六步开启 Amazon IoT | 亚马逊云科技技术支持浅谈 IoT

物联网

Amazon DynamoDB

{"value":"Amazon Web Services 支持服务是一对一快速反应支持通道，配备富有经验的技术支持工程师，提供（24x7x365）全年无休的技术支持服务。该服务有助于各种规模和技术能力的客户成功使用 Amazon Web Services 提供的产品和功能。Amazon Web Services 支持服务专注于细节，可以使您的业务更加迅捷交付。技术支持工程师均来自于行业一线各个领域的顶尖企业，无论您来自传统行业坯是来自互联网行业，无论您的业务基于传统的企业业务模型还是互联网类型，都可以从 Amazon Web Services 技术支持团队得到无微不至的帮助。通过引入 Amazon Web Services 技术支持服务，可以让 Amazon Web Services 的技术专家成为您的技术伙伴，让您的团队更加专注于业务逻辑本身而没有后顾之忧。\n\n中国区技术支持更多信息及购买方式详见：[www.amazonaws.cn/support/support-plans/?nc2=h」2_su](https://www.amazonaws.cn/support/)。\n\n支持团队在处理日常工作的同时每天都在与时俱进，以便与客户分享最新的技术信息。在2015年10月的 **Amazon Web Services re:lnvent** 大会上，Amazon Web Services 正式发布了 Amazon Web Services loT服务，用来帮助物联网行业用户更好在云端部署他们的业务环境。在上期杂志中我们介绍了架构图和基本模块，下面通过一篇来自技术支持团队的 Amazon Web Services loT 六步曲，帮您快速进入云端物联网技术世界。\n\n### **第一步安装**\n\n\n**通过awscli工具操作 Amazon Web Services loT服务。**\nawscli 是一个 python 实现的发送 Amazon Web Services API 的命令行工具。可以通过 pip 安装：\n\n```\\npip install awscli\\n```\n\npip 是－个开源的跨平台 python 包管理器，在常见操作系统中均可安装，例如，在 CentOS 中：\n\n```\\nyum install python-pip\\n```\n\n安装好 awscli 之后，可以通过如下命令查看 Amazon Web Services loT 相关的操作：\n\n\n```\\naws iot help\\n```\n\n对于具体的某个 Amazon Web Services loT 命令，可以通过如下命令查看用法：\n\n\n```\\naws iot command help\\n```\n\n### **第二步创建设备**\n\n\n```\\naws iot creaare-thing --thing-name \\"lightbulb\\"\\n```\n\n上述命令会在创建－个名为 lightbulb 的设备，并返回设备的 arn（在 Amazon Web Services 上的资源的唯一编号｝：\n\n\n```\\n{\\n \\"thingARN\\": \\"arn: aws: iot: us-east-1: <aws-account-id>: thing/lightbulb\\",\\n \\"thingName\\": \\"lightbulb\\"\\n}\\n```\n\n通过 list-things 命令可以查看所有已经创建的设备：\n\n\n```\\naws iot list-things\\n```\n\n输出如下：\n\n```\\n{\\n \\"things\\": [ {\\n \\"attributes\\" : { },\\n ”thingsName\\": \\"lightbulb\\"\\n} ]\\n}\\n```\n\n### **第三步加密通讯**\n\n\n**在设备和 Amazon Web Services loT服务之间进行安全的加密通讯**\n可以通过 Amazon Web Services iot命令创建－个x.509证书，用于设备和 Amazon Web Services loT服务之间的通信．并且赋予这个证书调用指定的 Amazon Web Services api的权限，让使用这个证书的设备有权限调用特定的 Amazon Web Services api。\n\n通过如下命令创建一个证书：\n\n```\\naws iot create-keys-and-certificate --set-as-active --output text\\n```\n\n命令的输出包括证书，证书的 arn，公钥和私钥。将私钥保存到名叫 privateKey.pem 的文件中，后面会用到。\n\n可以用 describe-certificate 命令保存证书：\n\n```\\naws iot describe-certificate --certificate-id \\"certificate-id\\" --output text --query certificateDescription.certificatePem > cert.pem\\n```\n\n创建一个 Amazon Web Services loT Policy，并将其和前面创建的证书关联起来。\n\n通过如下命令创建证书：\n\n```\\naws iot create-policy --policy-name \\"AllowAllioIotOperationsPolicy\\" --policy-documentfile://AllowAllIotOperations.json\\n```\n\nAllowAllIotOperations.json文件中包含了 Policy 的内容，示例如下：\n\n```\\n{\\n \\"Version\\": \\"2012-10-17\\",\\n \\"statement\\": [{\\n \\"Effect\\": \\"Allow\\",\\n \\"Action\\": [\\"iot:*\\"],\\n \\"Resource\\": [\\"*\\"]\\n }]\\n}\\n```\n\n通过 attach-principal-policy 命令将 Policy 和证书关联起来：\n\n```\\naws iot attach-principal-policy --principal \\"certificate-arn\\" --policy-name \\"AllowAllIotOperationsPolicy\\"\\n```\n\n将证书和设备关联起来：\n\n```\\naws iot attach-thing-principal --thing-name \\"lightbulb\\" --principal \\"certificate-arn\\"\\n```\n\n这样，lightbulb 这个设备就拥有调用所有 iot:* API 的权限了。\n\n### **第四步收发消息**\n\n**通过MQTT订阅和推选消息**\nMQTT 是一个用于设备间通信的消息订阅／推送服务，Amazon Web Services loT 集成了 MQTT 服务器，设备可以通过 MQTT 客户端与 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器通信。在通信过程中，需要用到根证书，可以在这里下载：\nwww.symantec.com/ content /en/us/enterprise/verisign/ roots/Ve『iSign-C lass%203-Public-P 『imary-Certification -Authority-G5.pem\n\n通过 describe-endpoint 命令获取 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器的 endpoint:\n\n```\\naws iot describe-endpoint\\n```\n\n通过 endpoint，根证书，已经前面步骤中创建的 cert.pem 和privateKey.pem，可以让设备使用任意的 MQTT 客户端与 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器通信，可以实现设备之间的互相通信，后面我们会看到，Amazon Web Services loT 服务预设了一些内置的 MQTT topic，可以让设备将自身的信息推送到这些 topic，便于服务器端进行控制。\n\n### **第五步规则配置**\n\n\n**配置 Amazon Web Services loTRule**\n通过 Amazon Web Services loT Rule，可以设置当 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器收到消息后该采取什么样的行动，例如：将消息存入 DynamoDB，触发 lambda function，或者推送到 SNS 。\n\n为 Amazon Web Services IoT 创建一个 IAM Rule：\n\n```\\naws iam create-role --role-name \\"iot-actions-role\\" --assume-role-policy-document file://path-to-file/trust-policy-file\\n```\n\n其中，trust-poIicy-file 文件的内容如下：\n\n```\\n{\\n \\"Version\\": \\"2012-10-17\\",\\n \\"Statement\\":[{\\n \\"Sid\\": \\"\\",\\n \\"Effect\\": \\"Allow\\",\\n \\"Principal\\": {\\n \\"Service\\": \\"iot.amazonaws.com\\"\\n },\\n \\"Action\\": \\"sts:AssumeRole\\"\\n }]\\n}\\n```\n为这个 Rule 创建一个 Policy：\n\n```\\naws iam create-policy --policy-name “iot-actions-policy” --policy-documentfile://IAM-policy-document-file-path\\n```\n\n假设我们要允许向 DynamoDB 中写入数据以及调用 lambda function, IAM-policy-document-file-path 的内容如下：\n\n```\\n{\\n \\"Version\\": \\"2012-10-17\\",\\n \\"Statement\\": [{\\n \\"Effect\\": \\"Allow\\",\\n \\"Action\\": [ \\"dynamodb:*\\", \\"lambda:InvokeFunction\\"],\\n \\"Resource\\": [\\"*\\"]\\n}]\\n}\\n```\n\n将 Policy 和 Rule 关联起来：\n\n```\\naws iam attach-role-policy --role-name \\"iot-actions-role\\" --policy-arn \\"policy-ARN\\"\\n```\n\n到这里，IAM 的 Rule 和 Policy 就创建好了，现在 Amazon Web Services IoT 服务有权限写入数据到 DynamoDB 或者调用 lambda function。接下来，我们定义一条让 Amazon Web Services IoT Rule，让 Amazon Web Services IoT 服务接受到一条 MQTT 消息之后，将其存入到 DynamoDB 中。命令如下：\n\n```\\naws iot create-topic-rule --rule-name \\"saveToDynamoDB\\" --topic-rule-payloadfile://path-to-file/DynamoDbRule\\n```\n\n其中，path-to-file/DynameDbRule 是一个 json 格式的文件，使用 SQL 风格的语言对消息进行选择和操作：\n\n```\\n{\\n \\"sql\\": 'SELECT * FROM 'topic/test'\\",\\n \\"ruleDisabled\\": false,\\n \\"actions\\": [{\\n \\"dynamoDB\\": {\\n \\"tableName\\": \\"sampleTable\\",\\n \\"hashKeyField\\": \\"key\\",\\n \\"hashKeyValue\\": \\"\${topic(2)}\\",\\n \\"rangeKeyField\\": \\"timestamp',\\n \\"rangeKeyValue\\": \\"\${timestamp( )}\\",\\n \\"roleArn\\": \\"arn:aws:iam::123456789012:role/iot-actions-role\\"\\n }\\n }]\\n}\\n```\n\n配置好 Amazon Web Services IoT Rule 之后，用 MQTT 客户端推送一条消息到 test topic，消息就会被记录到 DynamoDB。\n\n### **第六步管理物理设备**\n\n**注册设备并使用Device Shadows**\nDevice Shadows相当于物理设备在 Amazon Web Services loT上的－个 “影子” ，物理设备可以把自身的状态同步到Device Shadows上面，应用程序可以从Device Shadows上获取设备的状态，并发送命令给Device Shadows，物理设备通过订阅Device Shadows的推送消息，可以了解到应用程序发送了什么命令，并按照命令执行操作。这样，就完成了应用程序与物理设备之间的交互。物理设备和Device Shadows之间的通过MQTT交互，应用程序和Device Shadows之间通过 Amazon Web Services loT的Restful API交互。操作示例如下：\n\n首先，注册－个设备：\n\n```\\naws iot create-thing --thing-name “lightbulb1”\\n```\n\n\n\n\n让设备订阅 \$aws/things/thingName/shadow/update/rejected这个topic ，设备推送消息到 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器如果发生了任何错误，都会发送到这个 topic，例如，用 Eclipse Mosquitto 客户端模拟设备的操作：\\n\\n\\n```\\nmosquito_sub –cafile \\"rootCA.pem\\" --cert \\"thing-cert\\" --key \\"thing-private-key\\" –h \\"account-specific-endpoint\\" –p 8883 –q 1 –d –t '\$aws/things/lightbulb1/shadow/update/rejected'\n```\\n\\n再启动另－个 Eclipse Mosquitto 客户端，模拟设备的消息推送动作，例如．将 lightbulb1 的状态标识为红色：\\n\\n```\nmosquitto_pub -cafile \"rootCA.pemt\" --cert \"thing-cert\" --key \"thing-private-key\" -h \"account-specific-endpoint\" -p 8883 -q 1 -d -t '\$aws/things/lightbulb1/shadow/update' -m \\"{ \\\\\\"state\\\\\\": {\\\\\\"reported\\\\\\": {\\\\\\"color\\\\\\": \\\\\\"RED\\\\\\" } } }\\"\\n```\\n\\n应用程序通过 get-thing-shadow API 从 Device Shadows 获得设备的状态:\\n\\n```\\naws iot-data get-thing-shadow --thing-name \\"lightbulb1\\" \\"output.txt\\" && cat output.txt\\n```\\n\\n应用程序将 lightbulb1 的状态标识别为绿色：\\n\\n```\\naws iot-data update-thing-shadow --thing-name \\"lightbulb1\\" --payload \\"{ \\\\\\"state\\\\\\": {\\\\\\"desired\\\\\\": {\\\\\\"color\\\\\\": \\\\\\"GREEN\\\\\\" } } }\\" output.txt && cat output.txt\\n```\\n\\n如果设备不再使用，可以用 delete-thing API 将设备删除，在此之前，可以先通过 MQTT 将设备状态标识为空：\\n\\n```\\nmosquito_pub --cafile \\"rootCA.pem\\" --cert \\"thing-cert\\" --key \\"thing-private-key\\" -h\\"account-specific-endpoint\\"-p 8883 –q 1 –d –t '\$aws/things/lightbulb1/shadow/update' –m \"{ \\\"state\\\": null }\"\n```\\n\\n删除设备：\\n\\n```\naws iot delete-thing --thing-name lightbulb1\n```\n\n最终，通过 Amazon Web Services loT 服务，可以将各种设备轻松的连接起来，开始畅想物联网带来的备种便利。\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n","render":"Amazon Web Services 支持服务是一对一快速反应支持通道，配备富有经验的技术支持工程师，提供（24x7x365）全年无休的技术支持服务。该服务有助于各种规模和技术能力的客户成功使用 Amazon Web Services 提供的产品和功能。Amazon Web Services 支持服务专注于细节，可以使您的业务更加迅捷交付。技术支持工程师均来自于行业一线各个领域的顶尖企业，无论您来自传统行业坯是来自互联网行业，无论您的业务基于传统的企业业务模型还是互联网类型，都可以从 Amazon Web Services 技术支持团队得到无微不至的帮助。通过引入 Amazon Web Services 技术支持服务，可以让 Amazon Web Services 的技术专家成为您的技术伙伴，让您的团队更加专注于业务逻辑本身而没有后顾之忧。\n中国区技术支持更多信息及购买方式详见：<a href=\\"https://www.amazonaws.cn/support/\\" target=\\"_blank\\">www.amazonaws.cn/support/support-plans/?nc2=h」2_su</a>。\\n支持团队在处理日常工作的同时每天都在与时俱进，以便与客户分享最新的技术信息。在2015年10月的 Amazon Web Services re:lnvent 大会上，Amazon Web Services 正式发布了 Amazon Web Services loT服务，用来帮助物联网行业用户更好在云端部署他们的业务环境。在上期杂志中我们介绍了架构图和基本模块，下面通过一篇来自技术支持团队的 Amazon Web Services loT 六步曲，帮您快速进入云端物联网技术世界。\\n<h3><a id=\\"__6\\"></a>第一步安装</h3>\\n通过awscli工具操作 Amazon Web Services loT服务。 \\nawscli 是一个 python 实现的发送 Amazon Web Services API 的命令行工具。可以通过 pip 安装：\n<pre><code class=\\"lang-\\">pip install awscli\\n</code></pre>\\npip 是－个开源的跨平台 python 包管理器，在常见操作系统中均可安装，例如，在 CentOS 中：\n<pre><code class=\\"lang-\\">yum install python-pip\\n</code></pre>\\n安装好 awscli 之后，可以通过如下命令查看 Amazon Web Services loT 相关的操作：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot help\\n</code></pre>\\n对于具体的某个 Amazon Web Services loT 命令，可以通过如下命令查看用法：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot command help\\n</code></pre>\\n<h3><a id=\\"__36\\"></a>第二步创建设备</h3>\\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot creaare-thing --thing-name "lightbulb"\\n</code></pre>\\n上述命令会在创建－个名为 lightbulb 的设备，并返回设备的 arn（在 Amazon Web Services 上的资源的唯一编号｝：\n<pre><code class=\\"lang-\\">{\\n "thingARN": "arn: aws: iot: us-east-1: <aws-account-id>: thing/lightbulb",\\n "thingName": "lightbulb"\\n}\\n</code></pre>\\n通过 list-things 命令可以查看所有已经创建的设备：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot list-things\\n</code></pre>\\n输出如下：\n<pre><code class=\\"lang-\\">{\\n "things": [ {\\n "attributes" : { },\\n ”thingsName": "lightbulb"\\n} ]\\n}\\n</code></pre>\\n<h3><a id=\\"__71\\"></a>第三步加密通讯</h3>\\n在设备和 Amazon Web Services loT服务之间进行安全的加密通讯 \\n可以通过 Amazon Web Services iot命令创建－个x.509证书，用于设备和 Amazon Web Services loT服务之间的通信．并且赋予这个证书调用指定的 Amazon Web Services api的权限，让使用这个证书的设备有权限调用特定的 Amazon Web Services api。\n通过如下命令创建一个证书：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot create-keys-and-certificate --set-as-active --output text\\n</code></pre>\\n命令的输出包括证书，证书的 arn，公钥和私钥。将私钥保存到名叫 privateKey.pem 的文件中，后面会用到。\n可以用 describe-certificate 命令保存证书：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot describe-certificate --certificate-id "certificate-id" --output text --query certificateDescription.certificatePem > cert.pem\\n</code></pre>\\n创建一个 Amazon Web Services loT Policy，并将其和前面创建的证书关联起来。\n通过如下命令创建证书：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot create-policy --policy-name "AllowAllioIotOperationsPolicy" --policy-documentfile://AllowAllIotOperations.json\\n</code></pre>\\nAllowAllIotOperations.json文件中包含了 Policy 的内容，示例如下：\n<pre><code class=\\"lang-\\">{\\n "Version": "2012-10-17",\\n "statement": [{\\n "Effect": "Allow",\\n "Action": ["iot:*"],\\n "Resource": ["*"]\\n }]\\n}\\n</code></pre>\\n通过 attach-principal-policy 命令将 Policy 和证书关联起来：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot attach-principal-policy --principal "certificate-arn" --policy-name "AllowAllIotOperationsPolicy"\\n</code></pre>\\n将证书和设备关联起来：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot attach-thing-principal --thing-name "lightbulb" --principal "certificate-arn"\\n</code></pre>\\n这样，lightbulb 这个设备就拥有调用所有 iot:* API 的权限了。\n<h3><a id=\\"__126\\"></a>第四步收发消息</h3>\\n通过MQTT订阅和推选消息 \\nMQTT 是一个用于设备间通信的消息订阅／推送服务，Amazon Web Services loT 集成了 MQTT 服务器，设备可以通过 MQTT 客户端与 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器通信。在通信过程中，需要用到根证书，可以在这里下载： \\nwww.symantec.com/ content /en/us/enterprise/verisign/ roots/Ve『iSign-C lass%203-Public-P 『imary-Certification -Authority-G5.pem\n通过 describe-endpoint 命令获取 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器的 endpoint:\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot describe-endpoint\\n</code></pre>\\n通过 endpoint，根证书，已经前面步骤中创建的 cert.pem 和privateKey.pem，可以让设备使用任意的 MQTT 客户端与 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器通信，可以实现设备之间的互相通信，后面我们会看到，Amazon Web Services loT 服务预设了一些内置的 MQTT topic，可以让设备将自身的信息推送到这些 topic，便于服务器端进行控制。\n<h3><a id=\\"__140\\"></a>第五步规则配置</h3>\\n配置 Amazon Web Services loTRule \\n通过 Amazon Web Services loT Rule，可以设置当 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器收到消息后该采取什么样的行动，例如：将消息存入 DynamoDB，触发 lambda function，或者推送到 SNS 。\n为 Amazon Web Services IoT 创建一个 IAM Rule：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iam create-role --role-name "iot-actions-role" --assume-role-policy-document file://path-to-file/trust-policy-file\\n</code></pre>\\n其中，trust-poIicy-file 文件的内容如下：\n<pre><code class=\\"lang-\\">{\\n "Version": "2012-10-17",\\n "Statement":[{\\n "Sid": "",\\n "Effect": "Allow",\\n "Principal": {\\n "Service": "iot.amazonaws.com"\\n },\\n "Action": "sts:AssumeRole"\\n }]\\n}\\n</code></pre>\\n为这个 Rule 创建一个 Policy：\n<pre><code 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风格的语言对消息进行选择和操作：\n<pre><code class=\\"lang-\\">{\\n "sql": 'SELECT * FROM 'topic/test'",\\n "ruleDisabled": false,\\n "actions": [{\\n "dynamoDB": {\\n "tableName": "sampleTable",\\n "hashKeyField": "key",\\n "hashKeyValue": "\${topic(2)}",\\n "rangeKeyField": "timestamp',\\n "rangeKeyValue": "\${timestamp( )}",\\n "roleArn": "arn:aws:iam::123456789012:role/iot-actions-role"\\n }\\n }]\\n}\\n</code></pre>\\n配置好 Amazon Web Services IoT Rule 之后，用 MQTT 客户端推送一条消息到 test topic，消息就会被记录到 DynamoDB。\n<h3><a id=\\"__219\\"></a>第六步管理物理设备</h3>\\n注册设备并使用Device Shadows \\nDevice Shadows相当于物理设备在 Amazon Web Services loT上的－个 “影子” ，物理设备可以把自身的状态同步到Device Shadows上面，应用程序可以从Device Shadows上获取设备的状态，并发送命令给Device Shadows，物理设备通过订阅Device Shadows的推送消息，可以了解到应用程序发送了什么命令，并按照命令执行操作。这样，就完成了应用程序与物理设备之间的交互。物理设备和Device Shadows之间的通过MQTT交互，应用程序和Device Shadows之间通过 Amazon Web Services loT的Restful API交互。操作示例如下：\n首先，注册－个设备：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot create-thing --thing-name “lightbulb1”\\n</code></pre>\\n让设备订阅 \$aws/things/thingName/shadow/update/rejected这个topic ，设备推送消息到 Amazon Web Services loT 的 MQTT 服务器如果发生了任何错误，都会发送到这个 topic，例如，用 Eclipse Mosquitto 客户端模拟设备的操作：\n<pre><code class=\\"lang-\\">mosquito_sub –cafile "rootCA.pem" --cert "thing-cert" --key "thing-private-key" –h "account-specific-endpoint" –p 8883 –q 1 –d –t '\$aws/things/lightbulb1/shadow/update/rejected'\\n</code></pre>\\n再启动另－个 Eclipse Mosquitto 客户端，模拟设备的消息推送动作，例如．将 lightbulb1 的状态标识为红色：\n<pre><code class=\\"lang-\\">mosquitto_pub -cafile "rootCA.pemt" --cert "thing-cert" --key "thing-private-key" -h "account-specific-endpoint" -p 8883 -q 1 -d -t '\$aws/things/lightbulb1/shadow/update' -m "{ \\\\"state\\\\": {\\\\"reported\\\\": {\\\\"color\\\\": \\\\"RED\\\\" } } }"\\n</code></pre>\\n应用程序通过 get-thing-shadow API 从 Device Shadows 获得设备的状态:\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot-data get-thing-shadow --thing-name "lightbulb1" "output.txt" && cat output.txt\\n</code></pre>\\n应用程序将 lightbulb1 的状态标识别为绿色：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot-data update-thing-shadow --thing-name "lightbulb1" --payload "{ \\\\"state\\\\": {\\\\"desired\\\\": {\\\\"color\\\\": \\\\"GREEN\\\\" } } }" output.txt && cat output.txt\\n</code></pre>\\n如果设备不再使用，可以用 delete-thing API 将设备删除，在此之前，可以先通过 MQTT 将设备状态标识为空：\n<pre><code class=\\"lang-\\">mosquito_pub --cafile "rootCA.pem" --cert "thing-cert" --key "thing-private-key" -h"account-specific-endpoint"-p 8883 –q 1 –d –t '\$aws/things/lightbulb1/shadow/update' –m "{ \\\\"state\\\\": null }"\\n</code></pre>\\n删除设备：\n<pre><code class=\\"lang-\\">aws iot delete-thing --thing-name lightbulb1\\n</code></pre>\\n最终，通过 Amazon Web Services loT 服务，可以将各种设备轻松的连接起来，开始畅想物联网带来的备种便利。\n"}

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