CN106561008A - 一种降低信号接收复杂度的方法及接收机以及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低信号接收复杂度的方法及接收机以及移动终端,属于技术领域;方法包括:在关联于处理层的星座图中筛选得到多个保留星座点;选择多个保留星座点中的一个,参照参照层以及对应于处理层进行信道响应矩阵分解得到的分解结果,计算得到对应多个保留星座点中的一个的欧氏距离;遍历关联于处理层的星座图中的多个保留星座点中的每个并分别处理得到多个欧式距离,随后输出关联于处理层的多个欧式距离的最小值;判断处理层是否为第一层传输层,并在判断为是时将第二层传输层作为处理层,并将第一层传输层作为参照层,随后返回。上述技术方案的有益效果是:降低移动终端接收多路MIMO信号的处理复杂度,并降低接收功耗。
Description
技术领域
本发明涉及移动终端技术领域,尤其涉及一种降低信号接收复杂度的方法及接收机以及移动终端。
背景技术
现有技术中,采用多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术进行传输信号收发的移动终端,在接收多路传输信号时,通常需要将传输信号映射到多层传输层(Layers)上,并进行一系列处理。通常上述处理过程非常复杂,并且随着MIMO的解调维度的提升(例如16QAM或者64QAM),处理过程的复杂程度是呈指数级上涨的,从而导致移动终端接收功耗的增加,降低移动终端的接收机接收和处理数据的效率。
发明内容
根据现有技术中存在的问题,现提供一种降低信号接收复杂度的方法及接收机以及移动终端,旨在降低移动终端的接收机接收多路MIMO信号的处理复杂度,进而降低移动终端的接收功耗;
上述技术方案具体包括:
一种降低信号接收复杂度的方法,其中,所述移动终端通过多路天线接收基站侧发送的多路传输信号,并分别将所述多路传输信号映射至两层传输层中,并将第一层传输层作为处理层,以及将第二层传输层作为参照层,还包括以下步骤:
步骤S1,所述移动终端依照预设条件,在关联于所述处理层的星座图中筛选得到多个保留星座点;
步骤S2,所述移动终端选择所述多个保留星座点中的一个,参照所述参照层以及对应于所述处理层进行信道响应矩阵分解得到的分解结果,计算得到对应所述多个保留星座点中的一个的欧氏距离;
步骤S3,所述移动终端遍历关联于所述处理层的所述星座图中的所述多个保留星座点中的每个并分别处理得到多个欧式距离,随后输出关联于所述处理层的所述多个欧式距离的最小值;
步骤S4,所述移动终端判断所述处理层是否为所述第一层传输层,并在判断为是时将所述第二层传输层作为所述处理层,并将所述第一层传输层作为所述参照层,随后返回所述步骤S1。
优选的,该降低信号接收复杂度的方法,其中,所述步骤S4中,若所述移动终端判断所述处理层不为所述第一层传输层,则直接退出。
优选的,该降低信号接收复杂度的方法,其中,执行所述步骤S1之前,所述移动终端根据所述多路传输信号,采用信道估计处理得到所述信道响应矩阵。
优选的,该降低信号接收复杂度的方法,其中,执行所述步骤S1之前,所述移动终端对所述信道响应矩阵进行QR分解,以分别得到关联于所述第一层传输层以及所述第二层传输层的所述分解结果。
优选的,该降低信号接收复杂度的方法,其中,所述步骤S1中,依照下述条件对所述星座图中的星座点进行筛选,以得到相应的所述多个保留星座点:
若存在所述星座点满足条件:则所述移动终端将所述星座点作为所述多个保留星座点中的一个;
其中,
x*(0)用于表示关联于所述处理层的星座图中的相应的所述多个保留星座点中的一个的符号值;
表示对应于x*(0)的所述多个保留星座点中的一个的值;
r为预设的筛选半径。
6.如权利要求3所述的降低信号接收复杂度的方法,其中,所述移动终端依照下述公式对所述信道响应矩阵进行QR分解,以得到相应的所述分解结果:
R=QH;
其中,
H用于表示所述信道矩阵;
R用于表示关联于所述处理层的所述分解结果中的R矩阵;
Q用于表示关联于所述处理层的所述分解结果中的Q矩阵。
优选的,该降低信号接收复杂度的方法,其中,所述步骤S2和步骤S3中,对所述多个保留星座点中的一个的欧式距离进行计算的方法具体包括:
步骤S21,所述移动终端获取关联于所述处理层的所述多个保留星座点中的一个的值;
步骤S22,所述移动终端根据所述步骤S21中获取的所述多个保留星座点中的一个的值,计算得到关联于所述参照层的所述多个保留星座点中的一个的符号值;
步骤S23,所述移动终端对所述步骤S22中的所述符号值进行硬判决,得到关联于所述参照层的相应的所述多个保留星座点中的一个的值;
步骤S24,所述移动终端根据所述步骤S21中的所述多个保留星座点中的一个以及所述步骤S23中的所述多个保留星座点中的一个,计算得到相应的所述多个欧式距离中的一个的值;
步骤S25,所述移动终端判断当前的关联于所述处理层的所述多个保留星座点中的一个是否为所述多个保留星座点中的最后一个:
若否,则所述移动终端遍历至关联于所述处理层的所述多个保留星座点中的下一个,并返回所述步骤S21;
若是,则所述移动终端选择并输出计算得到的所述多个欧式距离中的最小值,随后退出。
优选的,该降低信号接收复杂度的方法,其中,所述步骤S22中,依照下述公式计算得到关联于所述参照层的所述多个保留星座点的一个的符号值:
其中,
x*(1)用于表示关联于所述参照层的星座图中的所述多个保留星座点中的一个的所述符号值;
y_(1)用于表示所述传输信号于所述参照层的所述星座图中的分量;
R(1,0)用于表示关联于所述处理层的所述分解结果中的R矩阵中,第二行第一列的矩阵分量;
用于表示所述关联于所述处理层的所述星座图中的所述多个保留星座点中的一个的值;
R(1,1)用于表示关联于所述处理层的所述分解结果中的R矩阵中,第二行第二列的矩阵分量。
优选的,该降低信号接收复杂度的方法,其中,执行所述步骤S1之前,所述移动终端对所述传输信号执行噪声白化处理。
优选的,该降低信号接收复杂度的方法,其中,所述步骤S3中,所述移动终端计算得到所述多个欧式距离的最小值后,对所述多个欧式距离的最小值进行对数似然比计算处理,随后输出经过计算处理后的结果。
一种接收机,适用于移动终端;其中,采用上述的降低信号接收复杂度的方法。
一种移动终端,其中,采用上述的降低信号接收复杂度的方法。
上述技术方案的有益效果是:提供一种降低信号接收复杂度的方法,能够降低移动终端的接收机接收多路MIMO信号的处理复杂度,进而降低移动终端的接收功耗。
附图说明
图1是本发明的较佳的实施例中,一种降低信号接收复杂度的方法的总体流程示意图;
图2是本发明的较佳的实施例中,于图1的基础上,对保留星座点计算欧氏距离的流程示意图。
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、完整地描述,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。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
现有技术中,对于MIMO下接收传输信号,移动终端可以采用一种QRM-MLD算法(简化的MLD算法)来进行处理,即本发明技术方案适用于QRM-MLD算法。
本发明的较佳的实施例中,基于现有技术中存在的上述问题,现提供一种降低信号接收复杂度的方法,适用于移动终端。进一步地,上述降低信号接收复杂度的方法适用于采用MIMO收发技术工作的移动终端。
本发明的较佳的实施例中,上述移动终端接收到多路传输信号后,将多路传输信号映射到两层传输层中(Layer 1和Layer 2)。则在执行下述步骤之前,移动终端于初始的状态下,从第一层传输层开始,即首先将第一层传输层(Layer 1)设置为处理层,并将第二层传输层(Layer 2)设置为参照层。
则如图1所示,上述降低信号接收复杂度的方法具体包括:
步骤S1,移动终端依照预设条件,在关联于处理层的星座图中筛选得到多个保留星座点;
步骤S2,移动终端选择多个保留星座点中的一个,参照参照层以及对应于处理层进行信道响应矩阵分解得到的分解结果,计算得到对应多个保留星座点中的一个的欧氏距离;
步骤S3,移动终端遍历关联于处理层的星座图中的多个保留星座点中的每个并分别处理得到多个欧式距离,随后输出关联于处理层的多个欧式距离的最小值;
步骤S4,移动终端判断处理层是否为第一层传输层,并在判断为是时将第二层传输层作为处理层,并将第一层传输层作为参照层,随后返回步骤S1。
本发明的较佳的实施例中,在执行完上述步骤S3之后,移动终端将第二层传输层作为处理层,并将第一层传输层作为参照层,以重新执行步骤S1-S3,随后退出,从而完成所有两层传输层的处理操作。后续移动终端根据现有技术继续进行传输信号的相应处理操作。
在一个具体实施例中,移动终端首先接收多路传输信号,并将多路传输信号映射到两层传输层中(Layer 1和Layer 2)。
随后,移动终端在初始状态下,首先将Layer 1设置为处理层,而将Layer2设置为参照层。
则移动终端首先将Layer 1作为处理层,并依据预设的条件,即存在星座点满足:以从Layer 1的星座图中筛选出相应的多个保留星座点并保留。
其中,
x*(0)用于表示关联于处理层的星座图中的多个保留星座点中的一个的符号值;
表示对应于x*(0)的多个保留星座点中的一个的值。
换言之,本发明的较佳的实施例中,在处理层的星座图中,若存在一个星座点,其星座点的符号值与该星座点的值相减再做范数计算的值小于预设的筛选半径r的平方,则表示该星座点为多个保留星座点中的一个,并保留该星座点。
经过上述筛选过程,最终被保留的多个保留星座点的数量会远远少于星座图中包括的所有星座点的数量,因此会大大缩短对星座点进行欧氏距离计算以找到最小欧氏距离的计算复杂度,提升数据接收和处理的效率,降低移动终端的系统功耗。
随后,移动终端选择多个保留星座点中的一个,并参照参照层(Layer 2)以及对应于处理层进行信道响应矩阵分解得到的分解结果(下文中会详述),计算得到对应该多个保留星座点中的一个的欧氏距离ED1。
移动终端根据上述步骤,遍历包括在Layer 1的星座图中的多个保留星座点,以计算得到多个欧氏距离ED1。随后,移动终端比较得到上述多个欧氏距离中的最小值,即做min{ED1}计算,以得到其中的最小值并输出。
该实施例中,移动终端在对Layer 1进行处理完毕并输出min{ED1}后,将处理层和参照层的设置对调,即Swap Layer 1/Layer 2,以将Layer 2作为处理层,而将Layer 1作为参照层,因此可以继续对Layer 2进行如上文中所述的步骤,以执行相应的处理操作,并最终输出对应的多个欧氏距离的最小值min{ED2}。
本发明的较佳的实施例中,移动终端在输出上述多个欧氏距离中的最小值后,会对该最小值进行对数似然比计算(Log Likelihood Ratio,LLR),并输出经过对数似然比计算后的值,以作为当前处理操作后输出的值。例如,对min{ED1}做LLR操作,并最终输出相应的结果,以及对min{ED2}做LLR操作,并最终输出相应的结果。
本发明的较佳的实施例中,如上文中所述,在执行上述步骤之前,移动终端首先根据接收到的多路传输信号Y,经过信道估计计算得到相应的信道响应矩阵H:
即信道响应矩阵是一个2*2的矩阵,由传输信号Y经过信道估计得到。
则对上述信道响应矩阵H进行QR分解,以得到一个Q矩阵和一个R矩阵:
R=QH (2)
所谓QR分解,是一种求矩阵全部特征值的方法,它是将矩阵分解成一个正规正交矩阵Q与上/下三角形矩阵R,因此得名为QR分解。
则针对上述信道响应矩阵进行的QR分解,其分解式具体为:
针对Layer 1的QR分解可以为:
其中,R1即为上述公式(2)中的R,Q1即为上述公式(2)中的Q,上述R矩阵为下三角矩阵。
针对Layer 2的QR分解可以为:
其中,类似上文中所述,R2即为上述公式(2)中的R,Q2即为上述公式(2)中的Q,上述R矩阵为上三角矩阵。
则进一步地,对系统等式进行分解:
Y=Hx+z (5)
假设多路传输信号已经进行过噪声白化,因此z为0,因此上述公式(5)进一步地为Y=Hx。
则对公式(5)进行分解,得到:
其中,
Y_即等于QY;
y_(0)表示对应于处理层的Y值,相对应地y_(1)表示对应于参照层的Y值;
R(0,0)至R(1,1)分别用于表示R矩阵中相应行列的数值
x(0)表示对应于处理层的值;
相应地,x(1)表示对应于参照层的值。
则应用到二层传输层的实施例中:
将Layer 1作为处理层进行处理时,上述公式(6)转变为:
其中,
y_(0)表示对应于Layer 1的Y值,相对应地y_(1)表示对应于Layer 2的Y值;
R1(0,0)至R1(1,1)分别用于表示对应于Layer 1的R矩阵中相应行列的数值;
x(0)表示对应于Layer 1的值;
相应地,x(1)表示对应于Layer 2的值。
则对公式(7)进行变换得到:
将Layer 2作为处理层进行处理时,上述公式(6)转变为:
其中,
y_(0)表示对应于Layer 2的Y值,相对应地y_(1)表示对应于Layer 1的Y值;
R2(0,0)至R2(1,1)分别用于表示对应于Layer 2的R矩阵中相应行列的数值;
x(0)表示对应于Layer 2的值;
相应地,x(1)表示对应于Layer 1的值。
则对公式(9)进行变换得到:
则基于上文中所述,本发明的一个较佳的实施例中,对于上述步骤S2和步骤S3中对多个保留星座点的多个欧式距离进行计算的方法,其步骤具体如图2所示,包括:
步骤S21,移动终端获取关联于处理层的多个保留星座点中的一个的值;
本发明的较佳的实施例中,所谓多个保留星座点中的一个的值,可以用来表示,下文中相同,对此不再赘述。
步骤S22,移动终端根据步骤S21中获取的多个保留星座点中的一个的值,计算得到关联于参照层的多个保留星座点中的一个的符号值;
本发明的较佳的实施例中,上述步骤S22中,可以依照下文中所述的公式计算得到上述符号值:
其中,
x*(1)用于表示关联于参照层的星座图中的多个保留星座点中的一个的符号值;
y_(1)用于表示传输信号于参照层的星座图中的分量。
步骤S23,移动终端对步骤S22中的符号值进行硬判决,得到关联于参照层的相应的多个保留星座点中的一个的值;
本发明的较佳的实施例中,根据计算得到的x*(1)进行硬判决,得到相应的参照层中的多个保留星座点中的一个的值
步骤S24,移动终端根据步骤S21中的多个保留星座点以及步骤S23中的多个保留星座点计算得到相应的多个欧式距离;
本发明的较佳的实施例中,针对处理层中的对应多个保留星座点的多个欧氏距离的计算依照下述公式进行:
其中,ED为上述欧氏距离。例如对应Layer 1为处理层时,公式(12)计算得到ED1,对应Layer 2为处理层时,公式(12)计算得到ED2。
步骤S25,移动终端判断当前的关联于处理层的多个保留星座点中的一个是否为多个保留星座点中的最后一个:
若否,则移动终端遍历至关联于处理层的多个保留星座点中的下一个,并返回步骤S21;
若是,则移动终端选择并输出计算得到的多个欧式距离中的最小值,随后退出。
本发明的较佳的实施例中,移动终端遍历处理层中的多个保留星座点,并计算得到对应的多个欧氏距离,随后对计算得到的多个欧氏距离进行最小值提取,即计算min{ED},得到并输出相应结果。
本发明的较佳的实施例中,通过计算得到并输出min{ED}后,移动终端需要对其进行LLR计算,然后才输出最终的结果,即输出最终该传输层(作为处理层)的所有比特的软比特数。
本发明的较佳的实施例中,在对一个传输层执行上述步骤完毕后,移动终端进行swap操作(即swap Layer 1/Layer 2),转而对另一个传输层同样执行上述操作。
因此,具体地,本发明的一个较佳的实施例中:
1)当Layer 1作为处理层,Layer 2作为参照层时:
根据多路传输信号Y进行信道估计,以得到相应的信道响应矩阵H;
根据信道响应矩阵H,依照上述公式(3),采用QR分解分别得到Q1矩阵和R1矩阵;
依照上述公式(7)和(8)进行变换,最终得到相应的Y_的表达式;
随后,对Layer 1的星座图中的多个保留星座点中的一个进行循环计算,具体为:根据上述公式(11)计算得到Layer 2中对应的多个保留星座点中的一个的符号值x*(1),并根据x*(1)进行硬判决,从而得到最后根据和计算得到其差值,以作为关联于的欧氏距离ED1。
最后,对计算得到的关联于Layer 1的多个欧氏距离ED1做最小值运算min{ED1},以得到ED1的最小值,并对得到的最小值进行LLR计算,以得到关联于Layer 1的所有比特的最终的软比特数并输出。
2)当Layer 2作为处理层,Layer 1作为参照层时:
根据多路传输信号Y进行信道估计,以得到相应的信道响应矩阵H;
根据信道响应矩阵H,依照上述公式(4),采用QR分解分别得到Q2矩阵和R2矩阵;
依照上述公式(9)和(10)进行变换,最终得到相应的Y_的表达式;
随后,对Layer 1的星座图中的多个保留星座点中的一个进行循环计算,具体为:根据上述公式(11)计算得到Layer 2中对应的多个保留星座点中的一个的符号值x*(1),并根据x*(1)进行硬判决,从而得到最后根据和计算得到其差值,以作为关联于的欧氏距离ED2。
最后,对计算得到的关联于Layer 2的多个欧氏距离ED2做最小值运算min{ED2},以得到ED2的最小值,并对得到的最小值进行LLR计算,以得到关联于Layer 2的所有比特的最终的软比特数并输出。
综上所述,本发明技术方案中,在进行QRM-MLD计算的过程中,通过设置预设条件(例如上文中所述的),并根据预设条件对每层传输层(Layer)中的星座图中的所有星座点进行筛选,以筛选后保留的保留星座点作为需要处理的星座点,并根据多个保留星座点计算得到相应的多个欧氏距离,并计算得到多个欧氏距离中的最小值输出;随后转向下一个传输层,继续执行上述操作,即先对星座点进行筛选,随后根据经过筛选的星座点进行QRM-MLD计算。上述过程大幅减少了参与计算的星座点的数量,能够降低QRM-MLD的计算复杂度,从而降低移动终端的功耗,提升移动终端进行MIMO数据接收和处理的效率。
本发明的较佳的实施例中,还提供一种接收机,其中采用上文中所述的降低信号接收复杂度的方法。
本发明的较佳的实施例中,还提供一种移动终端,其中采用上文中所述的降低信号接收复杂度的方法。
以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (12)
1.一种降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,所述移动终端通过多路天线接收基站侧发送的多路传输信号,并分别将所述多路传输信号映射至两层传输层中,并将第一层传输层作为处理层,以及将第二层传输层作为参照层,还包括以下步骤:
步骤S1,所述移动终端依照预设条件,在关联于所述处理层的星座图中筛选得到多个保留星座点;
步骤S2,所述移动终端选择所述多个保留星座点中的一个,参照所述参照层以及对应于所述处理层进行信道响应矩阵分解得到的分解结果,计算得到对应所述多个保留星座点中的一个的欧氏距离;
步骤S3,所述移动终端遍历关联于所述处理层的所述星座图中的所述多个保留星座点中的每个并分别处理得到多个欧式距离,随后输出关联于所述处理层的所述多个欧式距离的最小值;
步骤S4,所述移动终端判断所述处理层是否为所述第一层传输层,并在判断为是时将所述第二层传输层作为所述处理层,并将所述第一层传输层作为所述参照层,随后返回所述步骤S1。
2.如权利要求1所述的降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,所述步骤S4中,若所述移动终端判断所述处理层不为所述第一层传输层,则直接退出。
3.如权利要求1所述的降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,执行所述步骤S1之前,所述移动终端根据所述多路传输信号,采用信道估计处理得到所述信道响应矩阵。
4.如权利要求1所述的降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,执行所述步骤S1之前,所述移动终端对所述信道响应矩阵进行QR分解,以分别得到关联于所述第一层传输层以及所述第二层传输层的所述分解结果。
5.如权利要求1所述的降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,所述步骤S1中,依照下述条件对所述星座图中的星座点进行筛选,以得到相应的所述多个保留星座点:
若存在所述星座点满足条件:则所述移动终端将所述星座点作为所述多个保留星座点中的一个;
其中,
x*(0)用于表示关联于所述处理层的星座图中的相应的所述多个保留星座点中的一个的符号值;
表示对应于x*(0)的所述多个保留星座点中的一个的值;
r为预设的筛选半径。
6.如权利要求3所述的降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,所述移动终端依照下述公式对所述信道响应矩阵进行QR分解,以得到相应的所述分解结果:
R=QH;
其中,
H用于表示所述信道矩阵;
R用于表示关联于所述处理层的所述分解结果中的R矩阵;
Q用于表示关联于所述处理层的所述分解结果中的Q矩阵。
7.如权利要求1所述的降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,所述步骤S2和步骤S3中,对所述多个保留星座点中的一个的欧式距离进行计算的方法具体包括:
步骤S21,所述移动终端获取关联于所述处理层的所述多个保留星座点中的一个的值;
步骤S22,所述移动终端根据所述步骤S21中获取的所述多个保留星座点中的一个的值,计算得到关联于所述参照层的所述多个保留星座点中的一个的符号值;
步骤S23,所述移动终端对所述步骤S22中的所述符号值进行硬判决,得到关联于所述参照层的相应的所述多个保留星座点中的一个的值;
步骤S24,所述移动终端根据所述步骤S21中的所述多个保留星座点中的一个以及所述步骤S23中的所述多个保留星座点中的一个,计算得到相应的所述多个欧式距离中的一个的值;
步骤S25,所述移动终端判断当前的关联于所述处理层的所述多个保留星座点中的一个是否为所述多个保留星座点中的最后一个:
若否,则所述移动终端遍历至关联于所述处理层的所述多个保留星座点中的下一个,并返回所述步骤S21;
若是,则所述移动终端选择并输出计算得到的所述多个欧式距离中的最小值,随后退出。
8.如权利要求7所述的降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,所述步骤S22中,依照下述公式计算得到关联于所述参照层的所述多个保留星座点的一个的符号值:
其中,
x*(1)用于表示关联于所述参照层的星座图中的所述多个保留星座点中的一个的所述符号值;
y-(1)用于表示所述传输信号于所述参照层的所述星座图中的分量;
R(1,0)用于表示关联于所述处理层的所述分解结果中的R矩阵中,第二行第一列的矩阵分量;
用于表示所述关联于所述处理层的所述星座图中的所述多个保留星座点中的一个的值;
R(1,1)用于表示关联于所述处理层的所述分解结果中的R矩阵中,第二行第二列的矩阵分量。
9.如权利要求1所述的降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,执行所述步骤S1之前,所述移动终端对所述传输信号执行噪声白化处理。
10.如权利要求1所述的降低信号接收复杂度的方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述移动终端计算得到所述多个欧式距离的最小值后,对所述多个欧式距离的最小值进行对数似然比计算处理,随后输出经过计算处理后的结果。
11.一种接收机,适用于移动终端;其特征在于,采用如权利要求1-10所述的降低信号接收复杂度的方法。
12.一种移动终端,其特征在于,采用如权利要求1-10所述的降低信号接收复杂度的方法。
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