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1、1 12021-12-12第第2章章 軟件體系結(jié)構(gòu)建模軟件體系結(jié)構(gòu)建模2 22021-12-12假定你是假定你是Module Designern你最近加盟一家公司,并被安排在一個(gè)新你最近加盟一家公司,并被安排在一個(gè)新項(xiàng)目的開發(fā)組中。雖然你富有經(jīng)驗(yàn),但是項(xiàng)目的開發(fā)組中。雖然你富有經(jīng)驗(yàn),但是對(duì)此項(xiàng)目所涉及的領(lǐng)域還是一個(gè)新手。系對(duì)此項(xiàng)目所涉及的領(lǐng)域還是一個(gè)新手。系統(tǒng)的高層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。統(tǒng)的高層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。n你的老板(項(xiàng)目經(jīng)理)讓你預(yù)計(jì)你將要完你的老板(項(xiàng)目經(jīng)理)讓你預(yù)計(jì)你將要完成的幾個(gè)模塊的開發(fā)時(shí)間。成的幾個(gè)模塊的開發(fā)時(shí)間。n你怎么辦?你怎么辦?3 32021-12-12假定你是假

2、定你是Module Designern你來(lái)開發(fā)你來(lái)開發(fā)A2和和A3,怎么開始?,怎么開始?4 42021-12-12假定你是假定你是Consultant(顧問顧問)n你是一個(gè)請(qǐng)來(lái)的顧問,對(duì)一個(gè)體系結(jié)構(gòu)設(shè)你是一個(gè)請(qǐng)來(lái)的顧問,對(duì)一個(gè)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估。計(jì)進(jìn)行評(píng)估。Modifiability和和Performance是重要的體系結(jié)構(gòu)質(zhì)量因素。是重要的體系結(jié)構(gòu)質(zhì)量因素。n你會(huì)詢問什么樣的信息?你會(huì)詢問什么樣的信息?5 52021-12-12假定你是假定你是Consultant(顧問顧問)n面對(duì)這樣的圖,你會(huì)有什么反應(yīng)?面對(duì)這樣的圖,你會(huì)有什么反應(yīng)?6 62021-12-12假定你是假定你是Consu

3、ltant(顧問顧問)n面對(duì)這樣的圖,你會(huì)有什么反應(yīng)?面對(duì)這樣的圖,你會(huì)有什么反應(yīng)?7 72021-12-12體系結(jié)構(gòu)描述方法體系結(jié)構(gòu)描述方法n軟件開發(fā)過(guò)程中各種角色之間交流設(shè)計(jì)思軟件開發(fā)過(guò)程中各種角色之間交流設(shè)計(jì)思想的媒介想的媒介n進(jìn)行上層分析的基礎(chǔ)。此基礎(chǔ)上可以驗(yàn)證進(jìn)行上層分析的基礎(chǔ)。此基礎(chǔ)上可以驗(yàn)證體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,精煉或改變必要的方體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,精煉或改變必要的方案案n讓別人理解系統(tǒng)的第一手資料讓別人理解系統(tǒng)的第一手資料8 82021-12-12與與Module Designer交流交流n基本想法是什么?基本想法是什么?n我該做什么我該做什么 (如,實(shí)現(xiàn)哪些需求如,實(shí)現(xiàn)哪些需求)

4、?n我該在哪做我該在哪做 (如,這項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)在哪里如,這項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)在哪里) ?n我和誰(shuí)交互?接口是什么?我和誰(shuí)交互?接口是什么?n有什么可以重用的代碼?有什么可以重用的代碼?n必須遵從什么約定必須遵從什么約定(質(zhì)量目標(biāo)、舊體系質(zhì)量目標(biāo)、舊體系/接口、預(yù)接口、預(yù)算等算等)?n有哪些硬性規(guī)定有哪些硬性規(guī)定(設(shè)計(jì)、接口、約束等設(shè)計(jì)、接口、約束等)?9 92021-12-12與顧問交流與顧問交流n體系結(jié)構(gòu)的必要需求體系結(jié)構(gòu)的必要需求(driving requirement)是什是什么么(如,如,performance, availability, security, modifiability, in

5、teroperability)?n各種體系結(jié)構(gòu)視圖是如何描述的?各種體系結(jié)構(gòu)視圖是如何描述的?抽象出來(lái)什么?抽象出來(lái)什么?功能怎樣分解?功能怎樣分解?功能怎樣分配?功能怎樣分配?使用什么硬件以及軟件怎樣布置在硬件上?使用什么硬件以及軟件怎樣布置在硬件上?n采用了哪些體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格?采用了哪些體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格?10102021-12-12這是什么?這是什么?11112021-12-12上圖的毛病上圖的毛病n很多事情沒有說(shuō):很多事情沒有說(shuō):組件類型組件類型連接件類型連接件類型圓圈和箭頭代表什么?圓圈和箭頭代表什么?這種布局的意義是什么?這種布局的意義是什么?為什么為什么CP要放在上層?要放在上層?n只畫

6、出方框和線條不是體系結(jié)構(gòu),只是體只畫出方框和線條不是體系結(jié)構(gòu),只是體系結(jié)構(gòu)的開始系結(jié)構(gòu)的開始12122021-12-12好的體系結(jié)構(gòu)描述的必要元素好的體系結(jié)構(gòu)描述的必要元素n需求陳述需求陳述商業(yè)環(huán)境、產(chǎn)品的背景、領(lǐng)域商業(yè)環(huán)境、產(chǎn)品的背景、領(lǐng)域n描述環(huán)境描述環(huán)境必須和什么系統(tǒng)交互、外部接口必須和什么系統(tǒng)交互、外部接口n使用體系結(jié)構(gòu)圖使用體系結(jié)構(gòu)圖用恰當(dāng)?shù)木€框用恰當(dāng)?shù)木€框簡(jiǎn)潔的說(shuō)明簡(jiǎn)潔的說(shuō)明13132021-12-12好的體系結(jié)構(gòu)描述的必要元素好的體系結(jié)構(gòu)描述的必要元素n考慮實(shí)現(xiàn)時(shí)的限制考慮實(shí)現(xiàn)時(shí)的限制但是僅在它們能影響體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)但是僅在它們能影響體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)n被限定的下層結(jié)構(gòu)、

7、處理器需求被限定的下層結(jié)構(gòu)、處理器需求通常包含其他結(jié)構(gòu)圖通常包含其他結(jié)構(gòu)圖n體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理它怎樣去符合需求與約束它怎樣去符合需求與約束其他的設(shè)計(jì)其他的設(shè)計(jì)14142021-12-12其他方面其他方面n風(fēng)格風(fēng)格/產(chǎn)品線問題產(chǎn)品線問題設(shè)計(jì)可變的尺度設(shè)計(jì)可變的尺度體系結(jié)構(gòu)的那個(gè)方面必須不被改變?體系結(jié)構(gòu)的那個(gè)方面必須不被改變?n管理問題管理問題暗含開發(fā)團(tuán)隊(duì)的組織結(jié)構(gòu)暗含開發(fā)團(tuán)隊(duì)的組織結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)評(píng)審情況體系結(jié)構(gòu)評(píng)審情況n其他設(shè)計(jì)問題其他設(shè)計(jì)問題代碼重用、標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用代碼重用、標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)分析風(fēng)險(xiǎn)分析運(yùn)作、管理和維護(hù)運(yùn)作、管理和維護(hù)15152021-12-12好描述好描述n線和框

8、有不同的形狀線和框有不同的形狀/顏色,并有圖例說(shuō)明顏色,并有圖例說(shuō)明n用表格總結(jié)方案選擇等等各種問題用表格總結(jié)方案選擇等等各種問題n圖并不試圖去表達(dá)很多信息:把信息分散圖并不試圖去表達(dá)很多信息:把信息分散到需要表達(dá)它的各個(gè)視圖中到需要表達(dá)它的各個(gè)視圖中n每個(gè)體系結(jié)構(gòu)視圖必須在一頁(yè)內(nèi)完成每個(gè)體系結(jié)構(gòu)視圖必須在一頁(yè)內(nèi)完成n清晰地區(qū)分出哪些是體系結(jié)構(gòu)視圖,哪些清晰地區(qū)分出哪些是體系結(jié)構(gòu)視圖,哪些不是不是16162021-12-12壞描述壞描述n所有的線看起來(lái)都一樣所有的線看起來(lái)都一樣n箭頭不代表任何涵義箭頭不代表任何涵義n箭頭代表很多涵義箭頭代表很多涵義n實(shí)現(xiàn)與文檔沖突實(shí)現(xiàn)與文檔沖突n沒有圖例沒有圖

9、例n太多的必要需求太多的必要需求17172021-12-12視圖視圖n系統(tǒng)需要多種視圖來(lái)描述系統(tǒng)需要多種視圖來(lái)描述其中的一小部分是描述體系結(jié)構(gòu)的其中的一小部分是描述體系結(jié)構(gòu)的n運(yùn)行時(shí)視圖運(yùn)行時(shí)視圖/動(dòng)態(tài)視圖動(dòng)態(tài)視圖(組件和連接件組件和連接件)在高層分解成組件和連接件在高層分解成組件和連接件n代碼視圖代碼視圖模塊關(guān)聯(lián)和依賴模塊關(guān)聯(lián)和依賴n使用使用/調(diào)用調(diào)用/和和共享數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)文件和目錄、工程和編譯文件、版本控制文件和目錄、工程和編譯文件、版本控制n物理視圖物理視圖把計(jì)算單元分配到各個(gè)進(jìn)程或處理器把計(jì)算單元分配到各個(gè)進(jìn)程或處理器18182021-12-12閱讀閱讀nPhilippe Krucht

10、en, Architectural BlueprintsThe “4+1” View Model of Software Architecture, IEEE Software 12 (6), 1995, pp. 42-50nRelease 6A Segment/Design Specification for the ECS Project, Section 4.4. NASA Report 305-CD-600-001, pages 4-160-185. March 2001 /waisdata/toc/cd30560001toc.html

11、19192021-12-12軟件體系結(jié)構(gòu)建模的種類軟件體系結(jié)構(gòu)建模的種類 n結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)模型n框架模型框架模型n動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)模型n過(guò)程模型過(guò)程模型n功能模型功能模型 20202021-12-12n結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)模型n 這是一個(gè)最直觀、最普遍的建模方法。這種方這是一個(gè)最直觀、最普遍的建模方法。這種方法以體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、連接件和其他概念來(lái)刻畫法以體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、連接件和其他概念來(lái)刻畫結(jié)構(gòu),并力圖通過(guò)結(jié)構(gòu)來(lái)反映系統(tǒng)的重要語(yǔ)義內(nèi)結(jié)構(gòu),并力圖通過(guò)結(jié)構(gòu)來(lái)反映系統(tǒng)的重要語(yǔ)義內(nèi)容,包括系統(tǒng)的配置、約束、隱含的假設(shè)條件、容,包括系統(tǒng)的配置、約束、隱含的假設(shè)條件、風(fēng)格、性質(zhì)等。風(fēng)格、性質(zhì)等。n n 研究結(jié)構(gòu)模型的核

12、心是體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言。研究結(jié)構(gòu)模型的核心是體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言。 21212021-12-12n框架模型框架模型n 框架模型與結(jié)構(gòu)模型類似,但它不太側(cè)重框架模型與結(jié)構(gòu)模型類似,但它不太側(cè)重描述結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)而更側(cè)重于整體的結(jié)構(gòu)。描述結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)而更側(cè)重于整體的結(jié)構(gòu)。n n 框架模型主要以一些特殊的問題為目標(biāo)建框架模型主要以一些特殊的問題為目標(biāo)建立只針對(duì)和適應(yīng)該問題的結(jié)構(gòu)。立只針對(duì)和適應(yīng)該問題的結(jié)構(gòu)。22222021-12-12n動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)模型n 動(dòng)態(tài)模型是對(duì)結(jié)構(gòu)或框架模型的補(bǔ)充,研動(dòng)態(tài)模型是對(duì)結(jié)構(gòu)或框架模型的補(bǔ)充,研究系統(tǒng)的究系統(tǒng)的“大顆粒大顆?!钡男袨樾再|(zhì)。例如,的行為性質(zhì)。例如,描述系統(tǒng)的重新配置

13、或演化。動(dòng)態(tài)可以指描述系統(tǒng)的重新配置或演化。動(dòng)態(tài)可以指系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的配置、建立或拆除通信通系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的配置、建立或拆除通信通道或計(jì)算的過(guò)程。道或計(jì)算的過(guò)程。23232021-12-12n過(guò)程模型過(guò)程模型n 過(guò)程模型研究構(gòu)造系統(tǒng)的步驟和過(guò)程。過(guò)程模型研究構(gòu)造系統(tǒng)的步驟和過(guò)程。n 結(jié)構(gòu)是遵循某些過(guò)程腳本的結(jié)果。結(jié)構(gòu)是遵循某些過(guò)程腳本的結(jié)果。 24242021-12-12n功能模型功能模型n 功能模型認(rèn)為體系結(jié)構(gòu)是由一組功能構(gòu)件功能模型認(rèn)為體系結(jié)構(gòu)是由一組功能構(gòu)件按層次組成,下層向上層提供服務(wù)。按層次組成,下層向上層提供服務(wù)。n 功能模型可以看作是一種特殊的框架模型。功能模型可以看作是一種特殊的框

14、架模型。25252021-12-12 “4十十1”模型模型 進(jìn)程進(jìn)程26262021-12-12 27272021-12-12 28282021-12-12 29292021-12-1230302021-12-12邏輯視圖的體系結(jié)構(gòu):面向?qū)ο蟮姆纸膺壿嬕晥D的體系結(jié)構(gòu):面向?qū)ο蟮姆纸?31312021-12-12 邏輯視圖的符號(hào)表示法邏輯視圖的符號(hào)表示法 構(gòu)件構(gòu)件實(shí)例實(shí)例繼承繼承使用使用包含,聚集包含,聚集關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)類層次類層次參數(shù)化類參數(shù)化類類服務(wù)類服務(wù)類類連接件連接件32322021-12-12 邏輯視圖的風(fēng)格邏輯視圖的風(fēng)格 邏輯視圖的例子邏輯視圖的例子 會(huì)話終端控制器轉(zhuǎn)換服務(wù)連接服務(wù)編號(hào)計(jì)劃

15、33332021-12-12進(jìn)程視圖的體系結(jié)構(gòu):過(guò)程分解進(jìn)程視圖的體系結(jié)構(gòu):過(guò)程分解 n過(guò)程體系結(jié)構(gòu)考慮的是一些非功能性的需求,諸如性能、可用性等。過(guò)程體系結(jié)構(gòu)考慮的是一些非功能性的需求,諸如性能、可用性等。它所要面對(duì)的問題有并發(fā),分布,系統(tǒng)的完整性,容錯(cuò)能力等。它還它所要面對(duì)的問題有并發(fā),分布,系統(tǒng)的完整性,容錯(cuò)能力等。它還要考慮怎樣把過(guò)程體系結(jié)構(gòu)與邏輯視圖體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)相適應(yīng)要考慮怎樣把過(guò)程體系結(jié)構(gòu)與邏輯視圖體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)相適應(yīng)對(duì)對(duì)某個(gè)對(duì)象的某個(gè)操作實(shí)際上是在哪個(gè)控制線程上發(fā)生的。某個(gè)對(duì)象的某個(gè)操作實(shí)際上是在哪個(gè)控制線程上發(fā)生的。n可以把過(guò)程體系結(jié)構(gòu)分為幾個(gè)抽象層次來(lái)描述,每個(gè)層次考慮不同

16、的可以把過(guò)程體系結(jié)構(gòu)分為幾個(gè)抽象層次來(lái)描述,每個(gè)層次考慮不同的方面。在最高層次上,過(guò)程體系結(jié)構(gòu)可以被視為是一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)的集方面。在最高層次上,過(guò)程體系結(jié)構(gòu)可以被視為是一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)的集合。每個(gè)獨(dú)立執(zhí)行的邏輯網(wǎng)絡(luò)都是由通信程序合。每個(gè)獨(dú)立執(zhí)行的邏輯網(wǎng)絡(luò)都是由通信程序( (即即“過(guò)程過(guò)程”) )構(gòu)成的。構(gòu)成的。這些邏輯網(wǎng)絡(luò)分布在一個(gè)通過(guò)這些邏輯網(wǎng)絡(luò)分布在一個(gè)通過(guò)LANLAN或或WANWAN連接起來(lái)的硬件資源集合上。連接起來(lái)的硬件資源集合上。多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)可能同時(shí)存在,并共享同樣的物理資源。多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)可能同時(shí)存在,并共享同樣的物理資源。34342021-12-12 過(guò)程視圖的體系結(jié)構(gòu):過(guò)程分解過(guò)程視圖

17、的體系結(jié)構(gòu):過(guò)程分解 n軟件被分為獨(dú)立的任務(wù)的集合。每個(gè)任務(wù)是一個(gè)獨(dú)立的控制線程,可軟件被分為獨(dú)立的任務(wù)的集合。每個(gè)任務(wù)是一個(gè)獨(dú)立的控制線程,可以在一個(gè)處理節(jié)點(diǎn)上獨(dú)立單獨(dú)調(diào)度。因此可以將任務(wù)分為主任務(wù)和輔以在一個(gè)處理節(jié)點(diǎn)上獨(dú)立單獨(dú)調(diào)度。因此可以將任務(wù)分為主任務(wù)和輔任務(wù)。主任務(wù)是需要單獨(dú)解決的體系結(jié)構(gòu)元素。輔任務(wù)是由于實(shí)現(xiàn)原任務(wù)。主任務(wù)是需要單獨(dú)解決的體系結(jié)構(gòu)元素。輔任務(wù)是由于實(shí)現(xiàn)原因而在本地加入的附加任務(wù)因而在本地加入的附加任務(wù)( (緩沖,超時(shí),等等緩沖,超時(shí),等等) ),例如可以將它們實(shí),例如可以將它們實(shí)現(xiàn)為輕量級(jí)的線程。主任務(wù)通過(guò)一套完善定義的任務(wù)間通信機(jī)制進(jìn)行現(xiàn)為輕量級(jí)的線程。主任務(wù)通過(guò)

18、一套完善定義的任務(wù)間通信機(jī)制進(jìn)行通信:同步的或異步的基于消息的通信服務(wù)、遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用、時(shí)間廣通信:同步的或異步的基于消息的通信服務(wù)、遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用、時(shí)間廣播等。不應(yīng)當(dāng)假設(shè)通信中的主任務(wù)處于同一個(gè)過(guò)程中或處在同一個(gè)處播等。不應(yīng)當(dāng)假設(shè)通信中的主任務(wù)處于同一個(gè)過(guò)程中或處在同一個(gè)處理節(jié)點(diǎn)上。輔任務(wù)的通信可以采用共享內(nèi)存的方式或其他雙方約定的理節(jié)點(diǎn)上。輔任務(wù)的通信可以采用共享內(nèi)存的方式或其他雙方約定的方式。方式。 n基于過(guò)程體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖,可以估計(jì)出消息流和過(guò)程負(fù)荷?;谶^(guò)程體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖,可以估計(jì)出消息流和過(guò)程負(fù)荷。 35352021-12-12 過(guò)程視圖的符號(hào)表示法過(guò)程視圖的符號(hào)表示法 構(gòu)件事件廣播雙

19、向消息遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用消息未指定連接件循環(huán)進(jìn)程簡(jiǎn)化進(jìn)程進(jìn)程36362021-12-12過(guò)程視圖的風(fēng)格過(guò)程視圖的風(fēng)格 有多種風(fēng)格適合過(guò)程體系結(jié)構(gòu)。例如管道和過(guò)濾器、客戶服務(wù)器及其有多種風(fēng)格適合過(guò)程體系結(jié)構(gòu)。例如管道和過(guò)濾器、客戶服務(wù)器及其變體變體( (多客戶單服務(wù)器,多客戶多服務(wù)器多客戶單服務(wù)器,多客戶多服務(wù)器) )等。等。過(guò)程視圖例子過(guò)程視圖例子 控制器進(jìn)程慢周期控制器任務(wù)快周期控制器任務(wù)主控制器任務(wù)終端進(jìn)程37372021-12-12開發(fā)視圖的體系結(jié)構(gòu):子系統(tǒng)分解開發(fā)視圖的體系結(jié)構(gòu):子系統(tǒng)分解 38382021-12-12開發(fā)視圖的符號(hào)表示法開發(fā)視圖的符號(hào)表示法39392021-12-12開發(fā)視

20、圖的風(fēng)格開發(fā)視圖的風(fēng)格40402021-12-12開發(fā)視圖的例子開發(fā)視圖的例子41412021-12-12物理視圖的體系結(jié)構(gòu):從軟件到硬件的映射物理視圖的體系結(jié)構(gòu):從軟件到硬件的映射 42422021-12-12物理視圖的符號(hào)表示法物理視圖的符號(hào)表示法 43432021-12-12nACS系統(tǒng)的物理視圖系統(tǒng)的物理視圖C主KKKKKKKKF備份F主F備份F主C備份44442021-12-12具有進(jìn)程分配的小型具有進(jìn)程分配的小型ACS系統(tǒng)的物理視圖系統(tǒng)的物理視圖K會(huì)話進(jìn)程F終端進(jìn)程控制器進(jìn)程45452021-12-12場(chǎng)景視圖的體系結(jié)構(gòu):匯總場(chǎng)景視圖的體系結(jié)構(gòu):匯總 46462021-12-12場(chǎng)

21、景視圖的符號(hào)表示法場(chǎng)景視圖的符號(hào)表示法 場(chǎng)景視圖的符號(hào)表示法中,構(gòu)件的表示與邏輯視圖非常相場(chǎng)景視圖的符號(hào)表示法中,構(gòu)件的表示與邏輯視圖非常相似,但是連接件的表示使用過(guò)程視圖中的方法。注意,對(duì)似,但是連接件的表示使用過(guò)程視圖中的方法。注意,對(duì)象的實(shí)例用細(xì)實(shí)線表示。在工具的使用方面,和在邏輯體象的實(shí)例用細(xì)實(shí)線表示。在工具的使用方面,和在邏輯體系結(jié)構(gòu)類似,可以使用系結(jié)構(gòu)類似,可以使用Rational RoseRational Rose繪制和管理對(duì)象場(chǎng)景繪制和管理對(duì)象場(chǎng)景圖。圖。 47472021-12-12場(chǎng)景視圖的例子場(chǎng)景視圖的例子 Joe Joe的電話的控制器檢測(cè)到并證實(shí)了從掛起到取下的狀態(tài)轉(zhuǎn)變,的電話的控制器檢測(cè)到并證實(shí)了從掛起到取下的狀態(tài)轉(zhuǎn)變,并且發(fā)送

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