CN104879772B - 利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法 - Google Patents

利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,属于生物质新能源领域。其包括如下步骤:(1)预设开启条件;(2)制备不同离子的醇基燃料;(3)安装离子选择性电极探头和传感控制器;(4)得到检测信号,控制智能燃烧器点火。本发明是在醇基燃料中添加盐类,通过相应的离子选择性电极传感控制了智能燃烧器的点火,实现自我自动识别控制的目的,使非正常渠道的醇基燃料在智能燃烧器中不燃烧,达到保护醇基燃料配方和燃烧器知识产权的目的,同时保证了正常渠道的醇基燃料,提高其安全使用有效性,避免造成客户环境的中毒污染及火灾隐患。

Description

利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法
技术领域
本发明涉及一种利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,具体地说,是通过醇基燃料的离子选择性电极传感器控制电磁阀的开启,进而控制智能燃烧器点火,属于生物质新能源领域。
背景技术
液化气、天然气、煤油、煤焦油、重油、柴油、汽油和煤炭等燃料属于化石能源,醇基燃料和生物柴油属于非化石能源。非化石能源也称之为生物质能源。醇基燃料是绿色环保能源,燃烧最完全彻底,热转换效率最高,排放以水与二氧化碳为主,是未来最清洁、最环保、最有发展潜力的燃料。醇基燃料就是以醇类(如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇等)物质为主体配置的燃料。自2008年起,醇基燃料的优势已引起业内的重视,但它的技术难度大,要合成与汽油、柴油相媲美的燃料,还需要更高深的技术研究与实践。
生物燃料甲醇:醇基燃料中最简单的就是甲醇,它是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体,常温下对金属无腐蚀性(铅、铝除外),略有酒精气味。分子量32.04,相对密度0.792(20/4℃),熔点-97.8℃,沸点64.5℃,燃烧热725.76KJ/mol,闪点12.22℃,自燃点463.89℃,蒸气密度1.11,蒸气压13.33KPa(100mmHg,21.2℃),蒸气与空气混合物***极限6.0~36.5%(体积比),能与水、乙醇、***、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶,但是不与石油醚混溶,遇热、明火或氧化剂易燃烧,易挥发,运输不安全,挥发途中也会使物体油漆表面遭腐蚀。
生物燃料乙醇:醇基燃料中比较简单的是乙醇,它是无色澄清液体。有灼烧味、易流动、极易从空气中吸收水分,能与水和氯仿、***等多种有机溶剂以任意比例互溶,能与水形成共沸混合物(含水4.43%),共沸点78.15℃,相对密度0.789(20/4℃),熔点-114.1℃,沸点78.5℃,折光率(n20 D)1.361,闭杯时闪点13℃,易燃,蒸气与空气能形成***性混合物,***极限3.5~18.0%(体积)。
离子选择性电极,也称膜电极,是一类利用膜电势测定溶液中离子的活度或浓度的电化学传感器。其原理是通过某些离子在膜两侧的扩散、迁移和离子交换等作用,选择性地对某个离子产生膜电势,而膜电势与该离子活度的关系符合能斯特方程。这类电极由于具有选择性好、平衡时间短的特点,是电位分析法用得最多的指示电极。根据膜性质的不同,又分为非晶体膜电极、晶体膜电极、敏化电极等。
智能燃烧器,指的是一键点火智能燃烧器,即燃料流量、进风量和压电电子点火等程控可调设计的一体机。目前,无论是国内还是国外,无论是醇基燃料还是智能燃烧器的研究和应用比较表面化,没有醇基燃料和智能燃烧器对应性应用,因为没有相互自动识别体系,导致非正常渠道以次充好的醇基燃料泛滥,比如损伤了智能燃烧器、污染了燃料燃烧时周边环境等等,导致许多人对醇基燃料应用的错误认识,延长了醇基燃料推广应用的速度。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足,提供一种利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法。本发明是在醇基燃料中添加盐类,通过相应的离子选择性电极传感控制了智能燃烧器的点火,实现自我自动识别控制的目的,使非正常渠道的醇基燃料在智能燃烧器中不燃烧,达到保护醇基燃料配方和燃烧器知识产权的目的,同时保证了正常渠道的醇基燃料,提高其安全使用有效性,避免造成客户环境的中毒污染及火灾隐患。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,包括如下步骤:
(1)预设开启条件:选用离子选择性电极,在电极传感控制器上预设相应的离子检测的上限和下限;
(2)制备不同离子的醇基燃料:
①取0.01~0.5g盐类a、1~20mL水,将所述盐类溶于水中,再加入0.01~0.5g与所述盐类a阳离子相同的盐类b、1~20mL丙酮和1~20mL石油醚,连续搅拌≥60分钟,混合均匀,得到溶液A;
②取10~200mL甲醇、10~180mL乙醇,搅拌均匀后,得到溶液B,再置于水浴锅中,恒温20~50℃,一边连续低速搅拌,一边将溶液A在≤30分钟内加入到溶液B中,然后加入1~100mL正己醇,持续搅拌≥60分钟,即得含离子的醇基燃料;
(3)安装离子选择性电极探头和传感控制器:在醇基燃料传送到智能燃烧器的过程中安装离子选择性电极探头和传感控制器,通过依次连接的燃料液体储罐、前端电磁阀、传送管线、后端电磁阀和智能燃烧器实现点火的自动识别,离子选择性电极和传感控制器之间用电线相连,将离子选择性电极探头安装在液体储罐内、或安装在传送管线内、或安装在智能燃烧器内,将传感控制器固定安装在燃料液体储罐附近;
(4)得到检测信号,控制智能燃烧器是否点火:采用步骤(3)所述离子选择性电极探头对步骤(2)所得含离子的醇基燃料实施检测,得到检测信号,自动判断所述检测信号与步骤(1)所述预设的检测上限和下限的大小,由步骤(3)所述传感控制器控制智能燃烧器是否点火;当所述检测信号不在检测上下限范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均不开启,则智能燃烧器不点火;当检测信号在检测上下限范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均开启,所述醇基燃料流向智能燃烧器,则智能燃烧器点火。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,步骤(1)所述离子选择性电极范围在4.0×10-5~4.0×10-3,所述离子选择性电极为钾、钠、镁、铁、钙金属离子选择性电极中的一种,所述预设定的方式为电压,所述电压检测的上限为100mV、下限为1mV。
进一步,步骤(2)①中所述盐类a的重量为0.2g,所述水的体积为5mL,所述与盐类a阳离子相同的盐类b的重量为0.3g,所述丙酮的体积为5mL,所述石油醚的体积为5mL。
进一步,步骤(2)①中所述盐类a和b的总用量为醇基燃料体积百分数的1.0×10-5~1.0×10-3(g/mL)。
进一步,所述盐类a和所述盐类b为钾盐、钠盐、铁盐、镁盐、钙盐中的一种。
进一步,所述钾盐为氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、磷酸钾中的一种,所述钠盐为氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、磷酸钠中的一种,所述铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、磷酸铁中的一种,所述镁盐为氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、磷酸镁中的一种,所述钙盐为氯化钙、硝酸钙、硫酸钙中的一种。
进一步,步骤(2)②中所述甲醇的体积为120mL,所述乙醇体积为15mL,所述正己醇的体积为10mL。
本发明的有益效果是:
1.本发明是在醇基燃料中添加盐类,通过相应的离子选择性电极传感控制了智能燃烧器的点火,实现自我自动识别控制的目的,使非正常渠道的醇基燃料在智能燃烧器中不燃烧,达到保护醇基燃料配方和燃烧器知识产权的目的。
2.本发明亦保证了正常渠道的醇基燃料,使其安全有效地使用,避免造成客户的中毒污染及火灾隐患。
3.本发明的制备方法简单,市场前景广阔,适合规模化生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
由图1所示,利用醇基燃料钾离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,包括如下步骤:
(1)预设开启条件:选用范围在4.0×10-5~4.0×10-3的钾离子选择性电极,电极使用条件为温度5~45℃,液体燃料pH值4~11,参比电极,在电极传感控制器上预设钾离子电压检测的上限为100mV、下限为1mV;
(2)制备含钾离子的醇基燃料:
①取0.01g氯化钾、2mL水,将所述氯化钾溶于水中,再加入0.01g磷酸氢二钾、1mL丙酮和1mL石油醚,连续搅拌60分钟,混合均匀,得到溶液A;
其中,氯化钾和磷酸氢二钾的钾离子含量分别是52.35%和28.46%,合计总钾离子含量为8.081±0.808mg,液体量为4mL;
②取10mL甲醇、10mL乙醇,搅拌均匀后,得到溶液B,再置于水浴锅中,恒温20~50℃,一边连续低速搅拌,一边将溶液A在20分钟内加入到溶液B中,然后加入1mL正己醇,持续搅拌60分钟,即得含钾离子的醇基燃料,液体量为21mL;
上述①和②的液体总量为25mL,钾离子总量8.081±0.808mg,钾离子在液体中的质量浓度为3.23×10-4(g/mL);
(3)安装钾离子选择性电极探头和传感控制器:在醇基燃料传送到智能燃烧器的过程中安装钾离子选择性电极探头和传感控制器,通过依次连接的燃料液体储罐、前端电磁阀、传送管线、后端电磁阀和智能燃烧器实现点火的自动识别,钾离子选择性电极和传感控制器之间用电线相连,将钾离子选择性电极探头安装在液体储罐内,将传感控制器固定安装在燃料液体储罐附近;
(4)得到检测信号,控制智能燃烧器是否点火:采用步骤(3)所述离子选择性电极探头对步骤(2)所得含钾离子的醇基燃料实施检测,得到检测信号,自动判断所述检测信号与步骤(1)所述预设的检测上限和下限的大小,由步骤(3)所述传感控制器控制智能燃烧器是否点火;当所述检测信号不在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均不开启,液体燃料无法进入智能燃烧器,所以智能燃烧器不能点火;当检测信号在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均开启,燃料流向智能燃烧器,则智能燃烧器能够点火。
实施例2
由图1所示,利用醇基燃料钠离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,包括如下步骤:
(1)预设开启条件:选用范围在4.0×10-5~4.0×10-3的钠离子选择性电极,在电极传感控制器上预设钠离子电压检测的上限为100mV、下限为1mV;
(2)制备含钠离子的醇基燃料:
①取0.5g硝酸钠、20mL水,将所述硝酸钠溶于水中,再加入0.5g氯化钠、20mL丙酮和20mL石油醚,连续搅拌70分钟,混合均匀,得到溶液A;
其中,硝酸钠和氯化钠的钠离子含量分别是27.06%和39.32%,合计总钠离子含量为0.3318±0.0332g,液体量为60mL;
②取200mL甲醇、140mL乙醇,搅拌均匀后,得到溶液B,再置于水浴锅中,恒温20~50℃,一边连续低速搅拌,一边将溶液A在25分钟内加入到溶液B中,然后加入100mL正己醇,持续搅拌70分钟,即得含钠离子的醇基燃料,液体量为440mL;
上述①和②的液体总量为500mL,钠离子总量0.3318±0.0332g,钠离子在液体中的质量浓度为6.64×10-4(g/mL);
(3)安装钠离子选择性电极探头和传感控制器:在醇基燃料传送到智能燃烧器的过程中安装钠离子选择性电极探头和传感控制器,通过依次连接的燃料液体储罐、前端电磁阀、传送管线、后端电磁阀和智能燃烧器实现点火的自动识别,钠离子选择性电极和传感控制器之间用电线相连,将钠离子选择性电极探头安装在传送管线内,将传感控制器固定安装在燃料液体储罐附近;
(4)得到检测信号,控制智能燃烧器是否点火:采用步骤(3)所述离子选择性电极探头对步骤(2)所得含钠离子的醇基燃料实施检测,得到检测信号,自动判断所述检测信号与步骤(1)所述预设的检测上限和下限的大小,由步骤(3)所述传感控制器控制智能燃烧器是否点火;当所述检测信号不在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均不开启,液体燃料无法进入智能燃烧器,所以智能燃烧器不能点火;当检测信号在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均开启,燃料流向智能燃烧器,则智能燃烧器能够点火。
实施例3
由图1所示,利用醇基燃料铁离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,包括如下步骤:
(1)预设开启条件:选用范围在4.0×10-5~4.0×10-3的铁离子选择性电极,在电极传感控制器上预设铁离子电压检测的上限为100mV、下限为1mV;
(2)制备含铁离子的醇基燃料:
①取0.2g硫酸亚铁、10mL水,将所述硫酸亚铁溶于水中,再加入0.3g氯化铁、5mL丙酮和5mL石油醚,连续搅拌90分钟,混合均匀,得到溶液A;硫酸亚铁和氯化铁的铁离子含量分别是36.76%和34.38%,合计总铁离子含量为0.1766±0.0177g,液体量为20mL;
②取120mL甲醇、40mL乙醇,搅拌均匀后,得到溶液B,再置于水浴锅中,恒温20~50℃,一边连续低速搅拌,一边将溶液A在15分钟内加入到溶液B中,然后加入20mL正己醇,持续搅拌90分钟,即得含铁离子的醇基燃料,液体量为180mL;
上述①和②的液体总量为200mL,铁离子总量0.1766±0.0177g,铁离子在液体中的质量浓度为5.885×10-3(g/mL);
(3)安装铁离子选择性电极探头和传感控制器:在醇基燃料传送到智能燃烧器的过程中安装铁离子选择性电极探头和传感控制器,通过依次连接的燃料液体储罐、前端电磁阀、传送管线、后端电磁阀和智能燃烧器实现点火的自动识别,铁离子选择性电极和传感控制器之间用电线相连,将铁离子选择性电极探头安装在智能燃烧器内,将传感控制器固定安装在燃料液体储罐附近;
(4)得到检测信号,控制智能燃烧器是否点火:采用步骤(3)所述离子选择性电极探头对步骤(2)所得含铁离子的醇基燃料实施检测,得到检测信号,自动判断所述检测信号与步骤(1)所述预设的检测上限和下限的大小,由步骤(3)所述传感控制器控制智能燃烧器是否点火;当所述检测信号不在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均不开启,液体燃料无法进入智能燃烧器,所以智能燃烧器不能点火;当检测信号在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均开启,燃料流向智能燃烧器,则智能燃烧器能够点火。
实施例4
由图1所示,利用醇基燃料镁离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,包括如下步骤:
(1)预设开启条件:选用范围在4.0×10-5~4.0×10-3的镁离子选择性电极,在电极传感控制器上预设镁离子电压检测的上限为100mV、下限为1mV;
(2)制备含镁离子的醇基燃料:
①取0.1g硫酸镁、10mL水,将所述硫酸镁溶于水中,再加入0.1g氯化镁、5mL丙酮和5mL石油醚,连续搅拌75分钟,混合均匀,得到溶液A;硫酸镁和氯化镁的镁离子含量分别是20.20%和40.77%,合计总镁离子含量为0.0610±0.0061g,液体量为20mL;
②取130mL甲醇、30mL乙醇,搅拌均匀后,得到溶液B,再置于水浴锅中,恒温20~50℃,一边连续低速搅拌,一边将溶液A在20分钟内加入到溶液B中,然后加入20mL正己醇,持续搅拌90分钟,即得含镁离子的醇基燃料,液体量为180mL;
上述①和②的液体总量为200mL,镁离子总量0.0610±0.0061g,镁离子在液体中的质量浓度为3.05×10-4(g/mL);
(3)安装镁离子选择性电极探头和传感控制器:在醇基燃料传送到智能燃烧器的过程中安装镁离子选择性电极探头和传感控制器,通过依次连接的燃料液体储罐、前端电磁阀、传送管线、后端电磁阀和智能燃烧器实现点火的自动识别,镁离子选择性电极和传感控制器之间用电线相连,将镁离子选择性电极探头安装在液体储罐内,将传感控制器固定安装在燃料液体储罐附近;
(4)得到检测信号,控制智能燃烧器是否点火:采用步骤(3)所述离子选择性电极探头对步骤(2)所得含镁离子的醇基燃料实施检测,得到检测信号,自动判断所述检测信号与步骤(1)所述预设的检测上限和下限的大小,由步骤(3)所述传感控制器控制智能燃烧器是否点火;当所述检测信号不在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均不开启,液体燃料无法进入智能燃烧器,所以智能燃烧器不能点火;当检测信号在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均开启,燃料流向智能燃烧器,则智能燃烧器能够点火。
实施例5
由图1所示,利用醇基燃料钙离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,包括如下步骤:
(1)预设开启条件:选用范围在4.0×10-5~4.0×10-3的钙离子选择性电极,在电极传感控制器上预设钙离子电压检测的上限为100mV、下限为1mV;
(2)制备含钙离子的醇基燃料:
①取0.4g氯化钙、10mL水,将所述氯化钙溶于水中,再加入0.4g硝酸钙、20mL丙酮和20mL石油醚,连续搅拌80分钟,混合均匀,得到溶液A;氯化钙和硝酸钙的钙离子含量分别是36.03%和24.39%,合计总钙离子含量为0.2417±0.0242g,液体量为50mL;
②取75mL甲醇、75mL乙醇,搅拌均匀后,得到溶液B,再置于水浴锅中,恒温20~50℃,一边连续低速搅拌,一边将溶液A在10分钟内加入到溶液B中,然后加入50mL正己醇,持续搅拌80分钟,即得含钙离子的醇基燃料,液体量为200mL;
上述①和②的液体总量为250mL,镁离子总量0.2417±0.0242g,镁离子在液体中的质量浓度为9.668×10-4(g/mL);
(3)安装钙离子选择性电极探头和传感控制器:在醇基燃料传送到智能燃烧器的过程中安装钙离子选择性电极探头和传感控制器,通过依次连接的燃料液体储罐、前端电磁阀、传送管线、后端电磁阀和智能燃烧器实现点火的自动识别,钙离子选择性电极和传感控制器之间用电线相连,将钙离子选择性电极探头安装在液体储罐内,将传感控制器固定安装在燃料液体储罐附近;
(4)得到检测信号,控制智能燃烧器是否点火:采用步骤(3)所述离子选择性电极探头对步骤(2)所得含钙离子的醇基燃料实施检测,得到检测信号,自动判断所述检测信号与步骤(1)所述预设的检测上限和下限的大小,由步骤(3)所述传感控制器控制智能燃烧器是否点火;当所述检测信号不在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均不开启,液体燃料无法进入智能燃烧器,所以智能燃烧器不能点火;当检测信号在1~100mV范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均开启,燃料流向智能燃烧器,则智能燃烧器能够点火。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)预设开启条件:选用离子选择性电极,在电极传感控制器上预设相应的离子检测的上限和下限;
(2)制备不同离子的醇基燃料:
①取0.01~0.5g盐类a、1~20mL水,将所述盐类溶于水中,再加入0.01~0.5g与所述盐类a阳离子相同的盐类b、1~20mL丙酮和1~20mL石油醚,连续搅拌≥60分钟,混合均匀,得到溶液A;
②取10~200mL甲醇、10~180mL乙醇,搅拌均匀后,得到溶液B,再置于水浴锅中,恒温20~50℃,一边连续低速搅拌,一边将溶液A在≤30分钟内加入到溶液B中,然后加入1~100mL正己醇,持续搅拌≥60分钟,即得含离子的醇基燃料;
(3)安装离子选择性电极探头和传感控制器:在醇基燃料传送到智能燃烧器的过程中安装离子选择性电极探头和传感控制器,通过依次连接的燃料液体储罐、前端电磁阀、传送管线、后端电磁阀和智能燃烧器实现点火的自动识别,离子选择性电极和传感控制器之间用电线相连,将离子选择性电极探头安装在液体储罐内、或安装在传送管线内、或安装在智能燃烧器内,将传感控制器固定安装在燃料液体储罐附近;
(4)得到检测信号,控制智能燃烧器是否点火:采用步骤(3)所述离子选择性电极探头对步骤(2)所得含离子的醇基燃料实施检测,得到检测信号,自动判断所述检测信号与步骤(1)所述预设的检测上限和下限的大小,由步骤(3)所述传感控制器控制智能燃烧器是否点火;当所述检测信号不在检测上下限范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均不开启,则智能燃烧器不点火;当检测信号在检测上下限范围内时,前端电磁阀和后端电磁阀均开启,所述醇基燃料流向智能燃烧器,则智能燃烧器点火。
2.根据权利要求1所述的利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,其特征在于,步骤(1)所述离子选择性电极范围在4.0×10-5~4.0×10-3,所述离子选择性电极为钾、钠、镁、铁、钙金属离子选择性电极中的一种,所述预设定的方式为电压,所述电压检测的上限为100mV、下限为1mV。
3.根据权利要求1所述的利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,其特征在于,步骤(2)①中所述盐类a的重量为0.2g,所述水的体积为5mL,所述与盐类a阳离子相同的盐类b的重量为0.3g,所述丙酮的体积为5mL,所述石油醚的体积为5mL。
4.根据权利要求3所述的利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,其特征在于,步骤(2)①中所述盐类a和b的总用量为醇基燃料体积百分数的1.0×10-5~1.0×10-3(g/mL)。
5.根据权利要求3所述的利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,其特征在于,所述盐类a和所述盐类b为钾盐、钠盐、铁盐、镁盐、钙盐中的一种。
6.根据权利要求5所述的利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,其特征在于,所述钾盐为氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、磷酸钾中的一种,所述钠盐为氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、磷酸钠中的一种,所述铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、磷酸铁中的一种,所述镁盐为氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、磷酸镁中的一种,所述钙盐为氯化钙、硝酸钙、硫酸钙中的一种。
7.根据权利要求1所述的利用醇基燃料离子控制智能燃烧器点火的自动识别方法,其特征在于,步骤(2)②中所述甲醇的体积为120mL,所述乙醇体积为15mL,所述正己醇的体积为10mL。
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Title
醇基燃料高效燃烧智能控制器的设计;江明珠等;《计算机测量与控制》;20150225;第23卷(第2期);正文第454页左栏-第455页右栏倒数第3行 *

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