CN115211080A - 通信系统 - Google Patents

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CN115211080A
CN115211080A CN202180018892.6A CN202180018892A CN115211080A CN 115211080 A CN115211080 A CN 115211080A CN 202180018892 A CN202180018892 A CN 202180018892A CN 115211080 A CN115211080 A CN 115211080A
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slave
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reliability
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中里辉希
名嘉真朝将
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Fanuc Corp
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Abstract

能够进行有效地利用各个从通信装置在与应接收数据的定时不同的定时正常地或者以能够进行纠正的方式接收的数据的数据通信。通信系统的主通信装置具备：生成部，其生成发送数据，该发送数据是继一个报头之后连接有针对所有从通信装置的数据的发送数据；以及发送部，其以多个从通信装置所要求的通信周期中的最快的周期发送所述生成部所生成的发送数据，通信系统的多个从通信装置具备：存储部，从主通信装置接收的数据被附加表示可靠性的信息后存储到所述存储部；比较部，其将在后接收的数据的可靠性与存储于存储部中的数据的可靠性进行比较；以及选择部，在比较部得出存储于存储部中的数据的可靠性比在后接收的数据的可靠性高的情况下，所述选择部选择存储于存储部中的数据。

Description

通信系统
技术领域
本发明涉及一种自主通信装置起以菊花链方式连接有多个从通信装置的通信系统。
背景技术
以往，在这种通信系统中，主通信装置与各个从通信装置分别以一定周期进行通信。在该情况下，关于主通信装置与从通信装置之间交换的数据的结构，为了提高通信效率，将报头设为一个且在该报头的后级连接针对所有从通信装置的数据，并使数据结构固定。
另外，在通信系统中，主通信装置执行对针对各从通信装置的数据分别附加ECC(Error-Correcting Code：纠错码)来提高数据的可靠性的传输处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-94302号公报
专利文献2：日本特开2002-171176号公报
发明内容
发明要解决的问题
图5是说明以往的通信系统的数据发送接收处理的框图，图6是示出图5所示的将主通信装置与从通信装置以菊花链方式连接的通信系统中的所接收到的数据的状态的图。
在图5中，从通信装置(Slave#1)-从通信装置(Slave#2)-从通信装置(Slave#3)以菊花链方式连接于主通信装置(Master)。
在此，主通信装置(Master)的最快的周期设为50μs，从通信装置(Slave#1)接收数据的周期设为100μs，从通信装置(Slave#2)接收数据的周期设为200μs，从通信装置(Slave#3)接收数据的周期设为50μs。
在此，假定主通信装置(Master)用一个报头(Header)分别连接针对各从通信装置的不同的数据并分四次进行了发送的情况。也就是说，主通信装置(Master)对各个从通信装置在除了应接收针对各个从通信装置的数据的定时以外的定时还发送了会被废弃的数据。
在图6中，在经过了时间0μs～50μs的情况下，在从通信装置(Slave#1)-从通信装置(Slave#2)-从通信装置(Slave#3)中，仅从通信装置(Slave#3)正常地接收数据，从通信装置(Slave#1)-从通信装置(Slave#2)处于与接收数据的周期不同的定时，因此将所接收到的数据废弃。
接着，在经过了时间50μs～100μs的情况下，从通信装置(Slave#1)处于接收数据的定时，因此接收数据，但发生不能够修复的错误，从通信装置(Slave#2)不处于接收数据的定时，因此将所接收到的数据废弃。然后，在经过了时间100μs～150μs的情况下，从通信装置(Slave#1)、从通信装置(Slave#2)均不处于接收数据的定时，因此即使正常地接收数据也会将该数据废弃。另一方面，从通信装置(Slave#3)正常地接收数据。
然后，在经过了时间150μs～200μs的情况下，从通信装置(Slave#1)、从通信装置(Slave#2)处于接收数据的定时，因此接收数据，但发生了不能够修复的错误，该情况的结果是，从通信装置(Slave#1)、从通信装置(Slave#2)即使在以前的定时正常地接收了数据也无法避免错误。另一方面，从通信装置(Slave#3)正常地接收数据。
像这样，在主通信装置侧，即使在所有从通信装置请求/准备数据的定时各不相同的情况下，主通信装置也需要向所有的从通信装置以最快的周期发送数据。因此，各从通信装置即使在与应接收数据的定时不同的定时正常地接收了数据，也会控制为将该数据废弃。
另外，在通信系统中，在使用ECC对所接收到的数据进行纠正的情况下，从通信装置在应接收数据的定时接收到的数据中存在ECC错误的情况下，结果是将所接收到的数据作为错误而进行了处理。
对于这样的通信系统，期望能够进行有效地利用各个从通信装置在与应接收数据的定时不同的定时正常地或者以能够进行纠正的方式接收的数据的数据通信。
用于解决问题的方案
在本公开的自主通信装置起以菊花链方式连接有多个从通信装置的通信系统中，所述主通信装置具备：生成部，其生成发送数据，该发送数据是继一个报头之后连接有针对所有从通信装置的数据的发送数据；以及发送部，其以多个从通信装置所要求的通信周期中的最快的周期发送所述生成部所生成的发送数据，所述多个从通信装置具备：存储部，从所述主通信装置接收的数据被附加表示可靠性的信息后存储到所述存储部；比较部，其将在后接收的数据的可靠性与存储于所述存储部中的数据的可靠性进行比较；以及选择部，在所述比较部得出存储于所述存储部中的数据的可靠性比在后接收的数据的可靠性高的情况下，所述选择部选择存储于所述存储部中的数据。
发明的效果
根据一个方式，能够进行有效地利用各个从通信装置在与应接收数据的定时不同的定时正常地或者以能够进行纠正的方式接收的数据的数据通信。
附图说明
图1是对表示本实施方式的通信系统的结构进行说明的框图。
图2是对表示本实施方式的通信系统的数据通信处理进行说明的流程图。
图3是对表示本实施方式的通信系统的数据通信处理进行说明的流程图。
图4是对表示本实施方式的通信系统的接收数据的状态进行说明的图。
图5是对以往的通信系统的数据发送接收处理进行说明的框图。
图6是示出通信系统中的所接收到的数据的状态的图。
具体实施方式
下面，对本公开的实施方式进行说明。首先，基于附图来对自主通信装置起以菊花链方式连接多个从通信装置的通信系统的结构进行说明。
图1是对表示本实施方式的通信系统的结构进行说明的框图。本例是发送侧单元1与接收侧单元2经由规定的通信路径3进行通信的通信系统，示出省略了比发送侧单元1靠上游侧的部分和接收侧单元2的下游侧的例子。
另外，在本例中，示出如下的例子：发送侧单元1作为主通信装置而生成发送数据，将所生成的相同的发送数据向作为从通信装置的接收侧单元2重复进行发送。此外，设为在接收侧单元2的后级还连接有多个未图示的接收侧单元2。
图1所示的发送侧单元1的发送电路11由发送数据生成部12、ECC附加部13、数据存储部14、选择部15、计算部16、通信周期存储部17构成。
作为生成部的发送数据生成部12生成发送数据，该发送数据是继一个报头之后连接有针对所有从通信装置的数据的发送数据。在此，关于发送数据，对所有的从通信装置的连接顺序和数据排列顺序没有特别限制。
ECC附加部13对针对各个从通信装置的数据附加用于纠正发送数据生成部12所生成的发送数据的通信错误的纠错码ECC，并使其中一方存储到数据存储部14，该发送数据是继一个报头之后连接有针对所有从通信装置的数据的发送数据。接收电路18接收经由通信路径3发送的附有ECC的发送数据。
通信周期存储部17存储有将发送数据向后级的接收侧单元2发送的最快的周期、例如50μs、以及后述的计算部16计算的发送数据的发送次数。作为发送部的选择部15选择存储于数据存储部14中的发送数据或者从ECC附加部13输出的发送数据，并经由通信路径3向接收侧单元2发送该发送数据。
在此，选择部15如后述那样以最快的周期(50μs)发送由发送数据生成部12针对在后级连接的多个接收侧单元2生成的发送数据。计算部16计算对于在通信路径3上传输的发送数据的最快的周期，并且根据该最快的周期和向多个从通信装置传输数据的周期来计算将发送数据进行发送的发送次数。
图1所示的接收侧单元2的接收电路20具备纠错/检错部21、数据存储部22、选择部23、可靠性比较部24、数据使用部25、通信周期存储部26。
数据存储部22临时地存储经由通信路径3接收到的接收数据中的被正确地纠正后的接收数据、或正确的接收数据。此外，在本实施方式中，作为判断部的纠错/检错部21将所接收到的接收数据的可靠性分为三个等级来进行评价，在使接收数据存储到数据存储部22时，检测错误并判断是否能够进行纠正。
具体地说，纠错/检错部21对所接收到的数据评价是否能够进行基于纠错码ECC的纠正，附加表示可靠性(基于是否能够进行纠正)的信息并存储到数据存储部22。在此，在本实施方式中，作为表示分为三个等级的可靠性的信息，使用无错误(正常地接收数据的情况，表示可靠性高)、有错误/已纠正(基于ECC对所接收到的数据进行了纠正的情况，表示可靠性略低)、有错误/不能纠正(不能基于ECC对所接收到的数据进行纠正的情况，表示可靠性低)中的任一者。
26是通信周期存储部，存储有自身的接收侧单元2所设定的周期(50μs、100μs、150μs、200μs中的任一者)、用于发送数据的最快的周期等。此外，设为如下的结构：关于向各个从通信装置传输数据的周期、传输数据时的最快的周期，存储从主通信装置通过设定指令等预先通知的周期，但不限定于此。
作为比较部的可靠性比较部24基于从纠错/检错部21例如在第2个周期(100μs)接收到的数据和在第1个周期(50μs)输出并存储于数据存储部22中的数据的可靠性，选择可靠性高的某一个数据并输出到数据使用部25。
选择部23选择由可靠性比较部24判断为可靠性高的数据。数据使用部25使用选择部23所选择的数据。发送电路27将所接收到的数据发送到未图示的后级的接收侧单元。
此外，在本实施方式中，各从通信装置接收数据的周期不同，作为周期，以50μs、100μs、150μs、200μs为例。
例如，在设想将通信系统应用于由机床的控制装置和机床构成的系统的情况时，数据使用部25与机床的放大器等对应，各放大器根据其转矩而发热。因此，为了抑制各放大器的发热，需要使进行接收的定时延迟或提前，因此需要将各从通信装置接收数据的周期如50μs、100μs、150μs、200μs那样进行调整。
另外，作为发送部的选择部15在以最快的周期(50μs)发送由发送数据生成部12针对在后级连接的多个接收侧单元2生成的发送数据时，对以比最快的周期(50μs)长的周期(例如200μs)接收数据的从通信装置(Slave#2)以最快的周期重复发送相同的数据。
〔发送侧单元1的数据通信处理〕
图2是对表示本实施方式的通信系统的数据通信处理进行说明的流程图。此外，ST1～ST8表示各步骤，各步骤是通过构成发送侧单元1的发送电路11的未图示的CPU将存储于ROM等的控制程序加载到RAM上并执行该控制程序而实现的。另外，本实施方式所示的基于软件的本处理也可以构成为通过硬件电路实现的主通信装置。
在ST1中，在主通信装置(Master)的最快的周期设为针对从通信装置(Slave#3)的50μs、在后述的图4所示的从通信装置(Slave#1)的周期设为100μs、从通信装置(Slave#2)的周期设为200μs、从通信装置(Slave#3)的周期设为50μs的情况下，计算部16通过将从通信装置的周期100μs、200μs、50μs分别除以最快的周期50μs，来计算发送次数为2次、4次、1次。然后，使通信周期存储部17存储最快的周期50μs、以及发送次数2次、4次、1次。
接着，在ST2中，从发送电路11经由通信路径3对后级的接收电路20通知在发送时使用的最快的周期和用于纠错/检错部21接收数据的周期。接着，在ST3中，发送数据生成部12对于一个报头生成针对作为以菊花链方式连接的多个从通信装置的包括接收侧单元2的多个接收侧单元的数据。
接着，在ST4中，ECC附加部13对发送数据生成部12所生成的发送数据附加用于纠正错误的纠错码ECC。接着，进入ST5以使作为进行数据发送的发送部的选择部15开始与时间0μs～50μs对应的最初的发送数据的传输。
在ST5中，选择部15对于要发送的发送数据，针对作为发送目的地的各从通信装置判断是否为与各从通信装置之间的通信中的最初的周期的传输。在此，在选择部15判断为是最初的周期的发送数据的情况下，进入ST6，用发送数据更新数据存储部14内的数据。接着，在ST7中，选择部15使该发送数据作为要发送的一个发送数据而连接，并返回到ST3。
另一方面，在ST5中在选择部15判断为不是最初的周期的发送数据的情况下，进入ST8，选择部15使存储于数据存储部14中的数据作为要发送的一个发送数据而连接，并返回到ST3。
选择部15在完成对于所有从通信装置的发送数据选择之后，经由通信路径3向后级的接收电路20发送连接而成的发送数据。其结果是，作为发送部的选择部15以周期50μs且共4次发送对一个报头附加多个数据和多个纠错码ECC所得到的发送数据，但作为发送数据的详情，将相同的发送数据针对各个从通信装置各发送2次、4次、1次。
〔接收侧单元2的数据通信处理〕
图3是对表示本实施方式的通信系统的数据通信处理进行说明的流程图。此外，ST11～ST28表示各步骤，各步骤是通过构成接收侧单元2的接收电路20的未图示的CPU将存储于ROM等的控制程序加载到RAM上并执行该控制程序而实现的。另外，本实施方式所示的基于软件的本处理也可以构成为通过硬件电路实现的从通信装置。
在ST11中，接收电路20的纠错/检错部21接收从上级的发送侧单元1经由通信路径3发送的数据。接着，在ST12中，纠错/检错部21开始如下的处理：基于对所接收到的数据附加的纠错码ECC，来判断是否正常地接收了数据、在没有正常地接收的情况下是否能够纠正为正确的数据、或者是否判断为不能进行纠正而将所接收到的数据废弃。
接着，在ST13中，纠错/检错部21判断是否存在不能通过数据中附加的纠错码ECC进行纠正的错误(表示是否能够纠正错误的信息)。在此，在判断为存在不能通过所接收到的数据中附加的纠错码ECC进行纠正的错误的情况下，进入ST14，接收电路20的未图示的CPU将所接收到的数据废弃，并返回到ST11。
另一方面，在ST13中在纠错/检错部21判断为不存在不能通过所接收到的数据中附加的纠错码ECC进行纠正的错误的情况下，在ST15中，纠错/检错部21判断是否存在能够通过所接收到的数据中附加的纠错码ECC进行纠正的错误。
在此，在纠错/检错部21判断为存在能够通过纠错码ECC进行纠正的错误的情况下，进入ST16，纠错/检错部21基于纠错码ECC来对所接收到的数据的错误进行纠正。接着，在ST17中，纠错/检错部21对所接收到的数据附加表示可靠性低的信息并存储到数据存储部22，进入ST19。
另一方面，在ST15中在纠错/检错部21判断为不存在能够通过所接收到的数据中附加的纠错码ECC进行纠正的错误的情况下，进入ST18，纠错/检错部21对所接收到的数据附加表示可靠性高的信息并存储到数据存储部22，进入ST19。在该情况下，在数据存储部22中存储正常地接收到的数据本身。
在ST19中，纠错/检错部21判断接下来接收的数据是否为通信周期内的最终传输(第4个周期)，在判断为不是最终传输的情况下进入ST20。
接着，在ST20中，纠错/检错部21判断在数据存储部22内是否存在数据。在此，在纠错/检错部21判断为在数据存储部22内不存在数据的情况下，进入ST21，纠错/检错部21用所接收到的数据对数据存储部22内进行更新，并返回到ST11。
另一方面，在ST20中，在纠错/检错部21判断为在数据存储部22内存在数据的情况下，进入ST22，可靠性比较部24判断所接收到的数据的可靠性是否比存储于数据存储部22内的数据的可靠性低。在此，在可靠性比较部24判断为所接收到的数据的可靠性比存储于数据存储部22内的数据的可靠性低的情况下，接收电路20的未图示的CPU将本次接收到的数据废弃(ST23)，并返回到ST11。
另一方面，在ST22中，在可靠性比较部24判断为所接收到的数据的可靠性比存储于数据存储部22内的数据的可靠性高的情况下，进入ST21，纠错/检错部21用所接收到的数据更新数据存储部22内的数据，并返回到ST11。
另一方面，在ST19中，在纠错/检错部21判断为接下来接收到的数据为通信周期内的最终传输的情况下，进入ST24。
在ST24中，纠错/检错部21判断在数据存储部22内是否存在数据，在判断为在数据存储部22内不存在数据的情况下，进入ST25，选择部23选择本次接收到的数据以在作为后级的电路的数据使用部25中使用，并进入ST27。
另一方面，在ST24中在纠错/检错部21判断为在数据存储部22内存在数据的情况下，进入ST28，可靠性比较部24判断所接收到的数据的可靠性是否比存储于数据存储部22内的数据的可靠性低。在此，在可靠性比较部24判断为所接收到的数据的可靠性比存储于数据存储部22内的数据的可靠性高(判断为“否”)的情况下，进入ST25，选择部23选择本次接收到的数据以在作为后级的电路的数据使用部25中使用，并进入ST27。
另一方面，在ST28中在可靠性比较部24判断为所接收到的数据的可靠性比存储于数据存储部22内的数据的可靠性低(判断为“是”)的情况下，进入ST26，选择部23选择存储于数据存储部22中的数据，以在作为后级的电路的数据使用部25中使用，并进入ST27。
接着，在ST27中，接收电路20的未图示的CPU将存储于数据存储部22内的数据废弃，并返回到ST11。
由此，在不是本来进行接收的定时的定时接收到可靠性高的数据的情况下(在从通信装置正常地接收了数据的情况下)，即使在本来进行接收的定时不能够正常地接收数据的情况下，也能够有效利用先前接收到的数据。
同样地，在不是本来进行接收的定时的定时接收到可靠性略低的数据的情况下(在能够使用ECC来根据所接收到的数据纠正为本来应接收的数据的情况下)，即使在本来进行接收的定时不能够正常地接收数据的情况下，也能够有效利用先前接收到的数据。
图4是对表示本实施方式的通信系统的接收数据的状态进行说明的图，对与图6相同的部分标注有相同的附图标记。
此外，设为各从通信装置2将基于从主通信装置1依次接收的数据中附加的ECC的纠正检测结果进行比较，将可靠性高的数据存储于数据存储部22。另外，在说明时将多个从通信装置2表述为从通信装置(Slave#1)-从通信装置(Slave#2)-从通信装置(Slave#3)。
在图4中，在经过了时间0μs～50μs的情况下，从通信装置(Slave#1)-从通信装置(Slave#2)-从通信装置(Slave#3)全部正常地接收到数据，因此成为在从通信装置(Slave#1)-从通信装置(Slave#2)-从通信装置(Slave#3)的数据存储部22中存储有正常地接收到的数据的状态。
接着，在经过了时间50μs～100μs的情况下，从通信装置(Slave#1)处于接收数据的定时，因此接收数据，但在发生了不能够修复的错误的情况下，会将所接收到的数据废弃。然而，在本实施方式中，从通信装置(Slave#1)能够选择并使用在经过了时间0μs～50μs的时间点存储于数据存储部22中的数据。
另一方面，从通信装置(Slave#2)正常地接收了数据，但由于周期为200μs，因此用在经过了时间0μs～50μs的时间点接收到的数据更新数据存储部22的内容。
另一方面，从通信装置(Slave#3)正常地接收数据，且周期为50μs，因此用本次接收到的数据更新数据存储部22的内容。
然后，在经过了时间100μs～150μs的情况下，从通信装置(Slave#1)-从通信装置(Slave#2)-从通信装置(Slave#3)全部正常地接收了数据，而从通信装置(Slave#1)-从通信装置(Slave#2)不处于接收数据的定时，但从通信装置(Slave#1)用本次接收到的数据更新数据存储部22的内容，从通信装置(Slave#2)更新数据存储部22的内容。
另一方面，从通信装置(Slave#3)正常地接收数据，且周期为50μs，因此用本次接收到的数据更新数据存储部22的内容。
然后，在经过了与第4个周期对应的时间150μs～200μs的情况下，从通信装置(Slave#1)、从通信装置(Slave#2)分别处于接收数据的定时，在所接收到的数据发生了不能够修复的错误的情况下，从通信装置(Slave#1)选择在第3个周期正常地接收并存储于数据存储部22中的数据。
另一方面，从通信装置(Slave#2)选择并使用从经过了50μs的时间点起依次更新并存储于数据存储部22中的数据。
另一方面，从通信装置(Slave#3)由于本次接收到的数据为正常的数据，因此选择并使用所接收到的数据。
像这样，关于在进行数据发送的4个周期的期间内从通信装置(Slave#1)-从通信装置(Slave#2)-从通信装置(Slave#3)所接收到的数据，即使发生了与数据发送相伴的错误(比特差错(bit error))，也能够有效地利用正常地接收到的数据而不是白白地废弃。
〔第一实施方式的效果〕
根据本实施方式，能够进行有效地利用各个从通信装置在与应接收数据的定时不同的定时正常地或者以能够进行纠正的方式接收的数据的数据通信。
〔第二实施方式〕
在上述实施方式中，关于表示可靠性的信息，作为对发送数据附加的纠正信息的一例而示出了纠错码ECC的情况，但在只进行错误检测即可的情况下，作为接收数据的检错码，既可以设为使用CRC的结构，也可以设为使用校验和(checksum)的结构。此外，在使用CRC作为检错码的情况下，表示可靠性的信息为两个等级。
〔第二实施方式的效果〕
根据本实施方式，能够使用与对于通信系统中使用的数据要求的可靠性相适合的错误校验处理。
此外，在上述实施方式中，公开了构成为通信系统的情况，但也可以将构成系统的接收侧的从通信装置、发送侧的主通信装置构成为独立的实施方式。另外，上述实施方式中的图2、图3所示的基于软件的本处理也可以构成为由通过硬件电路实现的主通信装置和从通信装置构成的通信系统。
并且，如上所述，也能够将本实施方式所示的通信系统应用于控制装置与机床进行通信的通信系统。
另外，本公开不限定于上述实施方式，能够达成本公开的目的的范围内的变更、改良包含在本公开中。
附图标记说明
1：发送侧单元(主通信装置)；2：接收侧单元(从通信装置)；12：发送数据生成部(生成部)；15：选择部(发送部)；16：计算部；21：纠错/检错部(判断部)；22：数据存储部(存储部)；23：选择部；24：可靠性比较部(比较部)。

Claims (5)

1.一种通信系统，自主通信装置起以菊花链方式连接有多个从通信装置，在所述通信系统中，
所述主通信装置具备：
生成部，其生成发送数据，该发送数据是继一个报头之后连接有针对所有从通信装置的数据的发送数据；以及
发送部，其以多个从通信装置所要求的通信周期中的最快的周期发送所述生成部所生成的发送数据，
所述多个从通信装置具备：
存储部，从所述主通信装置接收的数据被附加表示可靠性的信息后存储到所述存储部；
比较部，其将在后接收的数据的可靠性与存储于所述存储部中的数据的可靠性进行比较；以及
选择部，在所述比较部得出存储于所述存储部中的数据的可靠性比在后接收的数据的可靠性高的情况下，所述选择部选择存储于所述存储部中的数据。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述主通信装置还具备计算部，所述计算部计算对于所述发送数据的所述最快的通信周期，并且根据该最快的通信周期和多个从通信装置的通信周期来计算发送所述发送数据的发送次数。
3.根据权利要求1或2所述的通信系统，其中，
所述发送部对以比所述最快的周期长的周期接收所述发送数据的任一个从通信装置，以所述最快的周期重复发送相同的发送数据。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的通信系统，其中，
所述多个从通信装置还具备判断部，所述判断部检测所述数据的传输错误并判断是否能够进行纠正，
所述判断部对所述数据附加表示基于是否能够进行纠正的可靠性的信息后使所述数据存储到所述存储部中。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的通信系统，其中，
所述发送数据附加有纠错码ECC或检错码CRC。
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