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计算海上电机组的安装工期的方法及装置

阅读:370发布:2020-05-12

专利汇可以提供计算海上电机组的安装工期的方法及装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种计算海上 风 力 发 电机 组的安装工期的方法及装置,所述方法包括以下步骤:获取海上历史气象数据;根据预定标准确定海上历史气象数据中的可作业窗口和不可作业窗口;对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正;使用修正后的海上历史气象数据进行仿真运算以计算海上 风力 发电机组 的安装工期。本发明通过对历史气象数据进行修正从而更精准的计算出海上 风力发电机组 的安装工期,提高 海上风力发电机 组安装的确定性。,下面是计算海上电机组的安装工期的方法及装置专利的具体信息内容。

1.一种计算海上电机组的安装工期的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
获取海上历史气象数据;
根据预定标准确定海上历史气象数据中的可作业窗口和不可作业窗口;
对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正;
使用修正后的海上历史气象数据进行仿真运算以计算海上风力发电机组的安装工期。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述海上历史气象数据包括风速数据和浪高数据。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预定气象数据包括不可作业窗口中出现的可作业时间内的气象数据和/或可作业窗口中出现的不可作业时间内的气象数据。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正的步骤包括:
将不可作业窗口中符合第一标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据并且/或者将可作业窗口中符合第二标准的不可作业时间内的气象数据修正为可作业的气象数据。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正的步骤还包括:
在连续三个不可作业窗口中,如果第一不可作业窗口和第三不可作业窗口中的可作业时间内的气象数据符合所述第一标准,则将第二不可作业窗口中符合第三标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述预定标准、第一标准、第二标准和第三标准由海上风力发电机组的安装工序和风力发电机组部件的安装条件所决定。
7.一种计算海上风力发电机组的安装工期的装置,其特征在于,所述装置包括:
数据获取模,被配置为获取海上历史气象数据;
数据修正模块,被配置为根据预定标准确定海上历史气象数据中的可作业窗口和不可作业窗口,并对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正;
安装工期计算模块,被配置为使用修正后的海上历史气象数据进行仿真运算以计算海上风力发电机组的安装工期。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述数据获取模块中的海上历史气象数据包括风速数据和浪高数据。
9.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述数据修正模块中的预定气象数据包括不可作业窗口中出现的可作业时间内的气象数据和/或可作业窗口中出现的不可作业时间内的气象数据。
10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述数据修正模块被配置为:
将不可作业窗口中符合第一标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据并且/或者将可作业窗口中符合第二标准的不可作业时间内的气象数据修正为可作业的气象数据。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述数据修正模块还被配置为:
在连续三个不可作业窗口中,如果第一不可作业窗口和第三不可作业窗口中的可作业时间内的气象数据符合所述第一标准,则将第二不可作业窗口中符合第三标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据。
12.如权利要求11所述的装置,其特征在于,所述预定标准、第一标准、第二标准和第三标准由海上风力发电机组的安装工序和风力发电机组部件的安装条件所决定。
13.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器运行时,所述处理器执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
14.一种计算机设备,包括处理器和存储计算机程序的存储器,其特征在于,所述计算机程序被处理器运行时,所述处理器执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。

说明书全文

计算海上电机组的安装工期的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电技术领域,具体地讲,涉及一种计算海上风力发电机组的安装工期的方法及装置。

背景技术

[0002] 海上风力发电机组安装是海上风力发电建设项目的重要环节,目前海上风力发电机组安装虽已形成规范化,标准化的安装流程和工艺要求,但由于海上气象条件变化无常,海上安装面临的不确定性远大于陆地。
[0003] 现有的风力发电机组建设项目工期的计算没有考虑人为因素对天气的不确定性的保守预判,只是一味地在气象数据中寻找可作业的窗口时间进行计算,不能完全贴合实际情况。现有的风力发电机组建设项目工期的计算没有考虑在较长的合适施工期间内,即使偶然出现略高于限制条件的天气也能正常施工的情况。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术存在的弊端,提出了一种计算海上风力发电机组的安装工期的方法及装置,通过对历史气象数据进行修正从而更精准的计算出海上风力发电机组的安装工期,以确定最优开工日期和工程期望时长,提高海上风力发电机组安装的确定性。
[0005] 本发明的一方面提供了一种计算海上风力发电机组的安装工期的方法,所述方法包括以下步骤:获取海上历史气象数据;根据预定标准确定海上历史气象数据中的可作业窗口和不可作业窗口;对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正;使用修正后的海上历史气象数据进行仿真运算以计算海上风力发电机组的安装工期。
[0006] 优选地,所述海上历史气象数据包括风速数据和浪高数据。
[0007] 优选地,所述预定气象数据包括不可作业窗口中出现的可作业时间内的气象数据和/或可作业窗口中出现的不可作业时间内的气象数据。
[0008] 优选地,所述对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正的步骤包括:将不可作业窗口中符合第一标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据并且/或者将可作业窗口中符合第二标准的不可作业时间内的气象数据修正为可作业的气象数据。
[0009] 优选地,所述对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正的步骤还包括:在连续三个不可作业窗口中,如果第一不可作业窗口和第三不可作业窗口中的可作业时间内的气象数据符合所述第一标准,则将第二不可作业窗口中符合第三标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据。
[0010] 优选地,所述预定标准、第一标准、第二标准和第三标准由海上风力发电机组的安装工序和风力发电机组部件的安装条件所决定。
[0011] 本发明的另一方面提供了一种计算海上风力发电机组的安装工期的装置,所述装置包括:数据获取模,被配置为获取海上历史气象数据;数据修正模块,被配置为根据预定标准确定海上历史气象数据中的可作业窗口和不可作业窗口,并对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正;安装工期计算模块,被配置为使用修正后的海上历史气象数据进行仿真运算以计算海上风力发电机组的安装工期。
[0012] 优选地,所述数据获取模块中的海上历史气象数据包括风速数据和浪高数据。
[0013] 优选地,所述数据修正模块中的预定气象数据包括不可作业窗口中出现的可作业时间内的气象数据和/或可作业窗口中出现的不可作业时间内的气象数据。
[0014] 优选地,所述数据修正模块被配置为:将不可作业窗口中符合第一标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据并且/或者将可作业窗口中符合第二标准的不可作业时间内的气象数据修正为可作业的气象数据。
[0015] 优选地,所述数据修正模块还被配置为:在连续三个不可作业窗口中,如果第一不可作业窗口和第三不可作业窗口中的可作业时间内的气象数据符合所述第一标准,则将第二不可作业窗口中符合第三标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据。
[0016] 优选地,所述预定标准、第一标准、第二标准和第三标准由海上风力发电机组的安装工序和风力发电机组部件的安装条件所决定。
[0017] 本发明的另一方面提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器运行时,所述处理器执行如上所述的计算海上风力发电机组的安装工期的方法。
[0018] 本发明的另一方面提供了一种计算机设备,包括处理器和存储计算机程序的存储器,所述计算机程序被处理器运行时,所述处理器执行如上所述的计算海上风力发电机组的安装工期的方法。
[0019] 在本发明中,通过对历史气象数据进行修正从而更精准的计算出海上风力发电机组的安装工期,以确定最优开工日期和工程期望时长,提高海上风力发电机组安装的确定性。附图说明
[0020] 下面将结合附图进行本发明的详细描述,本发明的上述特征和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚,其中:
[0021] 图1是本发明的实施例的计算海上风力发电机组的安装工期的方法的流程图
[0022] 图2是本发明的示例性的实施例的海上风力发电机组的安装工期计算的流程图;
[0023] 图3是本发明的示例性的实施例的海上风力发电机组安装的施工流程图;
[0024] 图4是本发明的示例性的实施例的不同月份开工下的期望工期分布图;
[0025] 图5是本发明的实施例的计算海上风力发电机组的安装工期的装置的框图
[0026] 在附图中,相同的标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。

具体实施方式

[0027] 提供以下参照附图的描述以帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例。以下参照附图的描述包括各种特定细节以帮助理解,但是所述特定细节将仅被视为示例性的。因此,本领域普通技术人员将意识到,在不脱离本发明的范围和精神的情况下,可对这里描述的实施例进行各种改变和修改。此外,为了清晰和简要,可省略公知功能和结构的描述。
[0028] 以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于字面含义,而是仅由发明者使用以使得能够清楚和一致地理解本发明。因此,本领域技术人员应该清楚的是,提供本发明的示例性实施例的以下描述仅是说明的目的,而不是限制由权利要求及其等同物限定的本发明的目的。
[0029] 图1是示出根据本发明的实施例的计算海上风力发电机组的安装工期的方法的流程图。
[0030] 如图1所示,在步骤S100,获取海上历史气象数据。根据本发明的实施例,具体地,获取的海上历史气象数据包括风速数据和浪高数据。例如,以我国江苏某海上风力发电机组建设项目为例,假设从该项目附近的气象观测点获取从1977年1月1日到2018年1月1日之间40年的海上历史气象数据,获取的海上历史气象数据为每间隔一小时收集一次的海上历史风速数据和浪高数据。
[0031] 在步骤S200,根据预定标准确定海上历史气象数据中的可作业窗口和不可作业窗口。具体地,根据海上风力发电机组的安装工序和风力发电机组部件的安装条件来对可作业窗口和不可作业窗口进行确定,可作业窗口是指在气象条件限制之内连续可进行海上风力发电机组安装的时间区间。根据本发明的实施例,通过现场评估经验和多方协调,在风力发电机组的安装工序中,一般要求风速要小于10m/s,浪高小于1.5m,即在风速小于10m/s和浪高小于1.5m时为可作业窗口,在风速大于10m/s和/或浪高大于1.5m时为不可作业窗口,风力发电机组的安装工序在可作业窗口内可正常进行。另外,对不同的风力发电机组部件进行安装时,安装条件会发生改变,例如,在对风力发电机组的叶轮吊装时,由于叶轮吊装为特殊作业,因此风速严格要求为小于8m/s时才能进行吊装。应理解,上述对于叶轮吊装的举例仅是示例性举例,本发明可采用的风力发电机组部件的安装工序不限于此。一般来说,在恶劣天气中,即风速大于10m/s和浪高大于1.5m的不可作业窗口内,会出现一定时间的好天气,例如,风速小于10m/s和浪高小于1.5m的可作业时间,为了安全起见可定义恶劣天气中夹杂的小于一定时长的好天气(即可作业时间)为不可作业时间。同样,定义在好天气中夹杂的小于一定时长的可接受的恶劣天气(即不可作业时间)为可作业时间。
[0032] 在步骤S300,对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正。具体地,对不可作业窗口中出现的可作业时间内的气象数据和/或可作业窗口中出现的不可作业时间内的气象数据进行修正。其中,将不可作业窗口中符合第一标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据,将可作业窗口中符合第二标准的不可作业时间内的气象数据修正为可作业的气象数据。此外,在连续的三个不可作业窗口中,如果第一不可作业窗口和第三不可作业窗口中的可作业时间内的气象数据符合第一标准,则将第二不可作业窗口中符合第三标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据。如上述举例,分别对获取的40年的海上历史气象数据中的风速数据和浪高数据进行可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据的修正,从对1977年1月1日的海上历史气象数据进行修正开始,一直到对2017年1月1日的海上历史气象数据进行修正为止。假设以风速数据为例,则先对获取的40年的海上历史气象数据中的风速数据进行可作业窗口和不可作业窗口的确定,然后,对不可作业窗口中出现的可作业时间内的风速数据以及可作业窗口中出现的不可作业时间内的风速数据进行修正。
[0033] 根据本发明的实施例,对获取的40年的风速数据进行分行处理,其中,每一行数据代表一天24小时内采集的所有风速数据,定义行数为i,日期序号为t,s为一天内的第几个小时,则t=i/24取整数,s=i/24的余数。再定义变量Wts为第i行的所有风速数据,定义函数fu(Wt)为第t天的风速数据中出现大于u m/s风速的次数,定义f′u(Wt)为第t天中的风速数据小于u m/s的风速连续出现的最长持续时间。根据本发明的实施例,对于第一标准,可假设当f10(Wt)≥20或者f13(Wt)≥10时(即第t天的风速数据中大于10m/s的风速出现20次及以上或者大于13m/s的风速出现10次及以上),将第t天中所有的小于10m/s的风速数据变成11m/s。第一标准是针对在恶劣天气中,即使出现较短的好天气也不进行作业的情况,即将不可作业窗口中符合第一标准的可作业时间内的风速数据修正为不可作业的气象数据。对于第二标准,可假设当[f10(Wt)-f13(Wt)]≤4且24-f10(Wt)220时(即第t天的风速数据中大于
10m/s且小于13m/s的风速出现4次及以下且小于10m/s的风速出现20次及以上),将第t天中所有大于10m/s且小于13m/s的风速数据变成9m/s。这里,因为叶轮吊装严格要求风速要小于8m/s,因此,在进行风速数据的修正时,把略大于10m/s的风速修正为成9m/s,以防止修正过度,过高评估叶轮安装可作业条件。第二标准是针对在好天气中,即使出现较短的稍恶劣天气也不影响绝大部分的正常作业情况,即将可作业窗口中符合第二标准的不可作业时间内的气象数据修正为可作业的气象数据。对于第三标准,可假设当f10(Wt-1)≥20或者f13(Wt-1)≥10且f10(Wt+1)≥20或者f13(Wt+1)≥10时(即第t-1天的风速数据中大于10m/s的风速出现20次及以上或者大于13m/s的风速出现10次及以上,且第t+1天的风速数据也同时满足以上条件,即第t-1天和第t+1天的风速数据均满足第一标准),将第t天中所有小于10m/s的风速数据变成11m/s。又或者,当24-f10(Wt)≤20或者f′10(Wt)≤12时(即第t天的风速数据中小于等于10m/s的风速出现20次及以下或小于10m/s的风速连续出现小于等于12个小时)时,同样将第t天中所有小于10m/s的风速数据变成11m/s。第三标准是在连续的恶劣天气中,即使出现好天气,该好天气也必须足够好,否则因为概率问题依然不考虑安装作业的情况。应理解,上述对于第一标准、第二标准和第三标准的举例仅是示例性举例,本发明可采用的第一标准、第二标准和第三标准不限于此。
[0034] 在步骤S400,使用修正后的海上历史气象数据进行仿真运算以计算海上风力发电机组的安装工期。具体地,先设置机位点和起运港的经纬度坐标,输入运输船和安装船的基本参数,再搭建海上风力发电机组安装的施工流程循环,并定义各安装工序的作业时长、气象限制条件、是否可中断等条件。然后,导入步骤S300中的修正后的海上历史气象数据并根据运行仿真模型对导入的数据进行运行仿真,以计算得出海上风力发电机组的安装工期,上述计算海上风力发电机组的安装工期的步骤具体如图2中所示。
[0035] 根据本发明的实施例,假设在地图上对机位点进行设置,例如在谷歌地图上设置机位点的经纬度坐标为120.47E、33.47N,起运港中北面的港口为响港119.57E、34.38N,南面的港口为大丰港120.76E、33.21N。再对运输船和安装船的基本参数如船舶航速、抗风浪等级、航行气象条件要求等进行输入。这里,机位点是风力发电机组进行安装所在的经纬度坐标,安装船是进行海上风电机组安装作业的船舶,运输船是从码头运送风力发电机组部件至机位点的船舶。应理解,上述对于运输船和安装船的基本参数的举例仅是示例性举例,本发明可采用的基本参数不限于此。然后,搭建海上风力发电机组安装的施工流程循环,并根据各安装工序添加天气限制条件、作业时长、是否可中断等施工信息,其中,海上风力发电机组安装的施工流程如图3所示,下面将参照图3进行描述。
[0036] 在图3中,搭建海上风力发电机组安装的施工流程循环包括港口预拼装、安装船扎腿准备、装载塔筒至运输船1、装载叶片发动机轮毂至运输船2、塔筒安装、运输船1返回起运港、运输船2返回起运港等安装工序。其中,在机舱、发动机安装完成后,分别将三个叶片安装至轮毂,在完成第一叶片和第二叶片的安装并吊装第三叶片至安装船时,运输船2返回起运港。在第三叶片吊装至安装船后进入叶片后续拼装的安装工序,使三个叶片完全安装至轮毂,然后,进入叶片安装的工序使带有叶片的轮毂安装至机舱。根据本发明的实施例,例如,在港口预拼装的安装工序中可添加限制风速条件为10m/s、作业时长为16小时、可中断等施工信息。在港口预拼装结束后,分别进入装载塔筒至运输船1的安装工序和装载叶片、发动机和轮毂至运输船2的安装工序,其中,在装载塔筒至运输船1的安装工序中可添加限制风速条件为10m/s、限制浪高条件为1.5m、作业时长为4小时、可中断等施工信息,在装载叶片、发动机和轮毂至运输船2的安装工序中可添加限制风速条件为10m/s、作业时长为5小时、可中断等施工信息。这里,作业时长是指各个安装工序的一般持续时间,如装载塔筒至运输船1的持续时间为4小时,装载叶片、发动机和轮毂至运输船2的持续时间为5小时等。应理解,上述对于安装工序的施工信息的举例仅是示例性举例,本发明可采用的安装工序的施工信息不限于此。
[0037] 根据本发明的实施例,最后,将修正后的海上历史气象数据导入运行仿真模型并对运行仿真得出的海上风力发电机组的安装工期进行文件保存。如上述举例,在运行仿真阶段,以设定的时间步长分别对每一年的修正后的海上历史气象数据进行遍历,得到可作业窗口上限,并根据具体的安装工序的气象条件的要求来判断在该时间内是否可实施该工序作业。例如,在海上风力发电机组安装开工后,各安装工序按施工流程循环的顺序不断推进,根据得到的可作业窗口上限来判断安装工序是否在该时间内可作业,并在判断某安装工序可作业且作业完成后对下一个安装工序进行判断。最终,统计得出特定年份、特定开工日期下的一组安装工期仿真数据并对得到的仿真数据进行数据分析。根据本发明的实施例,假设设定时间步长为15天,仿真计算该项目分别从1月到12月开工,则可统计40年内每个月开工所花费的时间,以得到不同月份开工下的工期的期望分布,具体如图4中所示。从图4中可以看出,1月到12月开工下的工期的期望分布不同,其中,在5月份和6月份开工所需要的时间最少,且该时间内开工气候稳定、误差小、风险低,因此,5月和6月是最佳的海上风力发电机组的安装工期。最后,对运行仿真得出的海上风力发电机组的安装工期的文件进行保存。应理解,上述对于时间步长的举例仅是示例性举例,本发明可采用的时间步长不限于此。
[0038] 图5是示出根据本发明的实施例的计算海上风力发电机组的安装工期的装置的框图。
[0039] 如图5所示,计算海上风力发电机组的安装工期的装置500可包括数据获取模块501、数据修正模块502和安装工期计算模块503。根据本发明的实施例,计算海上风力发电机组的安装工期的装置500可通过各种计算装置(例如,计算机、服务器、工作站等)来实现。
具体地,数据获取模块501被配置为获取海上历史气象数据。数据修正模块502被配置为根据预定标准确定海上历史气象数据中的可作业窗口和不可作业窗口,并对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正。安装工期计算模块503被配置为使用修正后的海上历史气象数据进行仿真运算以计算海上风力发电机组的安装工期。
[0040] 根据本发明的实施例,数据修正模块502根据预定标准对数据获取模块501获取的海上历史气象数据中的可作业窗口和不可作业窗口进行确定,其中,数据获取模块501中获取的海上历史气象数据包括风速数据和浪高数据,预定标准由海上风力发电机组的安装工序和风力发电机组部件的安装条件所决定的。可作业窗口是指在气象条件限制之内连续可进行海上风力发电机组安装的时间区间,一般将风速小于10m/s和浪高小于1.5m的时间视为可作业窗口,将风速大于10m/s和/或浪高大于1.5m的时间为不可作业窗口。然后,数据修正模块502对可作业窗口和不可作业窗口中的预定气象数据进行修正,其中,预定气象数据包括不可作业窗口中出现的可作业时间内的气象数据和/或可作业窗口中出现的不可作业时间内的气象数据。根据本发明的实施例,具体地,数据修正模块502将不可作业窗口中符合第一标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据并且/或者将可作业窗口中符合第二标准的不可作业时间内的气象数据修正为可作业的气象数据,以及在连续三个不可作业窗口中,如果第一不可作业窗口和第三不可作业窗口中的可作业时间内的气象数据符合所述第一标准,则将第二不可作业窗口中符合第三标准的可作业时间内的气象数据修正为不可作业的气象数据。其中,第一标准、第二标准和第三标准由海上风力发电机组的安装工序和风力发电机组部件的安装条件所决定。
[0041] 根据本发明的实施例,安装工期计算模块503对数据修正模块502中修正的海上历史气象数据进行仿真运算以计算海上风力发电机组的安装工期。具体地,设置机位点和起运港的经纬度坐标并输入运输船和安装船的基本参数,再搭建海上风力发电机组安装的施工流程循环,并定义各安装工序的作业时长、气象限制条件、是否可中断等条件。然后,导入数据修正模块502中的修正后的海上历史气象数据,并根据运行仿真模型对导入的修正后的数据进行运行仿真,最终计算得出海上风力发电机组的安装工期。
[0042] 根据本发明的实施例的计算海上风力发电机组的安装工期的方法及装置,该方法通过对历史气象数据进行修正从而更精准的计算出海上风力发电机组的安装工期,以确定最优开工日期和工程期望时长,提高海上风力发电机组安装的确定性。
[0043] 根据本发明的实施例的计算海上风力发电机组的安装工期的方法可实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码,或者可通过传输介质被发送。计算机可读记录介质是可存储此后可由计算机系统读取的数据的任意数据存储装置。计算机可读存储介质存储有计算机程序,该计算机程序被处理器运行时,处理器执行图1所示的计算海上风力发电机组的安装工期的方法。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)-ROM、数字多功能盘(DVD)、磁带、软盘、光学数据存储装置,但不限于此。传输介质可包括通过网络或各种类型的通信通道发送的载波。计算机可读记录介质也可分布于连接网络的计算机系统,从而计算机可读代码以分布方式被存储和执行。
[0044] 尽管已经参照本发明的特定示例性实施例显示和描述了本发明,但是本领域技术人员将理解,在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下,可进行各种形式和细节上的各种改变。
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