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文檔簡介

MINITAB與質(zhì)量管理USLLSL課程目標(biāo):能夠初步使用MINITAB;對(duì)MINITAB的質(zhì)量管理模塊有初步認(rèn)識(shí)。內(nèi)容提要:第一部分:MINITAB發(fā)展概述MINITAB操作環(huán)境介紹MINITAB功能模塊介紹第二部分:統(tǒng)計(jì)過程控制過程能力分析測量系統(tǒng)分析第一部分MINITAB發(fā)展概述背景:1972年MINITAB誕生于賓夕法尼亞大學(xué)統(tǒng)計(jì)系,主要用于教學(xué)演示;1976年MINITAB手冊編寫完成,使得計(jì)算機(jī)軟件的使用和統(tǒng)計(jì)的入門課程實(shí)現(xiàn)了結(jié)合;最初的MINITAB作為一個(gè)學(xué)術(shù)軟件包使統(tǒng)計(jì)學(xué)更富趣味性和更有意義,隨著商業(yè)市場需求的增加,1983年MINITAB公司建成;進(jìn)入90年代,MINITAB開始專注于質(zhì)量市場,活躍于工業(yè)及商業(yè)領(lǐng)域,并且伴隨著全球六西格瑪管理浪潮的興起而飛速發(fā)展。2007年,MINITAB軟件公司推出了最新的R15版,增加了中文簡體版界面。MINITAB操作界面圖例:1)啟動(dòng)界面:第一部分MINITAB操作環(huán)境介紹會(huì)話窗口:輸出數(shù)據(jù)窗口:為一工作表格,類似于Excel的電子表單2)使用界面:會(huì)話窗口:SessionWindow數(shù)據(jù)窗口:DataWindow圖表窗口:GraphWindow歷史窗口:HistoryWindowMINITAB文件類型MINITAB文件擴(kuò)展名擴(kuò)展名為MPJ,代表“項(xiàng)目文件”例如:Data.mpj擴(kuò)展名為MTW,代表“工作表格”文件例如:Data.mtwMINITAB主要功能模塊:描述性統(tǒng)計(jì)分析參數(shù)估計(jì)與假設(shè)檢驗(yàn)相關(guān)與回歸分析高水平的圖形和圖形編輯能力列聯(lián)表抽樣驗(yàn)收可靠性分析多元統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)測量系統(tǒng)分析(MSA)試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)MINITAB示例1----描述性統(tǒng)計(jì)示例說明:為了解育才小學(xué)學(xué)生的身體素質(zhì)狀況,對(duì)該校的小學(xué)生進(jìn)行了隨機(jī)抽樣,并測量了其性別和身高,對(duì)此做描述性統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù):

MINITAB示例2----繪制簡單統(tǒng)計(jì)圖形常用的統(tǒng)計(jì)圖形有哪些?直方圖箱線圖餅圖時(shí)間序列圖三維散點(diǎn)圖箱線圖箱線圖是主要利用數(shù)據(jù)中的五個(gè)統(tǒng)計(jì)量來描述數(shù)據(jù)的一種圖示方法。箱線圖由箱體、上下須觸線和星號(hào)三部分組成。箱體內(nèi)位于中間的線代表中位數(shù),箱體的下邊界是第一四分位數(shù)Q1,上邊界是第三四分位數(shù)Q3,箱體的長度就是四分位間距IQR。箱體的上下須觸線的計(jì)算公式是:下限=max{Q1-1.5IQR,最小值}

上限=min{Q3+1.5IQR,最大值}如果上下限的計(jì)算結(jié)果不是觀測值中的最大、最小值,箱線圖上就會(huì)出現(xiàn)一些游離點(diǎn),這些點(diǎn)有異常值的嫌疑,通常用“*”表示MINITAB示例2----繪制箱線圖示例說明:某公司從兩家供應(yīng)商各采購了一批燈泡,分別統(tǒng)計(jì)各組樣品的使用壽命,繪制相應(yīng)的箱線圖。數(shù)據(jù):操作步驟:圖形—箱線圖—一個(gè)Y含組;指定“圖形變量”為“使用壽命”,指定“用于分組的類別變量”為“供應(yīng)商”。運(yùn)行結(jié)果:MINITAB示例3----參數(shù)估計(jì)(單總體)示例說明:某集團(tuán)公司正推出節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用活動(dòng),某部門20個(gè)月的運(yùn)輸費(fèi)用使用調(diào)查結(jié)果如下,假設(shè)運(yùn)輸費(fèi)用是服從正態(tài)分布的,求運(yùn)輸費(fèi)用均值的95%置信區(qū)間。數(shù)據(jù):17421827168117431676168017921735168718521861177817471678179916971664180417541707操作步驟:統(tǒng)計(jì)—基本統(tǒng)計(jì)量—單樣本t;在“樣本所在列”欄中輸入數(shù)據(jù)列,點(diǎn)擊“選項(xiàng)”后,輸入置信水平為95%。運(yùn)行結(jié)果:MINITAB示例3----參數(shù)估計(jì)(單總體)MINITAB示例3----參數(shù)估計(jì)(雙總體)示例說明:假定A,B兩名工人都生產(chǎn)相同規(guī)格的軸棒,關(guān)鍵尺寸是軸棒的直徑。由于A使用的是老式車床,B使用的是新式車床,二者的精度可能有差異。現(xiàn)各測定他們生產(chǎn)的13根軸棒直徑。試確定A,B兩名工人生產(chǎn)的軸棒直徑之差的95%置信區(qū)間。數(shù)據(jù):12345678910111213A14.7614.2114.0215.0810.6512.1816.6718.2012.2411.2116.6713.4516.85B12.3710.2813.1813.2613.8010.9610.5712.8311.6713.5412.4213.2412.52參數(shù)區(qū)間估計(jì)Minitab操作步驟總結(jié)均值估計(jì)Minitab操作步驟單總體已知方差統(tǒng)計(jì)—基本統(tǒng)計(jì)量—單樣本Z未知方差統(tǒng)計(jì)—基本統(tǒng)計(jì)量—單樣本t雙總體方差已知統(tǒng)計(jì)—基本統(tǒng)計(jì)量—雙樣本t在“匯總數(shù)據(jù)列”輸入信息方差相等方差未知統(tǒng)計(jì)—基本統(tǒng)計(jì)量—雙樣本t在“樣本在不同列”輸入信息勾選“假定方差相等”方差不等方差未知統(tǒng)計(jì)—基本統(tǒng)計(jì)量—雙樣本t在“樣本在不同列”輸入信息MINITAB示例4----假設(shè)檢驗(yàn)單正態(tài)總體均值檢驗(yàn)總體標(biāo)準(zhǔn)差已知——單樣本Z檢驗(yàn)總體標(biāo)準(zhǔn)差未知——單樣本t檢驗(yàn)雙正態(tài)總體均值檢驗(yàn)總體標(biāo)準(zhǔn)差已知——雙樣本t檢驗(yàn)總體標(biāo)準(zhǔn)差未知——雙樣本t檢驗(yàn)配對(duì)檢驗(yàn)——單樣本的t檢驗(yàn)方差分析(ANOVA分析)單因子方差分析——單因子多總體等方差檢驗(yàn)——等方差檢驗(yàn)

MINITAB示例4----假設(shè)檢驗(yàn)(單正態(tài)總體均值檢驗(yàn))示例說明:快遞公司投送發(fā)往美國的郵件,平均投遞時(shí)間為80個(gè)小時(shí),標(biāo)準(zhǔn)差為14小時(shí)。現(xiàn)隨機(jī)抽取了28份郵件的投遞時(shí)間的記錄數(shù)據(jù)。這份隨機(jī)抽取的記錄數(shù)據(jù)的平均值已經(jīng)降低為75.21小時(shí),試用Minitab分析發(fā)往美國的郵件的平均投遞時(shí)間是否已經(jīng)低于80個(gè)小時(shí)?數(shù)據(jù):907359528010064816568597553689555679260719489868360937779標(biāo)準(zhǔn)差未知操作步驟:統(tǒng)計(jì)—基本統(tǒng)計(jì)量—單樣本t;在“樣本所在列”欄中輸入數(shù)據(jù)列,勾選“進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)”,填寫相應(yīng)的均值80;點(diǎn)擊“圖形”,選中“數(shù)據(jù)直方圖”。運(yùn)行結(jié)果:MINITAB示例4----假設(shè)檢驗(yàn)(單正態(tài)總體均值檢驗(yàn))MINITAB示例4----假設(shè)檢驗(yàn)(配對(duì)檢驗(yàn))示例說明:想要比較某一種減肥藥藥物的療效,選定了10個(gè)人進(jìn)行試驗(yàn),收集了每個(gè)人服用藥物之后的體重?cái)?shù)據(jù),試用Minitab來分析服用藥物之后體重是否有顯著的降低?數(shù)據(jù):MINITAB示例4----假設(shè)檢驗(yàn)(單因子ANOVA分析)示例說明:考察溫度對(duì)燒堿產(chǎn)品得率的影響,選了四種不同的溫度進(jìn)行試驗(yàn),在同一溫度下進(jìn)行了5次試驗(yàn),試用Minitab判斷溫度對(duì)于燒堿產(chǎn)品的得率是否有顯著影響。數(shù)據(jù):操作步驟:統(tǒng)計(jì)—方差分析—單因子;輸入相應(yīng)的“響應(yīng)”、“因子”變量,勾選“數(shù)據(jù)箱線圖”選項(xiàng)。運(yùn)行結(jié)果:MINITAB示例4----假設(shè)檢驗(yàn)(單因子ANOVA分析)第二部分:統(tǒng)計(jì)過程控制過程能力分析測量系統(tǒng)分析六西格瑪?shù)膶?shí)施模式六西格瑪改進(jìn)的模式——DMAIC界定階段Define測量階段Measure分析階段Analyze改進(jìn)階段Improve控制階段Control六西格瑪設(shè)計(jì)的模式——DMADV界定階段Define測量階段Measure分析階段Analyze設(shè)計(jì)階段Design驗(yàn)證階段Verity六西格瑪工具的組成——1.定義階段定義階段常用的工具:

SIPOC圖、立項(xiàng)說明書、KANO模型分析、QFD(質(zhì)量功能展開)、COPQ(劣勢成本分析)六西格瑪工具的組成——2.測量階段測量階段常用的工具:

流程圖、MSA(測量系統(tǒng)分析)、過程能力分析、數(shù)據(jù)調(diào)查表、直方圖、箱線圖、散點(diǎn)圖、時(shí)間序列圖六西格瑪工具的組成——3.分析階段分析階段常用的工具:

帕累托圖、因果圖、假設(shè)檢驗(yàn)、方差分析(ANOVA)、相關(guān)性與回歸分析、FMEA(失效模式與效應(yīng)分析)、列聯(lián)表卡方分析、多變異分析、可靠性分析、時(shí)間序列分析等六西格瑪工具的組成——4.改進(jìn)階段改進(jìn)階段常用的工具:

腦力激蕩法、TRIZ(創(chuàng)新方法與理論)、DOE(試驗(yàn)設(shè)計(jì))、防差措施等六西格瑪工具的組成——5.控制階段控制階段常用的工具:

SPC(統(tǒng)計(jì)過程控制)、SOP(標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序)、控制計(jì)劃、項(xiàng)目報(bào)告等SPC(統(tǒng)計(jì)過程控制)簡介概念:

SPC是StatisticProcessControl(統(tǒng)計(jì)過程控制)的縮寫,是指為了貫徹預(yù)防原則,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)過程中的各個(gè)階段進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)控,建立并保持過程處于可接受并且穩(wěn)定的水平,從而保證產(chǎn)品與服務(wù)符合規(guī)定要求的一種技術(shù)。SPC的主要表現(xiàn)形式是各種控制圖和相應(yīng)的過程能力分析。SPC中兩種類型的變差

TwoTypesofVariation普通原因=常規(guī)=隨機(jī)的=噪聲每個(gè)流程都存在,例如溫度的微弱變化、儀器的微小震動(dòng)等變差在控制界限內(nèi)

流程自身固有的(沒有單一原因)只能通過改變流程才能減弱 當(dāng)在一個(gè)流程中僅存在普通原因變差時(shí),這個(gè)流程是受控的、穩(wěn)定的和可預(yù)測的。特殊原因=異常=非機(jī)遇的原因=信號(hào)許多操作/流程中都存在,例如刀具的過度磨損、人員的變動(dòng)更換等控制圖可顯示出來

由一獨(dú)特的干擾所引起(根本原因)可以通過移除根本原因來消除 當(dāng)存在特殊原因變差時(shí),一個(gè)流程是失控的、不穩(wěn)定的和不可預(yù)測的??刂茍D控制圖是對(duì)過程質(zhì)量特征值進(jìn)行測定、記錄、評(píng)估和監(jiān)控,以判斷過程是否處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)的一種統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)圖形。通常控制圖的橫軸表示時(shí)間,縱軸可以是單值、小組均值、小組極差、小組標(biāo)準(zhǔn)差,可以用統(tǒng)計(jì)量T來表示??刂茍D是統(tǒng)計(jì)量T的正態(tài)分布圖在時(shí)域上的表示,它由T的中心線,上下控制限,和按時(shí)間順序抽取樣本并用其統(tǒng)計(jì)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)T這三個(gè)基本要素組成。對(duì)于服從或者近似服從正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)量T,大約有99.73%的數(shù)據(jù)點(diǎn)會(huì)落在上下限之內(nèi)。根據(jù)假設(shè)檢驗(yàn)小概率原則,一旦有界限之外的數(shù)據(jù)點(diǎn)出現(xiàn),就可判為異常點(diǎn),認(rèn)為這是由于特殊原因造成的過程變異。選擇正確的控制圖MINITAB控制圖示例1:Xbar-R圖示例說明:某臺(tái)機(jī)器連續(xù)生產(chǎn)鋼珠,直徑是它的一個(gè)重要的質(zhì)量特性。對(duì)于鋼珠的直徑進(jìn)行控制,每隔15分鐘抽樣1次,每次抽取產(chǎn)品5個(gè),共抽樣25次,測量并記錄數(shù)據(jù)。經(jīng)檢驗(yàn)鋼珠直徑服從正態(tài)分布,試?yán)L制Xbar-R圖。數(shù)據(jù):操作步驟:MINITAB控制圖示例1:Xbar-R圖運(yùn)算結(jié)果:MINITAB控制圖示例1:Xbar-R圖Xbar-R圖中控制線的計(jì)算公式:說明:D3,D4,A2與樣本量n有關(guān),查閱控制圖附表可得。選擇正確的控制圖MINITAB控制圖示例2:I-MR圖單值控制圖:“單值”指每次取得的一個(gè)測量值,可用來估計(jì)均值,控制過程的位置;“移動(dòng)極差”指相鄰兩個(gè)測量值的差的絕對(duì)值,可用來估計(jì)正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)差,控制過程的波動(dòng)。

適用于:代價(jià)昂貴(如:破壞性測試)生產(chǎn)率極低(如:產(chǎn)品開發(fā)階段的原型機(jī))數(shù)據(jù)獲得自自動(dòng)檢測儀,每個(gè)單體都被分析。使用I-MR圖的數(shù)據(jù)格式:數(shù)據(jù)由單值組成數(shù)據(jù)必須按時(shí)間順序特點(diǎn):計(jì)算簡單,靈敏度差;

MINITAB控制圖示例2:I-MR圖示例說明:某電子廠的QC小組欲優(yōu)化芯片研磨過程,首先對(duì)其厚度進(jìn)行了SPC控制。小組共收集了20個(gè)厚度數(shù)據(jù),試用控制圖來分析該過程的穩(wěn)定情況。數(shù)據(jù):2.993.053.022.983.053.033.063.012.983.072.982.993.053.023.013.043.083.123.113.13操作步驟:MINITAB控制圖示例2:I-MR圖運(yùn)算結(jié)果:MINITAB控制圖示例2:I-MR圖圖描述例子1例子2說明提醒你流程在變化,但并不意味著你要采取修正行動(dòng)??赡芘c你之前做的改變。在采取任何修正行動(dòng)前,都要明確找出產(chǎn)生失控的原因。流程穩(wěn)定、無變化,并不意味著就隨它去??赡苡袡C(jī)會(huì)改進(jìn)流程獲得實(shí)質(zhì)受益。暗示流程經(jīng)歷了永久的變化,并且現(xiàn)在正在變得穩(wěn)定。經(jīng)常需要你為將來解釋圖形而重新計(jì)算控制界限。當(dāng)進(jìn)行一些改變后經(jīng)常會(huì)看到,幫助告訴你改變帶來的變化是積極的還是消極的。也可能是與某項(xiàng)培訓(xùn)相聯(lián)系的學(xué)習(xí)曲線的一部分。經(jīng)常與以可預(yù)測的方式影響流程的因素有關(guān),因素以固定的周期發(fā)生并有積極/消極影響。可幫助確定未來的工作量/人員級(jí)別。暗示一類不同類型的數(shù)據(jù)混入了取樣的子組,經(jīng)常需要改變子組、重新集合數(shù)據(jù)和重新繪制控制圖。圖形點(diǎn)不形成特殊的模式并在圖形上下界限內(nèi)圖形點(diǎn)形成特殊的模式,或一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)超出上下界限。圖形點(diǎn)在中心線的一邊,在一邊點(diǎn)的個(gè)數(shù)稱作鏈長。連續(xù)上升或下降的一系列點(diǎn)(在同一方向大或等于7個(gè)連續(xù)點(diǎn))圖形點(diǎn)在相等時(shí)段顯示出同樣的變化模式(如:上升或下降)圖形點(diǎn)靠近中心線或控制界限(3個(gè)中2各、7個(gè)中3個(gè)、10個(gè)中4個(gè))流程受控流程失控鏈趨勢周期擁抱201510201510201510201510201510201510201510201510201510201510201510201510UCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLLCL123456712345671/31/31/21/2過程能力分析(CapabilityAnalysis)我們滿足規(guī)格的能力怎樣?含義:過程能力指過程要素已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,即在受控的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)過程目標(biāo)的能力。受控狀態(tài)指:對(duì)象確定(產(chǎn)品、項(xiàng)目)方法確定(作業(yè)方法)手段確定(硬件、人員、環(huán)境)目標(biāo):為提高過程能力,必須重視減少普通原因。前提:數(shù)據(jù)來源于穩(wěn)定的過程;數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。(如果不是,需要轉(zhuǎn)換為正態(tài)。)過程能力指數(shù)短期過程能力指數(shù):

長期過程能力指數(shù):

USLP-LSL6sp=USLC-LSL6p=PMin(

X-LSL3USL-X3pk=ss,)CMin(

X-LSL3USL-X3pk=

,)區(qū)別:Pp和Ppk是由總體變差計(jì)算出來的總體變差既包含隨機(jī)噪聲也包括飄移(普通原因和特殊原因)Pp和Ppk代表了產(chǎn)品或流程的真實(shí)性能。Cp和Cpk是由內(nèi)部變差計(jì)算出來的內(nèi)部變差僅包含隨機(jī)噪聲(普通原因)Cp和Cpk代表了產(chǎn)品或流程的權(quán)利(最好能達(dá)到的)

MINITAB過程能力分析示例1示例說明:某臺(tái)機(jī)器連續(xù)生產(chǎn)鋼珠,直徑是它的一個(gè)重要的質(zhì)量特性。對(duì)于鋼珠的直徑進(jìn)行控制,每隔15分鐘抽樣1次,每次抽取產(chǎn)品5個(gè),共抽樣25次,測量并記錄數(shù)據(jù)。假定顧客允許的鋼珠直徑的變異范圍為【10.90,11.00】,試進(jìn)行過程能力分析。數(shù)據(jù):操作步驟:MINITAB過程能力分析示例1運(yùn)算結(jié)果:MINITAB過程能力分析示例1MINITAB過程能力分析示例2——能力六項(xiàng)示例說明:某臺(tái)機(jī)器連續(xù)生產(chǎn)鋼珠,直徑是它的一個(gè)重要的質(zhì)量特性。對(duì)于鋼珠的直徑進(jìn)行控制,每隔15分鐘抽樣1次,每次抽取產(chǎn)品5個(gè),共抽樣25次,測量并記錄數(shù)據(jù)。假定顧客允許的鋼珠直徑的變異范圍為【10.90,11.00】,試進(jìn)行過程能力分析。數(shù)據(jù):操作步驟:MINITAB過程能力分析示例2——能力六項(xiàng)運(yùn)算結(jié)果:MINITAB過程能力分析示例2——能力六項(xiàng)能力改進(jìn)途徑統(tǒng)計(jì)或自動(dòng)流程控制當(dāng)被恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用時(shí),將幫助最小化大多數(shù)特殊原因變差。

“真實(shí)”性能(Ppk)和權(quán)利(Cp)之間的差異指出了改進(jìn)的行動(dòng)路線Ppk Cpk Cp(減少變差,達(dá)到目標(biāo))六西格碼設(shè)計(jì)目標(biāo)Pp和短期Ppk=2.00長期Ppk=1.5過程能力分析總結(jié):真實(shí)性能RealPerformance

總體

overall

Pp,Ppk

(性能Performance)ppm總體

overall客戶所得到的最佳值Entitlement

內(nèi)部withinCp,Cpk

(能力Capability)ppm內(nèi)部within產(chǎn)品或流程可以達(dá)到的最好的否則,控制圖數(shù)據(jù)的真實(shí)性就存在疑問,控制圖的有效性將存在問題!測量系統(tǒng)分析(MSA)MSA簡要說明量具不僅要校準(zhǔn),還需要對(duì)測量系統(tǒng)進(jìn)行分析,通過測量結(jié)果分析測量系統(tǒng)的變差,以便及早采取措施。測量系統(tǒng)分析,是指運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)測量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估,在合適的特性位置測量正確的參數(shù),了解影響測量結(jié)果的波動(dòng)來源極其分布,并確認(rèn)測量系統(tǒng)是否符合工程需求。MSA與SPC在使用SPC對(duì)過程進(jìn)行控制時(shí),只有先確定測量系統(tǒng),才能保證過程數(shù)據(jù)具有再現(xiàn)性。觀察到的流程變差的可能來源

實(shí)際測量數(shù)據(jù)的波動(dòng)偏倚測量系統(tǒng)的波動(dòng)過程的波動(dòng)穩(wěn)定性線性分辨力重復(fù)性再現(xiàn)性精度偏倚和精度的含義圖示:偏倚參考值測量平均值精度(6)偏倚與線性偏倚

測量結(jié)果的觀測平均值與參考值的差值。參考值多個(gè)準(zhǔn)確測量設(shè)備所得到的重復(fù)測量值的平均值;專業(yè)團(tuán)隊(duì)認(rèn)可的值;當(dāng)事方達(dá)成一致的值或者法律規(guī)定的值。線性

測量系統(tǒng)預(yù)期的量程范圍內(nèi)有共同的偏倚,各點(diǎn)處的偏倚與參考值呈現(xiàn)線性關(guān)系。如果偏倚存在線性,那是“不幸中的萬幸”,如果有偏倚又不具有線性,則是大不幸,測量系統(tǒng)已經(jīng)無藥可救了!MINITAB測量系統(tǒng)分析示例1——偏倚與線性示例說明:一家公司的質(zhì)檢部門新購買了一臺(tái)測厚儀,在正式使用之前,需要對(duì)此測量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)實(shí)際需要的量程范圍,挑選了5個(gè)具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)部件。然后由檢驗(yàn)員以隨機(jī)的方式對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行了6次測量,已知過程總波動(dòng)為12,試用MINITAB分析其偏倚和線性。數(shù)據(jù):部件12345參考值2.

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