JP7369472B2 - 杭打ち船、並びにその姿勢調整、測位制御及び杭打ち方法 - Google Patents
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Description
レーダー波浪計により各方向の波浪の高さと周期を測定し、測定されたデータをコンピュータに伝送するステップ1と、
コンピュータが、ステップ1のデータに基づいてANSYS/AQWA流体力学解析ソフトにより、船体がY軸まわりのピッチング運動する角度
、船体がX軸まわりのローリング運動する角度
、船体がZ軸に沿ってヒービング運動する変位sを求め、角度と変位のデータをコンピュータに伝送するステップ2と、
船体モデルを構築し、当該杭打ち船を直方体として簡略化し、杭打ち船の浮力中心を円心として直角座標系を作成し、船体の長さ方向に沿ってX軸の正方向を設定し、Y軸及びZ軸を右手の法則により確定し、Y軸が船体の幅方向に沿い、Z軸の正方向が杭打ち船の甲板に垂直でかつ上向きであるステップ3と、
コンピュータがソフトにより求められた角度を受信し、船体がY軸まわりのピッチング運動する場合、船の静止状態における喫水線をMNとしてマークし、杭打ち船がY軸まわりのピッチング運動するときの喫水線をM1N1としてマークし、Y軸まわりの下向きに傾斜する一端の排水体積Vyを測定可能であり、杭打ち船の長さをLとし、幅をbとし、バラストタンクの内径をaとし、M1N1とMNとの間の角度をWyとし、浮力中心からX軸の正方向の船べりの距離をL2とし、浮力中心からY軸の正方向の船べりの距離をb2とすると、沈下くさび形部体積(immersed wedge volume)Vyの部分の水のY軸に対する静的モーメントが
であり、
バラストタンク内の水体積のY軸に対する静的モーメントが
であり、
沈下くさび形部体積のY軸に対する静的モーメントと、一方側のバラストタンク内の水量のY軸に対する静的モーメントが等しい場合に、
となり、
船体の下向きに傾斜する一端の油圧シリンダーの下向きの変位量
を得るステップ4と、
船体がX軸まわりのローリング運動する場合、船の静止状態における喫水線をM2N2としてマークし、杭打ち船がX軸まわりのピッチング運動するときの喫水線をM3N3としてマークし、xがM2N2とM3N3との間の角度であり、X軸まわりの下向きに傾斜する一端の排水体積Vxが分かり、すると、沈下くさび形部体積Vxの部分の水のX軸に対する静的モーメントが
であり、
バラストタンク内の水体積のX軸に対する静的モーメントが
であり、
沈下くさび形部体積のX軸に対する静的モーメントと一方側のバラストタンク内の水量のX軸に対する静的モーメントが等しい場合に、
となり、
船体の下向きに傾斜する一端の2つの油圧シリンダーの下向きの変位量
を得るステップ5と、
船体がZ軸に沿ってヒービング運動する場合、船の静止状態における喫水線をM4N4としてマークし、杭打ち船がZ軸に沿って回転してヒービング運動するときの喫水線をM5N5としてマークし、船体の減少する排水量の体積Vzが分かり、Vz=bhsであり、バラストタンク内から排出すべき水体積を
とし、すると、船体の減少する排水量の体積Vzがバラストタンク内から排出される水体積V1と等しい、即ち、
となるはずであり、これによって、船体の4つの油圧シリンダーの下向きの変位量
を得るステップ6と、
コンピュータにより水押し板からバラストタンクの頂部の距離を算出し、続いて、各油圧シリンダーをそれぞれ制御して伸長させ、バラストタンク内の水を海に排水し、船体の下向きの端に対して海水に上向きの反力を発生させ、杭打ち船の浮力を増加させ、杭打ち船に対して姿勢調整を行うステップ7と、を含む杭打ち船の姿勢調整方法である。
船体に2つのGPS信号受信機及びスキャナを取り付け、平面内に絶対座標系XOY及び船上座標系X’O’Y’を構築するステップ1と、
GPS信号受信機が座標情報を受信し、衛星基地局から発信した差分信号とともに用いてGPS信号受信機の絶対座標系における正確な位置座標を得るステップ2と、
GPS信号受信機のうちの一方の位置座標及び取付位置に基づいて船上座標系の原点の絶対座標系における座標
を得るステップ3と、
2つのGPS信号受信機の位置座標に基づいて船上座標系のY’方向を得るステップ4と、
杭打ち船を作業領域に引航してアンカーを下ろし、アンカーケーブル接続点に取り付けられている角度計によりアンカーケーブルの角度を測定し、アンカーケーブルの繰出し長さに基づいてアンカーの分布点
のそれぞれの絶対座標系XOYにおける位置座標
を算出するステップ5と、
船体の中心Oの座標を測位し、船が
点にあるとき、アンカーと船体との接続点
のそれぞれの絶対座標系における座標が
であるステップ6と、
船上座標系X’O’Y’において、接続点
のそれぞれと船の中心Oとの位置関係に基づいて、測位されたOの座標とともに用いて接続点のそれぞれの絶対座標系XOYにおける座標
を得るステップ7と、
縦杭の目標点の位置を
とし、船体のインポジション姿勢に基づいて杭打ち船のインポジション時の船上座標系の原点O’の位置
(θは、船体の回転角度である)を得るステップ8と、
杭打ち船がO点からO’点まで運動する場合の、船体の運動時間をa(s)と設定し、各方向の運動速度
(ただし、
は、絶対座標系における船体のX方向に沿う運動速度であり、
は、絶対座標系における船体のY方向に沿う運動速度であり、
は、船体の回転の角速度である)を得るステップ9と、
船体がO’点に運動するときの、アンカーと船体との接続点
のそれぞれの絶対座標系における座標を
とすると、
時刻tに、
の座標が
であるステップ10と、
ワイヤロープの長さを算出し、水深をhとし、ワイヤロープの弛みを無視すると、ワイヤロープの長さ
が
であるステップ11と、
時刻tに、ウインドラスのそれぞれの繰込み速度
が
であるステップ12と、
求められた速度に基づいてそれぞれのウインドラスの繰込み/繰出し速度を制御し、杭打ち船の迅速で正確な運動を実現するステップ13と、を含む杭打ち船の測位制御方法。
杭打ち船を作業領域に引航し、測位アンカーを下ろし、縦杭が載置された輸送船がインポジションするステップ1と、
杭枠を持ち上げ、前記杭打ち船の姿勢調整方法により、杭枠の持ち上げ中に船体を水平に維持するステップ2と、
杭打ち船の測位システムにより船体の位置及び縦杭が載置された目標位置を確定してから、前記杭打ち船の運動測位方法により、縦杭が載置された目標位置に運動するように杭打ち船を制御するステップ3と、
ワイヤロープを繰り込む/繰り出すようにフックウインチを制御し、フックを、輸送船まで下ろし、縦杭のシャックルにかけるステップ4と、
ワイヤロープを繰り込む/繰り出すようにフックウインチを制御し、縦杭を吊り上げ、鉛直にするステップ5と、
杭ホルダーの伸縮アームを持ち上げて縦杭をクランプするステップ6と、
前記杭打ち船の運動測位方法により、縦杭の杭打ち位置に運動するように杭打ち船を制御し、2つのスキャナにより縦杭の位置にずれがあるか否かを検出し、縦杭の位置と姿勢にずれがある場合、杭ホルダーを制御して小範囲で運動させることで、ずれの補正作用を奏するステップ7と、
油圧パイルハンマーを所定の高さだけ降下させ、杭頭キャップを縦杭の頂端に被るステップ8と、
油圧パイルハンマーを始動させ、杭打ち作業を開始し、杭打ち中、検出システムにより縦杭の毎回の打撃後の泥への進入深さをリアルタイム検出し、検出結果に基づいて油圧パイルハンマーの打撃エネルギーをリアルタイム調整し、同時に、杭打ち船の姿勢調整システムにより、船体が波浪の影響を受けず、作業中に水平状態を維持することを確保するステップ9と、
縦杭を所定の深さまで打ち込んだ後、杭ホルダーを引き戻すステップ10と、
縦杭1組が全て泥に進入するまでステップ3~10を繰り返し、群杭の杭打ち作業が完成するステップ11と、
杭ホルダーを引き戻し、杭枠を横にし、測位アンカーを回収し、杭打ち船を次の作業領域に引航する準備をするステップ12と、を含む杭打ち船の杭打ち方法である。
レーダー波浪計により各方向の波浪の高さと周期を測定し、測定されたデータをコンピュータに伝送するステップ1と、
コンピュータが、ステップ1のデータに基づいてANSYS/AQWA流体力学解析ソフトにより、船体がY軸まわりのピッチング運動する角度
、船体がX軸まわりのローリング運動する角度
、船体がZ軸に沿ってヒービング運動する変位sを求め、角度と変位のデータをコンピュータに伝送するステップ2と、
船体モデルを構築し、当該杭打ち船を直方体として簡略化し、杭打ち船の浮力中心を円心として直角座標系を作成し、船体の長さ方向に沿ってX軸の正方向を設定し、Y軸及びZ軸が右手の法則により確定され、Y軸が船体の幅方向に沿い、Z軸の正方向が杭打ち船の甲板に垂直でかつ上向きであるステップ3と、
コンピュータがソフトにより求められた角度を受信し、船体がY軸まわりのピッチング運動する場合、船の静止状態における喫水線をMNとしてマークし、杭打ち船がY軸まわりのピッチング運動するときの喫水線をM1N1としてマークし、Y軸まわりの下向きに傾斜する一端の排水体積Vyを測定可能であり、杭打ち船の長さをLとし、幅をbとし、バラストタンクの内径をaとし、M1N1とMNとの間の角度をWyとし、浮力中心からX軸の正方向の船べりの距離をL2とし、浮力中心からY軸の正方向の船べりの距離をb2とすると、沈下くさび形部体積(immersed wedge volume)Vyの部分の水のY軸に対する静的モーメントが
であり、
バラストタンク内の水体積のY軸に対する静的モーメントが
であり、
沈下くさび形部体積のY軸に対する静的モーメントと、一方側のバラストタンク内の水量のY軸に対する静的モーメントが等しい場合に、
となり、
船体の下向きに傾斜する一端の油圧シリンダーの下向きの変位量
を得るステップ4と、
船体がX軸まわりのローリング運動する場合、船の静止状態における喫水線をM2N2としてマークし、杭打ち船がX軸まわりのピッチング運動するときの喫水線をM3N3としてマークし、xがM2N2とM3N3との間の角度であり、X軸まわりの下向きに傾斜する一端の排水体積Vxが分かり、すると、沈下くさび形部体積Vx部分の水のX軸に対する静的モーメントが
であり、
バラストタンク内の水体積のX軸に対する静的モーメントが
であり、
沈下くさび形部体積のX軸に対する静的モーメントと一方側のバラストタンク内の水量のX軸に対する静的モーメントが等しい場合に、
となり、
船体の下向きに傾斜する一端の2つの油圧シリンダーの下向きの変位量
を得るステップ5と、
船体がZ軸に沿ってヒービング運動する場合、船の静止状態における喫水線をM4N4としてマークし、杭打ち船がZ軸に沿って回転してヒービング運動するときの喫水線をM5N5としてマークし、船体の減少する排水量の体積Vzが分かり、Vz=bhsであり、バラストタンク内から排出すべき水体積を
とし、すると、船体の減少する排水量の体積Vzがバラストタンク内から排出される水体積V1と等しい、即ち、
となるはずであり、これによって、船体の4つの油圧シリンダーの下向きの変位量
を得るステップ6と、
コンピュータにより水押し板からバラストタンクの頂部の距離を算出し、続いて、各油圧シリンダーをそれぞれ制御して伸長させ、バラストタンク内の水を海に排水し、船体の下向きの端に対して海水に上向きの反力を発生させ、杭打ち船の浮力を増加させ、杭打ち船に対して姿勢調整を行うステップ7と、を含む。
船体にGPS信号受信機及びスキャナを2つ取り付け、平面内に絶対座標系及び船上座標系X’O’Y’を構築するステップ1と、
GPS信号受信機が座標情報を受信し、衛星基地局から発信した差分信号とともに用いてGPS信号受信機の絶対座標系における正確な位置座標を得るステップ2と、
GPS信号受信機のうちの一方の位置座標及び取付位置に基づいて船上座標系の原点の絶対座標系における座標
を得るステップ3と、
2つのGPS信号受信機の位置座標に基づいて船上座標系のY’方向を得るステップ4と、
杭打ち船を作業領域に引航してアンカーを下ろし、アンカーケーブル接続点に取り付けられている角度計によりアンカーケーブルの角度を測定し、アンカーケーブルの繰出し長さに基づいて8つのアンカーの分布点
の絶対座標系XOYにおける位置座標
を算出するステップ5と、
船体の中心Oの座標を測位し、船が
点にあるとき、8つのアンカーと船体との接続点
の絶対座標系における座標が
であるステップ6と、
船上座標系X’O’Y’において、8つの接続点
と船の中心Oとの位置関係に基づいて、測位されたOの座標とともに用いて8つの接続点の絶対座標系XOYにおける座標
を得るステップ7と、
縦杭の目標点の位置を
とし、船体のインポジション姿勢に基づいて杭打ち船のインポジション時の船上座標系の原点O’の位置
(θは、船体の回転角度である)を得るステップ8と、
杭打ち船がO点からO’点まで運動する場合の、船体の運動時間をa(s)と設定し、各方向の運動速度
(ただし、
は、絶対座標系における船体のX方向に沿う運動速度であり、
は、絶対座標系における船体のY方向に沿う運動速度であり、
は、船体の回転の角速度である)を得るステップ9と、
船体がO’点に運動するときの、8つのアンカーと船体との接続点
の絶対座標系における座標を
とすると、
時刻tに、
の座標が
であるステップ10と、
ワイヤロープの長さを算出し、水深をhとし、ワイヤロープの弛みを無視すると、ワイヤロープの長さ
が
であるステップ11と、
時刻tに、8つのウインドラスの繰込み速度
が
であるステップ12と、
求められた速度に基づいて8つのウインドラスの繰込み/繰出し速度を制御し、杭打ち船の迅速で正確な運動を実現するステップ13と、を含む。
杭打ち船1を作業領域に引航し、測位アンカーを下ろし、縦杭が載置された輸送船がインポジションするステップ1と、
杭枠12を持ち上げ、前記杭打ち船の姿勢調整方法により、杭枠12の持ち上げ中に船体を水平に維持するステップ2と、
杭打ち船1の測位システムにより船体の位置及び縦杭11が載置された目標位置を確定してから、前記杭打ち船1の運動測位方法により、縦杭11が載置された目標位置に運動するように杭打ち船1を制御するステップ3と、
ワイヤロープを繰り込む/繰り出すようにフックウインチを制御し、フックを、輸送船まで下ろし、縦杭11のシャックルにかけるステップ4と、
ワイヤロープを繰り込む/繰り出すようにフックウインチを制御し、縦杭11を吊り上げ、鉛直にするステップ5と、
杭ホルダー6の伸縮アームを持ち上げ、主駆動機構が杭把持ユニットを駆動して縦杭11に接近させてから、縦杭11を強く押すように第1クランプブロック及び第2クランプブロックを移動するステップ6と、
前記杭打ち船1の運動測位方法により、縦杭11の杭打ち位置に運動するように杭打ち船1を制御し、縦杭11の位置と姿勢にずれがある場合、杭ホルダー6を制御して小範囲で運動させることで、ずれの補正作用を奏するステップ7と、
油圧パイルハンマー13を所定の高さだけ降下させ、杭頭キャップ7を縦杭11の頂端に被るステップ8と、
油圧パイルハンマー13を始動させ、杭打ち作業を開始し、杭打ち中、検出システムにより縦杭11の毎回の打撃後の泥への進入深さをリアルタイム検出し、検出結果に基づいて油圧パイルハンマー13の打撃エネルギーをリアルタイム調整し、同時に、杭打ち船1の姿勢調整システムにより、船体が波浪の影響を受けず、作業中に水平状態を維持することを確保するステップ9と、
縦杭を所定の深さまで打ち込んだ後、杭ホルダー6を引き戻すステップ10と、
縦杭11の1組が全て泥に進入するまでステップ3~10を繰り返し、群杭の杭打ち作業が完成するステップ11と、
杭ホルダー6を引き戻し、杭枠12を横にし、測位アンカーを回収し、杭打ち船1を次の作業領域に引航する準備をするステップ12と、を含む。
Claims (3)
- スリップブレーキ装置が設けられている船体を備え、船首に杭枠がヒンジ接続で設けられており、船首に杭吊り装置が設けられており、杭枠に杭打ち装置及び杭把持装置が設けられており、杭打ち装置が杭枠に設けられている杭打ちガイドレールを含み、杭打ちガイドレールにパイルハンマーが可動に設けられており、パイルハンマーの底部に杭頭キャップが接続されている杭打ち船であって、測位制御システム、船体姿勢調整システムをさらに含み、前記船体姿勢調整システムが、甲板下に対称に配置され、船体の浮き状態を調整する少なくとも4つの浮力調節装置と、船体に設けられているレーダー波浪計とを含み、浮力調節装置が、船体に設けられているバラストタンクと、甲板の下面に設けられている接続板とを含み、接続板に鉛直下向きに設けられている推進装置がヒンジで接続されており、バラストタンクの底部に外界と連通するスルーホールが設けられており、バラストタンク内かつ液面上に水押し板が設けられており、推進装置の端部がバラストタンクの頂板を通過して水押し板とヒンジで接続されており、レーダー波浪計がコンピュータ制御システムと接続されており、レーダー波浪計でデータを検出して各推進装置の必要な運動距離を算出し、水押し板を駆動して上下移動させることによって水を排出又は流入させることにより、船体の浮き状態を制御し、前記測位制御システムが、コンピュータ制御システムと接続され、船体の2つの異なる位置に設けられているGPS信号受信機と、コンピュータ制御システムと接続され、船体に設けられ、少なくとも4つの異なる位置でアンカーを下ろすウインドラスとを含み、船体において、船体のエンドコーナーに配置されているアンカーケーブル接続点が対応的に設けられており、アンカーケーブル接続点に、コンピュータ制御システムと接続され、アンカーケーブルの角度を測定する角度計が取り付けられており、コンピュータ制御システムがGPS信号受信機により船体の位置情報を取得し、絶対座標系及び船上座標系を構築し、さらに、船体の移動時の各アンカーと船体との接続点の絶対座標系におけるリアルタイム位置情報及び各アンカーケーブルの長さを算出し、最終的に各ウインドラスの繰込み/繰出し速度を得て船体の運動を制御することを特徴とする杭打ち船において、
船体にGPS信号受信機及びスキャナを2つ取り付け、平面内に絶対座標系及び船上座標系X’O’Y’を構築するステップ1と、
GPS信号受信機が座標情報を受信し、衛星基地局から発信した差分信号とともに用いてGPS信号受信機の絶対座標系における正確な位置座標を得るステップ2と、
GPS信号受信機のうちの一方の位置座標及び取付位置に基づいて船上座標系の原点の絶対座標系における座標
2つのGPS信号受信機の位置座標に基づいて船上座標系のY’方向を得るステップ4と、
杭打ち船を作業領域に引航してアンカーを下ろし、アンカーケーブル接続点に取り付けられている角度計によりアンカーケーブルの角度を測定し、アンカーケーブルの繰出し長さに基づいて、アンカーの分布点
船体の中心Oの座標を測位し、船が
船上座標系X’O’Y’において、接続点
縦杭の目標点の位置
杭打ち船がO点からO’点まで運動する場合の、船体の運動時間をa(s)と設定し、各方向の運動速度
船体がO’点に運動するときの、アンカーと船体との接続点
時刻tに、
ワイヤロープの長さを算出し、水深をhとし、ワイヤロープの弛みを無視すると、ワイヤロープの長さ
時刻tに、ウインドラスのそれぞれの繰込み速度
求められた速度に基づいてそれぞれのウインドラスの繰込み/繰出し速度を制御し、杭打ち船の迅速で正確な運動を実現するステップ13と、を含む
杭打ち船の測位制御方法。 - レーダー波浪計により各方向の波浪の高さと周期を測定し、測定されたデータをコンピュータに伝送するステップ1と、
コンピュータが、ステップ1のデータに基づいて流体力学解析ソフトにより、船体がY軸まわりのピッチング運動する角度
船体モデルを構築し、当該杭打ち船を直方体として簡略化し、杭打ち船の浮力中心を円心として直角座標系を作成し、船体の長さ方向に沿ってX軸の正方向を設定し、Y軸及びZ軸を右手の法則により確定し、Y軸が船体の幅方向に沿い、Z軸の正方向が杭打ち船の甲板に垂直でかつ上向きであるステップ3と、
コンピュータがソフトにより求められた角度を受信し、船体がY軸まわりのピッチング運動する場合、船の静止状態における喫水線をMNとしてマークし、杭打ち船がY軸まわりのピッチング運動するときの喫水線をM1N1としてマークし、Y軸まわりの下向きに傾斜する一端の排水体積Vyを測定可能であり、杭打ち船の長さをLとし、幅をbとし、バラストタンクの内径をaとし、M1N1とMNとの間の角度を
バラストタンク内の水体積のY軸に対する静的モーメントが
沈下くさび形部体積のY軸に対する静的モーメントと、一方側のバラストタンク内の水量のY軸に対する静的モーメントが等しい場合に、
船体の下向きに傾斜する一端の油圧シリンダーの下向きの変位量
船体がX軸まわりのローリング運動する場合、船の静止状態における喫水線をM2N2としてマークし、杭打ち船がX軸まわりのピッチング運動するときの喫水線をM3N3としてマークし、
バラストタンク内の水体積のX軸に対する静的モーメントが
沈下くさび形部体積のX軸に対する静的モーメントと一方側のバラストタンク内の水量のX軸に対する静的モーメントが等しい場合に、
船体の下向きに傾斜する一端の2つの油圧シリンダーの下向きの変位量
船体がZ軸に沿ってヒービング運動する場合、船の静止状態における喫水線をM4N4としてマークし、杭打ち船がZ軸に沿って回転してヒービング運動するときの喫水線をM5N5としてマークし、船体の減少する排水量の体積Vzが分かり、Vz=bhsであり、バラストタンク内から排出すべき水体積を
コンピュータにより水押し板からバラストタンクの頂部の距離を算出し、続いて、各油圧シリンダーをそれぞれ制御して伸長させ、バラストタンク内の水を海に排水し、船体の下向きの端に対して海水に上向きの反力を発生させ、杭打ち船の浮力を増加させ、杭打ち船に対して姿勢調整を行うステップ7と、を含む
請求項1に記載の杭打ち船の測位制御方法。 - 杭打ち船を作業領域に引航し、測位アンカーを下ろし、縦杭が載置された輸送船がインポジションするステップ1と、
杭枠を持ち上げ、請求項1に記載の杭打ち船の測位制御方法により、杭枠の持ち上げ中に船体を水平に維持するステップ2と、
杭打ち船の測位システムにより船体の位置及び縦杭が載置された目標位置を確定してから、請求項1に記載の杭打ち船の測位制御方法により、縦杭が載置された目標位置に運動するように杭打ち船を制御するステップ3と、
ワイヤロープを繰り込む/繰り出すようにフックウインチを制御し、フックを、輸送船まで下ろし、縦杭のシャックルにかけるステップ4と、
ワイヤロープを繰り込む/繰り出すようにフックウインチを制御し、縦杭を吊り上げ、鉛直にするステップ5と、
杭ホルダーを持ち上げて縦杭をクランプするステップ6と、
請求項1に記載の杭打ち船の測位制御方法により、縦杭の杭打ち位置に運動するように杭打ち船を制御し、2つのスキャナにより縦杭の位置にずれがあるか否かを検出し、縦杭の位置と姿勢にずれがある場合、杭ホルダーを制御して小範囲で運動させることで縦杭の位置を調整するステップ7と、
油圧パイルハンマーを所定の高さだけ降下させ、杭頭キャップを縦杭の頂端に被るステップ8と、
油圧パイルハンマーを始動させ、杭打ち作業を開始し、杭打ち中、検出システムにより縦杭の毎回の打撃後の泥への進入深さをリアルタイム検出し、検出結果に基づいて油圧パイルハンマーの打撃エネルギーをリアルタイム調整し、同時に、杭打ち船の姿勢調整システムにより、船体が波浪の影響を受けず、作業中に水平状態を維持することを確保するステップ9と、
縦杭を所定の深さまで打ち込んだ後、杭ホルダーを引き戻すステップ10と、
縦杭1組が全て泥に進入するまでステップ3~10を繰り返し、群杭の杭打ち作業を完成するステップ11と、
杭ホルダーを引き戻し、杭枠を横にし、測位アンカーを回収し、杭打ち船を次の作業領域に引航する準備をするステップ12と、を含む
請求項1に記載の杭打ち船の測位制御方法。
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