TWI557541B - 虛擬化行動平台中之細粒電源管理技術 - Google Patents

虛擬化行動平台中之細粒電源管理技術 Download PDF

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Description

虛擬化行動平台中之細粒電源管理技術 發明領域
實施例大致上係有關於虛擬化技術(VT)。更明確言之，實施例係有關於虛擬化行動平台中之細粒電源管理技術。
 發明背景
隨著行動電話普及度的增高，此等裝置的複雜度及功能性也將增加。舉例言之，給定的行動平台可能不再只是限於單一作業系統(OS)而可支援多樣化使用模型，諸如網路瀏覽及電信通訊。雖然有多個作業系統的裝置虛擬化可能使得電話販售商、軟體及服務提供業者更容易以客製化方式提供裝置，但仍有多項挑戰。舉例言之，單一作業系統內部適切的電源管理決策在整體考慮以VM(虛擬機器)為基礎的裝置時可能並不適切或精準，原因在於可能有來自於不同作業系統的相衝突電源管理請求/決定。
 發明概要
依據本發明之一實施例，係特地提出一種方法，其係包含：基於來自在一行動平台上執行之一第一作業系統之一第一電源管理請求及來自在該行動平台上執行之一第二作業系統之一第二電源管理請求而決定一電源狀態，其中該第一作業系統及該行動平台之一或多個組件界定一第一虛擬機器，及該第二作業系統及該行動平台之一或多個組件界定一第二虛擬機器；及將該電源狀態施加至該行動平台。
圖式簡單說明
本發明之實施例的各項優點對熟諳技藝人士藉研究後文說明書及隨附之申請專利範圍且藉由參考下列附圖將變成顯然易明，附圖中：第1圖為依據一實施例電源管理虛擬化方案之實例之方塊圖；第2圖為依據一實施例具有虛擬化共-處理器的電源管理架構之實例之方塊圖；第3圖為依據一實施例行動平台之實例之方塊圖；及第4圖為依據一實施例在行動平台中管理電源之方法實例之方塊圖。
 較佳實施例之詳細說明
實施例可提出一種方法，其中基於來自在行動平台上執行之第一作業系統(OS)之第一電源管理請求及來自在該行動平台上執行之第二作業系統之第二電源管理請求而決定電源狀態。該第一作業系統及該行動平台之一或多個組件可界定第一虛擬機器(VM)，及該第二作業系統及該行動平台之一或多個組件可界定第二虛擬機器。該方法也可用以施加該電源狀態至該行動平台。
其它實施例可包括一種裝置具有虛擬機器管理(VMM)邏輯來基於來自係在一行動平台上執行之一第一作業系統之一第一電源管理請求及來自係在該行動平台上執行之一第二作業系統之一第二電源管理請求而決定一電源狀態。該第一作業系統及該行動平台之一或多個組件可界定一第一虛擬機器，及該第二作業系統及該行動平台之一或多個組件可界定一第二虛擬機器。該VMM邏輯也可施加該電源狀態至該行動平台。
此外，實施例可包括一種系統包括行動平台來執行第一作業系統及第二作業系統，其中該第一作業系統及該行動平台之一或多個組件界定一第一虛擬機器。該第二作業系統及該行動平台之一或多個組件可界定一第二虛擬機器。該系統也可包括VMM邏輯來基於來自第一作業系統之一第一電源管理請求及來自第二作業系統之一第二電源管理請求而決定一電源狀態。VMM邏輯也可施加該電源狀態至該行動平台。
其它實施例可提出一種包含一指令集之電腦可讀取儲存媒體，該等指令若執行時使得一行動平台基於來自係在一行動平台上執行之一第一作業系統之一第一電源管理請求及來自係在該行動平台上執行之一第二作業系統之一第二電源管理請求而決定一電源狀態。該第一作業系統及該行動平台之一或多個組件可界定一第一虛擬機器，而該第二作業系統及該行動平台之一或多個組件可界定一第二虛擬機器。該等指令也可用來施加該電源狀態至該行動平台。
現在轉向參考第1圖，顯示在虛擬化行動平台中管理電源之方案10。於該說明例中，多個作業系統12(12a-12c)在平台上執行來提供寬廣多項功能。舉例言之，主OS 12a可組成封閉式電話堆疊，其係經組配來支援非在平台上的無線通訊(例如W-CDMA(UMTS)、CDMA2000(IS-856/IS-2000)等)，而賓OS 12b可提供桌上型功能(例如Windows 7)等。概略言之，各個作業系統12及行動平台之一或多個組件可界定一個虛擬機器。
此外，作業系統12可執行周邊裝置及其它平台組件的加強式動態/運算時間電源管理控制。如此，各個作業系統12可簽發電源管理決定/請求14(14a-14c，例如透過軟體驅動程式)來針對行動平台減低耗電量與延長電池壽命。舉例言之，電源管理請求14可能有關裝置電源狀態、處理器電源狀態、平台電源狀態、裝置電源狀態等(例如參考進階組態及電源介面規格修訂版4.0，2009年6月16日)。
例示說明的方案10也包括虛擬機器管理(VMM)邏輯16來評估請求14，及基於平台層面考量，諸如通用適切性及可相容性來決定推崇哪個電源管理請求，其中推崇電源管理請求18可識別電源狀態。於裝置驅動程式諧調的電源狀態改變之情況下，所請求的裝置電源狀態可將個別單晶片系統(SoC)硬體區塊(例如電源島)諸如無線、儲存、或成像電路區塊，於不作動週期期間置於低電源模式。如此，OS裝置驅動程式可決定將裝置電力降低至D3電源狀態，或升回D0狀態。作業系統電源管理層(OSPM)可將此一請求指示給VMM邏輯16，然後VMM邏輯16可做出通用適切決定，或接受該項請求及允許裝置的電力降低，或若某個其它賓OS目前正在使用該裝置即拒絕該項請求。
舉例言之，若主OS 12a請求裝置電源狀態Dx及效能狀態Px，賓主OS 12b請求裝置電源狀態Dx1及效能狀態Px1，及賓主OS 12c請求裝置電源狀態Dx2及效能狀態Px2，則VMM邏輯16將進行下列分析，
Dx3=Min(Dx2,Dx1,Dx)於瞬時t　(1)
Px3=Min(Px2,Px1,Px)於瞬時t　(2)
此處推崇電源管理請求18可識別裝置電源狀態Dx3及效能狀態Px3。如此，VMM邏輯16選擇最淺電源狀態且即時施加至行動平台。
如前文已述，VMM邏輯16也可協助效能狀態及其它電源狀態變遷，諸如處理器電源狀態變遷及平台電源狀態變遷。舉例言之，方案10可呼叫平台層面作動閒置態(例如SOix)，該態可以是低潛伏延遲等候狀態而採用在平台為閒置時。於此種情況下，VMM邏輯16可基於各個作業系統12內部的閒置狀態檢測而檢測平台層面的閒置，及於適當時導引整個單晶片系統(SoC)進入低電力閒置等候狀態。當賓作業系統中之一或多者不具有平台層面閒置檢測邏輯時，此種辦法特別優異。
第2圖顯示一種架構20，其中VMM邏輯16(第1圖)係體現為虛擬化共-處理器，具有電源管理單元(PMU) 22使用記憶體對映暫存器24集合來評估得自作業系統電源管理層(OSPM) 26(26a、26b)的電源管理請求，其中暫存器24係專用於電源管理。暫存器24可駐在架構20的任何適當位置。更明確言之，例示說明的架構包括混合信號積體電路(MSIC)電源輸送模組28，其產生中央處理單元(CPU)電壓圍欄30及外部電壓圍欄32。CPU電壓圍欄30可供給處理器36之一或多個核心38，及外部電壓圍欄32可供給處理器36上的多個其它硬體區塊及一平台控制器中樞器(PCH) 40。處理器36之PMU 34可在處理器36之硬體區塊的晶粒時鐘及/或電源閘上操作，而PCH 40的PMU 22可在PCH 40之硬體區塊的晶粒時鐘及/或電源閘上操作。
PCH 40可將記憶體對映暫存器24暴露於OSPM 26，OSPM 26可將電源管理相關資料即時寫至暫存器24。於該說明例中，暫存器24包括狀態暫存器(VT_PM_STS)、指令暫存器(VT_PM_CMD)、次系統控制暫存器(VT_PM_SSC)及次系統狀態暫存器(VT_PM_SSS)。如此，OSPM 26可將個別電源管理請求(例如請求將裝置從D0變遷至D3)寫至指令暫存器及控制暫存器，PMU 22可讀取暫存器24內容來做出在虛擬化環境中的平台層面電源管理決策。此外，PMU 22可藉寫至狀態暫存器而報告平台層面決定的結果，其中OSPM 26可讀取暫存器24內容來決定該等結果。
現在轉向第3圖，顯示虛擬化系統42。系統42可以是具有計算功能(例如個人數位助理器/PDA、膝上型電腦)、通訊功能(例如無線智慧型手機)、虛擬功能、媒體播放功能、或其任一種組合(例如行動網際網路裝置/MID)之行動平台的部件。於該說明例中，系統42包括處理器44、圖形記憶體控制器中樞器(GMCH) 46、圖形控制器48、平台控制器中樞器(PCH) 50、系統記憶體52、基本輸出入系統(BIOS)記憶體54、網路控制器56、固態碟(SSD) 58及一或多個其它控制器60。處理器44可包括有一個或數個處理器核心62的核心區，如前記，處理器44可基於效能及/或電源管理考量而使得其核心62進入一或多個作用態及/或閒置態。
例示說明的處理器44係與GMCH 46整合至共用單晶片系統(SoC)上。另外，處理器44可透過介面諸如，前端匯流排(FSB)、點對點互連組織結構、或任何其它適當介面而與GMCH 46通訊。GMCH 46偶爾稱作為晶片組的北橋或北方複體，可透過記憶體匯流排而與系統記憶體52通訊，其中該系統記憶體52可包括動態隨機存取記憶體(DRAM)模組，該等模組可結合成單列直插記憶體模組(SIMM)、雙列直插記憶體模組(DIMM)、小型輪廓DIMM(SODIMM)等。
GMCH 46也透過圖形匯流排諸如，PCI快速圖形(PEG，例如周邊組件互連體/PCI快速x16圖形150W-ATX規格1.0，PCI特別關注群)匯流排或加速圖形埠(例如AGP V3.0介面規格，2002年9月)匯流排而與圖形控制器48通訊。處理器44也可透過中樞器匯流排與PCH 50通訊。於一個實施例中，中樞器匯流排為直接媒體介面(DMI)匯流排。PCH 50也可與處理器44及GMCH 46結合至共用SoC上。
例示說明的PCH 50偶爾稱作為晶片組之南橋或南方複體，作為主機裝置功能且與網路控制器56通訊，可提供非在平台上通訊功能用於寬廣多項目的，諸如小區式電話(例如W-CDMA(UMTS)、CDMA2000(IS-856/IS-2000)等)、WiFi(例如IEEE 802.11，1999年版，LAN/MAN無線LAN)、藍牙(例如IEEE 802.15.1-2005，無線個人區域網路)、WiMax(例如IEEE 802.16-2004，LAN/MAN寬帶無線LAN)、全球定位系統(GPS)、展頻譜(例如900 MHz)及其它射頻(RF)電話用途。PCH 50也可包括一或多個無線硬體電路區塊64來支援此項功能。
SSD 58可包括一或多個NAND晶片且可用來提供高容量資料儲存及/或顯著量並行性。也可有下述解決辦法包括NAND控制器體現為分開的特定應用積體電路(ASIC)控制器連結至標準匯流排上的PCH 50，諸如串列ATA(SATA，例如SATA Rev. 3.0規格，2009年5月27日，SATA國際組織/SATA-IO)匯流排、或PCI快速圖形(PEG，例如周邊組件互連體/PCI快速x16圖形150W-ATX規格1.0，PCI特別關注群)匯流排。據此，SSD 58可經組配來依據下列協定而與PCH 50的一或多個儲存電路區塊66通訊，諸如開放式NAND快閃介面(例如ONFI規格，版本2.2，2009年10月7日)協定或其它適當協定。SSD 58也可用作為USB(通用串列匯流排，例如USB規格2.0，USB體現者論壇)快閃儲存裝置。
其它控制器60可與PCH 50通訊來支援成像裝置以及用戶介面裝置，諸如顯示器、鍵盤、滑鼠等來允許用戶與系統10互動及接收來自系統的資訊。於成像裝置之情況下，PCH 50可包括一或多個成像電路區塊68來支援此等功能。
系統42可執行多個作業系統(OS)，其中各個OS及系統42的一或多個組件界定一個VM(虛擬機器)。此外各個OS可包括一個OSPM，其事針對裝置、核心及/或系統42整體做電源管理決策，及遞交此等決定給VMM邏輯作為電源管理請求。如前文已述，VMM邏輯可評估電源管理請求，及將平台全面性考量列入考慮而做出適當決定。舉例言之，VMM邏輯可相對應於推崇電源管理請求18(第1圖)的電源狀態，而將硬體區塊64、66、68中之一或多者置於低電源模式。
第4圖顯示於虛擬化行動平台中管理電源之方法70。方法70可使用組合軟體作為韌體及/或儲存在記憶體諸如，隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可規劃ROM(PROM)、快速聯結控制頻道等或其任一種組合之機器-或電腦-可讀取儲存媒體的邏輯指令之集合而於固定功能硬體體現。
處理方塊72提供讀取專用於電源管理的記憶體對映之暫存器集合。如前文記述，暫存器可包括一或多個狀態暫存器、指令暫存器、及控制暫存器，視何者合宜而定可駐在平台控制器中樞器(PCH) 50(第4圖)、處理器44(第4圖)、或平台上它處，暫存器可含有來自在平台上執行的多個作業系統的電源管理請求。基於目前懸置中的電源管理請求，在方塊74可決定電源狀態，及於方塊76，電源狀態可施加至平台。
如此，此處所述技術可於以虛擬化技術(VT)為基礎的下一代行動平台中提供用以體現電源管理決定的架構性框架。舉例言之，解決辦法可虛擬化諸如，裝置、CPU、晶片組、跨越多個作業系統的加速度計區塊等電源有效組件的電源狀態。
本發明之實施例適用於全部各型半導體積體電路(「IC」)晶片。此等IC晶片之實例包括但非限於處理器、控制器、晶片組組件、可規劃邏輯陣列(PLA)、記憶體晶片、網路晶片、單晶片系統(SoC)、SSD/NAND控制器ASIC等。此外，於若干此等圖式中，信號導體線路係以線路表示。有些線路較粗，來指示較多組成信號路徑；具有數字標示，來指示組成信號路徑號碼；及/或在一或多個末端具有箭頭，來指示一次資訊流方向。但如此，不應以限制性意義解譯之。反而，此等額外細節可連結一或多個具體實施例使用來協助電路的更容易瞭解。任何表示的信號線無論是否具有額外資訊，實際上皆可包含一或多個信號，該等信號可於多個方向行進，且可以任何適當型別的信號方案體現，例如以差異對體現的數位線路或類比線路、光纖線路、及/或單端線路。
已經給定大小/模型/數值/範圍之實例，但本發明之實施例並非囿限於此。製造技術(例如微影術)隨著時間而變成熟時，預期可製造更小型尺寸的裝置。此外，為求例示說明及討論的簡明，及因而不遮掩本發明之實施例的某些構面，眾所周知連結至IC晶片及其它組件的火線/地線連結可能顯示或可能不顯示於附圖。又復，配置可以方塊圖形式顯示以免遮掩本發明之實施例，及又有鑑於下述事實，有關此等方塊圖配置之體現的特定特徵係與該實施例將體現的平台有高度相依性，換言之，此等特定特徵應有確落在熟諳技藝人士的技巧範圍內。雖然陳述特定細節(例如電路)以描述本發明之具體實施例，但熟諳技藝人士顯然易知本發明之實施例可不含此等特定細節或有細節變化而實施。詳細說明部分須視為說明性而非限制性。
「耦合」一詞於此處係用來指關注組件間的任一型關係，包括直接或間接，且可應用至電氣、機械、流體、光學、電磁、電機、或其它連結。此外，「第一」、「第二」等詞用於此處只為求方便討論，除非另行指示否則不具任何特殊時間性或時間次序性意義。
熟諳技藝人士從前文詳細說明部分將瞭解本發明之實施例的廣義技術可以多種形式體現。因此，雖然本發明之實施例已經就其特定實例描述，但因熟諳技藝人士當研讀附圖、說明書、及後文申請專利範圍時其它修改將變成顯然自明，故本發明之實施例的真正範圍不應受此所限。
10．．．方案
12．．．作業系統(OS)
12a．．．主OS
12b、12c．．．賓OS
14．．．電源管理決定/請求
14a-c．．．電源管理請求
16．．．虛擬機器管理(VMM)邏輯
18．．．推崇電源管理請求
20．．．架構
22、34．．．電源管理單元(PMU)
24．．．記憶體對映暫存器
26．．．作業系統電源管理層(OSPM)
26a、26b．．．賓OS電源管理層
28．．．混合信號積體電路(MSIC)電源輸送模組
30．．．CPU電壓圍欄
32．．．外部電壓圍欄
36．．．處理器
38、62．．．核心
40、50．．．平台控制器中樞器(PCH)
42．．．虛擬化系統
44．．．處理器
46．．．圖形記憶體控制器中樞器(GMCH)
48．．．圖形控制器
52．．．系統記憶體
54．．．基本輸出入系統(BIOS)記憶體
56．．．網路控制器
58．．．固態碟(SSD)
60．．．其它控制器
62．．．處理器核心
64．．．無線電路區塊
66．．．儲存電路區塊
68．．．成像電路區塊
70．．．方法
72、74、76．．．處理方塊
第1圖為依據一實施例電源管理虛擬化方案之實例之方塊圖；
第2圖為依據一實施例具有虛擬化共-處理器的電源管理架構之實例之方塊圖；
第3圖為依據一實施例行動平台之實例之方塊圖；及
第4圖為依據一實施例在行動平台中管理電源之方法實例之方塊圖。
70．．．方法
72、74、76．．．處理方塊

Claims (24)

  1. 一種方法，其係包含：基於來自在一行動平台上執行之一第一作業系統之一第一電源管理請求及來自在該行動平台上執行之一第二作業系統之一第二電源管理請求而決定一電源狀態，其中該第一作業系統及該行動平台之一或多個組件界定一第一虛擬機器，及該第二作業系統及該行動平台之一或多個組件界定一第二虛擬機器；基於來自該第一作業系統之一第一效能管理請求及來自該第二作業系統之一第二效能管理請求而決定一效能狀態；及將該電源狀態及該效能狀態施加至該行動平台，其中該第一電源管理請求識別一第一電源狀態及該第二電源管理請求識別一第二電源狀態，且決定該電源狀態包括從該第一及第二電源狀態中選出一最淺的電源狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其係進一步包括從專用於電源管理之一暫存器集合中讀取該第一及第二電源管理請求。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該暫存器集合包括一狀態暫存器、一指令暫存器及一控制暫存器中之至少一者。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其係進一步包括將該暫存器集合對映至一記憶體空間。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中將該電源狀態施加至該行動平台包括將該行動平台之一硬體區塊置於相對應於該電源狀態之一低電源模式。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該硬體區塊包括一無線電路區塊、一儲存電路區塊及一成像電路區塊中之至少一者。
  7. 一種裝置，其係包含：虛擬機器管理邏輯，其用以執行下列動作，基於來自用以在一行動平台上執行之一第一作業系統之一第一電源管理請求及來自用以在該行動平台上執行之一第二作業系統之一第二電源管理請求而決定一電源狀態，其中該第一作業系統及該行動平台之一或多個組件係用以界定一第一虛擬機器，及該第二作業系統及該行動平台之一或多個組件係用以界定一第二虛擬機器，基於來自該第一作業系統之一第一效能管理請求及來自該第二作業系統之一第二效能管理請求而決定一效能狀態，及將該電源狀態及該效能狀態施加至該行動平台，其中該第一電源管理請求係用以識別一第一電源狀態及該第二電源管理請求係用以識別一第二電源狀態，及該虛擬機器管理邏輯係用以從該第一及第二電源狀態中選出一最淺的電源狀態。
  8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其係進一步包括專用於 電源管理之一暫存器集合，及該虛擬機器管理邏輯之該電源管理單元係用以從該暫存器集合中讀取該第一及第二電源管理請求。
  9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該暫存器集合包括一狀態暫存器、一指令暫存器及一控制暫存器中之至少一者。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該虛擬機器管理邏輯係用以將該暫存器集合對映至一記憶體空間。
  11. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該虛擬機器管理邏輯係用以將該行動平台之一硬體區塊置於相對應於該電源狀態之一低電源模式。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中該硬體區塊係用以包括一無線電路區塊、一儲存電路區塊及一成像電路區塊中之至少一者。
  13. 一種系統，其係包含：一行動平台，其用以執行一第一作業系統及一第二作業系統，其中該第一作業系統及該行動平台之一或多個組件係用以界定一第一虛擬機器，及該第二作業系統及該行動平台之一或多個組件係用以界定一第二虛擬機器；及虛擬機器管理邏輯，其具有一有一電源管理單元的共處理器，該虛擬機器管理邏輯係用以執行下列動作，基於來自該第一作業系統之一第一電源管理請求及來自該第二作業系統之一第二電源管理請求而決定 一電源狀態，基於來自該第一作業系統之一第一效能管理請求及來自該第二作業系統之一第二效能管理請求而決定一效能狀態，及將該電源狀態及該效能狀態施加至該行動平台，其中該第一電源管理請求係用以識別一第一電源狀態及該第二電源管理請求係用以識別一第二電源狀態，及該虛擬機器管理邏輯係用以從該第一及第二電源狀態中選出一最淺的電源狀態。
  14. 如申請專利範圍第13項之系統，其係進一步包括專用於電源管理之一暫存器集合，及該虛擬機器管理邏輯之該電源管理單元係用以從該暫存器集合中讀取該第一及第二電源管理請求。
  15. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該暫存器集合包括一狀態暫存器、一指令暫存器及一控制暫存器中之至少一者。
  16. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該虛擬機器管理邏輯係用以將該暫存器集合對映至一記憶體空間。
  17. 如申請專利範圍第13項之系統，其中該行動平台包括一硬體區塊，及該虛擬機器管理邏輯係用以將該硬體區塊置於相對應於該電源狀態之一低電源模式。
  18. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該硬體區塊係包括一無線電路區塊、一儲存電路區塊及一成像電路區塊中之至少一者。
  19. 一種電腦可讀取儲存媒體，其包含一組指令，該等指令若執行時使得一行動平台執行下列動作：基於來自用以在該行動平台上執行之一第一作業系統之一第一電源管理請求及來自用以在該行動平台上執行之一第二作業系統之一第二電源管理請求而決定一電源狀態，其中該第一作業系統及該行動平台之一或多個組件係用以界定一第一虛擬機器，及該第二作業系統及該行動平台之一或多個組件係用以界定一第二虛擬機器；基於來自該第一作業系統之一第一效能管理請求及來自該第二作業系統之一第二效能管理請求而決定一效能狀態；及將該電源狀態及該效能狀態施加至該行動平台，其中該第一電源管理請求係用以識別一第一電源狀態及該第二電源管理請求係用以識別一第二電源狀態，及該等指令若執行時使得該行動平台從該第一及第二電源狀態中選出一最淺的電源狀態。
  20. 如申請專利範圍第19項之媒體，其中該等指令若執行時使得該行動平台從用以專用於電源管理之一暫存器集合中讀取該第一及第二電源管理請求。
  21. 如申請專利範圍第20項之媒體，其中該暫存器集合係用以包括一狀態暫存器、一指令暫存器及一控制暫存器中之至少一者。
  22. 如申請專利範圍第20項之媒體，其中該等指令若執行時 使得該行動平台將該暫存器集合對映至一記憶體空間。
  23. 如申請專利範圍第19項之媒體，其中該等指令若執行時使得該行動平台將該行動平台之一硬體區塊置於相對應於該電源狀態之一低電源模式。
  24. 如申請專利範圍第23項之媒體，其中該硬體區塊係用以包括一無線電路區塊、一儲存電路區塊及一成像電路區塊中之至少一者。
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