综合评述
现代纺织技术・第12卷(2004)第1期
智能服装的现状及展望
巩继贤
(天津工业大学,天津,300160)
摘要:介绍了调温服装、变色服装、监控服装和形状记忆服装的性能、原理及产品,指出智能服装是未来服装的发展趋势。
关键词:智能服装;性能;原理;产品中图分类号:TS941.731.99
文献标识码:A
文章编号:1009.265X(2004)01.0047.03
1
前言
随着科技的进步和生活水平的提高,人们对服
等多种。根据用途不同智能服装可分为防护服、军装、运动衣和时装等。
装的要求也越来越高。人们希望服装除了保温功能外还应具有更多的功能。当具有防水、阻燃、抗菌和防静电等功能的服装出现后,人们又希望服装能够根据所处环境的改变而发生变化,即实现服装的智能化。许多专家也认为智能服装是将来纺织服装业的发展趋势。
智能服装是指模拟生命系统,同时具有感知和反应双重功能的服装。智能服装不仅能感知外部环境或内部状态的变化,而且通过反馈机制,能实时地对这种变化作出反应。感知、反馈和反应是智能服装的三大要素。
智能服装的智能化功能主要是通过以下几种途径实现的:
a)将具有感知和反应功能的智能纤维与普通纤维交织或将智能纤维编人普通纤维织物中,用这种含有智能纤维的面料做成智能服装。
b)对普通纤维进行改性,使之具有智能纤维的性能,再以此种面料做成服装。
c)将某些特殊物质用染整加工的方法结合到织物上,使普通织物具有智能特性,再做成服装。
d)将普通服装与外加元件相结合,制成智能服装。这些外加元件包括普通元件和高技术传感器、检测器、报警器等。
所依据的分类标准不同,智能服装有不同的分类方法。按响应方式的不同,智能服装可分为光响应服装、温度(热)响应服装和电磁辐射响应服装
收稿日期:2003—05—26
2调温服装2.1温度响应型
温度响应型智能服装是由蓄热调温纤维制成的。蓄热调温纤维是由于纤维中含有一定量的相变材料,当外界温度变化时,纤维中的相变材料会发生可逆相变,吸收热量或放出热量。当温度高于相变材料的熔点时,它会从固态变成液态,同时吸收热量;当温度底于相变材料的熔点时,它会从液态变成固态,同时放出热量。
通过这种相变物质在温度变化时的吸、放热量,可以在纤维周围形成相对稳定的微气候,在10~40℃范围内实现温度调节功能。
最早的蓄热调温纤维是美国的Hans将溶人液体的二氧化碳密封在中空纤维中制成的。20世纪60年代,美国农业部南方实验室的Vigo、Frost等人将聚乙二醇封人中空纤维内制成蓄热调温纤维。美国Boulder和Colorado—based公司成功地将相变材料微胶囊化,用这种微胶囊加工到织物上制成调温纺织品。1997年初,蓄热调温纺织品在美国面市,许多体育用品公司已将其用于新型运动服装。2.2湿度响应型
水由气态变为液态时要放出热量,反之由液态变成气态时要吸收热量。调温调湿纤维就是利用这一原理实现其功能的。当环境湿度变大时,纤维吸收空气中的水蒸气,使之变成吸附在纤维表面的液态水,同时放出热量;当环境湿度变小时,纤维所吸附的水又会变成水蒸气散发,同时吸收热量。
日本东洋纺公司将聚丙烯酸分子链进行亲水化处理,引入氨基和羧基,开发出具有调温功能的纤
・47
・
作者简介:巩继贤(1975一),男,河北临西人,在读硕士
生,从事用生物技术处理纺织材料的研究。
万方数据
现代纺织技术・第12卷(2004)第1期
维“爱克苏”。这种纤维的亲水性基团含量超过任何一种天然纤维,所以它的亲水性很高。而且通过调整纤维的结构,使纤维的吸湿放热和脱湿吸热过程得以平稳进行,从而使衣服内的温度调节缓和,并能防止出汗后的冷感。日本东丽公司也推出了名为“能量感应”的吸湿放热布料,用这种布料做成的服装比传统服装保暖2—5℃,且衣内湿度下降。2.3热响应型
日本东丽公司成功地制造于热响应型调温织物,温度在零度以下时,织物就变成黑色,以大量吸收阳光使服装升温;温度较高时,织物又变成白色以减少对阳光的吸收。这种织物是用热敏变色的微胶囊与树脂一起加工到基布上制得的。微胶囊中存在着色彩成分及显色剂和溶剂。在低温下,显色剂通过溶剂与色彩成分接触使织物显色;温度升高时,溶剂释出,显色剂与色彩分离而使织物褪色。目前这种织物主要用来制作滑雪衫之类的体育用品。3变色服装3.1光敏变色服装
光敏变色是指某些物质在一定波长的光照射下会发生变色,而在另一波长的光的作用下又会发生可逆变化回到原来颜色的现象。具有光敏变色特性的物质通常是一些具有异构体的有机物,如螺吡喃、萘吡喃和螺亚嗪等。这些化学物质在光的作用下能发生可逆的构型变化,因而表现出可逆的显色或褪色。
日本Kanebo公司将螺吡喃类光敏物质包覆在微胶囊中,用印花工艺制成光敏变色织物,这种织物在吸收波长为350~400nm的紫外线后,可由无色变成浅蓝或深蓝色。微胶囊化可以提高光敏剂的抗氧化能力,从而延长寿命。采用这种技术生产的变色T恤衫已供应市场,近年来国内也有类似产品销售。这类服装一般用于安全防护服和装饰性强的
时装。
3.2热敏变色服装
日本东丽公司开发出一种热敏变色织物Sway,它是将热敏材料密封在微胶囊内,用涂层技术整理到织物上制成的。这种微胶囊内含有3种成分:色素、显色剂和消色剂。调整三者的比例就可以得到颜色随温度变化的微胶囊。Sway是一种多色的织物,其基色有4种,可以组合成64种颜色,当温度变化超过5℃时即可发生颜色变化。它也可根据
・48・万 方数据
综合述评
不同的用途设定不同的变色温度,如滑雪服的变色温度为11—19℃,时装的变色温度为13~22℃。4监控服装
4.1
由光学纤维制成的服装
这种服装可以通过光学纤维传感器实现监控作
用。光纤传感器是迄今为止发展最为成熟的纤维传感器,它可以探测到应变、温度、电流、磁场及其它一些信号。美国Georgia理工学院的研究人员将光纤传感器植入衬衣来探测心率的变化,并希望根据光纤断裂后光输出信号的变化,来判断士兵受伤的部位和程度。该衬衣对于儿童和病人的日常监护也有很好的前景,美国SensaTex公司已准备进行产业化生产。
20世纪70年代以来,导电聚合物技术的快速发展为导电纤维传感器的快速发展奠定了基础。现在已有碳纤维、聚苯胺纤维、聚吡咯纤维、聚乙炔纤维等多种导电纤维问世。导电纤维和光学传感器结合或单独使用于温度、应力、电磁辐射和化学物质种类的检测。
意大利Pisa大学研究人员将聚吡咯涂层在莱卡纤维上,当纤维受到外力作用而产生收缩时,聚吡咯的导电性能产生变化,靠记录和分析电信号的变理工学院成功地开发出“敏捷衬衣”,它能使慢性疾病患者得到新的自由。这种棉质T恤衫能通过导电纤维静静地监控心率、血压、体温及其他指标,Tex公司作进一步开发并Vivo
Metrics公司的“救生衬衫”。
形状记忆服装是具有形状记忆效应的服装。所临界温度以上时,材料又恢复到初始形状的现象。在加热时可以向高温相进行可逆转变来实现其功能的。形状记忆合金包括镍钛合金、铜基系合金和铁4.2由导电纤维制成的服装
化,可以探测手指的运动情况。最近美国Georgia该项发明已由美国Sensa将进入市场。类似产品还有美国南加利福尼亚州
5形状记忆服装
谓形状记忆效应,是指具有一定形状的固体材料,在某一低温状态下经过塑性形变后,当加热到某一形状记忆材料包括形状记忆合金和形状记忆聚合物。形状记忆合金是通过热弹性马氏体的低温相,基系合金,其中镍钛合金是目前研究的最全面的材料。形状记忆聚合物一般是由保持固定形状的固定相和在某种温度下能发生可逆的软硬变化的可逆相
现代纺织技术・第12卷(2004)第1期
简报快讯
2005年春夏季流行趋势
(美国棉花公司)
0概论
调色彩。
・飞溅的水花、阳光和红马车搭配出了绝妙的色彩效
a)消费者因依恋而产生购买某种商品的欲望。在这里果,为T恤的图形设计以及印花重点色调的选择提供了要出售的不只是商品,更是隐藏在商品背后的一段段故事灵感。
和历史。
・田径运动服的浓重色彩与明亮色彩相搭配使之充满
b)童年的假期和家门口的色彩和印花图案也启发了我活力。
们的灵感。
・法式毛圈织物,纬向条纹毛圈织物。.e)色彩更加鲜亮、生动,更加柔和的颜色与深色掺杂・色织,网眼式透气性强的针织物。
在一起。
・斜纹组织、帆布组织、平纹组织和府绸组织织物。d)将独特的纤维组合方式、纱线结构及织物组织结构・薄纱和方格花布。等手法综合运用(例如在呢料服装中加入金属丝纱线)。
1.2第二主题:喝甜饮的人
e)继续使用活性染料,使鲜艳的色彩更为持久。・对纯朴时光的回忆,怀旧的工作装。
f)谨慎地加强对面料的后处理,使面料几乎看不出处・过季发白的效果与怀旧的色彩相搭配,少了一些甜腻理的痕迹,但却具有许多优良性能。
和无知。
1
色彩主题
・彩色的吧凳,苏打水的瓶子,和在油乎乎的铁架子上烤焦了的碎肉夹饼一亦启发色彩灵感。
1.1第一主题:海边散步道
・一台自动唱片点唱机轻柔地播放着流传已久的老歌。・年轻、顽皮、乐观。
・视觉刺激强烈的黑白搭配效果。・海边散步道充满乐趣,两边的糖果店带给我们愉快与・年轻人的市场和内衣市场。
欢乐。
-油脂的颜色和棕褐色是厚重下装的经典色彩,配以桃・色彩的随意组合。色冷饮和瓶子的绿色,苏打水的颜色可以作为印花的背景。
・运动装市场。
・桃色冷饮和瓶子的绿色让我们的视线从典型的彩色蜡・童装、青年装和周末休闲装。
笔画中转移出来,给我们带来了一种怀旧感。
・沙塔:是青年男子和男孩子卡其裤和工装裤绝好的基
・丝光和轧光的针织品。
詈曼的。形状记忆聚合物主要有聚氨酯、聚降冰片烯等。
参考文献:
……一
英国科研人员研制出用镍钛合金制成的防烫伤[1]贺昌城,顾振亚.智能型纺织品[J].针织工业,
服装。镍钛合金纤维先被加工成螺旋状,再进一步1999,(4):48—52.
加工成平面状,然后固定在服装面料内。当服装表[2]陶肖明,张兴祥.智能纤维的现状与未来[J].棉纺
织技术,2002,30(3):139—144.
面接触到高温时,形状记忆合金纤维发生形变,迅[3]张建春.高新技术在纺织工业中的应用和发展前景
速由平面状变成螺旋状,在两层织物之间形成很大[J].毛纺科技,2001,(3):3—8.
的空腔,防止高温烫伤皮肤。[4]姚康德,成国祥.智能材料[M].北京:化学工业出
版社,2002.
6结束语
[5]Tan
XM.Smartfibers,babricsandclothing,fundamental
and
application[M].WoodheadPublishingLimited,2001.
随着科技的发展,服装已突破了原有的保温和[6]RossiDD,DellaSantaA,MazzoldiA.Dressware:wearable
美化的范畴,正在走向功能化,进而走向智能化。hardware[J].MaterialsScience
andEngineering,1999,
(7):31—35.智能服装是继功能服装之后出现的又一高科技服[7]Congalton
D.Shape
memoryalloys
for
use
in
themally
装,它将在改善人们的劳动条件和提高人们的生活activatedcohhing,protectionagainst
flameand
heat【JJ.
质量方面发挥重要作用。智能服装的出现是人类服Fireand
Materials,1999,(23):223—226.
装史上的一次革命性变化,它的出现对纺织服装业[8]松本喜代一.高性能纤维・高机能纤维’96[J].染色
的发展有重大意义,并将产生深远的影响。
工桨,1996,45(1):2—23.
(责任编辑:马春晓)
万
方数据-49・
综合评述
现代纺织技术・第12卷(2004)第1期
智能服装的现状及展望
巩继贤
(天津工业大学,天津,300160)
摘要:介绍了调温服装、变色服装、监控服装和形状记忆服装的性能、原理及产品,指出智能服装是未来服装的发展趋势。
关键词:智能服装;性能;原理;产品中图分类号:TS941.731.99
文献标识码:A
文章编号:1009.265X(2004)01.0047.03
1
前言
随着科技的进步和生活水平的提高,人们对服
等多种。根据用途不同智能服装可分为防护服、军装、运动衣和时装等。
装的要求也越来越高。人们希望服装除了保温功能外还应具有更多的功能。当具有防水、阻燃、抗菌和防静电等功能的服装出现后,人们又希望服装能够根据所处环境的改变而发生变化,即实现服装的智能化。许多专家也认为智能服装是将来纺织服装业的发展趋势。
智能服装是指模拟生命系统,同时具有感知和反应双重功能的服装。智能服装不仅能感知外部环境或内部状态的变化,而且通过反馈机制,能实时地对这种变化作出反应。感知、反馈和反应是智能服装的三大要素。
智能服装的智能化功能主要是通过以下几种途径实现的:
a)将具有感知和反应功能的智能纤维与普通纤维交织或将智能纤维编人普通纤维织物中,用这种含有智能纤维的面料做成智能服装。
b)对普通纤维进行改性,使之具有智能纤维的性能,再以此种面料做成服装。
c)将某些特殊物质用染整加工的方法结合到织物上,使普通织物具有智能特性,再做成服装。
d)将普通服装与外加元件相结合,制成智能服装。这些外加元件包括普通元件和高技术传感器、检测器、报警器等。
所依据的分类标准不同,智能服装有不同的分类方法。按响应方式的不同,智能服装可分为光响应服装、温度(热)响应服装和电磁辐射响应服装
收稿日期:2003—05—26
2调温服装2.1温度响应型
温度响应型智能服装是由蓄热调温纤维制成的。蓄热调温纤维是由于纤维中含有一定量的相变材料,当外界温度变化时,纤维中的相变材料会发生可逆相变,吸收热量或放出热量。当温度高于相变材料的熔点时,它会从固态变成液态,同时吸收热量;当温度底于相变材料的熔点时,它会从液态变成固态,同时放出热量。
通过这种相变物质在温度变化时的吸、放热量,可以在纤维周围形成相对稳定的微气候,在10~40℃范围内实现温度调节功能。
最早的蓄热调温纤维是美国的Hans将溶人液体的二氧化碳密封在中空纤维中制成的。20世纪60年代,美国农业部南方实验室的Vigo、Frost等人将聚乙二醇封人中空纤维内制成蓄热调温纤维。美国Boulder和Colorado—based公司成功地将相变材料微胶囊化,用这种微胶囊加工到织物上制成调温纺织品。1997年初,蓄热调温纺织品在美国面市,许多体育用品公司已将其用于新型运动服装。2.2湿度响应型
水由气态变为液态时要放出热量,反之由液态变成气态时要吸收热量。调温调湿纤维就是利用这一原理实现其功能的。当环境湿度变大时,纤维吸收空气中的水蒸气,使之变成吸附在纤维表面的液态水,同时放出热量;当环境湿度变小时,纤维所吸附的水又会变成水蒸气散发,同时吸收热量。
日本东洋纺公司将聚丙烯酸分子链进行亲水化处理,引入氨基和羧基,开发出具有调温功能的纤
・47
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作者简介:巩继贤(1975一),男,河北临西人,在读硕士
生,从事用生物技术处理纺织材料的研究。
万方数据
现代纺织技术・第12卷(2004)第1期
维“爱克苏”。这种纤维的亲水性基团含量超过任何一种天然纤维,所以它的亲水性很高。而且通过调整纤维的结构,使纤维的吸湿放热和脱湿吸热过程得以平稳进行,从而使衣服内的温度调节缓和,并能防止出汗后的冷感。日本东丽公司也推出了名为“能量感应”的吸湿放热布料,用这种布料做成的服装比传统服装保暖2—5℃,且衣内湿度下降。2.3热响应型
日本东丽公司成功地制造于热响应型调温织物,温度在零度以下时,织物就变成黑色,以大量吸收阳光使服装升温;温度较高时,织物又变成白色以减少对阳光的吸收。这种织物是用热敏变色的微胶囊与树脂一起加工到基布上制得的。微胶囊中存在着色彩成分及显色剂和溶剂。在低温下,显色剂通过溶剂与色彩成分接触使织物显色;温度升高时,溶剂释出,显色剂与色彩分离而使织物褪色。目前这种织物主要用来制作滑雪衫之类的体育用品。3变色服装3.1光敏变色服装
光敏变色是指某些物质在一定波长的光照射下会发生变色,而在另一波长的光的作用下又会发生可逆变化回到原来颜色的现象。具有光敏变色特性的物质通常是一些具有异构体的有机物,如螺吡喃、萘吡喃和螺亚嗪等。这些化学物质在光的作用下能发生可逆的构型变化,因而表现出可逆的显色或褪色。
日本Kanebo公司将螺吡喃类光敏物质包覆在微胶囊中,用印花工艺制成光敏变色织物,这种织物在吸收波长为350~400nm的紫外线后,可由无色变成浅蓝或深蓝色。微胶囊化可以提高光敏剂的抗氧化能力,从而延长寿命。采用这种技术生产的变色T恤衫已供应市场,近年来国内也有类似产品销售。这类服装一般用于安全防护服和装饰性强的
时装。
3.2热敏变色服装
日本东丽公司开发出一种热敏变色织物Sway,它是将热敏材料密封在微胶囊内,用涂层技术整理到织物上制成的。这种微胶囊内含有3种成分:色素、显色剂和消色剂。调整三者的比例就可以得到颜色随温度变化的微胶囊。Sway是一种多色的织物,其基色有4种,可以组合成64种颜色,当温度变化超过5℃时即可发生颜色变化。它也可根据
・48・万 方数据
综合述评
不同的用途设定不同的变色温度,如滑雪服的变色温度为11—19℃,时装的变色温度为13~22℃。4监控服装
4.1
由光学纤维制成的服装
这种服装可以通过光学纤维传感器实现监控作
用。光纤传感器是迄今为止发展最为成熟的纤维传感器,它可以探测到应变、温度、电流、磁场及其它一些信号。美国Georgia理工学院的研究人员将光纤传感器植入衬衣来探测心率的变化,并希望根据光纤断裂后光输出信号的变化,来判断士兵受伤的部位和程度。该衬衣对于儿童和病人的日常监护也有很好的前景,美国SensaTex公司已准备进行产业化生产。
20世纪70年代以来,导电聚合物技术的快速发展为导电纤维传感器的快速发展奠定了基础。现在已有碳纤维、聚苯胺纤维、聚吡咯纤维、聚乙炔纤维等多种导电纤维问世。导电纤维和光学传感器结合或单独使用于温度、应力、电磁辐射和化学物质种类的检测。
意大利Pisa大学研究人员将聚吡咯涂层在莱卡纤维上,当纤维受到外力作用而产生收缩时,聚吡咯的导电性能产生变化,靠记录和分析电信号的变理工学院成功地开发出“敏捷衬衣”,它能使慢性疾病患者得到新的自由。这种棉质T恤衫能通过导电纤维静静地监控心率、血压、体温及其他指标,Tex公司作进一步开发并Vivo
Metrics公司的“救生衬衫”。
形状记忆服装是具有形状记忆效应的服装。所临界温度以上时,材料又恢复到初始形状的现象。在加热时可以向高温相进行可逆转变来实现其功能的。形状记忆合金包括镍钛合金、铜基系合金和铁4.2由导电纤维制成的服装
化,可以探测手指的运动情况。最近美国Georgia该项发明已由美国Sensa将进入市场。类似产品还有美国南加利福尼亚州
5形状记忆服装
谓形状记忆效应,是指具有一定形状的固体材料,在某一低温状态下经过塑性形变后,当加热到某一形状记忆材料包括形状记忆合金和形状记忆聚合物。形状记忆合金是通过热弹性马氏体的低温相,基系合金,其中镍钛合金是目前研究的最全面的材料。形状记忆聚合物一般是由保持固定形状的固定相和在某种温度下能发生可逆的软硬变化的可逆相
现代纺织技术・第12卷(2004)第1期
简报快讯
2005年春夏季流行趋势
(美国棉花公司)
0概论
调色彩。
・飞溅的水花、阳光和红马车搭配出了绝妙的色彩效
a)消费者因依恋而产生购买某种商品的欲望。在这里果,为T恤的图形设计以及印花重点色调的选择提供了要出售的不只是商品,更是隐藏在商品背后的一段段故事灵感。
和历史。
・田径运动服的浓重色彩与明亮色彩相搭配使之充满
b)童年的假期和家门口的色彩和印花图案也启发了我活力。
们的灵感。
・法式毛圈织物,纬向条纹毛圈织物。.e)色彩更加鲜亮、生动,更加柔和的颜色与深色掺杂・色织,网眼式透气性强的针织物。
在一起。
・斜纹组织、帆布组织、平纹组织和府绸组织织物。d)将独特的纤维组合方式、纱线结构及织物组织结构・薄纱和方格花布。等手法综合运用(例如在呢料服装中加入金属丝纱线)。
1.2第二主题:喝甜饮的人
e)继续使用活性染料,使鲜艳的色彩更为持久。・对纯朴时光的回忆,怀旧的工作装。
f)谨慎地加强对面料的后处理,使面料几乎看不出处・过季发白的效果与怀旧的色彩相搭配,少了一些甜腻理的痕迹,但却具有许多优良性能。
和无知。
1
色彩主题
・彩色的吧凳,苏打水的瓶子,和在油乎乎的铁架子上烤焦了的碎肉夹饼一亦启发色彩灵感。
1.1第一主题:海边散步道
・一台自动唱片点唱机轻柔地播放着流传已久的老歌。・年轻、顽皮、乐观。
・视觉刺激强烈的黑白搭配效果。・海边散步道充满乐趣,两边的糖果店带给我们愉快与・年轻人的市场和内衣市场。
欢乐。
-油脂的颜色和棕褐色是厚重下装的经典色彩,配以桃・色彩的随意组合。色冷饮和瓶子的绿色,苏打水的颜色可以作为印花的背景。
・运动装市场。
・桃色冷饮和瓶子的绿色让我们的视线从典型的彩色蜡・童装、青年装和周末休闲装。
笔画中转移出来,给我们带来了一种怀旧感。
・沙塔:是青年男子和男孩子卡其裤和工装裤绝好的基
・丝光和轧光的针织品。
詈曼的。形状记忆聚合物主要有聚氨酯、聚降冰片烯等。
参考文献:
……一
英国科研人员研制出用镍钛合金制成的防烫伤[1]贺昌城,顾振亚.智能型纺织品[J].针织工业,
服装。镍钛合金纤维先被加工成螺旋状,再进一步1999,(4):48—52.
加工成平面状,然后固定在服装面料内。当服装表[2]陶肖明,张兴祥.智能纤维的现状与未来[J].棉纺
织技术,2002,30(3):139—144.
面接触到高温时,形状记忆合金纤维发生形变,迅[3]张建春.高新技术在纺织工业中的应用和发展前景
速由平面状变成螺旋状,在两层织物之间形成很大[J].毛纺科技,2001,(3):3—8.
的空腔,防止高温烫伤皮肤。[4]姚康德,成国祥.智能材料[M].北京:化学工业出
版社,2002.
6结束语
[5]Tan
XM.Smartfibers,babricsandclothing,fundamental
and
application[M].WoodheadPublishingLimited,2001.
随着科技的发展,服装已突破了原有的保温和[6]RossiDD,DellaSantaA,MazzoldiA.Dressware:wearable
美化的范畴,正在走向功能化,进而走向智能化。hardware[J].MaterialsScience
andEngineering,1999,
(7):31—35.智能服装是继功能服装之后出现的又一高科技服[7]Congalton
D.Shape
memoryalloys
for
use
in
themally
装,它将在改善人们的劳动条件和提高人们的生活activatedcohhing,protectionagainst
flameand
heat【JJ.
质量方面发挥重要作用。智能服装的出现是人类服Fireand
Materials,1999,(23):223—226.
装史上的一次革命性变化,它的出现对纺织服装业[8]松本喜代一.高性能纤维・高机能纤维’96[J].染色
的发展有重大意义,并将产生深远的影响。
工桨,1996,45(1):2—23.
(责任编辑:马春晓)
万
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