T-Kernel作為一種嵌入式操作系統(tǒng)，由于實時性和開源性，在嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。ARM是一款比較好的微處理器，T-Kernel在ARM上的應(yīng)用研究基本上是空白，所以結(jié)合兩者進行研究促進T-Kernel在國內(nèi)嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展。同時，T-Kernel內(nèi)部調(diào)度機制存在著優(yōu)先級反轉(zhuǎn)缺陷，優(yōu)先級反向使得高優(yōu)先級任務(wù)的執(zhí)行時間無法預(yù)測，增加了實時系統(tǒng)的不確定性。早期的解決協(xié)議較好地解決了優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題，但同時也存在著自身不足之處。 針對T-Kernel存在的缺陷，在深入研究相關(guān)協(xié)議的基礎(chǔ)上，本論文提出了一種新的改進的優(yōu)先級繼承協(xié)議。該協(xié)議設(shè)置超時保護機制，避免任務(wù)在獲取信號量時長時間的阻塞，結(jié)合Havender提出的“有序資源使用法”防止死鎖發(fā)生，給出該協(xié)議的分析過程，并把該協(xié)議結(jié)合到T-Kernel中。在這個基礎(chǔ)之上，建立研究開發(fā)平臺；針對硬件設(shè)備，研究引導(dǎo)程序的執(zhí)行原理，實現(xiàn)系統(tǒng)的引導(dǎo)程序；構(gòu)建T-Kennel內(nèi)核；移植內(nèi)核到開發(fā)板；最后對T-Kernel的啟動過程進行了詳細的分析。 T-Kernel在ARM上的移植研究，為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的提供了一種開發(fā)流程，同時對于T-Kernel的啟動過程的分析，為以后的應(yīng)用程序開發(fā)提供了一個接口；對于T-Kernel存在的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題的解決，可以改進T-Kernel的實時性和靈活性，同時為實時系統(tǒng)的性能改進提供了參考。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)階段，中國的自動售貨行業(yè)蓬勃發(fā)展。作為自動服務(wù)的核心部件，基于單片機的紙幣識別系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足市場需求。 本文對基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的各個方面進行了研究。研究表明，紙幣識別系統(tǒng)要求能滿足硬實時性，但uClinux操作系統(tǒng)的實時性不強。由于uClinux功能強大，免費且資源豐富，如能成功改進本紙幣識別系統(tǒng)的實時性，紙幣識別系統(tǒng)將在成本，性能和功能性等方面有更大的優(yōu)勢，所以對實時性進行改進將非常有意義。 在本紙幣識別系統(tǒng)中，紙幣特征采集子系統(tǒng)對實時性要求很高，需要滿足硬實時的要求，所以是否能滿足該子系統(tǒng)的實時性的要求，將是本紙幣識別系統(tǒng)能否很好工作的關(guān)鍵所在。通過對當(dāng)前多種uClinux實時性改進方案進行了解和研究，參考了RTAI和RTLinux的工作原理，提出了基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的實時性改進方案。紙幣特征采集子系統(tǒng)主要依靠碼盤光耦產(chǎn)生的反饋信號生成硬件中斷，然后通過處理該中斷，實現(xiàn)對紙幣特征的采集。在本文提出的方案中，為了提高系統(tǒng)對硬件中斷的反應(yīng)速度，避開uClinux對中斷的慢處理，在操作系統(tǒng)與硬件之間建立了一個特殊的硬件抽象層來管理中斷，并將紙幣特征采集功能與操作系統(tǒng)剝離，放入一個單獨的處理單元。通過這樣的處理，使得中斷產(chǎn)生時，硬件抽象層暫停uClinux操作系統(tǒng)的運行，直接將中斷交由紙幣特征采集處理單元處理，實時的完成紙幣特征數(shù)據(jù)的采集。
標(biāo)簽： uClinux ARM 識別系統(tǒng) 實時性
上傳時間： 2013-05-24
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隨著人們對于數(shù)字視頻和數(shù)字圖像的需求越來越大，數(shù)字電視廣播和手機電視迅速發(fā)展起來，但是人們對于數(shù)字圖像質(zhì)量的要求也越來越高。對于觀眾來講，畫面的質(zhì)量幾乎是最為重要的，然而由于信道傳輸特性不理想和加性噪聲的影響，不可避免地會產(chǎn)生誤碼，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降，甚至無法正常收看。因此，為了保障圖像質(zhì)量就需要采用糾錯編碼(又稱信道編碼)的方式來實現(xiàn)通信。在數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)(DVB)中，無論是衛(wèi)星傳輸，電纜傳輸還是地面?zhèn)鬏敹疾捎昧诵诺谰幋a。 本文首先深入研究DVB標(biāo)準(zhǔn)中的信道編碼部分的關(guān)鍵技術(shù)；然后依照DVB-T標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，設(shè)計并硬件實現(xiàn)了數(shù)字視頻傳輸?shù)男诺谰幗獯a系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，編解碼器與信源端的接口利用了MPEG-2的視頻傳輸接口同步并行接口(SPI)，這種接口的應(yīng)用讓系統(tǒng)具有很強的通用性；與信道端接口采用了G.703接口，具有G.703接口功能和特性的數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以直接與數(shù)字通信設(shè)備連接，這使得應(yīng)用時對于信道的選擇具有較大的靈活性。 在深入理解RS編解碼算法，卷積交織/解交織原理，卷積編碼/VITERBI譯碼算法原理的基礎(chǔ)上，本文給出了解碼部分的設(shè)計方案，并利用Xilinx公司的SpartanⅢ系列XC3S2000芯片完成方案的硬件實現(xiàn)。在RS解碼過程中引入了流水線機制，從而很大程度上提高了解碼效率。解交織器部分采用了RAM分區(qū)循環(huán)法，利用對RAM讀寫地址的控制實現(xiàn)解卷積交織，這種方法控制電路簡單，實現(xiàn)速度比較快，代價小。VITERBI譯碼器采用截尾譯碼，在幾乎不影響譯碼準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上大大提高了解碼效率。
上傳時間： 2013-07-16
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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,并且可以達到所要求的加密處理性能(每秒的SSL或RSA運算次數(shù))基準(zhǔn).網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,對安全性的需要變得越來越重要.然而,盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進步很快,安全性問題仍然相對落后.由于FPGA所提供的設(shè)計優(yōu)勢,特別是新的高速版本,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員可以在這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中經(jīng)濟地實現(xiàn)安全性支持.FPGA是實現(xiàn)設(shè)計靈活性和功能升級的關(guān)鍵,對于容錯、IPSec協(xié)議和系統(tǒng)接口問題而言這兩點非常重要.而且,FPGA還為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員提供了適應(yīng)不同安全處理功能以及隨著安全技術(shù)的發(fā)展方便地增加對新技術(shù)支持的能力.標(biāo)準(zhǔn)加密/解決以及認證算法,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現(xiàn),即用FPGA實現(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3DES算法及IDEA、MD5算法的實現(xiàn)進行仿真,并繪制了板卡的原理圖,對PCI接口原理進行了闡述.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,并重點說明了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)范是了解整個系統(tǒng)的重要一環(huán),本文講述了PCI總線的特點和性能,以及總線的信號.由于遵從高速性的要求,我們在硬件選型的時候,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,速度也非常快,但目前價格仍然太高,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,價格低廉,產(chǎn)品成熟等特點,是較好的選擇.FPGA選用的XILINX公司的XC2V3000,在隨后的文章中,我們將會對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.文章的重點之一在于3DES算法及IDEA、MD5算法的FPGA實現(xiàn),以Xilinx公司VIRTEXII結(jié)構(gòu)的VXC2V3000為例,闡述用FPGA高速實現(xiàn)3DES算法及IDEA、MD5算法的設(shè)計要點及關(guān)鍵部分的設(shè)計.
上傳時間： 2013-04-24
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汽車行駛記錄儀是對車輛行駛速度、時間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息進行記錄、存儲并可通過接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀的使用，對遏止疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛?cè)藛T的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。一個完整的汽車行駛記錄儀系統(tǒng)包括車載主機和上位機管理分析軟件兩部份。 在嵌入式技術(shù)被廣泛運用的今天，我國現(xiàn)在應(yīng)用的汽車行駛記錄儀仍然多是運用8位或者16位單片機作為處理器，采用匯編語言，結(jié)構(gòu)簡單功能單一。為了使嵌入式技術(shù)也在汽車行駛記錄儀中得到運用，同時為了滿足我國《汽車行駛記錄儀》GB/T 19056-2003標(biāo)準(zhǔn)要求，并與國際IEEE 1616標(biāo)準(zhǔn)接軌，本文設(shè)計了基于嵌入式系統(tǒng)的汽車行駛記錄儀，采用的是三星公司的S3C2410 32位處理器和Linux操作系統(tǒng)，這樣提高了系統(tǒng)的實時性，功能也得以擴展。 本文詳細論述了汽車行駛記錄儀系統(tǒng)主機模塊軟硬件的設(shè)計與實現(xiàn)，并且介紹了上位機管理分析軟件的設(shè)計。論文首先介紹了課題的研究背景，并對國內(nèi)外汽車行駛記錄儀的研究現(xiàn)狀進行了概括，在此基礎(chǔ)上提出了本課題需要完成的目標(biāo)。闡述了基于嵌入式系統(tǒng)的總體設(shè)計構(gòu)思以及各個功能模塊不同方案優(yōu)劣的比較，并對最終方案進行了描述，此后詳細介紹了各主要功能部件的特點及應(yīng)用。 在系統(tǒng)軟件設(shè)計單元，對主機軟件開發(fā)環(huán)境、調(diào)試方法以及系統(tǒng)各功能模塊的流程設(shè)計做了詳細描述，同時介紹了BootLoader、Linux操作系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動程序在S3C2410上的編譯和移植全過程。最后，論文對整個系統(tǒng)的功能和特點進行了總結(jié)，并對下一步工作以及記錄儀今后的發(fā)展進行了展望。
標(biāo)簽： 汽車行駛記錄儀
上傳時間： 2013-05-25
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H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 本文以實現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實時編碼器為目標(biāo)，作者負責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設(shè)計與實現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評估，算法特點的分析，同時考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性，可擴展性，本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)。DSP充當(dāng)核心處理器，而FPGA作為協(xié)處理器，針對編碼器中最復(fù)雜耗時的模塊一運動估計模塊，設(shè)計相應(yīng)的硬件加速引擎，以提供編碼器所需要的實時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運動補償混合編碼方案，其中一個主要的不同在于幀間預(yù)測采用了可變塊尺寸的運動估計，同時運動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用，以及更加精確的亞像素位置的預(yù)測，可以改善運動補償精度，提高圖像質(zhì)量和編碼效率，但同時也大大增加了編碼器的復(fù)雜度，因此需要設(shè)計專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運動估計基于FPGA的硬件算法設(shè)計與實現(xiàn)，包括整像素搜索，像素插值，亞像素(1/2，1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設(shè)計中，將多處理器技術(shù)和流水線技術(shù)相結(jié)合，提供高性能的并行計算能力，同時，采用合理的存儲器組織結(jié)構(gòu)以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿足運算的帶寬要求，并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后，在Modelsim環(huán)境下建立測試平臺，完成了對整個設(shè)計的RTL級的仿真驗證，并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進行優(yōu)化，從而使工作頻率最終達到134MHz，分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實時性要求。
標(biāo)簽： DSPFPGA H264 264 AVC
上傳時間： 2013-07-24
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數(shù)字語音通信是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務(wù)。語音信號壓縮編碼是數(shù)字語音信號處理的一個方面，它和通信領(lǐng)域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語音編碼中，美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)混合激勵線性預(yù)測（MELP—Mixed Excited Linear Prediction）算法在2．4kb/s的碼率下取得了較好的語音質(zhì)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺在數(shù)字信號處理和通信領(lǐng)域具有著獨特的優(yōu)勢。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內(nèi)嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。 本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵線性預(yù)測聲碼器的研究與設(shè)計。首先介紹了語音編碼研究的發(fā)展?fàn)顩r以及低速率語音編碼研究的意義，接著在對MELP算法進行深入分析的基礎(chǔ)上，提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實現(xiàn)過程，最后本文把重點放在MELP聲碼器的編解碼器設(shè)計上，利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設(shè)計了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預(yù)測分析等關(guān)鍵模塊。 在Simulink環(huán)境下運用SignalCompiler對編解碼系統(tǒng)進行功能仿真，為了便于仿真，系統(tǒng)中沒有設(shè)計的模塊在Simulink中用數(shù)學(xué)模型代替，仿真結(jié)果表明，合成語音信號與原始信號很好的擬合，系統(tǒng)編解碼后語音質(zhì)量基本良好。
上傳時間： 2013-06-02
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隨著紅外焦平面陣列的不斷發(fā)展，紅外技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個最大的缺點是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式，分析了紅外非均勻性產(chǎn)生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測和補償?shù)姆椒ǎ瑢t外圖像處理技術(shù)做了研究。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計焦平面陣列探測器。主要研究對其輸出信號進行非均勻性校正和圖像增強。最后針對這一課題編寫了基于FPGA的兩點校正、兩點加一點校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強程序，并對三種校正方法做了比較。
上傳時間： 2013-08-03
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場可編程專用集成電路，它將門陣列的通用結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場可編程的特性結(jié)合于一體，如今，F(xiàn)PGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應(yīng)用，它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要，它所要求的準(zhǔn)確性也變得更高。因此，對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展，F(xiàn)PGA的密度和復(fù)雜程度也越來越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進行測試，所以人們把視線轉(zhuǎn)向了可測性設(shè)計(DFT)問題。可測性設(shè)計的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑，而邊界掃描測試方法是其中一個重要的技術(shù)。 本文對FPGA的故障模型及其測試技術(shù)和邊界掃描測試的相關(guān)理論與方法進行了詳細的探討，給出了利用布爾矩陣理論建立的邊界掃描測試過程的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)模型。論文中首先討論邊界掃描測試中的測試優(yōu)化問題，總結(jié)解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法，分別對它們的優(yōu)缺點進行了對比，進而提出對兩種現(xiàn)有算法的改進思想，并且比較了改進前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對FPGA連線資源中基于邊界掃描測試技術(shù)的自適應(yīng)完備診斷算法進行了深入研究。在研究過程中，本文基于自適應(yīng)完備診斷的思想對原有自適應(yīng)診斷算法的性能進行了分析，并將獨立測試集和測試矩陣的概念引入原有自適應(yīng)診斷算法中，使改進后的優(yōu)化算法能夠簡化原算法的實現(xiàn)過程，并實現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)。最后利用測試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)，在緊湊性指標(biāo)與測試復(fù)雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進，實現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
標(biāo)簽： FPGA 可測性設(shè)計 方法研究
上傳時間： 2013-06-30
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目前的國內(nèi)的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數(shù)字圖像信號，雖然視頻信號能夠直接在監(jiān)視器顯示，但是輸出的數(shù)字圖像信號占用存儲空間太大，不便于進行傳輸。本文設(shè)計了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)并廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 新發(fā)展的H．264/AVC比原有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)大幅度提高了編碼效率，但其運算復(fù)雜度也大大增加，本文簡要分析了H．264/AVC的復(fù)雜度及其優(yōu)化的途徑，給出了主要模塊的優(yōu)化算法實驗結(jié)果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運動補償混合編碼方案，主要不同有：增強的運動預(yù)測能力，準(zhǔn)確匹配的較小塊變換，自適應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波器，增強的熵編碼。測試結(jié)果表明這些新特征使H．264/AVC編碼器提高50％編碼效率的同時，增加了一個數(shù)量級的復(fù)雜度。實際中恰當(dāng)?shù)厥褂肏．264/AVC編碼工具可以較低的實現(xiàn)復(fù)雜度得到與復(fù)雜配置相當(dāng)?shù)木幋a效率。故實際編碼系統(tǒng)開發(fā)需要在運算復(fù)雜性和編碼效率之間進行折衷、兼顧考慮。H．264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復(fù)雜度，也成倍增加算法的復(fù)雜度。針對它們的作用和實現(xiàn)方法的不同，可采用不同的硬件實現(xiàn)方法。本文基于上述思路進行優(yōu)化，具體的工作包括：針對去塊濾波的復(fù)雜性，本文提出一種適合硬件實現(xiàn)的算法，使其在節(jié)省了資源的同時，很好的達到了標(biāo)準(zhǔn)所定義的性能。針對變換量化的復(fù)雜性，本文提出一種既滿足整體的硬件流水結(jié)構(gòu)，又極大的降低了硬件資源的實現(xiàn)方法。針對碼率控制的實現(xiàn)，本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實現(xiàn)方式的算法，在保證實時性的同時，極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進行Baseline Profile編碼器的研究，給出了一種實時編碼器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對高清圖像格式(720P)的實時編碼，并將其和當(dāng)前業(yè)界先進水平進行了對比，表明本文所實現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達到當(dāng)前業(yè)界的先進水平。
上傳時間： 2013-07-23
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