基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究

基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究（精选8篇）

基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究 篇1

基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究

针对现行培养菌类试验中的菌落计数是采用人工方式完成,在试验样品量较大时,很难快速准确的得到结果的问题,研究开发了一套菌落计数系统.该系统根据RGB色度学原理,利用图像处理技术,可以对培养皿里的白色菌落的`数量进行自动检测.在对菌落的色度值分布进行试验研究的基础上,确定了获取分割图像最佳阈值的方法.实验证明此方法不仅计数结果准确,重现性好,而且速度快,计数结果不受菌落接种方法、菌落形态、大小的影响,是实现菌落计数的一种行之有效的方法.

作 者：王国新 张长利 房俊龙 沈维政 WANG Guo-xin ZHANG Chang-li FANG Jun-long SHEN Wei-zheng 作者单位：东北农业大学工程学院,哈尔滨,150030刊 名：中国乳品工业 ISTIC PKU英文刊名：CHINA DAIRY INDUSTRY年，卷(期)：34(2)分类号：Q939-64关键词：菌落计数 图像处理 最佳阈值 自动检测

基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究 篇2

近年来,不断有国内外学者将图像处理技术[5]和藻类荧光效应应用于藻类计数。李金忠等[6]利用藻类灰度图像和形态学方法对两种藻类进行区分计数,但是受图像背景亮度影响,背景和目标藻类区分比较困难,且极易受到杂质的干扰;秦松等[7]利用显微彩色图像对单一藻类进行计数,但测量结果受藻类形状和杂质的影响比较严重;李丹等[8]利用基于PSoC的荧光检测系统对湖泊中的叶绿素a浓度进行检测;汤金伟等[9]利用三维荧光谱图分析原水输送过程中藻类和有机物的变化,发现三维荧光强度F(A.U)与叶绿素a浓度、藻密度呈较好的线性关系。但基于PSoC的荧光检测方法与三维荧光谱图分析法都是对藻类浓度进行估算,没有实现精确计数。

有关小球藻的一些光谱行为,已有一些研究报道[10,11]。利用叶绿素a的荧光特性,藻类形状对计数精度的影响大大降低,根据藻类荧光激发光波长,选择对应的滤光片,可以很容易将目标藻类与杂质区分开来,且利用荧光图像对藻类进行计数,对具有不同荧光激发光的藻类区分作用明显。本文将小球藻作为实验样本,利用小球藻叶绿素a的荧光激发特性,采集小球藻荧光图像,通过分析图像色度值特征,确定分割阈值,并利用四邻域标记法[7]实现对小球藻的计数统计,为小球藻显微图像精确计数提供一种新方法。

1 材料与方法

1.1 硬件与软件

试验采用实验室培育的单一小球藻试验液,小球藻密度为500万个/ml。实验用显微镜选择奥林巴斯BX51,配套荧光光源。相机采用显微镜配套的DP71彩色CCD显微摄像机。小球藻叶绿素a的荧光激发光波长为600～650 nm,选用615 nm带通滤光片,心波长(620±10)nm,透过率T>50%,半带宽 10 nm;截止波段500～590 nm,640～700 nm,截止率 T<0.1%。计算机CPU主频为2.7 G,2 G内存,1 G显存。实验软件利用VC++6.0开发,基于Win7系统。

1.2 实验数据采集

将小球藻样本压片,显微镜目镜放大倍数为10倍,选择放大倍数为40倍的物镜,观测压片小球藻样本,调节荧光光源使激发波波长为450 nm,CCD相机通过615 nm带通滤光片拍摄藻类荧光激发图像。采集图像分辨率为1 360×1 024,格式为RGB,以JPEG形式存储到计算机中。调节荧光光源光强,使图像中看到的小球藻荧光图像与背景之间的对比度差异明显。藻类图像(图1)中的暗点是由于在藻类压片过程中存在上下分层,导致不同层次的藻类在显微图像中不明显的缘故。

1.3 图像预处理

1.3.1 图像转换

藻类荧光图像以JPEG格式存储到计算机中,要提取藻类荧光图像中的特征值,必须将JPEG图像转换为256色BMP图像。编写程序实现图像自动转换功能,转换后图像如图2所示。

在RGB模型中,如果R=G=B时,则彩色表示一种灰度颜色,其中R=G=B的值叫灰度值,因此灰度图像每个像素只需一个字节存放灰度值(又称强度值、亮度值),灰度范围为0～255。根据重要性及其它指标,将3个分量以不同的权值进行加权平均。由于人眼对绿色的敏感最高,对蓝色敏感最低,因此按公式(1)[12]对R、G、B 3个分量进行加权平均能得到较合理的灰度图像。

f(i,j)=0.3×R(i,j)+0.59×0.11×B(i,j) (1)

式中:i,j分别代表像素点在图像中的横纵坐标;R(i, j),G(i, j),B(i, j)分别代表该点R,G,B颜色灰度。灰度变换后图像如图3所示。

1.3.2 滤波

图像恢复最基本的任务是在去除由降质系统引入噪声的同时,不丢失根信号的细节信息。然而抑制噪声和保持细节往往是一对矛盾,也是图像处理中至今尚未很好解决的一个问题[12]。中值滤波在降噪同时一定程度上保持边缘细节信息,但要进行计算量很大的排序操作;极大极小值滤波具有膨胀和腐蚀效果,直接使用将严重破坏原图像信息[13];高斯滤波法在抑制噪声的同时却产生了边缘模糊效应[14]。全方位组合滤波器虽然能够较好平衡抑制噪声和保持细节之间的问题,但算法处理过程中,阈值的设定还需要较多人工的参与,不能实现自动滤波。

小球藻在压片过程中存在分层现象,不同层面上的小球藻荧光点在图像中光强差异明显,导致藻类荧光图像背景和目标之间的对比度不是很明显。尽管本实验中藻类荧光图像存在噪声,但如果采用滤波算法,将使图像进一步模糊,影响计数精度,因此本文中将不采取滤波方法去除噪声。

2.4 图像特征提取

2.4.1 阈值分割

在灰度化的图像中,图像信息不仅包括其中的目标图像,而且还包括背景和噪音。为了从多值的灰度图像中提取目标,需要设定某一阈值T,用T将图像的数据分成两部分:大于T的像素群和小于T的像素群。其计算公式[15]为:

undefined

式中:f(x,y)为图像的灰度数据;f′(x,y)为二值化后的图像数据,x和y分别是该点的横坐标与纵坐标。通过比较,选择利用迭代法求取分割阈值:(1)求出图象的最大灰度值和最小灰度值,分别记为ZMAX和ZMIN,令初始阈值Tk=(ZMAX+ZMIN)/2;(2)根据阈值TK将图象分割为前景和背景,分别求出两者的平均灰度值ZA和ZB;(3)求出新阈值TK+1=(ZA+ZB)/2;(4)若TK=TK+1,则所得即为阈值;否则将TK+1的值赋给TK,重新计算第2步,迭代计算。

2.4.2 藻类计数

对分割后的小球藻二值图像(图4)进行计数,即数出图像中黑色连通区域的数目。本文采用四邻域标记法[15],即将图像按照从左向右,从上向下的顺序扫描,如果遇到第一个黑色像素点,假设为A点,就进行从左至右,从下到上和从右至左,从上到下两次图像扫描来搜索其连通区域,扫描完成后将此连通区域标记为1,并将此连通区域内所有点置为白色,这样一个连通区域标记完毕。继续从A点按照扫描顺序寻找下一个黑色像素点,找到其连通区域并标记为2,如此反复,直到整幅图像扫描完毕,最大的区域标记值即为所计的藻类个数。

3 结果与分析

3.1 实验结果

本次实验共对20幅小球藻压片样本图片进行计数统计,将实验结果与人工精确计数结果进行比较,结果见表1。采用本文中方法计算小球藻个数,采用式(3)计数精度平均值为93.2%,所需时间为程序运行时间,平均每幅图像小于100 ms。采用人工方法对这20幅图像进行连续计数,准确记录每幅图像的平均耗时为50.3 s,且随着工作时间的增加,人工出现误差的概率不断加大,要得到实际的藻类个数,必须重复计数。

精度平均值undefined

3.2 杂点问题

从图4中可以看出,藻类图像经过阈值分割后,个体大小不一,形状多样。由于小球藻叶绿素a受荧光作用,激发光光强明显高于背景,因此这里认为具有连通区域的黑色像素均为一个计数点。图4右下方有一块明显不是藻类荧光点的大块黑斑,通过同图1中藻类荧光图像进行比较,发现大块黑斑中隐藏了两个藻类荧光点,这是由于边缘部分荧光光照强度不够引起的,且图像中没有藻类荧光点的边缘,没有出现类似情况。本文中将此连通黑斑认为是一个小球藻的荧光点,不将其去除。

4 讨论

由图5可知藻类自动计数系统还存在一定的偏差,通过对误差较大的图像分析,主要有以下几个方面的问题:(1)彩色图像灰度化时,图像对比度降低,损失了一定量的图像特征信息;(2)藻类压片后存在分层现象,不同层面上的藻类荧光点在荧光图像中光强存在明显差异,甚至有些荧光点与背景之间的灰度相当接近;(3)对于荧光光强相对较弱的图像边缘区域,藻类荧光激发光强明显弱于其它光强较强区域。

5 结论

基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究 篇3

关键词：红外线；单片机；电子秤，计重计数

为了对集约化和规模化养畜场牲口入栏和出栏时的数量和重量进行快速准确统计，及平时对牲口成长重量进行数据统计，笔者结合目前的电子秤，应用单片机和红外线测数技术设计出一套全自动控制的电子计重计数系统。

一、系统设计

1闸门。牲口在走过电子秤时只计一牲口的数量和重量，那么是如何实现牲口在走过电子秤的过程中只有一只的问题呢?有的牲口很不“听话”，特别是小牲口，不好处理。因此，本系统采取人工与自动闸门(闸门的设计是根据牲口的大小可以改变闸门开度)控制来进行处理，在系统通道的合适位置设有一红外线，牲口一触红外线闸门关闭，等到计完一次数量和重量后闸门开启，另外一只牲口再过闸门。为了防止小飞虫触及红外线而错误判断设计双红处线联动触动装置，只有两根红外线同时触及才触发一次。

2异常处理。如有时可能出现没有控制好一次过了两只或以上牲口时，而且可能已经记录了本次错误的数据，本系统设计了在工人的工作位置上有记录暂停和记录清一次的功能。

3建立数据库。为了保证数据和牲口的一一对应，在牲口进入系统之前建立牲口的ID数据卡号，在牲口进入计重计数前应对牲口的ID号扫描，在这里有一个牲口ID扫描间。并把计重后的数据存在对应的数据里，对牲口的进出栏和平时数据采集与处理分析。本系统的终端可以单独使用也可以用usB端口设计与电脑中的系统软件联接使用，能快速对数据处理并打印出来。因为有数据库所以系统还有数据管理和分析的功能。这样有利于平时对牲口进行成长跟踪。

4系统总体的模块设计。根据本系统设计的需要和要求，主要分如下的几个模块：

5系统程序总体设计流程图。我们根据以上论述的，画出总体设计流程图：

二、计重计数设计

1计重。在计重时因为是动态中计重，所以数据有一点偏差，根据电子称灵敏度不同，控制偏差的范围在0.1％～0.5％之中。

(1)计重方法和程序设计。在电子称的适当位置放置红外线双触装置，当牲口触及开始计重红外线装置单片机发出读取电子秤上数据指令，对读人的数据进行分析，首先判断数据是否为0，不为0则数据记一次，再发出读取电子秤上数据指令，判断数据是否为0，不为0则数据记一次，计一百次或者当牲口触及结束红外线装置停止数据的采集，求出数据的平均值，为本次计重的数据保存并计数量一次。程序设计如图4所示：

(2)用Protue軟件模拟。把单片机的程序做好在Protue软件中进行模拟程序，效果很好。

2计数

在系统中可以手动输入设定计数报警值或者默认数值报警，到了设定值报警，系统程序不动，等待处理。

三、报表模块

系统的报表模块用Access数据库引擎来做，可以根据要求生成Excel数据报表、进出栏牲口数据分析的数据表格。

四、应用前景

基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究 篇4

关键词：组织机构代码,语音咨询,语音盒

1 绪论

1.1 新疆组织机构代码业务现状分析

随着我国国民经济的不断发展,组织机构代码管理工作任务越来越重,银行、税务、交管、社保、海关等部门在其业务管理过程中,使用组织机构代码作为单位的“身份证”,在对单位办理各项业务中成为极为重要的审核依据。目前新疆组织机构代码应用部门的日益增加,用户容量不断扩大,随之而来的咨询、换证等工作也日趋繁重。由于到期未换证单位涉及面广,特别是企业单位经常变更地址,以及单位代码经办人员变动等,从而导致人工邮寄通知提醒效果不佳、及时性差。

尤其是2012年年底新疆代码中心改变了年检方式,按办证日期对年验的组织机构进行分流,实现全年年检的工作方式。为了配合新的工作模式的需要,呼叫、催办服务是最直接与用户沟通的方式。其目的也是为了更好地服务于新疆地区各组织机构,在社会上树立新疆质量技术监督的良好形象。

1.2 代码语音自动系统研究的意义

工作模式的科学高效化,为代码工作自身节约了人力物力成本,更符合当今提倡的“低碳环保”。各组织机构用户在家就可以明确地了解办理组织机构代码证的相关要求,可提前做好相应的准备工作,减少工作人员作解释说明的压力。

采用新技术、新理念、新方法,主动为所有代码客户提供咨询和提醒服务,一方面提高工作效率,及时维护代码数据的完整性、准确性和有效性;另一方面能更有效地促进代码共享平台的推广应用。

2 相关术语

2.1 组织机构代码

组织机构代码[1]是对中华人民共和国内依法注册、依法登记的机关、企、事业单位、社会团体和民办非企业单位颁发一个在全国范围内唯一的、始终不变的代码标识,是一个单位的合法“身份证号”。组织机构代码由各级质量技术监督部门代码机构依法采集地址、电话、注册资金、经济行业、经营(业务)范围等多项基本信息。

2.2 模拟电话语音控制器技术

连接模拟电话线路,实时检测电话线号,并通过USB传输至PC,从而实现摘挂机检测、来电显示、电话录音、PC拨号等功能。该语音盒是在语音卡基础上继承和发展起来的一款新型模拟接口电话语音盒,在硬件上采用了新的超大规模集成电路设计技术,避免了语音卡存在的一些缺陷,使语音盒的电话语音控制器整体性能有了质的飞跃。

2.3 Visual Basic

Visual Basic是一种常用的编程开发工具。它的基础是编程语言Basic,Visual Basic简单点来说就是微软为了更好的让人们学习编程,应用上Basic开发语言的一套工具,简称就是VB。

3 代码语音自动系统的设计

3.1 系统开发与用户环境

新疆组织机构代码语音自动受理系统,采用最先进的计算机电话语音系统集成技术,将各项业务需要电话操作的自动语音咨询、自动电话通知等业务融为一体,建立完备的电话服务平台。最终研发出的系统由用户操作层、系统功能层、数据层组成。其中,系统功能层是整个系统的功能核心,开发的咨询提醒系统的功能实现就是在该层进行数据处理。

操作系统可运行于win2000、windows XP平台,适用于单机版。

数据库接口最终可支持:FOXPRO系列、DBF、ORACLE、SYBASE、ACCESS、INFORMIX、SQL Server、EXCEL等。

电话接口要求与普通市话网相连。基本单元为1端口(1条外线),并可以根据工作需要方便地扩充为4端口、8端口等。

系统硬件设计采用模拟电话语音控制器(USB语音盒)技术,语音盒符合USB2.0协议,即插即用,自动识别,可带电插拨。数据管理方式为通用、标准开放式数据库结构。

3.2 系统总体设计

语音自动服务系统是由语音咨询和语音提醒通知两个子系统组成。

3.2.1 语音咨询子系统

是本系统的重要组成部分,用户用电话或手机通过按键的方式达到与系统互动的功能。图1给出了语音咨询子系统的功能组成。

当用户需要了解办理组织机构代码或者其他业务相关情况时,可拨打咨询热线,听到问候语后系统即可为用户自动播放需要咨询的业务内容。用户也可通过投诉建议语音留言,直接给管理部门留言。具备语音自动咨询、电话拨入分类日志、分类统计查看功能。

3.2.2 语音通知提醒子系统

系统自动从指定的需提醒用户数据文件中提取用户电话号码,自动顺序向各过期未办理的用户拨号或发送短信,拨通后自动播放提醒通知。对重复拨叫不通的用户系统自动统计汇总,进行人工联系。

功能分四部分:第一部选择数据表并导入系统数据表;第二部分是按设定条件查询出需提醒的客户单位数据;第三部分对各需要提醒的单位进行电话或短信提醒操作,在整个提醒操作中无需人工干涉,并可根据不同的需求设定某些客户单位不进行提醒操作和设定提醒时间;第四部分对催办的情况进行统计汇总操作。图2给出了语音通知提醒子系统的功能组成。

3.3 组织机构代码语音自动系统整体业务流程

图3给出了机构代码语音自动系统整体业务流程。

系统扫描代码库,判断待通知机构是否有电话号码,若无将此信息存至未成功信息库,若有则将此信息存至待拨打库,并将循环拨打此库中的机构;若拨打成功则信息存至成功库,若不成功继续拨打三次后,拨打成功的存至成功库,拨打失败的存至未成功库。

4 代码语音自动系统解决的问题

4.1 提高代码工作效率

将组织机构代码管理有关要求(如办证咨询,提醒通知客户验证、换证)等代码业务工作通过电话语音处理自动应答,将代码数据库中有关业务数据导入本系统后自动提醒服务。解决了业务咨询、到期换证、验证量大面广的问题,代码工作主动性增强,自动提醒通知后顾客能够及时响应,代码数据完整性、准确性、有效性可明显提高。

4.2 代码工作管理科学化

系统以加强组织机构代码管理为中心,以电话网络为平台,将智能化语音技术、软件技术等高新技术综合应用于组织机构代码管理工作中。能全天候、全方位、远距离、高清晰地进行组织机构代码咨询、催办过程。从而告别传统靠人力的堆积来提高代码管理能力的时代,使代码管理逐步迈入“数字时代”。

4.3 具有良好的通用性和实用性

该系统具有信息存储量大、保密性强、操作简便、扩展性强等特点,不仅适合代码业务的科技化管理,也同样适用于条码、文献以及其他各行各业需要咨询提醒的业务应用。

5 总结与展望

5.1 总结

本系统研究了代码业务的自动语音咨询服务,主动对未按时登记验证换证的单位发送各种通知、通告、提醒等。服务主要采用语音电话和短信平台两种方式,既可人工服务,也可自动批量服务。改变了之前只能在固定的工作时间和办公地点咨询组织机构代码证的相关事宜的状况,示范出更加科学、高效、人性化的服务模式。

5.2 展望

随着质监事业逐步电子化的发展,我们将利用更先进的计算机技术手段结合政务工作的实际需求,对系统不断改造,并将其向更多的地域及领域推广使用。同时,在组织机构代码自动语音咨询与提醒安全方面,还需不断地在语音技术上改进与尝试,逐步建立更加人性话的服务模式。

参考文献

[1]顾迎建.组织机构代码管理信息系统建设与维护指南[M].北京:中国计量出版社.2009.

[2]孙家广,刘强.软件工程—理论、方法与实践[M].北京:高等教育出版社.2005.

基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究 篇5

光子计数位置灵敏探测器在光子、粒子成像领域应用广泛，而图像采集系统是其重要组成部分。在介绍光子计数位置灵敏探测器的工作原理的基础上，分析了实现计数成像功能的软硬件需求，并设计了一套满足该需求的软硬件平台；依据该设计搭建了图像采集系统的硬件平台并采用LabVIEW编写了图像采集软件；最后进行成像实验验证了该套图像采集系统的性能。实验结果显示，基于该图像采集系统光子计数位置灵敏探测器能够将空间频率为7.14 lp/mm的目标分开，表明该图像采集系统实现了其预期功能。

关键词：

位置灵敏； 计数； 图像采集； LabVIEW

中图分类号： TP 394.1； TH 691.9文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2013.05.017

引言

工作于计数模式的位置灵敏探测器在微光成像及粒子探测领域起着重要作用，已经在空间探测、物理学、生化学等领域广泛应用^[12]。由于工作于计数模式，该类探测器具有超低噪声的优点，具有比一般像增强器更高的灵敏度和更大的动态范围，能够通过长时间的曝光获取足够的能量，重建极其微弱辐射目标的图像。

位置灵敏探测器首先通过微通道板（microchannel plates，MCP）对光粒子信号响应并放大，经过位置灵敏阳极收集MCP输出信号，由后续前端电子系统放大后，再由信号采集系统采集此信号，最后经图像生成程序计算光子位置并大量统计光子位置生成图像。由信号采集硬件平台及之后的图像生成软件组成的图像采集系统是整个光子计数成像探测器中的重要组成部分。美国NI公司将数据采集系统的硬件与数据处理软件结合起来，方便灵活，不仅降低了传统仪器的成本，而且提高了用户的工作效率^[34]。本文正是使用NI的硬件和软件完成了光子计数位置灵敏探测器的图像采集系统的研制。

1光子计数位置灵敏探测器成像原理

光子计数位置灵敏探测器常采用MAMA阳极、Resistive阳极、楔条形阳极以及延迟线阳极等位置灵敏阳极对光子进行位置解码^[57]，与其他阳极相比，楔条形阳极具有结构简单、位置分辨率高、计数率高等优点，且其后续电路较简单，广泛使用于空间成像、实验室粒子成像等领域。因此，本文设计光子计数位置灵敏探测器使用楔条形位置灵敏阳极^[8]。

图1是基于楔条形阳极的光子计数位置灵敏探测器结构示意图，整个系统由真空室部分、前端电子系统、图像采集系统三部分组成。其中图像采集系统包括信号采集硬件平台及图像生成软件。微通道板将入射光子转化为电子并加速激发大量的电子，形成一定大小的电子云由楔条形阳极收集。阳极收集电子后会输出三路电极信号，这三路信号通过楔条形阳极的位置解码算法公式能够求解出光子入射位置^[9]。位置解码算法公式如下：

前端电路系统将信号放大、整形并进行峰值保持，便于信号采集平台采集。信号采集硬件需要对三路电极信号进行同步采集，并尽可能采集所有到达的信号。图像生成软件实时读取采集系统存储在内存中的数据，根据楔条形阳极的位置解码算法编写程序，计算光子位置，并在该位置计数，通过大量光子计数获得一幅完整图像。

2信号采集硬件

对于位置灵敏探测器来说，MCP-阳极接收光子并产生电荷信号，是采集信号的来源，前端电路系统作为信号调理系统使得信号易于采集，而图像采集系统最终实现信号的采集并按照成像算法对数据进行处理生成图像。本文将在分析位置灵敏探测器输出信号特点的基础上，搭建一套基于美国NI公司硬件的信号采集系统。

根据信号特点，一般采集系统有单差分测量和单端测量两种测量方式^[8]：差分测量系统在两个通道上分别测量信号正负两极之间的电位差，具有抑制动态共模电压的优点；单端测量系统中每个通道只有一个单端输入，所有通道共用一个系统地，有利于节省硬件资源^[10]。光子计数探测器三路电极信号都是一端接公共地的电压信号，且经前端电路放大整形后对动态共模噪声不敏感，因此，采用单端作为本系统的测量方式。

本文采用NI的数据采集卡对信号进行采集，根据被测信号特点需要确定采集卡的性能要求。首先是对采样速率的要求，根据奈奎斯特采样定理，采集卡的采样速率最少应该是被采信号的最高频率的两倍以上，而实际上为了准确采样，采样率应该不低于被采信号最高频率的10倍。光子计数探测器的最高计数率要求为54 kHz。因此，所需的采集卡的采样率应该高于540 kHz/s。其次需要考虑的是采集卡的电压范围。一般采集卡由于供电方式不同，所能采集的电压范围也不同。探测器信号由前端电路放大整形后幅值一般为0～5 V，故采集卡电压范围至少要能涵盖这个信号范围。分辨率是采集卡的另外一个重要性能，它与采集电压范围共同决定采集卡的测量灵敏度及采样精度，即ΔV=Vmax/2N。探测器分辨率要求为200 μm，MCP口径为40 mm，因此分辨单元为200，它和测量灵敏度存在以下关系：ΔV<1/200，即ΔV<0.005。要在0～5 V范围内达到这个精度，采集卡的分辨率至少应该达到10 bit。最后，光子位置解码要求同时采集阳极的三路信号，因此要求采集卡还具备多通道同步采集功能。

基于上述分析，在考虑成本与性能的平衡上，选择了NI的PCI6110作为系统的采集卡。PCI6110数据采集卡为每个通道都配备一个ADC，在同一个时钟信号驱动下能够多通道同步且每通道采样频率高达1.25 MHz/s 。分辨率为14 bit，0～5 V的测量范围下，测量精度为0.000 3 V。该采集卡各项性能指标都能满足对信号采集的要求。

图像采集系统的图像生成程序要求具有以下功能：采集卡参数设置及启动、采集数据存储读取、质心位置计算、光子计数、图像显示等功能。编程工具采用了美国NI公司的图形化编程语言LabVIEW^[1112]。

nlc202309032226

整个程序的难点在于光子信号数据量比较大且每个光子都要进行较复杂质心解码计算，数据处理时可能出现不能及时读取存储区数据的情况，导致存储区数据溢出，部分光子无法计数。为了解决这个问题，程序对数据流采用生产者-消费者状态机模式进行处理：生产者循环持续读取硬件所采集的数据，消费者循环通过数据队列读取数据并进行质心解码、数据保存及图像显示等工作；生产者循环与消费者循环各自独立运行。生产者-消费者设计模式能够加强不同运行速率的循环之间的数据共享效率，解决了数据采集与处理速率不匹配时程序出现的数据溢出或者程序效率低下等问题。生产者-消费者模式基本原理如图2所示，通过调用LabVIEW内建的队列操作函数，在两个循环间建立一个数据缓冲区，用于生产者循环与消费者循环之间的数据传递，将数据产生与处理过程剥离分开，降低两者之间的耦合度，从而实现对数据及时的读取与处理。

图3是程序功能实现框图。采集卡首先设置各项参数包括电压范围、采样速率、采样模式、时序及触发模式等。启动采集后，生产者循环按照设定时间周期去内存中读取数据，并存入通过数据共享队列；只要队列中存有数据就能激活消费者循环，读取数据并进行处理。消费者循环实现的功能包括两个：光子位置解码及图像灰度值计数。位置灵敏探测器计数一个光子时，触发采集卡同时采集三路电极信号，需对这三个信号进行位置解码，计算该光子在MCP上位置。建立一个图像存储空间，代表探测器接受表面MCP，每个存储单元对应进行MCP的一个分划位置。由解码的光子位置对图像存储空间进行寻址，将该位置的灰度值加1，图4是位置解码及寻址计数成像示意图。

光子质心位置解码计算需要进行两个除法运算和若干乘加运算，其中除法运算比较费时。当每秒都有数万个光子位置需要计算时，生产者循环需要快速读出数据，为避免队列缓冲区过大，消费者循环计算速度要尽量快。因此消费者循环中的质心解码算法模块的程序运行效率对整个程序的运行效率影响至关重要。LabVIEW是图像化的高级编程语言，在大批量复杂运算方面效率并不高，而C语言在大量复杂运算方面具有优势。LabVIEW通过动态链接等方式能够与C语言无缝连接。因此，本程序使用C语言实现位置解码算法，有Visual C++ 6.0将其编译成动态链接库，在LabVIEW中通过调用库函数节点（CLF）调用解码算法的C语言实现。

图5是编写的图像采集软件界面。整个界面分为三个部分：指令按钮区、参数设置区和图像显示区。指令按钮区主要包括一些程序的常用操作指令，其中“光子采集”按钮启动光子数据的采集，并同步将数据保存在电脑的制定位置；“读取光子数据”按钮用于读取保持于电脑上的光子产生的三路电极信号的原始数据，并同步进行位置解码计数，同时显示图像；“图像生成”按钮命令系统直接处理三路电极信号生成图像。除了这几个主要命令外，还包括“图像保存”、“图像读取”等指令按钮。参数设置区主要输入一些重要的图像生成参数，包括采集光子数量、图像虚拟像元数、图像放大系数、电极信号串扰修正系数、放大器零输入偏置设置、图像中心化偏移以及图像旋转角度等。图像显示区用于显示生成的图像，通过调整灰度值的上限，可以对图像进行亮度和对比度调整。

本文针对实验室研制的一套光子计数位置灵敏探测器的特点，实现了本套图像采集系统，将两者连接，进行了成像性能检测。通过检测实验，完成了图像采集系统功能的测试。检测结果表明该图像采集系统完全实现了预期功能，能够完成电极信号采集、位置解码、灰度值计数及图像显示等功能。图6是使用该图像采集系统采集的一幅USAF1951分辨率板图像，根据所能分辨的最小线对所对应的组号和单元号，可以按下式计算其对应空间频率：

5结论

本文在介绍位置灵敏探测器成像原理基础上，分析了对图像采集系统需求，构建了一套图像采集系统的软硬件平台并通过成像检测实验验证了其功能及其完备性。实验结果表明，该套图像采集系统能够完全实现位置灵敏探测器成像对其的需求，由其采集的图像能够将空间频率为7.14 lp/mm的目标分开。

参考文献：

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基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究 篇6

摘要：在电力系统当中，变压器对整个系统的正常运行都有着非常重要的意义，它可以保证输电系统的平稳运行，同时在电力系统中它主要负责电压转换和电能分配的任务，所以变压器的质量对电力系统的运行质量会产生非常直接的影响，此外，它还会对电力用户生活的正常运转产生重大的影响，因此，必须要在电力系统运行的过程中重视变压器检修系统的处理工作。本文主要分析了电力自动化变压器检修系统处理技术，以供参考和借鉴。

关键词：变压器；自动化；检修；故障

在电力系统运行的过程中，电力设施的性能对电力系统的运行质量会产生非常大的影响，所以在实际的工作中，人们也一直将电力设施问题处理当做是工作中的一个关键的内容，它也是我国电力发展过程中必须要保证质量的一项工作。所以在工作中，必须要不断丰富自身的经验，这样才能更好的对故障予以判断和处理，此外还应该在工作中归纳出一些常用的规律，这样就为工作提供了更加有力的支持，但是从当前的情况来看，其中还存在着很多需要进一步完善的内容，必须要对其予以重视。

一、自动化变压器检修技术概述

最近几年，我国电力企业在国家的支持下已经有了十分显著的发展，生产部门对电力设备也提出了更高的要求，所以这就使得电气设备在运行的过程中必须要具备非常好的安全性和稳定性，电力变压器状态检修工作也逐渐受到了相关部门的重视，此外，这项工作也不断的在朝着自动化和智能化的方向发展，但是从整体上看，系统本身还 不是十分的完善，这样也就使得维修和处理工作当中还有很多环节需要不断的发展和完善，因此必须要在这一过程中做好此项工作。

1、联机分析处理技术概念

一般情况下。链接分析处理技术被人们叫做OLAP技术，这种技术在应用的过程中主要就是要对数据库当中的一些历史数据采取有效的措施加以处理，正是因为有了这些数据，才使得系统管理工作效率和质量有了很大的提升，工作人员会在日常的工作中对原始数据予以改进和优化，这样就可以使得数据的价值可以得到更加充分的体现，从而促进了相关产业经济的发展。实际的工作中，链接分析技术通常是将数据库当中的数据当做是工作顺利开展的一个重要的前提和基础，之后再根据客户实际的需要对其予以合理科学的分析，这样一来就简化了工作的流程，使得工作效率和工作的质量都得到了有效的提升，在工作中，这种方式更加的直观和生动，同时它还可以通过数据分析和对比工作获得不容易察觉或者是容易被忽视的一些隐蔽信息，这些信息对整个工作而言都是非常重要的。在工作中，还要充分的结合自己的工作经验，对事故中相关的规律加以归纳和总结，从而也就可以有效的防止同类问题的出现，企业在发展的过程中也可以帮助企业更加科学合理的制定对应的经营策略，企业也找到了更好的规避风险的手段和途径。

2、分析方法选择

在进行数据分析流程中，它主要是通过上钻、下钻、切片以及旋转等方式对数据进行分析。用户可以更加及时准确的获得自己需要的信息内容，这样也满足了用户对知识的渴求，在当前的工作中，应该通过钻去的方式来对数据管理的层次进行适当的调整，整个的变换分析过程和管理的相应策略都得到了一定的改善，此外高层数据也在这一过程中得到了十分严格的控制，其次是在实际的工作中，切边工作都是在数据库的相应结构上完成的，所以在实际的过程中要找准动机，还要选择适当的处理方式，这样才能对指定的区域进行有效的控制和管理。

二、OLAP系统建立

在OLAP系统的分析和处理工作中，工作的主要内容就是要对整个过程进行有效的管理和控制，在系统的建立和控制工作中主要可以分成以下几个环节，首先是数据的准备，其次是建立数据模型。在管理的工作中需要从更全面的角度去分析，同时在管理和控制的手段和方式上也要尽量的多样化，这样才能更好的保证工作可以更好的顺利展开，在日常的联机工作中，如果要建立起一个科学的系统就应该做好以下这几项工作：

1、数据准备

在工作的过程中，数据准备工作包含有数据抽取、清除、转换以及加载等多个方面。在工作中，我们需要从具体的数据清理、集成以及选择等方面入手研究，并且在工作的过程中需要从多个不同的角度加以研究和探討，从而保证工作的顺利开展。基于此，在目前的管理工作中需要从设备维修的历史数据上进行规划和总结，在对设备维修管理的基础上进行分析，然后选择对研究起决定作用的数据，将分散在OLTP数据库中的数据经过DTS以及专用程序将原始数据进行清理和转换得到了“干净”“完整”的、适合进行分析的数据，加载到Microsoft SQL Server创建的OLAP数据库中，保证类型和结构的统一，同时需要将某些数据变换为适合挖掘的形式。

2数据模型

在问题进一步明确，数据结构和内容进一步调整的基础上，就可以形成知识的模型。对于数据挖掘模块的设计，由于数据庞大，本文采用客户/服务器（C/S）结构，客户端用Visual Basic开发，数据库服务器采用Microsoft SQL Server2000，利用MS SQL Serve的OLAP Service应用服务器，将定义的主题（立方体）生成聚集，并实体化，其后进行的OLAP和数据挖掘都是基于此处生成的主题。挖掘的数据源是数据仓库中详细和综合数据层中的表。根据主题和多维结构，本文在SQLServer2000平台上采用星形模式构建数据仓库。维数据结构是将原始数据按维进行整理后所得的结果利用Microsoft OLAP Server创建的多维数据结构称为Cube，该多维数据结构具有良好的性能，能灵活、快速地处理原始数据，并对各种查询具有一致性的响应速度。

3系统模型的建立

该系统以某市电业局为背景，主要针对该局变电站设备在线监测数据的分析工作。该局有两个220kV变电站和两个110kV变电站安装了在线监测系统，主要实施对站内的变压器、电容设备和氧化锌避雷器进行在线监测。

3.1系统设计

根据用户的要求，基于网络和原有的数据环境，设计了基于客户/服务器（c/s）体系的系统结构，在服务器端口采用OLP技术建立数据模型，客户端利用MicrosoRExcel2000实现多维数据的访问。数据仓库为OLAP和数据挖掘提供了良好的基础数据，在此基础上，可以对其中的主题进行分析和挖掘。

3.2系统结构

数据准备、数据仓库建立和设备维修数据分析三者相互作用，构成一个层次分明结构合理的数据分析系统，整个系统分为三个部分：

（1）业务数据库不同数据源的原始数据经过筛选存储到细节性数据OLAP数据库。

（2）OLAP服务器存储数据仓库中的综合数据，如不同变电站不同设备的数据等。

（3）客户端工具实现最终用户功能，能方便快捷地分析处理数据，支持OLAP操作。

三、结束语

在电力系统运行的过程中，变压器一直都是一个不容忽视的构件，但是由于受到多种因素的影响，其在运行的过程中也会出现一些故障，我国科学技术的不断发展，使得我国变压器处理系统在功能上和稳定性上都得到了非常显著的改进和完善，这也为以后电力事业的发展提供了良好的基础和条件。

参考文献：

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基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究 篇7

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2008年1月—2009年3月ICU重型颅脑损伤机械通气病人72例, 男56例, 女16例;年龄25岁～48岁;机械通气时间>8 d;均排除入院时已行气管插管术及肺部感染。随机分为观察组和对照组, 观察组36例, 男30例, 女6例;年龄35.31岁±7.14岁;对照组36例, 男26例, 女10例;年龄35.56岁±7.05岁。两组病人年龄、营养状况、病情、通气状况等比较差异无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 吸痰方式

①观察组采用密闭式吸痰。应用天津市塑料研究所生产的14号密闭式吸痰管, 此管由透明保护套、高质硅胶管、吸痰管头端注水孔、尾端控制钮及3个端口组成。使用时将密闭式吸痰管头端T型套口分别接在气管导管及呼吸机管道上, 后端连接吸痰导管后接吸引装置, 吸痰管上有长度标志, 插至所需深度时, 按下控钮即可吸痰;痰液黏稠时可经由旋转接头上方注水孔滴入生理盐水稀释后抽吸。吸痰完成后, 缓缓抽回吸痰管, 松开控制钮直到看到管上黑色指示为止。每套管需24 h更换1次。②对照组采用开放式吸痰。应用苏州市麦克林医疗器械制品有限公司生产的14号可调节吸痰管。使用时, 操作者撕开外包装末端连接吸引器, 带无菌手套, 按无菌操作步骤, 脱开呼吸机连接, 将吸痰管轻轻插入呼吸道, 按负压口开关进行吸痰, 吸痰完毕弃去一次性吸痰管。

1.2.2 采样方法

病人均住单间病房。在病人机械通气第1天 (治疗即刻) 、第4天、第8天16:00～18:00, 更换床单、被褥、病人服30 min后, 医护人员在室内停止走动30 min后, 分别进行吸痰前后空气细菌菌落采样监测, 参照《消毒技术规范》将普通营养琼脂平板 (径为9 cm) 放在室内各采样点处, 采样高度为距地面1.5 m, 采样时将平板盖打开扣放于平板旁暴露5 min, 盖好立即送检。ICU空气细菌菌落≤10 cfu/m3, 未检出金黄色葡萄球菌、乙型溶血性链球菌为合格[3]。

1.2.3 统计学方法

采用SPSS10.0软件进行统计分析, 计量资料采用t检验, P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

对照组中第4天吸痰后有3例, 第8天吸痰后有7例空气菌落计数不合格;观察组空气菌落计数均合格。两组空气菌落计数情况比较见表1。

3 讨论

ICU是医院感染高发和感染控制的重点部门, 做好医院感染监测是加强医院感染控制措施的重要手段。有资料显示, 葡萄球菌广泛分布于自然界、人和动物的皮肤及其与外界相通的腔道中, 一般分布在人的皮肤和鼻咽部, 鼻咽部带菌率可达20%～50% , 医院人员带菌率高达70%, 是医院交叉感染的重要传染源[4]。医务人员所致交叉感染是导致呼吸机相关性肺炎的主要因素之一[4]。而密闭式吸痰法整个过程在密闭环境中进行, 程序简单, 避免了与外界接触, 减少了污染过程, 可以降低呼吸机相关性肺炎的发生。开放式吸痰会产生大量的微生物溶胶, 经试验测定, 最高可达33 970 cfu/m3的含菌微粒喷出[6], 污染各种物体表面, 干燥后形成再生溶胶随气流飘散, 造成空气污染、医务人员感染和病人间交叉感染。开放式吸痰容易发生痰液喷出现象, 污染率较高。采用密闭式吸痰, 整个吸痰过程气体完全封闭在吸痰管塑胶保护膜内, 病人气道中的微生物没有机会向空气中传播, 起到了隔离作用。医务人员可避免接触分泌物及近距离飞沫感染, 有利于控制医院感染。因其操作完全是在密闭式条件下进行的, 避免了开放式吸痰操作不慎时的污染, 减少了外源性感染机会, 从而降低肺部感染率及延迟肺部感染发生的时间[7]。陈小萍[8]通过两种吸痰方法在人工气道病人中的应用比较, 认为密闭式吸痰优于开放式吸痰, 密闭式吸痰在吸痰过程中不中断供氧, 避免了交叉感染和对环境污染。

重型颅脑损伤是ICU常见的重症, 病人处于昏迷状态, 吞咽及咳嗽反射减弱或消失, 痰液及呕吐物易误吸入气管内, 同时伴有气管插管, 失去了呼吸道对吸入空气的加温、湿化屏障作用, 且病人均是危重病人, 免疫力十分低下, 很容易出现内源性感染。机械通气抑制了机体的咳嗽反射功能, 吸痰是排出呼吸系统分泌物的唯一手段, 而气管内吸痰作为一种侵入性操作, 容易引起外源性感染。为了防止感染, 常规气管内吸痰均要戴无菌手套, 并用一次性吸痰管。如果病人已有肺部感染, 一昼夜要吸痰几十次, 在多次吸痰的操作过程中容易发生污染而增加病人感染机会;吸痰过程中操作不规范导致的污染及吸痰过程中病人吸入混有细菌的飞溶胶是导致感染的最重要原因, 使用密闭式吸痰在吸痰过程中保证了气道的密闭性, 可减少操作者的污染机会。若用一次性无菌手套则成本较高, 密闭式吸痰由于吸痰管外套有透明薄膜, 操作者不需戴无菌手套, 打开吸引器按下吸痰管末端的控制按钮即可在不直接接触里面吸痰管的情况下吸痰。由于密闭式吸痰管不需戴无菌手套, 不需脱开呼吸机, 使每次吸痰操作时间缩短, 减少了护理工作量, 与开放式吸痰比较, 密闭式吸痰管的应用减少了打开一次性吸痰管、断开与呼吸机的连接、重新连接呼吸机的次数, 操作过程明显缩短, 节省了时间, 提高了工作效率。密闭式吸痰方法可降低空气菌落计数, 在控制医院感染方面优于开放式吸痰方法, 而且操作简便、安全。

摘要：[目的]观察两种吸痰方法对重症监护病房 (ICU) 空气菌落计数的影响。[方法]将72例ICU重型颅脑损伤机械通气病人随机分为观察组和对照组, 每组36例, 对照组采用开放式吸痰, 观察组采用密闭式吸痰。比较两组空气菌落计数情况。[结果]对照组吸痰后有10例空气菌落计数不合格, 观察组空气菌落计数均合格;观察组第4天、第8天吸痰后空气菌落计数低于对照组。[结论]密闭式吸痰方法可降低病房空气菌落计数, 有利于控制医院感染的发生。

关键词：吸痰,空气菌落计数,密闭式吸痰,重症监护病房,医院感染

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基于图像处理技术的菌落自动计数系统的研究 篇8

PLC控制的水处理系统主要由可编程控制器、液位计、电磁阀、高低压力开关和现场的水泵机组一起组成一个完整的水处理系统, 本设计中有3个贮水池、3台水泵, 采用部分流量调节方法, 即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行, 其余水泵作恒速运行。PLC根据管网压力自动控制各个水泵之间切换, 并根据压力检测值和给定值之间偏差进行PID运算, 输出给变频器控制其输出频率、调节流量, 使供水管网压力恒定。各水泵切换遵循先起先停、先停先起原则。

根据以上控制要求, 本文主要进行系统总体控制方案设计, 包括水处理自动控制系统控制要求、电气系统控制流程、PLC编程软件的选用以及PLC编程。

1 水处理自动控制系统的控制要求

水处理自动控制系统的控制要求如表1所示, 包括系统控制要求、报警及保护以及操作方式要求3个方面。

2 电气系统控制流程

(1) 接触器KM1A通电, 反洗水泵运行指示灯亮。KM1A常开点闭合, 反洗水泵星型起动, 时间继电器KT1延时通电, KT1常开点闭合, 常闭点断开, 反洗水泵三角形起动。KM1B与KM1C互锁。反洗水泵过载, 反洗水泵过载指示灯亮。 (2) 当循环水泵1运行, 接触器KM2通电, KM2常开点闭合, 循环水泵1运行指示灯亮。循环水泵1过载, 热继FR2通电, FR2常开点闭合, 常闭点断开, 循环水泵1停止运行, 循环水泵1过载指示灯亮。 (3) 当循环水泵2运行, 接触器KM3通电, KM3常开点闭合, 循环水泵2运行指示灯亮。循环水泵2过载, 热继FR3通电, FR3常开点闭合, 常闭点断开, 循环水泵2停止运行, 循环水泵2过载指示灯亮。接触器KM2、KM3线圈通电, 常开点闭合, 继电器KA1通电, KA1常开点闭合, 常闭点断开, 1#进水阀开。1#进水阀指示灯亮。接触器KM2、KM3线圈通电, 常开点闭合, 继电器KA2通电, KA2常开点闭合, 常闭点断开, 2#进水阀开。2#进水阀指示灯亮。 (4) 当循环水箱液位低, 液位浮球LS3通, 继电器KA3通电, 循环水箱低位指示灯亮。KA1、KA2线圈通电, 常开点闭合, KA4通电, KA4常开点闭合, 加药泵起动。加药泵运行指示灯亮。 (5) 当潜污泵手动操作起动、停止。1#潜污泵手动启动, 接触器KM4通电, 常开点闭合, 1#潜污泵运行指示灯亮。1#潜污泵过载, 热继FR4断开, FR4常闭点开, 1#潜污泵停止运行, 过载指示灯亮。 (6) 当2#潜污泵手动启动, 接触器KM5通电, 常开点闭合, 2#潜污泵运行指示灯亮。2#潜污泵过载, 热继FR5断开, FR5常闭点开, 2#潜污泵停止运行, 过载指示灯亮。 (7) 当3#潜污泵手动启动, 接触器KM6通电, 常开点闭合, 3#潜污泵运行指示灯亮。3#潜污泵过载, 热继FR6断开, FR6常闭点开, 3#潜污泵停止运行, 过载指示灯亮。

3 系统的PLC程序设计

3.1 PLC编程软件的选用

PLC控制程序采用SIEMENS公司提供的V4.0 STEP 7Micro WIN SP6编程软件开发。PLC控制程序由一个主程序、若干子程序构成, 程序的编制在计算机上完成, 编译后通过PC/PPI电缆把程序下载到PLC, 控制任务的完成, 是通过在RUN模式下主机循环并连续执行用户程序来实现。

3.2 PLC编程

为了方便了解水箱内水的多少, 分别在原水箱、中间水箱、纯水箱、试验水池放入高、中、低浮球。当液面到达指定位置时浮球闭合, 将信号传入控制模块内。PLC程序流程图如图1所示。

在原水箱水位不满的情况下, 原水电磁阀开, 原水流入原水箱。在原水箱水位不低、中间水箱不满的情况下, 原水泵开, 预处理阀开, 阻垢剂泵开。预处理阀开启延时1 s一级高压泵开, 一级浓水电磁阀开, 在一级高压泵入水低压、出水高压的情况下一级高压泵关闭。在中间水箱不低、纯水箱不满的情况下, 中间水泵开PH调节泵开。中间水泵运行延时1 s后二级高压泵开, 二级浓水电磁阀开。当二级高压泵入水低压、出水高压的情况下二级高压泵关。在纯水箱不低、试验水池不满的情况下, 纯水泵开、紫外灯开。原水箱水位高位的情况下, 原水电磁阀关。原水箱水位低、中间水箱水位高位的情况下原水泵停止运行。原水泵停止运行延时1 s阻垢剂泵、一级高压泵停止运行, 一级浓水电磁阀关。原水箱水位低、纯水箱水位高的情况下中间水泵停止运行。中间水泵停止运行延时1 s后PH泵、二级高压泵停止运行, 二级浓水电磁阀关。在纯水箱水位低、二级高压泵、试验水池水位高的情况下纯水水泵停止运行, 紫外灯关。

由于清洗系统、循环水系统只在短时需要的情况下运行, 所以选择手动操作, 无需程序控制。

4 结语

本文针对工业对水质要求的特点, 设计开发了一套基于PLC的电气自动化控制的水处理系统。该系统利用PLC实现对多台水泵电机的启动和停止运行, 同时把水泵电机控制纳入自动控制系统。压力传感器将电信号传送给控制模块根据压力大小控制高压泵起停, 保证了高压泵的安全运行。利用电导率表、电阻率表实时监控产水质量, 该系统不仅有效地保证了水处理系统产水质量, 而且具有工作可靠、施工简单、节能效果显著、全自动控制、无二次污染等优点。

参考文献

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