TWI579784B - 兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機 - Google Patents

兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機 Download PDF

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Description

兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機
本創作是關於一種非接觸式晶片卡讀寫機，特別是指可讓不同電子支付/票證營運系統業者所提供之各種感應式晶片卡進行資料交換、存取、金鑰(即：認證碼)交換等混合型快速驗算機制的兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機。
隨著電子商務技術的發展，感應式晶片卡的應用也逐漸融入日常生活中，透過在各店家設置的感應式讀卡機，其具有一安全存取模組與一控制器，該安全存取模組儲存由電子支付/票證營運系統業者提供的一安全認證資料，當感應式晶片卡進入該感應式讀卡機的感應範圍內時，該控制器根據該安全認證資料與該感應式晶片卡的卡號運算出一認證碼以與該感應式晶片卡進行認證，在通過認證後，該感應式讀卡機執行一存取程式軟體以與該感應式晶片卡進行資料交換、存取、金鑰(即：認證碼)交換等驗算機制，進而完成消費或扣款之動作；藉此，使用者只要持一張感應式晶片卡就可進行消費行為，其身上不需攜帶大量現金，為使用者帶來便利。
舉例來說，有應用在交通和小額付費之悠遊卡、一卡通與iCash卡是現今在台灣相當常見的感應式晶片卡，或者安全等級需求更高的銀行所發行的信用卡也包含有感應式晶片卡，更不用說世界不同國家皆都有多數電子支付/票證營運系統業者所發行的感應式晶片卡，因此發行感應式晶片卡的電子支付/票證營運系統業者甚多。
然而，不同電子支付/票證營運系統業者對於自家感應式讀卡機的票卡安全性存取程式軟體彼此不同，因此不同電子支付的/票證營運系統業者各自提供感應式讀卡機給店家，以供用於自家發行的感應式晶片卡。如此一來，分屬不同的電子支付/票證營運系統業者所發行的感應式晶片與感應式讀卡機無法通用，導致店家必須同時置放多數不同的電子支付/票證營運系統業者所提供感應式讀卡機，以供持有各種感應式晶片卡的消費者使用，而所設置的多數感應式讀卡機不但占用空間，且若消費者不小心將持有的感應式晶片卡置放到錯誤的感應式讀卡機，自然無法完成消費動作，消費者發現置放錯誤後必須再將該感應式晶片卡置放到正確的感應式讀卡機，這些動作也造成時間的浪費與使用的困擾。
有鑒於此，本創作之主要目的是提供一種兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機，可全面應用於不同需求之電子支付/票證營運系統業者的感應式晶片卡，且採用多工同步驗證各電子支付/票證營運系統業者之金鑰機制，可在極短時間(例如0.5秒以內)完成卡片交易，不因增加新的電子支付/票證營運系統業者而降低驗證速度。因各電子支付/票證營運系統業者規模與市場機制不同，本創作可因應經濟效益和感應式晶片卡之金鑰(認證碼)安全程序風險管理等級之不同需求。
本創作兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機包含： 一天線單元，供感應一感應式晶片卡； 一卡型卡號辨識單元，連接該天線單元以供讀取該感應式晶片卡的一卡號； 複數安全存取模組，係分別對應複數不同的電子支付/票證營運系統業者； 複數安全性程序控制器，各該安全性程序控制器連接該些安全存取模組當中的至少兩安全存取模組，以根據該卡號與所對應之該至少兩安全存取模組進行運算得到複數認證碼；各該安全性程序控制器的儲存有對應於所連接之該至少兩安全存取模組的一複合式票卡安全性存取程式軟體；以及 一主控制器，具有複數輸出/輸入腳位以分別連接該卡型卡號辨識單元、該些安全性程序控制器以及直接連接該些安全存取模組當中的至少一安全存取模組，且該主控制器與該些安全性程序控制器分別連接相異的安全存取模組；該主控制器根據該卡號以及其所連接的該至少一安全存取模組進行運算得到至少一認證碼，且該主控制器將該卡號以多工模式同時傳送給該些安全性程序控制器後而得到該些安全性程序控制器所運算產生的認證碼，其中，該些安全性程序控制器與該主控制器係多工同步地運算所述認證碼；該主控制器儲存有一獨立票卡安全性存取程式軟體，其對應於所連接的該至少一安全存取模組； 該主控制器根據所述認證碼逐一測試該感應式晶片卡以得到被該感應式晶片卡檢驗為正確的一認證碼，再由產生被檢驗為正確的該認證碼的任一安全性程序控制器或該主控制器執行該複合式票卡安全性存取程式軟體或該獨立票卡安全性存取程式軟體。
本創作具體功效說明如下：
1.根據本創作的兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機，該些安全存取模組係分別對應複數不同的電子支付/票證營運系統業者，因此本創作可整合多數不同的電子支付/票證營運系統業者，可供用於不同電子支付/票證營運系統業者的感應式晶片卡，以與各式感應式晶片卡完成資料交換、存取、金鑰(即：認證碼)交換等驗算機制。相較於先前技術，對於店家而言，僅需提供一台本創作的兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機即可，不佔用空間，對於消費者而言，只要持感應式晶片卡直接讓本創作的讀寫裝置進行感應即可，消費者不需分辨所持有的感應式晶片卡是屬於哪家電子支付/票證營運系統業者，使用便利性大幅提升。
2.該些安全性程序控制器與該主控制器係多工同步地運算認證碼，如此一來，不論所連接的安全存取模組數量的多寡，該些安全性程序控制器與該主控制器能快速地(例如在0.5秒內)運算出認證碼並完成卡片交易，具有處理速度的優勢，不因增加新的電子支付/票證營運系統業者而降低驗證速度。
3.本創作係由一個安全性程序控制器對應多個安全存取模組，且由一個主控制器對應至少一個安全儲存模組，換言之，該些安全性程序控制器與該主控制器的總數量係低於該些安全存取模組的總數量，本創作以數量較少的安全性程序控制器與該主控制器即可運算得到數量較多之安全存取模組的認證碼，可有效節省設置安全性程序控制器與主控制器的成本，符合經濟效益。
4.該些安全性程序控制器與該主控制器彼此獨立設置，因此各自的複合式票卡安全性存取程式軟體與獨立票卡安全性存取程式軟體彼此獨立且互不相關，當任一安全性程序控制器之複合式票卡安全性存取程式軟體有異動時，其不會影響其他安全性程序控制器的複合式票卡安全性存取程式軟體與該主控制器的獨立票卡安全性存取程式軟體，使本創作的複合式票卡安全性存取程式軟體與獨立票卡安全性存取程式軟體兼具獨立性與安全性。
5.各電子支付/票證營運系統業者規模和市場機制不同，舉例來說，有些電子支付/票證營運業者彼此是集團或聯盟關係，因此可共用一組安全性程序控制器以處理其安全存取模組們(SAMs)，並相互管理感應式晶片卡安全金鑰(認證碼)機制；或有電子支付/票證營運業者對於感應式晶片卡安全金鑰(認證碼)機制要求最高等級，必須有專屬獨立之安全性程序控制器以處理其安全存取模組(SAM)；但也有些電子支付/票證營運業者則在意兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機之成本，故相對於感應式晶片卡金鑰(認證碼)交換機制安全管理要求等級則可降低，不須專屬獨立之安全性程序控制器，可與其他業者共用。本創作皆可滿足前述電子支付/票證營運系統業者規模和市場機制的需求。
請參考圖1，為本創作兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機之實施例的電路方塊示意圖，本創作包含有複數安全存取模組(Security Access Module, SAM)101~120、複數安全性程序控制器(Issuer SAM Controller)21~23、一天線單元31、一卡型卡號辨識單元32與一主控制器40。
各該安全存取模組101~120係供電性連接一電子支付/票證營運系統業者所提供之一安全存取模組卡100a，該安全存取模組卡100a儲存有該電子支付/票證營運系統業者的安全認證資料，於實施例中，各該安全存取模組101~120可包含一插槽100b，該安全存取模組卡100a係插入該插槽100b以形成電性連接，或者安全儲存模組101~120可供直接燒錄儲存有安全認證資料，其中，不同電子支付/票證營運系統業者具有不同的安全認證資料。
各該安全性程序控制器21~23電性連接該些安全存取模組101~120當中的至少兩個安全存取模組，形成一對多的連接結構(即：一個安全性程序控制器對多個安全存取模組)，且不同的安全性程序控制器21~23連接到相異的安全存取模組；換言之，一個安全存取模組101~120僅電性連接其中一個安全性程序控制器21~23，而不會同時電性連接多個安全性程序控制器21~23。各該安全性程序控制器21~23儲存有可程式化的一複合式票卡安全性存取程式軟體210、220、230，各該複合式票卡安全性存取程式軟體210、220、230是由其所對應的該至少兩個安全存取模組的電子支付/票證營運系統業者的複數專屬存取程式軟體整合而成，亦即，不同的電子支付/票證營運系統業者分別有各自不同的專屬票卡安全性存取程式軟體，每一家電子支付/票證營運系統業者在本創作的晶片卡讀寫裝置中需以其專屬票卡安全性存取程式軟體才能與自家的感應式晶片卡50進行資料交換、存取、金鑰(即：認證碼)交換等驗算機制。如此一來，因為該複合式票卡安全性存取程式軟體210、220、230為不同的專屬票卡安全性存取程式軟體的整合，故本創作可對多個不同電子支付/票證營運系統業者之感應式晶片卡50進行資料交換、存取、金鑰交換等驗算機制。
該天線單元31係產生與偵測無線電波，其具有一無線感應範圍。該卡型卡號辨識單元32電性連接該天線單元31，本實施例中，該卡型卡號辨識單元32可為無線頻率讀卡控制晶片。
該主控制器40具有複數輸出/輸入腳位，該些輸出/輸入腳位分別電性連接該卡型卡號辨識單元32與該些安全性程序控制器21~23，或可直接電性連接該些安全存取模組101~120當中的至少一個安全存取模組。該主控制器40與該些安全性程序控制器21~23分別連接相異的安全存取模組101~120，而不重覆連接相同的安全存取模組。該主控制器40可儲存一獨立票卡安全性存取程式軟體41，其對應於該主控制器40所直接連接的該至少一安全存取模組，另一方面，對於該些安全性程序控制器21~23來說，該主控制器40只是扮演中間仲裁與資源分配的仲裁者角色(Arbiter)。其中，當該主控制器40僅直接連接單一個安全存取模組，該獨立票卡安全性存取程式軟體41為一專屬票卡安全性存取程式軟體；當該主控制器40直接連接多個安全存取模組，該獨立票卡安全性存取程式軟體41為一複合式票卡安全性存取程式軟體，如前所述，其即為不同專屬票卡安全性存取程式軟體整合而成。
該主控制器40可包含一通訊介面(圖中未示)，供與外部之電子支付/票證營運系統連線以進行資料傳輸，供執行進一步的應用。
以圖1所示的實施例說明，該實施例包含有二十個安全存取模組101~120，其分別為第1安全存取模組101、第2安全存取模組102、第3安全存取模組103、…、第20安全存取模組120；該實施例包含有三個安全性程序控制器21~23，其分別為第一安全性程序控制器21、第二安全性程序控制器22以及第三安全性程序控制器23，該第一安全性程序控制器21電性連接該第1至該第6安全存取模組101~106，該第二安全性程序控制器22電性連接該第7至該第12安全存取模組107~112，該第三安全性程序控制器23電性連接該第13至該第18安全存取模組113~118，該主控制器40直接電性連接該第19與該第20安全存取模組119、120。
以下說明本創作實施例的控制動作，一般而言，感應式晶片卡50包含有一晶片51與一天線52，當該感應式晶片卡50進入本創作之天線單元31的無線感應範圍內，該感應式晶片卡50與本創作通過天線51與天線單元31彼此連線，使本創作的該卡型卡號辨識單元32可讀取該感應式晶片卡50之晶片51的卡號。當該卡型卡號辨識單元32得到該感應式晶片卡50的卡號後，將該卡號傳送給該主控制器40。當該主控制器40接收該卡號後，該主控制器40係以多工模式(Multiplexing)將該卡號同時傳送給該些安全性程序控制器21~23，該主控制器40並接收該第19與該第20安全存取模組119、120的安全認證資料。
當該些安全性程序控制器21~23接收該卡號後，該些安全性程序控制器21~23係同步運行，該第一安全性程序控制器21根據該卡號與其對應之第1至第6安全存取模組101~106的安全認證資料逐一進行運算而得到六組認證碼；同樣地，該第二安全性程序控制器22同時根據該卡號與該第7至該第12安全存取模組107~112的安全認證資料逐一進行運算而得到六組認證碼，該第三安全性程序控制器23同時根據該卡號與該第13至該第18安全存取模組113~118的安全認證資料逐一進行運算而得到六組認證碼。同時，該主控制器40也根據該卡號與該第19、該第20安全存取模組119、120的安全認證資料逐一進行運算而得到兩組認證碼。
藉此，該主控制器40從該些安全性程序控制器21~23得到18組認證碼以及該主控制器40本身所計算得到的2組認證碼，故一共有20組認證碼。該主控制器40將該20組認證碼逐一與該感應式晶片卡50進行檢驗，詳細來說，該主控制器40逐一將各認證碼透過該天線單元31傳送到該感應式晶片卡50，該感應式晶片卡50的晶片51逐一判斷各認證碼的正確性並將檢驗結果回傳給該主控制器40。當該20組認證碼當中的一組認證碼被該感應式晶片卡50的晶片51判斷為正確時，該主控制器40可從該感應式晶片卡50得到對應的一正確檢驗訊息，供該主控制器40得知該感應式晶片卡50是屬於哪一家電子支付/票證營運系統業者，而該被檢驗正確的認證碼即為可以存取該感應式晶片卡50的唯一一組安全金鑰，該安全金鑰為該感應式晶片卡50的交易存取權限。
承上述，若前述正確的認證碼是由該些安全性程序控制器21~23當中的任一個所產生，例如由該第二安全性程序控制器22產生，則由該第二安全性程序控制器22執行其複合式票卡安全性存取程式軟體，以經由該主控制器40與該感應式晶片卡50進行資料交換、存取、金鑰交換等驗算機制，進而完成交易。另一方面，若前述正確的認證碼(即：安全金鑰)是由該主控制器40所產生，則由該主控制器40執行其獨立票卡安全性存取程式軟體41，以直接與該感應式晶片卡50進行資料交換、存取、金鑰交換等驗算機制，進而完成交易。
綜上所述，本創作由複數安全性程序控制器21~23與該主控制器40多工同步地運算認證碼，自然具有處理速度的優勢，以在最短的時間內得到所有電子支付/票證營運系統業者之安全存取模組101~120的認證碼，接著將該些認證碼逐一與該感應式晶片卡50驗證，驗證完成後即可與該感應式晶片卡50進行資料交換、存取、金鑰(即：認證碼)交換等驗算機制。再者，本創作係由一個安全性程序控制器對應多個安全存取模組，該些安全性程序控制器21~23與該主控制器40的總數量係低於該些安全存取模組21~23的總數量，本創作以數量較少的安全性程序控制器21~23與該主控制器40即可得到數量較多之安全存取模組的認證碼，可有效節省設置安全性程序控制器21~23的成本。
另一方面，該些安全性程序控制器21~23的複合式票卡安全性存取程式軟體210、220、230與該主控制器40的獨立票卡安全性存取程式軟體41彼此獨立且互不相關，舉例來說，當該第一安全性程序控制器21之複合式票卡安全性存取程式軟體210有異動時，其不會影響該第二、該第三安全性程序控制器22、23的複合式票卡安全性存取程式軟體220、230與該主控制器40的獨立票卡安全性存取程式軟體41。再者，不同的電子支付/票證營運系統業者若屬於同一間母公司或者有合作信賴關係(例如有簽定契約、彼此是集團或聯盟關係)，則該些電子支付/票證營運系統業者可將其專屬票卡安全性存取程式軟體委託給其中一家電子支付/票證營運系統業者進行整合以產生該複合式票卡安全性存取程式軟體，以儲存在該些安全性程序控制器21~23當中的任一安全性程序控制器之中，在此以儲存在該第三安全性程序控制器23為例說明，當對應於該第13~該第18安全存取模組113~118的任一家電子支付/票證營運系統要修改自家的專屬票卡安全性存取程式軟體時，可透過委託直接修改該第三安全性程序控制器23的複合式票卡安全性存取程式軟體230，基於合作信賴關係，該第13~該第18安全存取模組113~118的電子支付/票證營運系統業者不必擔心其驗算機制外流或洩密給外界之安全問題，使本創作兼具獨立性與安全性。
100a‧‧‧安全存取模組卡
100b‧‧‧插槽
101‧‧‧第1安全存取模組
102‧‧‧第2安全存取模組
103‧‧‧第3安全存取模組
104‧‧‧第4安全存取模組
105‧‧‧第5安全存取模組
106‧‧‧第6安全存取模組
107‧‧‧第7安全存取模組
108‧‧‧第8安全存取模組
109‧‧‧第9安全存取模組
110‧‧‧第10安全存取模組
111‧‧‧第11安全存取模組
112‧‧‧第12安全存取模組
113‧‧‧第13安全存取模組
114‧‧‧第14安全存取模組
115‧‧‧第15安全存取模組
116‧‧‧第16安全存取模組
117‧‧‧第17安全存取模組
118‧‧‧第18安全存取模組
119‧‧‧第19安全存取模組
120‧‧‧第20安全存取模組
21‧‧‧第一安全性程序控制器
210‧‧‧複合式票卡安全性存取程式軟體
22‧‧‧第二安全性程序控制器
220‧‧‧複合式票卡安全性存取程式軟體
23‧‧‧第三安全性程序控制器
230‧‧‧複合式票卡安全性存取程式軟體
31‧‧‧天線單元
32‧‧‧卡型卡號辨識單元
40‧‧‧主控制器
41‧‧‧獨立票卡安全性存取程式軟體
50‧‧‧感應式晶片卡
51‧‧‧晶片
52‧‧‧天線
圖1：本創作兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機的電路方塊示意圖。
100a‧‧‧安全存取模組卡
100b‧‧‧插槽
101‧‧‧第1安全存取模組(Security Access Module,SAM)
102‧‧‧第2安全存取模組
103‧‧‧第3安全存取模組
104‧‧‧第4安全存取模組
105‧‧‧第5安全存取模組
106‧‧‧第6安全存取模組
107‧‧‧第7安全存取模組
108‧‧‧第8安全存取模組
109‧‧‧第9安全存取模組
110‧‧‧第10安全存取模組
111‧‧‧第11安全存取模組
112‧‧‧第12安全存取模組
113‧‧‧第13安全存取模組
114‧‧‧第14安全存取模組
115‧‧‧第15安全存取模組
116‧‧‧第16安全存取模組
117‧‧‧第17安全存取模組
118‧‧‧第18安全存取模組
119‧‧‧第19安全存取模組
120‧‧‧第20安全存取模組
21‧‧‧第一安全性程序控制器(Issuer SAM Controller)
210‧‧‧複合式票卡安全性存取程式軟體
22‧‧‧第二安全性程序控制器(Issuer SAM Controller)
220‧‧‧複合式票卡安全性存取程式軟體
23‧‧‧第三安全性程序控制器(Issuer SAM Controller)
230‧‧‧複合式票卡安全性存取程式軟體
31‧‧‧天線單元
32‧‧‧卡型卡號辨識單元
40‧‧‧主控制器
41‧‧‧獨立票卡安全性存取程式軟體
50‧‧‧感應式晶片卡
51‧‧‧晶片
52‧‧‧天線

Claims (6)

  1. 一種兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機，其包含：一天線單元，供感應一感應式晶片卡；一卡型卡號辨識單元，連接該天線單元以供讀取該感應式晶片卡的一卡號；複數安全存取模組，係分別對應複數不同的電子支付/票證營運系統業者；複數安全性程序控制器，各該安全性程序控制器連接該些安全存取模組當中的至少兩安全存取模組，以根據該卡號與所對應之該至少兩安全存取模組進行運算得到複數認證碼；各該安全性程序控制器的儲存有對應於所連接之該至少兩安全存取模組的一複合式票卡安全性存取程式軟體；以及一主控制器，具有複數輸出/輸入腳位以分別連接該卡型卡號辨識單元、該些安全性程序控制器以及直接連接該些安全存取模組當中的至少一安全存取模組，且該主控制器與該些安全性程序控制器分別連接相異的安全存取模組；該主控制器根據該卡號以及其所連接的該至少一安全存取模組進行運算得到至少一認證碼，且該主控制器將該卡號以多工模式同時傳送給該些安全性程序控制器後而得到該些安全性程序控制器所運算產生的認證碼，其中，該些安全性程序控制器與該主控制器係多工同步地運算所述認證碼；該主控制器儲存有一獨立票卡安全性存取程式軟體，其對應於所連接的該至少一安全存取模組；該主控制器根據所述認證碼逐一測試該感應式晶片卡以得到被該感應式晶片卡檢驗為正確的一認證碼，再由產生被檢驗為正確的該認證碼的任一安全性程序控制器或該主控制器執行該複合式票卡安全性存取程式軟體或該獨立票卡安全性存取程式軟體； 其中，該主控制器所直接連接的該至少一安全存取模組為單一安全存取模組，該獨立票卡安全性存取程式軟體為一專屬票卡安全性存取程式軟體。
  2. 如請求項1所述之兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機，各該安全存取模組包含一插槽，供一安全存取模組卡插入以形成電性連接。
  3. 如請求項1所述之兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機，各該安全存取模組燒錄儲存有一安全認證資料。
  4. 一種兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機，其包含：一天線單元，供感應一感應式晶片卡；一卡型卡號辨識單元，連接該天線單元以供讀取該感應式晶片卡的一卡號；複數安全存取模組，係分別對應複數不同的電子支付/票證營運系統業者；複數安全性程序控制器，各該安全性程序控制器連接該些安全存取模組當中的至少兩安全存取模組，以根據該卡號與所對應之該至少兩安全存取模組進行運算得到複數認證碼；各該安全性程序控制器的儲存有對應於所連接之該至少兩安全存取模組的一複合式票卡安全性存取程式軟體；以及一主控制器，具有複數輸出/輸入腳位以分別連接該卡型卡號辨識單元、該些安全性程序控制器以及直接連接該些安全存取模組當中的至少一安全存取模組，且該主控制器與該些安全性程序控制器分別連接相異的安全存取模組；該主控制器根據該卡號以及其所連接的該至少一安全存取模組進行運算得到至少一認證碼，且該主控制器將該卡號以多工模式同時傳送給該些安全性程序控制器後而得到該些安全性程序控制器所運算產生的認證碼，其中，該些安全性程 序控制器與該主控制器係多工同步地運算所述認證碼；該主控制器儲存有一獨立票卡安全性存取程式軟體，其對應於所連接的該至少一安全存取模組；該主控制器根據所述認證碼逐一測試該感應式晶片卡以得到被該感應式晶片卡檢驗為正確的一認證碼，再由產生被檢驗為正確的該認證碼的任一安全性程序控制器或該主控制器執行該複合式票卡安全性存取程式軟體或該獨立票卡安全性存取程式軟體；其中，該主控制器所直接連接的該至少一安全存取模組為多個安全存取模組’該獨立票卡安全性存取程式軟體為一複合式票卡安全性存取程式軟體。
  5. 如請求項4所述之兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機，各該安全存取模組包含一插槽，供一安全存取模組卡插入以形成電性連接。
  6. 如請求項4所述之兼具安全性之混合式多核心平行驗證處理之非接觸式晶片卡讀寫機，各該安全存取模組燒錄儲存有一安全認證資料。
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