中国有色金属学报（英文版）

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Nidhi SHARMA, Zahid A. KHAN, Arshad Noor SIDDIQUEE

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2113-2136.

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在工程应用中需要通过连接不同的材料制成零部件以满足不同的要求。由于所用材料的力学、热和电性能存在巨大差异，使得这些零部件的制造极具挑战性。搅拌摩擦焊(FSW)能够用于连接异种材料，如铝(Al)和铜(Cu)。关于异种材料的连接，特别是铝-铜，文献来源比较分散，因此，铝-铜搅拌摩擦焊的信息收集比较繁琐。本文综述铝-铜的搅拌摩擦焊，为科研人员提供相关信息。文中全面涵盖和系统总结铝-铜搅拌摩擦焊的各项问题，如工具设计和尺寸、工艺参数以及流程对零件力学性能、微观组织和缺陷形成的影响。此外，还提出和探讨铝-铜搅拌摩擦焊的几个改进工艺。该工作不仅列举前人的主要成果，还提出铝-铜搅拌摩擦焊的发展建议。

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纳米银对铸态6061铝合金的组织、力学和摩擦性能的影响

G. PITCHAYYAPILLAI, P. SEENIKANNAN, P. BALASUNDAR, P. NARAYANASAMY

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2137-2145.

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利用搅拌铸造法制备不同含量纳米银(1%，2%)6061铝基合金，采用硬度、拉伸、压缩和磨损实验表征所制备的试样，并用布氏硬度试验机测试样品的室温硬度。随着合金化元素质量分数的增加，硬度明显增大。采用光学显微镜检测抛光样品，通过扫描电子显微镜进一步研究拉伸和压缩试件的断裂表面。与基体合金相比，铝-银合金的抗压强度、极限抗拉强度、伸长率和耐磨性有所提高。采用搅拌铸造技术得到了相对均匀和精细的组织，提高了熔融金属中增强材料的添加量。结果表明，最佳硬度组合6061铝-纳米银合金可取代传统材料，获得更优的性能和较长的寿命。

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固溶处理对7075铝合金第二相演变和力学性能的影响

邹秀亮,闫洪,陈小会,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2146-2155.

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利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、差示扫描量热仪(DSC)、硬度测试及拉伸测试研究固溶处理工艺对铸造7075铝合金第二相演变和力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度和时间的增加，Mg(Zn,Cu,Al)2相逐渐溶解到基体内，Al7Cu2Fe相由于熔点高，其形貌和尺寸基本没有发生变化。继续升高温度和延长时间，则开始出现粗大黑色Mg2Si颗粒。合金经460 °C固溶5 h处理，其显微硬度、抗拉强度和伸长率相比基体合金分别提高55.1%、40.91%和109.1%。这是因为此时共晶相Mg(Zn,Cu,Al)2基本完全溶解，且基本没有粗大黑色Mg2Si颗粒出现。

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冲击热处理AW-7075-T6板材的成形过程

M. KUMAR,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2156-2162.

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研究AW-7075-T6板材在200~480 °C进行冲击热处理的成形行为。采用室温拉伸和深拉拔试验表征冲击热处理后样品的可成形性；采用差示扫描量热法(DSC)分析AW-7075板材冲击热处理前后的相沉积状态。结果表明，从300 °C起，随着冲击热处理温度的升高，板材的成形性开始提高；由η′析出物溶解导致的应变硬化以及剩余析出物的粗化有助于板材室温成形性能的提高；沉淀物的再析出和粗化是冲击热处理试样强度提高的主要原因。

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工艺参数对Al7034-T6复合材料冲蚀磨损行为的影响

B. A. MUDASAR PASHA, Kaleemulla MOHAMED

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2163-2171.

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采用Taguchi法预测工艺参数对不同含量SiC和Al2O3增强Al7034-T6复合材料冲蚀磨损行为的影响。用一种简单的工艺即搅拌铸造技术制备此混合金属基复合材料。用扫描电镜研究复合材料的表面形貌及其随加工时间的演变规律。利用基于Taguchi法的L16正交实验法进行冲蚀磨损实验以确定影响磨损率的关键因素。结果表明，相对于其他参数，增强剂含量和冲击速度对此复合材料的冲击磨损速率的影响最大，且其抗磨损性能随增强剂SiC和Al2O3含量的增加而增强。

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变形参数对AZ31B镁合金直齿圆柱齿轮热锻过程中变形和显微组织演变的影响

金朝阳,李南南,张琦,严凯,崔振山

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2172-2180.

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应用有限元模拟和统计分析方法研究变形参数对直齿圆柱齿轮成形过程中变形和显微组织演变的影响。将有限元方法与显微组织演化模型相集成建立了基于浮动凹模设计的齿轮成形有限元模型。采用Gleeble热力模拟实验和定量金相分析技术获得镁合金高温流动应力曲线和动态再结晶模型。数值模拟和实验检验表明，由于齿轮形状复杂，且坯料与模具间存在接触摩擦，齿轮各部位变形和显微组织存在不均匀现象。变形温度降低或者变形速率增加，有利于获得平均晶粒尺寸细小的组织，但是变形和显微组织不均匀性增大，其原因和流动应力曲线特征有关。

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搅拌摩擦焊接AA6061-AZ31B合金异质接头在搅拌区的电化学腐蚀行为

R. KAMAL JAYARAJ, S. MALARVIZHI, V. BALASUBRAMANIAN

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2181-2192.

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异质金属的连接在交通运输领域如燃料消耗降低、材料质量减轻、排放量减少等方面具有较多优越性。然而，采用熔焊工艺对铝、镁合金进行焊接是一个非常复杂的过程。搅拌摩擦焊接方法是一种对铝、镁合金进行连接的有效方法。在搅拌摩擦焊接过程中，铝、镁合金在搅拌区混合，致使合金在该区的耐蚀性能变差。本文作者研究搅拌摩擦焊AA6061-AZ31B合金异质接头的耐蚀性能，通过改变氯离子浓度、NaCl溶液的pH值和焊接时间对样品进行恒电位极化实验。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射技术对样品的腐蚀表面进行表征。结果表明，在所研究的3个参数中，焊接时间对搅拌摩擦焊AA6061-AZ31B合金异质接头耐蚀性能的影响最显著。

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TiZrNiCu非晶钎料钎焊TiBw/TC4复合材料和Ti60合金

宋晓国,张特,冯养巨,檀财旺,曹健,张文丛

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2193-2201.

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使用TiZrNiCu 非晶钎料成功实现了TiBw/TC4 复合材料和 Ti60 合金的钎焊连接。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X 射线衍射仪及万能材料试验机表征钎焊接头的组织及性能。在940 °C保温10 min下，钎焊接头的典型界面组织为TiBw/TC4 复合材料/ β-Ti+TiB晶须/(Ti,Zr)2(Ni,Cu)金属间化合物层/β-Ti 层/Ti60 合金。钎焊过程中元素向母材中的扩散过程直接影响接头界面结构。钎焊温度的升高使(Ti,Zr)2(Ni,Cu) 金属间化合物层的厚度减小，当钎焊温度超过1020 °C时，(Ti,Zr)2(Ni,Cu)金属间化合物层消失。钎焊温度较低时，生成的脆性相 (Ti,Zr)2(Ni,Cu)不利于接头性能。接头剪切强度随钎焊温度的升高呈先增加后降低的趋势，在1020 °C下获得最大的剪切强度368.6 MPa；而当钎焊温度达到1060 °C时，接头强度降低，这是由于形成了粗大的层状(α+β)-Ti组织。

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不同氛围下AgCu-WS2复合材料的干摩擦磨损行为

吴集思,李景夫,张雷,钱志源

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2202-2213.

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通过粉末冶金热压法成功制备出了具有不同WS2含量的银基复合材料，并对其进行了对偶材料为银盘，湿大气、干氮气和真空条件下，载荷为5 N的球盘式摩擦磨损试验。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色谱(EDS)和X射线光电子能谱对材料的组成，磨屑及磨损表面分别进行表面形貌表征、表面元素分析和元素价键分析。研究表明，摩擦氛围对此类银基复合材料的摩擦学行为具有较大影响，在湿大气中呈现出较高的摩擦系数，而在干氮气中摩擦系数最小。进一步研究表明，摩擦环境对材料摩擦过程中润滑膜的形成具有重要影响，主要是膜的厚度与组成。此外，不同的摩擦环境下，磨粒磨损和分层是此类银基复合材料的主要磨损机制。

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Cu-WC复合材料涂层的受限烧结和磨损性能

J. L. CABEZAS-VILLA, L. OLMOS, H. J. VERGARA-HERNáNDEZ, O. JIMéNEZ, P. GARNICA, D. BOUVARD, M. FLORES

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2214-2224.

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采用固态烧结法制备Cu-WC金属基复合材料涂层。将不同体积分数(5%-30%)的WC增强颗粒与Cu颗粒混合，然后在还原性气氛和垂直膨胀计中于1000 °C进行烧结。结果表明，复合材料涂层的烧结动力学受基体材料和WC颗粒的影响，WC颗粒能减缓粉末径向和轴向的致密化。复合材料涂层紧实地粘附于基体上，而WC颗粒随机分布在基体中。与未添加增强剂的样品相比，添加了WC增强剂的样品的显微硬度增加，磨损量降低至原来的1/17。样品在载荷为5 N条件下的主要磨损机理为磨粒磨损，当WC增强剂的体积分数为20%时复合涂层的性能最优。

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两步等离子体电解氧化陶瓷涂层的结构、腐蚀和力学行为

H. KHANMOHAMMADI, S. R. ALLAHKARAM, N. TOWHIDI

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2225-2233.

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等离子体电解氧化(PEO)被认为是提高轻合金表面性能的一种低成本和环境友好的表面处理工艺。采用两步PEO法研究Ti6Al14V合金上陶瓷涂层的形成，并将该涂层样品的结构、电化学和力学性能与在碱性电解液中采用一步PEO法的样品进行比较。利用场发射扫描电镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)技术对其结构性能进行表征。采用线性极化法进行电化学研究，并使用Knoop显微硬度和纳米压痕法研究其力学性能。结果表明，第二步电解氧化使涂层表面孔隙率和平均孔径都增大，两步法导致涂层厚度从12.5 增加到13.0 μm。电化学测试结果表明，第二步导致极化电阻从1800.2下降到412.5 k？/cm2，保护效率从97.8%降至90.5%。纳米压痕结果表明，在酸性电解液中采用第二步加工工艺后，PEO涂层变得更加柔软，但韧性更大。

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Fe替代Ni对Ni-Mn-Sn磁性形状记忆合金结构、马氏体相变以及力学性能的影响

谭昌龙,冯志成,张琨,吴明阳,田晓华,郭二军

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2234-2238.

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在Ni50-xFexMn38-Sn12 (x=0，3%，摩尔分数)铁磁形状记忆合金中，通过Fe元素掺杂部分替代Ni元素，对其结构、马氏体相变以及力学性能的影响进行研究。结果表明，在室温附近通过Fe替代Ni，改变了合金的微观组织以及晶体结构，同时马氏体相变温度下降了32.5 K。马氏体相变所跨越的温度区间为288.9~352.2 K。研究发现，通过掺杂Fe元素可以显著提高Ni-Mn-Sn合金的力学性能。Ni47Fe3Mn38Sn12合金在11%断裂应变时展现出最大的压缩强度855 MPa。另外，揭示了改善力学性能的机制。通过掺杂Fe元素改变了Ni50Mn38Sn12合金晶粒间的断裂方式，使其从沿晶断裂转变为Ni47Fe3Mn38Sn12合金的穿晶解理断裂。

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Na+掺杂对锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4晶体结构和电化学性能的影响

王江峰,陈丹,吴伟,王丽,梁广川

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2239-2248.

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采用简单固相法制备LiNi0.5Mn1.5O4及Na+掺杂的Li0.95Na0.05Ni0.5Mn1.5O4正极材料，研究Na+掺杂对LiNi0.5Mn1.5O4材料晶体结构和电化学性能的影响。分别采用XRD、SEM、FT-IR、CV、EIS和恒流充放电测试对样品进行表征。结果表明，未掺杂和Na+掺杂样品均为由八面体一次颗粒组成的二次团聚体颗粒，Na+掺杂在一定程度上减小了一次颗粒尺寸。Na+掺杂可有效抑制LixNi1-xO杂相的生成，提高Ni/Mn无序度，降低电荷转移阻抗，加快锂离子扩散，从而提高材料的倍率性能。但是，掺杂的Na+倾向占据锂离子的8a位置，从而迫使相同数量的锂离子占据16d八面体位置，这使尖晶石结构变得不稳定，因此，Na+掺杂并没有改善LiNi0.5Mn1.5O4材料的循环稳定性。

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南昌市污水处理厂污泥中重金属的污染危害

杨婷,黄华军,赖发英

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2249-2259.

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对南昌市红谷滩、朝阳、青山湖和象湖4个主要污水处理厂污泥中重金属的污染危害进行探讨。依据污泥样品中重金属的总含量、化学形态和可浸出量，对污泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Ni 6种重金属的污染特性和环境风险进行评估。研究结果表明，除了重金属Pb，青山湖污水厂污泥中重金属的总量高于其他3个污水厂污泥(红谷滩、朝阳和象湖)。大部分污水厂污泥中重金属Cd和Ni总含量超过了相应的标准。重金属Cu、Cr和Pb主要以潜在影响和稳定态的形式存在，而重金属Zn和Ni则具有较高的活性，重金属Cd的化学形态分布较为均衡。重金属的可浸出量几乎都超过相应的标准值，尤其是重金属Zn和Ni。污泥中重金属的潜在生态风险指数高达4263.34~7480.26，也即，重金属的生态风险处于“非常高”的水平。另外，污泥中重金属Cd的污染占主要地位。

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斑岩型铜钼矿等可浮浮选回收钼和铜

林清泉,顾帼华,王晖,刘有才,王重庆,符剑刚,赵俊瑶,黄锣锣

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2260-2271.

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为了有效提高多宝山斑岩铜钼矿的辉钼矿回收率，开发了铜钼等可浮浮选的工艺流程。系统地考察了浮选方案、捕收剂种类、磨矿细度、粗选pH值及药剂用量对辉钼矿浮选回收的影响。结果表明，与煤油、柴油相比，变压器油在水中具有较强的分散能力，且对辉钼矿的浮选选择性较优，因而在低用量条件下便可获得较高的钼回收率。另外，与混合浮选方案相比，等可浮浮选方案利用变压器油作捕收剂不仅可获得较优的铜钼混合精矿(钼回收率和品位分别为90.77%和0.80%)，而且能提高钼精矿的钼回收率在18%以上、钼品位在5%以上。工业浮选试验结果进一步表明，采用等可浮浮选方案选别该斑岩铜钼矿是行之有效的。

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硫化锌精矿直接浸出动力学及其半经验模型

Nima SADEGHI, Javad MOGHADDAM, Mehdi OJAGHI ILKHCHI

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2272-2281.

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在中试规模管式反应器中直接浸出贫铁硫化锌精矿，研究其浸出动力学。为满足静压浸出条件，将含硫酸亚铁和硫酸的矿浆注入到垂直放置的直径8 m的管式反应器中，空气从反应器的底部吹入。考察了初始硫酸浓度、反应温度、矿粒直径、初始硫酸锌浓度、矿浆浓度和铁含量对反应动力学的影响。结果表明，硫化锌精矿的直接浸出遵循收缩核模型，过程受化学反应控制，其表观活化能为49.7 kJ/mol。采用半经验模型描述该过程，得到铁含量、硫酸浓度、硫化锌精矿浓度和矿粒直径的反应级数分别为0.982、0.189、-0.097和-0.992。采用SEM-EDS对硫化锌精矿浸出反应前后的矿粒进行分析，发现当锌的浸出率低于60%时，由于反应器搅拌的问题，颗粒表面硫产物层脱落，会影响浸出溶液与颗粒表面的接触。

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不同进液方式下铜电解槽内电解液流动特性的评价

周萍,马海博,谢紫微,闫红杰,Chenn Q. ZHOU ,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2282-2290.

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铜电解槽的进液口布置方式对极板间的流场有着显著的影响，而流场的分布决定电解过程中的电流分布。为了深入了解电解液在竖直极板间复杂的流动行为，以铜电解槽为研究对象，建立了针对“一端进液”、“底部中心进液”、“上侧交错进液”和“底部交错进液”4种不同进液方式下电解槽内电解液的流动过程的三维计算流体动力学模型并进行数值模拟。结果表明：由于“底部中心进液”式电解槽中进液口的位置分布不均匀，其速度的极差较大，是交错进液时的4倍以上。另外，由于“底部交错进液”式电解槽内电解液的湍流强度较大, 因此其体平均速度是“一端进液”式的4倍。综合来看，“底部交错进液”式电解槽能够将新鲜的电解液快速、均匀地补充到极板间，为提高电流密度和增加产能奠定了基础。

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盐酸体系中As-Sb合金的电结晶形核/生长机理

曹华珍,张煜峰,王倩倩,伍廉奎,郑国渠

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2291-2299.

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通过循环伏安(CV)测试和电流暂态曲线研究玻碳电极(GC)表面As-Sb合金的初期电结晶行为。绘制无因次电流暂态曲线，发现As-Sb合金的初期电结晶形核/生长过程遵循受扩散控制的三维形核模型。通过对电流暂态曲线分析计算得到相关形核参数。重点研究Sb(III)浓度对形核过程的影响。定量分析结果表明，Sb(III)能加快As-Sb合金的形核速度，从而使沉积物形貌由颗粒状结构转变为致密的层状结构。

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Ni-TiO2复合纳米晶的晶粒生长及热稳定性

牛特,陈为为,程焕武,王鲁

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2300-2309.

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系统研究Ni-TiO2复合纳米晶的晶粒生长及热稳定性。通过电沉积法制备Ni-TiO2复合纳米晶，并在电沉积过程中改变纳米TiO2纳米颗粒含量，制得不同TiO2含量的Ni-TiO2复合纳米晶。详细讨论TiO2含量对晶粒尺寸、相结构和显微硬度的影响；并考察不同TiO2含量Ni-TiO2复合纳米晶在加热过程中对应晶粒的生长和扩散机制。400 °C退火处理保温90 min之后，掺入20 g/L TiO2的复合纳米晶具有最佳的显微硬度，达到HV50 270。激活能的计算结果表明，高温时晶格扩散为复合纳米晶生长的主导机制；高温时增加TiO2纳米颗粒含量能提高晶粒生长的激活能，从而抑制晶粒生长。

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熔盐电化学合成NbC-Sn复合粉末

李红梅,宋秋实,许茜,陈莹,孟靖淳,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(10): 2310-2316.

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研究在900 °C 的CaCl2-NaCl熔融盐体系中，以SnO2、Nb2O5 和碳粉为前驱体，使用电化学还原和原位碳化的方法，成功制备出NbC-Sn复合粉体材料。通过对不同反应阶段的产物进行分析，研究反应过程机理。考察前驱体中碳粉物质的量变化对最终产物的影响，并通过酸浸NbC-Sn粉体的方式制备NbC。研究表明通过该方法制备出尺寸分别为50~100 nm和200 nm的NbC和Sn颗粒，两者紧密地聚集在一起。SnO2在烧结过程中被碳还原为金属Sn，Nb2O5在熔盐中被逐步电化学还原为金属Nb，并与碳反应生成NbC。其中，历经了铌酸盐的形成与分解、低价铌氧化物的形成与进一步还原等过程。当阴极片中的碳不足时，会造成铌氧化物还原不完全并形成Nb3Sn。复合粉体材料通过HCl水溶液浸出，能够获得分散性很好的NbC粉体材料。

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2017年, 第27卷, 第10期　刊出日期：2017-10-25

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