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區(qū)域能源系統(tǒng)

智能化問(wèn)題探討哈爾濱工業(yè)大學(xué)方修睦區(qū)域能源系統(tǒng)

智能化問(wèn)題探討哈爾濱工業(yè)大學(xué)方修睦2目錄1引言2

區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的概念3智能供熱/供冷特征4智能決策層功能5區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)6展望2目錄1引言2區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的概念3智能供熱/供冷特征31引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程加快,城市的數(shù)量、規(guī)模、模式都在不斷地變化,近年來(lái)城市能源系統(tǒng)以前所未有的速度發(fā)展,運(yùn)用先進(jìn)的信息化手段優(yōu)化能源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié),以便提高能源系統(tǒng)的運(yùn)行效率.降低能源能耗,減少企業(yè)的生產(chǎn)成本,減少環(huán)境污染已經(jīng)成為能源生產(chǎn)、服務(wù)企業(yè)的主要任務(wù)。31引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程加快,城市的數(shù)量41引言目前,我國(guó)新建的熱力站大多裝配了現(xiàn)代化的儀表、控制裝置,已實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),有些熱力站實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守,個(gè)別企業(yè)甚至應(yīng)用了地理信息系統(tǒng)(GIS)。但有些熱力站雖然配置了現(xiàn)代化控制裝置,但并未真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,造成了設(shè)備浪費(fèi)。因此,海量的信息大多停留在形成數(shù)據(jù)曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表階段,運(yùn)行人員仍大多依據(jù)傳統(tǒng)的人工調(diào)控方法,發(fā)布調(diào)度指令,而沒(méi)有發(fā)揮海量數(shù)據(jù)在運(yùn)行調(diào)度中的作用,造成信息資源浪費(fèi)。41引言目前,我國(guó)新建的熱力站大多裝配了現(xiàn)代化的儀表、控制51引言近年來(lái),隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、控制技術(shù)的進(jìn)步,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)開(kāi)始關(guān)注城市能源系統(tǒng)的智能化問(wèn)題,有些企業(yè)開(kāi)始實(shí)施智能供熱系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和建設(shè)。我國(guó)在城市智能供熱/供冷方面的研究剛剛起步,對(duì)智能供熱/供冷的內(nèi)涵和外延還缺乏完整的、正確的認(rèn)識(shí)。51引言近年來(lái),隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、控制技術(shù)的進(jìn)步,物聯(lián)網(wǎng)技62區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的概念概念冷熱網(wǎng)---物理網(wǎng),將由通信網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)組成的網(wǎng)路---信息網(wǎng)由物理網(wǎng)和信息網(wǎng)組成的人與物、物與物相聯(lián),實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的一個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò),稱(chēng)為智能供熱/供冷網(wǎng)。智能供熱/供冷是以由物理熱網(wǎng)為基礎(chǔ),以通信信息網(wǎng)為支撐,進(jìn)一步拓展對(duì)管網(wǎng)全景信息的獲取能力,利用數(shù)據(jù)挖掘和辨識(shí)等技術(shù)過(guò)濾處理信息,通過(guò)智能決策支持系統(tǒng),為運(yùn)行管理人員提供輔助決策支持,形成在保證室內(nèi)舒適度的前提下,降低能耗的閉環(huán)運(yùn)行模式。62區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的概念概念冷熱網(wǎng)---物理網(wǎng),區(qū)域能源智能化系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)的基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)層系統(tǒng)信息物連網(wǎng)絡(luò)層智能決策優(yōu)化運(yùn)行調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)層區(qū)域能源智能化系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)的基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)層系統(tǒng)信息物連網(wǎng)絡(luò)83智能供熱/供冷特征特征

智能供熱/供冷以現(xiàn)有的系統(tǒng)為基礎(chǔ),依靠物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、傳感測(cè)量、信息通訊和控制技術(shù)等高科技手段,以充分滿足用戶對(duì)冷熱量的需求,確保熱力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,滿足環(huán)保約束、優(yōu)化資源配置、適應(yīng)市場(chǎng)化發(fā)展等為目的,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動(dòng)的熱力供應(yīng)和增值服務(wù)。

特征:(1)集成度高此處添加文本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為運(yùn)行目標(biāo)下的優(yōu)化設(shè)計(jì),依據(jù)對(duì)全工況分析,構(gòu)建物理網(wǎng)和信息網(wǎng),提出新建系統(tǒng)的智能運(yùn)行策略。能源廠、能源網(wǎng)及熱用戶的主要信息能夠順利獲取,能夠?qū)芫W(wǎng)主要部件的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);系統(tǒng)信息資源可共享,數(shù)據(jù)可統(tǒng)一分析。通過(guò)對(duì)來(lái)自于物理網(wǎng)的海量信息提供計(jì)算能力及海量存儲(chǔ)資源能力來(lái)提高系統(tǒng)資源的利用率。83智能供熱/供冷特征特征智能供熱/供冷以現(xiàn)有的系統(tǒng)為基93智能供熱/供冷特征特征(2)經(jīng)濟(jì)高效(3)互動(dòng)性強(qiáng)此處添加文本設(shè)備配置優(yōu)化。有完備的智能決策支持系統(tǒng)??梢詾闆Q策者提供可選決策方案,并對(duì)各種方案進(jìn)行評(píng)價(jià),提出最合理的運(yùn)行決策方案。熱用戶系統(tǒng)可調(diào)節(jié),用能可計(jì)量;源、網(wǎng)與用戶之間實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng),鼓勵(lì)用戶以多種方式積極參與熱網(wǎng)的運(yùn)行管理,根據(jù)室內(nèi)舒適度需求變化調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行模式。為用戶提供更加高效、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。93智能供熱/供冷特征特征(2)經(jīng)濟(jì)高效(3)互動(dòng)性強(qiáng)此處103智能供熱/供冷特征特征(4)自愈性好此處添加文本熱網(wǎng)的主要設(shè)備可控,具有實(shí)時(shí)、在線和連續(xù)的安全評(píng)估和分析能力,通過(guò)其先進(jìn)的控制方法監(jiān)測(cè)熱網(wǎng)的基本元件,通過(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的定量分析或定性分析,能對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題迅速做出預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)和響應(yīng);具有自我診斷、故障隔離能力,及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速診斷和隔離故障隱患,從而快速診斷并準(zhǔn)確地提出解決任何運(yùn)行質(zhì)量事件的方案;保證設(shè)備安全,避免大規(guī)模事故的發(fā)生,提高網(wǎng)運(yùn)行的可靠性;在發(fā)生事故時(shí)能自動(dòng)提供基本服務(wù)。103智能供熱/供冷特征特征(4)自愈性好此處添加文本熱網(wǎng)113智能供熱/供冷特征特征(5)透明開(kāi)放此處添加文本能以公開(kāi)、透明的市場(chǎng)規(guī)則對(duì)用戶進(jìn)行管理,提供高品質(zhì)服務(wù),滿足用戶的多元化、差異化需求。能充分利用供熱/供冷資源,向社會(huì)提供增值服務(wù),提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力,適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步和需求變化。113智能供熱/供冷特征特征(5)透明開(kāi)放此處添加文本能以124智能決策層的功能

智能決策支持系統(tǒng),是決策支持系統(tǒng)與人工智能技術(shù),特別是專(zhuān)家系統(tǒng)的結(jié)合,即有決策支持系統(tǒng)中依據(jù)數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行數(shù)值分析的優(yōu)勢(shì),又能充分發(fā)揮專(zhuān)家系統(tǒng)中知識(shí)及知識(shí)處理的特長(zhǎng)。智能系統(tǒng)應(yīng)具有專(zhuān)家水平的專(zhuān)門(mén)知識(shí),能進(jìn)行有效地推理,不但能完成一般的邏輯推理,而且還能利用問(wèn)題的啟發(fā)性信息進(jìn)行啟發(fā)式搜索,試探性推理以及不精確推理、不完全推理;應(yīng)具有自學(xué)習(xí)知識(shí)的能力和與運(yùn)行管理人員的交互能力,模擬人類(lèi)進(jìn)行推理和判斷乃至決策,通過(guò)提高系統(tǒng)整體運(yùn)行的效率,實(shí)現(xiàn)最佳容量、最佳狀態(tài)和最佳運(yùn)行來(lái)降低運(yùn)行的費(fèi)用。

124智能決策層的功能智能決策支持系統(tǒng),是決策支持系統(tǒng)與134智能決策層的功能數(shù)據(jù)及診斷:通過(guò)先進(jìn)的測(cè)量技術(shù),對(duì)物理網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量及正確上傳;在線評(píng)估數(shù)據(jù)質(zhì)量,在線對(duì)儀表的工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行修正。134智能決策層的功能數(shù)據(jù)及診斷:通過(guò)先進(jìn)的測(cè)量技術(shù),對(duì)物144智能決策層的功能通過(guò)對(duì)系統(tǒng)特性分析,制定出優(yōu)化的運(yùn)行調(diào)度方案,對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制,實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的高效運(yùn)行,能源輸送系統(tǒng)輸送成本最??;并通過(guò)對(duì)運(yùn)行過(guò)程的自學(xué)習(xí),不斷改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度策略,獲得更好的運(yùn)行效果。運(yùn)行控制四個(gè)方面的內(nèi)容:(1)為實(shí)現(xiàn)調(diào)度目標(biāo),以提高能源轉(zhuǎn)換效率為目的而對(duì)于能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的優(yōu)化控制;(2)為實(shí)現(xiàn)調(diào)度目標(biāo),以降低運(yùn)行能耗為目的的對(duì)于動(dòng)力設(shè)備的優(yōu)化控制;(3)為系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)提供條件,而對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行的平衡調(diào)節(jié);(4)為節(jié)約能源,熱用戶根據(jù)自身的需求而進(jìn)行的室溫調(diào)節(jié)。

144智能決策層的功能通過(guò)對(duì)系統(tǒng)特性分析,制定出優(yōu)化的運(yùn)行154智能決策層的功能

運(yùn)行調(diào)節(jié)包括四個(gè)方面的內(nèi)容:(1)在一定的供熱/供冷范圍下,根據(jù)實(shí)時(shí)的室外參數(shù),確定今后一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)的供熱/供冷需求;(2)基于預(yù)報(bào)的供熱/供冷負(fù)荷,根據(jù)系統(tǒng)的配置狀況,確定系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方案;(3)在保證系統(tǒng)不出現(xiàn)熱力失調(diào)的情況下,優(yōu)化系統(tǒng)的熱力工況;(4)在給定供熱/供冷負(fù)荷的情況下,根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行工況,確定今后一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)的各運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀況,使得系統(tǒng)在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下,運(yùn)行費(fèi)用最低。154智能決策層的功能運(yùn)行調(diào)節(jié)包括四個(gè)方面的內(nèi)容:164智能決策層的功能

運(yùn)行評(píng)價(jià)是指對(duì)供熱系統(tǒng)從正式運(yùn)行到后評(píng)價(jià)期間,系統(tǒng)運(yùn)行情況的評(píng)價(jià)。涉及到設(shè)備效率評(píng)價(jià)和系統(tǒng)運(yùn)行水平評(píng)價(jià)。設(shè)備效率評(píng)價(jià)包括下述內(nèi)容:(1)在評(píng)價(jià)周期內(nèi),源內(nèi)設(shè)備完成了規(guī)定供熱量/供冷量后的運(yùn)行效率;(2)水泵在評(píng)價(jià)周期內(nèi),完成規(guī)定的輸送熱量后,所達(dá)到的運(yùn)行效率。(3)系統(tǒng)平衡狀態(tài)、輸送效率及能效指標(biāo)164智能決策層的功能運(yùn)行評(píng)價(jià)是指對(duì)供熱系統(tǒng)從正式運(yùn)行到174智能決策層的功能系統(tǒng)分析:基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算,對(duì)系統(tǒng)水力及熱力工況進(jìn)行靜態(tài)分析,評(píng)估用戶的熱力工況;對(duì)系統(tǒng)水力特性進(jìn)行辨識(shí),動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)的水力工況及熱力工況。174智能決策層的功能系統(tǒng)分析:基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算,對(duì)系統(tǒng)184智能決策層的功能系統(tǒng)安全:通過(guò)其先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)和控制方法,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本元件,通過(guò)對(duì)事故發(fā)生原因分析、事故處理方法的自學(xué)習(xí),快速診斷并準(zhǔn)確地提出解決任何運(yùn)行質(zhì)量事件的方案和維護(hù)管理方法,減少事故發(fā)生的次數(shù)和事故處理時(shí)間及影響范圍,提高系統(tǒng)安全。184智能決策層的功能系統(tǒng)安全:通過(guò)其先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)和控制194智能決策層的功能優(yōu)質(zhì)高效服務(wù):通過(guò)供給和需求的互動(dòng),可以最有效地管理運(yùn)行參數(shù),為用戶提供更好的服務(wù)。將服務(wù)評(píng)價(jià)滲透到基本服務(wù)全過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié),使得決策、管理、績(jī)效評(píng)價(jià)和監(jiān)督問(wèn)責(zé)的科學(xué)化、精細(xì)化和透明化得以實(shí)現(xiàn),通過(guò)對(duì)服務(wù)的監(jiān)督、評(píng)價(jià),建立起高素質(zhì)的服務(wù)隊(duì)伍,提供企業(yè)的服務(wù)水平。。194智能決策層的功能優(yōu)質(zhì)高效服務(wù):通過(guò)供給和需求的互動(dòng),205區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)特征

智能供熱/供冷系統(tǒng)由物理網(wǎng)、信息網(wǎng)和決策層組成。

要求:1)物理網(wǎng)1系統(tǒng)先進(jìn)、配置合理2安全可調(diào)要求系統(tǒng)合理分級(jí)實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)節(jié)設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備和手動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備初調(diào)節(jié)平衡調(diào)節(jié)設(shè)備一級(jí)網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)二級(jí)網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)熱用戶調(diào)節(jié)運(yùn)行調(diào)節(jié)熱量自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備變流量調(diào)節(jié)205區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)特征智能供熱/供冷系統(tǒng)215區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)2)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確

數(shù)據(jù)通訊

數(shù)據(jù)診斷

數(shù)據(jù)采集現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通訊技術(shù)先進(jìn)的數(shù)據(jù)評(píng)估方法,高效的在線核查技術(shù)215區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)2)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、225區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(1)現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)

參數(shù)量測(cè)技術(shù)是支撐智能供熱基本條件,包括現(xiàn)代測(cè)量方法及測(cè)量設(shè)備,通過(guò)虛擬測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和溫度傳感器、熱量表、流量表、壓力傳感器等獲得供熱系統(tǒng)各部分的運(yùn)行數(shù)據(jù),并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息,在熱量的生產(chǎn)、調(diào)度、輸送、計(jì)量、調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面采集、完整傳輸和高效處理。225區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(1)現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)參數(shù)235區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(2)高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通訊技術(shù)源的生產(chǎn)、冷熱量輸送、調(diào)節(jié)、服務(wù)以及熱用戶的采暖設(shè)備和其他用能設(shè)施,通過(guò)數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接在一起,通信系統(tǒng)和熱網(wǎng)一樣深入到千家萬(wàn)戶,這樣就形成了兩張緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)—物理熱網(wǎng)與信息網(wǎng),通過(guò)智能化控制使整個(gè)城市能源系統(tǒng)得以優(yōu)化。235區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(2)高速、雙向、實(shí)時(shí)、245區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(3)先進(jìn)的數(shù)據(jù)評(píng)估方法,高效的在線核查技術(shù)系統(tǒng)中設(shè)置無(wú)數(shù)傳感器,傳感器的完好狀態(tài),影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量。海量數(shù)據(jù)質(zhì)量,影響著決策的正確。需要有先進(jìn)的數(shù)據(jù)評(píng)估方法,保障數(shù)據(jù)質(zhì)量。一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常,需要在線評(píng)定儀表的工作狀態(tài)。245區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(3)先進(jìn)的數(shù)據(jù)評(píng)估方法255區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)3)智能決策系統(tǒng)是智能供熱/供冷系統(tǒng)核心要求:知識(shí)庫(kù)完整、推理合理、工作穩(wěn)定、決策效益明顯

智能決策支持技術(shù)

智能決策系統(tǒng)云計(jì)算技術(shù)智能決策支持技術(shù)先進(jìn)控制技術(shù)255區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)3)智能決策系統(tǒng)是智能供265區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(1)云計(jì)算技術(shù)云計(jì)算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算的融合與發(fā)展,其基本原理時(shí)將計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上,而不是本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中。用戶不再單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)物理設(shè)施,而只需按需購(gòu)買(mǎi)包括存儲(chǔ)能力、計(jì)算能力、軟件功能、網(wǎng)絡(luò)資源、硬件資源在內(nèi)的各種服務(wù),支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù),如同本地操作一樣,只需一臺(tái)筆記本或者一個(gè)手機(jī),在互聯(lián)網(wǎng)的幫助下獲得所需,完成包括超級(jí)計(jì)算在內(nèi)的任務(wù)。265區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(1)云計(jì)算技術(shù)云計(jì)算275區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(1)云計(jì)算技術(shù)

用戶不必再擔(dān)心硬件、操作系統(tǒng)和各類(lèi)軟件的安裝、備份與升級(jí),也不必再擔(dān)心數(shù)據(jù)安全問(wèn)題,可以無(wú)限制按需動(dòng)態(tài)擴(kuò)展計(jì)算能力、存儲(chǔ)容量等。智能熱網(wǎng)的數(shù)據(jù)來(lái)源有兩類(lèi),一類(lèi)來(lái)自于物理網(wǎng),一類(lèi)來(lái)自于感知層。數(shù)據(jù)源分布范圍廣,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,信息量大。因此需要借助于云計(jì)算來(lái)對(duì)海量的來(lái)自于傳感器的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、聚合、計(jì)算和管理,并對(duì)各種業(yè)務(wù)進(jìn)行支撐。275區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(1)云計(jì)算技術(shù)用戶不285區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(2)智能的決策支持技術(shù)

供熱系統(tǒng)要求供熱系統(tǒng)運(yùn)行管理人員做出兩種決策:一種是系統(tǒng)在正常情況下,做出實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的決策;一種是在事故工況下,能在極短的時(shí)間內(nèi)做出安全運(yùn)行的決策。因此智能供熱需要一個(gè)實(shí)時(shí)的應(yīng)用系統(tǒng)和工具,以使熱網(wǎng)運(yùn)行人員和管理者能夠快速的做出決策經(jīng)濟(jì)合理安全的決策。285區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(2)智能的決策支持技術(shù)295區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術(shù)(2)智能的決策支持技術(shù)智能決策支持技術(shù)常用

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