昆山城镇燃气安全综合管理系统建设实施方案.docx
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昆山城镇燃气安全综合管理系统建设实施方案
昆山城镇燃气安全综合管理系统
总体方案
青岛积成电子有限公司
2015年10月
1.概述
作为城市生命线工程的燃气系统，伴随着城镇化的进程日益重要，作为城市基础设施的重要组成部分和国家重要能源之一，其运行关系公共安全和公共利益，需要政府严加监管。
燃气行业的信息化已经基本实现了企业级信息化，但各燃气企业建设的信息化系统各自独立，数据无法实现信息共享，政府监管部门无法整体掌握全市燃气的输配情况，无法实现资源的合理调配。
通过应用各种传感器和终端设备，建立完备的传感器网络，为城市燃气运行的各项指标“被感知”提供硬件基础。
构建一张完整的城市运行全图，通过GIS、云计算、移动互联、传感器、物联网等先进的技术，实现对全市供气的全过程、全时段监控预警，系统实时采集设施的运行状况，通过多种方式发布与智能处理，保障设施的安全运行和城市正常运转，实现安全管理模式创新。
利用这张运行图，通过多样的传感器，政府相关职能部门实时监控燃气泄漏、供气安全等数据，实时查看设施运行状况是否完好，一旦发生燃气泄漏等问题，可以通过基于地理信息的运行图，迅速定位到故障点，实现自动报警，并通过移动互联网络将信息发送到相关人员的移动设备上，能够实现故障的实时解决，从而保障整个城市供气安全、高效的有序运行。
2.建设原则
为了使昆山城镇燃气安全综合管理系统的建设更加科学、规范，在平台设计时需要遵循一系列的原则和方法论，主要包括如下原则：
Ø系统的规范性。
系统的建设严格按照国家、地方和行业有关的标准和规范，如空间数据的分层编码，数据的质量、元数据标准等统一是数据标准，规范各子系统间的接口标准，实现系统软件统一规划、设计，分步、分模块实施开发，最终全面高度集成。
Ø用先进成熟、稳定的技术和软硬件平台；要从总体设计、软硬件选型等方面进行全方位、多层次的安全防范，保证系统高效、稳定、不间断地运行。
平台应提供标准的开放接口，便于和各类应用系统连接，以满足业务和系统不断拓展的需要。
Ø坚持开放性，易于技术更新；采用国际先进的，符合我国信息化建设发展方向的、标准的、跨平台的信息技术，保证公共平台的核心技术框架具有自主性、前瞻性、先进性和可持续发展性。
Ø以需求为导向，以应用促发展。
避免平台建设与应用脱节，充分发挥平台作为全市信息化建设基础设施的作用。
Ø统一规划，分步实施；坚持统筹规划和重点实施相结合、技术和标准的先进性与实际应用的可实施性相结合。
坚持公共平台技术框架的通用性与应用建设的针对性相统一，典型系统的代表性与应用领域的广泛性相统一。
Ø建设"以人为本"的服务体系。
便民利民应是信息化建设的一项基本原则，必须保证系统简单易学，建立企业与用户沟通的友好界面，建立用户自我服务系统。
Ø系统的安全性。
在地球村时代，安全性是整个系统最重要的部分，建立信息化系统的安全机制，制定规章制度，防数据泄密、丢失，防病毒和黑客的恶意攻击。
3.建设目标
建立统一的信息平台。
平台建成一个B/S结构的Intranet访问信息门户。
可以通过各自的权限在浏览器上共享、分析、处理和应用企业内部的各种信息，实现采集自动化、运营智能化、管理决策科学化、信息资源化和运作网络化。
建成核心数据中心。
通过对各个业务环节信息数据的实时全面采集和发送，实现运营信息的集中存储，形成一个信息共享体。
通过对信息的分析和数据挖掘，实现宏观决策和计划指导。
互联互通平台和云服务接口，并提供第三方开发接口。
打造云服务平台，为燃气企业提供实时数据接入和发布服务，解决小企业无法实现对所经营区域的生产运营工艺数据的实时监管，将数据统一接入综合管理云服务平台，既能让政府监管部门了解掌握所辖区域燃气公司的运行情况，也能让经营管理者了解自己企业的安全运行情况，为实现经营的社会化和系统增值，促进经济效益和社会效益的双向飞跃。
4.总体框架结构
系统概况为“3+X”，即一个基础平台，一套软硬件支撑环境，一个数据中心和若干业务应用系统。
（一）一个基础平台
主要实现平台用户与数据的统一管理、维护、分发和查询，对整个平台系统的用户管理、服务安全认证和系统监控，建立数据访问、服务访问的管理日志，以保障整个系统能够为客户端应用访问提供安全、稳定的支撑。
（二）一套软硬件支撑环境
支撑平台运行的计算机软、硬件配置及所在的网络环境和显示系统。
（三）一个数据中心
以建设昆山燃气综合数据库为核心，包括：
基础地理信息库、燃气企业数据库、燃气重要设施数据库、燃气工程数据库、燃气用户数据库、燃气行政管理数据库、安全事故应急预案库等；采用B/S架构和功能服务模式，是燃气管理部门、燃气业相关人员都以各自的权限共享、交换、分析、处理和应用综合管理数据库中的各种信息，为昆山燃气业的信息资源共享机制建设提供数据保障。
5.平台软件功能设计
5.1.GIS系统功能
5.1.1GIS应用展示功能
Ø地图浏览功能
Ø图形测量功能
系统提供丰富的测量功能。
Ø坐标显示功能
当鼠标停留在图形上时，系统将自动显示出图形的坐标位置。
鼠标移动时，坐标值将自动改变。
Ø基于图形方式信息查询统计
系统提供多种图形方式，方便用户进行图形信息的查询，包括单点查询、拉框查询、拉圆查询、多边形查询等，系统将自动搜索并列表显示相关对象的详细信息及统计，对图形对象进行动态闪烁。
系统对于相关对象的多媒体信息提供热连接的方式，用户可以直接浏览、播放相关的图片、录像等多媒体信息。
Ø快捷检索定位
根据指定设备分类的属性信息进行单一定位和整个结果集定位。
用户输入检索内容时，可使用汉语拼音第一字母进行快速筛选，例如在进行道路名称输入时，用户可以直接输入“ysl”来进行“宜山路”查询检索。
Ø属性信息逻辑查询及检索定位功能
系统可以单独对管线属性（管线类型、材质、管径、建设时间、所在位置等）、管点属性（测点性质，附属设施）以及管线与管点之间的拓扑关系进行查询。
Ø多媒体信息查询及展示
系统在进行信息查询时，自动提示是否存在与管网部件相关联的多媒体文件，如闸门井的图片或者视频文件，挂接在对应的闸门上，使用户不但可以通过系统查询闸门的属性，还能够浏览相关的多媒体文件；可以直接将多媒体信息依据拍摄时候的GPS坐标进行地图叠加显示。
Ø影像数据应用功能
系统通过分层处理的方法，可以将遥感影像、卫星影像或航片等影像数据在电子地图上进行叠加显示，方便用户进行模拟实地的查看和分析。
针对历史图纸资料也可以采用图像扫描的方法，将其转换为影像文件并进行叠加显示。
Ø透视分析功能
系统提供拉帘、放大镜、调节影像透明度的方法，可以对上面的影像图层进行显示控制，进行对比分析，最后可将地图打印输出。
Ø常用报表功能
通过查询统计获取的查询结果以报表格式打印输出。
Ø地图打印输出功能
用绘图仪或打印机，按屏幕或制定的区域，以标准图幅和比例，绘制以地形图为背景的管网彩色或黑白图纸。
打印各类属性信息和统计报表。
可自动将GIS图，转换为CAD工程用图，系统导出CAD图应带有符号显示，其符号样式与GIS系统相同。
输出格式能够与办公自动化系统软件兼容。
5.1.2图形管理功能
GIS系统将以GIS格式的电子地图为背景，系统能够直接将电子版地图转入系统，并具有地形图的动态更新机制和维护、管理功能。
也可将航测图（或遥感图）直接导入系统做为背景。
电子版地图的比例为1:
500、1:
1000或1:
2000。
5.1.3地形图更新管理功能
Ø图形编辑功能
Ø系统图库管理
Ø拓扑处理和系统库编辑
图形编辑是地形图编辑管理模块中最重要不可缺失的部分，是一个重要的维护管理工具。
通过编辑能够改善绘图精度、更新图形内容、丰富图形表现力，实现图形综合，同时实现对各种图形文件（点、线、区、网等）或整个工程项目数据的存储、更新、备份。
拓扑处理与系统库编辑，可以自动对相关对象建立拓扑关系，可以进行拓扑错误检查，对检查出的拓扑错误进行突出显示和标注，方便工作人员对其进行修正。
Ø图形输出功能
Ø数据格式转换功能
5.1.4管网管理功能
Ø基本地图操作功能
系统提供放大、缩小、漫游、全景显示、视点回退等基本的操作工具，完成图形的无级缩放、迅速定位。
Ø管网编辑维护
系统具备完善的图形编辑功能。
建立标准的绘制管线、管件、阀门、燃气表表、门站、储气站、煤气站等图形库，功能不低于AutoCADR2004。
无论采用何种图形录入方式，均可通过GIS的编辑工具转换为矢量图。
可自动将CAD绘制的电子版竣工图，转换为GIS图。
可按设定的条件，在1:
500管网图形基础上，自动生成1:
1000、1:
2000、1:
10000比例的管网图。
Ø属性信息转换输入
●探测数据
●已经进入系统的信息
●已经存于其他数据库的信息
Ø属性信息编辑录入
系统支持多种属性编辑方式。
包括：
对特定类型的属性编辑、替换属性、根据属性赋参数、用表达式计算属性字段、复制属性字段、设定缺省属性值、复制属性区域等。
Ø空间数据转换录入
●管网信息（图形）的输入
●竣工图的扫描录入矢量化
●数据转换录入
Ø图形、属性一体化管理功能
系统中的点、线、面等图形对象除具有基本属性外，也需挂接扩展属性，扩展属性以属性表形式存在。
系统需支持一表多挂和多表挂一的属性管理方式，即多个编码可以同时挂接同一个属性表，同一个编码可以同时挂接多个属性表。
系统需提供对己有的图形可进行属性扩展（属性表增减字段、添加子属性表等）与重定义属性表功能，为系统建成后需要扩充属性表提供便利。
系统需提供图属一体化的管理模式，即属性的录入与编辑可与图形同时进行。
对属性的查询与修改与图形编辑一样方便。
Ø多媒体数据编辑
可对选中的管网、设备进行内在图形关联信息编辑，允许用户加入该管段、设备的实景数码照片或数码录像等元数据。
实现多媒体信息的热链接。
同时包括热链接具体的应用程序。
Ø地名库管理功能
系统支持对地名库进行管理。
用户可根据需要添加、编辑、删除重要地名。
同时，还可以通过地图库、由用户地址批量添加定位地名。
Ø注记管理功能
系统支持对点、线、面要素进行标注，并可对注记进行增、删、改操作。
Ø区域管理功能
可以指定图号或在地图选取多边形来生成应用区域，并保存在图形数据库中，可以对相应的区域进行基于区域的空间查询、统计、编辑、删除等操作，可以对编辑区域进行权限控制。
Ø图形裁剪功能
系统提供多种图形裁剪方式，用于对图形进行裁剪。
包括：
矩形裁剪、圆形裁剪、多边形裁剪、分图幅裁剪、按定位线裁剪、按照幅面大小裁剪等。
Ø图形输出功能
Ø离线编辑功能
Ø系统权限管理功能
5.1.5数据导入导出功能
5.1.6数据自动校核功能
系统具备数据自检功能，依据管网数据维护规范建立起规则库。
在修改、设备操作等引起的逻辑错误或对管网连接会产生不良影响的操作时，系统将给出相应提示，并经过多级安全审核后才能执行。
对于已有管网数据，系统提供自动校核功能，方便用户对图形和属性编辑中出现的错误进行查找、修正。
5.2.SCADA系统功能
5.2.1数据采集与管网监测功能
•可通过光纤网络、宽带网络或GPRS/CDMA无线网络等直接与各站控系统的PLC或操作员工作站进行通信，通信协议可采用各种仪表协议（如苍南、天信、富马、新科、华水、埃尔斯特、爱拓利、丹尼尔等国内外主流厂家流量计）、MODBUS、DNP3.0、IEC60870-5-101等，更可根据现场情况灵活开发通信接口；
•历史数据可根据需要按1分钟、5分钟等不同间隔进行整体存盘。
历史数据库可保存5年以上（仅局限于硬盘容量），可选择保存部分或全部的量测数据；历史数据的存储年限只售硬盘空间大小限制。
系统的事项数据、通道统计数据等都存储到历史数据库。
历史数据可导出备份，备份的历年数据可再回装系统使用；
•支持主备双通道和判优切换处理，通讯连接具有自恢复功能，可保持通讯稳定畅通；
•对采集数据具有预定义量程进行有效性判断的功能，可将因仪表数据采集异常或通道干扰而造成的异常数据滤除；
•具有对通讯报文（接收和发送的原码）进行监视、存储和调用功能，可对各主、备通道的通讯质量进行监视,在通道出现故障时生成事项并进行音响报警，统计通道运行情况,并能在线关闭和打开指定通道；
•对采集数据进行计算、考核统计、报警和存储等处理，具有良好的实时性、稳定性和精确度；
•实时数据库具有在线组态和备份恢复功能，使系统的数据有很高的一致性和完整性；
•系统的图库内容在一处更改，其它各点自动同步更新，无需人为多点更换，便于系统组态和维护；
•计算功能：
系统内嵌多种预定义公式，包括加减乘除运算、三角函数、反三角函数、指数运算、自然对数和常用对数运算、逻辑运算、绝对值、最大值、最小值、平均值、角度转换、工程量转换、积分运算、考核统计运算等，并可自定义公式完成各种复杂的运算，计算周期可选择设定，满足不同的应用要求；
•统计功能：
对模拟量、状态量等可按照预定义的报警限、变化率限、考核限进行统计处理，产生相应的报警事项和考核结果。
并可统计计算最大值、最小值及发生时间、平均值、负荷率、合格率、设备投运率、设备动作次数等；
•提供分时段考核功能，对系统测量数据可按日分不同的时段，每个时段设定不同的考核限进行考核，考核结果存入历史数据库并由报表模块生成考核报表供用户浏览查询；
•对流量数据按预定计划的考核处理，计算超欠值、超欠率并产生报警记录；
•提供专门的编辑工具对历史数据进行查询使用，供使用人员分析，统一监控管理全线输送的运行情况。
5.2.2电子值班功能（手机短信服务）
主要用于管网和端站设备运行发生事项或事故时，立即在第一时间自动通知有关运行、抢修和管理人员，及时了解情况、及时处理事故；
利用现有的移动/电信通讯网络，实现值班人员的电子值班（异地值班）功能；
系统可预先设定各类事项作为值班事项，并针对不同类型的事项，设定不同的值班员或责任人的手机号码。
值班事项发生后，系统可以自动向值班员和相关责任人发送短信，通知具体事项内容。
5.2.3移动/电信办公功能
支持智能手机和笔记本电脑访问系统；
智能手机移动办公功能：
需要从调度生产部门了解信息的相关部门（如抢修班组、营业处等）可配置智能手机，登录系统，实时浏览查看现场数据信息，系统可定制发布的内容。
相关人员也可以通过智能手机主动请求信息，如抢修人员在现场需要了解的管网信息，设备信息，检修记录等；
笔记本电脑移动办公：
笔记本电脑增加上网设备（无线上网卡），登录系统通过权限认证以后，可随时随地浏览整个系统的实时和历史数据。
若主管领导外出会议或者其他情况不在办公室，可通过此方式随时了解到整个燃气管网的运行和各项信息，辅助领导决策办公。
监控终端也可以是能上Internet网的任何一台计算机。
5.2.4事故处理、追忆功能及事故重演功能
具有全息事故追忆能力。
勿需进行烦琐的追忆数据项的选择配置，无论在事故状态下或者正常时，系统自动按月循环存储全网的变化数据，可将管网事故发生前一段时间和事故发生后一段时间内的所有追忆数据以趋势图的形式进行显示和打印。
具有事故重演功能。
在与事故开关相关联的任一接线图上启动事故重演，画面将自动播放追忆内容，画面数据按照历史数据的变化情况逐一显示重演，用户可指定画面刷新的时间间隔和追忆数据的变化周期，并提供快进和快退按钮加速播放浏览，便于调度员观察事故过程中相关设备的运行情况。
在事故重演的过程中，不会阻断当前实时信息的查看和报警处理，在事故重演的同时，用户也可以查看其它未处于事故重演状态的任何实时画面。
5.2.5电动阀门控制功能
系统提供安全可靠的遥控、遥调等控制功能，具有严格的安全和防误操作措施，包括操作员身份验证，遥控权限审批，对象复述，性质闭锁，设备状态闭锁等；
•实现全线输气系统的启动与停输控制；
•实现各站的启动与停输控制，可向站控系统发送指令，由站控系统自身完成控制任务；
•进行遥控、遥调操作，生成操作过程的全部记录（包括操作员名字、操作时间和操作内容等），所有遥控闭锁条件自动判定；
•支持批次遥控操作，可按照故障分析的预定方案批次执行；
•可限定不同类型用户应用系统功能的权限，各类型用户只能使用已限定的系统应用功能；
•可设定操作人员的权限使其只能对某一级别（如压力等级）的设备进行操作；
•对象复述是让用户在操作窗口中对先前选中的设备进行二次选择，伴有语音提示，自动检验被选设备的一致性，避免值班员选错和控错设备；
•可自动统计遥控次数和成功次数，并将统计结果存入数据库，根据需要可生成统计报表。
5.2.6WEB发布功能
•客户端可通过浏览器查阅系统的实时信息、历史信息、各种图形信息、设备运行工况、生产统计报表等，实现远程生产监视；
•WEB浏览界面与实时系统的人机会话界面风格一致，具有相同的画面显示、画面操作和画面的快照打印等功能，且报警信息也能实时发布，使得在外地出差和家庭办公等情况下也能及时掌握天然气系统的运行状况；
•WEB浏览必须先登录，合法用户才可以访问系统使用。
5.2.7视频监控功能
在使用ADSL宽带、光纤或其它高带宽信道的前提下，可用其作为远程视频监控的通道，以便更直观地监控站控系统的设备运行及现场环境情况。
主要包含以下几点：
•监视和录像功能
利用安装在监视目标区域的摄像机对生产设备和环境进行监控和录像，将被监视目标的动态图像传输到调度控制中心。
可在控制中心的工作站上浏览查看各站的运行设备的录像或图片；
•控制功能
被授权的值班人员可对远程摄像机的云台进行预置和控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整；
•图像处理
可以单画面、多面画等模式任意调看图像；支持来自控制中心的云台、镜头的控制命令和图像切换等命令；对站内每个摄像头进行轮巡，对于有预置位的摄像头其每个预置位都可以参与轮巡，轮巡的顺序和时间间隔可以设定。
5.2.8抢修预案管理
燃气泄漏或事故发生后，系统立即自动发出警告信息，通知值班员和相关责任人尽快采取措施处理。
•立即启动声音或语音告警，通知值班员；
•自动发出紧急事故短信通知相关责任人和分管领导；
•自动弹出告警事项窗，指明事故发生时间和燃气泄漏地点等；
•自动调出事故发生地的工艺流程图和对应的抢修预案，画面闪烁提示，相关测量数据变色警告；
•值班员可在界面上直接查看事故预案内容及对应的设备台帐信息。
5.2.9显示功能
•显示整个输气管网的动态工艺流程、各站的动态工艺流程，在流程图上实时显示运行参数及设备状态，并可在流程图上直接查询设备台帐信息、运行参数信息、运行统计信息等；
•采用中文全图形人机会话界面，全屏显示；
•显示实时或历史趋势图、棒图、运行报表，允许多个运行参数合在一幅画面中显示；
•显示其它自定义画面，如地理接线图、网络结构图、管线工艺图、潮流分布图、饼图、棒图、模拟表图等，以及遥测信息表、遥信信息表、报警一览表、设备参数表、目录表、通讯录和备忘录等。
各类画面均可显示运行参数，允许不同类型的图形排列在一幅画面中，组合使用；
•操作指导、调度指令等显示，对每步操作系统都自动判断，给出提示信息，为调度员正确操作给予指导；
•实时显示系统软件功能模块运行状态、网络设备和计算机设备的运行状态，为调度员或维护人员及时发现问题和处理问题提供支持；
•显示多种动态图元，其组态应用可产生的动画效果；
•人机会话功能模块支持一机双屏的显示模式，显示器可独立或组合显示各种图形和窗口信息；
•可直接驱动大屏幕投影系统。
5.2.10画面操作功能
•采用多窗口技术，允许操作员在工作时操作多幅画面，具有画面漫游、导航和缩放等功能；
•具有热点调图、热键调图、拼音调图、循环调图等多种图形查阅方式，简便灵活；
•画面可通过快捷键、工具条按钮、拉框、菜单等方式对画面进行放大、缩小、整图显示、恢复原尺寸等操作；
•可直接用鼠标拖拽画面、点击或拖动滚动条对画面进行任意漫游；
•经权限认证后，可人工设置设备的状态和更改设备的检修、备用等标志。
5.2.11报警管理功能
•提供全方位的报警功能。
可在多种画面中直观警告提醒调度人员管网输配系统发生异常，不同级别的报警可在所有操作员站上接收，报警没有确认时保持闪光。
报警内容主要有：
参数越限报警，硬件设备故障报警，系统自诊断报警，电源故障报警，通信故障报警、网络故障报警等；
•系统自动跟踪采集来的设备状态和运行参数，其自身也实时地进行自检，有异常情况时立即生成事项记录并实时存储和发布；
•发生报警事件时，自动推出报警画面和事项跟踪窗以显示事件内容，并伴有声音或语音报警，通知调度人员及时处理；
•系统对事项按照严重程度的不同，显示不同的图符标记，并分类统计和显示；
•提供实时和历史事项的浏览功能，采用简单易用的树状图管理，事项分类清晰，并按时间排列显示；
•各工作站上可分别组态需要显示、报警和打印的事项类型，并可选择需要关注的场站，用于信息过滤。
5.2.12打印功能
•可在线跟踪打印事项，打印内容能够选择定制，还可人工分类选择打印事项；
•定时自动打印或随时召唤打印报表，如班报、日报、月报、年报等。
每张表的定时打印时间可分别设定，报表可在打印前预览，并可按比例缩放打印；
•界面显示图形的拷贝与打印，可对图形进行缩放打印，打印比例可在线调节，对打印内容可先进行打印预览，对超出一页的图形分页打印，也可设置图形的定时打印时间进行定时打印。
5.2.13报表功能
•具有报表生成、报表修改、报表浏览和报表打印等功能；
•报表可根据需要随时召唤浏览和打印，并可以EXCEL形式导出；
•报表的格式和内容可根据要求进行自定义，此后报表就由系统自动生成；
•可按班、日、月、季、年自动生成各种类型报表，包括生产报表、运行报表、压力报表、考核报表、运行测控记录报表等等，并支持报表的补生和修复；
•报表可嵌入曲线图、棒图、饼图及其它图形，形成图文并茂的图表，表格数据与图形数据源于同一数据源，可更形象地对照使用；
•内置了多种考核统计功能，根据数据库中定义的考核时段、有效限、多级考核限和考核规则进行运算，极值及发生时间的统计，设备投运率的统计等多种运算，不需二次编程，完全多种应用需求；
•可进行表格内的各种数学运算，运算公式可在线设置和修改；
•报表文件采用通用的EXCEL格式，方便交流使用；
•可通过内置VBA进行报表系统的二次开发，扩展报表功能，以满足生产和调度的特殊需要。
5.2.14人员管理
•系统对不同部门和岗位的人员进行分类管理，分配到不同的工作组，对每个人员有详细的描述，并赋予不同的权限，权限的划分是基于功能划分的，系统对各项功能的使用有着严格的权限限制，只允许具有相应权限的人员才能使用和控制，每个人员的重要操作都生成事项记录备案，个人的帐户密码可随时自行修改，避免非法盗用。
5.2.15组态定义功能
•具有多种绘图手段，支持图元和图元组的复制、粘贴、删除、缩放、对齐、组合、撤消和恢复等各种常用操作；含有趋势曲线、棒图和饼图的模板生成工具，一幅曲线画面可以组合多个不同的数据曲线，每条曲线还可设置报警限、计划、历史等多条伴随曲线，曲线的风格、颜色、线条粗细，坐标轴的刻度等都可以灵活配置；
•基于EXCEL的报表模板制作工具，可以定制各种类型报表，满足天然气长输中生产和管理的需要；
•系统也单独提供了一个数据库编辑工具进行描述数据库的录入编辑，并可对
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