CN110930044A - 一种施工组织资源快速配置方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种施工组织资源快速配置方法及系统,属于工程管理领域。针对现有技术中存在的施工组织资源不能根据施工任务进行快速配置的问题,本发明提供一种施工组织资源快速配置方法及系统,包括以下步骤:S100、建立施工组织资源库;S200、建立WBS分解结构;S300、编制工期计划;S400、自动配置施工组织资源;S500、根据调整后的工期计划对施工组织资源配置进行动态调整。本发明通过上述步骤实现了施工组织资源的快速配置与动态调整,提高施工计划的准确性、可操作性和完成率,降低了工作量,提高工作效率,使得施工成本预算更精准。
Description
技术领域
本发明属于工程管理领域,更具体地说,涉及一种施工组织资源快速配置方法及系统。
背景技术
目前,工程施工阶段的施工组织资源配置多数以人工配置为主,一是,对于施工组织资源配置的人员有专业技能与工程规划能力的要求,在实际的施工组织资源配置中常常出现编制人员工作经验不足或者专业知识较弱的现象,这使得对工程的整体考虑不够全面不能合理有效地控制施工进程、解决工程现场的突发问题。二是,施工组织资源必须对工程项目逐个进行配置,以适应不同工程的需求,但不同的配置人员对于同类型的施工工艺进行配置时,做了大量的重复劳动,降低了工作效率。综上,人为配置影响因素多、差错、漏项层出不穷,编制组员庞大、耗时长,工序、工艺安排、劳动力、设备、材料供应与消耗等无法达到协调统一,且组织系统自相矛盾,做出的施工组织设计难以达到指导施工、降低消耗、缩短工期和提高质量的目的。
本发明通过建立WBS分解库、工艺工法库、资源配置库等多项基础共享数据库,并将WBS、工艺工法、资源配置三者根据施工定额与实际施工经验,建立一一对应关系,通过前期定义的基础共享数据库中,每种工法挂接的相对应资源消耗配置,在生产施工计划编制过程中,只需选择适合的工艺工法,计算机根据工期计划、工法形式以及资源消耗自动计算出施工过程中所需的各项机械、人工、材料等配置数量,实现快速编制施工组织设计,避免资源消耗配置与工期计划不匹配,工艺工法与资源配置不协调的情况发生,有效的缩短了施工组织设计的编制时间,加强了施工组织设计的标准化、规范化。
中国专利申请,申请号CN201810724162.8,公开日2018年12月04日,公开了一种基于BIM技术的工程施工组织方案综合辅助决策方法,包括如下步骤:S1,建立当前工程施工的综合条件,获取工程施工中BIM模型数据;S2,根据BIM模型数据建立工程施工工艺流程库,根据工程需要的施工工艺流程形成施工组织方案逻辑数据;S3,根据工程施工的资源、进度以及实际工期进行优化运算;S4,根据优化运算之后形成的工程施工BIM5D仿真模型。其不足之处在于,该发明主要针对工程施工数据进行统计分析,形成预警机制,并没有对整个施工组织资源进行优化、配置。
中国专利申请,申请号201610761860.6,公开日2017年02月01日,公开了一种基于BIM和大数据的进度计划快速编制方法,其包括如下步骤:步骤一:项目构件分级命名管理;步骤二:项目工期定额以及构件施工工艺标准化;步骤三:基于BIM的进度计划自动生成;步骤四:实际施工进度的收集分析;步骤五:进度计划自动编制定额库的自我更新体系;该发明提供的一种基于BIM和大数据的进度计划快速编制方法,提高了项目进度计划编制效率,提升了项目进度计划编制的科学性和可行性。其不足之处在于,该发明仅仅对项目进度计划进行了编制,没有根据项目进度计划对施工组织资源进行配置。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中施工组织资源不能根据施工任务进行快速配置的问题,本发明提供一种施工组织资源快速配置方法及系统,实现了施工组织资源的快速配置与动态调整,提高施工计划的准确性、可操作性和完成率,降低了工作量,提高工作效率,使得施工成本预算更精准。
2.技术方案
为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
一种施工组织资源快速配置方法,包括以下步骤:
S100、建立施工组织资源库,通过预设施工组织资源库,确保每项工作任务都有对应的施工工法,为施工组织资源的自动配置提供数据基础;
S200、建立WBS分解结构,对总的施工任务进行分解,得到总的施工任务所需进行的若干个工作任务,施工任务包括若干个小的工作任务,一个工作任务只对一种构件进行施工;
S300、根据施工组织资源库与分解出的工作任务,编制施工任务的工期计划;
S400、根据所编制的工期计划,进行施工组织资源的自动配置;
S500、如果工期计划发生调整,根据调整后的工期计划,对施工组织资源配置进行动态调整。
进一步的,所述步骤S200中建立的施工组织资源库包括以下数据库:
工法库,包括各个工作任务所对应的构件类型、施工工法和对应的关键工序;
资源消耗库,包括各个关键工序时长、人工数量、设备数量以及材料数量;
多条件影响因素库,包括但不限于气候、季节、地质情况、地理区域和城市规模。
更进一步的,关键工序为具有最小机动时间的工序,机动时间为在不耽误项目完成期限或下个里程碑的前提下,最多可以推迟的时间,关键工序为制定工期计划的关键点,如果延长其工作持续时间就会影响总体计划工期的工序,由于非关键工序变化概率较大,且非关键工序时长对整体工期的影响较小,因此只定义关键工序能够降低计算复杂度,提高资源配置效率。
更进一步的,通过WBS分解出的工作任务包括构件类型、施工工法和关键工序,根据构件类型、施工工法和关键工序与施工组织资源库中的工法库数据匹配。
更进一步的,工法库根据关键工序从资源消耗库中调用对应的工序时长、人工数量、设备数量以及材料数量所匹配,将各个关键工序时长累加作为工作任务的工期时长,各个关键工序的人工数量累加得到工作任务的人工数量,各个关键工序的设备数量累加得到工作任务的设备数量,各个关键工序的材料数量累加得到工作任务的材料数量,通过工法库与资源消耗库的对应关系得出工作任务所需时间、人工、设备和材料,作为编制工期计划的数据基础。
更进一步的,步骤S300编制施工任务的工期计划还包括以下步骤:
S301、根据分解出的工作任务得到每个工作任务所需完成的构件总数量和所需时间;
S302、根据施工组织资源库中的每个工作任务的关键工序时长,相加得到每个工作任务对应构件的工序总时长;
S303、将每个工作任务所需时间除以对应的每个构件的工序总时长,得到每个工作任务可单一施工的构件数量,在每个工作任务内,施工方按施工组织资源库的规定工序依次对单个构件进行施工,所完成的构件数量为可单一施工的构件数量;
S304、将构件总数量与可单一施工构件数量做对比,若构件总数量大于可单一施工构件数量,将每个工作任务所需构件总数量与可单一施工构件数量相除,得出每个工作任务中必须进行同步施工的构件数量,当构件总数量大于可单一施工构件数量时,说明按照单一施工的计划无法完成任务,需要在原计划的基础上进行同步施工,在每个工作任务所需时间内完成任务;
S305、重复步骤S301到步骤S304,直到所有的工作任务都获得同步施工构件数量,将同步施工构件和单个构件工序总时长作为工期计划的模板,得出整体施工的工期计划。
更进一步的,步骤S400配置施工组织资源还包括以下步骤:
S401、工期计划编制完成后,进入施工资源自动配置阶段,首先根据工作任务选择工法库中对应的工法,再根据工作任务选择多条件影响因素库的影响因素,影响因素包括当前所处的地理区域、地质情况、气候、季节和城市规模;
S402、根据资源消耗库,以工法为不变值,根据以往施工数据进行调整,对影响因素与资源消耗量进行自动组合,得到施工任务所需消耗的施工组织资源数量,施工组织资源包括人工、设备和材料,保证在施工前准确掌握预算成本。
更进一步的,步骤S500施工组织资源配置的动态调整还包括以下步骤:
S501、选择调整施工工法或调整资源消耗配置,如果调整施工工法,进入步骤S502,如果调整资源消耗配置,则进入步骤S503;
S502、判断施工任务对应工法库中是否存在可替代的施工工法,如果存在,则根据可替代的施工工法,得到采用新的施工工法的施工任务所需消耗的资源数量,如果不存在,则进入步骤S503;
S503、选择资源配置中的人工、设备或材料中的任一资源不发生变化,调整另外两种资源,根据工法库、多条件影响因素库和资源消耗库,得到调整后所需消耗的人工、设备和材料数量,从而完成对施工组织资源的动态调整,确保施工组织资源准确、及时的更新。
更进一步的,在系统使用过程中,可以收集生产实践中各种工法或工艺的资源配置以及消耗的工序时长等相关真实的生产数据,存储到系统的数据库中,通过机器学习的方式对施工组织资源库内的各类参数数据进行完善,优化施工组织资源配置范式,在后期的施工资源自动配置计算中将提高结果的准确性,为系统配置的资源数量提供有力的支持。
一种施工组织资源快速配置系统,用于执行上述方法,完成对施工组织资源的快速配置与动态调整。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果为:
本发明建立了一种施工组织资源快速配置系统,系统建立了施工组织资源数据库,通过WBS对施工任务进行分解,分解出的工作任务与施工组织资源库中的工法库相关联,而工法库与资源消耗库相关联,实现了施工任务与系统数据库的匹配,为施工组织资源快速配置提供数据基础;通过梳理施工各专业所涉及的各项施工工法,建立工法库,并根据各项施工工法的关键工序所需配置的相关人工、机械、材料等资源数量与工法库相匹配,从而建立资源消耗库,根据不同地区、环境、气候等因素对施工任务的影响,建立多条件影响因素库,排除外界因素对施工组织资源配置的干扰,实现每种工法均具备其对应的资源消耗配置,确保施工组织资源配置过程中资源配置准确、经济、合理;根据施工组织资源库与施工任务的匹配,完成施工任务的工期计划编制,实现施工进度计划编制模板化、有序化,各工作任务、工序间内容明确,避免缺项漏项、计划排布混乱无序;通过施工进度计划各项工作任务选择相适应的工艺工法与多条件影响因素,实现工期计划与资源消耗配置准确有效的关联,在对施工阶段任务、时间、资源等进行调整时,能够自动汇总、变更、计算,提高施工计划的准确性、可操作性和完成率。
附图说明
图1为本发明的系统组织结构图;
图2为本发明的系统流程图;
图3为本发明的编制工期计划流程图;
图4为本发明的配置施工组织资源流程图;
图5为本发明的施工组织资源配置动态调整流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1所示,一种施工组织资源快速配置系统,使用以下方法,对施工组织资源的快速配置与动态调整。
如图2所示,一种施工组织资源快速配置方法,包括以下步骤:
S100、建立施工组织资源库,通过预设施工组织资源库,确保每项工作任务都有对应的施工工法,为施工组织资源的自动配置提供数据基础;
S200、建立WBS分解结构,对总的施工任务进行分解,得到总的施工任务所需进行的若干个工作任务,施工任务包括若干个小的工作任务,一个工作任务只对一种构件进行施工;
S300、根据施工组织资源库与分解出的工作任务,编制施工任务的工期计划;
S400、根据所编制的工期计划,进行施工组织资源的自动配置;
S500、如果工期计划发生调整,根据调整后的工期计划,对施工组织资源配置进行动态调整。
所述步骤S200中建立的施工组织资源库包括以下数据库:
工法库,包括各个工作任务所对应的构件类型、施工工法和对应的关键工序;
资源消耗库,包括各个关键工序时长、人工数量、设备数量以及材料数量;
多条件影响因素库,包括但不限于气候、季节、地质情况、地理区域和城市规模。
本实施例为编制桥梁工程桩基施工的资源自动配置过程,工法库M中桩基施工工法包含旋挖钻孔XWZK,冲击钻孔CJZK,回旋钻孔HXZK等工法。工法库M{(d1,d2,…,dn)|di∈Di,i=1,2,…n},Di为一组施工工法域,di为施工工法库里的具体工法,i工法数量,同时i对应的工法ID为主键,如旋挖钻孔XWZK为d1,旋挖钻孔工法d1在工法库中为唯一ID。
多条件影响因素库R包括地质、气候、季节、区域、城市规模等因素。多条件影响因素库包括R{(x1,x2…,xn)|xi∈Xi,i=1,2,…n},Xi为定义一组地理区域,xi为地理区域里的具体区域,i地理区域数量,同时i对应的ID为主键,如武汉WUHAN为X1,武汉X1在多条件影响因素库中为唯一ID;多条件影响因素库还包括R{(p1,p2…,pn)|pi∈Pi,i=1,2,…n,Pi为定义一组气候类型,pi为气候里的具体气候类型,i为气候类型数量,同时i对应的ID为主键,如热带气候RDQH为P1,热带气候P1在多条件影响因素库中为唯一ID。
建立资源消耗库包括人工、机械和材料,人工包括木工、钢筋工、架子工等;机械包括挖掘机、导管、振捣棒、砼罐车、泵车等;材料包括钢护筒、膨润土、混凝土、钢筋笼等资源。资源消耗库包括G{(a1,a2…,an)|ai∈Ai,i=1,2,…n},Ai为定义一组人工,ai为人工里的具体人工工种,i为人工工种数量,同时i对应的ID为主键,如木工Carpentry为A1,木工A1在资源消耗库中为唯一ID;资源消耗库还包括G{(b1,b2…,bn)|bi∈Bi,i=1,2,…n},Bi为定义一组机械,bi为机械里的具体机械类型,i为机械类型数量,同时i对应的ID为主键,如挖掘机excavator为B1,挖掘机B1在资源消耗库中为唯一ID;资源消耗库还包括G{(h1,h2…,hn)|hi∈Hi,i=1,2,…n},Hi为定义一组材料,hi为材料里的具体材料类型,i为材料类型数量,同时i对应的ID为主键,如混凝土Concrete为H1,混凝土H1在资源消耗库中为唯一ID。
关键工序为具有最小机动时间的工序,机动时间为在不耽误项目完成期限或下个里程碑的前提下,最多可以推迟的时间,关键工序为制定工期计划的关键点,如果延长其工作持续时间就会影响总体计划工期的工序,由于非关键工序变化概率较大,且非关键工序时长对整体工期的影响较小,因此只定义关键工序能够降低计算复杂度,提高资源配置效率。
通过WBS分解出的工作任务包括构件类型、施工工法和关键工序,根据构件类型、施工工法和关键工序与施工组织资源库中的工法库数据匹配。
工法库根据关键工序从资源消耗库中调用对应的工序时长、人工数量、设备数量以及材料数量所匹配,将各个关键工序时长累加作为工作任务的工期时长,各个关键工序的人工数量累加得到工作任务的人工数量,各个关键工序的设备数量累加得到工作任务的设备数量,各个关键工序的材料数量累加得到工作任务的材料数量,通过工法库与资源消耗库的对应关系得出工作任务所需时间、人工、设备和材料,作为编制工期计划的数据基础。
如图3所示,步骤S300编制施工任务的工期计划还包括以下步骤:
S301、根据分解出的工作任务得到每个工作任务所需完成的构件总数量和所需时间;
S302、根据施工组织资源库中的每个工作任务的关键工序时长,相加得到每个工作任务对应构件的工序总时长;
S303、将每个工作任务所需时间除以对应的每个构件的工序总时长,得到每个工作任务可单一施工的构件数量,在每个工作任务内,施工方按施工组织资源库的规定工序依次对单个构件进行施工,所完成的构件数量为可单一施工的构件数量;
S304、将构件总数量与可单一施工构件数量做对比,若构件总数量大于可单一施工构件数量,将每个工作任务所需构件总数量与可单一施工构件数量相除,得出每个工作任务中必须进行同步施工的构件数量,当构件总数量大于可单一施工构件数量时,说明按照单一施工的计划无法完成任务,需要在原计划的基础上进行同步施工,在每个工作任务所需时间内完成任务;
S305、重复步骤S301到步骤S304,直到所有的工作任务都获得同步施工构件数量,将同步施工构件和单个构件工序总时长作为工期计划的模板,得出整体施工的工期计划。
根据工程施工内容按WBS分解结构规则,将其进行工作任务分解1~10号墩桩基施工,每个墩桩基编号为1-1号桩基、1-2号桩基、1-3号桩基、1-4号桩基、2-1号桩基、2-2号桩基等,同时得到工作任务所需时间为SUM_Process_TIME;
根据系统内定义的各类构件关键工序的工序时长TIME_Ni,i为工序的序号,形成一种构件需花费的工序总时长:
其中n为完成一件构件所需的工序总数;
工作任务所需时间SUM_TIME除以一个桩基构件的工序总时长得到此时间段内可单一施工的桩基构件数量:
Quantity=SUM_TIME/SUM_Process_TIME
将桥墩总数量SUM_Quantity与可单一施工的桩基构件数量Quantity相除,得出必须进行同步施工的桩基数量Synchronize_Quantity:
Synchronize_Quantity=SUM_Quantity/Quantity
以此数量与单个桩基工序总时长作为工期计划的模板,排布出整体桩基施工的工期计划。
如图4所示,步骤S400配置施工组织资源还包括以下步骤:
S401、工期计划编制完成后,进入施工资源自动配置阶段,首先根据工作任务选择工法库中对应的工法,再根据工作任务选择多条件影响因素库的影响因素,影响因素包括当前所处的地理区域、地质情况、气候、季节和城市规模;
S402、根据工艺工法库Craft_library、多条件影响因素库Factor_library、资源消耗库consumption_library,以工法为不变值N,根据以往施工数据进行调整,对影响因素与资源消耗量进行自动组合,得到施工任务所需消耗的施工组织资源数量,施工组织资源包括人工、设备和材料,保证在施工前准确掌握预算成本。
工期计划编制完成后,进入施工资源自动配置阶段。为1号墩1-4号桩基计算资源消耗配置,首先选择该桩基施工需使用的工法:旋挖钻孔XWZK,再选择施工项目当前所处的地理区域region_X、地质情况geology_Y、气候climate_Q、季节Season_W、城市规模City_size R等多种个性化条件设置参数,通过系统自动计算在不同的条件下,需配置的施工资源数量,得到在某一特定区域、气候、季节、城市规模、地质下,精确的工序时长消耗数、人工数量、机械数量、材料数量。
以工法选择旋挖钻孔为例,施工资源配置基数NXWZK=MXWZK∩Rx∈R{(x1,x2…,xn)|xi∈Xi,i={NXWZK地理区域ID}}∩Rp∈R{(p1,p2…,pn)|pi∈Pi,i={NXWZK气候ID}}…∩Gx∈G{(a1,a2…,an)|ai∈Ai,i={NXWZK人工ID}}∩Gx∈G{(b1,b2…,bn)|bi∈Bi,i={NXWZK机械ID}}∩Gx∈G{(h1,h2…,hn)|hi∈Hi,i={NXWZK材料ID}}。
如图5所示,步骤S500施工组织资源配置的动态调整还包括以下步骤:
S501、选择调整施工工法或调整资源消耗配置,如果调整施工工法,进入步骤S502,如果调整资源消耗配置,则进入步骤S503;
S502、判断施工任务对应工法库中是否存在可替代的施工工法,如果存在,则根据可替代的施工工法,得到采用新的施工工法的施工任务所需消耗的资源数量,如果不存在,则进入步骤S503;
S503、选择资源配置中的人工、设备或材料中的任一资源不发生变化,调整另外两种资源,根据工法库、多条件影响因素库和资源消耗库,得到调整后所需消耗的人工、设备和材料数量,从而完成对施工组织资源的动态调整,确保施工组织资源准确、及时的更新。
在系统使用过程中,可以收集生产实践中各种工法或工艺的资源配置以及消耗的工序时长等相关真实的生产数据,存储到系统的数据库中,通过机器学习的方式对施工组织资源库内的各类参数数据进行完善,优化施工组织资源配置范式,在后期的施工资源自动配置计算中将提高结果的准确性,为系统配置的资源数量提供有力的支持。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一,实际的结构并不局限于此,权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种施工组织资源快速配置方法,其特征在于,包括以下步骤:
S100、建立总的施工任务所需的施工组织资源库;
S200、建立WBS分解结构,对总的施工任务进行分解,得到总的施工任务所需进行的若干个工作任务;
S300、根据施工组织资源库与分解出的工作任务,编制施工任务的工期计划;
S400、根据所编制的工期计划,进行施工组织资源的自动配置;
S500、如果工期计划发生调整,根据调整后的工期计划,对施工组织资源配置进行动态调整。
2.根据权利要求1所述的一种施工组织资源快速配置方法,其特征在于:步骤S100中建立的施工组织资源库包括以下数据库:
工法库,包括各个工作任务所对应的构件类型、施工工法和关键工序;
资源消耗库,包括各个关键工序对应的时长、人工数量、设备数量以及材料数量;
多条件影响因素库,包括但不限于气候、季节、地质情况、地理区域和城市规模。
3.根据权利要求2所述的一种施工组织资源快速配置方法,其特征在于:所述关键工序为具有最小机动时间的工序,关键工序为制定工期计划的关键点。
4.根据权利要求3所述的一种施工组织资源快速配置方法,其特征在于:通过WBS分解出的工作任务包括构件类型、施工工法和关键工序。
5.根据权利要求4所述的一种施工组织资源快速配置方法,其特征在于:工法库根据关键工序从资源消耗库中调用对应的工序时长、人工数量、设备数量以及材料数量,将各个关键工序时长累加作为工作任务的工期时长,各个关键工序的人工数量累加得到工作任务的人工数量,各个关键工序的设备数量累加得到工作任务的设备数量,各个关键工序的材料数量累加得到工作任务的材料数量。
6.根据权利要求1所述的一种施工组织资源快速配置方法,其特征在于:所述步骤S300编制施工任务的工期计划还包括以下步骤:
S301、根据分解出的工作任务得到每个工作任务所需完成的构件总数量和所需时间;
S302、根据施工组织资源库中的每个工作任务的关键工序时长,相加得到每个工作任务对应构件的工序总时长;
S303、将每个工作任务所需时间除以对应的每个构件的工序总时长,得到每个工作任务可单一施工的构件数量;
S304、将构件总数量与可单一施工构件数量做对比,若构件总数量大于可单一施工构件数量,获得必须进行同步施工的构件数量;
S305、重复步骤S301到步骤S304,直到所有的工作任务都获得同步施工构件数量,将同步施工构件和单个构件工序总时长作为工期计划的模板,得出整体施工的工期计划。
7.根据权利要求1所述的一种施工组织资源快速配置方法,其特征在于:所述步骤S400配置施工组织资源还包括以下步骤:
S401、工期计划编制完成后,进入施工资源自动配置阶段,首先根据工作任务选择工法库中对应的工法,再根据工作任务选择多条件影响因素库的影响因素;
S402、根据资源消耗库,以工法为不变值,对影响因素与资源消耗量进行自动组合,得到施工任务所需消耗的施工组织资源数量。
8.根据权利要求1所述的一种施工组织资源快速配置方法,其特征在于:所述步骤S500施工组织资源配置的动态调整还包括以下步骤:
S501、选择调整施工工法或调整资源消耗配置,如果调整施工工法,进入步骤S502,如果调整资源消耗配置,则进入步骤S503;
S502、判断施工任务对应工法库中是否存在可替代的施工工法,如果存在,则根据可替代的施工工法,得到采用新的施工工法的施工任务所需消耗的施工组织资源数量,如果不存在,则进入步骤S503;
S503、选择资源配置中的人工、设备或材料中的任一资源不发生变化,调整另外两种资源,根据工法库、多条件影响因素库和资源消耗库,得到调整后所需消耗的施工组织资源数量。
9.根据权利要求1所述的一种施工组织资源快速配置方法,其特征在于:在系统使用过程中,收集生产实践中各种工法或工艺的资源配置以及消化的工序时长等相关真实的生产数据,存储到系统的数据库中,通过机器学习的方式对施工组织资源库内的各类参数数据进行完善,优化施工组织资源配置范式。
10.一种基于权利要求1所述的施工组织资源快速配置系统,其特征在于:用于执行如权利要求1-9中任一项所述的方法步骤。
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