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文檔簡(jiǎn)介
1、最優(yōu)訂貨方案的確定摘要本文著力研究大中型超市的最優(yōu)訂貨方案。對(duì)于大中型超市,根據(jù)其所售商品的銷售形勢(shì)及超市條件適當(dāng)?shù)剡x擇每種商品的訂貨數(shù)量及批次是降低超市成本從而增加收益的重要方面。本文研究了大中超市在不考慮運(yùn)輸費(fèi)用,和有考慮運(yùn)輸方式以及商品供應(yīng)時(shí)間這兩種情況下的最優(yōu)訂貨方案。對(duì)于問(wèn)題一,由于不考慮運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用(即當(dāng)庫(kù)存量為0時(shí),商品可以立即得到補(bǔ)充),我們運(yùn)用初等數(shù)學(xué)建立存貯模型,即總成本和庫(kù)存量的函數(shù)關(guān)系為。根據(jù)總成本和庫(kù)存量的函數(shù)關(guān)系,我們可以易得出該商品的最優(yōu)訂購(gòu)量表達(dá)式為和最優(yōu)訂購(gòu)次數(shù)的表達(dá)式為。對(duì)于問(wèn)題二,我們根據(jù)給定超市所提供的數(shù)據(jù)代入問(wèn)題一所得出的最優(yōu)訂購(gòu)量和最優(yōu)訂購(gòu)次數(shù)通用公式
2、,可以輕松得到30種商品各自的最優(yōu)訂購(gòu)量和最優(yōu)訂購(gòu)次數(shù)。對(duì)于問(wèn)題三,我們可以算出每種商品訂貨周期內(nèi)的需求量,然后算出貯存費(fèi)的大小,并求出商品的成本費(fèi)和訂購(gòu)費(fèi)。以全年商品的訂貨總費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù),以每種卡車的載重量不超過(guò)4噸、每種商品的訂購(gòu)周期內(nèi)的需求量和訂購(gòu)周期內(nèi)所有商品的總重量小于卡車的總載貨量為約束條件,建立優(yōu)化模型。因?yàn)樵撃P颓蠼怆y度較大,難以得出所需費(fèi)用,因此簡(jiǎn)化模型。根據(jù)商品的總重量和卡車載重限制求解出運(yùn)輸所需的卡車數(shù)。最后求出每種訂貨方式所需要的運(yùn)輸費(fèi)用,分別是6083613.275元、6073574.5元,發(fā)現(xiàn)每個(gè)月訂貨一次的方式更優(yōu)。兩者貯存費(fèi)和訂購(gòu)費(fèi)之差就是超市成本增加的數(shù)額,
3、為7538.38元。對(duì)于問(wèn)題四,由于考慮運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用與限制,供應(yīng)點(diǎn)可以隨時(shí)訂貨,我們根據(jù)問(wèn)題一計(jì)算年貯存費(fèi)的公式算出兩種方式下貯存費(fèi)的大小,再求出商品的年訂貨總費(fèi)用,然后以年訂貨總費(fèi)用為最小值建立最優(yōu)化模型。 對(duì)于問(wèn)題五,實(shí)際情況下,商品每年的需求量不是均勻分布,每次的進(jìn)貨量和最小庫(kù)存量可能都不同。分別算出每年所有商品的年貯存費(fèi)、成本費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、訂購(gòu)費(fèi),以年訂貨總費(fèi)用為最小值建立最優(yōu)化模型,以每輛卡車的載重量和訂購(gòu)周期內(nèi)所有商品的總重量小于卡車的總載貨量為約束條件,建立數(shù)學(xué)模型求解。關(guān)鍵詞:存貯模型優(yōu)化模型整數(shù)規(guī)劃最優(yōu)訂貨一、問(wèn)題重述對(duì)于大中型超市,根據(jù)其所售商品的銷售形勢(shì)及超市條件適當(dāng)?shù)剡x擇每
4、種商品的訂貨數(shù)量及批次是降低超市成本從而增加收益的重要方面。商品的庫(kù)存量要時(shí)時(shí)滿足超市對(duì)商品的需求量。當(dāng)庫(kù)存量降到一定水平時(shí),超市必須再一次訂貨,否則當(dāng)庫(kù)存量小于顧客對(duì)商品的需求量時(shí)再訂貨,有可能造成商品斷貨,也給超市造成損失。同時(shí)庫(kù)存在超市的商品,需要一定的庫(kù)存成本。超市每次對(duì)某件商品的訂貨量一方面不能太大,否則庫(kù)存成本將增加;另一方面每次訂貨的數(shù)量也不能太小,否則由于每次訂貨將花費(fèi)一定的訂貨費(fèi)用,隨著訂貨次數(shù)增加,訂貨的花費(fèi)將增加。因此要根據(jù)某件商品的需求,選擇每次訂貨時(shí)最好的訂貨數(shù)量,從而降低訂貨次數(shù)和訂貨成本。對(duì)于一些大中型超市,其所售商品的品種規(guī)模很大,由于每件產(chǎn)品的需求量,庫(kù)存成本
5、,訂貨成本,重量等有可能都不一樣,因此不同品種商品的訂貨數(shù)量和時(shí)間也不一樣。而且由于訂貨后,需要將商品運(yùn)到超市,考慮到運(yùn)輸成本,需要結(jié)合不同商品的訂貨量、重量、訂貨時(shí)間等,使得車輛盡可能滿載。本文在現(xiàn)有的一家超市的基礎(chǔ)上,根據(jù)其給定的30種商品的需求量、庫(kù)存成本、訂貨成本、重量等信息,需解決下列問(wèn)題:1、考慮任一件商品,不考慮運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用,建立數(shù)學(xué)模型說(shuō)明使得該商品全年訂貨總費(fèi)用最小的最優(yōu)訂貨量是存在的,并且求出這個(gè)訂貨量。2、對(duì)該超市給出的30中商品,不考慮運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用及載重限制,利用問(wèn)題1的結(jié)論分別求出每種商品的訂貨量和訂貨次數(shù)。3、在實(shí)際中,供應(yīng)點(diǎn)實(shí)際上允許每個(gè)超市每?jī)芍埽?5天)或者每個(gè)月
6、(30天)訂貨一次。那么對(duì)這30種商品超市要選擇哪種訂貨方式好?計(jì)算出這種訂貨方式與問(wèn)題2的最優(yōu)訂貨量情況下超市成本增加的數(shù)額。4、現(xiàn)在考慮運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用與限制,供應(yīng)點(diǎn)可以隨時(shí)訂貨。給出這30種商品的最優(yōu)訂購(gòu)方案。5、對(duì)于更一般的情形,完善數(shù)學(xué)模型。二、問(wèn)題分析問(wèn)題一:由于不考慮運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用,可以理解為當(dāng)存貯量降至0時(shí),商品可以立即得到補(bǔ)充。而且所考慮的商品的需求是連續(xù)的、均勻分布于全年的,而且商品的庫(kù)存費(fèi)用都與該商品的價(jià)格成正比,每件商品的價(jià)格在全年保持不變,每次的訂貨費(fèi)用也相等。因此,可以認(rèn)為庫(kù)存量與時(shí)間所構(gòu)成的函數(shù)是一個(gè)周期函數(shù),而且在一個(gè)周期中,庫(kù)存量和時(shí)間成線性關(guān)系,如圖2.1.1所示:庫(kù)
7、存量Q時(shí)間圖2.1.1在均勻需求下存貯模型在一個(gè)周期中,庫(kù)存量和時(shí)間的函數(shù)關(guān)系為,則一個(gè)周期內(nèi)的平均存貯量為。從而,可以得出總費(fèi)用與庫(kù)存量的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)其函數(shù)關(guān)系,易得最優(yōu)訂貨量和最優(yōu)訂貨次數(shù)。 問(wèn)題二: 由問(wèn)題一的結(jié)論,可以得出最優(yōu)訂貨量為,最優(yōu)訂貨次數(shù)為。通過(guò)Excel,將30種商品數(shù)據(jù)依次代入最優(yōu)訂貨量和最優(yōu)訂貨次數(shù)的公式中,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。問(wèn)題三:因?yàn)樵趯?shí)際情況下,供應(yīng)點(diǎn)只允許每個(gè)超市每?jī)芍埽?5天)或者每個(gè)月(30天)訂貨一次。我們先可以確定一種訂貨方式,根據(jù)每種商品的年需求量算出每種商品每次訂貨周期內(nèi)的需求量,發(fā)現(xiàn)很多商品的件數(shù)不是整數(shù),所以我們將商品的件數(shù)取整。我們根據(jù)問(wèn)題一計(jì)算
8、貯存費(fèi)的公式算出兩種方式下貯存費(fèi)的大小,再求出商品的成本費(fèi)和訂購(gòu)費(fèi)。我們假設(shè)每次訂貨周期內(nèi)一共需要m輛卡車,設(shè) 為第i種商品裝在第j輛卡車上的件數(shù),設(shè)為第i種商品的重量,設(shè)為第i種商品在訂貨周期內(nèi)的需求量(i:130)。以全年商品的訂貨總費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù),以每種卡車的載重量不超過(guò)4噸、每種商品的訂購(gòu)周期內(nèi)的需求量和訂購(gòu)周期內(nèi)所有商品的總重量小于卡車的總載貨量為約束條件,建立模型,考慮到該模型計(jì)算繁瑣,求解難度較大,難以得出所需費(fèi)用,因此簡(jiǎn)化模型求解。首先根據(jù) 建立數(shù)學(xué)模型,若,則需要卡車數(shù)為輛,若,則需要卡車數(shù)為輛。最后求出每種訂貨方式所需要的運(yùn)輸費(fèi)用,比較兩種訂貨方式的優(yōu)劣,再計(jì)算出這種訂貨方
9、式與問(wèn)題2的最優(yōu)訂貨量情況下超市成本增加的數(shù)額。問(wèn)題四:現(xiàn)在考慮運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用與限制,供應(yīng)點(diǎn)可以隨時(shí)訂貨。我們根據(jù)問(wèn)題一計(jì)算年貯存費(fèi)的公式算出兩種方式下貯存費(fèi)的大小,再求出商品的年成本費(fèi)和訂購(gòu)費(fèi)。貯存費(fèi)、訂購(gòu)費(fèi)和年成本費(fèi)。以年訂貨總費(fèi)用為最小值建立最優(yōu)化模型,以每種卡車的載重量、每種商品的訂購(gòu)周期內(nèi)的需求量和訂購(gòu)周期內(nèi)所有商品的總重量小于卡車的總載貨量為約束條件建立模型。問(wèn)題五:設(shè)一年共進(jìn)貨n次,每次每種商品的進(jìn)貨量為,每次每種商品的最小庫(kù)存量為,每次進(jìn)貨時(shí)所需要的卡車數(shù)為輛。根據(jù)題意可知,庫(kù)存量降為0時(shí)再訂貨,有可能造成商品斷貨,也給超市造成損失,即;實(shí)際情況下,所有商品的需求不是均勻分布于全年
10、的,所以每次的進(jìn)貨量和最小庫(kù)存量可能都不同,并且全年的進(jìn)貨量和庫(kù)存量總和大于或等于全年的需求量,即。庫(kù)存在超市的商品,需要一定的庫(kù)存成本,所有商品的年貯存費(fèi)為。每年所有商品的成本費(fèi)為,每年所有商品的運(yùn)輸費(fèi)為,每年所有商品的訂購(gòu)費(fèi)為。以年訂貨總費(fèi)用為最小值建立最優(yōu)化模型,年總訂貨費(fèi)用為。再以每輛卡車的載重量和訂購(gòu)周期內(nèi)所有商品的總重量小于卡車的總載貨量為約束條件,建立數(shù)學(xué)模型。三、模型假設(shè)1、考慮的所有商品的需求是均勻分布于全年的2、商品的庫(kù)存費(fèi)用都與該商品的價(jià)格成正比3、每件商品的價(jià)格在全年保持不變4、每次的訂貨費(fèi)用也相等。 四、符號(hào)說(shuō)明每次訂貨量每次訂貨費(fèi)用每件產(chǎn)品的價(jià)格產(chǎn)品的最小庫(kù)存量該產(chǎn)
11、品的年總需求量年進(jìn)貨次數(shù)庫(kù)存費(fèi)用與價(jià)格比例。f 商品的訂貨總費(fèi)用 第i種商品裝在第j輛卡車上的件數(shù)(i:130,j:1m) 第i種商品的重量(單位:kg)(i:130) 第i種商品在訂貨周期內(nèi)的需求量(i:130) i=1表示每?jī)芍埽?5天)訂貨一次,i=2表示每個(gè)月(30天)訂貨一次 第i種商品的年需求量(i:130) 第i種商品的年需求量(i:130) 第i種商品的價(jià)格(i:130)五、模型的建立及求解5.1問(wèn)題一:存貯模型的建立由于所考慮的商品的需求是連續(xù)的、均勻分布于全年的,而且商品的庫(kù)存費(fèi)用都與該商品的價(jià)格成正比,每件商品的價(jià)格在全年保持不變,每次的訂貨費(fèi)用也相等,則庫(kù)存量隨時(shí)間的變
12、化情況如圖5.1.1所示:訂貨量(常數(shù))最小庫(kù)存量S圖5.1.1 均勻需求下的庫(kù)存量變化情況 (縱軸為某商品庫(kù)存量,橫軸為時(shí)間)設(shè)定Q表示每次的進(jìn)貨量,表示每次訂貨費(fèi)用,表示每件產(chǎn)品的價(jià)格,s表示該產(chǎn)品的最小庫(kù)存量,N表示該產(chǎn)品的年總需求量,n表示年進(jìn)貨次數(shù),k表示庫(kù)存費(fèi)用與價(jià)格比例。 由于假定商品的需求是連續(xù)的、均勻的,并且不考慮運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用,當(dāng)存貯降至0時(shí),可以立即得到補(bǔ)充,這個(gè)存貯模型的變化情況如下圖5.1.2所示:(表示訂貨的周期時(shí)間)庫(kù)存量Q時(shí)間圖5.1.1在均勻需求下存貯模型以一年時(shí)間計(jì),每隔進(jìn)貨一次,每次訂貨量為Q,共進(jìn)n次,則有,從而得:。在一個(gè)周期內(nèi),t時(shí)刻的貯存量V(t)應(yīng)滿
13、足:解之, 由圖形直觀的理解,V(t)下方的面積就是第一個(gè)周期的存貯量。庫(kù)存量Q即,從而得到一個(gè)周期內(nèi)的平均存貯量為,我們把一年分成n個(gè)周期,并且每個(gè)周期內(nèi)的平均存貯變化都是一樣的,這樣年內(nèi)的平均存貯量都是。從而知,一年的存儲(chǔ)費(fèi)用為;一年的訂購(gòu)費(fèi)為:;N件產(chǎn)品的進(jìn)貨費(fèi)用相同,所以若要使得該商品全年訂貨總費(fèi)用最小,只需考慮年訂購(gòu)費(fèi)和年存儲(chǔ)費(fèi)用;因此該商品全年訂貨總費(fèi)用為:;這就是存貯模型。當(dāng)Q等于多少時(shí),C(Q)達(dá)到最小呢?隨每次訂貨量Q的增加,年訂購(gòu)費(fèi)減少,但是貯存費(fèi)用增加;每次訂貨量Q的減少,年訂購(gòu)費(fèi)增加,但是保管費(fèi)減少。從下面的直觀圖形(圖5.1.4)可以看出,要想使總貯存費(fèi)用達(dá)到最小,必
14、須使訂購(gòu)費(fèi)和貯存費(fèi)用相等。圖5.1.4 總費(fèi)用與庫(kù)存量的關(guān)系令,即,則該商品全年訂貨總費(fèi)用最小值為,此時(shí)最優(yōu)訂貨量為,最有訂貨次數(shù)為。5.2問(wèn)題二由以上的存貯模型得出,當(dāng)一年的存儲(chǔ)費(fèi)用()=一年的訂購(gòu)費(fèi)()時(shí),該商品全年訂貨總費(fèi)用最小值為,最優(yōu)訂貨量為,最優(yōu)訂貨次數(shù)為。將30件商品相應(yīng)的數(shù)據(jù)代入公式中,得出每種商品的訂貨量和訂貨次數(shù)。結(jié)果如表所示:表5.2.1 最優(yōu)訂貨量、最優(yōu)進(jìn)貨次數(shù)商品序號(hào)每年需求量N(件)每次訂貨費(fèi)用C1(元/次)價(jià)格C2(元/件)庫(kù)存費(fèi)用與價(jià)格比例k(%)最優(yōu)訂貨量最優(yōu)進(jìn)貨次數(shù)1100005218%528192600101520%64103800172512%96949
15、50206730%4422515000501010%12251362000353515%1641378000244012%2832985009851025%281998500602512%584151057001003510%57110112600464121%16716126520455916%25027133600106816%824514800327120%611415900414636%6714162000521009%15314173000604023%19816186200305012%24925191600266413%10016203200384016%195172146002
16、95615%17926223000284616%15220232100363813%1751324800302612%125725500204514%579264009215018%538276700102019%18836281600082612%28756299800454020%33330301020030705%419255.3問(wèn)題三:最優(yōu)化模型的建立因?yàn)樵趯?shí)際情況下,供應(yīng)點(diǎn)只允許每個(gè)超市每?jī)芍埽?5天)或者每個(gè)月(30天)訂貨一次。我們根據(jù)問(wèn)題一計(jì)算年貯存費(fèi)的公式算出兩種方式下貯存費(fèi)的大小,再求出商品的年成本費(fèi)和訂購(gòu)費(fèi)。然后根據(jù)每種商品的年需求量算出每種商品的每次的訂貨量,發(fā)現(xiàn)很多商
17、品的件數(shù)不是整數(shù),所以我們將商品的件數(shù)取整。表:每月訂貨一次時(shí),各商品的每月進(jìn)貨量、訂購(gòu)費(fèi)和成本費(fèi)商品序號(hào)每月進(jìn)貨量(件)貯存費(fèi)(元)訂購(gòu)費(fèi)(元)年成本費(fèi)(元)1834150.126020000250751209000367100.52042000048080424063650512506256001500006167438.3754207000076671600.82883200008422677.5117625500097091063.572021250010475831.25120019950011217934.185552106600125442567.6854038468013300
18、16321202448001467475.73845680015756214924140016167751.562420000017250115072012000018517155136031000019134557.4431210240020267854.4456128000213841612.834825576002225092033613800023175432.25432798002467104.52360208002542132.3240225002634459110460000275591062.11201340002813342081.0496416000298173268540
19、392000308501487.5360714000表:每15天訂貨一次時(shí),各商品的每月進(jìn)貨量、訂購(gòu)費(fèi)和成本費(fèi)商品序號(hào)每15天的進(jìn)貨量(件)貯存費(fèi)(元)訂購(gòu)費(fèi)(元)年成本費(fèi)(元)141775.061202000022537.524090003345140820000440402480636505625312.51200150000684220.5840700007334801.65763200008211338.7523522550009355532.5144021250010238416.5240019950011109469.2451104106600122721283.841080384
20、680131508162402448001434241.4768568001538314.649844140016843781248200000171255751440120000182597777203100001967278.7262410240020134428.891212800021192806.46962557600221254606721380002388217.3686479800243453.0472020800252166.15480225002617229.522086000027280532240134000286671040.521924160002940916361
21、08039200030425743.75720714000我們?cè)O(shè) 為第i種商品裝在一輛卡車上的件數(shù),設(shè)為第i種商品的重量,設(shè)為第i種商品在訂貨周期內(nèi)的需求量(i:130)。然后以年訂貨總費(fèi)用為最小值建立最優(yōu)化模型,以每種卡車的載重量、每種商品的訂購(gòu)周期內(nèi)的需求量和訂購(gòu)周期內(nèi)所有商品的總重量小于卡車的總載貨量為約束條件,建立模型如下:(1)若訂貨周期為15天,(2)若訂貨周期為30天模型的求解考慮到該模型計(jì)算繁瑣,求解難度較大,難以得出所需費(fèi)用,因此簡(jiǎn)化模型求解。首先根據(jù) 建立數(shù)學(xué)模型,若,則需要卡車數(shù)為輛,若,則需要卡車數(shù)為輛。根據(jù)上述模型,求得一個(gè)月或者是兩周所需要的貨車數(shù)量,分別為65輛和
22、33輛,然后便不難求得兩種訂貨方法所需要的年訂貨費(fèi)用:每15天訂貨一次:33*1000*24+5291613.3= 6083613.275元每30天訂貨一次:65*1000*12+5293574.5= 6073574.5元由此可以看出,每個(gè)月訂貨一次的方案更加節(jié)省成本,所以每個(gè)月訂貨一次的方案更優(yōu)。每個(gè)月訂貨一次的方式的貯存費(fèi)和訂購(gòu)費(fèi)為44544.46元,問(wèn)題2的最優(yōu)訂貨量情況下的貯存費(fèi)和訂購(gòu)費(fèi)為37006.08元,每個(gè)月訂貨一次超市成本增加的數(shù)額為7538.38元。5.4問(wèn)題四:最優(yōu)化模型的建立現(xiàn)在考慮運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用與限制,供應(yīng)點(diǎn)可以隨時(shí)訂貨。我們根據(jù)問(wèn)題一計(jì)算年貯存費(fèi)的公式算出兩種方式下貯存費(fèi)
23、的大小,再求出商品的年成本費(fèi)和訂購(gòu)費(fèi)。貯存費(fèi)、訂購(gòu)費(fèi)和年成本費(fèi)見(jiàn)表格和。我們?cè)O(shè) 為第i種商品裝在一輛卡車上的件數(shù),設(shè)為第i種商品的重量,設(shè)為第i種商品在訂貨周期內(nèi)的需求量(i:130),設(shè)訂貨一次需要m輛卡車,設(shè)一年共訂貨n次。然后以年訂貨總費(fèi)用為最小值建立最優(yōu)化模型,以每種卡車的載重量、每種商品的訂購(gòu)周期內(nèi)的需求量和訂購(gòu)周期內(nèi)所有商品的總重量小于卡車的總載貨量為約束條件,建立模型如下:5.5問(wèn)題五: 設(shè)一年共進(jìn)貨n次,每次每種商品的進(jìn)貨量為,每次每種商品的最小庫(kù)存量為,每次進(jìn)貨時(shí)所需要的卡車數(shù)為輛。有些商品在完成一次訂貨后,由于每天有顧客購(gòu)買該商品,其庫(kù)存數(shù)量將減小。當(dāng)庫(kù)存量降到一定水平,超
24、市必需再一次訂貨,否則庫(kù)存量降為0時(shí)再訂貨,有可能造成商品斷貨,也給超市造成損失,即。實(shí)際情況下,所有商品的需求不是均勻分布于全年的,見(jiàn)圖,所以每次的進(jìn)貨量和最小庫(kù)存量可能都不同,并且全年的進(jìn)貨量和庫(kù)存量總和大于或等于全年的需求量,即。庫(kù)存在超市的商品,需要一定的庫(kù)存成本。若訂貨量太大,庫(kù)存成本將增加;若每次訂貨的數(shù)量太小,則訂貨次數(shù)增加,訂貨的花費(fèi)增加,所有商品的年貯存費(fèi)為。每年所有商品的成本費(fèi)為,每年所有商品的運(yùn)輸費(fèi)為,每年所有商品的訂購(gòu)費(fèi)為。以年訂貨總費(fèi)用為最小值建立最優(yōu)化模型,年總訂貨費(fèi)用為。再以每輛卡車的載重量和訂購(gòu)周期內(nèi)所有商品的總重量小于卡車的總載貨量為約束條件,我們建立模型如下:訂貨量(常數(shù))圖5.5.1. 非均勻需求下的訂貨,庫(kù)存量變化情況。縱軸為某商品庫(kù)存量,橫軸為時(shí)間。 六、模型的改進(jìn)與推廣 模型的優(yōu)點(diǎn):該模型的假設(shè)和建立都較為合理,可以大大簡(jiǎn)化模型,求得在需求是均勻分布于全年時(shí),商品全年訂貨總費(fèi)用最小的最優(yōu)訂貨量和最優(yōu)訂貨次數(shù),從而可以降低成本,提高超市的利潤(rùn)。模型的缺點(diǎn):1.由于模型較為復(fù)雜,計(jì)算繁瑣,
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