CN105430506A - 一种视频回放中防止报文丢失的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种视频回放中防止报文丢失的方法及装置,在进行视频存储时,根据存储码率、时间段和客户端需要的回放倍数计算存储设备中I帧的I帧码率并保存在数据库中,倍速回放时,通过调用数据库中相应倍数对应的I帧码率来控制网络媒体流的发送码率,在回放出现卡顿时,通过减小抽取I帧的量进一步减小发送码率,使网络媒体流流的发送速率小于网络上的最小宽带,高速链路上网络媒体流发送码率便会小于低速链路的转发速率,交换设备缓存中的数据能够及时被转发出去,后续发送至交换设备缓存中的数据便不会丢失,解决视频回放中出现的卡顿现象。
Description
技术领域
本发明属于通信领域,具体涉及一种视频回放中防止报文丢失的方法及装置。
背景技术
随着视频监控技术的广泛应用,视频监控系统也从小场所监控快速发展到大范围的联网监控,随着监控范围的扩大以及承载网络的复杂性,常出现这样的问题,在进行视频回放,卡顿现象比较严重。现有技术中,服务器在读取存储设备中的视频信息后将视频信息转存到交换设备中,通过交换设备将视频信息转发给客户端进行回放。参见图1,视频回放产生卡顿现象的原因主要是视频数据的数据流在高速链路上,数据发送的比较快,低速链路数据发送的比较慢,没有发送的数据(图1中的P3~P8)会先放在交换设备的缓存之中,而交换设备缓存大小有限,在一段时间之后,交换设备的缓存便会被占满,此时,高速链路上再有数据(图1中的P9~P11)发送过来后,由于缓存上已经没有存放数据的空间,缓存占满后从高速链路发过来的数据便会被丢弃,从而导致视频回放时的数据丢失,使得在视频回放时,卡顿现象比较严重。
目前,解决视频回放卡顿问题普遍采用的方式有两种。第一种是增加交换设备的缓存,但是在复杂的网络环境中,不知道给哪台设备增加缓存,如果给网络中所有的交换设备都增加缓存,成本会比较大;另一方面,给交换设备增加缓存,并不能解决根本的问题,因为由高速链路到低速链路时,随时都会存在没被转发出去的数据,缓存最终还是会被用完。第二种是在进行视频回放时使用TCP协议进行数据的传输,但是用TCP协议来传输,延时比较大,卡顿现象严重。
发明内容
本发明提供一种视频回放中防止报文丢失的方法及装置,以解决现有技术中视频回放出现卡顿的现象。
本发明的目的是这样实现的:一种视频回放中防止报文丢失的方法,包括以下步骤:
数据管理服务器获取不同时刻视频存储的存储码率Ni以及该存储码率Ni保持的时间段Ti;
根据存储码率Ni、时间段Ti和客户端需要的回放倍数K计算存储设备中I帧的I帧码率Vi并保存;
当客户端向数据管理服务器请求倍速回放时,数据管理服务器根据具体倍数确定发送至交换设备的网络媒体流的发送码率,该发送码率对应于预先保存的I帧码率Vi,并且发送码率小于等于I帧码率Vi。
进一步地,I帧码率Vi的计算方式为:
a.时间段Ti内,存储视频的存储码率Ni不变,计算存储的总数据量S:S=Ni×Ti;
b.统计时间段Ti内I帧的数据量总和SI;
c.时间段Ti内I帧的数据量总和SI占总数据量S的比例L:L=SI/S;
d.以不同倍数倍速回放时,I帧码率Vi的计算方式为:V=Ni×L×K。
e.存储码率变化时,将I帧的数据量总和SI以及总数据量S清零,重复步骤a~d。
进一步地,所述时间段Ti为30分钟,在时间段Ti结束时,根据是否检测到I帧的结尾标志来判断I帧是否统计完毕,当检测到I帧的结尾标志,保存I帧码率Vi,并将I帧的数据量总和SI以及总数据量S清零,重复步骤a~e;反之,继续统计I帧的数据量。
进一步地,确定网络媒体流发送码率的方式为:
Ⅰ.提取数据管理服务器缓存中存储视频的I帧,获取相应倍数对应的I帧码率Vi,发送码率V1=Vi;
Ⅱ.客户端获取卡顿消息,判断是否卡顿;若未出现卡顿,则发送码率V1不变;若出现卡顿,进入步骤Ⅲ;
Ⅲ.第n次计算发送码率Vn=Vi/n,VN≥N1,n为正整数且n≥2,返回步骤Ⅱ。
进一步地,所述步骤Ⅱ中判断卡顿的方式为:设定一丢包阈值,客户端对网络媒体流数据进行丢包统计,当丢包率大于丢包阈值时,判断回放卡顿;反之,则未出现卡顿。
进一步地,客户端发送回放操作命令后,从数据管理服务器上获取预先保存的存储视频的URL信息,并通过URL信息与数据管理服务器中的RD模块建立RTSP连接,数据管理服务器根据RTSP读取存储设备的媒体数据并发送至交换设备的缓存中,同时,客户端接收交换设备缓存中的媒体数据。
进一步地,所述RD模块对RTSP的处理流程为:
接收RTSP请求后,首先由RD模块的RTSP报文解析模块对RTSP进行处理,解析出RTSP中的URL信息和卡顿消息并将URL信息、卡顿消息发送到RD模块中的网络媒体流发送模块;
网络媒体流发送模块将URL信息发送给媒体数据读取模块并且访问数据管理服务器中的数据库,根据URL信息获取数据库中预先保存的I帧码率Vi;
媒体数据读取模块根据URL信息读取存储设备中的媒体数据并发送至网络媒体流发送模块的缓存中;
网络媒体流发送模块根据卡顿消息和具体倍数确定网络媒体流的发送码率并以该发送码率发送缓存中的网络媒体流至交换设备。
利用本发明的方法,本发明另外提供了一种视频回放中防止报文丢失的装置。
一种视频回放中防止报文丢失的装置,包括用于存储媒体数据的存储设备,该装置还包括:
数据管理服务器,获取不同时刻视频存储的存储码率Ni以及该存储码率Ni保持的时间段Ti,根据存储码率Ni、时间段Ti和客户端需要的回放倍数K计算存储设备中I帧的I帧码率Vi并保存;
客户端,发送回放操作命令,从数据管理服务器中获取存储视频的URL信息后与数据管理服务器建立RTSP连接,数据管理服务器根据RTSP读取存储设备中的媒体数据;
当客户端向数据管理服务器请求倍速回放时,数据管理服务器根据具体倍数确定发送至交换设备的网络媒体流的发送码率,该发送码率对应于预先保存的I帧码率Vi,并且发送码率小于等于I帧码率Vi。
进一步地,所述数据管理服务器包括:
数据库,保存存储视频的URL信息以及存储设备中I帧的I帧码率Vi,I帧码率Vi是根据客户端需要的回放倍数计算得到的;
RD模块,接收客户端发送的RTSP并进行解析,根据解析出来的回放式调用数据库中预先保存的I帧码率Vi,同时读取存储设备中的媒体数据保存到RD模块的缓存中,再根据卡顿消息和倍速回放具体倍数确定发送给交换设备的网络媒体流的发送码率。
进一步地,所述RD模块包括:
RTSP解析模块,接收客户端的RTSP请求并进行响应;
网络媒体流发送模块,接收RTSP解析模块输出的URL信息和卡顿消息后,访问数据库,根据URL信息获取数据库中预先保存的存储码率Ni或I帧码率Vi,在网络媒体流发送模块的缓存获取媒体数据后根据卡顿消息和具体倍数确定发送给交换设备的网络媒体流的发送码率;
媒体流数据读取模块,接收网络媒体流发送模块发送的URL信息,根据URL信息读取存储设备中的媒体数据,并将媒体数据发送至网络媒体流发送模块的缓存中。
本发明的有益效果:本发明在进行视频存储时,根据存储码率、时间段和客户端需要的回放倍数计算存储设备中I帧的I帧码率并保存在数据库中,倍速回放时,通过调用数据库中相应倍数对应的I帧码率来控制发送给交换设备的网络媒体流的发送码率,使得服务器中网络媒体流的发送速率小于网络上的最小宽带,高速链路上数据的发送速率便会小于低速链路的发送速率,交换设备缓存中的数据能够及时被转发出去,后续发送至交换设备缓存中的数据便不会丢失,进而解决回放视频时的卡顿现象。
在出现卡顿时,通过减小抽取I帧的量进一步减小服务器发送给交换设备网络媒体流的发送码率,通过降低网络媒体流的发送速率的方式,使得服务器中网络媒体流的发送速率始终不高于交换设备中网络媒体流的转发速率,交换设备缓存空间始终不会被占满,回放卡顿问题得到进一步的解决。
通过将正常回放时的存储码率和倍速回放时相应倍数对应的I帧码率存储在数据管理服务器的数据库中,在回放视频时,能够更加方便、快速地调用相关数据,加快系统的运行速度。在倍速回放时,仅抽取I帧的数据,即可重构完整的图像,减少传输的数据量,而在判断出回放卡顿后,进一步减小抽取的I帧的量,减小传输数据量,卡顿现象得到进一步解决。
上传I帧码率到数据库的时间间隔为30分钟,并判断是否统计完I帧的大小,在统计完后对I帧的数据量总和SI以及总数据量S清零,防止无限制的计算占满整个系统的内存空间,严重时卡死系统。在存储码率改变时,实时对I帧的数据量总和SI以及总数据量S清零,再重新计算倍速回放时的I帧码率,防止SI和S大小超出能够计算的最大值,使得能准确存储的数据。
另外,实时获取回放时的卡顿消息,并根据卡顿消息或丢包率及时调整数据管理服务器网络媒体流的发送速率,能及时解决回放卡顿的问题。
附图说明
图1为现有技术中交换设备转发数据的示意图;
图2为本发明实施例视频回放中防止报文丢失的装置示意图;
图3为本发明实施例点播回放模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
视频进行存储时,一般记录设备的编码、存储的时间,存储到DM(DataManager,数据管理服务器)相应的数据库中,本发明的一种视频回放中防止报文丢失的方法,在对视频进行存储时增加保存存储视频的存储码率到DM中的数据库中。
在进行回放时,回放模式有三种情况,分别是:正常回放、慢速回放以及倍数回放。正常回放和慢速回放时会播放完整的数据帧帧组,正常回放的I帧码率与存储码率大小相等,慢速回放的I帧码率是将存储视频的码率直接减小相应的倍速,可见正常回放和慢速回放的码率比较容易计算。
而倍速回放时,仅抽取I帧(即关键帧)来进行回放,如果直接将存储视频的存储码率乘以相应的倍数来作为I帧码率,高速链路上数据的发送速率会超过低速链路上数据转发速率,使得交换设备(这里为交换机)缓存中的数据不能及时被转发出去,造成后续发送的数据丢失,回放时容易出现卡顿。
在本实施例中,数据管理服务器获取不同时刻视频存储的存储码率Ni以及该存储码率Ni保持的时间段Ti,同时根据存储码率Ni、时间段Ti和客户端需要的回放倍数K计算存储设备中I帧的I帧码率Vi并保存。
其中,I帧码率Vi的计算方式如下:
a.在时间段Ti内,存储视频的存储码率不变,存储码率为Ni,其中,Ti=T-T1,T1为存储码率为N1的初始时刻,T为存储码率变化的时刻。
首先记录存储码率Ni,然后计算从时间在时间段Ti内存储的总数据量S:
S=Ni×Ti。
b.统计出时间段Ti内存储设备中I帧的数据量总和SI,在时间段Ti内,存储视频时能够检测到I帧,记录下每个I帧的数据量大小,将所有的I帧的数据量大小相加得到I帧的数据量总和SI。
c.计算出在时间段Ti内所有I帧的数据量总和SI占总数据量S的比例L:
L=SI/S,
根据L的值、存储码率Ni以及回放倍数K,便可以计算出在Ti时间段内,不同倍数倍速回放时,I帧码率Vi:
Vi=Ni×L×K,
K取自数值+2,-2,-1,+4,-4,+8,-8,+16,-16,其中,正值代表前进,负值代表后退。将记录时刻、存储码率Ni、回放倍数K以及I帧码率Vi一一对应保存到DM的数据库中。
d.若是在进行存储时,在时刻T2或时刻T,存储视频的存储码率发生变化,将总数据量S和I帧的数据量总和SI清零,重复步骤a~c,重新记录在T2之后,将记录时刻、存储码率Ni、回放倍数K以及I帧码率Vi一一对应保存到DM的数据库中。
数据库中记录的数据参见表1,其中,1倍倍数对应的为相应的存储码率Ni,+2倍、-2倍、…、+16倍倍数对应的为相应的I帧码率Vi。
表1
1倍 | +2倍 | -2倍 | … | +16倍 | |
T1 | N1 | V2 | V3 | … | V16 |
T2 | N2 | M2 | M3 | … | M16 |
T | N | H2 | H3 | … | H16 |
设定上传I帧码率V到数据库的时间间隔是30分钟即Ti为30分钟,若此时还没有统计完I帧的大小,则继续统计,直到统计所有的I帧的大小后,重复步骤a~d,在统计完所有回放倍速时的I帧码率并保存后,将总数据量S和I帧的数据量总和SI清零,防止总数据量S和I帧的数据量总和SI超出计算的最大范围值,造成计算不准确。并且,I帧码率V上传的时间间隔为30分钟,防止无限制地上传数据占用系统内存空间,不利于系统的运行。
在时间段Ti结束时,判断是否统计完I帧的大小的具体过程为:根据是否检测到I帧的结尾标志来判断I帧是否统计完毕,当检测到I帧的结尾标志,保存I帧码率Vi,并将I帧的数据量总和SI以及总数据量S清零,重复步骤a~d;反之,继续统计I帧的数据量。
当客户端向数据管理服务器请求倍速回放时,数据管理服务器根据具体倍数确定发送至交换设备的网络媒体流的发送码率,该发送码率对应于预先保存的I帧码率Vi,并且发送码率小于等于I帧码率Vi。
利用本发明的方法,本发明另外提供了一种视频回放中防止报文丢失的装置。参见图2,用户在客户端发起回放操作命令后,会从DM上获得视频的URL(UniformResoureLocator,统一资源定位符)信息,URL信息包括回放数据管理服务器的ip和端口、摄像机编码、视频起止时间、播放模式、以及文件名,客户端在获得URL信息后,通过URL与DM中的RD模块(RecordDistributor,点播回放模块)建立RTSP(RealTimeStreamingProtocol,实时流传输协议)连接,接着,DM根据RTSP的信息来读取存储设备的网络媒体数据。其中,本实施例中的客户端为计算机。
在RTSP中会携带不同的视频回放方式,而DM的RD模块会在收到RTSP消息后,对RTSP进行解析,根据解析出来的回放方式,对存储的视频进行不同的处理。参见图3,RD模块对RTSP报文的处理流程如下:
在RD模块收到客户端发送的RTSP请求后,先由RD模块中的RTSP解析模块对RTSP报文的进行处理,并输出控制参数和URL信息(图中未标出),控制参数包括卡顿消息,URL信息包括摄像机编码、视频起止时间、播放模式、以及文件名等,在对RTSP报文的请求进行响应后,输出控制参数(例如卡顿消息等)和URL信息发送至网络媒体流发送模块。
网络媒体流发送模块在收到控制参数和URL后,首先会将接收到的URL信息发送到媒体数据读取模块,然后访问DM中的数据库,根据URL信息(例如摄像机编码和视频起止时间)来获取数据库中预先保存的存储码率Ni或I帧码率Vi。
媒体流数据读取模块根据接收到的URL信息来读取存储设备中的媒体数据,并将相应的媒体数据发送到网络媒体流发送模块的缓存中,网络媒体流发送模块对缓存中的媒体数据进行过滤提取,根据回放方式的不同,网络媒体流发送模块对其缓存中的数据进行不同的处理,具体如下:
正常回放,网络媒体流发送模块将从数据库中的获得的存储码率Ni作为发送码率来发送网络媒体流至交换设备的缓存中,同时,客户端接收交换设备缓存中的媒体数据,此时客户端播放完整的数据帧帧组。
慢速回放,网络媒体流发送模块处理缓存中的媒体数据的方式和正常回放时的一样,客户端也是播放完整的数据帧帧组,不同的是发送码率比正常回放时慢,发送码率=存储码率Ni×慢速回放系数,慢速回放倍速为+1/2,-1/2,+1/4,-1/4,+1/8,-1/8,+1/16,-1/16,其中,正值代表前进,负值代表后退。
倍速回放,网络媒体流发送模块根据卡顿消息和倍速回放的具体倍数确定网络媒体流的发送码率并以该发送码率发送网络媒体流发送模块缓存中的网络媒体流至交换设备的缓存中,具体步骤为:Ⅰ.网络媒体流发送模块首先提取其缓存中存储视频的I帧,其次是从数据库中获取相应倍数对应的I帧码率Vi,发送码率V1=Vi,网络媒体流发送模块按照V1发送网络媒体流到交换设备的缓存中,交换设备转发网络媒体流给客户端,客户端接收到网络媒体流数据后进行回放;
Ⅱ.客户端获取卡顿消息,判断是否卡顿;若未出现卡顿,则发送码率V1不变,则继续按照V1发送网络媒体流至交换设备;若出现卡顿,进入步骤Ⅲ;
Ⅲ.客户端通过RTSP向RD模块发送卡顿信息,网络媒体流发送模块接收到卡顿消息后,第n次计算发送码率Vn=Vi/n,此时对应缓存中I帧的抽取策略为每n个I帧,抽取一个I帧,VN≥N1,n为正整数且n≥2,返回步骤Ⅱ。
在倍速回放时,若遇到卡顿现象时,通过这种降低发送码率的方式,使得媒体流在高速链路上的发送码率不会高于低速链路上的码流转发速率,交换设备的缓存空间便不会被占满,进而使得接下来发送的数据不会被丢失,回放卡顿现象得到解决。
客户端对视频回放是否卡顿进行判断,具体流程为:设定一丢包阈值,客户端对网络媒体流数据进行丢包统计,当丢包率大于丢包阈值时,判断回放卡顿;反之,则未出现卡顿。
本发明在进行视频存储时,根据存储码率、时间段和客户端需要的回放倍数计算存储设备中I帧的I帧码率并保存在数据库中,倍速回放时,通过调用数据库中相应倍数对应的I帧码率来控制网络媒体流的发送码率,在回放出现卡顿时,通过减小抽取I帧的量进一步减小发送码率,使网络媒体流流的发送速率小于网络上的最小宽带,高速链路上网络媒体流发送码率便会小于低速链路的转发速率,交换设备缓存中的数据能够及时被转发出去,后续发送至交换设备缓存中的数据便不会丢失,解决视频回放中出现的卡顿现象。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种视频回放中防止报文丢失的方法,其特征在于,包括以下步骤:
数据管理服务器获取不同时刻视频存储的存储码率Ni以及该存储码率Ni保持的时间段Ti;
根据存储码率Ni、时间段Ti和客户端需要的回放倍数K计算存储设备中I帧的I帧码率Vi并保存;
当客户端向数据管理服务器请求倍速回放时,数据管理服务器根据具体倍数确定发送至交换设备的网络媒体流的发送码率,该发送码率对应于预先保存的I帧码率Vi,并且发送码率小于等于I帧码率Vi。
2.如权利要求1所述的视频回放中防止报文丢失的方法,其特征在于,I帧码率Vi的计算方式为:
a.时间段Ti内,存储视频的存储码率Ni不变,计算存储的总数据量S:S=Ni×Ti;
b.统计时间段Ti内I帧的数据量总和SI;
c.时间段Ti内I帧的数据量总和SI占总数据量S的比例L:L=SI/S;
d.以不同倍数倍速回放时,I帧码率Vi的计算方式为:V=Ni×L×K。
e.存储码率变化时,将I帧的数据量总和SI以及总数据量S清零,重复步骤a~d。
3.如权利要求2所述的视频回放中防止报文丢失的方法,其特征在于,所述时间段Ti为30分钟,在时间段Ti结束时,根据是否检测到I帧的结尾标志来判断I帧是否统计完毕,当检测到I帧的结尾标志,保存I帧码率Vi,并将I帧的数据量总和SI以及总数据量S清零,重复步骤a~e;反之,继续统计I帧的数据量。
4.如权利要求1所述的视频回放中防止报文丢失的方法,其特征在于,确定网络媒体流发送码率的方式为:
Ⅰ.提取数据管理服务器缓存中存储视频的I帧,获取相应倍数对应的I帧码率Vi,发送码率V1=Vi;
Ⅱ.客户端获取卡顿消息,判断是否卡顿;若未出现卡顿,则发送码率V1不变;若出现卡顿,进入步骤Ⅲ;
Ⅲ.第n次计算发送码率Vn=Vi/n,VN≥N1,n为正整数且n≥2,返回步骤Ⅱ。
5.如权利要求4所述的视频回放中防止报文丢失的方法,其特征在于,所述步骤Ⅱ中判断卡顿的方式为:设定一丢包阈值,客户端对网络媒体流数据进行丢包统计,当丢包率大于丢包阈值时,判断回放卡顿;反之,则未出现卡顿。
6.如权利要求1所述的视频回放中防止报文丢失的方法,其特征在于,客户端发送回放操作命令后,从数据管理服务器上获取预先保存的存储视频的URL信息,并通过URL信息与数据管理服务器中的RD模块建立RTSP连接,数据管理服务器根据RTSP读取存储设备的媒体数据并发送至交换设备的缓存中,同时,客户端接收交换设备缓存中的媒体数据。
7.如权利要求4-6任一项所述的视频回放中防止报文丢失的方法,其特征在于,所述RD模块对RTSP的处理流程为:
接收RTSP请求后,首先由RD模块的RTSP报文解析模块对RTSP进行处理,解析出RTSP中的URL信息和卡顿消息并将URL信息、卡顿消息发送到RD模块中的网络媒体流发送模块;
网络媒体流发送模块将URL信息发送给媒体数据读取模块并且访问数据管理服务器中的数据库,根据URL信息获取数据库中预先保存的I帧码率Vi;
媒体数据读取模块根据URL信息读取存储设备中的媒体数据并发送至网络媒体流发送模块的缓存中;
网络媒体流发送模块根据卡顿消息和具体倍数确定网络媒体流的发送码率并以该发送码率发送缓存中的网络媒体流至交换设备。
8.一种视频回放中防止报文丢失的装置,包括用于存储媒体数据的存储设备,其特征在于,该装置还包括:
数据管理服务器,获取不同时刻视频存储的存储码率Ni以及该存储码率Ni保持的时间段Ti,根据存储码率Ni、时间段Ti和客户端需要的回放倍数K计算存储设备中I帧的I帧码率Vi并保存;
客户端,发送回放操作命令,从数据管理服务器中获取存储视频的URL信息后与数据管理服务器建立RTSP连接,数据管理服务器根据RTSP读取存储设备中的媒体数据;
当客户端向数据管理服务器请求倍速回放时,数据管理服务器根据具体倍数确定发送至交换设备的网络媒体流的发送码率,该发送码率对应于预先保存的I帧码率Vi,并且发送码率小于等于I帧码率Vi。
9.如权利要求8所述的视频回放中防止报文丢失的装置,其特征在于,所述数据管理服务器包括:
数据库,保存存储视频的URL信息以及存储设备中I帧的I帧码率Vi,I帧码率Vi是根据客户端需要的回放倍数计算得到的;
RD模块,接收客户端发送的RTSP并进行解析,根据解析出来的回放式调用数据库中预先保存的I帧码率Vi,同时读取存储设备中的媒体数据保存到RD模块的缓存中,再根据卡顿消息和倍速回放具体倍数确定发送给交换设备的网络媒体流的发送码率。
10.如权利要求9所述的视频回放中防止报文丢失的装置,其特征在于,所述RD模块包括:
RTSP解析模块,接收客户端的RTSP请求并进行响应;
网络媒体流发送模块,接收RTSP解析模块输出的URL信息和卡顿消息后,访问数据库,根据URL信息获取数据库中预先保存的存储码率Ni或I帧码率Vi,在网络媒体流发送模块的缓存获取媒体数据后根据卡顿消息和具体倍数确定发送给交换设备的网络媒体流的发送码率;
媒体流数据读取模块,接收网络媒体流发送模块发送的URL信息,根据URL信息读取存储设备中的媒体数据,并将媒体数据发送至网络媒体流发送模块的缓存中。
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