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發(fā)動機(jī)壓縮比要說明一臺發(fā)動機(jī)的技術(shù)參數(shù),可以概略地用功率與扭矩的大小來標(biāo)示出來,然而影響功率、扭矩輸出的因素卻很多,其中一個重要因素就是發(fā)動機(jī)的壓縮比,可壓縮比這個術(shù)語似乎令不少維修人員模糊,知道它的數(shù)值大小不如知道氣缸壓力的數(shù)值實(shí)用,然而壓縮比確是對發(fā)動機(jī)至關(guān)重要的參數(shù)。什么是發(fā)動機(jī)的壓縮比?不論這輛車上所選裝的是汽油發(fā)動機(jī)還是柴油發(fā)動機(jī),能保持穩(wěn)定且適當(dāng)?shù)膲嚎s比才能使發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)得以平順和穩(wěn)定。壓縮比壓縮比的定義就是發(fā)動機(jī)混合氣體被壓縮的程度,用壓縮前的氣缸總?cè)莘e與壓縮后的氣缸容積(即燃燒室容積)之比來表示。目前,絕對大部分汽車采用所謂的’往復(fù)式發(fā)動機(jī)’,簡單地講,就是在發(fā)動機(jī)氣缸中,有一只活塞周而復(fù)始地做著直線往復(fù)運(yùn)動,且一直循環(huán)不已,所以在這周而復(fù)始又持續(xù)不斷的工作行程之中有其一定的運(yùn)動行程范圍。就發(fā)動機(jī)某個氣缸而言,當(dāng)活塞的行程到達(dá)最低點(diǎn),此時的位置點(diǎn)便稱為下止點(diǎn),整個氣缸包括燃燒室所形成的容積便是最大行程容積,當(dāng)活塞反向運(yùn)動,到達(dá)最高點(diǎn)位置時,這個位置點(diǎn)便稱為上止點(diǎn),所形成的容積為整個活塞運(yùn)動行程容積最小的狀況,需計算的壓縮比就是這最大行程容積與最小容積的比值。壓縮比定義內(nèi)燃機(jī)氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值,是內(nèi)燃機(jī)的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)(見圖)?;钊幱谙轮裹c(diǎn)時氣缸有最大容積,用Va表示;活塞處于上止點(diǎn)時氣缸內(nèi)的容積稱為燃燒室容積,用Vc表示。內(nèi)燃機(jī)的壓縮比e為e=Va/Vce為幾何壓縮比,它表示活塞從下止點(diǎn)移動到上止點(diǎn)時氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度?;钊挥谙轮裹c(diǎn)時進(jìn)氣門或進(jìn)、排氣口尚未關(guān)閉,故有時須用有效壓縮比eO的概念?!?指內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣門(口)開始全部關(guān)閉瞬時的氣缸容積與氣缸壓縮容積之比。凡未經(jīng)特別指明的壓縮比均指幾何壓縮比。壓縮比對內(nèi)燃機(jī)性能有多方面的影響。壓縮比越高,熱效率越高,但隨壓縮比的增高,熱效率增長幅度越來越小。壓縮比增高使壓縮壓力、最高燃燒壓力均升高,故使內(nèi)燃機(jī)機(jī)械效率下降。汽油機(jī)壓縮比過高容易產(chǎn)生爆震。柴油機(jī)壓縮比過低會使壓縮終點(diǎn)溫度變低,影響冷起動性能。壓縮比能使內(nèi)燃機(jī)排氣中有害成分(如NOX、烴類、CO等)的含量發(fā)生變化?,F(xiàn)代柴油機(jī)的壓縮比一般在12?22之間,但超高增壓柴油機(jī)的壓縮比可低至8。幾年以前,汽油發(fā)動機(jī)的壓縮為6?10,但如今普遍都在9~12之間。

可變壓縮比一般發(fā)動機(jī)的壓縮比是不可變動的,因為燃燒室容積及氣缸工作容積都是固定的參數(shù),在設(shè)計中已經(jīng)定好。不過,為了使得現(xiàn)代發(fā)動機(jī)能在各種變化的工況中發(fā)揮更好的效率,以變對變來改善發(fā)動機(jī)的運(yùn)行性能。其中氣門可變驅(qū)動技術(shù)早已實(shí)現(xiàn),做為重要參數(shù)的壓縮比也有人嘗試由固定不變改為“隨機(jī)應(yīng)變”,但由于涉及壓縮比必然要涉及到整個發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的改變,牽一而動百,難度很大,長期沒有進(jìn)展?,F(xiàn)在這一難題已被瑞典的紳寶工程師克服。近年薩博(Saab)開發(fā)的SVC發(fā)動機(jī)以改變壓縮比來控制發(fā)動機(jī)的燃油消耗量。它的核心技術(shù)就是在缸體與缸蓋之間安裝楔型滑塊,缸體可以沿滑塊的斜面運(yùn)動,使得燃燒室與活塞頂面的相對位置發(fā)生變化,改變?nèi)紵业目头e,從而改變壓縮比。其壓縮比范圍可從 8:1至14:1之間變化。在發(fā)動機(jī)小負(fù)荷時采用高壓縮比以節(jié)約燃油; 在發(fā)動機(jī)大負(fù)荷時采用低壓縮比,并輔以增壓器以實(shí)現(xiàn)大功率和高扭矩輸出。薩博 SVC發(fā)動機(jī)是1.6升5缸發(fā)動機(jī),每缸缸徑68毫米,活塞行程88毫米,最大功率166千瓦,最大扭矩305牛頓米,綜合油耗比常規(guī)發(fā)動機(jī)降低了 30%,并且滿足歐洲W號排放標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)在的車輛都在標(biāo)示著它有一個高壓縮比的發(fā)動機(jī),同時也明顯的顯示它是一部高性能的車子,能滿足全方位驅(qū)動需要,然而這樣的術(shù)語先不去探討全方位究竟如何,單就這個常常被人冷落的壓縮比而言,事實(shí)上它代表的是一種科技的成熟,是說明著有一連串相關(guān)技術(shù)的成就或理論的成功,但卻被不少人所不熟知,就更需要我們?nèi)ド钌畹拈_發(fā)與研究。壓縮比呢?就理論上而言,是發(fā)動機(jī)不可缺少的數(shù)值,不少維修人員認(rèn)為只不過是個數(shù)值而已,又不具有任何單位,從以上結(jié)果可以看出,對發(fā)動機(jī)的性能是多么緊密相關(guān),對維修人員多么重要。壓縮比與燃油利用率為了滿足國四(歐四)排放標(biāo)準(zhǔn)對于碳排放(即耗油量)的要求,汽車生產(chǎn)廠家普遍都提高了發(fā)動機(jī)的壓縮比至9~12之間,其中,9~10.5主要用于渦輪增壓發(fā)動機(jī),10.0~12則主要用于自然吸氣發(fā)動機(jī)。高壓縮比發(fā)動機(jī)可以更好地利用活塞式發(fā)動機(jī)的作功特點(diǎn)、 在做功行程用同樣數(shù)量的燃油可以爆發(fā)出更大的功率, 用更小的排量就可以達(dá)到以前更大排量的發(fā)動機(jī)才能做出的功率,亦即高壓縮比發(fā)動機(jī)的升功率和燃油利用率更高。為了滿足國家要求自2011年開始,新車必須滿足歐四排放的要求,汽車生產(chǎn)廠家同期開始大量地在汽車上裝備高壓縮比發(fā)動機(jī),事實(shí)上,目前的自然吸氣發(fā)動機(jī)壓縮比普遍都在10.5以上,僅舉幾例如下表:

廠商廣汽本田長安福特上海大眾斯柯達(dá)通用雪佛蘭車型名稱雅閣2011款??怂?011款明銳2010款科魯茲2011款發(fā)動機(jī)型號R20A3CAF483Q0EA111LDE排量(升)2.01.81.61.6壓縮比10.610.810.510.8燃油標(biāo)號93號93號93號93號相比較之下,渦輪增壓發(fā)動機(jī)比自然吸氣發(fā)動機(jī)有更大的升功率和更好的燃油利用率,在歐四排放標(biāo)準(zhǔn)的今天也得到了廣泛的應(yīng)用。壓縮比與汽油標(biāo)號發(fā)動機(jī)壓縮比是決定選用汽油標(biāo)號的最重要參數(shù)。學(xué)術(shù)上,并無十分統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定什么壓縮比用什么樣標(biāo)號的汽油,而且隨著爆震傳感器和點(diǎn)火提前角自動調(diào)整技術(shù)的廣泛應(yīng)用, 高壓縮比汽車也可以使用比較低標(biāo)號的汽油。目前,在國際汽車行業(yè)的實(shí)踐中,廣泛采用以下的用油標(biāo)準(zhǔn):90號汽油一一適用于發(fā)動機(jī)壓縮比8.5以下的汽油汽車。93號汽油一一適用于發(fā)動機(jī)壓縮比在8.6~9.9之間的汽油汽車。97號汽油——適用于發(fā)動機(jī)壓縮比在10.0~11.5之間的汽油汽車。98號汽油一一適用于發(fā)動機(jī)壓縮比在11.6以上的汽油汽車。值得注意的是,部分汽車4S店有一種誤導(dǎo),那就是鼓勵車主盡量用高標(biāo)號的汽油,這是錯誤的觀念:高標(biāo)號的油,抗壓性好,不易產(chǎn)生爆震,但燃燒速度相對較慢,這會影響到發(fā)動機(jī)的動力性和發(fā)動機(jī)機(jī)體的溫度,燃燒速度慢會使發(fā)動機(jī)動力下降而溫度升高,這對發(fā)動機(jī)是不好的情況。低標(biāo)號的油,燃燒速度較快,但抗壓能力又不夠,容易形成爆震。因此,在有效消除爆震的前提下,用低標(biāo)號的油,會比用高標(biāo)號的油動力更好,更省油,對發(fā)動機(jī)的溫度、潤滑等都有好處。因此,正確的做法是:什么樣的油能使你的車動力最好,又最省油,就是你的車最適合的油。如果用對了油,不僅動力上升,又省油,發(fā)動機(jī)聲音平順平和,發(fā)動機(jī)溫度適中,潤滑良好?!皣能嚒备邏嚎s比及渦輪增壓汽車正確用油高壓縮比自然吸氣發(fā)動機(jī)正確用油

目前“國四”標(biāo)準(zhǔn)的汽油發(fā)動機(jī)壓縮比普遍都在10.5以上,部分汽車廠家出于銷售策略考慮依然建議使用93號汽油,這無疑對國內(nèi)的石油工業(yè)提出了苛刻的要求,要求生產(chǎn)出更高標(biāo)準(zhǔn)的93號汽油,可以預(yù)見,這在短期內(nèi)是無法實(shí)現(xiàn)的。這些高壓縮比汽車使用93號汽油,不少的汽車短期內(nèi)就會表現(xiàn)出“沒力”、耗油量大,行駛幾千或者二三萬公里之后,還會表現(xiàn)出發(fā)動機(jī)噪音嚴(yán)重(爆震)、排氣怪味、嚴(yán)重費(fèi)油等現(xiàn)象。針對這樣的現(xiàn)狀,汽車消費(fèi)者需要運(yùn)用自己的判斷力動腦筋解決好正確的用油標(biāo)號,以充分發(fā)揮汽車的性能和取得較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。最方便的做法是直接選用97號油,這樣對車有好處,實(shí)際結(jié)果比93號油更省錢。然而,一味使用高標(biāo)號汽油也有一些負(fù)面的影響,首先是高標(biāo)號油較貴,其次也不得不考慮的一個實(shí)際因素:國內(nèi)部分97號油中含有MMT或MTBE這兩種添加劑,這類添加劑會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)積錳,這對發(fā)動機(jī)是有害的,是造成部分高檔汽車“積炭”、燒機(jī)油的主要原因。對于自然吸氣高壓縮比“國四車”,更好的做法是:用高清潔度 93號動力燃油。高清潔度93號動力燃油:用市售普通93號汽油,自動動手添加高品質(zhì)的動力燃油催化劑,推薦使用美國多路片(使用方便、品質(zhì)和性能可靠),提高燃油的清潔等級,改變?nèi)加偷娜紵匦裕岣?3號汽油的抗爆震性能,產(chǎn)生超過97號汽油的燃燒能量,擴(kuò)大汽車的經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)域。這個方法可以從根本上解決很多高壓縮比汽車、渦輪增壓汽車的爆震、噪音大、排放怪味、油門太重、以及油耗高的問題,還可以延長三元催化裝置和氧傳感器的使用壽命。渦輪增壓汽車正確用油對于渦輪增壓汽車,低速時候壓縮比偏低,如果使用高標(biāo)號汽油則必然出現(xiàn)低速時發(fā)動機(jī)沒勁、過熱、城市油耗高等現(xiàn)象,這些現(xiàn)象目前普遍存在。因此,對于渦輪增壓汽車,不推薦直接選用97號汽油,而推薦使用高清潔度93號動力燃油,這樣既能夠?qū)崿F(xiàn)低速時候的大扭矩、降低低速噪音和消除低速抖動,又能夠?qū)崿F(xiàn)高速時候良好的抗爆性。超高壓縮比(要求98號汽油)汽車正確用油所謂超高壓縮比汽車,是指裝備了壓縮比大于11.5的自然吸氣發(fā)動機(jī),或者裝備了原始壓縮比大于10.5的渦輪增壓汽車。超高壓縮比汽車普遍要求使用98號汽油,然后這是很麻煩的事情,因為國內(nèi)目前尚很難加到98號汽油。

對于這些汽車,使用高清潔度97號動力燃油幾乎是目前能夠找到的唯一較好的選擇。另外還有一個有趣的情況:添加多路片以后,可以直接判斷出 97號油是煉制出來的還是“勾兌”出來的。因為多路片的催化劑成分可以大幅度減少M(fèi)TBE或MMT成份對于燃油速度的減緩作用,如果是“勾兌”的97號油,燃油速度就會過快,引起燃燒聲音過大的現(xiàn)象,這個時候,車主就應(yīng)該考慮換一個加油站加油了,以避免“勾兌”汽油給昂貴的汽車發(fā)動機(jī)帶來損害,以及避免其對于昂貴的三元催化裝置的損害。當(dāng)然,有興趣的車主也可以試試高清潔度93號動力燃油,如果感覺駕駛平順、噪音低、油耗低,就表明93號動力燃油適合你的高級車,那你就很幸運(yùn)了。即使不適合,只要不要太高速度行駛,不會對汽車造成任何形式的損害。注:MTBE:簡介u*i Imu “J*7MTBE結(jié)構(gòu)圖甲基叔丁基醚,英文縮寫為MTBE(methyltert-butylether),溶點(diǎn)-109°C,沸點(diǎn)55.2°C,是一種無色、透明、高辛烷值的液體,具有醚樣氣味,是生產(chǎn)無鉛、高辛烷值、含氧汽油的理想調(diào)合組份,作為汽油添加劑已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)普遍使用。它不僅能有效提高汽油辛烷值,而且還能改善汽車性能,降低排氣中CO含量,同時降低汽油生產(chǎn)成本。另外,MTBE還是一種重要化工原料,如通過裂解可制備高純異丁烯。MTBE是含氧量為18.2%的有機(jī)醚類。它的蒸汽比空氣重,可沿地面擴(kuò)散,與強(qiáng)氧化劑共存時可燃燒。MTBE的純度約為97%~99.5%,分子式為:CH3OC(CH3)3,相對分子量:88.15,CASNO.:1634-04-4甲基叔丁基醚是一種高辛烷值(研究法辛烷值 115)汽油添加劑,化學(xué)含氧量較甲醇低得多,利于暖車和節(jié)約燃料,蒸發(fā)潛熱低,對冷啟動有利,常用于無鉛汽油和低鉛油的調(diào)合。也可以重新裂解為異丁烯,作為橡膠及其它化工產(chǎn)品的原料。質(zhì)量最好的甲基叔丁基醚,可以用作醫(yī)藥,是醫(yī)藥中間

體。俗稱〃醫(yī)藥級MTBE〃,“醫(yī)藥級甲基叔丁基醚”百度百科有相應(yīng)解釋。要求純度高,批次質(zhì)量穩(wěn)定,波動范圍小。組成部分MTBE是一種高辛烷值汽油組分,其基礎(chǔ)辛烷值RON:118,MON:100,是優(yōu)良的汽油高辛烷值添加劑和抗爆劑。MTBE與汽油可以任意比例互溶而不發(fā)生分層現(xiàn)象,與汽油組分調(diào)和時,有良好的調(diào)和效應(yīng),調(diào)和辛烷值高于其凈辛烷值。MTBE含氧量相對較高,能夠顯著改善汽車尾氣排放。但如果加入的MTBE比例不加以控制、使理論當(dāng)量空燃比超出閉環(huán)控制發(fā)動機(jī)電子控制單元自適應(yīng)能力所及的調(diào)節(jié)范圍,則會因富氧而干擾閉環(huán)控制,使三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率下降。研究還發(fā)現(xiàn)MTBE會污染地下水源,因此美國加州等地已經(jīng)準(zhǔn)備禁用MTBE。日本的一家研究機(jī)構(gòu)的研究也表明,汽油中的MTBE的含量超過7%,汽車排放中的氮氧化物會增加。因此,日本的高級無鉛汽油中,MTBE的加入量不超過7%。MTBE的毒性MTBE具有一定的毒性。20世紀(jì)80年代末開始研究其毒性。研究發(fā)現(xiàn),它易于與水融合,可滲入土壤,破壞地下水質(zhì),認(rèn)為它是一種可能的污染物。MTBE主要經(jīng)呼吸道吸收,也可以經(jīng)皮膚和消化道吸收,動物在高濃度的MTBE中可致癌。對小鼠的麻醉濃度為1.0mmol/L,致死濃度為1.6mmol/L。對人體的影響主要表現(xiàn)在上呼吸道、眼睛粘膜的刺激反應(yīng),長期接觸可使皮膚干燥。美國EPA推薦飲用水中MTBE的質(zhì)量濃度為5.2~10.3口g/L。MTBE的合成MTBE一般是以甲醇和異丁烯為原料,借助酸性催化劑合成,其中催化劑在工業(yè)上用得最多的是樹脂催化劑。其中由于異丁烯的來源不同而形成了不同的合成路線。異丁烯的來源:-裂解制乙烯副產(chǎn)的C4餾分-煉油廠催化裂化裝置副產(chǎn)的C4餾分-以正丁烷為原料經(jīng)異構(gòu)化和脫氫制得合成MTBE的催化劑:-氫氟酸-硫酸-苯乙烯系陽離子交換樹脂-固體酸

-分子篩反應(yīng)方程式MTBE的反應(yīng)是一個選擇性加成反應(yīng),烯烴中的叔碳原子在酸性催化劑的存在下形成正碳離子,再與醇結(jié)合形成醚。其反應(yīng)是一個可逆放熱反應(yīng)。物理性質(zhì)TOC\o"1-5"\h\z密度(kg/m3,20°C): 740.6臨界溫度(°C): 223.9比熱容(°C): 2.135蒸發(fā)熱(J/(g?K)): 30.10燃燒熱(MJ/kg): 38.21雷德蒸汽壓(bar): 0.55臨界壓力(MPa):3.37折光指數(shù)(20°C): 1.3689著火點(diǎn)(°C): 480空氣中爆炸極限(%V):上限1.65;下限8.4研究法辛烷值:117馬達(dá)法辛烷值:101水在MTBE中的溶解度(20C,g/100g): 1.5MTBE在水中的溶解度(20C,g/100g): 4.3應(yīng)用甲基叔丁基醚是目前四乙基鉛的替代產(chǎn)品。 以裂解碳四中的異丁烯和甲醇為原料,在大孔磺酸陽離子交換樹脂催化作用下生成,并經(jīng)精制而成。產(chǎn)品性能:本品有類似樟腦的氣味,無色透明,在室溫下,能與醇、醚、脂肪烴、芳烴、鹵化溶劑等完全互溶。本品同其他甲基叔烷基醚一樣,還有另一個非常重要的性能,即很強(qiáng)的抗自動氧化性,不易生成過氧化物。主要供煉油廠作高辛烷值汽油的調(diào)合劑,也可作石蠟、油品、香料、生物堿、樹脂、橡膠的溶劑、有機(jī)合成反應(yīng)劑。易燃易揮發(fā),遇火種、熱源有爆炸的危險。20世紀(jì)70年代,MTBE作為提高汽油辛烷值的汽油調(diào)和組分開始被人們注意。MTBE可以增加汽油的辛烷值,而且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。添加 MTBE的汽油還能改善汽車的行車性能,降低尾氣中一氧化碳的含量。而且燃燒效率高,可以抑制臭氧的生成。它可以替代四乙基鉛作為抗暴劑,生產(chǎn)無鉛汽油。現(xiàn)在約有95%的MTBE用作辛烷值提高劑和汽油中含氧劑。MTBE也是制取聚合級異丁烯的重要原料。還用于甲基丙烯醛和甲基丙烯酸的生產(chǎn)。

1973年意大利開發(fā)了世界上第一套MTBE工業(yè)裝置。1990年美國制定的空氣清潔法修正案(CAA-1990)要求新配方汽油添加含氧化合物(如MTBE),以減少汽車污染。中國從二十世紀(jì)70年代末和80年代初開始進(jìn)行MTBE技術(shù)的研究。1983年齊魯石化公司橡膠廠建成了中國第一套MTBE工業(yè)試驗裝置,1986年吉化公司建成了中國第一套萬噸級MTBE工業(yè)裝置。1999年,中國啟動了“全國空氣凈化工程——清潔汽車行動”,開始鼓勵使用含有MTBE的汽油。MTBE作為汽油的辛烷值改進(jìn)劑,除可增加汽油含氧量外,還可促進(jìn)清潔燃燒,減少汽車有害物排放污染。MTBE極易溶解于水。主要由于地下和地上汽油貯罐的泄漏,美國在地下飲用水體中越來越多地發(fā)現(xiàn)了MTBE。MTBE即使在很低濃度也會造成水質(zhì)惡臭。美國環(huán)保局已將MTBE列為人類可能的致癌物質(zhì)。美國汽油加入MTBE不僅為了滿足汽油含氧2%的要求,MTBE也具有道路辛烷值110和RVP(雷德蒸氣壓)僅為8(磅/吋2)的優(yōu)點(diǎn)。加入MTBE滿足汽油含氧2%的要求,使汽油數(shù)量增加11%。美國原確定汽油總量的3.65%為MTBE,約87%的新配方汽油均使用MTBE作為含氧化合物。鑒于MTBE對水質(zhì)的污染,美國加州2004年起禁用MTBE,亞利桑那州、康涅狄格州和紐約州等也于2005年起禁用MTBE。其他州也紛紛減少M(fèi)TBE摻入量,并加入禁用MTBE的行列。澳大利亞也于2004年起禁用MTBE。2006年起,美國汽油禁用MTBE的步伐進(jìn)一步加快。2006年5月起,美國已有25個州禁用MTBE。預(yù)計美國MTBE需求量將從2001年的1290萬噸/年減少到2010年的344萬噸/年。全球MTBE需求2001年曾達(dá)到峰值2258萬噸/年,預(yù)測未來的需求將進(jìn)一步下降。MMT:汽車燃油添加劑簡介MMT是MethylcyclopentadienylManganeseTricarbonyl的縮寫,學(xué)名叫“甲基環(huán)戊二烯三羰基錳”,是一種汽車燃油添加劑,煉油廠用它,可以提高燃油的品質(zhì),降低成本,簡單地說,買進(jìn)一噸原油,煉油廠可以很容易地生產(chǎn)出更多的90、93、97號汽油。1959年美國Ethyl公司在市場上推出了甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳(MMT),作為四乙基鉛的輔助抗爆劑使用,該抗爆劑能有效地提高汽油,特別是高石蠟烴組成的汽油的辛烷值。1990年Ethyl公司以Hitec3000作為MMT商品使用牌號。國外合成MMT的方法有高溫高壓兩步合成法、常溫常壓兩步合成法、高溫高壓一步合成法等。Ethyl公司1957年公開的專利US2818417報道的一種合成MMT的方法,其具體步驟為:在氮?dú)獗Wo(hù)下,于反應(yīng)器中加入四氫咲

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