ABAQUS二次开发教程

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1、ABAQUS(Python语言)二次开发教程ABAQUS(Python语言)二次开发人生苦短,我用Python作者:Fan ShengbaoPython2.72017年12月25目 录第一章 Python程序基本语法11.1Python语法结构11.2Python元组11.3Python列表11.4Python字典21.5Python集合31.6Python字符串31.7Python分支语句41.8Python循环语句51.8.1for循环51.8.2while循环51.9Python定义函数51.10Python模块61.11Python包71.12Python文件和目录71.12.1目录操

2、作71.12.2文件操作71.13Python异常处理8第二章 ABAQUS/Python二次开发92.1ABAQUS执行Python程序92.2编写ABAQUS/Python程序102.3ABAQUS录制Python程序102.4ABAQUS/Python对象介绍112.4.1 session对象112.4.2 mdb对象112.4.3 odb对象132.5ABAQUS完整二次开发示例142.6ABAQUS二次开发常用函数162.6.1 Part模块常用函数16第一章 Python程序基本语法1.1 Python语法结构Python语言以缩进来约束每个程序块,编写程序时要特别注意每一行的缩进

3、量,同一层次的语句应具有相同的缩进量。下面是一段Python程序示例:- coding:utf8 *-for i in range(1,10): for j in range(1,i+1): print str(j)+x+str(i)+ = +str(ij), print 该段程序主要功能是实现乘法口诀表输出打印,其中“-* coding:utf8 *-是约定文档的编码方式.程序主体部分由两个嵌套的for循环语句组成,可以看到每一个for循环块的内部都具有相同的缩进量.程序输出结果如下:1x1=11x2=2 2x2=41x3=3 2x3=6 3x3=91x4=4 2x4=8 3x4=12 4x

4、4=161x5=5 2x5=10 3x5=15 4x5=20 5x5=251x6=6 2x6=12 3x6=18 4x6=24 5x6=30 6x6=361x7=7 2x7=14 3x7=21 4x7=28 5x7=35 6x7=42 7x7=491x8=8 2x8=16 3x8=24 4x8=32 5x8=40 6x8=48 7x8=56 8x8=641x9=9 2x9=18 3x9=27 4x9=36 5x9=45 6x9=54 7x9=63 8x9=72 9x9=81Python程序中一行中“”号后面的内容为注释,“号只支持单行注释,多行注释可使用“ 注释符。 Abaqus6.14 Py

5、thon1.2 Python元组Python中的元组(tuple)相当于C语言中的数组简化版,其内容和长度均不可变,只能对其内容进行访问。tt1 = (1,2,3,4,5)print tt11程序执行结果:21.3 Python列表Python中的列表(list)相当于C语言中的数组,但比C语言中的数组使用起来更加方便灵活。其长度和内容均可修改,列表是编程时使用较多的结构.list1 = 1,2,3,4,5print list11list11 = 5print list1list1.append(6)print list1程序执行结果:21, 5, 3, 4, 51, 5, 3, 4, 5,

6、6Python列表常用操作方法:表 1Error! Bookmark not defined. Python列表常用操作方法操作方法功能list1。append()list1。append(1) 在列表末尾追加元素list1.extend()list1.extend(7,8,9) 合并两个列表list1。insert()list1。insert(2, 1) 在列表指定位置插入元素list1。pop()list1。pop(n) 输出并删除指定位置的元素,不指定n值时则弹出末尾元素list1.index()list1。index(5) 在列表中搜索该元素第一次出现的位置list1.count()l

7、ist1。count(1) 在列表中搜索该元素出现的次数list1。reverse()list1.reverse() 反转列表排序,也可使用list1::-1list1。sort()list1。sort() 对列表进行排序对列表进行切片操作(元组也能进行相应的操作):list1 = 1,2,3,a,b,5print list12:4print list12:print list11:2print list1:-2输出结果:3, a3, a, b, 52, a, 51, 2, 3, a1.4 Python字典Python中的字典(dict)对于存储数据非常有用,其存储的数据是无序的,每一个键对应

8、着一个键值,是一种映射型数据类型.dict1 = author:Fan Shengbao,software:Abaqusdict1data = 2017 #添加一个字典元素print dict1software #打印software键的键值print dict1.keys() 打印所有键print dict1。values() #打印所有的键值print dict1。items() 打印所有键及其键值程序输出结果:Abaqussoftware, Data, authorAbaqus, 2017, Fan Shengbao(software,Abaqus),(Data,2017),(autho

9、r,Fan Shengbao)从打印的结果可以看出,字典的存储是无顺序的。获取字典键值需通过键来访问,键是唯一的,多个键可以对应相同的内容。1.5 Python集合Python中集合(set)的概念来源于数学在的集合,集合中的每个元素都是唯一存在,多次添加同一元素只存在一个。集合区别于列表和元组,其不能通过下表进行访问,但可以将其转换位列表后再进行其他操作.set1 = set(abcde)print set1set1.add(f) #添加f元素set1。add(b) 添加b元素print set1print list(set1)输出结果:set(a, c, b, e, d)set(a, c,

10、 b, e, d, f)a, c, b, e, d, fPython中集合常见操作方法:表1Error! Bookmark not defined. Python中集合常见操作方法操作方法功能list1 list2list1与list2的差集list1 list2list1与list2的交集list1 | list2list1与list2的并集list1.add()list1.add(a)向list1中添加一个元素list1。updata()list1。updata(1,2,3)向list1中添加多个元素list1。remove()list1.remove(a)移除list1中的a元素1.6

11、Python字符串Python中的字符串是一种只能访问的数据类型,定义之后不能对其内容进行修改,否则程序将抛出异常。str1 = Abaqus 6.14 Pythonprint str10:6print str1。center(30,)程序运行结果:Abaqus-Abaqus 6.14 Python-Python字符串常见操作方法:表11 Python字符串常见操作方法操作方法功能str1。find()str1.find(substr,start,end) 从str1中搜索substr,不指定start和end时指搜索整个字符串,可以只单独指定startstr1。count()str1.cou

12、nt(substr,start,end) 获取字符出现次数str1.startswith()str1。startswith(str) 是否以str开始str1。endswith()str1.endswith(str) 是否以str结尾str1.center()str1.center(n,char) 以str1为中心获取n个字符,不够部分使用char填充str1.ljust()str1。ljust(n,char) 以str1为左对齐获取n个字符,不够部分使用char填充str1.rjust()str1.rjust(n,char) 以str1为右对齐获取n个字符,不够部分使用char填充str1。

13、upper()将str1全部转换为大写str1。lower()将str1全部转换为小写str1。replace()str1。replace(old,new,count) count为替换次数,若省略只替换一次str1。strip()str1.strip(char) 去除str1前后的char,若省略则去除前后空格str1.split()str1.split(sep,maxcount) 以sep分割字符串,maxcount为最大分割次数(可省略),省略sep则使用空格进行分割1.7 Python分支语句if分支语句有以下三种基本形式,可根据不同情况选用不同的形式,使用时需替换pass占位语句:形

14、式一形式二形式三if condition: passif condition: passelse: passif condition1: passelif condition2: passelse: pass1.8 Python循环语句Python编程语言只包含两种循环结构,分别是for循环和while循环。for循环要比while循环使用更加频繁。1.8.1 for循环1) for循环主体结构:for i in range(1,10): passelse: pass其中pass为占位符,else可省略,else只有在for循环不是由break中断的情况下才会执行else下的语句。2) for

15、循环可遍历元组、列表和字符串:for i in 1,2,3,4,5: print i3) for具有一些比较高级的迭代功能(比普通循环更加高效,执行速度更快):print ii for i in range(10)print (i,j) for i in range(3) for j in range(3) if i!= j程序执行结果:0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81(0, 1), (0, 2), (1, 0), (1, 2), (2, 0), (2, 1)1.8.2 while循环while循环主体结构:i = 0while i10: pass i +=

16、 1else: pass1.9 Python定义函数Python语言定义函数采用def进行声明,函数体需进行统一缩进。Python函数常用的有两种:参数有默认值的函数和参数无默认值的函数,函数参数某一个带默认参数时,其后的参数也需带默认值.#参数无默认值def FunName1(arg1,arg2): return arg1+arg2给参数指定默认值def FunName2(arg1,arg2=1): return arg1+arg2函数调用print FunName1(1,2) #返回3print FunName2(1) 返回2print FunName2(1,2) 返回3Python语言也

17、有一些自带的函数:表 1Error! Bookmark not defined. Python自带函数函数名功能abs()abs(1) 求一个数的绝对值sum()sum(1,2,3) 求一个列表的和,等于6.0max()max(1,2,3) 求一个列表的最大值,等于3min()min(1,2,3) 求一个列表的最小值,等于1range()range(start,end,step) 产生一个列表包含start,但不包含end,增量为step(可省略)xrange()xrange(start,end,step) 和range()函数一样,但其初始时只生成一部分,一般用在循环次数较多的情况下,能够减

18、少循环时间.type()type(var) 检测变量或内容的类型input()input() 接受一个输入,ABAQUS软件中Python的默认输入函数有两个:一个为单输入函数getInput(title,default);另一个为多输入函数getInputs(title1,default1),( title2,default2),),其中title和default为字符串,且default可省略。len()len() 参数可以是元组、列表或字符串,功能是检测其长度all()all() 检测参数,都不为0或,返回True,否则返回Falseany()any() 检测参数,任一不为0或,返回Tr

19、ue,否则返回False注:表中只列举了部分直接访问的函数,Python标准库中包含着许多函数,如math库。1.10 Python模块Python模块就是一个py文件,文件中可包含变量、函数和类。可在另一个py文件中导入该模块,调用其中的函数。导入模块的方法:import ModelNamefrom ModelName import FunName导入自建模块时,需注意Python的搜索路径,只有将模块放入搜索路径中,才能通过以上方法导入Python模块.可通过以下代码查看当前Python编辑器的搜索路径和添加目录到Python的搜索路径:import sysprint sys。path #

20、打印Python的搜索路径sys。path。append(D:。.) #将“D:.”添加到搜索路径中1.11 Python包Python包由一个初始化文件“_init_.py”及一个或多个函数文件(模块文件)组成,将这些python文件放入同一个文件夹下就构成了一个Python包。包中的“_init_.py文件用来申明包中包含的模块文件.如图所示为一个包的文件构成:图1。Error! Bookmark not defined. Python包文件构成_init_。py文件包含的内容如下:_author_ = ”Fan Shengbao”_all_ = openOdbFile,getMaxStr

21、ess,getMaxDisplacement其他文件中均包含着对应的函数导入模块的方法(包文件夹需放入Python的搜索路径之下):单个函数导入:from PythonPackageName import getMaxStress一次全部导入:from PythonPackageName import 1.12 Python文件和目录1.12.1 目录操作获取当前工作目录和更改当前工作目录:import osprint os.getcwd() 获取当前工作目录os。chdir(D:) 更改当前工作目录获取指定目录下的某种类型文件,可以使用一个Python的标准库glob,代码实例如下:impo

22、rt globprint glob.glob(D:*。odb) #获取所有的odb文件print glob.glob(D:name.) 所有以name为名的文件1.12.2 文件操作打开和关闭文件:file = open(D:1.txt) 打开文件,也可指定打开方式(r、w等)file.close() 关闭文件读写文件内容:通常读文件时使用一条语句读取全部内容,并将每一行内容独立存入列表中,具体示例代码如下:f = open(D:1。txt).read()。split(n)。strip()也可以使用下表所示的读写文件函数进行读写操作,Python还有其他的一些读写操作函数未列举在表中。表12

23、文件读写函数函数功能read()一次性读取全部内容readline()每次读取一行内容readlines(num)每次读取num行内容write()写文件,参数为一个字符串,可包含换行符writelines()写多行,参数为一个列表,换行添加n1.13 Python异常处理Python异常处理能够规避程序执行错误,当程序出错时能够进行相应的处理或者直接忽略错误继续执行程序。异常处理结构(pass可以替换为相应的代码):try: passexcept ErrorType: passfinally: pass将可能出错的代码放入try代码行下面,except后接指定的错误类型或不指定(接受所有错误

24、),当指定错误发生时,程序执行except下的程序,最后执行finally下的程序。第二章 ABAQUS/Python二次开发2.1 ABAQUS执行Python程序ABAQUS执行Python程序的方法可以找百度,下图为ABAQUS软件自带的编译器PDE,可用于调试Python程序,支持断点调试.图 2。1 ABAQUS软件PDE编辑器常用的ABAQUS软件执行Python方法: FileRun Script再选择需要运行的Python程序文件 直接在宏程序里面编写程序,再调用宏管理器(File-Macro Manager)执行程序 只写几行代码的话,可以到ABAQUS软件底部的kernel

25、 command line interface中编写图2。2 kernel command line interface窗口2.2 编写ABAQUS/Python程序下面是一个ABAQUS/Python程序的简单例子:该段程序生成如图所示的三维模型,并导入到装配模块中.#* coding:utf-8 -*-from abaqus import *#导入Abaqus常量模块from abaqusConstants import 导入Abaqus中常用的模块,例如step,material from caeModules import * #新建一个Model并命名为Model1model1 =

26、mdb。Model(name=Model-1) 创建一个三维可变形实体,并命名为Part1part1 = model1。Part(name=Part1,dimensionality=THREE_D, type=DEFORMABLE_BODY)创建一个名为Sketch-1的草图skt = model1。ConstrainedSketch(name=Sketch1,sheetSize=100)#在创建的草图中绘制一个矩形 skt.rectangle(point1=(50,50),point2=(50,50))#在草图中心绘制一个R=25的圆 skt. CircleByCenterPerimeter

27、(center=(0,0),point1=(25,0))对草图skt进行拉伸,指定深度为50 part1。BaseSolidExtrude(sketch=skt,depth=50) asm = model1。rootAssembly 访问装配模块#将新建的part1添加到装配中asm.Instance(name=Part-1-1,part=part1,dependent=ON) 2.3 ABAQUS录制Python程序使用宏管理器可以将对ABAQUS的操作录制成Python程序,通过宏录制可缩短程序开发时间,方便对ABAQUS软件进行二次开发。稍加修改录制后的程序,就能得到想要的效果。下图为A

28、BAQUS软件的宏管理器(FileMacro Manager):图2.Error! Bookmark not defined. ABAQUS软件宏管理器点击Create能够对ABAQUS软件的操作进行录制,生成Python代码并添加到宏管理器中,某些情况下需对程序进行一定的编辑才能重复出录制的操作,直接运行可能得不到与之前操作一样的结果或者程序直接报错。2.4 ABAQUS/Python对象介绍2.4.1 session对象session模块主要用来控制窗口显示属性,例如新建多个窗口、设置窗口大小、调整当前显示窗口和打开odb文件等。录制程序时会出现多行以session开头的语句,但其中大部分

29、记录的是我们调整视图的操作,例如转动或平移一下模型,编辑时可删除这些语句.获取当前显示的窗口名称:viewportName = session。currentViewportName获取当前显示的窗口的model名称:viewportName = session.currentViewportNamemodelName=session.viewportsviewportName。displayedObject.modelName新建一个窗口:session.Viewport(name = Viewport: 2)2.4.2 mdb对象mdb对象是ABAQUS前处理中最为重要的一个对象,是一个顶

30、层对象,下面包含着丰富的子对象和方法。表 21 mdb对象信息成员类型名称功能构造函数Mdb()生成一个新的模型数据库成员函数openMdb()新建一个cae文件,参数为cae文件完整路径mdb。close()关闭当前cae文件,并不保存mdb.save()保存当前cae文件mdb.saveAs()另存为cae文件,参数为另存cae文件的完整路径mdb.Model()生成一个model,参数为model名成员变量mdb.jobs()当前模型创建的所有jobmdb。models()当前模型所有的model每个cae文件包含一个或多个Model,大部分前处理信息均包含在每个Model下面,通过md

31、b。modelsmodelName可单独访问每个Model下的数据。通过每个Model可继续访问之下的part、material和rootAssembly等。图 2.3 Model下的部分对象Python在前处理中,可以用来建立复杂的三维模型,下面程序建立了一个三维函数曲面图,数学公式如式2。1所示,代码如下:(2。1)程序开始* coding:utf-8 -*-from abaqus import *from abaqusConstants import *from caeModules import import mathpart1 = mdb。modelsModel1.Part(name

32、=Part-1, dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)point_U = point_Utemp = Nonepoint_V = point_Vtemp = for i in range(-100,100): point_V。append() for i in xrange(100,100): point_U = for j in xrange(-100,100): x = 0。025i y = 0.025j coord = (x,y,3x*math。exp(x*2y*2) point_U。append(coord) point_Vj+100

33、.append(coord) part1。WireSpline(points=point_U, mergeType=MERGE, meshable=ON, smoothClosedSpline=ON)for i in point_V: part1.WireSpline(points=i, mergeType=MERGE, meshable=ON, smoothClosedSpline=ON) part2 = mdb.modelsModel1.Part(name=Part2, dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_BODY)edges = for i in

34、 point_V: part2.WireSpline(points=i, mergeType=MERGE, meshable=ON, smoothClosedSpline=ON)for i in point_V: edges.append(part2。edges.findAt(i0),)part2。ShellLoft(loftsections=(edges), startCondition=NONE, endCondition=NONE)asm = mdb。modelsModel-1.rootAssemblyasm.Instance(name=Part-11,part=part1,depend

35、ent=ON)asm.Instance(name=Part21,part=part2,dependent=ON)session。viewportsViewport: 1。setValues(displayedObject=asm)该程序生成两个三维模型,如图所示: 图2.Error! Bookmark not defined. 线框模型图2。Error! Bookmark not defined. 曲面模型2.4.3 odb对象odb对象和mdb对象有很多的相似性,包含的对象和访问方式也几近相同。下面代码可用于读取指定odb文件的最后分析步的最大应力并打印显示出来:def readMaxStr

36、ess(myViewport, jobName): path = os.getcwd() o1 = session.openOdb(name=path+jobName+。odb) myViewport。setValues(displayedObject=o1) myViewport。odbDisplay.setPrimaryVariable(variableLabel=S, outputPosition=INTEGRATION_POINT, refinement=( INVARIANT, Mises), ) myViewport。odbDisplay.display.setValues(plo

37、tState=( UNDEFORMED, )) myViewport.odbDisplay。display.setValues(plotState=( CONTOURS_ON_DEF, )) print myViewport.odbDisplay。contourOptions。autoMaxValue2.5 ABAQUS完整二次开发示例该段程序实现了平板拉伸应力分析,完成了从建模、添加边界条件载荷、监控计算状态和应力自动读取完整分析过程。-* coding:utf8 *from abaqus import *from abaqusConstants import from caeModules

38、 import * import osimport _main_ def PlateTensile(h,w,r,t,f): 检测输入是否正确 if r=h/2。0: print ”Error: Radius Height” return False if r=w/2。0: print Error: Radius width return False if r=0 or t = 0 or f = 0: print ERROR!” return False #创建名为Model1的模型对象 model = mdb。Model(name = Model-1) part = model。Part(na

39、me=Part1,dimensionality=THREE_D, type=DEFORMABLE_BODY) asm = model.rootAssembly skt1 = model。ConstrainedSketch(name=Skt1,sheetSize=200) skt1。rectangle(point1=(w/2。0,h/2.0),point2=(w/2.0,h/2.0) skt1。CircleByCenterPerimeter(center=(0,0),point1=(r,0)) part.BaseShell(sketch = skt1) session.viewportsView

40、port: 1。setValues(displayedObject=part) model。Material(name=Material1) model。materialsMaterial-1.Elastic(table=((210000。0, 0。3),) model.HomogeneousShellSection(name=Section-1,preIntegrate=OFF, material=Material1, thicknessType=UNIFORM,thickness=t, thicknessField=, idealization=NO_IDEALIZATION, poiss

41、onDefinition=DEFAULT, thicknessModulus=None, temperature=GRADIENT,useDensity=OFF, integrationRule=SIMPSON, numIntPts=5) f1 = part。faces region = regionToolset。Region(faces=f1) part。SectionAssignment(region=region, sectionName=Section-1, offset=0。0, offsetType=MIDDLE_SURFACE, offsetField=, thicknessA

42、ssignment=FROM_SECTION) asm.Instance(name=Part-1-1, part=part, dependent=ON) model。StaticStep(name=Step-1, previous=Initial) s1 = asm。instancesPart1-1.edges edges1 = s1。findAt((w/2。0,0,0),)) edges2 = s1。findAt((-w/2.0,0,0),) rp1 = asm.ReferencePoint(point=(w/2.0,0,0) region1 = regionToolset。Region(e

43、dges=edges1) region2=regionToolset.Region(referencePoints=( asm。referencePointsrp1.id,) 参考点和边进行耦合操作 model。Coupling(name=Constraint1, controlPoint=region2, surface=region1, influenceRadius=WHOLE_SURFACE, couplingType=KINEMATIC,localCsys=None, u1=ON, u2=ON, u3=ON, ur1=ON, ur2=ON, ur3=ON) model.Concent

44、ratedForce(name=Load1, createStepName=Step-1, region=region2, cf1=f, distributionType=UNIFORM, field=, localCsys=None) model.EncastreBC(name=BC1, createStepName=Initial, region=regionToolset。Region(edges=edges2), localCsys=None) part。setMeshControls(regions=f1, elemShape=QUAD) part.seedPart(size=(w+

45、h)/200。0,deviationFactor=0.1, minSizeFactor=0。1) part.generateMesh() jobName = Test1 mdb。Job(name=jobName, model=Model1, description=, type=ANALYSIS, atTime=None, waitMinutes=0, waitHours=0, queue=None, memory=90, memoryUnits=PERCENTAGE, getMemoryFromAnalysis=True, explicitPrecision=SINGLE, nodalOut

46、putPrecision=SINGLE,echoPrint=OFF, modelPrint=OFF, contactPrint=OFF, historyPrint=OFF, userSubroutine=,scratch=, resultsFormat=ODB, multiprocessingMode=DEFAULT, numCpus=1, numGPUs=0) from jobMessage import JOB_ABORTED,JOB_COMPLETED,JOB_SUBMITTED #读取最大应力值并打印 def readMaxStress(userData): path = os。get

47、cwd() o1 = session.openOdb(name=path+jobName+。odb) userData。setValues(displayedObject=o1) userData。odbDisplay。setPrimaryVariable(variableLabel=S, outputPosition=INTEGRATION_POINT, refinement=( INVARIANT, Mises), ) userData。odbDisplay.display.setValues(plotState=( UNDEFORMED, )) userData.odbDisplay.d

48、isplay.setValues(plotState=( CONTOURS_ON_DEF, )) print userData.odbDisplay。contourOptions。autoMaxValue myViewport = session.viewportsViewport: 1 def dealResult(jobName,messageType,data,userData): if messageType=JOB_ABORTED: print ERROR!.center(100,-) if messageType=JOB_COMPLETED: print COMPLETED.cen

49、ter(100,-) readMaxStress(userData) monitorManager.removeMessageCallback(jobName=jobName, messageType=ANY_MESSAGE_TYPE, callback=dealResult,userData=myViewport) 设置监控job是否计算完成 monitorManager。addMessageCallback(jobName=jobName, messageType=ANY_MESSAGE_TYPE, callback=dealResult,userData=myViewport) #提交j

50、ob进行计算 mdb.jobsjobName。submit(consistencyChecking=OFF) if _name_ = _main_: PlateTensile(50,100,10,1,100)2.6 ABAQUS二次开发常用函数2.6.1 Part模块常用函数1)。 访问已有的Part路径:mdb.modelsModelName.partsPartName2)。 创建一个新的Part:mdb。modelsModelName.Partsname=PartName,dimensionality=dimensionality,type=partType 必须指定参数:name:为Pa

51、rt的名字;dimensionality:为THREE_D、TWO_D_PLANAR或AXISYMMETRIC.type:为DEFORMABLE_BODY、EULERIAN、DISCRETE_RIGID_SURFACE或ANALYTIC_RIGID_SURFACE; 可选参数:twist:一个布尔值,只有在轴对称可变形体下才需指定,其默认值为OFF。3) 从已有的Part中复制一个Part:mdb.modelsModelName。Part(name=PartName,objectToCopy=part) 必须指定参数:name:指定复制后Part的名字;objectToCopy:指定一个已有的Part对象; 可选参数scale:缩放因子,默认值为1;mirrorPlane:可能值为XYPLANE、XZPLANE或YZPLANE。也可指定一个镜像平面,如果指定平面,则参数compressFeatureList将自动设置为ON。其默认值为NONE;compressFeatureList:如果设置为ON,则会丢失原来的Part中的datum点和set集,默认值为OFF;separate:是否分离不相连的cell进入多个Part,默认值为OFF。4) 未完待续

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