CN103984818B - 基于Flex技术的AUV设计流程可视化建模方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于Flex技术的AUV设计流程可视化建模方法,包括客户端的可视化建模和服务器端的设计流程引擎。客户端的可视化建模是指设计人员采用可视化图元拖拽方式,将AUV设计流程以图形化形式显示在客户端浏览器上,实现AUV复杂设计流程建模。服务器端的设计流程引擎与Web服务层、RMI中间件、移动Agent层以及数据库整合在一起,通过令牌技术驱动流程的运转。本发明能够提高平台的易用性和可视化程度,增强设计人员对于设计流程的管理控制能力,方便流程的设计、修改、复用和监控。同时,由于流程可视化,不同部门在进行协同设计时可节约沟通成本。本发明的方法不仅适用于AUV设计流程的可视化建模,对其它装备制造业的设计流程可视化建模也具有借鉴价值。
Description
技术领域
本发明涉及基于Flex技术的AUV设计流程可视化建模方法,属于计算机软件领域。
背景技术
Flex指Adobe Flex,最初由Macromedia公司在2004年3月发布,基于其专有的Macromedia Flash平台。Flex是一个高效、免费的开源框架,可用于构建具有表现力的Web应用程序,这些应用程序利用Adobe Flash Player和Adobe AIR,可以实现跨浏览器、桌面和操作***。
自治水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)设计是一项复杂的***工程,各个子***涉及多个学科领域,各个组成部分之间互相影响、互相制约,在设计过程中需要协调各个学科之间的约束关系,优化设计流程和设计变量,保证各个子***之间协调统一。利用AUV协同设计平台,可以实现多人异地协同设计以及多个设计流程的并行计算,有效利用平台的软硬件资源,提高设计效率,缩短设计周期。
由于对设计流程的定义、修改、提交等操作是面向用户的,要求较高的易用性,因此,核心问题是解决设计流程的可视化建模问题。采用可视化建模的方法,用户可以自由拖拽控件设计流程,图形化的流程结构可以转化成对应的XML文件结构来存储。当用户再次查看流程,***能够将XML流程文件直接转化成图形化的流程结构,用户可以在此基础上继续修改。此外,可视化建模***还能够带给用户实时的流程运行状态监控信息,通过图形化的界面显示流程中各个任务的执行情况。
分析当前基于B/S模式的流程建模工具的实现方式,概括来说可以分为三大类:
(1)采用JavaScript技术实现的建模工具,由于JavaScript对于各个浏览器的支持程度不一样,导致兼容性很低。这种技术实现的建模工具在进行流程建模的时候,对于复杂操作会导致整个浏览器会变得相当缓慢,用户体验差。
(2)采用嵌入浏览器运行的插件来实现,比如Applet,SilverStream这些插件等,这类产品的特点是可以绘制比较复杂的流程,运行效率比较高,缺点是用户必须安装一个插件,导致浏览器支持程度较低,兼容性不高。
(3)采用Flex技术实现的建模工具,Flex本身就是基于B/S模式开发富客户端应用的有效工具,它的浏览器兼容性好,界面用户体验好,在进行建模设计时,反应灵敏,可视化效果比较好,且运行效率比较高,后台通信技术强大。
总结以上三种类型的优缺点,本发明采用Flex技术实现AUV设计流程的可视化建模。采用基于Flex技术的设计流程可视化建模方法,可以提供一种嵌入浏览器的AUV设计流程可视化建模工具,能将AUV设计流程以图形化形式显示在浏览器上,提高AUV协同设计平台的可视化程度,简单易用,具有良好的用户体验。可视化的界面还能够方便AUV设计流程的复用和状态监控,能提高AUV设计人员的工作效率。
发明内容
本发明提供了一种基于Flex技术的AUV设计流程可视化建模方法,克服了现有AUV协同设计平台中可视化程度低的缺陷。
本发明的技术方案如下:
一种基于Flex技术的AUV设计流程可视化建模方法,包括客户端的可视化建模和服务器端的设计流程引擎。
客户端的可视化建模是指设计人员能通过客户端浏览器,采用可视化图元拖拽方式,将AUV设计流程以图形化形式显示在浏览器上,实现AUV复杂设计流程的创建、修改、复用和监控等。客户端的设计人员通过浏览器输入URL地址访问服务器资源,服务器根据URL请求返回Flex编译生成的SWF文件给客户端。客户端界面提供进行流程设计的菜单栏、工具栏、图元控件、文件管理目录、设计流程编辑区等,设计人员通过客户端界面进行设计流程的可视化建模。具体步骤如下:
(1)设计图元:定义一套符合工作流管理联盟(WfMC)标准的基本图元,包括:开始图元、结束图元、分支图元、合并图元、选择图元、循环图元和流程路由迁移线。此外,还定义了一套能支持AUV设计流程涉及到的多种不同计算任务的任务图元,如CFX-Pre、CFX-Solver、CFX-Post、Gridgen、Solidworks、CATIA、ANSYS等等,任务图元可以随着设计软件的更新随时调整,比如平台中新加入了一款设计软件,则管理员可以很方便地添加一个新的任务图元并设置相应的图片作为该图元的显示图标。***能够支持基本图元和任务图元的选择、拖拽、新增、修改、复制和删除等操作。
(2)设计任务节点:拖拽任务图元到流程编辑区即创建了一个任务节点,每个设计流程均由多个任务节点组成,AUV设计流程可视化建模的最终目的是将多人异地、不同时刻提交的设计流程中的多个任务,调度到合适的工作站上执行。在流程创建阶段,通过图形化的方式,将任务节点组合成需要的流程结构,并且每个任务节点都需要人工配置输入输出文件、启动命令等属性信息。任务节点的状态随着设计流程的创建、提交、解析、调度执行而发生改变。
(3)设计流程复用:流程复用包括设计员创建的历史流程的复用、同组设计员创建的流程复用和所有人可见的流程复用三个方面。设计员可以从以前的历史流程中复制流程的全部或者部分元素添加到新的设计流程里面。流程一共有三级共享权限,分别是私有的,组内共享,所有人可见。若流程属性设置为组内共享级别,则同组的其他设计员就可以在共享文件夹下面看到该流程并复用;若流程属性设置为所有人可见,则所有人都可以在共享文件夹下面看到该流程并复用。
(4)设计流程监控:对正在执行的流程状态进行监控,通过改变任务节点的图标颜色标识任务的不同状态,包括等待执行、正在执行、执行故障和执行完成。在界面上提示各个任务节点的开始时间、结束时间、执行时间和被分配在哪个工作站上执行。若任务节点长时间不响应,则说明发生故障,在监控界面可以对故障节点进行跟踪记录,方便设计人员恢复执行失败的流程。
服务器端的设计流程引擎是设计流程执行的核心驱动。设计流程引擎与服务器端的Web服务层、RMI中间件、移动Agent层以及数据库整合在一起。客户端设计流程可视化建模完成后,将设计流程的模型文件及其配置文件提交给服务器端的Web服务层,再通过RMI中间件提交给服务器的移动Agent层,由移动Agent层的Aglet平台调用设计流程引擎执行。本发明的设计流程引擎遵循工作流管理***的规范,利用令牌(Token)技术驱动流程的运转,通过定义并实现令牌执行的上下文环境以及令牌流转的条件,整合设计出了适合AUV设计流程的引擎。包括以下设计方案:
(1)设计流程引擎与服务器的整合。设计流程引擎主要负责流程的解析以及对流程中任务的管理调度。设计流程引擎整合在服务器端,与服务器端的Web服务层、RMI中间件、移动Agent层以及数据库相关联。
所述的Web服务层,主要处理来自三个方面的请求与响应。第一是浏览器请求资源和提交信息;第二是根据用户请求向数据库读写数据;第三是响应Aglet平台的推送信息实现流程监控功能。
所述的RMI中间件,作为Web服务器和Aglet平台之间的通信机制而存在。由于平台异构,所以需要使用RMI远程过程调用技术将两者融合在一起。其中Web服务器作为RMI服务的客户端,而Aglet平台作为RMI服务的服务器供应端。
所述的移动Agent层主要包含Aglet平台和设计流程引擎。因为Aglet平台和设计流程引擎之间不存在异构性,所以可以整合在一个服务层,且流程引擎解析执行后需要Aglet平台调度任务,整合在一起可以减少了两个组件之间的信息传递,提高效率。Aglet平台处理来自Web服务器的RMI请求,然后调用设计流程引擎,引擎根据提交的流程ID从数据库中获取流程模型信息并验证,对流程进行解析,并将解析后的任务集合提交给Aglet平台。Aglet平台中的调度Agent根据调度算法将任务分配给合适的工作站执行。执行完成后Aglet通过URL请求将执行完的信息推送给Web服务器,Web服务器更改数据库信息并向客户端反馈流程的实时状态。
所述的数据库作为***的信息中心,承担着***I/O的读写任务。数据库需要保存工作站资源信息,用户基本信息和设计流程信息,由于基于Flex技术的可视化建模底层是由XML文档来支持的,所以本***采用XML文件存储流程模型信息,数据库表中存放XML文件的地址信息。
(2)设计流程引擎的令牌。设计流程引擎的执行过程是由本***自定义的一套令牌机制驱动的。引擎执行涉及四个类,包括令牌类、流程类、任务类和执行上下文类。每个类的实例将在引擎执行过程中起到不同的作用。
所述的令牌实例:流程建模阶段形成的流程模型实例化之后会生成一个令牌,该令牌全局唯一,随流程的生命周期开始而开始,消亡而消亡,当遇到分支节点的时候令牌会根据分支数***,每个子令牌会在子分支结构里面运作,直到遇到合并节点会等待所有子分支的子令牌回收,此时销毁子令牌重组父令牌。
所述的流程实例:流程模型在提交之后会生成一个流程实例,该实例保存流程定义的信息,引擎解析流程并装配文件,然后由令牌驱动执行。
所述的任务实例:每次从流程实例里面生成一个当前待分配的任务实例,该任务经Aglet平台调度交给工作站执行。
所述的执行上下文实例:执行上下文里面存储了流程执行的参数,如流程的引用,令牌的引用,任务节点集合,迁移等。令牌从执行上下文中获取需要的变量信息,驱动流程的运转。
本发明的有益效果是:
利用Flex技术实现嵌入浏览器的可视化建模,能够提高平台的易用性和可视化程度,增强设计人员对于设计流程的管理控制能力,方便流程的设计、修改、复用和监控。同时,由于流程可视化,不同部门在进行协同设计时可节约沟通成本。可视化建模的监控功能,有利于设计人员掌握整个流程的运行状态,从而保证了复杂流程信息的正确存储、快速传输和解析执行,提升用户设计体验,提高设计人员的工作效率,缩短设计周期。本发明提出的可视化建模方法不仅适用于AUV设计流程的可视化建模,对其它装备制造业的设计流程可视化建模也具有借鉴价值。
附图说明
图1是支持基于Flex的AUV可视化建模的AUV协同设计平台软件架构图。
图2是本发明可视化建模包含的图元的类图。
图3是本发明可视化建模包含的任务节点在流程设计不同阶段的状态图。
图4是本发明可视化建模包含的流程监控的序列图。
图5是本发明中设计流程引擎与服务器的整合关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
图1为支持基于Flex的AUV可视化建模的AUV协同设计平台软件架构图。该***的软件架构主要由运行在客户端浏览器的建模显示层,运行在服务器端的Web服务层、RMI中间件、移动Agent层和数据层,以及运行在工作站端的移动Agent层所组成。其中设计流程引擎整合在服务器端的移动Agent层中。客户端提交的设计流程中的任务经过服务器的解析和调度,被分配到合适的工作站上执行。
本发明中基于Flex技术实现AUV可视化建模的方法包括客户端的可视化建模和服务器端的设计流程引擎两部分。
客户端可视化建模的实施方式如下:
(1)设计图元,图2为本发明可视化建模包含的图元的类图。基本元素AbstractElement类继承自Flex组件里面的可视组件UIComponent,里面包含了名称、ID、纵横坐标、长宽等基本信息。Node节点类继承自AbstractElement类,是进行流程设计所使用的图元的父类,实现了一些节点的基本功能,包含Draw(),reDraw(),FigureToXML()和XMLToFigure()函数等。Node节点类的子类包括:
(a)开始节点StartNode类::每个流程都有一个开始节点作为ProcessDefinition解析流程的节点索引。每个流程有且仅有一个开始节点。
(b)结束节点EndNode类::每个开始节点都对应一个结束节点,标志着一个流程状态有始有终。这两个节点属于自动执行活动,不带任何任务和执行动作。
(c)分支节点ForkNode类:对于并行的流程,需要添加分支节点标志着流程从分支节点开始并行执行。分支节点也是令牌从这里分出子令牌的起点。
(d)合并节点JoinNode类:每个分支节点对应一个合并节点,两者同时存在,在合并节点处等待每个分支执行完任务,各个分支的子令牌在该节点合并为父令牌。
(e)选择节点DecisionNode类:属于决策性节点,节点设置边界,计算机会自动根据上下文变量与边界值决定流程的走向。
(f)循环节点LoopNode类:AUV设计流程经常需要将一段流程单元循环多次执行,就要使用循环节点,配置循环结束条件,以及每次循环变量的保存等。
(g)任务节点TaskNode类:任务节点是可视化设计流程建模里面的关键节点,所有的计算任务都是在任务节点的组织下完成。任务节点包含任务属性,属性里面配置输入输出文件及启动命令等。任务节点里面的参数依赖上一节点的参数,往往上一节点的输出文件需要作为下一节点的输入文件。
比如,AUV水动力设计流程是一个典型的循环结构设计流程,该流程除了具有一个开始节点和一个结束节点之外,还包括Gridgen、CFX-Pre、CFX-Solver、CFX-Post四个任务节点,此外,还需要一个循环节点,因为,该流程为了做不同速度下的阻力预报,需要针对不同的速度,通过Gridgen修正网格参数,流程从Gridgen处开始循环。
(2)设计任务节点,图3为任务节点整个生命周期的状态图。AUV设计流程可视化建模的主要任务是将任务节点通过图形化的方式,根据需要设计成合适的流程结构,然后提交给服务器的移动Agent层调度执行。具体步骤如下:
步骤1:流程建模阶段,设计员通过拖拽任务图元的方式将任务节点放置在流程设计区,然后对节点的输入输出文件、启动命令等属性进行配置。
步骤2:流程提交阶段,Web服务层在接收到客户端提交的流程信息之后,调用RMI客户端组件,RMI再调用移动Agent层提供的远程调用接口,流程将由Web服务层转移到移动Agent层。在移动Agent层实现远程调用接口的具体实现类,该类实例化将流程信息发送给设计流程引擎,设计流程引擎的解析组件对流程进行解析,验证提交流程的正确性和完整性,并根据每个任务节点的属性装配需要的文件,流程解析后,生成任务集合交给Aglet平台调度。
步骤3:调度就绪阶段,等待移动Agent层中负责调度的Agent进行任务调度,一旦找到合适的工作站,任务就进入执行阶段,此时任务转移到合适的工作站执行。
步骤4:执行完成阶段,移动Agent层中的主控Agent收到任务完成的消息,调用设计流程引擎的消息处理函数,该函数通过URL请求将任务执行完成的消息传递给Web服务层。
(3)设计流程复用,流程复用的实现过程如下:
步骤1:设计员右键选择共享菜单会弹出共享级别设置窗口,包括“私有的”,“组内共享”和“所有人可见”。
步骤2:设计员选择共享级别后,点击“确定”,***会在服务器的共享文件里面添加如下信息:<share id=”2”name=”flow2”from=”yzw”path=”/AUV第一次海试/AUV水动力计算/flow2.xml”level=”1”>,其中Name属性的含义是显示在其他用户的共享文件列表里面的名称,from是来自于哪个用户共享的文件,path属性的含义是该文件的保存路径,level=”1”代表是部门内可见。
步骤3:当其他同部门的设计员进入***之后,可以在共享文件下面看到该文件的信息,选择添加到自己的目录就可以实现复用。
(4)设计流程监控,图4为流程监控的序列图,图中详细描述了从流程设计之初到流程运行阶段的各个调用接口,以及接口对应的调用对象,具体实现过程如下:
步骤1:用户通过拖拽鼠标进行流程设计;
步骤2:客户端负责对用户请求进行响应,调用Draw()绘制图元;
步骤3:对任务节点中用到的配置文件进行上传;
步骤4:将设计好的流程提交给Web服务器;
步骤5:Web服务器将流程信息保存到数据库;
步骤6:Web服务器通过RMI调用将流程提交到Agent服务器;
步骤7:Agent服务器启动设计流程引擎解析流程;
步骤8:设计流程引擎将解析好的流程提交给Agent服务器调度;
步骤9:Agent服务器中负责调度的Agent根据调度算法进行任务调度;
步骤10:Agent服务器将任务封装到任务Agent并转移到工作站执行;
步骤11:工作站任务Agent在任务执行完毕后返回Agent服务器;
步骤12:Agent服务器调用设计流程引擎的消息处理组件;
步骤13:设计流程引擎的消息处理组件通过URL调用通知Web服务器消息类型;
步骤14:Web服务器更新流程实例对应的XML文件信息及数据库信息;
步骤15:Web服务器将更新的消息推送到客户端,客户端根据消息订阅的类型更新对应的视图组件,从而能看到界面实时变化的监控信息,显示各个任务节点的不同状态。
例如,步骤13中的UML调用可以向
http://localhost:8080/Designer/flow_name/task_id/executing这个URL地址发送请求,地址里面的flow_name/task_id/executing代表了当前流程的第几个任务处于正在执行状态,步骤14中的Web服务层会解析这个字段,步骤15中Web服务器与客户端之间通过BlazeDS组件消息推送机制,将实时监控信息反馈给客户端。这一过程是不断循环的,直到整个流程的任务执行完毕。
客户端的监控界面中绑定了消息订阅Consumer组件,另有Publish组件负责监听Web服务层推送的消息,Publish组件和Consumer组件之间实现了消息订阅模式,一旦Publish有消息,Consumer就会同步显示出来。而Web服务器的调用函数会绑定BlazeDS配置文件Message-proxy.xml中定义的endPoint消息通道,endPoint通过Source属性和Destination属性为客户端和Web服务器开辟一条消息通道。这样就实现了本***流程监控的功能。
服务器端设计流程引擎的实施方式如下:
(1)设计流程引擎与服务器的整合,图5为设计流程引擎与服务器的整合图,整合的具体步骤如下:
步骤1:设计员通过可视化建模生成流程定义文件并保存到数据库中;
步骤2:用户通过Web页面提交流程后,Web服务器调用RMI组件,将流程实例提交给Aglet平台的主控Agent;
步骤3:主控Agent将流程提交给设计流程引擎;
步骤4:设计流程引擎调用流程解析组件,该组件从数据库中查询流程定义文件进行流程解析;
步骤5:设计流程引擎通过令牌信息,依据流程定义结构将流程当前待执行任务加入到任务管理集合;
步骤6:设计流程引擎从任务管理集合中选择优先级最高的任务提交给Aglet平台的调度Agent,此时控制权转移到移动Agent层的Aglet平台。
(2)设计流程引擎令牌设计,设计流程引擎执行涉及四个类,包括令牌类、流程类、任务类和执行上下文类。每个类的实例将在引擎执行过程中起到不同的作用。具体实施时,在执行上下文实例中将保存当前的流程实例,在流程实例中会初始化令牌实例,令牌实例在驱动流程运转过程中会根据执行上下文实例中提供的变量信息,判断任务节点的走向。
在此说明书中,本发明已参照其特定的实施例做了描述。但是,很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此,说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (1)
1.一种基于Flex技术的AUV设计流程可视化建模方法,其特征在于,该AUV设计流程可视化建模方法包括客户端的可视化建模和服务器端的设计流程引擎;
(一)客户端的可视化建模
(1)设计图元:定义一套符合工作流管理联盟标准的基本图元,包括:开始图元、结束图元、分支图元、合并图元、选择图元、循环图元和流程路由迁移线;此外,还定义了一套能支持AUV设计流程涉及到的多种不同计算任务的任务图元,任务图元随着设计软件的更新随时调整;该AUV设计流程可视化建模方法能够支持基本图元和任务图元的选择、拖拽、新增、修改、复制和删除;
(2)设计任务节点:拖拽任务图元到流程编辑区即创建了一个任务节点,设计流程由多个任务节点组成,AUV设计流程可视化建模的最终目的是将多人异地和不同时刻提交的设计流程中的多个任务,调度到合适的工作站上执行;在流程创建阶段,通过图形化的方式,将任务节点组合成需要的流程结构,并且每个任务节点都需要人工配置输入输出文件和启动命令属性信息;任务节点的状态随着设计流程的创建、提交、解析和调度执行而发生改变;
(3)设计流程复用:流程复用包括设计员创建的历史流程的复用、同组设计员创建的流程复用和所有人可见的流程复用三个方面,一共有三级共享权限,分别是私有的,组内共享,所有人可见;若流程属性设置为组内共享级别,则同组的其他设计员就在共享文件夹下面看到该流程并复用;若流程属性设置为所有人可见,则所有人都在共享文件夹下面看到该流程并复用;
(4)设计流程监控:对正在执行的流程状态进行监控,通过改变任务节点的图标颜色标识任务的不同状态,包括等待执行、正在执行、执行故障和执行完成;在界面上提示各个任务节点的开始时间、结束时间、执行时间和被分配在哪个工作站上执行;此外,若任务节点长时间不响应,则说明发生故障,在监控界面对故障节点进行跟踪记录,方便设计人员恢复执行失败的流程;
(二)服务器端的设计流程引擎
(1)设计流程引擎与服务器的整合;设计流程引擎主要负责流程的解析以及对流程中任务的管理调度;设计流程引擎与服务器端的Web服务层、RMI中间件、移动Agent层以及数据库整合在一起;
所述的Web服务层,主要处理来自三个方面的请求与响应;第一是浏览器请求资源和提交信息;第二是根据用户请求向数据库读写数据;第三是响应Aglet平台的推送信息实现流程监控功能;
所述的RMI中间件,作为Web服务器和Aglet平台之间的通信机制而存在;由于平台异构,所以需要使用RMI远程过程调用技术将两者融合在一起;其中Web服务器作为RMI服务的客户端,而Aglet平台作为RMI服务的服务器供应端;
所述的移动Agent层主要包含Aglet平台和设计流程引擎;因为Aglet平台和设计流程引擎之间不存在异构性,所以整合在一个服务层,且流程引擎解析执行后需要Aglet平台调度任务,整合在一起减少了两个组件之间的信息传递,提高效率;Aglet平台处理来自Web服务器的RMI请求,然后调用设计流程引擎,引擎根据提交的流程ID从数据库中获取流程模型信息并验证,对流程进行解析,并将解析后的任务集合提交给Aglet平台;Aglet平台中的调度Agent根据调度算法将任务分配给合适的工作站执行;执行完成后Aglet通过URL请求将执行完的信息推送给Web服务器,Web服务器更改数据库信息并向客户端反馈流程的实时状态;
所述的数据库作为***的信息中心,承担着***I/O的读写任务;数据库需要保存工作站资源信息,用户基本信息和设计流程信息;由于基于Flex技术的可视化建模底层是由XML文档来支持的,所以该AUV设计流程可视化建模方法采用XML文件存储流程模型信息,数据库表中存放XML文件的地址信息;
(2)设计流程引擎的令牌;设计流程引擎的执行过程是由本AUV设计流程可视化建模方法自定义的一套令牌机制驱动的;引擎执行涉及四个类,包括令牌类、流程类、任务类和执行上下文类;每个类的实例将在引擎执行过程中起到不同的作用;
所述的令牌实例:流程建模阶段形成的流程模型实例化之后会生成一个令牌,该令牌全局唯一,随流程的生命周期开始而开始,消亡而消亡,当遇到分支节点的时候令牌会根据分支数***,每个子令牌会在子分支结构里面运作,直到遇到合并节点会等待所有子分支的子令牌回收,此时销毁子令牌重组父令牌;
所述的流程实例:流程模型在提交之后会生成一个流程实例,该实例保存流程定义的信息,引擎解析流程并装配文件,然后由令牌驱动执行;
所述的任务实例:每次从流程实例里面生成一个待执行的任务实例,该任务经Aglet平台调度交给工作站执行;
所述的执行上下文实例:执行上下文里面存储了流程执行的参数包括流程的引用、令牌的引用、任务节点集合和迁移;令牌从执行上下文中获取需要的变量信息,驱动流程的运转。
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