直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)(DTC)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù)，它采用空間矢量分析的方法，直接在定子坐標(biāo)系下計算并控制異步電機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，采用定子磁場定向，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制，從而能夠快速而準(zhǔn)確地控制異步電動機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。目前在高速離心機行業(yè)，普遍采用通用型變頻器，其通用性好，但參數(shù)較多，價格較貴，為了降低成本增強控制性能，本文利用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的優(yōu)點，采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略設(shè)計并制作了針對高速離心機的專用變頻器。 本文介紹了異步電動機和逆變器的基本數(shù)學(xué)模型，分析了異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，以及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本組成，對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究，建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系統(tǒng)，介紹了仿真模型的各組成部分，包括3/2變換、定子磁鏈、電機轉(zhuǎn)矩觀測模型、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器、扇區(qū)判斷、開關(guān)表選擇等，給出了系統(tǒng)加減負(fù)載和加減轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果，仿真結(jié)果表明了其磁鏈軌跡近似為圓形，系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，同時證明了建立的轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測模型以及控制算法的正確性和可行性。根據(jù)仿真實現(xiàn)方法以及結(jié)果的指導(dǎo)，設(shè)計并制作了整個系統(tǒng)的硬件電路，包括主電路(單相整流、濾波、制動電路、啟動限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅(qū)動隔離放大、采樣)并對各器件進行選型，給出了硬件各部分電路圖；最后介紹了系統(tǒng)的軟件流程以及各模塊的程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)的軟件部分采用C語言進行編程，實現(xiàn)了定子相電流的采樣、定子相電壓的計算、定子磁鏈的計算和開關(guān)信號的輸出等功能。在分別對硬件和軟件各部分進行調(diào)試后，進行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，以TMS320F2808作為控制器，在一臺功率為1.5KW的交流異步電機上實現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制。
標(biāo)簽： 直接轉(zhuǎn)矩控制 變頻器
上傳時間： 2013-05-31
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隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)正在各個行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，而FPGA技術(shù)的不斷成熟改變了通常采用并行計算機或數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例?？删幊踢壿嬈骷?FPGA)憑借其較低的開發(fā)成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開發(fā)周期等特點，在圖像處理系統(tǒng)中有獨特的優(yōu)勢。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)解決方案，并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心，設(shè)計開發(fā)了圖像采集處理的軟硬件綜合系統(tǒng)。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統(tǒng)功能的設(shè)計方案。硬件電路上，系統(tǒng)設(shè)計了三塊電路板：FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡，其中通過I2C總線對采集卡的工作模式進行配置，在采集模塊控制下，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲到SDRAM；根據(jù)VGA顯示原理及其時序關(guān)系，設(shè)計了VGA顯示輸出控制模塊，合成了VGA工作的控制信號，又根據(jù)VGA顯示器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，合成VGA接口的水平和幀同步信號。邏輯硬件上，應(yīng)用SOPCBuilder工具生成了FPGA內(nèi)部的邏輯硬件功能模塊，定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口，系統(tǒng)各模塊間通過Avalon總線連接起來。軟件部分，在NiosII內(nèi)核處理器上實現(xiàn)了彩色圖像顏色空間轉(zhuǎn)換、二值化、形態(tài)學(xué)腐蝕處理及其目標(biāo)定位等算法。實驗結(jié)果證明了本文提出的方案及算法的正確性，可行性。
標(biāo)簽： FPGA 圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-05
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汽車從批量生產(chǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史，其中，車輛電子化、電動化取得了驚人的進展，伴隨而來的是汽車用電量的迅速增加。專家預(yù)計到2010年電氣方面功率會達到10kW，電流將會增加3倍以上，如不增加電流，最有效的方法是盡量提高汽車電源供電電壓。電壓最好能在人體安全電壓范圍(DC60V)以下，42V是一種解決辦法。采用42V電源，可以直接減小導(dǎo)線尺寸和實現(xiàn)輕量化，從而降低成本。 在新的42V電源系統(tǒng)中，采用42V/14V雙電壓方案，對目前的電氣系統(tǒng)沖擊較小，過渡平緩。本文在綜合國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對42V/14V雙電壓電氣系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展以及現(xiàn)狀進行了較系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容如下： 首先，本文分析了汽車電源升壓的原因，介紹了國內(nèi)外的現(xiàn)狀。研究探討新型42V電源系統(tǒng)對汽車蓄電池的影響，介紹了混合動力車用蓄電池的特點，比較目前混合動力車用幾種蓄電池的方案。因為42V/14V雙電壓共存，存在多種直流電壓變換器，本文分析了DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)和原理，設(shè)計了高頻斬波型和二重軟開關(guān)兩種DC/DC變換器模塊方案。 其次，介紹了混合動力汽車42V一體化啟動發(fā)電機系統(tǒng)裝置的特點，敘述其工作原理和系統(tǒng)組成。提出了一種基于永磁同步電機ISG系統(tǒng)的設(shè)計方案。在對永磁同步電機理論研究的基礎(chǔ)上，本文完成了對永磁同步電機起動的實驗和調(diào)試。通過對實驗樣機做起動實驗，驗證了本文設(shè)計的ISG系統(tǒng)及電機的硬件驅(qū)動的可行性。 最后，汽車電源系統(tǒng)升壓會產(chǎn)生更高的瞬態(tài)高壓和更強的電磁干擾，本文簡要分析了其產(chǎn)生的原因，闡述了基本的抑制方法。 目前汽車電源系統(tǒng)由14V電源向42V電源發(fā)展已經(jīng)是必然的趨勢。作為過渡階段，對42V/14V雙電壓系統(tǒng)的研究將會是汽車界最近時期的一個重要內(nèi)容。42V汽車電源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的實施，將對汽車電器和電子設(shè)備帶來巨大的沖擊，同時也會給整個汽車界帶來新一輪的電氣技術(shù)革命。
上傳時間： 2013-07-23
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近年來，多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應(yīng)用，而其控制策略和電路拓?fù)涞纫殉蔀榱搜芯繜狳c。相對傳統(tǒng)的兩電平逆變器，它具有效率高動態(tài)性能好，對電動機產(chǎn)生的諧波少，適合高壓大容量等優(yōu)點。但隨著電平數(shù)的增加，基本控制算法越來越復(fù)雜，同時還存在中點電壓不平衡等問題。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于多電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件控制電路，提高了系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對象，首先介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理，對三電平逆變器的電路方程進行了深入的分析，在開關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了三電平逆變器的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法進行了改進，并詳細(xì)推導(dǎo)了該調(diào)制算法的計算公式，結(jié)合中點電位控制來確定開關(guān)矢量的作用順序，使仿真和實現(xiàn)都比較容易。然后重點分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問題產(chǎn)生的原因，提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點電位平衡控制方法進行了仿真分析，證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-05-20
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近年來，光伏發(fā)電技術(shù)取得了長足的進步，太陽能已經(jīng)成為當(dāng)今能源的一個重要補充。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能大規(guī)模利用的必然趨勢。本文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備并網(wǎng)逆變器為研究對象，首先給出了單相光伏并網(wǎng)逆變器的詳細(xì)的硬件設(shè)計過程，然后對光伏陣列的最大功能點跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網(wǎng)系統(tǒng)的人機交互子系統(tǒng)等進行了深入的研究。 并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)和難點之一。本文設(shè)計了1套額定功率為3KW的兩級式光伏并網(wǎng)逆變器，采用F2812DSP作為系統(tǒng)的控制核心。文章對整個硬件的設(shè)計過程和電路原理進行了詳細(xì)分析。 為提高系統(tǒng)效率，光伏陣列都要求工作在最大功率點處。本文在分析了各種MPPT方法的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了基于移相全橋電路的電導(dǎo)增量法，給出了整個算法在DSP中的實現(xiàn)過程。 并網(wǎng)逆變器輸出級的跟蹤控制技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵點之一。本文詳細(xì)分析了逆變器輸出級的電路工作模式和數(shù)學(xué)模型，深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網(wǎng)電壓對輸出電流的影響，提出了基于前饋補償?shù)臄?shù)字PI控制，并給出了其在DSP中的實現(xiàn)過程。 為完成對并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控和設(shè)置，設(shè)計了人機交互子系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個小型嵌入式系統(tǒng)，用MODBUS協(xié)議實現(xiàn)了子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的通信。本文詳細(xì)分析了整個子系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計過程。 最后，對整個系統(tǒng)進行了實驗驗證，結(jié)果表明了系統(tǒng)方案的可行性，系統(tǒng)實現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運行。
標(biāo)簽： 單相 光伏并網(wǎng) 數(shù)字式
上傳時間： 2013-05-26
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太陽能發(fā)電在世界能源危機的今天飛速發(fā)展，已成為新能源的主流之一。逆變器作為主要的能量變換裝置器件，其性能的好壞直接影響著整個光伏系統(tǒng)的效率。本文采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制策略，保證了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小。為此，論文主要對系統(tǒng)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、控制方法以及基于FPGA的軟件實現(xiàn)方法等技術(shù)進行了分析研究。 本文首先通過對幾種常見的數(shù)學(xué)模型分析方法的比較，選擇適合本文的數(shù)學(xué)建模方法。文中給出了逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)論述了其工作原理，對該逆變器不同工作狀態(tài)下的等效電路進行分析，并利用狀態(tài)空間平均法建立了逆變器數(shù)學(xué)模型，確定主要元件的參數(shù)。 隨后對當(dāng)前比較流行的幾種逆變電路的控制方法進行了對比分析。本文采用的基于SPWM控制的電壓電流雙環(huán)控制的算法，具有開關(guān)頻率固定、物理意義清晰、實現(xiàn)方便的優(yōu)點，保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小，動態(tài)響應(yīng)速度快。通過分析幾種最大功率跟蹤算法各自的優(yōu)缺點，最后給出了改進的最大功率跟蹤算法，保證系統(tǒng)輸出最大功率。 最后用FPGA實現(xiàn)了系統(tǒng)控制方案的設(shè)計。整機測試結(jié)果表明：該逆變器的性能指標(biāo)基本達到了設(shè)計要求，驗證了數(shù)學(xué)模型和控制策略的有效性和理論分析的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-07-25
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時需要進行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運算，計算特定電壓空間矢量作用時間時需要進行正弦、余弦三角函數(shù)的運算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時，在整個SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運算，這些復(fù)雜計算不可避免地會產(chǎn)生大量計算誤差，對高精度實時控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運算的計算量大，對系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計復(fù)雜，系統(tǒng)運行時間長，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對常規(guī)SVPWM算法進行優(yōu)化設(shè)計。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進行普通的四則運算，計算非常簡單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點，同時，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點置于各扇區(qū)中點的方法，達到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實時性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語言設(shè)計輸入方法與原理圖設(shè)計輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計輸入方法進行FPGA/CPLD的電路設(shè)計與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進行功能仿真和性能分析，驗證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時間： 2013-06-27
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電源是電子設(shè)備的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響著電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的種類越來越多，其對電源的要求也更加靈活多樣，因此如何很好的解決系統(tǒng)的電源問題已經(jīng)成為了系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素。 本論文研究選取了BICMOS工藝，具有功耗低、集成度高、驅(qū)動能力強等優(yōu)點。根據(jù)電流模式的PWM控制原理，研究設(shè)計了一款基于BICMOS工藝的雙相DC-DC電源管理芯片。本電源管理芯片自動控制兩路單獨的轉(zhuǎn)換器工作，兩相結(jié)構(gòu)能提供大的輸出電流，但是在開關(guān)上的功耗卻很低。芯片能夠精確的調(diào)整CPU核心電壓，對稱不同通道之間的電流。本電源管理芯片單獨檢測每一通道上的電流，以精確的獲得每個通道上的電流信息，從而更好的進行電流對稱以及電路的保護。 文中對該DC-DC電源管理芯片的主要功能模塊，如振蕩器電路、鋸齒波發(fā)生電路、比較器電路、平均電流電路、電流檢測電路等進行了設(shè)計并給出了仿真驗證結(jié)果。該芯片只需外接少數(shù)元件就可構(gòu)成一個高性能的雙相DC-DC開關(guān)電源，可廣泛應(yīng)用于CPU供電系統(tǒng)等。 通過應(yīng)用Hspice軟件對該變換器芯片的主要模塊電路進行仿真，驗證了設(shè)計方案和理論分析的可行性和正確性，同時在芯片模塊電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，應(yīng)用0.8μmBICMOS工藝設(shè)計規(guī)則完成了芯片主要模塊的版圖繪制，編寫了DRC、LVS文件并驗證了版圖的正確性。所設(shè)計的基于BICMOS工藝的DC-DC電源管理芯片的均流控制電路達到了預(yù)期的要求。
上傳時間： 2013-06-06
上傳用戶：dbs012280
近年來，隨著集成電路技術(shù)和電源管理技術(shù)的發(fā)展，低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）受到了普遍的關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品如PDA、MP3播放器、數(shù)碼相機、無線電話與通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和測試儀器等中，但國內(nèi)研究起步晚，市場大部分被國外產(chǎn)品占有，因此，開展本課題的研究具有特別重要的意義。 首先，簡單闡述了課題研究的背景及意義，分析了低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并提出了設(shè)計的預(yù)期技術(shù)指標(biāo)。 其次，詳細(xì)分析了LDO線性穩(wěn)壓器的理論基礎(chǔ)，包括其結(jié)構(gòu)、各功能模塊的作用、系統(tǒng)工作原理、性能指標(biāo)定義及設(shè)計時對性能指標(biāo)之間相互矛盾的折衷考慮。 再次，設(shè)計了基于自偏置電流源的帶隙基準(zhǔn)電壓源，選取PMOS管作為系統(tǒng)的調(diào)整元件并計算出了其尺寸，設(shè)計了基于CMOS工藝的兩級誤差運算放大器。利用HSPICE工具仿真了基準(zhǔn)電壓源和誤差運算放大器的相關(guān)性能參數(shù)。 然后，重點分析了穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性特征，指出系統(tǒng)存在的潛在不穩(wěn)定性，詳細(xì)論述了穩(wěn)定性補償?shù)谋匾裕容^了業(yè)界使用過的幾種穩(wěn)定性補償方法的不足之處，提出了一種基于電容反饋VCCS的補償方法，對系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性的補償； 最后，將所設(shè)計的模塊進行聯(lián)合，設(shè)計了一款基于CMOS工藝的LDO線性穩(wěn)壓器電路，利用HSPICE工具驗證了其壓差電壓、靜態(tài)電流、線性調(diào)整率等性能指標(biāo)，仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性、設(shè)計方法的可行性。
標(biāo)簽： CMOS 工藝 低壓差線性穩(wěn)壓器
上傳時間： 2013-07-08
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多電平逆變器中每個功率器件承受的電壓相對較低，因此可以用低耐壓功率器件實現(xiàn)高壓大容量逆變器，且采用多電平變換技術(shù)可以顯著提高逆變器輸出電壓的質(zhì)量指標(biāo)。因此，隨著功率器件的不斷發(fā)展，采用多電平變換技術(shù)將成為實現(xiàn)高壓大容量逆變器的重要途徑和方法。本文選取其中一種極具優(yōu)勢的多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一級聯(lián)多電平變頻器作為研究對象，完成了其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略及測控系統(tǒng)的設(shè)計。 @@ 首先，對多電平變頻器的研究意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了分析，比較了三種成熟拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點，得出了級聯(lián)型多電平變頻器的優(yōu)點，從而將其作為研究對象。對比分析了四種調(diào)制策略，確定載波移相二重化的調(diào)制方法和恒壓頻比的控制策略，進行數(shù)學(xué)分析和理論仿真，得出了選擇的正確性及可行性。并指出了級聯(lián)單元個數(shù)與載波移相角的關(guān)系和調(diào)制比對輸出電壓的影響；完成了級聯(lián)變頻器數(shù)學(xué)模型的建立和死區(qū)效應(yīng)的分析。 @@ 其次，完成了相關(guān)硬件的設(shè)計，包括DSP、CPLD、IPM的選型，系統(tǒng)電源的設(shè)計、檢測(轉(zhuǎn)速、電流、電壓、故障)電路的設(shè)計、通信電路的設(shè)計等。用Labwindows/CVI實現(xiàn)了上位機界面的編寫，實現(xiàn)了開關(guān)機、設(shè)定轉(zhuǎn)速、通信配置、電壓電流轉(zhuǎn)速檢測、電流軟件濾波、諧波分析。編寫了下位機DSP的串口通信、AD轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速檢測(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后，在實驗臺上完成硬件和軟件的調(diào)試，成功的實現(xiàn)了變頻器載波移相SPWM的多電平輸出，并驅(qū)動異步電機進行了空載變頻試驗，測控界面能準(zhǔn)確的與下位機進行通信，快捷的給定各種控制命令，并能實時的顯示變頻器的輸出頻率、輸出電壓和輸出電流，為實驗調(diào)試增加了方便性，提高了工作效率。 @@關(guān)鍵詞：級聯(lián)多電平逆變器；載波移相；IPM；DSP；Labwindows/CVI；測控界面
標(biāo)簽： 級聯(lián) 電平變頻器 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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