微机型超声瞬时风速风谱测量系统 被引量：6

1

作者 杨杰 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1999年第6期89-93,共5页

介绍一种微机型超声瞬时风速风谱测量系统。该系统发挥无惯性检测的优势,结合计算机技术,完成瞬时风速和阵风风速谱的测量,从更高层次上揭示自然风的特性。经过风洞鉴定及强台风野外实测考验证明,该系统具有精度高、频响快、工作可靠等... 介绍一种微机型超声瞬时风速风谱测量系统。该系统发挥无惯性检测的优势,结合计算机技术,完成瞬时风速和阵风风速谱的测量,从更高层次上揭示自然风的特性。经过风洞鉴定及强台风野外实测考验证明,该系统具有精度高、频响快、工作可靠等特点。 展开更多

关键词 瞬时风速 阵风风速谱 超声测风 风速测量 微机

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采用ZigBee和超声测风的风电场数据采集与监控系统设计 被引量：1

2

作者 于洋 汪志 伊跃 《沈阳理工大学学报》 CAS 2016年第5期11-16,共6页

为实现快速准确地采集并监控风电场信息,设计一种基于ZigBee无线传感器网络和超声测风技术的风电场数据采集与监控系统。该系统集成了风电场数据采集装置、ZigBee网络和监控软件三部分。在风电场中,使用基于超声测风的数据采集装置完成... 为实现快速准确地采集并监控风电场信息,设计一种基于ZigBee无线传感器网络和超声测风技术的风电场数据采集与监控系统。该系统集成了风电场数据采集装置、ZigBee网络和监控软件三部分。在风电场中,使用基于超声测风的数据采集装置完成各种气象信息的采集;利用ZigBee无线传感器网络将气象信息上传到监控软件;监控软件可实现风电场气象数据采集、分析、存储等功能,并对风力发电机组运行实时监控,为风电场的网络化测控提出了一种新型的解决方案。 展开更多

关键词 风电场 ZIGBEE 超声测风 监控系统

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用二次相关提高超声测风精度和噪声抑制性能

3

作者 蒋立辉 闫朴 曹长宏 《中国民航大学学报》 CAS 2009年第5期35-38,共4页

以超声测风为应用背景,对基于相关法的时延估计性能进行分析,指出其存在的问题。利用发射信号为已知这一先验信息,提出了二次相关估计时延的解决方法。仿真结果表明,在相同的信噪比下,与相关法相比,二次相关法能够利用先验信息,提高了... 以超声测风为应用背景,对基于相关法的时延估计性能进行分析,指出其存在的问题。利用发射信号为已知这一先验信息,提出了二次相关估计时延的解决方法。仿真结果表明,在相同的信噪比下,与相关法相比,二次相关法能够利用先验信息,提高了时延估计的正确率,并能改善系统6 dB以上的噪声抑制性能。最后,对二次相关法的运算量进行了分析,并分别以TI TMS320C5000系列DSP处理器和Altera CycloneⅡ系列FPGA作为硬件平台,估计了该方法在这两种平台上的处理时间,得出了该方法可满足实时处理的结论。 展开更多

关键词 超声测风 时延估计 二次相关 噪声抑制

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超声测风传感器测量结果不确定度分析 被引量：3

4

作者 黄敏 卢会国 +1 位作者 王保强 卢勇 《成都信息工程学院学报》 2015年第4期361-365,共5页

为研究超声测风传感器的可靠性,需要对其测量不确定度进行测试和评定。选择HDF-720低速回路风洞作为测试环境,以标准二等皮托管为标准器。按照测试规程,进行两项测试:(1)在同一风洞不同风速条件下,将偏转角为0°的超声测风传感器与... 为研究超声测风传感器的可靠性,需要对其测量不确定度进行测试和评定。选择HDF-720低速回路风洞作为测试环境,以标准二等皮托管为标准器。按照测试规程,进行两项测试:(1)在同一风洞不同风速条件下,将偏转角为0°的超声测风传感器与风杯式传感器进行对比测试;(2)在5 m/s的风速条件下,将超声测风传感器在不同风向角度下进行测试。经过比较分析,分别计算出几种测试结果的不确定度分量及其自由度等。结果表明:超声波测风传感器由于其工作原理,在分析其不确定度时必须考虑不同角度下测试结果的不确定度。超声测风传感器在不同风速下测得的扩展不确定度比风杯式传感器小,即使当下限风速为5 m/s时,其在不同角度下测得的扩展不确定度也比风杯式传感器小,所以超声测风传感器应用于气象领域是可行的。 展开更多

关键词 超声测风传感器 风速传感器 不确定度

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高精度超声波测风仪的设计 被引量：18

5

作者 曹长宏 蒋立辉 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第2期87-89,92,共4页

设计了一种能用于低空风速风向测量的新型超声波测风仪。给出了超声波测风的基本原理,并对系统采用的互相关时延估计算法进行了分析,详细描述了超声波测风仪的系统结构和时序控制。实验证明:该系统可以精确测量风速与风向,并具有频响快... 设计了一种能用于低空风速风向测量的新型超声波测风仪。给出了超声波测风的基本原理,并对系统采用的互相关时延估计算法进行了分析,详细描述了超声波测风仪的系统结构和时序控制。实验证明:该系统可以精确测量风速与风向,并具有频响快、工作可靠等特点,可以用于机场区域低空风场情况的实时监测。 展开更多

关键词 超声波测风 互相关检测 超声波传感器

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三维超声波测风仪原理与应用 被引量：12

6

作者 张捷光 齐文新 齐宇 《计算机与数字工程》 2013年第1期124-126,130,共4页

超声波测风是超声波检测技术在气体介质中的一种新的应用。文章描述了三维超声波测风仪较之传统二维测风仪的优点,给出了超声波测风的原理并对其中的直接时差测风法作了详细介绍,最后给出了几种典型的三维超声波测风仪的应用领域。

关键词 三维 超声波测风 时差法 应用

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基于二次相关的超声波风速风向测量方法 被引量：7

7

作者 单泽彪 于渤力 +1 位作者 徐再祥 刘小松 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期322-329,共8页

为解决超声波测风仪存在的抑制噪声能力不足、受环境温湿度等影响导致稳定性差等问题,提出一种基于二次相关算法的三阵元超声波测风方法。首先结合超声波测风原理设计了一种三阵元测风结构,该结构包含3个收发一体式超声波换能器;其次依... 为解决超声波测风仪存在的抑制噪声能力不足、受环境温湿度等影响导致稳定性差等问题,提出一种基于二次相关算法的三阵元超声波测风方法。首先结合超声波测风原理设计了一种三阵元测风结构,该结构包含3个收发一体式超声波换能器;其次依据该系统结构给出一种基于二次相关的超声波传播时间测量方法,利用二次相关算法对噪声抑制更强的性能可有效提高风速风向测量的精度,并从理论上说明了所提测风方法不受超声波本身传播速度即环境温湿度对其的影响。最后通过模拟仿真实验和搭建的实际测量系统对所提方法进行了有效性验证。在实际测量中风速风向角的最大测量误差分别为2.0%和2.1°,基本达到了超声波风速风向测量的精度要求。 展开更多

关键词 风速风向测量 超声波测风 二次相关 时延估计

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互射式三阵元超声波传感器的二次相关测风方法 被引量：4

8

作者 单泽彪 解晓冉 +1 位作者 刘小松 韩明轩 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2428-2436,共9页

针对现有的超声波测风仪测量精度不高、受环境温湿度及阴影效应等因素影响较大等问题,提出了一种基于二次相关的互射式三阵元超声波测风方法.所提方法采用三阵元互射式阵列结构并结合二次相关的时延估计算法进行超声波传播时间测量,进... 针对现有的超声波测风仪测量精度不高、受环境温湿度及阴影效应等因素影响较大等问题,提出了一种基于二次相关的互射式三阵元超声波测风方法.所提方法采用三阵元互射式阵列结构并结合二次相关的时延估计算法进行超声波传播时间测量,进而根据超声波传播时间与风速风向的关系得到风速风向值.所提方法具有较强的噪声抑制能力,而且可减小阴影效应及消除温湿度对风速风向测量的影响.通过模拟仿真实验以及搭建的互射式三阵元超声波测风系统对所提方法进行了有效性验证和实测数据验证.实验结果表明,与正交对射式测量方法、阵列式测风方法以及基于一次相关的互射式三阵元测风方法相比,所提方法具有更高的测风精度.在实测实验中风速测量的相对误差为2.38%、风向测量的误差为2.3°,基本达到了超声波测风的技术要求. 展开更多

关键词 风速风向测量 超声波测风 互射式三阵元 二次相关 阴影效应

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基于相位翻转的超声波风速风向测量 被引量：4

9

作者 单泽彪 韩明轩 +1 位作者 于渤力 刘小松 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期230-235,292,共7页

针对超声波测风中由于噪声影响收发时刻点不易确定导致测量精度不高的问题,提出了一种基于超声波相位翻转的风速风向测量方法。所提方法采用依据相对时差法的对射式阵列测风结构,通过改变超声波发射信号的相位,即在某一时刻使得超声波... 针对超声波测风中由于噪声影响收发时刻点不易确定导致测量精度不高的问题,提出了一种基于超声波相位翻转的风速风向测量方法。所提方法采用依据相对时差法的对射式阵列测风结构,通过改变超声波发射信号的相位,即在某一时刻使得超声波信号发生相位翻转标记为超声波发射信号时刻点,随后采用锁定放大器对接收的超声波信号进行处理,利用相敏检波器对相位的敏感特性以及对噪声较强的抑制能力,可准确地获得超声波接收信号相位翻转之处,并将其标记为接收信号时刻点。最后通过测量两个时刻点之间的超声波传播时间计算得到风速分量,进而可得实际的风速风向值。通过模拟仿真试验和实测数据验证了所提方法的可行性和有效性,试验结果表明所提方法在高斯噪声或与非高斯冲击噪声混合背景下均具有良好的测量性能,与阵列式测风法及相关法相比具有更高的测量精度。 展开更多

关键词 超声波测风 相位翻转 相敏检波 冲击噪声

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矿用对射式风速风向传感器设计

10

作者 安赛 赵忠辉 +2 位作者 张浪 李伟 彭然 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第4期50-54,共5页

针对目前风速传感器启动风速高、设计方案复杂、无法准确测量巷道整个断面平均风速的问题,基于超声波对射式测风原理,设计了以STM32为核心的矿用对射式风速风向传感器,介绍了传感器总体结构、收发电路设计、滤波算法及软件流程。该传感... 针对目前风速传感器启动风速高、设计方案复杂、无法准确测量巷道整个断面平均风速的问题,基于超声波对射式测风原理,设计了以STM32为核心的矿用对射式风速风向传感器,介绍了传感器总体结构、收发电路设计、滤波算法及软件流程。该传感器改变了以点带面的测风方式,通过大距离(5~12 m)超声测风技术测量巷道中线风速,以该风速代表整个巷道的平均风速,提高了巷道风速测量的准确性和实时性。依据设计方案研发了测试样机,在环形风洞中的测试结果表明,该传感器测量值与风速标准值在0.1~15 m/s内具有较好的一致性,测量误差小于0.1 m/s,能够满足智能化矿井对巷道风速测量精度的要求。 展开更多

关键词 智能化通风 风速风向传感器 巷道断面风速 超声波测风 对射式测风 巷道中线风速

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超声波测风系统的设计及低速风洞试验分析

11

作者 蔡震坤 陈禹 《科学技术创新》 2024年第15期215-218,共4页

本文主要探究了超声波测风系统的软硬件设计内容,并通过风洞标定试验对本系统的应用效果进行了验证。该系统的主控单元采用低功耗、高性能的MSP430F5528单片机,使用TDC1000收发一体超声波换能器,获取顺风和逆风下超声波信号的飞行时间,... 本文主要探究了超声波测风系统的软硬件设计内容,并通过风洞标定试验对本系统的应用效果进行了验证。该系统的主控单元采用低功耗、高性能的MSP430F5528单片机,使用TDC1000收发一体超声波换能器,获取顺风和逆风下超声波信号的飞行时间,并通过时差法求得风速。试验结果表明,本系统的风速测量结果与风洞实际风速十分接近,误差在0.04 m/s~0.08 m/s,超声波测风精度较高,达到了设计预期。 展开更多

关键词 超声波测风 微处理器 超声波换能器 风洞试验

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基于二次相关的双阵元接收阵列超声波风矢量测量 被引量：3

12

作者 单泽彪 韩明轩 +1 位作者 谢世娟 刘小松 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第8期113-119,共7页

针对在低信噪比条件下超声波风速风向测量精度低的问题,提出一种基于二次相关法的双阵元接收阵列超声波风速风向测量方法。首先采用由一个超声波发射传感器和两个接收传感器组成的阵列结构,其次在该系统结构基础上给出一种基于二次相关... 针对在低信噪比条件下超声波风速风向测量精度低的问题,提出一种基于二次相关法的双阵元接收阵列超声波风速风向测量方法。首先采用由一个超声波发射传感器和两个接收传感器组成的阵列结构,其次在该系统结构基础上给出一种基于二次相关的超声波传播时间测量方法,利用二次相关算法对噪声抑制更强的性能可有效提高风速风向测量的精度。最后通过模拟仿真实验对所提测风方法进行有效性验证,并通过双阵元测风系统进行了实测数据验证。实验结果表明,基于二次相关算法的双阵元接收阵列超声波传感器风速风向测量方法具有较强的噪声抑制能力,在实测环境下风速风向最大测量误差分别为0.24 m/s和2.4°,基本达到了超声波测风仪的设计要求。 展开更多

关键词 超声波测风 风速风向测量 二次相关 双阵元阵列结构

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基于ARM和CPLD的无线风速仪设计 被引量：3

13

作者 陆健 张自嘉 《电子器件》 CAS 北大核心 2014年第6期1130-1135,共6页

分析了在平面三角形阵列中利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM和CPLD微处理器的无线风速仪。给出了以LPC1768和EPM240T100C5芯片为核心的超声波无线风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路... 分析了在平面三角形阵列中利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM和CPLD微处理器的无线风速仪。给出了以LPC1768和EPM240T100C5芯片为核心的超声波无线风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路、无线收发模块以及系统软件的设计。实验结果表明,该系统可以精确测量风速与风向,且工作可靠稳定。 展开更多

关键词 超声波测风 时差法 ZIGBEE LPC1768 EPM240T100C5

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超声波测风系统中自适应时延估计算法的研究 被引量：3

14

作者 蒋立辉 许跃 刘向明 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第1期44-46,49,共4页

在时差法超声波测风系统中,风速的测量精度受到时间延迟估计精度、两超声波传感器的距离精度等的影响。在后者一定的情况下,测风精度对时延估计精度提出了更高的要求。对此,采用了一种基于权值检测的最小均方误差(LMS)自适应时延估计算... 在时差法超声波测风系统中,风速的测量精度受到时间延迟估计精度、两超声波传感器的距离精度等的影响。在后者一定的情况下,测风精度对时延估计精度提出了更高的要求。对此,采用了一种基于权值检测的最小均方误差(LMS)自适应时延估计算法,从而实现了高精度时延估计。计算机仿真与实际测试表明:该算法的估计精度满足了所研制的超声波测风系统的设计要求,能够用于机场区域低空风场情况的监测。 展开更多

关键词 超声波测风 时延估计 自适应算法

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大跨距巷道断面风速超声波测量系统 被引量：1

15

作者 李涛 樊荣 +2 位作者 于庆 但强 罗前刚 《自动化与仪器仪表》 2023年第8期34-36,43,共4页

针对巷道断面平均风速测量误差大、适应性差、缺乏实时在线测量手段问题,结合巷道断面特点,基于超声波在介质中顺、逆流传播时会产生时间差的特性,采用发射频率自动跟踪修正技术、高压脉冲驱动技术实现高能量超声波发射与远距离渡越;采... 针对巷道断面平均风速测量误差大、适应性差、缺乏实时在线测量手段问题,结合巷道断面特点,基于超声波在介质中顺、逆流传播时会产生时间差的特性,采用发射频率自动跟踪修正技术、高压脉冲驱动技术实现高能量超声波发射与远距离渡越;采用程控滤波放大技术、峰值保持技术实现接收信号的高质量处理;采用AD高速采样时间定位技术、浮动门限阈值时差测量技术、电路时延自主测量技术实现超声波渡越时间的精准测量,最终实现巷道断面线平均风速测量。测量系统经气体流量标准装置实流测试,测量精度满足并超越相关标准要求,与当前巷道断面风速测量技术手段相比,本系统具有线平均风速一次性测量、准确度高、适应性强、实时在线监测等优点。 展开更多

关键词 巷道断面风速 超声波测风 矿井通风 线平均风速 超声波渡越时差

原文传递

多反射式超声波测风模型及算法研究 被引量：1

16

作者 李浩琪 行鸿彦 +1 位作者 王水璋 侯天浩 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第9期110-118,共9页

针对当前超声波测风阵列体积大传输路径短,测量精度低的问题,设计了4个收发一体的超声波换能器,按方形排列,探头垂直朝下放置,超声波信号通过在测风区域之间多次反射完成测风,相比于一次反射超声波测风阵列体积缩小20%。基于所建模型,... 针对当前超声波测风阵列体积大传输路径短,测量精度低的问题,设计了4个收发一体的超声波换能器,按方形排列,探头垂直朝下放置,超声波信号通过在测风区域之间多次反射完成测风,相比于一次反射超声波测风阵列体积缩小20%。基于所建模型,提出自适应测风算法以减弱阴影效应对测风精度的影响。利用SpaceClaim Design Modeler软件建立了测风阵列以及风洞模型,通过Fluent Meshing进行网格划分,使用Fluent软件改变模拟风洞内的风速和风向,验证了所设计的小型超声波测风阵列和自适应权重测风算法在减弱阴影效应提高测量精度的优越性。实验结果表明,自适应权重测风算法相比于传统测风算法的测速精度提高了12.44%,测角精度提高了10.40%。 展开更多

关键词 Fluent仿真 阴影效应 超声波测风 自适应权重

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基于ARM-Linux和CPLD的移动式风速仪设计 被引量：2

17

作者 毛晓辉 汪慧兰 陆健 《电子技术应用》 北大核心 2014年第8期27-30,共4页

分析了利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM-Linux和CPLD微处理器的移动式风速仪。给出了以S3C6410和EPM570T100C5为处理核心的超声波风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路、Linux移植以及... 分析了利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM-Linux和CPLD微处理器的移动式风速仪。给出了以S3C6410和EPM570T100C5为处理核心的超声波风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路、Linux移植以及系统软件的设计。测试结果表明,该系统可以实现对风的精确测量,且工作稳定可靠。 展开更多

关键词 超声波测风 时差法 ARM—Linux 复杂可编程逻辑器件

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三维超声波风速测量仪主控电路系统设计与实现 被引量：5

18

作者 胡曼青 刘小河 张伟 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第3期97-102,共6页

针对风洞中对极低风速精准测量的需要,该文设计一种超声波测量极低风速阵列的主控硬件电路系统。相对于一般超声波测风速风向仪器中常见的专用时间测量单元加普通单片机的结构,该系统采用FPGA+DSP结构,包括主控模块、数据采集模块、回... 针对风洞中对极低风速精准测量的需要,该文设计一种超声波测量极低风速阵列的主控硬件电路系统。相对于一般超声波测风速风向仪器中常见的专用时间测量单元加普通单片机的结构,该系统采用FPGA+DSP结构,包括主控模块、数据采集模块、回波调理模块、发射驱动模块和通信部分。DSP根据上位机下发的设置参数,控制FPGA对回波信号进行增益控制、滤波和采样并由DSP实时进行风速的测算。结果显示,该硬件系统在长时间运行中风速的标准差最高为0.028 m/s,表明该硬件电路系统对极低风速具有很高的测量精度与稳定度。 展开更多

关键词 超声波测风阵列 极低风速 高采样率 FPGA DSP

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用于风力发电的超声波测风系统设计 被引量：5

19

作者 王宇峰 裴科伟 于会勇 《风机技术》 2012年第4期53-55,共3页

针对传统机械式测风设备平均无故障时间短、维护成本高等缺点,以GEMESA风力发电机组为对象,介绍了利用超声波测风系统替代机械式测风设备的技术及方法。并以微控制器为核心,开发出了一套超声波测风仪与风力发电机组通信的规约转化模块... 针对传统机械式测风设备平均无故障时间短、维护成本高等缺点,以GEMESA风力发电机组为对象,介绍了利用超声波测风系统替代机械式测风设备的技术及方法。并以微控制器为核心,开发出了一套超声波测风仪与风力发电机组通信的规约转化模块。试验结果表明:超声波测风系统能够提高风力发电机组的利用率与稳定性。 展开更多

关键词 风力发电机组 超声波测风系统 利用率 微控制器

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多旋翼无人机二维超声波测风算法研究 被引量：3

20

作者 周川川 李傲梅 《舰船电子工程》 2021年第12期151-156,170,共7页

超声波测风传感器工作时不受仪器摩擦损耗的影响,具有不需启动速度,不存在惯性滞后,不易受外界环境变化干扰,可在恶劣环境下连续工作,精度较高等优点,但其对安装平台平稳性要求高;多旋翼无人机机动性强、飞行高度高、续航时间长、费效比... 超声波测风传感器工作时不受仪器摩擦损耗的影响,具有不需启动速度,不存在惯性滞后,不易受外界环境变化干扰,可在恶劣环境下连续工作,精度较高等优点,但其对安装平台平稳性要求高;多旋翼无人机机动性强、飞行高度高、续航时间长、费效比低,可以实现垂直起降与悬停飞行,但其受空中气流扰动等影响,飞行平稳性较差。为实现空中原位测风,将多旋翼无人机灵活性与超声波测风传感器灵敏性有效结合,实现对空中风场信息的准确测量,论文通过分析超声波测风原理及旋翼无人机限飞条件,提出了一种二维正交测风阵列倾斜情况下的水平风测量算法,并实验验证了算法的可行性,为基于多旋翼无人机超声波测风方案的实现提供了参考。 展开更多

关键词 多旋翼无人机 超声波测风传感器 二维正交测风阵列 算法 水平风

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