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我需要签证还是可以使用免签证过境？
是的，作为美国公民，您已经获得了前往墨尔本（澳大利亚）的确认往返机票，并且无需进入该国家（即通关移民），因此有权在中国进行长达24小时的免费过境。
根据签证和护照
美国国家（美国）/加拿大（CA）登岸中国（人民代表）（CN）目的地澳大利亚（AU）还请检查以下目的地信息
中国（人民共和国）（CN）
TWOV（无签证过境）：需要签证，但持有经确认的继续飞行，邮轮或火车票的乘客最多可携带。公交详细信息，请点击这里24小时制。包括运输 在中国境内的多次停留
（人民代表），总运输时间最长为 允许24小时。他们必须前往第三国。
另外，如果您想去机场外面观光，则可以在抵达时申请临时居留许可
资料来源：24小时直达中国
根据24小时免签证过境规定，直接通过中国大陆过境且停留时间少于24小时的国际航班，轮船或火车乘客无需签证。这项政策适用于几乎所有国籍。乘客应持有前往第三国家或地区的机票，并已确认座位。
如果他们想在24小时内离开港口前往城市观光或转移到另一个港口，他们可以在抵达时申请临时居留证。那些在24小时内在中国多个城市转移的人也可以享受这项政策。例如，如果一个人的旅行是洛杉矶–北京–上海–曼谷，而在中国的总时间少于24小时，那么乘客仍然可以享受24小时的直接过境。
维基百科还确认您可以在北京机场获得24小时过境签证：
24小时过境规则允许旅客在中国大陆境内进行多次停留，只要旅客的航班段在24小时内离开中国大陆即可，因此可以通过中国的入境口岸进入中国境内的多段国内航班，并在24小时内从其他入境口岸出发。与其他国家/地区的过境规则相反，所有过境旅行者即使不打算离开机场，也必须经过移民和海关检查，只有到达北京首都国际机场的旅客可以直接前往机场。无菌过境区，无移民检查。
即使在中国大陆只有一个中转站的乘客也可以离开中转区，但是他们也必须在24小时内离开中国。
请注意，从PEK到MEL没有直接的亚航航班，但是有一个通过KUL的中转航班。但这并不重要。
如果飞往PEK的航班延误，您可能会遇到重大问题，因为在这种情况下，您会错过转机航班，因此错过了免签证过境的资格。
另一个问题是说服多伦多的登机口代理让您办理登机/登机手续。准备好您的亚航航班详细信息（已经是登机牌），并打印出来，以显示并引导他们进入相关的Timatic页面。我在这里和这里都写过关于这个问题的文章，请阅读。总之，这很好，但请随身携带证据。
否则，您应按@AliAwan的回答中所述进行罚款，即符合24小时免签证过境的资格，除此之外，您还符合72小时免签证过境的资格-但是，对于您而言，这并没有太大的不同这段短暂的时间，我不会离开机场，只有在遇到某人的情况下才去移民。