CN105703996A - 一种媒体接入控制地址收敛方法和装置 - Google Patents

一种媒体接入控制地址收敛方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种媒体接入控制(MAC)地址收敛方法和装置，面向网络的提供商设备(NPE)间建立Kompella虚拟专用局域网服务(VPLS)业务，当NPE设备获知VPLS业务转发链路发生变化时，通过边界网关协议(BGP)消息向VPLS域中的其他NPE设备发送MAC地址撤销(MacWithdraw)事件，以使其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作；本发明同时还公开了一种MAC地址收敛装置。

Description

一种媒体接入控制地址收敛方法和装置
技术领域
本发明涉及数据通信技术，尤其涉及一种Kompella方式的虚拟专用局域网服务(VPLS，VirtualPrivateLanService)中媒体接入控制(MAC)地址收敛方法和装置。
背景技术
虚拟专用局域网服务(VPLS，VirtualPrivateLanService)是在公用网络中提供的一种点到多点的二层虚拟专用网络(VPN，VirtualPrivateNetwork)业务。VPLS通过把运营商的IP核心网模拟成一台虚拟的二层交换机为最终客户提供以太服务。运营商通过部署VPLS保证了分隔在不同地域的相同客户的连通性以及不同用户之间的隔离性。
运营商根据客户以及自身的需求对VPLS网络进行规划和部署，部署的VPLS网络对于运营商的客户是透明的。一个典型的VPLS网络的组网如图1所示。其中，运营商在其IP核心网络(MPLS)的面向网络的提供商设备(NPE，NetworkProviderEdge)间部署VPLS：NPE1、NPE2、NPE3、NPE4之间通过集线器伪线(HubPW)建立起连接，构成一个全连接(Full-Mesh)的VPLS网络，通过限制HubPW之间不能够进行报文转发来避免环路。同时为了分担Full-Mesh网络带来的HubPW全连接问题，提出了层次化的VPLS网络模型，即H-VPLS。该模型主要体现在接入侧，通过部署面向用户的提供商设备(UPE，Userfacing-ProviderEdge)来汇聚用户侧用户边界网络设备(CE，CustomEdge)的报文，然后通过SpokePW接入到NPE上。为了保证UPE和NPE之间链路的可靠性，通常在UPE上部署主备SpokePW双归到Full-Mesh域中不同的NPE设备上。这样，当主PW(ActivePW)发生故障时，UPE可以感知并把流量切换到备PW(StandbyPW)上。
当VPLS网络部署完成之后，在转发面，通过各个NPE节点上的二层的MAC地址学习、洪泛、转发等功能使得各个不同区域的用户通过PSN网络进行连接和数据转发。
各个NPE设备之间通过伪线(PW，Pseduwire)进行互连，它是一种VPN技术，是VPLS业务部署的核心技术。通过PW，能够保证不同提供商边缘设备(PE)上接入的用户流量能够在分组交换网(PSN)上直接进行透明传送。PW的建立目前有两种信令机制，一种是扩展的标签分配协议(LDP，LabelDistributionProtocol)信令机制(也称为Martini方式，RFC4762)，另外一种是扩展的边界网关协议(BGP，BorderGatewayProtocol)信令机制(也称为Kompella方式，RFC761)。使用LDP信令建立的PW的优势是信令扩展比较简单，部署方便。而使用BGP信令建立的PW，能支持PE设备动态发现和PW的自动创建，适用于拓扑规整且节点众多的VPLS服务，比如Full-Mesh拓扑、H-VPLS核心区域，可以大大减少管理成本。
MAC地址撤销(MacWithdraw)功能是在当VPLS转发链路发生变化时，通过发送MacWithdraw消息来加速MAC地址的收敛，避免反方向的流量丢包。举例来说，如图1所示，当UPE和NPE1之间的主PW链路有效的时候，稳定状态下，CE1和CE3之间双向流量路径为CE1<—>UPE<—>NPE1<—>NPE3<—>CE3；当UPE和NPE1之间的主PW链路发生故障时，UPE感知并把流量路径切换到NPE2上。此时，CE1到CE3的流量路径变为了CE1—>UPE—>NPE2—>NPE3—>CE3。但由于此切换NPE3无法立即感知，所以CE3到CE1的流量路径，仍然保持切换前的路径，即CE3—>NPE3—>NPE1—>UPE—>CE1，因此，当CE3的流量到达NPE1时，由于NPE1和UPE之间的链路失效，而导致反向流量被丢弃。为了解决该问题，业界提出了MacWithdraw功能。以图1的组网场景为例，当UPE感知到和NPE1之间链路失效时，由UPE向NPE2发送一个MacWithdraw消息，NPE2收到MacWithdraw消息后，继续向Full-Mesh域内的所有HubPW转发该消息，同时，收到该消息后，会清除VPLS中之前所有学习到的MAC地址，除了从收到MacWithdraw消息的PW上学习到的MAC地址。对于上面这种场景，NPE3收到MacWithdraw消息后，仅保留之前从HubPW23上学习到的MAC地址，而删除所有其他的MAC地址。这样，当CE3的流量到达NPE3后，NPE3的MAC地址表中，就不会再走之前失效的到NPE1的路径，从而改走HubPW23到达NPE2后，再发送到CE1。从而CE1和CE3之间的转发链路保持了一致，避免的丢包产生。
RFC4762中的6.2小节定了Martini方式创建的VPLS业务中，MacWithdraw功能的实现标准。即通过对LDP的AddressWithdraw消息进行扩展，增加一个MacListTLV来携带需要撤销的MAC地址信息，当MacListTLV中的Mac列表为空时，则表示删除之前学习到的所有MAC地址(除了从收到MacWithdraw消息的PW上学习到的MAC地址)，否则只删除MacListTLV中指定的MAC地址。
RFC4761中没有对Kompella方式创建的VPLS业务MacWithdraw功能的实现方式进行定义。而实际上，Kompella方式创建的VPLS业务同Martini方式创建的VPLS一样也是有MAC地址加速收敛的需求的，否则当VPLS转发链路发生变化时，必然会导致反向数据流量的丢失，造成断流。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明主要提供一种MAC地址收敛方法和装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种媒体接入控制MAC地址收敛方法，该方法包括：
面向网络的提供商设备NPE间建立Kompella虚拟专用局域网服务VPLS业务，当NPE设备获知VPLS业务转发链路发生变化时，通过边界网关协议BGP消息向VPLS域中的其他NPE设备发送MAC地址撤销MacWithdraw事件，以使其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作。
上述方案中，所述NPE设备获知VPLS业务转发链路发生变化包括：NPE设备通过本地VPLS接入接口AC的状态变化、和/或收到接入伪线SpokePW状态变化、和/或接收到从SpokePW发送过来的表明SpokePW状态从备Standby变为主Active的MacWithdraw事件获知VPLS业务转发链路发生变化。
上述方案中，所述通过BGP消息向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件包括：NPE设备通过扩展BGP消息或新定义一个BGP消息利用PW向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件。
上述方案中，所述扩展BGP消息为扩展BGP更新Update消息，包括：对BGPUpdate消息新定义一个BGP扩展团体属性，用于携带MacWithdraw事件；
所述新定义一个BGP消息为新定义一个BGP指示Indicate消息，所述BGPIndicate消息携带MacWithdraw事件。
上述方案中，所述MacWithdraw事件携带一个以上MAC地址，或者，不携带任何有效MAC地址。
上述方案中，所述其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作，包括：其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件携带一个以上MAC地址，采用直接在本地删除MacWithdraw事件所携带的MAC地址的策略；根据MacWithdraw事件不携带任何有效MAC地址，采用删除本地之前学习到的除了从收到所述MacWithdraw事件的PW上学习到的所有MAC地址的策略。
本发明提供一种MAC地址收敛装置，该装置包括：业务建立模块、获知模块、发送模块；其中，
业务建立模块，用于在NPE设备间建立KompellaVPLS业务；
获知模块，用于获知VPLS业务转发链路发生变化，并通知发送模块；
发送模块，用于通过BGP消息向VPLS域中除自身NPE设备外的其他NPE设备发送MacWithdraw事件，以使其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作。
上述方案中，所述获知模块，具体用于通过本地VPLSAC接口的状态变化、和/或收到SpokePW状态变化、和/或接收到从SpokePW发送过来的表明SpokePW状态从Standby变为Active的MacWithdraw事件获知VPLS业务转发链路发生变化。
上述方案中，所述发送模块，具体用于通过扩展BGP消息或新定义一个BGP消息利用PW向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件。
上述方案中，该装置还包括删除模块，用于接收到其他NPE设备发送的携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件携带一个以上MAC地址，采用直接在本地删除MacWithdraw事件所携带的MAC地址的策略；根据MacWithdraw事件不携带任何有效MAC地址，采用删除本地之前学习到的除了从收到所述MacWithdraw事件的PW上学习到的所有MAC地址的策略。
本发明提供一种NPE设备，该设备包括上述的MAC地址收敛装置。
本发明提供了一种MAC地址收敛方法和装置，NPE设备间建立KompellaVPLS业务，当NPE设备获知VPLS业务转发链路发生变化时，通过BGP消息向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件，以使其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作；如此，能够在KompellaVPLS中，当VPLS转发链路发生变化时，加快各NPE设备上的MAC地址的收敛，尽量保证VPLS反向流量不丢包。
附图说明
图1为现有的VPLS网络的组网示意图；
图2为本发明实施例提供的一种MAC地址收敛方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种MAC地址收敛装置的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的VPLS网络的组网示意图；
图5为本发明实施例二提供的VPLS网络的组网示意图；
图6为本发明实施例三提供的VPLS网络的组网示意图。
具体实施方式
本发明实施例中，NPE设备间建立KompellaVPLS业务，当NPE设备获知VPLS业务转发链路发生变化时，通过BGP消息向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件，以使其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作。
下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明实施例实现一种MAC地址收敛方法，如图2所示，该方法包括以下几个步骤：
步骤201：NPE设备间建立KompellaVPLS业务；
本步骤是基于RFC4761的信令流程在NPE设备间建立KompellaVPLS业务。
步骤202：NPE设备获知VPLS业务转发链路发生变化；
具体的，NPE设备可以通过本地VPLS接入接口(AC，AttachmentCircuit)的状态变化、和/或收到SpokePW状态变化、和/或接收到从SpokePW发送过来的表明SpokePW状态从备(Standby)变为主(Active)的MacWithdraw事件获知VPLS业务转发链路发生变化。
步骤203：NPE设备通过BGP消息向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件，以使其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作；
具体的，NPE设备可以通过扩展BGP消息或新定义一个BGP消息利用PW向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件，所述扩展BGP消息可以是扩展BGP更新(Update)消息，如：对BGPUpdate消息新定义一个BGP扩展团体属性(BGPExtendedCommunitiesAttribute)，用于携带MacWithdraw事件，所述新定义一个BGP消息可以是新定义一个BGP消息，如新定义一个BGP指示(Indicate)消息，所述BGPIndicate消息携带MacWithdraw事件；
所述MacWithdraw事件可以携带一个或者多个MAC地址，也可以不携带任何有效MAC地址；
其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件携带一个或者多个MAC地址，采用直接在本地删除MacWithdraw事件所携带的MAC地址的策略，根据MacWithdraw事件不携带任何有效MAC地址，采用删除本地之前学习到的除了从收到所述MacWithdraw事件的PW上学习到的所有MAC地址的策略。
为了实现上述方法，本发明还提供一种MAC地址收敛装置，该装置设置于NPE设备中，如图3所示，该装置包括：业务建立模块31、获知模块32、发送模块33；其中，
业务建立模块31，可以由NPE设备的接口实现，用于在NPE设备间建立KompellaVPLS业务；
获知模块32，可以由NPE设备的检测芯片实现，用于获知VPLS业务转发链路发生变化，并通知发送模块33；
发送模块33，可以由NPE设备的处理器结合接口实现，用于通过BGP消息向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件，以使其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作。
所述获知模块32可以通过本地VPLSAC接口的状态变化、和/或收到SpokePW状态变化、和/或接收到从SpokePW发送过来的表明SpokePW状态从Standby变为Active的MacWithdraw事件获知VPLS业务转发链路发生变化。
所述发送模块33可以通过扩展BGP消息或新定义一个BGP消息利用PW向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件，所述扩展BGP消息可以是扩展BGP更新(Update)消息，如：对BGPUpdate消息新定义一个BGP扩展团体属性，用于携带MacWithdraw事件，所述新定义一个BGP消息可以是新定义一个BGP消息，如新定义一个BGPIndicate消息，所述BGPIndicate消息携带MacWithdraw事件；
所述MacWithdraw事件可以携带一个或者多个MAC地址，也可以不携带任何有效MAC地址；
该装置还包括删除模块34，用于接收到其他NPE设备发送的携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件携带一个或者多个MAC地址，采用直接在本地删除MacWithdraw事件所携带的MAC地址的策略，根据MacWithdraw事件不携带任何有效MAC地址，采用删除本地之前学习到的除了从收到所述MacWithdraw事件的PW上学习到的所有MAC地址的策略。
基于上述装置，本发明还提供一种NPE设备，该设备包括上述图3所示的MAC地址收敛装置。
下面通过具体的场景来说明本发明方法的具体过程。
实施例一：
本实施例的场景为H-VPLS网络中双归主NPE失效，如图4所示，在H-VPLS组网中，UPE通过SpokePW双归到Full-Mesh域中的NPE1和NPE2设备，UPE1和NPE1、NPE2之间部署的是MartiniVPLS，NPE1、NPE2、NPE3、NPE4之间部署的是KompellaVPLS，稳定状态下，CE1到CE3的流量的转发路径为CE1->UPE->NPE1->NPE3->CE3；CE3到CE1的流量的转发路径为CE3->NPE3->NPE1->UPE->CE1。
当NPE1发生失效时，UPE通过PW双向转发检测(BFD)失效(Down)或者LDP会话超时等事件感知到NPE1失效，UPE立即将流量切换到StandbySpokePW上，NPE1根据流量切换获知VPLS业务转发链路发生变化，通过扩展的BGPUpdate消息向NPE2发送一个空媒体接入控制列表(MacList)的MacWithdraw消息；
当NPE2收到NPE1发送来的空MacList的MacWithdraw消息后，删除VPLS域中本地之前学习到的除了从StandbySpokePW上学习到的所有MAC地址，之后通过扩展的BGPUpdate消息向Full-Mesh域中的其他NPE设备，即NPE3和NPE4(NPE1已经失效，所以无法发送)继续发送空MacList的MacWithdraw消息；
NPE3收到NPE2发送来的空MacList的MacWithdraw消息后，删除VPLS域中本地之前学习到的除了从HubPW23上学习到的所有MAC地址；
NPE4收到NPE2发送来的空MacList的MacWithdraw消息后，删除VPLS域中本地之前学习到的除了从HubPW24上学习到的所有MAC地址；
CE3发送给CE1的流量，到达NPE3后，由于原来的MAC地址已经被清空，CE3直接通过广播方式，把流量发送给NPE2设备，NPE2设备把流量转发给UPE，继而转发到CE1。保证了CE3到CE1的反向流量路径和CE1到CE3的流量路径为同一条路径。
实施例二：
本实施例的场景为H-VPLS网络中双归ActiveSpokePW失效，如图5所示，在H-VPLS组网中，UPE通过SpokePW双归到Full-Mesh域中的NPE1和NPE2设备，UPE1和NPE1、NPE2之间部署的是MartiniVPLS，NPE1、NPE2、NPE3、NPE4之间部署的是KompellaVPLS，稳定状态下，CE1到CE3的流量的转发路径为CE1->UPE->NPE1->NPE3->CE3；CE3到CE1的流量的转发路径为CE3->NPE3->NPE1->UPE->CE1。
当ActiveSpokePW发生失效时，UPE和NPE1均通过PW检测技术或者信令直接获知到VPLS业务转发链路发生变化，其中，UPE立即将流量切换到StandbySpokePW上，NPE1通过扩展的BGPUpdate消息直接向Full-MeshVPLS域中的其它所有NPE设备发送携带MacList的MacWithdraw消息，MacList中包含所有失效的MAC地址，即之前从ActiveSpokePW上学习到的MAC地址；
NPE2收到NPE1发送来的带MacList的MacWithdraw消息后，把MacList中携带的MAC地址从本地VPLS转发表中删除；
NPE3收到NPE1发送来的带MacList的MacWithdraw消息后，把MacList中携带的MAC地址从本地VPLS转发表中删除；
NPE4收到NPE1发送来的带MacList的MacWithdraw消息后，把MacList中携带的MAC地址从本地VPLS转发表中删除；
CE3发送给CE1的流量，到达NPE3后，由于原来的MAC地址已经被清空，CE3直接通过广播方式，把流量发送给NPE2设备，NPE2设备把流量转发给UPE，继而转发到CE1。保证了CE3到CE1的反向流量路径和CE1到CE3的流量路径为同一条路径。
实施例三：
本实施例的场景为Full-MeshVPLS网络中双归ActiveAC失效，如图6所示，在Full-Mesh组网中，CE直接通过AC双归到Full-Mesh域中的NPE1和NPE2设备，NPE1、NPE2、NPE3、NPE4之间部署的是KompellaVPLS，稳定状态下，CE1到CE2的流量的转发路径为CE1->NPE1->NPE3->CE2；CE3到CE1的流量的转发路径为CE2->NPE3->NPE1->CE1。
当ActiveAC发生失效时，CE1和NPE1均通过链路检测技术直接获知到VPLS业务转发链路发生变化，其中，CE1立即将流量切换到StandbyAC上，NPE1通过扩展的BGPUpdate消息直接向Full-MeshVPLS域中的其它所有NPE设备发送携带MacList的MacWithdraw消息，MacList中包含所有失效的MAC地址(即之前从ActiveAC上学习到的MAC地址)；
NPE2收到NPE1发送来的带MacList的MacWithdraw消息后，把MacList中携带的MAC地址从本地VPLS转发表中删除；
NPE3收到NPE1发送来的带MacList的MacWithdraw消息后，把MacList中携带的MAC地址从本地VPLS转发表中删除；
NPE4收到NPE1发送来的带MacList的MacWithdraw消息后，把MacList中携带的MAC地址从本地VPLS转发表中删除；
CE2发送给CE1的流量，到达NPE3后，由于原来的MAC地址已经被清空，CE2直接通过广播方式，把流量发送给NPE2设备，NPE2设备把流量转发给CE1。保证了CE2到CE1的反向流量路径和CE1到CE2的流量路径为同一条路径。
综上所述，通过本发明实施例提供的方案，能够在KompellaVPLS中，当VPLS转发链路发生变化时，加快各NPE设备上的MAC地址的收敛，尽量保证VPLS反向流量不丢包。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种媒体接入控制MAC地址收敛方法，其特征在于，该方法包括：
面向网络的提供商设备NPE间建立Kompella虚拟专用局域网服务VPLS业务，当NPE设备获知VPLS业务转发链路发生变化时，通过边界网关协议BGP消息向VPLS域中的其他NPE设备发送MAC地址撤销MacWithdraw事件，以使其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NPE设备获知VPLS业务转发链路发生变化包括：NPE设备通过本地VPLS接入接口AC的状态变化、和/或收到接入伪线SpokePW状态变化、和/或接收到从SpokePW发送过来的表明SpokePW状态从备Standby变为主Active的MacWithdraw事件获知VPLS业务转发链路发生变化。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过BGP消息向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件包括：NPE设备通过扩展BGP消息或新定义一个BGP消息利用PW向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述扩展BGP消息为扩展BGP更新Update消息，包括：对BGPUpdate消息新定义一个BGP扩展团体属性，用于携带MacWithdraw事件；
所述新定义一个BGP消息为新定义一个BGP指示Indicate消息，所述BGPIndicate消息携带MacWithdraw事件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述MacWithdraw事件携带一个以上MAC地址，或者，不携带任何有效MAC地址。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作，包括：其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件携带一个以上MAC地址，采用直接在本地删除MacWithdraw事件所携带的MAC地址的策略；根据MacWithdraw事件不携带任何有效MAC地址，采用删除本地之前学习到的除了从收到所述MacWithdraw事件的PW上学习到的所有MAC地址的策略。
7.一种MAC地址收敛装置，其特征在于，该装置包括：业务建立模块、获知模块、发送模块；其中，
业务建立模块，用于在NPE设备间建立KompellaVPLS业务；
获知模块，用于获知VPLS业务转发链路发生变化，并通知发送模块；
发送模块，用于通过BGP消息向VPLS域中除自身NPE设备外的其他NPE设备发送MacWithdraw事件，以使其它NPE设备接收到携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件的策略执行MAC地址删除操作。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获知模块，具体用于通过本地VPLSAC接口的状态变化、和/或收到SpokePW状态变化、和/或接收到从SpokePW发送过来的表明SpokePW状态从Standby变为Active的MacWithdraw事件获知VPLS业务转发链路发生变化。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述发送模块，具体用于通过扩展BGP消息或新定义一个BGP消息利用PW向VPLS域中的其他NPE设备发送MacWithdraw事件。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括删除模块，用于接收到其他NPE设备发送的携带MacWithdraw事件的BGP消息后，根据MacWithdraw事件携带一个以上MAC地址，采用直接在本地删除MacWithdraw事件所携带的MAC地址的策略；根据MacWithdraw事件不携带任何有效MAC地址，采用删除本地之前学习到的除了从收到所述MacWithdraw事件的PW上学习到的所有MAC地址的策略。
11.一种NPE设备，其特征在于，该设备包括权利要求7至10任一项所述的MAC地址收敛装置。
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