珠宝鉴定——宝石鉴定各论1.docx
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第四章 宝石鉴定各论
§1 钻石鉴定与分级一、概述
*钻石是主要由碳元素组成的等轴晶系天然矿物,摩氏硬度10,密度
3.52(±0.01)q/cm3,折射率2.17,色调0.044。
“使用钻石名词不考虑产地。
”(国家标准)
钻石被称为宝石之王
钻石占宝石总销售额的80%。
金刚石最早首先发现于印度(公元前3000–5000年)
世界最大的首饰级金刚石是1905年在南非发现的“库利南”,重3106克拉(成年男子拳头大小),1907年12月9日,南非德兰士瓦地方政府将库里南赠送给了英王爱德华三世(用15万英磅收获的)称为生日礼物,让荷兰阿姆斯特丹的阿斯查尔公司加工的,琢磨费时8个月,加工费8万英磅,库利南加工成9颗大钻,96颗小钻,总重1063.65克拉,约为原石重的1/3,其中最大的一颗钻石叫“库利南I”,或“非洲之星I”为具64个剖面的梨形钻石,重为530.20ct,为现今世界已知的最大钻石,镶嵌在英国国王的王杖上。
我国发现的最大的金刚石是“金鸡”钻石,重281.25ct,于1940年春,在山东临沂县,由农庄罗建邦发现(已失传)。
1977年12月21日山东省临沂县岩山乡常林村魏振芳发现常林钻石,重
158.786ct,淡黄色,两面人而体与菱形结二面体的原形。
二、一般特性
钻石
diamond
金刚石:
属自然元素矿物
化学成分:
C 可含N、B、H等微量元素
分类:
I型,含氮:
Ia IaA含双原子氮
IaB含多原子氮
Ib 含单原子氮
II型,不含氮:
IIa 不含硼
IIb 含硼天然钻石中Ia型占98%以上,IIa型1%±。
人工合成钻石中以Ib型为主,少量为Ib和Ia型混合型。
晶体结构:
晶质体,等轴晶素,3L44L36L29PC,立方面心格子。
共价键。
(化学键:
晶体内格子构造中的质点之间的,联结力称为化学键,有以下四类:
离子键——获得电子的阳离子与失去电子的阳离子之间的联结力为离子键。
共价键——原子间通过共用电子时的联结力称共价键。
金属键——阳离子通过弥漫的电子方的联结力为金属键
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分子键——分子间由于其极性的联结力称分子键,即在晶体构造中质点是分子组成时,在分子内部的作用主要是分子键,分子之间则靠偶极(正负电荷中心不重合)的静电引力,使分子结合起来,这种键力称为分子键)。
晶体习性:
属六八面体晶类
常见单形八面体{111},菱形十二面体{110},立方体{100}及其聚形。
晶体形成后常受到溶蚀等地质作用而形成凸晶
凸晶:
晶体各晶面中心都相对凸起呈曲面,晶棱弯曲呈弧线。
晶面常发育生长纹,生长锥或蚀象
八面体晶面可见倒三角形凹坑立方体晶面可见四边形凹坑
菱形十二面体晶面上可见线理和圆盘状花纹
双晶依(111)最普遍,可成接触双晶,星状穿插双晶或轮式双晶。
其中三角薄片接触双晶具有典型的偏平三角形外观。
颜色:
无色系列:
无色至浅黄,浅褐彩色系列:
黄色N/电子心蓝色:
B/空穴习
粉红、褐色:
结构缺陷/位错/塑性变形绿色:
天然辐照/位错或色心/构造缺陷
光泽:
金刚光泽(共价键面点密度较离子键,分子键大,故折射率,反射率较大而呈金刚光泽)。
解理:
八面体解理——四组中等解理硬度:
HM为10
共价键的键能很强,因此硬度大、熔点高,不同晶面硬度不同,八面体晶面最硬,立方体晶面硬度最小。
同一晶面不同方向硬度不同。
但各晶面的摩氏硬度都是10。
密度:
3.52(±0.01)q/cm3
光性特征:
均质体,全暗,偶见异常消光(内部应变或包裹体影响所致)折射率:
2.417
发光性:
紫外荧光——无至强,蓝、黄、橙黄、粉色等,长波较短波强,I型钻石以蓝、浅蓝为主,II型以黄色、黄绿色荧光为主。
X射线荧光——一般蓝白色,可用于将金刚石从砾石中分选出来。
阴极发光——主要呈现蓝色、橙红色和黄绿色,可与合成钻石区别(生长结构也不同)。
色散:
0.044 (榍石0.051,翠榴石0.057,锡石0.071)例题:
开普系列钻石的典型的可见光吸收线是415nm。
吸收光谱:
无色一浅黄色钻石415.5nm吸收带。
放大检查:
内含物:
矿物包体,云状、点状物、羽状纹,生长纹,解理,原始晶面,刻面棱锋利。
电学性质:
不导电,IIb型蓝色含B者为半导体
热学性质:
具高导热带,Ib和II型均具很高导热率,其中IIa型导热率最
好
热膨胀性:
非常低
可燃性:
燃点850–1000℃(空气中),650℃(氧气中)
绝氧加压真空
钻石 石墨
1800℃
其他性质:
具亲油疏水性
具化学稳定性
酸、王水对钻石不起作用
但在含氧盐类和金属熔体中,钻石易受侵蚀可透过长波紫外光。
三、鉴别
1.钻石与合成钻石的鉴别
高温高压法合成钻石温度1350–1800℃
压力(50–80)×108pa催化剂:
Fe.Ni.Co及钯
碳源:
石墨合成钻石粉,再用钻石粉合成钻石,以便生长出大颗粒晶体
(直接用石墨会影响大颗粒的形成)。
方法:
(1)六面顶压机法
(2)压带法
(3)BAKS法(分裂球无压装置法)合成钻石的鉴别特征
(1)颜色:
a、大多为黄、褐黄色的Ib型钻石(弧氮致色)
b、也可为蓝色IIb型钻石(引入B原子取代C)
c、无色的IIa型(加入锆或A1使之与N结合,不再取代C)合成钻石很少出现Ia型(Ia型占天然钻石98%)。
(2)吸收光谱:
合成钻石无415nm吸收线,绝大多数Ia型天然钻石显示415nm吸收线。
(3)紫外荧光
合成钻石短波比长波强,且为黄或黄绿色,而天然者长波比短波强,颜色分带合成为立方一八面体式样,天然八面体式样。
(4)内外部特征
a、含Fe、Ni合金触媒金属包裹体
(呈长圆形,定向或粒状分散状,反射光下见金属光泽)
b、晶面出现树枝状生长纹
c、发育八面体,立方体,菱形十二面体和四角三八面体等单形组成的聚形。
(5)阴极发光
阴极发光下与天然钻石完全不同的颜色和生长条纹等。
(6)异常双折射
天然者干涉色多样,合成者干涉色变化不明显
(7)仪器鉴别
钻石光谱鉴定仪(Diamondsure):
若发现415nm线则为天然
钻石结构荧光鉴定仪(Diamondview):
合成者为立方一八面体式样合成钻石早在20世纪50年代,瑞典和美国已开始合成钻石的研究。
1971年,美国通用电气公司(GE),生产出超过6mm的人工合成钻石,之后,1985年日本,1987年戴比尔斯,1990年俄罗斯相继生产出合成钻石。
最近有报导说,美国佛罗里达大学采用一位美国将军1996年从俄罗买回的设备和相关技术,生产一种新型的合成钻石–UF合成钻石,成本不高,大约是钻石开采和合成立方氧化锆的中间值,产品包括无色、绿色、蓝色、红色等。
他们的产品已经在美国上市,之后打算销往香港和曼谷。
美国Gemesis公司表示,今年将推出合成蓝色钻石,已经能够稳定地生产蓝色合成钻石,在钻石上用激光刻上“Gemesis”制造字样和一个追踪编码。
全成钻石的鉴别已经提到议事日程上了。
2.优化处理钻石的鉴别
(1)激光钻孔
始于20世纪60年代,激光技术在高温下对钻石打孔至有色包裹体使之熔化或强酸溶蚀样,然后充填铅玻璃等透明物质,近年来,该技术已取得重大进展,激光孔直径仅0.015mm,观察时有可能漏掉激光孔。
[除上述传统的激光打印处理技术外,2000年31入3KM(kiduahMeyuhad)
西伯莱语“特别打孔”即内部打孔方法。
a、破裂法(裂化技术):
低质量的钻石有明显的近表面包体,并伴有裂隙,激光将包体加热,产生足够的应力以使伴生的裂隙延毛钻石表面,这种裂隙看
起来与天然裂隙相似,但这种方法掌握不好易使钻石破裂。
b、缝合法(裂隙连接技术):
采用新的激光孔可将钻石内部的天然裂纹与表面的裂隙连接起来,在钻石的表面产生平行的外部孔看起来像天然裂纹,然后通过裂隙对钻石内部的包体进行处理。
KM处理的钻石中,可见蜈蚣状包体出露到钻石表面,显不自然弯曲的裂隙,在垂直包体两侧伸出很多裂隙,在激光处理的连续裂隙中有未被完全处理掉的零星显色残留物,这是KM处理钻石的典型特征。
]
鉴别:
具圆形开口(凹坑),白色管状物
(2)裂隙充填:
第一个商业性的钻石裂隙充填处理出现在20世纪80年代以色列,称吉田法。
90年代初,以色列、吉斯法,之后在纽约有奥德法,钻石裂隙充填物一般为高折射率的玻璃或环氧树脂。
鉴别:
a、闪光效应
暗域照明:
闪光颜色橙黄、紫红、粉色次为粉橙色亮域照明:
闪光颜色蓝绿、绿、绿黄色和黄色
(未充填裂隙有七彩干涉色)
b、流动构造:
充填物可具流动构造
c、絮状结构:
充填物过厚引起絮状结构甚呈网状结构
d、充填物厚时可呈棕黄色
e、不完全充填留下极细窄的裂隙像的划痕
f、充填残留物,残留于裂隙入口处呈雾状
g、X光照相(白色轮廊)和X荧光能谱仪(充填物Pb)鉴定
(3)辐照处理
辐照改变钻石颜色
电子辐照
重带电粒子(α粒子,质子)辐照高能电子来辐照
r射线辐照
然后加热退火处理,可得到所需颜色
加热:
蓝、绿→棕→黄→无色→系列颜色,可停止于任何一点
辐照改色方法只适用于有色而且颜色不好的钻石,作为K级颜色以上的钻石,要想用此方法提高颜色级别是办不到的。
鉴别:
a、颜色分布特征
天然者色带为有线状或三角形状
辐照者颜色限于表面,色带分布位置及形状与其琢型及辐照方向有关
b、吸收光谱
590nm的吸收线的出现是辐照者鉴定依据
c、导电性
天然蓝色钻石具导电性,辐照蓝色钻石不导电
(4)镀膜钻石
早在20世纪50年代国际上就有在低压下用气相法制成钻石的报道,尤其是原苏联科学家一直致力于这方面的研究,生长速度太慢,未引起人们重视,
80年代初日本科学家用化学气相沉淀法(CVD法)以较快速度制成了钻石膜
(DF)
气相沉淀法生长钻石膜是利用一种能量(热能、电能或光能)使碳氢化合物(甲烷、乙醇等)气体腐解,产生活化的炭离子,使之在一定的条件下沉积在同质或异质基底上形成钻石膜(聚晶金刚石膜)。
鉴别:
a、粒状结构 云雾状外观
b、拉曼光谱检测
*天然是单晶特征峰在1332cm-1处,峰的半高宽窄。
*无DF是多晶特征峰在1332cm-1附近→有平移,峰的半高宽宽。
(5)高温高压处理(GE钻石)
GE钻石为一种新的颜色处理方法,1998年,美国通用电气公司(GE)采用高温高压方法将IIa型褐色钻石(其数量不到世界钻石总量的1%)处理成无色的钻石,偶尔可出现淡粉色或淡蓝色,该类型又称为高温度压修复型。
这些处理过的钻石颜色大都在D–G,但稍具雾状外观,带褐或灰色调而不是黄色调,高位可见棕色,内部纹理,常见羽毛状裂隙,某些具条纹状异常消光,鉴定困难,腰棱刻有“GEPOL”或“Bellataireyear-serialno”字样。
Nova钻石:
是另外一种新的颜色处理方法,1999年美国诺瓦公司
(NovaDiamond)采用高温高压法将常见的Ia型钻石处理成鲜艳的黄色——绿色钻石,该类型钻石又称为高温高压增强型或诺瓦钻石。
该类型钻石发生强的塑性变形,异常消光强烈,显示强黄,绿色荧光并伴有白垩状荧光,实验室内通过大型仪器的谱学研究可把Nova钻石的天然钻石区分开,这些钻石刻有Nova钻石的标识,并附有唯一的编号和证书。
3、钻石与仿钻的鉴别钻石与仿钻的鉴别
钻石与仿钻可用热导仪快速而准确的鉴别(α–sic除外)此外,根据密度、光性特征,折射率、色散、放大观察等不难鉴别。
钻石的合成碳硅石(α–sic)的鉴别。
1904年,诺贝尔奖获得者化学家享利·英桑在美国亚利桑那州一峡谷的坝亚代布鲁陨石中发现了天然sic。
1905年,旷兹将其命名为“moissanite”(莫桑石),此后陆续在世界各地发现有sic,我国华东地区金伯利岩中产出有碳硅石,呈薄治状,前苏联西伯利亚碳酸盐中也曾发现,此外,天然sic也出现在金刚石砂矿的冲击层中以及陨石中。
合成碳硅石由美国克瑞研究公司生产,C3公司加工销售,1998年已在我国上市。
鉴别:
钻石 合成sic
(1)放大观察 矿物包体等 线状包体
无双影 可见双影
(2)Dq/cm3 3.52(±0.01) 3.22(±0.02)
(3)莫桑仪 钻石反应 非钻石反应
(4)仰光器 全暗或异常消光(等轴)四明四暗(六方V+)(光
轴方向除外)
四、钻石的分级评价
4C原则(4C分级)
Caratweight
克拉克
Color
颜色
Clarity
净度
Cut
切工
国际上按上述四个方面对钻石进行等级划分,简称4C分级GB/T16554–2003 新的国家标准 钻石分级
主要修定内容:
未镶嵌钻石和镶嵌钻石的起始分级重量修定为0.0400g(0.20ct)(原标准
>0.0400g(0.20ct)颜色级别、净度级别它去除了中文描述,质量称量准确度提高至0.0001g。
1.钻石质量(克拉重)分级:
钻石质量是指原石经切磨后的成品重量。
(1)称重及法则
钻石用精度为0.0001g的天平称量记录
钻石贸易中仍可用克拉(ct)作为质量单位,1.0000g=5.00ct克拉保留到小数量后二位,逢九进一
(2)钻石的质量表示方法为:
在质量数值后的括号内注明相应的克拉值例:
0.2000g(1.00ct)
(3)钻石质量按钻石界习惯的划分小钻<0.23ct
中钻0.23ct-1.00ct
大钻>1.00ct
特大钻10.80ct-50.00ct
证名钻50.00ct-100.00ct
巨钻>100.00ct
(4)钻石重量的估算
a.直径—重量法切工标准的圆钻型
直径mm
粒重Ct
3.0
0.10
4.0
0.23
5.15
0.50
5.9
0.75
6.5
b.筛分法:
1.00
用一套已知孔径的孔型筛子,筛分钻石,粗略估算其重量
c.直径比较法
采用孔型量规或对照量规的工具
简单方便,使误差可达20%,对照管规还可展示特定重量的钻石镶嵌后的效果。
(孔型量规一般是带不同直径的塑料或金属片,对照量规是由一组镶嵌的圆钻型仿钻组成,每一粒都是根据不同重量的钻石所对应的大小制作的。
)
d.重量计算法
较大的钻石、花式钻石以及镶嵌的钻石,多采用测量钻石尺寸,然后用公式计算重量的方法
圆钻 W=直径2×高×K 椭圆型:
W=平均直径2×高×0.0062K0.0061-0.0065
(腰围很薄)(腰围很厚) 水滴、橄榄、祖母绿:
心多面W=长×宽×高×0.0059 W=长×宽×高×K
三角 W=长×宽×高×0.0057 K随长宽比不同,取值不同人眼、人手克拉秤的故事(史恩赐)
1994年3月底,4月初,英国宝石协会实验室主任艾姆斯先生应湖南省宝石协会的邀请,访问源水流域钻石砂矿。
4月1日上午11点左右,我们正在常德601矿金刚石收购站看货,来了两位当地农民卖钻石,其中一位叫袁大军,是附近许宗桥乡金牛村的村民,自称有肉眼称钻的本领,艾姆斯吩咐从601矿的保险柜里随意拿出四粒原石束,和他比试,看谁猜得准。
结果,艾姆斯0.415Ct,袁大军0.51Ct,电子秤0.505Ct。
艾姆斯被折服了,第二天上午讲课的时候,他对昨天的情景一唱三叹,夸奖当地的钻石商比伦敦的钻石商聪明。
当中国地质大学的杨诱明老师传译之后,引起一阵哄笑。
艾姆斯先生忙问其故,人丛中有人答话:
眼睛看了不出奇,有人光用手指捏,也能狭个八九不高十,接着众人推拳民营企业酒水金刚石开发公司到总经理肖桂初上台。
艾姆斯先生当然不是等闲之辈,他怕被捉弄,出其不意地从听众某人的身上要来一颗原石,并放在自己西服下衣袋里,站在讲台前,肖桂初探木摸石,并放在自己西服下衣袋里,站在讲台前,肖桂初探木摸石,约摸一分钟,他报出了2.8Ct的重量。
在场的香港钻石技师黄成伟先生拿着便携式电子秤一称,是2.83Ct,误差也只有1%。
(5)克拉重与价格的关系
随着重量的增加,价格往往几成、几倍的提升(分钻有例外)
a.品级越高,影响越大,如49分以下和50分以上比较:
中下等级差
10%;H,SI2差20%多,D,IF差50%。
b.对“临界”重量钻石影响明显,如23分上下,GH,Vs,1Ct上下。
H,VS2的两颗钻石单价相差20%-50%。
c.切的影响
d.分钻例外!
2分以上的足工圆钻往往比上一个重量等级(如4分)的高一点。
2.钻石的颜色分级
对无色—浅黄(褐、灰)色系列的钻石,采用比色法,在规定的环境下对钻石颜色进行分级。
比色石:
一套已标定颜色级别的标准圆钻型切工钻石样品,依次代表由高至低连续的颜色级别。
我国1996年国标中规定,由7-10粒钻石组成比色石,每一粒均代表该色级的下限。
最早的一套国际认可的比色石(母标样)是1977年国际株宝联盟
(CIBJO)制定的,由七颗克拉钻组成,每颗都重一克拉多一点,分别代表各色级的下限。
这套比色石由瑞士的古柏林实验室和美国GIA实验室分别独立地进行过核对,世界钻石交易所联合会(WFDB)和国际钻石制造商协会(IDMA)也先后予以通过,CIBJO的19个成员国各复制了一套。
美国宝石学院采用的D-Z23个颜色的颜色分级体系,GIA比色石表示的都是该色级的上限。
这两个比色石有一个等级的位错,这一问题,至今没有解决。
比色灯:
色温在5500K—7200K范围内的日光灯。
比色板、比色纸:
用作比色背景的无明显定向反射作用的白色板或白色纸。
分级要求:
颜色分级应在无阳光直射的室内环境中进行,分级环境色调应为白色或灰色,分级时采用专用的比色灯,并以比色板或比色纸为背景。
人员要求:
从事颜色分级的技术人员应受过专门的技能培训,掌握正确的操作方法,由2-3名技术人员独立完成同一样品的颜色分级,并取得统一结果。
颜色级别:
按钻石颜色变化划分为12个连续的颜色级别,分别用英文字母
D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、 100……90,<90等。 D 100 极白 镶嵌钻石颜色采用比色法分级,分为七个等级: E 99 极白 D—E 极白 F 98 优白 F—G 优白 G 97 白 优白 H H 96 白 I—J 微黄白 I 95 微黄白 K—L 浅黄白 J 浅黄 94 微黄白 K 93 浅黄白 黄 L 92 浅黄白 M 91 浅黄 N 90 浅黄 <90 黄 M—N 荧光强度级别: 按钻石在长波紫外光下发光强弱划分为“强”、“中”、 “弱”、“无”4个级别。 3.钻石的净度分级 净度分级: 在10倍放大镜(或显微镜)下,对钻石内部和外部特征进行等级划分。 钻石的内部特征: 包含在或延伸至钻石内部的天然包裹体,生长痕迹和人为造成的缺陷。 如: 点状包体、云状物、浅色包裹体、深色包裹体、内部纹理、内凹原始晶面、羽状纹、须状腰、空洞、破口、击痕、激光痕等。 内部特征用红笔画钻石的外部特征: 暴露在钻石外表的天然生长痕迹和人为造成的缺陷。 如原始晶面、表面纹理、抛光纹、刮伤、烧痕、额外刻面、缺口、棱线磨损等。 外部特征用绿笔画。 净度级别: 分为五大级十小级 五大级 LC VVS VS SL P 十小级 LC VVS1 VVS2 VS1 VS2 SI1 SI2 P1 P2 P3 对于质量低于(不含)0.940g(0.47ct)的钻石,净度级别可划分为五个大级别。 净度级别划分规则: LC级(镜下无瑕纹) 10×下,未见内部特征下列情况仍属LC级 a.额外刻面位于亭部,冠部不可见; b.原始晶面位于腰围内,不影响腰部对称、冠部不可见; c.内部生长线无反射现象,不影响透明度; d.钻石内、外部有轻微特征,经轻微抛光后可去除。 上述情况对以下级别划分不产生影响。 VVS级(极微瑕级) 10×下,具微小的内外部特征 VVS1 极难观察 VVS2 很难观察 VS级(微瑕级) 10×下,具细小的内外部特征 VS1 难以观察 VS2 比较容易观察 SI级(瑕疵级) 10×下,具明显的内外部特征 SI1 容易观察 SI2 很容易观察 P级(重瑕疵级) 从冠部观察,肉眼可见内外部特征 P1 肉眼可见 P2 肉眼易见 P3 肉眼极易见 环境要求: 在10倍放大镜下分级,采用比色灯照明人员要求: 同净度分级 净度分级必须考虑: 瑕疵的大小、数目、位置、颜色对比度、类型等操作步骤: 清洁钻石 系统观察: 按照冠部——亭部——腰棱顺序进行从内到外确定瑕疵大小和位置 记录到投影图上(内部特征用红笔画,外部特征用绿笔)确定净度等级镶嵌钻石的净度分级为: LC、VVS、VS、SI、P五个等级4.钻石的切工分级 切工分级: 通过测量和观察,从比率和修饰度两个方面对钻石加工工艺完美性进行等级划分。 标准圆钻型切工由57个或58个面按一定规律组成的圆形切工。 各部分名称: 冠部: 腰以上部分,有33个刻面 1个台面 八边形刻面 8个星刻面 冠部主刻面与台面之间的三角形刻面 8个冠部主刻面 冠部四边形刻面 16个上腰面 腰与冠部主刻面之间的似三角形刻面亭部: 腰以下部分,有24个或25个刻面 16个下腰面 腰与亭部主刻面间的似三角形刻面 8个亭部主要刻面 亭部四边形刻面 底小面(底尖): 底部主刻面的交汇点呈八边形刻面或呈点状腰: 钻石中最大的圆周 冠部角: 冠部主刻面与腰部水平面的夹角亭部角: 亭部主刻面与腰部水平面的夹角 比率: 各部分相对于平均直径的百分比 包括台宽比: 台面宽度相对于平均直径的百分比 冠高比: 冠部高度相对于平均直径的百分比腰厚比: 腰部厚度相对于平均直径的百分比亭深比: 亭部深度相对于平均直径的百分比全深比: 全深相对于平均直径的百分比 底尖比: 底尖直径相对于平均直径的百分比修饰度: 指对钻石抛磨工艺的评价 切工分级测量项目: 规格: 单位毫米(mm),精确至0.01 a.最大直径 b.最小直径 c.全深 比率: 比率测量取整数,必要时精确至0.5台宽比 目测法有比例法和弧度法冠高比 腰厚比 亭深比 台面影像法全深比 底尖比 冠角: 单位(º) 精确至0.5 切工分级测量方法: a.使用钻石比例镜,全自动切工测量仪及各种微尺、卡尺,直接对各测量项目进行测量; b.10倍放大镜目测法: 直接使用10倍放大镜目测各测量项目。 比率分级 比率级别: 分为很好、好、一般三个级别 比率级别划分规则: 各部分比率级别详见比率分级表。 比率级别由全部测量项目中的最低等级表示。 比率分级表(国标) 级别 测量项目 一般 好 很好 好 一般 台宽比 ≤50.0 51.0~52.0 53.0~66.0 67.
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