在視頻傳輸系統(tǒng)中，最大障礙是視頻數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)量傳輸。故壓縮就顯得尤為必要。MJPEG是以25幀每秒傳輸?shù)腏PEG圖像。本文根據(jù)JPEG基本壓縮模式，通過(guò)前端圖像采集芯片輸出標(biāo)準(zhǔn)的4：2：2格式的圖像流，在XILINX公司的SPARTAN IIE芯片下壓縮，獲得了良好效果，壓縮比達(dá)到10：1。中間的各個(gè)環(huán)節(jié)同MATLAB下同等壓縮相比，除了精度上有點(diǎn)差別外，基本一致。同專用芯片相比，比專用芯片靈活得多，F(xiàn)PGA內(nèi)部全部是可編程，燒寫不同的程序便可實(shí)現(xiàn)不同的壓縮。同DSP相比，壓縮時(shí)間極大的提高，同周霖的“基于DSP技術(shù)的靜態(tài)圖像壓縮編碼”一文中編碼所需的時(shí)間進(jìn)行比較(DCT變換消耗4224個(gè)指令，量化Z排序耗960指令，huffman編碼至少耗1400指令)，假設(shè)令其采用6000系列DSP，指令周期為6ns，運(yùn)算速度為1336MIPS。壓縮一個(gè)8*8DCT塊，采用高檔的DSP，消耗39tJs，而采用27M的FPGA只需6us，若采用FPGA內(nèi)部自帶的DLL將時(shí)鐘倍頻到54M，則只需要3us．本設(shè)計(jì)同傳統(tǒng)的壓縮實(shí)現(xiàn)方式相比，在速度和靈活性上有了極大的提高。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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偏移正交相移鍵控(OQPSK：Offset Quadrature Phase Shift Keying)調(diào)制技術(shù)是一種恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、頻譜特性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信領(lǐng)域。 論文以某型偵收設(shè)備中OQPSK解調(diào)器的全數(shù)字化為研究背景，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)器，其中調(diào)制器主要用于仿真未知信號(hào)，作為測(cè)試信號(hào)源。論文研究了全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)的基本算法，包括成形濾波器、NCO模型、載波恢復(fù)、定時(shí)恢復(fù)等；完成了整個(gè)調(diào)制解調(diào)算法的MATLAB仿真。在此基礎(chǔ)上，采用VHDL硬件描述語(yǔ)言在Xilinx公司ISE7.1開(kāi)發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了各個(gè)算法模塊，并在硬件平臺(tái)上加以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所偵收信號(hào)的正確解調(diào)。論文還實(shí)現(xiàn)了解調(diào)器的百兆以太網(wǎng)接口，使得系統(tǒng)可以方便地將解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理。
標(biāo)簽： OQPSK FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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眾所周知，信息傳輸?shù)暮诵膯?wèn)題是有效性和可靠性，調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展正是體現(xiàn)了這一思想。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日益完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調(diào)制作為一種新的調(diào)制技術(shù)，因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應(yīng)用。 本文對(duì)基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)進(jìn)行了討論和研究。首先對(duì)16QAM調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行了闡述，建立了16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)分析提出了基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。最后編寫Verilog代碼實(shí)現(xiàn)了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規(guī)模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417，并通過(guò)軟件編程對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)調(diào)試。文中詳細(xì)介紹了基帶成形濾波器、載波恢復(fù)和定時(shí)同步的基本原理及其設(shè)計(jì)方法。首先用Matlab對(duì)整個(gè)16QAM系統(tǒng)進(jìn)行了軟件仿真；然后用硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL在QuartusⅡ環(huán)境下完成了系統(tǒng)關(guān)鍵算法的編寫、行為仿真和綜合，最后詳細(xì)闡述了異步串口(UART)的FPGA實(shí)現(xiàn)，把我們編寫的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
標(biāo)簽： FPGA QAM 調(diào)制解調(diào) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）上世紀(jì)八十年代開(kāi)始出現(xiàn)，由于當(dāng)時(shí)它的帶寬和分辨率較低，實(shí)時(shí)性較差，沒(méi)有具備模擬示波器的某些特點(diǎn)，因此并沒(méi)有受到人們的重視。隨著數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路及微處理器技術(shù)的發(fā)展，尤其是高速模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（RAM）的發(fā)展，數(shù)字存儲(chǔ)示波器的采樣速率和實(shí)時(shí)性能得到了很大的提高，在工程測(cè)量中，越來(lái)越多的工程師用DSO來(lái)替代模擬示波器。 本文介紹了一款雙通道采樣速率達(dá)1GHz，分辨率為8Bits，實(shí)時(shí)帶寬為200MHz數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研制。通過(guò)對(duì)具體功能和技術(shù)指標(biāo)的分析，提出了FPGA＋ARM架構(gòu)的技術(shù)方案。然后，本文分模塊詳細(xì)敘述了整機(jī)系統(tǒng)中部分模塊，包括前端高速A/D轉(zhuǎn)換器和FPGA的硬件模塊設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理模塊軟件的設(shè)計(jì)，以及DSO的GPIB擴(kuò)展接口邏輯模塊的設(shè)計(jì)。 本文在分析了傳統(tǒng)DSO架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方案。在高速A/D選擇上，國(guó)家半導(dǎo)體公司2005年推出的雙通道采樣速率達(dá)500MHz高速A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC08D500，利用其雙邊沿采樣模式（DES）實(shí)現(xiàn)對(duì)單通道1GHz的采樣速率，并且用Xilinx公司Spraten-3E系列FPGA作為數(shù)據(jù)緩沖單元和存儲(chǔ)單元，提高了系統(tǒng)的集成度和穩(wěn)定性。其中，F(xiàn)PGA緩沖單元完成對(duì)不同時(shí)基情況下多通道數(shù)據(jù)的抽取，處理單元完成對(duì)數(shù)據(jù)正弦內(nèi)插的計(jì)算，而DSO中其余數(shù)據(jù)處理功能包括數(shù)字濾波和FFT設(shè)計(jì)在后端的ARM內(nèi)完成。DSO中常用的GPIB接口放在FPGA內(nèi)集成，不僅充分利用了FPGA內(nèi)豐富的邏輯資源，而且降低了整機(jī)成本，也減少了電路規(guī)模。 最后，利用ChipscopePro工具對(duì)采樣系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并分析了數(shù)據(jù)中的壞數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，提出了解決方案, 并給出了FPGA接收高速A/D的正確數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA 高速實(shí)時(shí)數(shù) 字存儲(chǔ) 示波器
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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隨著電子科學(xué)、圖像傳輸處理技術(shù)與理論的迅速發(fā)展，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)的實(shí)際研究與應(yīng)用曰益得到重視，并不斷地在許多領(lǐng)域取得驕人的成果。特別是近年來(lái)，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)已成為高技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。 本論文詳細(xì)介紹了一種機(jī)器人視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了具有前端視頻采集、圖像傳輸處理功能的FPGA系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器，由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、I
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)器人 視頻監(jiān)視系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的數(shù)字下變頻器DDC，用于寬帶數(shù)字中頻軟件無(wú)線電接收機(jī)中。采用自上向下的模塊化設(shè)計(jì)方法，將DDC的功能劃分為基本單元，實(shí)現(xiàn)這些功能模塊并組成模塊庫(kù)。在具體應(yīng)用時(shí)，優(yōu)化配置各個(gè)模塊來(lái)滿足具體無(wú)線通信系統(tǒng)性能的要求。這樣做比傳統(tǒng)ASIC數(shù)字下變頻器具有更好的可編程性和靈活性，從而滿足不同的工程設(shè)計(jì)需求。 首先闡述了軟件無(wú)線電中關(guān)鍵的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，包括中頻處理中的下變頻技術(shù)、抽取技術(shù)以及帶通采樣技術(shù)。利用MATLAB的Simulink完成了對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。之后用QuartusII進(jìn)行了基于FPGA抽取濾波器和NCO等關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)，編譯后進(jìn)行了時(shí)序仿真，最后在PCB板上實(shí)現(xiàn)了實(shí)際電路并應(yīng)用于工程項(xiàng)目中。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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圖像增強(qiáng)技術(shù)是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，隨著數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，快速、實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)，尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構(gòu)和基于查找表的獨(dú)特結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)使得在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升。國(guó)內(nèi)外，越來(lái)越多的實(shí)時(shí)圖像處理應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向FPGA平臺(tái)。 本文基于FPGA的圖像增強(qiáng)技術(shù)研究主要是針對(duì)空間域方法，這種方法是指在空間域內(nèi)直接對(duì)像素灰度值進(jìn)行運(yùn)算處理，算法簡(jiǎn)單并且存在并行性，非常適合于用硬件實(shí)現(xiàn)。FPGA可以靈活地實(shí)現(xiàn)并行、實(shí)時(shí)處理圖像數(shù)據(jù)，正是利用這一特點(diǎn)，本文提出了一種基于FPGA的圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用SOPC技術(shù)，完成圖像增強(qiáng)處理。文中給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，并分析了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程。其硬件平臺(tái)的核心部分是Altera公司Stratix系列的．FPGA EPlS40芯片，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法構(gòu)造圖像增強(qiáng)處理功能模塊，利用硬件描述語(yǔ)言vHDL對(duì)圖像增強(qiáng)模塊進(jìn)行電路描述，并進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、仿真，在生成系統(tǒng)配置文件后加載到FPGA上進(jìn)行板級(jí)調(diào)試。完成了基于FPGA的圖像增強(qiáng)算法模塊的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)運(yùn)算增強(qiáng)處理模塊、中值濾波器模塊，并對(duì)中值濾波器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，采用FPGA完成了對(duì)圖像增強(qiáng)算法的硬件加速。
標(biāo)簽： FPGA 圖像增強(qiáng) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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軟件無(wú)線電是無(wú)線通信領(lǐng)域繼固定到移動(dòng)、模擬到數(shù)字之后的第三次革命，是目前乃至未來(lái)的無(wú)線電領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展方向，它在提高系統(tǒng)靈活性上有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)的有效手段。擴(kuò)頻通信具有卓越的抗干擾和保密性能。擴(kuò)頻通信相對(duì)于傳統(tǒng)的窄帶通信，在頻譜利用率上也有明顯的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，直接序列擴(kuò)頻則是其中在民用領(lǐng)域使用最多的一種擴(kuò)頻技術(shù)。FPGA在分布式計(jì)算、并行處理、流水線結(jié)構(gòu)上有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，自然成為設(shè)計(jì)擴(kuò)頻軟件無(wú)線電系統(tǒng)的首選技術(shù)之一。 首先介紹了軟件無(wú)線電的理論基礎(chǔ)，并分析了它的硬件結(jié)構(gòu)和技術(shù)關(guān)鍵。軟件無(wú)線電的關(guān)鍵思路在于構(gòu)建一個(gè)通用的強(qiáng)大的硬件平臺(tái)，這也正是本課題的主要工作之一。而后，重點(diǎn)介紹了直序擴(kuò)頻的理論基礎(chǔ)。對(duì)于發(fā)射機(jī)，其中最關(guān)鍵的是尋找一種相關(guān)特性卓越的偽隨機(jī)序列，本課題主要對(duì)m序列、OVSF碼和Gold碼進(jìn)行了深入研究。最后，詳述了基于DDFS的數(shù)字調(diào)制技術(shù)和FPGA技術(shù)。 基于以上理論基礎(chǔ)研究，根據(jù)軟件無(wú)線電硬件結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)了基于Altera公司Cyclone系列FPGA的硬件平臺(tái)。該平臺(tái)具有210Mbps的高速DAC，并配有串口、USB接口、音頻CODEC輸入輸出通道、以及LVDS擴(kuò)展口和SDRAM，考慮到通用性，設(shè)計(jì)中加入了足以開(kāi)發(fā)出接收機(jī)的兩路40Mbps的高速ADC。FPGA的代碼開(kāi)發(fā)也是核心內(nèi)容，本課題編寫了大量相應(yīng)的代碼，包括加擴(kuò)模塊（含偽隨機(jī)序列發(fā)生器）、基于DDFS的數(shù)字調(diào)制模塊以及串口通信模塊、LCD驅(qū)動(dòng)模塊，SDRAM Controller、ADC驅(qū)動(dòng)模塊，并編寫了相應(yīng)的測(cè)試代碼。整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試通過(guò)。關(guān)于硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)和代碼開(kāi)發(fā)，在本文第三章和第四章詳細(xì)介紹。 總體說(shuō)來(lái)，本課題基于現(xiàn)有的理論發(fā)展，在充分理解相關(guān)理論的前提下，將主要經(jīng)歷集中于具體應(yīng)用的研究與開(kāi)發(fā)，并取得了一定的成果。
標(biāo)簽： 直序擴(kuò)頻 發(fā)射機(jī) 軟件無(wú)線電
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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軟件無(wú)線電技術(shù)自20世紀(jì)90年代提出以后，在許多通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文研究了一種軟件無(wú)線電數(shù)字通信系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用，本文提出了一個(gè)基于FPGA和DSP的軟件無(wú)線電中頻/基帶數(shù)字化處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是所有的中頻信號(hào)處理算法全部由軟件實(shí)現(xiàn)，它主要包括高速A/D、超大規(guī)模FPGA芯片、高速DSP芯片和外部存儲(chǔ)器等，其中超大規(guī)模FPGA芯片和高速的DSP芯片是系統(tǒng)的核心。DSP芯片采用的是TI公司的C6416，F(xiàn)PGA芯片采用的是Xilinx公司的XC2V2000FG676，既兼顧速度和靈活性，又具有較強(qiáng)的通用性。 本文根據(jù)“基于FPGA的中頻數(shù)字化處理平臺(tái)的建立及若干關(guān)鍵算法的實(shí)現(xiàn)”研究課題，主要完成了軟件無(wú)線電通信系統(tǒng)中頻數(shù)字化若干關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，具體包括通用數(shù)字中頻板的設(shè)計(jì)、中頻板上FPGA和DSP、D/A的接口設(shè)計(jì)、各種數(shù)字通信關(guān)鍵技術(shù)（數(shù)字上/下變頻、調(diào)制解調(diào)、信道編譯碼、交織解交織等）的FPGA實(shí)現(xiàn)。本文研究的系統(tǒng)分別在Matlab、ISE、Modelsim、Visual DSP++、ChipScope Pro等軟件中進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證，并已交付使用。結(jié)果表明，本文提出的方案正確可行，達(dá)到了預(yù)定要求。本文的工作對(duì)其它軟件無(wú)線電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也具有較大的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 中頻數(shù)字化 關(guān)鍵算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，實(shí)時(shí)處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的特點(diǎn)使其在圖像采集和處理方面的應(yīng)用顯得更加經(jīng)濟(jì)、靈活、方便。 本文設(shè)計(jì)了一種以FPGA為工作核心，并實(shí)現(xiàn)了PCI接口的圖像采集壓縮系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方案，先把系統(tǒng)分成了三大塊，即圖像采集、PCI接口和圖像壓縮，然后分別設(shè)計(jì)各個(gè)大模塊中的子模塊。 首先，利用FPGA對(duì)專用視頻轉(zhuǎn)換器SAA7111A進(jìn)行控制，因?yàn)镾AA7111A是采用IC總線模塊，從而完成了對(duì)SAA7111A的控制，并通過(guò)設(shè)計(jì)圖像采集模塊、讀/寫數(shù)據(jù)模塊、總線管理模塊等，實(shí)現(xiàn)把標(biāo)準(zhǔn)的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)并采集的功能。 其次，在了解PCI規(guī)范的前提下，深入地分析了PCI時(shí)序和地址配置空間等，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)化邏輯的狀態(tài)機(jī)，并用VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)了程序，完成了簡(jiǎn)化邏輯的PCI接口設(shè)計(jì)在FPGA芯片內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了一33MHz、32位數(shù)據(jù)寬度、支持猝發(fā)傳輸?shù)腜CI從設(shè)備模塊的接口功能，與傳統(tǒng)的使用PCI專用接口芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的PCI接口比較來(lái)看，更加節(jié)約了系統(tǒng)的邏輯資源，降低了成本，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。 再次，設(shè)計(jì)了WINDOWS下對(duì)PCI接口的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序可以選擇不同的方法來(lái)完成，當(dāng)然每個(gè)方法都有自己的特點(diǎn)，對(duì)幾種主要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序的方法作以比較之后，本文選擇了使用DRIVER WORKS工具來(lái)完成。通過(guò)對(duì)配置空間的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)端口和內(nèi)存映射的設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)的設(shè)計(jì)等，用VC++語(yǔ)言編寫了驅(qū)動(dòng)程序。 最后，考慮到增加系統(tǒng)的實(shí)用性和完備性，還填加設(shè)計(jì)了圖像的壓縮部分。這部分需要完成的工作是在上述系統(tǒng)完成后，再額外地把采集來(lái)的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)另一路數(shù)據(jù)通道按照一定的格式壓縮后存儲(chǔ)到硬盤中。本系統(tǒng)中，這部分設(shè)計(jì)是利用Altera公司提供的IP核來(lái)完成壓縮的，同時(shí)還用VHDL語(yǔ)言在FPGA上設(shè)計(jì)了IDE硬盤接口，使壓縮后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到硬盤中。
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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