一篇可以讲清楚弱电工程中UPS计算和二次配电，原创文章，篇幅很长.
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晓得点 一个智能化行业的打杂人员
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平台有个妹纸问UPS选择和配电的问题，因为涉及到不少东西，没有即时给出明确的方法和回答，今天我们特别根据这个问题写了这篇文章。
我们已经尽量讲的很细了，但是鉴于强电专业的专业度很强，因此，我们得事先声明，以下二次配电仅供使用在弱电工程中，不适用于强电工程。
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感谢成都兴诚嘉誉科技有限公司 技术部经理 李遥 15528055852提供UPS容量计算、UPS电池计算部分核对与校验，如有UPS需求可联系。
因为文章太长，怕你点开就走，所以开头我们先说下本文的思路如下：
根据计算结果，确定电池的Ah数，分别根据不同品牌电池选取合适的配置。
从上面的参数表得知，2小时放电功率在1.75VDC时为62.6 W/cell，
用131.5789/62.6=2.1019组，（注意，我们取UPS主机最理想负载为输出功率为0.6，实际按厂家给出的数据应该为0.9。
输出电流计算公式：
电池电流计算公式：
20kVA UPS 三进单出 F=0.8，逆变效率=0.94,整机效率=0.9,输入功率因数=0.85,UPS电池节数：32节（100Ah），请问配电线缆应选多大？
电池连接线就是算出来的10.132就用10的吗？
首先要计算所有设备的功率-----计算每个电箱所要接入的设备功率----后备电源时长---根据设备总功率以及后备电源时长选择UPS容量----根据环境选择UPS----二次配电----根据每个电箱要接入的设备功率计算电流，选择线缆和开关。
什么叫UPS就不讲了，至于UPS的分类和UPS各分类的区别还是要讲一下，熟悉的就不用看了，这部分内容只针对新手。
-------------UPS分类讲解开始-------------
UPS电源按其工作原理可分为后备式、在线式以及在线互动式三种。
UPS从结构上一般分为直流UPS(DC-UPS)和交流UPS(AC-UPS)两大类。
从备用时间分，UPS分为标准型和长效型两种。
从组成原理分为旋转型UPS和静止型UPS。
从应用领域分为商业用UPS和工业用UPS。
从输出电压的相数分为单相（AC220V）UPS和三相（AC380V）UPS。
单相是三线制的，就是零火地三根线，主机与电池连接一般就是零火线连接，出也是零火地三根线，进出电压都是AC220C，适用于小型的需求项目，比如办公室的几台电脑这种。
三相是三相四线制（记住，实际是五根线三根火线，一根零线，一根地线，不要问我为什么明明五根线要叫三相四线制），这个是市电进来就是AC380V，出线呢有两种方式，380V进220V出和380V进380V出，我们普通弱电工程常用的就是380V进220V出，大型UPS的话就是使用380V进380V出的，这点要记住，有点啰嗦，但是很实用。
从容量分为大容量UPS（大于100KVA）、中容量UPS（10-100 KVA）和小容量UPS（小于10 KVA）。
上面的内容对于新手来讲不要全部记住，记住主要的工作原理和输入输出电压相数只是就好了，其他记住不记住都没什么关系。
-------------UPS分类讲解结束-------------
下面开始讲怎么根据工程中需要后备电源的设备选合适规格的UPS。
-----------------------啰嗦两句-----------------
1、 省钱就选主要设备，什么叫主要设备呢？举个简单的例子，门禁系统你不用把交换机的和管理电脑也算上，只要把门禁控制器、电锁、读头这些考虑就好。
2、 不省钱的做法就是把整个系统的所有设备都考虑进去。
--------------------以上是废话，自己选择-------------
怎么算总功率？以下举例均按完整的系统考虑。
拿监控系统举个例子吧：只存储，不显示（不要问为什么，只是个思路）
前端有300个枪机，每个枪机的功率为：10.5W(DC12V)（数据来自大华官网DH-IPC-HFW4631F高清（600万）红外变焦枪型网络摄像机）
交换机50台，每台交换机的功率为：<15.5W按15.5W计算（数据来自中关村华为S2700-26TP-EI(AC)参数）
16盘位64路NVR 10台，每台NVR的功率为＜18.8W按18.8W计算（不含硬盘）（数据来自产品网H.265NVRDH-NVR816-32-HD）
存储30天需要563T（数据来自海康威视提供的计算工具，）硬盘4T的需要141块，每块硬盘的功率为6.73W（数据来自百度文库网友贴出来的参数）。
该列的都列了，到求总功率的时候了：
300*10.5+15.5*50+10*18.8+141*6.73=5061.93W
注意，重点来了。
这样算出来是5061.93W，并不是选UPS容量和电池的时候就按照这个功率值来计算：
一是要考虑冗余：
二是要要考虑损耗。
用损耗一词可能不准确，损耗在哪里了呢？主要是损耗在机房UPS出来的配电箱到负载端的这段距离的损耗。
主要因数涵盖了温度（一般以25℃为界限，温度越高损耗越多，穿不穿管，材质是铜线还是铝线等等。）除了括号里面的因数导致功率损耗的同时，还有上面设备标出来的参数到实际运行的时候也不一定是这么多，基于前面讲的这些，最后的总功率应该是这样计算的。
（注意：这不是专业强电计算，冗余部分数据为个人凭经验对整个系统的估算，损耗值仅仅为个人经验，如果要深究，请去翻相关规范，至于哪个规范有，我就不清楚了，网站上有好几个电气规范电子版，粗略翻一遍翻不到，这里就凭个人经验了，方法和思路确保正确，参考值有待商榷。）
最后总功率计算公式为：
理论值功率x冗余功率（按总功率30%计算，这个值为经验值）x 损耗功率
（按总功率15%~25%计算，这个值也为经验值）= 最后需求的总功率
按照上面这个公式计算得出：
5061.93（理论值功率） x 1.3（冗余功率）x 1.25（损耗值，经验的最高值）=8225.636 W
得出的8225.636W即为我们最后需要的设计负载功率。
算出设计负载功率之后，得先算UPS容量，然后再根据需要备用的时间算要多少电池以及电池的规格。
UPS容量计算方法：
UPS容量=设计负载功率 ÷ UPS输出功率因数
（根据不同的UPS，这个值不同，常规的有0.6、0.8、0.9三个，常见的是0.8，具体的可以问厂家）÷ UPS主机最理想负载为输出功率（UPS常规的输出功率因数有0.8 0.9 ；
但是我们这里考虑到电源的冗余和UPS在最佳负载段对机器内部电子元器件的磨损，建议考虑到0.6的计算，市面是目前只是后备式的小机器是0.6 ，但是后备式的一般最大做到3KVA 就几乎没有了，小型和中型都是0.8和0.9，这里的取值只做演算使用。）
根据上面的公式可以计算出UPS主机的容量：
8225.636 ÷ 0.8 ÷ 0.6 = 17136.74
因为UPS主机的容量是KVA的，所以上面计算出来的值应该为17.13674KVA（因为是举例，所以值没有直接四舍五入，不知道为什么是17.13674KVA的，你工资是1W，一般对外说是10K就好理解了）
因为UPS容量是有规格的（跟交换机的口数类似，不是你要多少就有多少）。
值得注意的是，这里只有入没有舍，17.13674KVK取整数变成18KVA。
这样算出是18KVA的主机容量，厂家不一定有这个规格的，厂家有20KVA的，那就得选20KVA的，不要去死磕厂家说我就要18KVA，别人会骂你的。
UPS主机容量算出来了，那接下来就得算电池了，算电池之前你要问清楚客户后备多长时间？30分钟？1个小时？还是2个小时，我们按2个小时算（下面逐一列算法步骤）。
电池计算通常有两种方法：
一、 恒电流模式计算：不要为为什么叫恒电流模式，你把他理解为输出的电流是恒定不变的就好了。
根据能量守恒原理，按如下公式计算：
C＝（PL×T）/（Vbat×η×K）
用人话说就是：主机功率*后备时间/（主机的直流电压*逆变效率*电池在2小时的放电效率）
其中：
C－－蓄电池容量，（Ah）
PL―UPS输出功率（W）；
T―电池后备时间（h）；
Vbat―电池组电压（Vdc）
η―UPS电池逆变效率（0.90-0.95，根据机型选取）。
K―电池放电效率（系数）。
K的选取按照下表：
例如：我们通过上面计算得出需要20KVA的UPS，那我们就要去找UPS厂家提供相关的参数了，根据SANTAK山特 3C20KS 20KVA的参数得知：电池组电压为192VDC，我们就按192VDC计算（192VDC是怎么的出来的？就是16节12V的电池串联的出来的。）
UPS电池逆变效率为0.94，20KVA的满载就是12KW（20x0.6，上面容量计算的时候已经讲了），后备2小时计算，根据公式计算出。
C=12000*2/(192*0.94*0.7)=189.97Ah(估算值)
计算出电池容量之后，接下来计算12V不同电池规格容量需要多少节。
12V蓄电池常用容量规格为7Ah、17Ah、24Ah、38Ah、65Ah、100Ah、150Ah、200Ah等
因为主机的直流电压是192VDC，单只蓄电池是12V 故需要12*16只电池串联起来，刚好就是192V，所以电池就需要16节了，得出了电池的节数，在选与电池容量相匹配的电池就可以了。
计算出C（电池容量）是189.97，取整数值为190Ah，所以电池必须得使用100AH的两组或者200Ah的一组。（100Ah两组并成200Ah，但是最好别超过四组）
根据上面计算即可得出需要100Ah的32节电池，或者200Ah的16节电池。
二、 恒功率计算公式：
W=PL÷(N*6*η)（Watts/cell）
其中，PL为UPS额定输出的有功功率(kW)；
N为12V的电池数量；
Vf为电池组额定电压，
η为逆变器效率。
即先计算出单体电池所需功率，再通过电池厂家提供的恒功率放电表查找可满足要求的电池型号。终止放电电压按照1.75V/cell确定。
通常电池厂家给出的功率表为单体2V/Cell的功率，定义为Watts/cel
因为山特ups电源的功率表为Watts/block，则需要再乘6这个系数，
山特UPS电源新一代机架式高性能小容量3C20KS系列20kVA，电池节数16节（16-32节偶数节可调），UPS电池逆变效率0.95，
按满载20kVA*0.6=12kW（为了跟上面的数据一样，也取0.6，大家实际算的，按厂家给出的0.9算）。
后备2小时计算.
W/cell=PL/(N×6×η)=12000 /（16*6*0.95）=131.5789Watts/cell
然后跟厂家要各种型号的电池的恒功率表，原则上是电池组不能超过四组（这句话什么意思呢？就是你算出来的Watts/cel值除以蓄电池在1.75V放电的时间值不能超过4，最好是≤2，如果除出来的数大于4了，就选高一级别的电池，总之要保证数值在≤4）。
实际最好是两组，上面已经说了，12V蓄电池常用容量规格为7Ah、17Ah、24Ah、38Ah、65Ah、100Ah、150Ah、200Ah等，根据厂家提供的100Ah电池的恒功率参数表：
你可以考虑厂家有虚标，再怎么样也的取0.7或者0.8，因为我们取值太保守了，所以，这里计算得出2.1019组，我们就舍去取整数2组）取2组16节12V100Ah电池，共32节，如果是200Ah的电池，就是1组16节了。
请注意：举例的UPS主机最理想负载输出功率我们取了0.6仅仅作为一个演算需要，两种方式都取0.6是为了保持结果一致，实际工作中你可以按厂家标的指进行取值，也可以缩小一点。
所以，如果按照理论值计算，多个人可能就会出现多个值，但是UPS有档位的，并不是说算出来多少就是多少，所以相对来说，实际选取的时候，可以说没有差异或者差异不大，出现这种情况都是很正常的。
----------关于UPS进出线及电池连接线的问题------------
I:UPS输入额定电流 A
i:UPS输出额定电流
η:整机效率
P:UPS额定功率，
VA
F:负载功率因数
β:UPS输入功率因数
U : UPS输入额定电压
X:单相=1，三相=3
Id:电池最大电流
K：逆变器效率
V：UPS电池关机点电压（每节取10.5V）
输入电流计算公式：
按照公式计算得出：
输入电流=20000*0.8/(0.94*0.85*220*3)=30.3A
输出电流=20000/220=90.9A
电池电流=20000*0.8/(0.94*(10.5*32)=50.66A
接下来就是根据电流来选线缆了（以线为例）每平方铜线载流量3-5A（只是经验值，演示取值5），以此得出：
输入的电缆大小（截面积）为：30.3/5=6.06平方毫米
输出的电缆大小（截面积）为：90.9/5=18.18平方毫米
电池连接线的电缆大小（截面积）为：50.66/5=10.132平方毫米
特别注意，你这样算出来的不是实际需要的。
为什么呢？
因为对于三进单出的UPS，输入A相火线与零线需要与输出同样大小线缆。
（死记硬背）
根据上面的条件最终得出：
输入的电缆大小（截面积）= 输出的电缆大小（截面积）=18.18 =25（实际没有18也没有20的，国标是25的）。
剩下的B\C和地线是10平方毫米的计算结果是6.06，有6平方的，但是为了冗余，我们建议选10平方的），对这一条不明白的，可以看下图：
也不是，每平方说是3-5A，我们统一取5了，因为电池连接线是密闭的，我们把这个因素考虑进去，得选3才是合适的，所以电池连接线的大小应该是50.66/3=16.89
根据国标接近这个数值的只有16和25，如果预算紧，选16的也可以，如果预算可以的可以选25的，
还有一种情况，你担心选16的要是起火怎么办？那就直接选25的，虽然单价贵点，但是整体工程来看也差不了多少。
注意（厂家技术内部资料提示，以下注意事项仅用于连接线配置）
对于配线长度大于10米以上的，请将线径放大1.5-3倍。
电池的配线既指电池柜与UPS端的连接线同时也指电池柜内的各电池之间的连接线。
对于开关容量大于100A的最好采用塑壳开关。
电池箱标配6平米线，如果机型功率比较大时，需要自己制做线材。
关于为什么蓄电池不超过4组这个问题，你要清楚的知道：
1、 首先这是因为我们自身的经验以及厂家的专业指导。
2、如果蓄电池的数量过多，一般是因为用户需要更长的待机时间，但是数量越多导致蓄电池的充放电就出现了问题，放电蓄电池容易深放电，充电导致充电不满，或者充不进去，长期对蓄电池的寿命大打折扣，一般建议不超过4组。
3、 如果UPS要求的时间较长，我们一般都是建议采用柴油发电机配合UPS完成工作。
----------------UPS主要分类知识拓展------------------
后备式的UPS
平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，因此后备式UPS也被称为离线式UPS。
后备式UPS电源的优点是：
运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合，比较适合家庭使用。
然而这种UPS存在一个切换时间问题，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。不过实际上这个切换时间很短，一般介于2至10毫秒，而计算机本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右，所以个人计算机系统一般不会因为这个切换时间而出现问题。
后备式UPS一般只能持续供电几分钟到几十分钟，主要是让您有时间备份数据，并尽快结束手头工作，其价格也较低。对不是太关键的电脑应用，比如个人家庭用户，就可配小功率的后备式UPS。
在线式UPS
这种UPS一直使其逆变器处于工作状态，它首先通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。
在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰；在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。
在线式UPS不同于后备式的一大优点是供电持续长，一般为几个小时，也有大到十几个小时的，它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作，显然，由于其功能的特殊，价格也明显要贵一大截。
这种在线式UPS比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。
在线互动式UPS
这是一种智能化的UPS，所谓在线互动式UPS，是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作（即整流工作状态），给电池组充电；在市电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态，将电池组电能转换为交流电输出，因此在线互动式UPS也有转换时间。
同后备式UPS相比，在线互动式UPS的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波，而其最大的优点是具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行UPS的远程控制和智能化管理。
可自动侦测外部输入电压是否处于正常范围之内，如有偏差可由稳压电路升压或降压，提供比较稳定的正弦波输出电压。而且它与计算机之间可以通过数据接口（如RS-232串口）进行数据通讯，通过监控软件，用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况，简化、方便管理工作，并可提高计算机系统的可靠性。
这种UPS集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点，但其稳频特性能不是十分理想，不适合做常延时的UPS电源。
再说一个知识面：不是所有的供电设备都适合配UPS，其中感性负载的设备就最好不要配UPS，比如空调、激光打印机等这些因启动对电流冲击很大的就不适合配置常规的UPS，如果非要配置呢？
按照网上不怎么靠谱的答案来看需要配置计算出来的6-10倍。（这只是一个知识点，我们没有实测过。对于要求高的，可根据自己需要自行验证）
····················---------------二次配电部分··························-----------------
关于二次配电部分，我们仅仅提供经验计算思路（针对新手部分的），冗余部分会与电气专业根据专业计算公式和实际环境（比如裸线还是穿管、穿管穿几条线、走地还是吊顶、明敷还是暗敷、现场温度等等）以及其他因数（有功功率、无功功率、多台设备同时运行等等）存在差异，我们提供以下的计算思路和计算方法，仅仅针对弱电行业大部分同行遇到的要求不严格的项目（不含数据中心，等级要求高的机房等）
1、 先算出各个接入层的总功率（举例按额定1KW计算）计算出负载电流（理论上额定的）。
根据P=UI(功率P=电流I乘电压U ) 得出
I=P/U(电流I=功率P/电压U)
计算出额定的负载电流I
I=1000(额定功率)/220（额定电压）=4.54A
算出额定的功率和电流之后，还要记住三点：
一是算出来的只是额定的，实际的可能要比额定值要大。
二是要考虑的多台设备同时运行就不可能得到额定的值。
三是还有线缆传输过程的电流损耗。
综合三个因数，算出额定的电流后应该乘以一个经验值（1.5--2）即得到经验实际电流为4.54A*1.5=6.81A，根据经验实际电流计算出经验实际功率为1498.2W（1500W）。
2、 根据S =I/Im 或I= S*Im
公式计算线缆截面积，使用这个公式的条件是:首先应符合发热条件，即导线允许安全电流与允许电流密度两者值的关系.
S=I/Im 或I= S*Im
I-允许安全电流指在不超过它们最高工作温度条件下允许长期通过的最大电流即负载电流；
Im - 允许电流密度指导线芯的单位面积 S 允许长期通过的最大电流。
基本值： Im=5-8A/mm²（铜导线） 即 l mm² 单位面积铜导线允许长期通过最大电流 5--8A（因为现在都用铜线，没有用铝线了，所以，铝线的Im值我就不说了,举例取值5）
S=I/Im=6.81/5=1.236 那我们选用的线的截面积就是1.5的（国标没有1.2，大于1就取1.5，以此类推。到这了会有人问，Im值不是5-8吗？算出来的是6.81A，我用1平方的就好，为什么要用1.5平方的呢？
注意：我已经申明举例用Im=5了，这只是一个演算过程需要，同时也是保守起见，为什么呢？因为1平方的铜线载流到8A的话，没人敢拍胸脯说因为发热等原因出现问题）。
另一个经验公式（靠不靠谱，各自衡量）：
铜导线面积等于负载功率千瓦数乘以0.65, 得数小于或等于导线实际截面积的就选其值，大于的选粗一级的截面积导线，铝线就不讲了，现在基本没人用了，谁要用，谁自己去找。不明白这段话的意思？
我们计算一下，应该就明白了：
刚才根据已知的额定功率加上经验值算出实际的负载功率为1500W等于1.5KW，那即可得出1.5*0.65=0.975即1.0平方毫米的线（我们根据S=I/Im公式计算的结果是1.236，Im取值是5，得出的结论是用1.5平方毫米的，跟这个经验算出用1.0的并不冲突，因为Im值我们是取最低的，所以会出现偏差，不出偏差的话就不叫经验了。）
导线规则一般是：1.0 mm²、 1.5 mm²、2.0 mm²、4 mm²、6 mm²、10 mm²、 16 mm²、 25mm²、35 mm²、50 mm²、70 mm²、95 mm²、120 mm²、 150 mm²、185 mm²等等（这个我是百度的哈，不保证准确，这个规格可以问厂家）。
-----关于负载功率准确计算的方法，可自行研究-----
功率计算一般负载（也可以成为用电器，如点灯、冰箱等等）分为两种，一种 式电阻性负载，一种是电感性负载。
对于电阻性负载的计算公式： P=UI
对于日光灯负载的计算公式： P=Ul COSφ，其中 日光灯负载的功率因数COSφ=0.5。
不同电感性负载功率因数不同，统一计算家庭用电器时可以将功率因数COSφ取0.8。
也就是说如果一个家庭所有用电器加上 总功率为6000瓦
则最大电流是
I=P/UCOSφ=6000/220x0.8=34(A)
但是， 一般情况下， 家里的电器不可能同时使用， 所以加上一个公用系数，公用系数一般 0.5。
所以，上面的计算应该改写成
I=P*公用系数/UCOSφ=6000x0.5/220x0.8=17(A)也就是说，这个家庭总的电流值为17A。
则总闸空气开关不能使用 16A, 应该用大千17A 的。
--------关于负载功率的知识，对自己要求高的可以自行研究------
根据我们两刚才的计算方法呢，得出来的值肯定比专业电气工程师算出来的大（额定电流都直接乘以一个1.5的系数了，有的乘以2，就会更大了，而且其他因数没有考虑），因为各种系数我们不知道具体使用环境，这个只是一个经验值分享，而各种系数又根据不同的环境和应用不同而不同。
所以，你要精确计算的话，你要首先掌握我们说的流程步骤，再逐一去研究每个步骤的细节部分和可能漏掉的部分流程。这里就不在废话了。
3、 负载端（接入层）的配电箱的负载电流和电缆大小都算出来了，接下来就是选空开了。
负载端的负载电流是6.81A，那我们要选的空开就是和这个值一样的空开或者是高于一档的空开。
常见的空开规格有10A，16 A，20 A，25 A，32 A，40 A，50 A，63 A，那我们的负载端选用的空开10A的，至于型号，我们就不讲了，自己去找，还有一点值得注意的是，空开有1P\2P\3P之分，即（单火、零火、零火地）根据实际情况选。
负载端的空开和线缆都选好了，那UPS出来的空开怎么选呢？我们在算输入输出、电池连接线的时候不是算出UPS输出的电流是输出是：电流=20000/220=90.9A了吗？那空开就得选100A的了。
这个时候就会有人说了，那我们刚才上面算的其中一个负载端的负载电流是6.81A，你配了10A的空开，电源线配了1.5的，那要是有什么问题，空开岂不是不跳闸了吗？多危险啊。
对于这个问题，你需要弄明白空开的作用：漏电保护、短路保护、限流、超负荷保护、隔离。
还有空开的进出线都要和空开相匹配，如果还不明白什么意思的话，那就用句最简单的话说就是：空开是保护线缆允许通过的最大电流（安全电流）的，至于低于安全电流，只要不漏电、不短路空开是不管的，一旦超过安全电流，空开就跳闸不供电了。
其实像上面说的最简单的话，我打完之后看一遍，我自己都有点不懂了，于是经过思考三分钟，应该要换句话：空开规格和线缆载流要匹配（至少是相差不大），才不会因为超负荷的时候电线都起火了，空开没有跳（这种情况是线缆配小了，空开配大了几个档位）或者是原来用10台电脑都正常，需要加一台电脑就跳闸的情况（这种情况就是线缆配大了，空开配小了。）
该讲的都讲完了，对的不对的都欢迎大家发表自己的见解，如果你有更好的方法，如果愿意告诉我们，我们审核过后，那我们将在第一时间分享给网友并声明是你的原创作品
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