CN1196375C - 处理在移动交换中心之间切换的连接的代码转换的方法 - Google Patents

处理在移动交换中心之间切换的连接的代码转换的方法 Download PDF

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Abstract

一种通信系统支持多个源编码和/或信道编码方案。当需要切换来将无线通信业务支持职责从由一个MSC控制的基站传送到由另一个MSC控制的基站时，采用信令过程来处理所述传送，由于它涉及源编码和/或信道编码相关，即保证在恰当编解码器中的新MSC链路以支持切换的连接。描述了各种既在新(目标)MSC的方向中又在被切换用户设备的方向中提供这种信令的技术。

Description

处理在移动交换中心之间 切换的连接的代码转换的方法
技术领域
本发明通常涉及通信系统领域中的编码，并且更具体而言涉及处理用于当在无线通信系统中的移动交换中心(MSC)之间切换连接时，控制代码转换的信令。
背景技术
本申请涉及并且要求2000年1月3日提交的题为“MSC间切换”的美国临时专利申请序列号60/174,165的优先权，其公开内容包括在此作为参考。
商业通信系统，特别是蜂窝无线电话系统的飞速增长要求系统设计者寻找在不将通信质量降低到消费者容忍度阈值之下的前提下提高系统容量的方法。达到这些目的的一种技术涉及从其中模拟调制被用于将数据施加到一个载波上的系统改变到其中数字调制被用于将数据施加到载波上的系统。
在无线数字通信系统中，标准化空中接口规定了大部分系统参数，包括一个或多个语音编码类型、字符组格式、通信协议等。例如，欧洲电信标准协会(ETSI)规定了全球移动通信系统(GSM)标准，其使用时分多址(TDMA)在使用高斯最小频移键控(GMSK)调制方案的以271ksps的符号速率的射频(RF)物理信道或链路上传送控制、话音和数据信息。在美国，电信行业组织(TIA)公开了多个过渡标准，如IS-54和IS-136，其定义了数字高级移动电话业务(D-AMPS)的各种版本，使用差分量化相移键控(DQPSK)调制方案用于在RF链路上传送数据的TDMA系统。
TDMA系统将可用频率再分成为一个或多个RF信道。RF信道进一步划分成为对应于TDMA帧中的时隙的多个物理信道。逻辑信道由其中规定了调制和编码的一个或几个物理信道构成。在这些系统中，移动台通过在上行链路和下行链路RF信道上发射和接收数字信息字符组而与多个分散的基站通信。
目前使用的移动台数量的增加产生了对于蜂窝电信系统中更多话音和数据信道的需要。结果，基站变得更加靠近，从而在相邻或者靠近的小区中工作在相同频率上的移动台之间的干扰增加。实际上，一些系统现在采用使用其中信号有意共享相同时间和频率的扩频调制的形式的码分多址(CDMA)。尽管数字技术提供了来自一个给定频谱的更大数量的有用信道，仍然需要将干扰维持在可接受的等级，或者更明确地监视和控制载波信号强度和干扰比(即载噪比(C/I)比)。
在提供各种通信业务中日益重要的另一个因素是用于在一个特定连接上传输数据的希望的/要求的用户比特率。例如，对于话音和/或数据业务，用户比特率对应于话音质量和/或数据吞吐量，较高的用户比特率产生较好的话音质量和/或较高的数据吞吐量。总用户比特率由选择的用于语音编码、信道编码、调制和资源分配的技术组合来确定，例如对于TDMA系统，资源分配技术指每条连接可分配的时隙数，对于CDMA系统，资源分配是指每条连接可分配的码的数量。
语音编码(或者更一般的“源编码”)技术被用于将输入信息压缩成为一种格式，其使用可接受量的从中能够再现可理解的输出信号的带宽。存在许多不同类型的语音编码算法，例如残留激励线性预测(RELP)、规则脉冲激励(RPE)等，这些算法的细节与本发明没有特别的关系。本文中更重要的是各种语音编码器具有各种输出比特率并且可以预期，具有较高输出比特率的语音编码器趋于比那些具有较低输出比特率的语音编码器提供其再现话音质量的更高的消费者接受程度。作为一个例子，考虑更传统的、基于有线的电话系统使用64kbps的PCM语音编码，而GSM系统采用工作于13kbps的RPE语音编码方案。
除了语音编码之外，数字通信系统还采用各种技术来处理错误接收的信息。一般而言，这些技术包括那些帮助接收机纠正错误接收的信息的技术，例如前向纠错(FEC)技术，以及那些能够使错误接收的信息被重新发送到接收机的技术，例如自动重传请求(ARQ)技术。FEC技术包括例如在调制之前的数据的卷积或块编码(在这里统称为“信道编码”)。信道编码涉及使用一定数量的码比特表示一定数量的数据。这样，例如通常可以用其码率(例如1/2和1/3)来指卷积码，其中对于一个给定的信道比特率，较低的码率提供较大的错误保护但是较低的用户比特率。
传统上，影响用户比特率的每种技术对于任何给定无线通信系统都是固定的或者至少对于由无线通信系统建立的一条连接是固定的。也就是说，每个系统建立用一种类型的语音编码、一种类型的信道编码、一种类型的调制和一种资源分配操作的连接。但是最近，这些技术的动态修改已经成为用于面对可能随时间迅速变换的大量参数(例如无线信道的无线传播特性、系统负载、用户的比特率需求等)而优化系统性能的受欢迎的方法。在GSM标准中，这种类型编码技术的动态修改称作自适应多速率(AMR)通信。AMR技术等可能被用于下一代无线通信系统，如通用移动电信系统(UMTS)。
在GSM系统中，AMR技术传统地由基站控制器(BSC)调整。对于本文，考虑示出了混合UMTS/GSM通信系统10中的各种节点的图1。该图还将在以下对于本发明各方面的描述中被参考。系统10被设计为具有管理呼叫的多个等级的分级网络。使用一组上行链路和下行链路频率，工作在系统10中的移动台12使用在这些频率上被分配给它们的时隙来参与呼叫。在一个上部的分级等级中，一组移动交换中心(MSC)14a-14c负责将呼叫从始发者路由到目的地。特别是，这些实体负责呼叫的建立、控制和终止。MSC中称作网关MSC的14a处理与公共交换电话网(PSTN)18或者其它公共和专用网络之间的通信。
在下部的分级等级中，MSC 14a-14c的每一个被使用例如PCM(脉冲编码调制)链路连接到一组BSC 16a-16b(尽管为了图的简化，只示出了对于MSC 14b的BSC)。在GSM标准中，BSC 16a-16b通过基于CCITT的7号信令系统的移动应用部分(MAP)的称作A接口的标准接口与MSC 14a-14c通信。在UMTS标准中，BSC称作无线网络控制器(RNC)并且通过称作Iu接口的标准接口与MSC 14a-14c通信。
在仍然是下部的分级等级中，BSC(RNC)16的每一个控制一组基地收发信台(BTS)20。每个BTS 20包括使用上行链路和下行链路RF信道来服务于诸如一个或多个通信小区21的一个特定公共地理区域的多个TRX(未示出)。BTS 20主要提供用于发射和接收数据字符组去往和来自其指定小区中的移动台12的RF链路。如上所述，在这些RF链路上传输的信息可以以各种方式被语音编码以增强通过空中接口的通信的各方面，在传统的GSM系统中，所述编码由负责的BSC控制。
不过，在下一代系统(例如UMTS)中，建议信息的编码由MSC而不是用于对应于第三代系统中BSC节点术语的无线网络控制器(RNC)来控制。该责任的移交导致关于编码管理，特别是在MSC之间的连接切换过程中的大量问题。例如，需要知道哪个MSC(即服务(另一个)MSC或目标MSC)将控制变码器。此外，定义无线接入网协议终止在何处以及用于切换所涉及的MSC之间信令的格式以控制编码参数将是有用的。
因此，希望提供用于考虑出现的下一代通信系统的所述各方面的处理MSC之间切换的连接的代码转换的方法和系统。
发明内容
根据本发明克服了传统无线通信系统的上述以及其它缺点、问题和限制，其中各种信令技术和协议被描述用于处理在MSC间切换过程中的编解码器问题。例如，本发明的示范实施例通过以下步骤处理与MSC间切换相关的编解码器问题：确定在目标MSC中可用的至少一个编解码器、由驻在地(anchor)MSC选择用于处理连接的可用编解码器之一、关于所选择的编解码器的一个指示向目标MSC发信令，并且将所选择的编解码器通知用户设备。
各种示范实施例以不同方式执行这些发信令步骤。例如，在目标MSC中的可用编解码器的确定可能(或者可能不)需要发信令来确定目标MSC的编解码器性能。如果这种信令被执行，则使用移动应用部分(MSP)协议消息。
根据本发明的另一方面，用于将所选择的编解码器通知目标MSC的信令可以采用多种不同形式中的任何一种。例如，所选择的编解码器信息可以作为独立于另一个消息的MAP消息转发到目标MSC，其中无线接入承载(RAB)分配被转发。可替代地，所选择的编解码器信息可以被使用与用来分配RAB的相同消息传送到目标MSC。不同的协议，例如无线接入网应用协议(RANAP)或基站系统管理应用部分(BSSMAP)可以用作这些消息的信令协议。
同样，可以用不同形式提供将所选择的编解码器通知用户设备的信号。例如，一个呼叫控制消息可以被发送到用户设备来标识所选择的编解码器，以便准备在MSC间切换之后正确处理用于发射和接收的消息。可替代地，标识RAB的一个RANAP消息还可以用于传送所选择的编解码器信息到用户设备。
附图说明
阅读了连同附图的以下详细描述，可以显而易见本发明的这些以及其它目的、特征和优点，其中：
图1是有利地使用本发明的示范GSM通信系统的框图；
图2是说明用于根据本发明的一个示范实施例处理MSC间切换的一组概要步骤的流程图；
图3是说明根据本发明的一个示范实施例的MSC间切换信令的信令/框图；
图4是说明根据本发明的另一个示范实施例的MSC间切换信令的信令/框图；
图5是说明根据本发明的再一个示范实施例的MSC间切换信令的信令/框图；
图6(a)和6(b)说明对于图5的示范实施例，分别用于控制平面和用户平面的协议栈；
图7是说明根据本发明的另外一个示范实施例的MSC间切换信令的信令/框图；
图8(a)和8(b)说明对于图7的示范实施例，分别用于控制平面和用户平面的协议栈；
图9是说明根据本发明的另外一个示范实施例的MSC间切换信令的信令/框图。
具体实施方式
现在参考附图来详细描述本发明的各个方面，其中相同的部分在各图中用相同的参考编号标识。在以下描述中，为了说明而不是限制，诸如特定电路、电路部件、技术等的确定细节被提出，以便提供对于本发明的完整理解。不过，对于本领域的技术人员来说，显而易见本发明可以实践于偏离这些确定细节的其它实施例。在其它实例中，已知方法、设备和电路的详细描述被省略，以便不影响对于本发明的描述。
以下示范实施例被提供在TDMA无线通信系统中。不过，本领域的技术人员应当理解，这种接入技术只是用于说明的目的并且本发明可以应用于所有种类的接入方法中，包括频分多址(FDMA)、TDMA、码分多址(CDMA)及其组合。
此外，在例如欧洲电信标准协会(ETSI)文件ETS 300 573、ETS300 574和ETS 300 578中描述了根据GSM通信系统的操作，所述文件包括在此作为参考。因此，GSM系统的操作在这里只被描述到理解本发明所需要的程度。涉及类似标准的文件也可以用于UMTS。尽管本发明按照UMTS/GSM系统中的示范实施例描述的，但是本领域的技术人员应当理解，本发明也可以应用于数字通信系统中。
当例如移动电话或者个人数字助理的用户设备(UE)移动到其中其与固定网络的无线连接恶化到一个其中需要一条新连接的位置时，就启动一个切换过程来通过固定网络的一个不同部分为UE提供连续的服务。在某些情况中，用于提供这种连续服务的最佳候选基站由不同于目前控制UE服务的一个(目标)MSC(即驻在地MSC)控制，在这种情况下，切换可以称作“MSC间”切换。执行各种控制信令，以便完成MSC间切换。
一般而言，根据本发明在MSC间切换过程中编解码器控制的处理遵循图2所示的几个步骤。其中，在步骤100，确定在目标MSC中可用的编解码器。本领域的技术人员应当理解，并非所有MSC都含有相同类型和数量的编解码器，因此，在进行一个编解码器选择之前确定目标MSC编解码器性能是有用的。如果由目标MSC支持的编解码器由驻在地MSC来管理，则所述确定可以相当简单。可替代地，一个消息可以从驻在地MSC发送到目标MSC以从中请求一个被支持的编解码器列表。这些消息可以被格式化为例如MAP消息，由于MAP消息将在目标MSC中终止。
在任何情况中，一旦驻在地MSC确定了在目标MSC中可用的编解码器，则一个编解码器选择就可以被进行以确定目标MSC中的哪个编解码器将被链接到，以便当连接已经被切换时处理该连接(步骤102)。该选择可以基于与目标MSC相关的编解码器列表与UE所支持的编解码器之间的比较，后者可以在呼叫建立过程中被标识到驻在地MSC。例如，从UE发送到驻在地MSC的呼叫建立消息(或者呼叫确认消息)可以包括一个GSM编解码器列表和一个UMTS编解码器列表。可以为每个系统提供分开的列表，以便保证唯一的编解码器标识，例如由于对于GSM的AMR和对于UMTS的AMR在速率适配和非连续传输(DTX)模式中是不同的。此外，UE可以发送一个单独的系统间码切换列表，其包括如下所述的对于MSC间切换过程中选择的编解码器的优先选择。如果目标MSC和UE支持一个以上的相同编解码器，则可以根据优先选择(例如网络优先选择、UE优先选择或者其某个组合)来从公共编解码器中选择。用于选择特定码来处理切换之后的连接的特定机制在本发明的范围之外。
在一个编解码器被选择用于目标MSC之后，需要在步骤104将所述选择通知目标MSC，以便它能够链接在所选择的编解码器中以便在连接切换之后处理连接。同样，在步骤106，需要将编解码器选择通知UE，以便它能够在切换之后采用恰当的编解码器。本领域的技术人员应当理解，可以用包括同时的任何时间顺序来执行步骤104和106。
本领域的技术人员还应当理解，可以根据例如网络拓扑以及哪些系统(例如GSM和/或UMTS)涉及在MSC间切换过程中而以多种不同方式实现图2所示的步骤100-106。现在给出几个例子来说明这些变化。
考虑图3中用于在根据UMTS标准工作的两个MSC之间切换的例子。其中，UE 300需要由于例如位置上相对于服务RNC 302或者与其相关的基站(未示出)的改变的切换(由RNC要求的重定位)。一个重定位请求被传送通过到驻在地MSC 304，其然后开始在其它任务中调整编解码器转换到新的(目标)MSC 306。在这个特定实施例中，驻在地MSC 304管理目标MSC 306中的编解码器，以便不需要在两个MSC之间执行信令，以在选择之前确定目标MSC 306的编解码器性能。因此，驻在地MSC 304能够根据其对于在目标MSC 306中可用的编解码器、UE 300和优先选择的现有知识来进行其编解码器选择。
一旦进行了编解码器选择，驻在地MSC 304就使用不同机制将所述选择通知目标MSC和UE 300。根据这个示范实施例，驻在地MSC 304发送一个BSSMAP Prepare HandoverRequest(BSSMAP准备切换请求)消息，其包括作为参数的在同步转移模式(STM)链路308上的优选的语音版本。优选的语音版本指示哪种类型的编解码器被目标MSC 306用于这个切换。本领域的技术人员认识到，BSSMAP是标识在A接口上使用的协议的基站系统管理应用部分的缩写。希望知道有关BSSMAP协议的更多信息的感兴趣的读者可以参阅出版的标准GSM 08.08：“Digital cellular telecommunication system(数字蜂窝电信系统)(阶段2+)；移动交换中心-基站系统(MSC-BSS)接口层3规范”，其公开内容包括在此作为参考以获得更多信息。BSSMAP消息还可以通知目标MSC 306哪个无线接入承载(RAB)被请求用于新的连接。目标MSC 306进而又在Iu接口上为有关的RNC 310提供一个重定位请求，以提醒它其对于UE 300到其中的切换的责任。目标MSC 306还确认到驻在地MSC 304的PrepareHandover Request(准备切换请求)消息。在UE方向中，驻在地MSC 304发送一个将所选择的编解码器通知UE 300的呼叫控制(CC)消息。
根据图4所示的本发明的另一个示范实施例，MSC间切换出现在从一个UMTS网络到一个GSM网络。其中，相似的参考编号被用于指以上关于图3提出的类似的功能单元。此外，为了避免冗余，两个实施例之间的类似之处不再重复，对于类似信令的描述可以参见前面的描述。不过，与图3的实施例不同，目标MSC 306与含有变码器单元(TRAU)的目标BSC 300协调以被用于在切换之后支持UE 300。这样，在本实施例中，所选择的编解码器信息被从目标MSC 306在A接口上通过一个Handover Request(切换请求)消息传送到BSC 400。还要指出，(GSM)目标MSC 306和(UMTS)驻在地MSC 304之间的链路308可以或者是STM链路或者是异步转移模式(ATM)链路。
图5的示范实施例中示出了UMTS MSC到UMTS MSC切换的一个变化。再次，相似的参考编号被用于指在上面关于图3提出的相似的功能单元，并且讨论其中的区别。其中，驻在地MSC 304不负责管理由目标MSC 306支持的编解码器。因此，通过以下过程执行图2的步骤100：在STM链路308上发送一个请求所支持的编解码器被标识的MAP消息并且接收指示那些被支持的编解码器的MAP响应，以便驻在地MSC304能够通过例如比较由UE 300提供的列表和优先选择来选择一个编解码器用于切换。
一旦编解码器被选择，驻在地MSC 304就发送一个指示所选择的编解码器的MAP消息到目标MSC 306。与图3的实施例不同，在本实施例中，与所选择的编解码器相关的信令与信令重定位请求信令分开，其允许重定位请求信令是独立于编解码器的。这进而又提供了功能的清晰分离，由于MAP信令被用于GSM和UMTS系统中，并且终止在目标MSC中。此外，与图3的示范实施例中采用的BSSMAP协议不同，图5的实施例采用RANAP协议用于发送重定位请求消息。本领域的技术人员应当认识到，RANAP是无线接入网络应用协议的缩写，其标识被定义用于在UMTS MSC和RNC之间的Iu接口上维持其间的链路的协议。有关RANAP信令总体的更多信息，感兴趣的读者可以参见出版的标准3GPP 25.413：“Iu interface RANAP signaling(Iu接口RANAP信令)”，其公开内容包括在此作为参考。
使用信令图和功能块单元描述了图3-5的实施例。不过，本领域的技术人员应当理解，根据本发明的用于在MSC间切换过程中执行编解码器处理的信令协议的选择还可以使用协议栈而被描述。图6(a)和6(b)中示出了分别对于控制平面和用户平面的从驻在地MSC 304到目标MSC 306(在它们中间有一条STM链路)的切换之后所得的协议栈。一个非接入子层(NAS)存储器(container)可以用于将所选择的编解码器信息从MSC传送到UE。
如果切换所涉及的MSC之间使用ATM链路，则ATM不需要终止在目标MSC 306中并且压缩的语音例如可以透明传送通过目标MSC 306到驻在地MSC 304。这进而又意味着不必要在目标MSC 306中执行代码转换，而是在驻在地MSC 304中执行。图7中提供了说明使用一个ATM链路的MSC间切换的示范实施例。其中，应当指出，用于执行MSC间切换的信令类似于以上参考图5所述的，除了不需要将所选择的编解码器通知目标MSC 306之外，这是因为驻在地MSC 304中相同的编解码器既用于切换前也用于切换后。这样，从协议栈的观点来看(见图8(a)和8(b))，目标MSC 306在用户平面上是透明的并且只用于执行RANAP控制信令。本领域的技术人员应当理解，尽管图7、8(a)和8(b)的实施例提供了某些优点，例如压缩的语音通过到驻在地MSC以及在切换之后相同编解码器的连续使用，但是上述关于图3-5所述的技术也可以用于其中在相关的MSC之间存在ATM链路的环境中。
图9描述了根据本发明的与MSC间切换相关的各种单元之间的信令的另一个例子。其中，UE 300的编解码器列表被在呼叫建立过程中转发到系统中。目标MSC被通过MAP信令询问其支持的/可用的编解码器列表，之后驻在地MSC选择一个编解码器用于切换。如图所示，UE和目标MSC被通过各种MAP和/或RANAP通知所述选择。
尽管只参考了几个示范实施例详细描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明的条件下可以进行各种修改。因此，只由所附的旨在包含其所有等同物的权利要求来定义本发明。

Claims (18)

1.一种用于将支持与用户设备的无线通信的连接从一个驻在地移动交换中心切换到一个目标移动交换中心的方法，包括步骤：
确定在所述目标移动交换中心中可用的至少一个编解码器；
由所述驻在地移动交换中心选择所述至少一个可用编解码器之一用于处理所述连接；
将所述至少一个可用编解码器的所述被选择的一个的指示发信令给所述目标移动交换中心；以及
将所述至少一个可用编解码器的所述被选择的一个通知所述用户设备。
2.权利要求1的方法，其中所述确定步骤还包括步骤：
向所述目标移动交换中心发信令以请求所述至少一个可用编解码器的标识。
3.权利要求2的方法，其中所述确定步骤还包括步骤：
发送请求所述至少一个可用编解码器的所述标识的一个移动应用部分协议消息；以及
接收具有所述至少一个可用编解码器的所述标识的一个移动应用部分协议消息。
4.权利要求1的方法，还包括步骤：
在所述驻在地移动交换中心中管理对于所述目标移动交换中心的可用编解码器列表。
5.权利要求1的方法，还包括步骤：
在所述驻在地移动交换中心从所述用户设备接收由所述用户设备支持的至少一个编解码器的指示。
6.权利要求5的方法，其中为不同类型的接入而从所述用户设备接收可用编解码器的分开的列表。
7.权利要求5的方法，其中所述指示被作为一个呼叫建立消息的一部分来发送。
8.权利要求5的方法，其中所述指示被作为一个呼叫确认消息的一部分来发送。
9.权利要求5的方法，其中所述选择步骤还包括步骤：
比较与所述目标移动交换中心相关的至少一个可用编解码器与所述用户设备支持的所述至少一个编解码器的所述指示；以及
根据所述比较步骤来选择所述至少一个可用编解码器的所述一个。
10.权利要求6的方法，其中所述选择步骤还包括步骤：
比较与所述目标移动交换中心相关的所述至少一个可用编解码器与为一个相应的目标无线接入从所述用户设备接收的所述列表中的所述至少一个编解码器的所述指示；以及
根据所述比较步骤来选择所述至少一个可用编解码器的所述一个。
11.权利要求1的方法，其中向所述目标移动交换中心发信令的步骤还包括步骤：
从所述驻在地移动交换中心发送一个包括所述至少一个可用编解码器的所述被选择的一个的所述指示的移动应用部分消息到所述目标移动交换中心。
12.权利要求11的方法，还包括步骤：
从所述驻在地移动交换中心发送一个无线接入承载分配消息到所述目标移动交换中心，该无线接入承载分配消息作为独立于所述移动应用部分消息的一个消息。
13.权利要求11的方法，其中向所述目标移动交换中心发信令的步骤还包括步骤：
从所述驻在地移动交换中心发送一个无线接入网络应用协议消息到所述目标移动交换中心，所述消息包括所述至少一个可用编解码器的所述被选择的一个的所述指示。
14.权利要求11的方法，其中向所述目标移动交换中心发信令的步骤还包括步骤：
从所述驻在地移动交换中心发送一个基站系统管理应用部分消息到所述目标移动交换中心，所述消息包括所述至少一个可用编解码器的所述被选择的一个的所述指示。
15.权利要求1的方法，其中通知所述用户设备的步骤还包括步骤：
发送一个控制信道消息到所述用户设备，所述消息包括所述至少一个可用编解码器的所述被选择的一个的指示。
16.权利要求1的方法，其中通知所述用户设备的步骤还包括步骤：
将所述至少一个可用编解码器的所述被选择的一个的指示作为包括一个无线接入承载分配的无线接入网络应用协议消息的一部分转发到所述用户设备。
17.权利要求1的方法，其中一条异步转移模式链路被用于在所述目标移动交换中心和所述驻在地移动交换中心之间传送信号，所述方法还包括步骤：
继续使用所述驻在地移动交换中心中的一个编解码器来处理切换到所述目标移动交换中心之后的所述连接。
18.权利要求11的方法，其中通知所述用户设备的步骤还包括步骤：
发送一个控制信道消息到所述用户设备，所述消息包括所述至少一个可用编解码器的所述被选择的一个的指示。
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