CN101136793A - 一种基于网络处理器的通讯协议监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于网络处理器的通讯协议监测系统及方法,系统初始化后,多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块将现网数据转换到媒体流总线上;网络处理器核心处理模块通过媒体流总线提取对应接口数据进行预处理,发送数据至以太网交换模块,根据网络处理器核心处理模块与主处理器模块之间的对应关系,把预处理后的数据转发给相应的主处理器模块,对接收的预处理后的数据进行深度处理。本发明将最新的网络处理器引入到通讯协议监测系统的接口模块,提高了接口模块的处理能力,通过对现网数据预处理,增强了主处理器模块对大容量数据的处理能力。
Description
技术领域
本发明涉及通讯协议监测技术领域,具体涉及到通讯系统中一种基于网络处理器的通讯协议监测系统及方法。
背景技术
为了监测通讯网络的运行质量,及时发现各种异常,国内各大电信运营商以及通信管理局,都上马建设了自己的通讯协议监测系统。在中国专利200410077710.0、中国专利200410096099.6、美国专利US6633555、美国专利US6501950、欧洲专利EP1212898A1中都对通讯协议监测系统的架构进行描述。
对于一个通信协议监测系统来说,现有常见的做法是:通过镜像或者高阻的方式,把现网上的数据提取出来,保留其中的信令,交给服务器或者小型机,完成后续的事件合成等深度处理。
在一个通讯协议监测系统中,接口模块的设计是其中的关键技术之一,接口模块承担着从各种类型的物理链路采集数据并完成预处理的功能。目前,国内的固定电话通信网和移动通信网中,最常见的物理链路是E1传输线路,所以当前的通信协议监测系统主要都是用于监测E1传输线路的。
随着通讯技术的迅猛发展,被监测系统的物理接口类型开始由E1传输线路向更高带宽的物理接口类型发展,如百兆以太网、千兆以太网、ATM(over STM-1)等等。因此,通讯协议监测系统的接口模块必须要能够适应新的需求。
网络处理器是近年来出现的一种新型专用处理器,专门处理大流量的网络数据,如千兆以太网、POS(Packet Over Sonet)等。从内部结构上来说,网络处理器在一块芯片中集成多个处理器内核,其中有专门用于管理整个芯片的处理器内核,称为系统管理CPU核,其他多个处理器内核(通常情况下,不少于4个)专门用于大流量的数据处理,称为数据面处理CPU核。目前,提供网络处理器的公司有Intel、Agere、Freescale等。
在中国专利03111162.9中,描述了针对广域数据网进行数据监测的装置,其中网络探针就相当于通讯协议监测系统的接口模块,在该专利中,网络探针是由接口卡、接口管理模块、信息处理模块、故障分析模块、信息比较模块、报警模块、普通网卡、CPU、内存、主板、硬盘组成。一个探针可以插入若干块接口卡,如分时隙E1接口卡、透明2M接口卡、同步串行接口卡、以太网接口卡等。在该专利中,并没有描述如何处理ATM(overSTM-1)接口,而且接口卡和CPU之间通过PCI总线方式通信,因为PCI总线是共享式总线,当接口卡数量增多时,只能共享带宽,从而导致性能下降。
在美国专利US2004071130中,描述了基于网络处理器的接口模块设计,在该专利中,把网络处理器引入到接口模块的设计中,可以有效提高接入能力。但在该专利中,一个网络处理器模块和一个主处理器模块通过通信链路相连,虽然网络处理器的接入能力很强,但是主处理器模块和通信链路就成为新的瓶颈。为此需要引入一种机制,当需要处理的数据量很大时,一个网络处理器模块可以和多个主处理器模块对应,把处理工作分担到多个主处理器模块中。
现有的通讯协议监测系统相关专利中,主要存在两个问题:第一,现有的专利主要针对E1线路上的数据采集,没有提供对ATM(over STM-1)等大数据流量接口的支持;第二,在引入网络处理器之后,采用什么机制保证大流量数据的处理,并未得到有效解决。因此,现有的技术存在不足之处,有待改进和发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种基于网络处理器的通讯协议监测系统及方法,解决在通讯协议监测过程中对大数据流量接口的支持及大容量数据处理的实现问题。
本发明提供一种基于网络处理器的通讯协议监测系统,包括:
多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块,用于将多路10/100/1000Mbps以太网电接口上的数据转换到网络处理器的媒体流总线上;
网络处理器核心处理模块,与所述多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块相连接,从所述媒体流总线上提取对应接口类型的现网数据,对所述现网数据进行预处理;
若干主处理器模块,用于对预处理后的现网数据进行深度处理;
以太网交换模块,连接于所述网络处理器核心处理模块与若干主处理器模块之间,用于从所述网络处理器核心处理模块接收预处理后的数据,将预处理后的数据转发至若干主处理器模块。
进一步地,所述不多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块,包括多路10/100/1000Mbps以太网电接口物理层部分、多路10/100/1000Mbps以太网媒体接入控制层部分、媒体流总线插座。
进一步地,所述网络处理器核心处理模块包括:网络处理器、双倍数据速率同步动态随机存储器DDR SDRAM、同步静态随机访问存储器Synchronous SRAM、版本闪存Flash、起动程序闪存Flash、以太网MAC+PHY芯片、媒体流总线插座;
该模块对采集到的现网数据进行包括数据包重组、或数据过滤、或异常数据处理、或信令数据提取、或时间戳处理的预处理操作,通过所述以太网MAC+PHY芯片将预处理后的数据通过以太网交换模块发送给主处理器模块。
进一步地,所述网络处理器核心处理模块与主处理器模块之间的对应关系为:
当1个主处理器模块满足对预处理后数据量的处理时,所述对应关系配置为1个网络处理器核心处理模块对应1个主处理器模块;
当1个主处理器模块无法负担对预处理后数据量的处理时,所述对应关系配置为1个网络处理器核心处理模块对应多个主处理器模块。
进一步地,所述主处理器模块是一台服务器、或一块包含高性能处理器的电路板,其对预处理后的数据的深度处理包括呼叫事件合成、或生成统计报表、生成告警。
本发明还提供一种基于网络处理器的通讯协议监测方法,包括如下步骤:
S1、系统初始化后,多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块将对应该接口类型的现网数据转换到媒体流总线上;
S2、网络处理器核心处理模块通过媒体流总线提取数据并对所提取的数据进行预处理,将预处理后的数据发送至以太网交换模块;
S3、以太网交换模块根据网络处理器核心处理模块与主处理器模块之间的对应关系,把预处理后的数据转发给相应的主处理器模块;
S4、主处理器模块对接收的预处理后的数据进行深度处理。
进一步地,步骤S1中所述系统初始化包括:
系统中接口芯片的初始化和配置、或系统软件相关数据结构的初始化和配置、或整个系统的绝对时间同步、或网络处理器核心处理模块和主处理器模块之间对应关系的配置、或各种信令数据过滤条件的配置。
进一步地,步骤S2中所述网络处理器核心处理模块对现网数据的预处理包括:
对于数据进行过滤、或数据包重组、或异常数据处理、或信令数据提取、或时间戳处理。
进一步地,步骤S3中进一步可分为:
在1个主处理器模块满足对预处理后数据量的处理时,所述对应关系配置为1个网络处理器核心处理模块对应1个主处理器模块,将预处理后的数据转发至1个主处理器模块;
在1个主处理器模块无法负担对预处理后数据量的处理时,所述对应关系配置为1个网络处理器核心处理模块对应多个主处理器模块,,将预处理后的数据转发至多个主处理器模块;
若多个主处理器模块之一出现故障时,网络处理器核心处理模块进行冗余备份,由以太网交换模块将预处理后的数据转发至其它主处理器模块进行处理。
进一步地,步骤S4中所述深度处理包括呼叫事件合成、或生成统计报表、或生成告警。
本发明将最新的网络处理器引入到通讯协议监测系统的接口模块,有效提高了接口模块的处理能力,并且通过增加以太网交换模块,实现了网络处理器和主处理器之间的灵活配置,同时,物理接口和网络处理器分离设计,以提高系统的通用性、灵活性和易扩展性。通过对现网数据预处理,增强了主处理器模块对大容量数据的处理能力。
附图说明
图1是本发明对应的原理框图;
图2是多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块(模块1)原理框图;
图3是多路千兆以太网光接口模块(模块2)原理框图;
图4是多路ATM(over STM-1)PHY模块(模块3)原理框图;
图5是网络处理器核心处理模块(模块4)原理框图;
图6是本发明对应的数据流示意图;
图7是本发明通讯协议监测方法对应的处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的通讯协议监测系统及方法作进一步详细说明。
如图1所示,显示了本发明的一种基于网络处理器的通讯协议监测系统,其原理框图可具体描述如下:
该基于网络处理器的通讯协议监测系统,包括以下模块:
多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块(模块1)、多路千兆以太网光接口模块(模块2)、多路ATM(over STM-1)PHY模块(模块3,其中PHY的中文含义是物理层,即完成相关接口的物理层功能)、网络处理器核心处理模块(模块4)、以太网交换模块(模块5)、主处理器模块(模块6)。
对上面所述模块1-6的进行详细说明如下:
(1)所述多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块(模块1),指的是多路10/100/1000Mbps以太网电接口接入模块,包括多路10/100/1000Mbps以太网电接口PHY部分、多路10/100/1000Mbps以太网MAC部分(注:MAC的中文含义是媒体接入控制层)、媒体流总线插座,其原理框图如图2所示。本模块的主要功能是把多路10/100/1000Mbps以太网电接口上的数据转换到网络处理器的媒体流总线上,以便于网络处理器接收;
(2)所述多路千兆以太网光接口模块(模块2),指的是多路千兆以太网光接口接入模块,包括多路千兆以太网光接口PHY部分、MAC部分(其中以太网PHY部分和以太网MAC部分可以集成在一块芯片中)、媒体流总线插座,其原理框图如图3所示。本模块的主要功能是把多路千兆以太网光接口上的数据转换到网络处理器的媒体流总线上,以便于网络处理器接收;
(3)所述多路ATM(over STM-1)PHY模块(模块3),指的是多路ATM(over STM-1)接入模块,包括ATM(over STM-1)PHY部分、媒体流总线插座,其原理框图如图4所示。本模块的主要功能是把多路ATM(overSTM-1)上的数据转换到网络处理器的媒体流总线上,以便于网络处理器接收;
上面描述的多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块(模块1)、多路千兆以太网光接口模块(模块2)、多路ATM(over STM-1)PHY模块(模块3)实现的功能都是把物理接口的对应接口类型的数据接收下来,并转换到和网络处理器连接的媒体流总线上,它们之间的区别在于分别针对不同物理类型的接口。
(4)所述网络处理器核心处理模块(模块4),指的是网络处理器最小系统,包括网络处理器、DDR SDRAM、Synchronous SRAM、版本Flash、起动程序Flash、以太网MAC+PHY芯片、网络处理器的媒体流总线插座,其原理框图如图5所示。本模块的主要功能是对采集到的现网数据进行预处理,如数据包重组、异常数据处理、信令数据提取、时间戳处理等,然后通过以太网MAC+PHY芯片,把处理后的信令通过以太网交换模块(模块5)发送给主处理器模块(模块6),再由主处理器模块(模块6)完成后续的深度处理;
(5)所述以太网交换模块(模块5),主要完成网络处理器核心处理模块(模块4)和主处理器模块(模块6)之间基于以太网的数据转发。引入以太网交换模块(模块5)的作用在于:
一是可以实现网络处理器核心处理模块(模块4)和主处理器模块(模块6)之间灵活的对应关系,而且这种对应关系可以随着采集到的数据量大小实时加以调整。当采集到的数据量较小时,可以配置为1个网络处理器核心处理模块(模块4)对应1个主处理器模块(模块6)、或者多个网络处理器核心处理模块(模块4)对应1个主处理器模块(模块6),当采集到的数据量大到1个主处理器模块(模块6)无法负担时,就实时切换为1个网络处理器核心处理模块(模块4)对应多个主处理器模块(模块6)、或者多个网络处理器核心处理模块(模块4)对应多个主处理器模块(模块6);
二是可以实现网络处理器核心处理模块(模块4)的冗余备份,当系统中配置多个主处理器模块时,如果1个主处理器模块(模块6)出现故障时,网络处理器核心处理模块(模块4)可以把采集到的信令数据发送给其他主处理器模块(模块6),以保证系统的可靠性。
(6)所述主处理器模块(模块6),主要完成对预处理后的协议数据的深度处理,如呼叫事件合成、相关信息统计等等。主处理器模块(模块6)既可以是一台服务器,也可以是一块包含高性能处理器的电路板。
在本发明中,网络处理器核心处理模块(模块4)分别与多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块(模块1)、或多路千兆以太网光接口模块(模块2)、或多路ATM(over STM-1)PHY模块(模块3)采用分离设计,模块4与模块1、2、3相互之间通过媒体流总线插座相连。对于不同模块来说,媒体流总线插座的信号定义都是一样的,所以网络处理器核心处理模块(模块4)可以和任一种物理接口模块(即模块1、或模块2、或模块3)相连,但是1个模块4只能连接1个物理接口模块,即网络处理器核心处理模块与物理接口之间是一对一的关系。
针对不同的物理接口的数据类型,需要对网络处理器核心处理模块(模块4)与不同物理接口进行组合,以便接收不同类型的数据。具体组合方式为:
当采集10/100/1000Mbps以太网电接口的数据时,使用网络处理器核心处理模块(模块4)加上多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块(模块1);
当采集千兆光接口数据时,使用网络处理器核心处理模块(模块4)加上多路千兆以太网光接口模块(模块2);
当采集ATM(over STM-1)接口数据时,使用网络处理器核心处理模块(模块4)加上多路ATM(over STM-1)PHY模块(模块3)。
在本发明中,通过以太网交换模块(模块5)实现网络处理器核心处理模块(模块4)到主处理器模块(模块6)之间的映射,并且这种映射关系可以根据采集信令数据量的大小选择不同的模式,例如模块4与模块6之间的映射关系可以为:一对一、或多对一、或一对多、或多对多,其中,采集的数据量较小时,可以优选采用一对一或多对一的映射方式,而数据量较大时,可以优选的采用一对多或多对多的映射方式。通过上述映射方式,以太网交换模块(模块5)能够对网络处理器核心处理模块(模块4)预先整理过的数据转发到主处理器模块(模块6)进行处理。此外,通过以太网交换模块(模块5)也可以实现对主处理器模块(模块6)的数据冗余备份。
同时,基于上面所述的通讯协议监测系统,本发明还提供一种基于网络处理器的通讯协议监测方法,具体描述如下:
在本发明中,信令数据流如图6所示,多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块(模块1)、多路千兆以太网光接口模块(模块2)、多路ATM(overSTM-1)PHY模块(模块3)主要完成不同物理链路现网数据的提取,提取对应物理链路的所述现网数据后,将其转换到媒体流总线。所述网络处理器核心处理模块从媒体流总线上提取数据,在网络处理器核心处理模块(模块4)中,由背景技术中已知图5中的网络处理器包括数据面处理CPU核与系统管理CPU核。所以,在数据面处理CPU核上,对被采集信令数据进行预处理,包括数据包重组、异常数据处理、信令数据区分、时间戳处理等,把数据面处理CPU核预处理后的数据传递给系统管理CPU核,由系统管理CPU核通过以太网MAC+PHY芯片把数据通过以太网交换模块(模块5)发送给主处理器模块(模块6),再由主处理器模块完成后续的深度处理。
本发明所述通讯协议监测方法的相关处理流程如图7所示,包括如下步骤:
第一步:系统完成相关初始工作,进行系统初始化。所述系统初始化主要包括:接口芯片初始化、电路板级初始化、系统级初始化。具体而言,可以包括相关接口芯片的初始化和配置、软件相关数据结构的初始化和配置、整个系统的绝对时间同步、网络处理器核心处理模块(模块4)和主处理器模块(模块6)之间对应关系的配置、各种信令数据过滤条件的配置;
第二步:网络处理器核心处理模块(模块4)通过媒体流总线提取信令链路数据,并根据需要对数据进行整理,如ATM的SAR操作;
第三步:根据预先设置的过滤条件,对信令数据进行过滤,把不需要的信令数据丢弃掉;
第四步:给信令数据打时间戳,并完成组包、统计、异常信令数据处理等后续步骤;
第五步:主处理器模块对信令数据进行深度处理,如合成呼叫事件、生成统计报表、生成告警等。
所述第二步、第三步和第四步主要是对数据进行预处理,再在第五步中进行深度处理。由于预先对数据进行了整理,在主处理器模块进行数据处理时,减少了处理环节,能够提高处理效率。
本发明的特点在于:
(1)由高性能的网络处理器核心处理模块(模块4)对现网数据进行预处理,从而保证可以接入大流量的数据。
(2)针对不同的物理接口类型,分别设计多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块(模块1)、多路千兆以太网光接口模块(模块2)、多路ATM(over STM-1)PHY模块(模块3),它们和网络处理器核心处理模块(模块4)之间通过媒体流总线插座相连,而且媒体流总线插座的信号定义都是一样的。这样设计的好处在于:
●当我们需要接入不同物理接口上的信令数据时,只需要选择合适的接口模块,而网络处理器核心处理模块(模块4)是一样的,从而提高了系统的通用性;
●当接入的物理接口发生变化时,也只需要更换接口模块,从而提高系统的灵活性;
●当系统需要接入目前不支持的物理接口时,只需要设计相应的物理接口模块,从而提高系统的可扩展性。
(3)通过引入以太网交换模块,实现了网络处理器核心处理模块(模块4)和主处理器模块(模块6)之间的灵活配置(按一对一、或一对多、或多对一、或多对多的映射方式进行配置),以适应不同数据流量的要求,同时也可以实现主处理器模块(模块6)之间的冗余备份。
本发明将最新的网络处理器引入到通讯协议监测系统的接口模块,有效提高了接口模块的处理能力,并且通过增加以太网交换模块,实现了网络处理器和主处理器之间的灵活配置,同时,物理接口和网络处理器分离设计,以提高系统的通用性、灵活性和易扩展性。
Claims (10)
1.一种基于网络处理器的通讯协议监测系统,其特征在于,包括:
多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块,用于将多路10/100/1000Mbps以太网电接口上的数据转换到网络处理器的媒体流总线上;
网络处理器核心处理模块,与所述多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块相连接,从所述媒体流总线上提取对应接口类型的现网数据,对所述现网数据进行预处理;
若干主处理器模块,用于对预处理后的现网数据进行深度处理;
以太网交换模块,连接于所述网络处理器核心处理模块与若干主处理器模块之间,用于从所述网络处理器核心处理模块接收预处理后的数据,将预处理后的数据转发至若干主处理器模块。
2.如权利要求1所述的通讯协议监测系统,其特征在于,所述不多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块,包括多路10/100/1000Mbps以太网电接口物理层部分、多路10/100/1000Mbps以太网媒体接入控制层部分、媒体流总线插座。
3.如权利要求1所述的通讯协议监测系统,其特征在于,所述网络处理器核心处理模块包括:网络处理器、双倍数据速率同步动态随机存储器DDR SDRAM、同步静态随机访问存储器Synchronous SRAM、版本闪存Flash、起动程序闪存Flash、以太网MAC+PHY芯片、媒体流总线插座;
该模块对采集到的现网数据进行包括数据包重组、或数据过滤、或异常数据处理、或信令数据提取、或时间戳处理的预处理操作,通过所述以太网MAC+PHY芯片将预处理后的数据通过以太网交换模块发送给主处理器模块。
4.如权利要求1所述的通讯协议监测系统,其特征在于,所述网络处理器核心处理模块与主处理器模块之间的对应关系为:
当1个主处理器模块满足对预处理后数据量的处理时,所述对应关系配置为1个网络处理器核心处理模块对应1个主处理器模块;
当1个主处理器模块无法负担对预处理后数据量的处理时,所述对应关系配置为1个网络处理器核心处理模块对应多个主处理器模块。
5.如权利要求1所述的通讯协议监测系统,其特征在于,所述主处理器模块是一台服务器、或一块包含高性能处理器的电路板,其对预处理后的数据的深度处理包括呼叫事件合成、或生成统计报表、生成告警。
6.一种基于网络处理器的通讯协议监测方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、系统初始化后,多路10/100/1000Mbps以太网电接口模块将对应该接口类型的现网数据转换到媒体流总线上;
S2、网络处理器核心处理模块通过媒体流总线提取数据并对所提取的数据进行预处理,将预处理后的数据发送至以太网交换模块;
S3、以太网交换模块根据网络处理器核心处理模块与主处理器模块之间的对应关系,把预处理后的数据转发给相应的主处理器模块;
S4、主处理器模块对接收的预处理后的数据进行深度处理。
7.如权利要求6所述的通讯协议监测方法,其特征在于,步骤S1中所述系统初始化包括:
系统中接口芯片的初始化和配置、或系统软件相关数据结构的初始化和配置、或整个系统的绝对时间同步、或网络处理器核心处理模块和主处理器模块之间对应关系的配置、或各种信令数据过滤条件的配置。
8.如权利要求6所述的通讯协议监测方法,其特征在于,步骤S2中所述网络处理器核心处理模块对现网数据的预处理包括:
对于数据进行过滤、或数据包重组、或异常数据处理、或信令数据提取、或时间戳处理。
9.如权利要求6所述的通讯协议监测方法,其特征在于,步骤S3中进一步可分为:
在1个主处理器模块满足对预处理后数据量的处理时,所述对应关系配置为1个网络处理器核心处理模块对应1个主处理器模块,将预处理后的数据转发至1个主处理器模块;
在1个主处理器模块无法负担对预处理后数据量的处理时,所述对应关系配置为1个网络处理器核心处理模块对应多个主处理器模块,,将预处理后的数据转发至多个主处理器模块;
若多个主处理器模块之一出现故障时,网络处理器核心处理模块进行冗余备份,由以太网交换模块将预处理后的数据转发至其它主处理器模块进行处理。
10.如权利要求6所述的通讯协议监测方法,其特征在于,步骤S4中所述深度处理包括呼叫事件合成、或生成统计报表、或生成告警。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNA2006101705753A CN101136793A (zh) | 2006-12-26 | 2006-12-26 | 一种基于网络处理器的通讯协议监测系统及方法 |
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CNA2006101705753A CN101136793A (zh) | 2006-12-26 | 2006-12-26 | 一种基于网络处理器的通讯协议监测系统及方法 |
Publications (1)
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ID=39160648
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CNA2006101705753A Pending CN101136793A (zh) | 2006-12-26 | 2006-12-26 | 一种基于网络处理器的通讯协议监测系统及方法 |
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CN (1) | CN101136793A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022063185A1 (zh) * | 2020-09-27 | 2022-03-31 | 中兴通讯股份有限公司 | 数据采集、上报方法、系统、芯片、cpu及存储介质 |
-
2006
- 2006-12-26 CN CNA2006101705753A patent/CN101136793A/zh active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022063185A1 (zh) * | 2020-09-27 | 2022-03-31 | 中兴通讯股份有限公司 | 数据采集、上报方法、系统、芯片、cpu及存储介质 |
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