摘要：為了解決GYK數(shù)據(jù)換裝困難和GYK運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)不能及時(shí)回傳的問(wèn)題，文章引入了GSC-I型軌道車遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)GYK車載數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程升級(jí)，可以在無(wú)人工干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)GYK運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)、基本數(shù)據(jù)、控制程序及GYK實(shí)時(shí)信息的遠(yuǎn)程傳輸，方便管理人員的在線分析和實(shí)時(shí)處理，解決軌道車運(yùn)行維護(hù)中所存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：GSC-I型軌道車；遠(yuǎn)程升級(jí)；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)系統(tǒng)；GSC車載設(shè)備；鐵路養(yǎng)護(hù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U283 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0042-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.020

近年來(lái)，隨著鐵路養(yǎng)護(hù)維修機(jī)械化、現(xiàn)代化的快速發(fā)展，自輪運(yùn)轉(zhuǎn)特種設(shè)備數(shù)量的快速增加，GYK設(shè)備作為保障自輪運(yùn)轉(zhuǎn)特種設(shè)備安全運(yùn)行的重要裝備，其運(yùn)用管理必須要嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、高效和可控。由于軌道車運(yùn)行分散、管轄線路長(zhǎng)、停放位置不固定、沿線自然環(huán)境惡劣，使得GYK數(shù)據(jù)換裝困難以及GYK運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)不能及時(shí)回傳分析的問(wèn)題越發(fā)明顯。進(jìn)而造成司乘人員違章操作行為不能及時(shí)糾正，GYK設(shè)備質(zhì)量隱患問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，調(diào)度員臨時(shí)下達(dá)的運(yùn)行揭示調(diào)度命令無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)控而是人控存在的安全隱患。為此，開(kāi)發(fā)了以無(wú)線通信和數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳技術(shù)為基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)換裝遠(yuǎn)程化、數(shù)據(jù)分析實(shí)時(shí)化、監(jiān)測(cè)維護(hù)遠(yuǎn)程化的GSC-I型軌道車遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

1 現(xiàn)有問(wèn)題

1.1 GYK數(shù)據(jù)換裝困難

由于軌道車流動(dòng)作業(yè)、分散作業(yè)，當(dāng)遇到線路數(shù)據(jù)變化時(shí)，需要人工去現(xiàn)場(chǎng)換裝GYK基本數(shù)據(jù)、控制程序，既無(wú)法保證GYK數(shù)據(jù)換裝的及時(shí)性，又難以有效監(jiān)管GYK數(shù)據(jù)換裝的情況，耗時(shí)費(fèi)力且管理成本高，GYK數(shù)據(jù)換裝存在較大困難。此外，外站GYK數(shù)據(jù)換裝過(guò)程中也存在很大的人身安全隱患。

1.2 GYK運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)無(wú)法及時(shí)回傳分析

為了及時(shí)地發(fā)現(xiàn)GYK設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的安全隱患和司機(jī)違規(guī)操作行為，杜絕危險(xiǎn)事故的發(fā)生，規(guī)范軌道車司機(jī)操作流程，需要GYK管理單位和軌道車運(yùn)行單位應(yīng)能及時(shí)分析運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)，但當(dāng)前的GYK設(shè)備卻不具備運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)回傳功能。

1.3 GYK設(shè)備質(zhì)量無(wú)法及時(shí)監(jiān)測(cè)處理

在GYK設(shè)備日常維護(hù)工作中，維護(hù)人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌握GYK設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題，無(wú)法及時(shí)安排設(shè)備維修及保養(yǎng)。在GYK設(shè)備故障時(shí)，無(wú)法組織專家遠(yuǎn)程分析故障原因，及時(shí)有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員開(kāi)展維修工作，致使設(shè)備故障難以盡快得到處理，造成軌道車不能正常使用，影響軌道車使用單位的正常安全生產(chǎn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

針對(duì)以上所存在的問(wèn)題，以當(dāng)前IT、電子領(lǐng)域的多項(xiàng)新技術(shù)，如UDP/IP、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入、大容量硬盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳、續(xù)接、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸、服務(wù)器管理等為基礎(chǔ)，研發(fā)了集設(shè)備維護(hù)、運(yùn)用管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為一體的GSC-I型軌道車遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

系統(tǒng)由GSC車載設(shè)備、GSC服務(wù)器和用戶終端組成。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

2.1 GSC車載設(shè)備

GSC車載設(shè)備是指通過(guò)無(wú)線方式為軌道車運(yùn)行控制設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備。該設(shè)備使用公用網(wǎng)絡(luò)、通過(guò)防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備與GSC服務(wù)器互連，并將GYK設(shè)備版本信息、運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)信息通過(guò)無(wú)線方式傳送至GSC服務(wù)器。

GSC車載設(shè)備由電源單元、通信模塊單元、控制單元、存儲(chǔ)單元、GPS單元組成。電源單元采用模塊電源方式將DC24V輸入電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需要的各種電壓；通信模塊單元利用2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)承載服務(wù)器和車載設(shè)備之間的通信及數(shù)據(jù)信息交換功能；控制單元主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組打包、分析處理、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測(cè)及數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳、續(xù)接；存儲(chǔ)單元主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)從服務(wù)器接收到的數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)將要發(fā)送給服務(wù)器設(shè)備的數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)保證車載設(shè)備正常啟動(dòng)和運(yùn)行所需的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等數(shù)據(jù)；GPS單元負(fù)責(zé)軌道車的實(shí)時(shí)位置定位。GSC車載設(shè)備組成結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：

2.2 GSC系統(tǒng)服務(wù)器

GSC系統(tǒng)服務(wù)器是指通過(guò)安全平臺(tái)對(duì)軌道車運(yùn)行控制設(shè)備業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)的服務(wù)器。它主要用于對(duì)車載設(shè)備遠(yuǎn)程發(fā)送GYK數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程接收車載設(shè)備傳來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)分析，同時(shí)完成服務(wù)器與車載設(shè)備之間的連接管理等。

2.3 用戶終端

管理人員可通過(guò)用戶終端對(duì)GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程換裝，對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)到的GYK設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行查看、統(tǒng)計(jì)和分析。同時(shí)，用戶終端還具備權(quán)限管理功能，如圖3

所示：

3 系統(tǒng)功能

3.1 GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程升級(jí)功能

用戶終端通過(guò)GSC服務(wù)器上傳GYK數(shù)據(jù)（包括基本數(shù)據(jù)和控制程序），當(dāng)下達(dá)升級(jí)計(jì)劃任務(wù)時(shí)，可對(duì)計(jì)劃中的GYK設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)。在停車狀態(tài)下，GSC車載設(shè)備與GYK設(shè)備進(jìn)行通訊，依據(jù)換裝計(jì)劃對(duì)GYK設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)換裝，并將換裝結(jié)果反饋至GSC服務(wù)器。

3.2 GYK運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程回傳功能

用戶終端可遠(yuǎn)程回傳在線軌道車的GYK運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)的集中管理和資源共享。

3.3 GYK運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)在線分析功能

管理部門(mén)通過(guò)用戶終端，實(shí)時(shí)在線分析GSC服務(wù)器所存儲(chǔ)的GYK運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)GYK設(shè)備在運(yùn)用過(guò)程中存在的問(wèn)題和規(guī)范軌道車司機(jī)操作流程。

3.4 軌道車位置信息實(shí)時(shí)查詢功能

車載設(shè)備安裝有GPS單元，可以實(shí)時(shí)獲取軌道車位置信息，并將位置信息發(fā)送至GSC服務(wù)器進(jìn)行解析處理。用戶終端通過(guò)Web網(wǎng)頁(yè)的方式登錄GSC服務(wù)器，以電子地圖形式實(shí)時(shí)顯示軌道車在線運(yùn)行情況，查看軌道車當(dāng)前位置。

3.5 運(yùn)行狀態(tài)信息和故障報(bào)警信息實(shí)時(shí)查詢功能

車載設(shè)備自動(dòng)采集軌道車GYK運(yùn)行狀態(tài)信息和故障報(bào)警信息，將采集的信息發(fā)送至GSC服務(wù)器進(jìn)行解析處理，用戶終端以數(shù)據(jù)列表的形式實(shí)時(shí)顯示，對(duì)GYK設(shè)備故障報(bào)警信息提供檢索功能，實(shí)現(xiàn)軌道車運(yùn)行情況和設(shè)備狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

3.6 GYK車載數(shù)據(jù)版本監(jiān)測(cè)功能

車載設(shè)備獲取GYK數(shù)據(jù)版本信息后，發(fā)送至GSC服務(wù)器進(jìn)行版本核對(duì)，監(jiān)測(cè)換裝是否錯(cuò)誤或者車載設(shè)備遺漏換裝，實(shí)現(xiàn)GYK數(shù)據(jù)版本的集中管理及進(jìn)度的跟蹤與

統(tǒng)計(jì)。

3.7 網(wǎng)絡(luò)故障診斷功能

車載設(shè)備利用活動(dòng)性檢測(cè)數(shù)據(jù)幀診斷與GSC服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，車載設(shè)備具備重新進(jìn)行GPRS網(wǎng)絡(luò)附著，重新進(jìn)行PDP激活等相應(yīng)處理

功能。

3.8 GYK數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳功能

車載設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通信鏈路連接狀態(tài)，當(dāng)通信鏈路出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，車載設(shè)備暫停數(shù)據(jù)傳輸，并對(duì)已傳輸成功的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記和保存，待通信鏈路恢復(fù)正常后繼續(xù)傳輸剩余的數(shù)據(jù)信息，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾约翱煽啃?；?dāng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)通信鏈路中斷時(shí)，GSC服務(wù)器暫停當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸，并對(duì)已傳輸成功的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記和保存，等通信鏈路恢復(fù)正常后，繼續(xù)傳輸剩余的

數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)可靠性

4.1 GSC車載設(shè)備可靠性

4.1.1 網(wǎng)絡(luò)故障診斷功能。車載設(shè)備間隔60秒向GSC服務(wù)器發(fā)送活動(dòng)性檢測(cè)數(shù)據(jù)幀，如果在30秒內(nèi)未收到活動(dòng)性檢測(cè)響應(yīng)數(shù)據(jù)幀，則重復(fù)發(fā)送活動(dòng)性檢測(cè)數(shù)據(jù)幀，發(fā)送間隔為30秒，最多重發(fā)2次。重發(fā)2次后仍未收到GSC服務(wù)器響應(yīng)數(shù)據(jù)幀，則認(rèn)為GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接故障，網(wǎng)絡(luò)故障狀態(tài)指示燈顯示。車載設(shè)備應(yīng)重新進(jìn)行GPRS網(wǎng)絡(luò)附著、重新進(jìn)行PDP激活等相應(yīng)處理。

4.1.2 數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳功能。車載設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)線通信連接狀態(tài)，當(dāng)無(wú)線通信出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)（如信號(hào)非常弱已無(wú)法傳輸數(shù)據(jù)信息、網(wǎng)絡(luò)中斷、網(wǎng)絡(luò)故障等），車載設(shè)備會(huì)暫停數(shù)據(jù)傳輸，并對(duì)已傳輸成功的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記和保存，等待無(wú)線通信恢復(fù)正常后繼續(xù)傳輸剩余的數(shù)據(jù)信息。

4.1.3 請(qǐng)求重發(fā)機(jī)制。車載設(shè)備接收到每包數(shù)據(jù)后，都會(huì)進(jìn)行校驗(yàn)，如果校驗(yàn)成功，車載設(shè)備給GSC服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)包接收成功信息。如果校驗(yàn)失敗，車載設(shè)備一方面將當(dāng)前數(shù)據(jù)包信息丟棄；另一方面給服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求重發(fā)命令，請(qǐng)求服務(wù)器重新發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包

信息。

4.1.4 GYK業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)及大小對(duì)比功能。車載設(shè)備接收完每包GYK業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)文件后，都會(huì)進(jìn)行相關(guān)校驗(yàn)算法的驗(yàn)證，確保接收文件的正確性。同時(shí)，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的文件大小進(jìn)行比較，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

4.1.5 GYK業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)多重校驗(yàn)機(jī)制。車載設(shè)備在接收GYK業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，會(huì)進(jìn)行CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)、BCC異或校驗(yàn)、奇偶校驗(yàn)和自定義校驗(yàn)等。如果其中有一種校驗(yàn)失敗，則請(qǐng)求服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新發(fā)送，直到校驗(yàn)成功為止，確保數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。

4.2 GSC服務(wù)器可靠性

4.2.1 GSC服務(wù)器具備網(wǎng)絡(luò)入侵防御功能。硬件防火墻能在威脅進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)和影響業(yè)務(wù)運(yùn)行前，在網(wǎng)關(guān)處將它們攔截在網(wǎng)絡(luò)之外。允許合法業(yè)務(wù)流量進(jìn)入的同時(shí)，阻擋不受歡迎的來(lái)訪流量。

4.2.2 支持?jǐn)?shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程出現(xiàn)無(wú)線通信中斷時(shí)，GSC服務(wù)器會(huì)暫停當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，并對(duì)已傳輸成功的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記和保存，等無(wú)線通信恢復(fù)正常后，繼續(xù)傳輸先前未完成的數(shù)據(jù)。

4.2.3 數(shù)據(jù)分組打包、分組校驗(yàn)機(jī)制。GSC服務(wù)器在發(fā)送GYK數(shù)據(jù)之前，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組并打包，對(duì)每一包數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，車載設(shè)備接收到每一包數(shù)據(jù)后都要對(duì)其逐一進(jìn)行校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中每一包數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)確的，通過(guò)高密度的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

4.2.4 特殊標(biāo)記判斷機(jī)制。GSC服務(wù)器在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，會(huì)對(duì)GYK車載數(shù)據(jù)的關(guān)鍵部位進(jìn)行特殊標(biāo)記，當(dāng)車載設(shè)備接收完成每個(gè)數(shù)據(jù)文件后，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)文件的特殊標(biāo)記進(jìn)行驗(yàn)證，來(lái)確保數(shù)據(jù)的合法性和準(zhǔn)確性。

4.2.5 多重校驗(yàn)機(jī)制。GSC服務(wù)器在轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)過(guò)程中，會(huì)進(jìn)行CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)、BCC異或校驗(yàn)、奇偶校驗(yàn)和自定義校驗(yàn)等。如果其中有一種校驗(yàn)失敗，則請(qǐng)求車載設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新發(fā)送，直到校驗(yàn)成功為止，確保數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。

4.3 用戶終端可靠性

4.3.1 登錄安全管理功能。用戶必須使用加密狗進(jìn)行登錄，進(jìn)入登陸界面后，正確輸入賬戶和密碼才可進(jìn)入用戶終端界面。

4.3.2 密碼安全性。用戶密碼采用消息摘要算法進(jìn)行動(dòng)態(tài)不可逆加密，密碼設(shè)置強(qiáng)制不小于11位，且符合強(qiáng)密碼標(biāo)準(zhǔn)。

4.3.3 系統(tǒng)架構(gòu)安全性。本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，在這種架構(gòu)中，軟件應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯完全在GSC服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，用戶表現(xiàn)層完全在用戶終端實(shí)現(xiàn)，用戶只需瀏覽和提交數(shù)據(jù)，從而使GSC服務(wù)器數(shù)據(jù)源與用戶終端分離，保證數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。

4.3.4 數(shù)據(jù)處理的安全性。每個(gè)文件上傳時(shí)，在用戶終端對(duì)其文件的合法性進(jìn)行校驗(yàn)，傳輸過(guò)程中采用HTTP協(xié)議傳輸，防止防火墻等對(duì)其攔截，文件到達(dá)GSC服務(wù)器前，不對(duì)文件原始內(nèi)容進(jìn)行任何解析處理，以確保文件的完整和安全。文件到達(dá)GSC服務(wù)器后，均通過(guò)校驗(yàn)算法對(duì)其準(zhǔn)確性和完整性進(jìn)行校驗(yàn)，這樣在傳輸前后對(duì)其進(jìn)行雙重驗(yàn)證，確保到達(dá)服務(wù)器的文件正確和

完整。

4.3.5 權(quán)限分配和多級(jí)審核。只有獲得管理員分配下達(dá)升級(jí)計(jì)劃?rùn)?quán)限的用戶才能上傳升級(jí)文件，其他用戶對(duì)此項(xiàng)無(wú)權(quán)操作。對(duì)升級(jí)類型與文件不一致的任務(wù)禁止下發(fā)。用戶下達(dá)計(jì)劃時(shí)，檢查文件、軌道車等信息的正確性，下達(dá)計(jì)劃后，需再次核對(duì)下達(dá)任務(wù)的正確性，審核通過(guò)后進(jìn)入執(zhí)行升級(jí)操作，執(zhí)行升級(jí)操作后升級(jí)命令才會(huì)發(fā)出。

5 結(jié)語(yǔ)

2013年9月至2015年4月，GSC系統(tǒng)在廣鐵集團(tuán)安裝試用。試用結(jié)果表明：系統(tǒng)能夠有效解決GYK設(shè)備基本數(shù)據(jù)、控制程序無(wú)法及時(shí)換裝以及運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)無(wú)法及時(shí)回傳等問(wèn)題，符合設(shè)備維護(hù)管理的實(shí)際使用需求。

該系統(tǒng)以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺(tái)，由于軌道車流動(dòng)作業(yè)等特點(diǎn)，因而在某些作業(yè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較弱甚至存在盲區(qū)，如何解決車載終端在這些區(qū)域的使用問(wèn)題，還需要進(jìn)一步解決。

GSC技術(shù)的研究解決了目前GYK維護(hù)和管理的困難，保障了GYK設(shè)備的正常使用和自輪運(yùn)轉(zhuǎn)特種設(shè)備的正常作業(yè)，避免運(yùn)行事故的發(fā)生，大大提高了鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)。同時(shí)，一定程度上提高了鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的安全效益、運(yùn)營(yíng)效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：梁東（1972-），男，湖南龍山人，廣州鐵路（集團(tuán)）公司工務(wù)處工程師，西南交通大學(xué)在職研究生，研究方向：自輪運(yùn)轉(zhuǎn)特種設(shè)備運(yùn)用安全、軌道車和GYK運(yùn)用中疑難問(wèn)題解析等。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）