隨著空間科學(xué)任務(wù)的增加,需要處理的空間科學(xué)數(shù)據(jù)量激增,要求建立一個(gè)高速的空間數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò).高速?gòu)?fù)接器作為空間飛行器星上網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備,其性能對(duì)整個(gè)空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲(chǔ)器FIFO進(jìn)行異步速率調(diào)整,應(yīng)用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術(shù),對(duì)多個(gè)信號(hào)源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包、信道選通調(diào)度和多路復(fù)接的方法.設(shè)計(jì)中,用VHDL語言對(duì)高速?gòu)?fù)接器進(jìn)行行為級(jí)建模,為了驗(yàn)證這個(gè)模型,首先使用軟件進(jìn)行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動(dòng)作特點(diǎn),對(duì)程序輸入信號(hào)進(jìn)行仿真,在軟件邏輯仿真取得預(yù)期結(jié)果后,繼續(xù)設(shè)計(jì)硬件電路,設(shè)計(jì)出的實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)了將來自兩個(gè)不同速率的信源數(shù)據(jù)(1394總線數(shù)據(jù)和1553B總線數(shù)據(jù))復(fù)接成一路符合CCSDS協(xié)議的位流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)調(diào)試中對(duì)FPGA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證.驗(yàn)證結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)目標(biāo).應(yīng)用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)高速?gòu)?fù)接器,大幅度提高了數(shù)據(jù)的復(fù)接速率,可應(yīng)用于未來的星載高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,能夠完成在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復(fù)接任務(wù).
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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隨著安全通信數(shù)據(jù)速率的提高,關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密算法的軟件實(shí)施成為重要的系統(tǒng)瓶頸.基于FPGA的高度優(yōu)化的可編程的硬件安全性解決方案提供了并行處理能力,并且可以達(dá)到所要求的加密處理性能(每秒的SSL或RSA運(yùn)算次數(shù))基準(zhǔn).網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,對(duì)安全性的需要變得越來越重要.然而,盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步很快,安全性問題仍然相對(duì)落后.由于FPGA所提供的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì),特別是新的高速版本,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以在這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)安全性支持.FPGA是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)靈活性和功能升級(jí)的關(guān)鍵,對(duì)于容錯(cuò)、IPSec協(xié)議和系統(tǒng)接口問題而言這兩點(diǎn)非常重要.而且,FPGA還為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了適應(yīng)不同安全處理功能以及隨著安全技術(shù)的發(fā)展方便地增加對(duì)新技術(shù)支持的能力.標(biāo)準(zhǔn)加密/解決以及認(rèn)證算法,如RC-4、DES、三次DES、MD-5以及安全哈希算法-1(SHA-1)被廣泛用于全球網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)中.本文介紹了基于PCI總線的加密卡的研制,硬件板卡的結(jié)構(gòu),著重論述了加密卡上加密模塊的實(shí)現(xiàn),即用FPGA實(shí)現(xiàn)3DES及IDEA、MD5算法的過程,加密卡的工作原理,加密卡中多種密碼算法的配置原理,最后對(duì)3DES算法及IDEA、MD5算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行仿真,并繪制了板卡的原理圖,對(duì)PCI接口原理進(jìn)行了闡述.在論文中,首先闡述了數(shù)據(jù)加密原理.介紹了數(shù)據(jù)加密的算法和數(shù)據(jù)加密的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),并重點(diǎn)說明了3DES的算法.由于加密卡的生存空間在于其高速的加密性能與便捷的使用方式,所以,我們的加密卡采用的是基于PCI插槽的結(jié)構(gòu),遵從的是PCI2.2規(guī)范,理解并掌握PCI總線的規(guī)范是了解整個(gè)系統(tǒng)的重要一環(huán),本文講述了PCI總線的特點(diǎn)和性能,以及總線的信號(hào).由于遵從高速性的要求,我們?cè)谟布x型的時(shí)候,選用的是TI公司高速DSP T M S 3 2 0 C 5 4 x:T I公司新推出的T M S 3 2 0 C 6 x系列D S P功能強(qiáng),速度也非常快,但目前價(jià)格仍然太高,不適合一般加解密使用.而TMS3 2 0 C 5 4 x系列具有性能適中,價(jià)格低廉,產(chǎn)品成熟等特點(diǎn),是較好的選擇.FPGA選用的XILINX公司的XC2V3000,在隨后的文章中,我們將會(huì)對(duì)這些器件特性做相應(yīng)說明.并由此得出電路原理圖的繪制.文章的重點(diǎn)之一在于3DES算法及IDEA、MD5算法的FPGA實(shí)現(xiàn),以Xilinx公司VIRTEXII結(jié)構(gòu)的VXC2V3000為例,闡述用FPGA高速實(shí)現(xiàn)3DES算法及IDEA、MD5算法的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì).
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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卷積碼是無線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點(diǎn)，被認(rèn)為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實(shí)現(xiàn)約束長(zhǎng)度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點(diǎn)討論了決定Viterbi算法復(fù)雜度和譯碼性能的關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了采用“串-并”結(jié)合運(yùn)算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測(cè)試通過。本文的主要工作如下： 1.對(duì)輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對(duì)歐氏距離的計(jì)算方法進(jìn)行了簡(jiǎn)化，以便于用硬件電路方式實(shí)現(xiàn)。 2.對(duì)ACS運(yùn)算單元采用了“串-并”結(jié)合的運(yùn)算方式，和全并行的設(shè)計(jì)相比，在滿足譯碼速度的同時(shí)，節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲(chǔ)器的組織方式，簡(jiǎn)化了控制模塊的邏輯電路，優(yōu)化了系統(tǒng)的時(shí)序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。 4.本文中設(shè)計(jì)了一個(gè)仿真平臺(tái)，采用Modelsim仿真器對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了功能仿真，結(jié)果完全正確。同時(shí)提出了一種在被測(cè)設(shè)計(jì)內(nèi)部插入監(jiān)視器的調(diào)試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結(jié)果，提高了追蹤錯(cuò)誤的效率。 5.該設(shè)計(jì)在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測(cè)試，最大運(yùn)行時(shí)鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對(duì)譯碼器的綜合結(jié)果和Altera設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器IP核進(jìn)行了性能比較，比較結(jié)果證明本文中設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器具有很高的工程實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： Viterbi FPGA 軟判決 譯碼器
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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隨著現(xiàn)代控制理論在機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，多電動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)控制技術(shù)在機(jī)電控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，給嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控應(yīng)用提供了巨大機(jī)遇。傳統(tǒng)的伺服運(yùn)動(dòng)控制很難在處理大數(shù)據(jù)量、復(fù)雜算法時(shí)保證系統(tǒng)的靈活性和實(shí)時(shí)性。嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的以應(yīng)用為中心并且軟硬件可裁剪的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，它的特點(diǎn)是高度自動(dòng)化，響應(yīng)速度快等，非常適合于要求實(shí)時(shí)的和多任務(wù)的場(chǎng)合。 本文以嵌入式數(shù)控系統(tǒng)為項(xiàng)目背景，研究設(shè)計(jì)了一種基于ARM和FPGA的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的方案。設(shè)計(jì)中，通過QuartusⅡ、ModelSim和Protel 99等電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化開發(fā)工具完成了一個(gè)高性能嵌入式軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證；采用了實(shí)用小巧的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ，為應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提供了保證。該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)滿足了用戶對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和快速處理的要求，具有較廣泛的應(yīng)用前景。 通過本課題實(shí)踐表明，基于ARM和FPGA構(gòu)建嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用方案完全可行、合理，同傳統(tǒng)的人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，能大量地減輕研發(fā)任務(wù)，提高研發(fā)速度，能夠在短時(shí)間內(nèi)得到控制性能優(yōu)秀的數(shù)控系統(tǒng)。而μC／OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的加入，使得系統(tǒng)很好地進(jìn)行多任務(wù)處理，并保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
標(biāo)簽： FPGA ARM 嵌入式 數(shù)控
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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三相異步電動(dòng)機(jī)的Matlab仿真，在Simulink中搭建了異步電動(dòng)機(jī)模型
標(biāo)簽： Matlab 三相異步電機(jī) 仿真
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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軟件無線電是二十世紀(jì)九十年代提出的一種實(shí)現(xiàn)無線通信的體系結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是繼模擬通信、數(shù)字通信之后的第三代無線電通信技術(shù)。它的中心思想是：構(gòu)造一個(gè)開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，并使寬帶模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結(jié)構(gòu)形式，綜述了軟件無線電的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及其最新研究進(jìn)展。其中調(diào)制解調(diào)模塊是軟件無線電系統(tǒng)中的重要部分，集中體現(xiàn)了軟件無線電最顯著的優(yōu)點(diǎn)——靈活性。目前這一部分的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發(fā)展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構(gòu)能力，成為實(shí)現(xiàn)軟件無線電技術(shù)的重要手段。 本論文調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對(duì)象，采用SystemView軟件作為系統(tǒng)級(jí)開發(fā)工具進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真和FPGA整體規(guī)劃后，著重分析用VHDL實(shí)現(xiàn)其中關(guān)鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調(diào)制解調(diào)方式轉(zhuǎn)換的方法。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中成功地調(diào)用了Xilinx公司的IP核，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)復(fù)用。由于FPGA內(nèi)部邏輯可以根據(jù)需要進(jìn)行重構(gòu)，因而硬件的調(diào)試和升級(jí)變得很容易，而內(nèi)嵌CPU使信號(hào)處理過程可以用軟件進(jìn)行控制，充分體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗(yàn)證了在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)過程及控制的技術(shù)可行性和應(yīng)用的靈活性，并對(duì)將來的擴(kuò)展問題進(jìn)行了研究和討論，為實(shí)現(xiàn)完整的軟件無線電系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無線電 調(diào)制解調(diào)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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該文首先分析了線路碼的一般問題;其次分析了正碼速調(diào)整的基本原理及所涉及的一般問題,并說明了用FPGA進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的一般方法;最后分析了該系統(tǒng)所產(chǎn)生的抖動(dòng),如抖動(dòng)的產(chǎn)生,分類以及如何減小抖動(dòng)等,并對(duì)該課題所產(chǎn)生的兩類抖動(dòng)即正碼速調(diào)整引入的侯時(shí)抖動(dòng)和平滑鎖相環(huán)引入的抖動(dòng)進(jìn)行了分析,并用Matlab仿真工具對(duì)鎖相環(huán)的抖動(dòng)與其環(huán)路帶寬之間的關(guān)系進(jìn)行了仿真與計(jì)算. 作者的工作主要包括: 1.利用FPGA完成了復(fù)接、分接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試.2.利用FPGA完成了HDB3線路碼的設(shè)計(jì)與調(diào)試.3.利用鎖相環(huán)完成了碼速恢復(fù).4,對(duì)該復(fù)接分接系統(tǒng)所產(chǎn)生的抖動(dòng)進(jìn)行了理論分析和仿真.5.對(duì)FPGA進(jìn)行了誤碼率測(cè)試,誤碼性能優(yōu)于10
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字復(fù)接器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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該文就多媒體信息的主體之一-圖像信號(hào)的壓縮和解壓進(jìn)行了分析,并結(jié)合實(shí)際課題所設(shè)計(jì)的數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其中的圖像解碼過程進(jìn)行了軟硬件的實(shí)現(xiàn).首先我們?cè)贏NALOG DEVICE公司的ADSP-2189上進(jìn)行了解碼系統(tǒng)的驗(yàn)證,就解碼輸出的質(zhì)量進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià).通過軟件仿真,我們還進(jìn)一步得到了解碼過程中,哪些指令占用較多的指令執(zhí)行時(shí)間,哪些指令會(huì)成為硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)的瓶頸.它為我們的FPGA優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論上的依據(jù).綜合考慮設(shè)計(jì)方案的復(fù)雜程度、系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)時(shí)延、器件成本等各項(xiàng)因素,通過對(duì)各種FPGA器件性能與開發(fā)工具的選擇比較,決定選用Altera公司的FLEX10K器件來做最終的硬件實(shí)現(xiàn).它不僅為圖像解碼系統(tǒng)的ASIC實(shí)現(xiàn)做了一定的理論分析和技術(shù)準(zhǔn)備,也為FPGA技術(shù)在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的研究方向.在硬件設(shè)計(jì)過程中,根據(jù)FPGA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),采用"自上而下"和"自下而上"相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法,將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能模塊分割并分別實(shí)現(xiàn).所有處理模塊均采用VERILIG語言編寫,對(duì)其中的主要模塊都進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).通過這些優(yōu)化不僅提高了解壓性能,還減少了處理時(shí)間和所占用的硬件空間.最后通過仿真表明了所實(shí)現(xiàn)的圖像解碼系統(tǒng)具有良好的性能,具有一定的使用價(jià)值.
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字圖像 監(jiān)控系統(tǒng) 片的設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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隨著技術(shù)的飛速發(fā)展,電力電子裝置如變頻設(shè)備、變流設(shè)備等容量日益擴(kuò)大,數(shù)量日益增多,使得電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴(yán)重,給電力系統(tǒng)和各類用電設(shè)備帶來危害,輕則增加能耗,縮短設(shè)備使用壽命,重則造成用電事故,影響安全生產(chǎn).電力系統(tǒng)中的諧波問題早在20世紀(jì)20年代就引起了人們的注意.近年來,產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型及數(shù)量均已劇增,并將繼續(xù)增長(zhǎng),諧波造成的危害也日趨嚴(yán)重.該論文分析比較了傳統(tǒng)測(cè)量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測(cè)量?jī)x器的特性.分析了基于FFT的諧波測(cè)量方法,綜述了可編程元器件的發(fā)展過程、主要工藝發(fā)展及目前的應(yīng)用情況,并介紹了一種主流硬件描述語言Verilog HDL的語法及其具體應(yīng)用.分析了高速數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的信號(hào)完整性問題,提出了使用FPGA實(shí)現(xiàn)的整合處理器解決高速數(shù)字系統(tǒng)信號(hào)完整性問題的方法,并比較分析了各種主流的整合處理器解決方案的優(yōu)缺點(diǎn).分析了使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn),并在該系統(tǒng)軟件開發(fā)中成功移植應(yīng)用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)UCOSII,改造了該操作系統(tǒng)中內(nèi)存管理方式.研究了使用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT算法的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)比分析了主要硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的性能和優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種基于浮點(diǎn)數(shù)的FFT算法FPGA實(shí)現(xiàn)架構(gòu),詳細(xì)設(shè)計(jì)了基于浮點(diǎn)數(shù)的硬件乘法器和加法器.該設(shè)計(jì)架構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定,計(jì)算速度快捷.并通過實(shí)際仿真驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的正確性和優(yōu)越性.最終通過以上工作設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種新型的基于FPGA的諧波測(cè)量?jī)x,該儀器的變送單元和采樣單元通過實(shí)際型式試驗(yàn)檢驗(yàn),符合設(shè)計(jì)要求.該儀器的FPGA單元通過系統(tǒng)仿真,符合設(shè)計(jì)要求.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文首先分析數(shù)字圖像壓縮技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，相關(guān)的DVB技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ETR290，進(jìn)而提出了一個(gè)可適用于實(shí)際工作環(huán)境的語義分析模型框架；并在FPGA開發(fā)環(huán)境ISE中按照這個(gè)語義分析模型框架構(gòu)造了一個(gè)具體的VHDL模型；同時(shí)利用工具軟件Synplify和modelsim完成軟件功能和時(shí)序仿真；然后設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件測(cè)試平臺(tái)來驗(yàn)證模塊功能。針對(duì)數(shù)字圖像技術(shù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，本文提出了一種構(gòu)建在嵌入式硬件平臺(tái)上的分析模塊，可實(shí)時(shí)分析MPEG-2傳輸流語法。通過連接TCP/IP網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)/7天長(zhǎng)時(shí)間工作。模塊化的設(shè)計(jì)，使其可以安裝于各種設(shè)備或?qū)嶋H應(yīng)用環(huán)境中的各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇y(tǒng)一的服務(wù)器；同時(shí)該模塊可設(shè)置成不同的硬件觸發(fā)模式，使之成為故障傳感器。因此，該模塊適用于工程開通、快速故障監(jiān)測(cè)、長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控等。通過與市場(chǎng)上專業(yè)測(cè)試設(shè)備性能進(jìn)行比較，在測(cè)試精確性方面不占優(yōu)勢(shì)，但在達(dá)到一定數(shù)量級(jí)的測(cè)試精度后，其廉價(jià)、簡(jiǎn)易和無需維護(hù)的特點(diǎn)將呈現(xiàn)巨大的優(yōu)勢(shì)。
標(biāo)簽： FPGA MPEG 數(shù)字圖像 傳輸流
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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