TWI577140B - 在無線通訊系統中管理不連續接收之方法及相關無線通訊系統 - Google Patents

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Description

在無線通訊系統中管理不連續接收之方法及相關無線通訊系統
本發明相關於一種在無線通訊系統中管理不連續接收之方法及相關無線通訊系統,尤指一種在無線通訊系統中管理不連續接收之方法及相關無線通訊系統以降低耗能和網路發信時發生遺失或延遲的可能性。
無線發射/接收單元(wireless transmit/receive unit, WTRU)可透過一網路來和一遠端裝置進行通訊。透過機器對機器(machine-to-machine, M2M)技術或機器型態通訊(machine type communication, MTC),無線發射/接收單元可直接和其它裝置溝通,而不需要等待使用者下達命令。機器型態通訊的無線發射/接收單元可在一時間控制模式下運作,其中無線發射/接收單元會定期地連線至網路以傳送資料給網路或從網路接收更新資料。
機器型態通訊的無線發射/接收單元包含用於遠端維護、遠端計量或遠端監控之感測器,其通常由電池來供應運作時所需之電力,因此當需要替數量很多的無線發射/接收單元更換電池或充電時會造成一筆可觀的開銷。即使機器型態通訊的無線發射/接收單元能由外部電源來供電,節省耗電也是重要訴求。為了省電目的,第三代合作計畫(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)無線通訊系統常採用不連續接收(discontinuous reception, DRX)架構。在監測網路傳呼(paging)訊號的期間,使用者裝置(user equipment, UE)會定期地關閉其接收器以減少耗能。由於DRX週期越長,節能效果越好,3GPP針對機器型態通訊和其它類型的行動數據應用通訊提出一種延伸不連續接收(extended discontinuous reception, E-DRX)架構。
然而,現有的E-DRX技術應用在機器型態通訊時有不少侷限。首先,由於機器型態通訊並不一定能允許資料延遲,現有E-DRX技術使用固定的長DRX週期可能會讓機器型態通訊的無線發射/接收單元無法接收到網路傳呼訊號,進而發生資料遺失或延遲。此外,長DRX週期會在受話(mobile terminated, MT)應用中造成資料延遲,無線發射/接收單元可能無法及時地接收電話,甚至通話遺失。因此,需要一種能在無線通訊系統中管理不連續接收之方法及相關無線通訊系統,以降低耗能和網路發信時發生遺失或延遲的可能性。
本發明提供一種在一無線通訊系統中管理DRX之方法,該無線通訊系統包含複數個WTRU和一網路。該方法包含對該複數個WTRU中N個WTRU進行預先配置以使該N個WTRU被識別成屬於一特定傳呼群組;該特定傳呼群組中至少一WTRU傳送相關於預定監測之一申請要求至該網路;該網路依據從該特定傳呼群組接收到申請要求之數量和該網路之一傳呼週期來決定該特定傳呼群組之一DRX設定;以及該複數個WTRU中該N個WTRU依據該DRX設定來對一傳呼頻道進行預定監測。其中,在一特定時間點當網路發信依照該傳呼週期抵達時,該N個WTRU中的A個WTRU呈開啟以監測該傳呼頻道,而該N個無線發射/接收單元中的B個WTRU呈關閉,A 和B為正整數,N為A和B之加總,且A小於N。
本發明另提供一種可管理 DRX之無線通訊系統,其包含複數個WTRU和一網路。該複數個WTRU預先配置成使得該複數個WTRU中N個WTRU被識別成屬於一特定傳呼群組。該N個WTRU用來傳送相關於預定監測之申請要求,以及依據一DRX設定來對一傳呼頻道進行預定監測。該網路依據從該特定傳呼群組接收到申請要求之數量和該網路之一傳呼週期來決定該特定傳呼群組之一DRX設定。其中,在一特定時間點當網路發信依照該傳呼週期抵達時,該N個WTRU中的A個WTRU呈開啟以監測該傳呼頻道,而該N個無線發射/接收單元中的B個WTRU呈關閉,A 和B為正整數,N為A和B之加總,且A小於N。
本發明的目的在於提供一種在一無線通訊系統中管理DRX之方法,以降低耗能和網路發信(network signaling)時發生遺失或延遲的可能性。本發明可應用在不同無線技術之通訊系統,例如電機電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) 802.16、IEEE 802-20、歐洲通訊標準協會(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)、通用陸地無線存取(Universal Terrestrial Radio Access , UTRA)、演進式通用陸地無線存取 (E-UTRA)、長期演進技術(Long Term Evolution, LTE),或進階長期演進技術(LTE-A)等。然而,無線通訊系統採用之無線技術並不限定本發明之範疇。
第1圖為本發明實施例一無線通訊系統中一無線發射/接收單元100之示意圖。無線發射/接收單元100包含一資料收集模組102、一應用模組104、一處理電路106、一連線模組108,以及一設定模組110。
資料收集模組102可包含一個或多個感測器或計量器,可定期性、間歇性或不規律地收集資料。應用模組104可安排將資料收集模組102收集到的資料傳送至無線通訊系統中之一網路,或依據特定應用的協定或安排來安排網路內的資訊交換。處理電路106可指示無線發射/接收單元100依據從網路接收到之DRX設定來對傳呼頻道進行預定監測。
連線單元108可包含一個或多個數據機(modem)、數據機庫(modem bank)、乙太網(Ethernet)裝置、通用序列匯流排(universal serial bus, USB)裝置、序列介面、光纖分散式數據介面(fiber distributed data interface, FDDI)裝置、無線區域網路(wireless local area network, WLAN)裝置、分碼多重存取(code division multiple access, CDMA)裝置、無線收發裝置、全球互通微波存取(worldwide interoperability for microwave access, WiMAX)裝置,或/及其它現有連網裝置。連線單元108亦可採用點對點(point-to-point, P2P)通訊技術和其它無線發射/接收單元溝通,例如採用鄰近服務(Proximity Services, ProSe), ZigBee 或無線保真(wireless fidelity, WiFi)等技術。然而,連線單元108之類型並不限定本發明之範疇。
設定模組110可驗證無線發射/接收單元100的狀態、提供和網路通訊所需之認證/識別資訊與程序,以及幫助網路安排無線發射/接收單元100的特徵。安排給無線發射/接收單元100之特徵可相關於其移動性、位置、傳輸類型、操作模式,及/或時間容差(time tolerance)等。
在本發明中,無線發射/接收單元100可為一MTC裝置,例如電表、環境偵測器、監視器、交通流量監測器,或其他類型的MTC裝置。然而,無線發射/接收單元100之種類或架構並不限定本發明之範疇。
本發明管理DRX方法的特色在於提供輪流監測傳呼(Take-Turn-to-Monitor-Paging),依據網路期望的傳呼週期,同一傳呼群組中的複數個無線發射/接收單元會被分配不同的DRX程序。
第2圖為本發明實施例中在一無線通訊系統中管理DRX方法之流程圖,其包含下列步驟:
步驟210:  對複數個無線發射/接收單元進行預先配置(pre-configuration);執行步驟220。
步驟220:  將複數個無線發射/接收單元分別安置在應用場所;執行步驟230。
步驟230:  一個或多個無線發射/接收單元傳送相關於預定監測(scheduled monitoring)之一申請要求至網路;執行步驟240。
步驟240:  網路決定一特定傳呼群組之一DRX設定;執行步驟250。
步驟250:  網路將DRX設定傳送至特定傳呼群組中所有無線發射/接收單元;執行步驟260。
步驟260:  特定傳呼群組中的無線發射/接收單元依據DRX設定來對傳呼頻道進行預定監測。
第3圖為本發明另一實施例中在一無線通訊系統中管理DRX方法之流程圖,其包含下列步驟:
步驟210:  對複數個無線發射/接收單元進行預先配置;執行步驟220。
步驟220:  將複數個無線發射/接收單元分別安置在應用場所;執行步驟230。
步驟230:  一個或多個無線發射/接收單元傳送相關於預定監測之一申請要求至網路;執行步驟240。
步驟240:  網路決定一特定傳呼群組之一DRX設定;執行步驟252。
步驟252:  網路將DRX設定傳送至特定傳呼群組中至少一無線發射/接收單元;執行步驟254。
步驟254:  該至少一無線發射/接收單元網路將DRX設定傳送至特定傳呼群組中其它無線發射/接收單元;執行步驟260。
步驟260:  特定傳呼群組中的無線發射/接收單元依據DRX設定來對傳呼頻道進行預定監測。
在步驟210中,預先配置的目的在於替同一傳呼群組中所有無線發射/接收單元產生一個唯一群組識別(unique group ID)。在一實施例中,每一無線發射/接收單元可使用ProSe、ZigBee或WiFi等通訊技術來進行預先配置。在另一實施例中,網路可執行預先配置,以使每一傳呼群組都能分配到各自的唯一群組識別。
在本發明中,同一傳呼群組中所有無線發射/接收單元具備下列特徵,這些特徵可由相對應設定模組106來安排。
(1) 同一傳呼群組中所有無線發射/接收單元具備低移動性或為固定;
(2) 同一傳呼群組中所有無線發射/接收單元之位置皆在彼此的通訊範圍內;
(3) 同一傳呼群組中所有無線發射/接收單元是為了相同目的來使用,或是為了回報相同資料。
在步驟220中,複數個無線發射/接收單元會被分別安置在應用場所。舉例來說,複數個無線發射/接收單元可被分派至不同工作場所以進行上述MTC應用。在本發明中,特定傳呼群組中所有無線發射/接收單元可為了同樣的應用而被安置在應用場所。
在步驟230中,一個或多個無線發射/接收單元可傳送相關於預定監測之申請要求至網路。這些傳送申請要求之一個或多個無線發射/接收單元可能屬於同一傳呼群組,或是分別屬於不同傳呼群組。每一申請要求至少包含一傳呼群組識別,並可另包含一指標、一實施時間間隔,及/或一群組大小。申請要求中的傳呼群組識別為在進行預先配置時分配給相對應傳呼群組中所有無線發射/接收單元之唯一識別資料。因此,在收到兩個無線發射/接收單元傳送之申請要求時,網路可依據傳呼群組識別來判斷這兩個無線發射/接收單元是否屬於同一傳呼群組。
若在其它程序中也會使用申請要求,申請要求之指標可用來告知網路目前的申請要求係相關於對傳呼頻道進行預定監測。若申請要求僅會用於相關於對傳呼頻道進行預定監測之單一程序,申請要求可以不包含指標。
申請要求之群組大小可告知特定傳呼群組所包含的無線發射/接收單元數量。在第一次從一特定傳呼群組收到相關於對傳呼頻道進行預定監測之申請要求時,網路可從群組大小得知此特定傳呼群組包含6個無線發射/接收單元。在這種狀況下,網路會在接收到此特定傳呼群組中6個無線發射/接收單元發送之申請要求後開始執行步驟240。
申請要求之實施時間間隔可告知網路在決定DRX設定前需要等待的一最長時間。在一實施例中,特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元可在使用ProSe、ZigBee或WiFi等通訊技術來進行預先配置時決定實施時間間隔。在另一實施例中,實施時間間隔可由網路來決定。然而,實施時間間隔之方式並不限定本發明之範疇。當在步驟210執行預先配置後,特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元皆會在實施時間間隔內發送相關於預定監測之申請要求至網路。在這種狀況下,網路從此特定傳呼群組接收到的第一個申請要求後,會在經過實施時間間隔後開始執行步驟240。
在步驟240中,網路會決定特定傳呼群組之DRX設定。DRX設定可包特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元之監測週期(monitoring cycle)和起始偏移量(start offset)。假設網路期望的傳呼週期為Ln,且網路已從特定傳呼群組接收到相關於預定監測之x個申請要求(x為大於1之整數),此時特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元之監測週期Ld和各自的起始偏移量d1~dx可由下列公式來表示:   Ld=x*Ln                                                            … (1) d1=T1, d2=T1+Ln,…, dx=T1+Ln*(x-1)                  … (2)
如公式(1)所示,特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元之監測週期Ld其長度為網路期望傳呼週期Ln的x倍。換句話說,特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元係以延伸監測週期的架構來監測網路發送的傳呼訊息,因此能減少能量消耗。
如公式(2)所示,起始偏移量d1~dx分別代表特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元之監測週期Ld的起始點。起始偏移量d1~dx之值由特定傳呼群組所包含無線發射/接收單元的數量、網路傳呼週期的起始點,以及網路所採用的時序架構來決定,其中網路所採用的時序架構可為系統訊框編號(system frame number, SFN)。
在第2圖所示之實施例中,網路在步驟250中會將DRX設定傳送至特定傳呼群組中所有無線發射/接收單元。在步驟260中,特定傳呼群組中的無線發射/接收單元會依據DRX設定來對傳呼頻道進行預定監測。
在第3圖所示之實施例中,網路在步驟252中會將DRX設定傳送至特定傳呼群組中至少一無線發射/接收單元。在步驟254中,該至少一無線發射/接收單元可使用ProSe、ZigBee或WiFi等通訊技術來將DRX設定傳送至特定傳呼群組中其它無線發射/接收單元。在步驟260中,特定傳呼群組中的無線發射/接收單元會依據DRX設定來對傳呼頻道進行預定監測。
第4圖和第5圖為本發明實施例對傳呼頻道進行預定監測時之時序圖。假設特定傳呼群組包含6個無線發射/接收單元WTRU1~WTRU6,圖表40顯示了網路的期望DRX架構,第4圖中的圖表41~46顯示了無線發射/接收單元WTRU1~WTRU6的實際延伸監測週期架構,而第5圖中的圖表51~56顯示了無線發射/接收單元WTRU1~WTRU6的實際延伸監測週期架構。本發明無線發射/接收單元WTRU1~WTRU6採用不同的延伸監測週期架構,安排給特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元的DRX週期長度Ln皆不相同。更詳細地說,無線發射/接收單元WTRU1之延伸監測週期架構相關於一DRX週期L1和一起始偏移量d1,無線發射/接收單元WTRU2之延伸監測週期架構相關於一DRX週期L2和一起始偏移量d2,無線發射/接收單元WTRU3之延伸監測週期架構相關於一DRX週期L3和一起始偏移量d3,無線發射/接收單元WTRU4之延伸監測週期架構相關於一DRX週期L4和一起始偏移量d4,無線發射/接收單元WTRU5之延伸監測週期架構相關於一DRX週期L5和一起始偏移量d5,而無線發射/接收單元WTRU6之延伸監測週期架構相關於一DRX週期L6和一起始偏移量d6。
在第4圖所示之實施例中,在一特定時間點當網路發信(network signaling)抵達時(例如在時間點T1~T6),特定傳呼群組中只有一個無線發射/接收單元呈開啟以監測該傳呼頻道,其它無線發射/接收單元皆為關閉,例如在時間點T1時僅有無線發射/接收單元WTRU1呈開啟,在時間點T2時僅有無線發射/接收單元WTRU2呈開啟,在時間點T3時僅有無線發射/接收單元WTRU3呈開啟,在時間點T4時僅有無線發射/接收單元WTRU4呈開啟,在時間點T5時僅有無線發射/接收單元WTRU5呈開啟,而在時間點T6時僅有無線發射/接收單元WTRU6呈開啟。更詳細地說,由網路替特定傳呼群組決定的DRX設定為L1=L2=L3=L4=L5=L6=6*Ln, d1=0, d2=Ln, d3=2*Ln, d4=3*Ln,d5=4*Ln 和 d6=5*Ln。由於特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元之監測週期Ld其長度為網路期望傳呼週期Ln的6倍,本發明能減少能量消耗。由於特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元依序監測傳呼頻道(由個別的起始偏移量來控制),特定傳呼群組之等效DRX架構相當於網路的期望DRX架構。因此,本發明能降低耗能和網路發信時發生遺失或延遲的機率。
在第5圖所示之實施例中,在一特定時間點當網路發信抵達時(例如在時間點T1~T6),特定傳呼群組中只有兩個無線發射/接收單元呈開啟以監測該傳呼頻道(呈開啟無線發射/接收單元的數量小於6),其它無線發射/接收單元皆為關閉,例如在時間點T1時僅有無線發射/接收單元WTRU1和WTRU4呈開啟,在時間點T2時僅有無線發射/接收單元WTRU2和WTRU5呈開啟,而在時間點T3時僅有無線發射/接收單元WTRU3和WTRU6呈開啟。更詳細地說,由網路替特定傳呼群組決定的DRX設定為L1=L2=L3=L4=L5=L6=3*Ln, d1=d4=0, d2=d5=Ln和d3=d6=2*Ln。由於特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元之監測週期Ld其長度為網路期望傳呼週期Ln的3倍,本發明能減少能量消耗。由於特定傳呼群組中每一無線發射/接收單元依序監測傳呼頻道(由個別的起始偏移量來控制),特定傳呼群組之等效DRX架構相當於網路的期望DRX架構。因此,本發明能降低耗能和網路發信時發生遺失或延遲的機率。
在本發明一實施例中,在一無線通訊系統中管理DRX之方法可在一無線資源控制(radio resource control, RRC)層來實作。更詳細地說,一個或多個無線發射/接收單元可在步驟230中傳送相關於預定監測之一申請要求至網路中之一基地台,而基地台在步驟240中可決定特定傳呼群組之DRX設定。基地台可為一UTRAN系統之Node-B(NB)或一E-UTRAN系統之演進式Node-B(eNB)。然而,基地台之類型並不限定本發明之範疇。
在本發明另一實施例中,在一無線通訊系統中管理DRX之方法可在一非存取(non-access stratum, NAS)層來實作。更詳細地說,一個或多個無線發射/接收單元可在步驟230中傳送相關於預定監測之一申請要求至網路中之一移動管理單元(mobility management entity, MME),而移動管理單元在步驟240中可決定特定傳呼群組之DRX設定。值得注意的是,移動管理單元之類型並不限定本發明之範疇。
在本發明一實施例中,在一無線通訊系統中管理DRX之方法可應用在採用3GPP傳統不連續接收(legacy DRX)之無線發射/接收單元100,以降低耗能和網路發信時發生遺失或延遲的機率。
在本發明另一實施例中,當無線發射/接收單元100已採用3GPP針對降低耗能所定義之延伸不連續接收(extended DRX)時,本發明更可增加無線發射/接收單元100之休眠週期,進而更加降低耗能和網路發信時發生遺失或延遲的機率。
綜上所述,本發明提供一種在一無線通訊系統中管理DRX之方法,其可降低無線通訊系統之耗能和網路發信時發生遺失或延遲的機率。   以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、WTRU1~WTRU6‧‧‧無線發射/接收單元
102‧‧‧資料收集模組
104‧‧‧應用模組
106‧‧‧處理電路
108‧‧‧連線模組
110‧‧‧設定模組
210~260‧‧‧步驟
第1圖為本發明實施例一無線通訊系統中一無線發射/接收單元之示意圖。 第2圖為本發明一實施例中在一無線通訊系統中管理DRX方法之流程圖。 第3圖為本發明另一實施例中在一無線通訊系統中管理DRX方法之流程圖。第4圖為本發明一實施例中對傳呼頻道進行預定監測時之時序圖。 第5圖為本發明另一實施例中對傳呼頻道進行預定監測時之時序圖。
210~260‧‧‧步驟

Claims (16)

  1. 一種在一無線通訊系統中管理不連續接收(discontinuous reception, DRX)之方法,該無線通訊系統包含複數個無線發射/接收單元(wireless transmit/receive unit, WTRU)和一網路,該方法包含: 對該複數個WTRU中N個WTRU進行預先配置以使該N個WTRU被識別成屬於一特定傳呼群組; 該特定傳呼群組中至少一WTRU傳送相關於預定監測(scheduled monitoring)之一申請要求至該網路; 該網路依據從該特定傳呼群組接收到申請要求之數量和該網路之一傳呼週期來決定該特定傳呼群組之一DRX設定;以及 該複數個WTRU中該N個WTRU依據該DRX設定來對一傳呼頻道進行預定監測,其中: 在一特定時間點當網路發信(network signaling) 依照該傳呼週期抵達時,該N個WTRU中的A個WTRU呈開啟以監測該傳呼頻道,而該N個無線發射/接收單元中的B個WTRU呈關閉; A 和B為正整數; N為A和B之加總;且 A小於N。
  2. 如請求項1所述之方法,其另包含: 該網路傳送該DRX設定至該特定傳呼群組中該N個WTRU。
  3. 如請求項1所述之方法,其另包含: 該網路傳送該DRX設定至該特定傳呼群組中至少一WTRU;以及 該特定傳呼群組中該至少一WTRU傳送該DRX設定至該特定傳呼群組中其它WTRU。
  4. 如請求項1所述之方法,其中對該複數個WTRU中該N個WTRU進行預先配置包含: 針對該特定傳呼群組中該N個WTRU產生一唯一群組識別。
  5. 如請求項4所述之方法,其中相關於預定監測之該申請要求包含一實施時間間隔和該複數個WTRU中該至少一WTRU之該唯一群組識別。
  6. 如請求項5所述之方法,其另包含: 在從該複數個WTRU中該至少一WTRU接收到該申請要求後,該網路在經過該實施時間間隔後開始決定該特定傳呼群組之該DRX設定。
  7. 如請求項4所述之方法,其中相關於預定監測之該申請要求包含一群組大小和該複數個WTRU中該至少一WTRU之該唯一群組識別。
  8. 如請求項7所述之方法,其另包含: 在依據該群組大小判斷已接收到從該特定傳呼群組中所有WTRU所發送之申請要求後,該網路開始決定該特定傳呼群組之該DRX設定。
  9. 如請求項1所述之方法,其中: 該DRX設定包含該複數個WTRU中每一WTRU之一監測週期和一起始偏移量; 該複數個WTRU中每一WTRU之該監測週期長於該網路之該傳呼週期;且 該複數個WTRU中每一WTRU之該起始偏移量係指示該複數個WTRU中每一WTRU之一監測週期的起始點。
  10. 如請求項1所述之方法,其中傳送該DRX設定和決定該特定傳呼群組之該DRX設定係在該無線網路系統內一無線資源控制(radio resource control, RRC)層或一非存取(non-access stratum, NAS)層來實作。
  11. 如請求項1所述之方法,其中該複數個WTRU中該N個WTRU具備下列特徵中至少其中之一: 該N個WTRU具備低移動性或為固定; 該N個WTRU之位置皆位於彼此的通訊範圍內;以及 該N個WTRU是為了一相同目的來使用,或是為了回報相關資料。
  12. 一種可管理不連續接收(discontinuous reception, DRX)之無線通訊系統,其包含: 複數個無線發射/接收單元(wireless transmit/receive unit, WTRU),預先配置成使得該複數個WTRU中N個WTRU被識別成屬於一特定傳呼群組,其中該N個WTRU用來傳送相關於預定監測之申請要求和依據一DRX設定來對一傳呼頻道進行預定監測;以及 一網路,其依據從該特定傳呼群組接收到申請要求之數量和該網路之一傳呼週期來決定該特定傳呼群組之該DRX設定,其中: 在一特定時間點當網路發信(network signaling)依照該傳呼週期抵達時,該N個WTRU中的A個WTRU呈開啟以監測該傳呼頻道,而該N個無線發射/接收單元中的B個WTRU呈關閉; A 和B為正整數; N為A和B之加總;且 A小於N。
  13. 如請求項12所述之無線通訊系統,其中該網路另用來對該特定傳呼群組進行預先配置,進而分配一唯一群組識別給該特定傳呼群組中該N個WTRU。
  14. 如請求項12所述之無線通訊系統,其中該特定傳呼群組中該N個WTRU係使用一點對點通訊技術來產生一唯一群組識別,進而被識別成屬於該特定傳呼群組。
  15. 如請求項12所述之無線通訊系統,其中: 該複數個WTRU中每一WTRU之一監測週期長於該網路之該傳呼週期。
  16. 如請求項12所述之無線通訊系統,其中該複數個WTRU中該N個WTRU具備下列特徵中至少其中之一: 該N個WTRU具備低移動性或為固定; 該N個WTRU之位置皆位於彼此的通訊範圍內;以及 該N個WTRU是為了一相同目的來使用,或是為了回報相關資料。
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