相控阵多普勒天气雷达技术发展展望

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相控阵雷达研究现状与发展趋势

相控阵雷达研究现状与发展趋势

相控阵雷达研究现状与发展趋势随着雷达技术的不断发展,相控阵雷达作为一种新型的雷达技术,具有远距离、高分辨率、多目标探测等优点,在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。

本文将对相控阵雷达的研究现状和发展趋势进行探讨。

相控阵雷达(Phased Array Radar)是一种由大量阵元组成的二维或三维阵列天线,通过控制每个阵元的相位和幅度,从而实现对空中或地面目标的扫描、探测和跟踪。

相比传统的机械扫描雷达,相控阵雷达具有较高的速度、灵活性和可靠性。

在研究方面,目前相控阵雷达主要集中在以下几个方向:首先,研究人员致力于提高相控阵雷达的探测性能。

相控阵雷达具有高分辨率和多目标探测能力,但在复杂电磁环境下,如多径效应、干扰等情况下,探测性能容易受到影响。

因此,研究人员在研究中提出了许多改善探测性能的方法,例如采用自适应波束形成技术、空时处理技术等,以提高相控阵雷达的探测能力。

其次,研究人员还致力于提高相控阵雷达的目标跟踪能力。

相控阵雷达具有较高的扫描速度,可以实现对多个目标的同时跟踪,但在高动态目标跟踪方面还存在一定的挑战。

因此,研究人员通过研究新的跟踪算法,提高雷达的跟踪性能,如采用多模型跟踪算法、粒子滤波算法等。

此外,研究人员还在研究相控阵雷达的抗干扰能力。

由于相控阵雷达的较高发射功率和较宽的工作频带,容易受到干扰的影响。

因此,研究人员在研究中提出了新的抗干扰算法和技术,如自适应干扰抵消技术、频谱域处理技术等,以提高相控阵雷达的抗干扰能力。

未来相控阵雷达的发展趋势主要体现在以下几个方面:首先,相控阵雷达将越来越广泛地应用于军事领域。

相控阵雷达具有较高的灵活性和可靠性,可以实现对多个目标的快速探测和跟踪,因此在军事领域有着重要的应用前景。

未来,相控阵雷达将越来越广泛地用于武器系统、预警系统等领域。

其次,相控阵雷达将越发追求高性能。

随着技术的不断进步,相控阵雷达将更加强调性能的提高,包括探测性能、跟踪性能、抗干扰性能等。

2024年相控阵雷达市场规模分析

2024年相控阵雷达市场规模分析

2024年相控阵雷达市场规模分析引言相控阵雷达(Phased Array Radar,简称PAR)是一种利用阵列天线实现波束形成和指向控制的雷达系统。

相控阵雷达以其高分辨率、高目标检测性能和快速目标跟踪等优势而在军事和民用领域得到广泛应用。

本文将对相控阵雷达市场规模进行分析,探讨其发展趋势和应用前景。

市场规模分析相控阵雷达市场规模随着科技的进步和现代化武器的发展,相控阵雷达市场规模呈现稳定增长态势。

根据市场研究数据,相控阵雷达市场的年均复合增长率(Compound Annual Growth Rate,简称CAGR)预计在未来五年内将保持在10%以上。

2020年,全球相控阵雷达市场规模达到XX亿美元,在未来几年内有望超过XX亿美元。

军事应用市场相控阵雷达在军事领域的应用广泛,包括战场监视、空中警戒、导弹防御和火控系统等。

相控阵雷达的高分辨率和多目标跟踪能力使其成为现代作战中不可或缺的关键技术。

预计未来几年,全球军事领域对相控阵雷达的需求将继续增长,推动市场规模的进一步扩大。

民用应用市场除了军事应用,相控阵雷达也在民用领域有广泛的应用前景。

例如,相控阵雷达可以应用于航空器的监测和导航,提供更准确的飞行数据和可靠的空中交通管制。

此外,相控阵雷达还可以用于天气预测和气候研究,提供更精准的气象数据和准确的气象预报。

发展趋势分析技术创新驱动市场增长相控阵雷达作为一项先进的雷达技术,不断受到技术创新的推动。

例如,随着集成电路和信号处理技术的发展,相控阵雷达的性能得到显著提升,使其具备更高的频率和更宽的频带。

此外,人工智能和机器学习的应用也为相控阵雷达带来更高的智能化和自适应能力。

这些技术创新将进一步推动相控阵雷达市场的增长。

市场竞争格局目前,全球相控阵雷达市场竞争较为激烈,主要供应商包括波音公司、洛克希德·马丁公司和雷神公司等。

这些公司拥有先进的技术和强大的研发能力,通过不断推出新产品和服务来扩大市场份额。

多功能相控阵雷达关键技术及其发展趋势分析

多功能相控阵雷达关键技术及其发展趋势分析

多 功能相 控 阵雷达 的发展 经历 了无 源、 有 源 以及 数 字 三 个 阶 段 。无 源 相控 阵 雷 达 配 置 了 中央功率产生器 ,可 以通过 雷达 内的无源网 络对发射功率进行调整 ,如使 用透 镜系统或波 导网络对阵元 的信号发射功 率进行分配等。相 较于传统 的机械雷达 ,其最 大的特 点是为每一 阵元分配 了独立 的移相器 。有源相控 阵雷达则 是为每一阵元配置 了一组完整 的 T/R组件,利
该 技术 是 多功 能相控 阵雷 达 的核心 技术 之 一,其 以数字技术为基础 ,可 以直接应用微 波 集成技术和中频直采技术对信号进行高精度 抽 样与 检测 ,可 以在 s波 段 以及 2500阵元量 级 的 阵 列 单 元 级 中实 现 多 波 束 形 成 。其 应 用 优 势在于可 以采用多中行个弄 自适应算法对波束 形 成方法 进行调整,可 以有效解决多通道接收 机 一致 性 较 高 的 问题 。 但 是 需 要 注 意 的是 ,其 物 理 实 现 对 设 备 复 杂 性 的 要 求 较 高 。
2 多功 能相控 阵雷达关键 技术
2.1射 频技 术
以利 用 雷 达 天 线 阵 列 的 多 天 线 特 性 向 空 域 目标 发 射 多束 探 测 信 号 , 然 后对 回 波 信 号 进 行 分 集 接 收和数据融合 处理 ,实现参数可识别性能的 提升和发射方 向图的设计 。同时,MIMO技术 还 可 以帮 助 相 控 阵雷 达 克服 其 因横 截 面 积 起 伏 所 引起 的性 能不稳定问题,显著改善 目标的检 测结果与参数估计精度 。
多功 能相控 阵 雷达 是一类 有 多辐射 单元 依 照 特 定 的 排 列 方 式 构 成 的 定 向天 线 阵列 ,其 可 以通 过 电 控 的 方 式 自 由调 节 各 阵 元 的幅 度 激 励 与相位 关系,相较于传统 的机械扫描雷达而 言 ,其 适 应 性 和 抗 干 扰 性 有 了很 大 幅度 的提 升 , 不仅 可以大幅缩短搜索 、定位与跟踪 时间,还 能够 实现 多 目标 、多方 向、多功能 的雷达应用 。 特别 是其在功能方面的拓展使得其可 以同时完 成 多部普通雷达 的工作 内容 ,如 多 目标跟踪 、

我国天气雷达的发展和趋势

我国天气雷达的发展和趋势

我国天气雷达的发展和趋势汪章维杨安良丁华君陈昊王晗(浙江省气象局,浙江杭州30018)摘要:从天气雷达发展历程介绍我国气象雷达发展现状,对双偏振、相控阵、协同观测、精细化观测等气象雷达新技术进行了阐述,通过本文可以了解我国气象雷达最近20年取得的成就,分析新体制雷达在气象监测方面的优势和特点,目前新体制气象雷达还存在哪些不足。

从气象业务需求角度,分析未来天气雷达的发展趋势,可能向什么方向发展。

关键词:雷达;双偏振;相控阵;软件雷达0引言随着本世纪即将进入第20个年头,我国已规划建设完成了200余部新一代天气雷达,建成了技术先进、全球规模最大的新一代天气雷达监测网,其中代表性的雷达是WSR-98D天气雷达,该雷达属于S波段,较X、C波段雷达雨衰小,探测范围较大,优势明显,适合建设在我国中东部地区,在短时临近天气监测预报领域、强天气监测和预警、防灾减灾、公共服务等方面中发挥了重要的作用。

随着现代科技发展,需要深入地对雷达近几年技术进步和成果应用情况进行总结和研究,了解气象雷达未来的发展趋势和应用需求,将目前业务上存在的一些技术难题和雷达新技术结合起来。

挖掘雷达资料在实际预报中应用价值,发挥雷达在短临、强对流天气预报中的优势,目前新体制雷达发展较快,特别是相控阵气象雷达,已经成为热点,在舰船上使用较多,利用军用相控阵雷达,开辟一个气象通道。

但离实际应用还有一段距离,从全国已建成的新一代天气雷达现状看,双偏振技术在S波段天气雷达上得到大范围应用,在现有双偏振气象雷达提高应用研究水平和功能拓展是现阶段较理想的选择。

1气象雷达发展历程二战以后,雷达技术逐渐应用在气象上,从20世纪50年代开始的非相干体制雷达,到80年代末脉冲多普勒体制,早期电子管器件到90年代末超大集成电路芯片出现,接收机从模拟中频进入数字中频,雷达核心部件也随着科技的发展,更新非常快,发射机技术体制从磁控管、速调管发展到现在采用全固态、相控阵技术,所有这些创新源于新的电子器件的出现,雷达设备越来越小型化,而且稳定性提高,新功能增多。

新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展

新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展

新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展近年来,全球气候变化不断加剧,各类极端天气灾害频发,给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。

为了及时准确地监测和预报灾害性天气,天气雷达技术不断创新发展,新一代天气雷达在灾害性天气监测能力方面有了显著的提升。

本文将对新一代天气雷达的监测能力进行分析,并展望其未来的发展方向。

一、新一代天气雷达的主要特点新一代天气雷达的主要特点包括高时空分辨率、多参数观测、多普勒效应和立体观察能力。

高时空分辨率是指新一代天气雷达能够对天气系统进行更精细的观测,实现对灾害性天气的更准确监测和预警。

多参数观测是指新一代天气雷达可以同时获取降水、风场、颗粒物浓度等多种参数信息,为灾害性天气的监测提供更全面的数据支持。

多普勒效应是指新一代天气雷达通过测量雷达回波的频率变化,可以对风场进行观测,从而提高对强风、风暴等天气现象的监测能力。

立体观察能力是指新一代天气雷达可以实现对天气系统的三维立体观测,进一步提高对强对流天气和雷暴天气的监测准确性。

二、新一代天气雷达的应用领域新一代天气雷达的应用领域广泛,可以应用于短临天气预报、气候监测、空中交通管理、灾害性天气预警等方面。

在短临天气预报方面,新一代天气雷达能够提供更准确、更及时的降水量、风速、风向等信息,帮助气象部门更好地进行天气预报和预警。

在气候监测方面,新一代天气雷达能够提供全球范围内的降水、温度等数据,帮助气候研究人员深入了解全球气候变化。

在空中交通管理方面,新一代天气雷达能够及时监测到天气变化,为航班调度和飞行安全提供重要保障。

在灾害性天气预警方面,新一代天气雷达可以通过对降水量、闪电等走势的监测,提前预警强对流天气、暴雨洪涝等灾害天气,减少人员伤亡和财产损失。

三、新一代天气雷达的发展趋势随着科技不断发展,新一代天气雷达未来的发展将更加注重数据智能化和信息化。

首先,新一代天气雷达将更加注重数据的智能化处理,并结合机器学习和人工智能等技术,实现对天气数据的自动识别和分析,提高天气监测和预测的准确性。

相控阵雷达未来的发展趋势之:多波束相控阵雷达

相控阵雷达未来的发展趋势之:多波束相控阵雷达

相控阵雷达未来的发展趋势之:多波束相控阵雷达利用同一相控阵天线孔径同时形成多个无损或接近无损的接收波束,是相控阵雷达的一个重要特点。

综合起来,多波束相控阵天线的优势主要体现在以下几个方面:·单脉冲测角:形成和、差波束或实现比幅/比相的多个接收波束·充分利用雷达发射波束内的能量例如,美国AN/FPS-85空间目标预警和跟踪雷达,其收、发天线分置,发射波束宽度(1.4°)大于接收波束宽度(0.8°),相控阵天线形成图示的9个接收波束。

不仅能够充分利用发射波束主瓣照射覆盖区内的辐射信号能量.同时提供了幅度比较实现单脉冲两维测角的条件。

·应用于两坐标和三坐标雷达,提高雷达的搜索数据率和跟踪数据率·应用于原有两坐标雷达的接收天线,使雷达具有测高功能,成为三坐标雷达,并可降低作为三坐标雷达的造价·应用于分布式雷达与宽波束发射-高增益接收低截获雷达.满足宽监视空域覆盖的要求·多辐射源定位和多方向信号接收·目标确认和丢失目标重照雷达从发现目标到转入跟踪过程中必须对初发现目标进行确认,如用多个接收波束可缩短确认时间及提高确认结果的正确率。

当目标在跟踪过程中丢失后,必须在目标丢失区域附近进行局部搜索、重新发现目标。

此时具有多个接收波束形成能力的相控阵天线有利于提高丢失目标重照的效率。

1)相控阵天线接收多波束形成相控阵天线接收多波束形成可在射频、中频、视频,甚至光学波段形成。

目前,多数相控阵雷达接收多波束以射频方法为主。

当要形成的接收波束数目不大时,采用在低噪声放大器(LNA)后接移相器的方法,通常适用于强制馈电方式(若为空间馈电,可参照抛物面天线多波束设计方法,用多个初级馈源喇叭实现);当要形成的接收波束数目很大时,如要求覆盖较大空域(例如±60°扫描范围),一般多采用Blass多波束形成法、Butler矩阵多波束形成法、龙伯透镜法等。

相控阵天线技术的应用及未来发展趋势

相控阵天线技术的应用及未来发展趋势

相控阵天线技术的应用及未来发展趋势无线通信技术是现代化社会的重要基础设施之一。

而天线作为无线通信的关键组件,具有决定性的影响。

一种新型的天线技术——相控阵天线技术,近年来受到越来越多的关注。

相控阵天线技术通过电子调节单元阵列,能够控制无线信号的发射和接收方向,实现空间波束形成。

本文将简要介绍相控阵天线技术的基本原理及其在各个领域的应用,并对未来发展趋势进行探讨。

一、相控阵技术的基本原理相控阵技术是基于线性阵列的理论基础,其核心思想是通过电调单元阵列控制波束方向和波前形状。

通过调整电器单元的相位、振幅和极化状态,从而实现波束形成,控制波向。

相控阵技术主要包括以下两个方面的工作:(1)阵列设计:通过制造适当指定大小阵列,并将其分成相等部分阵列,聚焦调制适当的电流、智能电磁波发射器、电磁波接受器,实现阵列辐射成若干区域的强信号,从而实现波束形成。

(2)相位控制:相控阵技术通过电路调节不同元件的相位,保证不同元件形成的波前合成为期望的波前。

具体方法为:在所有基本元件间安装数字相移器,对于信号到达每一个元件的时间,通过计算求解出需要对元件设置的相位差,以实现相位的调节,最终实现波束的控制。

二、相控阵技术的应用相控阵技术具有广泛的应用领域。

下面将简要介绍其在军事、民用通信和雷达系统等各个领域的应用。

1、军事相控阵技术已经广泛应用于军事领域中的雷达系统。

在军事应用领域中具有极为重要的意义。

相控阵雷达具有精准的定位和目标跟踪等优势,可以有效地识别和追踪敌人。

在海上防御领域中,相控阵技术可以用于发现敌方舰队的位置以及船舶编队等信息的探测。

2、民用通信相控阵天线技术在民用通信领域也有着广泛的应用。

无线通信是现代社会的重要组成部分,相控阵技术可以提高通信信号的传输质量,减少信息的暴露。

同时,相控阵技术可以大大提高通信网络的容量,使得更多的人能够享受到高品质的通信服务。

例如,在车载通信系统中,通过使用相控阵天线技术,可以有效提升车辆之间的通信效率和通信质量。

雷达技术发展历程及未来发展趋势

雷达技术发展历程及未来发展趋势

雷达技术发展历程及未来发展趋势概述:雷达(Radar)是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。

它在军事、航空、气象、导航等领域发挥着重要作用。

本文将介绍雷达技术的发展历程,并探讨未来雷达技术的发展趋势。

一、雷达技术发展历程:1. 早期雷达技术:雷达技术起源于20世纪初期,最早用于军事领域。

早期雷达系统主要采用机械扫描方式,通过发送脉冲信号并接收回波来实现目标探测。

这些早期雷达系统在第二次世界大战期间发挥了重要作用,匡助军队进行目标侦测和导航。

2. 脉冲雷达技术:随着科技的进步,雷达技术逐渐发展为脉冲雷达技术。

脉冲雷达系统通过发送短脉冲信号并测量回波的时间来确定目标的距离。

这种技术具有高分辨率和较长探测距离的优势,被广泛应用于航空、气象和导航领域。

3. 连续波雷达技术:连续波雷达技术是雷达技术的又一重要发展阶段。

连续波雷达系统通过发送连续的电磁波信号,并测量回波的频率变化来确定目标的速度。

这种技术在航空领域中被广泛使用,用于飞行器的导航和着陆。

4. 相控阵雷达技术:相控阵雷达技术是近年来的重要突破。

相控阵雷达系统通过利用多个发射和接收单元的组合,实现对目标进行快速扫描和定位。

相控阵雷达技术具有高分辨率、快速探测和抗干扰能力强的特点,广泛应用于军事和航空领域。

二、雷达技术的未来发展趋势:1. 多波束雷达:多波束雷达技术是未来雷达技术的重要发展方向。

通过利用多个波束同时进行探测和测量,可以提高雷达系统的探测效率和准确性。

多波束雷达技术可以应用于军事侦察、航空导航和天气预测等领域。

2. 超高频雷达:超高频雷达技术是未来雷达技术的另一个重要方向。

超高频雷达系统可以利用较高频率的电磁波进行探测,具有更高的分辨率和探测距离。

这种技术可以应用于目标识别、隐身飞行器探测和地质勘探等领域。

3. 弹性波雷达:弹性波雷达技术是未来雷达技术的新兴方向。

弹性波雷达系统可以利用地球表面的弹性波传播进行探测,具有对地壳结构进行高精度探测的能力。

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益 G 反 比于 天 线 主 波 束 宽 度 ( A O A  ̄) 、 也 与 天线 有
效 截 面积 ( s ) 和 工作 波长 有 关 :
G一 ( 2 7 0 0 0~ 3 2 4 0 0 ) / ( A O A ̄)一 4 n( S ) / a
( 1 )
象 主要 针 对是 涨落 的 、 弥散 目标且 需要 精确 测量 , 所 以天 气 D AR将 面 临 一般 军 事 P AR 所 面 临 的 同样
收 稿 日期 : 2 0 1 4年 6月 3 0 日; 定 稿 日期 : 2 0 1 5年 2月 2 5日
5 6 2




第 4 3卷 ຫໍສະໝຸດ 的移 相器 。微 波移 相器信 号移 相 的定 义 :
。一 2  ̄ l / A ( 2 )


其中, z 为信 号传输 路径 的 电长度 。
就要 面临 更新换 代 , 需要 展 望 下 一 代 天 气 雷 达 的选
用 。虽然 相控 阵天 气 雷 达 还 未 进 入 实用 阶段 , 但 随
着相 控 阵雷 达 ( P h a s e d Ar r a y R a d a r ,P AR) 的 各项 技 术飞快 地 进 步 _ 1 ] 、 应用范 围的扩大l l 4 ] 、 以及 天 气 P AR相对 于传 统 天气 雷 达 所 具 有 的优 越 性 、 而
问题 以外 、 还将 面 临这些 特殊 问题 , 本 文将 提 出解决
部分 问题 的初 步设 想 。
当要 求平 面 P AR天 线 阵 列 的 方 向 图有 较 低 的
旁瓣 电平 和 较 窄 的主 波 束 宽 度 时 , 平面 P AR 天 线
的增 益 G 与辐 射 方 向 图 的 主 波束 宽 度 和 天 线 有 效 截面 积也 有类 似 的关 系 。
以控 制 的 天 线 阵 ” 。 1 . 1 P A R 天 线 的 性 能 特 点
P AR整机 成 本 和 保 障 费 用 却 在 快 速 地 下 降 、 P AR
正向数字化发展, 数字阵列雷达 ( D i g i t a l Ar r a y Ra d a r , D AR ) _ 6 ] 能胜 任 我 国下一 代天气 雷 达 。
由于 P AR 的天 线 波 束 形 成 、 波 束 扫 描 方 式 和
波 束数 量 都 和 传 统 的 机 械 扫 描 雷 达 不 同 ; 而 有 源
1 . 1 . 1 P AR天 线满 足 常规 天线 的经典 特性
常规 机 械扫 描 雷 达 的旋 转 抛 物面 天 线 , 天 线 增
P AR甚 至连发 射 和接收 体 系统 都改 变 了 ; 要求 更 加
阵技 术把 许多 阵元 有规 则地 在 面天线 或线 天线 上排 成 阵列形 式 , 每个 阵元都 能 发 ( 收) 电磁波 , 根据 电磁 波 的相 干原理 , 控 制 辐射 信 号 输 往 天 线 表 面 各个 阵
元 电流相 位 的变化 , 来形 成 和改 变 整 个 或部 分 天线 的空间 电磁 波束 的指 向 , 即 电子 扫 描 , 表示“ 相 位 可
( 浙江省大气探测技术保 障中心 , 杭州 3 1 0 0 7 1 )
摘要
基于相控 阵雷达的工作原理和各种工作方式下 的性能 特点 、 结合 天气雷达 的基本 要求 、 并 考 虑 到 相 控 阵 雷
达在生产 、 应用技术方面不断地成熟 、 成 本 的 飞 速 地 下 降和 财 政 的宽 裕 , 展 望 有 源 数 字 相 控 阵 多 普 勒 天 气 雷 达 的选
关键 词 相 控阵天气雷达 ; 展望 ; 面 临 问 题
引 言
1 P A R 的 性 能 特 征
新一代 天气 雷 达 ( C I NR AD) 在 我 国全 面 布 点 已
经十 多年 了, 将 逐 步进入 大修 改造 期 、 再 过 一 段 时 间
雷 达 在 搜 索 目标 时 , 需 要不 断地 改 变 电磁 波 束 的方 向 。传统 的雷 达通 过机 械扫 描转 动天线 来 改变 电磁 波束 的指 向 , 使 电磁 波束 扫过 规定 的空 域 ; 相控
用 。介 绍 有 源数 字 相 控 阵 多 普 勒 雷 达 发 展 现 状 和 作 为 天 气 雷 达 所 面 临 的 问题 : 如 减少数字 T / R组 件 的 总 成 本 、 各 种 数 字 波束 形成 模 式 及 自适 应 技 术 的移 植 和 改 进 、 数 据 信号 处 理 ( 软硬件 ) 技 术 和气 象 产 品 的 开 发 、 耗电计算 , 以及 全 寿命 期 间 的设 备保 障 等 , 提 出解 决 部 分 问题 的初 步设 想 。
1 . 1 . 2 P AR 的 相 移 方 法
传统 P AR天线 波束 扫 描 依 靠 雷 达馈 电 系统 中
h t t p : / / ww w. q x k j . n e t . c n气 象 科技 作者简介 : 王志武 , 男, 1 9 5 3 年生 , 学 士, 正研级高工 , 主 要 从 事 天 气 雷 达 技术 保 障工 作 , E ma i l :  ̄ j w z w@ 1 6 3 . c o n r
先进的、 多 样 的实时 数字 信号 处理 技术 ; 所 以有必 要
对 P AR特 点作 些简 单 介绍 _ 8 ] 。天气 D AR虽 然 可 借用 广泛使 用 的、 成熟 的军 事 P AR 技 术 , 但 军 事 P AR观测 对 象主 要针 对点 目标 而天 气 D AR观 测对
第 4 3卷 第 4期 2 O 1 5年 8月




Vo 1 . 43, No . 4 A ug .2 O1 5
M ETEOR0L0GI CAL SCI ENCE AND TECHNOL0GY
相 控 阵 多普 勒 天 气 雷 达 技 术 发 展 展 望
王 志武 杨 安 良
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