FF总线控制系统设计与应用

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出版者:
作者:钟耀球
出品人:
页数:248
译者:
出版时间:2010-1
价格:28.00元
装帧:
isbn号码:9787508393711
丛书系列:
图书标签:
  • 控制科学与技术
  • Expertise
  • FF总线
  • 现场总线
  • 工业控制
  • 自动化
  • PLC
  • DCS
  • 过程控制
  • 嵌入式系统
  • 控制系统设计
  • 应用开发
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具体描述

介绍基金会现场总线控制系统的工程设计和应用。全书共分5章。第1章主要对FF现场总线的概念、特点和发展现状进行概述。第2章介绍了FF现场总线的基本原理、数据通信、开放系统OSI工作模型以及相关的基础知识。第3章介绍了现场总线FCS控制系统的发展过程、特点以及FF现场总线H1网络设备。第4章主要介绍了FF现场总线的工程设计、组态、安装、诊断维护等内容。第5章主要通过工程案例介绍了现场总线控制系统在实际工程中的应用。这些案例分别涉及有色冶金、石油化工以及石油天然气方面的应用。

现代工业自动化中的前沿技术与实践 聚焦:过程控制的智能化、网络化与安全增强 本书深入探讨了当代工业自动化领域最核心、最前沿的技术发展趋势与工程实践,旨在为自动化工程师、系统集成商以及相关领域的科研人员提供一套全面、深入且具备高度实战指导意义的知识体系。全书内容紧密围绕如何构建高效、可靠、可扩展且具备前瞻性的工业控制架构展开,涵盖了从底层传感器数据采集到顶层企业资源规划(ERP)集成的全过程。 第一部分:新一代过程控制理论与算法 本部分系统梳理了传统PID控制的局限性,并详细阐述了现代控制理论在复杂工业过程中的应用。重点介绍了模型预测控制(MPC)的原理、辨识方法及其在多变量、强耦合系统中的优化策略。我们不仅分析了线性MPC的实现细节,还深入探讨了非线性MPC(NMPC)在线优化问题的求解技巧,包括模型降阶、约束处理以及实时计算的性能瓶颈与解决方案。 此外,本章对自适应控制和鲁棒控制进行了详尽的对比分析。自适应控制部分,着重讲解了基于模型参考自适应控制(MRAC)和基于切换的自适应控制在应对系统参数时变性方面的优势与挑战。鲁棒控制则聚焦于$H_infty$控制的设计流程,如何量化不确定性并确保系统在模型误差和外部扰动下的稳定性与性能。 针对高精度、高动态要求的场合,我们引入了模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control, FLC)和神经网络控制(Neural Network Control, NNC)的最新进展。FLC部分详细介绍了基于专家知识和数据驱动的模糊规则库构建方法,以及自学习模糊控制器的实现细节。NNC部分,则侧重于基于反向传播(BP)和径向基函数(RBF)网络的在线辨识与控制器的设计,并探讨了强化学习在寻优控制策略制定中的潜力。 第二部分:工业现场总线与高速数据传输架构 本部分是理解现代分布式控制系统(DCS)和可编程逻辑控制器(PLC)通信骨干的基础。我们首先对当前主流的现场总线技术,如PROFIBUS DP/PA、DeviceNet、CANopen等,进行了结构化分析,重点比较了它们在实时性、抗干扰能力和网络拓扑结构上的差异及其适用场景。 随后,本书将大量篇幅投入到工业以太网(Industrial Ethernet, IE)技术的深入研究。详细剖析了PROFINET IO/IRT和EtherCAT的核心机制。在EtherCAT部分,我们详细解释了“在运动中处理”(Processing on the Fly)的原理,阐述了其如何通过分布式时钟(DC)实现纳秒级的同步精度,并给出了基于特定PLC平台搭建高性能同步控制系统的具体案例。 针对关键任务和高带宽需求,本书专题讨论了TSN(时间敏感网络)技术。深入解析了TSN的关键标准,包括时间同步(802.1AS)、流量整形(802.1Qbv)和数据包调度机制。本书提供了如何利用TSN技术构建统一的、兼顾实时性与确定性的异构网络架构,为未来工业4.0的互联互通打下坚实基础。 第三部分:工业网络安全与系统冗余设计 随着控制系统连接性的增强,网络安全已成为保障生产连续性的生命线。本部分从安全防护的纵深防御(Defense in Depth)角度出发,构建了工业控制系统(ICS)安全防护框架。我们详细阐述了IEC 62443系列标准的核心要求,并将其转化为实际的工程措施。 安全策略部分,重点介绍了访问控制(NAC)、入侵检测系统(IDS)在OT(操作技术)网络中的部署策略。特别针对PLC和RTU等边缘设备,讲解了固件完整性校验、安全启动(Secure Boot)以及加密通信的实现方法。 在可靠性设计方面,本书对系统冗余技术进行了系统性的讲解。内容涵盖了硬件冗余(CPU、电源、I/O模块的热备份和冷备份)、软件冗余(双机热备的同步机制与故障转移逻辑)以及网络冗余(环形拓扑、双宿主连接)。案例分析部分,展示了如何根据生产工艺的关键性等级,科学地选择和配置不同级别的冗余方案,以实现系统平均故障间隔时间(MTBF)的最大化。 第四部分:先进制造中的数据集成与边缘计算 本部分关注的是控制系统与上层信息系统的有效衔接,以及数据在现场层面的高效处理。我们详细分析了OPC UA(统一架构)作为工业信息交互的中间件的作用,重点讲解了其在构建安全、平台无关的数据模型(Information Modeling)上的应用,以及如何利用OPC UA实现从PLC直接安全地将数据推送到云端或MES系统。 边缘计算(Edge Computing)在实时数据预处理中的角色被重点剖析。本书探讨了在控制器或工业PC上部署轻量级容器化应用(如Docker/Kubernetes的工业级实现)的可行性。内容包括:如何利用边缘计算平台实现实时数据清洗、异常模式识别以及远程诊断服务,从而减轻云端的数据压力并缩短决策响应时间。 最后,本书讨论了数字孪生(Digital Twin)在过程控制优化中的应用前景。从建立高保真度的物理模型开始,到如何利用实时操作数据对孪生模型进行校准和更新,以及最终如何通过数字孪生环境进行控制策略的离线验证与优化,为读者提供了完整的技术路线图。 本书的特点在于理论与实践的紧密结合,提供了大量基于主流工业软硬件平台的配置示例和调试技巧,是致力于构建下一代智能、安全、高性能工业控制系统的工程师不可或缺的参考手册。

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目录信息

读后感

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用户评价

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在当前的工业自动化浪潮中,现场总线技术扮演着至关重要的角色,而Foundation Fieldbus (FF) 以其独特的设计理念和在过程控制领域的卓越表现,正逐渐成为业界的焦点。然而,对于许多工程师而言,FF总线在技术细节、系统设计以及实际应用方面仍存在不少疑问,这在很大程度上源于现有中文技术资料的相对匮乏。因此,《FF总线控制系统设计与应用》这本书的出现,无疑为我提供了一个极佳的学习平台。我非常期待书中能够深入解析FF总线的设计哲学,比如它如何打破传统集中式控制的局限,实现控制功能的真正分布式,以及如何通过开放的通信协议来促进不同厂商设备之间的无缝集成。从“设计”的角度,我希望书中能够提供关于FF总线网络架构、物理层接口、电缆选型、终端匹配以及信号完整性保障等方面的详细指导。特别是在复杂的工业现场环境中,如何进行合理的网络规划以确保通信的稳定性和可靠性,是我非常关注的重点。在“应用”方面,我期待书中能够呈现详尽的案例研究,展示FF总线如何在石油化工、制药、食品饮料等行业中得到成功应用,以及它所带来的具体效益,例如提高过程控制精度、增强系统灵活性、实现设备资产管理等。书中是否会涉及FF总线在安全仪表系统(SIS)中的应用,以及它如何通过其内在的安全特性来满足功能安全的要求?我期望这本书不仅能解答我关于FF总线的疑问,更能为我在实际工程项目中应用这项技术提供切实可行的指导和有益的经验。

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我一直以来都对工业自动化通信技术的发展脉络保持着高度的关注,尤其是那些能够引领行业变革、提升整体自动化水平的新兴技术。Foundation Fieldbus(FF)总线,以其独特的分布式控制能力、开放的标准以及在过程自动化领域的卓越表现,早已引起了我的浓厚兴趣。然而,在国内,关于FF总线的系统性、权威性技术书籍相对稀少,很多时候只能通过零散的文献和英文资料来碎片化地学习,效率不高且容易产生理解偏差。因此,《FF总线控制系统设计与应用》这本书的出现,无疑为我提供了一个绝佳的学习机会。我非常好奇书中将如何深入阐述FF总线的核心设计理念。例如,它所倡导的“一体化”设计思路,是如何将控制功能从传统的集中式控制器中解放出来,直接分布到现场设备中的?书中对于FF总线协议栈的细节,比如其独特的通信调度机制、错误检测与纠正机制,是否会有详尽的介绍?从“设计”的角度,我期待书中能够提供关于FF总线网络组建的全面指南,包括不同拓扑结构的选择依据,信号传输质量的保障措施,以及现场设备接入的规范化流程。对于“应用”部分,我尤其期待书中能够呈现一些具有代表性的行业应用案例,例如在复杂化学反应过程控制、高精度温度控制、或者高风险环境下的安全联锁系统中,FF总线是如何被成功应用的,以及它所带来的具体效益。书中是否会涉及到FF总线在资产管理、设备诊断与预测性维护方面的潜力,以及如何通过FF总线平台来实现这些高级功能?我非常希望这本书能够提供深入的见解和实用的操作指导,帮助我将FF总线技术更好地融入到我的工程实践中,从而提升自动化系统的整体性能和智能化水平。

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我最近一直在关注工业通信技术的发展,特别是那种能够真正实现“智能化”和“互联互通”的解决方案。在一次偶然的机会中,我听说了FF总线(Foundation Fieldbus)在一些高端自动化项目中的广泛应用,它似乎代表着一种更先进、更开放的现场设备通信方式。然而,市面上关于FF总线的中文资料,特别是系统性的设计和应用指导,确实不多。当我注意到《FF总线控制系统设计与应用》这本书时,我的眼前一亮。我设想,这本书应该能够填补我在这方面的知识空白。我特别希望书中能够详细讲解FF总线的设计理念,比如它为何能够实现设备之间的直接通信,而不是仅仅依靠主控制器进行轮询。书中关于FF总线协议栈的层次结构,以及各个层次的功能是如何实现的,这方面的内容我尤其期待。是否会涉及到HART协议的兼容性问题,以及FF总线在安全仪表系统(SIS)中的应用前景?从“设计”这个词,我推测书中会提供详细的系统组网指南,包括如何根据实际需求选择合适的FF总线类型(H1还是HSE),如何进行网络拓扑的设计,以及如何计算总线的负载能力以确保通信的稳定性。对于“应用”部分,我非常期待书中能够呈现一些真实世界中的成功案例,例如在石油化工、制药等对精度和可靠性要求极高的行业,FF总线是如何被用来实现更高效的生产过程控制和管理的。书中是否会包含一些关于FF总线设备的功能块(function blocks)的详细介绍,以及如何利用这些功能块来构建复杂的控制回路?例如,如何实现一个自定义的功能块,或者如何将现有的功能块进行组合以满足特定的控制需求?另外,我对于书中在FF总线网络诊断和故障排除方面的指导也非常感兴趣。在实际项目中,现场总线通信故障往往是最棘手的难题之一,一本能够提供系统化排查思路和解决方案的书籍,将会极大地提升工程效率。这本书对我来说,不仅仅是一本技术书籍,更像是一位经验丰富的导师,能够带领我深入理解FF总线的精髓,并将其成功应用于我的工程实践中。

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这本书的书脊在书架上那一抹醒目的蓝色,着实吸引了我。我从事工业自动化多年,接触过Profibus、Modbus、Ethernet/IP等多种现场总线,但在一次行业技术交流会上,FF总线(Foundation Fieldbus)的概念被反复提及,尤其是在一些对安全和智能化要求极高的工艺流程控制领域。然而,现有的中文资料中,关于FF总线的系统性讲解和深度分析却相对稀缺,很多时候只能从零散的英文资料中拼凑信息,效率低下且容易遗漏关键细节。因此,当看到《FF总线控制系统设计与应用》这本书时,我内心涌起一股强烈的购买冲动。我非常好奇书中对FF总线网络拓扑结构的设计原则会有多么详尽的阐述。是按照ISA-SP50标准进行深入解读,还是会提供一些基于实际工程经验的优化建议?例如,在设计一个大型化工装置的FF总线网络时,如何合理规划段(segment)的划分,如何选择合适的电缆类型和连接器,以及如何进行总线终端匹配以保证信号质量?此外,书中关于FF总线设备的功能块(function blocks)和对象模型(object model)的介绍,是否会非常清晰易懂?我希望它能帮助我理解不同厂商的FF总线设备如何通过标准化的对象模型进行互操作,以及如何在控制策略设计中有效地利用这些功能块来实现复杂的控制逻辑。再者,“应用”部分我期待看到更多实际案例,不仅仅是简单的功能介绍,而是能够展示FF总线在具体工业场景下的优越性,比如在提高生产效率、降低能耗、增强过程可控性、实现预测性维护等方面是如何体现的。书中是否会提供一些关于FF总线在现场仪表选型、集成、组态以及故障诊断方面的实用技巧和指导?例如,在面对仪表通信中断、数据异常等问题时,有哪些系统化的排查流程?这本书就像一本武林秘籍,我迫不及待地想翻开它,学习FF总线的“内功心法”和“招式技巧”,从而在我的自动化工程实践中,能够游刃有余地运用这项先进的总线技术。

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我一直对工业自动化领域的前沿技术保持着浓厚的兴趣,尤其是在现场总线通信方面。最近,我注意到Foundation Fieldbus(FF)在一些高等级自动化项目中扮演着越来越重要的角色,它似乎能够带来前所未有的智能化和开放性。然而,相较于一些成熟的现场总线,FF总线在国内的资料相对匮乏,许多细节需要自己去挖掘和理解,这着实有些费时费力。因此,《FF总线控制系统设计与应用》这本书的出现,让我感到非常振奋。我强烈期待书中能够详细阐述FF总线的设计原理,特别是其支持的分布式控制架构,以及设备之间如何通过“人对人”(device-to-device)的通信模式实现信息的交换。我希望书中能够深入解析FF总线协议栈的内部机制,例如其数据链路层和应用层是如何协同工作的,以及如何保证数据的高效传输和可靠性。从“设计”的角度,我渴望书中能够提供关于FF总线网络规划的详细指导,包括如何选择适合的FF总线标准(H1或HSE),如何确定总线段的数量和长度,以及如何进行设备地址的分配和组态。在“应用”层面,我最感兴趣的是书中能够展示FF总线在不同行业中的具体实施案例,比如如何在复杂工艺流程中利用FF总线实现精细化控制,如何通过它来提高生产的灵活性和响应速度。书中是否会涉及到FF总线在资产管理和设备健康监测方面的应用,例如如何利用FF总线的数据来预测设备的故障,从而实现预防性维护?我非常希望这本书能够提供一些实用的工程技巧和注意事项,帮助我更好地理解和应用FF总线技术,解决在实际项目中可能遇到的各种挑战。这本书的出现,无疑为我提供了一个系统学习FF总线的绝佳机会,我期待它能成为我职业生涯中的一位得力助手。

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在工业控制领域,现场总线技术是实现设备互联互通、信息高效传输的关键。长期以来,我对各种现场总线都有所了解,但对于Foundation Fieldbus(FF)始终感觉有些神秘,尤其是在其核心的设计理念和实际应用层面,总觉得掌握不够深入。市面上零散的资料很多,但真正能够系统性地讲解FF总线从设计到应用的全过程的书籍却并不多见。因此,《FF总线控制系统设计与应用》这本书的出版,对我来说无疑是一个福音。我非常期待书中能够深入剖析FF总线的设计哲学,例如它如何支持更高级别的智能化和分布式控制,以及如何通过开放的标准实现设备间的互操作性。我特别希望书中能够详细介绍FF总线协议栈的各个层次,特别是其独特的数据处理机制和通信方式,例如设备驱动程序(device drivers)和应用层信息(application layer information)是如何交互的。从“设计”的角度,我期待书中能够提供关于FF总线网络拓扑结构、布线规范、终端匹配等方面的详尽指导,以及如何根据不同应用场景选择最合适的FF总线类型(如H1和HSE)。在“应用”方面,我最感兴趣的是书中能够展示FF总线在实际工业项目中的部署案例,例如在石油化工、电力、制药等对自动化和安全性要求极高的行业,FF总线是如何发挥其优势,实现更精密的控制和更高效的生产管理。书中是否会涉及到FF总线在安全仪表系统(SIS)中的应用,以及如何利用其固有的安全特性来构建高可靠性的安全控制回路?我非常希望这本书能够为我提供实用的工程经验和技术诀窍,帮助我更深入地理解FF总线的工作原理,并能够将其成功应用于我所负责的自动化项目中。这本书将是我系统学习和掌握FF总线技术的宝贵资源。

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随着工业4.0的深入推进,智能化、网络化的工业控制系统已成为发展趋势。在众多现场总线技术中,Foundation Fieldbus(FF)因其先进的设计理念和在过程自动化领域的广泛应用,引起了我极大的兴趣。然而,在国内,系统性地讲解FF总线设计与应用的专业书籍相对较少,很多时候只能从零散的资料中获取信息,这无疑给深入理解和应用带来了困难。因此,《FF总线控制系统设计与应用》这本书的出现,对我来说具有非凡的意义。我特别希望书中能够详细阐述FF总线的设计原理,例如它如何实现设备间的直接通信,如何支持高度的分布式控制,以及其独特的通信机制是如何保证高效和可靠的数据传输的。从“设计”的维度,我期待书中能够提供关于FF总线网络拓扑的选择、布线规范、终端匹配、以及如何根据实际需求选择合适的FF总线类型(H1或HSE)等方面的详细指导。在“应用”部分,我最感兴趣的是书中能否提供一些真实的工程案例,深入分析FF总线在不同行业(如石化、电力、制药等)的具体应用场景,以及它如何帮助企业实现生产过程的优化、提高产品质量、降低运营成本。我同样希望书中能够涉及FF总线在资产管理、设备诊断以及预测性维护等方面的应用,以及如何利用FF总线平台来提升设备的可维护性和可靠性。这本书的出版,为我提供了一个系统学习和深入理解FF总线技术的宝贵机会,我期待它能成为我在工业自动化领域工作中的重要参考。

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我对工业自动化领域的技术演进始终保持着敏锐的观察,尤其是那些能够显著提升自动化水平和智能化程度的通信技术。Foundation Fieldbus (FF) 总线,以其强大的功能和在过程控制领域的广泛应用,一直是我关注的焦点。然而,深入理解FF总线的精髓,并将其应用于实际工程,却需要系统性的知识体系。在中文技术文献中,能够全面、深入地讲解FF总线的设计与应用的著作并不多见,这使得不少工程师在实践中感到困惑。《FF总线控制系统设计与应用》这本书的出现,正好满足了这一市场需求。我非常期待书中能够详细介绍FF总线的设计理念,例如其分布式控制架构的优势,以及设备之间如何实现“点对点”的通信,从而大大提高了系统的响应速度和灵活性。在“设计”方面,我特别希望书中能够涵盖FF总线网络规划的各个环节,包括如何根据不同工业环境选择合适的FF总线类型(H1或HSE),如何进行总线拓扑的设计,以及如何确保信号的完整性和可靠性。对于“应用”部分,我则充满了好奇,希望书中能够提供丰富的工程案例,展示FF总线在石油化工、制药、电力等关键行业中的实际部署情况,以及它如何帮助企业实现更精细化的过程控制、提高生产效率、降低运营成本。书中是否会深入探讨FF总线在设备管理、诊断和预测性维护方面的潜力,以及如何利用其丰富的诊断信息来提升资产的可用性?我期待这本书能够成为我掌握FF总线技术的得力助手,为我的工程实践提供宝贵的指导和参考。

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这本书的出现,简直就像在我的电子工程师职业生涯中点亮了一盏指路明灯。长期以来,尽管我接触过各种工业自动化领域的通信协议,但对于FF总线这样一个在某些特定场景下至关重要的协议,总感觉隔靴搔痒,理解不够深入。市面上的资料要么过于理论化,要么过于碎片化,很难形成一个完整的知识体系。而这本书,虽然我尚未仔细研读其核心内容,单凭其书名——《FF总线控制系统设计与应用》,就足以让我产生极大的期待。我设想,它应该是一本既有扎实理论基础,又能指导实际操作的书籍。从“设计”二字,我推测书中会详细阐述FF总线在实际工程中的系统架构、拓扑结构选择、设备集成策略,甚至可能包括了总线负载计算、信号完整性分析等关键设计环节。而“应用”则更是直接指向了解决实际问题的能力,我期待书中能够涵盖FF总线在不同行业,如石油石化、电力、制药、楼宇自动化等领域的典型应用案例,通过具体的工程实例,来讲解如何根据具体需求选择合适的FF总线配置,如何进行现场的总线调试,以及如何处理可能出现的各种疑难杂症。比如,在某些高危易爆环境中,FF总线的本质安全设计特性如何得到充分发挥?在复杂的现场环境中,如何保证FF总线通信的稳定性和可靠性?书中是否会提供一些实用的配置工具或者软件接口的介绍?这些都是我非常感兴趣且迫切需要了解的。更进一步,我希望书中不仅仅是介绍FF总线的“是什么”和“怎么用”,更能深入探讨FF总线“为什么是这样”的设计理念,例如其在数据传输效率、实时性、安全性以及兼容性方面是如何权衡和优化的。如果书中还能涉及到FF总线的一些发展趋势,或者与其他主流现场总线技术的对比分析,那无疑会大大提升这本书的价值。总而言之,这本书的出现,让我看到了一个系统性学习和掌握FF总线技术的希望,我非常渴望能够通过它,将理论知识转化为实际能力,从而更好地服务于我的工作。

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最近,我在工作和学习中多次接触到“Foundation Fieldbus”这个概念,它似乎是工业自动化领域一个非常重要的发展方向,尤其是在一些高端的过程控制应用中。然而,对于FF总线,我目前的理解还停留在比较表面的层次,例如知道它是一种数字通信协议,支持现场设备的互联互通,但对其背后的设计原理、系统构建方法以及具体的应用场景,还缺乏深入的了解。市面上虽然有一些零散的技术资料,但要找到一本能够系统性地、由浅入深地讲解FF总线的设计与应用的中文书籍,确实不容易。《FF总线控制系统设计与应用》这本书名,恰好精准地击中了我的知识需求。我迫切地想知道,FF总线的“设计”到底包含了哪些关键内容?例如,它在网络拓扑结构的设计上有什么独特的考虑?在选择总线类型(H1或HSE)时,需要遵循哪些原则?在“应用”方面,我希望书中能够给出具体的案例分析,说明FF总线是如何在实际工程中发挥作用的。例如,在炼油厂、化工厂等复杂工业环境中,FF总线是如何实现过程控制的,它如何提高生产效率和产品质量?书中是否会涉及到FF总线在安全仪表系统(SIS)中的应用,以及它如何保证系统的安全可靠性?我还非常关心书中是否会提供一些实用的组态、调试和故障排除的技巧,这对于工程人员来说至关重要。我设想,这本书能够帮助我建立起对FF总线一个完整、清晰的认识体系,从技术原理到实际操作,都能有深入的理解,从而在未来的工作中能够更自信、更有效地运用这项技术。

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