TW201503647A - 網壯無線區域網路中高通量頻道操作 - Google Patents
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Abstract
本案揭露網格無線區域網路(WLAN)中的高流通量通道操作。網格網路包括複數個網格點以及網路管理實體(NME)。NME經配置為從網格點檢索能力及配置資料。該NME基於該能力及配置資料並且參考IEEE802.11n通道化及傳統保護模式來配置至少一網格點。
Description
本發明與無線區域網路(WLAN)有關。特別地,本發明是與網格WLAN中的高流通量通道操作有關。
IEEE802.11s是一個草案規範,用於提供一種借助IEEE802.11 WLAN技術來形成網格無線回載的手段。網格網路也被稱為多跳網路,這是因為資料封包可被中繼一次以上以便到達其目的地。對原始的WLAN標準來說,該標準針對的是通過有效使用經由有效服務集(BSS)的單跳通信而將站台(STA)連接到存取點(AP)的星形拓撲結構,與原始的WLAN標準相比,該規範提出的是不同的範例。
IEEE802.11s僅僅針對的是形成網格網路的網路節點以及回載中的WLAN網格操作,其中該操作對所有的STA來說都是透明的。這意味著與傳統的IEEE802.11 WLAN類似,STA仍舊是經由BSS而與AP連接(也就是,網格AP具有網格能力)。網格AP在其回載端與其他網格點介面連接,這些網格點則會將訊務經由網格網路轉發並路由到目的地。該目的地既可以是將訊務路由到外部網路的網格入口,也可以是連結於網格網路的另一
個網格AP。透過選擇這種方法,即使傳統的STA也可以在啟用了網格的WLAN中運作。而STA與BSS中的網格AP之間的通信則是完成獨立於網格網路。這些STA不知道在回載中存在的網格網路。
在假設傳統的IEEE802.11a/b/g無線介面可在網格點上實施
的情況下,目前業已設計了IEEE 802.11s WLAN網格標準。對這個IEEE802.11s標準來說,其無線介面通常是不可知的。例如,資料封包的路由及轉發是不依賴於IEEE 802.11a/b/g無線介面的特性(例如調變方案或通道編碼)的。
IEEE 802.11s還允許使用用於同時進行的多通道操作的不同
方法。其中一種實施多通道操作的方法是在網格點上使用複數個IEEE 802.11無線裝置,以便提高可用資料流通量能力。另一種可行性是為一個以上的通道使用單一無線裝置(所謂的公共通道框架(CCF))。
IEEE 802.11n規範是另一種用於提供高流通量(HT)WLAN的規範。對IEEE 802.11n來說,其所具有的某些提高流通量的特性是整合、增強型區塊確認(BA)、反向許可、節能多輪詢(PSMP)以及操作頻寬。在IEEE 802.11n中,資料速率是透過吞併或接合兩個相鄰通道來提升的。資料速率的提升也可以透過使用802.11 40MHz操作相對於802.11a/g的2×20MHz通道佔用多出的若干個資料音調來實現。但是,並非所有的IEEE 802.11n裝置都可以支援40MHz操作,由此,從20MHz到40MHz的操作轉移應該有效地管理。為此目的,IEEE 802.11n標準提供了一些通道管理機制。
在IEEE 802.11n中,根據頻寬及BSS能力而提供了三種操作模式,即20MHz操作、20/40MHz操作以及定相共存操作(PCO)。這其中的每一種機制都具有相關的操作規則。在20MHz的操作中,無論STA具有
20MHz還是20/40MHz能力,所有STA都只在20MHz模式中工作。在20/40MHz操作中,STA通過使用傳輸通道寬度活動訊息來選擇頻寬。此外,對40MHz裝置來說,如果其BSS的AP指示在BSS中存在20MHz及/或傳統的STA,那麼該裝置將會使用傳統的控制訊框來保護其傳輸,該控制訊框可以是請求發送(RTS)或允許發送(CTS)訊框。在作為可選機制的PCO模式中,BSS將會在20MHz與40MHz模式之間交替。
雖然IEEE 802.11s WLAN網格標準嘗試盡可能最大限度地
保持無線裝置不可知,但對取代802.11a/b/h的IEEE 802.11n高流通量無線電裝置來說,該裝置仍舊會提出許多問題。例如,與只在20MHz頻寬中操作的先前的IEEE 802a/b/g系統不同,IEEE 802.11n是同時在20MHz及40MHz的頻寬中操作。
對基於增強型分散式通道存取(EDCA)的網格通道存取模
式來說,當網格點爭奪並且獲取了通道存取時,處於特定鏈路或相鄰區域中的網格點必須在通道存取之前或者在通道存取程序中就所要使用的通道化方案的細節達成一致(也就是20MHz對40MHz)。此外,在使用完整的40MHz模式時,IEEE 802.11n會使用輕微變化的子載波配置(也就是,與雙通道2×20MHz的802.11a無線裝置相比,當在40MHz模式操作時使用的是數量更多的資料音調)。對雙2×20MHz通道操作來說,該操作是可以與傳統的無線裝置共存的。由於目前的IEEE802.11s技術只允許經由傳遞正交分頻多工(OFDM)參數來向相鄰MP通告目前通道識別,由於傳統的20MHz模式的限制,即使是使用IEEE802.11n無線裝置,IEEE 802.11n無線裝置在IEEE 802.11s WLAN網格網路中的應用也會受到嚴重限制。
對目前的IEEE 802.11s WLAN網格網路來說,其存在另一個
問題是建立及配置與所要使用的高流通量通道化模式及配置有關的特定的網格鏈結、網格中的鄰居或是整個網格網路。舉例來說,在目前是無法阻止或允許在特定鏈路、網格鄰居或整個網格中使用任何一種形式(完整的40MHz或2×20MHz)的40MHz存取。這種情況對802.11n無線電裝置的有效使用以及所提出以WLAN網格技術實施的IEEE802.11n增強建立了障礙,因此,這對目前的IEEE802.11s技術來說將會是一種限制。
由此,較為理想的是具有一種克服上述缺陷並且允許有效地將IEEE802.11n無線電裝置整合到IEEE802.11s WLAN網格網路中的方案。
本發明與網格WLAN中的高流通量通道操作有關。網格網路包括複數個網格點以及網路管理實體(NME)。NME經配置用以從網格點檢索能力及配置資料。該NME基於該能力及配置資料並且參考IEEE802.11n通道化及傳統保護模式來配置至少一網格點。
100‧‧‧網格網路
120、122、124、126、STA‧‧‧站台
132、134、136、138‧‧‧有效服務集
140、NME‧‧‧網路管理實體
AP‧‧‧存取點
從以下關於較佳實施例的描述中可以更詳細地瞭解本發明,這些較佳實施例是作為實例而提供,並且是結合所附圖式而被理解的,其中:圖1是根據本發明的網格網路的圖式。
當下文引用時,術語“STA”包括但不限於無線傳輸/接收單元(WTRU)、用戶設備、固定或行動用戶單元、呼叫器、行動電話、個人數位助理(PDA)、電腦或是能在無線環境中操作的任何其他類型用戶設
備。當下文引用時,術語“AP”包括但不限於B節點(Node-B)、站點控制器、基地台或是能在無線環境中操作的任何其他類型週邊裝置。
圖1是根據本發明的網格網路100的圖式。網格網路100包含
了複數個網格點102~118。該網格網路110可以包括網格入口102。該網格入口102則是具有與外部網路(例如有線網路)的連接的網格點。某些網格點可以是網格AP 112~118。其中每一網格AP 112~118都是在其本身的BSS 132~138中作為AP的網格點。一方面,網格AP 112~118充當了用於為處於其BSS中的STA 120~126提供服務的非網格AP,另一方面,這些網格AP 112~118可充當用於經由網格網路100來接收、轉發及路由封包的無線網橋。
NME 140是為網格網路100提供的。該NME 140可以包含在網格網路100的一或複數個網格點102~118中。為了說明的目的,圖1只顯示了一個位於網格點104中的NME 140。但是,NME是可以位於任何一個網格點102~118中,並且網格網路100可被提供一個以上的NME。或者,NME 140可以位於網格網路100之外,並且經由網格入口102與網格網路100進行通信。在網格點102~118中,至少有一網格點是具有IEEE802.11n能力的。
NME 140從網格點102~118檢索能力及配置資料,並且參考
IEEE802.11n通道化模式(也就是20MHz、2×20MHz或40MHz)、傳統保護模式以及其他任何用於特定網格鏈路、特定網格點、網格100中的網格點子集或是整個網格網路100的配置來對網格點102~118進行配置。網格點102~118可以基於特定鏈路或其他任何邏輯標準而被劃分為子集。舉例來說,如果NME 140從來自網格點102~118的能力及配置資料中瞭解到在網格網路100或是網格網路100的子集中存在使用了傳統實體層傳輸格式(例如IEEE 802.11a/b/g)的一或複數個網格點及/或傳統的STA,那麼NME 140會
對處於這些網格點以及STA附近的網格點進行配置,以使用傳統的實體層傳輸格式(例如傳統的RTS/CTS訊框),使之先於那些來自以IEEE 802.11n為基礎的網格點的傳輸。例如,使用40MHz頻寬的網格點(也就是使用IEEE 802.11n實體層傳輸格式的MP)將會保護其以請求發送(RTS)或允許發送(CTS)訊框之類的傳統控制訊框所實施的傳輸。
在表1中顯示了可以由NME 140進行檢索的示範性的能力及
配置資料。NME 140對網格點102~118進行配置,由此可使網格網路100相干並在整個網格網路100中支援相似的能力,從而支援最小公共參數,或者是對特定無線鏈路中的至少一對等網格點進行相干配置。
網格點102~118的能力及配置資料可以儲存在網格點102~
118的資料庫中或是NME 140中。或者,該資料庫也可以處於網格網路100之外。
NME 140可以在關聯處理程序中從網格點102~118請求能
力及配置資料,此外也可以在網格點102~118經歷了與網格網路100的關聯處理之後不久請求。能力及配置資料的檢索處理既可以是關聯處理的一部分,也可以單獨執行。網格點102~118可以回應於來自NME 140的請求而發送能力及配置資料。或者是,網格點102~118可以在沒有來自NME 140的請求的情況下向NME 140報告能力及配置資料。輪詢可以被用來觸發能力及配置資料報告。
NME 140基於從網格點102~118所收集的能力及配置資料以參考IEEE 802.11n通道化模式(也就是20MHz、2×20MHz或40MHz)、配置以及傳統保護模式來配置整個網格網路100或是其中一部分。該配置可以與一個計時器耦合,使得該配置只在一定時期中是有效的。該計時器可以由一特定事件觸發,例如傳統STA的檢測。該配置則可以週期性地更新。NME 140可以配置特定的網格鏈路、一組網格鏈路、網格點的子集或是整個網格網路。網格點102~118的目前配置資料(也就是IEEE802.11n通道化
模式、傳統保護模式、能力支援、能力設定、配置條件(例如計時器或事件)等等)可以儲存在網格點102~118或NME 140上的資料庫(例如管理資訊資料庫(MIB))中。
NME 140可以使用專用訊息交換來配置網格點102~118。或
者,NME 140可以使用多播或廣播訊息來配置網格點102~118。用於配置的信號傳遞可以在協定處理堆疊的任何層中使用習用的網路信號方式協定來執行。例如,處於網際網路協定(IP)之上的用戶資料包協定(UDP)上的簡單網路管理協定(SNMP)是可以使用的。或者,第二層(L2)的乙太網類型、IEEE802.3或是802.11類型的信號方式訊框都是可以使用的。
具有IEEE802.11n能力的裝置可以經由佔用另一20MHz通道(也就是擴展通道)而使用40MHz選項。在這種情況下,在擴展通道上有可能發生通道衝突。為了避免通道衝突,具有IEEE802.11n能力的網格點可以透過靜態、半靜態或動態方式來阻止用於40MHz操作的擴展通道執行其通道映射。
對靜態配置來說,在啟動配置程序中,擴展通道將被標記為不可用於具有IEEE 802.11n能力的網格點。舉例來說,這種標記可以由服務提供方經由類似於用戶身份模組(SIM)卡的配置或是經由軟體/驅動器下載來預先配置。
對半靜態配置來說,藉由在具有IEEE 802.11n能力的網格點與其他網格點之間交換特定配置資訊(例如管理訊框、SNMP-MIB等等),可以將擴展通道標記為不可用。當檢測到衝突時,可以將擴展通道設定為不可用。衝突可以基於所收集的統計資訊而被檢測。舉例來說,SNMP及MIB都是可供使用的習用及相關機制。這種配置變化可能在具有
IEEE802.11n能力的網格點加入網格網路的時候發生。或者,在關聯處理期間,在網格點之間可以傳遞那些被准許、禁止或推薦的通道或通道寬度配置、傳統保護模式。
對動態配置來說,透過交換控制或管理訊框,可以即時或者
在有限時間(例如通道協調視窗或特定週期)內阻攔擴展通道。例如,希望使用擴展通道的網格點可以發送控制訊框將擴展通道標記為用於目前週期。
對於希望阻止由具有IEEE802.11n能力的網格點所使用擴展
通道的網格點來說,其可以向其他網格點發送控制或管理訊框(例如,當在擴展通道上檢測到衝突時)。為此目的,新的控制訊框可被定義以便宣告擴展通道中的衝突。或者,習用的擁塞控制訊息也可以用於這個目的。
同樣,對基於CCF及EDCA的網格存取模式來說,網格點可
以經由L2訊息來向相鄰網格點、網格網路中的網格點子集或是整個網格網路傳達其使用20MHz、2×20MHz或40MHz操作的意圖,也就是其意圖在即將到來的TXOP、通道存取視窗或已分配的通道存取時間中使用特定的通道配置、傳統保護模式。
L2訊息可以是單播、多播或廣播訊息。該訊息可以是管理
訊框、控制訊框或其他任何類型的訊框。L2訊息既可以在通道存取嘗試之前不久使用(例如在使用MRTS/MCTS的時候),也可以是在通道存取本身程序中所交換的信號方式訊框的一部分。
網格點可以經由L2訊息向一或複數個相鄰網格點、網格網
路中的網格子集或是整個網格網路週期性地發送關於預期的、通告的或是觀察到的通道配置。例如,網格點可以經由L2訊息向一或複數個其他網格
點告知特定通道配置會在特定TXOP、時段或者在發生某個事件之前有效。
對網格點來說,一旦經由NME 140的配置或是從與網格網路中其他網格點的訊息交換中瞭解到特定相鄰網格點的通道配置,那麼該網格點將會建立資料庫,該資料庫則會將網格點映射到特定的IEEE802.11n通道化模式(也就是20MHz、2×20MHz或40MHz)配置以及傳統保護模式。當網格點嘗試存取通道時,該網格點將會使用這個資料庫來選擇最佳的通道及/或頻寬。此外,該資料庫還可以用於確定經由網格網路的路由或轉發路徑。
1.一種包括複數個網格點的網格網路。
2.如實施例1的網格網路,更包括:NME,該NME經配置用以從網格點檢索能力及配置資料,並且基於該能力及配置資料參考IEEE802.11n通道化及傳統保護模式來配置至少一網格點。
3.如實施例2的網格網路,其中能力及配置資料包括與PHY級欺騙的至少其中之一相關的資訊。
4.如實施例2~3中任一實施例的網格網路,其中能力及配置資料包括與管理20MHz及40MHz通道共存的機制相關的資訊。
5.如實施例2~4中任一實施例的網格網路,其中能力及配置資料包括與管理及通道選擇方法相關的資訊。
6.如實施例2~5中任一實施例的網格網路,其中能力及配置資料包括與RIFS保護相關的資訊。
7.如實施例2~6中任一實施例的網格網路,其中能力及配置資料包括與綠野保護相關的資訊。
8.如實施例2~7中任一實施例的網格網路,其中能力及配置資料包括與STBC控制訊框有關的資訊。
9.如實施例2~8中任一實施例的網格網路,其中能力及配置資料包括與L-SIG TXOP保護相關的資訊。
10.如實施例2~9中任一實施例的網格網路,其中能力及配置資料包括與PCO相關的資訊。
11.如實施例2~10中任一實施例的網格網路,其中網格點的能力及配置資料是儲存在網格點的一資料庫中。
12.如實施例2~10中任一實施例的網格網路,其中網格點的能力及配置資料是儲存在網格網路之外的一資料庫中。
13.如實施例2~12中任一實施例的網格網路,其中能力及配置資料是在一關聯處理程序中或是關聯處理之後從網格點檢索的。
14.如實施例2~13中任一實施例的網格網路,其中NME向網格點發送用於檢索該能力及配置資料的一請求。
15.如實施例2~13中任一實施例的網格網路,其中網格點在對該請求的回應中發送能力及配置資料。
16.如實施例2~13中任一實施例的網格網路,其中網格點在沒有來自NME的一請求的情況下向NME報告能力及配置資料。
17.如實施例2~16中任一實施例的網格網路,其中用於網格點的配置與一計時器耦合,由此該配置只在一特定時段中有效。
18.如實施例17的網格網路,其中該計時器是由一預定事件所觸發。
19.如實施例2~18中任一實施例的網格網路,其中用於網格點的配置是週期性更新。
20.如實施例2~19中任一實施例的網格網路,其中NME配置一特定網格鏈路其中之一。
21.如實施例2~19中任一實施例的網格網路,其中NME配置網格點的一子集。
22.如實施例2~19中任一實施例的網格網路,其中NME配置整個網格網路。
23.如實施例2~22中任一實施例的網格網路,其中與網格點的配置有關的資訊是儲存於NME及網格點的至少其中之一上的一資料庫中。
24.如實施例2~23中任一實施例的網格網路,其中NME使用一專用訊息交換來配置網格點。
25.如實施例2~23中任一實施例的網格網路,其中NME使用多播訊息及廣播訊息至少其中之一來配置網格點。
26.如實施例2~23中任一實施例的網格網路,其中NME使用一SNMP來配置網格點。
27.如實施例2~23中任一實施例的網格網路,其中NME使用L2信號方式訊框來配置網格點。
28.如實施例2~27中任一實施例的網格網路,其中至少一網格點阻止用於40MHz操作的一擴展通道執行其通道映射。
29.如實施例28的網格網路,其中擴展通道在啟動配置程序中是被靜態地阻止。
30.如實施例28的網格網路,其中擴展通道是由一服務供應方所配置。
31.如實施例28的網格網路,其中擴展通道是經由一類似於用戶身份模組(SIM)卡的配置而被配置。
32.如實施例28的網格網路,其中擴展通道是經由一軟體/驅動器下載來配置。
33.如實施例28的網格網路,其中擴展通道是根據一配置訊息而被半靜態地阻止。
34.如實施例33的網格網路,其中網格點在一關聯處理程序中與另一網格點傳遞與通道配置及傳統保護模式有關的資訊。
35.如實施例33的網格網路,其中擴展通道是基於該資訊而被阻塞。
36.如實施例28的網格網路,其中擴展通道是被即時動態阻止。
37.如實施例28的網格網路,其中擴展通道是在一有限時間被動態阻止。
38.如實施例28的網格網路,其中網格點是基於來自相鄰網格點的訊息來阻止擴展通道。
39.如實施例38的網格網路,其中一擁塞控制訊息被用於傳送該訊息。
40.如實施例38的網格網路,其中網格點經由一L2訊息來相互通信。
41.如實施例40的網格網路,其中L2訊息是一單播訊息。
42.如實施例40的網格網路,其中L2訊息是一多播訊息。
43.如實施例40~42中任一實施例的網格網路,其中L2可以是一管理訊框及一控制訊框其中之一。
44.如實施例40~43中任一實施例的網格網路,其中L2訊息是在一通道存取嘗試之前不久發送。
45.如實施例44的網格網路,其中L2訊息是作為用於通道存取的信號方式訊框的一部分而發送。
46.如實施例2~45中任一實施例的網格網路,其中網格點經配置用以建立一資料庫,該資料庫將網格網路中的網格點映射到一特定的IEEE 802.11n通道化及傳統保護模式。
47.如實施例46的網格網路,其中網格點使用該資料庫來選擇一最佳通道及頻寬。
48.如實施例46~47中任一實施例的網格網路,其中網格點使用該資料庫來確定經由網格網路的路由及轉發路徑。
雖然本發明的特徵及元件在較佳的實施方式中以特定的結
合進行了描述,但每個特徵或元件可以在沒有所述較佳實施方式的其他特徵及元件的情況下單獨使用,或在與或不與本發明的其他特徵及元件結合的各種情況下使用。本發明提供的方法或流程圖可以在由通用電腦或處理器執行的電腦程式、軟體或韌體中實施,其中所述電腦程式、軟體或韌體是以有形的方式包含在電腦可讀儲存媒體中的。關於電腦可讀儲存媒體的實例包括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、暫存器、快取記憶體、半導體記憶裝置、內部硬碟及可移動磁片之類的磁性媒體、磁光媒體以及CD-ROM碟片及數位多功能光碟(DVD)之類的光學媒體。
舉例來說,恰當的處理器包括:通用處理器、專用處理器、
習用處理器、數位信號處理器(DSP)、複數個微處理器、與DSP核心相關聯的一或複數個微處理器、控制器、微控制器、專用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)電路、任何一種積體電路(IC)及/或狀態機。
與軟體相關聯的處理器可以用於實現一個射頻收發器,以便
在無線傳輸接收單元(WTRU)、用戶設備、終端、基地台、無線網路控制器或是任何主機電腦中加以使用。WTRU可以與採用硬體及/或軟體形式實施的模組結合使用,例如相機、攝像機模組、視訊電話、揚聲器電話、振動裝置、揚聲器、麥克風、電視收發器、免持耳機、鍵盤、藍芽®模組、調頻(FM)無線單元、液晶顯示器(LCD)顯示單元、有機發光二極體(OLED)顯示單元、數位音樂播放器、媒體播放器、視訊遊戲機模組、網際網路流覽器及/或任何無線區域網路(WLAN)模組。
100‧‧‧網格網路
120、122、124、126、STA‧‧‧站台
132、134、136、138‧‧‧有效服務集
140、NME‧‧‧網路管理實體
AP‧‧‧存取點
Claims (10)
- 無線網路方法,包括:一存取點(AP);以及複數個無線傳輸接收單元(WTRU),該AP被配置為:從該複數個WTRU中的每一個WTRU接收與關於一20MHz通道以及一40MHz通道的共存的該複數個WTRU中的每一個WTRU的至少一配置有關的一資訊,以及將用於控制關於IEEE 802.11n通道化及傳統保護的該複數個WTRU中的至少一WTRU的一操作的複數個指令傳輸到該複數個WTRU中的該至少一WTRU,其中,用於控制關於IEEE 802.11n通道化及傳統保護的該複數個WTRU中的該至少一WTRU的該操作的該複數個指令的一內容是至少基於與關於該20MHz通道以及該40MHz通道的該共存的該複數個WTRU中的每一個WTRU的該至少一配置有關的該資訊。
- 如申請專利範圍第1項所述的無線網路,其中該複數個WTRU中的每一個WTRU被配置為將與關於一20MHz通道以及一40MHz通道的共存的該WTRU的該至少一配置有關的該資訊傳輸到該AP。
- 如申請專利範圍第1項所述的無線網路,其中該無線網路是一無線區域網路(WLAN)。
- 如申請專利範圍第1項所述的無線網路,其中該AP是一B節點、一站點控制器以及一基地台其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述的無線網路,其中,與該複數個WTRU中的每一個WTRU的該至少一配置有關的該資訊更包括關於下列至少一者的一資訊:一實體層欺騙、一降低的訊框間間隔(RIFS)保護、一綠野保護、一空時區塊編碼(STBC)控制訊框、一傳統信號欄位(L-SIG)傳輸時機(TXOP)保護、以及一定相共存操作(PCO)。
- 如申請專利範圍第1項所述的無線網路,其中該AP更被配置為在一關聯過程期間或之後無線地接收與該複數個WTRU中的每一個WTRU的該至少一配置有關的該資訊。
- 如申請專利範圍第1項所述的無線網路,其中,該複數個WTRU中的每一個WTRU被配置為無線地傳輸與該複數個WTRU中的每一個WTRU的該至少一配置有關的該資訊的週期性更新。
- 如申請專利範圍第1項所述的無線網路,其中,與該複數個WTRU中的每一個WTRU的該至少一配置有關的該資訊包括與管理通道管理以及通道選擇方法的一機制有關的一資訊。
- 如申請專利範圍第1項所述的無線網路,其中該複數個WTRU中的至少一WTRU被配置為在一20MHz或40MHz通道頻寬進行操作。
- 如申請專利範圍第1項所述的無線網路,其中該AP被配置為在一20MHz或40MHz通道頻寬進行操作。
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