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?；愤\(yùn)輸車輛安全監(jiān)控技術(shù)的研究

文檔作者：郁春蘭劉越琪李懷俊文檔來源：廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月03日
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DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2012．07．022
危化品運(yùn)輸車輛安全監(jiān)控技術(shù)的研究木
郁春蘭，劉越琪，李懷俊
(廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣東廣州 510650)
摘要：討論了危化品運(yùn)輸行業(yè)存在的實(shí)時(shí)監(jiān)控問題及并建立了相應(yīng)的安全監(jiān)測(cè)體系，設(shè)計(jì)了針對(duì)危化品運(yùn)輸車輛的安全監(jiān)控系
統(tǒng)，詳細(xì)分析了車輛監(jiān)控系統(tǒng)的功能以及多種數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)的方法，并把該系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)踐。
關(guān)鍵詞：運(yùn)輸車輛；監(jiān)控系統(tǒng)；技術(shù)
中圖分類號(hào)：U294．8 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009—9492f2o12)07—0069一O3
Search on Safety M onitoring Technology for Hazardous Chemicals
Transport Vehicles
YU Chun—lan，LIU Yue—qi，LI Huai-jan
(Guangdong Communication Polytechnic，Guangzhou510650，China)
Abstract：This article discusses the problem of safety monitoring on the Hazardous Chemicals transport industry and the establishment of
the real—time safety monitoring system， also analyzes the function of the vehicle monitoring system and methods of data acquisition and
monitoring in detail．This systems used in the practice has achieved remarkable results．
Key words：transport vehicle；monitoring system；technology
0引言
危險(xiǎn)化學(xué)品要經(jīng)歷生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用等各個(gè)
環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要通過運(yùn)輸來完成。根據(jù)我
國現(xiàn)階段的情況，絕大部分貨物都以汽車運(yùn)輸為
主。危險(xiǎn)化學(xué)品由于自身的危險(xiǎn)性，在運(yùn)輸過程
中應(yīng)盡最大的努力杜絕各類事故的發(fā)生。裝運(yùn)危
化品車輛的技術(shù)狀況是引發(fā)交通事故的一個(gè)重要
因素，車輛技術(shù)狀況的好壞，是?；钒踩\(yùn)輸
的基礎(chǔ)，更重要的是對(duì)執(zhí)行長途運(yùn)輸任務(wù)的機(jī)動(dòng)
車需要必要的監(jiān)控措施。
全球定位系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，把基于
GPS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于?；返倪\(yùn)輸安全，
在很大程度上保證了營運(yùn)安全。確定危化品運(yùn)輸
車輛安全監(jiān)測(cè)體系、采取有效的科技監(jiān)控手段來
解決危化品運(yùn)輸車輛的實(shí)時(shí)安全監(jiān)控和管理問
題，提高整個(gè)運(yùn)輸行業(yè)的安全水平，是目前急需
解決的技術(shù)問題和社會(huì)問題。
本文從危化品運(yùn)輸監(jiān)控的需要出發(fā)，重點(diǎn)闡
述了車輛監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建的若干關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高
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廣東省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目(編號(hào)：2009—02—040)
收稿日期：201l一12—29；修訂日期：2012—06一 蘭 ．．一 ， 一， ． ． ．．， ．，
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與開發(fā)
控裝置，通過無線傳輸通道GPRS實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中
心的數(shù)據(jù)交互；后臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，主要由通信
服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和監(jiān)控主機(jī)組成，負(fù)責(zé)實(shí)
時(shí)接收車輛各種參數(shù)，完成對(duì)運(yùn)行車輛的監(jiān)控，
同時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)布車輛預(yù)警信息和風(fēng)險(xiǎn)提示，匯總相
關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。
2建立?；奋囕v安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系
道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸是社會(huì)發(fā)展的需要，危險(xiǎn)化
學(xué)品與人們的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)。因此，必須
加強(qiáng)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控和管理，在道路運(yùn)
輸過程中采取必要的安全防護(hù)和監(jiān)控措施，以確
保萬無一失。
基于GPS監(jiān)控技術(shù)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)主要用來
監(jiān)測(cè)運(yùn)行車輛的車速、運(yùn)行軌跡等狀態(tài)，已經(jīng)廣
泛應(yīng)用于出租車、客車等普通運(yùn)營車輛u 。而對(duì)于
?；愤\(yùn)輸，由于危險(xiǎn)化學(xué)物品有易爆、易燃、
有毒、易揮發(fā)等特性，在行駛過程中，車輛各個(gè)
功能部件的狀態(tài)產(chǎn)生異常都有可能引發(fā)不可挽回
的損失。要保證運(yùn)輸途中的安全，應(yīng)該采取全方
位、多目標(biāo)的監(jiān)測(cè)手段才能防范于未然。
目前，車輛監(jiān)控設(shè)備(系統(tǒng))供應(yīng)商普遍只
從事針對(duì)普通運(yùn)行車輛的車速、定位方面的技術(shù)
研究，沒有對(duì)?；愤\(yùn)營車輛多目標(biāo)、全方位監(jiān)
測(cè)的技術(shù)進(jìn)行深入研究口 。針對(duì)這種現(xiàn)狀，通過與
行業(yè)企業(yè)溝通，充分采集技術(shù)信息，研究制定出
一系列針對(duì)危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，建立車
輛狀態(tài)多目標(biāo)監(jiān)測(cè)體系，并進(jìn)行了充分的論證。
在試用的基礎(chǔ)上完善歸納為行業(yè)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。
安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系涵蓋內(nèi)容如表1所示。
3監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)象是以具有代表性
的主流車型“斯太爾”系列為主，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬
件接口以及數(shù)據(jù)采集方式也兼顧了其它車型。在
硬件設(shè)計(jì)方面，主要采用了當(dāng)前先進(jìn)、成熟的主
流電子技術(shù)和芯片，合理配置和選取合適的產(chǎn)品
型號(hào)，使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，成本低；系統(tǒng)預(yù)
留多個(gè)數(shù)據(jù)接口，便于今后技術(shù)升級(jí)，同時(shí)可便
捷地將硬件移植到其它車型中。
本系統(tǒng)硬件具備CAN總線接口，滿足車輛電
子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，便于今后與車輛數(shù)據(jù)接
口連接，并具有LCD顯示屏數(shù)據(jù)接口，方便系統(tǒng)
的升級(jí)。在運(yùn)行車輛的數(shù)據(jù)采集方面，做到高速
化、精確化。在軟件設(shè)計(jì)方面，注重安全性和方
便性，著力避免非法人員或授權(quán)級(jí)別不高人員的
誤操作，以免造成數(shù)據(jù)的丟失或出錯(cuò)。另外具有
完善的警告提醒功能，按鍵操作簡(jiǎn)便，管理人員
和操作用戶都能方便地使用系統(tǒng)。
表1 危化品車輛安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系
序號(hào) 車輛監(jiān)測(cè)指標(biāo) 監(jiān)測(cè)指標(biāo)意義
防超速、違章駕駛等；
1 車速、行駛軌跡 需從車身采集實(shí)時(shí)車速才可實(shí)現(xiàn)監(jiān)
控中心對(duì)超速的有效監(jiān)測(cè)
2 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)重要指標(biāo)，可有效
防止發(fā)動(dòng)機(jī)突然產(chǎn)生爆震、搗缸等故
3 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度 障
， 避免影響正常車速
防止制動(dòng)回路突然故障導(dǎo)致剎車氣
4 制動(dòng)油(氣)壓 壓不足
保證司機(jī)和監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
5 輪胎氣壓、溫度 到在用輪胎的氣壓、溫度狀態(tài)，對(duì)爆
胎、異常磨損等故障預(yù)警
6 發(fā)電機(jī)狀態(tài) 防止突發(fā)性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)等現(xiàn)象
7 檔位信息 監(jiān)控中心據(jù)此判斷司機(jī)的行車操作
8 車輛加速度 是否規(guī)范，有效抑制高檔低速、超速等
9 轉(zhuǎn)彎傾斜度 事故風(fēng)險(xiǎn)
lO 貨物防盜 保證貨物安全，防止中途盜竊
【l 液、氣體泄露 保證貨物安全、事故提前預(yù)警
l2 車輛ID識(shí)別 車輛實(shí)時(shí)跟蹤
基于視頻監(jiān)控，對(duì)司機(jī)不良習(xí)慣進(jìn)
l3 駕駛室狀態(tài)監(jiān)測(cè) 行監(jiān)控和約束
監(jiān)控系統(tǒng)由主CPU控制器、GPS／GPRS定位
通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)模塊、
顯示模塊等組成，硬件的框架圖如圖2所示。
3．1 GPS／GPRS模塊
定位導(dǎo)航是GPS的最基本的應(yīng)用，GPS技術(shù)
應(yīng)用于移動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)控，有著其他監(jiān)控手段無法
比擬的優(yōu)勢(shì)。GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)引入了高速分
組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和IP技術(shù)，能提供153．6 kB／s的數(shù)據(jù)
速率，已在交通、物流、電力等行業(yè)具有廣泛應(yīng)
用” 。本系統(tǒng)采用以GPRS無線通信模塊為核心通
信單元、支持寬帶無線網(wǎng)絡(luò)GPRS的嵌入式無線
通信接人系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)通過GPS的定位模塊接
收移動(dòng)車輛的位置信息，并利用GPRS無線電通
信網(wǎng)絡(luò)將信息傳送至監(jiān)控中心。
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GPRS通訊模塊
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
土CPU挎制{{}}
GPS定位模塊
示模塊
數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)模塊
發(fā)
動(dòng)
機(jī)
數(shù)
據(jù)
采
集
輪
胎
j盤
力
測(cè)
汽
車
轉(zhuǎn)
向
j
測(cè)
圖2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件示意圖
防
盜
視
頻
臨
測(cè)
3．2主控CPU芯片
主控CPU芯片采用帶有ARM7內(nèi)核的
LPC2292。LPC2292是Philips公司生產(chǎn)的一款支持
實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的ARM7TDMI—S CPU芯片，內(nèi)部
集成了與片內(nèi)存儲(chǔ)器控制器接口的ARM7局部總
線、與中斷控制器接口的AMBA高性能總線
(AHB)和連接片內(nèi)外設(shè)功能的VLSI外設(shè)總線
(VPB，ARM，AMBA總線的兼容超大規(guī)模集成電
路)，并嵌入了256kB高速Flash存儲(chǔ)器。LPC2292
具有封裝小、功耗低、多個(gè)32位定時(shí)器、2個(gè)
UART、1個(gè)I C、多種總線接口及多達(dá)9個(gè)外部中
斷等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，非常適合作為汽車控制電路的主
控CPU。
3．3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊是采用大容量的FLASH芯片，
這種芯片具有掉電數(shù)據(jù)自動(dòng)保存功能。管理計(jì)算
機(jī)可以現(xiàn)場(chǎng)通過本地網(wǎng)口與終端通信，這種方式
速度快，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，操作方便。傳輸方式采
用USB傳輸方式，即在終端和管理計(jì)算機(jī)之間通
過USB連接線建立數(shù)據(jù)通信鏈路。這與RS232串
行口相比可以大大提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，便于車
載數(shù)據(jù)的快速提取。
3．4數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)模塊
(1)發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)采集：發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、壓力
等傳感器信號(hào)以電壓形式由主控制器的模擬量通
道進(jìn)行采集。信號(hào)采集可以通過調(diào)用采集函數(shù)采
集；也可以設(shè)置成定時(shí)單元， 自動(dòng)按周期順序采
集。在系統(tǒng)初始化時(shí)，用戶可根據(jù)具體情況分別
設(shè)定各個(gè)通道的采集方式，用于對(duì)離合器、剎車
等開關(guān)量信號(hào)采集，結(jié)果賦值給指定的全局變
量，存入FLASH中，供用戶需要時(shí)讀取。
(2)輪胎壓力監(jiān)測(cè)：每個(gè)輪胎安裝一個(gè)從
機(jī)，包括信號(hào)發(fā)射器、壓力傳感器、控制單元和
電池。監(jiān)測(cè)模塊包括信號(hào)接收器、控制單元、顯
示裝置等。只有當(dāng)監(jiān)測(cè)模塊發(fā)出監(jiān)測(cè)指令時(shí)，從
機(jī)才開始檢測(cè)車胎壓力。為了減少從機(jī)電池的能
量消耗，在非監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，從機(jī)處于休眠狀態(tài)。
當(dāng)汽車車速大于某一個(gè)設(shè)定的閾值時(shí)，控制單元
的無線收發(fā)器每隔一段時(shí)間發(fā)出一個(gè)檢測(cè)車胎壓
力的信號(hào)，從機(jī)的無線收發(fā)器接收到這個(gè)信號(hào)
后，壓力傳感器單元開始進(jìn)行溫度和壓力的檢測(cè)。
(3)汽車轉(zhuǎn)向監(jiān)測(cè)：汽車轉(zhuǎn)向的監(jiān)測(cè)是采用
橫擺角速度傳感器檢測(cè)汽車沿垂直軸的偏轉(zhuǎn)，該
偏轉(zhuǎn)的大小代表了汽車的穩(wěn)定程度。如果偏轉(zhuǎn)角
速度達(dá)到一個(gè)閾值，說明汽車發(fā)生了側(cè)滑或甩尾
的危險(xiǎn)工況，此時(shí)發(fā)出報(bào)警。當(dāng)汽車?yán)@垂直方向
軸線偏轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器內(nèi)的微音叉的振動(dòng)平面發(fā)生
變化，通過輸出信號(hào)的變化計(jì)算橫擺角速度。
(4)防盜防泄漏監(jiān)測(cè)：采用專用的液、氣體
檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車身出、人口的泄露狀態(tài)，
檢測(cè)外圍電路做防電防爆處理，檢測(cè)信號(hào)實(shí)時(shí)送
至監(jiān)控系統(tǒng)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳至監(jiān)控中心，
實(shí)現(xiàn)安全狀態(tài)的雙重監(jiān)測(cè)，有效防止貨物損耗及
事故發(fā)生。
(5)行車車速狀態(tài)監(jiān)測(cè)：車速狀態(tài)的監(jiān)測(cè)主
要是通過霍爾式集成傳感器來完成，直接從車速
表的接線端子取得車速信號(hào)，信號(hào)采集比較方
便。然后，信號(hào)又從車速表端子傳送至光耦4N35
隔離，再傳送至集成運(yùn)放LM358D進(jìn)一步去除干
擾并有效放大，由358輸出端(7腳)送至NPN三
極管9013進(jìn)行次級(jí)放大。雙軸加速度傳感器
(x、Y軸)與信號(hào)處理電路、信號(hào)放大電路、模
擬慮波、AD轉(zhuǎn)換電路組成汽車狀態(tài)檢測(cè)電路，可
檢測(cè)出汽車是處于加速、轉(zhuǎn)彎、靜止等狀態(tài)。
(6)視頻監(jiān)測(cè)：視頻監(jiān)測(cè)用于貨物防盜、駕
駛室狀態(tài)監(jiān)測(cè)。采用GPS+DVR一體結(jié)構(gòu)，在貨物
人、出口位置接入2—3路攝像頭信息，采用SD
卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)。實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過程中視頻、音頻和
地理位置信息同步記錄存儲(chǔ)，收車后監(jiān)控中心通
過讀取存儲(chǔ)信息可對(duì)運(yùn)輸過程的貨物狀況進(jìn)行核
實(shí)，有效防止貨物盜損。同時(shí)在1路攝像頭接入
(下轉(zhuǎn)第140頁)
技術(shù)
圖5 升級(jí)后的電氣控制連接圖
2應(yīng)用效果
應(yīng)用變頻電氣
無極調(diào)速技術(shù)后，
無極調(diào)速箱里面的
數(shù)十個(gè)微小的元配
件，被聯(lián)軸套取
代，從而簡(jiǎn)化了機(jī)
械結(jié)構(gòu)，不但減少
了多個(gè)故障點(diǎn)，而
且維修方便，簡(jiǎn)單
實(shí)用耐用，維修質(zhì)
量有保障，它的價(jià)
值更多地是體現(xiàn)在
節(jié)能以及排線控制效果方面。
2．1節(jié)能
機(jī)械無極調(diào)速控制方式會(huì)使電機(jī)長時(shí)間全速
運(yùn)行即50Hz運(yùn)行，而采用變頻電氣調(diào)速時(shí)，可據(jù)
實(shí)際生產(chǎn)的需要，其運(yùn)行頻率普遍在18 23Hz之
間。據(jù)變頻器的工作原理，變頻器的輸出電壓和
運(yùn)行頻率成正比的關(guān)系可知，當(dāng)輸出電壓降低到
110～150V之間， 工作電流0．13—0．15A，按P=
1．732UIcosf (f為功率因素)換算結(jié)果及實(shí)際i貝4
量，變頻電氣調(diào)速消耗電能降低了50％，節(jié)能非
常明顯。
2．2提高排線質(zhì)量
應(yīng)用變頻電氣無極調(diào)速技術(shù)后，排線機(jī)構(gòu)的
運(yùn)行速度調(diào)節(jié)靈活，不受機(jī)械調(diào)速范圍的限
制，可實(shí)現(xiàn)0～50Hz即0～1 460r／min不間斷的
調(diào)速，且成正比例關(guān)系?？蓾M足生產(chǎn)各種規(guī)格
線( 0．1Omm～ 0．30mm)的需求，收線的排線
平整、緊密不疏松，排線質(zhì)量完全能夠滿足客戶
的需求，同時(shí)也提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了設(shè)備的
工裝性能及其生產(chǎn)能力。
3結(jié)束語
該排線系統(tǒng)已申請(qǐng)國家實(shí)用新型專利(申請(qǐng)
號(hào)：201220016473．7)，并在漆包線的生產(chǎn)實(shí)踐中
投入使用。機(jī)械連接與變頻技術(shù)在無極調(diào)速排線
系統(tǒng)的應(yīng)用，本文僅從電能消耗、提升產(chǎn)品排線
效果來看就能體現(xiàn)出其實(shí)用價(jià)值。但在挖掘傳統(tǒng)
設(shè)備的工裝性能，創(chuàng)新排線工藝的方式方法，最
終提升產(chǎn)品質(zhì)量方面仍有較大的改造潛力，并可
在其它行業(yè)的排線系統(tǒng)進(jìn)行推廣和應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
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[3]嚴(yán)俊，鄧?yán)i．變頻器應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐[M]．北京：中國
電力出版社．2011．
第一作者簡(jiǎn)介：邱紹文，男，1955年生，廣東興寧人，大
學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域：銅材深加工設(shè)備設(shè)計(jì)及開發(fā)
應(yīng)用。已發(fā)表論文2篇。 (編輯：向飛)
(上接第71頁)
駕駛室，可對(duì)司機(jī)駕駛狀態(tài)(是否違章停車、下
車等)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，此路信號(hào)可采取實(shí)時(shí)上傳
模式，每l0～30秒傳輸一幀圖像。
4結(jié)語
通過確立和完善?；愤\(yùn)輸車輛監(jiān)測(cè)指標(biāo)體
系，在很大程度上彌補(bǔ)了當(dāng)前該行業(yè)監(jiān)管方面的
不足。通過開發(fā)高性能的移動(dòng)車輛監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)
合先進(jìn)的GPS／GPRS技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)，將整
車行駛參數(shù)、性能參數(shù)及貨物狀態(tài)等可反應(yīng)車輛
全方位狀態(tài)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示給司機(jī)或后臺(tái)監(jiān)控中
心，使得司機(jī)在行駛過程中對(duì)車輛各個(gè)部件性能
均可實(shí)時(shí)了解，同時(shí)監(jiān)控中心不僅可以對(duì)在途車
輛進(jìn)行精確跟蹤，優(yōu)化調(diào)度策略，也可對(duì)車輛行
駛性能做出合理評(píng)價(jià)。
本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某油料運(yùn)輸公司。該系
統(tǒng)運(yùn)行以來，不僅增加了交通運(yùn)輸能力，縮短了
運(yùn)輸時(shí)間，而且大大提高了交通安全性，明顯降
低了事故發(fā)生率。有理由相信，隨著信息技術(shù)的
不斷完善和發(fā)展，將會(huì)給車輛監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展帶
來一個(gè)更廣闊的前景。
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121—122
第一作者簡(jiǎn)介：郁春蘭，女，1968年生，江西南昌人，大
學(xué)本科，副教授。研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用、智能交通。
(編輯：向飛)

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