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文檔簡(jiǎn)介

1中庭煙氣控制性能化設(shè)計(jì)

重慶大學(xué)江芝芬康待民[摘要]闡述了“處方式”建筑防火設(shè)計(jì)和性能化建筑防火設(shè)計(jì),介紹國(guó)外中庭煙氣控制性能化設(shè)計(jì)方法,在此基礎(chǔ)上探討我國(guó)建立中庭煙氣控制系統(tǒng)性能化設(shè)計(jì)的規(guī)范和設(shè)計(jì)指南,提出我國(guó)實(shí)現(xiàn)中庭性能化設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步研究和探討的問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]性能化設(shè)計(jì)煙氣控制中庭

0引言

由于火災(zāi)科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,使人們能夠?qū)μ囟ńㄖ锏幕馂?zāi)過(guò)程進(jìn)行模擬和分析,運(yùn)用消防工程學(xué)的原理與方法進(jìn)行建筑防火設(shè)計(jì)。由此產(chǎn)生了一種新的設(shè)計(jì)方法——“以性能為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法”,性能化建筑防火設(shè)計(jì)是國(guó)際建筑防火領(lǐng)域最前沿、最先進(jìn)的技術(shù)。

中庭是以大型的建筑內(nèi)部空間作為核心,綜合多種功能,為人們提供的一種便利、舒適、自然美妙的共享空間。由于中庭空間大、功能多、復(fù)雜化且人流量大,造成它的火災(zāi)隱患大、人員疏散困難。中庭屬“大空間結(jié)構(gòu)”,其內(nèi)部不宜進(jìn)行防煙、防火分隔,這是對(duì)傳統(tǒng)煙氣控制措施的挑戰(zhàn)。目前,已經(jīng)有許多學(xué)術(shù)論文指出我國(guó)現(xiàn)行的《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-95)中關(guān)于中庭的煙氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的粗糙、不合理性。我國(guó)目前尚沒(méi)有一套較完善、科學(xué)的法規(guī)來(lái)管理中庭煙氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本論文在引入性能化建筑防火設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,綜述國(guó)外中庭煙氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,根據(jù)中庭的“大空間結(jié)構(gòu)”特點(diǎn),探討如何實(shí)現(xiàn)我國(guó)中庭煙氣控制系統(tǒng)性能化設(shè)計(jì)。

1“處方式”建筑防火設(shè)計(jì)與性能化建筑防火設(shè)計(jì)

11“處方式”建筑防火設(shè)計(jì)

“處方式”建筑防火設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員按照傳統(tǒng)規(guī)范條文所規(guī)定的設(shè)計(jì)參數(shù)和指標(biāo),結(jié)合設(shè)計(jì)者本人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),從而制定出符合規(guī)范要求的防火設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)的防火設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)各類(lèi)工程的防火設(shè)計(jì)參數(shù)和指標(biāo)都作了逐一對(duì)應(yīng)的規(guī)定,設(shè)計(jì)者可以“對(duì)方抓藥”似的選定,一旦設(shè)計(jì)中遇到“超越”規(guī)范的難題,往往只能召開(kāi)“專(zhuān)家會(huì)診”會(huì),憑借多數(shù)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決設(shè)計(jì)中的困難?!疤幏绞健狈阑鹨?guī)范的弊病在于:對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)的規(guī)定過(guò)于具體,限制了設(shè)計(jì)的靈活性,面對(duì)功能、結(jié)構(gòu)、裝飾日益復(fù)雜的建筑物,無(wú)法據(jù)此“因物制宜”設(shè)計(jì)出科學(xué)的、合理的、經(jīng)濟(jì)的消防安全系統(tǒng)方案,同時(shí)限制了消防方法的創(chuàng)新與發(fā)展。

12性能化建筑防火設(shè)計(jì)

從二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始,國(guó)外提出了“以性能為基礎(chǔ)的防火設(shè)計(jì)——Fire/LifesafetyPerformanceBasedSystemDesign”新概念,并開(kāi)始對(duì)傳統(tǒng)沿用的“處方式”的建筑防火設(shè)計(jì)法規(guī)體系進(jìn)行改革,提出制定“以性能為基礎(chǔ)的防火規(guī)范”的新思路。性能化防火規(guī)范只對(duì)建筑物要達(dá)到的消防安全目標(biāo)、性能要求和設(shè)計(jì)時(shí)所需遵循的原則、方法等進(jìn)行規(guī)定。

性能化設(shè)計(jì)的步驟一般包括:根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況確立消防安全目標(biāo)和可量化的性能要求;分析建筑物內(nèi)部可燃物、人員等情況,確定性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)指標(biāo);建立火災(zāi)場(chǎng)景和設(shè)計(jì)火災(zāi);選擇分析計(jì)算的方法;對(duì)設(shè)計(jì)初步方案進(jìn)行安全評(píng)估、確定設(shè)計(jì)方案并編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。2國(guó)外中庭煙氣控制性能化設(shè)計(jì)

21發(fā)展概況

中庭煙氣控制作為大空間建筑消防安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面,細(xì)化研究中庭煙氣控制的性能化設(shè)計(jì)是構(gòu)成消防安全系統(tǒng)性能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。美國(guó)在二十世紀(jì)九十年代初實(shí)施消防安全系統(tǒng)性能化設(shè)計(jì)的理論,對(duì)于中庭煙氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)已摒棄八十年代的體積換氣次數(shù)法。1991年美國(guó)消防協(xié)會(huì)“商業(yè)街、中庭及大空間煙氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南NFPA92B”規(guī)范的制定,設(shè)計(jì)者開(kāi)始采用預(yù)測(cè)中庭煙層界面的方法進(jìn)行中庭煙氣控制的性能化設(shè)計(jì),這樣克服了體積換氣次數(shù)法的不合理:對(duì)大空間,計(jì)算的排煙量過(guò)大,不經(jīng)濟(jì);而對(duì)于中小體積空間其值則偏小,達(dá)不到安全煙氣控制預(yù)期目的。美國(guó)國(guó)家建筑管理規(guī)范(BOCA)從1993年BOCA1993a、BOCA1993b到1996年BOCA規(guī)范修訂,逐步采納和實(shí)現(xiàn)中庭煙氣控制的性能化設(shè)計(jì)。美國(guó)建筑統(tǒng)一指導(dǎo)規(guī)范(UBC—ICBO)在1994年修訂時(shí),也全面采納了性能化設(shè)計(jì)的方法。NFPA92B分別在1995年、1997年和2000年進(jìn)行了修訂,使中庭煙氣控制性能化設(shè)計(jì)逐步完善。以下簡(jiǎn)要介紹NFPA92B規(guī)范中煙氣控制性能化設(shè)計(jì)步驟。22性能化設(shè)計(jì)步驟

一、確定火災(zāi)強(qiáng)度Q(kW)

有兩種火災(zāi)模型:穩(wěn)定火災(zāi)和非穩(wěn)定火災(zāi)可供選擇。

1穩(wěn)定火災(zāi)

放熱量為常數(shù)的火災(zāi)定義為穩(wěn)定火災(zāi)。規(guī)范中給出了每單位著火面積的放熱量:對(duì)限制可燃物的中庭取225kW/m2;未限制可燃物的中庭取500kW/m2。一般假定著火面積為9.3m2,同時(shí)考慮中庭實(shí)際火災(zāi)隱患和過(guò)渡燃料情況,著火面積適當(dāng)取大,最大可取為50m2。

唐掠2瞇非穩(wěn)求定火淚災(zāi)

連漆防火耗工程尤師?;橛胻巨2洞型火航災(zāi)來(lái)拉近似矩非穩(wěn)永態(tài)火逆災(zāi),摧其火闖災(zāi)強(qiáng)芳度可淡采用塘計(jì)算貴式:韻Q=設(shè)at混2攻(k增W)掘。

頑a為付增長(zhǎng)捉系數(shù)念(k宜W/緊s匯2蛋),嘉視火彩災(zāi)增搬長(zhǎng)的多速度鈔可選磚:慢齊速0節(jié).0饅02壯93舒1、棉中速椅0.簽01遺12侮7、騙快速員0.還04裂68磚9、蟲(chóng)極快有0.印18奴78勻;t選為燃漂料燃主燒時(shí)砌間(喘s)吊。在飲缺乏醬放熱怕量設(shè)嶄計(jì)資捷料的歸情況壤下,印可假余定易為穩(wěn)枕態(tài)火蛾災(zāi),紋這樣予使設(shè)著計(jì)的巴系統(tǒng)太更加陶可靠嫂。

搶二、漁中庭爬煙層浙界面垃的預(yù)玻測(cè)

濃財(cái)可用哈下面壘的三墊種計(jì)姑算方肚法(為NF存PA粥9施2B縮)來(lái)蠻預(yù)測(cè)危中庭票煙層皆界面戴(見(jiàn)企圖1皮)下省降的趕高度留:

湖圖1代

闊式中爪:Z始——御煙層睛界面吸距地鑒面的登高度償(m有);

寫(xiě)漸H泡——馬中庭尾頂棚發(fā)距地猶面的接高度認(rèn)(m斃);

院墨A留——旨中庭積水平定橫截并面積裝(m周2墻);

鞠蔥Q瓜——胸火災(zāi)猴穩(wěn)定燕放熱朝量(所kW念);

稱(chēng)仇t牧——左煙層心界面肆下降逐到Z盞處所翼需的脾時(shí)間屆(s尺);

攜用法最:給迅定疏偶散時(shí)涂間,弓計(jì)算違煙層她界面禿是否綿下降摔到安攻全高輩度。字NF蝴PA構(gòu)9鏡2B及規(guī)范擴(kuò)中疏恒散時(shí)取間定宮為2魂0分暫鐘,角安全秧高度烤跟據(jù)采中庭篩建筑弱的形趟式而粗定,圓其值虛為中爭(zhēng)庭底旋層的練最高圓出口滋高度用加上擔(dān)1.唯8米籮。

牽暈式中阿:各標(biāo)參數(shù)齊意義慚同前走;用罷法:格計(jì)算驢任何制時(shí)間由的煙協(xié)層界廈面的掘位置吼。

漆用法潑:取紡一時(shí)題間步能長(zhǎng)△剝t,偶用反核復(fù)計(jì)寶算法傾來(lái)預(yù)潛測(cè)不位同時(shí)套間煙濁層界博面的安位置餃,同趟時(shí)也葉用于梨計(jì)算弦產(chǎn)煙建量。膠它不典如以遷上兩怎種方紐法直隔接。眨例如惑,疏忽散時(shí)慘間定濟(jì)為2單0分隙鐘,碗從火惜災(zāi)發(fā)膚生開(kāi)姥始至渣疏散現(xiàn)結(jié)象束,路取△鵝t=必10和,從印1,煌11伐,2慨1…雹到1聞20惱1秒塊,煙浴氣層棚變化療情況予的計(jì)或算步勞驟為待:

貝武①以究中庭姓頂棚北高度皺H為職煙氣練層界貌面初友始高貪度,點(diǎn)即Z倡=H漫代入歸方法巡三m墻p1誕計(jì)算竿式,停計(jì)算牌出初錦始時(shí)廚的煙且氣質(zhì)街量流童量m企p1儀。

況晶②計(jì)葡算初揭始時(shí)元煙氣茫體積釘流量鍋V:由V=您m逆p1酬/ρ牌s笨(m化3途/s增);雨ρ垂s飽為煙漁氣密玉度(軋kg割/m永3財(cái))。

踩懷③計(jì)考算1僑秒后吸的產(chǎn)唉煙量促,第須1秒曲所增慰加的浪煙氣直層厚稀度(蹈假定苗煙層腔厚度鄰均勻藏):但dz峰=V嘴/A攪(m朵),纏A是故中潛庭的織橫截誰(shuí)面積致(m弦2搭),經(jīng)再以蘭Z=滑H-垮dz校代入腦式,虜方法野三m廚p1省計(jì)算雅式計(jì)卸算出找產(chǎn)煙染量。

炒縱④計(jì)蛙算1勸1秒棗后的鋼煙層窗界面島,第拒11失秒后底的煙暗氣體宿積流臉量:擺V=狗10額m識(shí)p1衰/ρ闖s許(m鹿3老),逼(當(dāng)飽時(shí)后間步彈長(zhǎng)△就t取活很小集時(shí),書(shū)可視創(chuàng)在這兇時(shí)間賓步長(zhǎng)妄內(nèi)煙臘層厚腔度隨癥時(shí)間觸呈線隊(duì)形變鞋化)途。煙愧氣層蹤厚度花:d雕z喊=V記/A測(cè)(m者);沈煙氣搏層界寬面高伸度:陽(yáng)Z=橋H-而dz徒(m爽)…楊…,誘如此雅類(lèi)推滔,計(jì)勻算出從21徒…1塌20費(fèi)1秒憤的煙肥層界銀面高估度Z帆。

補(bǔ)三、挺煙氣服控制拐系統(tǒng)秀的選沸擇

仔閘根據(jù)阻中庭傾煙層貫界面零的預(yù)訓(xùn)測(cè)初最步確滔定:拒如果叉煙層技界面濃下降糧到安幣全高果度的備時(shí)間尸大于伏安全扯疏散病時(shí)間術(shù),則階采用憐煙氣則填充敢自然乓排煙稿系統(tǒng)南,否件則,瀉采用啊機(jī)械態(tài)排煙價(jià)系統(tǒng)較,以言一定濱煙氣羊量排蔑出生違成的但煙氣你。是鍬否選情擇自吧然排舉煙還覽要考寶慮當(dāng)民地的悼室外恩設(shè)計(jì)跌溫度賺、風(fēng)哨的條捉件和控建筑桑形式弄(如喘:有肯無(wú)儲(chǔ)帥煙器垂、心自然猾排煙稿口的肚面積慘、高巾度等紙)。朱由于寧火災(zāi)爆時(shí)會(huì)策發(fā)生田斷電傲,且撫自然隨排煙暗經(jīng)濟(jì)倦,在震澳大禮利亞豆和英抬國(guó)常獄采用鞠,而委在美歇國(guó)大冊(cè)多采兆用機(jī)障械排艱煙。山選擇齊機(jī)械豬排煙究系統(tǒng)東時(shí)還哄要進(jìn)排行以徒下設(shè)鄙計(jì)計(jì)種算。

恐浙1垮產(chǎn)煙低量的逗確定

企跌在中聾庭地?cái)嗝姘l(fā)殊生火讓災(zāi)時(shí)址,用糖方法葉三:

委括m爛p1盆=0桃.0光71曠Q株1/篇3逐c·制Z橋5/壁3鑼+0彎.0飄01些8Q激c游計(jì)算辣。

湯賄機(jī)械援排煙化的目秒的是影把煙飛氣底雨層控寄制在霧一定元的安偵全高綢度Z銅處,負(fù)以防礎(chǔ)危及孟人員少安全賄,同蛇時(shí)要姐防止斑煙氣兵直沖擾頂棚阿(即申頂棚揚(yáng)噴射傅)而化損壞科頂棚厘結(jié)構(gòu)再,由逗此Z渠的選輝擇應(yīng)語(yǔ)保證岡煙氣暴層的宣厚度軍不小攝于中陵庭高輪度H抗的十鏈分之誼一。

襪必在與副中庭勇相通擠的主筒體建奴筑發(fā)弦生火繼災(zāi)時(shí)辨,挑豈臺(tái)產(chǎn)銹煙量躁(見(jiàn)止圖2同)按輸下式弓計(jì)算立:

寄圖2垂式中站:m庸b項(xiàng)——輩挑臺(tái)樹(shù)產(chǎn)煙撿量(西kg顛/s靠);

匙之W雄——熊煙氣州繞流品過(guò)挑圈臺(tái)的易寬度大(m宗);

政躬Z奉b窯——史挑臺(tái)甘以上遭的煙幼層界冶面的鎮(zhèn)高度持(m孝);

月螺y播——柄火焰臘至挑組臺(tái)的箏垂直窮高度五(m危)。

咬均在與今中庭好相通答的主剖體建亞筑發(fā)毀生火佳災(zāi)時(shí)擱,窗椅臺(tái)產(chǎn)猶煙量鵝(見(jiàn)武圖3處)按壘下式齡計(jì)算鉗:

釋圖3

莖式中朵:m膝w育——奶窗臺(tái)為產(chǎn)煙沸量(慈kg斤/s均);

壯跳Z遲w專(zhuān)——垮窗戶許頂部倘至煙利層界劇面的刃高度旅(m狀);

查突a豈——瞧等效蟻高度餅(m日);

收下A龜w賣(mài)——償窗戶查開(kāi)口沒(méi)的面特積(餡m蓄2殿);

究矛H液w斜——億窗戶啊開(kāi)口波的高茅度(艷m)塊。

醉2唱排煙屆口的跳位置合、型魚(yú)號(hào)和士數(shù)量蹲的選觸擇

局航為避蠅免排凳煙口沙抽吸恐周?chē)杩諝庑?見(jiàn)承圖4匯),達(dá)要限先制排棉煙口甩的最殃大排衫煙量紹;同登時(shí),衫為防遼止各唉排煙楊口抽卵吸的哄煙氣戰(zhàn)流相返互干殃擾,蕩要限弦制各攜排煙勿口最字小間艦距。

幟最大季排煙備量:

售村式中掛:m使ma素x乘——法各排霜煙口您最大悠排煙是量(牲kg忌/s幅);

秩班T撫S治——罪煙層儉的絕氣對(duì)溫干度(測(cè)K)洪(一賭般取德34它5K希);

繼稀T估0規(guī)——陳周?chē)晨諝忉t(yī)的絕笨對(duì)溫各度(盜K)端(一腹般取蝴29濱4K唉);

窩厲B透——說(shuō)排煙幕口位篇置因曾子(喜無(wú)量權(quán)綱)撲(見(jiàn)節(jié)圖5歌);

靠撞d秤——議排煙泉口下侵煙層嶺的厚傻度(抱m)結(jié)(一冠般為討中庭緣高度容H的熱十分劑之一糕)。

憲式中趟:s載mi踢n黎——罵排煙劣口間誓的最牽小間鈴距(腦m)頑;

灰焦V蒸e泥——冬排煙源體積牢流量鹽(m第3貴/s惰)。

逆藍(lán)同時(shí)泰考慮拆前述壩方法首三中義煙氣皆層變顧化情凈況計(jì)障算步播驟的魄第③品、第子④步幕和中連庭建闖筑形然式來(lái)雕確定畫(huà)排煙腿口的淡位置愈、數(shù)錦量和頸型號(hào)餓等。

概臣國(guó)外創(chuàng)在少?lài)姅?shù)中催庭建缸筑中歇采用風(fēng)“中融部隔懲斷”停措施幸:即旋在中挑庭的增一定閣高度玩處設(shè)支置隔盛板,倦隔板反只在僵火災(zāi)匹時(shí)由磚消防制控制唉室根顏據(jù)探銅測(cè)器恥信號(hào)焰遠(yuǎn)程膚控制僅。隔宮板動(dòng)徹作,柳中庭宜完全母被隔圈斷成膏上下烤空間既;平美時(shí)隔辨板敞微開(kāi),雀中庭屋上下線貫通撕。這六種方省式較恥適合飯于“穩(wěn)瘦高張型”源中庭擁,它誤的可沒(méi)行性膽有待懲進(jìn)一列步研弦究逝。圖4

銜圖5刪糖3錘煙道悉布置香、阻垃力計(jì)山算和揮排煙徑風(fēng)機(jī)州的選但擇

渴欄根據(jù)碎中庭蘋(píng)建筑群形式震布置盤(pán)煙道沈,計(jì)協(xié)算沿普程阻隔力和爪局部曉阻力撐,然老后根矛據(jù)壓泥頭和疑排煙捧量來(lái)償確定氏耐火歌風(fēng)機(jī)怖的選別型。宮從風(fēng)權(quán)機(jī)性癢能曲和線圖況或性尾能表瓜中就練能確廢定風(fēng)科機(jī)理蒸論排萍煙量白:煙惱氣質(zhì)謙量流筐量m趣e紹(市kg鐵/s姜)和施體積夕流量柳V槐e恩=m驅(qū)e室/ρ程s桐,ρ密s檢取煙網(wǎng)氣溫蝴度3齡45懼K時(shí)搭的密冤度。譯3辭建立畝中庭粒煙氣商控制啦性能肅化設(shè)針計(jì)規(guī)倡范和似設(shè)計(jì)圾指南攔的探跌討

壩足研究驢如何濃從現(xiàn)唐行的厘“處豐方式互”中背庭煙咽氣控鞏制設(shè)節(jié)計(jì)方跡法轉(zhuǎn)拒化為狗性能租化設(shè)善計(jì)方遮法是三實(shí)現(xiàn)勸建防秤火性杜能化慘設(shè)計(jì)義的一妻個(gè)子省課題呈。為抽幫助厘設(shè)計(jì)憲人員丙進(jìn)行筐中庭雄煙氣繳控制責(zé)的性降能化悄,研程究建死立性嘉能化抄設(shè)計(jì)宋規(guī)范炮和指高南來(lái)牢指導(dǎo)失設(shè)計(jì)形尤為增重要剪。建符立規(guī)份范和醫(yī)指南精的目對(duì)的:森使設(shè)潔計(jì)人陵員形薯成一斬個(gè)整董體的側(cè)中庭豆煙氣拘控制籍性能臺(tái)化設(shè)學(xué)計(jì)觀休念;彩了解傷中庭百煙氣其控制翼性能傘化設(shè)歉計(jì)工慶具軟店件的綿作用承;指藏導(dǎo)設(shè)梢計(jì)人串員完筍成中架庭煙惑氣控舉制性忙能化芹設(shè)計(jì)撤的全患過(guò)程趴;為結(jié)審核穗人員喉提供雞審核隙指導(dǎo)飾等。

培窮具體以到中狀庭煙椅氣控柄制性泰能化詞設(shè)計(jì)俊,可雀考慮孟建立伙性能末設(shè)計(jì)秒5級(jí)山結(jié)構(gòu)杏規(guī)范墨和性豈能設(shè)叨計(jì)指坊南框脆圖(勺見(jiàn)圖完6)沖。中萄庭煙賽氣控問(wèn)制性彩能化組設(shè)計(jì)湖規(guī)范菠的5頓級(jí)結(jié)包構(gòu):呈①中催庭煙插氣控涌制要慧達(dá)到粥的安杯全目惰標(biāo);米②中晶庭煙道氣控?cái)≈屏看呕奈⑿阅苡|要求觀;③翼中庭循煙氣段控制慎性能播化設(shè)槳計(jì)方損法;玉④中做庭煙抖氣控脂制多悲種可炒接受響的層解決洗方案裂;⑤史中庭震煙氣膚控制扶方案塊安全朝評(píng)估益、確糟定設(shè)企計(jì)方位案并桐編寫(xiě)旺設(shè)計(jì)新報(bào)告蔽。

趕蹄中庭機(jī)煙氣聚控制在性能花化設(shè)貧計(jì)指羊南框盡圖:扶4承實(shí)現(xiàn)喊中庭疾性能植化設(shè)番計(jì)有鐘待進(jìn)俊一步畜研究指和探條討的巷問(wèn)題畢

戶4典1四設(shè)計(jì)貍火災(zāi)獸場(chǎng)景

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絮4晶2某量化耍性能困化指陣標(biāo)

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孔5掛總結(jié)

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貴四本論考文的姻目的唱是在榆此大螞前提饒下,娛借鑒雨國(guó)外楊已取敏得的度研究迷成果良,探具討我安國(guó)實(shí)杯現(xiàn)中

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