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爱吱声»广场 › 研究生院 › 铁马阆苑 › 【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力
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【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

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潮起潮落

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楼主
发表于 2013-2-4 13:03:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑 2 e' `2 S; a; z9 _
6 Z8 M& \( ]" B+ ]2 l/ a$ C
潜艇在水面航行，会掀起航行波，航行波会产生兴波阻力。兴波阻力与潜艇的航速有关，也与艇型设计有关。航速越快，航行波越大，兴波阻力也就越大；但艇型设计不同，在同等航速下，不同型号的潜艇，其兴波阻力也会有所不同。这个，看其掀起的航行波大小，就可一目了然。7 h9 `* f. D; w' w! U0 L

( U0 Q' ~) C1 `/ L9 c就兴波阻力看，总体感觉，苏联核潜艇虽然建造工艺显得粗糙，但瑕不掩瑜，其艇型设计还是比较考究的，兴波阻力要小于美国核潜艇。
1 G2 ?6 C- c* k# [6 _# [' _# I+ B% S
下面发一组照片对比一下：
2 c8 O4 q' B# {6 H- l% n% w" s8 a' F+ V) ]( j) C0 X
1、        低速航行
% `6 }8 p1 T" D2 |* j/ e
, I% X$ `+ U8 [8 @
; c; V6 x- L* d1 w5 ]  cBATON ROUGE号: j4 x/ ^# f  C) [0 ]; ]7 H: C

/ y/ o3 r. P- `) q- b$ E; Z5 J. M9 s* M9 n; B2 {3 \: p
V-2级
& `) {; v' z6 U8 u4 M
& q, ^! R- G5 h( i6 M1 F上图为美国洛杉矶级核潜艇“BATON ROUGE”号。附带一说：该艇后来在摩尔曼斯克附近海域执行间谍侦察任务时，被俄塞拉级核潜艇K-276号撞残了。大概修了两年吧（懒得查了）也没修好，成了第一艘退役的洛杉矶级核潜艇。俄艇脑袋撞瘪了一块，修好后依然在航。
' b& ^3 V* a) f' H- W
+ x% ~7 m9 H5 B  S. C6 E下图为苏联V-2级核潜艇。2 S2 |/ J! A6 [# z  x5 S

8 V/ {  w4 i/ H+ g$ H/ K; {这两条艇都在进港，为低速航行，因此两者掀起的航行波彼此彼此。兴波阻力与航速关系莫大，因此低速航行时，两国核潜艇产生的兴波阻力都差不多。; r, h; a# Q5 L) \( R
# C2 v) y0 T7 h: S! t: F
8 {8 ^+ _% v8 T$ f: Q" V6 R9 V
2、        中速航行
  @+ B1 }0 L3 d5 u2 s# a9 t3 L6 M2 O- ~& X. z. R/ B
( F3 g3 `2 K0 o4 V6 J
弗吉尼亚级) q0 G5 N4 D  `+ _
7 {/ c( m& H; Q7 Z7 q

! }6 o5 k1 q9 a  j& @: H2 a# TV-3级
9 w9 [8 `) N* e5 ^; q# e. V4 e- M
: E) B: l5 p: ?0 _: ?; ]6 m上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。0 L7 l. g9 q3 J$ k( \
5 Q# Y9 A5 R$ p# o& C; w' H% h% S
中速航行时，差别就出来了。沉重的海水已经漫上了弗吉尼亚级前甲板，而V-3级的艇首依然挺立，海水没漫上来。7 r( j) X  h& s6 w
: Z  ^4 t6 w$ w
9 j5 Y7 F& Z8 W/ S
3、高速航行
1 {) {3 i$ R) A7 ~2 z4 L- r' s
$ @/ ~1 e* K0 N2 B, |" N& x, ]+ y1 L" A. j; c5 l/ @; ~* _4 I1 b
高速航行的美国洛杉矶级8 w6 l  h2 d. C2 ?# N  `

0 L; |( v6 k' x9 f+ J5 D) I$ ^. d2 d. X& J
P级) b. H2 w* [* ^* V: u

* f, V- Z1 ~  {; x* Z# ]
! `+ X- z) H1 n, V3 lC-1级1 p4 [5 j! s$ M8 G

+ k- r- t" v8 f$ d$ [% L$ l2 D  k
/ }4 W5 B9 H2 N2 G6 s; V1 rV-1级
+ A; b- y' Z+ |
' M/ J* ~% p6 u  U上图为美国洛杉矶级，下边多放了几张苏联核潜艇高速航行的照片。分别是P级、C-1级（本图为租借给印度的那艘）及V-1级核潜艇。
3 h, z! B  ]1 t* l( Z# l0 a  s3 y# i5 i- f" E6 y6 T
高速航行时，差别巨大。沉重的海水已经涌上了洛杉矶级的前后甲板，白花花的航行波汹涌澎湃，该艇已呈低头翘臀姿势，我们称为“埋首现象”。颇有点像猪拱地，道理也一样，拱得越深，阻力越大。反观高速航行的苏式核潜艇，其兴波阻力要小得多。' E7 f0 |7 ]( {0 S5 O( q

) o1 b9 G: b* ]% Y) \4 y+ q, Z. q4
6 D( z% `5 D6 ?4 j8 H* }% ]8 _0 s: y$ ]1 f
编队航行的洛杉矶级核潜艇，水面舰艇的尾迹要小得多，对比一下。1 b6 g6 O  T; T3 f% r% V

# P9 U! M9 x, V; S核潜艇水面航行的照片有时挺骗人，看着气势汹汹的样子，其实其航速并不大，也就20节左右。其尾迹要比水面舰艇壮观得多。4 }5 _1 P$ Q& U( w9 U  z; N4 \1 X1 H* Z
& V3 W) ]. `7 M% N

+ ~* [. s9 M. _* P' P- J

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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    6 小时前

    • 签到天数: 2489 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2013-2-4 13:14:19 | 只看该作者
    外行看热闹，没有老兄见解还真不知道这里面有这么多道道。
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    维京老海盗

    该用户从未签到
    板凳
    发表于 2013-2-4 13:37:24 | 只看该作者
    是不是因为两者采用的艇艏外形不一样？我印象中美国潜艇的艇艏是长水滴形和雪茄形，显得比较尖而细长，毛熊的更圆钝和短一些，更类似鲸形艏？
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    地板
    发表于 2013-2-4 13:44:39 | 只看该作者
    我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不一样，不好比较。6 m  m3 R: a- H7 N; I6 I

    6 H- D1 Y/ u2 H3 K: I凭记忆说，洛杉矶级和苏联潜艇的艇首就像鸡蛋的两头。洛杉矶级像雪茄，而苏联的更接近拉长的水滴。因此洛杉矶级比较容易上浪。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    5#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:01:26 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44
    % |( v+ ]- n% f. l* @我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不 ...

    5 f, I, |- r- c以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基本就是个圆管子了。) H) X% X1 w9 S+ D8 @: S& B+ t- n; V
    ) d; h- p. y, h5 e, o' ~3 |, o8 N3 C
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    6#
    发表于 2013-2-4 14:03:55 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 % Y/ K5 K* \4 q/ o, n/ W- L
    以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...
    # C0 i/ C$ I- A2 @
    我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆材料。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    7#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:07:51 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 3 _9 Z( f6 n/ c- v  {) j+ q8 y: }. ?
    我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆 ...
    8 n% _! H- }+ r% m
    是，苏联核潜艇在某些方面挺牛的。航速、潜深、火力、推进功率都强于美国。隐身技术方面，苏联在70年代，已经上消声瓦了。美国大概在90年前后才上消声瓦。
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    akboz

    该用户从未签到
    8#
    发表于 2013-2-4 14:20:48 | 只看该作者
    一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/214也设计了类似的指挥台围壳，再加上一流的工艺，看上去就很舒服。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    9#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:55:24 | 只看该作者
    akboz 发表于 2013-2-4 14:20 3 L) `0 e# x" p' Q" Y- A( D
    一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/2 ...

    / k( |4 b0 W' J9 |8 |3 S是，我也一直很喜欢阿库拉级、212A级潜艇的造型。在光溜溜的潜艇里，这两种艇的造型当属最漂亮的了。5 {4 R- p0 u4 S
    ( `  s& m3 @7 i+ G8 l
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    10#
    发表于 2013-2-4 15:21:20 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
    / p: X9 J3 I, h/ R) E以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...

    5 E' A/ p2 s- `; x$ `! g; @严重赞同这句…基本就是跟棍子啊
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    11#
     楼主| 发表于 2013-2-4 16:43:06 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑 6 u  K3 j! G9 U/ R

    1 Y- A& T) n3 j) v% B* ?: I  L( H) P发几张线图比较一下
    0 V8 x% P1 ~3 K- `% I# N' [$ E. q* W/ h- T/ J

    5 q2 @8 |. p8 N& P! w洛杉矶级5 {1 {8 T! F  \/ b

    / u3 E" q/ T. ?; [: [$ }: Q5 ^* y/ t5 O! Z8 D5 a2 x, o
    弗吉尼亚级
    . J% Q& v% l( R9 Z0 t! t. W% H8 K! [7 H  J' q! [; x
    8 l9 M5 j! N1 e. \4 N
    阿库拉级1 ]+ m9 ~$ y- I# j& T
    * S9 u  C/ t( D. B2 b: M, c

    1 \5 @; i) b( j. N6 x* O% M阿尔法级
    4 U7 q& A' _2 r9 R
    & O+ e4 S: K# j" `+ l% L( {( I" ]* y7 A! }' a6 s* \6 v
    . E4 ?1 D6 |6 \% Y  B; N7 d
    亚森级& `) ^/ {7 j: B0 ]% J0 F3 t: h5 |
    ; }" n( C( R% b; ^# K+ t. f

    / `/ b% z! `* y! g. s自长尾鲨级起，美国核潜艇的艇型已基本固化，基本就是一个圆筒子，包括鲟鱼级、洛杉矶级、海狼级、弗吉尼亚级等皆如此。其间出现的几艘实验艇（一角鲸号、白鱼号、利普斯科姆号等），在艇型上，几乎看不出与同期批量建造的核潜艇有何区别。8 k0 E1 b! i+ A

    6 G1 u. z, ?, U2 `# ^  p个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。! U7 ?* _* f4 |( j2 S2 u
    ; q& g7 }  m* M& H8 w
    与美国不一样，苏联从第二代SSN（V级）起，艇型就已经采用水滴型了。而705型更是登峰造极之作，造型非常滑顺，适合高速航行。但到了亚森级，苏/俄核潜艇，在艇体上说，已经与美国区别不大了——当然，艇体长径比还是比美国更考究。* w# _1 J7 {. b

    . V5 X; l6 l0 S' N3 y, M; I1 k2 |& q6 a9 K( _! {" O! Q/ W9 {
    ; E- f  B# ]4 o6 {0 [) l

    ' m  O: S) A; {# Z5 `
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    大鹏翔宇
  • TA的每日心情
    怒
    2021-2-15 22:05

    • 签到天数: 204 天

    [LV.7]分神
    12#
    发表于 2013-2-4 17:09:33 | 只看该作者
    双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    13#
    发表于 2013-2-4 17:37:21 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
    5 I% k( P- @( Q  M7 e( _3 p发几张线图比较一下
    9 U/ L8 i6 k2 `$ H0 `( Z  Q; J
    是不是美国喜欢模块化建造，有可能某几条艇会增加一个舱段…所以这种构型适合之后的大批量生产时的微调？
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    14#
     楼主| 发表于 2013-2-4 18:05:11 | 只看该作者
    大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09 : j+ u  T2 u. t1 n  v: b
    双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
    # Y+ b( J# p. B4 v1 N

    ; V# Z8 @5 i8 t% O是，双壳体、小分舱结构，加上大储备浮力，抗沉性肯定好。苏联核潜艇潜的深，板材强度高，也是一个因素。7 H, p: b- l0 d- }5 Z
    " y- d# e7 O. c
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    TopGun

    该用户从未签到
    15#
    发表于 2013-2-4 19:10:00 | 只看该作者
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    , K! a, |& q) X1 O7 ~3 l2 o% y  o4 l1 P# t' D( [* f' ]+ ?
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。' H, q, O6 s# p( E$ _; T1 {

    . E: F& \7 ^, }* k以上请指正。* E( J7 F' \7 P( G. u& I2 w9 p3 R
    % A! w) |  Q  f
      |  P2 E0 S& Q% s% T4 Q) Y
    7 \& I8 `- V0 C* _

    4 {# e3 j# D8 N' I3 n, @  K4 O# K  B' {4 P" `3 b4 A
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    16#
     楼主| 发表于 2013-2-4 19:22:32 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑
    & b' w6 A. j+ ~4 _
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    + ]+ f3 G8 x4 H. U' r美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。. f# _+ `( {) R2 w3 x6 E5 o

    0 b8 S/ ~/ l( M6 o9 @% {苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    & `* Z0 N4 c( ~- c: k, k

    - p  L8 c/ z1 S! {- Q“埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。
    & G$ f0 B% u# d# {' I7 N+ C& ^# X# d9 J6 M6 \* s; s0 q5 |" h7 k
    双壳体对艇型有修正调整作用，这也是苏联核潜艇更接近水滴型的原因之一。3 m3 g8 V" T6 H2 \2 I0 h# e
    . {3 R. D2 g0 w, `; {3 n0 C0 L
    & M/ Q: N1 i) {( q6 `% [

    4 e( ?7 u: z3 L% v" p1 ?8 D$ m7 Z2 i3 B0 b. |4 M# S
    当然，也不是说单壳艇的艇体就一定是个前后一边粗的圆筒子。比如英国机敏级就在固壳上边加了非耐压结构，有些设备可以布置在舷间结构中，也可降低兴波阻力（至少吧，兴波没都压在前甲板上）。所以这事儿全在设计。2 l/ F1 y7 Z2 x/ }9 \" K( _9 p: q
    5 ?7 @; f: r, I1 M% X) @; V

    7 E4 j- H, y7 q( M! i9 ~
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    TopGun

    该用户从未签到
    17#
    发表于 2013-2-4 20:16:19 | 只看该作者
    本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑
    : {$ |9 f. f! }2 B' R
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22   E& d3 d6 G3 }
    “埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。
    7 p7 e- M0 o( b$ O. k, E1 r8 c7 x' u" {$ l: H
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    5 V% K% \4 q9 u, r6 `/ @% ]$ s4 A

    2 V0 M# f  n& R* P5 [6 U8 b5 V美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。( z, u, c# H7 K) H* J5 a

    & u6 }/ s1 ?8 n! h9 r' C& p5 I. G在水面航行出现埋首时，潜艇虽艇首因被埋而低头。但因为本来艇首就是仰首，所以虽然低头，但不至于翘尾巴。
    - J: M/ ^# m7 L$ x+ |2 Q* {$ l$ \+ ^4 q  C* f- l2 |
    苏俄潜艇因采用双壳，不但直径大而且储备浮力大，导致在水面时浮出水面的高度高。所以埋首现象很少见。
      N- K  M" `! J4 U& z7 s& j( ]" v8 P" _
    另外，洛杉矶级看来也在改进中加装了泵射装置，是否噪音也见了一些？
    5 \( T. L9 P  o5 `- }7 m
    % |1 b# Q9 N& a1 O& w- d0 k0 L
    ( |6 E7 W" g9 G. X) W
    8 Q/ V% o3 O5 F2 {
    8 F1 I/ B' {# d; z  R$ O# }  y' K! _2 g4 [1 l  b! b
    / R" n: ~" f: W  |
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    MacArthur
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08

    • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    18#
    发表于 2013-2-7 06:52:31 | 只看该作者
    水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？7 R5 o; J0 A1 @$ ]2 q/ o
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    19#
     楼主| 发表于 2013-2-7 09:57:22 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑
    . k3 D  O) ]" ]8 p& l/ y# E  J* N
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 ; h3 B4 I# z2 t# o
    水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？
    # q/ Q- D' Z: d) H ...
    5 K' Q) m+ m' v/ W6 Y$ S* X

      U- g. x( D9 D1 M不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。2 @0 v5 ~7 t0 L

    . e# z3 U% K4 q  {; U潜艇在水面航行时，影响航速的阻力有摩擦阻力、旋涡阻力、兴波阻力、突出体（比如舰桥）空气阻力。潜艇在水下时波浪造成的兴波阻力和空气会随之消失，影响潜艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力。# S  @, n, T5 L5 z  Z5 z* D

    ! _! s, \: M8 F( S但问题是潜艇在水下航行时，浸水面积增大，摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力也相应增大，这对潜艇（尤其是水滴型核潜艇）水下航速反而高（显见是因阻力小导致），是个理解上的难点，这涉及到水上/水下航行阻力大小的数值问题。但在水下高速航行时，水滴型的水下航行阻力肯定要小于水上，这是确定无疑的。具体数字~~~没具体数字。艇型不一样，数值也肯定不一样。不是技术流，拍不出具体数字。我懒，满足于记结论。# L0 F  d% o0 W5 X1 }: K! `
    : q  t( `3 u1 u4 }9 k7 M9 {" q
    现代潜艇水面航行已不是主要模式，但具体而言，也能看到某些常规艇（就算是不太老的型号吧）的设计思想还没转过来，比如法国的奥古斯塔级、039型，其艇型上还是偏于照顾水面航行。按我理解，英国的机敏级核潜艇也有点这个意思。当然，现在主流艇型基本都是水滴型了。
    * a- V. J" j4 {( G9 s' s% Y( _7 P! a

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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

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    [LV.10]大乘
    20#
    发表于 2013-2-8 22:02:32 | 只看该作者
    哈哈，这里讨论啥的都由啊。记得船舶在水中航行受到波浪的阻力好像与弗洛德数有关。不过我不是学液体流体力学的，对这个也就是知道个名词而已，楼主给讲讲呗
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