兰州理工大学学报

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等温热处理对Mg-xZn-0.3La-0.3Si镁合金组织的影响

黄晓锋, 贺光亮, 陈宣宇, 张鑫涛, 陶伟, 何丹丹

2025 (3): 1-8.

摘要 ( 192 )

PDF(5598KB) ( 81 )

采用等温热处理法对Mg-9Zn-0.3La-0.3Si合金进行不同时间与不同温度的热处理,研究了保温温度与保温时间对Mg-9Zn-0.3La-0.3Si合金非枝晶组织演变的影响,并分析非枝晶颗粒的形成机理.结果表明:等温热处理可以将Mg-9Zn-0.3La-0.3Si合金铸态枝晶组织转变为球状的非枝晶颗粒组织.合金在585 ℃保温30 min时获得的非枝晶组织最为理想,其固相率、形状因子和颗粒平均尺寸分别为74%、1.32及 63.59 μm.随着保温时间的延长或保温温度的增加,非枝晶颗粒平均尺寸和形状因子先减小后增大,非枝晶组织的固相率持续降低.非枝晶组织演变主要分为初始粗化、枝晶熔断和晶粒球化、颗粒合并及熟化3个阶段.

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磷烯热电输运特性的第一性原理模拟

徐一帆, 刘远超, 蒋旭浩

2025 (3): 9-14.

摘要 ( 102 )

PDF(3428KB) ( 34 )

磷烯是一种具有特殊结构的二维层状材料,具有优异的物理性能,是一种具有应用前景的中温型热电材料.利用密度泛函理论对磷烯的热电输运性能进行模拟研究,为进一步调控与改善磷烯的热电性能,需要对磷烯的各向异性以及声子和电子的输运机理进行深入研究.研究发现:磷烯具有尺寸效应,带隙可调,通过调节特征尺寸可以增加声子散射,降低热导率;磷烯具有各向异性,锯齿型方向(ZZ方向)热输运性能优异,随温度升高热导率下降;扶手椅型方向(AC方向)电输运性能优异,且随温度升高热电优值升高.在热输运性能方面,300 K时锯齿型方向(ZZ方向)上的晶格热导率κ_ZZ为142.7 W/mK,扶手椅型方向(AC方向)上的晶格热导率κ_AC为24.9 W/mK;800 K时κ_ZZ=44.45 W/mK,κ_AC=9.50 W/mK;在热电性能方面,300 K时AC方向上的ZT值为0.21,ZZ方向上的ZT值为0.01;800 K时AC方向上的ZT值为0.71,ZZ方向上的ZT值为0.05.

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3D打印多孔TiO₂光催化降解筛及光催化性能

李翠霞, 袁博, 王安航, 张鑫

2025 (3): 15-23.

摘要 ( 109 )

PDF(4048KB) ( 19 )

开发了一种使用直写成型(DIW) 3D打印方法制备多孔TiO₂光催化降解筛的成型技术,厘清了打印浆料中P25粉末、TiO₂前驱体溶胶和聚乙烯醇(PVA)含量对其成型性能的影响规律;进一步研究了降解筛的物相组成、微观形貌、能带结构和载流子寿命,并在模拟自然光下测定了其对盐酸四环素(TC)的光催化降解性能和循环稳定性.结果表明:TiO₂前驱体溶胶起到了分散P25颗粒和稳定浆料的作用,而PVA的加入则进一步改善了浆料的流变性能.当使用9 g P25粉末与10 mL TiO₂前驱体溶胶和1 mL质量分数为7%的PVA溶液混合时,得到了具有最佳成型性能的打印浆料,制备的降解筛结构完整,无塌陷和开裂.热处理后TiO₂前驱体溶胶转化而来的小粒径TiO₂填充在P25颗粒之间,起到了增强机械强度的作用,而PVA作为造孔剂极大地丰富了降解筛的孔隙结构.TiO₂光催化降解筛对TC表现出优异的光催化性能和循环稳定性,140 min内的降解率为98.4%,并在5次循环之后保持96.0%的降解率.

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钢渣单掺与复掺对氯氧镁水泥性能的影响

乔宏霞, 王金盆, 尚明刚, 韩月辉

2025 (3): 24-31.

摘要 ( 112 )

PDF(6415KB) ( 25 )

为拓展钢渣在不同水泥基材料中的应用,研究了钢渣单掺以及钢渣和粉煤灰复掺对氯氧镁水泥(MOC)流动度、水化热、抗压强度和耐水性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、低场核磁共振(LF-NMR)和扫描电子显微镜(SEM)等微观方法表征掺杂后水泥的水化产物和微观形貌.结果表明:钢渣作为辅助胶凝材料加入MOC中可以提高MOC的工作性能.当钢渣掺量为10%时,对MOC各龄期抗压强度影响不明显,提高了MOC的耐水性能.当掺量大于10%时,MOC的抗压强度和耐水性能显著下降.钢渣和粉煤灰在MOC中存在水化叠加效应,当复掺比例为1∶1时,试样水化放热总量最高,耐水性能最优,软化系数提高了0.38.

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基于RBF的风冷无油涡旋压缩机冷却通道结构优化

彭斌, 豆王红, 牛柯

2025 (3): 32-40.

摘要 ( 164 )

PDF(5518KB) ( 35 )

为了改善风冷无油涡旋压缩机冷却通道送风的均匀性,减小能量损失,提高动、静涡盘的散热效果,通过数值模拟和多目标优化对冷却通道进行了结构优化.以冷却通道截面、过渡形式以及导流板的形状和数量等为研究对象进行数值模拟,利用径向基神经网络构建近似模型,并利用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,选取结构参数,确定冷却通道的最终模型,进而研究入口速度与流场的关系.结果表明:优化后出口速度相对标准偏差降低了30.73%,中心截面速度相对标准偏差降低了50.17%,进出口压降减小了87.16%,在显著改善送风均匀性的同时减小了能量损失;虽然流场均匀性随入口速度变化不明显,但进出口压降发生急剧变化.

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新型流道强化气隙式膜蒸馏的实验研究

吴江波, 马峰, 杜小泽, 郭新瑞

2025 (3): 41-47.

摘要 ( 96 )

PDF(4049KB) ( 32 )

膜蒸馏技术属于可用工业低温余热驱动的水回收手段,在废水处理领域极具推广前景.在气隙式膜组件的热料液流道中加入不同尺寸的半圆柱形挡板,构建多种新型流道的膜组件;同时,建立实验台,在冷热料液入口温度和流量不同时对多种新型膜组件的膜通量和热效率开展系统性的实验研究.结果表明,热料液入口温度、流量和冷料液流量都与膜通量正相关,冷料液入口温度与膜通量负相关,热料液入口温度与热效率正相关.随着热流道中半圆柱形挡板的尺寸增大,相比未添加挡板的膜组件,新型膜组件的膜通量分别增大了4.3%、6.4%和8.7%,热效率分别提高了2.4%、3.4%和4.8%.由此说明,新型膜组件的构型具有膜通量大、热效率高的优势,可为高效气隙式膜蒸馏组件的开发提供优化基础.

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基于粒子群杂交算法的轮边减速器传动系统优化设计

魏永峭, 张振宁, 刘永平, 剡昌锋, 谢和平

2025 (3): 48-54.

摘要 ( 122 )

PDF(2342KB) ( 40 )

针对矿用电动轮自卸车轮边减速器存在自重大、效率低的问题,在满足平稳运行的前提下,对轮边减速器传动系统进行了多目标优化设计.采用具有遗传思想的粒子群(GA-PSO)杂交算法,将行星轮系的体积和传动效率作为优化目标,考虑装配等8种约束条件对目标函数进行约束,建立数学模型并且进行求解.通过对比分析优化前、后的模型可以发现,优化后轮边减速器的传动效率提高了0.79％,体积减小了11.36%.根据实际工况设置载荷谱并对优化后各齿轮的寿命进行分析,结果表明,二级太阳轮的最大损伤比为9.63%,总寿命可达756 400小时,其他齿轮的寿命均满足设计要求.

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基于多尺度空洞卷积神经网络的滚动轴承故障识别方法

汪小虎, 赵荣珍, 邓林峰, 郑玉巧

2025 (3): 55-63.

摘要 ( 105 )

PDF(4047KB) ( 21 )

针对现有卷积神经网络模型参数偏多导致滚动轴承智能诊断效率低和识别准确率受限于训练样本数量的问题,提出了基于多尺度空洞卷积神经网络的滚动轴承故障识别方法.该方法首先在模型的输入层采用大尺寸的空洞卷积核和标准卷积核提取一维振动信号的多尺度敏感特征,然后使用尺寸为1×1和3×1的小卷积核以及2×1的最大池化操作对输入层所提取敏感特征进一步提取深层抽象特征,最后用全局平均池化层代替传统卷积神经网络的全连接层.同时,分别采用西储大学轴承故障数据和实验室轴承故障数据进行实验验证.结果表明,该方法泛化性能良好,并且能够在训练样本较少的情况下出色地完成故障识别任务,即使在一定噪声干扰下也能够对轴承微弱故障准确识别.

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F^－修饰电池负极材料Ti₃C₂/MoS₂及Na⁺的存储能力

董明慧, 张燕, 申世英, 柳娜, 赵淑萍

2025 (3): 64-72.

摘要 ( 90 )

PDF(4152KB) ( 13 )

石墨烯用于Na⁺电池能够提供的离子嵌入位置非常有限,导致电池的电活性和电容量比较低,影响了充放电特性.为寻找全新的Na⁺电池负极材料,构造3种不同的F^－基团的吸附位置,即Ti1原子顶部(第一种构型Ⅰ-Ti₃C₂F₂)、C原子顶部(第二种构型Ⅱ-Ti₃C₂F₂)、Ti2原子顶部(第3种构型Ⅲ-Ti₃C₂F₂)并计算了3种构型的稳定性及Na⁺存储能力.计算结果表明:F^－官能团可降低形成能,增强结构稳定性,同时在两层异质结界面处的原子层间距增大,有利于Na⁺的嵌入和脱嵌.对于Ti₃C₂以及3种结构的Ti₃C₂F₂,Na⁺最稳定的吸附位置分别在Ti1原子顶部、S原子顶部以及Ti2原子顶部.随着介电常数的增大,Na⁺的吸附能也随之增大,尤其对Ⅰ-Ti₃C₂F₂和Ⅲ-Ti₃C₂F₂的影响非常明显.对于Ⅰ-Ti₃C₂F₂和Ⅲ-Ti₃C₂F₂,电解液能够降低扩散势垒,提升充放电速度.Ⅰ-Ti₃C₂F₂和Ⅲ-Ti₃C₂F₂的OCV曲线整体下降平缓、开路电压高,是理想的储能材料.

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基于事件驱动一致性的微电网系统分布式协同控制

吴丽珍, 姜文冬, 陈伟, 郝晓弘

2025 (3): 73-80.

摘要 ( 142 )

PDF(3079KB) ( 28 )

针对网络化的微电网系统中存在通信延时、高采样率、控制器更新次数多等问题,将事件驱动方法与一致性算法结合,提出一种基于事件驱动一致性的微电网系统分布式协同控制方法.将分布式电源作为分布式稀疏网络中的智能节点,应用一致性算法设计状态观测器,根据智能节点的状态信息设计事件触发条件.当事件触发时,观测器将实际状态值传输到控制器,同时向邻居控制器传输信息.该控制方法要求分布式控制器在事件触发时进行通信,能有效减少控制器更新次数,降低系统对网络带宽的要求.利用Lyapunov函数分析了控制系统的稳定性.最后,搭建MATLAB/Simulink仿真平台,验证了所提控制方法在通信延时下具有良好的动态性能.

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一种基于变分贝叶斯理论的椭圆形扩展目标跟踪方法

陈辉, 王莉, 张天佑, 张光华

2025 (3): 81-88.

摘要 ( 126 )

PDF(2256KB) ( 42 )

针对厚尾噪声条件下椭圆扩展目标跟踪问题,基于变分贝叶斯推断提出了一种鲁棒性学生t椭圆形扩展目标跟踪方法.首先,采用学生t分布对非高斯厚尾过程和量测噪声进行建模,利用K-L散度寻找最接近学生t分布的高斯分布,并将后验概率密度近似为高斯分布.其次,用服从逆威沙特分布的随机正定矩阵来描述椭圆形状大小和方向,然后基于分层高斯状态空间模型和变分贝叶斯方法推导出未知尺度矩阵和辅助随机变量,联合递推出目标的运动状态和形状扩展状态.最后,通过构建相应的仿真实验验证了所提算法的有效性和鲁棒性.

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基于改进乌燕鸥算法同步优化SVM的特征选择

赵小强, 缐文霞

2025 (3): 89-98.

摘要 ( 105 )

PDF(4255KB) ( 39 )

针对支持向量机(SVM)中特征选择和参数优化对分类精度有较大影响的问题,提出了一种基于改进乌燕鸥算法同步优化SVM的特征选择算法.首先利用Tent混沌映射对乌燕鸥种群初始化,增加种群多样性,在此基础上引入余弦自适应并结合模拟退火算法,避免乌燕鸥算法陷入局部最优的缺陷,增强算法全局搜索能力,提高收敛精度;其次将改进算法同特征选择和支持向量机相结合,同步优化二进制特征选择和SVM的参数;最后在10个标准数据集上进行特征选择仿真对比实验,实验结果表明相比原始算法及其他对比优化算法,所提算法能有效降低数据维度,提高分类准确率.

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基于细粒度字词特征的中文作者识别模型

赵宏, 张陈鹏, 王奡隆, 张扬

2025 (3): 99-106.

摘要 ( 105 )

PDF(2308KB) ( 25 )

现有作者识别模型大多针对英文建立,但由于中文与英文在语法和语言组成要素方面的差异,英文作者识别模型用于中文文本时会出现较大的偏差.为解决中文作者识别的问题,提出一种适配中文特点的模型,称为细粒度字词特征的中文作者识别模型.该模型使用并行卷积提取1至4字词的细粒度特征,结合注意力机制进行权重分配,最后通过分类器实现中文作者识别.实验结果表明,该模型与BERT、文本卷积网络(TextCNN)、循环神经网络(RNN)等基线模型相比,在三个中文作者识别数据集上的准确率平均提高2.09%、7.2%和6.71%,具有较高的实用价值.

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循环荷载作用下带延性铸造连接件的防屈曲支撑受力性能参数分析

殷占忠, 杨永安, 张素峰

2025 (3): 107-112.

摘要 ( 96 )

PDF(4774KB) ( 16 )

中心支撑钢框架中支撑与框架梁柱连接时,节点区域容易发生三轴应力场而导致脆性破坏.为此,用延性铸造连接件代替节点板和梁柱连接,对不同参数带延性铸造连接件的防屈曲支撑在循环荷载下的受力性能进行模拟分析,研究该类型防屈曲支撑的破坏模式、滞回曲线与耗能性能;分析延性铸造件耗能段长度、耗能板和加劲肋对该类型防屈曲支撑性能的影响.结果表明:该类型支撑受力时,铸造连接件耗能段率先屈服,随着荷载增加,支撑内核管进入塑性阶段,与铸造连接件共同耗能;带延性铸造连接件的防屈曲支撑滞回曲线饱满、对称,具有良好的耗能能力.

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交叉裂隙倾角对砂岩力学性质及扩展破坏的影响

陈祥, 肖桃李, 折海成

2025 (3): 113-118.

摘要 ( 94 )

PDF(5095KB) ( 10 )

交叉裂隙作为裂隙岩体中常见的形式之一,其交叉几何属性影响着岩体扩展破坏及灾变机理.以含单一组交叉裂隙岩样为研究对象,重点探讨了主、次裂隙倾角对岩样的力学性质和扩展破坏规律.结果表明:当主裂隙倾角小于等于45°时,主裂隙沿水平方向投影长度大于次裂隙,主裂隙倾角对岩样的峰值强度和弹性模量影响较大;当主裂隙倾角大于45°时,次裂隙向水平方向投影长度较大,次裂隙倾角对岩样峰值强度和弹性模量的影响较大.岩样表面宏观裂纹扩展主要以主裂隙尖端和次裂隙尖端裂纹为主,远场裂纹和表面剥落较少.岩样破坏模式受主、次裂隙向水平方向投影长度控制,即主裂隙投影长度大于次裂隙时,破坏由主裂隙控制,反之则由次裂隙控制.

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圆钢管高强卵石机制砂混凝土粘结滑移本构模型

管民生, 郑宗颖, 张坤, 杜宏彪

2025 (3): 119-126.

摘要 ( 78 )

PDF(996KB) ( 4 )

为研究圆钢管高强卵石机制砂混凝土界面粘结滑移性能,通过27根圆钢管高强卵石机制砂混凝土短柱试件的推出试验,获取荷载-滑移曲线参数,分析了试件粘结滑移的发展阶段与机理,考察了试件不同位置分布对于粘结滑移性能的影响,推导了考虑位置变化的粘结应力-滑移本构模型.结果表明,圆钢管高强卵石机制砂混凝土粘结滑移经历了胶结、滑移、摩阻力和后滑移四个阶段,试件不同位置处发生滑移的顺序不同;验证了所提出的圆钢管机制砂混凝土粘结滑移本构在本文推出试验试件中的适用性,并基于上述本构模型,通过引入位置函数反映了试件局部粘结强度和滑移值的变化特点,提出了考虑位置变化的粘结滑移本构模型,该改进模型能更完全地反映局部粘结滑移规律和机理.

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不同法向压力加载方式下水泥土-混凝土界面剪切力学性状试验研究

刘宏远, 竺明星, 李小娟, 彭顺开, 尹倩

2025 (3): 127-133.

摘要 ( 96 )

PDF(6198KB) ( 8 )

目前水泥土研究主要聚焦于其强度特性,而在水泥土-结构物界面剪切力学特性方面的研究相对比较匮乏,这将制约水泥土加固地基技术在以水平承载为主的大型块体基础中推广应用.为此,基于自主研制的大型界面剪切设备,开展了系列变法向应力反复加卸载和变法向应力连续加载等方式下的水泥土-混凝土界面剪切试验与机理研究,并基于摩尔-库伦准则推导了界面最小摩擦系数公式.结果表明:水泥土固化效应对界面剪切力学性能具有显著的增益作用,水泥土-混凝土界面摩擦系数随着固化时间的增长而逐渐提高;滑动剪切面在法向压力预压作用下可实现重塑,进而使得单个试样在反复加卸载方式下的界面剪切特性近似与多个相同试样单独加载等效;法向应力连续加载方式下的水泥土-混凝土界面剪切性能出现减弱现象,实际工程中应避免高估这种法向应力加载方式下的界面剪切性能.

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基于能量法的变参数桥梁结构内力优化及试验

杨国俊, 李喜梅, 赵行, 吕明航

2025 (3): 134-142.

摘要 ( 93 )

PDF(5378KB) ( 58 )

为确定变参数桥梁最优内力,针对第十四届全国大学生结构设计竞赛赛题中的模型进行理论分析与优化,建立单目标线性优化设计数学模型和桥梁结构简化计算模型.采用穷举算法,结合Visual C++编程优化计算,其中包括桥梁主跨跨径的优化、加载点荷载值选择,进行静力分析、结构优化设计和实际模型试验.推导了数值计算公式,提出以弯曲应变能最小为目标的桥梁跨径、荷载加载位置等参数随机优化的方法,寻求在荷载作用下结构的竖向位移和内力的最小值,得到荷载布置方式,反算主跨跨径,利用有限元软件建模分析,并进行试验验证,得到布载方式1为最优布载,P₁~P₈值分别为40、50、120、130、60、70、80、90 N.

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双排桩的收口效果及影响因素研究

何庆文

2025 (3): 143-149.

摘要 ( 108 )

PDF(2538KB) ( 9 )

某高速公路工程群桩基坑开挖为例,利用有限元软件建立数值模型,在通过现场监测结果和改进公式验证模型正确性基础上,对比分析双排桩收口与单排桩收口两种工况下的基坑变形;通过变量分析法研究桩径、排间距和桩间距对双排桩支护结构稳定性的影响并给出范围值.结果表明,双排桩支护结构的刚度和稳定性均高于单排桩支护结构,且收口效果也优于单排桩支护结构;改进公式所算得计算值与有限元模拟值曲线增长趋势相似,验证了公式和模型的正确性;桩径、排间距、桩间距均会影响双排桩支护结构的变形,当桩径为0.8~1.1 m、排间距取2~3.5倍桩径、桩间距取2~4倍桩径时,可达到双排桩支护结构的最佳效果.

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2-G-Motzkin路上的计数问题

杨胜良, 张愉媛

2025 (3): 150-155.

摘要 ( 97 )

PDF(524KB) ( 29 )

引入2-G-Motzkin路的概念,利用符号化方法,拉格朗日反演公式和Riordan矩阵研究了2-G-Motzkin路上的一些计数问题,给出了相应的发生函数和计算公式.

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半群BI(n,r)的极大(完全)独立子半群

罗永贵, 肖坚, 余江慧

2025 (3): 156-160.

摘要 ( 94 )

PDF(504KB) ( 16 )

设I_n和S_n分别为有限集X_n={1,2,…,n}上的对称逆半群和对称群.对0≤r≤n－1,令I(n,r)={α∈I_n:|im(α)|≤r},则I(n,r)是对称逆半群I_n的双边理想.记B_n=〈δ_n〉,其中对任意的i∈X_n有iδ_n=n+1－i,称B_n为X_n上的循环群.通过分析半群BI(n,r)=I(n,r)∪B_n的格林关系及生成关系,获得了半群BI(n,r)的(完全)独立子半群的完全分类.进一步,证明了半群BI(n,r)的极大独立子半群与极大完全独立子半群是一致的.

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共形射影等价的统计流形及其仿射浸入

徐晓利, 王瑜, 秦华军

2025 (3): 161-166.

摘要 ( 99 )

PDF(435KB) ( 12 )

具有平坦结构或者具有共形射影平坦结构的统计流形是信息几何研究的主要对象, 研究统计流形的共形射影等价性,并得到几条性质,同时研究了余维为2的相对仿射浸入,得到不同的浸入方式导出的统计结构的关系.

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非负矩阵的核单调刻画

林麟, 钟金

2025 (3): 167-172.

摘要 ( 86 )

PDF(567KB) ( 23 )

研究了非负矩阵核单调的刻画问题.利用非负满秩分解给出了非负矩阵是核单调的充分必要条件,并给出了核逆非负时的表示.通过数值例子说明了非负矩阵的核逆与Moore-Penrose逆和群逆的非负性不是等价的,并利用矩阵的Moore-Penrose逆和群逆给出了非负矩阵是核单调的一个充分必要条件.此外,给出了一个实矩阵是核单调的充分必要条件,推广了Collatz的结果.

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