JJF 2246-2025 井水温度测量仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2246—2025
井水温度测量仪校准规范
CalibrationSpecificationforWellWater
TemperatureMeasuringInstruments
2025-03-27发布2025-04-27实施
国家市场监督管理总局 发布
井水温度测量仪校准规范
CalibrationSpecificationforWellWater
TemperatureMeasuringInstruments

JJF2246—2025
归口单位:全国地震专用计量测试技术委员会
主要起草单位:中国地震局第一监测中心
应急管理部国家自然灾害防治研究院
参加起草单位:中国计量科学研究院
本规范委托全国地震专用计量测试技术委员会负责解释
JJF2246—2025
本规范主要起草人:
李文一(中国地震局第一监测中心)
明晓冉(中国地震局第一监测中心)
王忠彪(中国地震局第一监测中心)
贾鸿飞(应急管理部国家自然灾害防治研究院)
参加起草人:
邓卫平(应急管理部国家自然灾害防治研究院)
孙建平(中国计量科学研究院)
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目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 术语…………………………………………………………………………………… (1)
4 概述…………………………………………………………………………………… (1)
5 计量特性……………………………………………………………………………… (2)
6 校准条件……………………………………………………………………………… (2)
6.1 环境条件…………………………………………………………………………… (2)
6.2 测量标准和配套设备……………………………………………………………… (2)
7 检查、校准项目和校准方法………………………………………………………… (3)
7.1 检查和校准项目…………………………………………………………………… (3)
7.2 检查方法…………………………………………………………………………… (3)
7.3 校准方法…………………………………………………………………………… (5)
8 校准结果表达………………………………………………………………………… (7)
9 复校时间间隔………………………………………………………………………… (8)
附录A 校准记录表参考格式………………………………………………………… (9)
附录B 校准证书内页参考格式……………………………………………………… (11)
附录C 温度示值误差校准结果测量不确定度评定示例…………………………… (12)
Ⅰ
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引 言
JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011 《通用计量术语及
定义》和JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作
的基础性系列文件。
本规范为首次发布。
Ⅱ
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井水温度测量仪校准规范
1 范围
本规范适用于在(0~100)℃范围内使用的地震监测专用井水温度测量仪的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJG229—2010 工业铂、铜热电阻检定规程
DB/T32.2—2008 地震观测仪器进网技术要求 地下流体观测仪 第2部分:测
温仪
IEC60751:2022 工业铂电阻温度计和铂温度传感器(Industrialplatinumresistancethermometersandplatinumtemperaturesensors)
ASTM E644-11 (Reapproved2019) 测试工业电阻温度计的标准试验方法
(StandardTestMethodsforTestingIndustrialResistanceThermometers)
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文
件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。
3 术语
JJF1001—2011、JJF1007—2007界定的及以下术语和定义适用于本规范。
3.1 井水温度 wellwatertemperature
地震监测专用观测井内地下水某一深度处的温度。
3.2 石英晶体测温仪 quartzcrystalthermometer
基于石英晶体谐振频率随温度规律变化原理,采用石英晶体为感温元件的测温
仪器。
3.3 热迟滞性 thermalhysteresis
井水温度测量仪传感器置于温度范围上限和下限前后,温度范围中点处2次温度示
值误差测量结果之差的绝对值。
3.4 一阶差分 differenceoffirstorder
在温度与时间离散函数中,各时间点温度与前一时间点温度之差。
4 概述
井水温度测量仪(以下称为测温仪)是一种显示式测量仪器,主要用于地震观测井
的地下水温度长期连续监测。测温仪的外形结构如图1所示,其由数据采集器(含显示
屏、接口等)、温度传感器(含保护壳、防水接头等)和电缆组成。具备数据存储功能,
最高采样率为1Hz。
测温仪根据感温元件类型主要分为3种,即石英晶体测温仪、铂电阻测温仪和热敏
1
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电阻测温仪。石英晶体测温仪将温度信号转换为频率信号,铂电阻测温仪和热敏电阻测
温仪将温度信号转换为电压信号,通过电缆传输至数据采集器,经采集和处理后显示温
度值。
图1 测温仪外形结构示意图
5 计量特性
测温仪的计量特性见表1。
表1 计量特性
计量特性技术指标
温度示值误差不超过±0.05℃
热迟滞性≤0.05℃
仪器漂移<0.001℃/24h
注:本规范所有技术指标仅供参考,不作为符合性判定依据。
6 校准条件
6.1 环境条件
a)温度:(15~25)℃;
b)相对湿度:(20~80)%;
c)满足测温仪、测量标准及配套设备等的使用要求。
6.2 测量标准和配套设备
测量标准和配套设备见表2。
表2 测量标准和配套设备
序号设备名称技术要求用途备注
1 标准铂电
阻温度计(0~100)℃,一等标准
比较法校准时的参考
标准2支
2 电测仪器
分辨力不小于0.01 mΩ,电阻相对
误差不超过1×10-6,采样率不低于
1/60Hz
与参考标准配套使
用,用于测量其电阻
值,并转换为温度值
具备数据存储
功能
2
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表2 (续)
序号设备名称技术要求用途备注
3 恒温槽
温度范围
℃
工作区域
温度均匀性
℃
温度波动性
℃
0~100 0.008 0.010
提供恒定的均匀温场
保证足够的置入
深度(工作区域
深度不小于
25cm),满足一
等标准铂电阻温
度计的插入深度
要求
4 压力仓
耐压强度不小于12 MPa;配备测量
范围为(0~16)MPa的0.4级精密
压力表和压力源
提供耐压测试环境———
5 保温装置
在不少于30min内,可产生不大于
0.0001℃/min的温度缓慢变化
温度分辨力检查
通过一等标准铂
电阻温度计监测
温度变化
7 检查、校准项目和校准方法
7.1 检查和校准项目
测温仪的检查项目为外观、温度分辨力和传感器耐压,校准项目为温度示值误差、
热迟滞性和仪器漂移。检查和校准项目一览表见表3。
表3 检查和校准项目
项目名称类型规范条款备注
外观检查7.2.2 ———
温度分辨力检查7.2.3 ———
传感器耐压检查7.2.4 */△
温度示值误差校准7.3.2 △
热迟滞性校准7.3.3 ———
仪器漂移校准7.3.4 */△
注:“*”表示当客户要求时进行检查或校准, “△” 表示可根据客户需求选取检查点或校
准点。
7.2 检查方法
7.2.1 检查前准备
a)开启测温仪、电测仪器等进行预热,时间至少15min (使用说明书有预热要求
的,可按其要求进行)。
3
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b)使保温装置和压力仓处于正常工作状态,保证其密封性良好。
7.2.2 外观检查
7.2.2.1 技术要求
无影响正常工作的机械损伤,外表无裂纹、无涂敷层剥落现象;数据采集器显示屏
显示清晰完整,接插件、开关接触良好,机械连接部分紧密牢固,无松动;电缆无裂
痕、破损。
7.2.2.2 外观检查方法
采用目测和手感方法检查测温仪外观。
7.2.3 温度分辨力检查
7.2.3.1 技术要求
测温仪的温度分辨力不大于0.0001℃。
7.2.3.2 温度分辨力检查方法
a)将一等标准铂电阻温度计接入电测仪器,随后将其与测温仪传感器置于保温装
置内并尽量相互靠近,间距不大于1cm。保证两者的感温元件中点在同一水平面
(图2)。
b)将保温装置密封,对测温仪和电测仪器进行校准时。在环境温度和大气压条件
下,两者以不低于1/60Hz采样率连续测量不少于5天,并记录数据。
c)提取不少于30 min且一阶差分序列绝对值(修约至小数点后四位)不大于
0.0001℃的连续一等标准铂电阻温度计测量数据。一阶差分计算公式如下:
Δtn=tn+1-tn (n=1,2,3…) (1)
式中:
Δtn———第n 个测量数据的一阶差分,℃;
tn+1———第n+1个测量数据,℃;
tn———第n 个测量数据,℃。
d)对相同时间段内的测温仪测量数据进行一阶差分计算。
e)测温仪应至少在1个时间段内记录不少于30min且一阶差分序列绝对值(修约
至小数点后四位) 不大于0.0001 ℃ 的连续测量数据,否则其温度分辨力大于
0.0001℃。
图2 温度分辨力检查装置和方法示意图
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7.2.4 传感器耐压检查
7.2.4.1 技术要求
测温仪传感器耐压强度为10MPa。
7.2.4.2 传感器耐压检查方法
a)将测温仪传感器置于装满水的压力仓内,引出电缆并与数据采集器连接
(图3)。
b)将压力仓密封。在环境温度下,对其内部施加10MPa的压力。测温仪示值缓
慢变化后,保压24h。
c)保压过程中,测温仪测量数据应连续且缓慢变化。保压结束后,测温仪应保持
正常工作状态,可显示和记录测量数据。
d)按7.3.2.2的方法,在30 ℃或客户要求的检查点对测温仪进行温度示值误差
测量。
注:仅在客户提出要求且其他检查和校准项目均已完成的情况下进行传感器耐压检查。
图3 传感器耐压检查装置和方法示意图
7.3 校准方法
7.3.1 校准前准备
a)开启测温仪、电测仪器等进行预热,时间至少15min (使用说明书有预热要求
的,可按其要求进行)。
b)使恒温槽处于正常工作状态,并保证工作区域的液面处于规定的位置。
7.3.2 温度示值误差校准
7.3.2.1 校准点的选取
校准点可参考测温仪使用说明书的建议或根据客户的要求选取,但需包含测量范围
上限、下限温度在内的至少6个温度点,且基本均匀分布。
7.3.2.2 温度示值误差校准方法
a)将一等标准铂电阻温度计接入电测仪器,随后将其与测温仪传感器置于恒温槽
内。保证两者的感温元件中点在同一水平面,间距不大于5cm (图4)。
b)测温仪传感器应完全浸没于恒温槽工作区域的均匀介质内。当受传感器长度限
制而无法全浸时,可采用局浸方式校准。测温仪感温元件部位的浸没深度至少为
30cm,以减少漏热效应的影响。
c)将恒温槽控制温度设定在校准点,其实际温度偏离校准点应不超过0.06℃ (以
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参考标准示值为准)。
d)按升温顺序测量各校准点的温度示值误差。校准时,应保证充足的热平衡时间
(不少于50min),待测量数据稳定后方可读数。一等标准铂电阻温度计和测温仪在每
个校准点同时测量,分别读取并记录4个连续示值,以示值的算术平均值作为校准点的
测量结果。
e)测温仪与一等标准铂电阻温度计测量结果之差为校准点的温度示值误差,其末
位应与测量不确定度末位对齐。计算公式如下:
Δti=ti-Ti (2)
式中:
Δti———测温仪在i 校准点的温度示值误差,℃;
ti———测温仪在i 校准点4个示值的算术平均值,℃;
Ti———一等标准铂电阻温度计在i 校准点4个示值的算术平均值,℃。
图4 温度示值误差、热迟滞性、仪器漂移校准装置和方法示意图
7.3.3 热迟滞性校准
7.3.3.1 校准点的选取
校准点为测量范围中点。
7.3.3.2 热迟滞性校准方法
a)使用恒温槽对测温仪热迟滞性进行校准。温度顺序为下限温度、中点温度、上
限温度、中点温度。校准时,参考标准应始终保持在中点温度。
b)将测温仪传感器置于控制温度设定在测量范围下限的恒温槽内至少50min后,
在测量范围中点处对其温度示值误差进行测量,具体方法见7.3.2.2。
c)测量结束后,将测温仪传感器置于控制温度设定在测量范围上限的恒温槽内至
少50min,随后再次测量在测量范围中点处的温度示值误差。
d)第1次温度示值误差测量前,测温仪传感器的温度在转移过程中不应升至中点
温度以上。第2次温度示值误差测量前,测温仪传感器的温度在转移过程中不应降至中
点温度以下。
e)2次温度示值误差测量结果之差的绝对值为测温仪的热迟滞性。
f)测温仪热迟滞性计算公式如下:
ΔH=|Δtm1-Δtm2| (3)
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式中:
ΔH———测温仪在校准点的热迟滞性,℃;
Δtm1———测温仪在校准点的第1次温度示值误差测量结果,℃;
Δtm2———测温仪在校准点的第2次温度示值误差测量结果,℃。
7.3.4 仪器漂移校准
7.3.4.1 校准点的选取
校准点为30℃,也可根据客户的要求选取。
7.3.4.2 仪器漂移校准方法
a)将恒温槽的控制温度设定在校准点,按7.3.2.2的方法对测温仪进行温度示值
误差测量。
b)间隔720h后,再次测量校准点处的温度示值误差。校准期间,测温仪持续
运行。
c)测温仪仪器漂移计算公式如下:
d=|Δtm1-Δtm2|
30 (4)
式中:
d———仪器漂移,℃/24h;
Δtm1———测温仪在校准点的第1次温度示值误差测量结果,℃;
Δtm2———测温仪在校准点的第2次温度示值误差测量结果,℃。
注:仅在客户提出要求的情况下进行仪器漂移校准。
8 校准结果表达
经校准的测温仪出具校准证书,校准结果应在校准证书上反映(校准证书内容及内
页参考格式见附录B)。校准证书应至少包括以下信息:
a)标题:“校准证书”;
b)实验室名称和地址;
c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);
d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;
e)客户的名称和地址;
f)被校对象的描述和明确标识;
g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性或应用有关时,应说明被校对象的
接收日期;
h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;
i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;
j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;
k)校准环境的描述;
l)校准结果及其测量不确定度的说明;
m)对校准规范的偏离的说明;
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n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;
o)校准结果仅对被校对象有效的声明;
p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。
9 复校时间间隔
由于复校时间间隔的长短是由测温仪的使用环境、使用者、仪器本身质量等诸因素
所决定的,因此送校单位可根据使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校时间间隔不
超过5年。
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附录A
校准记录表参考格式
校准日期校准地点证书编号
校准依据
环境温度/℃ 相对湿度/%
一、检查项目
检查项目检查结果备注
外观
温度分辨力/℃
传感器
耐压
检查点/
℃
标准器示值/℃ 被校仪器示值/℃ 温度示值误差/
℃
1 2 3 4 Ti 1 2 3 4 ti Δti
检查结果:
二、校准项目
1. 温度示值误差/℃
校准点
标准器示值被校仪器示值温度示值误差
1 2 3 4 Ti 1 2 3 4 ti Δti
0︙
100
9
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扩展不确定度U (k=2):
2. 热迟滞性/℃
校准点
测量
次数
标准器示值被校仪器示值温度示值误差
1 2 3 4 Ti 1 2 3 4 ti Δti
第1次
第2次
热迟滞性:
3. 仪器漂移
校准点/
℃
测量
次数
标准器示值/℃ 被校仪器示值/℃ 温度示值误差/
℃
1 2 3 4 Ti 1 2 3 4 ti Δti
第1次
第2次
仪器漂移(℃/24h):
校准员: 年 月 日 核验员: 年 月 日
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附录B
校准证书内页参考格式
井水温度测量仪校准结果如下:
1. 外 观:
2. 温度分辨力: ℃
3. 传感器耐压:保压过程中,
保压结束后,
℃检查点温度示值误差: ℃
4. 温度示值误差/℃:
校准点温度示值误差
扩展不确定度
U (k=2)
0︙
100
5. 热迟滞性/℃:
校准点测量次数温度示值误差热迟滞性
第1次
第2次
6. 仪器漂移:
校准点/℃ 测量次数温度示值误差/℃ 仪器漂移(℃/24h)
第1次
第2次
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附录C
温度示值误差校准结果测量不确定度评定示例
C.1 测量方法
本示例所用测温仪的测量范围为(0~100)℃,最大允许误差为±0.05 ℃。以
30℃校准点为例,按本规范的规定方法进行温度示值误差校准。
环境条件:温度为23.6℃,相对湿度为51.6%。
主要测量标准及配套设备:一等标准铂电阻温度计、精密测温电桥、恒温槽。
C.2 测量模型
C.2.1 温度示值误差测量模型
Δti=ti-Ti (C.1)
式中:
ti———测温仪在i 校准点4个示值的算术平均值,℃;
Ti———一等标准铂电阻温度计在i 校准点4个示值的算术平均值,℃;
Δti———测温仪在i 校准点的温度示值误差,℃。
C.2.2 灵敏系数:
ti的灵敏系数:
c1=∂Δti
∂ti =1
Ti的灵敏系数:
c2=∂Δti
∂Ti =-1
C.3 各输入量引入的标准不确定度评定
C.3.1 输入量ti引入的标准不确定度u1
C.3.1.1 测温仪温度示值误差测量重复性引入的标准不确定度分量u1,1
在重复性测量条件下,对温度示值误差进行10次测量,结果见表C.1。使用贝塞
尔公式计算实验标准偏差。
表C.1 重复性测量数据
测量序号n
测温仪示值
t30/℃
一等标准铂电阻温度
计示值T30/℃
温度示值误差
Δt30/℃
1 30.0080 30.00954 -0.0015
2 30.0081 30.00839 -0.0003
3 30.0091 30.00931 -0.0002
4 30.0072 30.01017 -0.003
5 30.0073 30.01019 -0.0029
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表C.1 (续)
测量序号n
测温仪示值
t30/℃
一等标准铂电阻温度
计示值T30/℃
温度示值误差
Δt30/℃
6 30.0063 30.00973 -0.0034
7 30.0082 30.00908 -0.0009
8 30.0056 30.00681 -0.0012
9 30.0062 30.00709 -0.0009
10 30.0067 30.00619 0.0005
测量结果的平均值:
Δt= 1
10Σ10
i=1Δti =-0.0014℃
单次测量结果的实验标准偏差:
s(Δti)= Σn
i=1(Δti -Δt)2
n -1 =0.0013℃
4个示值算术平均值的实验标准偏差:
s(Δti)=s(Δti)
4 =0.0013℃
2 =0.00065℃
标准不确定度分量:
u1,1=s(Δti)=0.00065℃
C.3.1.2 测温仪显示分辨力引入的标准不确定度分量u1,2
测温仪的显示分辨力为0.0001℃,区间半宽a=0.00005℃,服从均匀分布,k
取3,则:
u1,2=a
k =0.00005℃
3 ≈0.000029℃
C.3.1.3 测温仪热迟滞性引入的标准不确定度分量u1,3
测温仪的热迟滞性测量结果为0.0052℃,服从均匀分布,k 取3,则:
u1,3=a
k =0.0052℃
3 ≈0.003℃
C.3.1.4 测温仪漏热效应引入的标准不确定度分量u1,4
根据浸没深度实验数据和测试经验判定,在30 ℃校准点,因漏热效应引起的测温
仪温度示值误差变化量不大于0.003℃,服从均匀分布,k 取3,则:
u1,4=a
k =0.003℃
3 ≈0.0017℃
C.3.1.5 恒温槽温度均匀性引入的标准不确定度分量u1,5
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在30℃校准点,恒温槽温度均匀性不大于0.008 ℃。服从均匀分布,k 取3,则
温度不均匀引入的标准不确定度分量为:
u1,5=a
k =0.008℃
3 ≈0.0046℃
C.3.1.6 恒温槽温度波动度引入的标准不确定度分量u1,6
在30℃校准点,恒温槽温度波动度不大于0.010 ℃。服从均匀分布,k 取3,则
温度波动度引入的标准不确定度分量为:
u1,6=a
k =0.010℃
3 ≈0.0058℃
C.3.2 输入量Ti引入的标准不确定度u2
C.3.2.1 一等标准铂电阻温度计量值溯源引入的标准不确定度分量u2,1
一等标准铂电阻温度计的扩展不确定度U =0.0042℃,k=2,则:
u2,1=U
k=0.0042℃
2 =0.0021℃
C.3.2.2 一等标准铂电阻温度计自热效应引入的标准不确定度分量u2,2
一等标准铂电阻温度计的自热效应为0.0016℃,服从均匀分布,k 取3,则:
u2,2=a
k =0.0016℃ 3 ≈0.00092℃
C.3.2.3 精密测温电桥显示分辨力引入的标准不确定度分量u2,3
精密测温电桥显示分辨力为0.00001 ℃,区间半宽a 为0.000005 ℃。服从均匀
分布,k 取3,则精密测温电桥显示分辨力引入的标准不确定度分量为:
u2,3=a
k =0.000005℃ 3 ≈0.0000029℃
C.3.2.4 精密测温电桥电阻相对误差引入的标准不确定度分量u2,4
精密测温电桥的电阻测量误差可引起温度测量误差。根据使用手册,其电阻相对误
差为1×10-6,即0.00025℃。服从均匀分布,k 取3,则:
u2,4=a
k =0.00025℃
3 ≈0.00014℃
C.4 标准不确定度汇总
各标准不确定度分量见表C.2。
表C.2 标准不确定度分量一览表
不确定度来源
输入量标准不确定度
符号数值
灵敏系数
输出量标准
不确定度分量
测量重复性u1,1 0.00065℃
测温仪显示分辨力u1,2 0.000029℃
测温仪热迟滞性u1,3 0.003℃
1
0.00065℃
0.000029℃
0.003℃
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表C.2 (续)
不确定度来源
输入量标准不确定度
符号数值
灵敏系数
输出量标准
不确定度分量
测温仪漏热效应u1,4 0.0017℃
恒温槽温度均匀性u1,5 0.0046℃
恒温槽温度波动度u1,6 0.0058℃
1
0.0017℃
0.0046℃
0.0058℃
一等标准铂电阻温度计
量值溯源
u2,1 0.0021℃
一等标准铂电阻温度计
自热效应
u2,2 0.00092℃
精密测温电桥
显示分辨力
u2,3 0.0000029℃
精密测温电桥
电阻相对误差
u2,4 0.00014℃
-1
0.0021℃
0.00092℃
0.0000029℃
0.00014℃
C.5 合成标准不确定度
以上各标准不确定度分量互不相关,则合成标准不确定度为:
uc= (c21u21,1+c21u21,2+c21u21,3+c21u21,4+c21u21,5+c21u21,6+c22u22,1+
c22u22,2+c22u22,3+c22u22,4)12
=0.0085℃
C.6 扩展不确定度
取包含因子k=2,则扩展不确定度为:
U =k·uc=2×0.0085℃≈0.017℃
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JJF2246—2025