CN105491633B - 无线网络垂直切换方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无线网络垂直切换方法和装置。所述方法包括:通过获取多模终端当前连接网络的SINR信息;根据SINR信息确定进入网络选择阶段,在网络选择阶段得到目标网络;判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换,否则,不执行网络切换。通过本发明,能够减少终端电量的消耗,并能保证系统吞吐量、减小掉话率以及切换有效性。
Description
技术领域
本发明涉及电信无线异构网络技术领域,特别是涉及无线网络垂直切换方法和无线网络垂直切换装置。
背景技术
随着无线通信技术的高速发展,目前存在着多种不同的无线接入网络(2G、3G、4G、wlan等),各种无线网络具有各自的优势,多种无线网络将长期共存,相互补充,相互融合,多模终端存在何时切换,如何选网的问题,并且多种异构无线网络并存带来的重复覆盖,为切换控制的设计提出了新的挑战。
异构无线网络之间的垂直切换技术是实现异构无线网络融合的关键技术之一。以往的研究主要是以接收信号强度指示RSS(Received Signal Strength)、网络带宽、用户偏好、时延、抖动等属性作为切换决策或者切换触发条件,很少考虑到信噪比SINR(Signal toInterference plus Noise Ratio)。
事实上SINR变量能够影响移动终端所能达到的速率,并且SINR与网络的容量、吞吐量、掉话率等方面息息也相关。即使有一些文献提出了基于SINR的垂直切换算法,但是这些算法或是仅考虑SINR作为决策因素没有考虑其他属性,或是没考虑触发机制,或是没有考虑目标网络的稳定性;因此,导致垂直切换的效果不尽人意。
发明内容
基于此,本发明提供一种无线网络垂直切换方法和装置,能够减少终端电量的消耗,提高无线网络垂直切换的有效性。
本发明一方面提供一种无线网络垂直切换方法,包括:
获取多模终端当前连接网络的SINR信息;
根据SINR信息确定进入网络选择阶段,在网络选择阶段得到目标网络;
判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换,否则,不执行网络切换。
优选的,根据SINR信息确定进入网络选择阶段,包括:
根据当前SINR及若干个历史SINR,预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。
优选的,根据SINR信息确定进入网络选择阶段,包括:
获取SINR信息中的当前SINR,判断当前SINR是否大于预置第一阈值;
若否,进入网络选择阶段;否则,获取SINR信息中的若干个历史SINR,根据当前SINR及若干个历史SINR预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。
优选的,预算出下一个时刻SINR的方式为:利用灰色关联度模型预算出下一个时刻SINR。
优选的,在网络选择阶段得到目标网络,包括:
获取全部并存网络的吞吐量、通信代价、网络利用率、用户偏好、SINR;利用层次分析法分析各连接网络的吞吐量、通信代价、网络利用率、用户偏好,得到各连接网络的综述属性;根据所述综述属性与SINR的加权结果,从全部并存网络中选出目标网络。
优选的,全部并存网络包括:2G网络、3G网络、4G网络、无线局域网中至少两种。
优选的,判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换,否则,不执行网络切换,包括:
A,设定参数K以计数当前评估次数,初始时K=1,设定自适应时间内的目标网络性能的最大评估次数为N;
B,判断当前K是否等于N,若是,执行步骤D,否则,执行步骤C;
C,计算第K次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent,其中,Utarget为目标网络的效用函数,Ucourrent为当前连接网络的效用函数,U=ω1ln(BA)+ω2ln(SINR),ω1+ω2=1,BA为可用带宽;
判断αk是否大于1,若是,计算出第k次评估与第k+1次评估的时间间隔tk,其中,thandoff为切换时延,经过时间间隔tk后,更新K=K+1,返回步骤B;否则,判断出目标网络的性能不符合切换条件,不执行网络切换;
D,计算第K次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent;
判断αk是否大于1,若是,判断出目标网络的性能符合切换条件,执行从当前连接网络到目标网络的切换;否则,判断出目标网络的性能不符合切换条件,不执行网络切换。
优选的,步骤A还包括,设定自适应时间Ts的初始值为Ts=0;
步骤C中,经过时间间隔tk后,返回步骤B之前,还包括,更新自适应时间Ts=Ts+tk。
本发明另一方面提过一种无线网络垂直切换装置,包括:
SINR检测模块,用于获取多模终端当前连接网络的SINR信息;
触发控制模块,用于根据SINR信息确定进入网络选择阶段,在网络选择阶段得到目标网络;
切换控制模块,用于判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换,否则,不执行网络切换。
优选的,根据SINR信息确定进入网络选择阶段,包括:
根据当前SINR及若干个历史SINR,预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。
上述技术方案的无线网络垂直切换方法和装置,根据SINR信息判断是否进入网络选择阶段,在网络选择阶段得到目标网络;判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换,否则,不执行网络切换。能够减少扫描各网络各个参数、评判最优目标网络的频率,从而减少终端电量的消耗,能够保证系统吞吐量、减小掉话率以及切换有效性。
附图说明
图1为一实施例的无线网络垂直切换方法的示意性流程图;
图2为另一实施例的无线网络垂直切换装置的示意性结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供的实施例包括无线网络垂直切换方法实施例,还包括相应的无线网络垂直切换装置实施例。以下分别进行详细说明。
图1为一实施例的无线网络垂直切换方法的示意性流程图;如图1所示,本实施例的无线网络垂直切换方法包括如下步骤S1至S3,各步骤详述如下:
S1,获取多模终端当前连接网络的SINR信息;
多模终端当前连接网络指的是,多模终端当前正在使用的网络;通常一个多模终端一个时刻只与一个网络连接。
S2,根据SINR信息确定进入网络选择阶段,在网络选择阶段得到目标网络;
由于SINR能够影响移动终端所能达到的速率,并且SINR与网络的容量、吞吐量、掉话率等方面息息相关,因此基于SINR作为网络切换的属性非常有必要。
本实施例中,若当前连接网络的SINR较高,则无需进行无线网络垂直切换,若当前连接网络的SINR不满足设定的要求时,才触发进行无线网络垂直切换。此方式即可保证网络切换的有效性,又能减少不必要的切换,有利于降低终端的电量消耗。
进一步的,在网络选择阶段,为了选出最优的目标网络,本实施例中利用层次分析法分析可用的各网络的吞吐量、通信代价、网络利用率以及用户偏好等属性,综合得到一个各网络的综述属性,结合各网络的SINR进行简单加权以确定最优目标网络,其中,全部并存网络包括:2G网络、3G网络、4G网络、无线局域网中至少两种。
具体实现方式可为:获取全部并存网络的吞吐量、通信代价、网络利用率、用户偏好、SINR;利用层次分析法分析各连接网络的吞吐量、通信代价、网络利用率、用户偏好,得到各连接网络的综述属性;根据所述综述属性与SINR的加权结果,从全部并存网络中选出目标网络。其中,综述属性与SINR的权值分配可根据实际情况设定。
S3,判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换,否则,不执行网络切换。
本实施例中,确定切换的目标网络后,并不立即进行切换,而是先对目标网络监测一段时间,这段时间称之为稳定时间。针对此,本发明提出一种自适应稳定时间的概念,即稳定时间的长短随目标网络状态的变化而进行适应性调整。具体实施时,可构建一种自适应调整时间长短的算法,在自适应稳定时间内,对目标网络的性能进行检测,并通过设定的效用函数来评价目标网络的性能,效用函数值越大则表明目标网络性能越好,可以将多模终端切换到该目标网络。
通过本实施例的无线网络垂直切换方法,根据SINR信息判断是否进入网络选择阶段,在网络选择阶段得到目标网络,判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换,否则,不执行网络切换。能够减少扫描各网络各个参数、评判最优目标网络的频率,从而减少终端电量的消耗,能够保证系统吞吐量、减小掉话率以及切换有效性。
作为一种优选的实施方式,可根据当前SINR及若干个历史SINR,预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。实施方式可为:从SINR信息中获取当前SINR及若干个历史SINR,利用灰色关联度模型预算出下一个时刻SINR。
优选的,出于计算效率的考虑,选择灰色系统中的GM(1,1)关联度模型,预算下一个时刻SINR具体实施过程可包括如下步骤:
获取n个非负SINR序列值X(0)={x(0)(1),x(0)(2),...,x(0)(n)},其中,各元素代表当前SINR或者历史SINR;
对序列X(0)作一次累加,得到
进一步的,得到生成数列:
X(1)={x(1)(1),x(1)(2),...,x(1)(n)}
构建序列X(0)中各元素x(0)(k)的GM(1,1)白化微分方程为:
其中,a、u为待定参数,将上式离散化,得:
Δ(1)(x(1)(k+1))+az(1)(x(k+1))=u (1-2)
其中,Δ(1)(x(1)(k+1))为x(1)在(k+1)时刻的累减生成序列,为:
Δ(1)(x(1)(k+1))=Δ(0)[x(1)(k+1)]-Δ(0)[x(r)(k)]=x(1)(k+1)-x(1)(k)=x(0)(k+1) (1-3)
z(1)(x(k+1))为在(k+1)时刻的背景值(即该时刻对应的x的取值),为:
将(1-3)式和(1-4)式带入(1-2)式,得:
将(1-5)式展开,得:
令Φ=[a u]T为待辨识参数向量,
则(1-6)式可以写成:
Y=BΦ (1-7)
其中,参数向量Φ可采用最小二乘法求取,即
把求取的参数向量Φ代入(1-1)式,并求出其离散解为:
还原到原始数据得:
根据(1-10)式即可得到在k+1时刻的SINR值。
进一步的,终端实时监测收集当前连接网络的SINR信息,为弥补预测所带来的差错,例如下一时刻SINR的实际值小于预设的阈值,但预测难免会出现差错(预测值大于预设的阈值),这将导致本应该将进入网络选择阶段时却没有进入,错过网络切换时机。为弥补这种差错,将判断当前连接网络的当前SINR值是否低于预设的阈值跟预测机制结合,判断是否进入网络选择阶段。这能够在一定程度上弥补预测错误所带来的切换时机失误问题。
即本实施例中,还给出了另一种优选的实施方式,以根据SINR信息确定是否需要进入网络选择阶段。具体为:获取SINR信息中的当前SINR,判断当前SINR是否大于预置第一阈值;若否,进入网络选择阶段;否则,获取SINR信息中的若干个历史SINR,根据当前SINR及若干个历史SINR预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。
进一步的,给出了一种优选的实施方式,以判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,并根据判断结果进行网络切换,具体实施方式包括如下步骤:
S31,设定参数K,以计数当前评估次数,初始时K=1,并设定自适应时间内的目标网络性能的最大评估次数为N;
S32,判断K是否等于N(即判断当前评估次数是否达到最大评估次数),若是,执行步骤S34,否则,执行步骤S33;
S33,计算第K次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent,其中,Utarget为目标网络的效用函数,Ucourrent为当前连接网络的效用函数,网络的效用函数表示为U=ω1ln(BA)+ω2ln(SINR),ω1+ω2=1,BA为网络可用带宽;
判断αk是否大于1,若是,计算第k次评估与第k+1次评估的时间间隔t,其中,thandoff为切换时延,经过时间间隔tk后,更新K=K+1,返回步骤S32;若αk不大于1,判断出目标网络的性能不符合切换条件,不执行网络切换;
S34,计算第K次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent;
判断αk是否大于1,若是,判断出目标网络的性能符合切换条件,执行从当前连接网络到目标网络的切换;若αk不大于1,判断出目标网络的性能不符合切换条件,不执行网络切换。
作为另一优选实施方式,上述步骤S31中还包括,设定参数Ts,以记录本次切换的自适应时间,其初始值设为Ts=0;在步骤S33中还包括,经过时间间隔tk后,返回步骤S32之前,更新自适应时间Ts=Ts+tk。由此,切换完成后,可通过该参数Ts可获得本次切换的自适应时间。
需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简便描述,将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明,某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。
以下对可用于执行上述无线网络垂直切换方法的无线网络垂直切换装置实施例进行说明。为了便于说明,无线网络垂直切换装置实施例的结构示意图中,仅仅示出了与本发明实施例相关的部分,本领域技术人员可以理解,图中示出的装置结构并不构成对装置的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
图2为另一实施例的无线网络垂直切换装置的示意性结构图;如图2所示,本实施例的无线网络垂直切换装置包括:SINR检测模块210、触发控制模块220以及切换控制模块230,各模块详述如下:
SINR检测模块210,用于获取多模终端当前连接网络的SINR信息;
触发控制模块220,用于根据SINR信息确定进入网络选择阶段,在网络选择阶段得到目标网络;
优选的,根据SINR信息确定进入网络选择阶段的实施方式包括:根据当前SINR及若干个历史SINR,预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。其中,预算出下一个时刻SINR的方式可为:利用灰色关联度模型预算出下一个时刻SINR,具体可参见上述方法实施例所述。
作为另一优选实施方式,根据SINR信息确定进入网络选择阶段的方式包括:获取SINR信息中的当前SINR,判断当前SINR是否大于预置第一阈值;若否,进入网络选择阶段;否则,获取SINR信息中的若干个历史SINR,根据当前SINR及若干个历史SINR预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。
优选的,在网络选择阶段得到目标网络的实现方式可为:获取全部并存网络的吞吐量、通信代价、网络利用率、用户偏好、SINR;利用层次分析法分析各连接网络的吞吐量、通信代价、网络利用率、用户偏好,得到各连接网络的综述属性;根据所述综述属性与SINR的加权结果,从全部并存网络中选出目标网络。其中,全部并存网络包括:2G网络、3G网络、4G网络、无线局域网中至少两种。
所述切换控制模块230,用于判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换,否则,不执行网络切换。
优选的,判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换,否则,不执行网络切换,具体实施过程可包括如下步骤:
S31,设定参数K,以计数当前评估次数,初始时K=1,设定自适应时间内的目标网络性能的最大评估次数为N;
S32,判断K是否等于N(即判断当前评估次数是否达到最大评估次数),若是,执行步骤S34,否则,执行步骤S33;
S33,计算第K次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent,其中,Utarget为目标网络的效用函数,Ucourrent为当前连接网络的效用函数,网络的效用函数表示为U=ω1ln(BA)+ω2ln(SINR),ω1+ω2=1,BA为网络可用带宽;
判断αk是否大于1,若是,计算第k次评估与第k+1次评估的时间间隔t,其中,thandoff为切换时延,经过时间间隔tk后,更新K=K+1,返回步骤S32;若αk不大于1,判断出目标网络的性能不符合切换条件,不执行网络切换;
S34,计算第K次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent;
判断αk是否大于1,若是,判断出目标网络的性能符合切换条件,执行从当前连接网络到目标网络的切换;若αk不大于1,判断出目标网络的性能不符合切换条件,不执行网络切换。
作为另一优选实施方式,上述步骤S31中还包括,设定参数Ts,以记录本次切换的自适应时间,其初始值设为Ts=0;在步骤S33中还包括,经过时间间隔tk后,返回步骤S32之前,更新自适应时间Ts=Ts+tk。由此,切换完成后,可通过该参数Ts可获得本次切换的自适应时间。
需要说明的是,上述示例的无线网络垂直切换装置的实施方式中,各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容,由于与本发明前述方法实施例基于同一构思,其带来的技术效果与本发明前述方法实施例相同,具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述,此处不再赘述。
此外,上述示例的无线网络垂直切换装置的实施方式中,各功能模块的逻辑划分仅是举例说明,实际应用中可以根据需要,例如出于相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑,将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将所述无线网络垂直切换装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
另外,上述示例的无线网络垂直切换装置的实施方式中,各功能模块可以集成在一个处理模块中,也可以是各个模块单独物理存在,也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。本领域普通技术人员可以理解本发明的任意实施例指定的方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件(个人计算机、服务器、或者网络设备等)来完成。该程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时,可执行上述任意实施例指定的方法的全部或部分步骤。前述存储介质可以包括任何可以存储程序代码的介质,例如只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取器(Random Access Memory,RAM)、磁盘或光盘等。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其它实施例的相关描述。可以理解,其中所使用的术语“第一”、“第二”等在本文中用于描述各对象,但这些对象不受这些术语限制。例如,在不脱离本发明的范围的情况下,可以将第一阈值称为第二阈值,将第二阈值称为第一阈值。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,不能理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种无线网络垂直切换方法,其特征在于,包括:
获取多模终端当前连接网络的SINR信息;
根据SINR信息确定进入网络选择阶段,在网络选择阶段得到目标网络;
判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换;
其中,判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,包括:
获取当前评估次数;
若当前评估次数不等于预设次数,计算本次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent;若αk大于1,在经过时间间隔tk后执行下一次评估;否则,判断为目标网络的性能不符合切换条件;
若当前评估次数等于预设次数,计算本次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent;若αk大于1,判断为目标网络的性能符合切换条件;否则,判断为目标网络的性能不符合切换条件;
其中,k表示当前评估次数,Utarget为目标网络的效用函数,Ucourrent为当前连接网络的效用函数,U=ω1ln(BA)+ω2ln(SINR),ω1+ω2=1,BA为可用带宽;
时间间隔tk为本次评估与下一次评估的时间间隔,thandoff为切换时延;
所述预设次数为预先设定的在自适应时间内的目标网络性能的最大评估次数。
2.根据权利要求1所述的无线网络垂直切换方法,其特征在于,根据SINR信息确定进入网络选择阶段,包括:
根据当前SINR及若干个历史SINR,预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。
3.根据权利要求1所述的无线网络垂直切换方法,其特征在于,根据SINR信息确定进入网络选择阶段,包括:
获取SINR信息中的当前SINR,判断当前SINR是否大于预置第一阈值;
若否,进入网络选择阶段;否则,获取SINR信息中的若干个历史SINR,根据当前SINR及若干个历史SINR预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。
4.根据权利要求2或3所述的无线网络垂直切换方法,其特征在于,预算出下一个时刻SINR的方式为:利用灰色关联度模型预算出下一个时刻SINR。
5.根据权利要求1所述的无线网络垂直切换方法,其特征在于,在网络选择阶段得到目标网络,包括:
获取全部并存网络的吞吐量、通信代价、网络利用率、用户偏好、SINR;利用层次分析法分析各连接网络的吞吐量、通信代价、网络利用率、用户偏好,得到各连接网络的综述属性;根据所述综述属性与SINR的加权结果,从全部并存网络中选出目标网络。
6.根据权利要求1所述的无线网络垂直切换方法,其特征在于,全部并存网络包括:2G网络、3G网络、4G网络、无线局域网中至少两种。
7.根据权利要求1所述的无线网络垂直切换方法,其特征在于,还包括:
若判断出目标网络的性能在自适应时间内不符合切换条件,则不执行网络切换。
8.根据权利要求1所述的无线网络垂直切换方法,其特征在于,还包括,设定自适应时间Ts的初始值为Ts=0;
在经过时间间隔tk后执行下一次评估之前,还包括,更新自适应时间Ts=Ts+tk。
9.一种无线网络垂直切换装置,其特征在于,包括:
SINR检测模块,用于获取多模终端当前连接网络的SINR信息;
触发控制模块,用于根据SINR信息确定进入网络选择阶段,在网络选择阶段得到目标网络;
切换控制模块,用于判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,若是,执行从当前连接网络到目标网络的切换;
其中,其中,判断目标网络的性能在自适应时间内是否符合切换条件,包括:
获取当前评估次数;
若当前评估次数不等于预设次数,计算本次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent;若αk大于1,在经过时间间隔tk后执行下一次评估;否则,判断为目标网络的性能不符合切换条件;
若当前评估次数等于预设次数,计算本次评估的评价因子αk,αk=Utarget/Ucourrent;若αk大于1,判断为目标网络的性能符合切换条件;否则,
判断为目标网络的性能不符合切换条件;
其中,k表示当前评估次数,Utarget为目标网络的效用函数,Ucourrent为当前连接网络的效用函数,U=ω1ln(BA)+ω2ln(SINR),ω1+ω2=1,BA为可用带宽;
时间间隔tk为本次评估与下一次评估的时间间隔,thandoff为切换时延;
所述预设次数为预先设定的在自适应时间内的目标网络性能的最大评估次数。
10.根据权利要求9所述的无线网络垂直切换装置,其特征在于,根据SINR信息确定进入网络选择阶段,包括:
根据当前SINR及若干个历史SINR,预算出下一个时刻SINR,若确认所述下一个时刻SINR小于预置第二阈值,进入网络选择阶段。
11.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一所述方法的步骤。
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