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電力智能運(yùn)維-電力運(yùn)維-電氣變配電智能運(yùn)維系統(tǒng)方案

 智能運(yùn)維系統(tǒng)方案
一、背景
目前商業(yè)樓宇、工業(yè)園區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、工廠、等配電房內(nèi)電氣運(yùn)行維護(hù)通常由傳統(tǒng)人工巡檢方式進(jìn)行,由于運(yùn)維人員專業(yè)能力及檢測手段有限,配電房內(nèi)電氣設(shè)備的異常情況無法及時發(fā)現(xiàn)。即使在配置了綜自系統(tǒng)的配電房內(nèi),因?yàn)闇y量設(shè)備監(jiān)測范圍的局限性,對于開關(guān)柜及變壓器運(yùn)行過程中的安全隱患也無法預(yù)警和干預(yù)。
隨著傳感器技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,配電智能化運(yùn)維系統(tǒng)通過對配電室內(nèi)電氣設(shè)備及用電環(huán)境的全面監(jiān)測,利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對配電室設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程智能監(jiān)測服務(wù),通過對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和用電負(fù)荷的實(shí)時監(jiān)測,對設(shè)備實(shí)行“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”管理和維護(hù),實(shí)現(xiàn)從人工維護(hù)向智能代維轉(zhuǎn)變,從傳統(tǒng)檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變。
二、目標(biāo)要求
為此提出以下要求:
目前采用傳統(tǒng)運(yùn)維模式,處置能力不強(qiáng),希望整體智能托管;
維修電工技能水平不足,希望能有專業(yè)性更強(qiáng)的維保團(tuán)隊(duì)支持;
希望通過物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算手段,提高企業(yè)電力安全運(yùn)行整體水平; 
對電費(fèi)支出有嚴(yán)格考核,希望通過能源系統(tǒng)進(jìn)行管控;
預(yù)防設(shè)備故障發(fā)生用電事故,希望能提高設(shè)備安全性和可靠性;
目前維保成本較高,希望有所降低;
用戶較多,希望增加電量集抄系統(tǒng),做到電費(fèi)收支平衡;
因停電困難的設(shè)備和區(qū)域,提供不停電檢測手段;
三、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范
1 GB 2423.10-89 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程
2 GB 26860-2011 電力安全工作規(guī)程
3 GB 31989-2015 高壓電力用戶用電安全規(guī)范
4 GL/T 596-2005 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程
5 GB 50150 ??電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
6 DL/T 860 變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)
四、項(xiàng)目建設(shè)方案
基于現(xiàn)有的條件,本運(yùn)維項(xiàng)目是在中心站、配電房、箱式變內(nèi)各配一面能源在線測控站,通過本地通信方式(有線、無線)采集高壓開關(guān)柜內(nèi)測量及運(yùn)行狀態(tài)、直流柜內(nèi)測量及運(yùn)行狀態(tài)、高壓計(jì)量柜內(nèi)用電量、環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)開關(guān)狀態(tài)、低壓柜內(nèi)測量及斷路器狀態(tài)、電容器柜內(nèi)測量及電容器投切狀態(tài)等。在低壓柜內(nèi)增加溫度、煙感采集功能,在配電室內(nèi)增加溫濕度及水浸等環(huán)境監(jiān)測。在線測控站將數(shù)據(jù)統(tǒng)一送至電力智能運(yùn)維云平臺。
運(yùn)維系統(tǒng)采用站云端一體化平臺架構(gòu),將電力用戶所屬高、低壓變電所實(shí)時運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)傳送至云數(shù)據(jù)平臺,用戶通過WEB 或手機(jī) 公眾號訪問變電所內(nèi)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)平臺同時導(dǎo)入電力安全運(yùn)行管理流程及運(yùn)行規(guī)范,對變電所內(nèi)設(shè)備運(yùn)行異常及時預(yù)警,結(jié)合電力用戶駐站值班人員及區(qū)域線下服務(wù)人員提供現(xiàn)場服務(wù)或技術(shù)支持。實(shí)現(xiàn)變電所的無人值守或者少人值守,實(shí)現(xiàn)對配電運(yùn)營情況的實(shí)時監(jiān)控、運(yùn)營數(shù)據(jù)的分析和故障信息的報(bào)警提示,最終達(dá)到安全可靠、集中監(jiān)控、定期巡檢、現(xiàn)場缺陷處置、事故搶修、定期預(yù)防性試驗(yàn)的電力智能運(yùn)維管理模式。

1.對110KV以下開關(guān)站智能化改造具體內(nèi)容有:
對高壓多路進(jìn)線的電能參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;
對高壓各路出線的電能參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;
對高壓各回路的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;
對開關(guān)站內(nèi)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集采集;
2.低壓配電房智能化改造具體內(nèi)容有:
對高壓總進(jìn)線的電能參數(shù)采集和開關(guān)狀態(tài)采集;
對變壓器總出線的電能參數(shù)采集和開關(guān)狀態(tài)采集;
對低壓各出線的電能參數(shù)采集和開關(guān)狀態(tài)采集;
對無功補(bǔ)償控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;
對變壓器溫控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;
對配電房環(huán)境參數(shù)采集;
根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況更換或加裝監(jiān)測儀表和電流互感器;
3.通信方式選擇:
在配電站室內(nèi),能源信息基站到配電柜內(nèi)各種電力監(jiān)測儀表通信方式,優(yōu)先選擇RS485布線,在條件不允許是采用無線方式;
配電站室中能源信息基站與云平臺的上行通信方式優(yōu)先接入企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng),在條件不允許時采用4G無線公網(wǎng)的方式。
4.采集和監(jiān)測的數(shù)據(jù)指標(biāo):
電量參數(shù):有功電量、有功電度、無功電量、無功電度、峰谷平電量等;
電力參數(shù):相電壓、線電壓、相電流、線電流、有功功率、無功功率、需量、功率因數(shù)、頻率等;
電能質(zhì)量參數(shù):諧波電壓(2-32次)、諧波電流(2-32次)、三相不平衡度、電壓偏差、頻率偏差、零線電流等;
用電異常事件主要包括:過流、過壓、短路、失壓、缺相、跳閘、溫升、停電等。
配電房環(huán)境參數(shù):溫度、濕度等;
5.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:

電力運(yùn)維平臺系統(tǒng)架構(gòu) 



電能源在線測控站結(jié)構(gòu)圖 


6.配電監(jiān)控設(shè)備

 

五、智能運(yùn)維模式
改造后變電所采用線上服務(wù)和線下服務(wù)相結(jié)合的運(yùn)維模式:
1.線上服務(wù)
用電在線監(jiān)測:24 小時實(shí)時在線監(jiān)測變電所的各開關(guān)狀態(tài),電流、電壓、功率、頻率和電量值等遙信、遙測、遙控信息,用戶可隨時隨地了解變電所用電情況,各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)一目了然。
異常用電預(yù)警、報(bào)警:針對用電過程中的過負(fù)荷,變壓器溫度、電纜頭溫度過高或者其他表計(jì)故障,互感器故障,接線盒故障和終端故障等進(jìn)行提前的預(yù)警,當(dāng)異常和故障發(fā)生后及時報(bào)警。
自動抄表:自動統(tǒng)計(jì)用電量,分路電能計(jì)量,時間間隔自定義,理清電能消耗結(jié)構(gòu);分路計(jì)算,理清成本構(gòu)成計(jì)算能耗指標(biāo),認(rèn)清消費(fèi)水平。
電能質(zhì)量監(jiān)測:對電網(wǎng)各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)包括:電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、三項(xiàng)及單項(xiàng)功率以及各類諧波和不平衡因數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)分析。
用電環(huán)境監(jiān)測:對變電所內(nèi)的各類設(shè)備進(jìn)行視頻監(jiān)控,設(shè)置水浸、煙感系統(tǒng),保證變電所在水災(zāi)、火災(zāi)和人員入侵情況下及時響應(yīng)處理。
能耗分析,節(jié)能決策:對用戶的用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),通過數(shù)據(jù)挖掘和分析,定位能耗的關(guān)鍵點(diǎn),提供可行的節(jié)能決策。
統(tǒng)計(jì)報(bào)表:針對用戶用電使用過程中的關(guān)注點(diǎn),進(jìn)行定制化的報(bào)表統(tǒng)計(jì)和生成,為用戶提供第一手的統(tǒng)計(jì)資料和決策來源。
WEB 瀏覽、公眾號:隨時隨地通過 WEB 和 公眾號 連接互聯(lián)網(wǎng)訪問變電站數(shù)據(jù),第一時間知道變電站異常情況。
其它定制化服務(wù):可根據(jù)用戶需求進(jìn)行其它專屬的定制化線上服務(wù)。
2.線下服務(wù)
日常的運(yùn)行監(jiān)視由公司運(yùn)檢部 24h 監(jiān)視和調(diào)控,配電室現(xiàn)場無人或少人值守完成。
公司運(yùn)檢部根據(jù)電力用戶現(xiàn)場要求,通過編制“配電室標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)化月度維保作業(yè)計(jì)劃”,按要求負(fù)責(zé)高壓站、低壓配電室的全面巡檢、倒閘操作、維護(hù)保養(yǎng)、一般消缺、現(xiàn)場管理、事故響應(yīng)等工作。應(yīng)急搶修工作由就近電力服務(wù)站負(fù)責(zé),應(yīng)急響應(yīng)時間為 30 分鐘。
電力服務(wù)站設(shè)置運(yùn)維值守班組管理周圍所有配電室,設(shè)置專職人員,3 個班組,以白班、倒班模式進(jìn)行維護(hù)工作,運(yùn)維值守人員每班按巡檢要求、維護(hù)作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行日常巡檢維護(hù)負(fù)責(zé)開閉所、變電站的全面巡檢、倒閘操作、維護(hù)保養(yǎng)、一般消缺、現(xiàn)場管理、事故響應(yīng)等工作。日常缺陷處置、事故搶險(xiǎn)、試驗(yàn)由我公司線下服務(wù)操作隊(duì)支持配合完成。
運(yùn)檢部配置紅外成像儀、超聲波/地電波局放設(shè)備、電能質(zhì)量測試儀等尖端設(shè)備,定期對高低壓設(shè)施進(jìn)行帶電狀態(tài)檢修,保障缺陷故障檢測成功率 95%以上,有效做到預(yù)防預(yù)判、杜絕事故發(fā)生。
運(yùn)檢部根據(jù)部署在現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時預(yù)警分析判斷、日常巡檢、帶電狀態(tài)檢測等發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程缺陷,及時提交消缺建議,得到電力用戶同意后,及時對缺陷設(shè)備進(jìn)行維修、消缺處理,讓設(shè)備、設(shè)施保持在良好的運(yùn)行狀態(tài),變被動搶修變主動維護(hù)。
清掃電氣設(shè)備絕緣表面的污垢并檢查其破損裂紋痕跡,清掃儀表上積塵和異物,緊固電器連接點(diǎn),檢查儀表部件是否缺少,在清掃檢査后一段時間內(nèi)為客戶提供評估消缺建議。清掃檢查每年 1-2 次。
平臺提供 7*24 小時電力故障搶修服務(wù),監(jiān)控中心根據(jù)故障現(xiàn)場分析,進(jìn)行判定,采取隔離和處理措施。系統(tǒng)通知最近的搶修隊(duì)伍實(shí)施搶修施工和設(shè)備更換,恢復(fù)送電。對于用戶配電室設(shè)備易損件,搶修平臺共享庫房,保證備件預(yù)留。
運(yùn)檢部可根據(jù)客戶設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行:微機(jī)保護(hù)預(yù)防性試驗(yàn),直流屏預(yù)防性試驗(yàn)、高低壓配電室整體預(yù)防性試驗(yàn)、根據(jù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題找到故障隱患,電力用戶提供設(shè)備改造方案。
第二部分 智能運(yùn)維系統(tǒng)功能
一、系統(tǒng)需求
1、需求分析
為了滿足配電房的監(jiān)控系統(tǒng)的要求,達(dá)到對供電房的全方位監(jiān)控,使有關(guān)人員做出反應(yīng),采取措施,并對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控、集中維護(hù)和集中管理。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循以下原則:
標(biāo)準(zhǔn)化
整個監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)軟件、硬件均采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),提供開放的接口,可與不同供應(yīng)商的設(shè)備及軟件系統(tǒng)互聯(lián)互通。 
穩(wěn)定性
能源數(shù)據(jù)采集器采用嵌入式實(shí)時Linux操作系統(tǒng)和專用的硬件結(jié)構(gòu),性能穩(wěn)定可靠,保證系統(tǒng)整體的穩(wěn)定,尤其適合在環(huán)境比較復(fù)雜、可靠性要求較高的環(huán)境中運(yùn)行。WEB系統(tǒng)平臺采用J2EE業(yè)內(nèi)專業(yè)級的開發(fā)框架,滿足大數(shù)據(jù)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲和高并發(fā)的數(shù)據(jù)訪問請求。
經(jīng)濟(jì)性
系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行平臺均采用當(dāng)今最為通用的各種操作系統(tǒng)和開發(fā)工具,充分利用了我們在其它監(jiān)控領(lǐng)域中成功應(yīng)用的中間件和模塊,大大減少在系統(tǒng)平臺方面的投入,具有極高的性價比。
先進(jìn)性
基于組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)理念,以一套通用平臺,解決能源數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)地SCADA監(jiān)控、云平臺數(shù)據(jù)分析、手機(jī)公眾號運(yùn)維管理。四維一體的解決方案推動電力智能化。
擴(kuò)展性
整個系統(tǒng)具有進(jìn)一步擴(kuò)展功能的能力,可以很好的適應(yīng)現(xiàn)代智能管控的需求。保證用戶在系統(tǒng)上進(jìn)行有效的開發(fā)和使用,并為今后的發(fā)展提供一個良好的環(huán)境??沙浞掷煤捅Wo(hù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源便于當(dāng)前以及以后的擴(kuò)建;平臺服務(wù)器具備擴(kuò)展和堆疊能力,便于不同級別的中心整合與擴(kuò)建,系統(tǒng)必須具有很強(qiáng)的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)、存儲空間擴(kuò)容能力。
實(shí)用性
以實(shí)時數(shù)據(jù)庫為依托,可多用戶多畫面實(shí)時監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、可連接多種報(bào)警設(shè)備完全滿足用戶的監(jiān)控要求。
安全性
平臺監(jiān)控系統(tǒng)安全性在管理中是關(guān)鍵問題之一,安全性分為數(shù)據(jù)安全和信息安全,在上述三方面有如下要求:
數(shù)據(jù)安全:對數(shù)據(jù)進(jìn)行多級別、分布式的存儲,數(shù)據(jù)不容易受到破壞。數(shù)據(jù)的AES加密機(jī)制,保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的安全,不會被截獲、篡改和利用;
信息安全:所有配置信息、管理信息、日志信息均存放在中心數(shù)據(jù)庫,實(shí)行信息集中管理;
分級授權(quán):對下屬管理員的應(yīng)用功能、訪問范圍進(jìn)行授權(quán)。由下屬管理員對所屬機(jī)構(gòu)操作員的應(yīng)用功能、訪問范圍進(jìn)行授權(quán)和管理。
2、建設(shè)目標(biāo)
該系統(tǒng)可以幫助電力部門實(shí)現(xiàn)配電房的無人值守或者少人值守,可以實(shí)現(xiàn)對配電運(yùn)營情況的實(shí)時監(jiān)控、運(yùn)營數(shù)據(jù)的分析和故障信息的報(bào)警提示,逐步推動電力監(jiān)控的自動化、集中化和智能化。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)采用三層高可用的結(jié)構(gòu),既可以完成終端層數(shù)據(jù)采集,也可以完成現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)采集,并可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺。
2、數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)由三層模型構(gòu)成,采用二層或三層均可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與上傳,即設(shè)備數(shù)據(jù)采集層、現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控層和云服務(wù)數(shù)據(jù)層。
3、WEB平臺結(jié)構(gòu)

 
WEB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)感知層、通訊服務(wù)層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)展示層。 

三、平臺系統(tǒng)功能 


  1. 平臺功能列表

一級菜單

二級菜單

備注

站電概況

變配電站狀態(tài)

包括電壓等級、變壓器容量測控裝置等等

 

電力監(jiān)測

配電圖

高壓圖和低壓圖可以互相切換

光子牌

綜保直流屏的遙信值正常顯示黃色,異常顯示紅色

變壓器監(jiān)測

變壓器容量,有功、無功、功率因數(shù)、符合率、最大需量

日原始數(shù)據(jù)

每個設(shè)備的用電情況

逐日極值數(shù)據(jù)

曲線展示

歷史電量

日報(bào)、月報(bào)、年報(bào)

 

用電分析

用能報(bào)表

有日報(bào),月報(bào),年報(bào)

峰谷平尖

監(jiān)測用電時段

三相不平衡

相與相之間的功耗平衡度

功率因數(shù)

0-1

主變負(fù)載率

負(fù)載占比

需量分析

負(fù)荷占比

 

事件記錄

遙信事件

按時間和編號查詢

越限事件

按時間和編號查詢

網(wǎng)關(guān)儀表日志

按時間和編號查詢

網(wǎng)關(guān)儀表日志

按時間和編號查詢

遙控事件

按時間和編號查詢

故障事件

按時間和編號查詢

 

專項(xiàng)設(shè)備

觸頭溫度

按時間和編號查詢

直流屏

合母和控母參數(shù)

電容柜

電容補(bǔ)償參數(shù)

微機(jī)綜保

里面有遙信、遙測

 

運(yùn)行環(huán)境

環(huán)境監(jiān)測

溫濕度、水浸

儀表通訊狀態(tài)

看設(shè)備通許狀態(tài)

網(wǎng)關(guān)通訊狀態(tài)

看網(wǎng)關(guān)通訊狀態(tài)


企業(yè)檔案

配置企業(yè)和監(jiān)控點(diǎn)的檔案信息,包括企業(yè)類別、合同容量、地址、名稱等


站電管理

管理員設(shè)置


峰谷平尖設(shè)置

設(shè)置不同的時段


月度報(bào)告

可以以報(bào)表形式導(dǎo)出用電分析情況

  1. 移動公眾號功能結(jié)構(gòu) 


四、平臺指標(biāo)和接口

1、性能指標(biāo)

響應(yīng)時間:100萬級數(shù)據(jù),頁面平均響應(yīng)時間 <3秒;

吞吐量:每秒鐘請求事務(wù)的數(shù)量150;

并發(fā)用戶數(shù):用戶并發(fā)數(shù) <= 1000次/秒。

2、容量指標(biāo)

WEB平臺的接入量是無限制的,只需要提供相應(yīng)的硬件支撐。一般性能的服務(wù)器,如:CPU(E5-2640),內(nèi)存(16G),帶寬4M,可接入200站點(diǎn)。

3、數(shù)據(jù)采集接口

通訊管理機(jī)內(nèi)置組態(tài)軟件,與各傳感器、智能儀表、控制器通過標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)約進(jìn)行通訊,包括:modbusRTU、DLT645、IEC60870-101/103/104,完全滿足各類設(shè)備的數(shù)據(jù)接入。

4、數(shù)據(jù)上傳接口

智能通訊管理機(jī)數(shù)上傳云平臺采用上海沈電平臺私有協(xié)議,該協(xié)議提供如下功能:身份認(rèn)證、心跳檢測(校時)、事件上報(bào)、能效數(shù)據(jù)等功能。所有數(shù)據(jù)均以主動觸發(fā)式上報(bào)為主,充分發(fā)揮通訊管理機(jī)邊緣計(jì)算的功能。

5、第三方數(shù)據(jù)訪問接口

智能通訊管理機(jī)支持多路數(shù)據(jù)上傳,即可向上海沈電平臺上傳數(shù)據(jù),亦可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其它云平臺。其上傳協(xié)議包括:住建部XML上傳協(xié)議、IEC60870-104協(xié)議、GW376.1協(xié)議、KEASI上報(bào)協(xié)議等。

五、系統(tǒng)功能界面

1、在線監(jiān)測

在線監(jiān)測分為三大模塊顯示,分別為系統(tǒng)概覽、分路監(jiān)測、監(jiān)控點(diǎn)對比分析

系統(tǒng)概覽

一次接線圖

實(shí)時數(shù)據(jù)

監(jiān)測點(diǎn)對比


2、能效分析

能效管理主要通過對站點(diǎn)用電信息進(jìn)行分析,通過對歷史數(shù)據(jù)的集中分析、多維度分析,使站點(diǎn)用戶對自身用電質(zhì)量有一個全面了解。能效管理主要分為:電量分析、負(fù)荷分析、用電能效排名、監(jiān)測點(diǎn)對比分析。

電量分析

負(fù)荷分析


3、統(tǒng)計(jì)報(bào)表

統(tǒng)計(jì)報(bào)表包括電量、負(fù)荷、原始值數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),可以將各類數(shù)據(jù)查詢并導(dǎo)出Excel文件

電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表

4、檔案管理

檔案管理提供對企業(yè)信息的管理、監(jiān)控子站的管理、子站內(nèi)設(shè)備信息的管理、電價管理和電費(fèi)單管理

5、系統(tǒng)設(shè)置

系統(tǒng)設(shè)置主要系統(tǒng)管理員所具備的 權(quán)限,分為:系統(tǒng)菜單管理、角色管理和用戶賬戶管理


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