MPEG-2是MPEG組織在1994年為了高級工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖象質(zhì)量以及更高的傳輸率所提出的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)秀性使之成為過去十年應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，也是未來十年影響力最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)之一。 本文以MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)為研究內(nèi)容，建立系統(tǒng)級設(shè)計方案，設(shè)計FPGA原型芯片，并在FPGA系統(tǒng)中驗(yàn)證視頻解碼芯片的功能。最后在0.18微米工藝下實(shí)現(xiàn)ASIC的前端設(shè)計。完成的主要工作包括以下幾個方面： 1.完成解碼系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計，采用了自頂而下的設(shè)計方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能單元的劃分；根據(jù)其視頻解碼的特點(diǎn)，確定解碼器的控制方式；把視頻數(shù)據(jù)分文幀內(nèi)數(shù)據(jù)和幀間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)的并行解碼。 2.實(shí)現(xiàn)了具體模塊的設(shè)計：根據(jù)本文研究的要求，在比特流格式器模塊設(shè)計中提出了特有的解碼方式；在可變長模塊中的變長數(shù)據(jù)解碼采用組合邏輯外加查找表的方式實(shí)現(xiàn)，大大減少了變長數(shù)據(jù)解碼的時間；IQ、IDCT模塊采用流水的設(shè)計方法，減少數(shù)據(jù)計算的時間：運(yùn)動補(bǔ)償模塊，針對模塊數(shù)據(jù)運(yùn)算量大和訪問幀存儲器頻繁的特點(diǎn)，采用四個插值單元同時處理，增加像素緩沖器，充分利用并行性結(jié)構(gòu)等方法來加快運(yùn)動補(bǔ)償速度。 3.根據(jù)視頻解碼的參考軟件，通過解碼系統(tǒng)的仿真結(jié)果和軟件結(jié)果的比較來驗(yàn)證模塊的功能正確性。最后用FPGA開發(fā)板實(shí)現(xiàn)了解碼系統(tǒng)的原型芯片驗(yàn)證，取得了良好的解碼效果。 整個設(shè)計采用Verilog HDL語言描述，通過了現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的原型驗(yàn)證，并采用SIMC0.18μm工藝單元庫完成了該電路的邏輯綜合。經(jīng)過實(shí)際視頻碼流測試，本文設(shè)計可以達(dá)到MPEG-2視頻主類主級的實(shí)時解碼的技術(shù)要求。
上傳時間： 2013-07-27
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工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線性、不確定性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用常規(guī)的PID控制器難以達(dá)到理想的控制效果。作為的重要分支，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性映射能力和高度的并行信息處理能力，已成為非線性系統(tǒng)建模、辨識和控制中常用的理論和方法。其中，神經(jīng)元具有很強(qiáng)的信息綜合、學(xué)習(xí)記憶、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，可以處理那些難以用模型和規(guī)則描述的過程，將神經(jīng)元與PID結(jié)合，應(yīng)用到實(shí)際的控制中，可以在線調(diào)整PID的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力、自適應(yīng)能力和較好的魯棒性。 目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究，這三方面是相互依賴和相互促進(jìn)的關(guān)系。本文主要側(cè)重的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究方面，創(chuàng)新性地利用FPGA嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)單神經(jīng)元PID智能控制器的研究與設(shè)計，并將其封裝成為一個專用的IP核供其他的控制系統(tǒng)使用。 首先，對單神經(jīng)元PID智能控制器的設(shè)計原理和設(shè)計算法進(jìn)行了深入的研究與分析；其次，利用MATLAB設(shè)計單神經(jīng)元PID智能控制器，針對特定的被控對象，對其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲得比較理想的系統(tǒng)輸出；然后，研究基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制算法的實(shí)現(xiàn)，對控制器進(jìn)行VHDL語言分層設(shè)計，使用Altera公司的軟件QuartusⅡ6.1進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。兩個仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制器比MATLAB設(shè)計的單神經(jīng)元PID智能控制器性能優(yōu)良。 本文的設(shè)計模塊主要包括權(quán)值修改模塊、誤差計算模塊、權(quán)值產(chǎn)生模塊和輸出模塊。在各個模塊的設(shè)計中進(jìn)行了優(yōu)化處理，使本文的設(shè)計不僅利用的硬件資源少，而且也有很快的運(yùn)行速度，同時也改善了傳統(tǒng)控制器的控制性能。
上傳時間： 2013-04-24
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MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象，在實(shí)時性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計方法，實(shí)現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗(yàn)證方法。 論文的主要貢獻(xiàn)如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個算法步驟融合在一起進(jìn)行設(shè)計，可以省去存儲中間計算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計算子模塊的工作時序，將數(shù)據(jù)計算的時間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設(shè)計RTL級電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺，實(shí)現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個，寄存器共有4024個，系統(tǒng)頻率可達(dá)69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實(shí)時性要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時間： 2013-07-01
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人臉自動識別技術(shù)是模式識別、圖像處理等學(xué)科的一個最熱門研究課題之一。隨著社會的發(fā)展,各方面對快速有效的自動身份驗(yàn)證的要求日益迫切，而人臉識別技術(shù)作為各種生物識別技術(shù)中最重要的方法之一，已經(jīng)越來越多的受到重視。對于具有實(shí)時，快捷，低誤識率的高性能算法以及對算法硬件加速的研究也逐漸展開。 本文詳細(xì)分析了智能人臉識別算法原理，發(fā)展概況和前景，包括人臉檢測算法，人眼定位算法，預(yù)處理算法，PCA和ICA 算法，詳細(xì)分析了項目情況，系統(tǒng)劃分，軟硬件平臺的資源和使用。并在ISE軟件平臺上，用硬件描述語言(verilog HDL)對算法部分嚴(yán)格按照FPGA代碼風(fēng)格進(jìn)行了RTL 硬件建模，并對C++算法進(jìn)行了優(yōu)化處理，通過仿真與軟件算法結(jié)果進(jìn)行比對，評估誤差，最后在VirtexII Pro FPGA 上進(jìn)行了綜合實(shí)現(xiàn)。 主要研究內(nèi)容如下： 首先，對硬件平臺xilinx的VirtexII Pro FPGA 上的系統(tǒng)資源進(jìn)行了描述和研究，對存儲器sdram,RS-232 串口，JTAG 進(jìn)行了研究和調(diào)試，對Coreconnect的OPB總線仲裁機(jī)理進(jìn)行了兩種算法的比較，RTL 設(shè)計，仿真和綜合。利用ISE和VC++軟件平臺，對verilog和C++算法進(jìn)行同步比較測試，使每步算法對應(yīng)正確的結(jié)果。對軟硬件平臺的合理使用使得在項目中能盡可能多的充分利用硬件資源，制板時正確選型，以及加快設(shè)計和調(diào)試進(jìn)度。其次，對人臉識別算法流程中的人臉檢測，人眼定位，預(yù)處理，識別算法分別進(jìn)行了比較研究，選取其中各自性能最好的一種算法對其原理進(jìn)行了分析討論。人臉檢測采用adaboost 算法，因其速度和精度的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。人眼定位采用小塊合并算法，因?yàn)樗哂锌焖伲瑴?zhǔn)確，弱時實(shí)的特點(diǎn)。預(yù)處理算法采用直方圖均衡加平滑的算法，簡單，高效。 識別算法采用PCA 加ICA 算法，它能最大的弱化姿態(tài)和光照對人臉識別的影響。 最后，使用Verilog HDL 硬件描述語言進(jìn)行算法的RTL 建模，在C++算法的基礎(chǔ)上，保證原來效果的前提下，根據(jù)FPGA 硬件特點(diǎn)對算法進(jìn)行了優(yōu)化。視頻輸入輸出是人臉識別的前提，它提供FPGA 上算法需要處理的數(shù)據(jù)，預(yù)處理算法在C++算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，最大的減少了運(yùn)算量，提高了運(yùn)算速度，16 位計算器模塊使得在算法實(shí)現(xiàn)時可以根據(jù)系統(tǒng)要求，在FPGA的ip 核和自己設(shè)計的模塊之間選擇性能更好的一個來調(diào)用，F(xiàn)IFO的設(shè)計提供同步和異步時鐘域的數(shù)據(jù)緩存。設(shè)計在ISE和VC++軟件平臺同時進(jìn)行，隨時對verilog和C++數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和比對。全部設(shè)計模塊通過仿真，達(dá)到預(yù)定的性能要求，并在FPGA 上綜合實(shí)現(xiàn)。
上傳時間： 2013-07-13
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隨著人們對于高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的急切需求以及新的無線通信技術(shù)的發(fā)展，頻譜資源匱乏問題日益嚴(yán)重。無線頻譜的緊缺已經(jīng)成為限制無線通信與服務(wù)應(yīng)用持續(xù)發(fā)展的瓶頸。認(rèn)知無線電技術(shù)(Cognitive Radio)改變了傳統(tǒng)的固定頻譜分配方式，它以頻譜利用的高效性為目標(biāo)，允許非授權(quán)用戶擇機(jī)利用授權(quán)用戶的頻譜空洞傳輸數(shù)據(jù)，以此來解決無線頻譜資源短缺的問題。它是具有自主尋找和使用空閑頻譜資源能力的智能無線電技術(shù)。本文的目標(biāo)是在基于FPGA+DSP的系統(tǒng)硬件平臺上，以軟件編程的方式實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?軟件無線電是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電的理想平臺。本文首先闡述了軟件無線電的基本工作原理及關(guān)鍵技術(shù)途徑，對多速率信號處理中的內(nèi)插和抽取、帶通采樣、數(shù)字下變頻、濾波等技術(shù)進(jìn)行了分析與探討，為設(shè)計多速率調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。然后針對軟件無線電的要求給出了基于FPFA+DSP的系統(tǒng)設(shè)計硬件框圖，并對其中的部分硬件(FPGA、AD9857、AD9235)做了簡要的描述并給出其初始化過程。在理解基本概念和原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了在系統(tǒng)硬件設(shè)計平臺上實(shí)現(xiàn)的π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)。本文給出了調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案中的各個功能模塊(差分編、解碼，加同步頭、內(nèi)插和成形濾波，下變頻，系統(tǒng)同步等)具體的設(shè)計方案和通過硬件編程實(shí)現(xiàn)了板級的仿真和最后的硬件實(shí)現(xiàn)，并對其中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步驗(yàn)證方案的可行性。最后介紹了通信板同頻譜感知板協(xié)同工作原理，依據(jù)頻譜感知板獲取的各個信道狀況自適應(yīng)的選擇π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調(diào)制解調(diào)方式并在FPGA上實(shí)現(xiàn)了其中部分功能。
標(biāo)簽： FPGA 多速率 調(diào)制解調(diào)器
上傳時間： 2013-05-30
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安川變頻器的大功率逆變電路很有特色，它沒有采用負(fù)電源，值得大家學(xué)習(xí)。
上傳時間： 2013-07-28
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隨著社會的發(fā)展，人們對電力需求特別是電能質(zhì)量的要求越來越高。但由于非線性負(fù)荷大量使用，卻帶來了嚴(yán)重的電力諧波污染，給電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響，給供用電設(shè)備造成危害。如何最大限度的減少諧波造成的危害，是目前電力系統(tǒng)領(lǐng)域極為關(guān)注的問題。諧波檢測是諧波研究中重要分支，是解決其它相關(guān)諧波問題的基礎(chǔ)。因此，對諧波的檢測和研究，具有重要的理論意義和實(shí)用價值。 目前使用的電力系統(tǒng)諧波檢測裝置，大多基于微處理器設(shè)計。微處理器是作為整個系統(tǒng)的核心，它的性能高低直接決定了產(chǎn)品性能的好壞。而這種微處理器為主體構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)，存在效率低、資源利用率低、程序指針易受干擾等缺點(diǎn)。由于微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)計電力系統(tǒng)諧波檢測專用的集成電路成為可能，同時為諧波檢測裝置的硬件設(shè)計提供了一個新的發(fā)展途徑。本文目標(biāo)就是設(shè)計電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路，從而可以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)諧波的高精度檢測。采用專用集成電路進(jìn)行諧波檢測裝置的硬件設(shè)計，具有體積小，速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，由于應(yīng)用范圍廣，需求量大，電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路具有很好的應(yīng)用前景。 本文首先介紹了國內(nèi)外現(xiàn)行諧波檢測標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研了電力系統(tǒng)諧波檢測的發(fā)展趨勢；隨后根據(jù)裝置的功能需求，特別是依據(jù)其中諧波檢測國標(biāo)參數(shù)的測量算法，為系統(tǒng)選定了基于FPGA的SOPC設(shè)計方案。 本文分析了電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路的功能模型，對專用集成電路進(jìn)行了模塊劃分。定義了各模塊的功能，并研究了模塊間的連接方式，給出了諧波檢測專用集成電路的并行結(jié)構(gòu)。設(shè)計了基于FPGA的諧波檢測專用集成電路設(shè)計和驗(yàn)證的硬件平臺。配合專用集成電路的電子設(shè)計自動化(EDA)工具構(gòu)建了智能監(jiān)控單元專用集成電路的開發(fā)環(huán)境。 在進(jìn)行FPGA具體設(shè)計時，根據(jù)待實(shí)現(xiàn)功能的不同特點(diǎn)，分為用戶邏輯區(qū)域和Nios處理器模塊兩個部分。用戶邏輯區(qū)域控制A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號的采樣，并對采樣得到的數(shù)字量進(jìn)行諧波分析等運(yùn)算。然后將結(jié)果存入片內(nèi)的雙口RAM中，等待Nios處理器的訪問。Nios處理器對數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)果進(jìn)一步處理，得到其各自對應(yīng)的最終值，并將結(jié)果通過串行通信接口發(fā)送給上位機(jī)。 最后，對設(shè)計實(shí)體進(jìn)行了整體的編譯、綜合與優(yōu)化工作，并通過邏輯分析儀對設(shè)計進(jìn)行了驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室條件下，對監(jiān)測指標(biāo)的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該監(jiān)測裝置滿足了電力系統(tǒng)諧波檢測的總體要求。
標(biāo)簽： FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字高清電視是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的圖像壓縮編碼技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)的結(jié)合，是高技術(shù)競爭的焦點(diǎn)之一。其中，信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號處理、前向糾錯編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，成為設(shè)計和開發(fā)整個數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以衛(wèi)星數(shù)字電視的信道處理系統(tǒng)為對象，結(jié)合國際通行的DVB-S/S2標(biāo)準(zhǔn)，研究了該系統(tǒng)在發(fā)射端的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)所涉及到的一系列內(nèi)容。 本文介紹了數(shù)字電視的發(fā)展概況和主要標(biāo)準(zhǔn)，特別是對我國衛(wèi)星電視的發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。然后，本文DVB-S/S2信道處理系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行了介紹和分析，主要包括RS碼、卷積碼、BCH碼、LDPC碼等的差錯編碼的基本原理，以及基帶信號處理的基本原理。在此基礎(chǔ)上對兩種系統(tǒng)的傳輸性能和DVB-S2的后向兼容系統(tǒng)分別進(jìn)行了基于Matlab的仿真。最后闡述了基于FPGA的DVB-S調(diào)制器的信道編碼和調(diào)制實(shí)現(xiàn)，按功能對DVB-S/S2信道編碼過程進(jìn)行模塊分解，并針對每個模塊進(jìn)行工作原理分析、算法分析、HDL描述、時序仿真及FPGA實(shí)現(xiàn)。DVB-S/S2調(diào)制器的核心是信道編碼和調(diào)制部分，利用FPGA在數(shù)字信號處理方面的優(yōu)勢，本文重點(diǎn)對其中的幾個關(guān)鍵模塊，包括RS編碼、卷積交織器、卷積編碼、BCH編碼、LDPC編碼等的實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并通過HDL描述和時序仿真來驗(yàn)證算法正確性。
標(biāo)簽： DVBSS2 FPGA 調(diào)制器
上傳時間： 2013-07-10
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Actel SmartFusion智能混合信號FPGA在單個器件中整合了已經(jīng)獲驗(yàn)證且高度靈活的ProASIC?3 FPGA架構(gòu)、先進(jìn)的混合信號功能以及一個ARM? Cortex?-M3硬核處理器。SmartFusion能夠?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計人員提供了多達(dá)50萬門用戶邏輯、13.8 Kb的通用FPGA RAM、眾多系統(tǒng)外設(shè)和可編程模擬電路，以及一個包含了100 MHz Cortex-M3處理器(64 Kb SRAM 和 512 Kb閃存)的微控制器子系統(tǒng)(MSS)。
標(biāo)簽： SmartFusion Actel FPGA 智能混合
上傳時間： 2013-04-24
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高速、高精度已經(jīng)成為伺服驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，而位置檢測環(huán)節(jié)是決定伺服系統(tǒng)高速、高精度性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。光電編碼器作為伺服驅(qū)動系統(tǒng)中常用的檢測裝置，根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同分為增量式和絕對式。本文從原理上對增量式光電編碼器和絕對式光電編碼器做了深入的分析，通過對比它們的特性，得出了絕對式光電編碼器更適合高速、高精度伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)論。 絕對式光電編碼器精度高、位數(shù)多的特點(diǎn)決定其通信方式只能采取串行傳輸方式，且由相應(yīng)的通信協(xié)議控制信息的傳輸。本文首先針對編碼器主要生產(chǎn)廠商日本多摩川公司的絕對式光電編碼器，深入研究了通信協(xié)議相關(guān)的硬件電路、數(shù)據(jù)幀格式、時序等。隨后介紹了新興的電子器件FPGA及其開發(fā)語言硬件描述語言Verilog HDL，并對基于FPGA的絕對式編碼器通信接口電路做了可行性的分析。在此基礎(chǔ)上，采用自頂向下的設(shè)計方法，將整個接口電路劃分成發(fā)送模塊、接收模塊、序列控制模塊等多個模塊，各個模塊采用Verilog語言進(jìn)行描述設(shè)計編碼器接口電路。最終的設(shè)計在相關(guān)硬件電路上實(shí)現(xiàn)。最后，通過在TMS320F2812伺服控制平臺上編寫的硬件驅(qū)動程序驗(yàn)證了整個設(shè)計的各項功能，達(dá)到了設(shè)計的要求。
上傳時間： 2013-07-11
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