CN103297258A - 设备数据备份的方法,通信设备和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种设备数据备份的方法、通信设备和系统。该方法用于包括第一设备和第二设备的设备组中,所述方法包括:所述第一设备接收来自所述第二设备的负载信息;所述第一设备根据所述第二设备的负载信息确定所述第一设备到所述第二设备的可备份负载;所述第一设备根据所述可备份负载将数据传送到所述第二设备进行备份。通过根据本发明实施例提供的方案,设备组中的设备彼此之间可以动态地自动建立备份关系,而无需对端口进行静态指定和规划,从而实现了对设备组中的设备数据进行自动分散备份,提高了设备的使用率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,具体而言,涉及一种设备数据备份的方法、通信设备和系统。
背景技术
宽带网络网关(Broadband Network Gateway,BNG)设备是用于宽带家庭用户与小企业用户接入因特网的网关设备。BNG典型放置在二层接入网络与城域IP网络的结合处,用于终结用户的二层协议,进行用户接入网络的认证与鉴权,分配或辅助分配用户上网用的IP地址,对用户接入带宽进行控制,并可用于统计用户上网时长或流量,与计费服务器配合,实现基于时长与流量的计费。
用户所有上网流量都经过BNG设备,但随着因特网不断丰富的内容信息量增长,上网流量以年复合增长率50%不断增长,BNG设备需要不断扩容与之适应。BNG扩容导致更多的不同BNG设备放置在一个站点。并且由于BNG是电信级设备,需要高可靠性保证,所以每个BNG都需要有备份,使得主BNG设备故障时,备份BNG保证用户仍能正常接入网络。目前BNG备份采用1∶1的方式,即一台BNG设备的数据备份到另一台BNG上,当主BNG设备出故障时,备BNG检测到故障自动成为主设备。为保证备用设备在故障时接收主设备的负载,备设备基本空载运行,对于BNG接入资源是极大的浪费。
另外,现有技术中所采用的分布式备份方案通常都是静态配置方案,其中备份关系是静态指定的。如果用户上线不均衡,一个BNG上的备份负载与当前负载无协调机制,可能造成当一个BNG处于故障状态时,另外某些BNG超载。当不同BNG的容量或处理能力不同时,规划更加复杂,甚至无法完全实现分散备份。
发明内容
本发明实施例中提供了一种设备数据备份的方法、通信设备和系统,以解决现有技术中的浪费接入资源的问题。
一方面,本发明实施例提供了一种设备数据备份的方法,用于包括第一设备和第二设备的设备组中,所述方法包括:所述第一设备接收来自所述第二设备的负载信息;所述第一设备根据所述第二设备的负载信息确定所述第一设备到所述第二设备的可备份负载;所述第一设备根据所述可备份负载将数据传送到所述第二设备进行备份。
另一方面,本发明实施例提供了一种通信设备,包括:接收单元,用于接收来自第二设备的负载信息;确定单元,用于根据所述第二设备的负载信息确定所述通信设备到所述第二设备的可备份负载;发送单元,用于根据所述可备份负载将数据传送到所述第二设备进行备份。
另一方面,本发明实施例提供了一种通信系统,其包括至少两个上述通信设备,所述通信设备分别执行上述方法来实现相互之间的分布式备份。
通过根据本发明实施例提供的方案,设备组中的设备彼此之间可以动态地自动建立备份关系,而无需对端口进行静态指定和规划,从而实现了对设备组中的设备数据进行自动分散备份,提高了设备的使用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一种设备数据备份的方法的流程图;
图2示出了本发明实施例提供的一种多个BNG组成BNG池的网络场景示意图;
图3示出了本发明实施例提供的一种确定第一设备到第二设备的可备份负载的方法流程图;
图4示出了本发明实施例提供的对设备最大负载不同的BNG的容量划分示意图;
图5示出了本发明实施例提供的另一种确定第一设备到第二设备的可备份负载的方法流程图;
图6示出了本发明实施例提供的通信设备的示意性结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中,设备最大负载W指的是针对BNG所设定的可承受的负载上限,例如最大的接入用户数、最大下行带宽等等。
图1示出了本发明实施例提供的一种设备数据备份的方法的流程图,该方法使用在如图2所示的包括第一设备和第二设备的设备组中。可见,所述方法包括:
110:第一设备接收来自第二设备的负载信息。
所述第一设备和所述第二设备可以是BNG设备,并且设备组中也可以包括两个及两个以上第二设备。
120:所述第一设备根据所述第二设备的负载信息确定所述第一设备到所述第二设备的可备份负载。
其中所述负载信息包括设备最大负载。具体的,所述第一设备可以根据所述第二设备的设备最大负载,确定所述第二设备的最大允许负载,并基于所述最大允许负载确定从所述第一设备到所述第二设备的可备份负载。
230:第一设备根据所述可备份负载将数据传送到所述第二设备进行备份。具体而言,第一设备可以将少于或者等于所述可备份负载的数据传送到第二设备进行备份。
图2示出了本发明实施例提供的一种多个BNG组成BNG池的网络场景示意图。以下为了方便理解,将结合图2详细介绍本发明提供的技术方案。本领域技术人员应当理解,本发明的方案并不局限于这种应用场景中。
如图2所示,4个BNG:BNG1、BNG2、BNG3和BNG4,组成BNG池,通过会聚交换机或者会聚路由器彼此能够互相通信。
随着上网流量的不断增长,BNG设备需要不断扩容与之适应。由于每个BNG部署到通信网络的时间不同,随着技术的发展和应用的实际需要,新部署的BNG可能会具有更大的能力。因此,每个BNG可承担的设备最大负载W可能不同。通过上面给出的方法,可以自动地实现BNG之间的自动分布式备份。
例如在图2所示的场景中,假设第一设备为BNG2,需要计算从BNG2到BNG1、BNG3、BNG4的可备份负载L21、L23、L24。在此,BNG1、BNG3、BNG4均为第二设备,BNG1、BNG3、BNG4分别将各自的设备最大负载W1、W3、W4发送给BNG2,相应地,第一设备BNG2接收来自这些第二设备的负载信息。
BNG2可以先分别根据第二设备BNG1、BNG3、BNG4的设备最大负载W1、W3、W4确定第二设备BNG1、BNG3、BNG4的最大允许负载max(w1)、max(w3)、max(w4),然后分别基于第二设备BNG1、BNG3、BNG4的最大允许负载max(w1)、max(w3)、max(w4)确定从第一设备BNG2到第二设备BNG1、BNG3、BNG4的可备份负载。
在本发明实施例中,最大允许负载的含义是:为保证所有BNG相互完成备份而确定的、一个BNG在工作时承接的实际负载的最大值,即当前负载的最大值。由于需要预留一定容量接收其他BNG备份到本BNG的负载,所以最大允许负载应当小于设备最大负载。
例如,BNG2确定了到BNG1的可备份负载L21之后,BNG2就可以将不大于BNG1的可备份负载L21的数据发送给BNG1来实现数据备份。同样的,BNG2也可以将不大于BNG3、BNG4的可备份负载的数据分别发送给BNG3、BNG4来实现数据备份。
同样地,基于相同的原理,BNG1、BNG3、BNG4也可以分别作为第一设备,BNG2也可以作为第二设备,按照本发明实施例提供的方法实现设备组中所有设备之间的分布式备份。
可见,在本发明实施例的方案中,设备组中的设备彼此之间可以动态地自动建立备份关系,而无需对端口进行静态指定和规划,从而实现了对设备组中的设备数据进行分散备份,提高了设备的使用率。
另外,考虑到设备之间的负载均衡,需要结合考虑各设备的当前负载,以及当前的备份负载。在此,仍然以BNG为例,备份负载是指BNG备份了其他BNG的数据而形成的潜在负载。当BNG POOL内发生故障后,发生故障的BNG的备份负载会转换为实际负载的最大值。
因此可能的是,在步骤110中,第一设备所接收的来自第二设备的负载信息不仅包括最大负载信息,还包括第二设备的当前备份负载信息。于是在步骤120中,在确定第一设备到第二设备的可备份负载时,还进一步考虑第二设备的当前备份负载。关于这一点,下面还会进一步具体说明。
可选的,下面分别针对第一设备和第二设备之间是温备和热备两种应用场景,详细描述所述第一设备根据所述第二设备的设备最大负载,确定所述第二设备的最大允许负载,进而基于所述最大允许负载确定从所述第一设备到所述第二设备的可备份负载的实现方法。
温备指设备持有相关备份数据但并没有处于可工作状态。当设备状态由备用变为主用时,设备可将备份数据布署到硬件转发系统,为用户提供服务。采用温备的应用场景中,设备持有相关备份数据,但是不占用关键资源,因此设备持有的其他不同设备的负载可以按照最大值计算,而不用累加计算。
热备:指设备持有相关备份数据并且已处于工作状态。当设备状态由备用变为主用时,设备可以立即为用户提供服务。采用温备的应用场景中,设备持有相关备份数据,占用关键资源,所以对于热备而言,设备持有的其他不同设备的负载所占用资源要累加计算。
在温备场景下,图3示出了本发明实施例提供的一种确定第一设备到第二设备的可备份负载的方法流程图。该方法包括以下步骤:
步骤310:将设备组中所有设备的设备最大负载从小到大排序。在此,将各BNG的设备最大负载从小到大排序。
步骤320:从设备最大负载最小的设备开始,将设备最大负载不等的实体设备转换为多组相等容量的虚拟设备,分别计算各组相等容量的虚拟设备的最大允许负载,再将各虚拟设备计算的结果合并,从而确定设备最大负载不等的实体设备的最大允许负载。具体而言,在本发明实施例中,将设备最大负载不等的N个实体BNG,转换为多组相等容量的虚拟BNG,分别计算各组相等容量下各虚拟BNG的最大允许负载,再将各虚拟BNG计算的结果合并,实现计算设备最大负载不等的N个BNG的最大允许负载max(w)。
首先,假设对于容量完全相同的M个BNG,每个BNG最大容量设为V,则每个BNG在保证充分备份情况下,允许上线的最大允许负载为:
V*(M-1)/M (公式1)
举例说明,4个BNG(M=4),每个BNG最大容量为100(V=100),则每个BNG最大可上线的负载(也即最大允许负载)是75=(100*3/4)。可以看出,每个BNG除自身上线负载达到75后,还可从其他每个BNG备份25的负载量(对于温备而言,由于不占用关键资源,从不同BNG备份到同一个备份BNG的负载可以按照温备最大值计算,而不用累加计算)。从这一点出发,来考虑容量不等的情况,可以将不等的容量分割成几个容量相等的场景。
图4示出了本发明实施例提供的对设备最大负载不同的BNG的容量划分示意图。其中,BNG1、BNG2、BNG3、BNG4的设备最大负载分别是100、150、200、200,按如上方法,将这四个BNG分割为三组虚拟BNG,三组分别是:
组1:包括4个虚拟BNG,即vBNG11,vBNG12,vBNG13,vBNG14容量都为100;
组2:包括3个虚拟BNG,即vBNG22,vBNG23,vBNG24容量都为50;
组3:包括2个虚拟BNG,即vBNG33,vBNG34,容量都为50。
实体BNG与虚拟BNG容量有如下面的公式2给出的关系:
BNG1=vBNG11
BNG2=vBNG12+vBNG22
BNG3=vBNG13+vBNG23+vBNG33
BNG4=vBNG14+vBNG24+vBNG34 (公式2)
组1按公式1可得到该组允许上线的最大允许负载为75;
组2按公式1可得到该组允许上线的最大允许负载为33;
组3按公式1可得到该组允许上线的最大允许负载为25。
按公式2,可得到各BNG允许上线的最大允许负载分别为75、108、133、133。
步骤330:按设备最大负载减去各设备的最大允许负载,从而得到各设备的可备份容量,确定所述第一设备的当前负载可分配到第二设备中的可备份负载,使得分配的可备份负载不超过所述第二设备的可备份容量。
基于以上方法,示例性地给出如下计算温备条件下BNGi到BNGj的可备份负载Lij的算法。
设各BNG的设备最大负载为Wi,(i=1,2,…,N),排序后形成队列SWj(j=1,2,…,N),SWj与Wi有一一映射关系,在此N为大于等于2的自然数,表明设备组中的设备数目。
在温备条件下,算法A:
A1:最大允许负载max(wi)计算算法
设各BNG的设备最大负载为Wi,(i=1,2,…,N)。
首先将Wi从小到大排序,形成队列SWj(j=1,2,…,N),SWj与Wi有一一映射关系,设为M(j)=i;SW0=0;
下面继续以温备情况下BNG2向备份目标BNG1、BNG3、BNG4分配负载的过程为例,给出一个具体的算法实现。
A2:L23、L24、L21计算算法
max(Lij)=Wj-max(wj)
L23=w2>max(L23)?max(L23),w2;
w2=w2-max(L23);
L24=w2>max(L24)?max(L24),w2;
w2=w2-max(L24);
L21=w2
可见在上面的算法中,首先得出各BNG允许用于备份的容量max(Lij),然后确定从BNG2向BNG3的可备份负载L23,具体方式是,判断BNG2需要备份的负载w2是否超过BNG3允许用于备份的容量max(L23),如果超过了,则只能备份该最大容量的负载,否则可以将w2全部备份到BNG3。在w2>max(L23)的情况下,备份到BNG3之后继续将剩下的负载w2-max(L23)备份到BNG4,也同样重复上述过程,直到全部备份完成。
需要指出的是,上面提出的方法中,也可以先确定从BNG2向BNG4的可备份负载L24,或者从BNG2向BNG1的可备份负载L21等等,本发明实施例并未对备份的顺序进行限制。
下面针对热备BNG的情况进行进一步说明。
在热备场景下,图5示出了本发明实施例提供的另一种确定第一设备到第二设备的可备份负载的方法流程图。可见,该方法包括以下步骤:
步骤510:将设备组中各设备的设备最大负载从小到大排序。
在图2给出的具体场景中,将各BNG的设备最大负载从小到大排序。该步骤与温备BNG情况下的步骤310相同。
步骤520:确定可实现交叉备份的、允许上线的最大允许负载,其中每个设备的最大允许负载不应超过设备最大负载的一半,并且具有最大的设备最大负载的设备的最大允许负载不超过所有其他设备的设备最大负载总和的一半。
对于热备BNG而言,根据本发明实施例,确定该max(w)需要满足如下两个条件:
1)每个BNG最大允许负载不应超过设备最大负载的一半。这是因为系统要为每一份上线的负载分配同样的一份上线资源备份,以便于故障时快速地用备份资源立即服务。于是得到:
max(wi)<=Wi/2 (公式3)
2)容量最大的BNG的最大允许负载不超过所有其他BNG的设备最大负载总和的一半,因为否则该最大容量的BNG将无法找到充足的备份空间。
假设各BNG的最大允许负载分别为max(wi)=Wi/2,(i=1,2,…,N),将max(wi)从小到大排序,形成队列swj(j=1,2,…,N)则swN是最大容量,于是应当满足:
swN<=sum(swi),其中i=1..(N-1) (公式4)
例如,对于BNG1、BNG2、BNG3、BNG4的设备最大负载分别是100、200、300、800的情况,则按照公式3和公式4可得到sw1=50,sw2=100,sw3=150,sw4=300。这里特别要指出的是,sw4不是400=800/2,因为如果允许sw4=400,则400份负载无法由BNG1至BNG3的全部备份空间之和(300)来承载,因此根据公式4,sw4<=300,即sw4最大为300。
步骤530:确定所述第一设备可备份到第二设备的可备份负载,其中优先将最小容量的设备的负载备份到最大容量的设备上。具体而言,确定每个BNG可备份到其他BNG的可备份负载,其中从最小容量的BNG开始考虑,优先将最小BNG的负载备份到最大容量的BNG上。这是为了避免当BNG容量相差较大时,最大容量的BNG无法在其他BNG找到充足的备份空间。
基于以上方法,示例性地给出如下计算热备条件下BNGi到BNGj的可备份负载Lij的算法。
设各BNG的设备最大负载为Wi,(i=1,2,…,N),排序后形成队列SWj(j=1,2,…,N),SWj与Wi有一一映射关系,在此N为大于等于2的自然数,表明设备组中的设备数目。
在热备条件下,算法B:
当前各BNG的最大允许负载max(wi)=Wi/2,(i=1,2,…,N)。
首先将max(wi)从小到大排序,形成队列swj(j=1,2,…,N),j与i有一一映射关系,设为M(j)=i;
B1:最大允许负载max(wi)计算算法
max(wi)=Wi/2且swN<=sum(swi),i=1..(N-1)
B2:计算每个BNG可备份到其他BNG的负载
设置临时数组kw[N]初始全零,Lij初始全零。
可见在上述算法中,优先将最小BNG的负载备份到最大容量的BNG上,即先确定L1N,直到最后才确定LN1。在计算过程中,用kwj来表示BNGj中已用于备份的容量,swi表示BNGi中还需要备份的负载。因此,Wj-swj-kwj表示BNGj中还有多少容量用于进行备份,当该容量小于swi时,最多只能备份该剩余容量,否则可以全部备份swi。
由于在实际组网中,可能有不同的用户群通过不同数字用户线路接入复用器(Digital Subscriber Line Access Multiplexer,DSLAM)接入,会聚交换机基于用户群标志将不同用户群流量导向不同BNG,基于用户群进行备份比单个用户更易于管理和实施。因此第一设备可以选择合适的用户群进行备份,使得所选出的用户群的当前负载总和等于第一设备到第二设备的可备份负载,从而提升备份效率。
另外,设Bj为BNGj当前的备份负载,在考虑设备之间的负载均衡的情况下,在温备BNG情况下,当BNGj的当前负载wj为max(wj)/2<wj<max(wj)时,表明设备比较忙,此时在确定第一设备到第二设备的可备份负载时,可以进一步规定:
Lij<=Wj-max(wj)-Bj,
而当wj为wj<max(wj)/2时,说明设备比较空闲,因此可以进一步规定:
Lij<=Wj-max(wj)-Bj+30%*max(wj),
也即当负载小于最大允许负载量的50%时,允许多备份一些负载到目标BNG。应当理解的是,这里的30%的比例仅仅是示例性的,实际应用中可以根据需要来进行设置。
需要指出的是,以上方法只是简单示例,其实质是根据设备的当前负载与备份负载信息来实现分布式备份,以达到故障后负载均衡。基于上述例子和思想,本领域技术人员容易想到多种变形方案。
相应地,根据本发明的一个实施例,提出了一种通信设备,用于实现本发明图1所示的方法。图6示出了本发明实施例提供的通信设备600的示意性结构图。可见,该通信设备600包括:接收单元610,用于接收来自第二设备的负载信息;确定单元620,用于根据所述第二设备的负载信息确定所述通信设备到所述第二设备的可备份负载;发送单元630,用于根据所述可备份负载将数据传送到所述第二设备进行备份。
根据一个实施形式,所述负载信息包括设备最大负载,所述确定单元620具体用于根据所述设备最大负载确定所述第二设备的最大允许负载,并基于所述最大允许负载确定从所述通信设备到所述第二设备的可备份负载。
可选的,所述确定单元620具体执行图3或图5所示的方法以确定所述可备份负载,在此不再赘述。
根据一个实施形式,所述通信设备600是宽带网络网关BNG。
另外,本发明的实施例还提出了一种通信系统,其中包括至少两个所述通信设备600,通过本发明实施例提供的方法来实现相互之间的分布式备份。
关于上述装置实施例的具体细节,可以参见前面方法实施例的相关部分,这里不再赘述。
本领域技术人员应该理解,本发明实施例中装置模块的划分为功能划分,实际具体结构可以为上述功能模块的拆分或合并。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
权利要求的内容记载的方案也是本发明实施例的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或部分处理是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种设备数据备份的方法,其特征在于,用于包括第一设备和第二设备的设备组中,所述方法包括:
所述第一设备接收来自所述第二设备的负载信息;
所述第一设备根据所述第二设备的负载信息确定所述第一设备到所述第二设备的可备份负载;
所述第一设备根据所述可备份负载将数据传送到所述第二设备进行备份。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述负载信息包括设备最大负载,所述第一设备根据所述第二设备的负载信息确定所述第一设备到所述第二设备的可备份负载具体包括:所述第一设备根据所述第二设备的设备最大负载,确定所述第二设备的最大允许负载,并基于所述最大允许负载确定从所述第一设备到所述第二设备的可备份负载。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,
所述第一设备根据所述第二设备的负载信息确定所述第一设备到所述第二设备的可备份负载具体包括:将所述设备组中所有设备的设备最大负载从小到大排序;从设备最大负载最小的设备开始,将设备最大负载不等的实体设备转换为多组相等容量的虚拟设备,分别计算各组相等容量的虚拟设备的最大允许负载,再将各虚拟设备计算的结果合并,从而确定设备最大负载不等的实体设备的最大允许负载;按设备最大负载减去各设备的最大允许负载,从而得到各设备的可备份容量;确定所述第一设备的当前负载可分配到所述第二设备中的可备份负载,使得分配的可备份负载不超过所述第二设备的可备份容量。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一设备根据所述第二设备的负载信息确定所述第一设备到所述第二设备的可备份负载具体包括:将各设备的设备最大负载从小到大排序;确定可实现交叉备份的、允许上线的最大允许负载,其中每个设备的最大允许负载不应超过设备最大负载的一半,并且具有最大的设备最大负载的设备的最大允许负载不超过所有其他设备的设备最大负载总和的一半;确定所述第一设备可备份到第二设备的可备份负载,其中优先将最小容量的设备的负载备份到最大容量的设备上。
5.根据权利要求2至4任一项所述的方法,其特征在于,所述负载信息还包括所述第二设备的当前备份负载信息,
所述第一设备根据所述第二设备的负载信息确定所述第一设备到所述第二设备的可备份负载具体包括:
当第二设备的当前负载大于所述最大允许负载的一半时,从所述第一设备到所述第二设备的可备份负载满足:L<=W-max(w)-B,
当第二设备的当前负载小于所述最大允许负载的一半时,从所述第一设备到所述第二设备的可备份负载满足:L<=W-max(w)-B+30%*max(w),
其中W是第二设备的设备最大负载,max(w)是第二设备的最大允许负载,而B是第二设备的当前备份负载。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
所述第一设备向所述第二设备发送第一设备的负载信息,使得所述第二设备根据所述第一设备的负载信息确定所述第二设备到所述第一设备的可备份负载,并根据所述可备份负载将数据传送到所述第一设备进行备份。
7.一种通信设备,其特征在于,包括:
接收单元,用于接收来自第二设备的负载信息;
确定单元,用于根据所述第二设备的负载信息确定所述通信设备到所述第二设备的可备份负载;
发送单元,用于根据所述可备份负载将数据传送到所述第二设备进行备份。
8.根据权利要求7所述的通信设备,其特征在于,所述负载信息包括设备最大负载,所述确定单元具体用于根据所述设备最大负载确定所述第二设备的最大允许负载,并基于所述最大允许负载确定从所述通信设备到所述第二设备的可备份负载。
9.根据权利要求7所述的通信设备,其特征在于,所述通信设备是宽带网络网关BNG。
10.一种通信系统,其特征在于,包括至少两个如权利要求7至9任一项所述的通信设备,所述通信设备分别执行权利要求1至6任一项所述的方法来实现相互之间的分布式备份。
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CN103297258B (zh) | 2016-12-07 |
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