控制测量导线

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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,新疆建设职业技术学院,土木工程系,*,建筑工程测量,第七章 控制测量,9/21/2024,1,新疆建设职业技术学院,7-1 控制测量概述,一.控制测量的概念,二.平面控制测量,三.高程控制测量,9/21/2024,2,新疆建设职业技术学院,一.控制测量的概念,1.目的与作用,为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网,控制误差的积累,作为进行各种细部测量的基准,2.控制测量分类,按内容分:平面控制测量、高程控制测量,按精度分:一等、二等、三等、四等;一级、二级、三级,按方法分:天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量,9/21/2024,3,新疆建设职业技术学院,控制点:对整个测区起控制作用的测量标志点。,控制网:由按一定规范布设,由一系列相互联系的,控制点所构成的网状几何图形。,图根控制网:直接为测图而建立的控制网。,图根点: 图根控制网中的控制点。,3.有关名词,一.控制测量的概念,控制测量: 为建立控制网所进行的,测量工作,。,9/21/2024,4,新疆建设职业技术学院,二.平面控制测量,建立平面控制网,测定各平面控制点的坐,标X、Y。,1.,一般概念,等级关系:,分一等、二等、三等、四等,前一等,级作为以后各等的控制基准;小地区,内布置一级、二级、三级和图根控制。,布置形式:,三角锁、三角网(三边网、边角网)、,导线网、交会定点、GPS测量等。,布网原则:,从整体到局部,由高级到低级,分级,布网,,逐级控制。,9/21/2024,5,新疆建设职业技术学院,2.,常规,平面控制,测量,的等级关系,城市平面控制网的等级关系,三角(三边)网,城市导线,控制范围,二等,三等,三等,四等,四等,一级小三角,一级导线,二级小三角,二级导线,三级导线,城市基本控制,小地区首级控制,图根控制,图根导线,图根三角,9/21/2024,6,新疆建设职业技术学院,一等三角锁为全国平面控制网的基础,3.各级平面控制网布置形式,二等连续网充填一等三角锁,成为全国平面控制网,的骨干。,一等三角锁,二等连续网,9/21/2024,7,新疆建设职业技术学院,三等、四等三角网和导线网,根据测区的需要,在二,等三角网的基础上进行加密,基本图形如下:,图7-3 三角网或三边网,图7-4 导线网,9/21/2024,8,新疆建设职业技术学院,4.,常规,平面控制,测量,的主要技术要求,城市三角测量的主要技术要求,表7-2,9/21/2024,9,新疆建设职业技术学院,城市三边网的主要技术要求,表7-3,9/21/2024,10,新疆建设职业技术学院,表7-4,城市导线控制测量的主要技术要求,9/21/2024,11,新疆建设职业技术学院,图根导线的技术要求,测图 附合导 平均边 测距相对 测 角 测回数,导线全 方位角,比例尺 线长度 长(m) 中误差 中误差 DJ,6,长相对 闭合差,(km) (mm) (,) 闭合差,1:500 500 75,一般地区,1:1000 1000 110,1/3000,20 1 1/2000 60,n,1:2000 2000 180,9/21/2024,12,新疆建设职业技术学院,三.高程控制测量,建立高程控制网,测定各控制点的高程H。,主要方法:,水准测量,另外方法:,三角高程测量、电子全站仪高程测量。,等级关系:,分一等、二等、三等、四等,前一等作,为以后各等的控制基准;地形测量时,,布设图根水准(也称等外水准)。,布网原则:,从整体到局部,由高级到低级,分级,布网,逐级控制。,9/21/2024,13,新疆建设职业技术学院,城市水准网主要技术要求,城市水准网主要技术要求,注:R为测段的长度;L为附合路线的长度,均以km为单位。,等级,每公里高,差中误差 (mm),附合路线长度 (km),水准仪,级别,测段往返测高差不符值(mm),附合路线或环线闭合差(mm),二等, 2,400,DS1,4, 4,三等, 6,45,DS3,12,12,四等,10,15,DS3,20,20,等外,20,8,DS10,40,9/21/2024,14,新疆建设职业技术学院,7-2导线测量,7-2 导线测量,一.导线测量概述,二.导线测量的外业,三.导线测量的内业计算,9/21/2024,15,新疆建设职业技术学院,导线测量是平面控制测量中最常,用的方法。,导线测量概述,导线的已知点和新建点组成的若,干条直线(即导线边)联结成一系,列折线或闭合多边形。,附合导线,闭合导线,单结点导线,闭合导线和附合导线也称为,单导,线,,结点导线和两个环以上的导,线称为,导线网,。,导线测量概述,导线测量时,通常只需要前后两,点相互通视。,9/21/2024,16,新疆建设职业技术学院,一.单导线的布置形式,一.单导线的布置形式,1.闭合导线,2.附合导线,3.支导线,9/21/2024,17,新疆建设职业技术学院,1.闭合导线,已知数据,:,AB,,X,B,,Y,B,观测数据:连接角,B,;,导线转折角,0,,,1,,,5,;,导线各边长D,B1,,,D,12,,,D,51,。,1.闭合导线,D,B1,D,12,D,23,D,34,D,45,D,51,B,0,1,2,3,4,5,(X,B,Y,B,),A,B,1,2,3,4,5,闭合导线图,A、B为已知点,1、2、3、4、5为新建导线点。,9/21/2024,18,新疆建设职业技术学院,2.附合导线图,2.附合导线,A,B,1,2,3,4,C,D,已知数据,:,AB,X,B,Y,B,;,CD,X,C,Y,C,。,AB、CD为已知边,点1、2、3、4为新建导线点。,AB,CD,(X,B,Y,B,),观测数据,:连接角,B,、,C,;,导线转折角,1,2,3 ,4,;,导线各边长D,B1,,,D,12,,,D,4C,。,(X,C,Y,C,),B,C,1,2,3,4,附合导线图,D,B1,D,12,D,23,D,34,D,4C,9/21/2024,19,新疆建设职业技术学院,3.支导线,3.支导线图,A,B,1,2,A、B为已知边,点1、2为新建支导线点。,观测数据,:,转折角,B,1,边长D,B1,,,D,12,已知数据,:,AB,X,B,Y,B,AB,(X,B,Y,B,),B,1,D,B1,D,12,9/21/2024,20,新疆建设职业技术学院,二.导线测量的外业,二.导线测量的外业,1.踏勘选点(选点),2.导线边长测量(测边),3.导线角度测量(测角),4.导线连接测量(连测),9/21/2024,21,新疆建设职业技术学院,导线测量外业的准备工作,准备工作:,收集资料:测区旧地形图、已知点(平面和程控制,点)资料、测量规范;,仪器工具:所用仪器(包括仪器的检验和校正)、工,具、记录手簿、材料。,1.踏勘,选点,及建立标志,(1).踏勘测区,实地了解测区地形;,了解已知点状况。,(2).图上(指原有旧图)设计布网方案,导线网形、等级;,导线边长、总长、点位密度等符合规范要求。,1.踏勘选点及建立标志,9/21/2024,22,新疆建设职业技术学院,(3).实地选点(4).建立标志,(3).实地选点,(考虑以下因素):,(4).建立标志,永久性标志,通视良好,便于测角;,地面平坦,便于量距,(用测距仪不考虑),;,视野开阔,便于测图,(重要),;,点位稳定,便于保存;,边长适当,足够密度;,便于安置仪器。,9/21/2024,23,新疆建设职业技术学院,临时性标志,木桩,泥土地,大铁钉,沙石路、沥青、,砖石缝,凿刻,水泥地、岩石,红油漆标志,油漆不易剥落处,临时性标志图,9/21/2024,24,新疆建设职业技术学院,(,5).绘制点位图,在现场丈量23个攀距,便于以后寻找或确定点位。,用红油漆标出攀距出发点,并写点号与攀距尺寸。,画出攀距关系的平面示意图,作为控制点资料。,攀距交会角度要好。,(5).绘制点位图,电杆,房屋,道路,控制点,D5,12.36m,D5,8.75m,9/21/2024,25,新疆建设职业技术学院,点 号 D5 桩 别 大铁钉,埋设日期 1999年5月20日 备 注,导线点的点位图,导线点的点之记,大,庆,路,中 山 路,12.36m,8.75m,食品店,中西,18-1,D5,北,9/21/2024,26,新疆建设职业技术学院,2.导线边长测量,测定导线各边长,(往返丈量),。,精度要求:符合规范规定。,2.导线边长测量,例:图根导线,测距方法:,钢尺量距,电磁波测距,9/21/2024,27,新疆建设职业技术学院,3.导线角度测量,观测导线各转折角、连接角。,DJ6一个测回(图根导线)。,边长较短时,采用光学对点。,全部测,左角,,或全部测,右角,;闭合导线测,内角,。,4.导线连接测量,导线定向,(包括连接角,和连接边测量),A,B,1,2,3,4,5,9/21/2024,28,新疆建设职业技术学院,三.导线测量的内业计算,三.导线测量的内业计算,1.,附合导线的计算,2.闭合导线的计算,3.支导线计算,4.无定向附合导线的特点,导线计算目的:,计算各导线点的坐标。,要求:,合理分配测量误差,评定导线测量的精度。,9/21/2024,29,新疆建设职业技术学院,三、导线测量的内业计算,思路:,由水平角观测值,,计算方位角;,由方位角,、边长D,计算坐标,增量X 、 Y;,由坐标增量,X 、 Y,计算X、Y。,(计算前认真检查外业记录,满足规范,限差要求后,才能进行内业计算),9/21/2024,30,新疆建设职业技术学院,1、坐标计算公式:,(1) 坐标正算(由,、D,,求 X、Y),已知A( ), ,,求B点坐标 。,O,y,x,A,B,9/21/2024,31,新疆建设职业技术学院,注:计算出的,AB,,应根据,X 、 Y的正负,,判断其所在的象限。,(2) 坐标反算(由,X、Y,,求,、,D,,,),O,y,x,A,B,已知A( ),、,B( ),求,。,9/21/2024,32,新疆建设职业技术学院,2、附合导线的计算,如图,A、B、C、D是已知点,起始边的,方位角 和终止边的方位角,为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。,例:,C,1,D,4,2,3,B,A,125.36m,98.76m,114.63m,116.44m,156.25m,前进方向,9/21/2024,33,新疆建设职业技术学院,+),B,D,4,2,3,1,C,A,(1)计算角度闭合差:,如图:以右转折角为例,计算 。,一般公式:,同理:以左角计算,9/21/2024,34,新疆建设职业技术学院,即:,(各级导线的限差见规范),检核:,(2)闭合差分配,(计算角度改正数):,式中:n,包括连接角在内的导线转折角数,9/21/2024,35,新疆建设职业技术学院,(3)计算改正后的角度,改,:,计算检核条件:,(4),推算各边的坐标方位角,:,(用改正后的,改,),计算出的 , 否则,需重算。,9/21/2024,36,新疆建设职业技术学院,(5)计算坐标增量,X、Y:,(6)计算坐标增量闭合差:,由于 的存在,使导线不能和CD连接,存在导线全长闭合差 :,导线全长相对闭合差:,9/21/2024,37,新疆建设职业技术学院,(7)分配闭合差 :,检核条件:,(8)计算改正后的坐标增量:,检核条件:,9/21/2024,38,新疆建设职业技术学院,(9)计算各导线点的坐标值:,依次计算各导线点坐标,,最后推算出的终点,C,的坐标,应和,C,点已知坐标相同。,9/21/2024,39,新疆建设职业技术学院,205 36 48,290 40 54,202 47 08,167 21 56,175 31 25,214 09 33,1256 07 44,-13,-13,-13,-13,-13,-12,-77,205 36 35,290 40 42,202 46 55,167 21 43,175 31 12,214 09 20,1256 06 25,236 44 28,211 07 53,100 27 11,77 40 16,90 18 33,94 47 21,60 38 01,125.36,98.71,114.63,116.44,156.25,641.44,+0.04,-107.31,+0.03,-17.92,+0.04,+30.88,+0.03,-0.63,+0.05,-13.05,-108.03,-0.02,-64.81,-0.02,+97.12,-0.02,+141.29,-0.02,+116.44,-0.03,+155.70,+445.74,-107.27,-17.89,+30.92,-0.60,-13.00,-64.83,+97.10,+141.27,+116.42,+155.67,+445.63,点号,观测角,(右角),改,正,数,改正角,A,1,B,2,3,4,C,D,辅助计算,坐标,方位角,距离,D,m,点号,A,1,B,2,3,4,C,D,增量计算值,改正后增量,坐标值,x,m,y,m,x,m,y,m,x,m,y,m,1536.86,837.54,1429.59,772.71,1411.70,869.81,1442.62,1011.08,1442.02,1127.50,1429.02,1283.17,-107.84,9/21/2024,40,新疆建设职业技术学院,3.闭合导线的计算,闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同,需要强调以下两点:,(1)角度闭合差的计算,n边形闭合导线内角和的理论值应为:,9/21/2024,41,新疆建设职业技术学院,(2)坐标增量闭合差的计算,根据闭合导线本身的特点:,理论上,实际上,北,2,1,4,3,78.16m,105.22m,129.34m,80.18m,9/21/2024,42,新疆建设职业技术学院,辅助计算,点号,观测角,(右角),改,正,数,改正角,1,2,3,4,坐标,方位角,距离,D,m,点号,1,2,3,4,增量计算值,改正后增量,坐标值,x,m,y,m,x,m,y,m,x,m,y,m,1,2,1,2,闭 合 导 线 坐 标 计 算 表,107 48 30,89 36 30,89 33 50,53 18 43,125 30 00,73 00 20,+13,+13,+12,+12,+50,359 59 10,107 48 43,73 00 32,89 34 02,89 36 43,360 00 00,125 30 00,306 19 15,215 53 17,105.22,80.18,129.34,78.16,392.90,-0.02,-61.10,-0.02,+47.90,-0.03,+76.61,-0.02,-63.32,+0.02,+85.66,+0.02,+64.30,+0.02,-104.21,+0.01,-45.82,+0.09,-0.07,+64.32,+47.88,+76.58,-104.19,-45.81,-63.34,-61.12,+85.68,0.00,0.00,585.68,545.81,563.34,438.88,650.00,486.76,500.00,500.00,500.00,500.00,9/21/2024,43,新疆建设职业技术学院,1.附合导线的计算,计算器的角度及坐标计算,计算器的,角度运算,计算器直角坐标与极坐标换算功能,9/21/2024,44,新疆建设职业技术学院,计算器的,角度运算,计算器的,角度运算,例:12,34,56,2=,25,09,52,(1). CASIO、SHARP计算器角度输入、运算、显示:,计算器:,CASIO,-570AD 角度运算,输入、操作,显 示,12,”,34,”,56,”,=,2,12.,12.56666667,12.58222222,25.16444444,SHIFT,”,25,952.,该计算器在度、分、秒显示状态或以度为单位的,显示状态下,均能进行角度运算。,9/21/2024,45,新疆建设职业技术学院,SHARP,EL,5812 角度运算,例,:12,34,56,2=,25,09,52,(2).计算器,SHARP,EL,5812 角度运算,输入、操作,显 示,该计算器在以度为单位的显示状态下,才能进行,有关角度的运算。,12.3456,=,2,12.3456,12.58222222,25.16444444,DEG,2nd,F,DEG,D,.,MS,25.09519999,9/21/2024,46,新疆建设职业技术学院,计算器直角坐标与极坐标换算功能,例:坐标正算,D=67.580,,=341,0554,求,x、y,输入、操作,显 示,=,341.0983333,SHIFT,67.58,67.58,P R,67.58,341,0554,=,x,63.93581176,SHIFT,X,Y,-21.89219895,=,y,(1).计算器:,CASIO,-570AD,D., x.y.,9/21/2024,47,新疆建设职业技术学院,输入、操作,显 示,例,:坐标反算,x=+63.936、y=-21.892,,,求,D、,:,SHIFT,”,341,554.76,(2).,计算器:,CASIO,-570AD,x.y.,D.,-21.892,SHIFT,63.936,63.936,+,R P,63.936,21.892,=,67.58011364, ,=,SHIFT,X,Y,-18.90145539,=,=,+,360,341.0985446,9/21/2024,48,新疆建设职业技术学院,SHARP 极坐标直角坐标,例,:坐标正算,D=67.58,,=341,0554,求,x、y,输入、操作,显 示,(3).,计算器:,SHARP,EL,5812,D., x.y.,341.0983333,67.58,67.58,341.,0554,0.,DEG,63.93581176,2nd,F,(,xy,x,-21.89219895,y,9/21/2024,49,新疆建设职业技术学院,SHARP 直角坐标极坐标,例,:坐标反算,x=+63.936, y=-21.892,求,D,、:,输入、操作,显 示,(4),计算器,SHARP,EL,5812,x.y,D.,63.936,63.936,0.,21.892, ,-21.892,67.58011364,2nd,F,D,(,-18.90145539,+,=,360,341.0985446,2nd,F,DEG,D,.,MS,341.055476,9/21/2024,50,新疆建设职业技术学院,4.支导线计算,A,B,1,2,AB,(X,B,Y,B,),B,1,S,B1,S,12,已知数据,:,AB,X,B,Y,B,A、B为已知边,点1、2为新建支导线点。,支导线没有多余观测值,因此不会产生闭合差,从而,无须进行任何改正。,3.支导线计算,由于,支导线没有多余观测值,因此没有检核条件,无,法检验观测值的差错,施测与计算时,必须十分小心,。,观测数据:,转折角,B,1,;边长S,B1,,,S,12,。,9/21/2024,51,新疆建设职业技术学院,支导线的计算步骤,A,B,1,2,AB,(X,B,Y,B,),B,1,S,B1,S,12,(1).推算各边方向角,前,=,后,+,(左),-180,(2).计算各边坐标增量,X=S,cos,Y=S,sin,(3).推算各点坐标,X,前,=X,后,+,X,Y,前,=Y,后,+,Y,支导线的计算步骤,9/21/2024,52,新疆建设职业技术学院,四、查找导线测量错误的方法,1、个别测角错误的检查,基本方法:通过按一定比例展绘导线来发现测,角错误点。,闭合导线,附合导线,4,2,1,3,1,4,A,D,2,2,3,3,4,5,5,B(1),C(6),C,B,9/21/2024,53,新疆建设职业技术学院,2、个别边错误的检查,例:,2,1,3,4,1,4,5,5, 导线全长闭合差,f,的坐标方位角,凡坐标方位角与 或 相接近的导线边,,是可能发生量边错误的边。,9/21/2024,54,新疆建设职业技术学院,7-4,控制点加密,需要加密个别控制点时,可用交会定点的方法,一.前方交会,二.后方交会,9/21/2024,55,新疆建设职业技术学院,一.前方交会的计算,一.前方交会的计算,A,B,P,已知点: A,(X,A,Y,A,)、,B,(X,B,Y,B,),待定点: P,观测数据:,、,( =180,-,-,),9/21/2024,56,新疆建设职业技术学院,前方交会计算公式,直接计算待定点坐标的公式:,A,B,P,余切公式,正切公式,9/21/2024,57,新疆建设职业技术学院,A、B、C、P处于共圆(也称危险圆)时,无法确定,P点坐标。,二.后方交会计算,二.后方交会计算,在待定点P观测三个已知点的水平方向值Ra、Rb、,Rc(用以计算夹角,、,),,以计算待定点P的坐,标。,B,C,A,P,(X,B,Y,B,),(X,C,Y,C,),(X,A,Y,A,),B,C,A,P,9/21/2024,58,新疆建设职业技术学院,后方交会的图形编号(三种情况),A,B,C,P,A,B,C,P,A,B,C,P,、取负值,9/21/2024,59,新疆建设职业技术学院,后方交会计算方法,重心公式,:,A,B,C,P,Ra,Rb,Rc,A、B、C由A、,B、C坐标反算得。,9/21/2024,60,新疆建设职业技术学院,7-5 三、四等水准测量,7-5,三、四等水准测量,三、四等水准测量一般用于建立小地区测图以及,一般工程建设场地的高程首级控制。,一、,三.四等水准测量及其技术要求,三、四等水准点的高程应从附近的一、二等水,准点引测;如在独立地区,可采用闭合水准路,线;,三、四等水准点一般须长期保存,点位须建立,在稳固处。,三、四等水准测量可用精密水准测量方法进行,,而本节主要介绍用S3水准仪进行三、四等水准测,量的方法;,9/21/2024,61,新疆建设职业技术学院,三、四等水准测量的技术要求,表7-11 三、四等水准测量测站技术要求,等 级,视线长度,(m),前、后视,距离差,(m),前、后视,距离累积差,(m),红、黑面,读 数 差,(mm),红、黑面,高差之差,(mm),三 等 7,5,3,5,2,3,四 等 10,0,5,10,3,5,表7-5,三、四等水准测量,主要技术要求,等级 每公里高 附合路 水准仪 测段往返测 附合路线或,差中误差 线长度 级别 高差不符值 环线闭合差,(mm) (km) (mm) (mm),三等 6 45 DS3 12R 12L,四等 10 15 DS3 20R 20L,注:R为测段的长度;L为附合路线的长度,均以km为单位。,9/21/2024,62,新疆建设职业技术学院,二、,三.四等水准测量作业方法,二、,三四等水准测量作业方法,1.采用双面尺法作测站检核,2.每站观测次序:,后视,(黑面),上丝读数,下丝读数,中丝读数,前视,(黑面),上丝读数,下丝读数,中丝读数,前视,(红面),中丝读数,后视,(红面),中丝读数,后视尺,前视尺,9/21/2024,63,新疆建设职业技术学院,三,、,四等水准测量记录,9/21/2024,64,新疆建设职业技术学院,测站编号,点号,后尺,前尺,下丝,上丝,下丝,上丝,后视距,前视距,视距差d(m),d(m),方向及尺号,水准尺读数,( m),黑面,红面,K+黑-红,平均高差,(m),备注,K为尺常数:,K,5,=4.787K,6,=4.687,三、四等水准测量记录(双面尺法),(1),(4),(2),(5),(9),(10),(11),(12),后,前,后-前,(3),(6),(8),(7),(15),(16),(14),(13),(17),(18),1,2,BM.1-TP.1,TP.1-TP.2,1.536,0.947,58.9,+0.1,1.954,1.373,58.1,-0.2,1.030,0.442,58.8,+0.1,1.276,0.694,58.3,-0.1,后5,前6,后-前,后6,前5,后-前,1.242,0.736,+0.506,6.030,5.422,+0.608,1.664,0.985,+0.679,6.350,5.773,+0.577,-1,+1,-2,+0.5070,+1,-1,+2,+0.6780,9/21/2024,65,新疆建设职业技术学院,三、四等水准测量成果整理,三、三四等水准测量成果整理,附,合水准路线、闭合水准路线的计算方法与等外水准路线相同。,结点水准路线、水准网的平差计算,要考虑“权”。,9/21/2024,66,新疆建设职业技术学院,7-6 三角高程测量,7-6 三角高程测量,三角高程测量是一种,间接测定,两点之间,高差,的方法,要求,观测,两点之间的,水平距离D(,或斜距S),以及两点,之间的,垂直角,。,使用于山区或不便于进行水准测量的地区。,一、三角高程测量原理,二、较远距离的三角高程测量,三、三角高程测量的其他特点,9/21/2024,67,新疆建设职业技术学院,一.三角高程测量原理,一、三角高程测量原理,A,点高程已知,在测站,A,观测,AB,水平距离,D,和,垂直角,,则:,或,B点的高程:,9/21/2024,68,新疆建设职业技术学院,二.较远距离的三角高程测量,二、较远距离的三角高程测量,距离较远时,考虑地球曲率差和大气,折光差对高差的影响,应对观测得到,的高差加,“两差”改正,:,球差改正:,气差改正:,两差改正:,o,9/21/2024,69,新疆建设职业技术学院,球差改正:,气差改正:,两差改正:,三角高程测量中的“球气差”改正,经研究,因大气折光引起,的视线曲率半径约为地球,曲率半径的7倍,,取k=1/7,上式中地球半径,R=6371,km,,水平距离D以km为单位,9/21/2024,70,新疆建设职业技术学院,三.三角高程测量的其他特点,三角高程测量两点距离较远时,应考虑加两差改正;,两点间对向观测高差取平均,能抵消两差影响;,三角高程测量通常组成附合或闭合路线,以检验精度;,三角高程测量通常用于代替等外水准测量,而不用,于代替等级水准测量;,据有关资料称,用电子全站仪进行三角高程测量,能,代替四等水准测量。,三、三角高程测量的其他特点,9/21/2024,71,新疆建设职业技术学院,
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