本課題是在課題組已實現(xiàn)的高速串行通信平臺的基礎(chǔ)上，進一步引伸，設(shè)計開源的PCI軟核通信模塊替代Xilinx公司提供的LogiCORE PCI核，力求在從模式下，做到占用資源更少，傳輸速度更快，也為以后實現(xiàn)更完整的功能提供平臺。 本文以此為背景，基于FPGA平臺，搭建以開源的PCI軟核為核心的串行通信接口平臺，使其成為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁，使用戶邏輯避開與復雜的PCI總線協(xié)議。本課題采用Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開發(fā)板作為串行通信接口的硬件實驗平臺，實現(xiàn)了支持配置讀/寫交易、單數(shù)據(jù)段讀/寫、突發(fā)模式讀/寫、命令/地址譯碼功能和數(shù)據(jù)傳送錯誤檢測與處理功能的PCI軟核。 本文主要闡述了以PCI軟核為核心的串行通信平臺的實現(xiàn)，首先介紹了PCI軟核的編程語言、軟件工具和硬件實驗平臺Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開發(fā)板。然后，介紹了PCI總線命令、PCI軟核所支持的功能、PCI軟核兩側(cè)信號的定義、PCI軟核配置模塊以及探討了PCI軟核的狀態(tài)機接收、發(fā)送數(shù)據(jù)等過程，分析了PCI軟核的數(shù)據(jù)收發(fā)功能仿真，主要包括配置讀/寫交易、單數(shù)據(jù)段模式讀/寫和突發(fā)模式讀/寫的仿真圖形，并闡述了管腳約束的操作流程。最后介紹PCI軟核模塊的WDM驅(qū)動，內(nèi)容包括驅(qū)動程序簡介、驅(qū)動程序的開發(fā)、中斷處理、驅(qū)動程序與應(yīng)用程序之間的通信以及應(yīng)用程序操作。最后，對PCI軟核的各種性能進行了比較分析。整個模塊設(shè)計緊湊，完成在實驗平臺上的數(shù)據(jù)發(fā)送。 設(shè)計選用硬件描述語言VerilogHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個系統(tǒng)的設(shè)計、綜合、布局布線，利用Modelsim進行功能及時序仿真，使用DriverWorks為PCI軟核編寫WinXP下的驅(qū)動程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測試應(yīng)用程序。之后，將FPGA設(shè)計下載到Spanan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開發(fā)板中運行。 文章最后指出工作中的不足之處和需要進一步完善的地方。
上傳時間： 2013-04-24
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自20世紀90年代以來，隨著計算機技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，微機保護和測控裝置的性能得到大幅提升，以此為基礎(chǔ)的變電站自動化系統(tǒng)在我國的電力系統(tǒng)中得到長足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 @@ 為增加產(chǎn)品的市場競爭力，電力系統(tǒng)二次設(shè)備生產(chǎn)廠商緊跟市場需求，將各種具有高性價比的新型處理器芯片和外圍芯片大量應(yīng)用到變電站自動化系統(tǒng)的保護、測控裝置上，如32位CPU、數(shù)字信號處理芯片DSP、高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、大容量Flash存儲芯片、可編程邏輯器件CPLD、FPGA等。這些功能強大的器件的應(yīng)用使保護測控裝置在外形上趨于小型化集成化，而在功能上則較以前有顯著提升。同時，各種成熟的商用嵌入式實時操作系統(tǒng)的采用使處理器的性能得到充分發(fā)揮，裝置通信、數(shù)據(jù)存儲及處理能力更強，性能大幅提高，程序移植升級更加方便快捷。 @@ 本論文以現(xiàn)階段國內(nèi)外變電站自動化系統(tǒng)測控技術(shù)為參考，根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和要求，研究一種基于ARM和FPGA技術(shù)并采用嵌入式實時操作系統(tǒng)的高性能測控裝置，并給出硬軟件設(shè)計。 @@ 裝置硬件采用模塊化設(shè)計，按照測控裝置基本功能設(shè)計插件板。分為主CPU插件、交流采樣插件、遙信采集插件、遙控出口插件、直流采樣及輸出插件。除主CPU插件，其他插件的數(shù)量可以根據(jù)需要任意增減，滿足不同用戶的需求。 @@ 裝置主CPU采用目前先進的基于ARM技術(shù)的微處理器AT91RM9200，通過數(shù)據(jù)、地址總線和其他插件板連接，構(gòu)成裝置的整個系統(tǒng)。交流采樣插件采用FPGA技術(shù)，利用ALTERA公司的FPGA芯片EP1K10實現(xiàn)交流采樣的控制，降低了CPU的負擔。 @@ 軟件采用Vxworks嵌入式實時操作系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的性能。以任務(wù)來管理不同的軟件功能模塊，利于裝置軟件的并行開發(fā)和維護。 @@關(guān)鍵詞：測控裝置；嵌入式實時操作系統(tǒng)；ARM；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時間： 2013-04-24
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本文提出了一種基于FPGA的硬件防火墻的實現(xiàn)方案，采用了FPGA來實現(xiàn)千兆線速的防火墻。傳統(tǒng)的基于X86等通用CPU的防火墻無法支撐快速增長的網(wǎng)絡(luò)速度，無法實現(xiàn)線速過濾和轉(zhuǎn)發(fā)。本文在采用FPGA可編程器件+通用CPU模式下，快速處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在建立連接跟蹤后，直接由FPGA實現(xiàn)的快速處理板直接轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的線速處理，通用CPU在操作系統(tǒng)支持下，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的連接跟蹤的創(chuàng)建、維護，對網(wǎng)絡(luò)規(guī)則表的維護等工作。FPGA硬件板和CPU各司所長，實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)的目的。 本文設(shè)計了基于FPGA的硬件板的硬件規(guī)格，提出了硬件連接跟蹤表的存儲模式，以及規(guī)則表的存儲模式和定義等； 防火墻系統(tǒng)軟件采用NetBSD操作系統(tǒng)，完成了硬件板的NetBSD的驅(qū)動；在軟件系統(tǒng)完成了新建連接的建立、下發(fā)、老化等工作；在連接跟蹤上完成了規(guī)則的建立、刪除、修改等工作。 本文完成了防火墻的實現(xiàn)。實現(xiàn)了基于連接跟蹤的包過濾、地址轉(zhuǎn)換（NAT），設(shè)計了連接跟蹤的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包過濾的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，重用了NetBSD操作系統(tǒng)的路由。本文針對地址轉(zhuǎn)換應(yīng)用程序的穿透問題，新增了部分實現(xiàn)。 在DoS攻擊是一種比較常見的攻擊網(wǎng)絡(luò)手段，本文采用了軟硬件結(jié)合的方法，不僅在軟件部分做了完善，也在硬件部分采取了相應(yīng)的措施，測試數(shù)據(jù)表明，對常見的Syn洪水攻擊效果明顯。 在實踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)了NetBSD操作系統(tǒng)內(nèi)核的軟件缺陷，做了修正，使之更完善。 經(jīng)過測試分析，本方案不僅明顯的優(yōu)于X86方案，和基于NP方案、基于ASIC方案比較，具有靈活、可配置、易升級的優(yōu)點。
上傳時間： 2013-06-21
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為適應(yīng)組合導航計算機系統(tǒng)的微型化、高性能度的要求，拓寬導航計算機的應(yīng)用領(lǐng)域，本文設(shè)計出一種基于浮點型DSP(TMS320C6713)和可編程邏輯陣列器件(FPGA： EP1C12N240C8)協(xié)同合作的導航計算機系統(tǒng)。 論文在闡述了組合導航計算機的特點和應(yīng)用要求后，提出基于DSP和FPGA的組合導航計算機系統(tǒng)方案。該方案以DSP為導航解算處理器，由FPGA完成IMU信號的采集和緩存以及系統(tǒng)控制信號的整合；DSP通過EMIF接口實現(xiàn)和FPGA通信。在此基礎(chǔ)上研究了各擴展通信接口、系統(tǒng)硬件原理圖和PCB的開發(fā)，且在FPGA中使用調(diào)用IP核來實現(xiàn)FIR低通濾波數(shù)據(jù)處理機抖激光陀螺的機抖振動的影響。其次，詳細闡述了利用TI公司的DSP集成開發(fā)環(huán)境和DSP/BIOS準實時操作系統(tǒng)開發(fā)多任務(wù)系統(tǒng)軟件的具體方案。本文引入DSP/BIOS實時操作系統(tǒng)提供的多任務(wù)機制，將采集處理按照功能劃分四個相對獨立的任務(wù)，這些任務(wù)在DSP/BIOS的調(diào)度下，按照用戶指定的優(yōu)先級運行，大大提高系統(tǒng)的工作效率。最后給了DSP芯片Bootloader的制作方法。 導航計算機系統(tǒng)研制開發(fā)是軟、硬件研究緊密結(jié)合的過程。在微型導航計算機系統(tǒng)方案建立的基礎(chǔ)上，本文首先討論了系統(tǒng)硬件整體設(shè)計和軟件開發(fā)流程；其次針對導航計算機系統(tǒng)各個功能模塊以及多項關(guān)鍵技術(shù)進行了設(shè)計與開發(fā)工作，涉及系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信模塊、模擬信號采集模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊；最后，對導航計算機系統(tǒng)進行了聯(lián)合調(diào)試工作，并對各個模塊進行了詳細的功能測試與驗證，完成了微型導航計算機系統(tǒng)的制作。 以DSP/FPGA作為導航計算機硬件平臺的捷聯(lián)式慣性導航實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)能夠滿足系統(tǒng)所要求的高精度、實時性、穩(wěn)定性要求，適應(yīng)了其高性能、低成本、低功耗的發(fā)展方向。
上傳時間： 2013-04-24
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LED顯示屏是LED點陣模塊或者像素單元組成的平面顯示屏幕。自從誕生以來，以其亮度高、視角廣、壽命長、性價比高的特點，在交通、廣告、新聞發(fā)布、體育比賽、電子景觀等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 LED顯示屏控制器作為控制LED屏顯示圖像、數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，是整個LED視頻顯示系統(tǒng)的核心。本文研究的是對全彩色同步LED屏的控制，控制LED屏同步顯示在上位機顯示系統(tǒng)中某固定位置處的圖像。根據(jù)已有的LED顯示屏及其驅(qū)動器的特點，提出了一種可行的方案并進行了設(shè)計。系統(tǒng)主要分為兩個部分：視頻信號的獲取，視頻信號的處理。 經(jīng)過分析比較，決定從顯卡的DVI接口獲得視頻源，視頻源經(jīng)過DVI解碼芯片TFP401A的解碼后，可以獲得圖像的數(shù)字信息，這些信息包括紅、綠、藍三基色的數(shù)據(jù)以及行同步、場同步、使能等控制信號。這些信號將在視頻信號處理模塊中被使用。 信號處理模塊在接收視頻信號源后，對數(shù)據(jù)進行處理，最后輸出數(shù)據(jù)給驅(qū)動電路。在信號處理模塊中，采用了可編程邏輯器件FPGA來完成。可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在線可編程（ISP）等特點，所以特別適合于本設(shè)計。利用FPGA的可編程性，在FPGA內(nèi)部劃分了各個小模塊，各小模塊中通過少量的信號進行聯(lián)系，這樣就將比較大的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成許多小的系統(tǒng)，使得設(shè)計更加簡單，容易驗證。本文分析了驅(qū)動電路所需要的數(shù)據(jù)的特點，全彩色灰度級的實現(xiàn)方式，決定把系統(tǒng)劃分為視頻源截取、RGB格式轉(zhuǎn)化、位平面分離、讀SRAM地址發(fā)生器、寫SRAM地址發(fā)生器、讀寫SRAM選擇控制器、灰度實現(xiàn)等模塊。 最后利用示波器和SignalTap II邏輯分析儀等工具，對系統(tǒng)進行了聯(lián)合調(diào)試。改進了時序、優(yōu)化了布局布線，使得系統(tǒng)性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的資源的基礎(chǔ)上，課題決定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA設(shè)計視頻信號處理模塊，在Quartus II和modelsim平臺下，用Verilog HDL語言開發(fā)。
上傳時間： 2013-05-19
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對弓網(wǎng)故障的檢測是當今列車檢測的一項重要任務(wù)。原始故障視頻圖像具有極大的數(shù)據(jù)量，使實時存儲和傳輸故障視頻圖像極其困難。由于視頻的數(shù)據(jù)量相當大，需要采用先進的視頻編解碼協(xié)議進行處理，進而實現(xiàn)檢測現(xiàn)場的實時監(jiān)控。 @@ H．264/AVC(Advanced Video Coding)作為MPEG-4的第10部分，因其具有超高的壓縮效率、極好的網(wǎng)絡(luò)親和性，而被廣泛研究與應(yīng)用。H．264/AVC采用了先進的算法，主要有整數(shù)變換、1/4像素精度插值、多模式幀間預測、抗塊效應(yīng)濾波器和熵編碼等。 @@ 本文使用硬件描述語言Verilog，以紅色颶風 II開發(fā)板作為硬件平臺，在開發(fā)工具QUARTUSII 6．0和MODELSIM_SE 6．1B環(huán)境中完成軟核的設(shè)計與仿真驗證。以Altera公司的CycloneII FPGA(Field Programmable Gate Array)EP2C35F484C8作為核心芯片，實現(xiàn)視頻圖像采集、存儲、顯示以及實現(xiàn)H．264/AVC部分算法的基本系統(tǒng)。 @@ FPGA以其設(shè)計靈活、高速、具有豐富的布線資源等特性，逐漸成為許多系統(tǒng)設(shè)計的首選，尤其是與Verilog和VHDL等語言的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計進程。 @@ 本文首先分析了FPGA的特點、設(shè)計流程、verilog語言等，然后對靜態(tài)圖像及視頻圖像的編解碼進行詳細的分析，比如H．264/AVC中的變換、量化、熵編碼等：并以JM10．2為平臺，運用H．264/AVC算法對視頻序列進行大量的實驗，對不同分辨率、量化步長、視頻序列進行編解碼以及對結(jié)果進行分析。接著以紅色颶風II開發(fā)板為平臺，進行視頻圖像的采集存儲、顯示分析，其中詳細分析了SAA7113的配置、CCD信號的A/D轉(zhuǎn)換、I2C總線、視頻的數(shù)字化ITU-R BT．601標準介紹及視頻同步信號的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲、VGA顯示控制設(shè)計；最后運用verilog語言實現(xiàn)H．264/AVC部分算法，并進行功能仿真，得到預計的效果。 @@ 本文實現(xiàn)了整個視頻信號的采集存儲、顯示流程，詳細研究了H．264/AVC算法，并運用硬件語言實現(xiàn)了部分算法，對視頻編解碼芯片的設(shè)計具有一定的參考價值。 @@關(guān)鍵詞：FPGA；H．264/AVC；視頻；verilog；編解碼
上傳時間： 2013-04-24
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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)獲驗證且高度靈活的ProASIC?3 FPGA架構(gòu)、先進的混合信號功能以及一個ARM? Cortex?-M3硬核處理器。SmartFusion能夠為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員提供了多達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)。
標簽： SmartFusion Actel FPGA 智能混合
上傳時間： 2013-04-24
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“計算機組成原理”是計算機專業(yè)的一門核心課程。傳統(tǒng)的計算機組成原理實驗是在指令格式、尋址方式、運算器、控制器、存儲器等都相對固定的情況下進行，學生主要進行功能實現(xiàn)和驗證，缺少自主設(shè)計和創(chuàng)新過程。 為改變這種狀況，須更新現(xiàn)有的計算機組成原理實驗系統(tǒng)。采用FPGA芯片作為載體，使用EDA開發(fā)工具，用硬件描述語言實現(xiàn)不同的硬件邏輯，再與硬件的輸入輸出接口線路相連，最終組成一臺可用于組成實驗教學的完整計算機系統(tǒng)。這期間學生將掌握組成原理實驗系統(tǒng)的各個部件的功能及其相互之間如何協(xié)作。本實驗系統(tǒng)能夠讓學生完成有關(guān)計算機組成原理的部件實驗和整機實驗：部件實驗包括加法器、乘法器、除法器、算術(shù)邏輯運算單元、控制器、存儲器等；整機實驗可以獨立實現(xiàn)各部件的功能描述。該系統(tǒng)能夠幫助學生鞏固課堂知識并增強設(shè)計能力。 為實現(xiàn)上述目的，依據(jù)EDA技術(shù)的開發(fā)流程和方法，建立了一個完整的體系，其中包括控制模塊、內(nèi)存模塊、運算器模塊、通用寄存器組及其控制部件、程序計數(shù)器、地址寄存器、指令寄存器、時序部件、數(shù)據(jù)控制部件、狀態(tài)值控制部件，以及為幫學生調(diào)試而專門設(shè)計的輸出觀察部件。在Quartus Ⅱ開發(fā)環(huán)境下，使用Altera公司FPGA芯片，采用VHDL，語言設(shè)計并實現(xiàn)了上述模塊。經(jīng)過仿真測試，所實現(xiàn)的各功能模塊作為獨立部件時能完成各自功能：而將這些部件組合起來的整機系統(tǒng)，可以執(zhí)行程序段和進行各種運算處理，達到了設(shè)計要求。
標簽： FPGA 計算機組成原理 實驗系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-01
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隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的展開，移動用戶數(shù)量逐漸增加，用戶和運營商對網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和覆蓋要求也越來越高。而在實際工作中，基站成本在網(wǎng)絡(luò)投資中占有很大比例，并且基站選址是建網(wǎng)的主要難題之一。同基站相比，直放站以其性價比高、建設(shè)周期短等優(yōu)點在我國移動網(wǎng)絡(luò)上有著大量的應(yīng)用。目前，直放站已成為提高運營商網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、解決網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)或弱區(qū)問題、增強網(wǎng)絡(luò)覆蓋的主要手段之一。但由于傳統(tǒng)的模擬直放站受周邊環(huán)境因素影響較大、抗干擾能力較差、傳輸距離受限、功放效率低，同時設(shè)備間沒有統(tǒng)一的協(xié)議規(guī)范，無法滿足系統(tǒng)廠商與直放站廠商的兼容，所以移動通信市場迫切需要通過數(shù)字化來解決這些問題。 本文正是以設(shè)計新型數(shù)字化直放站為目標，以實現(xiàn)數(shù)字中頻系統(tǒng)為研究重心，圍繞數(shù)字中頻的相關(guān)技術(shù)而展開研究。 文章介紹了數(shù)字直放站的研究背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，闡述了數(shù)字直放站系統(tǒng)的設(shè)計思想及總體實現(xiàn)框圖，并對數(shù)字直放站數(shù)字中頻部分進行了詳細的模塊劃分。針對其中的數(shù)字上下變頻模塊設(shè)計所涉及到的相關(guān)技術(shù)作詳細介紹，涉及到的理論主要有信號采樣理論、整數(shù)倍內(nèi)插和抽取理論等，在理論基礎(chǔ)上闡述了一些具體模塊的高效實現(xiàn)方案，最終利用FPGA實現(xiàn)了數(shù)字變頻模塊的設(shè)計。 在數(shù)字直放站系統(tǒng)中，降低峰均比是提高功放工作效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文首先概述了降低峰均比的三類算法，然后針對目前常用的幾種算法進行了仿真分析，最后在綜合考慮降低峰均比效果與實現(xiàn)復雜度的基礎(chǔ)上，提出了改進的二次限幅算法。通過仿真驗證算法的有效性后，針對其中的噪聲整形濾波器提出了“先分解，再合成”的架構(gòu)實現(xiàn)方式，并指出其中間級窄帶濾波器采用內(nèi)插級聯(lián)的方式實現(xiàn)，最后整個算法在FPGA上實現(xiàn)。 在軟件無線電思想的指導下，本文利用系統(tǒng)級的設(shè)計方法完成了WCDMA數(shù)字直放站中頻系統(tǒng)設(shè)計。遵照3GPP等相關(guān)標準，完成了系統(tǒng)的仿真測試和實物測試。最后得出結(jié)論：該系統(tǒng)實現(xiàn)了WCDMA數(shù)字直放站數(shù)字中頻的基本功能，并可保證在現(xiàn)有硬件不變的基礎(chǔ)上實現(xiàn)不同載波間平滑過渡、不同制式間輕松升級。
上傳時間： 2013-07-07
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本文主要研究了認知無線電頻譜感知功能的關(guān)鍵技術(shù)以及硬件實現(xiàn)方法。首先，提出了認知無線電頻譜感知功能的硬件實現(xiàn)框圖，包括射頻前端部分和數(shù)字信號處理部分，接著簡單介紹了射頻前端電路的功能與特性，最后重點介紹了數(shù)字信號處理部分的FPGA實現(xiàn)與驗證過程。 數(shù)字處理部分主要實現(xiàn)寬帶信號的短時傅立葉分析，將中頻寬帶數(shù)字信號通過基于多相濾波器組的下變頻模塊，實現(xiàn)并行多通道的數(shù)字下變頻，然后對每個信道進行重疊加窗處理，最后再做快速傅立葉分析(FFT)，從而得到信號的時頻關(guān)系。整個系統(tǒng)主要包括：延時抽取模塊、多相濾波器模塊、32點開關(guān)式流水線FFT模塊、滑動窗緩沖區(qū)、256點流水線FFT模塊等。 本設(shè)計采用Verilog HDL硬件描述語言進行設(shè)計，基于Xilinx公司的Virtex-4XC4VSX35芯片。整個系統(tǒng)采用全同步設(shè)計，可穩(wěn)定工作于200MHz，其分析帶寬高達65MHz，具有很高的使用價值。
上傳時間： 2013-07-09
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