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文檔簡介

1、DVB碼流培訓(xùn)1第1頁,共48頁。數(shù)字電視基礎(chǔ)傳輸流結(jié)構(gòu)PSI/SI基礎(chǔ)節(jié)目復(fù)用/節(jié)目分析PCR原理2第2頁,共48頁。DVB組織及DVB標準DVB (Digital Video Broadcasting) 組織成立于1993年,其前身是有歐洲的主要廣播業(yè)者、消費電子制造商及行業(yè)監(jiān)管機構(gòu)于1991年聯(lián)合成立的ELG (Europe Launching Group)DVB的宗旨是要設(shè)計一個通用的數(shù)字電視系統(tǒng),在此系統(tǒng)內(nèi)的各種傳輸方式之間的轉(zhuǎn)換有最簡單的方式,盡可能的增加通用性。DVB標準提供了一套完整的、適用于不同媒介的數(shù)字電視系統(tǒng)規(guī)范,其中大部分獲得了相關(guān)標準化組織的批準成為歐洲標準。DVB傳

2、輸系統(tǒng)標準主要由DVB-S、DVB-C、DVB-T三部分組成,分別描述衛(wèi)星數(shù)字電視廣播、有組數(shù)字電視廣播和地面數(shù)字電視廣播我國的衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制規(guī)范GY/T17700-1999基本上采用了DVB-S,有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制規(guī)范則GY/T170-2001基本上采用了DVB-C3第3頁,共48頁。DVB組織及DVB標準核心內(nèi)容:1、信源編碼采用MPEG2視音頻壓縮方式;2、數(shù)據(jù)復(fù)用采用MPEG2傳輸(TS)復(fù)用方式;3、采用公共的系統(tǒng)服務(wù)信息(SI)描述廣播節(jié)目;4、信道的第一級信道編碼采用RS前向糾錯碼;5、調(diào)制及其它附屬的信道編碼方式由不同的傳媒來確定;6、使用通

3、用的加擾算法及CA接口4第4頁,共48頁。DVB網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)DVB網(wǎng)絡(luò)的樹狀結(jié)構(gòu),層次從高到低分別為Network網(wǎng)絡(luò) Transport Stream傳輸流 Service 服務(wù) Component組件。ShenZhenNetworkTransport Stream 1Transport Stream 2Transport Stream 3CCTV-1CCTV-2CCTV-nSZTV-1SZTV-2數(shù)據(jù)廣播視頻音頻PCR私有數(shù)據(jù)ServiceComponentTSNetwork5第5頁,共48頁。DVB網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)Network 網(wǎng)絡(luò) : 每個區(qū)域性的TS流集合都可以稱作一個網(wǎng)絡(luò),如亞洲一號

4、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),CANAL+網(wǎng)絡(luò),DVB系統(tǒng)中每個正式的網(wǎng)絡(luò)都有一個全球唯一的標識。在NIT表中的Network_id字段描述。ShenZhenNetworkTransport Stream 1Transport Stream 2Transport Stream 3CCTV-1CCTV-2CCTV-nSZTV-1SZTV-2數(shù)據(jù)廣播視頻音頻PCR私有數(shù)據(jù)ServiceComponentTSNetwork6第6頁,共48頁。DVB網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)Transport Stream 傳輸流 : 就是數(shù)字比特流,承載服務(wù)的通道,傳輸?shù)接脩魰r一個流即對應(yīng)一個頻點。一個網(wǎng)絡(luò)中可以有多個流,一個流中可以有多個數(shù)字電視

5、服務(wù)。ShenZhenNetworkTransport Stream 1Transport Stream 2Transport Stream 3CCTV-1CCTV-2CCTV-nSZTV-1SZTV-2數(shù)據(jù)廣播視頻音頻PCR私有數(shù)據(jù)ServiceComponentTSNetwork7第7頁,共48頁。DVB網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)Service 服務(wù) : 業(yè)務(wù)的載體,是面向用戶的最小單位,類似模擬電視中“頻道”的概念,但范圍要更廣。比如中央一臺就是一個數(shù)字電視服務(wù)。服務(wù)有很多類型:數(shù)字電視,數(shù)字廣播,Loader服務(wù),數(shù)據(jù)廣播服務(wù)等。ShenZhenNetworkTransport Stream 1Tr

6、ansport Stream 2Transport Stream 3CCTV-1CCTV-2CCTV-nSZTV-1SZTV-2數(shù)據(jù)廣播視頻音頻PCR私有數(shù)據(jù)ServiceComponentTSNetwork8第8頁,共48頁。DVB網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)Component 組件 : 最底層的基本流,如一路視頻、音頻、或一路數(shù)據(jù)廣播ShenZhenNetworkTransport Stream 1Transport Stream 2Transport Stream 3CCTV-1CCTV-2CCTV-nSZTV-1SZTV-2數(shù)據(jù)廣播視頻音頻PCR私有數(shù)據(jù)ServiceComponentTSNetwor

7、k9第9頁,共48頁。DVB網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)問題:如何在一個傳輸流中傳輸多個Service?接收方如何正確識別同一流中不同Service的Component?ShenZhenNetworkTransport Stream 1Transport Stream 2Transport Stream 3CCTV-1CCTV-2CCTV-nSZTV-1SZTV-2數(shù)據(jù)廣播視頻音頻PCR私有數(shù)據(jù)ServiceComponentTSNetwork10第10頁,共48頁。MPEG組織及標準MPEG(Moving Picture Expert Group) 運動圖像專家組,該組織成于1988年,專門研究運動圖像及其

8、伴音的編解碼、存儲、傳輸?shù)取T摻M織制定的很多標準成為現(xiàn)在國際通用的標準。MPEG標準:MPEG-1 視頻:NTSC(352X240X30) PAL(352X288X25) 音頻:2聲道 速率:1.5Mbps 應(yīng)用領(lǐng)域:VCDMPEG-2 視頻:352X240到1920X1080(四級五配置11種模式) 音頻:支持5.1聲道和7.1聲道等多種模式 速率:從4Mbps80Mbps 應(yīng)用領(lǐng)域:數(shù)字電視、HDTV、DVDMPEG-4 專門針對多媒體應(yīng)用的圖像編碼標準MPEG-7 基于內(nèi)容表示的標準,應(yīng)用于多媒體信息的搜索、過濾、組織和處理 (還未完成)11第11頁,共48頁。MPEG組織及標準Part

9、 1:System 描述多個視頻、音頻和數(shù)據(jù)基本碼流合成傳輸碼流和節(jié)目碼流的方式Part 2:Video 視頻編解碼方法Part 3:Audio 音頻編解碼方法Part 4:Compliance 一致性測試,用于檢測一個碼流是否符合MPEG-2Part 5:Software 描述了一二三部分的軟件實現(xiàn)方法12第12頁,共48頁。MPEG組織及標準Part 6:DSM-CC (Digital Storage Media Command and Control) 數(shù)字存儲媒體命令與控制Part 7:MPEG-2 AAC (MPEG-2 Advance Audio Coding) 多聲道聲音編碼算法

10、標準 Part 8:10-bit Video Extension 采樣精度為10bit的圖像編碼標準(已廢棄)Part 9:Extension for real time interface for system decoders 系統(tǒng)解碼器實時接口擴展標準Part 10:Conformance Extensions for DSM-CC DSM-CC 一致性擴展測試13第13頁,共48頁。定義了分組傳輸?shù)膮f(xié)議定義了編碼器和解碼器同步的方法定義了數(shù)據(jù)流復(fù)用和解復(fù)用的方法為條件接收提供了加擾的可能性MPEG-2的系統(tǒng)層14第14頁,共48頁。MPEG-2的系統(tǒng)層縮略語:TS傳輸流 Transpo

11、rt Stream PCR節(jié)目參考時鐘 Program Refrence ClockPSI節(jié)目專用信息 Program Special InfomationSI業(yè)務(wù)信息 Service InfomationPID包標志 Packet IDES基本流 Elementary StreamPES 打包基本流 Packet Elementary StreamVPES Video Packet Elementary StreamAPES Audio Packet Elementary StreamPAT節(jié)目關(guān)聯(lián)表說明碼流中節(jié)目數(shù)及其PMT PIDPMT節(jié)目映像表說明節(jié)目基本流及其PIDSDT服務(wù)描述表存

12、放節(jié)目名稱和節(jié)目提供者CAT條件訪問表加密流的控制信息NIT網(wǎng)絡(luò)信息表15第15頁,共48頁。MPEG-2的系統(tǒng)層定義了兩種碼流結(jié)構(gòu):PS (Program Stream) 節(jié)目數(shù)據(jù)流針對錯誤少的環(huán)境,例如交互式多媒體分組長度可變一般比較長TS (Transport Stream) 傳輸流針對易發(fā)生錯誤的環(huán)境將多個獨立時間基點的多道節(jié)目合成單獨的數(shù)據(jù)流,屬于同一套節(jié)目的各個PES分組具有相同的時間基點,長度188個字節(jié)。MPEG-2的系統(tǒng)層16第16頁,共48頁。數(shù)字電視基礎(chǔ)傳輸流結(jié)構(gòu)PSI/SI基礎(chǔ)節(jié)目復(fù)用/節(jié)目分析PCR原理17第17頁,共48頁。TS流的基本概念傳輸流Transport

13、Stream(通常稱為一路碼流),是最基本的傳輸實現(xiàn),數(shù)據(jù)最終以碼流的方式輸出。碼流部分其實就是DVB協(xié)議的最底層, 類似于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層,這一層關(guān)心的是數(shù)據(jù)打包,數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)和傳輸,而不關(guān)心負載是什么。碼流在傳輸過程中還有能量分散,卷積交織,F(xiàn)EC等信道編碼過程。碼流中最基本的單位是188字節(jié)的包(Packet,又稱為分組),前4BYTE是包頭,后184為負載PS:有的包大小為204字節(jié),那是因為在原來的188字節(jié)后加了16字節(jié)的前向糾錯(R-S編碼),需要進行轉(zhuǎn)換處理時可以直接裁剪掉。188BYTE188BYTE188BYTE188BYTE188BYTE188BYTEHeade

14、r 4BYTEPayload 184BYTE18第18頁,共48頁。碼流中包的傳輸包是信息的最小單位,包的類型由包中的負載決定。該包有可能是視頻,輔助信息,或者是填充的空包。碼流的速率稱為碼率,單位是bit/s,因此可以計算出一個100M的碼流文件在碼流發(fā)生器上以38M碼率發(fā)送時,持續(xù)時間是:100M(BYTE) 8 / 38M = 21.05秒碼流傳輸采用時分復(fù)用方法,也就是說在一個時間點內(nèi)只有一種類型的數(shù)據(jù)包正在傳送。視頻包音頻包空包SI包視頻包空包SI包T碼流中數(shù)據(jù)包的傳送 時間軸19第19頁,共48頁。碼流中包的傳輸PAT分組APES分組原始流VPES分組原始流音頻基本流視頻基本流ES

15、ES音頻幀視頻幀PESTP分組PMT分組CAT分組20第20頁,共48頁。視頻預(yù)處理音頻A/D音頻編碼視頻編碼系統(tǒng)復(fù)用接口模擬音頻模擬音頻數(shù)字音頻模擬視頻模擬視頻數(shù)字視頻VPESAPESMPEG-2TS時鐘ASISPIPSI/SI碼流中包的傳輸視頻包音頻包空包SI包視頻包空包SI包21第21頁,共48頁。視頻包音頻包空包SI包視頻包空包PSI包碼流中包的傳輸問題: 視頻包、音頻包、空包、SI包等全部在TS流中傳輸,那么接收方如何識別哪些是音頻,哪些是視頻呢?22第22頁,共48頁。TS流的包結(jié)構(gòu)因為實際的傳輸過程中總會產(chǎn)生誤碼,因此在TS包的188字節(jié)后增加16字節(jié)的前向糾錯碼(RS編碼),這

16、樣就形成了204字節(jié)的TS包188字節(jié)4字節(jié)TS包頭為了區(qū)分不同的TS包,從188字節(jié)的包中劃分出4個字節(jié)作為包頭,用于描述相應(yīng)TS包所負載的內(nèi)容及其它一些屬性。16字節(jié)RS編碼因此一個TS包(不論是188字節(jié)還是204字節(jié)),其真正用于傳輸數(shù)據(jù)的有效部分實際只有184字節(jié)。而實際應(yīng)用中我們還須再將這184字節(jié)再細分為兩部分:適應(yīng)字段有效負載適應(yīng)字段有效負載23第23頁,共48頁。TS流的包結(jié)構(gòu)包頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (4 bytes):同步字節(jié): 8bit,固定為0 x47,用于標識一個TS包的開始傳輸錯誤指示:1bit,當傳輸過程中本TS包出現(xiàn)錯誤時,本位被置1有效負載起始指示1bit,當本TS包是

17、某PES某分段的開始時,本位被置1傳輸優(yōu)先級:1bit包標志PID:13bit,0 x0000表示本TS包內(nèi)的有效負載為PAT表 0 x1FFF表示本TS包為空包,傳輸加擾控制:2bit,00 未加擾 10偶加擾 11奇加擾適應(yīng)字段控制:2bit,第1bit表示適應(yīng)字段,第2bit表示有效負載 11表示都有,01表示只有有效負載連續(xù)計數(shù)器:4bit,第1個PID為0 x21的TS包的計數(shù)器為0000; 第2個PID為0 x21的TS包的計數(shù)器為0010; 第3個PID為0 x21的TS包的計數(shù)器為0011;24第24頁,共48頁。TS流的包結(jié)構(gòu)188字節(jié)4字節(jié)TS包頭16字節(jié)RS編碼適應(yīng)字段有

18、效負載01234567012345670123456701234567010001118bit同步字節(jié)(0 x47)包頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):傳輸錯誤指示有效負載起始標識傳輸優(yōu)先級13bitPID (包標志)當本TS包為某PES或PSI的起啟時該位為1加擾控制適應(yīng)字段控制連續(xù)計數(shù)器25第25頁,共48頁。TS流的包結(jié)構(gòu)包頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):PID (包標志) 用于標識該TS包所攜帶數(shù)據(jù)的類型。PID內(nèi)容0 x0000PAT0 x0001CAT0 x00020 x000F保留0 x0010NIT0 x0011SDT0 x0012EIT0 x00130 x001F保留0 x00200 x1FFE用戶定義0 x1FFF

19、空包26第26頁,共48頁。TS流的包結(jié)構(gòu)例:下圖為一個完整的TS包的數(shù)據(jù),試分析該TS的包頭結(jié)構(gòu)0001 01110000 00000100 00000100 01110 x170 x000 x400 x47PID 0 x00傳輸錯誤有效負載起始指示27第27頁,共48頁。TS流的包結(jié)構(gòu)包頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):PID (包標志) 用于標識該TS包所攜帶數(shù)據(jù)的類型。PID內(nèi)容0 x0000PAT0 x0001CAT0 x00020 x000F保留0 x0010NIT0 x0011SDT0 x0012EIT0 x00130 x001F保留0 x00200 x1FFE用戶定義0 x1FFF空包通過此表,接收

20、方能識別出一部分的TS包,但對視頻TS包、音視TS包等還是無法識別!28第28頁,共48頁。數(shù)字電視基礎(chǔ)傳輸流結(jié)構(gòu)PSI/SI基礎(chǔ)節(jié)目復(fù)用/節(jié)目分析PCR原理29第29頁,共48頁。PSI信息, SI信息SI Service Information 服務(wù)信息:因為MPEG-2主要用于傳輸節(jié)目,對于數(shù)字電視的服務(wù)性應(yīng)用來說還不夠完善,因此DVB對MPEG-2協(xié)議進行了擴展,增加了一些描述性的表,包括:SDT,BAT,EIT,TDT,TOT,RST,ST,TSDT,DIT,SIT,并且增加了一個子表的類型為Other,表示其他傳輸流中的信息,可以作為Other使用的有SDT,NIT,EITPSI

21、Program Specific Information 節(jié)目特殊信息:是MPEG-2協(xié)議中定義的用來描述節(jié)目結(jié)構(gòu)的信息,包括PAT,PMT,CAT,NIT四個表。PAT和PMT表用來指出碼流中視音頻的路徑,CAT用來指定碼流的加擾EMM信息和其他相關(guān)CA信息,NIT表用來描繪本TS流的通道信息。PSI信息(節(jié)目路徑)SI信息(服務(wù)附加描述)30第30頁,共48頁。面向服務(wù)來看SI和PSI信息節(jié)目1:中央一臺節(jié)目2:鳳凰衛(wèi)視節(jié)目3:探索頻道節(jié)目4:廣東體育我們有4個節(jié)目要傳送到用戶家里,該怎么做呢?這些節(jié)目要有明確的結(jié)構(gòu),以便用戶可以很方便的找到,或者可以快速確定是否有節(jié)目。因此首先需要一個索

22、引,索引應(yīng)該盡可能的小,以便減小傳輸中的錯誤發(fā)生幾率和接收器可以盡快的確認是否存在節(jié)目索引因為索引必須很簡潔,不能放下每個節(jié)目的信息,所以每個節(jié)目都需要各自單獨的部分來給自己服務(wù),比如存放視音頻的路徑,ECM信息等節(jié)目信息1節(jié)目信息2節(jié)目信息3節(jié)目信息4然后就是對加密節(jié)目的支持了,總得有個東西來放CA信息吧?CA信息另外需要一個信息來描述整個通道,TS流的名稱,傳輸方式,有幾個節(jié)目等等等等通道信息現(xiàn)在可以比較完美的提供電視服務(wù)了。MPEG-2協(xié)議已經(jīng)完成了任務(wù)看到數(shù)字電視。這些信息就是:PAT:節(jié)目關(guān)聯(lián)表Program Association tablePMT:節(jié)目映射表Program Map

23、 tableCAT:條件接收表Conditional Access tableNIT:網(wǎng)絡(luò)信息表Network Information tablePMT-1PMT-2PMT-3PMT-4PATCATNIT但是光能看電視可還不夠,數(shù)字電視不僅僅讓觀眾看電視,還應(yīng)該是一個業(yè)務(wù)平臺,可以提供給用戶更豐富的服務(wù),因此在MPEG-2的基礎(chǔ)上,DVB中增加了一些信息服務(wù)描述1DVB中擴展了Program節(jié)目的概念,稱為服務(wù)Service,服務(wù)不僅僅包含原來的數(shù)字電視服務(wù),還可以包含附加業(yè)務(wù),雖然目前來說附加業(yè)務(wù)的應(yīng)用也不多,但至少為將來提供了一個比較完善的框架。既然是叫服務(wù)了,就要有對每個服務(wù)的描述,比如

24、服務(wù)名稱,服務(wù)提供商,服務(wù)類型,服務(wù)狀態(tài)等等。用戶能看到最直接的服務(wù)信息就是服務(wù)名稱了,也就是節(jié)目名稱,比如“中央一臺”服務(wù)描述2服務(wù)描述3服務(wù)描述4剛才說的Bouquet還沒有地方來表示呢,于是需要一個Bouquet的整體描述。業(yè)務(wù)群然后就是EPG了,EPG的信息量比較大,需要單獨放在一個地方。有了EPG也就得有個終端的時間和頭端同步的方法,找個地方放時間和日期時間信息EPG信息看看這些信息分別是什么表吧:SDT:服務(wù)描述表Service Descriptor TableBAT:業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表Bouquet Association TableEIT:事件信息表Event Information

25、 TableTDT:時間日期表Time and Data TableTOT:時間偏移表Time Offset TableEITTDT/TOTBATSDT31第31頁,共48頁。PSI(Program Specific Information)節(jié)目特殊信息:PAT (Program Association Table) 節(jié)目關(guān)聯(lián)表PMT (Program Map Table) 節(jié)目映射表CAT (Conditional Access Table) 條件接受表NIT (Network Information Table) 網(wǎng)絡(luò)信息表SI(Service Information)服務(wù)信息:SDT (

26、Service Descriptor Table) 服務(wù)描述表BAT (Bouquet Association Table) 業(yè)務(wù)群映射表EIT (Event Information Table) 事件信息表TDT (Time and Data Table) 時間日期表TOT (Time Offset Table) 時間日期表另外還有一些傳輸使用的表,比較不常見:RST 運行狀態(tài)表 ST 填充表 TSDT 流描述表 DIT 中斷信息表 SIT 選擇信息表 PSI信息, SI信息32第32頁,共48頁。PAT_Header()節(jié)目1信息節(jié)目2信息節(jié)目n信息CRC_322BYTE節(jié)目號:0 x00

27、0113Bit PMT_PID:0 x00233Bit無效位4BYTEPAT段的結(jié)構(gòu),段頭+節(jié)目信息循環(huán)+CRC32注意:MPEG-2協(xié)議中規(guī)定,如果碼流中有NIT表,則在PAT的第一個節(jié)目,也就是上圖節(jié)目1信息中應(yīng)該用來表示NIT。則節(jié)目1信息的4BYTE結(jié)構(gòu)應(yīng)該是:節(jié)目號0 x00003Bit無效位NIT_PID0 x0010。PAT表:PSI信息, SI信息用于指示本TS流中節(jié)目個數(shù)及相應(yīng)節(jié)目的PMT表的PID。33第33頁,共48頁。PMT段的結(jié)構(gòu),段頭+節(jié)目描述符區(qū)+組件信息+組件描述符循環(huán)+CRC32PMT_Header()組件1信息組件2信息組件n信息CRC_32組件描述符區(qū)域節(jié)

28、目描述符區(qū)域組件類型:2 (MPEG-2 Vedio)13Bit 組件PID:0 x0069PCR_PID3Bit無效位4BYTE組件類型:指節(jié)目基本流的類型,有MPEG-2視頻,MPEG-2音頻, MPEG-1視頻,DSM-CC等多種類型PSI信息, SI信息PMT表:用于指示相應(yīng)節(jié)目的組成(Component)34第34頁,共48頁。PSI信息, SI信息PMT表:用于指示相應(yīng)節(jié)目的組成(Component)試分析下圖所示的PMT,并指出該PMT表的對應(yīng)節(jié)目的節(jié)目號是?PCR_PID是?及該節(jié)目由幾個基本流構(gòu)成?每個基本流的PID是?02 E0 21 F0 05 02 03 9A 48 5

29、F02MPEG-2視頻E0 21PID為0 x21F0 05描述子長度為502視頻流描述子03視頻流描述子長度9A 48 5F 視頻描述子內(nèi)容35第35頁,共48頁。PSI信息, SI信息SDT表:用于描述服務(wù)的名稱和服務(wù)提供商SDT_Header()服務(wù)1信息服務(wù)2信息服務(wù)n信息CRC_322BYTE服務(wù)號:0 x00016Bit無效位1Bit EIT時間表標志服務(wù)描述符區(qū)1Bit EIT當前后續(xù)標志3Bit服務(wù)運行狀態(tài)1Bit加擾免費標志12Bit描述符區(qū)域長度如果值為1說明此服務(wù)有對應(yīng)的EIT時間表(Schedule)如果值為1說明此服務(wù)有對應(yīng)的EIT當前后續(xù)表(Present/Follow)表示此服務(wù)的當前運行狀態(tài),比如正在運行0 x3(running)表示此服務(wù)是加擾的還是免費的,如果是1則為加擾服務(wù)此服務(wù)的描述符區(qū)域長度5BYTE服務(wù)名稱放在哪里?描述符區(qū)域中一般都有一個Service_Descriptor描述符,指明了所描述服務(wù)的類型,服務(wù)提供商,和服務(wù)名稱2BYTE原始網(wǎng)絡(luò)號36第36頁,共48頁。數(shù)字電視基礎(chǔ)傳輸流結(jié)構(gòu)PSI/SI基礎(chǔ)節(jié)目復(fù)用/節(jié)目分析PCR原理37第37頁,共48頁。一路TS流的碼率一般在38M左右(受QAM的限制),而一套節(jié)目只有6M左右,因此在一路碼流中可以同時傳輸多套節(jié)目;同時,一套節(jié)目至少

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