无线校园网络解决方案

电子工程师 2010-11-02 1326

通信设计应用

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描述

教育信息化快速发展的今天，校园网络已经成为校园生活的重要组成部分，是教职员工和学生获取资源和信息的主要途径。它将校园里的院系、学生与从事社交、学术、业务活动的行政人员紧密地联系在一起，在教育系统中具有重要的作用。目前，越来越多的学生拥有了笔记本电脑，他们渴望在教室、实验室、图书馆和室外广场等场地随时随地的接入互联网或校园内网，及时的获得所需的信息。此外，校园网络是一个蕴藏着丰富知识的宝藏，应该充分地共享此宝贵的资源。因此校园网络不仅需要覆盖整个校区，并且可以进行校际互联，从而达到共享知识的目的。与此同时，一些具有一定规模的学校拥有着多个分校区，学校本部与不同分校区的互联互通也是校园网络建设的一个重要环节。

　　在校园内自由自在的上网遨游、随时随地的沟通交流、方便快捷的获取知识，这样的网络体验对于每一位师生来说都是梦寐以求的。科技进步推动人们生活、工作、学习方式的持续变革，今天随着科学技术的快速发展和持续创新这种梦寐以求的校园网络体验已经成为现实。近年来，随着 WLAN 产品关键芯片和笔记本电脑制造成本的不断下降，具备WIFI 功能的手提电脑及其它WIFI 终端广泛普及。在职校、高校等各类教育机构中持有WIFI 终端的人数逐年递增，学生及教师的办公、教学及个人电脑也逐渐由台式机过渡到笔记本电脑。与此同时基于传统有线连接的网络接入方式由于受到接入位置及接入条件的限制已经很难满足师生们对高品质学习、工作、生活条件的不断追求。反之，无线网络则以其灵活高效、自由移动等特性受到师生们的青睐，成为现代化校园网建设的主流方向，并将有助于加速我国教育信息化建设的持续快速发展。欲了解更多信息请登录电子发烧友网(http://www.elecfans.com)

　　无线网络部署对于校园网服务的增值能力

　　1. 移动性与扩展性

　　走到哪、用到哪，仅只为基本的需求，保持信息的传递与无时无刻的网络连结，让个人计算机不再只是个能够移动的孤儿，但是网络线所带来的不便与限制难以克服，这就是非得靠无线通讯不可了。因此，无线局域网络WLAN为计算机带来了相当的机动性，已彻底颠覆传统的生活与工作状态。

　　无线局域网WLAN的好处之一，还包括其弹性与便利性。由于不需要大量布线，架设上较传统网络方便，也极少需要管路来架设网络线缆，对网管人员而言，不仅可以大幅度缩减建构网络的时间，将来若网络拓扑需要更动时，也不用太过大费周章的进行重新拉线。在这种情况下，WLAN由于以无线电波连接取代铜线或光纤电缆，调整上就方便多了!就算办公桌挪来挪去，也不需要为了网络线插孔的移动而伤脑筋，信息就有如空气一般随手可得，适合网管人员弹性规划运用，对商业上的应用极具吸引力。

　　无线局域网WLAN还有另一个优点，那就是良好的扩充性。传统有线网络的铺设下，一般网管往往为了预防以后额外的架设需要，造成初次架设时非必要的浪费。以一个2.4GHZ下的WLAN而言，若当有更多使用者加入该网络时，可以在同个定点扩充至三个互不干扰的无线网络。因此，WLAN可大可小，扩充与升级都较传统有线网络来得方便。只要增加无线接入点AP就可以拓展整个网络的涵盖范围与容量。

　　2. WLAN的教学体系的扩展

　　如果想要你根据一个特定的教学节目来编排座位;如果你想要在一个多媒体网络教室里增加学生，那么无线网络解决方案就能够很方便的解决这些问题。有了无线网络，无须用网线把PC机连接到每一个以太网端口，所以你在移动一台联网的PC机时跟移动一张课桌一样方便无线网络在教室中的应用，是人们可以携带着个人的笔记本电脑，从一地点漫游到另一个区域，不再受到线缆的拘束与羁绊。在每个教室中，老师可以携带笔记本，从讲台上来到学生面前提供讲解。来到教室听公开课的外校老师们，也可以随时接入网络，下载相关的资料，而不需要特意跑到办公区。

　　在休闲区进行学术研讨或者在会议室召开例会的时候，会议时间非常短暂，会议地点非常自由。当需要互相传输数据，或者是接入Internet，利用内部无线局域网随时组网，实现简单，可以直接实现互连、接入Internet查阅资料，很大程度上提高了工作的效率。

　　3. 校园数据与实时信息的收集

　　有了无线校园网，学习将变得不受约束。学生可以带着笔记本电脑去教室或者图书馆，这些场所的有线网络端口一般是不能满足所有学生的上网需求的。学生们还可以很方便地将刚刚听到的信息或得来的实验结果到网上去查找相关资料验证，而没必要等到下次去机房时再对。现在各综合性大学都设立了MBA专业。由于MBA开设的课程有许多是跟实际结合强，MBA学生可以充分利用无线校园网随时随地连接的优越性，上网查阅资料，无线网络对于他们的意义将更大。有许多大学的MBA专业甚至规定每一个学生必须配备笔记本电脑，以方便教学、完成作业、项目讨论及台前演示等。而无线校园网络的建立，将使那些老的教学内容更加丰富多彩。

　　4. 校园无线网络的语音和视频应用

　　基于无线宽带网络的基础上，可以考虑其他的应用。比如VoIP，就是在无线局域网范围内，可以使用支持IEEE802.11协议的无线终端设备如手机、PDA等来进行语音交流。还可以利用无线网络进行室外视频的实时转播，完全摆脱有线的束缚。

　　5. 学生网上查阅资料

　　通过无线网的部署，真正体现出了这些移动终端的移动性，学校篮球场，室外休息长椅，教室等任何无线覆盖到的地方，都可以通过无线网络随时随地的接入互联网，以及连入学校网上图书馆查阅资料，学校并且可以对每个终端用户群发通知信息。真正实现了现代化学校带给学生的方便灵活性。

　　6. 人性化的移动销售点

　　在无线网络的支撑下，校园商业化设施，在操场边或教学楼周围的空地上，移动的商业网络可以弥补校园中卖品部的不足，为师生员工提供更加人性化的服务。学生同样可以使用校园卡进行消费和结算，同时，消费数据有可以实时地进行交易结算。移动商业点不仅大大方便了师生的消费，也可以为销售点提供额外的收入。

　　7. 随时随地的无线监控点

　　无线网络部署到的地方，可以通过放置无线摄像头来实现对该区域的监控，使监控变得更为灵活，并且省去了费时费力的布设视频，音频，控制线等等复杂的施工。包括可对学校一些需要注意防范的热闹地点轻松实现监控，防止突发事件的发生。在财务室、校长室等关键地点的门前也可以架设无线摄像头，随时保证安全。

　　校园网络核心需求

　　1. 计费体系

　　校园网是学校和外界交流的重要平台，也是展现学校面貌的重要舞台。随着学校硬件设备的不断健全，用户的复杂性及多样性，对网络提出了安全认证的需求，网络需要运营，因此也有了计费收费的需要。各个学校根据自身特点，选择一套合理、有效的认证计费系统是十分有必要的。

　　2. QOS体系

　　大部分高校的网络中心已在扮演互联网服务供应商的角色，他们为学校的教师，学生，和行政人员提供互联网介入服务。但是网络中越来越多地使用高带宽的应用程序(即P2P网络，流式视频)使得关键任业务(即远程教学和研究)所需要的带宽得不到满足，同时他们也发现简单的增加互联网出口的带宽是徒劳的，因此他们必须借助于流量控制设备来保证他们的服务。

　　3. 校园网络的安全性

　　随着信息化社会的到来，网络在人们的工作、生活和学习方式中扮演着越来越重要的角色，校园网对提高学校的教学质量，推进以创新精神为核心的素质教育起着至关重要的作用。由于网络所具有的独特性，即它的开放性、国际性和自由性，使用户面临着严峻的安全性、不稳定性等问题。校园网络作为学校的重要基础设施之一，它的安全直接影响着校园正常的教学和办公活动，如何保障校园网络的安全已成为各个学校不可回避的一个问题。

　　4. 稳定可靠的运行

　　随着网络技术的迅猛发展，大学、中学以及小学基于WLAN的校园办公和基于Internet的应用也逐渐增多，对校园网络的可靠性提出了越来越高的要求，网络中的核心设备对保证校园网络的正常工作非常重要，如果保证了核心网络设备的可靠性，就基本保证了校园网络的可靠性。

　　5. 统一化运管机制

　　根据学校规模的大小及所要实现无线覆盖的区域数量和范围，整个校园网络中无线设备数量将从几十台到几百台，甚至达到上千台。同时，由于无线网络部署的特点，网络中AP的布放位置及环境非常复杂，有的被布放在室内吊顶、墙壁、桌面上，有的被布放在室外灯杆、外墙、楼顶上。对于网络管理员来说管理数量如此庞大、分布如此广泛的无线网络设备无疑是一个非常严峻的挑战。另外，如何对整个校园网络中有线和无线网络设备进行有机统一管理也是网络管理者面临的难题。

　　规模部署无线网面临的挑战

　　虽然借助无线校园网师生们很容易即可获得轻松快捷的网络应用体验，但构建基于校园范围的全覆盖无线网络却无疑是一项极具挑战性的系统工程。随着无线网络规模的扩大及其应用的丰富，在无线工程实施中我们将面临诸多方面的挑战，对于校园无线网规模性部署的设计.实施设备的配置.设备的运行管理.后期配置的变更系统升级.无线网业务的关联等各种问题的解决.

　　1 射频规划和部署的挑战

　　WLAN 技术依赖于无线电波作为数据传输的载体，众所周知无线电波的传送过程极易受周边环境的影响，在不同的地理及自然环境下，其射频特性也相去甚远。例如，不同的墙体材质(或厚度)对无线信号具有不同的损耗特性，不同的空间布局对无线信号的反射情况也不一样。另一方面，由于无线射频资源非常有限――常用的802.11g 所工作的2.4GHz 频段内，只能提供3 个非重叠信道。这使得在校园网中为实施大范围连续WLAN 覆盖而使用的无线微蜂窝部署技术仅有3 个可供选择射频信道。由此，当需要为满足学术报告厅、多媒体教室、礼堂等场所的大量无线用户接入需求而密集部署AP 时，我们将必须为避免无线信号干扰而仔细规划各AP 的射频信道并调整它们的射频功率大小。以上问题使得传统无线工程的射频规划及部署必须依赖于具有丰富无线工程经验的专业人员来完成。而典型的校园园区往往跨越较大范围的地理区域，自然环境也较为复杂，如果依赖传统的方法进行无线规划和部署将更为困难，其工作量和准确性也是难以预估的。因此，为了使无线网络真正能够在校园中部署应用，WLAN 设备供应商必须制定一套易于操作的手段或工具来指导工程人员进行射频规划和设备部署。

　　2 射频管理的挑战

　　无线电波是一种无影无形的传输介质，通常在不借助专业仪器的情况下人们无法感知无线射频环境的变化，例如我们很难察觉网络中是否存在其它工作在2.4GHz 频段的非802.11设备(蓝牙产品或微波炉等)所产生的临时射频干扰。另外，当网络中某个AP 出现故障失去工作能力时，其所覆盖的区域将出现射频覆盖盲区。而当网络中新增加一台AP 时，新AP 工作信道上的无线信号又很可能会对网络中的邻近AP 产生干扰。在上述描述的场景中，如果没有一套行之有效的手段去发现问题并提供解决问题的指导依据，那么针对无线网络的管理和维护工作将变得极为困难，也必将打击学校管理者部署无线网络的信心。

　　3 无线网络安全的挑战

　　由于无线电波没有可见形态，除通过直线传播外还可以通过反射、折射、衍射等多种方式进行传播和扩散，通常情况下人们很难确定无线电波的准确覆盖范围。一旦无线网络无法提供足够的安全性，那么在无线信号的有效覆盖范围内，黑客等不良用心者将很容易接入到校园网络中对网络进行破坏或窃取服务器中的机密资料。另外，不良用心者也很容易利用技术手段截获网络中无线用户的应用交互过程及内容，由此造成用户重要信息的泄漏并导致经济上的损失。作为另一种选择，不良用心者还可以在无线用户信号接收范围内私自放置AP以欺骗无线用户接入，从而达到窃取用户重要保密数据的目的。上述情形告诉我们无论是在无线网络接入、无线用户数据通讯还是在无线应用环境等多方面都需要有足够强健的安全机制方能保障无线网络的整体安全，这也是无线网络能够被学校管理者认可并最终部署的前提。

　　4 设备管理的挑战

　　傲天动联全方位校园WLAN解决方案

　　傲天动联是业界领先的一体化网络设备提供商。可为用户提供基于统一硬件平台、统一网络管理、统一用户管理和统一安全应用的一体化校园网解决方案。傲天动联AuteX 系列无线控制器采用先进的并行多核多业务处理器及高速ASIC 作为业务和数据处理平台，并基于业界领先的智能分布式WLAN 交换架构进行开发。借助于先进的软、硬件产品设计，傲天动联无线控制器具有强大灵活的无线用户及Fit AP 管理特性，最高支持1024 个FIT AP和32K 无线用户管理能力，并提供全网802.11n 部署能力，满足不同规模校园无线网络部署的需求。傲天动联AuteU 系列一体化交换机则采用业界领先的一体化融合设计理念进行开发，具备全特性的有线和无线业务能力。AuteU 系列产品除提供全面的以太网业务处理能力外，还可提供丰富的无线网络接入和管理特性，为各类教育机构提供基于有线、无线一体融合的网络解决方案，满足学校在有线网络上平滑扩展无线应用的需求。在无线未端接入设备上，傲天动联提供符合各种应用环境、工作模式和接入速率的智能型无线接入点，满足学校校园内各种环境下的无线覆盖需求。此外，傲天动联还提供经优化设计的AuteView 有线、无线一体融合型网管系统。依托于AuteView 领先的软件设计理念所提供的强大管理特性，傲天动联为用户交付涵盖无线网络设计和部署、无线射频管理和优化、网络故障定位与排查、网络性能监测与优化、网络安全策略和管理在内的全方位网络管理解决方案。

　　1 所见即所得的射频规划和部署

　　傲天动联提供可视化的无线射频规划和部署工具。该工具将为用户提供最具时效的可视化无线网络部署和规划手段。通过向RF 部署工具导入需要实施WLAN 部署的各区域平面图及其面积、预期的覆盖效果、障碍物材质等参数，RF 部署工具将综合考虑整个覆盖区域内三维空间的射频特性，自动输出各覆盖区域的AP 最佳部署位置及预测的覆盖效果。这将为WLAN 网络的实际部署提供有力的参考，解决部署全覆盖无线校园网所面临的射频规划和部署难题，帮助无线网络设计和实施人员快速、准确对整个无线网络进行射频信道规划、射频功率确定及设备布点指导。

　　2 最小化人力成本的射频管理特性

　　针对无线网络中存在的射频管理难题，傲天动联提供基于集中化(AuteView)或内置于无线控制设备的可视化智能RF 管理工具。借助该管理工具所提供的强大功能，傲天动联无线控制设备可以及时发现无线网络中由于接入点失效而产生的射频覆盖黑洞，并通过经优化设计的RF 算法协调失效AP 周边的其它AP 资源来完成对覆盖黑洞的有效弥补。同时无线控制设备还可以发现无线网络中存在的射频干扰问题，继而利用经优化设计的RF 算法协调整网射频信道资源，从而为受干扰AP 选择新的可用信道。该新的信道信息会自动下发到受干扰的AP 并得到执行，从而快速解决射频干扰问题。当在现有无线网络中为满足覆盖需求而增加新的AP 时，傲天动联无线控制设备也可以通过优化的RF 算法自动决策并指导新的AP 完成无线信道及射频功率的调整，以此实现无线接入点的快速部署。傲天动联智能化的管理特性可显著提高网络管理者对无线网络的部署和管理效率。

　　3 强健的网络安全特性

　　为了向学校提供强健安全的无线校园网，傲天动联在关系到网络安全的各个层面均提供强健丰富的安全特性。在用户接入安全方面，傲天动联提供802.1x 接入认证、PSK 认证、MAC 接入认证以及在校园网中常用的portal 认证等。通过AAA 服务器与无线控制设备的有机结合，傲天动联可为用户提供基于用户角色的策略控制，这其中包括对用户的QOS 特性、应用访问权限及无线漫游特性等参数的管理和控制。在无线用户数据安全方面，傲天动联提供 WEP、WPA、WPA2 及WAPI 在内的强健的无线网络加密功能，为无线用户提供不同级别的数据安全保障，满足校园无线网络各种应用对数据安全的要求。在无线网络环境安全方面，傲天动联智能无线接入点可同时工作在无线接入点和无线监视器的模式。同时，傲天动联还提供完善的WIDS 功能，帮助网络管理者及时发现并响应网络中存在的Rogue AP 和AD Hoc 主机等不安全因素，并可有效防护发生在无线网络中的DOS 攻击。由此提供更完善、更安全的校园网络应用环境。

　　4 网络的可靠性与可用性

　　采用傲天动联WLAN解决方案的WLAN系统可在一个AP的覆盖范围内把无线用户或终端分散连接到附近的AP上。由此可以避免某个AP由于用户接入数过多，而产生性能瓶颈，并显著改善网络的性能，提高WLAN网络的可用性。

　　通过AC设备与AP之间进行CAPWAP隧道通信完成AP集中管理与集中配置的功能.AC可以将AP配置与固件升级操作完全自动化的下发任务到AP这极大的降低了运维成本运维难度和人员的管理工作量为了确保WLAN体系的可靠性预防因WLAN单点故障而导致的业务中断.AUTELAN AC提供了WLAN DSR动态业务及冗余备份技术DSR基于AUTELAN无限控制器AC N+1备份技术.最终实现切换中用户业务不中断.不需重新认证计费不中断对AAA应用透明.

　　5 加速投资回报的可运营网络

　　针对现代化校园网对节能环保的切实需求，傲天动联推出全系列采用独特环保理念设计的交换机。得益于傲天动联独具特色的动态功率管理特性，该系列交换机在保持性能无损的情况下可根据自身运行情况、端口工作状态、线缆的长度和质量等多种因素自动调整供电功率，由此提供比同类型传统以太网交换机降低约30%的超低功耗。同时，基于无噪音设计的接入层和汇聚层交换机更适合部署在学生和教师公寓等对环境噪音质量要求很高的生活场所。由此为校营造安静和谐的运营环境。借助于全系列环保节能型产品傲天动联可为学校打造绿色环保、经济节能的有线、无线一体化整网运营解决方案，并加快校园网络的投资回报。

　　6 最具时效的网络管理手段

　　针对网络中部署的无线接入点，傲天动联提供集中化的零配置管控能力，允许所有接入点自动发现并与控制设备关联，并提供对接入点的配置信息和软件版本进行自动更新和升级。由此，最大限度减少网络管理人员对无线接入点的维护工作量。为了解决大规模无线网络部署所面临的分布于各种复杂环境下的无线接入点设备供电问题，傲天动联全系列无线接入点均提供基于802.3af 标准的以太网供电(POE)支持。由此，学校可以使用POE 供电设备为广泛分布的无线接入点进行集中供电，有效解决在各种环境下部署无线接入点时的电源引入问题，提高部署灵活性、减少部署时间并降低部署成本。同时，通过配合使用傲天动联的POE 供电交换机，网络管理者还可以实现对无线接入点工作状态及其耗电情况等方面的远程检测或调整。对于每一个在网络中部署的设备，傲天动联均提供内置于设备的可视化中英文WEB 网管系统。基于该网管系统用户可获得基于统一风格和操作习惯设计的有线、无线集成网管所带来的好处，有效帮助网络管理员以最高的效率完成设备的配置和维护工作。针对整个网络所有设备的集中化管理需求，傲天动联提供全面集成有线、无线管理能力的AuteView 智能融合一体化网络级大型网管平台。AuteView 是一个将有线和无线网络管理特性完美融合开发而成的开创性网管平台，除向用户提供风格完全一致的有线、无线网络管理操作手段和全特性的有线、无线管理套件，还提供全面的网络性能、事件、日志和趋势分析能力。借助于AuteView 丰富强大的管理和分析特性，网络管理员只需操作一套软件即可顺利完成对整体网络的部署、管理和优化，还可快速定位并帮助解决网络中产生的故障。这极大简化了网络维护的复杂性，并有效降低网络运营成本。

　　7 无缝支持802.11n 演进的WLAN 转发架构

　　傲天动联所有无线控制设备均采用业界领先的智能分布式WLAN 交换架构进行开发。该交换架构通过改进传统完全集中式的WLAN 交换技术中不合理的数据转发模式并结合先进的软硬件设计理念实现。在传统完全集中式的 WLAN 交换技术中，所有的数据流量都要集中到WLAN 交换机或控制器处做统一的数据交换。因此，当网络中业务数据流量很大时，传统WLAN 交换机或控制器的压力会急剧增大，并成为无线网络数据交换的瓶颈，极端情况下将使WLAN 交换机或控制器无法正常工作，导致整个网络瘫痪。当前，主流的 WLAN 接入技术802.11g 最快速率仅为54 M。因此，传统WLAN 交换技术中的性能问题尚未充分暴露出来，而在不久的将来当下一代高速无线网络技术802.11n大规模使用时，传统WLAN 交换技术中的这一问题将会变得突出而无法解决。802.11n 技术最高支持600M 的接入速率，假设一个WLAN 交换机或控制器在有200 只802.11n AP 接入时，它的WLAN 交换量以达到120G，这一数字远远超过目前绝大多数WLAN 交换设备的最高处理能力。针对以上问题，傲天动联提出了智能分布式 WLAN 交换架构技术理念，这一技术理念的核心思想是，用户管理数据与用户转发数据分离，受控数据与非受控数据转发分离，网络管理数据与网络业务数据分离。针对不同的用户、不同的数据、不同的业务采取不同的控制策略，将非受控的数据流量采用本地转发的方式直接转发，而受控数据流量需流经WLAN交换机进行处理。这样大大减小了WLAN 交换设备的负荷，避免了WLAN 交换设备成为网络中的瓶颈。采用基于智能分布式 WLAN 交换架构技术理念的傲天动联一体化无线校园网解决方案，可以保证网络未来业务及规模的扩展。并且，事实证明傲天动联基于智能分布式WLAN交换架构的WLAN 解决方案将成为下一代无线网络(802.11n)最可行的解决方案。这将极大的保护了学校的网络投资，并减小投资风险。

　　8 满足多业务融合的软硬件平台

　　AuteX 系列无线控制器是傲天动联公司为网络运营者交付的全特性无线网络控制和管理设备。全系列产品采用先进的并行多核多业务处理器及高速ASIC 作为业务和数据处理平台，并配合傲天动联自主研发的AuteWare 开放式操作系统平台开发而成。借助于先进的软、硬件产品设计，AuteX 系列无线控制器除提供无线用户接入、无线设备管理、无线实时语音、无线视频传送、无线快速漫游等全面无线业务能力外，还可提供高性能的NAT、VPN、基于DPI 的应用控制、带宽管理等丰富业务特性。同时，傲天动联AuteX 系列无线控制器还提供基于芯片级别的IPv6 业务特性，可对IPv6数据报文进行硬件级的高速转发，加速各种基于IPv6 的业务处理能力。基于先进的硬件平台和完全自主研发的开放软件平台，傲天动联还可根据学校的具体需求提供灵活的定制服务，满足学校日益丰富的业务发展需要。

　　9 服务质量的保障

　　基于DPI技术的流量管理.应用层基于真正的应用识别的QoS与管理 P2P 控制数据、语音、视频共存.基于应用层的流量监控与趋势分析.隔离安全隐患基于使用方式的记帐.设备本事支持802.11e-WMM 支持移动终端省电模式.支持WMM与802.11p DSCP TOP位映射.多种队列机制的支持.以完备的QOS机制以满足校园网络的服务质量.

　　总结

　　综上所述，得益于对教育行业网络建设及应用需求的深刻理解，并借助完全自主研发的全系列产品，傲天动联将可为教育行业用户提供独具行业特色的一体化网络解决方案。该解决方案充分满足教育行业用户对现代化教育网络在技术先进性、可扩展性、安全性、稳定性、可运营、可管理方面的严格要求。并必将有助于推动教育行业信息化建设的深入发展，从而对学校教学模式、教学理念及教学管理产生深远的影响。目前，傲天动联一体化校园网解决方案已经在北京工业大学、南京农业大学、大连交通大学、河南科技大学、江苏工业学院、徐州工业职业技术学院等多家教育行业客户中得到广泛应用，并由于良好的应用表现，得到广大客户的一致认可。欲了解更多信息请登录电子发烧友网(http://www.elecfans.com)

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