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invofox 4小时前 · 2026-10-07 10:27:45 · 6 阅读

水电账单数据提取为何如此困难:如何构建一条真正可用的提取流水线

想找产品?Invofox 的 utility bill OCR 能从任意供应商的账单中提取读数、费率与多供应点记录。免费开始使用——含 500 页额度。

为什么水电账单会难倒标准 OCR 和解析流程

在 Invofox,我们处理数百万份文档,涵盖发票、工资单、银行对账单、合同等几十种类型,而水电账单始终是其中最复杂的一类。本文基于我们在生产环境中的实际经验,总结出跨越不同客户、市场和文档类型、在 POC 之后反复出现的规律。文中提到 Google Document AI 或 Amazon Textract 的局限时,依据的是它们的公开文档,以及我们对接这两个 API 的直接经验。至于 Invofox 相关的部分,说到底是一家厂商在介绍自己的方案,请带着这个认知阅读。

水电账单是最难大规模提取数据的文档类型之一。通用方案——发票解析器、表单提取器,或者直接给 LLM 发一段 prompt——在这类文档上只能得到残缺的结果。本文会解释原因,以及一条生产级提取流水线需要应对哪些问题。

常见的初始假设是:水电账单就是一种发票。你已经有发票提取能力了,还能有多大差别?

表面上的相似确实存在:两类文档都有供应商、客户、日期和应缴金额。但相似也就到此为止。水电账单带着一层领域特有的复杂性——用量计量、监管费用、抄表读数、供应点标识符——这些是标准发票 OCR 根本没能力处理的。把水电账单丢进发票解析器或通用提取器,最好的情况是结果残缺,最坏的情况是悄悄出错。

这些复杂性来自四个不同的来源,每一个都需要单独解决。

版式混乱:几十家发行方,没有任何统一标准

发票有成熟的视觉范式:头部信息、明细表格、合计区域。虽然各家有差异,但都在一定范围内。几十年的 ERP 对接历史,倒逼供应商形成了一个大致通用的结构,因为客户提出了这个要求。

公用事业账单从未像其他单据类型那样走向统一。在任何电力市场化地区,涉及输配电运营商、零售商、水务局和电信服务商多方主体,各家账单格式自成体系,更新时间也各不相同。以美国为例,投资者所有的公用事业公司、市政机构和农村合作社并存,记账规则互不兼容。再加上商业水务、燃气和电信供应商,一家中型企业每月收到的账单版式多达数十种,行业内既无统一模板标准,供应商也缺乏推动格式收敛的商业动力。

由此产生的结果在全球各地如出一辙:结构高度碎片化,供应商之间没有视觉规范,且由于客户只需接收账单而非批量处理,供应商也无意推动格式收敛。

基于模板的 OCR 系统——即为每种文档版式定义提取规则的方法——在供应商重新设计账单时就会失效。仅在某国见过五家供应商账单的模型,遇到第六家便会失败。实际启示在于:公用事业账单提取需要一个在真实多样版式上训练的模型,而非规则引擎或仅基于精选子集训练的模型。

“我们原以为公用事业账单和普通发票差不多。基础字段、账号、应付金额、到期日这些都能正常提取。但用了三个月后,我们尝试跨 40 多个州、数十家公用事业公司做用量分析,发现各家结构差异巨大。一旦需求超出表层字段,系统就崩了。”

能源分析平台工程负责人

用量数据并非简单字段

发票提取的核心量是行项目金额;而公用事业账单的对应指标是用量,但用量比金额蕴含的语义复杂得多。账单上的数字不仅仅是一个数值:它拥有类型(获取方式)、单位(随燃料和市场而异)、费率时段结构(如何在分时电价区间内拆分),以及决定下游数据是否可用于合规或仅具参考价值的可靠性状态。

读数类型:估算、实测、计算

公用事业账单上的用量数值并不总是物理实测值。供应商通常区分以下情况:

  • 实际抄表值:电表由人工或智能设备实际读取。
  • 估算值:因当期无实际读数,供应商根据历史用量模式估算得出。
  • 用户自报值:客户自行提交电表读数。
  • 调整修正值:后续账期发生的修正,用于将先前的估算值与真实读数进行对账。

这些区别对下游应用场景至关重要。若追踪实际碳排放,估算的消耗量绝不等同于实测值。若是审计账单以核查多收费项,调整修正值可能解释表面看似异常的账单项目。若提取了 consumption_kwh: 342 却未同步提取 reading_type: "estimated",得到的数据将带有错误的可靠性假设。

“我们的 Scope 2 碳排放报告需要 reading_type 字段保持一致。消耗金额提取始终准确,但约有三分之一的账单中,读数类型字段缺失或错误,而冬季出现估算读数很常见。这并非边缘情况。”

某 ESG 数据提供商产品经理

电费单价与分时时段

大多数市场中的现代电力合同会将消耗量划分至不同的费率时段。视市场与合同类型而定,账单可能区分两个、三个或更多分时区间,如峰段、谷段、平段,各时段拥有不同的单价和独立的计量消耗值。部分合同还将合同容量作为独立项目计费,与实际能耗脱钩单独计算。

燃气账单通常会在超过或未达消耗阈值时应用阶梯费率。水费账单常结合固定基础费、按量费率及超额使用附加费。这些计费结构会生成数据表格而非单一数值,因此需将表格完整提取并结构化,而非简单加总为总额。

计量单位与标准化

能耗的计量单位因燃料类型和供应商惯例而异:用电是 kWh,燃气用 CCF 或 therms,水务则用加仑或 CCF。如果系统只提取数字而不带单位,或者未经标注来源就擅自归一化,产出的数据就无法在不同账单和供应商之间安全比较。

税费和监管费用的复杂性

水电煤账单上不只是 VAT。它们包含层层叠加的国家税种、行业专项税和监管费用,且因国家、能源类型乃至地区不同而各异。

美国电费账单通常包含基础费、输配电费、燃料调整条款,以及州税或市政税,全部以独立行项目列出,会计处理方式各不相同。燃气账单还有购气调整条款,商业账户可能另收需量电费。水费账单则往往把基础费率、阶梯水量费率,以及雨水或基础设施附加费混在一起。每种结构都产出一组不同的数值,而且供应商给这些行项目起的名字也没有统一标准。

不同供应商呈现这些费用的方式也不一致:有的把它们折进单价里,有的单独列明,有的只在页脚汇总里显示。对 AP 自动化流程来说,每项费用的税务处理方式会影响会计分录。对审计流程来说,账单总额看起来正确,内部费用拆分却可能有问题。只提取应付总额和一条 VAT——也就是标准的发票提取模式——会漏掉全貌。

多供应账单:一份 PDF,多重现实

水电煤账单可能是一份文档捆绑多个供应点、多种能源类型,或两者兼有。同一份公用事业 PDF 可能同时包含同一地址的电费和燃气费。物业管理公司收到的可能是一张合并账单,覆盖多栋建筑,每栋楼有各自的表号和服务地址。大型商业设施现场可能有多个电表,账期和需量电费各自独立。

这就引出了一个结构性难题,其影响远超字段提取本身:在提取出干净的数据记录之前,必须先从概念层面而非仅仅是物理层面拆分文档。否则,就会提取出一条混合了多个供应点数据的单一记录,这对任何下游应用都是错误的。

数据模型必须能够准确表达这一点。如果模式(schema)假设每份文档只有一个供应点、一个计费周期和一组消费数据,那么面对多供应点的账单时,它要么报错,要么丢失数据。正确的模型将文档视为容器,将各个供应点记录视为子对象,每个子对象拥有独立的周期、消费量、电表编号和费用。

实际影响

设计良好的公用事业账单提取模式不是一组扁平的字段列表,而是一种层级结构:包含文档级元数据(发行方、账单日期、应付总额),一个或多个供应点记录(电表 ID、地址、周期、消费量、费率),以及每个供应点的一个或多个费用明细。任何仅输出扁平 JSON 对象的工具,在真实世界中相当比例的非简单公用事业账单上都会丢失信息。

希望使用托管提取服务的团队有三个务实的选择:Google Document AI、Amazon Textract 和 Azure AI Document Intelligence。第四条路径是自行构建流水线,或让 LLM 承担主要工作。以下是这些方案在处理公用事业账单时的实际表现。

Google Document AI:一个将被弃用且无替代品的专用解析器

与 Textract 不同,Google 确实将公用事业账单视为一个独立的文档类别。Document AI 提供了一个专用的 UTILITY_PROCESSOR(公用事业账单解析器),它独立于 INVOICE_PROCESSOR 和 EXPENSE_PROCESSOR。这一有意义的区分表明 Google 认识到公用事业账单在结构上是一个不同的问题。该解析器不仅仅执行 OCR,它还能生成包含位置、置信度和文档关联的结构化实体。其提取的字段包括领域特定项目,如 usage、service_address、service_id、service_start_date、service_end_date、supplier_account_number、amount_due 和 prior_paid_amount。

纸面上看,这比通用的表单提取器提供了更有价值的起点。但在实际生产负载中,三个问题限制了它的实用性。

固定 Schema,无配置路径

该处理器只能提取 Google 定义好的内容。如果你的下游系统需要 reading_type、合同功率等级或按周期划分的用电量明细,而这些字段不在 Google 的实体 Schema 中,你就无法获取它们——无论是通过配置、后处理规则,还是预置处理器上的任何选项,都做不到。唯一的出路是将该文档类型迁移到 Custom Processor:这是一套独立产品,拥有不同的定价模式,需要你自行维护标注和训练生命周期,且每个版本的托管成本会随时间不断累积。

多供电点文档需要独立的 Splitter

预置解析器每份文档只处理一个供电点。任何合并账单(如电力和燃气合并)、或一份 PDF 包含多个计量表的情况,都需要在上游运行一个 Custom Splitter。这会在提取第一个字段之前,就为整个管道增加了成本、延迟和运维复杂度。

弃用问题:已宣布退役,却无迁移路径

对于当前正在评估 UTILITY_PROCESSOR 的团队而言,这是最关键的问题。

Google 在其 2026年2月发布说明 中宣布,以下已知公用事业处理器版本将于 2026年6月30日 退役:

  • pretrained-utility-v1.1-2021-04-09
  • pretrained-utility-v1.2-2022-12-15

对于其他处理器系列,同一公告中明确列出了继任版本:OCR 迁移至 pretrained-ocr-v2.1-2024-08-07,Invoice 迁移至 pretrained-invoice-v2.0-2023-12-06,Expense 迁移至 pretrained-expense-v1.3.2-2024-09-11,Bank Statement 迁移至 pretrained-bankstatement-v5.0-2023-12-06。然而,针对 Utility Parser,并未记录任何继任版本。没有公开的迁移目标,没有关于公用事业特定实体是否会被保留的声明,也没有迹象表明这项能力会被整合到其他处理器系列中,还是会被彻底停止服务。

这对架构意味着什么

今天任何基于 UTILITY_PROCESSOR 构建的系统,依赖的都是最后已知版本停留在 2021 和 2022 年、计划于 2026 年年中退役、且没有官方迁移路径的处理器。这不是一个可以忽略的版本小注脚,而是一个路线图风险未决的依赖——本质上是一个结构性问题:六个月后这个能力还存不存在。

对于短周期的原型或内部工具,这个风险或许可以接受。但对于维护周期以年计的生产系统,这就是一个必须在集成之前先解决的重要架构问题。

Amazon Textract:没有公用事业账单专用模型

AWS 提供了多个 Textract 专用 API,如 AnalyzeExpense、AnalyzeID、AnalyzeLending,却没有公用事业账单解析器或公用事业专用处理器。最接近的选择是 AnalyzeExpense——一个面向发票和收据的预置模型,无需模板即可提取标准化的财务字段(INVOICE_RECEIPT_DATE、VENDOR_NAME、ACCOUNT_NUMBER、明细行、税额合计等)。AWS 甚至在自己的 AnalyzeExpense 文档里拿公用事业账单做示例文档,但模型只是把它们当作普通发票处理,并没有将其视为具有自身语义结构的独立文档类型。

AnalyzeExpense 没有任何公用事业领域的对应能力,它的分类体系完全围绕财务和行政信息设计。用量数据、读表类型、费率周期、供电点标识全都落在它的 schema 之外。要提取这些信息,就得在上面另建一层:对 OCR 输出套业务规则、使用 Textract Queries,或训练自定义的后处理模型。平台只负责字符识别,公用事业语义的理解得靠你自己搭。

在路线图稳定性上,Textract 和 Google 正好相反:AnalyzeExpense 是一个活跃、维护良好的产品,AWS 也一直在扩展其标准化字段的分类体系,没有任何弃用迹象。但平台稳定并不能弥补功能上的空白——它只意味着你可以放心依赖这个基础,其余的一切仍需自己动手。

Azure AI Document Intelligence:平台成熟,但没有公用事业模型

微软的方案在关键方面与谷歌截然相反:路线图风险更低。Invoice模型已稳定集成在 Document Intelligence 历次 GA 版本(v2.1、2022、2023、2024)中,既无弃用信号,开发也持续活跃。若将平台稳定性和企业级支持作为主要考量,目前 Azure 比 Google Document AI 更具可预测性。

这并非平台局限性,而是范围决策问题。Azure 没有针对公用事业领域的预建模型。通用的 Invoice模型能可靠提取标准财务字段(VendorName、InvoiceDate、DueDate、TotalAmount、行项目、税额),但并不感知消耗数据、读数类型、服务标识符或费率周期。若需处理公用事业特有字段,路径是 Custom Extraction Models:标注文档、训练模型,并随版式变化进行维护。这是一种合理的做法,拥有 Azure 基础设施和 ML 能力的团队能成功实施,但这属于定制开发,而非开箱即用的预建方案。

如果你已深度投入 Azure 生态系统,且有工程资源去构建和维护自定义模型,Azure 是一个合理的基础。若你在寻找开箱即用的公用事业级提取能力则需自行在这个稳健但通用的平台之上搭建该层。

DIY 与 LLM 陷阱

使用托管服务的替代方案是自建提取流水线:OCR 层(Tesseract、AWS Textract、Azure Vision)、版面分析、字段提取逻辑、校验规则、人工复核队列。如果文档提取是产品的核心能力,这是一条合理路径;若它只是基础设施,则并非良策。

通常终结 DIY 尝试的是维护成本。供应商重新设计账单格式,新的发行方进入客户群,该类账单的准确率从 95% 跌至 60%,直到应付账款部门开始拒绝条目才有人察觉。当初构建流水线的团队早已分散,原本只需周末修复的问题拖成了一个月。

当处理量超过每月 5,000 张账单时,DIY 流水线的运营成本——并非构建成本,而是维护成本——通常高于托管 API 的费用。

LLM 路径存在相同问题,且引入了新问题

在原型开发中,使用通用 LLM(GPT-4o、Claude、Gemini)作为提取层正变得日益流行。其吸引力显而易见:编写一个提示词,就能获得结构化的 JSON,且在演示文档上效果极佳。然而,问题往往在规模化时才会显现。

幻觉。 当 LLM 无法清晰读取字段时,会生成听起来合理的输出。在 OCR 中,提取失败会产生空白或置信度标志。而 LLM 可能返回伪造的值,即看似合理但文档中并不存在的消耗量数据。如果下游系统信任输出而非验证其准确性,就会静默地吸收这些错误。

模式不一致。 LLM 无法保证在多次调用中生成相同的 JSON 结构,特别是当提示词应用于不同布局的文档时。字段名称会发生漂移,嵌套对象有时会被扁平化,数组有时会坍缩为单个值。在基于非确定性输出构建验证逻辑确实非常困难,且失败模式往往难以察觉。

模型版本变更会破坏行为。 当底层模型(GPT-4o、Gemini 或其他)更新时,提取行为可能会在毫无预警的情况下发生变化。在旧版本上一致输出的提示词,在新版本上可能会产生不同的字段名称、不同的数值格式或不同的边缘情况处理方式。这意味着你的提取管道对模型版本形成了隐性依赖,而该版本并非由你控制。

LLM 仅解决推理问题。 LLM 回答了“文档里有什么”这个问题,但不处理周边的任何事情。受密码保护的 PDF 仍需解锁,嵌入在 PDF 中的扫描图像仍需先提取模型才能阅读,多页文档仍需分块,失败的请求仍需重试,高吞吐量工作负载仍需异步处理、Webhook 投递及速率限制处理。这些功能都不随模型提供。选择 LLM 作为提取层的团队往往没有意识到,他们实际上也承诺了构建和维护围绕它的全套文档操作层,而在实践中,大部分工程时间恰恰花在这里。

话虽如此,LLM 在某些场景下确实好用:低流量的内部工具、一次性的提取任务,或者在正式搭建 pipeline 之前用原型验证 schema。但问题会出现在需要可靠性、可审计性或规模化的场景——而且你会意识到,模型本身只是整个系统需要构建的部分之一。

一图看懂:五种方案

前文已经深入介绍了每种方案。下表把 LLM 和 DIY 等各类方案的关键维度放在一起对比,方便你在选定方案前看清各自的取舍。

维度Google Doc AIAWS TextractAzure Doc Intel.LLM / DIYInvofox
公用事业账单专用模型有,即将下线无无自己搭建有
用量与读表类型不提取不提取不提取自己搭建可提取
多供应点 PDF 处理需额外的 Splitter不支持不支持自己搭建内置支持
自定义 schema 字段需重新训练写在应用代码里自定义模型完全灵活仅配置即可
反馈闭环手动重训练手动重训练手动重训练自己搭建自动
路线图稳定性2026 年 6 月下线稳定稳定受模型变更影响稳定
维护成本中等中–高中–高高,且持续投入低

Invofox 如何处理公用事业账单提取

公用事业账单是我们处理最多的五类文档之一。我们已在电力、燃气、水和电信领域提取了数十万份账单数据,覆盖多个国家、数十家发行方,应对过各种扫描质量、语言和账单结构。这不是在发票提取器上顺手加的功能——我们在这个领域深耕已久,深知通用方案会在哪里失效。

基于真实发行方多样性训练的模型

在新发行方上,准确率基线显著高于在精选子集上训练的模型,因为新模型已接触过那些即便表面呈现方式不同、却在各供应商间反复出现的版面模式。不过,每个新发行方都有各自的特点,下文所述的反馈闭环能帮助我们针对性地改进模型。

内置 PDF 拆分器

在多供应点文档进入提取流程之前,系统会先在上游进行处理。拆分器识别 PDF 中的供应点边界,并为每个供应点生成独立记录,每条记录各自独立流经提取管道。输出结果是按文档组织的供应点记录结构化数组,而非将不同电表或燃料类型的数据混为一谈的单一扁平对象。

自定义模式,无需重新训练

不同应用场景需要不同字段。ESG 报告需要 consumption_kwh、reading_type 和 billing_period;应付账款自动化需要 amount_due、due_date、iban 和 tax_breakdown;异常检测则需要电表读数历史、合同与实际功率水平、单位费用差额等。Invofox 允许客户自定义模式、字段、校验规则和置信度阈值,且无需重新训练。提取模型是共享的;模式和校验层则按客户定制。

超越模型:处理真实文档的基础设施

有必要明确指出评估中常被忽视的一点。大规模公用事业账单提取不仅仅关乎模型在干净样本上的准确率,更是一个基础设施问题。文档常以打破常规管道假设的格式抵达:带密码保护的 PDF、嵌入在 PDF 内的扫描图像、包含数百页并导致同步请求超时的文件、损坏的上传文件、零字节文件等。任何生产级管道都必须处理重试、异步处理、部分失败、webhook 投递保证和速率限制,所有这些都要在模型运行之前完成。这是搭建 DIY 管道的团队通常低估的运维层,而托管 API 要么直接提供这些能力,要么完全交由客户自行构建。

生产环境中的预期表现

标准 Invofox 水电账单 OCR 模型开箱即用的表现很不错,能准确提取常见字段,如发行方名称、账单日期、应付金额和 IBAN 等;但在特定领域字段上表现不一,例如非标准的用表格或未在该模型大量出现过的发行方特有的监管费用标签。改进循环是自动的:操作员对低置信度字段做的修正会作为训练信号反馈回去,使得该发行方账单的字段级准确率随着批次增加而提升。大多数客户在部署后的四到八周内即可达到目标准确率。

诚实的基准线

第一天:常见字段表现良好,发行方特有的布局怪癖表现中等。30-60 天后:对于大量处理的发行方,大多数差距已消除。任何供应商若声称在任意混合发行方场景下开箱即用即可实现完美准确率,那他们要么是在狭窄的基准上测试,要么是在诚实地隐瞒“准确率”的真实含义。

团队实际用它做什么

推动对可靠水电账单解析的需求的用例有一个共同点:下游特定系统无法容忍模糊、不完整或类型错误的数据。这不是文档归档工作流。而是实时数据管道,提取必须准确。

地址证明与 KYC

身份验证平台在用户入职时要求其提交水电账单以确认地址。系统提取姓名、地址、签发日期和提供商,以满足 KYC 和 AML 要求,无需人工审查。挑战在于长尾的覆盖率:处理主要国家公用事业公司的工作流,一旦用户提交来自小型市政或合作社提供商的账单就会失效。

已在身份验证平台中投入生产。

太阳能销售与系统设计

太阳能安装商要求客户上传电费账单以估算年消耗量、确定系统规模并生成个性化报价,而无需让客户手动抄录用量。常见问题是:客户上传旧账单或带有估算读数的账单。提取过程需要明确标记这些情况,以免报价引擎基于非代表性数字来设定系统规模。

已在太阳能销售平台生产环境运行。

能源管理系统

需要跨多个站点管理公用事业成本的组织,用 Invofox 大规模接入电、燃气和水费账单,自动为能源仪表盘供数。数据量是个现实问题:一个拥有 200 栋楼宇的组合,每月要接收 15 家以上公用事业公司的账单,就是每月数千份文档——版式各不相同,还以 PDF、扫描图片和邮件附件等各种形式送达。

已在企业级能源管理平台生产环境运行。

ESG 与碳核算

Scope 2 排放计算需要真实的用量数据,且类型必须准确(实测还是估算),并对应到每个供电点和账单周期。估算读数必须被排除或标记出来,但这个区别在不同格式的公用事业账单中并不统一,而这正是通用提取器失效的地方。

已在 ESG 和碳报告平台生产环境运行。

商业地产

需要处理成百上千个单元公用事业账单的物业管理者,用 Invofox 自动完成成本分摊、租户账单对账和运营报表。一个房东可能收到来自十几家不同公用事业公司、覆盖 50 处物业的账单,每家的账号格式和账单周期都不一样,这个规模下靠人工对账根本行不通。

已在房地产管理平台生产环境运行。

应付账款自动化与账单审计

处理大量公用事业账单的财务团队,用 Invofox 为 AP 工作流提供经过验证的结构化数据。审计工作流则用同样的输出检查费用一致性,并对照合同电价条款标记异常——这要求数据结构足以支撑这种对比,而不只是应付总额一个数字。

已在 AP 和公用事业管理平台生产环境运行。

这些用例都始于同一份原始文档,不同的只是哪些字段重要、适用哪些校验规则、下游系统期望什么格式。所以由提取厂商单方面决定提取内容的固定 schema,对相当一部分真实工作流来说是行不通的。正确的做法是一个可配置、且带行业默认值的 schema。

开始上手

校准任何提取工具最快的方法,就是把你真实的文档喂给它,并对照人工核验的金标准数据,测量字段级的准确率。整体准确率容易误导人:假设某系统有 99% 的概率正确识别 amount_due(应付金额),却只有 60% 的概率正确识别 reading_type(读数类型),其汇报的整体准确率可能是 80%,但这套系统在 ESG 报告流程中实际上是无法使用的。

如果你想看看 Invofox 如何处理你自己的水电费单据,最快的路径是试用区(playground):上传一张账单,实时查看结构化输出,并附带字段级的置信度分数。标准的水电费单据模型是预配置好的,无需任何设置。常见字段在第一张文档中就能表现出色;而特定发行方的特殊格式,则会随着后续批次的反馈不断优化。

API 基于 REST 构建,异步结果通过 webhook 推送。对于熟悉该技术栈的工程师来说,典型的集成流程——包括文档上传、webhook 接收端、schema 配置——耗时不到一天。上线前可以使用沙盒环境进行测试。如果你正在评估水电费 OCR API,或为生产管线比较不同的水电费解析器选项,基准测试(benchmark)是恰当的起点:它基于你自己的文档提供字段级准确率,而非基于精选的演示数据集。

对于大规模评估,Invofox 在任何商业合作前都会运行免费的性能基准测试。你只需定义需要的字段,上传一批文档,即可获得一份对照已验证输出的字段级准确率报告。请参阅性能报告页面了解方法论,或访问水电费 OCR产品页面查看完整的 API 与集成概览。如果除水电费外,你还需要解析银行对账单、工资单或其他类型的文档,Invofox 可以在同一管线、同一 API、同一 schema 配置模型下处理这些任务。

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原始来源: invofox

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