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CN1124770C - 传输方法和传输系统 - Google Patents

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Abstract

将用并行方式输入的一定数目的输入端数据信道(K0-K3)转换成连续数据流(D)和在接收时借助于相应的复用重新分配给并行的输出端数据信道(K0-K3)。为了不需要大的电路技术费用和不需要附加的同步化信息使并行输入给输入端数据信道(K0-K3)比特成为可能，建议监控以ATM-单元形式传输的连续数据流(D)的确定的比特顺序的出现，这些比特顺序毫无问题地是与每个单元格式传输的。借助于这些具有特征的比特顺序可以求出在连续的光学数据流中相应的数据信道(K0-K3)的单个的比特的位置，这样使准确的输出端连续数据流(D)的并行化成为可能。

Description

传输方法和传输系统
本发明涉及到在ATM-传输系统中传输数据的方法以及ATM-传输系统，特别是ATM-宽带-传输系统。
随着近年来信息技术的快速发展对于数字通信网络各种通信方式开发了很多新的传输原理以及交换原理。在所谓的STM-传输原理(同步传输模式)中涉及到同步传输方法以及交换方法，在其中将各种数据信道上的数据在各种时隙(时隙)内连续传输，其中将单个时隙组合成帧。将一个帧内一定的时隙分配给每个数据信道。为了使每个帧同步化将帧同步字传输，则每个分配给一定数据信道帧的时隙与帧同步字有一个固定的时间距离。每个时隙可以包括相对比较小的比特数，例如8比特和似乎在时间上保持同样的距离。借助这个STM-原理可以不统一的控制而且很不相同的比特率，也就是说当使用STM-原理时，特别是当前追求宽带信号传输时，似乎对于各种比特率范围必须安排不同的通信网络。统一的数字宽带-通信网络(宽带集成服务数字网络BISDN)用STM-原理是不可以实现的。
相反更加柔性得多的是所谓的ATM-传输原理以及交换原理(异步传输模式)。按照这种ATM-原理代替STM-原理的时隙现在是用单元传输，单元根据标准包括53个八音阶(Oktett)或者字节作为有用信息。将这些ATM-单元用具有恒定传输速度的传输介质的带宽进行传输。如果没有信息应该传输时，则使用空单元。将所谓的“首部”补充给每个单元的信息区，这些信息区包括原来的有用信息，而“首部”包括相应单元的控制信息以及地址信息。
附图3a表示了说明ATM-原理的简图。如附图3a所示，将很多单元Z先后按照顺序(在箭头方向)由发送机向接收机传输。如已经叙述过的，其中每个单元包括具有地址信息或者控制信息的首部以及具有原来的有用信息的信息区。按照已经确定的标准，信息区包括48个字节，而首部有5个字节，这样每个单元由53个字节构成。在这个单元格式上可以附加插入(首部)-字节，在单元传输时可以将这些附加字节使用在由发送用户到接收用户单元的路径安排上。
在新的ATM-宽带-传输系统以及ATM-宽带-通信网络中将数据流在单个发送组件和接收组件之间光学地经过光导纤维传输。其中这种ATM-宽带-通信网络允许很高的数据量，然而很高的数据量由于工艺的限制不能够被其中所使用的通常由CMOS-技术构成的耦合原件处理。因此将准备传输的数据并行地经过多个数据电缆输入给发送组件和由发送组件连续地复用经过光导纤维传输给接收组件，这些接收组件将连续的ATM-数据流重新在输出端进行连续处理和分配给相应的并行数据信道。
将这个原理表示在附图3b上。被使用作为发送机的所谓的光学ATM-链接接收多个数据信道K0...Kn的数字数据。此外将节拍信号T输入给发送机S。因此发送机S依赖于节拍信号T输入各个并行的n+1个比特和将这些比特转换为具有相应比较高数据传输率的连续的被乘的ATM-数据流D，此时将这个数据流D光学地传输给接收机E。这个接收机E将被接收的连续数据流D并行化和将它重新并行地经过输出端的数据信道电缆K0...Kn与节拍信号T一同输出。
借助于前面的叙述可以看出，在接收机E上将连续数据流D的解复用表示出一个特殊的问题。为了将数据流D解复用，接收机E必须知道，连续数据流D的哪个比特从属于输出端的哪个数据信道K0...Kn。为此已知的解决方法考虑了，将附加的同步化信息插入到发送机端的原来的连续数据流D中，将这些同步化信息在接收机E上进行处理和将在连续数据流D上传输的数字信息与单个的输出端的数据信道K0...Kn的从属关系进行定义。这样例如可以将附加的同步化信息借助于在发送机S进行的编码，特别是一个块编码，补充进去。通过在发送机S的块编码将一个冗余补充到原来的连续数据流D上，从而提高了数据流D的连续的数据率。另外一方面在接收机E上要求相对高的电路费用，以便可以处理补充给连续数据率D的同步化信息。所有这些的后果是，例如为了传输输入端数据信道K0...Kn的数据没有便宜的标准激光器可以使用。
在US-专利5,579,324中可以获悉顺序数据流解复用的一个例子。其中到达的比特-流通过一个控制块同步化，从而在接收端产生很可观的解复用费用。
此外在瑞士专利682 277中可以获悉顺序的ATM-比特流的同步化。其中特别提到，如何可以求出顺序的ATM-比特流的单元边界。当然如何用有效的方法将顺序传输的数据流解复用，在这里没有提到。
因此本发明的任务是，建立用于ATM-传输系统的一种传输方法以及相应的ATM-传输系统，其中用相对简单的电路技术费用使得连续传输的数据流的接收方解复用是可能的。特别是不需要补充附加的同步化信息和因此不需要补充冗余使得连续数据流正确的解复用成为可能。
按照本发明此任务是通过具有权利要求1特征的一种方法以及具有权利要求14特征的一种ATM-传输系统解决的。在从属权利要求中叙述各自有利的和本发明有利的实施例，这些对尽可能简单的数据传输作出了贡献。
按照本发明与现有技术一致地将在发送方出现的并行数据信道的数字数据用比特方式转换为连续的ATM-数据流，也就是说复用，此时将ATM-数据流的连续的数据用开始叙述过的ATM-单元的形式进行传输。然而按照本发明将每个单元内具有特征的比特顺序进行传输，借助于它接收方可以知道在连续数据流中相应的ATM-单元的开始。在这个具有特征的比特顺序中主要涉及到毫无问题与每个ATM-单元传输的同步字节，这样通过监控被接收的数据流出现同步字节从而知道相应ATM-单元的开始和因此可以正确地将连续数据流信息并行化和分配给相应输出端的数据信道。
此外将输入端并行输入数据信道的数字数据用比特形式组合成数据单位，这些数据单位各自构成为准备传输的ATM-单元。因此借助于连续数据流被传输的每个ATM-单元包括多个数据单位，这些数据单位各自包括识别每个并行数据信道的比特数目。在原理上是可以想象的，每个数据信道用每个数据单位传输两个或多个比特。然而实际上在输入端出现的并行数据信道是用比特形式扫描的，这样每个数据信道的每个数据单位只有一个比特。在每个数据单位内数据信道相应的比特始终位于同一个地方，则接收方根据确定数据单位的开始可以很容易将单个比特分配给并行的输出端的数据信道。特别有利的是各自使用四个输入端和输出端的数据信道，因为因此可以将数据信道的数据用四-比特-方式组合成为半字节，其中每个半字节构成为准备传输ATM-单元的上面叙述过的数据单位。ATM-单元的每个字节包括这样的两个半字节。因此将每个ATM-单元的数据用半字节-方式连续地从发送机传输到接收机。
按照本发明的建议处理单元的具有特征的比特顺序，具有特征的比特顺序毫无问题地与单元一同传输和通常是由每个ATM-单元的第一个字节构成的，使得对于接收方连续数据流的解复用不要求信道分配的附加信号或者同步化信息成为可能。从而可以提高光学传输连续数据流的数据率和可以避免前面叙述过的与之有关的缺点。因此本发明使得按照ATM-传输原理具有相对少的电路费用成为可能和对于发送机组件以及接收机组件允许使用比较小的模块尺寸。此外使得具有比较小功率损失的传输成为可能，和由于比较小的电路费用可以降低成本。
本发明特别涉及到在ATM-交换系统内的数据传输。
下面在附图的基础上借助于有利的实施例详细叙述本发明。附图表示：
附图1 按照本发明ATM-宽带-传输系统的有利的实施例的简图，
附图2 ATM-单元的内部结构，将ATM-单元经过在附图1中表示的连续数据流从发送机传输到接收机，
附图3a 按照ATM-传输原理的原理性数据流简图，和
附图3b 已知ATM-宽带-传输系统的简图。
附图1用简图表示了按照本发明的ATM-传输系统的有利实施例的结构。从外表观察这个结构在主要方面相当于在附图3上表示的已知的结构。发送装置S接收多个数据信道K0...K3以及一个节拍信号T和将这些在数据信道上并行出现的数字数据转换成为连续数据流D，这些数据流是由很多连续传输的ATM-单元组成的。这个连续数据流D被接收机E接收和处理和分配给输出端的数据信道K0...K3。然而在附图1上表示的实施例的特点是，将四个数据信道K0-K3输入给发送装置S，将其数字数据并行地包括四-比特-方式和转换成为连续数据流D，也就是说复用。发送装置S将连续数据流D光学地经过光导纤维装置传输给接收装置E。单个的数据信道K0-K3例如可以有一个传输率为830兆位/秒，而将连续的ATM-数据流光学地传输具有相应的数据率为3.3吉位/秒。
将四个数据信道K0-K3数字数据的四-比特-方式并行地读取因此是特别有利的，如在下面还要详细叙述的，因为将并行读取的单个数据信道K0-K3的四个比特在发送装置S上可以特别容易组合成半字节形式的数据单位，这些数据单位以ATM-单元形式从发送装置S传输到接收装置E。连续数据流D的每个准备传输的ATM-单元按照在附图1中表示的实施例包括很多连续被传输的半字节，这些半字节各自从每个数据信道K0-K3中包括一个并行的被读取的比特。
下面应该在附图2的基础上详细叙述从发送装置S被传输到接收装置E的连续数据流D的ATM-单元。其中涉及到申请人对于多点传送运行所使用的单元格式的有利例子。当然还有其它ATM-单元格式是可能的。
在附图2上表示的ATM-单元包括开始已经叙述过的按照标准具有53个八音阶或者字节的ATM-单元结构，这些在附图2上是用八音阶Nr.10-62构成的。这些按照标准的单元结构在附图2上被称为“外部的ATM-单元”和一方面包括“外部的”首部以及已经在这之前叙述过的信息区，在信息区中包括原来的有用信息(有效载荷)。“外部的”首部包括5个字节，而信息区有48个字节。
按照附图2将附加的地址信息以及控制信息补充给在附图1表示的发送装置中按照标准的具有5个首部-字节和48个信息区-字节的ATM单元结构，附加的地址信息以及控制信息包括了ATM-单元在单个耦合组件之间传输的内部路径安排信息。这些内部的地址信息以及控制信息包括了按照附图2具有附加10个字节的“内部的”首部以及具有一个字节的关闭ATM-单元的“内部的”尾部，则从发送机S一共传输到接收机E的ATM-单元按照附图2一共包括64个字节。如已经用附图3叙述过的，从原理上已知，将附加的具有传输路径安排信息的地址信息或者控制信息补充给按照标准预先给定的53个字节中。
然而按照本发明现在建议，在ATM-单元内传输具有特征的比特顺序，在每个ATM-单元内的这个具有特征的比特顺序在接收方可以明确地识别。接收方对输入给它的连续数据流监控到这个具有特征的比特顺序出现和在识别这个具有特征的比特顺序之后可以求出和确定在连续被传输的数据流内相应ATM-单元的开始。因此按照本发明特别是可能的，因为发送方将并行读取的数字信道K0...K3的比特(见附图1)组合成数据单位，其中每个数据信道的每个数据单位有一个同样的比特数。每个数据信道的比特在单个数据单位内始终有同一个位置，这样在确定具有特征的比特顺序之后在接收机上求出相应ATM-单元的第一个数据单位的开始，也就是说求出在连续光学数据流中单个数据单位的位置和可以将单个数据单位的单个的比特准确地在输出方分配给单个数据信道K0-K3。
从原理上似乎有可能，被单个连续传输的每个ATM-信道K0-K3的数据单位有两个或多个比特，其中例如比特0和1是被分配给数据信道K0的，比特2和3是被分配给信道K1的等。在这种情况下准备传输的数据单位是由各自一个完整的字节组成的，其中将每个ATM-单元以相应的字节方式从发送机传送到接收机。
然而有利的是，发送方依赖于被输入的节拍信号T(见附图1)从每个数据信道K0-K3各自只并行地读取一个比特和用于复用，从附图1表示的发送机S到接收机E被传输的连续数据流的数据单位各自是由具有四个比特的半字节组成的，其中按照附图2，128个连续传输的半字节构成连续数据流D的一个ATM-单元。用其它的话表示这意味着，在附图2上表示的ATM-单元的每个字节有利的以半字节方式通过传输半字节HB0和后面的第二个半字节HB1从发送机S传输到接收机E。其中在附图2上表示的箭头对应于单个的半字节HB0和HB1的传输顺序。
因此接收方准确地得到包括在单个半字节中的比特和可以将其分配给输出方的数据信道K0-K3，接收方必须从输入给它的先后被传输的半字节的连续数据流D中一方面各自求出单个ATM-单元的开始和另一方面求出在每个ATM-单元内的每个半字节的开始。
如已经在前面叙述过的，为了这个目的传输连续数据流D的每个ATM-单元内的具有特征的比特顺序，在接收方监控它的出现。将这个具有特征的比特顺序始终在每个被传输ATM-单元的同一个位置上传输，也就是说分布在同一个字节上和分布在同一个半字节上。因此接收机识别了在输入给它的连续数据流D上的这个具有特征的比特顺序的出现，因为对于它来说已知具有特征的比特顺序在ATM-单元内的位置与ATM-单元开始之间的关系，也就是说已知ATM-单元在连续数据流D内的位置，它可以求出相应ATM-单元的开始和因此求出在连续数据流中的这个ATM-单元的第一个半字节，和将这个第一个半字节的单个的比特以及相应ATM-单元后面的半字节准确地先后连续地分配给单个的输出端的数据信道K0-K3，则将这些相应并行地输出。
基于这样的事实，作为每个ATM-单元的具有特征的比特顺序毫无问题地使用包括在附图2上的ATM-单元格式和被传输的比特顺序，对于接收方出现同步化，也就是说将连续数据流的单个比特分配给相应的输出端的数据信道K0-K3时不需要附加数据费用，也就是说，不需要将附加的同步化信息补充给原来准备传输的连续数据流D中，这样就不出现冗余。
有利的是作为前面叙述过的具有特征的比特顺序可以使用每个ATM-单元的第一个字节。在附图1和3表示的ATM-宽带-传输系统中当使用附图2表示的单元格式时需要附图2表示的字节0按照标准用于处理和求出单个耦合组件相应的ATM-单元(发送机，接收机)并且被称为同步-字节。这个同步-字节包括附图2上的具有0至6-连续号码的比特，这些比特对于每个准备传输的ATM-单元具有统一的数值和因此是固定的。这个同步-字节的比较高的数值比特7，这在附图2上是用T标志的，是一个“套索(Toggle)比特”，这由发送机对于不同的ATM-单元进行不同的设置。有利的是将具有附图2表示的ATM-单元格式的这个比特毫无问题地被传输的同步-字节使用作为具有特征的比特顺序，它在连续数据流中的出现被接收机监控。一旦附图1中表示的接收机E识别了在连续数据流D中的同步-字节的这个比特顺序出现时，得到了新的ATM-单元的开始，这个ATM-字节包括同步-字节一共有64个字节，这样接收机E可以处理相应ATM-单元的被传输字节的单个的半字节。如在附图2上表示的，按照有利的实施例当然将同步-字节也以半字节方式传输，也就是说将同步-字节的四个低数值的比特0-3在第一个半字节HB0内和四个比较高数值的比特4-7在后面的半字节HB1中传输。
此外在附图2中还表示了半字节HB0以及HB1中的比特与相应的数据信道的关系。如已经叙述过的，将每个ATM-单元的单个字节0-63以半字节方式通过第一个半字节HB0和第二个半字节HB1连续地从发送机传输到接收机。每个半字节HB0，HB1包括在发送机S上出现的数据信道K0-K3的四个并行输入的比特(见附图1)。其中在每个半字节HB0、HB1内将一个比特位置分配给一个固定的数据信道。这样例如按照附图2每个半字节HB0或HB1的比特0始终对应于数据信道K0。因此接收机E可以将输入给它的连续的比特顺序简单的解复用，因为当它识别了在连续的数据流中同步-字节出现时，就知道了相应ATM-单元的第一个半字节的开始，则按照在附图2上表示的从属关系简单地必须先后各自将一个比特分配给输出端的数据信道K0-K3，则在输入端出现的并行的数据信道重新准确地出现在计算机的输出端。
下面应该补充简要叙述表示在附图2上的ATM-单元格式的各个组成部分的功能。
补充给按照标准(“外部的”)具有一共53个字节的ATM-单元格式的“内部的”首部包括有，如已经叙述过的，一共10个字节0-9。这个“内部的”首部单个字节包括传输相应ATM-单元的路径安排信息。在这个内部首部内有几个目前还没有使用的和因此是预留的比特R。用SSN(转换状态号码)命名的比特用作为将相应ATM-单元有目标地传输到确定的耦合原件上。这样例如确定的耦合原件可以借助这个SSN-比特区识别是否将各个ATM-单元确定给相应的耦合原件。用CF命名的比特定义目前还没有使用的标记(充满标记)。此外内部首部得到一个优先比特P用于优先检查包括在内部首部中的路径安排信息。用AUX代表辅助比特(辅助比特)。比特MCRA表示相应ATM-单元的内部的路径地址(多点传送路径安排地址)。比特HK(房屋看管)用于单元分类(空单元等)。比特ADI(地址识别)用于定义在单个耦合原件上物理的多点传送运行的地址。借助于比特CDP(单元延迟优先权)可以确定多个ATM-单元的延迟优先权。用SN(顺序号)标志的内部首部字节用于将单个连续传输的ATM-单元连续编号。用RMS(冗余模块发送机)和RMR(冗余模块接收机)标志的比特是单个ATM-单元冗余分类的专用比特。这特别是有意义的，因为由于安全原因原则上将所有ATM-单元传输两次。
同样补充给按照标准的单元格式(字节10-62)的内部的尾部包括一个用FCS2(帧检查顺序)命名的在信息区中传输的有用信息(有效载荷)的检查比特顺序。
按照标准预先给定的具有5个字节10-14(外部的)首部的结构是已知的，则在这里不详细叙述。一般来说这个外部的首部包括地址信息MCI(多点传送连接识别)和VCI(虚拟信道识别)。此外在信息区传输的有用信息的类型被称为PTI(有效载荷类型识别)和分配给相应ATM-单元确定的单元优先权(CLP，单元损失优先权)。最后外部首部包括一个另外的检查字节(FCS1，帧检查顺序)，这个不仅用于检查外部首部(字节10-14)而且用于检查内部首部的字节2-9。
参考符号列表
S             发送装置
E               接收装置
D               连续数据流
K0-K3        并行的数据信道
T               节拍信号
Z               ATM-单元

Claims (16)

1.在ATM-传输系统中数据的传输方法，包含如下的步骤，
a〕将并行输入到输入端数据信道(K0-K3)的一定数目的数字数据转换成为数据单位(HB0，HB1)，每个数据信道(K0-K3)各自包括一个同样的比特数，
b〕将单个的数据单位(HB0，HB1)以单元形式顺序传输，这些单元各自由确定数量的数据单位(HB0，HB1)组成，其中每个单元包括一个确定的具有特征的比特顺序，
c〕接收连续传输的数据单位(HB0，HB1)，
d〕监控被接收的数据单位(HB0，HB1)出现具有特征的比特顺序并且当确定具有特征的比特顺序之后，求出对应于具有特征的比特顺序的单元的第一个数据单位(HB0)，和
e〕从相应于具有特征的比特顺序的单元的第一个数据单位(HB0)开始，将相应单元的每个数据单位(HB0，HB1)的单个比特先后分配给与输入端数据信道(K0-K3)数对应的并行的输出端数据信道(K0-K1)数并且将每个数据单位(HB0，HB1)的比特经过相应的输出端数据信道(K0-K3)并行地输出。
2.按照权利要求1的方法，其特征为，在每个单元内传输的具有特征的比特顺序包括8个比特。
3.按照权利要求2的方法，其特征为，在步骤b)中在传输具有特征的比特顺序之前将具有特征的比特顺序的比较高数值的比特根据不同单元不同地设置。
4.按照权利要求3的方法，其特征为，每个单元的具有特征的比特顺序的剩余比特是相同的。
5.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，并行的输入端数据信道(K0-K3)的数目是四个，其中在步骤a〕中将四个输入端数据信道(K0-K3)的数字数据同步地以并行方式输入。
6.按照权利要求5的方法，其特征为，在步骤a〕中输入端数据信道(K0-K3)的数据是这样转换成准备传输的顺序的数据单位(HB0，HB1)的，每个数据信道(K0-K3)的准备传输的每个数据单位(HB0-HB1)包括一个同步输入的比特，其中在每个数据单位(HB0，HB1)上确定的数据信道(K0-K3)的比特是安排在同样的位置上。
7.按照权利要求5的方法，其特征为，在步骤b〕中具有特征的比特顺序是以各自具有四个比特的两个连续的数据单位(HB0，HB1)的方式传输的。
8.按照上述权利要求1到4之一的方法，其特征为，在步骤b〕中将具有特征的比特顺序在第一个有输入端数据信道(K0-K3)的比特的相应单元的数据单位之前传输。
9.按照上述权利要求1到4之一的方法，其特征为，在步骤b〕中将单个的数据单位(HB0，HB1)经过光学的传输介质传输。
10.按照上述权利要求1到4之一的方法，其特征为，在步骤a〕中将单个并行的输入端数据信道(K0-K3)的数字数据按照节拍转换成顺序传输的数据单位(HB0，HB1)，和
在步骤e〕中将每个顺序传输的数据单位(HB0，HB1)的单个字节按照节拍分配给单个的输出端并行的数据信道(K0-K3)并且输出。
11.按照上述权利要求1到4之一的方法，其特征为，包含具有特征的比特顺序的每个单元包括有64字节，其在步骤b〕中输出为各自具有四个比特的128个数据单位(HB0，HB1)。
12.按照上述权利要求1到4之一的方法，其特征为，每个单元包括具有控制信息的第一个数据单位组和具有有用信息的第二个数据单位组，其中第一组含有用于相应单元的具有特征的比特顺序。
13.按照权利要求11的方法，其特征为，第一组包括16字节并且第二组包括48字节。
14.ATM-传输系统，
具有一个发送装置(S)，这个发送装置将一定数目并行输入的输入端数据信道(K0-K3)这样转换成数据单位(HB0，HB1)，每个数据信道(K0-K3)的每个数据单位(HB0)包括同样数目的比特，并且将单个数据单位(HB0，HB1)顺序地以单元方式经过传输介质(D)传输，其中每个单元是由一定数目的数据单位(HB0，HB1)组成的，
其特征为，
每个单元各自包括确定的具有特征的比特顺序，
含有一个接收装置(E)，这个接收装置接收来自发送装置(S)顺序传输的数据单位(HB0，HB1)并且监控具有特征的比特顺序的出现，其中接收装置(E)当确定在顺序传输的数据单位(HB0，HB1)中具有特征的比特顺序之后求出相应单元的具有特征的比特顺序的第一个数据单位，并且用这个第一个数据单位开始将相应单元的每个数据单位(HB0，HB1)的单个比特相继分配给与输入端数据信道(K0-K3)的数目对应的并行的输出端数据信道(K0-K3)的数目并且并行输出。
15.按照权利要求14的ATM-传输系统，其特征为，发送装置(S)和接收装置(E)是这样构造的，将输入给发送装置(S)的并行的数据信道(K0-K3)的数字数据按照权利要求2-13之一的方法由发送装置(S)传输给接收装置(E)并且在那里经过并行的输出端数据信道(K0-K3)输出。
16.按照权利要求14或15的ATM-传输系统，其特征为，输入给发送装置(S)的并行的数据信道〔K0-K3〕和/或与接收装置(E)相连接的并行的输出端数据信道(K0-K3)的数据传输率大约为830兆位/秒并且发送装置(S)将单个数据信道(HB0，HB1)顺序地用大约为3.3吉位/秒的数据率光学地传输给接收装置(E)。
CN98813267A 1998-01-22 1998-12-16 传输方法和传输系统 Expired - Fee Related CN1124770C (zh)

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