CN109302706A - 一种伪基站的定位方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种伪基站的定位方法、装置及计算机可读存储介质，涉及通信技术领域，用以提高对伪基站定位的准确性。本发明的伪基站的定位方法，包括：获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度；在预定坐标系下，将n个测量点的经纬度信息转换成坐标信息；根据n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得待定位伪基站的多个位置估计值；对多个位置估计值进行聚类，获得多个簇；在多个簇中确定目标簇，并根据目标簇中各个测量点的坐标信息，确定待定位伪基站的坐标信息，其中目标簇为多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。本发明提高了对伪基站定位的准确性。

Description

一种伪基站的定位方法、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种伪基站的定位方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
移动通信网络之外的非法基站称之为伪基站。非法人员利用伪基站散发欺诈广告和欺诈短信，以达到骗取用户钱财的目的，为社会带来了很大的危害。尤其是移动性的伪基站如车载伪基站，危害性更强。
目前，通常采用以下方式对伪基站进行定位：在终端中安装专用的识别伪基站APP，当APP识别出所在基站为伪基站时，向服务器上报当前终端的经纬度及测量到的伪基站信号强度。于是，可认为终端上报的经纬度即为伪基站的经纬度，从而确定伪基站的大概位置。
但是，利用现有的方法仅能够确定出伪基站的大概位置，无法给出伪基站精确位置，定位准确度不足。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种伪基站的定位方法、装置及计算机可读存储介质，提高对伪基站定位的准确性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种伪基站的定位方法，包括：
获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度，n为2以上的整数；
在预定坐标系下，将所述n个测量点的经纬度信息转换成坐标信息；
根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值；其中，所述传播模型根据不同测量点到基站的路损差确定；
对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇；
在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。
其中，所述根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值，包括：
将所述任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度，代入预设的传播模型，获得多个关系式；
利用所述多个关系式中的任意两个关系式组合形成关系式组，求解所述关系式组，将所述关系式组的解作为所述待定位伪基站的位置估计值；
对于所述n个测量中的任意两个测量点i和j，对应的关系式表示为：
其中，(xi，yi)为测量点i的坐标，(xj，yj)为测量点j的坐标，Prxj表示测量点j的接收信号强度，Prxi表示测量点i的接收信号强度；为常数；k2，k5表示参数，为常量；He表示所述待定位伪基站的高度。
其中，所述对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇，包括：
利用DBSCAN聚类的方法或AP聚类的方法，对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇。
其中，所述方法还包括：
将所述待定位伪基站的坐标信息转换成所述待定位伪基站的经纬度信息。
其中，在所述获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度之前，所述方法还包括：
确定所述预设的传播模型。
第二方面，本发明实施例提供一种伪基站的定位装置，包括：
获取模块，用于获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度，n为2以上的整数；
第一转换模块，用于在预定坐标系下，将所n个测量点的经纬度信息转换成坐标信息；
估计模块，用于根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值；其中，所述传播模型根据不同测量点到基站的路损差确定；
聚类模块，用于对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇；
确定模块，用于在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器、收发机及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的方法中的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法中的步骤。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
在本发明实施例中，根据待定位的伪基站下的n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值，并对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇，在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。由于目标簇中包括了最多个数的测量点，因此，利用本发明实施例的方案可更准确的定位伪基站。
附图说明
图1为本发明实施例的伪基站的定位方法的流程图；
图2为本发明实施例的伪基站的定位装置的示意图；
图3为本发明实施例中估计模块的示意图；
图4为本发明实施例伪基站的定位装置的第一结构图；
图5为本发明实施例伪基站的定位装置的第二结构图；
图6为本发明实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
常见的经典传播模型有Okumura-Hata模型、COST-231Hata模型、Egli模型、Carey模型、SPM模型等都有一个共同特点，即路损PL与距离的对数呈正比。不失一般性地，考虑SPM模型，表示如下：
PL(dB)＝k1+k2lg(d)-k3lg(He)-k4*Diffraction+(k5*lg(He))*lg(d)
+k6*Hm+kclutter*f(clutter)
其中，PL为路损，d为终端到基站的距离，He为基站的高度，Diffraction是衍射相关损耗，Hm为终端高度，f(clutter)为地理环境相关损耗，k1到kclutter为相关参数，为常量。
在上式中，对于同一个伪基站，不同的终端有相同的发射频率；伪基站高度相同；因伪基站覆盖范围有限，所处地理环境相似，因此可近似假设衍射相关损耗相同；终端高度相同，地理环境相关损耗相同。
又，PL＝天线的发射功率P0-终端的接收功率Prx+delta。
其中，PL表示路损，delta为各种增益及损耗。在实际应用过程中，天线的发射功率未知，但对于同一伪基站来说，天线的发射功率在短时间内是相同的。终端的接收功率可测量，可看作已知。delta为各种增益及损耗，虽然是未知的，但同一伪基站下不同终端可认为相同。
将两个测量点的路损相减，即
PL1-PL2＝Prx2-Prx1＝(k2+(k5*lgHe))*(lgd1-lg d2)
＝k(lgd1-lgd2)
其中，PL1和PL2分别为第一个测量点和第二个测量点的路损，d1和d2分别为第一个和第二个测量点到伪基站的距离，为一经验常数或可由线性回归的方法优化。即
令则有
d1＝λ21*d2
一般地，对于第i个测量信号和第j个测量信号间有
di＝λji*dj (1)
对于其他传播模型，同样可有以上结论。
基于以上推导获得的传播模型，在本发明实施例中，按照以下方法定位伪基站。
如图1所示，本发明实施例的伪基站的定位方法，包括：
步骤101、获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度，n为2以上的整数。
其中，所述测量点可以各个终端。
步骤102、在预定坐标系下，将所述n个测量点的经纬度信息转换成坐标信息。
在服务器上获取同一伪基站下，T秒内的n(n≥2)个测量点上报的经纬度和接收信号强度Prx1到Prxn，并将各个测量点的经纬度，转换为以任意一点为原点的直角坐标系下的坐标(x1，y1)到(xn，yn)。
假设在该坐标系下，待定位的伪基站的坐标为(x，y)，那么测量点i(xi，yi)到伪基站的距离di表示为：
步骤103、根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值；其中，所述传播模型根据不同测量点到基站的路损差确定。
其中，所述传播模型可利用上式(1)来表示。
在此步骤中，将所述任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度，代入预设的传播模型，获得多个关系式。利用所述多个关系式中的任意两个关系式组合形成关系式组，求解所述关系式组，将所述关系式组的解作为所述待定位伪基站的位置估计值。
具体的，任意选取其中两个测量点i和j，将i和j分别对应的关系式(2)代入(1)，建立方程式如下：
其中，(xi，yi)为测量点i的坐标，(xj，yj)为测量点j的坐标，Prxj表示测量点j的接收信号强度，Prxi表示测量点i的接收信号强度；为常数；K2，K5表示参数，为常量；He表示所述待定位伪基站的高度。
因为di＝λji*dj和dj＝λij*di的地位相同，因此，为降低计算量，在实际应用中，对于测量点i和测量点j，可只生成一个类似(3)的方程。
那么，对于n个测量点，则共有个类似于(3)的方程。从这m个方程式里任选两个方程式联立组成方程组，这样一共有个方程组。每个方程组有0到2个实根，即每个方程组最多有2种对伪基站位置的估计值，那么，对于p个方程组，最多有2p种对伪基站位置的估计值。
步骤104、对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇。
在此步骤中，可利用DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering ofApplications with Noise，具有噪声的基于密度的聚类方法)聚类的方法或AP(Affinitypropagation，吸引子传播)聚类的方法，对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇。
具体的，在此，对2p个位置估计值进行DBSCAN聚类或AP聚类，将位置估计值分成q个簇，每个簇中的测量点个数分别为g1,g2,…,gq。
步骤105、在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。
具体的，取第z＝argmaxigi簇(即簇内测量点数最多的簇)的所有测量点的坐标平均值，作为伪基站位置的估计坐标值。
此外，还可将所述待定位伪基站的坐标信息转换成所述待定位伪基站的经纬度信息。
在本发明实施例中，根据待定位的伪基站下的n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值，并对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇，在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。由于目标簇中包括了最多个数的测量点，因此，利用本发明实施例的方案可更准确的定位伪基站。
根据实验，利用本发明实施例的方案可使得伪基站的定位精度达到70米到100米，从而与现有技术相比，大幅提升了伪基站定位精度。
如图2所示，本发明实施例的伪基站的定位装置，包括：
获取模块201，用于获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度，n为2以上的整数；第一转换模块202，用于在预定坐标系下，将所n个测量点的经纬度信息转换成坐标信息；估计模块203，用于根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值；其中，所述传播模型根据不同测量点到基站的路损差确定；聚类模块204，用于对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇；确定模块205，用于在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。
如图3所示，所述估计模块203包括：
第一处理子模块2031，用于将所述任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度，代入预设的传播模型，获得多个关系式；第二处理子模块2032，用于利用所述多个关系式中的任意两个关系式组合形成关系式组，求解所述关系式组，将所述关系式组的解作为所述待定位伪基站的位置估计值；
对于所述n个两点中的任意两个测量点i和j，所述关系式表示为：
其中，(xi，yi)为测量点i的坐标，(xj，yj)为测量点j的坐标，Prxj表示测量点j的接收信号强度，Prxi表示测量点i的接收信号强度；k2，k5表示参数，为常量，He表示所述待定位伪基站的高度。
其中，所述聚类模块204具体用于，利用DBSCAN聚类的方法或AP聚类的方法，对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇。
如图4所示，为了准确的表示伪基站的位置，所述装置还包括：
第二转换模块206，用于将所述待定位伪基站的坐标信息转换成所述待定位伪基站的经纬度信息。
为了进一步提高定位效率，如图5所示，所述装置还可包括：模型确定模块207，用于确定所述预设的传播模型。
本发明所述装置的工作原理可参照前述方法实施例的描述。
在本发明实施例中，根据待定位的伪基站下的n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值，并对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇，在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。由于目标簇中包括了最多个数的测量点，因此，利用本发明实施例的方案可更准确的定位伪基站。
如图6所示，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：
处理器600，用于读取存储器620中的程序，执行下列过程：通过收发机610获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度，n为2以上的整数；在预定坐标系下，将所述n个测量点的经纬度信息转换成坐标信息；根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值；其中，所述传播模型根据不同测量点到基站的路损差确定；对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇；在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。
收发机610，用于在处理器600的控制下接收和发送数据。
其中，在图6中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器600代表的一个或多个处理器和存储器620代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机610可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器600负责管理总线架构和通常的处理，存储器620可以存储处理器600在执行操作时所使用的数据。
处理器600负责管理总线架构和通常的处理，存储器620可以存储处理器600在执行操作时所使用的数据。
处理器600还用于读取所述计算机程序，执行如下步骤:将所述任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度，代入预设的传播模型，获得多个关系式；
利用所述多个关系式中的任意两个关系式组合形成关系式组，求解所述关系式组，将所述关系式组的解作为所述待定位伪基站的位置估计值；
对于所述n个测量中的任意两个测量点i和j，对应的关系式表示为：
其中，(xi，yi)为测量点i的坐标，(xj，yj)为测量点j的坐标，Prxj表示测量点j的接收信号强度，Prxi表示测量点i的接收信号强度；为常数；k2，k5表示参数，为常量；He表示所述待定位伪基站的高度。
处理器600还用于读取所述计算机程序，执行如下步骤:
利用DBSCAN聚类的方法或AP聚类的方法，对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇。
处理器600还用于读取所述计算机程序，执行如下步骤:
将所述待定位伪基站的坐标信息转换成所述待定位伪基站的经纬度信息。
处理器600还用于读取所述计算机程序，执行如下步骤:
确定所述预设的传播模型。
此外，本发明实施例的计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行实现以下步骤：
获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度，n为2以上的整数；
在预定坐标系下，将所述n个测量点的经纬度信息转换成坐标信息；
根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值；其中，所述传播模型根据不同测量点到基站的路损差确定；
对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇；
在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。
其中，所述根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值，包括：
将所述任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度，代入预设的传播模型，获得多个关系式；
利用所述多个关系式中的任意两个关系式组合形成关系式组，求解所述关系式组，将所述关系式组的解作为所述待定位伪基站的位置估计值；
对于所述n个测量中的任意两个测量点i和j，对应的关系式表示为：
其中，(xi，yi)为测量点i的坐标，(xj，yj)为测量点j的坐标，Prxj表示测量点j的接收信号强度，Prxi表示测量点i的接收信号强度；为常数；k2，k5表示参数，为常量；He表示所述待定位伪基站的高度。
其中，所述对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇，包括：
利用DBSCAN聚类的方法或AP聚类的方法，对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇。
其中，所述方法还包括：
将所述待定位伪基站的坐标信息转换成所述待定位伪基站的经纬度信息。
其中，在所述获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度之前，所述方法还包括：
确定所述预设的传播模型。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种伪基站的定位方法，其特征在于，包括：
获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度，n为2以上的整数；
在预定坐标系下，将所述n个测量点的经纬度信息转换成坐标信息；
根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值；其中，所述传播模型根据不同测量点到基站的路损差确定；
对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇；
在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值，包括：
将所述任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度，代入预设的传播模型，获得多个关系式；
利用所述多个关系式中的任意两个关系式组合形成关系式组，求解所述关系式组，将所述关系式组的解作为所述待定位伪基站的位置估计值；
对于所述n个测量中的任意两个测量点i和j，对应的关系式表示为：
其中，(xi，yi)为测量点i的坐标，(xj，yj)为测量点j的坐标，Prxj表示测量点j的接收信号强度，Prxi表示测量点i的接收信号强度；为常数；k2，k5表示参数，为常量；He表示所述待定位伪基站的高度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇，包括：
利用DBSCAN聚类的方法或AP聚类的方法，对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述待定位伪基站的坐标信息转换成所述待定位伪基站的经纬度信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度之前，所述方法还包括：
确定所述预设的传播模型。
6.一种伪基站的定位装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待定位伪基站下的n个测量点上报的经纬度信息和接收信号强度，n为2以上的整数；
第一转换模块，用于在预定坐标系下，将所n个测量点的经纬度信息转换成坐标信息；
估计模块，用于根据所述n个测量点中任意两个测量点的坐标信息、所述任意两个测量点的接收信号强度以及预设的传播模型，获得所述待定位伪基站的多个位置估计值；其中，所述传播模型根据不同测量点到基站的路损差确定；
聚类模块，用于对所述多个位置估计值进行聚类，获得多个簇；
确定模块，用于在所述多个簇中确定目标簇，并根据所述目标簇中各个测量点的坐标信息，确定所述待定位伪基站的坐标信息，其中所述目标簇为所述多个簇中包含测量簇中包含测量点个数最多的簇。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器、收发机及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法中的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法中的步骤。
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