JP6356737B2 - 信号解析装置及び信号解析方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、無線周波数の信号を解析する信号解析装置及び信号解析方法に関する。
近年、無線通信の大容量化に伴い無線信号の複雑化や周波数リソースの高密度化が進んでいる。また、DAコンバータの高速化に伴い1つの無線局から複数の無線通信方式に準拠した信号が出力可能となり、例えばMSR(Multi Standard Radio)が実用化されている。また、無線信号を解析する解析装置においても、ADコンバータの高速化により、MSRや超広帯域のサンプリング、信号解析が可能となっている。
従来、無線信号を解析する装置としては、例えば特許文献1に開示された信号解析装置が知られている。特許文献1に開示された従来のものは、デジタルデータに変換された無線信号のデータを記憶する元データ記憶部と、この元データ記憶部に記憶されたデータのうち、所定の条件に当てはまるか否かを判定することにより、ユーザによって指定されたデータを抽出する指定データ抽出部と、抽出されたデータを解析する解析処理部と、を備えている。
この構成により、従来のものは、元データ記憶部に記憶されたデータを指定することにより、該当するデータを抽出して解析することができるようになっている。
特開2015−143644号公報
しかしながら、従来のものでは、所定の条件に当てはまるか否かを判定することにより、ユーザによって指定されたデータを抽出するので、解析対象のデータのデータ長が長くなるに従って、ユーザが所望するデータを特定することが困難となるという課題があった。
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、解析対象のデータのデータ長が比較的長い場合でも、ユーザが所望するデータを容易に特定することができる信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に係る信号解析装置は、入力した無線周波数のアナログ信号を所定の周波数に周波数変換する周波数変換手段(20)と、前記周波数変換手段が周波数変換した前記アナログ信号をサンプリングすることによりデジタル値のサンプリングデータに変換するアナログデジタル変換手段(31)と、前記アナログデジタル変換手段が変換した前記サンプリングデータである波形データ(51)を記憶する波形データ記憶手段(32)と、前記アナログデジタル変換手段が変換した前記サンプリングデータに対し、前記無線周波数のアナログ信号に関する無線通信方式、フレーム位置、周波数、電力及び変調精度の各項目を解析するサンプリングデータ解析手段(33)と、前記サンプリングデータ解析手段が解析した前記各項目の解析結果のデータに基づいて、前記アナログデジタル変換手段によるサンプリングのサンプリング時刻に基づいた時刻情報と前記各項目の解析結果とを関連付けたリスト形式のデータを生成するリスト形式データ生成手段(34)と、を備え、前記リスト形式データ生成手段は、前記リスト形式のデータから選択されたリストデータに対応する前記時刻情報に基づいて、該リストデータの位置(53)を前記波形データと対応させて表示部(42)に表示させる構成を有している。
この構成により、本発明の請求項1に係る信号解析装置は、波形データを記憶する一方で、サンプリングデータ解析手段(33)は、アナログデジタル変換手段が変換したサンプリングデータに対し、無線周波数のアナログ信号に関する無線通信方式、フレーム位置、周波数、電力及び変調精度の各項目を解析し、リスト形式データ生成手段(34)は、サンプリングデータ解析手段が解析した各項目の解析結果のデータに基づいて、アナログデジタル変換手段によるサンプリングのサンプリング時刻に基づいた時刻情報と各項目の解析結果とを関連付けたリスト形式のデータを生成するので、時刻情報により各項目の解析対象のデータと各項目の解析結果を含むリスト形式のデータと波形データとを関連付けることができる。
したがって、本発明の請求項1に係る信号解析装置は、時刻情報に基づいて、解析対象のデータのデータ長が比較的長い場合でも、ユーザが所望するデータを容易に特定することができる。
本発明の請求項2に係る信号解析装置は、前記リスト形式データ生成手段は、2つの通信方式による2つの前記波形データと、2つの前記波形データのそれぞれの解析結果に基づく2つの前記リスト形式データとを同時に前記表示部に表示させる構成を有している。
この構成により、本発明の請求項2に係る信号解析装置は、2つの無線通信による波形データと、それらに関する2つのリスト形式のデータとを同時に表示させることにより、一方のリスト形式のデータから選択したEVM値がその値となった原因として、他の通信システムでの通信が影響していることをユーザに示唆、提示することができる。
本発明の請求項3に係る信号解析装置は、前記リスト形式のデータの中から所望のデータを検索するデータ検索手段(34a)と、前記データ検索手段が検索した検索結果のデータと、前記サンプリングデータの波形データとを関連付けて表示する検索結果表示手段(40)と、をさらに備えた構成を有している。
この構成により、本発明の請求項3に係る信号解析装置は、データ検索手段が検索した検索結果のデータと、サンプリングデータの波形データとを関連付けて表示するので、所望のデータを効率よく解析することができる。
本発明の請求項4に係る信号解析方法は、入力した無線周波数のアナログ信号を所定の周波数に周波数変換する周波数変換ステップ(S11)と、前記周波数変換ステップにおいて周波数変換された前記アナログ信号をサンプリングすることによりデジタル値のサンプリングデータに変換するアナログデジタル変換ステップ(S12)と、前記アナログデジタル変換ステップにおいて変換された前記サンプリングデータである波形データを記憶する波形データ記憶ステップ(S12)と、前記アナログデジタル変換ステップにおいて変換された前記サンプリングデータに対し、前記無線周波数のアナログ信号に関する無線通信方式、フレーム位置、周波数、電力及び変調精度の各項目を解析するサンプリングデータ解析ステップ(S13)と、前記サンプリングデータ解析ステップにおいて解析された前記各項目の解析結果のデータに基づいて、前記アナログデジタル変換ステップによるサンプリングのサンプリング時刻に基づいた時刻情報と前記各項目の解析結果とを関連付けたリスト形式のデータを生成するリスト形式データ生成ステップ(S14)と、を含み、前記リスト形式データ生成ステップにおいて、前記リスト形式のデータから選択されたリストデータに対応する前記時刻情報に基づいて、該リストデータの位置(53)を前記波形データと対応させて表示部(42)に表示させる構成を有している。
この構成により、本発明の請求項4に係る信号解析方法は、波形データを記憶する一方で、サンプリングデータ解析ステップにおいて、アナログデジタル変換ステップにおいて変換されたサンプリングデータに対し、無線周波数のアナログ信号に関する無線通信方式、フレーム位置、周波数、電力及び変調精度の各項目を解析し、リスト形式データ生成ステップにおいて、サンプリング時刻に基づいた時刻情報と各項目の解析結果とを関連付けたリスト形式のデータを生成するので、時刻情報により各項目の解析対象のデータと各項目の解析結果を含むリスト形式のデータと波形データとを関連付けることができる。
したがって、本発明の請求項4に係る信号解析方法は、時刻情報に基づいて、解析対象のデータのデータ長が比較的長い場合でも、ユーザが所望するデータを容易に特定することができる。
本発明は、解析対象のデータのデータ長が比較的長い場合でも、ユーザが所望するデータを容易に特定することができるという効果を有する信号解析装置及び信号解析方法を提供することができるものである。
本発明に係る信号解析装置の一実施形態であるスペクトラムアナライザのブロック構成図である。 本発明に係る信号解析装置の一実施形態であるスペクトラムアナライザにおける波形データの説明図である。 本発明に係る信号解析装置の一実施形態であるスペクトラムアナライザにおいて、波形データ及び解析結果リストデータの一例を示す図である。 本発明に係る信号解析装置の一実施形態であるスペクトラムアナライザにおいて、リストデータNo.7に該当するデータの位置を波形データ上に示した一例を示す図である。 本発明に係る信号解析装置の一実施形態であるスペクトラムアナライザにおいて、EVM>0.7となるリストデータの検索結果の一例を示す図である。 本発明に係る信号解析装置の一実施形態であるスペクトラムアナライザにおいて、EVM=1.85を示すリストデータに対応する波形データでの位置を表示させた場合の一例を示す図である。 本発明に係る信号解析装置の一実施形態であるスペクトラムアナライザにおけるフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の信号解析装置をスペクトラムアナライザに適用した例を挙げて説明する。
まず、本発明の一実施形態におけるスペクトラムアナライザの構成について説明する。
図1に示すように、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ10は、RF(Radio Frequency)処理部20、信号処理部30、表示装置40、操作部11、制御部12を備えている。スペクトラムアナライザ10は、図示しないCPUと、ROMと、RAMと、各種インタフェースが接続される入出力回路等を備えたマイクロコンピュータを含む。スペクトラムアナライザ10は、ROMに予め格納された制御プログラムを実行させることにより、マイクロコンピュータを、RF処理部20、信号処理部30、表示装置40、操作部11、制御部12として機能させるようになっている。このスペクトラムアナライザ10は、信号解析装置の一例である。
RF処理部20は、信号混合器21、局部発振器22、掃引制御部23、フィルタ24を備え、無線周波数のアナログ信号である被測定信号を入力し所定の周波数に周波数変換するものである。すなわち、RF処理部20は、周波数変換手段の一例である。
なお、被測定信号としては、例えば、LTE(Long Term Evolution)、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)、GSM(登録商標)(Global System for Mobile Communications)、CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000)、無線LAN通信システム、近距離無線通信システムBluetooth(登録商標)等の各無線通信方式に従った無線信号である。
信号混合器21は、入力する被測定信号と局部発振器22からの局部発振信号とを混合し、フィルタ24に出力するようになっている。
局部発振器22は、指定された周波数帯域で掃引可能な局部発振周波数を有する局部発振信号を発振し、その局部発振信号を信号混合器21に出力するようになっている。
掃引制御部23は、局部発振器22に対して、操作部11をユーザが操作することによって指定された基準周波数、掃引幅、取得サンプル数等に応じて局部発振信号の周波数を所定ステップで掃引させるようになっている。
フィルタ24は、被測定信号と局部発振信号との差又は和の周波数成分のうち、例えば差の周波数成分を含む中間周波数信号を抽出するようになっている。
信号処理部30は、ADC(アナログデジタルコンバータ)31、波形データ記憶部32、信号解析部33、リストデータ生成部34、リストデータ記憶部35を備え、制御部12からの制御信号に基づいて動作するようになっている。
ADC31は、フィルタ24が出力するアナログ値の中間周波数信号を所定のサンプリング時刻ごとにサンプリングすることによりデジタル値の信号に変換して波形データ記憶部32に出力するようになっている。このADC31は、アナログデジタル変換手段の一例である。
波形データ記憶部32は、ADC31によってサンプリングされた波形データを記憶するようになっている。このサンプリングされた波形データは、本発明に係るデジタル値のサンプリングデータに対応する。以下、波形データ記憶部32が記憶する波形データについて図2を用いて説明する。
図2(a)は、横軸を周波数、縦軸を電力(レベル)として被測定信号に含まれる周波数帯(バンド)fa、fb及びfcの信号成分の波形データを示している。これらの信号成分の波形データは、後述する表示部42に表示可能である。
図2(b)は、横軸を周波数、縦軸を時間として被測定信号に含まれる周波数帯fa、fb及びfcの信号成分の波形データを示している。各信号成分の電力は時間とともに変動するので、制御部12が、例えば図示のように電力の大きさに応じて、電力が比較的大きい所定範囲は赤色、電力が比較的小さい所定範囲は青色、両者の間の電力の範囲は黄色というように波形データを着色表示することができる。この場合、図2(b)に示した波形データは、被測定信号を周波数、時間及び電力の3次元で表したスペクトラムとなる。本実施形態における波形データ記憶部32は、図2(b)に示した波形データを記憶するようになっている。なお、波形データは、被測定信号を周波数及び時間の2次元で表したものでもよい。
図1に戻り、信号解析部33は、波形データ記憶部32に記憶された波形データに対し、制御部12からの制御信号に基づいて所定の解析を行うようになっている。例えば、信号解析部33は、解析対象の波形データがLTEのデータであった場合には、データの各フレームに含まれるサブフレームごとに、操作部11により設定された測定項目、例えば周波数、電力、EVM等を求めるものである。この信号解析部33は、サンプリングデータ解析手段の一例である。
リストデータ生成部34は、信号解析部33によって解析された波形データの解析結果に基づいてリスト形式で表したデータ(以下「解析結果リストデータ」という)を生成するようになっている。このリストデータ生成部34は、リスト形式データ生成手段の一例である。
また、リストデータ生成部34は、解析結果リストデータの中から所望のデータを検索する検索部34aを有している。この検索部34aは、データ検索手段の一例である。
リストデータ記憶部35は、リストデータ生成部34によって生成された解析結果リストデータを記憶するようになっている。
表示装置40は、表示制御部41及び表示部42を備えている。表示制御部41は、表示部42に表示する情報の表示制御を行うようになっている。表示部42は、表示制御部41の表示制御に基づいて所定の情報を表示するようになっている。なお、前述の検索部34aによって所望のデータが検索された場合には、表示装置40は、後述するように、検索部34aが検索した検索結果のデータと、解析結果リストデータの波形データとを関連付けて表示することができる。すなわち、表示装置40は、検索結果表示手段の一例である。
操作部11は、被測定信号を解析する解析項目や解析条件、判定条件等を設定するためユーザが操作するものである。例えば、操作部11は、各種条件を設定するための設定画面を表示するディスプレイや、キーボード、ダイヤル又はマウスのような入力デバイス、これらを制御する制御回路やソフトウェア等で構成され、各解析項目や解析条件の入力や、表示部42の表示内容を設定するものである。
制御部12は、操作部11によって入力された各種情報をスペクトラムアナライザ10の各部に設定するようになっている。
次に、リストデータ生成部34によって生成される解析結果リストデータの一例について図3〜図6を用いて説明する。なお、図3〜図6に示した波形データにおいては、着色による電力の表示を省略している。
図3は、リストデータ生成部34が、波形データ記憶部32に記憶された波形データ51と、リストデータ生成部34によって生成された解析結果リストデータ52とを表示部42に表示させた状態を示している。
図3に示すように、解析結果リストデータ52は、予め設定された項目ごとに解析結果のデータが含まれたリスト形式で示される。
「No.」項目は、解析結果リストデータ52に含まれる各行方向のデータ(以下「リストデータ」という)の番号を示している。「Time」項目は、時刻情報を示す項目であり、例えば、波形データ記憶部32に記憶された波形データ51の最初の時間的位置(時刻)をゼロとして、各データの時間的位置を示している。「System」項目は、無線通信方式を示している。「Location」項目は、フレーム番号(F)及びサブフレーム番号(SF)を示している。「Frequency」項目は、周波数を示している。「Level」項目は、電力を示している。「EVM」項目は、EVM(Error Vector Magnitude:変調精度)を示している。
図示のように、解析結果リストデータ52は、信号解析部33が解析した各項目の解析結果(無線通信方式、フレーム位置、周波数、電力及びEVM)と時刻情報(Time)とを関連付けたリスト形式のデータである。なお、解析結果リストデータ52は、各項目の解析結果の少なくとも1つと時刻情報とを関連付けたものでもよい。
図3において、例えば、リストの番号No.0のデータは、波形データ記憶部32に記憶された波形データ51の最初から0.3415msの位置から始まるデータであって、無線通信方式はLTE、フレーム番号0のサブフレーム番号13のデータである。また、周波数は、800MHzに対して+1.21ppmずれており、電力は58.32dBm、EVMは0.65%であることを示している。
解析結果リストデータ52は、波形データ51の時刻情報と対応した時刻情報を有しているので、スペクトラムアナライザ10は、時刻情報に基づいて、解析対象のデータのデータ長が比較的長い場合でも、ユーザが所望するデータを容易に特定することができる。
なお、図3においては、波形データ記憶部32に記憶されたLTEの波形データ51と、そのLTEの波形データ51に関する解析結果リストデータ52とを示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、2つの無線通信方式による波形データと、それらに関する2つの解析結果リストデータとを同時に表示部42に表示させる構成としてもよい。また、波形データを表示せず、解析結果リストデータのみを表示部42に表示させる構成としてもよい。
図4は、波形データ51及び解析結果リストデータ52を示している。解析結果リストデータ52において、ユーザが操作部11を操作することにより、EVMが比較的大きな値である1.85のリストデータNo.7が解析結果リストデータ52から選択された状態の例である。この場合、リストデータ生成部34は、時刻情報に基づいて、該当するデータの位置53を波形データ51と対応させて表示部42に表示させる構成となっている。
この構成により、スペクトラムアナライザ10は、ユーザが所望するデータの位置を解析結果リストデータ52から選択させることにより、時刻情報に基づいて、波形データ51上で該当するデータの位置53を容易に特定することができ、データの位置53の周辺54(破線部)をより詳細に再度解析させることができる。その結果、スペクトラムアナライザ10は、より詳細な解析結果を提供することができ、例えば、EVM劣化の原因究明を効率的に進めることに資することができる。
図5は、波形データ55及び解析結果リストデータ56を示している。解析結果リストデータ56は、ユーザが操作部11を操作することにより、EVM>0.7となるリストデータの検索結果の一例である。この場合、リストデータ生成部34は、EVM>0.7に該当するデータの位置を、時刻情報に基づいて、波形データ55と対応させて表示部42に表示させる構成となっている。
この構成により、スペクトラムアナライザ10は、ユーザが所望する検索条件で検索した結果を波形データ55と解析結果リストデータ56との間で対応させ、所望するデータの位置を容易に特定することができ、検索して得られたデータの位置の周辺をより詳細に再度解析させることにより、例えば、EVM劣化の原因究明を効率的に進めることに資することができる。
図6は、波形データ57及び58と、解析結果リストデータ59とを示している。解析結果リストデータ59は、リストデータNo.7を含む。これは、スペクトラムアナライザ10が、EVM=1.85を示すリストデータに対応する波形データ57のデータの位置を表示させた場合の一例である。図示の例では、解析結果リストデータ59が示すLTEでの通信の他に、波形データ58による通信が時刻t1からt2まで行われていたことが示されている。波形データ58による通信の一例としては、近距離無線通信システムでの通信が挙げられる。この場合には、スペクトラムアナライザ10は、EVM=1.85となったデータの位置を容易に特定することができ、EVM=1.85となった原因として、近距離無線通信システムでの通信が影響していることをユーザに示唆、提示することができる。
次に、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ10の動作について図7を用いて説明する。
RF処理部20は、入力した無線周波数のアナログ信号を所定の周波数に周波数変換する(ステップS11)。詳細には、掃引制御部23は、局部発振器22に対して、操作部11をユーザが操作することによって指定された基準周波数、掃引幅、取得サンプル数等に応じて局部発振信号の周波数を所定ステップで掃引させる。局部発振器22は、指定された周波数帯域で掃引可能な局部発振周波数を有する局部発振信号を発振し、その局部発振信号を信号混合器21に出力する。信号混合器21は、入力する被測定信号と局部発振器22からの局部発振信号とを混合し、フィルタ24に出力する。
ADC31は、ステップS11において周波数変換されたアナログ信号をサンプリングすることによりデジタル値のサンプリングデータである波形データに変換する(ステップS12)。この波形データは、波形データ記憶部32に記憶される。
信号解析部33は、ステップS12において変換されたサンプリングデータを解析する(ステップS13)。
リストデータ生成部34は、ステップS13において解析された解析結果のデータに基づいてリスト形式のデータである解析結果リストデータを生成する(ステップS14)。例えば、リストデータ生成部34は、リストデータ52(図3参照)に示したように、無線通信方式がLTEであれば、各フレームのサブフレームごとに、時刻情報とともに解析結果のデータをリストアップして解析結果リストデータを生成する。生成された解析結果リストデータは、表示装置40の表示制御部41に出力される。
表示部42は、表示制御部41による表示制御に従って、波形データ記憶部32に記憶された波形データと、リストデータ生成部34によって生成された解析結果リストデータとを画面に表示する(ステップS15)。
画面に表示された解析結果リストデータに基づき、ユーザが操作部11を操作することによって入力した解析条件により、信号解析部33は、任意の信号解析処理が実行される(ステップS16)。例えば、図4に示したように、EVMが比較的大きな値であるリストデータNo.7が選択された場合には、制御部12は、時刻情報に基づいて、このリストデータNo.7に対応するデータの位置53を及びその周辺54の波形データを信号解析部33により詳細に解析させることができる。
以上のように、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ10は、時刻情報を含むリスト形式のデータである解析結果リストデータを生成するので、時刻情報により波形データ(解析対象のデータ)と解析結果リストデータとを関連付けることができる。
したがって、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ10は、解析対象のデータのデータ長が比較的長い場合でも、ユーザが所望するデータを容易に特定することができる。
以上のように、本発明に係る信号解析装置及び信号解析方法は、解析対象のデータのデータ長が比較的長い場合でも、ユーザが所望するデータを容易に特定することができるという効果を有し、無線周波数の信号を解析する信号解析装置及び信号解析方法として有用である。
10 スペクトラムアナライザ(信号解析装置)
20 RF処理部(周波数変換手段)
31 ADC(アナログデジタル変換手段)
33 信号解析部(サンプリングデータ解析手段)
34 リストデータ生成部(リスト形式データ生成手段)
34a 検索部(データ検索手段)
40 表示装置(検索結果表示手段)
51、55、57、58 波形データ(デジタル値のサンプリングデータ)
52、56、59 解析結果リストデータ(リスト形式のデータ)

Claims (4)

  1. 入力した無線周波数のアナログ信号を所定の周波数に周波数変換する周波数変換手段(20)と、
    前記周波数変換手段が周波数変換した前記アナログ信号をサンプリングすることによりデジタル値のサンプリングデータに変換するアナログデジタル変換手段(31)と、
    前記アナログデジタル変換手段が変換した前記サンプリングデータである波形データ(51)を記憶する波形データ記憶手段(32)と、
    前記アナログデジタル変換手段が変換した前記サンプリングデータに対し、前記無線周波数のアナログ信号に関する無線通信方式、フレーム位置、周波数、電力及び変調精度の各項目を解析するサンプリングデータ解析手段(33)と、
    前記サンプリングデータ解析手段が解析した前記各項目の解析結果のデータに基づいて、前記アナログデジタル変換手段によるサンプリングのサンプリング時刻に基づいた時刻情報と前記各項目の解析結果とを関連付けたリスト形式のデータを生成するリスト形式データ生成手段(34)と、
    備え、
    前記リスト形式データ生成手段は、前記リスト形式のデータから選択されたリストデータに対応する前記時刻情報に基づいて、該リストデータの位置(53)を前記波形データと対応させて表示部(42)に表示させることを特徴とする信号解析装置。
  2. 前記リスト形式データ生成手段は、2つの通信方式による2つの前記波形データと、2つの前記波形データのそれぞれの解析結果に基づく2つの前記リスト形式データとを同時に前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1に記載の信号解析装置。
  3. 前記リスト形式のデータの中から所望のデータを検索するデータ検索手段(34a)と、
    前記データ検索手段が検索した検索結果のデータと、前記サンプリングデータの波形データとを関連付けて表示する検索結果表示手段(40)と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の信号解析装置。
  4. 入力した無線周波数のアナログ信号を所定の周波数に周波数変換する周波数変換ステップ(S11)と、
    前記周波数変換ステップにおいて周波数変換された前記アナログ信号をサンプリングすることによりデジタル値のサンプリングデータに変換するアナログデジタル変換ステップ(S12)と、
    前記アナログデジタル変換ステップにおいて変換された前記サンプリングデータである波形データを記憶する波形データ記憶ステップ(S12)と、
    前記アナログデジタル変換ステップにおいて変換された前記サンプリングデータに対し、前記無線周波数のアナログ信号に関する無線通信方式、フレーム位置、周波数、電力及び変調精度の各項目を解析するサンプリングデータ解析ステップ(S13)と、
    前記サンプリングデータ解析ステップにおいて解析された前記各項目の解析結果のデータに基づいて、前記アナログデジタル変換ステップによるサンプリングのサンプリング時刻に基づいた時刻情報と前記各項目の解析結果とを関連付けたリスト形式のデータを生成するリスト形式データ生成ステップ(S14)と、
    を含み、
    前記リスト形式データ生成ステップにおいて、前記リスト形式のデータから選択されたリストデータに対応する前記時刻情報に基づいて、該リストデータの位置(53)を前記波形データと対応させて表示部(42)に表示させることを特徴とする信号解析方法。
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