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摘 要:为了解决个体软件过程(PSP)教学中多数学生开发软件时不遵循流程、记录数据明显滞后、缺乏数据分析习惯等问题,我院设计了基于Web的PSP辅助教学系统。通过该教学系统的运用,规范了学生开发软件的过程,使其尽早掌握软件开发过程中诸如时间管理、质量保证等关键环节。
关键词:个体软件过程;计算机辅助教学;软件过程管理;评分准则;软件工程教育
中图分类号:G642 文献标识码:B
1 PSP辅助教学系统简介
个体软件过程(Personal Software Process,简称PSP)是一门面向个体的、以数据为中心的课程[1],教学目的是不仅使学生理解PSP的基本理念,掌握如何记录自己的数据,更重要的是通过对这些数据正确地分析管理,提升学生个人软件开发的基本素养并为将来的团队协作做好准备[2]。因此正确、全面地记录数据是这门课程对学生最基本、最重要的要求。
在往年的教学中,记录数据的方式是通过给学生发放统一格式的PSP手册[3],让学生将自己的数据填写到记事本上来实现的。由于需要记录的数据量大且要对数据进行统计,给学生带来了不小的工作量,占用了学生一部分有效学习时间。除此之外,当教师根据学生上交的记事本进行成绩评定时,也常常由于工作量太大而无法进行有效的操作。
为了解决上述教学中的困难,我院实现了一个基于Web的“PSP辅助教学系统”[4]。学生在完成教师指定的6个模块大小程序的过程中,只需将所记录的数据录入到网站,便可自动获得数据的统计分析结果,这样就可以减少学生相当的工作量。为了使系统更加实用,在接收学生的数据输入时,系统对数据进行一些必要的规范。通过预定义的流程规范学生的工作习惯,并将数据及时、准确地录入至系统中。按照这个正确的工作流程记录数据,同时也加深了学生对PSP理论的理解,因此本系统具有明显的辅助教学功能。
具体的工作流程以及为了实现这个工作流程所采取的手段将在本文的第一部分中介绍。此外,本系统还可以自动根据数据录入的情况给学生评定成绩,详细的评分规则将在本文的第二部分中介绍。
2 工作流程与控制
如前所述,本系统的主要目的是辅助PSP课程的教学,减小教师和学生的工作量,增强教学效果。在记录数据的过程中需要一个事先定义好的填写流程,合理的填写流程不仅有利于学生的数据录入,更重要的是可以防止虚假数据的产生。通过控制数据录入的流程,可以引导学生正确地记录数据。
下面我们将定义各部分数据(项目计划总结表及其他)填写的预定流程以及在网站中需要采用哪些手段来实现这个流程。
2.1 项目计划汇总(Project Plan Summary)
(1) 工作流程 对于项目总结报告的填写,从实际情况考虑,计划数据的填写与实际数据的填写应该在不同的时间段进行。前者是在编程开始之前,后者是在编程开始之后,也就是说二者时间差起码应该大于编程所花的时间。因此,实际操作的预期流程应该是:做计划à编程à记录实际数据,如图1所示。
图1 项目计划汇总的工作流程
(2) 控制方法 在系统具体实现时,计划数据与实际数据的填写应该在两个填写页面中分别输入,并且在用户填写并确认保存之后不再允许用户进行修改,这主要是为了防止用户随意编造数据。在很大程度上防止假数据产生的同时,也会导致另外一个问题的产生,即用户由于误操作而输错数据以后也不能修改,这就会使用户多少产生一些报怨。但为了尽量防止假数据的产生,用户随意修改数据是绝对不能允许的。如果用户需要更改误操作产生的错误数据则通过报告管理员的方式来解决。
除了数据不允许修改以外,还要分别记录计划数据与实际数据填写的具体时间,如果在后续的评分中发现两次输入的时间之差小于实际数据中的各项工作所花费时间的总和,则可以断定此项目总结的数据没有按照预定的流程填写,或者存在编造数据的可能。
2.2 其他记录数据
这里所指的其他数据包括工程记事本(Engineering Notebook)、时间记录日志(Time Recording Log)和缺陷记录日志(Defect Recording Log)。由于这三部分的工作流程较为相似,下面给出综合介绍。
(1) 工作流程 工程记事本和时间记录日志都应按照时间顺序填写。在理想情况下,学生应该每天都填写当天的数据,不允许补写以往的数据,这样才能尽可能保证数据的真实性。但是考虑到实际情况中条件的限制,学生不能每天都上网记录数据,不能做到每天都将当天的数据录入系统,因此系统只能适当的放宽条件。学生每天先将当天的数据记录在(纸质的)PSP手册上,然后在上网时将记录的数据成批的输入系统。
缺陷记录日志除了要按照时间顺序填写外,还要按照程序的顺序记录。也就是说,学生应该按照程序的编号记录,在记录一个程序的所有缺陷时,按照缺陷发生的时间进行记录。原则上要求学生发现一个缺陷就记录一个缺陷,但同样受上网条件的限制,学生不能如此实时的登录网站,因此也只能是学生将缺陷先记录在PSP手册上,然后再批量录入到系统中。
(2) 控制方法 根据前面对于工作流程的说明,系统不能苛求学生将所有的数据在当天就记录到系统中,因此学生登录系统后,可以一次批量录入多天(条)的数据。但是为不致学生太过随意的记录数据,系统仍然在最低限度上保证学生所记录数据的时序性,所采取的方法是:不允许学生录入的数据早于他(她)已记录的最后一条数据的时间。例如某学生已录入了6月3日的数据,就不能再补录6月2日或以前的数据,补录行为被视为编造数据。
3 评分规则
3.1 评分的基本框架
评分细则的根本原则是:要求同学们如实的记录自己的所有数据,即所记录的数据的真实性是第一位的。
满分定义为:所有录入的数据均正确、合理,且数据的总量达到一定要求。具体来说,评分细则从四个部分、三个层次对同学所记录的数据进行评价。
四个部分包括:
工程记事本(Engineering Notebook),
时间记录日志(Time Recording Log),
缺陷记录日志(Defect Recording Log),
项目计划总结(Project Plan Summary)。
下述的三个层次中,前两个层次决定基本分数,第三层次为加分项。具体指:
(1) 数据的正确性、合理性 录入数据的正确合理是对数据的首要要求;
(2) 数据的总量 PSP要求记录的数据需要达到一定数量,因此对于学生录入的数据总量也需要一个指标来进行评价;
(3) 数据的一致性 四个部分的数据之间有一定的联系,一致性检查就是查看学生记录的数据是否保持了这些联系。
3.2 评分的基本步骤
最终的分数包括基本分数和加分。基本分数满分为100,加上加分后总分也不超过100。
对于基本分数的确定,首先要计算出上述四部分各自的分数,然后再根据各部分对总分所占的权重,进行加权求和得到总分。对于各部分分数的计算,则需要从数据的正确率和实际数据录入的完成率两方面来计算。例如,若某同学录入的数据的正确率为90%,录入了要求量的80%,则基本分就是满分的85%。
对于加分的计算,则根据加分规则逐条累加。
最终,总分 = 基本分数 + 加分,总分不超过100分。评分的基本过程如图2所示。
图2 评分的基本流程
3.3 评分细则
3.3.1 正确性检查及合理性检查
此部分检查包括以下规则:
(1) 任何一条记录的产生时间应该在课程规定的时间范围内。
(2) 在Time Recording Log中,每一条记录中的总时间不应超过300分钟,被打断的时间也不应超过60分钟。
(3) 在Defects Recording Log中,缺陷被排除的阶段应该晚于缺陷被引入的阶段。
(4) 在Defects Recording Log中,每个缺陷的记录日期应该在该缺陷所对应程序规定的期限内。
(5) 在Project Plan Summary中,LOC/Hour的值不应大于200,Defect/KLOC不应大于1000,Total New & Changed不应大于1000。
(6) 在Project Plan Summary的Time in Phase中,Code和Code Review都不应为0。
(7) 在Project Plan Summary的Defects Removed栏中的第一个数所处的阶段应该晚于Defects Injected栏中的第一个数所处的阶段。
(8) 在Project Plan Summary中所有计划和实际的数据值不应大于1000。
注1:由于在Engineering Notebook、Time Recording Log、和Defects Recording Log中的每条记录包括的信息较少,因此通过准则(2)~(4)可以直接确定Engineering Notebook、Time Recording Log、和Defects Recording Log中的每一条记录是否正确,即只要某条记录违背(2)~(4)中的任一条,则认为该条记录不正确,不被记入总量。
注2:由于Project Plan Summary的每条记录包括的数据很多,因此判断一个Project Plan Summary是否正确,需要综合根据准则(5)~(8)来综合判断。准则(5)~(8)相当于是四个检查点,这四个检查点涉及到很多数据,若(5)~(8)所涉及的数据有一半不正确,则认为这个Project Plan Summary不正确,不被计入总量。
3.3.2 数量上的要求
本节对于数量上的要求是最高标准,达到此标准则认为在数量上可以得满分。在统计数量时,只计入正确的数据。具体的数量要求如下:
(1) 对于Engineering Notebook,每周20条数据。
(2) 对于Time Recording Log,每周30条数据。
(3) 对于Project Plan Summary,每个程序一个,总共6个Project Plan Summary。
注:先分别求出上述三方面的完成率(实际录入量/上
述标准中的量),然后再取平均值即为最终的完成率。
3.3.3 一致性检查(加分项)
加分规则共4条:
(1) 在Time Recording Log中,一天的总记录时间(包括Delta Time和Interrupted Time)大于480分钟,每天加0.1分;
(2) 对于一个程序,Defects Recording Log中记录的总数与Project Plan Summary中Defects的总数相等,每个程序加0.3分;
(3) 在Project Plan Summary中,各Total项的实际值与估计值相差不超过80%,每个程序加0.2分;
(4) 在Project Plan Summary中,Yield和A/FR[1]的实际值达到预期效果,每个程序加0.2分。
注:准则(3)(4)不宜提前告知学生,以防止假数据。
4 总结
PSP计算机辅助教学网站于2008年春季学期应用于哈尔滨工业大学软件学院07级本科生的教学及成绩评估中。实践证明,尽管网站建设早期存在一些用户界面不够友好、录入数据有效性验证不足等问题,但学生通过实时系统提交每周工作(学习)数据,从很大程度上提高了他们的学习兴趣。绝大多数同学养成了在编写程序时及时记录数据、每周整理数据、录入数据的好的学习习惯。这一辅助教学系统的使用,在提高学生自身个体软件素养的基础上,为将来的团队协作做好了意识上、技术上、习惯上的准备。
参考文献
[1] Watts S. Humphrey. Introduction to the Personal Software Process[M]. Addison-Wesley, Pearson Education, Inc., 1997.
[2] Watts S. Humphrey. PSP: A Self-Improvement Process for Software Engineers [M]. Pearson Education Asia Ltd., 2006.
[3] 王延青.个体软件过程手册[R].哈尔滨工业大学软件学院,2003.
[4] Yanqing Wang, Chaohua Luo, Li Lei, Guoping Zhou. Design of Real-time Assessment System on PSP Course Learning[C]. Proceedings of 2008 International Colloquium on Artificial Intelligence in Education (ICAIE’2008). Wuhan, China, Oct. 17-18, 2008, (待发表)
【关键词】南京智能公共交通系统;运营关键技术;客流采集分析;公众出行信息服务技术
【中图分类号】U491.17 【文献标识码】B 【文章编号】1672-5158(2013)01―0441―03
1.客流采集分析与出行信息服务技术项目的背景
南京市作为江苏省的省会城市和区域中心城市,近十年来,随着社会经济的快速发展,城市规模不断扩大,城市常住人口和流动人口不断增加,公众出行需求迅猛增长,公众对城市公共交通服务的质量需求在不断提高;2013、2014南京要承办“亚青会”、“青奥会”,也对城市公交系统的运营管理提出了新的挑战,只有城市公共交通管理理念不断创新,管理模式不断变化,管理手段不断强化,才能跟上公共交通服务的要求。
交通运输部在《公路水路交通运输信息化“十二五”发展规划》中明确提出:“开展重点领域示范试点工程建设……3.城市客运智能化应用示范工程……推广城市公共交通智能系统建设,……提升城市公共交通的协同运行效率和服务能力,提高公交出行分担率,缓解城市交通拥堵。”
省交通运输厅在《江苏交通运输信息化“十二五”发展规划》中提出:“8大工程:4、城乡客运信息服务工程……全面推进城市公交信息化管理,包括电子站牌、车载系统、企业运营调度系统、行业管理系统、信息服务系统等,实现公交调度、运营、管理的信息化、智能化,加强公交企业与运管部门问的信息交换和共享,提高对公交车辆突发事件的应急处置能力。”
为贯彻落实公交优先发展战略,切实提高交通枢纽城市公交信息化水平,根据南京市政府办公厅《关于转发市发改委的通知》(宁政办发[2009]94号)精神,南京市交通运输局向市发改委提出《南京市智能公共交通系统(一期)》立项申请,2011年4月获得正式批准立项,开始了实施方案的制定。在此过程中,南京智能公交系统运营关键技术,特别是客流采集分析与出行信息服务技术成为项目建设的关键一环。
2.南京智能公共交通系统运营的现状
2.1 南京市公交企业概况及现状
截至2011年底,南京公交企业共八家,经营公交线路401条,公交车辆6130台,日均客运量300万人次以上,线路总长度为6536公里。
目前的公交运机制,在管理和公众服务上存在诸多问题,已不能满足公交优先和公交的快捷、周到、人性化服务的要求:主要反映在:(1)前期缺少上位规划,没有统一的信息采集、处理机制,造成信息不能共享,形成多个“信鼠孤岛”。由于历时原因,南京市的智能公交建设相对滞后,没有统一的上位规划,南京IC卡公司的信息系统、各个公交企业的生产运营系统各自为政,已形成多个“信息孤岛”,没有与全市信号灯智能控制系统、视频监控系统、客流统计分析系统、公众出行信息交互系统进行有效融合。(2)公交企业的客流统计设备应用效果不理想。南京市公交总公司自2003年开始智能调度系统的探索应用,实现了自动报站、超速监控等基本功能;部分车队可以自动生成电子路单,但覆盖率和准确率均不高;客流统计设备试验效果不理想,基本停用。(3)公众出行提供的信息服务水平较低,不能满足公众出行及时、方便、快捷的服务需求。行业管理部门没有统一的信息平台,各公交企业、IC卡公司、政府部门问的数据无法互通、共享,导致行业监管决策的科学技术手段几乎为零。
为市民提供的出行服务手段单一,主要依靠门户网站、各大媒体公告,没有点对点的服务措施,2009年南京市在“三中路”上安装了29块电子站牌,只显示公交总公司一家企业的车辆距离本站的距离,公众对应用效果不满意。
2012年7月30日,南京市城建集团召开会议,宣布正式成立南京公共交通集团,南京公共交通集团下属的4家企业:江南公交客运有限公司、扬子客运有限公司、东山客运有限公司和场站公司。江南公交客运有限公司包括原公交总公司、中北巴士、雅高巴士;扬子客运有限公司包括原中北浦口客运公司、中北六合客运公司、新宁浦巴士公司、公交总公司江北客运部以及原交通运输局下属的金陵交运、双虹客运、六合新集等3家。东山客运有限公司则包括新城巴士和江宁通盛客运公司两家。场站公司则包括所有非公交营运的资产,如场站站房、公交物业等。
公交企业整合后,将着力解决以前多家经营,无序竞争、线路重叠、线网优化、线路配车等突出矛盾,同时将有效提高车辆、道路利用率等问题,但这些问题的解决都依赖于获取大量的线路线网数据,而这些相关数据的来源基础是各个站点、线路的客流数据,所以获取准确的各线路上下客流数据显得至关重要。
2.2 客流统计与现状分析
目前,南京智能公交运营管理的现代化程度不高,车辆目前依然沿用“定点发车、两头卡点”的传统调度方式,调度人员难以掌握途中路况及客流等关键信息,加上道路交通环境的恶化,使得公交运营的平稳性及服务的可靠性难以得到保证,每天的高峰流量、正点率、满载率、放车数等营运管理指标的统计和分析基本上靠调度人员的经验判断或人工抽查,没有相应的科学准确的客流数据支撑,使得统计结果误差比较大。特别是在客流统计与分析方面,仅限于部分公交企业局部线路和车辆安装的客流采集设备,且均在试验、探索阶段,并且这些客流统计设备没有统一的技术体系和数据标准,采集的客流数据准确率不高,数据量不大,在智能调度、客流预测和线网优化等方面未能形成很好的示范效应和辅助决策参考作用。
2.3 公众出行服务现状分析
由于种种原因,南京市的智能公交建设相对滞后,没有统一的上位规划,南京IC卡公司的信息系统、各个公交企业的生产运营系统各自为政,已形成多个“信息孤岛”,没有与全市信号灯智能控制系统、视频监控系统、客流统计分析系统、公众出行信息交互系统进行有效融合,公众服务信息难以满足。
行业管理部门没有统一的信息平台,各公交企业、IC卡公司、政府部门间的数据无法互通、共享,导致行业监管决策的科学技术手段相对滞后,无法通过现代化手段和途径公众出行服务信息,公众出行提供的信息服务水平较低
综上所述,2007年实施“公交优先”发展战略以来,南京城市客运公共交通信息化管理手段得到了一定程度的加强,但是由于城市客运行业的信息化建设起步较晚、基础薄弱,没有统一的行业规划和标准,加之长期形成的企业隶属不同的管理部门,条块分割严重,各单位从各自需求出发研发系统,尤其缺少统一的公共信息服务平台。针对这一情况,南京市客运交通管理处编制完成了《南京市智能公共交通系统项目(一期)可行性研究报告》,并通过市发改委审批,正式立项实施。《南京市智能公共交通系统项目(一期)可行性研究报告》是涵盖全市的公共客运交通运营管理的大系统,按照“一个中心,三个应用体系”构架组织实施,依托该工程,本课题承担运营关键技术――客流采集分析与公主出行信息服务的研究。
3.对客流采集分析与公众出行信息服务技术的分析
3.1 客流采集技术业务功能需求
本课题主要研究基于“IC卡+投币+视频检测数据”的综合客流采集技术。公交客流信息采集技术与车辆定位、无线信息传输等技术相配合可完成公交车辆的乘客上下车人数、上下车时间、相应站点等数据统计工作,真实地记录各时间、各区段的上下客情况,可实时或准实时地把信息传输到公交调度中心,获得客流随时间的变化、公交OD、断面通过量、满载率、平均运距等一系列指标数据,从而为科学合理地安排发车时间及间隔、优化公交线路、辅助完成客流调查工作等提供第一手资料,还可以全面如实地反映出公交车辆的实际载客人数,方便与收入之间的核对。
城市公共交通是随客流、道路条件、气候等不断变化的随机服务系统,如果信息不灵或反馈不及时,调度人员就无法进行有效的指挥调度。对公交客流的全面、准确把握是公交管理工作的基础,它不仅为日常调度提供依据,也为线网优化提供了参考。
3.1.1 客流统计方法现状分析
客流统计主流方法有:基于IC卡的方式、基于踏板压感的方式、基于红外的方式、基于视频检测的方式,目前投币统计客流的技术应用较少。
IC卡信息量大且全面,技术简单成熟,通过对IC卡数据接口的系统设计,可以获取乘客上下车的时间、相应站点等数据,也可以通过数据分析得到公交乘客出行基本信息,包括平均出行次数、起讫点分布、平均换乘次数、出行耗时、出行距离等。
智能公交投币机目前应用比较广泛,但其主要用途是识别假币,很少用于客流数据采集。
基于视频检测分析的方式,通过在前后车门上部位置固定摄像机,通过视频图像,利用快速数字信号处理器对采集的视频信号进行分析,根据人员在视频序列中的移动方向,确定人员的运动方向,这是目前在客流统计方面最新的发展趋势。
3.1.2 引入基于公交IC卡客流分析技术
国内外及省内很多城市成功采用了IC卡刷卡数据作为客流采集数据,包括苏州在内,已经取得了较好的研究效果。本项目将引入基于公交IC卡数据的客流规律挖掘模型,利用构建的模型分析和算法,将所需的客流数据集成到统一的采集模块。其中,涉及的信息和数据主要包括:(1)客流峰值划分――公交客流峰值区间的划分,对于在人工调查中确定调查时间、人员安排上非常有用。同时在提高预测时段站点客流的精度,优化公交运营的调度,缩短居民出行等候时间等方面也有着广泛的应用。Fisher算法是特征抽取最为有效的方法之一,而且公交IC卡数据样本丰富,Fisher算法能很好的解决区间划分问题。(2)上车站点、停靠时间判定――采用聚类分析,对公交IC卡数据信息中某公交车某一趟运营刷卡记录的分析,由此来确定乘客的上车站点。对大部分的公交出行者而言,其上车站点和下车站点总是相互转换的,即回程时的上车站点就是出发时的下车站点,而出发时的上车站点又是回程时的下车站点。以公交乘客完成一次出行目的作为一次出行,一次出行的第一次刷卡站点作为出行起点,最后下车站点作为出行终点,之间的刷卡站点作为换乘站点。在单一票制线路中,结合公交调度数据来判定车辆靠站时间、乘客上车站点。(3)下车站点、时刻判定在单一票制线路中,乘客下车无需刷卡,因此刷卡数据没有关于下车站点的记录,不能像判断上车站点一样,通过刷卡时间判断下车站点。但由于公交定线定站的运营特征以及城市居民出行特点,决定了公交出行在线路的选择上和客流的分布上具有一定的规律性和稳定性。利用这些特性,本课题研究两站点模型和站点吸引规律来判定乘客下车站点。(4)客流指标――在对公交IC卡数据进行数据挖掘的基础上,确定了乘客上下车站点、时间以及站点时段上、下车人数。利用这些信息,可以获取多种客流指标。具体如站点发生吸引率、时段平均客流、最大断面、出行距离、乘车耗时、全天线路满载率与高峰满载率、短期可流总量预测等。
3.1.3 智能投币设备的应用改进研究
智能投币设备在解决公交企业的投币不足、假币、“票贪”等问题上发挥了积极作用:通过该类型设备通过先进的光电检测技术,可以成功杜绝类似1元硬币的游戏币、残缺纸币,并通过电子密码锁防止驾乘人员盗取票款。
本课题通过与相关设备生产商合作,给智能公交投币机增加计数统计功能,改造后的设备不仅可以将假币拒之门外,还可以自动统计客流信息,作为客流信息采集的重要来源。
主要通过在智能投币机上加装能显示投币金额和累积总数显示器,通过数据接口的与承载设备连接,将实时的投币数据传送至数据中心。根据公交线路票价,新型智能公交投币机可以将投币数据转换成投币上车的人数,就可以准确地掌握该部分的客流信息。
3.1.4 基于视频图像的运动目标检测与跟踪技术研究
基于视频图像的处理是应用在公交车乘客计数上的新技术,通过检测在图像中的运动目标的出现来判定是否有乘客经过。
视频图像序列的处理流程:首先对背景图像进行更新,检测运动目标是否存在并去除背景的干扰,提取目标的大概位置;第二,采用较有效的图像滤波、图像分割、形态学处理等方法对图像进行处理,并根据统计特征清除伪目标,提取乘客头部真正目标和目标特征;最后,对该类目标进行跟踪计数。
本课题研究视频检测计数技术,主要用于前后门的下车数据统计。
综上所述,根据公交线路票价,将投币数据转换成投币上车的人数,再将IC卡的刷卡人数相加,就可以准确地掌握上车客流信息;通过视频检测计数技术,基本可以掌握下车客流数据。综合上下车客流信息可以对于车上实时客流信息、乘客出行规律研究、站点客流信息提供更为科学合理地决策依据。
3.2 公众出行服务技术业务功能需求
3.2.1 城市信息化总体需求
为树立城市交通数字化、交通信息化、交通智能化、交通服务人性化的新形象,城市交通行业必须在“环境宜居要能与欧美先进国家媲美”战略目标的征程中担当好“先行官”。为此,城市交通行业必须坚持全面、协调、可持续发展的科学发展观,以先进的道路及交通运输基础设施和先进的管理体制为基础,以信息技术为支撑,争取交通运输环境最佳,交通服务质量最佳,构筑新的现代交通运输体系。
现阶段急需通过综合交通信息基础平台实现公交、地铁、停车、铁路、航班、气象等信息的融合。平台预留数据接口,可以把采集到的各种数据及时提供给各相关部门,各部门据此开展各种联动协同工作,从而更有效地实现对交通的管理。
随着统一开放、竞争有序的交通运输市场的逐步建立,道路运输、城市公交、公路建养等方面新形势、新晴况层出不穷,原有的交通运输管理方式已越来越不适应运输市场发展的需要。这就需要运用现代信鼠技术特别是计算机技术、网络技术,加快行业管理信息化建设,打破传统观念和部门界限,优化工作程序,增强工作的透明度,提高工作效率,提升领导决策的科学性。通过信息技术,改善行业管理手段,加强交通行业的行政执法水平、行业管理能力、分析决策能力、应急处理能力和公共服务能力,达到提高行业监管水平的目的。在信息化时代,交通信息化建设要跟上发展形势。加强交通信息化建设是提高政府管理水平和宏观调控能力的需要,是增强政府公共服务能力的需要,是提高交通行业竞争力的需要,也是建设创新型行业的需要。
综上所述,要实现从传统粗放型交通向现代化、高效率的集约型交通的转变,提高交通生产、运营、管理以及为民服务的质量,实现城市交通的可持续发展,促进城市经济与社会的协调发展,就必须加快交通信息化建设步伐。通过信息化建设,建成一个具有决策支持信息、行业管理信息、公路基础设施建设与管理信息、公路及城市客货运输信息、车辆动态监控服务以及为社会公众提供信息服务的现代化交通信息体系,为城市交通的跨越式发展服务。
城市交通信息化需求具体表现在:(1)信鼠化基础设施建设的需求包括交通计算机网络、数据库平台、信息交换与接口标准、交通信息化共用技术平台等。(2)科学管理、智能决策的信息需求――开发与配备实用的政府办公信息系统和交通运输业务管理系统,实现信息采集与分析、数据存储与检索、数据挖掘与信息交流。(3)提升运营管理水平的需求――为了保障交通运输的安全高效,需要建设车辆、场站、道路的监控系统,发展城市客运电子车票和公路客运联网售票等新的运营自动化系统,改进货运与客运的调度指挥与管理系统。(4)交互式交通信息服务的社会需求――通过建立交通系统门户网站、开发手机客户端软件等方式,搭建社会公众和政府、交通行业管理部门联系的桥梁。(5)电子商务的发展需求――包括现代化的企业管理,实现企业资源计划,完善企业、行业、客户之间的信息交换,逐步发展电子商务系统和现代物流系统。(6)信息化的制度需求――建立与信息化相适应的组织管理机构、运行机制、规章制度、保障措施和人才队伍。
3.2.2 交通运输行业对交通信息服务的需求
需要在重大活动前做好公交出租交通组织和客流疏散规划工作;掌握车辆限行试行效果,评价对城市路网交通状态和公交出租的影响;掌握城市路网交通状态,保障重大活动期间道路畅通;掌握城市汽车保有量以及每天进出城市的交通情况,分析重大活动期间城市交通承载能力;提升城市公交出租综合服务水平,保障重大活动期间公交出租优质服务。在重大活动期间通过公交出租及时疏散重大活动场馆周边客流;提供良好的车辆运行及停车服务;在发生应急事件时,需要通过公交及时疏散人流掌握城市路网交通状态,保障重大活动期间道路畅通;掌握城市汽车保有量以及每天进出市区的交通情况,分析重大活动期间城市交通承载能力;为市民提供重大活动交通信息服务。在日常交通方面需要掌握道路施工对交通的影响;做好公交站场的规划工作;做好营运车辆和驾驶员管理工作;重大节假日的交通组织管理工作。因此需要整合各相关部门的GPS数据、视频数据、地铁客流数据、航空铁路动态班次、票务发售数据、高快速路出入口视频数据、交通天气等数据。
3.2.3 出行者对交通信息服务的需求
3.2.3.1 出行模式分析
(1)城市公交服务――为城市居民日常出行提供的公共服务,根据不同城市自身特点,主要包括地面公交、轨道交通、轮渡等。(2)城际客运服务在都市圈内提供的城际公交化客运服务,主要满足通勤、购物、探亲等交通需求,实现同城化的快速往返。(3)省际客运服务―针对珠角地区经济社会发展特点,在民航、高铁等高端服务快速发展的同时,为省际问大规模人口流动保留基础性客运服务。
[关键词] 公共交通 枢纽 商业 开发
一、引言
现代交通的发展趋势打破了各种交通方式单一的发展格局,形成多种交通方式即有分工又有合作的综合发展模式,对于我国各大城市而言,实现以公共交通为主体,发展和建设多层次的城市公共交通枢纽是重要的基础。城市公共交通枢纽是城市客运交通系统中的重要节点,枢纽吸引的大量客流同时带来了商贸、房地产、广告、资源开发等商业潜能,因此枢纽位置的合理选择不但影响着枢纽交通功能的正常发挥,也影响着枢纽所带来的商业效益。合理选择枢纽位置,分析枢纽的区位优势和功能要求对于发挥枢纽的辐射能力和商业优势具有重要意义。
二、枢纽布局选址方法
城市客运交通枢纽主要可以分为两类:一类是服务于市内交通,以承担市内各种交通方式之间和不同线路内部之间的中转换乘为主要功能;另一类是位于机场、火车站、码头等,主要解决对外交通与市内交通的衔接转换问题,通常称之为“对外交通枢纽”。城市公共交通枢纽承载着多种交通方式于一处,既要在有限的场地内要解决内部各种车辆的流线组织,完善与外部各种交通系统和周边道路的衔接,更要改善该地区的整体交通环境,吸引大量的客流发挥商业潜能。
从宏观角度看,枢纽构成要素包括节点、线路和网络。节点是枢纽系统功能作业的空间聚集场所;线路是枢纽为了保证乘客的空间位移必须的基础设施;而网络是指各个不同层次的枢纽的节点和线路共同组成的通道。其选址方法可以通过节点流量法进行合理布局。
首先利用交通网络的流量分配得到各个节点和线路的交通流量的大小,根据节点的流量确定该位置是否设置为公共交通枢纽,具体步骤如下:
1.确定交通网络区域范围并划分交通小区。
2.将客流OD矩阵分配到交通网络中,得到各个路段的流量qij。
3.计算各个节点的交通客流量:。
4.将各节点按照交通流量大小排序,取得规划总数量为m的枢纽个数。
上述方法可以得到公共交通枢纽的规划布局方案。
三、公共交通枢纽的商业潜能开发
在枢纽规划建设的同时,应进行商业规划和开发,以加快回收资金,提高经济效益。首先,城市公共交通枢纽资源的开发必须以交通运输为根本,大型公共交通枢纽资源依附于轨道交通而产生,因此,其商业开发和利用必须依托轨道交通,以轨道交通功能为基础,合理、适度开发;其次,轨道交通房地产、商贸、广告和通信资源的开发与地铁的客流量息息相关,其商业资源开发与地铁交通运营相辅相成,应构成以轨道交通为主,以地铁、房地产、商贸、广告和通信等资源开发为辅的服务体系,完善轨道交通服务大众的功能;再次,城市公共交通枢纽作为城市客运交通的重要汇集点和发送点,其组织管理不仅要满足最大、最快集散中转客流的要求,还应该满足疏散和承运客流能力相匹配的要求,如果片面地追求枢纽的客流规模,而忽视其建设与周边道路网系统的协调,必定会造成城市交通拥堵,城市交通系统运行效率低下等问题。因此保证枢纽建设运营与城市路网系统的一体化是促进枢纽商业开发的基础。
城市公共交通枢纽蕴涵着巨大的商机,其商业形态有五种开发类型:一是投资利益的多元型,其选址的目标一般围绕较大的枢纽站,占据土地面积和发展物业效果向规模化的方向发展,更需在资金投入和运作上精密细分;二是具有互补效能的复合型,在交通枢纽站的建设初始阶段,可以利用积聚客流量的潜能,协同发展用以积聚人气的购物中心业态,通过满足消费功能方面的互补效能,延长顾客在购物中心内的停留时间,从而在无形中增加消费量;三是个性鲜明的功能型,在机场、码头、旅游巴士站等枢纽,可以根据不同的特点发展旅游特色的主题商店;四是有良好的环境聚合型,应根据需要保留文化特色,用优良的购物环境和文化氛围集聚人气;五是快捷便利型,在上班族经常进出的轨道车站旁边,直接建设一种快捷便利的商店,在选购服务上增加特色商品。
四、结语
城市公共交通枢纽的选址问题是规划人员和资源开发人员关心的问题,合理规划交通枢纽不仅要考虑工商企业、居住区等用地性质与功能小区的分布,还要考虑到客运交通走廊的通道,以便充分利用现有的设施条件,避免重复建设与投资,更重要的是要根据城市空间结构的发展,对枢纽做出合理布局,引导并促进城市的商业开发,实现枢纽的无限商机。
参考文献:
[1]陆化普:解析城市交通[M].北京:中国水利水电出版社,2001
[2]刘灿齐:现代交通规划学[M].北京:人民交通出版社,2001
[3]Korf J.L.,M.J.Demetsky, Analysis of Rapid Transit,access Mode Choice.TRR,817,1981
关键词:大城市公交线网规划研究
中图分类号:G322文献标识码: A
1绪论
1.1 大城市公共交通线网规划的必要性及国内外发展概况
建国以来,我国大城市公共交通的发展经历了一个繁荣、衰缓到现在难以维持的过程。在这五十多年中,我国大城市的社会、经济结构发生了巨大变化,社会经济文化活动空前繁荣,居民出行成倍增长,然而,公共交通却发展缓慢,公交方式出行时间明显增加。,
迄今为止,国内外许多交通研究机构都对公交线网规划提出了一些理论和模型,开发了各具特色的软件,有美国的TRANPLAN 、OTPS、加拿大的EMME/2等,瑞典、以色列、英国和阿根廷等国家也先后结合本国的交通特点,提出了一系列与正则模型相应的理论和软件。国内近十几年的工作也已向这个领域的纵深发展。
1.2 大城市公共交通线网规划的特殊性
1.2.1 我国大城市公共交通特点
大城市的性质、结构形态与中小城市有差别,这主要表现在以下几方面:
1、人口多,面积大;
2、社会、经济、文化活动频繁;
3、城市功能区域划分明显;
4、有明显的CBD;
5、人均交通设施水平往往较低;
6、有明显的交通走廊;
因此,在大城市,居民、流动人口等的活动有可能集中在某个特定区域、某个特定时段内,公交设施难以承担交通需求。对应于此,大城市的公共交通也表现出其特殊性:
1、高峰时段公交车辆十分拥挤,满载率一般高于80%,有的高达120%;平峰时段流动人口出行、弹性出行增加,公共交通负担仍然很重;
2、公交出行半径增加,相当部分的出行难以直达,公交换乘成为关键问题;
3、某些区域出行过分集中,常规公交难以胜任;
4、常规公交缺乏交通政策、交通规划的保护,缺乏资金投入,车辆老化严重,运行极其缓慢,准点率难以保证;
5、大城市近中期内公共交通突出的矛盾是:公交客运能力的供应与乘客出行需求的矛盾,高峰时段,供应远低于需求;从长远看,矛盾将转化为客运量供求矛盾以及服务质量较低与人们多层次需求之间的矛盾,尤其是后者更为突出,公交方式迫切需要革新。
1.2.2 主要公共交通方式的特性
国内外研究和使用都较为成熟的公共交通方式主要有三种:
1、常规公交
2、地铁 (Subway)
3、轻轨 (Light Rail)
1.2.3 大城市公共交通线网规划的基本原则
由前文的分析,再结合我国目前的经济发展水平,认为中运量轨道交通[] 在我国大城市客运中将会有较大市场。在这个基础上,大城市公共交通线网规划的主要基本原则如下:
1、在社会经济条件许可情况下,建设轨道交通,使之成为公共客运的骨架,并逐步成网;
2、充分重视轨道交通接运公交线路规划,扩大轨道交通方式的吸引范围;
3、常规公交仍将是大城市公共交通客运的主体,应着重解决其与轨道交通线网以及接运公交线路的关系;
4、换乘问题成为一个至关重要的问题,应设大型客运换乘枢纽,从换乘枢纽入手,进行常规公交线网规划。
总之,大城市公共交通线网规划的原则,既要具备一般城市的共性,又要具备其特殊性,主要表现为大城市的城市结构以及社会经济活动的特殊性。
1.2.4 大城市公共交通线网规划的一般过程
本论文采用的对大城市公共交通线网规划的一般过程如图1.l。从图中可见,这里的公共交通线网规划方法得到的并不是“最优”线网,而是一种有一定理论根据,在实践上方便可行的满意线网。
2.1 影响客运交通OD分布量预测的主要因素
公共交通和其它客运方式的OD分布量预测是城市客运交通预测的重要部分,也是公共交通线网规划的基础。
1、城市土地利用
2、城市社会经济的发展
3、城市家庭特征的变化
4、外向型经济的发展
5、城市道路基础设施的建设
6、城市大型人流集散点的分布和建设
城市客流预测一定要把握城市大系统中引起客流变化的主要相关因素。通过分析城市土地利用规划、人口特征变化、社会经济发展水平、大众对城市客运交通的价值观念的变化和市府当局对发展城市客运交通的政策等,预测城市未来客运交通的发展趋势,提出城市合理的客运交通结构,尤其是大城市建设轨道交通的客流依据。
2.2 客运分布OD量预测
客流预测主要由城市居民出行预测、城市流动人口出行预测、城市对外客运预测三部分组成。在通常的交通预测四阶段法中,公交OD分布量主要就是在以上城市客运交通预测的三个部分完成并获得客运OD分布量后,通过交通方式划分而得到的,其基本步骤大致可分为:
2.2.1 交通小区划分
以城市用地为特征的交通小区划分:这是研究城市客运交通的基本单元, 交通小区的划分,要考虑和现有行政界限相结合;考虑自然河流山脉的分割及铁路等屏障;考虑用地特征和人口规模,一般同一用地类型的土地应尽量划分成一个或若干个交通小区,人口规模不致于相差太大,一般为2~4万人口一个交通小区。
2.2.2 交通调查
这里交通调查主要是指居民出行调查、公交专项调查、流动人口的出行调查、港站对外客流调查等,主要内容包括城市土地利用,社会经济发展,人口和工作岗位的分布;居民每日出行空间时间分布状况;公交车利用状况,公交线路,站点客流分布特征等。流量预测时可充分应用交通调查所得的参数,建立起各类预测模型。
2.2.3 道路网络及交叉口节点编码
在充分研究现状网络基础上,再结合规划网络,以便更好的远近期相结合,对城市交叉路口节点进行编码。鉴于计算机容量、速度的限制,城市交叉路口一般应在4000个以下,以便于应用计算机进行数据处理。
2.2.4 交通生成预测
交通生成预测方法有多种,主要包括生成率法、类别生成率法、回归分析法等。
另外,还可以用类别回归分析法、时间序列法进行交通生成预测。
2.2.5 交通分布预测
交通分布预测有许多方法,各有其优缺点,其中最常见的是重力模型法。
重力模型法的基本假定是:交通区i到交通区j的交通分布量与交通区i的交通生成量,交通区j的交通吸引量成正比,与交通区i和j之间的交通阻抗参数,如两区重心间的交通距离、时间或费用等成反比。
2.2.6 公共交通方式OD分布量
在我国大城市中,各交通方式的交通阻抗函数是预测的关键。一般来说,客运交通方式主要由步行、自行车、公交车、出租车四个部分组成。所谓“满意度”,即出行者对某种交通方式的满意程度,是定量与定性分析的结果,是一个无量纲参数。人们对交通工具的要求主要有两个:
①私有化;
②机动化。
私有小汽车恰能很好地满足这两个要求。因而我们可将私有小汽车这种交通方式的“满意度”定为1,其它交通方式“满意度”则是该交通方式与私有小汽车方式比较的结果。“满意度”是一种综合指标,它主要由出行费用(花费)、出行速度、出行舒适度、受交通管制的程度以及满通工具私有欲望的程度这五个重要因素决定的。
参考文献:
1.王炜、徐吉谦.城市交通规划[M],南京:东南大学出版社,1999,49-73.
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4.徐吉谦.交通工程总论[M],北京:人民交通出版社,2002,123-143.
关键词:BRT;常州;本土化;经验总结 启示
Abstract: The article gives an introduction on the BRT system ofChangZhou,including its system stracture , operation system,etc. Also thearticle presents many original experience summarization and suggestion especially for BRT’s localizationin China.
Keywords:BRT;ChangZhou;Localization;Summarization and Suggestion
中图分类号:TU984.191
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2010)09-0093-02
1概况
常州市快速公交(Bus Rapid Transit,以下简称BRT)一号线主线长24.5 km,共设25对中间站,两个首末站,平均站距为980m。项目于2007年5月24日正式开工建设,2008年元旦市区段投入运营,4月18日全线贯通。经过近两年的运营和完善,快速公交一号线组合线路日均客运量已达15万人次,占公交日均客运量的13%以上;主线全程平均运行速度为23km/h;高峰小时单向客流达8500人次。整条线路的运行效率在国内处于领先水平。BRT一号线的成功运营,不仅为常州市民提供了一种安全、便捷、舒适、可靠的新型公共交通服务,也为解决城市交通问题,落实公交优先政策,优化公交结构,探索了一条城市公共交通发展的新出路。
2常州BRT设计特点
2.1 道路系统:利用既有主干道,其中BRT单向专用道宽3.75m,采用道路中央快速公交专用车道,对其他车辆干扰较少,不设物理隔离带,而采用概念性隔离。专用道之间用双黄线隔离。全线道路外侧设2cm厚反光道钉。道路面层采用抗滑耐磨、密实耐久的SMA。
2.2 站台:是国内第一条真正意义的“中央侧式站台”快速公交。
考虑到中央布局较路侧布局对快速公交线路整体运行系统更有利,道路交通组织方便,与其他交通干扰小,运输效率高,故站台设置在靠近路口的道路中央,并选择了较为符合常规公交乘客习惯的侧式站台,乘客可由斑马线进入。站台高出路面34cm,实现水平登车。站台还安装了乘客信息服务系统,同时具有良好的遮阳、避雨功能。
2.3智能化:
信号优先:在路口埋有34套感应线圈。当快速公交车辆经过线圈时,会产生感应信号,信号灯处理器会按照既定程序提供一定的优先权。当快速公交车辆离路口的距离少于80m,申请“绿灯延长”的请求才能得到批准,绿灯会延长5-8秒。当路口为红灯时,智能系统会适度缩短红灯时间,减少等候时间。但当申请“红灯早断”时,程序会考虑行人能否安全横穿马路,只在红灯最后10秒内才批准优先。
实时监控:沿线设置了28套电子警察监控系统,还安装了多套视频监控系统。除了抓拍违章外,电子监控设备和GPS定位系统,将帮助交巡警及时监控路面情况,应对突发事件。
2.4 车辆:“两高两低两化一鲜”――高容量、高性能,低排放、低底板,智能化、人性化,外观鲜亮。一号线主线一期总共投放了60辆18m车长的高档铰接客车,额定载客数为180人次/车。其中,25辆是采用瑞典先进技术生产的常隆城市客车,还有35辆是引进德国MAN技术生产的丹东黄海高档快速公交客车。平均价格约200万元。三条支线投放车辆为12m车长的单机车,共100辆。
2.5 运营组织:采用了“组合线路”运营模式,形成“一主三支”快速公交系统。常州快速公交一号线主线长24.5 km,3条支线总长43km,主、支线共有14个换乘点,实现同台同向免费换乘。
3常州市BRT经验总结
3.1为BRT在中国城市中应用的可行性提供了实践经验。
真正意义上的BRT起源于巴西的库里蒂巴市,当前运营最成功的案例基本上都在国外,且各城市选择的BRT均有其自身特殊的发展背景,这种模式在中国是否可行,一直存在疑问。常州市BRT经过两年的考验,基本融入城市交通服务系统,并承担了城市骨干交通的作用,为BRT在中国的成功应用提供了实践性探索。经验表明只要合理设计、科学管理,BRT在中国同样可以取得成功,在中国未来10~20年快速城市化背景下,选择BRT作为一种灵活性、适应性极强的城市公共交通服务模式将有极大的应用空间。
3.2为大中城市大容量公交系统模式选择提供了一种新的选择。
在城市高速发展和城市人口的迅速膨胀阶段,私人汽车拥有量急剧增加,交通状况日益恶化,而城市经济总量、交通需求规模却尚未达到选择轨道交通的阶段,为了缓解城市交通拥堵,构筑相应的具有竞争力的公共交通服务系统,BRT作为普通公交到轨道公交间的一种过渡产品应运而生。BRT广泛引入了轨道交通系统设计和运营管理的理念,是一种高等级的、可以提供高运量、高服务水平的巴士交通,可以成为轨道交通的代替方案。这一模式回避了轨道交通投资大、建设周期长的问题,但又具备了交通运量大、速度快等优势,是地面公共交通的一种全新模式。常州的实践充分证实了这一点。常州BRT在建设费用不足轨道交通十分之一,建设周期不足同等轨道交通四分之一的基础上,成功建成了适合当前自身需求的大运量公共交通服务系统,提升了公共交通服务品质。不断攀升的旅客使用率充分证实了这些。至2009年5月BRT系统(含二号线)已经承担了城市公共交通出行总量的24%,且呈持续增长态势。
3.3 BRT的成功实施源于对公共交通系统整合。
常州BRT虽仍属于地面公共交通系统,但是其服务能级的拓展、品质的提升源于整个构成系统的整合。即:BRT系统相对于传统地面公交整合了专用的行驶车道、多功能设计的车站、先进的票收系统、先进的车辆、智能公交技术、运营组织计划六个方面,最终在服务方面得到质的飞跃:对运营速度、可靠性、舒适性、运量的提高。
3.4 BRT系统的最优化服务与其他交通系统、城市用地开发有密切关系
BRT作为城市大运量公共交通系统承担着城市主要客流走廊的服务功能,由于BRT仍属于地面交通系统,其采用车辆类型、信号控制等决定了其在速度、舒适性上仍与轨道交通有一定的差距,因此BRT线路的布局更适合线形通道,即对应于城市用地开发中的“轴向+组团”的开发模式,这样可以充分发挥其自身特征,确保服务的速度与舒适性。而常州BRT1号线正是布置在这样一条通道上,沟通城市新区与老城区,形成一条南北向的线性客运走廊。
另外BRT的客流集散离不开其他交通系统紧密配合,良好的BRT系统应当有配套的集散交通系统,最大限度的发挥步行、非机动车、接驳公交的优势,提升BRT站点的服务效率。在常州BRT1号线的客流集散调查(图6)中可以看出,当前客流集散过度依赖于普通公交,慢行交通所占比例极小。这与常州BRT1号线的实施背景和配套设施有密切关系,由于沿线开发方案、道路建设在先,BRT规划建设在后,因此BRT周边的慢行交通导向开发意图不明显,导致客流接驳距离普遍较远,因此常规公交接驳比例极高。另外由于当前各BRT站点周边缺乏良好的非机动车停车设施,致使部分非机动车客流转向常规公交出行。
4对其他城市规划建设BRT的启示
BRT系统在中国仍属起步阶段,作为在南美城市有成功应用的外来模式,能否在国内成功应用和推广,仍需在规划、建设、管理等方面进行切实研究,探索出一套本土化的发展模式。通过对常州BRT规划设计特点的分析和实践经验的总结,得到一些较为适合我国城市对BRT规划设计方面的启示。
4.1 系统的基本服务水平
单向高峰小时的客运能力应该大于8000人次;系统的平均运送速度应当大于20km/h。
4.2 BRT 系统要素构成
在系统要素组合上首先保证BRT能有一个独立的运行空间,即保证运行的速度和可靠性;然后根据运量要求的高低,对影响通行能力的要素进行改善。
4.3 BRT线路规划
BRT作为大运量公共交通,与地铁、轻轨等模式相比有其自身的特征,即其更适用于带状、轴向开发的城市用地形态(BRT采用高架立体形式除外)。因此要认识到BRT并非适应所有城市,城市用地布局与城市公共交通的一体化规划是BRT系统成败的基本前提,带状城市用地布局形态和分流的交通组织是BRT系统成功的关键。
带状城市形成的交通需求特点是沿带状方向交通需求强,垂直相交方向的交通需求小。从而形成适合BRT系统充分发挥作用的运行条件。回顾南美发展BRT卓有成效的代表城市,库里蒂巴(Curitiba)、波哥达(Bogotá)之所以非常成功不仅是源于良好的BRT自身系统构建,更离不开其在城市规划建设方面对土地利用、道路系统和公共交通各个层面一体化整合,作为公共交通系统乃至整个综合交通系统发展的基础,而这三者之间的相互影响和共同发展导致了‘结构轴线”这一主体思想的产生(见图7),从而提供了一种灵活、有效、低花费的交通解决方案。带形城市的形成和相应的用地布局模式,是库里蒂巴等城市BRT系统获得成功的根本经验。常州BRT一号线及其相应的城市公共交通规划也具有较明显的带状城市交通特点,但其沿线的交通组织和客流换乘设计还有待完善,其成功经验和不足之处均值得国内类似大中城市借鉴和思考。
参考文献:
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