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摘要：隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國科技實(shí)力得到了巨大的提升，當前互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)在社會(huì )中得到了廣泛的應用。隨著(zhù)電力通信技術(shù)的快速發(fā)展與更新，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設成為電力通訊發(fā)展的重要方向。本文已泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統為核心，介紹了泛在電力物 

聯(lián)網(wǎng)系統等基本概念與架構特點(diǎn)，并對電力物聯(lián)網(wǎng)建設的難點(diǎn)與問(wèn)題進(jìn)行了探討，對電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求與前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：電力系統；電力通信；泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

 

 

0引言

        隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會(huì )與企業(yè)對電力服務(wù)的需求逐漸增加，分布式發(fā)電設備與電網(wǎng)結構得到了快速發(fā)展，傳統的電網(wǎng)形態(tài)已無(wú)法滿(mǎn)足當前社會(huì )的發(fā)展需要。隨著(zhù) 5G 通信在各大領(lǐng)域中的廣泛推廣，電網(wǎng)的運營(yíng)模式與功能必然會(huì )得到了新一輪的發(fā)展方向，因此結合當前電力通信技術(shù)，將電力系統與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)結合形成未來(lái)電力能源體系是電力系統發(fā)展的重要趨勢與方向。因此當前國家電網(wǎng)因重視泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展內容，探討技術(shù)模式與出現的問(wèn)題，這將有利于進(jìn)一步擴大電力的服務(wù)范圍與能力。
 

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念

1.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念

        泛在物聯(lián)網(wǎng)通常是指在任何時(shí)間地點(diǎn)、人員與物質(zhì)之間信息的有機互聯(lián)與交互，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)則具體指的是電力用戶(hù)、電力企業(yè)與供應商和設備之間的信息互聯(lián)交互?？梢哉f(shuō)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)就是在電力系統中應用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現不同信息傳感設備之間的資源共享，從而實(shí)現能夠自我感知標識的智能處理實(shí)體，通過(guò)實(shí)體間的交互與連接使得有關(guān)數據信息能夠得到感知與反饋控制，進(jìn)而形成整體的電力生產(chǎn)體系。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通信可以使電力平臺架構上通過(guò)智能通訊技術(shù)實(shí)現不同數據信息之間的共享與管理，這將提高數據和信息的利用效率，同時(shí)也有利于數據信息之間的交互與連接。通過(guò)不同設備用戶(hù)在任意時(shí)空與范圍內的信息的共享與交互實(shí)現對電力整體運營(yíng)的穩定，并有利于能源服務(wù)平臺的在電力市場(chǎng)中得到進(jìn)一步發(fā)展。

1.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展目標 

        泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設目標主要有利于充分發(fā)揮當前物聯(lián)網(wǎng)大數據的技術(shù)優(yōu)勢，充分的包絡(luò )不同數據和類(lèi)型的電力信息，增強數據的空間尺度和來(lái)源范圍，統一分析與挖掘數據的深度與內容。這將有利于電力數據服務(wù)針對不同的區域打破數據之間的兼容性，實(shí)現各類(lèi)業(yè)務(wù)之間的貫通，將電力數據更好的服務(wù)于各個(gè)行業(yè)中，通過(guò)社會(huì )各類(lèi)行業(yè)的廣泛參與實(shí)現商業(yè)模式的建立與發(fā)展。以人工智能和深度學(xué)習為特征的大數據智能技術(shù)將促進(jìn)電力物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展同時(shí)也有利于數據知識的挖掘與學(xué)習?？梢灶A見(jiàn)未來(lái)將促進(jìn)整體行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。 

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本架構

        通常來(lái)講泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本架構主要分為三個(gè)方面：技術(shù)架構、標準架構與應用架構。就技術(shù)架構而言，主要分為感知、網(wǎng)絡(luò )、平臺與應用 4 個(gè)層面。感知層面主要完成數據信息的協(xié)同采集。通過(guò)邊緣計算使得終端設備的智能化得到了廣泛提高。網(wǎng)絡(luò )層則主要利用現代通信技術(shù)實(shí)現不同的電力環(huán)節之間的覆蓋與連接。平臺層則主要用于物聯(lián)網(wǎng)數據信息的管理與不同云端的協(xié)同作用。而應用層則主要用于提高整體系統的穩定性，使得能源系統之間構建綜合智能的互聯(lián)網(wǎng)體系。 

標準架構則主要為整體的數據平臺提供標準支撐，在感知層面會(huì )使設備產(chǎn)生不同環(huán)節之間的大量數據。這些數據往往來(lái)源與格式均不相同。如果沒(méi)有完善的標準體系，數據之間將很難相互溝通與連接。因此為了解決數據之間的統一與通信，建立了統一的平臺標準將促進(jìn)數據的使用利用情況，為數據信息的深度挖掘提供準備與保障。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用架構，主要用于保障整體電網(wǎng)的運行，提高能源的綜合服務(wù)能力，并且通過(guò)經(jīng)濟的市場(chǎng)運營(yíng)得到良好的能源生態(tài)體系。

3電力通信技術(shù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

        泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是以通訊技術(shù)為基礎發(fā)展而來(lái)的新型物聯(lián)網(wǎng)體系，其構建的核心是滿(mǎn)足電網(wǎng)能源系統的智能判斷和自適應調節能力，這將提高能源的替代和利用能力。對于電力物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，通訊技術(shù)是其核心的技術(shù)內容之一，也是實(shí)現萬(wàn)物互聯(lián)基本的組成單元，凡在電力物聯(lián)網(wǎng)可以保證不同類(lèi)型的通訊網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行相互的連接與反饋，當前電力通信技術(shù)的快速發(fā)展，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)必然將得到進(jìn)一步的發(fā)展。 

3.1電力通信基本原理

        從 2G 通訊技術(shù)發(fā)展開(kāi)始，移動(dòng)通訊技術(shù)都以數字信號作為通訊的基礎模式。對于 5G 通訊來(lái)說(shuō)，也將以數字信號作為通訊的基礎。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，移動(dòng)通訊的概念就是利用電磁波在空氣中自由傳播與通訊實(shí)現信號的傳輸。就其組成部件而言，主要包括有：信號發(fā)生器、 接收器、調制解調器等關(guān)鍵步驟單元。在空氣中無(wú)限通訊必然將面對反射散射等各種傳輸情況，5G 通訊也不例外。5G 通訊相較于 4G 通信而言實(shí)現了巨大的飛躍。從提高傳輸信號的角度來(lái)說(shuō)，主要包括三個(gè)方面內容：1.擴展資源，增加了電磁波信號頻率。2.沿延拓定理，提升了頻率的使用效率。3.開(kāi)發(fā)技術(shù)，物質(zhì)密度更加密集?？蓪?shí)現頻率資源多次重復使用，進(jìn)而得到密度更高的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò )連接。 

3.2 5G通信基本特征

        5G 通訊至少要包括以下 5 個(gè)基本特征：高速率、高容量、高可靠性、低時(shí)延與低能耗。1.高速率。5g 通訊的速率主要包括有峰值速率，區域速率與邊緣速率三個(gè)方面的指標。具體來(lái)講，峰值速率指的是在好的條件下得到的速率。區域速率指的是通訊系統整體所保障的總速率。邊緣速率是指差的 5%用戶(hù)所得到的通訊速率。高速率的基本特征使得 5G 通訊技術(shù)將在物聯(lián)系統中得到廣泛的應用。2.高容量。相較于傳統的通訊技術(shù) 5G 通訊將包括有更多的設備終端。這里不止只有手機，也包括有家用電器、各種穿戴設備等。這也為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了巨大的物理支撐。3.高可靠性。電力通信可靠性是電力系統的首要保障。5G 通訊能夠保障信息傳輸的整體可靠，為電力通訊提供可靠的技術(shù)保障。4.低時(shí)延。通常來(lái)講，通信時(shí)延就是指信息在傳輸過(guò)程中所需要的時(shí)間。對于傳統技術(shù)而言，由于時(shí)間影響很大。所以往往被忽視。在未來(lái)通信技術(shù)發(fā)展的情景下必然要求時(shí)延性更好的通訊方式，進(jìn)而滿(mǎn)足各種系統之間的協(xié)同配合與控制。5.低能耗。在傳感器與通訊設備之間往往需要基本的電力供應。新的 5G 技術(shù)，將節約能源損耗，降低能源的浪費。
 

4安科瑞為國家電網(wǎng)2021泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設提供解決方案

安科瑞電氣深耕用戶(hù)側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網(wǎng)（電網(wǎng)）-荷（負荷）-儲（儲能）”各個(gè)環(huán)節加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺）-管（有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）”的生態(tài)系統，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設，為國家電網(wǎng)建設“三型兩網(wǎng)”提供解決方案，使用戶(hù)在任何時(shí)間、地點(diǎn)、人、物之間實(shí)現信息連接和交互，產(chǎn)生共享數據，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應商、用戶(hù)服務(wù)。

 

4.1云平臺

        安科瑞電氣近年來(lái)已經(jīng)陸續推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環(huán)保用電監管云平臺、充電樁（電動(dòng)汽車(chē)/自行車(chē)）運營(yíng)管理云平臺、預付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經(jīng)廣泛應用在多地國網(wǎng)公司用戶(hù)端業(yè)務(wù)、環(huán)保部門(mén)、安監部門(mén)、住建部門(mén)等。

4.1.1變電所運維云平臺

        據統計全國高供高計的工商業(yè)用戶(hù)數量達到200多萬(wàn)戶(hù)，規模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時(shí)間長(cháng)、風(fēng)險預防薄弱等問(wèn)題。國網(wǎng)公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場(chǎng)，這是一個(gè)千億級別的市場(chǎng)。

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無(wú)線(xiàn)通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數據分析技術(shù)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集現場(chǎng)數據并存儲在本地，再定時(shí)向云平臺推送數據。平臺可同時(shí)接入數以千計的用戶(hù)變電站數據。平臺采集的數據包括變電所電氣參數和環(huán)境數據，包括電流電壓功率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門(mén)禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過(guò)短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過(guò)手機APP下發(fā)運維任務(wù)到指定人員手機上，并通過(guò)GPS跟蹤運維執行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高運維效率，即時(shí)發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。

4.1.2能源管理云平臺

        Acrelcloud-5000能耗管理云平臺可適用于各個(gè)行業(yè)，如政府辦公建筑、工廠(chǎng)、教育建筑、醫療建筑、商業(yè)綜合體等，可通過(guò)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者4G網(wǎng)絡(luò )采集不同區域多個(gè)建筑或單位的用能數據。

平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、風(fēng)力、儲能等新能源數據，對用能數據進(jìn)行分析，按照區域、部門(mén)、用電設備類(lèi)型進(jìn)行細分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數據追溯，同時(shí)可以提供尖峰平谷各時(shí)段用能數據和報表，幫助用戶(hù)梳理能源賬單明細和制定能源績(jì)效考核。

 

4.1.3環(huán)保用電監管云平臺

        近年來(lái)我們的環(huán)境質(zhì)量有了很大的改善，這都歸功于國家層面對環(huán)保的重視和環(huán)保部門(mén)的有力監察執法。安科瑞針對環(huán)保監察的痛點(diǎn)研發(fā)了環(huán)保用電監管系統解決方案，助力環(huán)保部門(mén)堅決打贏(yíng)藍天碧水保衛戰。

Acrelcloud-3000環(huán)保用電監管平臺主要為環(huán)保監察部門(mén)和產(chǎn)污排污企業(yè)服務(wù)，為環(huán)保部門(mén)提供在線(xiàn)監管和執法依據，為生產(chǎn)企業(yè)提供設備運行監控和產(chǎn)污排污數據記錄。

平臺采集生產(chǎn)企業(yè)總用電量、生產(chǎn)用電和治污設備用電量，進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，及時(shí)給出環(huán)保設備異常運行信號或企業(yè)異常生產(chǎn)信號，實(shí)現全過(guò)程防控。前端設備采用不停電免接線(xiàn)方案采集用電數據，經(jīng)LORA無(wú)線(xiàn)上傳到環(huán)保數據網(wǎng)關(guān)，再通過(guò)4G上傳平臺服務(wù)器或縣、市、省級環(huán)保平臺。各地環(huán)保部門(mén)通過(guò)污染防治設施用電實(shí)時(shí)監控，實(shí)現對排污企業(yè)生產(chǎn)運行無(wú)死角、全流程監控，達到變人防為信息化技防，從事后處罰到介入式執法，扭轉傳統依靠人力、經(jīng)驗進(jìn)行現場(chǎng)核查的狀態(tài)，為環(huán)保監管開(kāi)辟更加切實(shí)、有效的監管方式，形成長(cháng)效機制。

 

 

4.1.4智慧用電云平臺

        據應急管理部網(wǎng)站數據，2016~2018年期間因為電氣原因導致的火災占總數的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年全國共接報火災23.7萬(wàn)起，因違反電氣安裝使用規定引發(fā)的火災占總數的百分之三十四，較大和重大火災事故中，電氣火災的比例更高。國務(wù)院、公安部消防局以及各省市自治區直轄市紛紛出臺文件推廣智慧用電，從源頭上預防電氣火災的發(fā)生，現用電管理平臺已在九小場(chǎng)所、三合一場(chǎng)所、養老福利院、醫療場(chǎng)所、學(xué)校、金融網(wǎng)點(diǎn)等人員密集場(chǎng)所廣泛開(kāi)展。

安科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺對電氣引發(fā)火災的主要因素（線(xiàn)纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，通過(guò)2G/NB-IOT/4G方式采集現場(chǎng)數據，實(shí)時(shí)發(fā)現電氣線(xiàn)路和用電設備存在的隱患（如：線(xiàn)纜溫度異常、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓及漏電等）并通過(guò)短信、APP推送、自動(dòng)語(yǔ)音呼叫等方式及時(shí)預警，有效防止電氣火災的發(fā)生。系統可以顯示所有監測點(diǎn)位的漏電電流等電氣參數和線(xiàn)纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報告，實(shí)時(shí)評估企業(yè)用電狀態(tài)。

4.1.5電動(dòng)汽車(chē)/電瓶車(chē)充電樁運營(yíng)管理云平臺

        電動(dòng)汽車(chē)現已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營(yíng)管理云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警；用戶(hù)通過(guò)微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數據交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。

電動(dòng)自行車(chē)數量越來(lái)越多，解決了老百姓短距離出行問(wèn)題，但是和電動(dòng)自行車(chē)相關(guān)的和火災事故新聞也屢見(jiàn)不鮮，有逐年增長(cháng)的趨勢，給社會(huì )帶來(lái)了很大的損失，成為人民生命和財產(chǎn)的一個(gè)隱患?；陔妱?dòng)自行車(chē)火災的危害和特點(diǎn)，各級政府部門(mén)發(fā)文對電動(dòng)自行車(chē)火災的整治都放在規范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營(yíng)管理云平臺，針對電動(dòng)自行車(chē)火災治理提供充電管理、資產(chǎn)管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問(wèn)題，可應用于商業(yè)樓宇、小區、學(xué)校、醫院等場(chǎng)所設置的電動(dòng)自行車(chē)充電場(chǎng)所的運營(yíng)管理。

 

4.1.6物業(yè)小區預付費管理云平臺

        安科瑞遠程預付費系統可以針對各商業(yè)綜合體、小區、寫(xiě)字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè)，學(xué)校、工廠(chǎng)宿舍的后勤管理部門(mén)以及連鎖超市、大型物業(yè)分布式財務(wù)操作，在線(xiàn)支付，總部財務(wù)扎口等。目前Acrelcloud-3000預付費管理系統已經(jīng)成功在上述各場(chǎng)景得到廣泛的應用并已經(jīng)穩定運行多年，適用于物業(yè)公司對小區、辦公和商鋪租戶(hù)的水電預付費管理，或者學(xué)校對學(xué)生宿舍的用電預付費和用電管控系統。

 

4.2有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)物聯(lián)

        安科瑞根據多年來(lái)的項目經(jīng)驗，結合用戶(hù)實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)了各類(lèi)有線(xiàn)、區域無(wú)線(xiàn)、廣域無(wú)線(xiàn)通訊產(chǎn)品，包括網(wǎng)關(guān)和終端設備。支持RS485、以太網(wǎng)、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著(zhù)5G建設步伐的加快，未來(lái)將會(huì )有越來(lái)越多的通訊方式融入產(chǎn)品，服務(wù)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設。

4.3邊緣計算

        安科瑞針對物聯(lián)網(wǎng)應用開(kāi)發(fā)了多款智能網(wǎng)關(guān)，采用嵌入式系統和邊緣計算技術(shù)，現場(chǎng)采集和存儲終端設備數據，并根據云平臺的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺對接。所有數據采集、計算、異常報警觸發(fā)邏輯均在網(wǎng)關(guān)就地設置，網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)數據存儲在本地，網(wǎng)絡(luò )恢復后補傳數據，斷點(diǎn)續傳，提高數據可靠性。

 

 

 

4.4終端設備

       針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設，安科瑞陸續推出多款物聯(lián)網(wǎng)儀表，應用在不同場(chǎng)合以滿(mǎn)足不同需求，2019年全年各類(lèi)終端儀表出貨量超過(guò)185萬(wàn)臺。

 

 

 

4.5安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用

        近兩年來(lái)，安科瑞已經(jīng)陸續參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶(hù)端能源管理平臺、云南省網(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺、上海嘉定區147所學(xué)校電力運維平臺等相關(guān)平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關(guān)、終端設備等產(chǎn)品，各類(lèi)用戶(hù)端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據用戶(hù)需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些項目就是未來(lái)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。

“能源互聯(lián)網(wǎng)的春天到了，因其所能，它必將成為充滿(mǎn)活力的新型能源業(yè)態(tài)。”盡管針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)悄無(wú)聲息的鋪開(kāi)來(lái)，融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎建設的方方面面。

5電力通信與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的展望

5.1 通信電力網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )間的優(yōu)化發(fā)展 

        相較于傳統的通訊技術(shù)，現在電力通信技術(shù)已經(jīng)降低了功率能耗。但是隨著(zhù)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展必然將增加通訊量，這也會(huì )帶來(lái)可觀(guān)的能量損耗。對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)而言，需要分散的建立 5G 通訊基站，以保障電力能源的供應。這也將有利于實(shí)現電力網(wǎng)絡(luò )與通訊網(wǎng)絡(luò )之間的能量交換。5G 通訊將滿(mǎn)足萬(wàn)物互聯(lián)的基本要求,但是電力系統問(wèn)題使其值得關(guān)注的重點(diǎn)。對于通訊需求較大的地方可以進(jìn)一步加強相應的系統規劃與發(fā)展 

5.2 多元化的商業(yè)模式 

        隨著(zhù)電力通技術(shù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的應用，將擴大整體電力系統的商業(yè)模式。新的商業(yè)模式必然會(huì )隨著(zhù)市場(chǎng)條件而產(chǎn)生，這有利于解決電力系統長(cháng)期以來(lái)傳統商業(yè)模式的很多問(wèn)題。其中實(shí)現個(gè)人與個(gè)人之間的能源交易將成為可能。隨著(zhù)電力通信技術(shù)將端對端通信技術(shù)實(shí)現為 P2P 的交易模式，降低整體交易的通訊成本，有利于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統的進(jìn)一步發(fā)展與優(yōu)化。 

 

參考文獻

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作者簡(jiǎn)介