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# 20260808 HI13 + H32：LiDAR–IMU 标定现状与问题
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> 数据：`D:\data\calibration_usable_20260808`
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> 可用会话：`sessions_v1_host_aligned`（三优先窗）
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> 当前结果目录：各窗 `out_fixed_dt0/`
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> 清单：`sessions_v1_host_aligned/calibration_manifest_fixed_dt0.json`
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> 车辆配置：`config/vehicle_hi13_h32_20260808.yaml`
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> 约定外参：`p_IMU = T_IMU_lidar · p_lidar`
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## 1. 一句话结论
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**旋转 + 主机桥接时间对齐可以冻结；平移（full_se3）尚不可正式交付。**
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三窗 `rotation_only`（δt=0）结果跨窗一致，**不必因平移先验 Z 修正而重跑旋转**。
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## 2. 当前可用结果（`out_fixed_dt0`）
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约定：`p_IMU = T_IMU_lidar · p_lidar`；本轮交付 **仅旋转**，`t = [0,0,0]`，`time_offset_s = 0`。
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| 窗 | 状态 | δt | roll/pitch/yaw (°) | 手眼 RMS (°) | 手眼对数 | vs CAD prior |
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|----|------|----|---------------------|--------------|----------|--------------|
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| `priority_174005_174515` | `rotation_only_accepted` | 0 | −0.398 / +0.108 / **89.998** | 0.625 | 1374 | 0.413° |
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| `priority_174905_175450` | 同上 | 0 | −0.316 / −0.352 / **90.002** | 0.293 | 1182 | 0.473° |
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| `priority_175910_180530` | 同上 | 0 | −0.373 / −0.036 / **90.005** | 0.786 | 789 | 0.375° |
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- 跨窗旋转互差约 **0.15°–0.47°**（相对三窗均值 ≤0.26°）。
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- CAD/安装平移先验只用于后续 SE3 / 校验，不写入本轮交付 `T`。
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- 原始摘要：各窗 `out_fixed_dt0/summary.json`；总表 `calibration_manifest_fixed_dt0.json`。
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### 2.1 窗1 `priority_174005_174515` — `R_IMU_lidar`
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- 路径：`...\priority_174005_174515\out_fixed_dt0\summary.json`
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- rpy_deg_xyz：`[-0.39806616272552936, 0.10842366761721789, 89.99788311264182]`
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- quaternion_xyzw：`[-0.0031254048203223084, -0.0017872288323561246, 0.7070914597978358, 0.707112936622415]`
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```text
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R =
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[[ 3.6946588133e-05, -0.9999758655693408, -0.0069474393698490 ],
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||
[ 0.9999982088237712, 2.3798651350e-05, 0.0018925598731371 ],
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||
[-0.0018923488575947, -0.0069474968493909, 0.9999740753156198 ]]
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t = [0, 0, 0]
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```
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### 2.2 窗2 `priority_174905_175450` — `R_IMU_lidar`
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- 路径：`...\priority_174905_175450\out_fixed_dt0\summary.json`
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- rpy_deg_xyz：`[-0.31554362742542746, -0.35231680831805484, 90.00193338170823]`
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||
- quaternion_xyzw：`[0.00022698471903919405, -0.004121119694188399, 0.7071067019847445, 0.7070948146172911]`
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```text
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R =
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[[-3.3743238552e-05, -0.9999848355714863, -0.0055070399001942 ],
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||
[ 0.9999810938467022, 1.2097239027e-07, -0.0061491421465438 ],
|
||
[ 0.0061490495645171, -0.0055071432752239, 0.9999659297008071 ]]
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t = [0, 0, 0]
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```
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### 2.3 窗3 `priority_175910_180530` — `R_IMU_lidar`
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- 路径：`...\priority_175910_180530\out_fixed_dt0\summary.json`
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- rpy_deg_xyz：`[-0.37335575043737196, -0.03585856981709423, 90.00538974486676]`
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||
- quaternion_xyzw：`[-0.002082462199099642, -0.002525219418619018, 0.7071355299053291, 0.7070704554452735]`
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```text
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R =
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[[-9.4068775206e-05, -0.9999787650354249, -0.0065161821101807 ],
|
||
[ 0.9999997997313592, -8.9988606603e-05, -0.0006264497522950 ],
|
||
[ 0.0006258500675082, -0.0065162397345547, 0.9999785732361544 ]]
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t = [0, 0, 0]
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```
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### 相对历史失败轮次
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| 轮次 | 问题 | 结果 |
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|------|------|------|
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| `sessions_v1_aligned` | 首帧强行对齐设备钟 | 三窗手眼失败，RMS ~9°–12° |
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| 自由估 δt + signed refine | 窗3 δt 漂到 −0.48 s；窗2 yaw≈19° | 跨窗 yaw 矛盾（81°/19°/93°） |
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| **本轮 fixed δt=0** | 主机桥接后冻结时间 | 三窗 yaw≈90°，可互证 |
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## 3. 已澄清并写入配置的坐标系 / 先验
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### 3.1 车体与传感器
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- 车体：X 前 / Y 左 / Z 上；雷达与 IMU 安装在 **X 正方向**（后轮轴前方）。
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- CAD 图纸可能画成 +X 朝后，那只是读图坐标系，**不是**车体真实轴。
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- IMU：HI13 RFU（X 右 / Y 前 / Z 上），原始数据不做轴向重映射。
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- 雷达 NPZ：假定与车体一致（X 前 / Y 左 / Z 上）。
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### 3.2 安装量（`translation_m`）
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| 传感器 | X / Y（后轮轴中心） | Z（离地） |
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|--------|---------------------|-----------|
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| IMU | 2.574 / 0.0365 m | 0.8925 + 0.294 = **1.1865 m** |
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| 雷达 | 2.522 / 0.00002 m | 相位中心离地 **1.994999879 m** |
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- 后轮轴中心离地：**294 mm**（Z 用离地高时加在 CAD 轴心高上）。
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- 雷达 CAD `dZ=1.637499879 m`；相位中心离地还需加后轮轴离地 `0.294 m` 和相位中心偏移 `0.0635 m`，最终为 `1.994999879 m`。
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### 3.3 导出外参先验
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- `R_IMU_lidar` ≈ yaw 90°：`[[0,-1,0],[1,0,0],[0,0,1]]`（软约束 σ=15°）。
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- `t_IMU_lidar` ≈ **`[0.0365, -0.0518, 0.8085]` m**（相对 Z = 1.994999879 − 1.1865 = 0.808499879 m）。
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- **旋转先验不因 Z 修正改变**；平移先验 Z 更新为 0.808499879 m。
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## 4. 现存问题清单
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### P1. IMU 预积分平移 `Δp` 不可用（阻塞正式平移）
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- 现象：可视化模式 4 若用完整 `X⁻¹ A X`，橙/蓝点云常呈**上下错层**（Z 差米级～几十米）。
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- 根因：加速度预积分缺少可靠重力/零偏处理，`t_A` 尤其 Z 发散；**不是旋转外参错了**。
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- 旁证：相对 GICP 的旋转残差中位约 0.16°；`|t_A|` 中位却常 >1 m。
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- 影响：`full_se3` / 依赖 IMU 位移的平移估计不可信。
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- 缓解（已做）：`visualize_pair_3d.py` 对 `rotation_only` 默认模式 4 = **R 共轭 + GICP 的 t_B**（`--mode4-translation gicp|imu|auto`）。
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### P2. 平面运动导致竖直平移弱可观
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- 三优先窗以水平转弯为主，缺少缓坡/俯仰激励。
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- 流水线门控已给出 `translation_accepted=false`。
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- 即使打开平移先验（σ≈5 cm），弱激励下结果易变成**先验回显**，不宜当标定成功。
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### P3. 时间偏移若再自由估计会被带偏（已规避，需保持）
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- 主机 UTC 桥接（MSOP/IMU `HostReceiveUtc`）后，两路已在同一时间轴，残差通常几十毫秒量级。
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- 若再做有符号 δt 精修，会与错误/未收敛的 R 耦合，窗3 曾从约 −0.12 s 走到 **−0.48 s**。
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- **现行做法**：桥接会话使用 `--fixed-time-offset-s 0 --no-signed-time-refine`。
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### P4. 单窗低残差 ≠ 外参正确（历史教训）
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- 自由 δt 轮次中，窗2 手眼 RMS 最低（~0.3°）但 yaw≈19°，与 CAD/其他窗差 60°+。
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- 平面运动下 yaw 外参可出现多个能拟合 `R_A R_X ≈ R_X R_B` 的解。
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- **必须**做跨窗一致性 + 可视化叠点，不能只看单窗 RMS。
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### P5. 旋转软先验尚未做无先验对照
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- 当前 σ=15°；笔记显示 Tsai 初值本身已接近（约 0.3°–1.1° RMS），不像纯先验硬拽。
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- 仍缺一次：关闭先验或放大 `sigma_deg` 的对照，以排除「只是被拉到 90°」的疑虑。
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### P6. 文档与操作约定未完全同步（工程）
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- README 需明确写清：host-bridge 后固定 δt=0、禁用 signed refine、rotation_only 可视化用法。
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- 交付物目前缺一版「冻结的联合/中位 R + 使用说明」JSON/报告（旋转可交，平移明确不交）。
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## 5. 不该做 / 可以做
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| 动作 | 建议 |
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|------|------|
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| 因 Z 先验修正重跑三窗 rotation_only | **不必**（R 未依赖新 t） |
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| 正式交付 6-DOF / 信赖当前 `Δp` 估 t | **不要** |
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| 试验性 `full_se3`（固定 R、δt=0、新 t 先验） | 可做，结果标「实验」 |
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| 可视化验收模式 3 vs 4（gicp 平移） | **建议做** |
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| 无先验 / 大 σ 旋转对照 | **建议做** |
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| 冻结交付 `R` + `δt=0` 说明 | **建议做** |
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| 补采缓坡或加强垂直尺寸约束后再估 t | 正式平移前需要 |
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## 6. 建议下一步顺序
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1. **验收旋转**：三窗抽转弯运动对，模式 3/4 叠点；可选无先验对照。
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2. **定稿旋转**：三窗中位或联合手眼 → 交付 `R_IMU_lidar` +「δt=0（主机桥接）」说明；**明确不交 t**。
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3. **工程收尾**：README 主机桥接配方；需要时再整理联合标定脚本入口。
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4. **平移（靠后）**：改善 IMU 位移模型或改用更可靠的位移观测 + 竖直激励后，再用新 `t` 先验跑 SE3。
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## 7. 常用路径与命令
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```text
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数据根：
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D:\data\calibration_usable_20260808\sessions_v1_host_aligned\
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结果：
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...\priority_XXXX\out_fixed_dt0\summary.json
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...\priority_XXXX\out_fixed_dt0\motion_pairs.json
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...\calibration_manifest_fixed_dt0.json
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```
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```powershell
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# 可视化（rotation_only 默认模式4用 GICP 平移）
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python tools\visualize_pair_3d.py `
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--lidar D:\data\calibration_usable_20260808\sessions_v1_host_aligned\priority_174005_174515\lidar `
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--summary D:\data\calibration_usable_20260808\sessions_v1_host_aligned\priority_174005_174515\out_fixed_dt0\summary.json `
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--pair-index 0
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# 若要看「坏 Δp」导致的错层效果：
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# --mode4-translation imu
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```
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## 8. 问题优先级（跟踪用）
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| ID | 严重度 | 状态 | 标题 |
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| P1 | 高 | 未解决 | IMU `Δp` 不可用，阻塞正式平移 |
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| P2 | 高 | 未解决 | 平面运动，竖直 t 弱可观 |
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| P3 | 高 | 已规避 | 自由 δt / signed refine 带偏（需保持冻结） |
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| P4 | 中 | 已吸收教训 | 单窗低残差不可单独验收 |
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| P5 | 中 | 待做 | 无旋转先验对照 |
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| P6 | 低 | 待做 | README/交付物同步 |
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