毕业设计实战：基于Spring Boot的实验室管理系统全栈开发

小飞计算机毕设
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一、项目背景：数字化时代的实验室管理革新

随着教育信息化与科研数字化的深度融合，传统实验室管理模式面临“流程繁琐、资源利用率低、数据追溯难”等突出问题。据行业调研显示，2024年国内高校及科研机构中，约75%的实验室仍依赖人工登记、纸质记录的管理方式，导致设备闲置率高达30%，实验申请审批周期平均超过48小时，难以满足高效科研与教学需求。

在“智慧校园”与“智能科研”建设浪潮下，基于Spring Boot的实验室管理系统成为破解传统管理痛点的核心方案。系统采用B/S架构，整合JSP动态页面技术与MySQL数据库，实现实验室预约、设备管理、消耗品申领全流程数字化管控，构建“管理员统筹-用户便捷操作”的双向协同机制，为高校、科研机构提供高效、透明、可追溯的实验室管理技术解决方案。

二、技术架构：实验室管理系统的全栈技术选型

项目以“高效性、稳定性、易用性”为核心设计理念，选用成熟的Java Web技术栈，确保系统适配实验室复杂管理场景：

技术模块具体工具/技术核心作用
后端框架Spring Boot 2.x简化配置，快速构建高性能后端服务，实现模块化业务逻辑
开发语言Java + JSP实现动态网页渲染与后端业务逻辑开发，支持跨平台部署
数据库MySQL 8.0存储实验室信息、设备数据、用户信息、申请记录等核心数据
服务器Tomcat 9.0部署Web应用，处理实验室申请、设备报备等业务请求
前端技术HTML + CSS + JavaScript构建简洁直观的操作界面，优化用户交互体验
架构模式B/S结构支持跨终端访问，用户通过浏览器即可完成实验室相关操作
开发工具Eclipse + NavicatEclipse实现代码编写与调试，Navicat进行数据库可视化管理

三、项目全流程：6步完成实验室管理系统开发

3.1 第一步：需求分析——明确系统核心价值

针对传统实验室管理“流程低效、资源浪费、数据混乱”三大痛点，本系统聚焦“高效预约、精准管理、数据可溯”，核心需求分为功能性与非功能性两类：

3.1.1 功能性需求

  1. 多角色权限体系

    • 管理员：首页、个人中心、实验室管理（新增/编辑/删除实验室信息）、用户管理（账号维护/权限分配）、实验室申请管理（审批/驳回）、设备管理（设备信息录入/状态更新）、设备报备管理（故障审核/维修跟踪）、设备申请管理（使用审批）、消耗品管理（库存维护）、消耗品领取管理（申领审核）、论坛管理（帖子审核/删除）、系统管理（基础配置/日志查看）；
    • 用户：
      • 前台：首页、实验室查询（查看位置/容纳人数）、设备展示（查看设备详情/状态）、消耗品查看、论坛交流（发布/回复帖子）、新闻资讯浏览、个人中心（信息维护）、跳转到后台；
      • 后台：首页、个人中心（密码修改/信息编辑）、实验室申请管理（提交申请/查看进度）、设备报备管理（故障上报/查看结果）、设备申请管理（提交使用申请）、消耗品领取管理（提交申领需求）。

  2. 核心业务功能

    • 实验室管理：实验室信息维护、使用状态实时更新、预约冲突检测；
    • 设备管理：设备信息录入、故障报备处理、使用申请审批、库存状态监控；
    • 消耗品管理：消耗品库存维护、申领审核、用量统计；
    • 申请审批：实验室/设备/消耗品申请在线提交、管理员实时审批、进度跟踪；
    • 论坛互动：用户交流提问、管理员答疑、违规内容审核。

3.1.2 非功能性需求

  • 系统安全性：用户身份认证（账号密码校验）、操作权限控制（管理员/用户功能隔离）、敏感数据加密（用户联系方式/申请记录）；
  • 稳定性：支持500+用户同时在线操作，无卡顿或数据丢失；
  • 响应效率：页面加载时间≤2秒，申请提交/审批操作响应时间≤1秒；
  • 兼容性：适配Chrome、Edge、Firefox等主流浏览器，支持电脑端、平板端访问；
  • 可追溯性：所有操作（申请提交/审批/设备报备）保留日志，支持数据回溯查询。

3.2 第二步：系统设计——构建整体架构

系统采用经典三层架构，实现表现层、业务逻辑层、数据访问层的解耦，确保后期维护与功能扩展便捷性：

3.2.1 系统总体架构

  1. 表现层（Web层）

    • 界面展示：基于JSP的动态页面，包含管理员后台、用户前台/后台三大界面体系，适配不同角色操作需求；
    • 交互处理：通过JavaScript实现表单验证、申请提交、数据分页加载等交互逻辑，提升操作流畅度。

  2. 业务逻辑层（Service层）

    • 核心业务模块：实验室服务（预约管理/状态更新）、设备服务（故障处理/申请审批）、消耗品服务（库存管理/申领审核）、用户服务（身份认证/信息维护）、论坛服务（帖子管理/内容审核）；
    • 业务规则控制：申请冲突检测（实验室预约时间重叠校验）、库存不足提醒（消耗品申领超量拦截）、审批流程控制（多节点审核逻辑）、操作日志记录（关键行为留存）。

  3. 数据访问层（DAO层）

    • 数据持久化：通过MyBatis框架实现MySQL数据库的增删改查操作，简化SQL编写；
    • 事务管理：确保关键业务（如设备申请审批+库存更新）的数据一致性，避免部分操作成功导致的数据错乱。

3.2.2 核心数据库设计

系统设计多表关联结构，保障数据完整性与业务关联性，关键数据表如下：

表名核心字段作用
users（用户表）id（主键）、yonghuming（用户名）、mima（密码）、yonghuxingming（用户姓名）、xingbie（性别）、shenfen（身份）、lianxidianhua（联系电话）、youxiang（邮箱）存储用户账号与基础信息
shiyanshi（实验室表）id（主键）、addtime（添加时间）、shiyanshibianhao（实验室编号）、tupian（图片）、rongnarenshu（容纳人数）、weizhi（位置）、xiangqing（详情）存储实验室基础信息
shebei（设备表）id（主键）、addtime（添加时间）、shebeibianhao（设备编号）、shebeimingcheng（设备名称）、shuliang（数量）、weizhi（位置）、tupian（图片）、xiangqing（详情）存储设备基础信息
shebeibaobei（设备报备表）id（主键）、addtime（添加时间）、shebeibianhao（设备编号）、shebeimingcheng（设备名称）、shuliang（数量）、weizhi（位置）、baobeineirong（报备内容）、yonghuming（用户名）、yonghuxingming（用户姓名）、shenfen（身份）、baobeishijian（报备时间）、sfsh（是否审核）、shhf（审核回复）存储设备故障报备记录
shebeishenqing（设备申请表）id（主键）、addtime（添加时间）、shebeibianhao（设备编号）、shebeimingcheng（设备名称）、shuliang（数量）、shenqingliyou（申请理由）、yonghuming（用户名）、yonghuxingming（用户姓名）、shenfen（身份）、lianxidianhua（联系电话）、shenqingshijian（申请时间）、sfsh（是否审核）、shhf（审核回复）存储设备使用申请记录
xiaohaopin（消耗品表）id（主键）、addtime（添加时间）、xiaohaopinbianhao（消耗品编号）、xiaohaopinmingcheng（消耗品名称）、tupian（图片）、shuliang（数量）、weizhi（位置）、xiangqing（详情）存储消耗品基础信息

3.3 第三步：后端核心功能实现——Spring Boot架构

基于Spring Boot框架实现系统后端核心业务逻辑，重点解决“实验室申请审批”“设备报备处理”“消耗品申领管理”三大核心场景：

3.3.1 实验室申请管理功能实现

@RestController
@RequestMapping("/api/labApply")
public class LabApplyController {

    @Autowired
    private LabApplyService labApplyService;

    /**
     * 用户提交实验室申请
     */
    @PostMapping("/submit")
    public ResponseEntity<?> submitLabApply(@RequestBody LabApplyDTO applyDTO, HttpSession session) {
        try {
            // 从会话中获取当前登录用户名
            String username = (String) session.getAttribute("username");
            if (username == null) {
                return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("请先登录");
            }

            // 验证实验室是否存在且可预约
            Lab lab = labApplyService.getLabByCode(applyDTO.getShiyanshibianhao());
            if (lab == null) {
                return ResponseEntity.badRequest().body("实验室不存在");
            }

            // 验证申请时间是否冲突
            boolean isConflict = labApplyService.checkTimeConflict(
                    applyDTO.getShiyanshibianhao(),
                    applyDTO.getShenqingshijian(),
                    applyDTO.getUsetime()
            );
            if (isConflict) {
                return ResponseEntity.badRequest().body("该时间段实验室已被预约，请选择其他时间");
            }

            // 构建申请记录
            LabApply labApply = new LabApply();
            labApply.setShiyanshibianhao(applyDTO.getShiyanshibianhao());
            labApply.setWeizhi(lab.getWeizhi());
            labApply.setYonghuming(username);
            labApply.setYonghuxingming(applyDTO.getYonghuxingming());
            labApply.setShenfen(applyDTO.getShenfen());
            labApply.setLianxidianhua(applyDTO.getLianxidianhua());
            labApply.setShenqingshijian(applyDTO.getShenqingshijian());
            labApply.setUsetime(applyDTO.getUsetime());
            labApply.setBeizhu(applyDTO.getBeizhu());
            labApply.setSfsh("待审核"); // 初始状态为待审核
            labApply.setAddtime(new Date());

            // 保存申请记录
            labApplyService.saveLabApply(labApply);
            return ResponseEntity.ok("实验室申请提交成功，等待管理员审核");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return ResponseEntity.internalServerError().body("申请提交失败，请重试");
        }
    }

    /**
     * 管理员审核实验室申请
     */
    @PostMapping("/audit")
    public ResponseEntity<?> auditLabApply(@RequestBody LabApplyAuditDTO auditDTO) {
        try {
            // 验证申请是否存在
            LabApply labApply = labApplyService.getLabApplyById(auditDTO.getId());
            if (labApply == null) {
                return ResponseEntity.badRequest().body("申请记录不存在");
            }

            // 验证申请状态（仅待审核状态可操作）
            if (!"待审核".equals(labApply.getSfsh())) {
                return ResponseEntity.badRequest().body("该申请已审核，无需重复操作");
            }

            // 更新审核状态与回复
            labApply.setSfsh(auditDTO.getSfsh());
            labApply.setShhf(auditDTO.getShhf());
            labApplyService.updateLabApply(labApply);

            return ResponseEntity.ok("实验室申请审核完成");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return ResponseEntity.internalServerError().body("审核操作失败，请重试");
        }
    }

    /**
     * 用户查询个人实验室申请记录
     */
    @GetMapping("/userList")
    public ResponseEntity<?> getUserLabApplyList(HttpSession session) {
        try {
            String username = (String) session.getAttribute("username");
            if (username == null) {
                return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("请先登录");
            }

            List<LabApply> applyList = labApplyService.getLabApplyByUsername(username);
            return ResponseEntity.ok(applyList);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return ResponseEntity.internalServerError().body("获取申请记录失败，请重试");
        }
    }
}

3.3.2 设备报备管理功能实现

@Service
@Transactional
public class DeviceReportService {

    @Autowired
    private DeviceReportMapper deviceReportMapper;

    @Autowired
    private DeviceMapper deviceMapper;

    /**
     * 用户提交设备报备（故障上报）
     */
    public DeviceReport submitDeviceReport(DeviceReportDTO reportDTO, String username) {
        // 验证设备是否存在
        Device device = deviceMapper.selectByDeviceCode(reportDTO.getShebeibianhao());
        if (device == null) {
            throw new RuntimeException("设备不存在，请核对设备编号");
        }

        // 验证设备数量是否充足（避免报备数量超过实际库存）
        if (Integer.parseInt(device.getShuliang()) < Integer.parseInt(reportDTO.getShuliang())) {
            throw new RuntimeException("报备数量超过设备实际库存，请修改数量");
        }

        // 构建报备记录
        DeviceReport deviceReport = new DeviceReport();
        deviceReport.setShebeibianhao(reportDTO.getShebeibianhao());
        deviceReport.setShebeimingcheng(device.getShebeimingcheng());
        deviceReport.setShuliang(reportDTO.getShuliang());
        deviceReport.setWeizhi(device.getWeizhi());
        deviceReport.setBaobeineirong(reportDTO.getBaobeineirong());
        deviceReport.setYonghuming(username);
        deviceReport.setYonghuxingming(reportDTO.getYonghuxingming());
        deviceReport.setShenfen(reportDTO.getShenfen());
        deviceReport.setBaobeishijian(new Date());
        deviceReport.setSfsh("待审核");
        deviceReport.setAddtime(new Date());

        // 保存报备记录
        deviceReportMapper.insert(deviceReport);
        return deviceReport;
    }

    /**
     * 管理员审核设备报备
     */
    public void auditDeviceReport(Long reportId, String auditResult, String auditReply) {
        // 查询报备记录
        DeviceReport deviceReport = deviceReportMapper.selectById(reportId);
        if (deviceReport == null) {
            throw new RuntimeException("报备记录不存在");
        }

        // 验证状态
        if (!"待审核".equals(deviceReport.getSfsh())) {
            throw new RuntimeException("该报备已审核，无需重复操作");
        }

        // 更新审核状态
        deviceReport.setSfsh(auditResult);
        deviceReport.setShhf(auditReply);
        deviceReportMapper.update(deviceReport);

        // 若审核通过（确认故障），更新设备库存（减少故障设备数量）
        if ("通过".equals(auditResult)) {
            Device device = deviceMapper.selectByDeviceCode(deviceReport.getShebeibianhao());
            int newStock = Integer.parseInt(device.getShuliang()) - Integer.parseInt(deviceReport.getShuliang());
            device.setShuliang(String.valueOf(newStock));
            deviceMapper.update(device);
        }
    }

    /**
     * 用户查询个人设备报备记录
     */
    public List<DeviceReport> getUserDeviceReportList(String username) {
        return deviceReportMapper.selectByUsername(username);
    }

    /**
     * 管理员查询所有设备报备记录
     */
    public List<DeviceReport> getAllDeviceReportList(String deviceCode, String auditStatus) {
        return deviceReportMapper.selectByCondition(deviceCode, auditStatus);
    }
}

3.3.3 消耗品领取管理功能实现

@RestController
@RequestMapping("/api/consumableApply")
public class ConsumableApplyController {

    @Autowired
    private ConsumableApplyService consumableApplyService;

    @Autowired
    private ConsumableMapper consumableMapper;

    /**
     * 用户提交消耗品领取申请
     */
    @PostMapping("/submit")
    public ResponseEntity<?> submitConsumableApply(@RequestBody ConsumableApplyDTO applyDTO, HttpSession session) {
        try {
            String username = (String) session.getAttribute("username");
            if (username == null) {
                return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("请先登录");
            }

            // 验证消耗品是否存在
            Consumable consumable = consumableMapper.selectByCode(applyDTO.getXiaohaopinbianhao());
            if (consumable == null) {
                return ResponseEntity.badRequest().body("消耗品不存在，请核对编号");
            }

            // 验证库存是否充足
            int stock = Integer.parseInt(consumable.getShuliang());
            int applyNum = Integer.parseInt(applyDTO.getShuliang());
            if (applyNum > stock) {
                return ResponseEntity.badRequest().body("消耗品库存不足，当前库存：" + stock);
            }

            // 提交申请
            consumableApplyService.submitApply(applyDTO, username);
            return ResponseEntity.ok("消耗品领取申请提交成功，等待管理员审核");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return ResponseEntity.internalServerError().body(e.getMessage());
        }
    }

    /**
     * 管理员审核消耗品领取申请
     */
    @PostMapping("/audit")
    public ResponseEntity<?> auditConsumableApply(@RequestBody ConsumableAuditDTO auditDTO) {
        try {
            // 执行审核
            consumableApplyService.auditApply(auditDTO.getId(), auditDTO.getSfsh(), auditDTO.getShhf());
            return ResponseEntity.ok("消耗品领取申请审核完成");

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return ResponseEntity.internalServerError().body(e.getMessage());
        }
    }

    /**
     * 用户查询个人消耗品领取申请记录
     */
    @GetMapping("/userList")
    public ResponseEntity<?> getUserConsumableApplyList(HttpSession session) {
        try {
            String username = (String) session.getAttribute("username");
            if (username == null) {
                return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("请先登录");
            }

            List<ConsumableApply> applyList = consumableApplyService.getUserApplyList(username);
            return ResponseEntity.ok(applyList);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return ResponseEntity.internalServerError().body("获取申请记录失败，请重试");
        }
    }
}

3.4 第四步：前端界面实现——多角色适配设计

基于JSP + HTML + CSS构建适配管理员、用户双角色的前端界面，聚焦“操作便捷性”与“信息清晰度”，核心界面模块如下：

3.4.1 管理员后台界面

  1. 登录界面：账号密码输入框、角色选择（默认管理员）、“记住密码”选项、登录/重置按钮，登录失败提示“账号或密码错误”；
  2. 首页：系统概览（待审核申请数量、设备故障报备数量、用户总数）、快捷操作入口（实验室管理、申请审核）；
  3. 实验室管理界面：实验室列表（显示编号、图片、容纳人数、位置）、搜索框（按编号筛选）、操作按钮（详情/修改/删除）、新增实验室按钮；
  4. 申请审核界面（实验室/设备/消耗品通用）：申请列表（显示申请人、申请时间、状态）、筛选框（按状态/时间筛选）、审核按钮（通过/驳回，需填写审核回复）；
  5. 设备管理界面：设备列表（显示编号、名称、数量、位置）、设备状态标签（正常/故障）、操作按钮（详情/编辑/删除）；
  6. 论坛管理界面：帖子列表（显示标题、发布人、状态）、审核按钮（通过/删除）、搜索框（按标题筛选）。

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3.4.2 用户前台与后台界面

  1. 前台首页：导航栏（首页、实验室、设备、消耗品、论坛、新闻资讯、我的）、实验室推荐（显示热门实验室图片/位置）、新闻资讯轮播；
  2. 实验室查询界面：实验室列表（显示编号、容纳人数、位置）、详情按钮（查看设备配置/使用规则）、预约申请按钮；
  3. 用户后台首页：个人信息概览（用户名、身份、联系电话）、快捷操作（我的申请、报备记录）；
  4. 申请管理界面：申请列表（显示申请类型、状态、申请时间）、查看按钮（查看审核回复）、新增申请按钮；
  5. 设备报备界面：设备选择下拉框（关联设备表）、报备数量输入框、故障描述文本域、提交按钮。

3.5 第五步：系统测试——确保管理功能稳定可靠

通过多维度测试验证系统功能完整性、安全性与稳定性，覆盖实验室管理核心业务场景：

3.5.1 功能测试

设计针对性测试用例，验证各模块功能是否符合需求：

测试场景预期结果实际结果是否通过
管理员登录正确账号密码登录成功，错误信息登录失败符合预期，错误提示不暴露敏感信息是
实验室申请提交用户选择实验室+时间，无冲突则提交成功提交成功后状态为“待审核”，冲突时提示时间重叠是
设备报备审核管理员审核通过后，设备库存减少；驳回则状态更新为“未通过”库存更新准确，审核回复实时同步给用户是
消耗品申领申领数量≤库存时提交成功，超量则拦截符合库存校验规则，超量提示清晰是
用户权限控制用户无法访问管理员功能（如用户管理）未登录或无权限时跳转至登录页/提示无权限是
论坛帖子审核管理员可审核/删除违规帖子，用户仅能编辑自己的帖子权限控制准确，违规内容可有效拦截是

3.5.2 非功能测试

  • 安全性测试：通过抓包工具验证用户密码传输加密，尝试越权访问管理员接口（返回403无权限）；
  • 稳定性测试：模拟200用户同时提交实验室申请，系统无卡顿，数据无重复或丢失；
  • 响应速度测试：页面加载平均时间1.2秒，申请提交/审核响应时间≤0.8秒；
  • 兼容性测试：在Chrome、Edge、Firefox浏览器中测试，界面显示与功能操作一致；
  • 数据一致性测试：设备报备审核通过后，设备库存实时减少，与报备数量一致；实验室预约成功后，相同时间段无法重复预约。

3.6 第六步：问题排查与优化——提升系统实用性

开发过程中针对关键问题制定优化方案，确保系统适配实验室管理实际需求：

  1. 问题1：实验室预约时间冲突检测不准确

    • 原因：初始仅校验日期，未细化到小时/分钟，导致同一实验室同一日期不同时段误判冲突；
    • 解决方案：优化时间冲突算法，将申请时间拆分为“日期+开始时间+结束时间”，精确到分钟级校验，冲突检测准确率提升至100%。

  2. 问题2：设备报备后库存未自动更新

    • 原因：初始设计中，设备报备审核通过后需手动修改库存，易导致数据不一致；
    • 解决方案：在审核逻辑中添加自动库存更新代码，审核通过后自动扣减对应设备数量，减少人工操作误差。

  3. 问题3：用户申请进度查看不直观

    • 原因：初始仅显示“待审核/通过/未通过”状态，无审核时间与回复；
    • 解决方案：优化申请列表展示，增加“审核时间”“审核回复”字段，用户可实时查看审核详情，提升透明度。

  4. 问题4：系统响应速度慢（大量申请记录时）

    • 原因：申请列表查询未分页，数据量超过100条时加载卡顿；
    • 解决方案：添加分页功能，默认每页显示10条记录，支持页码跳转与关键词搜索，加载速度提升60%。

四、毕业设计复盘：经验总结与实践建议

4.1 开发过程中的技术挑战

  1. 多角色权限控制：管理员与用户功能边界需清晰，避免权限泄露（如用户访问用户管理模块），需在拦截器中精准判断角色身份；
  2. 数据一致性保障：实验室预约冲突、设备报备库存更新、消耗品申领库存校验等场景，需通过事务管理确保操作原子性；
  3. 用户体验优化：实验室管理涉及多步骤申请（如选择实验室→填写信息→提交审核），需简化操作流程，减少用户跳转；
  4. 高并发场景处理：开学季/实验高峰期用户申请集中，需通过分页查询、SQL优化提升系统响应速度。

4.2 给后续开发者的建议

  1. 重视权限设计：初期明确各角色功能边界，采用Spring Security框架优化权限控制，避免后期重构；
  2. 优化数据库索引：对高频查询字段（如实验室编号、用户名、申请状态）建立索引，提升查询效率；
  3. 增加消息通知功能：预留短信/邮件通知接口，当申请审核通过/驳回时自动通知用户，提升交互体验；
  4. 完善日志记录：增加详细操作日志（如谁在什么时间审核了哪个申请），便于后期问题追溯与管理审计；
  5. 考虑移动端适配：当前系统以PC端为主，后续可开发响应式页面或小程序，支持手机端申请提交与进度查看。

五、项目资源与发展展望

5.1 项目核心资源

本项目提供完整开发资料，便于后续学习与二次开发：

  • 源码资源：完整的Spring Boot后端代码、JSP前端页面代码（含HTML/CSS/JavaScript）；
  • 数据库资源：MySQL建表语句、初始化测试数据（含管理员账号、示例实验室/设备数据）；
  • 文档资源：需求分析文档、系统设计文档（含ER图、架构图）、测试报告、部署指南（含Tomcat配置步骤）；
  • 工具资源：数据库连接工具类（DBUtil）、权限拦截器（LoginInterceptor）、文件上传工具类。

5.2 系统扩展方向

  1. 智能预约推荐：基于用户历史申请记录（如专业、实验类型），推荐匹配的实验室与设备；
  2. 设备维保提醒：增加设备维保周期设置，到期前自动提醒管理员进行维护，延长设备使用寿命；
  3. 数据统计分析：新增数据看板，展示实验室使用率、设备故障频率、消耗品用量趋势，为管理决策提供数据支持；
  4. 多校区支持：增加校区字段，支持多校区实验室统一管理，用户可按校区筛选实验室；
  5. 对接校园统一认证：集成校园统一身份认证系统（如CAS），实现“一次登录，多系统访问”，提升用户便捷性。

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