CN113126153A - 基于数据组合的叠前深度偏移方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的基于数据组合的叠前深度偏移方法及装置,通过数值方法产生新的震源和与其对应的新的地震记录(将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据),并使新的震源和新的记录满足以下条件:1、满足波动方程(对数据进行了傅里叶变换得到频率域数据和波数域数据);2、与原数据相比,数据量显著降低,从而提高地震数据成像的计算效率;3、生成和使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探技术领域,更具体的,涉及一种基于数据组合的叠前深度偏移方法及装置。
背景技术
针对地震数据偏移成像的质量,基于波动方程的炮域叠前深度偏移优于基于Kirchhoff积分法叠前深度偏移,而炮域叠前深度偏移的计算量是随着炮数的增加而增大的,总的计算时间等于单炮的计算时间乘以总炮数。如果炮数较多则计算效率较低,特别是经过五维数据规则化处理的地震数据,炮数显著增加,此时应用炮域叠前深度偏移变得不现实。
发明内容
为了解决上述不足的至少一个,本发明第一方面提供一种基于数据组合的叠前深度偏移方法,包括:
对包括设定数量地震道的地震道集数据进行傅里叶变换,得到每个地震道的频率域数据和波数域数据;
将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据;
结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移,生成各合成数据的偏移结果;
将各合成数据的偏移结果叠加形成偏移成像。
在某些实施例中,所述对包括设定数量地震道的地震道集数据进行傅里叶变换,包括:
对所述地震道集数据中的时间域数据进行傅里叶变换,得到频率域数据;
对所述地震道集数据中的空间域数据进行傅里叶变换,得到波数域数据。
在某些实施例中,在进行结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移之前,所述方法还包括:
将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中,并在每个接收点位置输入一预设地震子波。
在某些实施例中,所述将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中,包括:
使用第一公式将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中;其中所述第一公式为:
在某些实施例中,所述波数场数据包括:高波数波场数据和低波数波场数据,所述结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移,生成各合成数据的偏移结果,包括:
将高波数波场数据在频率波数域对导入的参考速度做波场相位移延拓;
将高波数波场数据的相位移延拓结果转换到空间域,并用当地速度作差值,生成高波数波场数据的偏移结果;
将低波数场数据用当地速度在空间域做波场相位移得到低波数场数据的偏移结果;其中,所述高波数场数据偏移结果和低波数场数据偏移结果共同组成对应合成数据的偏移结果。
本发明第二方面实施例提供一种基于数据组合的叠前深度偏移装置,包括:
傅里叶变换模块,对包括设定数量地震道的地震道集数据进行傅里叶变换,得到每个地震道的频率域数据和波数域数据;
合成数据生成模块,将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据;
偏移结果生成模块,结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移,生成各合成数据的偏移结果;
偏移成像模块,将各合成数据的偏移结果叠加形成偏移成像。
在某些实施例中,所述傅里叶变换模块,包括:
频率域数据变换单元,对所述地震道集数据中的时间域数据进行傅里叶变换,得到频率域数据;
波数域数据变换单元,对所述地震道集数据中的空间域数据进行傅里叶变换,得到波数域数据。
在某些实施例中,所述装置还包括:
归一地震道模块,将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中,并在每个接收点位置输入一预设地震子波。
在某些实施例中,所述归一地震道模块使用第一公式将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中;其中所述第一公式为:
在某些实施例中,所述波数场数据包括:高波数波场数据和低波数波场数据,所述偏移结果生成模块,包括:
高波数波场数据相位移单元,将高波数波场数据在频率波数域对导入的参考速度做波场相位移延拓;
高波数波场数据偏移单元,将高波数波场数据的相位移延拓结果转换到空间域,并用当地速度作差值,生成高波数波场数据的偏移结果;
低波数波场数据偏移单元,将低波数场数据用当地速度在空间域做波场相位移得到低波数场数据的偏移结果;其中,所述高波数场数据偏移结果和低波数场数据偏移结果共同组成对应合成数据的偏移结果。
本发明第三方面实施例提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如上所述的基于数据组合的叠前深度偏移方法的步骤。
本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于数据组合的叠前深度偏移方法的步骤。
本发明的有益效果如下:
本发明提供的基于数据组合的叠前深度偏移方法及装置,通过数值方法产生新的震源和与其对应的新的地震记录(将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据),并使新的震源和新的记录满足以下条件:1、满足波动方程(对数据进行了傅里叶变换得到频率域数据和波数域数据);2、与原数据相比,数据量显著降低,从而提高地震数据成像的计算效率;3、生成和使用方便。解决了由于炮数较大,或者五维数据规则化处理后炮数进一步增大,导致炮域偏移变得不现实的问题,可以使用本方法,在保证成像质量的前提下,显著降低计算效率。在实际试验中,理论模型和实际数据的测试结果均表明该项发明不仅非常有效,而且随着计算效率的显著提高会带来一定的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本发明实施例中基于数据组合的叠前深度偏移方法流程示意图。
图2示出本发明实施例中二维模型入射角为零时的合成数据示意图。
图3示出本发明实施例中二维模型入射角从-45度到45度,间隔为1度,91个合成数据的叠前深度偏移结果示意图。
图4示出本发明实施例中基于数据组合的叠前深度偏移装置结构示意图。
图5示出适于用来实现本发明实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
目前在叠前深度偏移技术中,如果炮数较多则计算效率较低,特别是经过五维数据规则化处理的地震数据,炮数显著增加,此时应用炮域叠前深度偏移变得不现实。
图1示出了本发明提供的一种基于数据组合的叠前深度偏移方法,包括:
S1:对包括设定数量地震道的地震道集数据进行傅里叶变换,得到每个地震道的频率域数据和波数域数据;
S2:将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据;
S3:结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移,生成各合成数据的偏移结果;
S4:将各合成数据的偏移结果叠加形成偏移成像。
本发明提供的基于数据组合的叠前深度偏移方法,通过数值方法产生新的震源和与其对应的新的地震记录(将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据),并使新的震源和新的记录满足以下条件:1、满足波动方程(对数据进行了傅里叶变换得到频率域数据和波数域数据);2、与原数据相比,数据量显著降低,从而提高地震数据成像的计算效率;3、生成和使用方便。解决了由于炮数较大,或者五维数据规则化处理后炮数进一步增大,导致炮域偏移变得不现实的问题,可以使用本方法,在保证成像质量的前提下,显著降低计算效率。在实际试验中,理论模型和实际数据的测试结果均表明该项发明不仅非常有效,而且随着计算效率的显著提高会带来一定的经济效益。
具体而言,地震道集数据包括时间域数据和空间域数据,本领域公知的,地震采集得到的数据是时间、空间域的,因为该数据有XYZ坐标来表示空间上的位置,同时每隔2毫秒或者4毫秒记录信号(采样间隔),总共记录的时间是6秒或者8秒等等(记录道长)。如果对时间方向做快速傅里叶变换FFT就将该数据变成频率、空间域,如果再对XY方向做快速傅里叶变换FFT就将该数据变成频率、波数域。
傅里叶变换属于常用的信号数据处理算法,本发明对进行傅里叶变换的具体过程不做赘述,其可以直接采用已有的程序软件进行变换,例如Matlab软件等。
在具体实施例中,经过傅里叶变换后的时间域数据被转换为频率域数据,空间域数据经过傅里叶变换后被转换为波数域数据。
在一些具体实施例中,在进行具体的叠前偏移之前,还包括:
S01:将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中,并在每个接收点位置输入一预设地震子波。
这一步骤在具体实施时,相关的处理装置将这一地震道的数据赋值给相应的内存地址,该内存地址对应接收点,因此在实际输入时,是选取一个预设地震子波输入到对应的接收点位置上,或者称之为将地震子波数据赋值到接收点位置上。
其中,r是接收点,s是炮点,dr(ω)是共接收点数据w是角频率,i是复数,是相移因子,P是波场值,S代表炮点,Sx是炮点坐标,w欧米伽是角频率,f是频率,e指数中的i是复数,Vplane是平面波速度,sin(theta)中的theta是平面波入射角
在具体实施例中,本发明对现有的叠前深度偏移进行改进,分别对高波数波场数据和低波数波场数据进行分别偏移,从而保证了水平波场分量延拓的精确性,同时大大地降低了参考速度波场之间的相位差异。
具体的,步骤S3包括:
S31:将高波数波场数据在频率波数域对导入的参考速度做波场相位移延拓;
S32:将高波数波场数据的相位移延拓结果转换到空间域,并用当地速度作差值,生成高波数波场数据的偏移结果;
S33:将低波数场数据用当地速度在空间域做波场相位移得到低波数场数据的偏移结果;其中,所述高波数场数据偏移结果和低波数场数据偏移结果共同组成对应合成数据的偏移结果。
在具体实施时,双域相移(DDPS)单程波叠前深度偏移就是高波数波场在频率波数域对一系列参考速度作波场相位移延拓,公式为:
其中,Nv是参考速度的个数,v是参考速度,f是频率,deltaZ是深度延拓步长,z是深度值,Vmin(Z)是该深度的最小速度,Vmax(Z)是该深度的最大速度。
然后转换到空间域用当地速度作插值,零波数波场则直接用当地速度在空间域作波场相位移,优点在于保证了水平波场分量延拓的精确性,同时大大地降低了参考速度波场之间的相位差异。
下面示出在软件层面的具体实施步骤。
在计算机软件层面,地震道集数据是打包输入至对应的处理装置(计算机)中,具体的,输入地震数据道集建立任务池,每十万道地震数据分为一个任务,发送作业,每个计算节点前往任务池领取一个任务,对该十万道地震数据进行快速傅立叶变换(FFT)计算,将变换至频率域的数据压缩,写入共享盘。同时将每一道地震数据的炮检点坐标信息作为文本文件另外保存,从而完成该任务,继续领取下一个任务。所有节点完成任务池里面的任务后,第一阶段完成,根据用户填写的地震数据的方位角、入射角的最大值、最小值、以及用户指定的角度间隔(划分任务的时候要用),建立任务池,总的任务个数等于方位角个数乘以入射角个数。先根据方位角的最大值、最小值确定方位角的角度间隔,根据入射角的最大值、最小值确定入射角的角度间隔,然后再根据角度间隔确定各方位角及各入射角,最后根据方位角、入射角的个数确定组合的数量,每个组合中包含一个方位角角度和一个入射角角度;发送作业,每个计算节点前往任务池领取一个任务,该任务就是完成某个方位角和入射角的合成数据的偏移,如图2所示二维模型入射角为零时的合成数据示意图。也就是说首先将保存的频率域数据扫描一遍,使用公式将共接收点数据合成为一道,放入接收点位置,然后每个接收点输入震源子波,公式为这样就能够进行双域相移(DDPS)单程波叠前深度偏移。双域相移(DDPS)单程波叠前深度偏移,具体是指:高波数波场在频率波数域对一系列参考速度作波场相位移延拓,公式为然后转换到空间域用当地速度作插值,零波数波场则直接用当地速度在空间域作波场相位移,优点在于保证了水平波场分量延拓的精确性,同时大大地降低了参考速度波场之间的相位差异。然后将该合成数据的偏移结果保存至本地盘。所有节点完成任务池里面的任务后,将各个合成数据的偏移结果叠加产生最后的偏移成像结果,如图3所示的单斜构造二维模型偏移成像结果。
综上所述,本发明提出一种基于数据组合的叠前深度偏移方法,通过数值方法产生新的震源和与其对应的新的地震记录,并使新的震源和新的记录满足以下条件:1、满足波动方程;2、与原数据相比,数据量显著降低,从而提高地震数据成像的计算效率;3、生成和使用方便。理论模型和实际数据的测试结果均表明该项发明不仅非常有效,而且随着计算效率的显著提高会带来一定的经济效益。
基于相同的发明构思,本发明第二方面实施例提供一种基于数据组合的叠前深度偏移装置,如图4所示,包括:
傅里叶变换模块1,对包括设定数量地震道的地震道集数据进行傅里叶变换,得到每个地震道的频率域数据和波数域数据;
合成数据生成模块2,将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据;
偏移结果生成模块3,结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移,生成各合成数据的偏移结果;
偏移成像模块4,将各合成数据的偏移结果叠加形成偏移成像。
一实施例中,所述傅里叶变换模块,包括:
频率域数据变换单元,对所述地震道集数据中的时间域数据进行傅里叶变换,得到频率域数据;
波数域数据变换单元,对所述地震道集数据中的空间域数据进行傅里叶变换,得到波数域数据。
一实施例中,所述装置还包括:
归一地震道模块,将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中,并在每个接收点位置输入一预设地震子波。
一实施例中,所述归一地震道模块使用第一公式将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中;其中所述第一公式为:
一实施例中,所述波数场数据包括:高波数波场数据和低波数波场数据,所述偏移结果生成模块,包括:
高波数波场数据相位移单元,将高波数波场数据在频率波数域对导入的参考速度做波场相位移延拓;
高波数波场数据偏移单元,将高波数波场数据的相位移延拓结果转换到空间域,并用当地速度作差值,生成高波数波场数据的偏移结果;
低波数波场数据偏移单元,将低波数场数据用当地速度在空间域做波场相位移得到低波数场数据的偏移结果;其中,所述高波数场数据偏移结果和低波数场数据偏移结果共同组成对应合成数据的偏移结果。
可以知晓,本发明提供的基于数据组合的叠前深度偏移装置,通过数值方法产生新的震源和与其对应的新的地震记录(将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据),并使新的震源和新的记录满足以下条件:1、满足波动方程(对数据进行了傅里叶变换得到频率域数据和波数域数据);2、与原数据相比,数据量显著降低,从而提高地震数据成像的计算效率;3、生成和使用方便。解决了由于炮数较大,或者五维数据规则化处理后炮数进一步增大,导致炮域偏移变得不现实的问题,可以使用本方法,在保证成像质量的前提下,显著降低计算效率。在实际试验中,理论模型和实际数据的测试结果均表明该项发明不仅非常有效,而且随着计算效率的显著提高会带来一定的经济效益。
本发明的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式,参见图5,所述电子设备具体包括如下内容:
处理器(processor)601、存储器(memory)602、通信接口(CommunicationsInterface)603和总线604;
其中,所述处理器601、存储器602、通信接口603通过所述总线604完成相互间的通信;
所述处理器601用于调用所述存储器602中的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的方法中的全部步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于硬件+程序类实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤,但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式,不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时,可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境,甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然,在实施本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现,也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(装置)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。本领域技术人员应明白,本说明书的实施例可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此,本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已,并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说,本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种基于数据组合的叠前深度偏移方法,其特征在于,包括:
对包括设定数量地震道的地震道集数据进行傅里叶变换,得到每个地震道的频率域数据和波数域数据;
将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据;
结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移,生成各合成数据的偏移结果;
将各合成数据的偏移结果叠加形成偏移成像。
2.根据权利要求1所述的叠前深度偏移方法,其特征在于,所述对包括设定数量地震道的地震道集数据进行傅里叶变换,包括:
对所述地震道集数据中的时间域数据进行傅里叶变换,得到频率域数据;
对所述地震道集数据中的空间域数据进行傅里叶变换,得到波数域数据。
3.根据权利要求1所述的叠前深度偏移方法,其特征在于,在进行结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移之前,所述方法还包括:
将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中,并在每个接收点位置输入一预设地震子波。
5.根据权利要求2所述的叠前深度偏移方法,其特征在于,所述波数场数据包括:高波数波场数据和低波数波场数据,所述结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移,生成各合成数据的偏移结果,包括:
将高波数波场数据在频率波数域对导入的参考速度做波场相位移延拓;
将高波数波场数据的相位移延拓结果转换到空间域,并用当地速度作差值,生成高波数波场数据的偏移结果;
将低波数场数据用当地速度在空间域做波场相位移得到低波数场数据的偏移结果;其中,所述高波数场数据偏移结果和低波数场数据偏移结果共同组成对应合成数据的偏移结果。
6.一种基于数据组合的叠前深度偏移装置,其特征在于,包括:
傅里叶变换模块,对包括设定数量地震道的地震道集数据进行傅里叶变换,得到每个地震道的频率域数据和波数域数据;
合成数据生模块,将每个地震道的所述频率域数据按照地震道所处的方位角和入射角划分,生成多组合成数据;
偏移结果生成模块,结合每个所述波数场数据对所述合成数据进行叠前深度偏移,生成各合成数据的偏移结果;
偏移成像模块,将各合成数据的偏移结果叠加形成偏移成像。
7.根据权利要求6所述的叠前深度偏移装置,其特征在于,所述傅里叶变换模块,包括:
频率域数据变换单元,对所述地震道集数据中的时间域数据进行傅里叶变换,得到频率域数据;
波数域数据变换单元,对所述地震道集数据中的空间域数据进行傅里叶变换,得到波数域数据。
8.根据权利要求6所述的叠前深度偏移装置,其特征在于,所述装置还包括:
归一地震道模块,将每个所述合成数据中的同一接收点数据合成在一个地震道中,并在每个接收点位置输入一预设地震子波。
10.根据权利要求7所述的叠前深度偏移装置,其特征在于,所述波数场数据包括:高波数波场数据和低波数波场数据,所述偏移结果生成模块,包括:
高波数波场数据相位移单元,将高波数波场数据在频率波数域对导入的参考速度做波场相位移延拓;
高波数波场数据偏移单元,将高波数波场数据的相位移延拓结果转换到空间域,并用当地速度作差值,生成高波数波场数据的偏移结果;
低波数波场数据偏移单元,将低波数场数据用当地速度在空间域做波场相位移得到低波数场数据的偏移结果;其中,所述高波数场数据偏移结果和低波数场数据偏移结果共同组成对应合成数据的偏移结果。
11.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的方法。
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