資質(zhì)證書,持證上崗;③在充電站懸掛警示標(biāo)語、張貼宣傳畫等安全宣傳。

4.5運(yùn)用滅火*劑

根據(jù)當(dāng)前滅火*劑的使用種類發(fā)現(xiàn),主要包括細(xì)水霧滅火劑、干粉滅火劑、惰性氣體滅火劑、熱氣溶膠滅火劑以及氫氟碳類滅火劑等。在此基礎(chǔ)上還包括新型滅火劑,主要應(yīng)用于特殊火災(zāi)場所。當(dāng)蓄電池出現(xiàn)火災(zāi)時,首先是就近滅火,滅火器是常用選擇。但是由于蓄電池火災(zāi)屬性的特殊,考慮到周圍環(huán)境因素以及火災(zāi)中會產(chǎn)生的噴射物,還要綜合滅火效果,需要科學(xué)選擇滅火劑。蓄電池火災(zāi)明確起火原因,不能使用氣體滅火劑,如果火災(zāi)環(huán)境開闊,會對周邊環(huán)境造成損傷。滅火劑的研究,還要考慮到蓄電池燃燒強(qiáng)度變化,以惰性較大類型的滅火劑。結(jié)合當(dāng)時的情況,需要加大對滅火*劑的研究。

5安科瑞智慧消防云平臺

5.1平臺概述

安科瑞智慧消防云平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù),對充電站配電系統(tǒng)的運(yùn)行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進(jìn)行實時監(jiān)控和預(yù)警,為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障,并及時切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生,從而保障人員的生命財產(chǎn)安全,打造“安全、高效、舒適、綠色”的“人—車—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)”的智慧充電站,提升充電站的社會和經(jīng)濟(jì)價值。

5.2適用場合

可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、酒店、體育場等公共建筑;商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū);企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

5.3組網(wǎng)架構(gòu)

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu),主要由終端感知設(shè)備、邊緣計算網(wǎng)關(guān)和能效管理平臺層三個部分組成,詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下:

5.4參考選型

序號

名稱

單位

1

智慧用電云平臺

EIOT

2

電氣火災(zāi)探測器

ARCM300系列

3

限流式保護(hù)器

ASCP系列

4

汽車充電樁

AEV200系列

6相關(guān)產(chǎn)品介紹

6.1 7KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

(1)智能監(jiān)測:充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護(hù)的功能,如運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯(lián)動控制等。

(2)智能計量:輸出配置智能電能表,進(jìn)行充電計量,具備完善的通信功能,可將計量信息通過RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營平臺。

(3)云平臺:具備連接云平臺的功能,可以實現(xiàn)實時監(jiān)控,財務(wù)報表分析等等。

(4)保護(hù)功能:具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù),漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能。

(5)材質(zhì)可靠:保證長期使用并抵御復(fù)雜天氣環(huán)境。

(6)適配車型:滿足國標(biāo)充電接口,適配所有符合GB/T 20234.2-2015國標(biāo)的電動汽車,適應(yīng)不同車型的不同功率。

(7)資產(chǎn)安全:產(chǎn)品全部由中國平安保險承保,充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。

6.2 直流充電樁系列

6.3電氣火災(zāi)探測器ARCM300-Z

序號

名稱

型號、規(guī)格

單位

數(shù)量

備注

1

電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置

三相(I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、COSφ),視在電能、四象限電能計算,單回路剩余電流監(jiān)測,4路溫度監(jiān)測,2路繼電器輸出,2路開關(guān)量輸入,事件記錄,內(nèi)置時鐘,點陣式LCD顯示,1路獨立RS485/Modbus通訊,支持4G/NB等多種無線上傳方案,支持?jǐn)嚯妶缶蟼鞴δ堋?/span>

1

安科瑞

6.4限流式保護(hù)器ASCP200

項目

指標(biāo)

輸入電壓

AC85~265V,45~65HZ

功耗

功耗≤5VA(無負(fù)載情況下)

額定電流

0~63A可設(shè)置

短路保護(hù)時間

<150μs

過載保護(hù)

動作范圍:110%~140%;動作延時:3~60s

過壓保護(hù)

動作范圍:100%~120%;動作延時:0~60s

欠壓保護(hù)

動作范圍:60%~100%;動作延時:0~60s

線纜溫度監(jiān)測

監(jiān)測范圍

-20~120℃(精度±2℃)

報警設(shè)置

動作范圍:45~110℃;動作延時:0~60s

漏電流監(jiān)測

監(jiān)測范圍

20~1000mA(精度:±2%或±5nA)

報警設(shè)置

動作范圍:30~1000mA;動作延時:0~60s

故障記錄

20條記錄(故障類型、故障值、故障時間)

報警方式

聲光報警(其中聲音可以通過消音按鍵消除)

通訊

1路RS485接口,Modbus-RTU協(xié)議;1路2G無線通訊

產(chǎn)品功能:

(1)短路保護(hù):保護(hù)器實時監(jiān)測用電線路電流,當(dāng)線路發(fā)生短路故障時,能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護(hù),并發(fā)出聲光報警信號;

(2)過載保護(hù):當(dāng)線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間(3~60秒可設(shè))時,保護(hù)器啟動限流保護(hù),并發(fā)出聲光報警信號;

(3)表內(nèi)超溫保護(hù):當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時,保護(hù)器實施超溫限流保護(hù),并發(fā)出聲光報警信號;

(4)組網(wǎng)通訊:保護(hù)器具有1路RS485接口,可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

7平臺功能

7.1 登錄

7.2首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況,統(tǒng)計充電站的充電數(shù)據(jù)

image.png

7.3實時監(jiān)控

(1)充電站監(jiān)控

可以按站點名稱進(jìn)行篩選,顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄,點擊某個充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負(fù)荷(搭配ACM300T、ADW300),當(dāng)負(fù)荷超過50%時,系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率,降為50%,當(dāng)變壓器負(fù)荷超過80%時,系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電,直到負(fù)荷下降為止。如圖所示:

1710933147874

統(tǒng)計當(dāng)前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù);通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù);顯示故障列表;如圖所示:

(2)充電樁監(jiān)控

顯示充電樁充電數(shù)據(jù);顯示各回路的充電狀態(tài);可以對充電中的回路進(jìn)行手動終止;顯示訂單信息、故障信息;如圖所示:

(3)設(shè)備監(jiān)控

顯示限流式保護(hù)器的狀態(tài),包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警,如圖所示:

7.4 故障管理

(1)故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關(guān)聯(lián)的所有故障信息。如圖所示:

(2)故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當(dāng)前待派發(fā)的故障信息。如圖所示:

(3)故障處理

故障處理中記錄了當(dāng)前待處理的故障信息。如圖所示:

7.5能耗分析

在能耗分析中,可查看*定時段關(guān)聯(lián)站點和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應(yīng)的能耗趨勢圖。如圖所示:

7.6故障分析

在故障分析中,可查看相關(guān)時間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示:

7.7財務(wù)報表

在財務(wù)報表中,可根據(jù)時間查看關(guān)聯(lián)站點的財務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示:

7.8收益查詢

在收益查詢中,可查看總的收益統(tǒng)計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實際收益報表。如圖所示:

8案例實景

9結(jié)論

綜上所述,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,汽車消防安全已經(jīng)成為社會穩(wěn)定和發(fā)展的重要內(nèi)容,新能源電動汽車相關(guān)單位要給予高度重視,根據(jù)實際情況對傳統(tǒng)的消防模式進(jìn)行有效的創(chuàng)新和完善,這樣不但可以確保消防工作的順利開展,同時對汽車行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有積極作用。

參考文獻(xiàn)

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