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SIM卡GPRS模塊知識詳解 淺談SIM卡GPRS之原理模塊

ss ? 作者:工程師譚軍 ? 2018-09-11 09:39 ? 次閱讀

本文主要是關(guān)于SIM卡GPRS模塊的相關(guān)介紹,并著重對SIM卡GPRS模塊原理進(jìn)行了詳盡的闡述。

SIM卡

SIM卡是(Subscriber Identification Module ),也稱為用戶身份識別卡、智能卡,GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)必須裝上此卡方能使用。在電腦芯片上存儲(chǔ)了數(shù)字移動(dòng)電話客戶的信息,加密的密鑰以及用戶的電話簿等內(nèi)容,可供GSM網(wǎng)絡(luò)客戶身份進(jìn)行鑒別,并對客戶通話時(shí)的語音信息進(jìn)行加密。

SIM卡主要用于GSM網(wǎng)絡(luò)、W-CDMA網(wǎng)絡(luò)和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò),但是兼容的模塊也可以用于IDEN電話。有人把CDMA2000和cdmaOne的RUIM卡和UIM卡,也稱作SIM卡,雖然兩者作用類似,并遵守了一樣的所有機(jī)械、電氣標(biāo)準(zhǔn)和部分軟件標(biāo)準(zhǔn),但是上層應(yīng)用并不一定兼容。

SIM由CPUROM、RAM、EEPROM和I/O電路組成。用戶使用SIM時(shí),實(shí)際上是手機(jī)向SIM卡發(fā)出命令,SIM卡應(yīng)該根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來執(zhí)行或者拒絕;SIM卡并不是單純的信息存儲(chǔ)器。

2018年,聯(lián)通正式在上海、天津、廣州、深圳、鄭州、長沙6座城市率先啟動(dòng)“eSIM一號雙終端”業(yè)務(wù)的辦理?!癳SIM一號多終端”意味著可穿戴設(shè)備可以和用戶手機(jī)共享號碼,無需實(shí)體SIM卡。

類型介紹

SIM卡尺寸

SIM的尺寸分為三種: [2]

標(biāo)準(zhǔn)卡:尺寸為 25mm×15mm×0.8mm;

Micro Sim:俗稱小卡,尺寸為12x15mm×0.8mm;

Nano SIM:12.3mm×8.8mm×0.7mm。

引入標(biāo)準(zhǔn)

Full-size(FF):ISO/IEC 7810:2003, ID-1

Mini-SIM(2FF):ISO/IEC 7810:2003, ID-000

Micro-SIM(3FF):ETSI TS 102 221 V9.0.0, Mini-UICC

Nano-SIM (4FF):ETSI TS 102 221 V11.0.0

Embedded-SIM:JEDECDesign Guide 4.8, SON-8

SIM卡唯一

SIM卡在GSM系統(tǒng)中的應(yīng)用,使卡和手機(jī)分離,SIM卡唯一標(biāo)識一個(gè)客戶。

一張SIM卡可以插入任何一部GSM手機(jī)中使用,

而使用手機(jī)所產(chǎn)生的通信費(fèi)則自己記錄在該SIM卡所唯一標(biāo)識的客戶帳上。

SIM卡容量

SIM卡容量有8K、16K、32K、64K,其中512k以上的大容量的SIM卡統(tǒng)稱為STK卡。

Micro SIM卡

Micro SIM卡,也叫做3FF SIM卡即第三類規(guī)格SIM,

尺寸為12x15mm×0.8mm,

比我們手機(jī)中使用的第二類SIM卡規(guī)格15x25mm×0.8mm 小了52%,蘋果公司生產(chǎn)的產(chǎn)品iPhone 4S、iPhone4。)(iPad、iPad2. 3G版本)都是使用Micro SIM卡。

GPRS

1.概述

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱。GPRS是GSM Phase2.1規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一,能提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9.6kbit/s更高的數(shù)據(jù)率。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。因此,在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS系統(tǒng)時(shí),GSM系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動(dòng),只需作軟件升級。

構(gòu)成GPRS系統(tǒng)的方法是:

(1) 在GSM系統(tǒng)中引入3個(gè)主要組件

GPRS服務(wù)支持結(jié)點(diǎn)(SGSN, Serving GPRS Supporting Node)

GPRS網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點(diǎn)(GGSN, Gateway GPRS Support Node)

分組控制單元(PCU)

(2) 對GSM的相關(guān)部件進(jìn)行軟件升級

GPRS系統(tǒng)原理如圖1.1所示圖。

圖1.1 GPRS系統(tǒng)原理圖

ETSI指定了GSM900、1800和1900三個(gè)工作頻段用于GSM,其中GSM900頻段還有G1(E-GSM)頻段和P頻段。相應(yīng)地,GPRS也工作于這三個(gè)頻段,包括GSM900的G1頻段和P頻段,當(dāng)然,GPRS可以限制每個(gè)小區(qū)只工作于P頻段。如表1.1所示了GSM和GPRS的工作頻段。

表1.1 GSM和GPRS的工作頻段

900MHz頻段 G1頻段上行頻率(原E-GSM) 880 --- 890MHz P頻段上行頻率 890 --- 915MHz G1頻段下行頻率(原E-GSM) 925 --- 935MHz P頻段下行頻率 935 --- 960MHz 雙工間隔 45MHz 載頻間隔 200kHz 1800MHz頻段 上行頻率 1710 ---1785MHz 下行頻率 1805 ---1880MHz 雙工間隔 95MHz 載頻間隔 200kHz 1900MHz頻段 上行頻率 1850 ---1910MHz 下行頻率 1930 ---1990MHz 雙工間隔 80MHz 載頻間隔 200kHz

現(xiàn)有的GSM移動(dòng)臺(tái)(MS),不能直接在GPRS中使用,需要按GPRS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造(包括硬件和軟件)才可以用于GPRS系統(tǒng)。GPRS定義了3類MS:

A類可同時(shí)工作于GPRS和GSM;

B類可在GPRS和GSM之間自動(dòng)切換工作;

C類可在GPRS和GSM之間人工切換工作。

GPRS被認(rèn)為是2G向3G演進(jìn)的重要一步,不僅被GSM支持,同時(shí)也被北美的IS-136支持。

1.2 GPRS的主要特點(diǎn)

GPRS采用分組交換技術(shù),高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令,優(yōu)化了對網(wǎng)絡(luò)資源和無線資源的利用。

定義了新的GPRS無線信道,且分配方式十分靈活:每個(gè)TDMA幀可分配1到8個(gè)無線接口時(shí)隙。時(shí)隙能為活動(dòng)用戶所共享,且向上鏈路和向下鏈路的分配是獨(dú)立的。

支持中、高速率數(shù)據(jù)傳輸,可提供9.05 ---171.2kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率(每用戶)。GPRS采用了與GSM不同的信道編碼方案,定義了CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四種編碼方案。

GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快,提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。

GPRS支持基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的應(yīng)用,可以和IP網(wǎng)、X.25網(wǎng)互聯(lián)互通。支持特定的點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)服務(wù),以實(shí)現(xiàn)一些特殊應(yīng)用如遠(yuǎn)程信息處理。GPRS也允許短消息業(yè)務(wù)(SMS)經(jīng)GPRS無線信道傳輸。 (錄入編輯:電路圖電路網(wǎng)www.dltdl.com)

GPRS的設(shè)計(jì)使得它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸,又能支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸。它支持四種不同的QoS級別。GPRS能在0.5 ---1秒之內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)的重新傳輸。GPRS的計(jì)費(fèi)一般以數(shù)據(jù)傳輸量為依據(jù)。

在GSM PLMN中,GPRS引入兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn):一個(gè)是GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN),它和MSC在同一等級水平,并跟蹤單個(gè)MS的存儲(chǔ)單元,實(shí)現(xiàn)安全功能和接入控制。節(jié)點(diǎn)SGSN通過幀中繼連接到基站系統(tǒng)。另一個(gè)是GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN,GGSN支持與外部分組交換網(wǎng)的互通,并經(jīng)由基于IP的GPRS骨干網(wǎng)和SGSN連通。

GPRS的安全功能同現(xiàn)有的GSM安全功能一樣。身份認(rèn)證和加密功能由SGSN來執(zhí)行。其中的密碼設(shè)置程序的算法、密鑰和標(biāo)準(zhǔn)與目前GSM中的一樣,不過GPRS使用的密碼算法是專為分組數(shù)據(jù)傳輸所優(yōu)化過的。GPRS移動(dòng)設(shè)備(ME)可通過SIM訪問GPRS業(yè)務(wù),不管這個(gè)SIM是否具備GPRS功能。

蜂窩選擇可由一個(gè)MS自動(dòng)進(jìn)行,或者基站系統(tǒng)指示MS選擇某一特定的蜂窩。MS在重選擇另一個(gè)蜂窩或蜂窩組(即一個(gè)路由區(qū))時(shí)會(huì)通知網(wǎng)絡(luò)。

為了訪問GPRS業(yè)務(wù),MS會(huì)首先執(zhí)行GPRS接入過程,以將它的存在告知網(wǎng)絡(luò)。在MS和SGSN之間建立一個(gè)邏輯鏈路,使得MS可進(jìn)行如下操作:接收基于GPRS的的SMS服務(wù)、經(jīng)由SGSN的尋呼、GPRS數(shù)據(jù)到來通知。

為了收發(fā)GPRS數(shù)據(jù),MS會(huì)激活它所想用的分組數(shù)據(jù)地址。這個(gè)操作使MS可被相應(yīng)的GGGSN所識別,從而能開始與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的互通。

用戶數(shù)據(jù)在MS和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間透明地傳輸,它使用的方法是封裝和隧道技術(shù):數(shù)據(jù)包用特定的GPRS協(xié)議信息打包并在MS和GGSN之間傳輸。這種透明的傳輸方法縮減了GPRS PLMN對外部數(shù)據(jù)協(xié)議解釋的需求,而且易于在將來引入新的互通協(xié)議。用戶數(shù)據(jù)能夠壓縮,并有重傳協(xié)議保護(hù),因此數(shù)據(jù)傳輸高效且可靠。

GPRS可以實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類型及服務(wù)質(zhì)量等級(QoS)的計(jì)費(fèi)功能,計(jì)費(fèi)方式更加合理,用戶使用更加方便。

GPRS的核心網(wǎng)絡(luò)層采用IP技術(shù),底層款可使用多種傳輸技術(shù),很方便地實(shí)現(xiàn)與高速發(fā)展的IP網(wǎng)無縫連接。

1.3 GPRS的業(yè)務(wù)

GPRS是一組新的GSM承載業(yè)務(wù),是以分組模式在PLMN和與外部網(wǎng)絡(luò)互通的內(nèi)部網(wǎng)上傳輸。在有GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上,GPRS網(wǎng)絡(luò)管理可以提供(或支持)一系列的交互式電信業(yè)務(wù)。

1. 承載業(yè)務(wù)

支持在用戶與網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅?。提供點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)兩種承載業(yè)務(wù)。

a. 點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)(PTP)

點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)在兩個(gè)用戶之間提供一個(gè)或多個(gè)分組的傳輸。由業(yè)務(wù)請求者啟動(dòng),被接收者接收。包括兩種點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù):

b. 點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)(PTM)

點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)是將單一信息傳送到多個(gè)用戶。GPRS PTM業(yè)務(wù)能夠提供一個(gè)用戶將數(shù)據(jù)發(fā)送給具有單一業(yè)務(wù)需求的多個(gè)用戶的能力。包括有三種PTM業(yè)務(wù):

點(diǎn)對多點(diǎn)廣播(PTM-M)業(yè)務(wù)---是將信息發(fā)送給當(dāng)前位于某一地區(qū)的所有用戶的業(yè)務(wù)。

點(diǎn)對多點(diǎn)群呼(PTM-G)業(yè)務(wù)---是將信息發(fā)送給當(dāng)前位于某一區(qū)域的特定用戶子群的業(yè)務(wù)。

IP多點(diǎn)傳播(IP-M)業(yè)務(wù)---是定義為IP協(xié)議序列一部分的業(yè)務(wù)。

2. 用戶終端業(yè)務(wù)

GPRS支持電信業(yè)務(wù),提供完全的通信業(yè)務(wù)能力,包括終端設(shè)備能力。用戶終端業(yè)務(wù)可以分為基于PTP的用戶終端業(yè)務(wù)和基于PTM的用戶終端業(yè)務(wù)。如表1-1所示。

表1-1 GPRS用戶終端業(yè)務(wù)分類

基于PTP的用戶終端業(yè)務(wù) 會(huì)話 報(bào)文傳送 檢索 遙信 基于PTM的用戶終端業(yè)務(wù) 分配 調(diào)度 會(huì)議 預(yù)定發(fā)送 地區(qū)選路

3. 附加業(yè)務(wù)

GSM第2階段附加業(yè)務(wù)支持所有的GPRS基本業(yè)務(wù)PTP-CONS、PTP-CLNS、IP-M和PTM-G的CFU(無條件呼叫轉(zhuǎn)送)。GSM第2階段附加業(yè)務(wù)不適用于PTM-M。如表1-2所示。

表1-2 GPRS附加業(yè)務(wù)的應(yīng)用

簡稱 名稱 CLIP 主叫線路識別表示 CLIR 主叫線路識別限制 CoLP 連接線路識別表示 CoLR 連接線路識別限制 CFU 無條件呼叫轉(zhuǎn)移 CFB 移動(dòng)用戶遇忙呼叫轉(zhuǎn)移 CFNRy 無應(yīng)答呼叫轉(zhuǎn)移 CFNRc 無法到達(dá)的移動(dòng)用戶呼叫轉(zhuǎn)移 CW 呼叫等待 HOLD 呼叫保持 MPTY 多用戶業(yè)務(wù) CUG 封閉式的用戶群 AoCI 資費(fèi)信息通知 BAOC 禁止所有呼叫 BOIC 禁止國際呼出 BAIC 禁止所有呼入 (錄入編輯:電路圖電路網(wǎng)www.dltdl.com)

1.4 GPRS業(yè)務(wù)的具體應(yīng)用

GPRS業(yè)務(wù)主要有以下應(yīng)用。

(1) 信息業(yè)務(wù)

傳送給移動(dòng)電話用戶的信息內(nèi)容廣泛,如股票價(jià)格、體育新聞、天氣預(yù)報(bào)、航班信息、新聞標(biāo)題、娛樂、交通信息等等。

(2) 交談

人們更加喜歡直接進(jìn)行交談,而不是通過枯燥的數(shù)據(jù)進(jìn)行交流。目前因特網(wǎng)聊天組是因特網(wǎng)上非常流行的應(yīng)用。有共同興趣和愛好的人們已經(jīng)開始使用非話音移動(dòng)業(yè)務(wù)進(jìn)行交談和討論。由于GPRS與因特網(wǎng)的協(xié)同作用,GPRS將允許移動(dòng)用戶完全參與到現(xiàn)有的因特網(wǎng)聊天組中,而不需要建立屬于移動(dòng)用戶自己的討論組。因此,GPRS在這方面具有很大的優(yōu)勢。

(3) 網(wǎng)頁瀏覽

移動(dòng)用戶使用電路交換數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)頁瀏覽無法獲得持久的應(yīng)用。由于電路交換傳輸速率比較低,因此數(shù)據(jù)從因特網(wǎng)服務(wù)器到瀏覽器需要很長的一段時(shí)間。因此GPRS更適合于因特網(wǎng)瀏覽。

(4) 文件共享及協(xié)同性工作

移動(dòng)數(shù)據(jù)使文件共享和遠(yuǎn)程協(xié)同性工作變得更加便利。這就可以使在不同地方工作的人們可以同時(shí)使用相同的文件工作。

(5) 分派工作

非話音移動(dòng)業(yè)務(wù)能夠用來給外出的員工分派新的任務(wù)并與他們保持聯(lián)系。同時(shí)業(yè)務(wù)工程師或銷售人員還可以利用它使總部及時(shí)了解用戶需求的完成情況。

(6) 企業(yè)E-mail

在一些企業(yè)中,往往由于工作的緣故需要大量員工離開自己的辦公桌,因此通過擴(kuò)展員工辦公室里的PC上的企業(yè)E-mail系統(tǒng)使員工與辦公室保持聯(lián)系就非常重要。GPRS能力的擴(kuò)展,可使移動(dòng)終端接轉(zhuǎn)PC機(jī)上的E-mail,擴(kuò)大企業(yè)E-mail應(yīng)用范圍。

(7) 因特網(wǎng)E-mail

因特網(wǎng)E-mail可以轉(zhuǎn)變成為一種信息不能存儲(chǔ)的網(wǎng)關(guān)業(yè)務(wù),或能夠存儲(chǔ)信息的信箱業(yè)務(wù)。在網(wǎng)關(guān)管業(yè)務(wù)的情況下,無線mail平臺(tái)將信息從SMTP轉(zhuǎn)化成SMS,然后發(fā)送到SMS中心。

(8) 交通工具定位

該應(yīng)用綜合了無線定位系統(tǒng),該系統(tǒng)告訴人們所處的位置,并且利用短消息業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)告其他人其所處的位置。任何一個(gè)具有GPS接收器的人都可以接收他們的衛(wèi)星定位信息以確定他們的位置。且對被盜車輛進(jìn)行跟蹤等功能。

(9) 靜態(tài)圖像

例如照片、圖片、明信片、賀卡和演講稿等靜態(tài)圖像能在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收。使用GPRS可以將圖像從與一個(gè)GPRS無線設(shè)備相連接的數(shù)字相機(jī)直接傳送到因特網(wǎng)站點(diǎn)或其他接收設(shè)備,并且可以實(shí)時(shí)打印。

SIM卡GPRS模塊

使用GPRS首先需要打開串口,設(shè)置好串口的各項(xiàng)參數(shù)。

一、AT+CMGL 讀取所有短信

A、讀取所有的信息:

第一步:at+cmgf=1 如果返回ok則繼續(xù)。

說明:AT+CMGF SELECT SMS MESSAGE FORMAT

第二步:at+cmgl=”all”

成功返回OK否則ERROR

+CMGL: 1,“REC READ”,“+8613702936376”,,“05/12/16,09:04:43+00”

test

OK

B、讀取未讀的信息

第一步:at+cmgf=1

如果返回ok則繼續(xù)。

第二步:at+cmgl=” rec unread”

成功返回OK否則ERROR

C、讀取已讀的信息

第一步:at+cmgf=1

如果返回ok則繼續(xù)。

第二步:at+cmgl=” rec read”

成功返回OK否則ERROR

AT+CMGL參數(shù):

1) If text mode:

“REC UNREAD” Received unread messages (default)

“REC READ” Received read messages

“STO UNSENT” Stored unsent messages

“STO SENT” Stored sent messages

“ALL” All messages

2) If PDU mode:

0 Received unread messages (default)

1 Received read messages

2 Stored unsent messages

3 Stored sent messages

4 All messages

二、AT+CMGR Read SMS message

從X存儲(chǔ)區(qū)讀短消息:

第一步:at+cmgf=1 如果返回ok則繼續(xù)。

第二步:at+cmgl=x

三、AT+CMGD Delete SMS message

刪除信息:

第一步:at+cmgf=1

如果返回ok則繼續(xù)。

第二步:at+cmgd= 數(shù)字號

成功返回OK否則ERROR

四、AT+CSCA SMS service centre address(設(shè)置短信中心號碼)

設(shè)置短信中心號碼:

第一步:at+cmgf=1

如果返回ok則繼續(xù)。

第二步:at+csca=”短信中心號碼” (比如+8613800546500)

成功返回OK否則ERROR

五、AT+CMGS Send SMS message (發(fā)送信息)

發(fā)送信息:

第一步:at+cmgf=1

如果返回ok則繼續(xù)。

第二步:AT+CMGS=“+8613xxxxxxxxx”《回車》

》輸入短消息。Crtl+Z結(jié)束并發(fā)送。

注:此只能發(fā)送英文與數(shù)字

六、查詢

查詢設(shè)備:

命令:AT+CGMI《回車》

返回:SIEMENS

返回:OK

命令:AT+CGMM《回車》

返回:MC35i

返回:OK

命令:AT+CMEE=1《回車》

返回:具體的錯(cuò)誤代碼

ATZ;E 回車 Echo OFF

ATZ;E1回車 Echo ON

AT+CREG?回車 回答x(X=2脫網(wǎng),X=1注冊,X=0狀態(tài)不明)

AT+COPS?回車 表示SIM卡是否被網(wǎng)絡(luò)接受

AT+COPS=?回車 顯示所有可用的網(wǎng)絡(luò)。

AT+CREG?回車(是否網(wǎng)絡(luò)注冊)

AT+CSQ SIGNAL QUALITY REPORT

AT+IPR=2400 回車(改變RS232口的速率至2400bps)

AT&W 回車 (保存已改參數(shù))

輸入PIN碼:AT+CPIN=“xxxx”

七、網(wǎng)絡(luò)是否注冊(AT+CREG?)

命令:at+cmgf=1

返回:at+cmgf=1 返回:OK

命令:AT+CREG?

返回:AT+CREG? 返回:+CREG: 0,1

注:( 2脫網(wǎng), 1注冊, 0狀態(tài)不明)

返回:OK

八、SIM卡是否被網(wǎng)絡(luò)接受(AT+COPS?)

命令:at+cmgf=1

返回:at+cmgf=1

返回:OK

命令:at+cops?

返回:+COPS: 0,0,“China Mobile”

返回:OK

九、顯示所有可用的網(wǎng)絡(luò)(AT+COPS=?)

命令:at+cmgf=1

返回:at+cmgf=1

返回:OK

命令:at+cops=?

返回:+COPS: (2,“China Mobile”,,“46000”),(3,“China Unicom”,,“46001”),,(0-4),(0,2)

返回:OK

十、打電話

Demonstration Syntax Expect Result

Make a voice call ATD6241xxxx; OK MS makes a voice call

Hang up a call ATH OK Call dropped

問題解決

采用sim300發(fā)送短信時(shí)采用下面的格式

AT+CMGF=1 設(shè)置文本格式

AT+CMGS=”13245678912” 注意這塊一定要加上雙引號。否則返回ERROR

另外如果發(fā)送不出去,有可能是短信中心號碼設(shè)置的不正確。

結(jié)語

關(guān)于SIM卡GPRS模塊的相關(guān)介紹就到這了,如有不足之處歡迎指正。

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