CN108459639A - 一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统及方法 - Google Patents

一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，包括床形分区平台，床形分区平台包括一至多个非控温控湿区间和一至多个控温控湿区间；一至多个控温控湿机，分别与一至多个控温控湿区间相连通并送出预先设定温湿度的风；中央控制器，分别与一至多个控温控湿机电性连接。本发明还提供了一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度方法。该微环境可控温湿度系统可以分区控制睡眠中微环境的温湿度，并用于研究不同人体区域舒适度受温湿度的影响。

Description

一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系 统及方法
技术领域
本发明涉及睡眠环境控制领域，更具体地，涉及一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统及方法。
背景技术
睡眠对人类健康起着至关重要的作用，许多因素会影响到睡眠的舒适度，例如温湿度，寝具，以及睡眠时紧贴我们皮肤的睡衣的材质。随着生活压力的增加，睡眠的舒适度越来越高受到人们的重视，越来越多的人开始追求高舒适度的床上纺织品。鉴于人类复杂的感受系统，现阶段对于床上纺织品的物理测试方法的测试结果并不能真实反映人体真实的舒适度。对于有人体参加的测试方法实验，需在温湿度可控的条件下进行睡眠实验，从而排除纺织品以外的其他影响舒适度的因素。而很多睡眠实验室设备只是单纯的控制环境的温湿度，对纺织品睡眠热舒适度进行研究，但其不能调控人体周围的微环境的温湿度，然而微环境的温湿度才是直接影响人体睡眠的主要因素。另一方面，有些针对微环境的设备却并不适合纺织品热湿舒适度的研究。另外重要地，由于人体的结构问题，每个人身体上不同部分的血液流量和皮肤温度的差异很大，例如相对于心脏较远的四肢与躯干皮肤温度就相差很大，每个部分的舒适感受也相差很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有的技术只能单纯的控制环境的温湿度，提供一种能够实现对人体微环境进行分区控温控湿，用于研究位于不同人体区域的纺织品舒适度的用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，包括：
床形分区平台，所述床形分区平台包括一至多个非控温控湿区间和一至多个控温控湿区间；
一至多个控温控湿机，分别与一至多个所述控温控湿区间相连通并送出预先设定温湿度的风；
中央控制器，分别与一至多个所述控温控湿机电性连接。
优选地，还包括：热湿舒适度探测传感装置(5)，所述热湿舒适度探测传感装置(5)包括生理指标传感器(51)和加速度传感器(52)，分别用于采集人体睡眠时的生理数据和体位活动量；
一至多个睡眠温湿度传感器(8)，用于采集人体睡眠时的人体各个部位的微环境温湿度。
优选地，还包括可控温湿度测试室，所述可控温湿度测试室的顶部和底部分别设置有出风口和回风口，所述出风口下方安装有散流板；
所述床形分区平台设置在所述可控温湿度测试室中，并且所述回风口还设置在床形分区平台的底部。
优选地，还包括与中央控制器电性连接的测试室控温控湿机，所述测试室控温控湿机发出的风通过出风口，再经过散流板进入可控温湿度测试室。
优选地，所述出风口处还设置有测试室温湿度传感器，所述测试室温湿度传感器和中央控制器电性连接。
优选地，一至多个所述控温控湿机分别与一至多条通风管道相连通，一至多条所述通风管道的出风口分别对应连通床形分区平台底部设置的一至多个下层进风口，一至多个所述下层进风口分别与在其上方设置的一至多个区间散流器相连通；
紧邻于一至多个所述区间散流器上方设置有散热聚酯层，所述散热聚酯层，所述散热聚酯层上方设置有上层回风通道，所述上层回风通道与可控温湿度测试室连通。
优选地，一至多条所述通风管道的进风口分别设置有一至多个温度传感器，一至多个所述温度传感器分别与中央控制器电性连接。
优选地，所述可控温湿度测试室的侧壁上设置有连接开孔，生理指标传感器和加速度传感器的数据线通过连接开孔与外部电脑相连接；
所述可控温湿度测试室的侧壁上还设置有换气窗口，所述换气窗口中设置有换气风扇。
本发明还提供了一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度方法，包括以下步骤：
S1、将测试纺织品布置于床形分区平台上；
S2、分别在床形分区平台的床垫表面下以及纺织品中相对应的位置设置一至多个睡眠温湿度传感器；
S3、将生理指标传感器和加速度传感器设置在实验对象的身上；
S4、将可控温湿度测试室和床形分区平台设置并调节到预定的温湿度，再让实验对象进入所述可控温湿度测试室；
S5、实验对象在填写完热湿舒适度心理评价问卷之后，躺于床形分区平台上进入睡眠状态；
S6、对实验对象一整晚的睡眠状态进行监控和数据收集；
S7、实验对象明日早上起床后填写所述热湿舒适度心理评价问卷和睡眠质量心理评价问卷；
S8、将执行之前步骤后所获得的数据进行分析，对测试纺织品进行主观和客观评估。
优选地，所述步骤S8还包括以下子步骤：
S81、根据一至多个所述睡眠温湿度传感器所获得的物理层面数据，评估所述测试纺织品的热湿传递性能以及材料均匀度，进而评估所述测试纺织品的客观热湿舒适度；
S82、根据所有问卷所获得的心理层面数据，评估所述测试纺织品的主观热舒适度；
S83、根据所述生理指标传感器和加速度传感器所获得的生理数据，评估睡眠质量，进而评估所述测试纺织品的客观热湿舒适度；
S84、根据步骤S81、S82和S83中不同数据及评估结果综合评估所述测试纺织品的睡眠热湿舒适度；
其中，以任意顺序执行步骤S81、S82和S83。
本发明的有益效果在于，该微环境可控温湿度系统可以分区控制睡眠中微环境的温湿度，并用于研究不同人体区域舒适度受温湿度的影响，本发明的方法从物理、生理和心理三个层面进行纺织品睡眠热湿舒适度的评估，且对纺织品进行主观及客观的测试评估，弥补了现有方法中不能综合性地对纺织品的睡眠热湿舒适度进行评估。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统优选实施例的俯视结构示意图；
图2是本发明用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统优选实施例的侧视结构示意图；
图3是本发明用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度方法优选实施例的流程示意图；
图4是本发明用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度方法中设置用于采集物理及生理数据的传感器的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1是本发明用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统优选实施例的俯视结构示意图。该微环境可控温湿度系统包括：床形分区平台2，该床形分区平台2包括一至多个非控温控湿区间21和一至多个控温控湿区间22；一至多个控温控湿机3，分别与一至多个控温控湿区间22相连通并送出预先设定温湿度的风；中央控制器4，分别与一至多个控温控湿机3电性连接；热湿舒适度探测传感装置(如图4所示)，包括生理指标传感器(如图4所示)和加速度传感器(如图4所示)，分别用于采集人体睡眠时的生理数据和体位活动量。其中，一至多个控温控湿机3分别通过一至多条通风管道31与一至多个控温控湿区间22相连通。至多条通风管道31内分别铺设有防火吸音材料。
一至多条通风管道31的进风口分别设置有一至多个温度传感器32，而且一至多个温度传感器32分别与中央控制器4电性连接。可控温湿度测试室1的侧壁上设置有连接开孔14，生理指标传感器和加速度传感器的数据线通过连接开孔14与外部电脑相连接；可控温湿度测试室1的侧壁上还设置有换气窗口15，换气窗口15中设置有换气风扇16。
该微环境可控温湿度系统还包括一至多个睡眠温湿度传感器(如图4所示)，用于采集人体睡眠时的人体各个部位的微环境温湿度。
图2是本发明用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统优选实施例的侧视结构示意图。该微环境可控温湿度系统还包括可控温湿度测试室1，可控温湿度测试室1的顶部和底部分别设置有出风口12和回风口13，出风口12下方安装有散流板11。
床形分区平台2设置在可控温湿度测试室1中，并且回风口13还设置在床形分区平台2的底部。
该微环境可控温湿度系统还包括与中央控制器4电性连接的测试室控温控湿机6，测试室控温控湿机6发出的风通过出风口12，再经过散流板11进入可控温湿度测试室1。出风口12处还设置有测试室温湿度传感器62，测试室温湿度传感器62和中央控制器4电性连接。
一至多个控温控湿机3分别与一至多条通风管道31相连通，一至多条通风管道31的出风口分别对应连通床形分区平台2底部设置的一至多个下层进风口23，一至多个下层进风口23分别与在其上方设置的一至多个区间散流器24相连通；
紧邻于一至多个区间散流器24上方设置有散热聚酯层25，散热聚酯层25，散热聚酯层25上方设置有上层回风通道26，上层回风通道26与可控温湿度测试室1连通。
在一个优选实施例中，在可控温湿度测试室1的正中位置安装有床形分区平台2，可控温湿度测试室1顶部的散流板11是完全覆盖整个测试室的有均匀孔状的散流板。测试室墙体内侧设置有耐热耐寒不锈钢板；其墙体保温层为双层结构，包括保温绝缘层，以及隔热隔音层。测试室的出风口12安装于均匀孔状散流板上方，实验时可以调试设置导风板控制风速。优选地，风到达床形微环境可控测试平台时风速不超过0.2m/s；回风口13安装于床形分区平台2下方，回风口13下端高于地面30cm，测试室内噪音应不超过45dB。
在一个优选实施例中，一至多个非控温控湿区间21是一个头部区间，而一至多个非控温控湿区间22是三个独立的区间，即胸部区间、胯部区间和下肢区间。其中头部区间不做控温控湿，而胸部区间、胯部区间、以及下肢区间均设置有可控微环境温湿度装置，且分为上下两层通风区间，中间对应地设置有三个区间流散器24以及大孔径散热聚酯材料。
中央控制器4还外接于一个触控面板，可通过触控面板独立控制床形平台的三个独立控温控湿区间和所述测试室的温湿度，还可依据温湿度传感器32和测试室温湿度传感器62量得局部区间的温湿度，并用控温控湿机3和测试室控温控湿机6分别自动进行线形的温湿度补偿校正。
图3是本发明用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度方法优选实施例的流程示意图。该微环境可控温湿度方法包括以下步骤：
S1、将测试纺织品布置于床形分区平台2上；如所测试样纺织品为被子，则可直接替换对照组的被子，如为床单，则可直接平铺于床褥之上。
S2、分别在床形分区平台2的床垫29表面下以及纺织品中相对应的位置设置一至多个睡眠温湿度传感器8；如所测试样纺织品为被子，优选在床形分区平台2上的被子外侧和内侧各放置3个睡眠温湿度传感器8。其中一个睡眠温湿度传感器8位于中间线，另两个分为设于距离中线20cm处，内外侧传感器18位置一一对应，共18个温湿度传感器18。
S3、将生理指标传感器51和加速度传感器52设置在实验对象的身上。
S4、将可控温湿度测试室1和床形分区平台2设置并调节到预定的温湿度，再让实验对象进入可控温湿度测试室1；预定的温湿度可以根据不同的实验需求设置成不同的值。
S5、实验对象在填写完热湿舒适度心理评价问卷之后，躺于床形分区平台2上进入睡眠状态。
S6、对实验对象一整晚的睡眠状态进行监控和数据收集。
S7、实验对象明日早上起床后填写热湿舒适度心理评价问卷和睡眠质量心理评价问卷。
S8、将执行之前步骤后所获得的数据进行分析，对测试纺织品进行主观和客观评估。
步骤S8还包括以下子步骤：
S81、根据一至多个睡眠温湿度传感器8所获得的物理层面数据，评估测试纺织品的热湿传递性能以及材料均匀度，进而评估测试纺织品的客观热湿舒适度；
S82、根据所有问卷所获得的心理层面数据，评估测试纺织品的主观热舒适度；
S83、根据生理指标传感器51和加速度传感器52所获得的生理数据，评估睡眠质量，进而评估测试纺织品的客观热湿舒适度；
S84、根据步骤S81、S82和S83中不同数据及评估结果综合评估测试纺织品的睡眠热湿舒适度。
对于步骤S83中的子步骤，可以以任意顺序执行步骤S81、S82和S83。
图4是本发明用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度方法中设置用于采集物理及生理数据的传感器的示意图。如图4所示，多个生理指标传感器51设置于实验对象的手部、头部和脸部，根据生理指标传感器51可以得到的脑电图、眼动图、肌电图和血氧饱和度。这些信息被用来分析清醒与睡眠阶段百分比、入睡时间(Sleep latency)、睡眠效率(Sleep efficiency，SE)、睡后醒来的时间(wake after sleep onset，WASO)和觉醒次数(Arousal times)等重要睡眠质量指标。传感器连接位置和睡眠阶段评价优选参考美国睡眠医学学会出版的《The AASM Manual for the Scoring of Sleep and AssociatedEvents》。
加速度传感器52放置于实验对象睡裤的中心线上，采集人体睡眠时的体位及活动量，用活动量数据帮助分析睡眠阶段和睡眠质量。
另外重要地，需要确保实验对象没有睡眠以及其他生理和心理上的疾病，实验30天以内不可有抽烟、饮酒、服用处方药物、白天睡觉、饮用咖啡因饮料和节食等习惯，防止对睡眠实验产生不利或负面影响。优选地，实验对象可在实验前于测试室内预睡几晚，以适应测试室的环境，降低环境改变对睡眠的影响。
一、物理测试
实施例1
纺织品试样：A是纱布夹纯棉空调被，B是多层纱布空调被，测试方法如下：
将空调被替换原床形测试平台的被子，在每个测试平台分区上方被褥外侧和内侧各放置3个温湿度传感器，其中一个位于中线，另两个分为设于距离中线20cm处，内外侧传感器位置一一对应，共18个传感器，温湿度传感器数据收录设为高精确度。将温湿度测试室温度调为25℃，相对湿度65％，床形测试平台调为33℃，相对湿度55％，此温湿度为基于本发明系统的一些前期实验得出的最适人体睡眠温湿度条件。测试时间为30分钟，待平衡后，取最后十分钟数据用作分析，经过数据分析，结果为多层纱布空调被的透湿性优于纱布夹棉空调被，但纱布夹棉空调被隔热性优于多层纱布空调被，如下表1所示。
表1
二、人体测试
实施例2
纺织品试样：纯棉被罩A和纯棉被罩B
该测试耗时两晚，每晚测试一个试样。将待测纯棉被罩套于床形分区平台2的对应尺寸的被子上面，温湿度测试室温度预设为25℃，相对湿度65％，床形测试平台预设为33℃，相对湿度55％，此温湿度为基于本发明系统的一些前期实验得出的最适人体睡眠温湿度条件。将三组睡眠温湿度传感器8分别置于位于胸部、胯部和脚部的床单下和被子内侧，共12个温湿度传感器，将生理指标传感器51和加速度传感器52设置于实验对象身上，待测试室和床形分区平台达到并稳定在预设温湿度后，实验对象进入测试室。实验对象平躺于测试平台并填写热湿舒适度的心理评价问卷。经过一整晚睡眠监控后，实验对象起床并填写热湿舒适度心理评价问卷以及睡眠质量心理评价问卷。
睡眠温湿度传感器8的数据经过分析，结果如下表2所示。
测试试样 温度均值 相对湿度均值
纯棉被罩A 31.97±2.86℃ 59.7±5.4％
纯棉被罩B 32.80±2.13℃ 62.2±3.9％
表2
而生理指标传感器51的数据经过分析，结果如下表3所示。
表3
另外，加速度传感器52的数据经过分析，结果如下表4所示。
测试试样 姿势变更次数
纯棉被罩A 13
纯棉被罩B 10
表4
热湿舒适度心理评价问卷评价标准如下所示。
Temperature温度：
Relative Humidity相对湿度：
Overall Comfort整体舒适度：
热湿舒适度心理评价问卷结果如下表5所示。
表5
睡眠质量心理评价问卷结果如下表6所示。
表6
从上述实例可以得出结论，纯棉被罩B可提供更加的睡眠舒适性，优于纯棉被罩A。
实施例3
纺织试样：保暖棉质睡裤A和纯棉睡裤B
该测试需耗时两个晚上，每晚测试一个试样。实验对象上衣穿纯棉短袖，裤子为待测试样，温湿度测试室温度预设为25℃，相对湿度65％，床形分区平台的胸部区间预设为33℃，相对湿度55％，胯部区间和下肢区间预设为25℃，相对湿度65％。将三组睡眠温湿度传感器8分别置于位于胯部、膝盖位和脚部的睡衣外侧和被子内侧，位置一一对应，共12个睡眠温湿度传感器8。将生理指标传感器51和加速度传感器52设置于实验对象身上。待可控温湿度测试室1和床形分区平台2达到并稳定的预设温湿度后，实验对象进入测试室。实验对象平躺于测试平台并填写热湿舒适度的心理评价问卷。经过一整晚睡眠监控后，实验对象起床并填写热湿舒适度心理评价问卷以及睡眠质量心理评价问卷。
睡眠温湿度传感器8的数据经过分析，结果如下表7所示。
表7
而生理指标传感器51的数据经过分析，结果如下表8所示。
表8
另外，加速度传感器52的数据经过分析，结果如下表9所示。
测试试样 姿势变更次数
保暖棉质睡裤A 13
纯棉睡裤B 8
表9
热湿舒适度心理评价问卷评价标准如下所示：
Temperature温度：
Relative Humidity相对湿度：
Overall Comfort整体舒适度：
热湿舒适度心理评价问卷结果如下表10所示。
表10
睡眠质量心理评价问卷结果如下表11所示。
表11
从上述实例中经过分析可以得出结论，保暖棉质睡裤A可提供更优的睡眠舒适性，优于纯棉睡裤B。从以上不同的实施例可以看出，本发明的方法从物理、生理和心理三个层面进行纺织品睡眠热湿舒适度的评估，且对纺织品进行主观及客观的测试评估，弥补了现有方法中不能综合性地对纺织品的睡眠热湿舒适度进行评估。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，其特征在于，包括：
床形分区平台(2)，所述床形分区平台(2)包括一至多个非控温控湿区间(21)和一至多个控温控湿区间(22)；
一至多个控温控湿机(3)，分别与一至多个所述控温控湿区间(22)相连通并送出预先设定温湿度的风；
中央控制器(4)，分别与一至多个所述控温控湿机(3)电性连接。
2.根据权利要求1所述的用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，其特征在于，还包括：
热湿舒适度探测传感装置(5)，所述热湿舒适度探测传感装置(5)包括生理指标传感器(51)和加速度传感器(52)，分别用于采集人体睡眠时的生理数据和体位活动量；
一至多个睡眠温湿度传感器(8)，用于采集人体睡眠时的人体各个部位的微环境温湿度。
3.根据权利要求1所述的用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，其特征在于，还包括可控温湿度测试室(1)，所述可控温湿度测试室(1)的顶部和底部分别设置有出风口(12)和回风口(13)，所述出风口(12)下方安装有散流板(11)；
所述床形分区平台(2)设置在所述可控温湿度测试室(1)中，并且所述回风口(13)还设置在床形分区平台(2)的底部。
4.根据权利要求3所述的用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，其特征在于，还包括与中央控制器(4)电性连接的测试室控温控湿机(6)，所述测试室控温控湿机(6)发出的风通过出风口(12)，再经过散流板(11)进入可控温湿度测试室(1)。
5.根据权利要求4所述的用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，其特征在于，所述出风口(12)处还设置有测试室温湿度传感器(62)，所述测试室温湿度传感器(62)和中央控制器(4)电性连接。
6.根据权利要求1所述的用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，其特征在于，一至多个所述控温控湿机(3)分别与一至多条通风管道(31)相连通，一至多条所述通风管道(31)的出风口分别对应连通床形分区平台(2)底部设置的一至多个下层进风口(23)，一至多个所述下层进风口(23)分别与在其上方设置的一至多个区间散流器(24)相连通；
紧邻于一至多个所述区间散流器(24)上方设置有散热聚酯层(25)，所述散热聚酯层(25)，所述散热聚酯层(25)上方设置有上层回风通道(26)，所述上层回风通道(26)与可控温湿度测试室(1)连通。
7.根据权利要求6所述的用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，其特征在于，一至多条所述通风管道(31)的进风口分别设置有一至多个温度传感器(32)，一至多个所述温度传感器(32)分别与中央控制器(4)电性连接。
8.根据权利要求3所述的用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度系统，其特征在于，所述可控温湿度测试室(1)的侧壁上设置有连接开孔(14)，所述生理指标传感器(51)和加速度传感器(52)的数据线通过连接开孔(14)与外部电脑相连接；
所述可控温湿度测试室(1)的侧壁上还设置有换气窗口(15)，所述换气窗口(15)中设置有换气风扇(16)。
9.一种用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将测试纺织品布置于床形分区平台(2)上；
S2、分别在床形分区平台(2)的床垫(29)表面下以及纺织品中相对应的位置设置一至多个睡眠温湿度传感器(8)；
S3、将生理指标传感器(51)和加速度传感器(52)设置在实验对象的身上；
S4、将可控温湿度测试室(1)和床形分区平台(2)设置并调节到预定的温湿度，再让实验对象进入所述可控温湿度测试室(1)；
S5、实验对象在填写完热湿舒适度心理评价问卷之后，躺于床形分区平台(2)上进入睡眠状态；
S6、对实验对象一整晚的睡眠状态进行监控和数据收集；
S7、实验对象明日早上起床后填写所述热湿舒适度心理评价问卷和睡眠质量心理评价问卷；
S8、将执行之前步骤后所获得的数据进行分析，对测试纺织品进行主观和客观评估。
10.根据权利要求9所述的用于评估纺织品睡眠热湿舒适度的微环境可控温湿度方法，其特征在于，所述步骤S8还包括以下子步骤：
S81、根据一至多个所述睡眠温湿度传感器(8)所获得的物理层面数据，评估所述测试纺织品的热湿传递性能以及材料均匀度，进而评估所述测试纺织品的客观热湿舒适度；
S82、根据所有问卷所获得的心理层面数据，评估所述测试纺织品的主观热舒适度；
S83、根据所述生理指标传感器(51)和加速度传感器(52)所获得的生理数据，评估睡眠质量，进而评估所述测试纺织品的客观热湿舒适度；
S84、根据步骤S81、S82和S83中不同数据及评估结果综合评估所述测试纺织品的睡眠热湿舒适度；
其中，以任意顺序执行步骤S81、S82和S83。
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