自然资源监管指挥平台建设方案.docx
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自然资源监管指挥平台建设方案
自然资源监管指挥平台
建设方案
一、项目概述
一.1.建设目标
以提高自然资源监测监管能力,提升自然资源治理能力,增强自然资源信息化发展能力为目标,基于空间地理数据、专题数据、视频图像数据,充分应用大数据、人工智能等技术,构建自然资源可视化综合管控系统,形成动态化、立体化、智能化的管控体系。
监管指挥平台,将新技术、新手段、新方法应用到土地执法监察工作中,探索利用信息化的手段进行土地执法动态巡查,全面落实部、省厅关于土地执法“天上看、地上查、网上管”的要求,进一步完善我市土地执法的快速反应机制,确保零问责、零约谈目标的实现。
本系统涵盖了自然资源和规划局日常巡检的所有内容,并能够实时监控、现场处理、轨迹查询,对日常工作效率有了极大的提升。
系统平台能够满足全部巡检人员的数据通信需求,并留有充足余量便于工作的扩展。
平台可同时接入100名巡检工作人员的监测与数据需求,并对专用GIS地图可扩可升,能够满足自然资源和规划局今后5年的工作量要求。
一.2.总体目标
为了全面贯彻落实自然资源“十三五”规划中以信息化驱动自然资源治理体系和治理能力,通过强化创新、全面整合和深入应用,建立全覆盖全天候的自然资源调查监测及监管体系的指导思想和信息化发展战略,以及《自然资源信息化建设总体方案》中明确提出的推进自然资源执法和督察应用,需深入开展自然资源信息化建设与应用,构建自然资源可视化综合管控系统。
该系统以空间地理数据、专题数据、视频图像数据为支撑,通过无人机侦查、视频监控、地面执法形成立体化监测网络,利用智能分析技术并结合智慧指挥应用平台,实现地图应用、预警上报、预警研判、移动执法、全景巡查、巡查管理等功能,形成动态化、立体化、智能化的自然资源监管,构建智能一体化管控体系。
全面实现监管、决策与服务的信息化和智能化应用,优化自然资源开发与保护格局,为自然资源保护与合理利用提供更加坚实的信息支撑和技术保障,创新自然资源管理模式,提升自然资源监测监管的科学化水平。
二、设计依据
随着信息技术的飞速发展,新技术不断涌现。
自然资源可视化综合管控系统,必须是高性能、可扩展的体系结构,以便支持今后的发展、升级、改造的需要,从而保护投资。
同时本方案以满足实际应用为出发点,设计时主要遵循以下原则:
1)可靠性
采用性能可靠、技术成熟、功能完善、体系先进的分布式结构,系统配置灵活、操作方便、布局合理,满足长时间稳定工作的要求。
系统响应速度快,可靠性和可用率高,不会因任何前端设备发生故障而引起系统误操作或降低系统性能。
系统能在各种可预见的环境下,例如夜晚、阴雨天、高低温天气下正常工作;系统具有良好的野外防雷措施。
2)兼容性
已经建设的相关的监控系统,如未达到使用年限,大规模更换并不现实。
因此需要充分考虑对原系统的利旧,保护原有投资,最大程度地降低系统造价和安装成本。
本系统提供开放的SDK软件接口,为自然资源的业务系统实现更丰富的业务功能提供支撑。
3)先进性
采用先进的视音频编码解码技术、多媒体技术、视音频存储管理技术及网络通信技术,结合当前最新的大数据及人工智能技术,使系统具有强大的发展潜力,设备选型与技术发展相吻合,能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。
4)经济性
在满足监控要求的前提下,选择技术成熟的主流产品。
同时在监测点上进行总体规划,尽可能做到一机多能,一个摄像机实现多种用途的监控。
尽可能重复利用原有可视化建设成果,做到复用。
5)扩展性
系统应充分考虑扩展性,采用标准化设计,严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准,确保系统之间的透明性和互通互联,并充分考虑与其它系统的连接;在设计和设备选型时,科学预测未来扩容需求,进行余量设计,设备采用模块化结构,便于系统扩容、升级。
系统软件具有二次开发和升级的能力,系统加入新建设备时,只需配置前端系统设备、建立和上级调度的连接,在管理平台做相应配置即可,软硬件无须做大的改动。
6)易管理性、易维护性
系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护,人机对话界面清晰、简洁、友好,操控简便、灵活,便于监控和配置;采用稳定易用的硬件和软件,完全不需借助任何专用维护工具,既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用,又节省了日常频繁地维护费用。
7)安全性
综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。
在前端采用完善的安全措施以保障前端设备的物理安全和应用安全,在前端与控制中心之间必须保障通信安全,采取可靠手段杜绝对前端设备的非法访问、入侵或攻击行为。
数据采取前端分布存储、控制中心集中存储管理相结合的方式,对数据的访问采用严格的用户权限控制,并做好异常快速应急响应和日志记录。
三、政策法规
本方案严格遵循国家相关政策法规、国家和住建部相关指导文件和规范性文件,凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本方案,凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本方案。
涉及标准文件包括但不限于以下内容:
1.《国土自然资源信息化“十三五”规划》
2.《自然资源部信息化建设总体方案》
3.《国土自然资源部关于进一步加强和改进执法监察工作的意见》(国土资规[2017]3号)
4.《国土自然资源执法监督规定》(国土自然资源部79号令)
5.IETFRFC2030简单网络时间协议(SNTP)第四版
6.IETFRFC2326实时流协议(RTSP)
7.IETFRFC2976SIPINFO方法
8.IETFRFC3261会话初始协议(SIP)
9.IETFRFC3550实时传输协议(RTP)
10.IETFRFC4566会话描述协议(SDP)
11.H.264/AVC先进视频编码标准
12.H.265/HEVC高效视频编码标准
13.ONVIF开放型网络视频接口标准
14.《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》(GB/T28181)
15.《视频安防监控系统工程设计规范》(GB50395-2007)
16.《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》(GB/T22239-2019)
17.《视频安防监控系统技术要求》(GA/T367-2001)
18.《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-2011)
19.《工业电视系统工程设计规范》(GB51005-2009)
20.《视频显示系统工程技术规范》(GB50464-2008)
21.《电子信息系统机房设计规范》(GB50174-2008)
22.《综合布线系统工程设计规范》(GB50311-2016)
23.《综合布线系统工程验收规范》(GB50312-2016)
24.《建筑及建筑群综合布线工程设计规范》(GB/T50311-2016)
25.《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)
26.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2012)
27.《智能建筑工程施工规范》(GB50606-2010)
28.《智能建筑工程质量验收规范》(GB50339-2016)
29.《低压配电设计规范》(GB50054-2011)
四、项目本期项目方案
1.系统结构
宜兴市自然资源监管指挥平台基于Web的BS架构的应用系统,分为应用层,服务层和数据持久层,服务层主要由应用服务、监控厂商OpenAPI服务、安全服务、宜兴天地图API以及消息组件五大模块组成,系统结构具体如下图所示。
用户可通过浏览器域名进行访问,浏览器需要支持HTML5。
推荐使用Chrome、FireFox、IE11及以上、Edge等浏览器。
应用层包括GIS自然资源管控子系统,自然资源可视化指挥中心大屏子系统,移动端支持单兵巡查App,移动终端工单App。
系统结构架构图如下:
如上图所示,整个系统主要由前端感知系统、视频传输网络和指挥监控中心等组成。
前端感知系统主要由视频监控系统、无人机监测系统、现场执法取证系统组成。
视频监控系统根据不同的应用场景可配置中载云台、球型鹰眼、高清网络球机等不同类型设备;无人机监测系统主要有飞行器、挂载、地面站组成;现场执法取证系统主要由单兵执法、组成。
传输网络通过租用运营商专线或3G、4G无线网络接入前端设备、无人机、现场执法取证设备。
监控指挥中心部署智慧应用平台服务器、智能分析服务器、存储系统、大屏显示等设备,实现智能应用和指挥监控。
系统逻辑架构采用分层式架构设计,自下而上分为五层,即物联感知层、基础支撑层、平台服务层、业务应用层和用户层,同时以安全保障体系、运维管理体系作为支撑。
整个系统逻辑架构如下图所示:
1)物联感知层
统筹布建高清网络球机、球型鹰眼、单兵、布控球、无人机等前端感知采集设备或共享其他部门视频监控资源,实现前端感知智能化、多维化、综合化,提升智能视频前端覆盖率,构建全方位、多场景智慧型指挥感知体系。
2)基础支撑层
主要包括传输网络(含视频专网、无线网络、互联网等),以及平台应用服务器、智能分析设备、视频图片存储设备、高清大屏、大屏综合控制平台等设备,为平台运行提供网络承载能力、计算资源、存储资源。
3)平台服务层
实现视频设备、智能设备等的接入,为业务应用层提供视频数据的采集、存储、管理和配置,以及地图、日志、授时等基础服务。
4)业务应用层
实现智慧指挥应用,包括地图应用、预警上报、预警研判、移动执法、全景巡查、巡查管理、巡查总览等功能;实现基础应用,包括视频监控、综合管控、人脸监控、车辆管控、报警监测等应用功能。
5)用户层
面向的用户主要为自然资源管理部门、执法监察人员及其他相关人员。
2.标准规范制度建设
系统设计实施遵循以下总体设计思路与原则,保证系统在性能、可靠性、易使用性等质量要素间的综合平衡,保证技术原则各项目标的顺利实现。
Ø构件式系统
系统必须由一系列独立部署的构件组成,构件的设计应该满足以下要求:
构件多实例运行:
应该尽量满足对每一个构件都可以同时运行多个构件实例的需求,以保证系统的高可靠性与可伸缩性。
构件接口定义稳定:
应充分考虑构件间接口稳定性,建议使用XML或者类似的结构,以保证接口传输参数与内容的可扩展性。
构件粒度合理确定:
应综合考虑系统性能、扩展性等方面的因素,同时兼顾系统在部署、维护和管理等方面的要求,合理确定构件粒度。
Ø分布式、面向接口访问
每个构件均可以承担服务提供者和服务使用者两种角色,服务使用者通过访问服务提供者的接口获取相应的服务。
系统必须实现构件的分布透明机制。
组成系统的构件实例可以部署在一台或多台主机上。
构件提供的服务访问对分布地点、位置透明,服务使用者通过构件的逻辑名称即可获取服务而与构件所在主机的物理位置无关。
Ø松耦合、高内聚原则
系统设计须遵循松耦合、高内聚原则。
构件之间保持松耦合状态,服务的具体实现方式对服务使用者透明。
在构件内部所实现的功能与结构保持高度逻辑相关性的同时,保证构件间的相互独立性。
Ø共享信息服务
系统必须提供独立于业务的共享信息服务,提供给外部系统访问系统的共享信息,以实现系统间的集成与互操作。
Ø业务过程与构件实现分离
应综合考虑业务过程与构件实现的分离的原则,建议利用流程管理、策略管理和界面集成技术,动态地定义系统的行为以实现系统功能。
应用此种技术在获得灵活性与可扩展性的同时,也应当充分预见其对系统性能带来的影响。
企业端到端业务流程的实现往往会涉及多个系统的多个功能模块。
为了降低系统间耦合程度,提高流程管理的灵活性,应该实现分层次的流程管理机制,各系统内部实现自己的工作流管理服务。
3.业务应用体系
3.1应用
3.1.1单兵执法系统
系统为现场执法全过程记录的业务需求而设计,主要由单兵执法系统组成。
其中单兵执法系统由执法人员配置,实时记录执法过程,并将执法现场的情况传送至指挥中心便于远程指挥和调度。
单兵设备主要负责现场的音像采集,可根据不同业务场景选择离线或无线单兵设备,其中离线单兵设备搭配采集站完成数据采集和临时存储。
现场单兵系统架构如上图所示:
其中单兵设备终端用于执法现场的音视频采集;采集站部署在执法大队,执法人员回到单位后通过采集站将单兵设备导出到采集站中存储,通过平台将采集资料抽取到云存储设备中保存及管理。
执法人员携带4G版单兵设备进行现场执法的音视频资料采集,在执法指挥中心部署智慧国有应用平台,通过运营商VPN专网传输可以实现远程现场音视频实时预览,配合电子地图及卫星定位功能,支持单兵设备终端在地图上展现其GPS实时移动轨迹和历史移动轨迹等功能。
③系统架构
系统为每位执法人员配备一套单兵执法设备,通过运营商移动无线网络以及GPS/北斗卫星定位系统结合综合管理平台,解决与执法指挥中心之间的资源数据交互,实现执法指挥中心对前端移动执法人员的远程可视化指挥。
单兵执法系统采用前端分散执法过程采集监控、传输,后台集中管理的方式,通过可插拔的TF卡将取证资料进行本地存储,并可利用3G/4G网络将数据上传到指挥中心,同时也可通过4G无线网络实现远程监控和管理,系统图如下:
系统组成
单兵执法系统主要由前端手持执法系统(便携式单兵监控终端)和后台管理平台两大部分组成,可配合接入无线网络实现远程监控。
1)前端手持执法系统
单兵设备具备录像功能,可将内置式高清摄像机或外置式微型摄像机采集到的数据记录在microSD卡中,同时带有液晶显示屏,执勤人员可轻松实现录像回放、图片查看、参数设置等操作。
设备支持3G/4G/WIFI无线传输、GPS定位功能,配合远程监控平台,能够将现场画面及位置信息及时反馈给指挥中心,帮助领导第一时间掌握事件状况。
配合线控及对讲麦克,执勤人员还可以轻松实现和后端对话,也可以进行类似对讲机功能的单兵群组内对讲,提高小组协同作战能力。
作为整个系统的核心部分,可以实现视频数据的采集、抓拍、加密、编码、存储、传输、回放、预览。
还可以利用GPS/北斗卫星定位当前位置和文本信息交互,并通过语音对讲功能与指挥中心保持密切联系。
2)后台管理平台
综合管理平台针对现场综合执法处置应用设计,平台支持APP终端访问,为终端用户提供多种信息交互服务及实时定位功能,另外提供视频集中监控管理功能。
平台支持多画面监控、轮巡、分组等多种监控模式,保证监控的有效性;支持本地及集中录像存储;以及支持录像回放、抓图、下载等。
3.1.2视频监控系统
3.1.2.1系统概述
视频监控系统主要针对耕地、基本农田、矿山等自然资源重点区域进行实时监控并对土地违法使用的行为进行监管,同时可基于热成像双光谱云台设备的车辆识别功能对夜间自然资源违法违规行为进行监管,如夜间非法采矿等违法行为。
该系统建设需综合考虑外场区域的建设成本和难度,推荐采用与运营商基站、铁塔合用的模式,即利用现有站点运营商网络接入和供电条件并充分发挥制高点的大场景监控和防暴力破坏优势,但需要考虑到摄像机具备抗台风防抖动和可视域等基本功能要求。
3.1.2.2系统特点
●采用深度学习算法,以海量图片及视频资源为路基,通过机器自身提取目标特征,形成深层可供学习的图像。
极大的提升了目标的检出率
●支持五种智能资源切换:
人脸抓拍、人脸布控,车辆布控,Smart事件,混合目标检测
●人脸抓拍:
支持同时抓拍30张人脸,支持对运动人脸进行检测、跟踪、抓拍、评分、筛选,输出最优的人脸抓图
●人脸支持以下3种模式:
1)支持指哪抓哪,在大场景监控下可手动选择人脸抓拍目标,实现灵活抓拍;2)支持远距离卡口模式抓拍;3)支持8个场景下轮巡人脸抓拍,每个场景时间可设
●Smart事件:
越界侦测,区域入侵侦测,进入/离开区域侦测等智能侦测功能
●混合目标检测:
对检测区域内的人、车进行全结构化分析并抓拍上传
●人员布控:
支持前端实时建模比对,对人脸和人体进行布控跟踪,跟踪过程中目标经纬度信息实时上传,构建时空域场景
●车辆布控:
支持前端实时建模比对,对授权人员和非授权人员名单车辆进行布控跟踪,跟踪过程中目标经纬度信息实时上传,构建时空域场景
●前端建模比对:
前端存储15万张人脸图片进行建模后,对场景中抓拍的人脸进行比对并输出结果
●支持最大2560x1440@30fps高清画面输出
●采用双sensor架构,支持超宽光谱感光成像
●支持H.265高效压缩算法,可较大节省存储空间
●支持超低照度,0.0004Lux/F1.6(彩色),0.0001Lux/F1.6(黑白),0LuxwithIR
●支持35倍光学变倍,16倍数字变倍
●采用无光污染的混合补光技术,可有效提升整体监控效果
●支持光学透雾技术,提升画面透雾效果
●支持三码流技术,每路码流可独立配置分辨率及帧率
●支持断网续传功能保证录像不丢失,配合SmartNVR实现事件录像的二次智能检索、分析和浓缩播放
●支持3D数字降噪、强光抑制、混合防抖、SmartIR
●支持手动跟踪、全景跟踪、事件跟踪,并支持多场景巡航跟踪
●支持360°水平旋转,垂直方向-20°-90°(自动翻转)
●支持300个预置位,8条巡航扫描
●支持3D定位,可通过鼠标框选目标以实现目标的快速定位与捕捉
●支持定时抓图与事件抓图功能
通过应用智能视频监控、现场执法设备等多维感知技术实现对自然资源各要素进行全方位监测和全面透彻感知。
利用各类前端感知设备采集耕地、农田、违法违规相关活动等自然资源特征信息,有助于及时全面掌握基本农田重点保护区和耕地复垦整治实时情况,并及时进行现场执法处置,为自然资源保护与合理利用提供更加坚实的信息支撑和技术保障。
●视频监控系统
视频监控系统主要针对耕地、基本农田等自然资源重点区域进行全景监控并对土地违法使用的行为进行监管,该系统建设需综合考虑外场区域的建设成本和难度,推荐采用与运营商基站、铁塔合用的模式,即利用现有站点运营商网络接入和供电条件并充分发挥制高点的大场景监控和防暴力破坏优势,但需要考虑到摄像机具备抗台风防抖动和可视域等基本功能要求。
随着经济的发展,工业化、城镇化快速推进,我国耕地现状日益严峻,永久基本农田是一条不可逾越的“红线”,任何地方和单位不得随意调整和占用。
违法占用基本农田作为严重的自然资源违法问题,是执法查处的重点。
针对永久基本农田范围大、面积广的情况,可选择部署高清智能球机或云台,实现360°全方位大范围监控;通过高倍光学变倍,实现关键细节更加清晰,监控距离更远。
随着城镇化的快速推进,城镇建设在全国各地如火如荼地展开,已批地块是否按照土地规划建设、建设项目是否按时开工竣工、临时用地到期后是否复垦、土地是否闲置等也是执法重点。
部署高清智能球机或云台,对监控区域内重点关注地块,设置定点轮询监控,通过一台球机实现大范围内多个地块同时监管。
为满足中心实时视频预览和存储录像回放查看的要求,前端视频监控系统应具备如下功能:
1)能够采集和传输不同分辨率下的昼夜实时视频;
2)支持视频的亮度、对比度、饱和度等参数的动态调节。
监控中心实际应用中需实现远程操作机球或云台摄像机水平、垂直转动和图像缩放,以及自动复位和超时回归预置位等功能,要求球形摄像机需要具备以下功能:
1)水平、垂直转动和变焦远程控制功能;
2)守望功能,即在设定时间内没有接收到控制信号就自动运行设定的工作,包括:
预置点、巡航扫描等。
3)预置点功能,即能够记录某个监控点的方位、变倍数,快速调用预置点时设备会转到该预置点,实施监控。
4)当发生告警时,能够联动云台摄像机转动到预置点或执行巡航扫描,转动到预案指定位置,记录详细情况。
录像及回放
系统能对前端视频进行录像,录像周期不小于一周。
录像方式可多样化,可以在前端摄像机挂载大容量SD卡进行暂存录像;在监控设备较集中或者存储周期有更高要求的情况下,可以在设备本地部署NVR集中存储;此外,同时可在后台视图库进行备份存储。
GPS定位
系统支持GPS相关功能,前端部分设备可加GPS全球定位模块,系统支持离线地图或者其他本地地图等,实时有效地定位。
运动防抖
部分摄像机自带光学防抖和电子防抖功能解决制高点视频成像抖动严重问题。
通过前端摄像机镜头内置陀螺仪实现振动精确检测并通过镜头序列重新偏转组合实现光路非线性补偿或者通过视频帧间运动预测图像复原进图像抖动修复。
智能侦测
全面的智能侦测分析功能,可以有效提升监控系统的投资效果,降低监控人员工作量,支持的智能侦测有越界侦测、区域入侵侦测、进入区域侦测、离开区域侦测、徘徊侦测、人员聚集侦测、快速移动侦测、停车侦测等。
运行维护
为实现中心实时监控摄像机的设备状态,系统需具备如下功能:
1)能够提供摄像机的工作状态;
2)能够支持中心对摄像机的批量校时;
3)能够远程重启摄像机。
远程监控管理
通过视频监控网络,授权用户能通过局域网或外网远程监控任意监控点的图像。
授权用户可通过客户端应用软件或者IE浏览器实现远程预览现场图像、回放和下载录像资料、配置系统参数等所有管理控制功能。
监控系统配套设计
1、安装选点
自然资源智能监控要求视野广、无障碍、监控角度大,尽量少设监控点,并尽可能使得每个监控点监控覆盖土地面积最大等特点,需要监控点提升到一定的高度来满足。
因此建议在选址地带充分利用铁塔公司铁塔资源,如无铁塔资源可考虑自行立杆。
1)利用现有铁塔资源安装
如果被调查选址地带有铁塔公司现成铁塔,一般在30米左右,在铁塔上面合适地位安装一个可以水平360度、垂直90度以上旋转的视频摄像头,从后台指挥中心可以实时监视方圆若干公里(根据摄像机变焦倍数定)范围内的地带,安装示意图如下图所示:
利用现有铁塔资源,可以就近解决电源和网络问题、设备安装和架设问题,方便设备架设、取电及联网。
2)自行立杆安装
如果被调查选址地带没有铁塔公司铁塔资源,一般可通过自建一根杆长大约在12米左右的铁杆,在铁杆上面合适地位安装一个可以水平360度、垂直90度以上旋转的视频摄像头,设备箱可以安装在铁杆上,从后台指挥中心可以实时监视方圆若干公里(根据摄像机变焦倍数定)范围内的地带,安装示意图如下图所示:
自行立杆,如果当地有电源可以就近取电,有现有网络可以就近取网;反之,如果当地没有电源,也没有有线网络,那么可以采用3G/4G无线网络实时传输视频,电源可以利用太阳能供电,从而可以全面解决任何环境下都能实时视频监管。
2、防雷接地设计
为保护摄像机不受到直接雷击而在立杆上设计安装避雷针,避雷针采用不小于φ25㎜的圆钢,并和立杆一次成型。
在设备箱内我们对电源、信号线安装相应的防感应雷措施,采用二合一防雷模块。
本方案严格执行国家的有关标准和规范,立杆防雷接地电阻≦10Ω。
接地网布置依据地形进行设计。
立杆的基础由钢筋网加混凝土构成,首先用四根Ф50毫米的钢管或50×50×5mm的角钢作为接地极,同时用镀锌扁钢把四根接地极焊接形成接地网的一部分,再此接地网与法兰盘进行焊接,钢管或角钢需经过热镀锌工艺处理,以增加抗腐性能和提高其导电性能。
当土壤电阻率太高而不能满足要求时,采用垂直接地极+减阻剂的方法使地网接地电阻符合要求。
3、前端供电设计
前端监控一般应配备市电供电的条件。
如果无法提供一般采用风能和太阳能互补的发电系统,可根据负载情况进行灵活配置。
市电配置说明
对于监测站点附近有市电时,可采用市电供电。
市电通过开关电源转为12V或24V为系统供电。
为保证市电断电状态下也能够让监测站保持一段时间工作,系统也应配备蓄电池和充放电控制器。
采用市电应注意防雷。
3.1.3无人机监测系统
视频监控系统提前安装于固定位置,具有灵活性不足的问题。
虽然有车载视频监控系统和单兵系统作为辅助,但仍然无法克服交通不便等不利因素,也无法快速查看大范围的情况。
而卫星遥感由于延时性和低分辨率等因素,无法满足抢险动态监管、监测画面分辨率高等新时代监
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