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大型液体火箭姿控与跷振大回路耦合动力学建模与分析
被引量:
5
1
作者
王庆伟
谭述君
+2 位作者
吴志刚
杨云飞
陈宇
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2015年第5期789-798,共10页
大型液体火箭结构模态的空间化分布特征导致结构振动、姿态运动和推进系统液路脉动存在相互耦合,进而影响传统姿控回路的稳定性.针对大型液体火箭,充分考虑姿态控制系统对箭体姿态动力学和弹性振动的影响,以及箭体结构弹性振动与推进系...
大型液体火箭结构模态的空间化分布特征导致结构振动、姿态运动和推进系统液路脉动存在相互耦合,进而影响传统姿控回路的稳定性.针对大型液体火箭,充分考虑姿态控制系统对箭体姿态动力学和弹性振动的影响,以及箭体结构弹性振动与推进系统的耦合作用(跷振(POGO)),建立了姿控与跷振大回路耦合模型.该模型包含了推进系统、结构系统与姿控系统之间的耦合因素,可进行姿控-结构-推进大回路耦合机理研究.该模型具有非奇异的优点,可以直接用于频域分析和时域仿真.基于该模型研究了我国某型号液体捆绑火箭推进系统参数——泵增益和蓄压器能量值对姿态运动与结构振动稳定性的影响.研究得出,泵增益和蓄压器能量值的变化不仅导致了结构振动的不稳定,而且也导致了姿态运动的发散.因此,对于大型液体捆绑火箭,推进系统与姿控系统之间存在不可忽略的耦合作用,在设计姿控系统时,有必要考虑推进系统对姿控系统稳定性的影响.
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关键词
姿控回路
跷振回路
大回路耦合模型
建模
稳定性分析
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职称材料
基于自动分组遗传算法的建筑结构体系与构件尺寸协同优化设计
被引量:
9
2
作者
刘晓峰
程耿东
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第1期1-7,共7页
研究了利用结构优化方法实现建筑结构体系选择的问题。文中建立了可以覆盖框架、框架-剪力墙和巨型结构三种体系的优化模型,并采用自动分组遗传算法求解,实现了结构体系与构件尺寸的协同优化。文章特别设计了三类模块,每类模块通过专门...
研究了利用结构优化方法实现建筑结构体系选择的问题。文中建立了可以覆盖框架、框架-剪力墙和巨型结构三种体系的优化模型,并采用自动分组遗传算法求解,实现了结构体系与构件尺寸的协同优化。文章特别设计了三类模块,每类模块通过专门构造的含有多个分量的设计变量来表示,按一定方式组合这些模块可得到不同体系的结构。巨型结构中,巨型构件的设计变量表示方法和惯性矩计算方法满足提出的三条假设。基于精心构造的设计变量和三条相关假设,文中建立了以结构总材料用量最少为目标,考虑强度、刚度、分组及构造要求等约束条件的优化模型,采用自动分组遗传算法研究了40层、10层、6层三种高度建筑的优化设计。在相同外荷载条件下,它们的最优设计分别为巨型结构、框架-剪力墙和框架结构。
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关键词
自动分组
遗传算法
结构体系
优化
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职称材料
复合材料层合板结构振动声辐射优化
被引量:
12
3
作者
刘宝山
赵国忠
顾元宪
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2008年第12期31-35,共5页
通过有限元法计算复合材料层合板结构的振动特性,然后采用瑞利积分进行结构的声辐射分析。在此基础上,给出考虑振动声辐射特性的复合材料层合板的优化设计模型,研究简谐激励力下的结构灵敏度计算,重点推导了声学灵敏度分析公式,并采用...
通过有限元法计算复合材料层合板结构的振动特性,然后采用瑞利积分进行结构的声辐射分析。在此基础上,给出考虑振动声辐射特性的复合材料层合板的优化设计模型,研究简谐激励力下的结构灵敏度计算,重点推导了声学灵敏度分析公式,并采用序列线性规划方法进行了优化求解。数值算例表明通过层合板铺层厚度和角度的优化可以有效降低结构的振动声辐射,同时验证了灵敏度算法的精度和优化方法的有效性。
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关键词
有限元
层合板
声辐射
优化
灵敏度
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职称材料
T应力对光弹性条纹影响的理论分析
4
作者
雷振坤
云海
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2010年第3期482-490,共9页
以裂尖弹性应力场的多参数模型为基础,研究Ⅰ型、Ⅱ型以及Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹参数对光弹性条纹的影响.T应力的存在和符号影响着等色线条纹环的半径大小和旋转方向,对于纯Ⅰ型或Ⅱ型裂纹而言,条纹环的旋转角度只与T应力有关;而对于Ⅰ/Ⅱ混...
以裂尖弹性应力场的多参数模型为基础,研究Ⅰ型、Ⅱ型以及Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹参数对光弹性条纹的影响.T应力的存在和符号影响着等色线条纹环的半径大小和旋转方向,对于纯Ⅰ型或Ⅱ型裂纹而言,条纹环的旋转角度只与T应力有关;而对于Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹,条纹环旋转角度与K_Ⅰ,K_Ⅱ和T应力有关.T应力的存在使得Ⅰ型裂纹在裂尖±π/3方向上出现2个各向同性点(T应力为正时),使得Ⅱ型裂纹在裂尖后的裂纹面上出现1个各向同性点.对于Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹而言,当T应力为正时等倾线出现距裂尖半径不等的3个各向同性点;反之,T应力为负时在裂尖后只存在1个各向同性点,这些各向同性点分别与Ⅰ型和Ⅱ型裂纹情况具有相同的规律.
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关键词
裂纹
应力强度因子
T应力
光弹性
等色线
等倾线
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职称材料
复合材料蜂窝夹芯结构紧固件连接拉脱失效行为研究
被引量:
2
5
作者
王汝
王蔓
白瑞祥
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2021年第10期19-25,33,共8页
结合数值仿真计算和试验研究,得到了复合材料蜂窝夹芯结构紧固件连接在拉脱载荷作用下的破坏形式及承载能力,揭示了相应的失效机理。介绍了复合材料夹层结构的刚度理论,并建立了有限元模型,数值预测了结构的失效模式与极限载荷,通过与...
结合数值仿真计算和试验研究,得到了复合材料蜂窝夹芯结构紧固件连接在拉脱载荷作用下的破坏形式及承载能力,揭示了相应的失效机理。介绍了复合材料夹层结构的刚度理论,并建立了有限元模型,数值预测了结构的失效模式与极限载荷,通过与试验结果的对比,证明了本文数值模拟方法的有效性。试验与数值计算结果均表明复合材料蜂窝夹芯结构的失效区域主要集中于连接区域,故为提高结构承载能力,尝试将连接区域的蜂窝挖空后进行灌封,并对此局部灌封形式的复合材料蜂窝夹芯结构进行数值计算,结果表明,采用对复合材料蜂窝夹芯结构连接区域蜂窝灌封的方式,其性能要优于挖空蜂窝灌封的结构,承载能力有显著提高。
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关键词
复合材料
蜂窝夹芯
拉脱
灌封
有限元分析
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职称材料
基于A-λ混合单元法的静磁场数值求解
被引量:
2
6
作者
江鹏
李敬
+2 位作者
张群
罗林山
关振群
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第5期1167-1176,共10页
提出采用混合单元法解决静磁场有限元计算中的伪解问题。针对静磁场磁矢势方程,基于约束变分原理,引入Lagrange标量乘子施加Coulomb规范,得到A-λ混合列式,并进一步地识别出Lagrange乘子的梯度为激励电流的不协调部分。基于Newton-Raph...
提出采用混合单元法解决静磁场有限元计算中的伪解问题。针对静磁场磁矢势方程,基于约束变分原理,引入Lagrange标量乘子施加Coulomb规范,得到A-λ混合列式,并进一步地识别出Lagrange乘子的梯度为激励电流的不协调部分。基于Newton-Raphson法,对材料非线性问题建立相应的迭代解法。混合单元中的磁矢势A采用棱边元离散,Lagrange乘子λ采用节点元离散。对混合单元法离散得到的鞍点问题,可以通过增广Lagrange乘子技术,将其转换为一个等价问题,并采用Uzawa法进行迭代求解。与传统的节点元和棱边元相比,混合单元可以有效地消除伪解,获得较高的数值精度。
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关键词
静磁学
混合有限元法
Coulomb规范
LAGRANGE乘子法
Uzawa法
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职称材料
Cu薄膜三维生长的Monte Carlo模拟
被引量:
4
7
作者
朱祎国
毛文
《真空科学与技术学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第4期328-331,共4页
利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟了Cu薄膜在四方基底上的三维生长过程。模型中考虑了三个主要的原子热运动过程:原子沉积、原子扩散、原子脱附,各过程发生的概率是由各运动的速率来决定的。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖度对C...
利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟了Cu薄膜在四方基底上的三维生长过程。模型中考虑了三个主要的原子热运动过程:原子沉积、原子扩散、原子脱附,各过程发生的概率是由各运动的速率来决定的。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖度对Cu薄膜的表面形貌及表面粗糙度的影响。模拟结果表明:随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,薄膜以层状生长方式生长;Cu薄膜表面粗糙度随温度的升高而减小,当基底温度处于某一临界温度之内时,表面粗糙度随沉积速率的变化很大,但当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随沉积速率的变化很小;薄膜的粗糙度与薄膜亚单层的形核密切相关。
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关键词
粗糙度
MONTE
Carlo模型
薄膜生长
形貌
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职称材料
题名
大型液体火箭姿控与跷振大回路耦合动力学建模与分析
被引量:
5
1
作者
王庆伟
谭述君
吴志刚
杨云飞
陈宇
机构
工业装备结构分析国家重点实验室大连理工大学工程力学系
大连理工大学
航空航天学院
北京宇航
系
统
工程
研究所
出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2015年第5期789-798,共10页
基金
国家自然科学基金(11072044
11372056)
+1 种基金
高等学校博士点基金资助项目(20110041130001)
基本科研业务费(DUT15LK23)资助项目~~
文摘
大型液体火箭结构模态的空间化分布特征导致结构振动、姿态运动和推进系统液路脉动存在相互耦合,进而影响传统姿控回路的稳定性.针对大型液体火箭,充分考虑姿态控制系统对箭体姿态动力学和弹性振动的影响,以及箭体结构弹性振动与推进系统的耦合作用(跷振(POGO)),建立了姿控与跷振大回路耦合模型.该模型包含了推进系统、结构系统与姿控系统之间的耦合因素,可进行姿控-结构-推进大回路耦合机理研究.该模型具有非奇异的优点,可以直接用于频域分析和时域仿真.基于该模型研究了我国某型号液体捆绑火箭推进系统参数——泵增益和蓄压器能量值对姿态运动与结构振动稳定性的影响.研究得出,泵增益和蓄压器能量值的变化不仅导致了结构振动的不稳定,而且也导致了姿态运动的发散.因此,对于大型液体捆绑火箭,推进系统与姿控系统之间存在不可忽略的耦合作用,在设计姿控系统时,有必要考虑推进系统对姿控系统稳定性的影响.
关键词
姿控回路
跷振回路
大回路耦合模型
建模
稳定性分析
Keywords
attitude control loop, POGO loop, large-loop coupling model, modeling, stability analysis
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
V434.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
基于自动分组遗传算法的建筑结构体系与构件尺寸协同优化设计
被引量:
9
2
作者
刘晓峰
程耿东
机构
金风科技股份有限公司
工业
装备
结构
分析
国家
重点
实验室
出处
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第1期1-7,共7页
基金
国家自然科学基金(90816025)资助项目
文摘
研究了利用结构优化方法实现建筑结构体系选择的问题。文中建立了可以覆盖框架、框架-剪力墙和巨型结构三种体系的优化模型,并采用自动分组遗传算法求解,实现了结构体系与构件尺寸的协同优化。文章特别设计了三类模块,每类模块通过专门构造的含有多个分量的设计变量来表示,按一定方式组合这些模块可得到不同体系的结构。巨型结构中,巨型构件的设计变量表示方法和惯性矩计算方法满足提出的三条假设。基于精心构造的设计变量和三条相关假设,文中建立了以结构总材料用量最少为目标,考虑强度、刚度、分组及构造要求等约束条件的优化模型,采用自动分组遗传算法研究了40层、10层、6层三种高度建筑的优化设计。在相同外荷载条件下,它们的最优设计分别为巨型结构、框架-剪力墙和框架结构。
关键词
自动分组
遗传算法
结构体系
优化
Keywords
automatic grouping
genetic algorithm structural system
optimization
分类号
O224 [理学—运筹学与控制论]
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职称材料
题名
复合材料层合板结构振动声辐射优化
被引量:
12
3
作者
刘宝山
赵国忠
顾元宪
机构
工业装备结构分析国家重点实验室大连理工大学工程力学系
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2008年第12期31-35,共5页
基金
国家自然科学基金(10772038
10421202
10302006)资助
文摘
通过有限元法计算复合材料层合板结构的振动特性,然后采用瑞利积分进行结构的声辐射分析。在此基础上,给出考虑振动声辐射特性的复合材料层合板的优化设计模型,研究简谐激励力下的结构灵敏度计算,重点推导了声学灵敏度分析公式,并采用序列线性规划方法进行了优化求解。数值算例表明通过层合板铺层厚度和角度的优化可以有效降低结构的振动声辐射,同时验证了灵敏度算法的精度和优化方法的有效性。
关键词
有限元
层合板
声辐射
优化
灵敏度
Keywords
finite element method
laminated plates
acoustic radiation
optimization
sensitivity
分类号
TB532 [理学—声学]
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职称材料
题名
T应力对光弹性条纹影响的理论分析
4
作者
雷振坤
云海
机构
工业装备结构分析国家重点实验室大连理工大学工程力学系
山东理
工大
学交通与车辆
工程
学院
出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2010年第3期482-490,共9页
基金
国家自然科学基金(10972047)
工业装备结构分析国家重点实验室(S08206)资助项目~~
文摘
以裂尖弹性应力场的多参数模型为基础,研究Ⅰ型、Ⅱ型以及Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹参数对光弹性条纹的影响.T应力的存在和符号影响着等色线条纹环的半径大小和旋转方向,对于纯Ⅰ型或Ⅱ型裂纹而言,条纹环的旋转角度只与T应力有关;而对于Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹,条纹环旋转角度与K_Ⅰ,K_Ⅱ和T应力有关.T应力的存在使得Ⅰ型裂纹在裂尖±π/3方向上出现2个各向同性点(T应力为正时),使得Ⅱ型裂纹在裂尖后的裂纹面上出现1个各向同性点.对于Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹而言,当T应力为正时等倾线出现距裂尖半径不等的3个各向同性点;反之,T应力为负时在裂尖后只存在1个各向同性点,这些各向同性点分别与Ⅰ型和Ⅱ型裂纹情况具有相同的规律.
关键词
裂纹
应力强度因子
T应力
光弹性
等色线
等倾线
Keywords
crack
stress intensity factor
T-stress
photoelasticity
isochromatic
isoclinic
分类号
O348.1 [理学—固体力学]
O438 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
复合材料蜂窝夹芯结构紧固件连接拉脱失效行为研究
被引量:
2
5
作者
王汝
王蔓
白瑞祥
机构
浙江机电职业技术学院智能制造学院
大连
工业
大学
机械
工程
与自动化学院
工业装备结构分析国家重点实验室大连理工大学工程力学系
出处
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2021年第10期19-25,33,共8页
基金
国家自然科学基金(11572070)
浙江省教育厅一般科研项目(Y202044284)。
文摘
结合数值仿真计算和试验研究,得到了复合材料蜂窝夹芯结构紧固件连接在拉脱载荷作用下的破坏形式及承载能力,揭示了相应的失效机理。介绍了复合材料夹层结构的刚度理论,并建立了有限元模型,数值预测了结构的失效模式与极限载荷,通过与试验结果的对比,证明了本文数值模拟方法的有效性。试验与数值计算结果均表明复合材料蜂窝夹芯结构的失效区域主要集中于连接区域,故为提高结构承载能力,尝试将连接区域的蜂窝挖空后进行灌封,并对此局部灌封形式的复合材料蜂窝夹芯结构进行数值计算,结果表明,采用对复合材料蜂窝夹芯结构连接区域蜂窝灌封的方式,其性能要优于挖空蜂窝灌封的结构,承载能力有显著提高。
关键词
复合材料
蜂窝夹芯
拉脱
灌封
有限元分析
Keywords
composite material
honeycomb sandwich
pull-out
sealing
finite element method
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
基于A-λ混合单元法的静磁场数值求解
被引量:
2
6
作者
江鹏
李敬
张群
罗林山
关振群
机构
工业
装备
结构
分析
国家
重点
实验室
(
大连理工大学
工程力学
系
)
英特
工程
仿真技术(
大连
)有限公司
安徽送变电
工程
公司
出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第5期1167-1176,共10页
基金
国家自然科学基金面上项目(11272074)
国家重大科技专项(2011ZX02403-004)联合资助项目
文摘
提出采用混合单元法解决静磁场有限元计算中的伪解问题。针对静磁场磁矢势方程,基于约束变分原理,引入Lagrange标量乘子施加Coulomb规范,得到A-λ混合列式,并进一步地识别出Lagrange乘子的梯度为激励电流的不协调部分。基于Newton-Raphson法,对材料非线性问题建立相应的迭代解法。混合单元中的磁矢势A采用棱边元离散,Lagrange乘子λ采用节点元离散。对混合单元法离散得到的鞍点问题,可以通过增广Lagrange乘子技术,将其转换为一个等价问题,并采用Uzawa法进行迭代求解。与传统的节点元和棱边元相比,混合单元可以有效地消除伪解,获得较高的数值精度。
关键词
静磁学
混合有限元法
Coulomb规范
LAGRANGE乘子法
Uzawa法
Keywords
Magnetostatics, mixed finite element method, Coulomb gauge, Lagrange multiplier method, Uzawa method
分类号
TM153 [电气工程—电工理论与新技术]
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职称材料
题名
Cu薄膜三维生长的Monte Carlo模拟
被引量:
4
7
作者
朱祎国
毛文
机构
大连理工大学
工业装备结构分析国家重点实验室大连理工大学工程力学系
出处
《真空科学与技术学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第4期328-331,共4页
基金
国家重点基础研究发展计划资助项目(2005CB321704)
国家杰出青年科学基金项目(10925209)
文摘
利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟了Cu薄膜在四方基底上的三维生长过程。模型中考虑了三个主要的原子热运动过程:原子沉积、原子扩散、原子脱附,各过程发生的概率是由各运动的速率来决定的。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖度对Cu薄膜的表面形貌及表面粗糙度的影响。模拟结果表明:随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,薄膜以层状生长方式生长;Cu薄膜表面粗糙度随温度的升高而减小,当基底温度处于某一临界温度之内时,表面粗糙度随沉积速率的变化很大,但当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随沉积速率的变化很小;薄膜的粗糙度与薄膜亚单层的形核密切相关。
关键词
粗糙度
MONTE
Carlo模型
薄膜生长
形貌
Keywords
Roughness
Monte Carlo model
Thin film growth
Morphologies
分类号
O484.1 [理学—固体物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
大型液体火箭姿控与跷振大回路耦合动力学建模与分析
王庆伟
谭述君
吴志刚
杨云飞
陈宇
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2015
5
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职称材料
2
基于自动分组遗传算法的建筑结构体系与构件尺寸协同优化设计
刘晓峰
程耿东
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2014
9
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职称材料
3
复合材料层合板结构振动声辐射优化
刘宝山
赵国忠
顾元宪
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2008
12
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职称材料
4
T应力对光弹性条纹影响的理论分析
雷振坤
云海
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2010
0
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职称材料
5
复合材料蜂窝夹芯结构紧固件连接拉脱失效行为研究
王汝
王蔓
白瑞祥
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2021
2
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职称材料
6
基于A-λ混合单元法的静磁场数值求解
江鹏
李敬
张群
罗林山
关振群
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2018
2
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职称材料
7
Cu薄膜三维生长的Monte Carlo模拟
朱祎国
毛文
《真空科学与技术学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012
4
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职称材料
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