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文檔簡介

射線檢測2/5/2023射線檢測

學(xué)習(xí)內(nèi)容一射線檢測的物理基礎(chǔ)二射線檢測的基本原理三重點(diǎn)掌握射線照相法檢測技術(shù)射線檢測是利用各種射線對(duì)材料的透射性能及不同材料對(duì)射線的吸收、衰減程度的不同,使底片感光成黑度不同的圖像來觀察的無損檢測方法。四了解射線的防護(hù)知識(shí)2/5/2023射線的本質(zhì)射線本身就是一種波長很短的電磁波。X,γ射線統(tǒng)稱為光子。根據(jù)波譜圖可查得:X射線的波長為:0.001~0.1nm;γ射線的波長為:0.0003~0.1nm.γ射線比X射線的波長還短,因此,其穿透能力更強(qiáng)!2/5/2023X射線的產(chǎn)生陰極部件:燈絲(鎢絲)——發(fā)射電子;陰極罩——聚焦電子。陽極部件:陽極靶——接收電子;冷卻介質(zhì)——散熱作用。真空管——玻璃或金屬陶瓷制作的真空外罩。高速行進(jìn)的電子轟擊金屬靶1%動(dòng)能轉(zhuǎn)換為X射線99%動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能2/5/2023X射線的產(chǎn)生過程表述首先,對(duì)燈絲通電預(yù)熱,產(chǎn)生電子熱發(fā)射,形成電子云;(大約20分鐘左右)然后,對(duì)陰極和陽極施加高壓電(幾百kv),形成高壓電場,加速電子,并使其定向運(yùn)動(dòng);被加速的電子最終撞擊到陽極靶上,將其高速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能和X射線。2/5/2023幾點(diǎn)說明①高速運(yùn)動(dòng)電子的能量,絕大多數(shù)轉(zhuǎn)換為熱能,轉(zhuǎn)化為X射線的能量比率僅占1%左右;因此陽極靶必須散熱和冷卻;②產(chǎn)生X射線的強(qiáng)度與管電流成正比,與管電壓的平方成正比,與陽極靶材料的原子序數(shù)成正比。③常用的陽極靶材料為鎢。它具有高原子序數(shù)和高熔點(diǎn)。④X射線的強(qiáng)度的分布規(guī)律:在垂直電子束的方向上最強(qiáng);在平行電子束的方向上最弱。

2/5/2023γ射線的產(chǎn)生

γ射線是由放射性同位素的原子核衰變過程伴隨產(chǎn)生的。常用于射線探傷的放射性同位素主要有:

鈷60、銥192、銫137/134等。γ射線的特點(diǎn):①強(qiáng)度高于X射線,穿透力強(qiáng),適合厚板透視;②強(qiáng)度無法直接調(diào)節(jié),射線長期存在,防護(hù)更要注意?、劭蓪?shí)現(xiàn)周向輻射,透視效率高。2/5/2023γ射線的半衰期2/5/2023

(1)不可見,直線傳播—具有隱蔽性和指向性;(2)不帶電,因而不受電磁場影響—電中性;(3)能穿透物質(zhì),但有衰減—具有穿透性和衰減性;(4)能與某些物質(zhì)產(chǎn)生光化作用,使熒光物質(zhì)發(fā)光;可使膠片感光—可成像;(5)能使某些氣體電離—即產(chǎn)生電離輻射;(6)與光波一樣,有反射、折射、干涉現(xiàn)象;(7)能產(chǎn)生生物效應(yīng),傷害和殺死生物細(xì)胞—對(duì)人體有害。

射線的性質(zhì)2/5/2023當(dāng)射線穿透物質(zhì)時(shí),由于物質(zhì)對(duì)射線有吸收和散射作用,從而引起射線能量的衰減。并可用衰減定律表達(dá):式中

——射線透過厚度的物質(zhì)后的射線強(qiáng)度;——射線的初始強(qiáng)度;——自然對(duì)數(shù)的底;——透過物質(zhì)的厚度;——線衰減系數(shù)射線在物質(zhì)中的衰減定律2/5/2023線衰減系數(shù)μ線衰減系數(shù)μ——入射光子在物質(zhì)中穿行單位距離時(shí),與物質(zhì)發(fā)生相互作用的幾率。不同材料具有不同的衰減系數(shù)。一般規(guī)律是:

μ=f(λ,ρ,z),且與三者成正比。其中:λ—射線的波長;

ρ—材料密度;

z—原子序數(shù);2/5/2023射線檢測的基本原理(1)無缺陷區(qū)的射線透射強(qiáng)度:Iδ=I0·e-μδ(2)有缺陷區(qū)的射線透射強(qiáng)度:Ix=I0·e-μA·

e-μˊX·

e-μB

=I0·e-μA·e-μB·e-μX·eμX

·e-μˊX

=I0·e-μδ·e-(μˊ-μ)X

=Iδ·e-(μˊ-μ)X顯然有:Ix/Iδ=e-(μˊ-μ)Xδ=A+X+BX—缺陷厚度;A—缺陷上部厚度;B—缺陷下部厚度;2/5/2023射線檢測的基本原理Ix/Iδ=e-(μˊ-μ)X

①當(dāng)μˊ<μ時(shí),Ix>Iδ;比如,鋼中的氣孔、夾渣就屬于這種;②當(dāng)μˊ>μ時(shí),Ix<Iδ;比如,鋼中的夾鎢、夾銅就屬于這種;③當(dāng)μˊ=μ或x很小時(shí),Ix≈Iδ;幾乎差異,缺陷則得不到顯示!

這就是射線檢測的基本應(yīng)用原理!2/5/2023射線探傷適用于所有的材料,可檢驗(yàn)金屬、非金屬材料內(nèi)部質(zhì)量,探測鑄件、焊接件內(nèi)郡的缺陷;可直接觀察零件內(nèi)部缺陷的影像,對(duì)缺陷進(jìn)行定性、定量和定位分析;探測厚度范圍大,從薄鋼片到厚達(dá)500mm以內(nèi)的鋼板,但薄鋼片的表面缺陷(如表面發(fā)紋、疲勞裂紋等)較難探測;射線底片能長期存檔備查,便于分析事故原因;設(shè)備復(fù)雜、昂費(fèi),檢驗(yàn)費(fèi)用高;射線有害人體健康,其設(shè)備應(yīng)加防護(hù)措施。射線探傷的特點(diǎn)2/5/2023射線檢測的種類根據(jù)射線源不同,分為:X射線檢測;γ射線檢測;高能射線檢測依據(jù)顯示缺陷的方法不同,分為以下幾種具體的方法:①照相法②電離法③熒光屏觀察法——工業(yè)電視法④計(jì)算機(jī)斷層掃描法CT2/5/2023照相法照相法是將感光材料(膠片)置于被檢測試件后面,來接收透過試件的不同強(qiáng)度的射線。因?yàn)槟z片乳劑的攝影作用與感受到的射線強(qiáng)度有直接的關(guān)系,經(jīng)過暗室處理后就會(huì)得到透照影像,根據(jù)影像的形狀和黑度情況來評(píng)定材料中有無缺陷及缺陷的形狀、大小和位置。照相法靈敏度高,直觀可靠,重復(fù)性好,是最常用的方法之一。2/5/2023電離檢測法讓透過試件的X射線通過電離室,射線通過氣體,產(chǎn)生氣體的電離效應(yīng)。氣體的電離效應(yīng)將產(chǎn)生電離電流,電離電流的大小與射線的強(qiáng)度有關(guān)。因此可以根據(jù)電離室內(nèi)電流的大小來判斷試件的完整性。電離檢測法自動(dòng)化程度高,成本低,但對(duì)缺陷性質(zhì)的判別較困難。只適用于形狀簡單,表面平整的工件,一般應(yīng)用較少,但可制成專用設(shè)備。2/5/2023射線熒光屏觀察法將透過被檢物體后的不同強(qiáng)度的射線,再投射在涂有熒光物質(zhì)的熒光屏上,激發(fā)出不同強(qiáng)度的熒光而得到物體內(nèi)部的影象的方法。熒光屏觀察法具有成本低,效率高,可連續(xù)檢測等優(yōu)點(diǎn)適用于形狀簡單,要求不嚴(yán)格的產(chǎn)品的檢測2/5/2023電視觀察法電視觀察法是熒光屏直接觀察法的發(fā)展,就是將熒光屏上的可見影像通過光電倍增管增強(qiáng)圖像,再通過電視設(shè)備顯示。電視觀察法自動(dòng)化程度高,可觀察靜態(tài)或動(dòng)態(tài)情況,但檢測靈敏度比照相法低,對(duì)形狀復(fù)雜的零件檢測較困難。2/5/2023射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù),簡稱CT(Computertomography)。它是根據(jù)物體橫斷面的一組投影數(shù)據(jù),經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后,得到物體橫斷面的圖象。2/5/2023第二節(jié)射線探傷設(shè)備簡介

X射線機(jī)攜帶式、移動(dòng)式和固定式γ射線機(jī)2/5/2023

依據(jù)射線檢測的基本原理,將射線透射工件后的潛影以膠片形式接收,再經(jīng)顯影、定影后,就可從射線底片上得到了工件內(nèi)在的質(zhì)量信息。這就是X射線照相法檢測原理射線照相法的原理膠片2/5/2023

根據(jù)膠片上影像的形狀及其黑度的不均勻程度,就可以評(píng)定被檢測試件中有無缺陷及缺陷的性質(zhì)、形狀、大小和位置。此法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、直觀可靠、重復(fù)性好,是Χ射線檢測法中應(yīng)用最廣泛的一種常規(guī)方法。由于生產(chǎn)和科研的需要,還可用放大照相法和閃光照相法以彌補(bǔ)其不足。放大照相可以檢測出材料中的微小缺陷。射線照相法的原理2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計(jì)、標(biāo)記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計(jì)、標(biāo)記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖限制射線照射區(qū)域的大小和得到合適的照射量,從而減少來自其他物體如地面、墻壁和工件非受檢區(qū)的散射作用,宜避免和減少散射線所導(dǎo)致底片灰霧度的增加。2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計(jì)、標(biāo)記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖主要是吸收X射線中的那些波長較長的譜線,這些譜線對(duì)底片上的影像形成作用不大,卻往往引起散射線2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計(jì)、標(biāo)記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖2/5/2023象質(zhì)計(jì)/透度計(jì)透度計(jì)(像質(zhì)計(jì))是用來估價(jià)檢測靈敏度的一種標(biāo)準(zhǔn)工具,同時(shí)也常用來選取或驗(yàn)證射線檢驗(yàn)的透照參數(shù)。因此用透度計(jì)測得的靈敏度表示影像質(zhì)量。透度計(jì)通常用與被檢工件材質(zhì)相同或射線吸收性能相似的材料制作,透度計(jì)中設(shè)有一些人為的有厚度差的結(jié)構(gòu)(孔、槽、金屬絲等),其尺寸與被檢工件的厚度有一定的數(shù)值關(guān)系。透度計(jì)常用的有:槽式透度計(jì)、金屬絲透度計(jì)和階梯孔型象質(zhì)計(jì)2/5/2023象質(zhì)計(jì)/透度計(jì)2/5/2023象質(zhì)計(jì)/透度計(jì)①射線源一側(cè)的工件上表面;②跨越焊縫,靠近邊緣膠片長度1/4處);③選對(duì)組別,細(xì)絲在外。

L/2L/41—7焊接試板象質(zhì)計(jì)2/5/2023標(biāo)記帶2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計(jì)、標(biāo)記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖可以有效的屏蔽前方散射線和工件外緣有散射引起的“邊飾”效應(yīng)2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計(jì)、標(biāo)記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖屏蔽后方(如來自地面)散射線2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計(jì)、標(biāo)記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖暗盒是由對(duì)射線吸收不明顯,對(duì)影像無影響的柔軟塑料帶制成,能很好的彎曲和貼緊工件2/5/2023

由于X射線和γ射線波長短、硬度大,對(duì)膠片的感光效應(yīng)差,一般透過膠片的射線,大約1%能使膠片中的銀鹽微粒感光。為了增加膠片的感光速度,利用某些增感物質(zhì)在射線作用下能激發(fā)出熒光或產(chǎn)生次級(jí)射線,從而加強(qiáng)對(duì)膠片的感光作用。在射線透視照相中,所用的增感物質(zhì)稱為增感屏,增感屏通常有三種:熒光增感屏、金屬增感屏、金屬熒光增感屏,其增感系數(shù)為增感屏2/5/2023探傷條件的選擇選擇原則射線源的選擇幾何參數(shù)的選擇曝光條件的選擇透照方式的選擇膠片的暗室處理2/5/2023像質(zhì)等級(jí)A級(jí)——成象質(zhì)量一般,適用于承受負(fù)載較小的產(chǎn)品和部件。AB級(jí)——成象質(zhì)量較高,適用于鍋爐和壓力容器產(chǎn)品及部件。B級(jí)——成象質(zhì)量最高,適用于航天和核設(shè)備等極為重要的產(chǎn)品和部件2/5/2023定義式:D=lg(I0/I)

式中:I0——原始入射光強(qiáng);I——透射光強(qiáng);D——底片黑度;最佳值D=2.0

黑度——射線底片的黑化程度2/5/2023黑度——射線底片的黑化程度2/5/2023靈敏度定義:是指顯示缺陷的程度或能發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力,它是檢測質(zhì)量的標(biāo)志。分類:

絕對(duì)靈敏度——射線底片上發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力。相對(duì)靈敏度——射線底片上發(fā)現(xiàn)的最小缺陷尺寸與工件的透照厚度之比(%).相對(duì)靈敏度表達(dá)式:

K=(X/δ)×100%強(qiáng)調(diào):K值越小,靈敏度越高!2/5/20232/5/20232/5/2023射線源的選擇1)射線能量2)射線強(qiáng)度3)焦點(diǎn)尺寸4)輻射角2/5/2023透照幾何參數(shù)的選擇

焦點(diǎn)尺寸對(duì)幾何不清晰度的影響透照距離對(duì)幾何不清晰度的影響缺陷至膠片距離對(duì)幾何不清晰度的影響2/5/20232/5/2023散射線的控制散射比n=不同射線能量時(shí)n與δ的關(guān)系焊縫中不同位置的散射比2/5/2023曝光條件的選擇在一定的探傷器材、幾何條件和暗室處理等條件下,欲獲得規(guī)定黑度值的底片,對(duì)某一厚度工件應(yīng)選用的透照參數(shù)叫曝光條件,又稱曝光規(guī)范X射線探傷時(shí)主要是指管電壓U、管電流I、曝光時(shí)間t、焦距f四個(gè)主要參數(shù)。它們均從不同角度影響x射線作用于膠片上的感光強(qiáng)度,進(jìn)而得到不同的底片黑度。一個(gè)合成參數(shù):

曝光量—管電流I與曝光時(shí)間t的乘積。

曝光曲線——選擇曝光參數(shù)的工具!2/5/2023曝光條件的選擇2/5/2023射線入射方向的選擇2/5/2023射線入射方向的選擇2/5/2023透照厚度差的控制

X射線管發(fā)出的X射線并非平行束射線,一般是以一定的輻射角向外輻射,且其照射場內(nèi)的射線強(qiáng)度分布不均勻,這將使底片黑度分布不均勻。靠近邊緣,由于射線強(qiáng)度弱,使其黑度低于中心附近黑度。同時(shí),中心射線束穿過的工件厚度小于邊緣射線束穿透的工件厚度,產(chǎn)生了透照厚度差(△δ=δ′-δ)射線照射場內(nèi)射線強(qiáng)度分布透照厚度差2/5/2023透照厚度差的控制透照厚度比A=δ′/δ2/5/2023透照厚度差的控制2/5/2023射線底片的評(píng)定

射線底片的評(píng)定工作簡稱評(píng)片,由Ⅱ級(jí)或Ⅱ級(jí)以上探傷人員在評(píng)片室內(nèi)利用觀片燈﹑黑度計(jì)等儀器和工具進(jìn)行評(píng)片。

★底片質(zhì)量的評(píng)定★缺陷的評(píng)定★缺陷位置的確定★工件質(zhì)量的評(píng)級(jí)2/5/2023底片質(zhì)量的評(píng)定

黑度值是射線底片質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。射線照相靈敏度是以底片上象質(zhì)計(jì)影象反映的象質(zhì)指數(shù)來表示的。底片上的定位標(biāo)記和識(shí)別標(biāo)記應(yīng)齊全,且不掩蓋被檢部位影象。底片上被檢影象應(yīng)規(guī)整齊全,不可缺邊或缺角。有效檢驗(yàn)區(qū)內(nèi)有無偽缺陷其它妨礙底片評(píng)的缺陷

黑度值靈敏度標(biāo)記系表面質(zhì)量2/5/2023氣孔是焊縫中常見的缺陷,它是在熔池結(jié)晶過程中未能逸出而殘留在焊縫金屬中的氣體形成的孔洞。在底片上氣孔呈現(xiàn)為黑度大于背景黑度的斑點(diǎn)狀影像,黑度一般都較大,影像清晰,容易識(shí)別。影像的形狀可能是圓形、橢圓形、長圓形(梨形)和條形。氣孔2/5/2023焊縫中殘留的各種非熔焊金屬以外的物質(zhì)稱為夾雜物。夾雜物一般分為兩類:夾渣(夾珠)、夾鎢。夾渣是焊后殘留在焊縫內(nèi)的熔渣和焊接過程中產(chǎn)生的各種非金屬雜質(zhì),如氧化物、氮化物、硫化物等。夾鎢是鎢極惰性氣體保護(hù)焊時(shí),鎢極熔入焊縫中的鎢粒,夾鎢也稱為鎢夾雜。夾雜物2/5/2023夾渣

夾渣在底片上影像的主要特點(diǎn)是形狀不規(guī)則,邊緣不整齊,黑度較大而均勻。常見的主要有三種形態(tài):點(diǎn)狀?yuàn)A渣:單個(gè)、長寬比≤3。密集夾渣:成群分布,類似密集氣孔。條狀?yuàn)A渣:條狀?yuàn)A渣(長寬比>3)呈現(xiàn)長條狀、具有一定寬度的暗線形態(tài),線的延伸方向一般與焊縫走向相同。2/5/2023由于鎢的原子序數(shù)很高、密度很大,所以在底片上夾鎢的影像總是呈現(xiàn)為黑度遠(yuǎn)低于背景黑度的影像,常常為透明狀態(tài)。夾鎢的影像主要有兩種形態(tài):孤立點(diǎn)狀、密集點(diǎn)(粉)狀。夾鎢2/5/2023主要是大的飛濺或斷弧后焊條(絲)頭剪斷后埋藏在焊縫金屬之中,周圍一卷黑色影像為未熔合。在底片上多為圓形的灰白色影像,在白色的影像周圍有黑度略大于焊縫金屬的黑度圓圈,如同句號(hào)“。”或“C”。夾珠2/5/2023層狀疏松未焊透是母材金屬與母材金屬之間局部未熔化成為一體,它出現(xiàn)在坡口根部,因此常稱為根部未焊透。未焊透在底片上一般呈現(xiàn)為筆直的黑線影像,并處于焊縫影像的中心,特別是對(duì)于單面焊對(duì)接接頭。2/5/2023未熔合

未熔合是母材金屬與焊縫金屬之間局部未熔化成為一體,或焊縫金屬與焊縫金屬之間未熔化成為一體。在底片上未熔合影像的形態(tài)與射線束的方向相關(guān)。一般情況下它呈現(xiàn)為模糊的線條狀影像或斷續(xù)的線點(diǎn)狀影像,線條沿焊縫方向延伸,位置與未熔合的位置相關(guān)。影像的黑度與背景的黑度差比較小,有時(shí)影像的一側(cè)呈現(xiàn)直邊。層間未熔合影像出現(xiàn)的位置和影像的形狀與條狀?yuàn)A渣或片狀?yuàn)A渣類似,但未熔合影像的黑度比夾渣影像的黑度要低較多,而且輪廓也模糊。2/5/2023未熔合2/5/2023分散狀疏松分散狀疏松:是細(xì)小、相互連接的孔洞,常集中分布在鑄件的某個(gè)范圍內(nèi),在底片上呈現(xiàn)為小長條狀的網(wǎng)狀影像。2/5/2023裂紋

焊接過程中產(chǎn)生的裂紋是多種多樣的,可分布在接頭的各個(gè)部位,按照裂紋產(chǎn)生的原因,裂紋可以分為五類:熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕裂紋。熱裂紋是在高溫下由拉應(yīng)力作用產(chǎn)生的裂紋。由于焊接過程是一個(gè)局部不均勻加熱和冷卻的過程,因此必然產(chǎn)生拉應(yīng)力,在拉應(yīng)力的作用下,焊縫的薄弱處發(fā)生開裂。冷裂紋是在焊后較低的溫度下產(chǎn)生的裂紋,它與焊接金屬材料的成分和特性、與氫的作用和拘束應(yīng)力密切相關(guān)。冷裂紋有的在焊后立即出現(xiàn),有的在焊后數(shù)小時(shí)或數(shù)天才出現(xiàn),即它是一種延遲裂紋。冷裂紋常出現(xiàn)在熱影響區(qū)、熔合線附近和焊縫根部。再熱裂紋是焊后進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理過程產(chǎn)生的裂紋,它一般出現(xiàn)在熱影響區(qū)、熔合線附近。層狀撕裂是由于母材金屬中原有的夾雜物在焊接應(yīng)力作用下導(dǎo)致的開裂,它總是出現(xiàn)在熱影響區(qū)或母材金屬中。應(yīng)力腐蝕裂紋是某些材料在某些介質(zhì)中,由于拉應(yīng)力的作用所產(chǎn)生的延遲裂紋,它是腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用產(chǎn)生的,它主要由表面向深度方向發(fā)展。2/5/2023裂紋1-焊縫縱向裂紋2-焊縫橫向裂紋3-熱影響區(qū)縱向裂紋4-弧坑裂紋5-熱影響區(qū)橫向裂紋6-焊趾裂紋7-焊縫根部裂紋8-焊道下裂紋9-焊縫內(nèi)晶間裂紋焊縫裂紋分布示意圖2/5/2023裂紋在底片上裂紋影像的基本形態(tài)呈現(xiàn)為黑線,影像的黑度可能較大,也可能較小,有時(shí)容易與其他缺陷的影像區(qū)別。常見的裂紋線狀

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