CN117383102A - 一种智慧城市环保回收箱和垃圾回收方法 - Google Patents
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Abstract
一种智慧城市环保回收箱,属于环保回收领域,包括箱体、能源装置、行为识别部、垃圾判定模块、内仓、垃圾压缩装置和信息处理模块;箱体上的识别区,具备身份识别功能,可以识别投放者的身份信息,行为识别部,识别投放者的投放行为,判断是否存在异常;垃圾判定模块,对投放的进行识别和类别判定,并进行称重;垃圾压缩装置,每次投放垃圾后进行一次压缩操作;信息处理模块,综合处理各模块的信息并对投放的垃圾进行碳排放量计算,同时可以对异常行为进行报警。本发明采用无人值守的设计减少了设备投放的难度,同时降低了运营成本;同时在投放后进行二次判断,通过给与碳排放指标奖励的刺激,进一步提高了居民分类投放的热情。
Description
技术领域
本发明属于环保回收领域,尤其涉及一种智慧城市环保回收箱和垃圾回收方法。
背景技术
智能环保回收设备在中国得到了迅速的发展。随着政府对环境保护的重视和不断推出的利好政策,结合信息技术的升级换代,智慧环保领域在国内有着广阔的发展空间。据预测,我国2021年智慧环保领域的市场规模将突破千亿。
在设备制造方面,国内的主要参与者主要包括环保类上市企业和主营智能垃圾分类业务的中小型企业,单大多采用有人值守的垃圾分类方案。
技术研发方面,国内的垃圾分类机器人技术已经取得了一定的进展。目前,这些机器人主要覆盖了垃圾收集和中转站分拣阶段。不过,这些机器人的研发和应用情况各异,有的已经在现实场景中投入使用,有的则还在研发阶段或尚未落地。
此外,为了提高再生资源的利用效率,国家也在加大再生资源先进加工利用技术装备的推广应用力度,推动现有再生资源加工利用项目的提质改造,开展技术升级和设备更新,从而提高机械化、信息化和智能化水平。
总的来说,智能环保回收设备在国内呈现出积极的发展态势,但仍然需要进一步加强技术研发和市场推广,以实现更高效、环保的资源回收和利用。
所以需要设计一种无人值守对垃圾种类进行识别,在投放初期就引导投放者进行分类投放,减少后期混合垃圾的二次分类工作量的环保回收箱。
发明内容
本发明目的在于提供一种智慧城市环保回收箱和垃圾回收方法,以解决无人值守即可对垃圾及种类进行识别和投放初期引导投放者进行分类投放的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明的智慧城市环保回收箱的具体技术方案如下:
一种智慧城市环保回收箱,包括箱体、能源装置、行为识别部、垃圾判定模块、内仓、垃圾压缩装置和信息处理模块;
箱体为环保回收箱的基础承载体,其上设置有投放口、识别区、显示区和箱门;
箱体上印刷该回收箱回收的垃圾种类信息;
投放口,在箱体正面上部设置椭圆形投放口用于投放垃圾,在投放口内侧设置单侧开启的活动门,常态为关闭,在识别投放人信息后,根据投放行为打开活动门;
识别区,设置投放口的一侧,在具备身份识别功能,可以识别投放者的身份信息,例如通过身份卡、IC卡或人脸信息进行身份识别,同时还具备将投放的垃圾折算的碳排放量输入相应身份信息的功能
显示区,设置投放口的另一侧,常态显示环保回收箱回收的垃圾种类;垃圾投放后显示识别出的投放垃圾的种类、重量、折算的碳排放量信息;
如果投放异常,会显示异常的种类和对应的信息;
箱门,设置在箱体正面下部,用于取出的投放的垃圾;
内仓,用于盛放投入的垃圾,设置在箱体内,放置于垃圾判定模块上;
能源装置,为环保回收箱的各功能装置提供能源支持;
行为识别部,识别投放者的投放行为,判断是否存在异常;
垃圾判定模块,对投放的进行识别和类别判定,并进行称重;
垃圾压缩装置,每次投放垃圾后进行一次压缩操作;
信息处理模块,综合处理各模块的信息并对投放的垃圾进行碳排放量计算,同时可以对异常行为进行报警。
进一步的;能源装置,设置于箱体的顶部,包括一个太阳能板和一块储能电池,太阳能板用于太阳能的转化,储能电池储存太阳能板转化的能量,为环保回收箱的各功能装置提供能源支持。
进一步的;行为识别部,设置在箱体顶部的一侧,包括可见光传感器和红外传感器,用于全天候识别投放人员的投放行为,其中采用了成熟的YOLOv6算法结合行为模型和已经经过训练的数据集,判断投放者是否为正常的投放垃圾行为,当判断为异常行为时,将异常报警信号传输给信息处理模块,信息处理模块处理信息后发出报警警告,如异常行为持续将采用网络报警方式向110进行报警;
识别的信息包括是否携带准备投放的垃圾、运动行为、行走路线、对环保回收箱的操作是否符合正常操作流程范围;
异常行为包括不投放垃圾,而采用器具或徒手获取回收箱内的垃圾的行为、采用暴力手段破坏回收箱的行为。
进一步的;垃圾判定模块,设置于箱体内的底部,安装于箱体的下方;包括称重模块、物质识别模块和计算模块;
称重模块,为一个重量采集器,用于称取内仓中的垃圾的重量,可以采用台秤,地磅形式;
物质识别模块,安装在称重模块的一侧,高于放置于称重模块上的内仓的最高点,物质识别模块包括图像采集器、红外探测器和金属探测器,采集投放入内仓的物质的图像信息、红外指征、是否为金属的信息;
计算模块;收集称重模块和物质识别模块的信息,通过图像信息计算出投放垃圾的体积信息,结合红外探测器和金属探测器的信息以及重量信息,可以计算投放垃圾的体积、密度、是否为金属、对垃圾种类如纸张、塑料做初期计算和判断;并通过神经网模型与在计算模块中预先存储的各种垃圾类型的体积、密度、红外指征信息进行快速比对,判断投放垃圾种类是否符合本环保回收箱的回收种类,不符合将异常信息传输给信息处理模块,符合则将重量和物质种类信息传输给信息处理模块。
进一步的;垃圾压缩装置包括压盘和压力杆,压力杆安装于箱体顶部内侧,一端安装有压盘,压盘略小于内仓的尺寸,压力杆为压盘提供下压盛放与内仓中垃圾的动力,压力杆一端设置有压力传感器。
进一步的;信息处理模块,接受行为识别部、垃圾判定模块和识别区的信息,进行相关计算和控制垃圾压缩装置;并将相应信息输出至识别区和显示区;
信息处理模块接受到计算模块的信息,根据实时更新的兑换比例,为投放人计算投放的垃圾折算的碳排放指标或积分,输出至识别区和显示区。
进一步的;信息处理模块还配置有语音报警装置,用于警示异常投放行为和不符合本环保回收箱回收种类的行为;信息处理模块对于异常投放行为进行记录,对于一段时间内异常行为投放次数超过一定阈值的身份信息,作黑名单处理,将不允许进行投放垃圾的行为,并通过声音和显示区进行提醒,并给出接收投放时间的预报。
进一步的;信息处理模块在识别图像采集器采集到垃圾基本装满内仓时,启动垃圾压缩装置对垃圾进行压缩,当压缩之内仓的上部预设位置时,压力传感器达到预设压力值,则发送信息通知操作员进行垃圾的回收。
本发明还提供了一种使用智慧城市环保回收箱的垃圾回收方法,
垃圾投放人投放垃圾时,智慧城市环保回收箱的垃圾回收方法的实现过程为:
S1,行为识别部,利用可见光传感器和红外传感器,采集投放者的投放行为,识别的信息包括是否携带准备投放的垃圾、运动行为、行走路线、对环保回收箱的操作是否符合正常操作流程范围,是否有破坏或异常获取的行为;如果异常行为出现,则传输给信息处理模块处理,否则继续检测探测;
S2,识别区对进行投放者的身份识别;并在显示区再次提示本环保回收箱的的回收种类,同时进行语音播报;
S3,垃圾判定模块对投放的垃圾,采集投放入内仓的物质重量、图像信息、红外指征、是否为金属的信息;计算出投放垃圾的体积信息,结合红外和金属探测器的信息以及重量信息,可以计算投放垃圾的体积、密度、是否为金属、纸张、塑料做初期计算和判断;
通过神经网模型与在计算模块中预先存储的各种垃圾及种类的体积、密度、红外指征信息进行快速比对,判断投放垃圾种类是否符合本环保回收箱的回收种类,不符合将异常信息传输给信息处理模块,符合则将重量和物质种类信息传输给信息处理模块;
S4,信息处理模块,出现异常信息,作出语音报警和不对投放垃圾进行碳排放量的折算;
确认投放垃圾符合要求,根据实时更新的兑换比例,为投放人计算投放的垃圾折算的碳排放指标;折算的碳排放指标存储在投放人的信息中,同时输出至识别区和显示区。
本发明的一种智慧城市环保回收箱和垃圾回收方法具有以下优点:
1、采用无人值守的设计减少了设备投放的难度,同时降低了运营成本;
2、通过图像和物质性质的综合算法,预判种类提示引导投放者精准投放;
3、同时在投放后进行二次判断,通过给与碳排放指标奖励的刺激,进一步提高了居民分类投放的热情;
4、配置了松散垃圾的预压紧装置,提高了单一回收箱的回收量。
5、此外,新型的数字化回收模式不仅提升了垃圾回收量,还增强了居民对垃圾分类的参与意识;使他们不再需要担心废品堆积的问题,而且还可以通过积分兑换实用的物品。
6、这些设备通过前端采集的数据,结合数字化平台等技术,形成了资源回收再利用链条的数据汇集与跟踪。根据回收物信息,还可绘制出用户画像,了解用户的行为偏好,进一步培养和引导居民的分类回收习惯;
7、智能回收箱也有利于减轻环卫部门的作业量和处置成本,推动垃圾处理行业向正规化、智能化方向发展。
附图说明
图1为本发明的智慧城市环保回收箱结构示意图;
图2为本发明的智慧城市环保回收箱内部结构示意图;
图3为本发明的智慧城市环保回收箱的称重和识别机构结构示意图;
图4为本发明的智慧城市环保回收箱的垃圾回收方法的流程图;
图中标记说明:1、箱体;2、投放口;3、识别区;4、显示区;5、箱门;
6、行为识别部;7、能源装置;
8、垃圾判定模块;8-1、称重模块;8-2、物质识别模块;8-3、计算模块;
9、内仓;10、压盘;11、压力杆;12、信息处理模块。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能,下面结合附图,对本发明一种智慧城市环保回收箱和垃圾回收方法做进一步详细的描述。
如图1所示,展示了智慧城市环保回收箱的整体结构。
一种智慧城市环保回收箱,包括箱体、能源装置、行为识别部、垃圾判定模块、内仓、垃圾压缩装置和信息处理模块。
每一个回收箱针对性回收一类垃圾,例如:金属、纸张、塑料。
箱体为智慧城市环保回收箱的基础承载体,其上设置有投放口、识别区、显示区和箱门;
箱体上印刷该回收箱回收的垃圾种类信息。
投放口,在箱体正面上部设置椭圆形投放口用于投放垃圾,在投放口内侧设置单侧开启的活动门,常态为关闭,在识别投放人信息后,根据投放行为打开活动门;
识别区,设置投放口的一侧,在具备身份识别功能,可以识别投放者的身份信息,例如通过身份卡、IC卡或人脸信息进行身份识别,同时还具备将投放的垃圾折算的碳排放量输入相应身份信息的功能
显示区,设置投放口的另一侧,常态显示智慧城市环保回收箱回收的垃圾种类;垃圾投放后显示识别出的投放垃圾的种类、重量、折算的碳排放量信息;
如果投放异常,会显示异常的种类和对应的信息;
箱门,设置在箱体正面下部,用于取出的投放的垃圾。
内仓,用于盛放投入的垃圾,设置在箱体内,放置于垃圾判定模块上;
能源装置,设置于箱体的顶部,包括一个太阳能板和一块储能电池,太阳能板用于太阳能的转化,储能电池储存太阳能板转化的能量,为环保回收箱的各功能装置提供能源支持。
行为识别部,设置在箱体顶部的一侧,包括可见光传感器和红外传感器,用于全天候识别投放人员的投放行为,其中采用了成熟的YOLOv6算法结合行为模型和已经经过训练的数据集,判断投放者是否为正常的投放垃圾行为,当判断为异常行为时,将异常报警信号传输给信息处理模块,信息处理模块处理信息后发出报警警告,如异常行为持续将采用网络报警方式向110进行报警。
识别的信息包括是否携带准备投放的垃圾、运动行为、行走路线、对环保回收箱的操作是否符合正常操作流程范围。
异常行为包括不投放垃圾,而采用器具或徒手获取回收箱内的垃圾的行为、采用暴力手段破坏回收箱的行为。
垃圾判定模块,设置于箱体内的底部,安装于箱体的下方;包括称重模块、物质识别模块和计算模块;
称重模块,为一个重量采集器,用于称取内仓中的垃圾的重量,可以采用台秤,地磅形式;
物质识别模块,安装在称重模块的一侧,高于放置于称重模块上的内仓的最高点,物质识别模块包括图像采集器、红外探测器和金属探测器,采集投放入内仓的物质的图像信息、红外指征、是否为金属的信息;
计算模块;收集称重模块和物质识别模块的信息,通过图像信息计算出投放垃圾的体积信息,结合红外探测器和金属探测器的信息以及重量信息,可以计算投放垃圾的体积、密度、是否为金属、对垃圾种类如纸张、塑料做初期计算和判断;并通过神经网模型与在计算模块中预先存储的各种垃圾类型的体积、密度、红外指征信息进行快速比对,判断投放垃圾种类是否符合本环保回收箱的回收种类,不符合将异常信息传输给信息处理模块,符合则将重量和物质种类信息传输给信息处理模块。
垃圾压缩装置包括压盘和压力杆,压力杆安装于箱体顶部内侧,一端安装有压盘,压盘略小于内仓的尺寸,压力杆为压盘提供下压盛放与内仓中垃圾的动力,压力杆一端设置有压力传感器。
每次投放垃圾后进行一次压缩操作。
信息处理模块,接受行为识别部、垃圾判定模块和识别区的信息,进行相关计算和控制垃圾压缩装置;并将相应信息输出至识别区和显示区。
信息处理模块还配置有语音报警装置,用于警示异常投放行为和不符合本环保回收箱回收种类的行为。信息处理模块对于异常投放行为进行记录,对于一段时间内异常行为投放次数超过一定阈值的身份信息,作黑名单处理,将不允许进行投放垃圾的行为,并通过声音和显示区进行提醒,并给出接收投放时间的预报。
信息处理模块接受到计算模块的信息,根据实时更新的兑换比例,为投放人计算投放的垃圾折算的碳排放指标或积分,输出至识别区和显示区。
信息处理模块在识别图像采集器采集到垃圾基本装满内仓时,启动垃圾压缩装置对垃圾进行压缩,当压缩之内仓的上部预设位置时,压力传感器达到预设压力值,则发送信息通知操作员进行垃圾的回收。
垃圾投放人投放垃圾时,智慧城市环保回收箱的垃圾回收方法的实现过程为:
S1,行为识别部,利用可见光传感器和红外传感器,采集投放者的投放行为,识别的信息包括是否携带准备投放的垃圾、运动行为、行走路线、对环保回收箱的操作是否符合正常操作流程范围,是否有破坏或异常获取的行为;如果异常行为出现,则传输给信息处理模块处理,否则继续检测探测;
S2,识别区对进行投放者的身份识别;并在显示区再次提示本环保回收箱的的回收种类,同时进行语音播报;
S3,垃圾判定模块对投放的垃圾,采集投放入内仓的物质重量、图像信息、红外指征、是否为金属的信息;计算出投放垃圾的体积信息,结合红外和金属探测器的信息以及重量信息,可以计算投放垃圾的体积、密度、是否为金属、纸张、塑料做初期计算和判断;
通过神经网模型与在计算模块中预先存储的各种垃圾及种类的体积、密度、红外指征信息进行快速比对,判断投放垃圾种类是否符合本环保回收箱的回收种类,不符合将异常信息传输给信息处理模块,符合则将重量和物质种类信息传输给信息处理模块;
S4,信息处理模块,出现异常信息,作出语音报警和不对投放垃圾进行碳排放量的折算;
确认投放垃圾符合要求,根据实时更新的兑换比例,为投放人计算投放的垃圾折算的碳排放指标;折算的碳排放指标存储在投放人的信息中,同时输出至识别区和显示区。
无人值守的环保回收箱的应用带来了诸多益处。首先,它们通过智能技术使得垃圾分类回收更为便捷和智能。其次,这些设备可以自动识别垃圾种类、自动称重、自动计算回收价格,从而提高垃圾分类的准确性和效率。
此外,新型的数字化回收模式不仅提升了垃圾回收量,还增强了居民对垃圾分类的参与意识。方便了他们的生活,使他们不再需要担心废品堆积的问题,而且还可以通过积分兑换实用的物品。
在数据方面,这些设备通过前端采集的数据,结合数字化平台等技术,形成了资源回收再利用链条的数据汇集与跟踪。根据回收物信息,还可绘制出用户画像,了解用户的行为偏好,进一步培养和引导居民的分类回收习惯。
此外,智能回收箱也有利于减轻环卫部门的作业量和处置成本,推动垃圾处理行业向正规化、智能化方向发展。
总的来说,无人值守环保回收箱的应用对于改善环境、提升垃圾分类效率以及推动资源循环利用产业发展都起到了积极作用。
可以理解,本发明是通过一些实施例进行描述的,本领域技术人员知悉的,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外,在本发明的教导下,可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此,本发明不受此处所公开的具体实施例的限制,所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (9)
1.一种智慧城市环保回收箱,其特征在于,包括箱体、能源装置、行为识别部、垃圾判定模块、内仓、垃圾压缩装置和信息处理模块;
箱体为环保回收箱的基础承载体,其上设置有投放口、识别区、显示区和箱门;
箱体上印刷该回收箱回收的垃圾种类信息;
投放口,在箱体正面上部设置椭圆形投放口用于投放垃圾,在投放口内侧设置单侧开启的活动门,常态为关闭,在识别投放人信息后,根据投放行为打开活动门;
识别区,设置投放口的一侧,在具备身份识别功能,可以识别投放者的身份信息,例如通过身份卡、IC卡或人脸信息进行身份识别,同时还具备将投放的垃圾折算的碳排放量输入相应身份信息的功能
显示区,设置投放口的另一侧,常态显示环保回收箱回收的垃圾种类;垃圾投放后显示识别出的投放垃圾的种类、重量、折算的碳排放量信息;
如果投放异常,会显示异常的种类和对应的信息;
箱门,设置在箱体正面下部,用于取出的投放的垃圾;
内仓,用于盛放投入的垃圾,设置在箱体内,放置于垃圾判定模块上;
能源装置,为环保回收箱的各功能装置提供能源支持;
行为识别部,识别投放者的投放行为,判断是否存在异常;
垃圾判定模块,对投放的进行识别和类别判定,并进行称重;
垃圾压缩装置,每次投放垃圾后进行一次压缩操作;
信息处理模块,综合处理各模块的信息并对投放的垃圾进行碳排放量计算,同时可以对异常行为进行报警。
2.根据权利要求1所述的智慧城市环保回收箱,其特征在于,
能源装置,设置于箱体的顶部,包括一个太阳能板和一块储能电池,太阳能板用于太阳能的转化,储能电池储存太阳能板转化的能量,为环保回收箱的各功能装置提供能源支持。
3.根据权利要求1所述的智慧城市环保回收箱,其特征在于,
行为识别部,设置在箱体顶部的一侧,包括可见光传感器和红外传感器,用于全天候识别投放人员的投放行为,其中采用了成熟的YOLOv6算法结合行为模型和已经经过训练的数据集,判断投放者是否为正常的投放垃圾行为,当判断为异常行为时,将异常报警信号传输给信息处理模块,信息处理模块处理信息后发出报警警告,如异常行为持续将采用网络报警方式向110进行报警;
识别的信息包括是否携带准备投放的垃圾、运动行为、行走路线、对环保回收箱的操作是否符合正常操作流程范围;
异常行为包括不投放垃圾,而采用器具或徒手获取回收箱内的垃圾的行为、采用暴力手段破坏回收箱的行为。
4.根据权利要求1所述的智慧城市环保回收箱,其特征在于,
垃圾判定模块,设置于箱体内的底部,安装于箱体的下方;包括称重模块、物质识别模块和计算模块;
称重模块,为一个重量采集器,用于称取内仓中的垃圾的重量,可以采用台秤,地磅形式;
物质识别模块,安装在称重模块的一侧,高于放置于称重模块上的内仓的最高点,物质识别模块包括图像采集器、红外探测器和金属探测器,采集投放入内仓的物质的图像信息、红外指征、是否为金属的信息;
计算模块;收集称重模块和物质识别模块的信息,通过图像信息计算出投放垃圾的体积信息,结合红外探测器和金属探测器的信息以及重量信息,可以计算投放垃圾的体积、密度、是否为金属、对垃圾种类如纸张、塑料做初期计算和判断;并通过神经网模型与在计算模块中预先存储的各种垃圾类型的体积、密度、红外指征信息进行快速比对,判断投放垃圾种类是否符合本环保回收箱的回收种类,不符合将异常信息传输给信息处理模块,符合则将重量和物质种类信息传输给信息处理模块。
5.根据权利要求1所述的智慧城市环保回收箱,其特征在于,
垃圾压缩装置包括压盘和压力杆,压力杆安装于箱体顶部内侧,一端安装有压盘,压盘略小于内仓的尺寸,压力杆为压盘提供下压盛放与内仓中垃圾的动力,压力杆一端设置有压力传感器。
6.根据权利要求1所述的智慧城市环保回收箱,其特征在于,
信息处理模块,接受行为识别部、垃圾判定模块和识别区的信息,进行相关计算和控制垃圾压缩装置;并将相应信息输出至识别区和显示区;
信息处理模块接受到计算模块的信息,根据实时更新的兑换比例,为投放人计算投放的垃圾折算的碳排放指标或积分,输出至识别区和显示区。
7.根据权利要求6所述的智慧城市环保回收箱,其特征在于,
信息处理模块还配置有语音报警装置,用于警示异常投放行为和不符合本环保回收箱回收种类的行为;信息处理模块对于异常投放行为进行记录,对于一段时间内异常行为投放次数超过一定阈值的身份信息,作黑名单处理,将不允许进行投放垃圾的行为,并通过声音和显示区进行提醒,并给出接收投放时间的预报。
8.根据权利要求6所述的智慧城市环保回收箱,其特征在于,
信息处理模块在识别图像采集器采集到垃圾基本装满内仓时,启动垃圾压缩装置对垃圾进行压缩,当压缩之内仓的上部预设位置时,压力传感器达到预设压力值,则发送信息通知操作员进行垃圾的回收。
9.一种使用1-8所述的智慧城市环保回收箱的垃圾回收方法,其特征在于,
垃圾投放人投放垃圾时,智慧城市环保回收箱的垃圾回收方法的实现过程为:
S1,行为识别部,利用可见光传感器和红外传感器,采集投放者的投放行为,识别的信息包括是否携带准备投放的垃圾、运动行为、行走路线、对环保回收箱的操作是否符合正常操作流程范围,是否有破坏或异常获取的行为;如果异常行为出现,则传输给信息处理模块处理,否则继续检测探测;
S2,识别区对进行投放者的身份识别;并在显示区再次提示本环保回收箱的的回收种类,同时进行语音播报;
S3,垃圾判定模块对投放的垃圾,采集投放入内仓的物质重量、图像信息、红外指征、是否为金属的信息;计算出投放垃圾的体积信息,结合红外和金属探测器的信息以及重量信息,可以计算投放垃圾的体积、密度、是否为金属、纸张、塑料做初期计算和判断;
通过神经网模型与在计算模块中预先存储的各种垃圾及种类的体积、密度、红外指征信息进行快速比对,判断投放垃圾种类是否符合本环保回收箱的回收种类,不符合将异常信息传输给信息处理模块,符合则将重量和物质种类信息传输给信息处理模块;
S4,信息处理模块,出现异常信息,作出语音报警和不对投放垃圾进行碳排放量的折算;
确认投放垃圾符合要求,根据实时更新的兑换比例,为投放人计算投放的垃圾折算的碳排放指标;折算的碳排放指标存储在投放人的信息中,同时输出至识别区和显示区。
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