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船载ADCP600kHz推荐方案-侧舷地


Rowe Technologies, Inc. 船载ADCP推荐方案

Pan-Comm

上海泛际科学仪器有限公司

2013年3月

项目名称:RTI 船载ADCP推荐方案

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一. 二. 三.

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公司概况........................................................................................ 1 Rowe Technologies, Inc. (RTI)的 ADCP 的简介............................ 2 RTI 船载 ADCP ............................................................................... 3

3.1 ADCP 的原理 .................................................................................................. 3 3.2 RTI 船载 ADCP 的技术优势 .......................................................................... 4 3.3 RTI 船载 ADCP 的应用范围和工作方式 ...................................................... 5 3.4 RTI 船载 ADCP 的安装 .................................................................................. 6 3.4.1 噪声源................................................................................................... 6 3.4.2 波束遮挡............................................................................................... 7 3.4.3 其它因素............................................................................................... 7 3.4.4 船底声纳窗方式安装 ADCP ................................................................ 8 3.4.5 船舷方式安装 ADCP ............................................................................ 9 3.5 RTI 船载 ADCP 的电源要求 ........................................................................ 10 3.6 RTI 船载 ADCP 的数据格式 ........................................................................ 10 3.7 RTI ADCP 技术参数及设备尺寸图 ........................................................... 11 四. 五. RTI 产品近期销售业绩 .................................................................. 12 RTI 产品的测量报告...................................................................... 14

5.1 河流产品流量测验实例 ............................................................................. 14 5.2 海洋产品测验实例 ..................................................................................... 16 六. 售后服务 ........................................................................................... 20 七. 联系方式 ........................................................................................... 22

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一. 公司概况 上海泛际科学仪器有限公司 Shanghai

Pan-Communication Scientific Instrumentation Co., Ltd. ( 以 下 简 称 : PAN-COMM) 成 立 于 2010 年 。 PAN-COMM 的 香 港 公 司 “ 泛 际 科 学 仪 器 有 限 公 司 Pan-Communication Scientific Instrumentation Co., Ltd.” 于同年在香港特別行政区註册。 注册资金各为人民币 500 万元和港币 500 万元。 PAN-COMM 是一家集研发,销售和服务为一体的公司。 公司主要的经营项目 是海洋地球物理仪器。而公司的服务对象是各应用海洋地球物理仪器的生产、科 研、教学和服务单位。 并同时提供各国优貭海洋、湖泊和河流中使用水下声纳 系 统 测 量 仪 器 产 品 的 销 售 和 优 质 的 售 后 服 务 给 客 户 。 PAN-COMM 公司更自主开发各种用于海洋地球物理的软件,包括仪器的微机 控制程序和视窗界面的用户应用软件。 这些软件既可以是实时监控、数据采样、 数据储存和分析,并同时作数据后期处理工作。 我公司更可为客户开发用户特 定功能的软件。 PAN-COMM 公司与国内外高科技公司合作, 把国内的先进海洋仪器推向世界,也把国外的 最新科技成果介绍和引进给国内用户。 公司也 成功成为美国 RTI 公司于中国的销售总代理, 销售 RTI 公司的主要产品 ADCP 声学多普勒流速 剖面仪器及其它相关的水下声纳系统测量仪器 产 品 等 。

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公司愿景: PAN-COMM 公司全体员工尽全 力把我公司打造成国内立足于高科技的一流企 业。 我公司与国内外的本行业内的一流科学家、 工程师合作,为努力使我国的海洋科技在今后
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的十年内跃上世界领先舞台尽一份力量。 公司亦正向我国申请成为高新科技企 业和软件企业。 公司宗旨:质量第一、客户第一、服务第一。 诚信守诺,全心服务。

二. Rowe Technologies, Inc. (RTI)的ADCP的简介 Rowe Technologies, Inc. (简称 RTI), 是由世界上 ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler 的简称,又称多普勒流速剖面仪)首创人 Francis Rowe 的儿 子 Daniel Rowe 于 2009 年 9 月创立的公司,公司名 称中的“Rowe”即取自他名字的姓氏。 RTI 公司主 要生产的产品是 ADCP 设备,公司拥有众多行业内知 名工程师, 他们具有 ADCP 制造相关的经验累计达 150 年,所以 RTI 生产 ADCP 设备的技术是世界上一流的。 RTI 生产的ADCP设备基本上可以覆盖目前市场上 的主要类型,包含从1200kHz,600kH,300kH,150kH, 7kHz,40kHz,20kHz范围内的全系列产品。如果以ADCP的换能器类型分类,主要 有常规活塞式,平面相控阵两种类型ADCP。如果以ADCP的工作模式,也可分为直 读式和自容式,两者间重要区别在于数据是否实时输出给电脑终端。 常规活塞式ADCP:

1200kHz 平面相控阵ADCP:

300kHz

600kHz

双频 300/1200kHz

单频:300kHz

单频:150kHz 或 双频:150/600kHz

单频:75kHz 或 双频:75/300kHz
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单频: 40kHz 或双频: 40/150kHz

单频:20kHz 或双频:20/75kHz

此外,RTI公司可以根据用户的测量需求而定制特别的ADCP设备,如自容 式(ADCP电子舱内加载碱性/锂电池包,不同频率的ADCP电池包数量、类型不一 样) 双换能器, , 双频, 基本上可以完全满足海洋测量流速、 海底观测剖面流速、 河流测验流量、水下AUV/ROV设备的导航等所有的要求。 三. RTI船载ADCP 3.1 ADCP的原理 ADCP 的基本原理是利用声学多普勒原理, 通过向水体发射一定频率的超 声波脉冲, 这些脉冲碰到水体中悬浮且随水体运动的微粒后 产生反向散射回 波信号,并记录发射波与反射波之间的频率化即声学多普勒频移,可根据此 频移计算出水流相对于 ADCP 的速度。声学多普勒频移,即发射声波频率与 回波频率之差由下式确定: Fd=2Fs*V / c Fd---声学多普勒频移 Fs---发射波频率 V---颗粒物沿声束方向的移动速度(即沿声束方向的水流速度) C—声波在水中的传播速度

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多普勒效应的示意图

3.2 RTI船载ADCP的技术优势 Rowe Technologies Inc. (美国亚奇科技公司, 简称 RTI )的 ADCP/DVL 把最新科技的声学多普勒 声纳和灵活多用途系统创新地融合在一起, 高效 优质地测量水体流速剖面和水中载体的对底速 度。用户可以用单一仪器灵活进行多功能安排, 以满足大多数海洋和河流的水面和水下载体的 运动式或定点式测量。以前的 ADCP 仪器力不能 及的测量现在可以大力改善。 系统特点: ? ?换能器:四波束活塞型换能器结构 ? 3 轴流速剖面和对底速度测量 ? ?双声学功率输出:低功率 - 长期锚系;高功率 - 大量程 ? ?两种多普勒信号处理技术 ? ?窄带脉冲 - 非相干处理 - 大量程波束 ? ?宽带脉冲 - 相干处理 - 高精度 ? ?电源:船用 110/220V 交流电或外接电源 12- 36V 直流电 ? ?内置电池包 底跟踪功能 设备内置底跟踪功能,因为 ADCP 测量的流速是设备相对于水的相对速 度,要获得水流的绝对速度需要减去船体的速度,底跟踪功能的作用就是获
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得船速,该数据的精度一般高于常规亚米级精度 GPS 定位设备计算的船速。 兼容 GPS 罗经或电罗经,姿态仪 RTI 船载 ADCP 可以兼容罗经或电罗经,姿态仪设备,通过这些数据, 可以修正采集的流速、流向数据。 海量内存 仪器内置存储器容量 1~8GB(默认 4G) ,内置有流量数据处理模块,可 实现单机无控制操作。 电源支持 220V 交流电,50Hz,同时用户可选择外置的电池包。 实时流速测量中文软件 RTI 船载 ADCP 的软件是一款简单直观、用户界面良好、操作便捷的中 文软件,可同时显示航迹,地形,流速剖面,流量分布,流速分层等数据或 者图表,并可以同时保存二进制和 ASCII 码文本数据,当然,还可以记录数 据到设备的内存卡上。 实时输出流速、流向等数据 RTI 船载 ADCP 获得的数据,用户可选择以标准的 NMEA0183 格式进行 输出,或是用户自定义的数据格式输出,默认输出方式是 RS232 串口。这对于集 成的动态定位系统十分有用。 3.3 RTI船载ADCP的应用范围和工作方式 船载ADCP的应用范围十分广泛,包括海洋科学考察、海洋石油勘察、海洋 常规巡航等等领域。船载ADCP采集的剖面流速大小、流向方向数据对海洋测量 具有十分重要的贡献,同时也是十分经济又有效的测量设备。通过ADCP采集的 数据,用户可以制作该航次的流速流向图,同样,也可制作它的剖面流速(2米 水层的垂直分辨率,剖面范围可达100米,300kHz频率的ADCP)分布状况图。 在海洋工程物探应用时,通过ADCP的参考层数据,用户可实时掌握海面以下的 水层剖面流速情况, 给实施作业的动态定位系统,海底工作电缆或设备的定位系 统提供实时正确的参考数据。 船载RTI ADCP在工作时十分简单,一般情况下,只要事先设置好ADCP的参 数,在整个测量航次或做工程时,是不需要任何人工的干预,除非硬盘的磁盘容
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量不够(ADCP采集的原始数据文件十分小,如果是100G以上硬盘的话,基本上 不用考虑ADCP的数据会占满硬盘) ,ADCP系统将会自动连续的一直工作着。 ADCP所采集的水流流速大小、方向、传感器等数据,是实时输出到电脑终 端上显示的。以下是船载RTI ADCP的设备系统流程图,ADCP设备通过水下电缆 传输海洋流速的大小、 方向等数据给甲板单元的电脑终端设备,并实时在显示器 上显示,同时,其它辅助设备的数据如:GPS,罗经(支持大多数的电罗经、GPS 罗经设备) ,姿态数据输入给RTI ADCP专用软件DP-Pro软件中,通过该软件, 所有ADCP采集的数据以及辅助设备的数据将全部记录保存在电脑中,另外,该 软件也可以选择将ADCP采集的海洋流速原始数据或改正后的数据实时输出到用 户的其它集成系统中,如专业动态定位导航系统。

船载RTI ADCP数据流程图(示例的ADCP型号是RTDP600) 3.4 RTI船载ADCP的安装 船载ADCP的安装步骤十分重要,具体的安装用户建议请求厂家或代理商的 工程师设计, 因为一旦在初始安装时出现错误,这将导致以后采集数据不正确甚 至可能全部无效。选择使用船底安装ADCP方式时,需要在船体底部开槽或是做 竖井,在此过程中,须严格遵守中国船级社的相关技术要求规范。船载ADCP安 装的位置过程中,应着重考虑以下两个问题,一是噪声源问题,另一个是波束遮 挡问题。 3.4.1 噪声源 对船载ADCP数据有影响的主要噪声源有:船机的发动机,推动器产生的水 泡空化,还有其它声学设备工作时产生的声学干扰。所经,在安装ADCP时,需
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要将这些影响的因素降低到最小。在有些船只上,推进器产生气泡空化是最大的 噪声源,然后,有些却是因水流产生的噪声是最大的噪声源。此外,噪声影响的 增加与船只航行的速度增加不一定是简单正比关系, 当船的速度超过某一限制速 度时,噪声影响可能会急剧增大。在有些船载ADCP中,ADCP发出声波的混响 ( “Ringing”,又称环鸣)同样也是一个重要影响的噪声源。 海水中的气泡如果存在于ADCP换能器前面,它会吸收声波的大部分能量, 所以,一般好的安装方案都是建议远离这些气泡易于产生的地方。因此,许多用 户会选择在船底安装一个流线型的导流罩,这样利于减少气泡对ADCP设备的影 响。其实,在船底产生的气泡的多少主要原因还是船体的本身构架所决定的。

船载ADCP安装在船体中前部的船底 3.4.2 波束遮挡 船载ADCP安装时的在船底开槽或竖井的大小,是必要要求大于ADCP的直径 大小,并保证ADCP的换能器发射的波束不被任何物体遮挡住。

30 度角的范围 内无任何遮挡 物,其它 3 个 波束同样 3.4.3 其它因素 船载ADCP安装的设备艏向与电罗经或GPS罗经的艏向应当一致,两者间的夹
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30? 30?

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角应精确测量出。电罗经或GPS罗经通过自身校正程序确认艏向,然后通过辅助 测量工具测出它与ADCP艏向间的夹角。RTI ADCP设备的艏向方向是Beam0方位, 如下图所示:

RTI 船载ADCP在安装时需要注意: 1. ADCP 的艏向的方向须与测量船的船头方向尽量平行; 2. ADCP 沿换能器的方向上不能被船体遮挡; 3. ADCP 的安装位置远离螺旋桨位置,建议安装在 1/3 船头处,如果有侧推螺旋 桨,安装在中部船底位置; 4. 安装 ADCP 的船体为铁质时,ADCP 内置的磁罗盘将可能失效,此时需要外接 电罗经、GPS 辅助设备的数据,用于改正 ADCP 的数据。 3.4.4 船底声纳窗方式安装ADCP 选择使用船底安装 ADCP, 建议用户使用青铜外壳材料,因为它比常规塑料材 料的更耐用坚固。同时,安装 RTDP 600 ADCP 的声纳窗的大小是:直径 355mm, 厚 255mm 的圆形或方形水槽,水槽内须注入淡水没入 ADCP,且需要安装导气管 的阀门把水底气泡驱逐出去;

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RTI 船载ADCP RTDP600,含顶部安装板 声纳窗盖板,由用户设 计提供。包括:螺栓垫 圈,电缆缝隙填充物, 淡水充填,排气阀门 声纳窗的竖井 RTI 提

供的安 装板 填充淡 水 密封材料 进行密封

船壳

“0” 波束指向 船艏方向

声纳透声板, 19mm 厚

船载ADCP安装后,桔红色的是船底的声纳透声板,ADCP在其上面 3.4.5 船舷方式安装ADCP
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使用船舷安装ADCP时,一般是在船体的前中附近的位置安装它,使用的大多 都是支架安装方式, 因为该方式的安装方便及收回也方便,有些用户为减少航行 中产生气泡对测量流速的影响, 会在支架的船头方向再制作一个导流罩,这是个 很好的方法。

ADCP安装在船舷 3.5 RTI船载ADCP的电源要求 RTI 船载ADCP,电源要求:220V,50Hz,功率<100W 3.6 RTI船载ADCP的数据格式 RTI 船载ADCP采集的原始数据格式可以有两种,一种是二进制格式,另一 种是ASCII文本格式,用户可以根据需求选择储存数据的格式。 RTI ADCP可通过设置,输出流速数据给其它系统,默认是以RS232 串口方 式,数据格式可以是标准的NMEA0183格式,也可以是用户自定义,设置所需求 的数据内容。

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3.7 RTI ADCP技术参数及设备尺寸图 RTI ADCP 的具体的技术参数及设备的尺寸图详见附件的内容。

说明:括号外的尺寸是英寸单位,括号内是毫米单位。

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四. RTI 产品近期销售业绩 部分客户及项目名单 客户名称 青岛海洋地质研究所 山东科技大学 贵州省水利厅 项目 海洋基础研究 产品型号 RTDP300 RTDP600 贵州省防汛抗旱指 RTDP600 挥系统二期工程建 设完善项目, 设备采 购项目 河南省水文水资源 河南省 2011 年度中 RTDP1200 小河流水文监测仪 器设备采购项目 北京国家文物局考古 研究所 Analytical Solutions Codevintec RS Aqua Elektronic Lab USA USA - 10 DA600SC DA600SC systems for Coastal *10Units Leasing USA - 600KHz DVL for AUV OceanTech Co., Science Association Engineering RTDP300 SC RTDP300 SC Korea Japan OceanServer RTDVL600 RTDP600 SC Australia Italy UK India RTDP300 2012 年 11 月 2012 年 6 月 备注 2011 年 11 月 2011 年 12 月 2011 年 11 月

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OTT Hydromet

RTDP1200

German

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五. RTI产品的测量报告 5.1 河流产品流量测验实例 RTI 河流型 RTDP600 应用于河流流量测验(应用于上海市闵行区定浦河的流 量测验) 测验过程:2012 年 7 月 25 日,对 RTDP600(频率 600 kHz, 序列号 SN12),在 上海市闵行区的淀浦河上使用三体船搭配 ADCP 设备进行拖曳式(走航式)流量 测验。流量实时测量软件为上海泛际的测流大师软件(DP-Pro Q V3.02),流量后处 理报告软件是上海泛际的流量后处理软件(Q PostProcessing V2.1) 。本次测验的 操作及流量后处报告是根据我国水利部声学多普勒流量测验规范进行 (SL337-2006)。流量测验方式采用三体船桥上拖曳走航测量,根据规范要求共进 行两个测回(4 个半测回)的流量测验。下图为三体船桥上走航拖曳图。

图 4-1 桥上拖曳三体船(走航式)流量测验过程 现场流量实测软件(测流大师)的实测结果的截图。

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图 4-2 半测回测量(左岸-->右岸) 流量数据后处理: 使用上海泛际流量后处理软件(Q PostProcessing) ,载入四次测量原始数据, 生成符合水利行业标准的多普勒测量流量成果表。 后处理软件及流量成果表如 下图所示:

图 4-3 流量后处理软件的截图

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图 4-4 多普勒流量测量成果表 测验结论: 本次两次测回的四次流量平均值为 49.40m3/s,四次半测回与平均流 量之间最大误差为 1.4%,满足水利部流量测验规范的一类精度要求(5%以内) 。 测验表明仪器软硬件工作可靠,性能优良。 5.2 海洋产品测验实例 RTI 海洋型 RTDP600 应用于海洋定点观测海流 (应用于江苏省启东市离岸约 60km 处大潮时连续 28 小时观测海洋) 项目任务:在指定位置进行流速、流向的测定,并要求 28 小时连续测量,必须 测出最大涨、落潮流的流速、流向及时间,最后提取 3 米水深处流速流向数据 测流地点:江苏启东离岸约 60 公里某处海域 测流设备:美国 RTI ADCP,型号 RTDP600,频率 600kHz,设备系列号 SN11 测流人员:顾峰、牛工(上海海事局)、龚良平(上海泛际科学仪器有限公司) 测试时间:2012.11.14 至 2012.11.16 测船:苏渔船 测流过程:

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1. 2012.11.14-16 正值农历大潮时间,测流大致的位置如下图的标注 1 处,水 深范围为 16-21 米:

图 4-5 测量位置图 2. 设备安装:因测船上无固定安装 ADCP 位置,所以选择在船舷侧进行安装, 同时 ADCP 设备吃水深度为 1.5 米,下图为 ADCP 安装图。

图 4-6 安装示意图 3. 设置采集参数,并开始记录数据。详细参数设置为:使用宽带模式,盲 区 0.5 米,单元层 1 米,共 30 层,平均方法为 10 个 pings 平均,ping 间隔

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1 秒,数据组 Ensemble 间隔 1 分钟,盐度 35ppt,吃水 1.5 米。DP-Pro 测流 大师软件连续工作 28 小时, 共采集 1680 个数据, 期间软硬件工作稳定正常。 4. 使用后处理软件:提取第一层的流速流向数据。软件运行图如下:

图 4-7 后处理软件示意图 设置 20 分钟平均,输出的数据使用 MS Excel 打开如下,数据内容是第 一层水深单元的北、东向量流速以及合成后的流速大小、方向: 5. 使用 matlab 软件成图:

图 4-8 第一层流速单元 28 小时流速图

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6. 流速数据的采集色块图: 使用测流大师 DP-Pro 实时采集时的流速等值图 如下图所示,调整最大流速的色彩,软件即可显示如下彩色图,从图中明显 看出,在 28 小时内,两次落潮十分明显,且流速大小变化趋势十分清晰。

图 4-9 流速等值图

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六. 售后服务 1. 质量保证和质保期承诺: 1、上海泛际科学仪器有限公司保证此次参与投标的所有货物设备是全新的、未 使用过的,是最新产品,并完全符合合同规定的质量、规格和性能要求; 2、上海泛际科学仪器有限公司承诺本次采购项目提供的货物质保期为一年; 3、仪器在质保期内,由非人为因素造成的损坏,上海泛际科学仪器有限公司在 48 小时内派遣相应技术工程师赴用户处或现场协助排除故障,所有费用上海泛 际科学仪器有限公司自理; 4、如果现场不能解决问题,则由上海泛际科学仪器有限公司提供备用设备供用 户使用,故障设备由上海泛际科学仪器有限公司负责维修; 5、仪器在质保期内,非人为因素造成的损坏,更换的零部件的质量保证期从更 换之日起再延长一年。 2. 技术培训: 1、上海泛际科学仪器有限公司免费为买方的使用和维修人员提供培训,使受训 人员至少达到以下水平:掌握一般运行原理、使用方法、紧急救援及日常维护等 常用技能。 2、上海泛际科学仪器有限公司免费为买方的设备运行管理人员提供使用操作培 训, 使受训人员达到全面了解设备或系统的功能及工作原理,设备和软件的操作 使用方法、 参数设置等注意事项,确保运行管理人员能独立完成对设备或系统的 操作运行管理,处理一些简单故障问题。 3、上海泛际科学仪器有限公司定期举行相关设备、技术的研讨会,将仪器的最 新动态和技术与用户共享,所有信息免费。 3. 售后服务:

1、上海泛际科学仪器有限公司免费将货运到用户指定地点,免费上门为用户在 现场安装调试好设备,免费进行操作技术培训。 2、质保期内,上海泛际科学仪器有限公司对货物实行三包,负责免费维修或替 换零部件(人为因素或不可抗力造成事故除外) ,免费进行设备的维护和完善。
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3、提供 24 小时应急服务,并不收取法定工作日和正常工作时间以外的附加费 用;卖方在 48 小时内到达买方设备现场,排除故障,交付使用; 4、上海泛际科学仪器有限公司承诺测量软件升级免费,并可按照客户要求进行 合 理 的 定 制 升 级 。

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七. 联系方式 公司名称:上海泛际科学仪器有限公司 联系地址:上海市松江区莘砖公路 518 号 11 号楼 701 室 联系电话:021-34060911 传真:021-57736883 联系人:万家辉(总经理) ,嵇正华(技术总监) Email: jkfman@pan-comm.com(总经理) ,jack@pan-comm.com(技术总 监)

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