为什么印度可以养4艏航母,我们却
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中外定向能武器、激光武器、微波武器、粒子束武器发展
1、引言
随着激光、新材料、微电子、声光、电光等高技术的发展，衍生出一门利用各种束能产生的强大杀伤威力的“束能武器”，即人们通常所说的定向能武器。 它是利用激光束、粒子束、微波束、等离子束、声波束的能量，产生高温、电离、辐射、声波等综合效应，采取束的形式，而不是面的形式向一定方向发射，用以摧毁或损伤目标的武器系统。
2、国内外发展概况
2。 1、美国定向能武器的发展
在冷战时期，美、苏两国竞相发展定向能武器，投入了大量的资金。美国从1962年起，发展激光武器所开展的高能激光科学和技术研究和初期发展工作，已投入了...全部
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中外定向能武器、激光武器、微波武器、粒子束武器发展
1、引言
随着激光、新材料、微电子、声光、电光等高技术的发展，衍生出一门利用各种束能产生的强大杀伤威力的“束能武器”，即人们通常所说的定向能武器。
它是利用激光束、粒子束、微波束、等离子束、声波束的能量，产生高温、电离、辐射、声波等综合效应，采取束的形式，而不是面的形式向一定方向发射，用以摧毁或损伤目标的武器系统。
2、国内外发展概况
2。
1、美国定向能武器的发展
在冷战时期，美、苏两国竞相发展定向能武器，投入了大量的资金。美国从1962年起，发展激光武器所开展的高能激光科学和技术研究和初期发展工作，已投入了140多亿美元。
其中，战略防御计划局及其后来成立的弹道导弹防御局，一共投入了近73亿美元。美国科学和技术的年度经费在80年代末达到峰值12亿美元，但目前已减少到每年2亿美元。高能激光武器方面的投资情况类似，从1988年的8亿多美元减少到4亿多，但2001年计划略微增加。
空军的机载激光器计划，将花费高能激光总研制经费的一半多。高功率微波武器方面的投资比较稳定，在1995年达到最高峰5000万美元，目前每年花费3000万美元。美国空军1968-2000财年在进攻和防御型定向能武器方面花费了52亿美元，计划到2007财年为止在花费46亿美元。
1、空军激光武器的发展
美国空军有7项正在进行或计划不久后进行的定向能武器研究工作。在激光武器方面，正在进行的是机载激光器和天基激光器计划。
机载激光器计划
按照该计划，美国空军希望部署一个7架波音747-400F机群。
这些飞机可以在400多公里的防区外距离上与处于助推段的弹道导弹交战。机载激光器研制集团由波音公司、洛克希德·马丁公司、TRW公司组成，波音公司负责系统集成，并提供作战C4I（指挥、控制、通信、计算机和情报）系统。
洛克希德·马丁空间系统公司提供光束控制/火力控制系统。TRW公司研制化学氧碘激光器。化学氧碘激光器采用组件式结构。
按照1996年11月签定的合同，目前机载激光器计划正处于方案确定和降低风险阶段的中期。
在该阶段，波音747-400试验飞机上将安装发射功率为实战系统一半的、由14个组件构成的激光器。
2、天基激光器计划
是机载激光器的后续项目。两个项目将长期互补。
天基激光器项目设计在700-1300公里的高度部署20-40颗卫星，每颗卫星将携带捕获、跟踪和瞄准系统以及高能激光器。捕获、跟踪和瞄准系统使用低功率目标照明器，工作方式类似于机载激光系统。高能激光器射程3000公里以上，储存的燃料能与大约100个目标交战。
天基激光器系统打算攻击处于助推段的弹道导弹，可提供全天候连续全球覆盖能力，而且不需要事先知道发射点。
美国人设想的天基激光器
与天基激光器有关的许多技术问题已经演示。阿尔法计划在1991年证明，高能化学激光器可以产生足够的功率，在有效的距离上击毁导弹。
在大型发射镜和光学部件方面，曾在1989年制造了直径4米的多面组合反射镜，在1993年制造了11米反射镜用的关键部件，表明大型光学系统可以实现。1997年阿尔法大型先进反射镜计划集成实验综合了这些成果。
实验中，阿尔法激光器与早期建造的光束控制系统、使用4米反射镜的扩束器、非制冷光学系统组合在一起，演示了水冷快速控制反射镜和非制冷可变形反射镜的开环和闭环运转。
1999年2月，弹道导弹防御局也与负责机载激光器研制集团的三家公司签定了1。
27亿美元的合同，开始天基激光器集成飞行实验计划。这项计划最终将在2012年进行包括交战在内的空间试验。在此之前，将进行增强型子系统的研制和地基演示。子系统包括使激光器能更有效运转的超声低温增益发生器喷嘴线阵。
弹道导弹防御局和空军将在2004-2005年进行高空气球实验，以采集在“准太空”环境中捕获、跟踪和瞄准方面的支持数据。高空气球实验包括利用气球悬挂传感器组件，在25900米高空测量相距100公里的弹道导弹。
3、陆军战术高能激光器的发展
美国陆军空间和导弹防御司令部又有领先的定向能技术，正在致力于能向未来战场提供“阶跃”能力的技术。
其短期优先项目是；将白沙导弹靶场的高能激光系统试验设施现代化；建立一个擅长于研制高功率固体激光器和其他相关装置的中心；在高能激光器系统试验设施上集成固体激光器以用于试验和评估；演示激光对抗短程火箭的效能。
其目标是利用与以色列国防部共同承办的战术高能激光器的先期概念技术演示，来完成战术高能激光器效能的评估。初期的“鹦鹉螺”计划使用高能激光系统试验设施——先进中红外化学激光器和“海光”光束导向器，以1996年2月成功击毁飞行中的“喀秋莎”火箭而告终。
美陆军机动战术高能激光器
TRW公司空间和激光计划分部是战术高能激光器先期概念技术演示的主承包商，按照总值1。86亿美元的合同进行工作。
战术高能激光器采用非制冷光学系统，使装置的尺寸显著减小。
非制冷光学系统稳固地安装在底座上，因此系统从一个位置移动到另一个位置时不必重新校准。该乡台可装载在几个由卡车半拖车运送的12。19米（40英尺）长的国际标准集装箱中移动。系统由C3I系统、瞄准器-跟踪器、激光器三个分系统组成。
C3I系统包括以色列提供的火控雷达。瞄准器跟踪器用于跟踪目标、控制激光束。激光器是氟化氘化学激光器。
战术高能激光先进概念技术演示一直受到经费不足和技术问题的困扰，但在2000年6月6日成功地击落了携带弹头的“喀秋莎”火箭，随后8月28日又与多枚“喀秋莎”火箭交战成功。
美国科斯特洛中将说：“我们仅仅将科学幻想变成现实。这次演示证明战术高能激光防御能力令人信服，定向能武器系统有可能在保卫美国国家安全方面发挥重要的作用。”
高能固体激光器唱主角
正象陆军担心的那样，战术高能激光的前途未卜。
陆军空间与导弹防御司令部已在研究更小的机动型战术高能激光器，很可能部署到韩国。研究工作可能集中在固体激光器方面。固体激光器足够小，以致能安装在高机动性多用途轮式车之类的车辆上。
空间与导弹防御司令部与PEI电子公司签定了合同，演示适合安装在混合型电动高机动性多用途轮式车辆上的主电源和功率控制系统。
该车是为坦克机动车辆和军械司令部及高级研究计划局研制的。更大的平台也在考虑。设想的陆军战术高能激光系统，以“未来战斗系统”计划的20吨左右的车辆为基础。
陆军几个机构联合提议，将增强型区域防空计划推进到概念确定阶段，并作为主要防御采办计划中的后选方案。
增强型区域防空计划将采用一组安装在通用平台上的定向能和/或动能武器，对付火箭弹、迫击炮弹、榴弹炮弹、无人机和其他空中、导弹威胁，保护机动部队。
固体激光器领域的近期工作是：确定研制工作要承担多大风险，同时评估对部队防御的适用性。
劳伦斯·利弗莫尔国家实验室预期在2001年交付采用热容量激光技术的10千瓦固体激光器，用作高能激光系统试验设备，随后在2003年交付100千瓦的激光器。10千瓦实验装置采用闪光灯驱动的掺钕玻璃盘，脉冲能量500焦耳，脉冲持续时间约0。
35毫秒，脉冲重复率20赫兹。100千瓦样机采用二极管泵浦阵列，脉冲能量也是500焦耳，但脉冲持续时间0。5毫秒，重复率200赫兹。
平行实施的空军光纤激光器计划的目标是：2003财年获得1千瓦输出，2007财年底获得100千瓦输出。
光纤激光器有可能获得高效率（目前接近30%）、小尺寸和低成本。
美国陆军空间与导弹防御司令部的目标是：在2003财年从采用热容量激光技术和光纤激光技术的固体激光器和电-化学氧碘激光器预计在2003财年中期演示，100千瓦的激光器预计2007财年底以前演示。
2。2、中国定向能武器的研究
中国很关注的一项军事技术是发展定向能武器系统。由中国核武器之父王??动了定向能武器的研究。863计划中，大多数项目是与反卫星、反弹道导弹和防空有关的应用系统，但郭贺中教授的提议，加快了高能微波（HPM）束武器的研究，这种武器的作用是压制敌人的C3I和防空系统。
HPM武器的威力相当大，如果将巡航导弹的弹头中装入一个高能微波束发生器，它将使目标附近大范围区域中的电子设备失灵，产生的破坏能力比相同大小的常规弹头高了许多倍。在1990年海湾战争中，美国曾试验了这种技术（可能借鉴了前苏联的技术），目前，美军的AGM-86C巡航导弹经过改进后，装备了HPM弹头。
美国专家曾对中国研制HPM武器的能力产生了怀疑，认为这是一个相当大的挑战。但是，中国在基础物理研究上的丰富经验，加上前苏联专家在开始阶段的一些帮助，使研究工作进展很大。HPM武器的一个核心部件被称为螺旋爆炸电磁流束压缩发生器（FCG），在前苏联时代用于民用和军事用途，FCG提供了非常高的能量密度和稳定的发射时间，适用于HPM武器，相信我国已经研制出了这种装置。
在实验中，我国的科技人员成功的在100纳秒时间内，使脉冲能量输出值达到了3。5亿到4亿安培，下一步最大的挑战是如何使能量“聚焦”，发射在正确的区域和目标之上。如果所有潜在的问题能够解决，那么HPM弹头就能部署在象Kh-55或Kh-65等巡航导弹上，可以破坏的有效范围将达到半径为300到500米的区域，换装更大的爆炸装置后，有效区域还将扩大。
估计，我国将在下一个十年中部署高能微波束武器。
3、定向能武器的分类及其研究发展趋势
3。1、定向能武器，依其被发射能量的载体不同，可以分为激光武器、粒子束武器、微波武器。
无论能量载体性质有什么不同，作为武器系统其共同的特点是：首先，束能传播速度可接近光束，这种武器系统，一旦发射即可命中，无需等待时间；其次，能量集中而且高，如高能激光束的输出功率可达到几百至几千千瓦，击中目标后使其破坏、烧毁或熔化；另外，由于发射的是激光束或粒子束，它们被聚集得非常细，来得又很突然，所以对方难以发现射束来自何处，对方来不及进行机动、回避或对抗。
1、战术激光武器(TLW)
战术激光武器主要由高能激光器，精密瞄准跟踪系统和光速控制发射系统等组成。
(1)高能激光器是激光武器的核心，是产生杀伤破坏作用的关键部分。
在选择和研制激光武器时，应考虑的主要因素有：①尽可能高的发射功率；②有高的能量转换效率；③激光波长应位于大气窗口(指大气对该波长的能量吸收极少)；④光束发散小；⑤质量轻、体积小。迄今研制的高能激光器主要有固体激光器、CO2激光器、化学激光器。
(2)瞄准跟踪系统。对于任何武器系统来说，目标探测、捕获和跟踪都是首要任务。激光武器对瞄准跟踪系统的要求则更高。由于激光武器是用激光束直接击中目标造成破坏的，所以激光束不仅应直接命中目标，而且还要在目标上停留一段时间，以便积累足够的能量，使目标破坏。
为了使激光束精确命中目标和稳定地跟踪目标，瞄准精度要求达到2×10u7(°)，跟踪精度要求高于1mrad。激光武器所要求的这种跟瞄精度是当前微波雷达无法达到的。必须发展红外跟踪、电视跟踪和激光雷达等光学精密跟踪。
目前，激光雷达是国外重点发展的跟踪系统。
美军科研人员正在测试新型激光发生器
(3)光束控制发射系统。光束控制发射系统，亦称发射望远镜。由激光器发出的光束经光束控制发射系统而射向目标。
发射望远镜的主要部件是一块大型反射镜，它起着将光束聚集到目标上的作用。反射镜的直径越大，射出的光束发散角越小，即聚焦得越好。但反射镜的直径愈大，不仅加工工艺复杂，而且造价高昂。
激光武器可分为反卫星、反天基激光武器及反战略导弹等的战略激光武器和用于毁伤光电传感器(包括人眼)、飞机及战术导弹等的战术激光武器。
供陆军野战部队使用的主要是战术激光武器。战术激光武器的工作原理，以反导弹的防空激光武器系统为例，说明其工作原理，首先由远程预警雷达捕获目标，并将目标信息传送给指挥控制系统，指挥控制系统通过目标分配与坐标变换，引导精密瞄准跟踪系统捕获并锁定目标，精密瞄准跟踪系统再引导光束发射系统使发射望远镜对准目标。
当目标处于适当位置时，指挥控制系统发出攻击命令，启动激光器，由激光器发出的光束，经控制发射系统射向目标，并对其进行破坏。
目前，激光致盲武器已经在90年代战场上投入使用，如美国陆军研制的“缸鱼”式激光致盲器，在海湾战争中投入使用。
大功率的战术激光武器目前仍处于实验研究阶段。如美国在海湾战争之后开展了一项称之为“沙漠闪光”的研究计划，对用激光武器对付“飞毛腿”导弹进行评估和研究。待选的激光器有3种：氟化氚／氟化氢激光器、化学氧碘激光器和自由电子激光器。
至于机载武器的研究，美国战略防御计划局目前正在开展一项有关激光束水平射向“飞毛腿”导弹类目标时大气湍流对传输的影响的研究。另一项研究由劳伦兹·利弗莫尔负责进行，将从高空无人驾驶飞机上直接发射激光光束，以避免大气湍流对激光传输的影响。
据悉，这两项研究有可能导致90年代末进行全面的机载激光器方案的论证。由于大气对激光会产生吸收、散射和湍流效应。大气中的分子和气溶胶(尘埃、烟雾、水滴等质点)使激光束的能量发生衰减，大气湍流会使激光束发生扩展、漂移、抖动和闭烁效应，使激光能量损耗，偏离目标，对于强激光，由于大气吸收了激光束的能量，导致光路加热，从而改变了大气的折射率分布。
这种大气体的激光的“热晕”效应，会使激光束发生漂移、扩展、畸变或弯曲。大气传输的另一种效应是大气击穿，也就是使大气发生电离。当大气被击穿而产生等离子体时，会严重吸收或阻碍激光束的传输，影响其杀伤破坏威力。
预计，战术激光武器用于对付地面装甲目标，用于防空击毁低空飞机、拦截或击毁战术导弹在近期内尚不可能，真正进入实战应用，估计要到21世纪30年代。
2、粒子束武器
粒子束武器是用高能强流加速器将粒子源产生的电子、质子和离子加速到接近光束，并用磁场把它聚集成密集的束流，直接或去掉电荷后射向目标，靠束流的动能或其它效应使目标失效。
除了粒子加速器外，粒子束武器还包括能源、目标识别与跟踪、粒子束瞄准定位和指挥与控制等系统。其中粒子加速器是粒子束武器系统的核心，用于产生高能粒子束。
高功率的定向能武器将用于拦截来袭导弹
为了对付加固目标，要把被加速粒子的能量提高到100MeV，甚至要提高到200MeV，并要求能源在600S内连续提供100MW的功率，最大流强10KA，脉冲宽高70ns。
平均每秒产生5个脉冲。粒子束武器对目标的破坏能力比激光武器更强。其主要特点是：穿透力强、能量集中，脉冲发射率高，能快速改变发射方向。根据其使用特点，粒子束武器分为两大类：一类是在大气中使用的带电粒子束武器，它可以实施直接击穿目标的“硬”杀伤，也可以实施局部失效的装备发展“软”杀伤；另一类是在外层空间使用的中性粒子束武器，主要用于拦截助推段导弹，也可以拦截中段或再入段目标。
目前对前一类粒子束武器的研究只局限于作为点防御的近程武器系统范围内，进入实战应用，预计要到21世纪二、三十年代。
粒子束武器的主要缺点是：其一是带电粒子在大气层内传输能量损失较大；其二是由于束流扩散，使得在空气中使用的粒子束，只能打击近距离目标；其三是地磁场影响而使束流弯曲。
因此，这种武器距离实战应用还需相当长时间。目前发达国家主要进行基础研究，并且立足于空间防御系统，可否作为战术武器应用，目前还难以预测。
3、微波武器微波武器是一种采用强微波发射机、高增益天线以及其它配套设备，使发射出来的强大的微波束会聚在窄波束内，以强大的能量杀伤、破坏目标的定向能武器，其辐射的微波波束能量，要比雷达大几个数量级。
微波武器可用于杀伤人员，就其杀伤机理而言，有“非热效应”与“热效应”两种”。“非热效应”是利用3～13毫瓦／厘米2的弱波能量照射人体，以引起人员烦躁、头痛、神经紊乱、记忆力衰退等。
这种效应如果用到战场上时，可使各种武器系统的操作人员产生上述心理变态，导致武器系统的操作失灵。而“热效应”则是利用强微波幅射照射人体，能量密度为20瓦／厘米2，照射时间为1～2秒，通过瞬时产生的高温高热，造成人员的死亡。
微波束另一个特点是，它可以穿过缝隙、玻璃或纤维进入坦克装甲车辆内部，烧伤车辆内的乘员。
微波武器还可以使现代化武器系统中的电子设备及元器件失效或损坏。例如，用001～1微瓦／厘米2的弱微波能量，就可以干扰相应频段的雷达和通信设备的正常工作。
10～100瓦／厘米2的强微波辐射形成的瞬变电磁场，可使金属目标表面产生的感应电流与电荷，通过天线、导线和各种开口或缝隙，进入坦克装甲车辆、导弹、飞机、卫星等武器内部，破坏各种敏感元件如传感器、电子元器件等，使武器系统失去其效能。
微波武器的能量达到1000～10000瓦／厘米2的超强微波能量，可在很短时间内使目标因受高热而导致破坏，甚至能够引爆武器中的炸药等，使武器被毁坏。微波武器与激光束、粒子束武器相比作用距离更远，受天气影响更小，从而使对方相应对抗措施更加复杂化。
目前战术微波武器，例如车载战术性的微波武器的研究进展较快，可望在下世纪初装备部队。此外，目前美国已研制能在微波波段产生千兆瓦脉冲功率的实验型微波发射管，并希望最终脉冲功率达到100千兆瓦。
微波武器目前存在的问题：一是对有核防护设施的目标无效。许多国家的军用电子系统装有防原子破坏设备，并开始制定了有关军用电子设计标准。这些设备对微波武器也有同样的防范作用，其原因是金属板可保护电子设备不受微波热效应的影响；二是使用中对友邻部队可能构成威胁。
为了发挥微波武器的作用，其功率必须很大，这样就可能对在一定范围内的友邻部队的电子系统构成巨大威胁。为防止这一点，就必须采??器可能遭受反辐射导弹(ARM)的攻击。ARM是一种寻的无线电和雷达信号的导弹。
不言而喻，由于微波武器能发射出功率很大的电磁波，因此，ARM被看作是微波武器的天敌，但目前对这一问题，国际上有学者持不同看法。其理由是，一是认为微波武器功率很高，因此可能事先引爆来犯导弹；二是微波武器可能会影响ARM制导系统中的微电子线路，从而破坏ARM对其的跟踪而偏离航向。
3。2、定向能武器未来的研究和发展趋势
包括激光武器、粒子束武器、微波武器在内的定向能武器。目前分别处于预研、研制以及基本技术和原理方案的探讨阶段，估计将在下个世纪初叶陆续投入战场，并对未来战场的局势产生深远的影响。
定向能武器未来的发展趋势是：
1、激光武器的未来研究和发展趋势
(1)发展新型的精密瞄准跟踪系统。激光武器对目标的瞄准、跟踪精度非常高，否则不能够精确击中目标，目前研制的微波雷达是无法满足要求的。
国际上目前正在开展红外跟踪、电视跟踪和激光雷达等装备发展光学跟踪技术的研究，重点放在激光雷达跟踪系统的研究。
(2)开展制造大型反射镜的新型材料和新型加工工艺的研究。激光武器反射镜越大，发出的光束的发散角越小，聚焦性能好。
而反射镜的直径超过1m,不仅加工复杂，造价极高，而且体积、重量增大后，主镜的定向器的转动惯量加大，不能满足对目标的跟踪速度和对付多目标的能力。为此，美国等西方国家下一步开展制造反射镜材料及新型加工工艺的研究。
如美国拟采用石墨纤维复合材料作基底的反射镜，镜面镀硅并抛光，其热膨胀系数接近于零。反射镜拟采用多块镜面拼装而成，放宽了加工要求。这一工艺的突破，将有可能使反射镜的造价降低，轻便性和热稳定性能都会有所改进。
首部定向能武器将被安置在“悍马”吉普车上
(3)积极开展强激光在大气中传输所出现的大气湍流和“热晕”的研究。目前对于激光在大气中传输，对于湍流和“热晕”的效应所造成的有害影响，正在探索和研究之中，对于大气击穿的“热晕”效应，有人提出先用低强度高重复频率的先行光束来驱除光路上的气溶胶粒子，然后发射强激光，还有人拟采用自适应光学来抵消湍流和“热晕”效应。
这些方法都是正在和将要研究的课题。
2、粒子束武器的未来研究和发展趋势
(1)加强基础研究。对于粒子束武器的基础研究，首先在研究产生粒子的加速器。目前，产生粒子束的主要方法是利用线性感应加速器(LIA)。
但是，由于这种加速器太笨重，因此无法投入战场使用。目前正在加紧研制体积小的LIA，其方法是以一个线性LIA为中心，然后象卷饼一样向上盘绕，以便让粒子束可以在现有的小型LIA中环流。美国陆军弹道研究试验室称，目前尚需进一步证实小型环流LIA的原理。
其工作原理是：通过同一加速器，连续再循环脉动的粒子束，以便把能量逐渐加到每次通过的粒子束上。这种小型加速器能否投入陆军战场使用，尺寸和重量是关键因素。
(2)重视高能转换技术的研究。
重视能量转换技术的研究，以便形成高速粒子脉冲。目前，美国空军研究机构称，传统的可控硅开关和火花放电开关的研究已经完成，下一步将开展磁性开关研究。这种开关是基于饱和的电磁感应原理，具有很高的重复率。
3、微波武器未来的研究和发展趋势微波武器未来的基本理论和基本技术方面的研究与发展范围很宽。其未来的研究与发展的重点是：
(1)重视中功率微波武器的研究。所谓中功率微波武器是其功率低于大功率微波武器，而高于现行干扰机。
专家预测，对中功率微波，只要有合适的高脉冲重复率、频带宽度和脉冲形状，就会得到比现有干扰机高得多的损伤效应。电子干扰机只起到迷惑、欺骗无线电和雷达的操作手使其无法正常工作的作用，而中功率微波武器的作用是影响电子设备本身，从而使操作人员无法工作。
在21世纪初叶，这种中功率微波武器将可能研制成功，以取代现使用的电子干扰机。
(2)重视解决微波武器的使用对友邻系统的影响的研究。美国空军目前正在研究一种性能优良的防护微波武器的装置，以克服在未来战场上使用微波武器时，不致影响对友邻部队设备的使用。
(3)海军用舰载微波武器有可能首先投入使用。由于各军种对微波武器都有特殊的要求。美国陆军提出的战术微波武器应能够安装到大型履带上，不仅其体积要小，而且要把定向性极高的天线装在直立的桅杆上，以利于最佳瞄准。
空军则要求这种武器体积要小，功率低并采用专用天线。海军用舰载微波武器则具有功率高、天线大和作用距离远等特点。据分析，在三军中，由于海军对微波武器在重量、空间和功率方面提出的限制条件较少。因此，海军型微波武器有可能在未来10～20年内首先投入使用。
4结语
定向能武器的出现是继冷兵器向热兵器转变后战术性力量的又一场革命，它将逐步担当信息软杀伤和武器硬打击双重任务。定向能将进入未来战斗力量的主体之中，未来的战场打击将会发展为成以定向能武器为先导的战术行动。
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