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城市消防給水系統(tǒng)的配置和布局探討
論文導(dǎo)讀：隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展和發(fā)展中小城鎮(zhèn)政策的實(shí)施，還將會(huì)有大量人口定居城市，致使城市的人口密度與日俱增。對(duì)一些大中城市調(diào)研的情況看，防凍問(wèn)題不突出的城市，其城區(qū)消防給水系統(tǒng)的設(shè)置形式主要為市政消火栓系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：城市，消防給水系統(tǒng)，配置和布局
0.前言
隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展和發(fā)展中小城鎮(zhèn)政策的實(shí)施，還將會(huì)有大量人口定居城市，致使城市的人口密度與日俱增。城市作為人口聚集地，不僅有各種各樣的公共建筑設(shè)施，并且還有相當(dāng)一部分工業(yè)建筑。所以，城市火災(zāi)往往造成大量的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失。從火災(zāi)發(fā)生的直接原因看，違章用火、用電、用氣和違反安全規(guī)定是引發(fā)火災(zāi)的主要原因，但城市公共消防設(shè)施和消防裝備建設(shè)嚴(yán)重滯后，是造成火災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失擴(kuò)大、傷亡人數(shù)增多的主要因素。雖然從總體上看，近年來(lái)全國(guó)城市公共消防設(shè)施和消防裝備建設(shè)在一定程度上得到增強(qiáng)，但各地發(fā)展很不平衡。另一方面，消防安全責(zé)任制不落實(shí)以及職工群眾缺乏自防自救常識(shí)也是導(dǎo)致火災(zāi)和造成人員傷亡的重要原因。通過(guò)調(diào)研，全國(guó)各省、自治區(qū)、直轄市結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況相繼頒布實(shí)施了地方法規(guī)，進(jìn)一步明確了本地區(qū)內(nèi)各機(jī)關(guān)、團(tuán)體、企業(yè)、事業(yè)單位的消防安全責(zé)任。為從根本上提高我國(guó)城市抗御火災(zāi)的能力與消防建設(shè)投資的效益比，控制和減少造成重大傷亡和損失的火災(zāi)發(fā)生，強(qiáng)化消防為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)保駕護(hù)航的能力，除加大消防監(jiān)督執(zhí)法力度外，尚需要對(duì)城市消防基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入研究。
1.城市消防給水系統(tǒng)的形式
對(duì)一些大中城市調(diào)研的情況看，防凍問(wèn)題不突出的城市，其城區(qū)消防給水系統(tǒng)的設(shè)置形式主要為市政消火栓系統(tǒng);黑龍江省、吉林省等冬季嚴(yán)寒地區(qū)的部分城市，設(shè)置了消防水鶴，并且這種消防給水系統(tǒng)形式在上述地區(qū)的許多城市已經(jīng)或正在取代原有的消火栓系統(tǒng);黑龍江省部分城市還建有消防水塔，或利用建筑內(nèi)消防水池與高位水箱等設(shè)施做消防水源;個(gè)別沒(méi)有完整市政給水管網(wǎng)的城市有用深水井做消防水源的;另外，還有利用江、河、湖泊和水庫(kù)等天然水源作為消防水源的。
3.城市一次火災(zāi)的消防水流量
3.1撲救一次火災(zāi)的消防水流量的確定
通過(guò)對(duì)火災(zāi)案例及國(guó)內(nèi)外的相關(guān)規(guī)定或?qū)嶋H做法進(jìn)行研究表明，撲救城市一次火災(zāi)的消防水流量與被保護(hù)建筑的用途、規(guī)模、結(jié)構(gòu)、火災(zāi)荷載密度及可燃物的布置等因素有關(guān)，與城市人口數(shù)量無(wú)直接關(guān)系。
在實(shí)際火災(zāi)案例尤其是重特大火災(zāi)案例中，火災(zāi)報(bào)警往往滯后，消防隊(duì)到達(dá)火場(chǎng)開(kāi)始出水的時(shí)間往往超過(guò)15min，并且第一次出動(dòng)的消防力量往往小于實(shí)際需要，所以實(shí)際火災(zāi)燃燒面積可能會(huì)更大。不少火場(chǎng)的實(shí)際出水量達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定水量的3倍。為此，在確定一次火災(zāi)消防水流量上限指標(biāo)時(shí)，還應(yīng)對(duì)此予以適當(dāng)考慮。
3.2消防隊(duì)的作用
1)消防裝備應(yīng)與火場(chǎng)相適宜。對(duì)于大型商場(chǎng)等場(chǎng)所，有時(shí)只靠水槍可能無(wú)法控制火災(zāi)，需要?jiǎng)佑孟浪诘却罅髁吭O(shè)備。為此，應(yīng)根據(jù)火災(zāi)具體情況配備相適宜的滅火裝備。
2)一次調(diào)足消防力量是滅火成功的重要保障。一次調(diào)動(dòng)力量不足，再臨時(shí)增援，往往因初期控火不利，使大火變大災(zāi)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)中隊(duì)消防車(chē)的載水量多少，對(duì)滅火行動(dòng)的影響較明顯。載水量達(dá)到25m3基本能保證立即并連續(xù)向火場(chǎng)供水，對(duì)初期滅火起到關(guān)鍵性的作用。為此，消防隊(duì)?wèi)?yīng)根據(jù)不同場(chǎng)所制定出動(dòng)預(yù)案，盡可能一次調(diào)足消防力量。
3)應(yīng)大力提高現(xiàn)場(chǎng)指揮員的指揮能力和消防隊(duì)員的戰(zhàn)斗力。毋庸置疑，消防隊(duì)的滅火戰(zhàn)斗能力取決于現(xiàn)場(chǎng)指揮員的指揮能力和滅火技戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用能力以及消防戰(zhàn)斗員的戰(zhàn)斗力。公安消防部隊(duì)必須不斷加強(qiáng)對(duì)各級(jí)消防隊(duì)伍中的現(xiàn)場(chǎng)指揮員和戰(zhàn)斗員進(jìn)行全面的業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，通過(guò)嚴(yán)格的教育、嚴(yán)格的訓(xùn)練、嚴(yán)格的管理、嚴(yán)格的紀(jì)律，全方位地提高消防指戰(zhàn)員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和技能;通過(guò)消防演練、崗位練兵比武等多種形式，全面提高消防指戰(zhàn)員快速反應(yīng)的能力和實(shí)戰(zhàn)技能。
4.城市消防給水系統(tǒng)的供水能力
4.1城市消防給水系統(tǒng)的供水能力
我國(guó)人均淡水資源世界排名第82位，人均占有量?jī)H占世界平均水平的四分之一，而且地域分配極為不均，同時(shí)因污染導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性缺水的問(wèn)題非常嚴(yán)重。但是我國(guó)人口數(shù)量還處于增長(zhǎng)期，并且隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市人口會(huì)大幅度增加，我國(guó)大多城市水資源短缺的矛盾會(huì)日益突出。如果按目前的供水方式，我國(guó)一些城市將可能連生產(chǎn)與生活用水都無(wú)法保證，消防供水更難以保證了。隨著我國(guó)“以人為本，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)”和“節(jié)能減排”等重大經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，分質(zhì)供水必將在我國(guó)的大部分城市成為現(xiàn)實(shí)。消防用水對(duì)水質(zhì)雖無(wú)特殊要求，但必須采用無(wú)腐蝕、無(wú)污染、不含懸浮雜質(zhì)的水源，以保障消防裝備和管道暢通及不被腐蝕和污染。被油污染或含其他易燃可燃液體的水源不能作消防水源。作為對(duì)水質(zhì)要求不高的消防供水完全可能也應(yīng)該與生活水系統(tǒng)分開(kāi)。因此，無(wú)論目前還是將來(lái)，實(shí)現(xiàn)分質(zhì)供水和使用循環(huán)水作為消防用水都是為提高城市消防供水能力必須關(guān)注的重要問(wèn)題，也是推進(jìn)城市化進(jìn)程和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
4.2城市消防水總流量
1)按同一時(shí)間發(fā)生一起火災(zāi)設(shè)防的小城市或獨(dú)立居住區(qū)，其消防水流量應(yīng)按大火確定。如果實(shí)際需要的消防水流量小于200L/s，在充分論證的基礎(chǔ)上，可按實(shí)際需要的消防水流量確定。
2)按同一時(shí)間發(fā)生兩起火災(zāi)設(shè)防的中小城市或獨(dú)立居住區(qū)，其消防水流量應(yīng)按一次大火與一次小火之和確定。如果大火實(shí)際需要的消防水流量小于200L/s，在充分論證的基礎(chǔ)上，可按實(shí)際需要的消防水流量確定。
3)按同一時(shí)間發(fā)生三起火災(zāi)設(shè)防的城市，潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較大的，其消防水流量宜按兩起大火、一起小火或一起大火、兩起中火之和確定;其它可按一起大火、一起中火、一起小火或一起大火、兩起小火之和確定。具體采用哪種方案，應(yīng)由各城市綜合其城市規(guī)模、未來(lái)發(fā)展情況、歷史火災(zāi)資料以及潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等要素論證確定。另外，如果大火、中火實(shí)際需要的消防水流量小于200L/s、100L/s，在充分論證的基礎(chǔ)上，可按實(shí)際需要的消防水流量確定。
4.3消防水連續(xù)供給時(shí)間
對(duì)于耐火等級(jí)達(dá)到二級(jí)的單元式住宅火災(zāi)，滅火時(shí)間基本在1h以?xún)?nèi)。為此，我們建議耐火等級(jí)為一、二級(jí)的單元式住宅，消防水連續(xù)供給時(shí)間按1h確定;對(duì)于大型商業(yè)設(shè)施的重特大火災(zāi)，滅火時(shí)間在2h以?xún)?nèi)的較少，建議其消防水連續(xù)供給時(shí)間按3h確定。
5.城市消防給水系統(tǒng)的配置
5.1單個(gè)消火栓的供水能力
目前我國(guó)相關(guān)規(guī)范規(guī)定單個(gè)消火栓10～15L/s的供水能力是偏低的。特別是使用消防水炮等大流量滅火設(shè)備時(shí)，需要有幾個(gè)消火栓與幾輛消防車(chē)同時(shí)為其供水，極大地限制了滅火戰(zhàn)術(shù)的展開(kāi)與實(shí)施，并且極大地制約了城市消防供水能力的提高。為此，應(yīng)根據(jù)保護(hù)建筑的一次火災(zāi)的消防水流量，適度提高單個(gè)消火栓的供水能力。
盡管在一定范圍內(nèi)，單個(gè)消火栓的供水能力越高，對(duì)滅火越有利。但根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，不管是當(dāng)前還是可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，要較普遍地達(dá)到美國(guó)64L/s的供水能力是不太現(xiàn)實(shí)，且也沒(méi)有必要。為此，參照日本的規(guī)定，將單個(gè)消火栓的供水能力下限定為15L/s較適宜。對(duì)于需要使用消防水炮等大流量滅火設(shè)備的場(chǎng)所，原則上按不超過(guò)兩個(gè)消火栓供給一臺(tái)水炮的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定單個(gè)消火栓的供水能力為宜。
5.2城市消防給水系統(tǒng)的配置
按照需求決定配置的原則，城市消防給水系統(tǒng)的配置應(yīng)以保障被保護(hù)建筑所需的消防水流量的正常供給為先決條件，同時(shí)適度考慮建筑物的價(jià)值和重要性。
5.2.1消火栓
根據(jù)給出的大火、中火、小火所需消防水流量的不同，消火栓的設(shè)置間距或設(shè)置數(shù)量也應(yīng)不同。
a、對(duì)于按大火設(shè)防的商業(yè)區(qū)，在距建筑物150m的消防車(chē)有效保護(hù)范圍內(nèi)設(shè)置的消火栓合計(jì)供水流量，應(yīng)達(dá)到所需的消防水流量的二分之一以上;在建筑物的300m水帶鋪設(shè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)設(shè)置的消火栓合計(jì)供水流量，應(yīng)達(dá)到全部所需消防水流量。并且在建筑物150m至300m水帶鋪設(shè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)的消火栓，其供水能力應(yīng)按測(cè)試流量的三分之二計(jì)算。這樣建議的理由是：一方面，建筑物發(fā)生一般火災(zāi)的幾率遠(yuǎn)高于發(fā)生重特大火災(zāi)的幾率，根據(jù)調(diào)研，撲救過(guò)的商場(chǎng)火災(zāi)最多出過(guò)8支水槍?zhuān)绻麑⑺璧南浪髁咳恳笤诰嘟ㄖ?50m范圍內(nèi)提供，對(duì)所需消防水流量為200L/s及以上的場(chǎng)所，消火栓的布置密度顯然過(guò)大;另一方面，即使將所需消火栓全部設(shè)置在距建筑物150m范圍內(nèi)，消防隊(duì)也難以展開(kāi)滅火作戰(zhàn);再者，如果一個(gè)消火栓的流量在20L/s以上，在距建筑物150m范圍內(nèi)的消火栓數(shù)量為5個(gè)，現(xiàn)行《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定的120m的消火栓間距基本不需要調(diào)整，這樣有一部分城市就不需要改造消火栓系統(tǒng)。
b、對(duì)于按中火設(shè)防的商業(yè)區(qū)或其它功能區(qū)，應(yīng)保證消火栓的設(shè)置間距不大于120m，并且在建筑物150m范圍內(nèi)設(shè)置的消火栓數(shù)量不少于4個(gè)，同時(shí)還應(yīng)保證在建筑物的300m水帶鋪設(shè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)設(shè)置的消火栓合計(jì)供水流量達(dá)到全部所需消防水流量。
c、對(duì)于按小火設(shè)防的居住區(qū)，應(yīng)保證每一幢建筑同時(shí)有不少于2個(gè)消火栓保護(hù)。
除上述要求外，消火栓的設(shè)置位置，還應(yīng)根據(jù)被保護(hù)建筑物的重要性來(lái)合理確定。如對(duì)于醫(yī)院、幼兒園、療養(yǎng)院、學(xué)校以及大型體育文化娛樂(lè)設(shè)施等所需消防水流量不一定很大，但潛在生命危險(xiǎn)性很高的場(chǎng)所，在每座建筑的60m范圍內(nèi)至少應(yīng)有2個(gè)消火栓。另外，應(yīng)該盡可能在十字路口或距離十字路口比較近的位置設(shè)置消火栓。
5.2.2消防水鶴
消防水鶴的設(shè)置應(yīng)綜合考慮如下因素：
a、被保護(hù)區(qū)域所需的消防水流量。被保護(hù)區(qū)域所需的消防水流量越大，消防水鶴的設(shè)置數(shù)量應(yīng)越多，消防水鶴的間距應(yīng)越小;
b、被保護(hù)區(qū)域的路況條件。路況條件越差，行車(chē)時(shí)間就越長(zhǎng)，被保護(hù)區(qū)域消防水鶴的設(shè)置數(shù)量應(yīng)越多，消防水鶴的間距應(yīng)越小;
c、單個(gè)消防水鶴的加水流量。免費(fèi)論文網(wǎng)。原則上，單個(gè)消防水鶴的加水流量越大，消防水鶴的設(shè)置數(shù)量可相對(duì)少些;
d、單臺(tái)消防水罐車(chē)的一次載水量。原則上，單個(gè)消防水罐車(chē)的一次載水量越大，消防水鶴的設(shè)置數(shù)量可相對(duì)少些;
e、城市可出動(dòng)的消防水罐車(chē)數(shù)量。原則上，可出動(dòng)的消防水罐車(chē)數(shù)量越多，消防水鶴的設(shè)置數(shù)量可相對(duì)少些;
f、城市規(guī)模。目前我國(guó)某些地區(qū)，尤其是欠發(fā)達(dá)地區(qū)，有許多縣級(jí)市或居住區(qū)，其城區(qū)面積小于4k㎡。這種情況下，要滿(mǎn)足總水量要求，消防水鶴的設(shè)置密度就可能大些，間距就小些。
5.2.3消防水池
為區(qū)別消防水池的供水能力，可根據(jù)被保護(hù)區(qū)域所需的單個(gè)消火栓水流量與連續(xù)供水時(shí)間，將不同儲(chǔ)水量的消防水池折算成相應(yīng)數(shù)量的消火栓。折算時(shí)，應(yīng)減去水池的余量及因一般故障可能無(wú)法抽取的水量，同時(shí)還應(yīng)考慮是否能部署相應(yīng)數(shù)量的消防車(chē)。對(duì)于單元式住宅建筑，當(dāng)水池可抽取的水量達(dá)到200m3，并能同時(shí)部署2臺(tái)及2臺(tái)以上的消防車(chē)時(shí)，在其鋪設(shè)水帶長(zhǎng)度150m范圍內(nèi)可不設(shè)置消火栓;對(duì)于商業(yè)區(qū)，當(dāng)水池的供水能力達(dá)到相應(yīng)10個(gè)消火栓的能力，并能同時(shí)部署5臺(tái)及5臺(tái)以上的消防車(chē)時(shí)，在其鋪設(shè)水帶長(zhǎng)度150m范圍內(nèi)可不設(shè)置消火栓。
5.2.4江、河、湖、海等地面水源
對(duì)于江、河、湖、海等線(xiàn)式地面水源，其保護(hù)范圍取決于消防車(chē)的取水方式。
a、當(dāng)水位及周邊環(huán)境允許消防車(chē)在沿線(xiàn)任意點(diǎn)直接取水、并且水量有充分保障時(shí)，其沿線(xiàn)150m范圍內(nèi)可不設(shè)置消火栓或其它消防給水設(shè)施;
b、當(dāng)興建取水碼頭時(shí)，應(yīng)視其碼頭所能部署的消防車(chē)臺(tái)數(shù)折算消火栓數(shù)量，若能同時(shí)部署5臺(tái)及5臺(tái)以上消防車(chē)，以取水碼頭為圓心的半徑150m范圍內(nèi)可不設(shè)置消火栓或其它消防給水設(shè)施;
c、當(dāng)在沿岸邊或路邊修建與地面水源連通的消防水井時(shí)，一眼水井等效于一個(gè)消火栓。
6.城市供水管網(wǎng)的布置形式、配水管徑、供水壓力
6.1消火栓配水管網(wǎng)的布置形式
無(wú)論在供水能力方面還是在供水的可靠性方面，公共給水系統(tǒng)管網(wǎng)的環(huán)狀布置均優(yōu)于枝狀布置，并且多數(shù)場(chǎng)合下管網(wǎng)環(huán)狀布置的經(jīng)濟(jì)投入也并不一定有明顯增加。為此，正常情況下應(yīng)要求至少沿城市街道，特別是沿商場(chǎng)、賓館飯店、醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園以及大型文體娛樂(lè)設(shè)施等附近道路鋪設(shè)的管道應(yīng)環(huán)狀布置。另外，對(duì)于潛在生命風(fēng)險(xiǎn)高、經(jīng)濟(jì)或歷史價(jià)值高以及某些非常重要的建筑物，除公共給水管網(wǎng)應(yīng)環(huán)狀布置外，宜建設(shè)一定比例的其它消防水源設(shè)施，如水池、濱河等。
6.2消火栓配水管直徑
對(duì)于枝狀布置的公稱(chēng)直徑100mm管道，即便只供消防用水，當(dāng)消防水流量為15L/s時(shí)，管道內(nèi)的流速就達(dá)2m/s，連一個(gè)消火栓的所需的消防水流量都難保證;環(huán)狀布置時(shí)，也只能勉強(qiáng)供一個(gè)消火栓。根據(jù)我國(guó)通常采用的“舍維列夫”計(jì)算式與美、英、德、日等國(guó)通采用“海登-威廉”(Hazen-Willams)計(jì)算式，得出內(nèi)徑大于50mm、平均流速大于1.5m/s的給水管道，當(dāng)管道沿程壓力損失相同時(shí)，不同管徑配水管的供水流量關(guān)系，分別見(jiàn)公式(1)與(2)。
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#FormatImgID_2# （1） #FormatImgID_3# （2） |
以環(huán)狀布置的公稱(chēng)直徑100mm管道可滿(mǎn)足一個(gè)消火栓所需的消防水流量為基準(zhǔn)，并根據(jù)(1)與(2)的計(jì)算，得出配水管公稱(chēng)直徑與消火栓的數(shù)量關(guān)系，見(jiàn)表1。
| 管道公稱(chēng)直徑（mm） | 可同時(shí)使用的消火栓最大數(shù)量（個(gè)） | |
| 枝狀配管 | 環(huán)狀配管 | |
| 100 | --- | 1 |
| 150 | 2 | 3 |
| 200 | 4 | 6 |
| 250 | 8 | 12 |
| 300 | 12 | 18 |
6.3消火栓配水管供水壓力
消防車(chē)從市政消火栓取水的方式通常有兩種，一種是將消防車(chē)水泵的吸水管直接接在消火栓上吸水;另一種方式是將消火栓接上水帶往消防車(chē)水罐內(nèi)放水。消防車(chē)水泵從水罐內(nèi)吸水，供應(yīng)火場(chǎng)用水 ，從水力學(xué)的角度看，前者最為有利。但對(duì)于供水壓力低的區(qū)域，如果采用前者，可能會(huì)使供水系統(tǒng)局部形成負(fù)壓而污染系統(tǒng)中的水。另外，考慮消防隊(duì)的取水習(xí)慣以及消防車(chē)不能接近消火栓等因素，大都常采用后者。為此，應(yīng)按后者確定消火栓配水管最小供水壓力。經(jīng)計(jì)算，當(dāng)用兩條直徑65mm、長(zhǎng)度20m的襯膠水帶以15L/s流量向消防車(chē)水罐內(nèi)放水時(shí)，消火栓(從地面算起)的供水動(dòng)壓大致為0.15MPa。因此，建議消火栓配水管最小供水壓力不應(yīng)小于0.15MPa。
7.結(jié)論
在全國(guó)范圍內(nèi)積極推進(jìn)市政消火栓達(dá)標(biāo)建設(shè)的同時(shí)，應(yīng)因地制宜地利用其它人工給水設(shè)施和河流等天然水源，綜合利用多種消防水源優(yōu)化配置城市消防給水系統(tǒng)。應(yīng)適度提高單個(gè)消火栓的供水能力。消火栓等消防給水設(shè)施的設(shè)置數(shù)量或密度，應(yīng)根據(jù)被保護(hù)對(duì)象所需的消防水流量、被保護(hù)對(duì)象的價(jià)值和重要性及其潛在生命危險(xiǎn)性的高低綜合確定。單個(gè)消火栓的供水能力下限不應(yīng)小于15L/S。消火栓配水管網(wǎng)宜環(huán)狀布置;配水管口徑應(yīng)根據(jù)可能同時(shí)使用的消火栓數(shù)量確定;配水管最小供水壓力不應(yīng)小于0.15Mpa。提高消防隊(duì)滅火裝備與滅火戰(zhàn)術(shù)的組織能力;完善消防隊(duì)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，使其全面、真實(shí)、可靠。積極普及消防法律、法規(guī)和消防常識(shí)，提高預(yù)防和撲救初期火災(zāi)的能力，增強(qiáng)國(guó)民的防災(zāi)意識(shí)與應(yīng)對(duì)火災(zāi)的逃生自救能力。
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