NB T 20248-2013 核电厂人机特性评价指南.pdf

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1、ICS 27. 120.20 F69 备案号:41479-2013 NB 中华人民共和国能源行业标准NB/T 20248-2013 代替盯/T798一1993核电厂人机特性评价指南Guide for the evaluation of human-system performance in nuclear power plants 2013一0608发布2013 -10一01实施国家能源局发布NB/T 20248-2013 口次前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 l 范围. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 规范性引用文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 术语和定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 人机特性评价. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4. 1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4.2 评价要求.2 4.3 人机特性度量的特点.2 4.4 评价方法.3 4.5 测试平台.7 附录A(资料性附求)章条对照表.9 附录B(资料性

5、附录)人机特性评价方法及E具的适用阶段参考. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 I NB/20248-2013 别言本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准代替盯/T798一1993核电厂控制宣人机特性评价)

6、，与EJ/T198-1993相比，除编辑性修改外主要技术变化如下zII 一-1彦泼了第1章范围:-彦玫了规范性引用文件(见第2章); -11彦战了术语人机接口的定义(见3.1); 二一删除了术语其他控制点、定性的方法、结论或数据及其定义(见1993年版的3.2和3.3): 一一删除了附录A人因评价方法比较表(见1993年版的附录A); 增加了本标准与IEEEStd 845的章节对照表(见附录A); -一一增加了人机特性评价工具的使用阶段(见附录的。本标准参考IEEEStd 845 核电厂人机特性评价指南。本标准由能源行业核电标准化技术委员会提出。本标准由核工业标准化研究所归口。本标准起草单位z

7、中广核工程有限公司、深圳中J-核工程设计有限公司。本标准主要起草人z张建波、贾明、张学刚、郭安、谷鹏E、刘燕子、史舰、毛婷、程波。NB/T 20248-2013 核电厂人机特性评价指南1 范国本标准规定了与核电厂的系统、设备和设施相关的人机特性评价方法及应用建议。本标准适用T以F几个方面:a) 研究人机特性的特征:b) 检验设计方案或操作方式的合理性:c) 比较不同的设计或配置方案:d) 评价系统的可维护性。2 规范性引用文件F列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。NB/T 20

8、061-201? 人网工捍.原则在核电厂系统、设备和设施中的应用3 术语和定义F列术语和定义适用于本文件。3.1 人机接r1human-system i nter face (HS 1 ) E作人员与其使用设备之间的交豆。该交互需要两个方向的信息交流，系统将状态信息提供给使用者，而使用者则提供控制信息给系统。注z人机接口的英文表述也写作man-machineinterface (刷I)，human-machine interface (HMI) , human-machine system (HMS) , human-computer interface (HCI)。4 人凯特性评价4. 1

9、慨述人机特性评价者需要明确:人员效能通过设计、开发、测试、运行以及维护等活动集成在系统性能中，肉而，人员效能是系统性能评价的一个必不可少的组成部分。人员效能受多方面因素影响，比如，环境条件、机构设置、培训以及从生理、感知到认知的过程等。评价者可以采用不同的度量方法和评价技术来对执行规定任务的人员效能进行评价。进行人机特性评价宜考虑以下几个方面za) 度量方法和评价技术的选择和应用:b) 人员效能数据的分析和解释:c) 认知过程的度量:d) 实验研究结果的总结:1 NB/T 20248-2013 e) 针对某些任务建立有针对性的效能准则。4.2 评价要求评价者应选择适当的度量方法、搜集数据、分析

10、总结并给出结论。度量方法的选择取决于总体评价的目的以及其他限制条件。受限于这些条件，不同的方法只能适用于某些特定的情况。评价者宜首先明确用于判定人机特性可接受性的准则，以阐明要得出的结论。如果没有某种形式的可接受准则，评价者执行的工作就只是度量而不是评价。这些准则可以是非正式的(评价者关于人机特性可接受性的意见)或者是正式的(与度量方法相关的特定准则，比如z操纵员在规定时限内的诊断)。在总体评价中也可以使用其他特性评价准则(比如，在核电厂运行中维持安全功能的足够裕度)。适用的可接受准则应在总的系统开发过程中做出规定，包括项目的目标和限制条件。4.3 人机特性度量的特点4.3.1 选择人机特性应

11、量时需要考虑的因素在选择人机特性度量时宜考虑下放因素，以便选出最能反映人员妓能的重要的和J度量的方面:a) 可接受性z所有层面k的评价者对所用度量方法的认可度:b) 准确性z度量误差的最小化:c) 适用性:不是所有的方法都适用于系统设计和运行的所有阶段。因此，在人机特性评价中确定适用的具体度量方法是十分军耍的，应考虑每种度量方法在系统设计和评价中的适用性:d) 偏好z度量结果与系统误差或错误的无关程度:e) 无扰性z度量方法改变或影响被测性能的程度。应避免度量方法影响工作者的效能或者对当前行为产生扰乱:f) 精确性z仪器、传感器或者仪表的精密度:g) 可靠性z度量结果在同样环境F的复现率和一致

12、性的程度:h) 资源z实施度量所需的物项，比如时间、预算、人员、设备、后勤，以及对专业技能的需要:i) 灵敏度z度量方法在关注的尺度内区分有效变化的能力:j) 有效性:一种r只戎方法被证明能用于度责目标对象再度。4.3.2 主观应量和喜剧j主量主观度量得到的数据来源于使用者或者专家的判断及意见(比如z对任务难度的判断。这种度量，虽然易受个人偏好和观点的影响，但对复杂行为或推理行为(例如解决问题来说道，常是最实用的方法。只要关注4.3.1中描述的因素，在多数情况下，主观评价中个人偏好的根源是可以得到控制的。主观度量，比如询问对设计的意见，可以得到一些定性的数据。在主观度量中采用数字表示的分级级别

13、也可以获得定量的数据。可以用统计方法对主观方法或客观方法得到的数据进行分析。采用统计方法增加了特性评价的规范性和客观性。客观度量得到的数据来源于可观测的人的行为(比如，完成任务的时间)。客观度量不像主观度量那样易受个体意见偏好的影响。客观度量得到的数据包括反应时间、失误概率、访问的画面类型、特定控制动作的发生次数等。虽然从无法观测的人的行为(如认知过程获得客观度量数据十分困难，但是这些数据有助于评价者说明人的复杂行为。当客观度量应用于可观测的行为肘，所获得的客观度量数据能用于推断出实验组之间的差异，以及样本和样本所在群体之间的差异。4.3.3 采用多种度量2 NB/T 20248 2013 鉴

14、于人机特性评价的特点，单一的度量可能无法产生充分有效的结果。在这种情况下，可采用多种方法度量同一种特性。从多种度量得到的数据之间的一致性将提高结果的可信度。增加评价所采用的度量，应能证明其在数据搜集和处理过程中所付出的成本对于预期的好处来说是值得的。当然，如果采用的是简单的度量方法，其所增加的成本是较小的。4.4 评价方法4.4.1 分类人机特性评价方法按其应用方式的不同可分为以下四类:a) 书面评价法:b) 观察法:c) 专家判断法:d) 实验法。注z本标准所介绍的人机特性评价方法用于支持NB/T20061一中所述的系统设计的人机特性评价。人因设计分析方法(比如任务分析、功能分析、作业分析和

15、关联分析)不包含在本标准中，见NB/T20061一描述。4.4.2 书面评价法4.4.2.1 主要特征书面评价法与其他方法的不同在于不需要对系统或人员的实际特性进行观察。其给出的结果可能只是可接受的或不可接受的简单结论，或是等级的排位，或是优劣的数字指标。书面评价方法包括核查表法、问卷与访谈法和运行经验评估。4.4.2.2 核彗表法4.4.2.2.1 概述核查表是一个清单，该清单描述了设备或系统为满足人肉工程原则所应具有的特性。核查表用于将复杂的实体分解成易于理解的要素。这类人因工程要素通常关心的是预期的信息或控制功能是杏可用、其设计特性是否适宜、是否获得了特定的性能结果。核资表的条目应该简单

16、明了。如果核资表的条目太笼统，那么评价者的判断就会比较随意，将可能导致评价结果可信度较差。如果核资表的条目太具体，那么它应用起来将会有一定难度。评价者需要考虑核查表中的哪些条目适用于设备或系统的各个部分。宜建立并保留核查表选择这些条目内容的依据。4.4.2.2.2 用途核资表可用于以下四种不同的情况:a)作为记忆辅助，提醒评价者对特定的特性进行评价:b)作为参考标准，为设计验证提供准则:c)作为验证过程和结果的记录文档:d)作为设计者的设计导则。4.4.2.2.3 适用性核查表法可以在完成设计模型或原型机之后，在软件或硬件选择之前应用，也可以在最终设计完成后用作测试和评价的一部分。4.4.2.

17、2.4 选用依据3 NB/T 20248-2013 使用核查表法不需要专门的设备或技术。核查表条目清晰明确可以减少评价者为执行评价所需进行的培训。核资表法的一个主要优点就是应用起来相对简单，并可以在设计过程的其机领域应用。设计良好的核查表可以降低不同评价者问差异所带来的影响。核查主运法的缺点在于需要确充符合要求的基本准则、编写核查条目、编制核查表的格式、生成核资表并保持与当前设计规范的F致性。4.4.2.3 问卷与坊谈法4.4.2.3.1 慨述问卷和访谈等调查方法能够用于评价潜在使用者的需求、知识、态度、意见、信念、看法、期望和反应，但不能评价系统的性能。问卷由.组需要使用者书面同答的15面问

18、题组成。问题可能是开放式的，允许受访者根据自身意愿提供或多或少的信，且，也可能采用选择题和等级评定的形式。访f谈是指评价者与受访者之间采用面对面或电话交流的方式。根据所问问题的结构和所需回答的不同访谈技巧有所差别。访谈可以采用a套标准化的问题，并仅允许预定的儿种答复，也可以使用一个确定大概话题范围的讨论指南，但并不限定具体问题和同答内容。4.4.只.3. 问卷设置所提出的问题和所需要的阿答应简单和容易理解，这一点对于问卷调查尤为重要，因为受访者可能无法要求对问题进行澄清。问卷和访谈条目院预先在具有代表性的受访者中进行测试。可以使用已有的问卷和访谈方法，而不必开发新的问卷。问额的措辞!奄避免问答

19、产生个人偏好。对于间一主题可采用多个问题提问以检验所得到辑:案的可靠性。评价者应熟悉访谈技巧和数据评价。问卷中应尽量避免敏感问题。4.4.2.3.3 适用性问卷与访谈法在概念设计阶段和评价系统特性的可接受性方面是特别有用的。4.4.2.3.4 选周依据问卷与ii谈:去主要有以F优点:) 易Jf且成本相对ft.是:b) 相对于其他方法，允许评价者询问相对更多的问题:c) 问题直观，易于理解:d) 提供种简单的手段，能够评价潜在使用者对系统，特性反应方面的细小变化。问卷与访谈法的主要缺点是，受限于个体对经验或意见的表达能力(而非系统性能)，并受到多种因素的影响，可能会产生不真实的响应(见4.3.2

20、)。4.4.2.4 运行经瞌评估4.4.2.4.1 概述主运行经验评估是检查和评价在核电厂内部和工业领域与待评估系统相似的系统与人机特性相关的运行经验。该方法需要对归档数据进行评估，例如许可证事件报告、重大事件报告、重太运行经验报告、核电厂纠偏系统、操作和维护的日志和记录，以及有经验的核电厂人员的访谈数据。4.4.2.4.2 需求4 . NB/丁20248-2013该方法需要访问数据、事件有关人员和有经验的系统人员，还需要一种评价数据适用性的技术。运行经验评估者应熟悉工业和核电厂专业数据库，熟悉访谈技巧以及数据评价。4.4.2.4.3 适用性在早期的设计工作中使用运行经验评估数据可以发现潜在的

21、问题，同时可以找出经历过类似问题的人员。这种方法经常用于评价(和预测正常和异常运行状态下的人机特性。4.4.2.4.4 选用依据虽然这种方法很简单，但由于需要对大量的数据源进行评价以确定其相关性，这种方法应用起来可能会比较耗时和繁琐。历史数据是辅助数据，其可能是不适用的(尤其对于新系统)。该方法的有效性取决于以F几个方面t是否有可供评估的数据，以及这些数据是否真实地反映了旧的系统或人机应用:研究中的建议的(新)应用情况:评估者收集、理解和使用数据的技能。4.4.3 观察法4.4.3.1 主要特征观察法与其他评价方法的不同在于要求评价人员观察操纵员在待评价系统或能代表待评价系统的测试平台(见4.

22、5)上的操作情况。观察法包括演习法和言语记录法。4.4.3.2 演习法4.4.3.2.1 概述演习法是使用最广泛的一种观察法，让被评价系统的潜在使用者演习为成功操作新系统所需要执行的一个或多个任务，在执行操作任务的同时，评价者提醒使用者对其行为进行描述。虽然演习法不必事先分析就可以进行，但是如果事先通过任务分析，确定演习中使用者应有的行为和反应，则此法的效果会更好。4.4.3.2.2 应用形式演习法对设备的评价可以通过实体模型、培训模拟机或实际核电厂等来进行，也可以是操纵员使用操作规程在桌面上进行分析。4.4.3.2.3 适用性演习法适用于设计过程中的任何一点，一般在设计阶段中原型系统(例如实

23、体模型建成后进行。这种方法可用于评价设备设计和作业程序能否恰当的支持人员效能。同时该方法还能够有效地在全面运行的系统上评价操作规程。4.4.3.2.4 选用依据演习法的成本取决于评价的范围和所采用设备的性质。利用演习法进行有效的评价需要评价过程与实际操作之间具有一定的相似性。此法能够提供丰富的定性结果，但却难于形式化。4.4.3.3 盲语记录法4.4.3.3.1 概述5 Nt3lr 20248-2013 言语记录法通过让使用者(或专家)在执行所选任务时大卢说出臼己正在做什么来实现。这种类型的语言表达，能够反映出在工作记忆中的信息和任务执行过程中的认知过程。言语记录法可以记录形成一个完整的使用者

24、对话记录。所选任务既可以采用演习法(非实时的)，也可以用高逼真度模型实验(实时的)作为其评价的一部分(见4.4.5)。所形成的数据可以非正式刷作为自释性记录来处理，也r.tJ以进行非常规范化的分析。4.4.3.3.2 需求条件进行言语记录法需要的主要条件包括被评价系统或系统原型、使用者、规范化分析框架和记录使用者的言语的方法。4.4.3.3.3 适用性言语记录法可以在设计阶段中原型系统(例如实体模型)建成后进行。使用这种方法有助于确保设备设计和作业规程能够正确地支持使用者的认知模型和人员放能。4.4.3.3.4 选用依据言语记录法的数据比较容易获取，且该方法可与4.4.5所述的其他儿种方法配合

25、使用。该方法的使用成本取决于所用模型的范围以及评价场景的复杂性。一般来说，使用全范围模拟机演习预计的电站事故瞬态过程的戚本要高于使用部分范围模拟机的成本，该方法的有效性取决于实际操作条件和测试装置之间的相似程度。此法i且常给出般精确性的定性结束，对一致性和可理解性问题很灵敏。对言语记录法的数据进行分析是非常耗时的，制定一个用于对比使用者行为的预定模型会很有帮助。使用言语记录法的前提是认知过程发生的足够缓慢，能够用言语加以描述。在某些情况f，言语记录法可能会对主要任务产生干扰。4.4.4 专家判断法4.4.4.1 概述专家判断cj_依据在特定领域坦明有能力附专家的意见2这种方拴在对特定技术陀题进

26、行评价时使用。专家:生在于其在所JC注fuf%项方面的训练和经验u年豆豆l:d在该学科领域有4仨背示，夜同行吗正在开展研究的人认为有资格解决问题的人。在核工业中应用的专家判断法，从非正式协商一致的方法，到较为正式的心理测量方法(例如，使周某些尺度对专家的判断进行量化)，其中心理测量法对专家的判断过程要求更加规范和准确。不管选择什么样的方法征求专家意见，训练有素的评价者要能够开展、协调、管理意见征集过程，并对其结果进行评价。德尔菲法(Delphi)和讨论法CNominalGroup)是典型的基于群体判断的协商一致方法，群体判断一般优于个人判断，因为其结果往往更准确。德尔菲法要求参与者完成一个调查

27、表或问卷，参与者在其中提供他们的意见以及该意见的依据。独立的评价人收集和整理调查结果，然后发出第二轮调查表或问卷，对第轮调查中收到的意见和评价进行说明。这种过程将重复进行下去，直到达成一致。讨论法与德尔菲法很类似，从多名专家中征集判断，并对其进行评价和澄清。最大的不同在于，讨论法是在面对面的会议上通过对话达成共识的。还可衍生出一类专家判断法，其依靠比例方法使得变量定量化。例如，成对比较法和比例估计法是两种比较常用的定量方法，这种方法还可用在人员可靠性分析(四川中口4.4.4.2 挝剧性6 a , NB/T ?O?48- -2013 专家判断法可用于系统设计或评价过程中的任何一点，即使在尚无设备

28、的情况F也可以使用。专家判断法的几种典型应用za) 对复杂、罕见或未知的现象作出评估:b) 预测未来的事件:c) 了解解决问题或制定决策的方法和l过程:d) 新技术的选择与成熟性的确定。在核电厂的概率安全评价中，专家判断法在人员失误概率估算方面起着很重要的作用。4.4.4.3 选周依据专家判断法的优点在于当其他数据不可获得时专家意见通常仍是可获得的，且获取知识所需时间和经费较少。缺点是专家专业知识水平可能会相差较大，且并不总是能够达成致。4.4.5 实验法4.4.5.1 概述实验法用于解答人机交互的特定问题(即某些假设)，实验法与其他评价方法的不同之处在于za) 评价者创造用于进行性能现测的必

29、要条件:b) 评价者控制仅使实验所需情景的关键性特征改变的条件:c) 评价者控制哪些人能够进入实验环境中。以上这些可控的条件强化了潜在有用的性能指标的选择，关于这些指标的详细描述参见ANSI/AlAAG-035一1992.得到结果后，需进行统计检验以确定在不同的实验场景下，所观察到的效能差异是否重要。作为被试者的人员-t，-1可以接受询问，以进一步探究支持所观察行为的根本过程。4.4.5.2 美注要点由于设计、实施、实验数据分析的复杂性，实验只能由在相关技术方面受过培训的人来承担。评价者需选择适当的效能度量方法，确定需要测试的科目，并控制测试条件。设计实验控制时应尽量减少可能引起特性变化的外来

30、事件。在设营实验时$评价者需要将具件的问题转化成为一费可观察、可重复、以及可进行比较的测试条作。4.4.5.3 适用性实验法对于人机接口评价、设备选型和评价部十分有用。4.4.5.4 选用依据实验法的主要优点在于其能够提供有关系统性能的更加客观的结果。然而该法仅能用于评价有限数量的处于若干个离散水平上的变量。由于需要进行严格的控制，该法使用成本昂贵且耗时。4.5 测试平台f.lI用某种形式的测试平台来实现4.4中描述的人机特性评价方法。测试平台是用于代替待评价的系统设计的任何器材或设备，测试平台可以是表达系统设计功能的简单的纸质图画，或是用视频显示单元cvmj)显示的快速原型样机所实现的人机接

31、口CHSO.或是高逼真度的实现实际系统人机接口以及相关行为的实时模拟器。随着测试平台的逼真度增加，其结果将更可信。作为选择评价方式的部分宫评价者应选择一个适当的测试平台。在设计早期，高逼真度测试平台难以实现，此时评价者只能采用低逼真度的简单的测试平台。然而，大多数核电厂设计是由现有的、在7 NB/20242013 役的设计演变而来的，有全范围模拟机和受过培训的运行班组支持。这就允许评价者使用高逼真度平台进行评价，普遍使用的测试平台如下za) 系统功能或人机接口的草图:b) 人机接口的画面或者照片:c) 人机接口的静态实体模型(由纸板、纤维板或者木头等便宜材料搭建，最好采用全范围模型hd) VD

32、U显示快速原型(可以装在人机接口(比如盘台)静态，实体模型上，以增加整体逼真度); e) 人机接口的全范围动态模拟机(比如，控制室模拟机); f) 真实机组竣工设施:评价方法可作为调试的一部分)。8 附录A(资料性附录)章条对照表NB/T 20248-2013 本标准与IEEEStd 845-1999相比，章条编号发生了变化，具体对照情况见表A.lo表A.1 本标准与IEEEStd 845一1999的草条编号对黯情况一一一一二十一一一二一本标准章条编号对应IEEE标准的章条编号户一-一一一2 3 4 3 4. 1 3. 1 4.2 3.2 4.3 3.3 4.3.1 3.3.1 4.3.2 3

33、.3.2 4.3.3 3.3.3 4.4 3.4 -4.4.1 悬置段/4.4.2 3.4.1 4.4.2.1 运置段4.4.2.2 3.4. 1. 1 4.4.2.3 3.4. 1. 2 4.4.2.4 3. 4. 1. 3 4.4.3 3.4.2 竖一一一4.4.3.1 是置段4.4.3.2 3.4.2.1 4.4.3.3 3.4.2.2 4.4.4 3.4.3 4.4.5 3.4.4 4.5 3.5 9 N8/T 20248-2013 附录8(资料性附录)人机特性评价方法县工具的适用阶段参考本标准给出f人机特性评价方法及r:具所适用阶段的参考，具体情况见表B.10 表B.1 人机特性评价

34、方法及工具的适用阶段阶段主要用的评价方法主要用的测试于台或工具问卷与访谈法人机接口的画面或者照片概念设计专家判断法运行经验评估核查表法核查表问卷tJ访谈法人机接口的画面或者照片初步设计运行经验评估专家判断法演习法人机接口的静态实体模型核查表法核查表问卷与访谈法详细设计言语记录法专家判断法实验法VDU显示快速原型核查表法核查表间卷与访谈法言语记录法建造阶段专家判断法VDU显示快速原型实验法人机接口的全尺寸动态模拟机实际机组问卷与访谈法言语记录法运营阶段专家判断法一一一一一一实验法人机接口的全尺寸动态模拟机实际机组10 J 1 NB/T 024S-二2013参考立献1J ANSI!AlAA G-0

35、35-1992 Guide to Huma.n Performance Measurement ?J IEEE Std 100-1996 IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronic Terms, Sixth Edition 3J IEEE Std 1023-1988 IEEE Guide for the Application of Human Factors Engineering to Systems, EQuipment, and Facilities of Nu c1 ear Power Generating Statio

36、ns 4J IEEE Std 1082-1997 IEEE Guide for Incorporating Human Action Reliability Analysis for Nuclear Power Generating Stations 5J IEEE Std 1?89-1998 IEEE Guide for the Application of Human Factors Engineering in the Design of Computer-Based Monitoring and Control Devices for Nuclear Power Generating Stations 11 的FONl叶NONZ 中华人民共和国能源行业标准核电厂人机特性评价指南NB/T 20248-2013 * 核工业标准化研究所发行北京海淀区骚子膏1号院邮政编码:100091 电话:010-62863505 机械工业信息研究院印制部印刷版权专有侵权必究* 2013年10月第1次印刷定价27.00元2013年10月第1版印数1-200