CN1461530A - 对信息字进行编码的方法和装置，对信息字进行译码的方法和装置、存储介质和信号 - Google Patents

对信息字进行编码的方法和装置，对信息字进行译码的方法和装置、存储介质和信号 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种对信息字进行编码的方法和装置，对信息字进行译码的方法和装置、用于存储的一存储介质以及包括有已编码信息字的信号。为了改善猝发指示符子码的特性，提议将猝发指示符子码字节的位编码成不同的信道字。因此，这些位可遍布用于改善猝发错误检测和校正特性的已编码数据的整个帧。

Description

对信息字进行编码的方法和装置，对 信息字进行译码的方法和装置、存储介质和信号
本发明涉及一种对信息字进行编码的方法，该方法包括以下步骤：将所述信息字编码成一个包括有纠错码字的纠错码，将所述纠错码字编码为一个包括有信道字的调制码，从而利用一个可指示猝发错误的猝发指示符子码，所述猝发指示符子码包括具有若干猝发指示符子码位的猝发指示子码符字节。
此外，本发明还涉及一种对信息字进行译码的方法，该方法包括以下步骤：
对包括有信道字的一调制码进行译码以便可得到一个纠错码的纠错码字；对所述纠错码字进行译码以便可得到所述信息；从而可利用一猝发指示符子码来指示猝发错误，所述猝发指示子码包括具有若干个猝发指示符子码位的猝发指示符子码字节。
此外，本发明还涉及一种根据权利要求15前序部分所述的用于对上述信息字进行编码的装置。
此外，本发明还涉及一种根据权利要求16前序部分所述的用于对上述信息字进行译码的装置。
此外，本发明还涉及一种用于存储如此编码的信息的存储介质以及包括有一信道字流的一信号，该信道字具有如此已编码的信息。
在光记录领域中，一个光盘系统包括一纠错码(ECC)处理和一调制处理以对ECC码字进行编码。
例如，对于DVR的实际情况而言，ECC处理利用了一纠错码，该纠错码采用了一长时间距离ECC码(LDC)与一猝发指示符子码(BIS)相结合的格式。LDC码由一个[248，216，33]Reed-Solomon码组成。BIS码由一个[62，30，33]Reed-Solomon码组成。BIS码载有地址和控制信息并且它被很好的保护，因此BIS码能够被正确译码的概率非常高，也就是说，它的所有错误都能够被校正。
这样译码的原因在于在DVR的领域中位于DVR盘入口表面的激光点的点尺寸从DVD盘的直径大约为050毫米而减少0.14毫米。其结果是除了在读出记录层的过程中的通常随机误差之外还使盘的表面更易吸附尘土和擦伤。上述ECC码利用两个校正机制来对这些错误进行有效的处理，即接合有BIS的LDC。
有错误的BIS码已校正字节的位置和SYNC格式的位置被用作所谓的“警戒哨”，该“警戒哨”指出了这些“警戒哨”间的LDC数据中的可能长时间猝发错误的位置。当后来的“警戒哨”是错误的时，很有可能错误的检测出被物理的定位在这些“警戒哨”间的所有数据。IDC数据可利用该信息来执行删除校正。因此，利用调制处理中的调制码来对BIS字节进行编码，该调制码与对LDC字节进行编码的调制码相同。
在ISOM/ODS学报，夏威夷，1999年，SPIE，第3864卷，第50-52页，T.Narahara，S.Kobayashi，M.Hattori，Y.Shimpuku，G.van den enden，M.van dijk，R.vanwoudenberg，名称为“用于数字视频记录的光盘系统”的一文中公开了这种光盘系统。
另外，BIS系统公开在WO 00/07300和WO 99/34271中。
然而，仍然存在没有被已知系统检测出来的猝发错误，因为它们位于两个警戒哨之间而不会影响两个临近的警戒哨。此外，现有系统也不能检测出长时间猝发错误的踪迹。
因此，本发明的目的之一是改善对猝发错误的检测。
本发明的目的是通过提供一种对根据上述类型的信息进行编码的方法来完成的，其特征在于将每一个猝发指示符子码字节中的猝发指示符子码位编码为不同的信道字。
本发明的目的是通过提供一种对根据上述类型的信息进行译码的方法来进一步完成的，其特征在于对来自不同信道字的猝发指示符子码位进行译码。
本发明的目的是通过提供一种对根据权利要求15所述的信息进行编码的装置来进一步实现的。
本发明的目的是通过提供一种对根据权利要求16所述的信息进行译码的装置来进一步实现的。
本发明的目的是通过提供一种用于存储根据权利要求17而编码的已编码信息的存储介质来进一步实现的。
此外，本发明的目的是通过提供一种信号而实现的，该信号包括具有已编码信息字的信道字流，尤其该信号可用于诸如不需要存储介质而传输信息之类的因特网应用中。
本发明可使猝发指示符子码位遍布信道字的整个帧。一个帧通常是放在同步格式之前的一组信道字。然而，在已知系统中，BIS位被分组到3个字节中，根据本发明提供了对大量的用于检测猝发错误事件的已隔离BIS位进行一细致遍搜，该细致的遍搜比根据现有技术的对(3)BIS字节进行粗糙遍搜更易感知猝发错误。
因此，改善了对猝发错误的检测。其结果也改善了纠错码的特性。
最好是，BIS位被编码为不同信道字的特定特性，该特定特性尤其是信道字的奇偶校验，该信道字尤其是利用调制码的置换码所编码的字。这样的一个主码和一个置换码的组合是为大家所公知的一组合码。
最好是，置换码使用两个可能的信道字，该信道字具有相反的奇偶校验以及基础有限状态机中的相同下一状态。从而，可按照一简单的方式来建立一个包含有信道字的DC控制信号，且尤其无需另外增加许多冗余，因此可保持高的编码率。
另外，最好是借助于调制码的主码、置换码，或具有在信道字的奇偶校验中被编码的猝发指示符子码位的置换码来对信道字中的纠错码进行编码。应当注意的是，BIS位的信息能在被用于置换码的信道字的奇偶校验中被编码或按照置换码的信道字在置换码代码表中的出现顺序来进行编码。因而，可获得高的编码速率，因此保存了高的纠错性以及信道信号中较少的或者甚至没有的DC成分。
最好是，BIS位遍布信道字的整个帧，因此可使猝发错误指示遍布整个帧并且因此能够遍布整个数据块或数据串。该遍布可检测甚至短时间的猝发错误，因此改善了译码系统的纠错性。
此外，最好是根据已检测的错误BIS位来指定消除纠错码译码。因此，可靠的消除猝发错误成为可能。
此外，最好是，用一可变长度代码作为诸如具有高译码效率的17PP码之类的调制码。
参考根据随后的附图所描述的实施例，本发明的以上这些和其他方面将会变得显而易见且清楚地阐明。
图1给出了一个具有ECC编码器、信道编码器，存储介质、信道译码器和ECC译码器的DVR系统示意图。
图2给出了一个具有64K字节物理簇以及猝发指示符子码列的已知ECC结构。
图3根据本发明一优选实施例给出了含有通过置换码的奇偶信道的24猝发指示符子码位的152字节与的帧格式。
图4给出了一个图表，该图表说明了根据本发明一实施例的EFMCC提议与现有DVR提议相比较的ECC所执行的猝发指示符子码编码。
图1示出了一个DVR系统的基本结构。一个信息位流1通过信号线2而开始于ECC编码器3。ECC编码器3把纠错信号施加于信息位流，从而产生ECC码字4。
ECC编码器3最好使用诸如Reed-Solomon码之类的长时间距离ECC码(LDC)。码被设计使得能校正大部分随机字节错误和猝发错误。在其他字节中存在随机字节错误，这是由于信号不稳定而导致解调器输出错误字节所引起的。猝发错误是由诸如灰尘，指印，刮痕等引起的。
图2示出了DVR的通常所使用的ECC结构。所述码采用两个校正机制，即与猝发指示符子码(BIS)相结合的长时间距离码(LDC)。
长时间距离码由每簇304[248，216，33]个Reed-Solomon码字组成。2k字节的逻辑信息块被安置于9.5个Reed-Solomon码字中，另外有4个附加字节用于其它错误的检测。设计长时间距离码以便于它有足够的奇偶符号和插入长度以对随机错误、多个长时间猝发和短时间猝发错误进行校正。通过利用符号上的删除校正来增强猝发错误的校正能力。该符号被BIS码指示为错误。
LDC中的字节6由同步格式7和猝发指示符子码中的字节8复合而成。
猝发指示符子码有24个[62，30，33]Reed-Solomon码字，并载有地址和控制信息。由于引起了低编码率的[62，30，33]Reed-Solomon码的高间隔，猝发指示符子码中的子码得到了有力地保护以避免错误的发生。因此，猝发指示符子码能够被高概率地正确译码。
其已校正的字节位置和错误同步格式用作“警戒哨”以指示在这些警戒哨之间的LDC数据中的长时间猝发错误的可能位置。假设，在随后的警戒哨作为错误被检测出来的情况下，所有物理地位于这些“警戒哨”之间的数据也会被错误地检测。在这种情况下长时间距离码可利用上述信息完成删除校正。
为最可能发生错误的字节分配删除操作，因为它们是一个所假定的会猝发错误的一部分。根据存在有错误的BIS位(或者BIS字节)由特定的策略来指示猝发的错误。因而，将一个强有力的纠错码应用到BIS字节的信息上，使得对免除任何错误的BIS字节进行译码。
一个物理簇5由被构造成16个4K字节物理块9的64K字节用户数据组成。每一个物理块9再被细分成31个记录帧10。如果希望获得一2K字节块的用户数据，它只需要对具有全部地址信息的猝发指示符子码以及LDC 6中相应的10个Reed-Solomon码字进行译码。当不需要完全地译码一个64K字节LDC簇5时，可快速存取2K字节的逻辑块。
回头再次参考图1，通过信号线11将该ECC码字4传输到一信道调制器/编码器12。
特别的，由信道调制器12所产生的信道码是根据组合码的原理而设计的。另外，可利用与RLL(游程长时间度限制)规范(d＝2，k＝10)相似的EFM(8-10-调制)来设计此信道码。RLL序列具有最小为d+1信道位的游程长度以及最大为k+1信道位的游程长度。这些用于光盘记录的码是无DC的，即它们几乎不具有低频成分。因此，无DC性质是必需的以便从低频磁盘噪声中分离出信息信号，这对于控制限幅器电平也是必须的，这也是基于定时恢复的并且以便避免与伺服系统的信息信号相互干扰。通过控制游程数字和(RDS)而执行对RLL序列的DC控制。此RDS是一个向上流到一给定位置的双极性信道位的整体。这样的码是诸如EFFMCC这样的码。这样的码是一个组合码，它是基于两个信道码C1和C2的组合，信道码C1和C2都是基于一个字节接一个字节的操作。根据由最好是6个状态的预定数量所组成的FSM(有限状态机)来构造这两个码。
另外，在W.M.J.Coene，E.Chuang的“EFMCC：一种新的用于高密度光纪录的组合码”，SPIE的开始部分，光数据存储器2000(Whistler，加拿大)，第4090卷，第275-282页以及W.M.J.Coene的“用于对无DC的有限游程长度进行编码的组合码”，IEEE消费者电子学报，2000年11月，第46卷，NR4，第1082页-1087页中详细描述了这些码，在这里引入作为参考。
码C1被称作主码，且将一字节映射到一15位信道字中。因此可实现高译码率。码C2被称作置换码，且将一字节映射到两个可能的17位信道字中的一个。码C2的目的是确保对DC的控制。
两个17位信道字可满足随后FSM的每一个译码状态的两个条件。第一个条件是两个信道字具有相反的奇偶校验；第二个条件是两个信道字在FSM里具有相同的下一状态。
以一给定格式对EFMCC进行译码是建立在一个可选图表的基础上，此图表定义了主码C1和置换码C2将被用于对ECC码字4进行编码的顺序。
通过一电线14输出由信道调制器12所编码的数据以作为信道字13以便被记录在诸如DVR盘之类的存储介质15上。
利用置换码C2所编码的码字4是信道位流13中的点，该信道位流13可控制DC成分。对置换码C2的奇偶选择可确定利用主码C1所编码的随后所有码字的信道位流13的极性，直到利用置换码C2所编码的下一个码字。
EFMCC的置换码C2实际是一个奇偶校验码，因此，信道字的奇偶校验能够被控制。
存储在存储介质15上的信道字13能够被读出设备读出，该读出设备能够再生此信道字并经过一信号线把它们传递到一个与信道调制器或信道编码器12相匹配的解调器或信道译码器17中。
信道解调器17再生ECC码字并经过一信号线将它们传输到一个ECC译码器19中，此ECC译码器再生出原始信息，并且将这个再生信息输出到输出端20。
建议将BIS字节8的位(图2)编码为除RLL信道外的一个单独信道。这个单独信道是可与利用EFMCC的置换码C2对LDC字节6进行编码所相关的奇偶校验信道。这种想法是利用选择置换码C2的奇偶校验来提供一个用于猝发指示的BIS位。最好是，为3个BIS字节，也就是说，DVR格式的一个帧需要24个BIS位。
其结果是提供了三种类型的LDC字节6的：
提供了利用EFMCC的主码C1而对LDC字节6进行编码的第一种类型；
考虑到DC控制，提供了利用EFMCC的置换码C2而对LDC字节进行编码的第二种类型；
提供了就是利用EFMCC的置换码C2而对LDC字节进行编码且可提供置换码的相应17位信道字的奇偶校验中的BIS位的第三种类型。
在第三种类型里，17位的信道字代表着9位的信息，也就是说，与LDC字节相应的8位和一个附加位，与BIS位相对应的信道字的奇偶位。
因此，可使独立的BIS位遍布整个帧10，然而在现有技术里提议将BIS位归合成3个字节。因此根据本发明提供了对用于检测猝发错误的已隔离24个BIS位的一细致遍搜。与此对比的是，已知的编码方案具有3个BIS字节的一粗糙遍搜，如图2所示。
图3根据本发明优选实施例给出了帧22上的24个BIS位21的对称分布，该帧包括一个同步格式23和152个LDC字节24。
每一个帧22被分成8个部分25。每个部分25又包括具有下列结构的19个字节：
3B 1S 5B 1S 5B 1S 3B
这个结构在帧22中重复8次。利用EFMCC来编码由B所表示的字节，即利用主码C1或置换码C2。利用EFMCC的置换码C2来编码由S所表示的字节，以便提供BIS位。每部分22包含3个BIS位，因此对于整个帧22而言总共24个BIS位或3个BIS字节。
用更普通的作法将这个结构表述为：
具有下列结构的若干字节
x1B1Sx2B1Sx3B1S...xn-1B1SxnB1Sxn+1B
在这种情况下x1，x2，x3，...xn-1，Xn，xn+1是整数值及2x1，x2，....，xn-1，xn，2xn+1是尽可能的彼此接近，并且在这里B表示利用所述主码C1或置换码所编码的一字节而无需猝发指示符子码位，S表示利用所述具有一猝发指示符子码位的置换码2C所编码的一个字节。
24个“警戒哨”细致遍搜的结果是即形成了包含有用于指示猝发错误位置的24个BIS位的字节B。这个位置信息可以被用于上述的LDC码的删除策略。
在每个部分25中，3个BIS字节21以一个R＝1/2的比率被编码，这是因为EFMCC的置换码C2的信道字13比EFMCC的主码C1的信道字长2位。根据现有技术，它们通过EFMCC的主码以一个R＝8/15的比率被编码。因此，对3个BIS字节21进行编码需要给记录帧一个额外附加的3个信道位。然而，由于一个帧长度是大约2400个信道位，这意味着只能相对额外附加1个promille。
把BIS字节的位编码为除RLL信道外的一个单独信道的概念是基本适于任何代码，在这些代码中可对遍布固定数量或已知数量的信道位的信道位流中的固定位置执行奇偶检验。根据上述所描述的实施例，对于奇偶信道而言可借助于有意利用置换码所编码的字节的位置。
对于可重写的磁盘而言，可以使用不同形式的信道调制，即所谓的17pp调制码。17pp调制码是一个基于(dk)序列的游程长度限制码(RLL)。17pp调制码有游程长度约束条件：d＝1，k＝7。通过维持该码的奇偶特性而执行该DC控制。该特性意味着码字的奇偶校验与相应的信道字的奇偶校验是相同的。在US5477222和WO99/63671中对这种码进行了详细的描述，在这里作为参考而引入。
17PP码是一个速率为R＝2/3的可变长度同步码，在该码中数据字可以有2、4、6或8个数据位的长度并且相应的信息字具有3、6、9或12个信道位的长度
按照一确保途径通过多路复用数据位流中的单个DC控制位来控制部分(d，k)信道位流的奇偶校验：将DC位从0变为1相应的改变了奇偶校验。(d，k)位流中奇偶校验的变化导致在双极性信道位流中极性的变化，并且它们被用于限制游程数字和RDS的值。
下面将解释把BIS字节编码为除RLL信道外的一单独信道的上述方法怎样采用DVR可重写格式的17pp码。
由于17PP码是一个基于2、4、6或8连续数据位的可变长度并且保持奇偶校验可适用于相应的3、6、9或12信道位，17PP码是用于保持可变尺寸的连续编码窗口的奇偶校验。这可使从由部分信息流所定义的先前较好的奇偶校验观察中直接得到BIS位。所以，建议在完全译码信道位流后，对数据位流中的BIS位进行检测。因而，本发明的这个概念一样也可应用于17PP信道码。
与现有技术方案相比，利用BIS字节代替BIS位来执行这两个变化：第一个变化对BIS位的检测。当使用组合码方案时，不需要对RLL译码，只是不得不执行可提供BIS位的信道字的奇偶校验的检测。第二个变化是不得不采纳ECC译码的删除方案。
图4示出了一个现有技术的BIS码与基于本发明所建议的组合码的纠错码性能比较图。横轴表示ECC进行译码前的随机字节错误的几率，而竖轴表示对ECC进行译码前最大可允许的猝发事件发生率。
假定W是一个被称作窗口尺寸的参数，考虑到删除策略，在这里两个“警戒哨”的字节/位之间的字节被删除，如果两个“警戒哨”字节/位相互足够接近，也就是说它们被至多被w-2个警戒哨字节/位所分隔，且如果两个都被在对BIS进行译码期间被检测到的错误破坏。
另外，假定在对ECC进行译码后在故障间的预定字节的固定数量以及将被调查的一猝发错误的固定猝发长度。那么曲线26表示基于本发明建议的组合码的曲线，曲线27表示基于现有技术建议的组合码的曲线。在曲线26，27下面的区域表示容量区域，此容量区域如下定义：任何处于曲线下的点可影响在对ECC进行译码之后故障之间的预定字节的可接受数量。基于本发明建议的组合码解决了由线28所表示的小随机字节错误概率的理想情形，根据该曲线28假定译码器知道一猝发事件的所有字节的准确位置。对于小随机字节错误概率来说，与依照曲线27的现有技术的提议相比较，基于依照曲线26所提议的组合码是好于现有技术所提议的概率的2.5倍的一个因素。
在现有技术的建议中，w＝2的窗口大小已经实现了所描述的容量区域，并且在基于本发明建议的组合码中w＝8的窗口大小已经实现了所描述的容量区域。通常对于所有考虑的情形，w＝2满足现有技术的建议，而w＝8满足基于依照本发明的组合码。
总之，本发明提供了将猝发指示符子码的位编码为除RLL信道之外的一个单独信道的思想，尤其是在组合码的置换码的信道的字的奇偶校验中，因此使BIS位的遍布整个帧，该思想可提供一个具有已改善错误检测和校正特性的“细致搜索”猝发指示符子码。

Claims (19)

1、一种用于编码信息字(1)的方法，包括以下步骤：
—把所述的信息字编码(1)成一个包括有纠错码字(4)的纠错码；
—把所述的纠错码字(4)编码成一个包括有信道字(13)的调制码；
—从而，可利用一个可以指示猝发错误的猝发指示符子码(8，21)，所述猝发指示符子码(8，21)包括包含有许多个猝发指示符子码位的猝发指示子码字节，其特征在于，
—把所述的每一个猝发指示符子码字节的猝发指示符子码位编码成不同的信道字(13)。
2、根据权利要求1的一种方法，其特征在于，
把所述的每个猝发指示符子码位编码成不同信道字的一特性，尤其是所述不同信道字(13)的奇偶校验。
3、根据权利要求1或2的一种方法，其特征在于，
对所述调制码的置换码的所述信道字(13)的奇偶校验中的每一个猝发指示符子码位进行编码。
4、根据权利要求3的一种方法，其特征在于所述置换码提供了两个可能的信道字，这两个信道字具有相反的奇偶校验以及一基础的有限状态机中的相同下一状态。
5、根据权利要求1的一种方法，其特征在于利用如下对信道字(13)中的所述纠错码字(4)进行编码：
a)所述调制码的主码，
b)所述调制码的所述置换码，或
c)具有一个在所述信道字(13)的奇偶校验中所编码的猝发指示符子码位的所述调制码的置换码。
6、根据权利要求1的一种方法，其特征在于若干猝发指示符子码字节的猝发指示符位遍布信道字(13)的整个帧(22)。
7、根据权利要求5或6的一种方法，其特征在于在所述帧(22)中包括若干部分(25)，每个部分(25)包括具有下列结构的若干字节
x1B1Sx2B1Sx3B1S...xn-1B1SxnB1Sxn+1B
在这种情况下x1，x2，x3，...xn-1，xn，xn+1是整数值并且2x1，x2，...，xn-1，xn，2x+1是尽可能的彼此接近，其中B表示利用主码或置换码而无需猝发指示符子码位所编码的一字节，S表示利用所述具有一猝发指示符子码位的置换码2C所编码的一个字节。
8、根据权利要求7的一种方法，其特征在于x1+i＝3，x2+i＝5和x3+i＝5和x4+i＝3，i是每部分的下标，i＝0，1，2，3，......7，每个部分的字节数为19，每个部分包含3个猝发指示符子码位，并且每一帧具有24个猝发指示符子码位或者3个猝发指示符子码字节。
9、根据权利要求1的一种方法，其特征在于所述调制码是一个可变长度码。
10、根据权利要求9的一种方法，其特征在于所述可变长度调制码是一个(1，7)游程长度受限奇偶保持码。
11、一种用于译码信息字(1)的方法，包括步骤为：
—对包含有信道字(13)的调制码进行译码以便得到一个纠错码的纠错码字(4)；
—对所述纠错码字(4)进行译码以便得到所述信息(1)；
—因而可利用一个可指示猝发错误的猝发指示符子码(8，21)，所述猝发指示符子码(8，21)包括具有多个猝发指示符子码位的猝发指示符子码字节，
其特征在于
—对来自不同信道字(13)的所述猝发指示符子码位进行译码。
12、根据权利要求11的方法，其特征在对来自所述信道字(13)的奇偶校验中的所述猝发指示符位进行译码。
13、根据权利要求11或12的方法，其特征在于为了纠正猝发错误，根据所检测到的错误猝发指示子码位分配用于纠错码删除的译码。
14、根据权利要求11、12或13的方法，其特征在于对根据权利要求1-10中任一项权利要求所编码的信息进行译码。
15、根据权利要求11的方法，其删除策略是基于连续猝发指示符子码位的窗口尺寸w，如果或者两个连续错误的猝发指示符子码位彼此不远离w-2个位置的情况下，来指定删除操作。
16、一种用于编码信息字(1)的装置，包括：
—信息编码装置(3)，用于把信息字(1)编码为一个包括有纠错码字(4)的纠错码，
—码字编码装置(12)，用于把所述纠错码字(4)编码为一个包括有信道字(13)的调制码，
—从而，可利用一个可指示猝发错误的猝发指示符子码(8，21)，所述猝发指示符子码包括包含有多个猝发指示符子码位的猝发指示字节，其特征在于
—所述码字编码装置(12)把所述每一个猝发指示符子码字节的猝发指示符子码位编码为不同的信道字(13)。
17、一种用于译码信息字(1)的装置，包括：
—码字译码装置(17)，用于对包括有信道字(16)的调制码进行译码以便得到一个纠错码的纠错码字(18)，
—信息译码装置(19)，用于对所述纠错码字(18)进行译码以便得到所述信息(1)，
—从而，可利用一个可用于指示猝发错误的猝发指示符子码(8，21)，所述猝发指示符子码(8，21)包括具有多个猝发指示符子码字的猝发指示符子码字节，其特征在于
—所述码字译码装置(17)用于对来自不同信道字(13)的猝发指示符子码位进行译码。
18、一种存储了根据权利要求1-10中任何一项权利要求所编码的已编码信息字(1)的存储介质。
19、一种包含有信道字流(13)的信号，该信道字流(13)包含有根据权利要求1-10中任何一项权利要求中的方法所编码的已编码信息字(1)。
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