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摘要:本文對(duì)中核集團(tuán)“華龍一號(hào)”項(xiàng)目應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組目前的國(guó)產(chǎn)化模式進(jìn)行介紹,結(jié)合設(shè)備的工藝特點(diǎn),從設(shè)備的開(kāi)工先決條件檢查、設(shè)備零部件制造過(guò)程、柴油機(jī)零部件裝配、柴油機(jī)的試驗(yàn)以及分包商的管理等方面的質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行闡述,確保設(shè)備質(zhì)量滿足核電站要求,為后續(xù)的設(shè)備監(jiān)造工作提供參考。
關(guān)鍵詞:核電;柴油機(jī);監(jiān)造;質(zhì)量控制;華龍一號(hào)
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組作為核電廠的應(yīng)急電源,在核電廠主電源、備用電源及主發(fā)電機(jī)失效后10s內(nèi)啟動(dòng),達(dá)到額定電壓和額定功率,確保電廠應(yīng)急照明和堆內(nèi)余熱排出,保證反應(yīng)堆安全停堆,避免事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。眾所周知,應(yīng)急電源的喪失是導(dǎo)致日本福島核事故發(fā)生和擴(kuò)大的重要原因,因此日本福島核事故后,為了滿足核安全的需要,核電站用應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組受到了高度的重視。日本福島事故后,根據(jù)福島核事故經(jīng)驗(yàn)反饋以及我國(guó)和全球最新安全要求,中核集團(tuán)研發(fā)的先進(jìn)百萬(wàn)千瓦級(jí)壓水堆“華龍一號(hào)”堆型首堆建設(shè)已經(jīng)啟動(dòng),為福建福清5/6#項(xiàng)目。為滿足“華龍一號(hào)”的核安全需求,為我國(guó)核電安全地走出去打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),對(duì)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量控制提出了新的要求。
一、華龍一號(hào)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的性能要求
1.柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速600rpm,額定輸出功率8000kW,額定電壓6.6kV,額定頻率50Hz,功率因數(shù)0.8,機(jī)組最低使用壽命40年;2.柴油機(jī)在正常工況運(yùn)行下,累積有效運(yùn)行時(shí)間不小于10000小時(shí),啟動(dòng)時(shí)間除外;3.柴油機(jī)啟動(dòng)可靠性不低于99%;4.柴油機(jī)空載運(yùn)行最大持續(xù)時(shí)間可達(dá)8小時(shí);5.柴油機(jī)在使用壽命年限內(nèi)啟動(dòng)次數(shù)為4000次;6.柴油機(jī)起動(dòng)后,10s內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和額定電壓;7.與應(yīng)急柴油機(jī)應(yīng)急運(yùn)行及發(fā)電功率有關(guān)的柴油機(jī)承壓的輔助機(jī)械設(shè)備、部件核管線設(shè)定為核安全三級(jí),電氣部件為1E級(jí);8.柴油機(jī)加載時(shí)頻率不能低于95%額定頻率,電壓不能低于75%額定電壓,頻率恢復(fù)到額定值的98%及電壓恢復(fù)到額定值的90%的時(shí)間小于此程序開(kāi)始與下一程序開(kāi)始之間的時(shí)間間隔的60%。
二、核級(jí)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組經(jīng)歷的國(guó)產(chǎn)化采購(gòu)模式
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組是一套非常復(fù)雜的集成化、模塊化設(shè)備。機(jī)組本體主要由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、連接裝置和公共底座等構(gòu)成,與柴油機(jī)輔助系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁和保護(hù)系統(tǒng)、儀表和控制系統(tǒng)等共同組成了核電廠內(nèi)應(yīng)急交流電源。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的國(guó)產(chǎn)化模式主要還是與國(guó)外大型柴油機(jī)供貨商聯(lián)合設(shè)計(jì)制造為主,通過(guò)消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)逐步進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化。
1.國(guó)內(nèi)二代加M310核電堆型主要采用了聯(lián)合體的采購(gòu)模式:
(1)德國(guó)MTU、阿?,m公司和山西北方安特優(yōu)組成聯(lián)合體。MTU為聯(lián)合體的接口人負(fù)責(zé)柴油機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì),阿?,m負(fù)責(zé)電儀設(shè)備的設(shè)計(jì)和供貨,山西北方安特優(yōu)負(fù)責(zé)柴油機(jī)零部件的組裝和試驗(yàn),承擔(dān)了中核集團(tuán)福清核電項(xiàng)目。(2)由法國(guó)ALSTOM、德國(guó)MAN公司、武漢ALTSOM、陜西柴油機(jī)重工有限公司組成聯(lián)合體。ALSTOM為聯(lián)合體帶路人,并負(fù)責(zé)電儀設(shè)備的設(shè)計(jì)和供貨,陜西柴油機(jī)重工負(fù)責(zé)部分國(guó)產(chǎn)化零部件的采購(gòu)以及柴油機(jī)的組裝和試驗(yàn),承擔(dān)了中核集團(tuán)田灣和海南核電項(xiàng)目。
2.目前中核集團(tuán)三代核電“華龍一號(hào)”應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組采取的采購(gòu)模式為:
總包商為陜西柴油機(jī)重工有限公司,法國(guó)MAN公司提供技術(shù)支持,中核集團(tuán)河北分公司承擔(dān)部分系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)。陜柴自制一臺(tái)柴油機(jī)的重要零部件供MAN公司進(jìn)行評(píng)審,在MAN公司認(rèn)可后,陜柴開(kāi)展該型號(hào)柴油機(jī)的制造,用于核電的國(guó)產(chǎn)化。由于國(guó)內(nèi)企業(yè)沒(méi)有承擔(dān)過(guò)項(xiàng)目總承包的角色,并且國(guó)內(nèi)企業(yè)的設(shè)計(jì)、工藝、質(zhì)保、處理問(wèn)題的能力都不如國(guó)外企業(yè)成熟,因此,在總承包模式改變?yōu)閲?guó)內(nèi)企業(yè)的背景下,如何對(duì)陜柴的制造活動(dòng)進(jìn)行質(zhì)量控制顯得尤為重要。
三、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量控制要點(diǎn)
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組為核1E級(jí)別設(shè)備,屬于重大設(shè)備,因此監(jiān)造等級(jí)定為監(jiān)造一級(jí),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要在陜西柴油機(jī)重工有限公司派駐監(jiān)造人員一名,在發(fā)電機(jī)分包廠家派駐監(jiān)造人員一名,進(jìn)口件由駐歐洲人員進(jìn)行質(zhì)量控制。根據(jù)零部件的核安全等級(jí)、質(zhì)保等級(jí)、工藝復(fù)雜程度等在供應(yīng)商提交的零部件制造質(zhì)量計(jì)劃上選取相應(yīng)的見(jiàn)證點(diǎn)(停工待檢點(diǎn)H,見(jiàn)證點(diǎn)W,記錄點(diǎn)R),監(jiān)造人員進(jìn)行見(jiàn)證,同時(shí)對(duì)設(shè)備制造的全周期進(jìn)行質(zhì)量控制。主要的監(jiān)造內(nèi)容有以下幾點(diǎn)。
1.開(kāi)工先決條件檢查。
(1)設(shè)計(jì)文件的檢查。①檢查設(shè)備供應(yīng)商已編制設(shè)計(jì)文件清單,檢查設(shè)計(jì)施工圖、技術(shù)規(guī)格書、技術(shù)條件等設(shè)計(jì)文件的種類和數(shù)量以及版本情況,以確定設(shè)計(jì)是否固化,對(duì)于設(shè)計(jì)沒(méi)有固化的堅(jiān)決不允許開(kāi)工,從源頭杜絕由于消化吸收不到位而產(chǎn)生的問(wèn)題;②檢查設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)、設(shè)計(jì)審查會(huì)會(huì)議紀(jì)要與圖紙有關(guān)問(wèn)題的澄清或解決情況,在設(shè)計(jì)變更和技術(shù)澄清沒(méi)有得到落實(shí)情況下,不得開(kāi)工制造;③檢查國(guó)家核安全監(jiān)管部門對(duì)制造廠整改行動(dòng)項(xiàng)目的落實(shí)情況,沒(méi)有整改完成堅(jiān)決不開(kāi)工。(2)主要外購(gòu)件及原材料入廠驗(yàn)收。設(shè)備監(jiān)造工程師對(duì)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)材料和零部件等原材料、外購(gòu)件、外協(xié)件進(jìn)廠檢查,首先應(yīng)檢查材料和零部件的合格證等質(zhì)量證明文件,根據(jù)合同和技術(shù)條件要求,需要進(jìn)行復(fù)驗(yàn)的進(jìn)行入廠復(fù)驗(yàn)。其次是監(jiān)督制造廠對(duì)材料和零部件進(jìn)行實(shí)體檢驗(yàn),并對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行見(jiàn)證、審查、確認(rèn)。柴油機(jī)的主要外購(gòu)零部件有:曲軸、連桿、管路等,特別對(duì)高壓燃油管、空氣管路和啟動(dòng)空氣管路應(yīng)注意檢查壓力試驗(yàn)參數(shù)的符合性。(3)制造廠資質(zhì)的檢查。檢查核安全設(shè)備設(shè)計(jì)或制造許可證,檢查制造單位名稱、住所、法定代表人、從事的活動(dòng)種類和范圍是否符合國(guó)家核安全監(jiān)管部門的要求,確保關(guān)鍵工序無(wú)違規(guī)分包現(xiàn)象。焊工或焊接操作工應(yīng)具有相應(yīng)國(guó)家核安全局頒發(fā)的資格證書,焊工或焊接操作工人員數(shù)量、焊工考試合格項(xiàng)目應(yīng)滿足車間產(chǎn)品焊接需要。無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)具有國(guó)家法定培訓(xùn)機(jī)構(gòu)頒發(fā)的資質(zhì)證書,無(wú)損檢測(cè)人員數(shù)量和資質(zhì)范圍應(yīng)能滿足無(wú)損檢測(cè)工作的需要,針對(duì)產(chǎn)品無(wú)損檢驗(yàn)方法,確保每種方法具有2個(gè)Ⅱ級(jí)以上人員。無(wú)損檢測(cè)人員為本制造單位正式聘用人員,無(wú)其他單位人員在本單位從事無(wú)損檢測(cè)工作。
2.對(duì)主要零部件的質(zhì)量控制。
(1)主要鑄鍛件的控制。柴油機(jī)主要的鑄鍛件有機(jī)身、汽缸蓋、缸套、連桿、曲軸等,主要關(guān)注的是零部件的機(jī)械性能和硬度是否合格,粗加工前進(jìn)行100%UT檢測(cè),并禁止進(jìn)行補(bǔ)焊和打磨等工序。對(duì)于連桿尤其注意零件號(hào)是否與實(shí)體一致,并檢查連桿螺栓是否存在裂紋。(2)對(duì)機(jī)械加工過(guò)程的監(jiān)督。主要的機(jī)加工工序?yàn)椋焊滋拙庸?、汽缸蓋精加工及水壓試驗(yàn)、終檢、機(jī)身精加工、軸承蓋、精鏜曲軸孔、精鏜凸輪軸孔、精鏜缸孔??蛇m當(dāng)設(shè)置精加工后的見(jiàn)證點(diǎn),確保精加工后的零部件尺寸工差和表面粗糙度等滿足圖紙要求。精加工后進(jìn)行MT檢測(cè),檢測(cè)是否存在裂紋。
3.柴油機(jī)零部件裝配質(zhì)量控制要點(diǎn)。
(1)缸蓋裝配:檢查氣門座密封性能,檢查氣門沉入量及氣門間隙。(2)裝活塞—連桿組件:連桿小頭銅套上的油孔或油槽與連桿上的油孔要對(duì)正,連桿體和連桿蓋對(duì)應(yīng)編號(hào)一致,每個(gè)連桿連接螺栓與連桿螺栓孔也是固定對(duì)應(yīng)關(guān)系,組裝時(shí)注意連桿螺栓編號(hào)和螺栓孔編號(hào)一致。(3)裝配曲軸、軸承蓋:曲軸承蓋與機(jī)體曲軸孔座對(duì)應(yīng)編號(hào)一致,曲軸螺栓的拉伸量符合組裝工藝要求,曲軸組裝后檢測(cè)軸向間隙符合工藝要求。(4)裝活塞、連桿、缸套總成:組裝前核查活塞、缸套尺寸,檢查連桿瓦孔尺寸。測(cè)量連桿瓦孔尺寸和組裝曲軸、連桿時(shí),連桿連接螺栓應(yīng)分次緊固,緊固力矩、轉(zhuǎn)角符合工藝要求,螺栓緊固位置刻線應(yīng)一次對(duì)準(zhǔn),如果擰緊時(shí)超過(guò)刻線位置,不允許倒擰對(duì)準(zhǔn),需松開(kāi)后重新緊固。(5)裝凸輪軸:裝入凸輪軸時(shí),應(yīng)使用凸輪軸導(dǎo)入工裝、凸輪軸及孔涂機(jī)油,防止剮蹭凸輪軸軸承銅套。定位后檢測(cè)軸向間隙符合工藝要求。調(diào)整凸輪軸定時(shí),檢查曲軸和凸輪軸的定位是否準(zhǔn)確,精度是否滿足工藝要求。在緊固凸輪軸定時(shí)齒輪螺栓時(shí),要注意觀察是否造成凸輪軸、齒輪的跑動(dòng),一旦出現(xiàn)上述現(xiàn)象,要重新進(jìn)行定位和裝配。(6)裝配曲軸齒輪、減震器:在進(jìn)行此類過(guò)盈配合零部件的裝配工作時(shí),擴(kuò)張壓力和推進(jìn)壓力同步達(dá)到組裝工藝要求壓力后,卸去擴(kuò)張油壓,推進(jìn)油壓保持工藝要求時(shí)間。(7)裝缸蓋:缸蓋螺栓拉伸量或緊固力矩、轉(zhuǎn)角符合工藝要求。(8)裝噴油泵、橫向控制機(jī)構(gòu):裝噴油泵前根據(jù)測(cè)量結(jié)果選配調(diào)整墊片厚度。(9)排氣總管裝配:增壓器箱與排氣總管結(jié)合面清潔,組裝前結(jié)合面涂高溫密封膠,檢查增壓器潤(rùn)滑系統(tǒng)單向閥組裝方向。
4.柴油機(jī)單機(jī)試驗(yàn)的質(zhì)量控制要點(diǎn)。
柴油機(jī)單機(jī)試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)包括磨合試驗(yàn)和性能試驗(yàn)。柴油機(jī)磨合試驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)和排除柴油機(jī)組裝質(zhì)量問(wèn)題的重要環(huán)節(jié),試驗(yàn)前應(yīng)注意檢查試驗(yàn)操作人員是否已按試驗(yàn)大綱完成試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作,啟機(jī)前柴油機(jī)安全防護(hù)功能的靜態(tài)檢查驗(yàn)證結(jié)果應(yīng)符合安全防護(hù)參數(shù)要求,應(yīng)對(duì)所有柴油機(jī)的報(bào)警和停機(jī)裝置進(jìn)行整定和檢查,觸發(fā)點(diǎn)應(yīng)記載在試驗(yàn)記錄中,應(yīng)確認(rèn)試驗(yàn)臺(tái)所有傳感器信號(hào)正常,無(wú)報(bào)警信號(hào)出現(xiàn),避免由于柴油機(jī)存在組裝質(zhì)量問(wèn)題而對(duì)柴油機(jī)造成重大損失。柴油機(jī)性能試驗(yàn)是對(duì)柴油機(jī)應(yīng)具備的基本性能的驗(yàn)證,試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)至少滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)格書對(duì)柴油機(jī)出廠性能試驗(yàn)的要求。
5.柴油發(fā)電機(jī)組的試驗(yàn)。
柴油發(fā)電機(jī)試驗(yàn)前與發(fā)電機(jī)進(jìn)行組裝,檢查聯(lián)軸器的材料證明,審查柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器符合性聲明文件。檢查材料、零部件質(zhì)量證明文件,柴油機(jī)質(zhì)量計(jì)劃已執(zhí)行完畢且質(zhì)量計(jì)劃見(jiàn)證點(diǎn)簽署齊全,無(wú)問(wèn)題遺漏項(xiàng)。審查空氣啟動(dòng)總閥、預(yù)潤(rùn)滑油泵、冷卻水泵、預(yù)熱器、燃油冷卻器,空氣啟動(dòng)管路管件,滑油、燃油管路管件質(zhì)量證明文件、合格證、符合性聲明文件,審查啟動(dòng)空氣管路管件焊接無(wú)損探傷報(bào)告等。檢查發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的同軸度,檢查機(jī)組在試驗(yàn)臺(tái)就位后的柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的同軸度應(yīng)符合工藝文件要求。機(jī)組試驗(yàn)內(nèi)容一般應(yīng)包括:功率驗(yàn)證試驗(yàn)、調(diào)速器試驗(yàn)、啟動(dòng)試驗(yàn)、振動(dòng)測(cè)量、負(fù)載試驗(yàn)、裕度試驗(yàn)、輕載試驗(yàn)、空載試驗(yàn)、空載試驗(yàn)后50%加載試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意觀察試驗(yàn)臺(tái)有無(wú)報(bào)警信號(hào)出現(xiàn),柴油發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)是否異常。試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)按試驗(yàn)大綱要求的拆檢項(xiàng)目進(jìn)行檢查。
四、加強(qiáng)對(duì)柴油機(jī)組分包商的管理
一套應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)包括400多臺(tái)設(shè)備,一萬(wàn)多項(xiàng)部件和材料,約涉及上百個(gè)分包商,大部分分包設(shè)備為輔助系統(tǒng)的設(shè)備,當(dāng)前項(xiàng)目實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)生的大部分質(zhì)量問(wèn)題的也基本屬于輔助系統(tǒng)設(shè)備部件。
1.目前應(yīng)急柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組分包商存在的問(wèn)題有:
(1)柴油機(jī)非關(guān)鍵零部件存在多級(jí)供應(yīng)鏈,主供應(yīng)商對(duì)分供應(yīng)商的控制存在薄弱環(huán)節(jié),造成由于分供應(yīng)商采購(gòu)的零部件質(zhì)量控制不夠,業(yè)主方又難以深入監(jiān)控。
(2)國(guó)內(nèi)制造水平不高和分供應(yīng)商在采購(gòu)時(shí)過(guò)多考慮低價(jià)格,造成一些零件的質(zhì)量存在隱患。
(3)對(duì)于國(guó)外采購(gòu)的輔助系統(tǒng)設(shè)備,供應(yīng)商考慮到出國(guó)費(fèi)用高,一般不派人出席見(jiàn)證,質(zhì)量控制薄弱。
(4)供應(yīng)商在核電站處理現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題時(shí)質(zhì)量控制不到位,部分活動(dòng)未編制質(zhì)量計(jì)劃或者現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境帶來(lái)柴油機(jī)試驗(yàn)次生質(zhì)量問(wèn)題。
2.對(duì)柴油機(jī)組分包商的質(zhì)量控制措施。
(1)加強(qiáng)對(duì)外購(gòu)件分包商的合格供應(yīng)商的評(píng)價(jià),做好資格審查工作,取得認(rèn)可后,方能作為合格分包商參與項(xiàng)目。
(2)根據(jù)設(shè)備質(zhì)量分級(jí)和以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),對(duì)不同的分包商進(jìn)行不同級(jí)別的監(jiān)造管理,對(duì)于質(zhì)保等級(jí)在QA3級(jí)以上的設(shè)備,總包商均按我司要求,提交設(shè)備質(zhì)量計(jì)劃,各方對(duì)質(zhì)量計(jì)劃進(jìn)行選點(diǎn),對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。
(3)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)造對(duì)分包商的幫扶力度。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)造監(jiān)督作為對(duì)分包商制造過(guò)程質(zhì)量管理的一種控制手段,是必不可少的。通過(guò)經(jīng)常性地對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量檢查、巡查,可以幫助各級(jí)分包商積攢寶貴經(jīng)驗(yàn),養(yǎng)成良好的質(zhì)量管理習(xí)慣,在后續(xù)的項(xiàng)目中也便于我司及總包商的質(zhì)量管理。
(4)將核安全質(zhì)保的理念積極灌輸?shù)娇偘碳案骷?jí)分包商中。要求總包商嚴(yán)格按照核安全質(zhì)保要求管理其下級(jí)分包商,力求做到每一級(jí)分包商都能夠在質(zhì)量上受控于上一級(jí)承包商,做到盡可能地深入管理,防微杜漸,并防患于未然。
五、結(jié)束語(yǔ)
核電設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化是我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向,百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站用應(yīng)急柴油機(jī)組是核電廠重要安全級(jí)設(shè)備,是國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)的國(guó)產(chǎn)化設(shè)備之一。目前,我國(guó)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站用應(yīng)急柴油機(jī)組國(guó)產(chǎn)化進(jìn)入了關(guān)鍵階段,總包商由外方變成了中方,設(shè)備制造質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)加大。因此對(duì)柴油機(jī)的質(zhì)量控制工作提出了新的要求。但只要我們從設(shè)備的采購(gòu)全過(guò)程對(duì)質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控,加強(qiáng)設(shè)備制造先決條件檢查,確保柴油機(jī)制造企業(yè)按照核電設(shè)備質(zhì)量保證有效運(yùn)轉(zhuǎn),從源頭上杜絕問(wèn)題的產(chǎn)生,加強(qiáng)對(duì)分包商的質(zhì)量控制,確保外購(gòu)件的到貨質(zhì)量,確保重點(diǎn)零部件的制造以及柴油機(jī)系統(tǒng)的試驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及程序執(zhí)行,相信百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站用應(yīng)急柴油機(jī)組一定能順利交付核電現(xiàn)場(chǎng),為我國(guó)第三代核電“華龍一號(hào)”走出去打下良好基礎(chǔ)。
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作者:孫建民 張強(qiáng)