铁道工程学报

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高敬

铁道工程学报. 2020, 37(6): 1-4.

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研究目的:岩土的剪切波速测试是地震动力性质评价的重要内容,常采用地质钻孔法,在孔中安置激震源或检波器来进行波速测试。为解决钻孔剪切波测试中检波器贴壁性不佳、需钻机配合工序复杂等问题,本文采用在静力触探探头上部加设地震检波器,在触探过程的同时进行波速测试的联合测试方法,在天津某铁路勘察项目开展波速静力触探应用研究工作。
研究结论:(1)波速静力触探与钻孔剪切波测试相比,具有检波器和孔壁土体的耦合性更好、测量姿态更稳定、测试成果理论上更准确、测试效率更高等优点;(2)为对比测试流程和优化测试工艺,保障静探和波速测试同步进行互不干扰,分别设计了边触边测和触后再测两套试验方案,经实践,推荐采用触后再测试验方案;(3)静探波速与钻孔波速成果相比较,前者在时深曲线上垂直时间稍短,在等效剪切波速计算上稍大;(4)本文成果可应用于铁路勘察领域,对场地波速测试具有借鉴和参考作用。

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包银高铁甘德尔山工程地质选线研究

储文静

铁道工程学报. 2020, 37(6): 5-9.

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研究目的:新建包银高铁内蒙段大部位于河套平原内,仅在乌海境内穿越甘德尔山,该区地震烈度高,地质构造复杂,第四系活动断裂、基岩节理裂隙发育,长大裂隙充填铅锌矿且部分段落存在不规则采空,增大了地质选线的难度。为查明区域断裂构造分布特征、铅锌矿采矿分布范围,研究采用地质遥感、物探、地质调绘、钻探相结合的综合勘探方法,开展区域不良地质辨识工作,为地质选线提供基础资料。
研究结论:(1)采用地质遥感判释结合现场调查的方式圈定了甘德尔山西缘活动断裂的边界,建议线路以路基形式通过山前活动断裂;(2)查清了甘德尔山体长大断裂构造及铅锌矿采空区分布特征,对甘德尔山区隧道方案进行综合比选,东侧完全绕避采空区方案断裂构造较简单,围岩状况相对较好,且绕避了山体内铅锌矿采空区,整体要优于平面穿采空区纵断面绕避方案和西侧完全绕避采空区方案;(3)本研究结果可应用于山区铁路地质选线工作。

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川藏线桑珠岭隧道地下热水成因及选线研究

何平, 张广泽, 强新刚

铁道工程学报. 2020, 37(6): 10-13.

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研究目的:川藏铁路沿线特殊的地质背景和地形条件,地下热水成为影响隧道工程施工和运营的重要地质灾害之一。在勘察设计阶段通过查明地下热水的成因、分布特征等,采用合理的地质选线,从而减小地下热水对隧道的影响。
研究结论:(1)桑珠岭隧道进口段地下热水主要由大气降水下渗,汇集于增期乡断裂、沃卡东缘断裂带并经深部循环、加温后,由北向南沿断裂径流,受东西向沃卡韧性剪切带、雅鲁藏布江羽张断裂的横穿切割,引起地下热水上涌形成温泉;(2)为减小地下热水对隧道施工及运营的影响,勘察期间线位尽可能靠近雅鲁藏布江深切河谷地下热水排泄区,使隧道尽可能位于地下热水面之上;(3)本研究成果对同类型地下热水地区地质选线有一定的借鉴意义。

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青藏高原东缘地下工程岩爆风险投图研究

杜世回

铁道工程学报. 2020, 37(6): 14-18.

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研究目的:工程建设中积累的地应力实测数据可为同一区域新建地下工程大范围选线及初步勘察等阶段区域地应力值预测、岩爆风险评价提供重要参考。本文通过侧压系数回归计算,预测本地区地应力特征。按照硬质岩代表性抗压强度等级,研究投图法分析岩爆风险,并给出本地区地下工程埋深设置原则。
研究结论:(1)研究区最大水平主应力侧压系数的外包线(最大值)、中线(平均值)、内包线(最小值)分别为K_H-max=680/Z+0.91、K_H-ave=256/Z+0.78和K_H-min=56/Z+0.55;(2)以硬质岩代表性抗压强度 R_c为 70 MPa、90 MPa、110 MPa、130 MPa四个等级投图,显示青藏高原东缘地下工程发生破坏性较大的中等岩爆的埋深主要在500~1 950 m之间,中值约为1 150 m;发生强烈岩爆的埋深主要在1 200 m以上,因此在选线时应尽量降低1 150~1 200 m埋深以上的隧道长度;(3)本文提出的地应力背景值预测、地下工程埋深设置与岩爆风险投图评价方法,可指导工程技术人员在青藏高原东缘地区开展勘察设计和相关研究工作。

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地热异常区有害气体特征与危险性评价研究

杜宇本, 苏培东, 胡卸文, 蒋良文

铁道工程学报. 2020, 37(6): 19-23.

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研究目的:非煤系地层中在建的大临铁路线红豆山隧道1号斜井,在施工中发生高压囊状气体突出,造成大量人员伤亡。本文在分析区域地层岩性、岩浆活动和地质构造特征的基础上,结合大临线区域内地热地质调查资料和隧道内有害气体的监测数据,阐述地热异常区地下工程中有害气体的特征、危害性及有害性气体危险源的主要影响因素,并定性分析有害气体的成因机制;建立地热异常区有害气体危险性评价体系,以便为隧道设计及安全预警提供依据,保证施工安全。
研究结论:(1)研究表明有害气体来源于深部幔源岩浆,深、大断裂和水循环系统是各种气体逸出地表的主要运移通道;(2)地热异常区非煤系地层隧道中有害气体具有逸出位置、逸出压力不确定性和间歇性逸出等特点;(3)分析了非煤系地层隧道有害气体形成影响因素,建立了地热异常区有害气体危险性评价标准和体系,将有害气体危害区域划分为4个等级:低度危险区域、中度危险区域、高度危险区域、极高度危险区域;(4)本研究成果可以为类似非煤系地层隧道有害气体评价提供依据。

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基于断裂力学的卸荷带岩质边坡稳定性研究

王栋, 陈国庆, 米冠宇, 张广泽

铁道工程学报. 2020, 37(6): 24-30.

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研究目的:川藏铁路沿线存在大量的卸荷带岩质边坡,边坡发生失稳坡坏会对铁路和人民生命财产安全造成损害,因此有必要对卸荷带岩质边坡的稳定性进行研究。本文基于断裂力学理论,对边坡进行力学模型概化,运用最大周向应力断裂准则进行分析,并推导出裂隙水压力和重力共同作用下边坡稳定性系数计算公式,利用该公式分析结构面几何参数对边坡稳定性的影响及裂纹扩展方向变化规律。
研究结论:(1)边坡稳定性系数随裂纹角的变化存在峰值,随平均高度的增大呈上升趋势,随裂隙长度的增加呈下降趋势;(2)结构面几何参数不同,则裂纹尖端附近的应力应变情况不同,复合应力强度因子不同,裂纹扩展方向也不同,裂纹角越大,平均高度越小,裂纹越来越趋向于边坡坡面扩展;裂隙长度和裂纹扩展方向无关;(3)通过对卸荷带岩质边坡的断裂力学机制和稳定性进行分析,可为该典型边坡的评价提供理论支持。

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高陡边坡深部破裂岩体的变形模式及成因分析

李刚, 高柏松, 徐骏

铁道工程学报. 2020, 37(6): 31-35.

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研究目的:高陡岩质边坡的稳定性评价问题是工程建设中的重大工程问题。通过研究高陡边坡深部破裂发育特征、地球化学特征、变形破坏模式、破坏类型、地质特征、控制因素及成因分析,可进一步为西南高陡边坡深部破裂岩体结构、岩体质量及边坡稳定性研究奠定基础。本文通过现场调查、平硐岩体结构统计等方法,揭示高陡边坡深部破裂的破坏类型及发育特征,并通过对研究区岩性条件、岩体结构、地应力、微地貌及河谷演化等控制因素的分析,对深部破裂的成因进行探讨。
研究结论:(1)金沙江上游高边坡特殊的岩性、高地应力、强烈构造运动等地质条件,造成了高陡岩质边坡深部变形破坏形式复杂和多样,根据深部变形破坏的特征可划分为:剪-张性、压-剪性和张性深部破裂;(2)构造运动、河谷演化、高地应力重分布等区域因素与地质特征、高陡边坡形态等为深部破裂形成和发育特征的成因机制;(3)本研究成果可为高陡边坡勘察、稳定性评价等方面提供工程地质依据。

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重载铁路隧道内无砟轨道动力响应

王会永

铁道工程学报. 2020, 37(6): 36-40.

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研究目的:采用少维修的无砟轨道结构是重载铁路长大隧道地段的必然选择,本文通过建立车辆-轨道耦合动力学模型,对不同车速、不同轴重、不同轨道结构、不同过渡形式下的系统动力响应进行对比,以确定出最佳轨道类型和过渡段类型,进而为无砟轨道在重载铁路隧道中的设计提供理论依据。
研究结论:(1)车速增加对轨下结构的振动加速度影响较大;(2)随着轴重增加,除轮重减载率以外,其他各项指标均随轴重的增加而增大,且增幅较大;(3)长枕套靴式无砟轨道道床垂向应力较小,但脱轨系数大,道床垂向位移较大;双块式无砟轨道钢轨垂向位移小,但道床垂向应力、钢轨垂向力均较大;弹性支承块式无砟轨道脱轨系数和轮重减载率较小,道床垂向应力适中,利于重载铁路环境下铺设使用;(4)将有砟与无砟过渡段设置在路基上时,车辆运行的安全性指标控制得较好,并且因冲击而产生的钢轨加速度明显减小,且扣件的支反力也明显减小;(5)本研究成果对开展重载铁路无砟轨道结构设计具有参考价值。

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市域铁路轻型橡胶隔振垫减振轨道系统研究

韩志刚

铁道工程学报. 2020, 37(6): 41-45.

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研究目的:根据环评报告、城市规划及物业开发等相关要求,温州市域铁路S1线一期工程轨道采取分级减振措施,中等减振地段采用减振扣件,高等减振地段采用橡胶隔振垫。由于高等减振地段采用橡胶隔振垫减振轨道后,为保证橡胶隔振垫铺设及道床板纵横向限位,增设底座结构,造成轨道结构高度增加,桥梁二期恒载增大。为了减少对桥梁设计的影响,本文对轻型橡胶隔振垫减振轨道开展系统研究,建立有限元模型验证该结构满足高等减振要求。
研究结论:(1)通过优化无砟轨道道床板及底座几何尺寸降低轨道结构高度,减少桥梁二期恒载;(2)对轻型橡胶隔振垫减振轨道限位结构开展受力分析,确保限位结构安全可靠;(3)建立轻型橡胶隔振垫减振轨道有限元模型,对橡胶隔振垫刚度进行分析计算,确定刚度取值,保证减振效果满足高等减振要求;(4)本研究成果对市域铁路轨道减振设计具有一定的参考意义。

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高阶模态对铁路减隔震桥梁地震响应的影响

卢皓

铁道工程学报. 2020, 37(6): 46-52.

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研究目的:针对减隔震桥梁的抗震分析,各国规范都提出了单模态的反应谱分析方法,然而在一些条件下高阶模态的参与程度增加将导致单模态的分析方法产生严重的偏差。为分析高阶模态对减隔震桥梁地震响应及简化抗震分析方法的影响,本文以高速铁路典型简支梁桥为例,采用模态时程分析方法探讨基阶模态对减隔震桥梁墩顶位移、墩底剪力等各项不同地震响应参数的贡献程度,并采用直接积分的非线性时程分析方法研究罕遇地震作用下墩顶位移峰值时刻、墩底剪力峰值时刻等多个关键时刻桥墩-减隔震装置-主梁体系的变形特点,最后采用一种单模态反应谱分析方法说明高阶模态对该类方法计算精度的影响。
研究结论:(1)在墩高较高或减隔震装置设计位移较大的情况下,高阶模态将极大影响减隔震桥梁的地震响应;(2)基阶模态对于减震榫变形和主梁位移的贡献较大,而对墩顶位移和墩底弯矩的贡献较小,对墩底剪力的贡献程度最低;(3)高阶模态的影响会降低单模态反应谱分析方法的计算精度,尤其是墩底剪力;(4)本研究成果可应用于高铁桥梁的减隔震设计。

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高速铁路大跨连续刚构柔性拱组合桥梁设计

罗春林

铁道工程学报. 2020, 37(6): 53-57.

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研究目的:以商合杭铁路淮河特大桥(112+228+112)m连续刚构-柔性拱桥为工程背景,研究大跨连续刚构-柔性拱桥的总体及构造、拱肋及吊杆的受力、大跨刚构体系桥梁主墩的受力、桥梁变形对铺设无砟轨道的适应性、车桥耦合动力分析等,系统研究和总结大跨连续刚构-柔性拱桥特点,为大跨度连续刚构-柔性拱桥在高速铁路中的应用提供参考和借鉴。
研究结论:(1)连续刚构-柔性拱桥刚度大,受力性能和经济性能优良;(2)通过优化纵向预应力钢束布置并在柔性拱的辅助作用下,能够控制主梁的徐变位移,为无砟轨道的铺设创造良好条件;(3)在考虑主梁徐变、温度等各种位移工况下的主梁附加不平顺后,车桥耦合动力响应分析表明桥梁能够满足列车高速行车的安全性和乘坐舒适性要求;(4)本研究成果可应用于高速铁路大跨度无砟轨道桥梁设计。

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新建隧道近接穿越既有运营地铁隧道关键技术

张庆闯, 戴志仁, 时亚昕, 李谈, 王俊, 王天明

铁道工程学报. 2020, 37(6): 58-63.

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研究目的:近年来各地城市轨道交通新建线路穿越既有运营线路的情况与日俱增,实际工程中出现沉降过大或影响正常运营的情况越来越多,究其原因,主要是各类穿越既有线情况不尽相同,在穿越工法、技术保障措施与预留措施等方面尚无系统性研究成果。为规范各类穿越既有线工程技术措施,本文就目前穿越既有线工程中存在的一些主要问题展开研究,并提出相应的解决方案。
研究结论:(1)新建隧道穿越既有线工程,应遵循“能盾则盾”的基本原则,并提出了盾构微扰动施工关键技术;(2)提出了大管棚超前支护、袖阀管地层预注浆、全断面深孔注浆与旋喷桩加固等辅助技术措施;(3)明确了先期线路给后期线路预留穿越条件的必要性,并提出了夹土体预注浆加固与跟踪注浆、素混凝土桩以及先期隧道纵向刚度加强等切实可行的预留措施;(4)针对新建基坑近接跨越既有运营隧道,提出了“化整为零”的小基坑开挖方式与基于拱盖结构的受力转换体系;(5)本研究结论可为后续穿越既有线工程提供借鉴或参考。

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首穿黄河散粒体地层盾构管片力学行为研究

徐冲

铁道工程学报. 2020, 37(6): 64-69.

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研究目的:兰州地铁1号线区间隧道首穿黄河散体状巨厚砂卵层,其面临高水压(0.4 MPa)、高渗透(62 m/d)、高强度(59~90 MPa)的工程地质问题。通过研制的具有水土压力独立加载功能的模型试验与数值试验对比研究,揭示变水头、不同侧压力系数、不同拼装形式下穿黄盾构管片内力特征分布规律,达到管片结构优化的目的,确保安全服役。
研究结论:(1)球应力状态的水压力增加,对于改善管片内力分布具有积极意义;(2)定水头条件下,管片弯矩和偏心距随侧压力系数的增加而显著减小;(3)错缝拼装较通缝拼装在刚度、防水及受弯性能上具有明显优势,应以黄河低水位、错缝拼装组合为控制工况开展管片结构设计;(4)相关试验成果可为轨道交通领域盾构预制管片设计和施工提供借鉴。

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交通枢纽内国铁与城轨的换乘空间形态研究

刘康男

铁道工程学报. 2020, 37(6): 70-75.

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研究目的:交通枢纽内国铁与城轨作为两大功能主体,二者之间的换乘功能关系决定了枢纽体内在空间形态的生成及组织逻辑。本文通过大量典型案例的分析、概括与归类,展示交通枢纽内国铁与城轨之间不同换乘功能及其空间形态的多样化特征,并探寻其内在生成规律。
研究结论:(1)交通枢纽内国铁与城轨的换乘空间形态大致可归纳为水平线性换乘空间、水平围合式换乘空间和竖向分层疏导式换乘空间,三种换乘空间形态在换乘距离、导向性及可识别性、突发客流疏解能力上分别各有所侧重;(2)换乘空间内的防火分隔形式对其空间连续性及视觉通透性存在一定影响;(3)换乘功能及空间形态的优化伴随着枢纽整体或局部规模及工程量的变化,设计需统筹兼顾;(4)本文的归纳研究可对后续交通枢纽项目中换乘空间的设计及再创新提供指引和帮助。

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长沙地铁越江隧道穿越岩溶地层关键技术研究

刘义山

铁道工程学报. 2020, 37(6): 76-80.

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研究目的:长沙地铁3号线阜埠河站-灵官渡站区间是穿越湘江及江中橘子洲的越江隧道区间,江底存在不同程度的岩溶发育区,工程及水文地质条件复杂,实施难度大。长沙地区尚无越江隧道长距离下穿江底岩溶强发育区先例,为解决复杂岩溶水底隧道穿越技术,降低施工风险,实现隧道穿越水下岩溶地层,本文对复杂岩溶水底隧道关键技术体系进行研究,以期为类似工程建设提供借鉴。
研究结论:(1)对于越江隧道,通过确定合理过江线位方案,绕避岩溶区,能有效地减小岩溶穿越区距离,降低工程风险;(2)岩溶区越江隧道采用泥水盾构掘进工法,工程风险更为可控;(3)对于岩溶处理平台采用水上钢平台,能有效地减小岩溶处理产生的环境影响;(4)岩溶注浆处理通过制定合理注浆方案、注浆参数,保证溶洞处理效果并控制投资;(5)盾构掘进过程需合理控制,工筹安排应结合试验段开展,精细化控制盾构掘进过程;(6)本文关键技术体系对其他同类地层隧道施工具有一定借鉴作用。

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一种新型无砟轨道轨行区集成线缆管廊研究

郭瑞霞, 贾伦学

铁道工程学报. 2020, 37(6): 81-84.

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研究目的:随着城市轨道交通的蓬勃发展,从环保、施工、维养等因素出发,研制出一种敷设于无砟轨道^[1]轨行区的新型集成线缆管廊,做到标准化、工厂化、经济、环保、适用,同时兼作检修通道和疏散平台,优化以往常规下埋路基或路基外侧敷设的施工方案,降低施工难度、节约用地、节省投资。
研究结论:(1)该新型集成线缆管廊可布设于城市轨道交通轨行区左、中、右区域;(2)根据受力分析,该新型集成线缆管廊可兼作检修通道和疏散平台;(3) 经对比计算分析,管廊材料采用C50混凝土时,拉应力逼近规范限值,而采用高性能混凝土(RPC)时,应力值更为合理,该新型集成线缆管廊材料采用高性能混凝土(RPC)可行;(4)该成果可用于高铁、城际铁路、城市轨道交通等无砟轨道轨行区强弱电线缆的敷设。

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活塞风对地铁车站影响特性及多因素分析

马江燕, 邓保顺, 张欣, 李安桂, 李德辉, 郭永桢

铁道工程学报. 2020, 37(6): 85-91.

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研究目的:为分析多因素下活塞风对地铁车站影响特性,本文以出入口及站台门的进风量为主要分析对象,通过数值模拟和理论分析来研究站台门风口开启面积、活塞风阀开启面积、行车周期及有无迂回风道下活塞风对车站的影响。
研究结论:(1)出入口进风量随行车周期的增大先增大后变小,而站台门进风量随着行车周期的增大而减少;(2)单纯地改变站台门风口开启面积对增强活塞风对车站的影响是有限的;(3)屏蔽门单活塞系统模式,建议增设迂回风道,可根据需求调节迂回风道的开关,进而控制和利用活塞风效应对地铁车站的通风量;(4)活塞风阀开启面积越小,出入口进风量越大,活塞风对车站的影响也越大,配合控制站台门风口开启面积与活塞风阀开启面积,能很好地控制活塞风对车站的影响;(5)从方差分析结果可以得出,活塞风阀开启面积对出入口进风量影响最为显著,而站台门风口开启面积对站台门进风量影响显著程度最高;(6)本研究结果能很好地指导环控系统方案设计,为活塞风的控制和利用提供理论基础。

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IFC铁路标准制定流程及交付内容研究

周洁云

铁道工程学报. 2020, 37(6): 92-98.

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研究目的:建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术已被国家和各行业大力推广应用。为解决各BIM软件数据格式不统一造成应用障碍,国际组织提出了工业基础类(Industry Foundation Class,IFC)标准,旨在通过一种通用的中间数据存储格式实现不同BIM软件数据交换。通过本研究,为IFC铁路标准的制定及软件开发提供参考。
研究结论:(1)进行了IFC铁路标准的需求分析,确定了IFC铁路项目的目标;(2)定义了IFC铁路标准的数据需求、项目用例、信息交付手册、领域概念模型;(3)研究结论符合铁路行业实际需要,具有可操作性(可重复性);符合国际标准研究方法与路线,具有一定的代表性。

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2020年, 第37卷, 第6期　
刊出日期：2020-06-15

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