CN101878457A - 用于scada应用和模拟应用或网络计算应用的综合信息采集的***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于SCADA应用和模拟应用或网络计算应用的综合信息采集的***，所述***具有至少一个数据处理装置(2)，所述数据处理装置具有用于生成模板(8)和用于信息采集的部件(10)，利用所述部件通过与至少一个数据存储器(12)协同工作能够基于模板和/或样板生成供应网尤其是供气网的至少两个模型层(22a、22b)，其中，借助于模板生成部件(8)能够为所述至少两个模型层(22a、22b)的重复的子区和/或对象组(14、16)和/或对象(14a、b、c、d；16a、b、c、d)相应地建立和/或调用至少一个一致通用模板(20)，所述一致通用模板包括用于至少一个第一模型层的详细模型(22a)、用于至少一个第二模型层的简化模型(22b)和/或相应的、尤其是用于每至少两个模型层之间的转变的转换详情(24)的统一一致样板(20b)，和/或相应的通用模板(20)也能够重复、尤其是复制，并且其中能够单独地调适相应的通用模板(20)和/或这两个模型层的具体的子区能够综合地构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于SCADA应用和网络计算应用或模拟应用的综合信息采集的***和方法，所述***和方法尤其用于供气网、供水网或者区域供暖网。
背景技术
在尤其用于供气网的网络监管***中，为了监视、控制和采集信息或数据也称之为SCADA：监视控制与数据采集(Supervisory，Control and Data Acquisition)而在各种工作站中采用相应网络的以及特定于设备的详细模型。而与此相反，相应应用的模拟程序和/或网络计算程序采用了相比较简化的模型，这些模型例如将多个物理设备概括成所谓的逻辑设备。为了能够将在线数据从SCADA***传递给相应的模拟应用和/或网络计算应用，在SCADA***中必须首先生成(计算出)逻辑虚拟设备。同样，为了显示，也许需要将所获得的结果分配到多个真实的测量点。所有这些模型(也就是说，详细的和简化的模型)以及生成这些模型所必需的SCADA中的指令和计算规则均可以通过单独的数据输入和参数设定来获取。
因此通常，基础模型或者说明或描绘相应应用中网络的模型和/或相应要关联的(verknuepfend)对象，尤其是现场设备、致动器或者促动器(Stellglieder)，例如驱动器、泵或者还有阀、传感器或者说传感元件、开关设备、可编程存储控制器(SPS)等的模型被单独地且彼此无关地获取。这需要较高的费用，并且存在以下风险：在相应第一次获取或者重新获取和/或改变两个模型中的至少一个或者还有其子区时，由于不同的输入/获取可能会出现这两个模型或者模型层的信息集合或者数据集合不一致的情况。不一致也就是说，不是所有所需的细节信息都在上级模型中获取，或者获取矛盾或者对立的信息.这可能在在线操作中导致结果失真或者错误结果，和/或引发故障功能。
发明内容
本发明的任务在于，改善SCADA应用和模拟应用或网络计算应用的信息采集以及使信息采集更为高效，尤其是在所采集的信息的更佳一致性方面。
该任务通过具有权利要求1特征的、用于综合信息采集的***来解决。有利实施方式和改进实施方式以及相应的方法，尤其是用于在所述***上执行的相应的方法在其他权利要求和后续说明书中进行阐述。
根据本发明的、用于SCADA应用和模拟应用或网络计算应用的综合信息采集的***具有至少一个数据处理装置，所述数据处理装置具有用于生成模板(Vorlagengenerierung)以及用于信息采集的部件，利用所述部件通过与至少一个数据存储器协同工作能够基于模板和/或样板生成供应网、尤其是供气网、供水网或者区域供暖网的至少两个模型层，其中，借助于模板生成部件能够为所述至少两个模型层的重复的子区和/或对象组和/或对象相应地建立和/或调用至少一个一致通用模板，所述一致通用模板包括用于至少一个第一模型层的详细模型、用于至少一个第二模型层的简化或概括模型和/或相应的转换详情(Konvertierungsangaben)，尤其是用于每至少两个模型层之间的转变的统一一致样板，和/或相应的通用模板也能够重复(vervielfaeltigbar)尤其是复制(duplizierbar)，并且其中能够借助信息采集单独地调适相应的通用模板和/或两个模型层的具体的子区能够综合地构成。
在有利改进实施方式中，转换详情包括变换参数和/或计算规则和/或转变规则和/或转换指令和/或关联准则(Verknuepfungsvorschriften)和/或相关性和/或拓扑关系和/或可信度规则。在此，前述转换详情尤其能够包括或者包含数学运算符和函数，它们包括加、减、除、求和、加权求和、加权和/或求平均值，还包括逻辑运算符尤其是呈“与”“或”“非”形式的布尔运算。
此处也可以转换复杂关联，其形式例如：当管道1中的阀1状态为打开而管道2中的阀2状态为打开时，其中管道1和管道2是平行分支，那么根据这两条管道计算平均温度。然而当管道1中的阀1状态为打开而管道2中的阀2的状态为关闭时，那么仅依据管道1的温度计算平均温度。
也可以执行前述的简单例子用于其他的、尤其是可测量的物理参数，例如流量、压力等，也可以执行用于多于两条管道。
在另一个实施方式中规定，所述通用的和/或适配的模板和/或配属的样板和/或具体的子区或对象以可访问和可调用的方式存储在为此设立的数据存储器上，尤其是在至少一个相应配置的数据库中。
在另一个实施方式中，相应的通用模板及其配属的样板具有至少一个掩码(Maske)，用于手动采集和/或调适信息和数据。
相应信息可以手动采集和/或可以通过至少一个通信连接自动在线采集，例如在访问相应的管理***以及设备信息(尤其是传感器信息和状态信息)时。
在一个有利实施方式中，还设置至少一个***件，该***件在访问转换详情时基于规则地、尤其依据可信度规则执行第一模型层和/或第二模型层的相应模板和配属的样板和/或具体子区的可信度检查。
可信度控制(也被称为可信度检查或者可信度确定(Plausibilisierung))使得允许粗略地检验值或者概括地说结果，其是否看起来可信，即，是否可接受、是否合理并且是否可行。
例如，可以预定第一模型层的各个管道分支的至少一个特征参数或者物理参数的下阈值或者平均值，在确定平均特征参数值时在第二模型层的概括模型中不允许低于所述下阈值或者平均值。在此可以应用温度、流量、压力等作为特征参数。
有利的是，尤其在详细区域中发生变化时可以有利地检验，相应变化是否会影响到整体建模。
例如可以按照这种方式检验：在简化模型中的虚拟的逻辑阀也包括详细模型中或者详细建模中确定类型的所有单个阀。
当然这对于其他对象和/或对象组也成立。
在有利实施方式中设有至少一个指示器(Hinweisgeber)，在否定的、进行的可信度检查的情况下，所述指示器指示可能的不一致情况和/或采集错误和/或错误详情，尤其是通过生成相应的消息，例如借助于交互式询问，在必要时也利用确认功能和/或通过暂时封锁相应模板和/或配属的样板来首先阻止相应模板和/或样板的丢弃和/或存储，并且尤其是仅在明确许可或者确认之后才被允许。
另外有利地规定，在访问拓扑关系和/或可信度规则以及使用拓扑关系和/或可信度规则情况下自动生成第二模型层的概括模型，在详情(Angaben)不完整的情况下要求将信息补充完整。
此外所提出的任务还通过用于SCADA应用和模拟应用或网络计算应用的综合信息采集的相应方法、尤其通过用于在前述***上执行的相应方法来解决，其中，基于模板和/或样板逐步地生成供应网、尤其是供气网、供水网或者区域供暖网的至少两个模型层，其实现方式是：针对所述至少两个模型层的重复的子区和/或对象组和/或对象来相应地建立和/或调用至少一个一致通用模板，所述一致通用模板包括用于至少一个第一模型层的详细模型、用于至少一个第二模型层的简化或概括模型和/或相应的转换详情，尤其是用于每至少两个模型层之间的转变的统一一致样板，和/或相应的通用模板也能够重复，尤其是复制并且能够单独地调适和/或这两个模型层的具体的子区能够综合地构成。
在一个有利改进实施方式中，变换参数和/或计算规则和/或转变规则和/或转换指令和/或关联准则和/或相关性和/或拓扑关系和/或可信度规则被用作转换详情。在此，前述转换详情尤其包括或者包含数学运算符和函数，它们包括加、减、除、求和、加权求和、加权和/或求平均值，也可以包括逻辑运算符、尤其是呈“与”、“或”、“非”形式的布尔运算。
此处，也可以相应于前述***并且尤其关于大量也不同的物理测量参数，有利地转换和利用复杂关联。
此外还规定，所述通用的和/或适配的模板和/或配属的样板和/或具体的子区以可访问和可调用的方式存储在为此设立的数据存储器上，尤其是在至少一个相应配置的数据库中。
在该方法的改进实施方式中，通过相应的通用模板及其配属的样板提供至少一个掩码，用于手动采集和/或调适信息和/或数据。
相应信息可以手动采集和/或可以通过至少一个通信连接自动在线采集，例如在访问相应的管理***以及设备信息和/或操作部件信息(尤其是传感器信息和状态信息)时。
在有利方案中，在访问转换详情时基于规则地、尤其依据可信度规则执行相应模板和配属的样板和/或具体子区的可信度检查，其中，尤其在详细区域中发生变化时可以有利地检验，相应变化是否会影响到整体建模，从而例如可以检验：在简化模型中的虚拟的逻辑对象或者对象组是否也包括详细模型或者详细建模中的全部的配属的单独对象。
在另一实施方式中，例如也可以预定第一模型层的各个管道分支的至少一个特征参数或者物理参数的下阈值或者平均值，在确定平均特征参数值时在第二模型层的概括模型中不允许小于所述下阈值或者平均值。在此尤其可以应用温度、流量、压力等作为特征参数。
根据该方法还可以规定，在否定的、进行的可信度检查的情况下，指示和/或标明可能的不一致情况和/或采集错误和/或错误详情，尤其是通过生成相应的消息，例如借助于交互式询问，必要时还利用确认功能，和/或通过暂时封锁相应模板和/或配属的样板，以便首先阻止相应模板和/或样板的丢弃和/或存储，并且尤其是仅在明确许可或者确认之后才被允许。
此外，可有利地规定，在访问拓扑关系和/或可信度规则以及使用拓扑关系和/或可信度规则情况下自动生成第二模型层的相应概括模型，其中在详情不完整和/或有错误的情况下要求将相应信息补充完整和/或修改相应信息。
附图说明
下面结合附图和实施例继续阐明和描述本发明。
在下列附图和配属的实施例中给出了本发明的有利实施方式和改进实施方式。
附图中：
图1是示例性构造的***，该***用于执行用于供气网的SCADA应用和模拟应用或网络计算应用的综合信息采集的方法；
图2是第一模型层的示例性的子区或者示例性对象组和第二模型层的相应概括或者简化的模型。
具体实施方式
在单个图1中示出示例性构造的***，该***用于执行用于供气网的SCADA应用和模拟应用或网络计算应用的综合信息采集的方法，该***具有数据处理装置2，数据处理装置2包括例如呈监视器和键盘形式的显示装置4和输入装置6。此外设有用于生成模板8以及用于信息采集或者信息处理10的部件，利用该部件与数据存储器12协同工作基于模板和/或样板生成供应网尤其是供气网、供水网或者供电网的至少两个模型层(Modellebene)。通过针对至少两个模型层的重复的子区和/或对象组14、16和/或对象(在此例如可以是阀14a、14b、16d、位置指示器14c、16a、尤其是流量计14d、节流阀16c、压力调节阀16b、传感器或者探测器等)生成模板，来建立和/或从数据存储器12中调用相应至少一个一致的通用模板20，该通用模板20包括用于第一模型层的详细模型22a和用于第二模型层的简化模型22b和/或相应转换详情24的统一一致样板。相应的通用模板20也可以重复尤其是复制，以便降低或者最小化输入成本或者采集成本，进而也使可能出现的采集错误和/或输入错误被降低或者被最小化。相应的通用模板20可以通过调适或者修改已经包含的数据或者信息和/或通过补充或者添加新的或者其他信息来进行个性化或者独特的调节和/或调适，其中，两个模型层的具体的子区可以综合地构成。
在此，不同模型层的对象和/或对象组和/或子区可以相应地以具有存储的其他对象信息和/或对象细节(Objektspezifika)的列表形式和/或象形图形式按照图形方式示出。
在此，用于两个模型层之间转变或者用于确定逻辑对象而引用的转换详情24可以包括变换参数和/或计算规则和/或转换指令和/或关联准则和/或相关性和/或拓扑关系和/或可信度规则。
此外，通用的和/或适配的模板20和/或配属的样板和/或具体的子区以可访问和可调用的方式存储在或者已经存储在为此设立的数据存储器12上，尤其是在至少一个相应配置的数据库中。
相应的通用模板20及其至少一个配属的样板20b具有至少一个输入掩码20c用于手动采集和/或调适信息和数据。
在此，相应信息可以手动采集和/或可以通过至少一个通信连接26(尤其是与总线***26b耦合的接口26a，例如现场总线、过程现场总线(Prof ibus)、Modbus、以太网、蓝牙、WLAN、LAN、WAN、SCSI、PCI、USB或者RS-232或者它们的组合形式)自动在线和/或实时地采集，例如在访问相应的管理***、制造执行***(MES：ManufacturingExecution System)、过程管理***或者网络管理***28时进行采集，该管理***例如可以具有通过一个或者多个可编程存储控制器30(SPS)管理的对象14a、14b、14c、14d或者对象组14或者直接管理的对象或者对象组16。相应地按照有利方式也可以采集在相应供应网(在此处所示示例中是供气网)中安装或者设置的对象的特殊的设备信息或者操作部件信息32以及传感器信息和状态信息，这些对象例如是致动器或者促动器，尤其是阀、节流阀、压力调节器、位置指示器和/或测量装置和/或计数装置。
此外该***还具有至少一个***件34，该***件34在访问存储在数据存储器12中的转换详情24以及尤其是可信度规则时执行相应模板和配属的样板和/或具体子区的可信度检查和/或一致性检查，其中，尤其是在详细区域中发生变化时可以检验：相应变化是否会影响到整体建模。
如果检验结果是肯定的，那么所建立的模板和/或其样板和/或相应具体的子区是一致的并且能够以可调用的方式存储在数据存储器12上。因而两个所需的模型层22a、22b一致地构成，并且就其本身而言，能够作为相应应用和进一步处理的基础。
反之，在否定的、进行的检查的情况下，借助于指示器(附图中未明确给出)指示可能的不一致情况和/或采集错误和/或错误详情，尤其是通过生成相应的消息，例如借助于交互式询问，在必要时也利用确认功能和/或通过暂时封锁相应模板和/或配属的样板来指示。此外还可以设置封锁功能，该封锁功能首先阻止相应模板和/或样板和/或掩码的丢弃和/或存储，并且尤其是仅在明确许可或者确认之后才允许继续进行和/或终止相应方法。
此外在访问拓扑关系和/或可信度规则以及使用拓扑关系和/或可信度规则情况下还可以自动生成第二模型层的概括模型，其中，在详情不完整的情况下要求将信息补充完整。
图2是第一模型层的示例性的子区36，子区36具有至少三个设置在两个分支点50之间的供气网管道分支38b、38c、38d，管道分支38b、38c、38d具有各包含五个单独对象40b、42b、44b、46b、48b以及40c、42c、44c、46c、48c和40d、42d、44d、46d、48d的相应对象组b、c、d。在此相应对象是流量计40b、40c、40d、压力调节阀42b、42c、42d、温度计44b、44c、44d、位置显示装置46b、46c、46d以及阀48b、48c、48d。
现在按照方法和***将具有第一模型层的对象50、40b、40c、40d至48b、48c、48d和对象组b、c、d的、第一模型层的模型转换至第二模型层的简化的、概括的模型，实现方式是，依据转换详情将包括第一模型层的对象组b、c、d以及对象40b、40c、40d至48b、48c、48d的子区36在应用可以从数据存储器12调用的相应一致的通用模板20的情况下概括成第二模型层的简化模型36a，对于所述子区，该简化模型仅具有七个对象50、40a至48a，代替原本的至少17个对象40至48b、48c、48d。在此，该子区36a的简化的、概括的模型也包括流量计40a、压力调节阀42a、温度计44a、位置显示装置46a以及阀48a。
在此，下面的转换详情24可以示例性地应用变换参数和/或计算规则和/或转换指令和/或关联准则和/或相关性和/或拓扑关系和/或可信度规则。
a)通过第二模型层的流量计40a给出的流量可以由第一模型层的不同分支的流量计40b、40c、40d的确定的流(流量)的总和构成，进而给出分支点之间的总流量。
b)此外第二模型层的压力调节阀42a可以给出三个单个压力调节阀42b、42c、42d的平均压力，其中，仅考虑下列压力调节阀42b、42c、42d的测量数据，即，其对象组b、c、d的相应阀48b、48c、48d也打开、进而从一开始就实现流通。
c)同样，鉴于仅考虑第一模型层的如下所述的温度计44b、44c、42d的、第二模型层中的平均温度的温度才是被关注并且有意义的，即相应对象组的其所配属的阀48b、48c、48d也实际上被打开，并且相应介质也可以流过其分支。这意味着，例如单个打开分支的测量温度的总和除以第一模型层的打开分支或者温度计的数量得到第二模型层的温度计44a的温度。
d)此外当仅其中一个阀48b、48c、48d处于“打开”或者“已打开”状态时，第二模型层的阀48a的状态应该也已经为已打开或者打开。
e)反之，第二模型层的位置显示装置46a可以按比例进行阀调节或者打开第一模型层的阀。
为此例如可以执行可信度检查，以便检验求和元素的数量是否和某种对象类型的相应对象的数量一致和/或在第二模型层的相应子区中，尤其在应用转换详情时，是否实际上考虑或者采用了第一模型层的子区中某种对象类型(例如阀或者温度计或者流量计)的所有对象。
同样可以检验第一模型层的相应对象组结构或者子区结构是否在第二模型层中正确地重现。
前述列表绝不是应被理解为是封闭性的，并且不应该对本发明的公开构成限制。而是，该列表用于说明。原则上尤其是可以自由预定与相应应用领域有关的任意的转换详情。
也可以自由预定各种可应用/可调用的模板和掩码或者具有这种模板和掩码的对象和对象组，和/或也可以单独地与相应地适配个别情况或者相应应用的转换规则结合及关联。
要指出的是，该方法和***原则上可以应用于具有流动介质的所有网络，尤其是供气网、供水网和区域供暖网，例如也可用于炼油厂、石油管道、化学/制药工业及其原料或者供应网。
Claims (21)
1.一种用于SCADA应用和模拟应用或网络计算应用的综合信息采集的***，所述***具有至少一个数据处理装置(2)，所述数据处理装置具有用于生成模板(8)和用于信息采集(10)的部件，利用所述部件通过与至少一个数据存储器(12)协同工作能够基于模板和/或样板生成供应网/尤其是供气网的至少两个模型层(221、22b)，其中，借助于模板生成(8)部件能够为所述至少两个模型层(22a、22b)的重复的子区和/或对象组和/或对象相应地建立和/或调用至少一个一致通用模板(20)，所述一致通用模板包括用于至少一个第一模型层(22a)的详细模型、用于至少一个第二模型层的简化模型(22b)和/或相应的、尤其是用于每至少两个模型层之间的转变的转换详情(24)的统一一致样板(20b)，和/或相应的通用模板(20)也能够重复、尤其是复制，并且其中能够单独地调适相应的通用模板(20)和/或这两个模型层(22a、22b)的具体的子区能够综合地构成。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述转换详情(24)包括变换参数和/或计算规则和/或转换指令和/或关联准则和/或相关性和/或拓扑关系和/或可信度规则。
3.根据前述权利要求之一所述的***，其特征在于，所述通用(20)的和/或适配的模板和/或配属的样板(20b)和/或具体的子区以可访问和可调用的方式存储在为此设立的数据存储器(12)上，尤其是在至少一个相应配置的数据库中。
4.根据前述权利要求之一所述的***，其特征在于，相应的通用模板(20)及其配属的样板(20b)具有至少一个掩码(20c)用于手动采集和/或调适信息和/或数据。
5.根据前述权利要求之一所述的***，其特征在于，相应信息可以手动采集和/或可以通过至少一个通信连接(26)自动在线采集，尤其是在访问相应的管理***(28)和/或设备信息(32)时。
6.根据前述权利要求之一所述的***，其特征在于，设有至少一个***件(34)，该***件(34)在访问转换详情(24)时基于规则地、尤其依据可信度规则执行相应模板和配属的样板和/或具体子区的可信度检查。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，在详细区域中发生变化时可以检验，相应变化是否会影响到整体建模和/或是否会影响到相应第二模型层的概括模型的建模。
8.根据权利要求6或7所述的***，其特征在于，设有至少一个指示器，在否定的、进行的可信度检查的情况下，所述指示器指示可能的不一致情况和/或采集错误和/或错误详情。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述指示器在否定的、进行的情况下生成消息和/或显示消息，尤其是具有交互式询问和/或具有确认功能的消息。
10.根据权利要求8或9所述的***，其特征在于，所述指示器在否定的、进行的情况下通过暂时封锁相应模板和/或配属的样板来阻止相应模板和/或样板的丢弃和/或存储，和/或仅在明确许可和/或确认之后才被允许。
11.根据前述权利要求之一所述的***，其特征在于，在访问拓扑关系和/或可信度规则以及使用拓扑关系和/或可信度规则情况下自动生成相应第二模型层的概括模型，在详情不完整的情况下要求将信息补充完整。
12.一种用于SCADA应用和模拟应用或网络计算应用的综合信息采集的方法，尤其是用于在根据权利要求1至11中任一项所述***上执行的方法，其中，能够基于模板和/或样板逐步地生成供应网、尤其是供气网的至少两个模型层(22a、22b)，其实现方式是：针对所述至少两个模型层(22a、22b)的重复的子区和/或对象组(14、16)和/或对象(14a、b、c、d；16a、b、c、d)，来建立和/或调用相应至少一个一致通用模板(20)，所述一致通用模板包括用于至少一个第一模型层的详细模型(22a)、用于至少一个第二模型层的简化模型(22b)和/或相应的、尤其是用于每至少两个模型层之间的转变的转换详情(24)的统一一致样板(20b)，和/或重复以及单独地调适相应的通用模板，和/或综合地构成这两个模型层的具体的子区。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，变换参数和/或计算规则和/或转换指令和/或关联准则和/或相关性和/或拓扑关系和/或可信度规则用作转换详情(24)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述通用(20)的和/或适配的模板和/或配属的样板(20b)和/或具体的子区以可访问和可调用的方式存储在为此设立的数据存储器(12)上，尤其是在至少一个相应配置的数据库中。
15.根据权利要求12至14之一所述的方法，其特征在于，由相应的通用模板(20)及其配属的样板(20b)提供至少一个掩码(20c)用于手动采集和/或调适信息和/或数据。
16.根据权利要求12至15之一所述的方法，其特征在于，手动采集和/或通过至少一个通信连接(26)自动和/或在线和/或实时地采集相应信息，尤其是在访问相应的管理***(28)以及设备信息(32)时。
17.根据权利要求12至16之一所述的方法，其特征在于，在访问转换详情(24)时基于规则地、尤其依据可信度规则执行相应模板和配属的样板和/或具体子区的可信度检查，其中，尤其在详细区域中发生变化时可以有利地检验：相应变化是否会影响到整体建模和/或是否会影响到相应第二模型层的概括模型的建模。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在否定的、进行的可信度检查的情况下，指出和/或标明可能的不一致情况和/或采集错误和/或错误详情。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，在否定的、进行的可信度检查的情况下生成相应的消息，所述消息尤其具有交互式询问和/或确认功能。
20.根据权利要求17至19之一所述的方法，其特征在于，在否定的、进行的情况下暂时封锁相应的模板和/或配属的样板，从而首先阻止相应的模板和/或样板的丢弃和/或存储，和/或仅在明确许可或者确认之后才允许。
21.根据权利要求12至20之一所述的方法，其特征在于，在访问拓扑关系和/或可信度规则以及使用拓扑关系和/或可信度规则情况下自动生成相应第二模型层的相应概括模型，其中在详情不完整和/或有错误的情况下要求将相应信息补充完整和/或修改相应信息。
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