隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的電力電子裝置被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，給電網(wǎng)注入了不可忽視的無功以及諧波電流。 本文首先介紹了諧波的概念和諧波的危害，闡述了諧波問題研究的必要性和緊迫性，并對諧波抑制的方法作了簡單的介紹。并在此基礎(chǔ)上，通過對有源濾波器和無源濾波器各自的優(yōu)缺點以及有源濾波器裝置的結(jié)構(gòu)、原理的分析，提出了基于DSP控制器的三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器裝置的設(shè)計方案。 并聯(lián)有源電力濾波器主電路設(shè)計是核心環(huán)節(jié)之一。本文在三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過對采用空間矢量調(diào)制的有源電力濾波器的工作過程的研究和分析，揭示了主電路各參數(shù)之間的相互關(guān)系。根據(jù)瞬態(tài)電流跟蹤指標的要求推導(dǎo)出并聯(lián)APF輸出電感的估算公式。基于對電流跟蹤誤差矢量的度量，推導(dǎo)出直流側(cè)電容電壓臨界值表達式。詳細介紹了輸出濾波器參數(shù)的設(shè)計方法。 實時、高精度的諧波檢測是有源電力濾波器的重要部分。本文詳細地介紹了瞬時無功功率理論，選擇檢測負載電流的方式以提取諧波。提出了用滑窗迭代作為低通濾波的數(shù)字算法，以快速分離負載電流中的基波分量得到諧波指令。以全數(shù)字控制為重點，對電流環(huán)的數(shù)字控制方式，包括數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計做出了比較詳細的分析。 本文用MATLAB/SIMULINK中的電力系統(tǒng)模塊對有源電力濾波器進行了動態(tài)仿真研究。仿真結(jié)果表明這種拓撲結(jié)構(gòu)的有源電力濾波器對電力系統(tǒng)中的諧波抑制具有較好的效果。 在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于TMS320LF2407A控制的并聯(lián)型電力有源濾波器，對其控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成進行了詳細的介紹。研制了實驗樣機，對并聯(lián)型電力有源濾波器進行了初步的實驗研究。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著自動化技術(shù)的發(fā)展和城市化進程的加快，照明用電占人類總發(fā)電量的比重也越來越大，對電子鎮(zhèn)流器的要求也越來越高，即功率因數(shù)高低的要求更加明確，功率因數(shù)高低已成為綜合衡量整流設(shè)備的一個重要指標。 本次課題采用功率因數(shù)控制芯片UC3854為核心，設(shè)計了一種較寬電壓輸入范圍、固定電壓輸出的250W的AC/DC變換器。對該變換器所用的有源功率因數(shù)校正（APFC）系統(tǒng)與UC3854芯片的原理和結(jié)構(gòu)做了詳細的分析與討論，介紹了UC3854的管腳排列及功能。所設(shè)計的以UC3854為核心的有源功率因數(shù)校正器能在90V～220V的寬電壓輸入范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的380V直流電壓輸出，并使功率因數(shù)達到0.99以上。 MATLAB強大的信號分析處理能力對高效地設(shè)計APFC系統(tǒng)及整定各個環(huán)節(jié)的參數(shù)帶來了極大便利。本文同時也采用MATLAB設(shè)計實現(xiàn)了一個有源功率因數(shù)校正器的仿真，用SIMULINK已有模塊模擬了UC3854的控制過程，給出了仿真電路和波形。 本文創(chuàng)新性的將系統(tǒng)工程引入APFC電路中，將系統(tǒng)工程中的建模分析和狀態(tài)空間法應(yīng)用到此次設(shè)計的系統(tǒng)中，使得此次工程設(shè)計提升到了抽象的數(shù)學(xué)概念上。用數(shù)學(xué)模型可以表達出主電路的工作原理，從狀態(tài)空間法中找出了改變系統(tǒng)動態(tài)性能的相應(yīng)參數(shù)，為此類電路的設(shè)計提供了理論依據(jù)。
標簽： 有源功率因數(shù) 校正技術(shù)
上傳時間： 2013-05-24
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作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨特的技術(shù)優(yōu)點取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補償?shù)葓龊系玫綄嶋H工程應(yīng)用。在我國，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學(xué)建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標么值模型，分析了VSC-HVDC的運行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對運行特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計方法。 2．設(shè)計了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時間延遲問題，提出了相應(yīng)的解決方法，推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計原則。 3．推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時功率方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點控制并補償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設(shè)計了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時針對傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時鎖相速度慢的缺點，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過流現(xiàn)象進行分析并提出了一種考慮正負序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓撲的基礎(chǔ)上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關(guān)頻率和簡化主電路拓撲結(jié)構(gòu)三個方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對該模塊級聯(lián)式拓撲提出一種系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨立運行相結(jié)合的新型控制策略。針對該拓撲下送端站存在的各模塊直流側(cè)電容電壓均衡問題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時間： 2013-06-03
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以諧波抑制，無功補償為主要功能的有源電力濾波器的基本理論已經(jīng)成熟，但是市場尚無成熟的諧波有源抑制產(chǎn)品，同時電網(wǎng)諧波問題日益突出，因此需要對有源電力濾波器進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。并聯(lián)有源電力濾波器以其安裝、維護方便，成為商用化產(chǎn)品的主流。所以本文針對并聯(lián)有源電力濾波器，展開產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。 本文研究工作首先由如下工程問題引出：并聯(lián)有源電力濾波器在補償辦公樓電氣負載產(chǎn)生的諧波電流時，會出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。辦公樓電氣負載主要是計算機、開關(guān)電源、不間斷電源、電壓型變頻器等，這些都是電壓型諧波源．本文以電容濾波型整流電路（電壓型諧波源）的分析作為切入點，基于“分段線性化”方法，對并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載進行了穩(wěn)態(tài)分析，得到系統(tǒng)的電流和電壓波形，進而獲得其頻譜特性。通過本文所述穩(wěn)態(tài)分析方法，可以從理論上理解并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載的工作過程，對有源電力濾波器的應(yīng)用研究具有重要的理論和實際意義。 本文在分析辦公樓負載電氣特性的基礎(chǔ)上，建立了有源電力濾波器補償容性負載的簡化模型，依據(jù)該模型分析了負載中容性元件的電容值與諧波電流放大之間的關(guān)系；為了克服諧波放大現(xiàn)象，本文首先通過負載電流采樣環(huán)節(jié)后加裝濾波器的方式，將電流諧振頻率分量從采樣值中濾除，雖然達到了抑制諧波放大的目的，但是由于延時的引入，使得補償后網(wǎng)側(cè)電流畸變率（THD）急劇升高；然后根據(jù)這一思路，采用基于快速傅立葉變換（FFT）的有選擇諧波補償方法將電流諧振頻率分量從負載電流采樣值中濾除，使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，使系統(tǒng)穩(wěn)定。經(jīng)過對辦公樓負載的實際并網(wǎng)諧波補償實驗證明基于FFT的有選擇諧波補償方法對于抑制諧波放大是有效的。本創(chuàng)新點的研究工作對于實際工程應(yīng)用具有參考價值。 為了滿足大容量的諧波抑制要求，本文提出了模塊化有源電力濾波器并聯(lián)補償方案，該方案的特點是模塊化結(jié)構(gòu)及N+1冗余并聯(lián)控制策略、主從總線結(jié)構(gòu)及主機產(chǎn)生、負載電流檢測方案以及并聯(lián)均流策略。主機產(chǎn)生及負載電流檢測是這一并聯(lián)方案的突出特點，體現(xiàn)了本文的創(chuàng)新性工作。本文還對多模塊并聯(lián)系統(tǒng)進行了建模和穩(wěn)定性研究；依據(jù)模塊化并聯(lián)補償方案，在省科技計劃重點項目的支持下，對有源電力濾波器進行產(chǎn)業(yè)化研究，從項目方案、設(shè)計、器件選型，樣機調(diào)試、滿功率運行及性能檢測、樓宇負載與工業(yè)負載的實際并網(wǎng)實驗，直至工業(yè)樣機定型，對有源電力濾波器的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究起了較大的推進作用，支撐項目目前已經(jīng)有定型的工業(yè)化產(chǎn)品推出。 全文圍繞上述三個方面展開，章節(jié)分排如下：（1）第一章從實際應(yīng)用角度，總結(jié)闡述了有源電力濾波技術(shù)在諧波檢測、電流跟蹤控制、拓撲結(jié)構(gòu)三個方面的研究進展；（2）第二章對并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載進行了穩(wěn)態(tài)分析；（3）第三章分析了有源電力濾波器補償容性負載時出現(xiàn)的諧波放大現(xiàn)象，并利用FFT方法使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，達到抑制諧波放大的目的；（4）第四章、第五章提出有源電力濾波器模塊化并聯(lián)方案，并詳細說明了模塊化并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計和實驗；（5）第六章對全文進行了總結(jié)，并對今后的研究工作進行了展望。
標簽： 并聯(lián) 工程 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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有源電力濾波器（Active Power Filter，簡稱 APF）是近年來治理電力系統(tǒng)諧波污染的非常有效的裝置。眾所周知，電力電子裝置和非線性負載的廣泛使用，使諧波電流和無功電流大量注入電網(wǎng)，嚴重威脅電網(wǎng)和電氣設(shè)備的安全運行與正常使用，并且產(chǎn)生大量的能源浪費。隨著我國“十一五”規(guī)劃中關(guān)于建設(shè)節(jié)約型社會的戰(zhàn)略方針的提出，應(yīng)用APF進行諧波和無功治理的研究工作將會有很廣闊的應(yīng)用前景。 本文闡述了有源電力濾波器的基本原理，介紹了當(dāng)前主要的幾種APF的分類以及電路拓撲結(jié)構(gòu)，分別對三相三線和三相四線制APF的結(jié)構(gòu)進行分析，建立了兩種數(shù)學(xué)模型，指出三相三線制APF在實際供電系統(tǒng)中應(yīng)用的局限性。本文介紹了三種當(dāng)前廣泛采用的電流控制方法和一種比較先進的空間矢量控制方法。對于APF系統(tǒng)的核心--諧波檢測，本文介紹了三種諧波檢測理論，著重對本文設(shè)計的APF所采用的瞬時無功功率理論進行詳細的理論分析，在MATLAB軟件中建立一個三相四線制基于瞬時無功功率理論的APF系統(tǒng)仿真模型，驗證瞬時無功功率理論的可行性。 在進行大量理論分析和驗證的基礎(chǔ)上，設(shè)計一臺采用單片機和DSP雙CPU的有源電力濾波器。硬件上設(shè)計單片機的時鐘電路、仿真器接口電路；設(shè)計DSP的時鐘電路，外接存儲器擴展電路；設(shè)計APF系統(tǒng)的電壓周期檢測電路，電流絕對值轉(zhuǎn)換電路等等。軟件上編寫單片機的主程序和中斷程序、DSP的主程序和啟動搬運程序，調(diào)試并給電進行實際測試和實驗分析。
上傳時間： 2013-04-24
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近幾十年來,由于大功率電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,使公用電網(wǎng)受到諧波電流和諧波電壓的污染日益嚴重,功率因數(shù)低,電能利用率低。為了抑制電網(wǎng)的諧波,提高功率因數(shù),人們通常采用無功補償、有源、無源濾波器等對電網(wǎng)環(huán)境進行改善。近年來,功率因數(shù)校正技術(shù)作為抑制諧波電流,提高功率因數(shù)的行之有效的方法,備受人們的關(guān)注。 本文在參閱國內(nèi)外大量文獻的基礎(chǔ)上,綜述了近年來國內(nèi)外功率因數(shù)校正的發(fā)展?fàn)顩r,簡要分析了無源功率因數(shù)與有源功率因數(shù)的優(yōu)、缺點,并詳細分析了有源功率因數(shù)校正的基本原理和控制方法。在通過對主電路拓撲與控制方法的優(yōu)、缺點比較后,選擇BOOST變換器作為主電路拓撲,采用基于平均電流控制的UC3854控制器,設(shè)計了容量為300W的兩級有源功率因數(shù)校正電路的前一級電路,計算了主電路與控制電路的元件參數(shù)。根據(jù)此參數(shù),基于MATLAB環(huán)境下對功率因數(shù)校正前、后的電路進行了仿真,通過仿真波形的分析。最后搭建實驗電路進行實驗,采集實驗波形,對實驗結(jié)果進行分析,進-步驗證了本設(shè)計參數(shù)的正確性與準確性。 本文功率因數(shù)校正電路的設(shè)計,使電路的功率因數(shù)得到了明顯的改善,達到了設(shè)計要求,同時電路的總諧波畸變因數(shù)控制在了一定的范圍,減少了對電網(wǎng)的污染。并且電路的輸出電壓穩(wěn)定,為后一級的電路設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
標簽： 3854 UC 有源功率因數(shù)
上傳時間： 2013-05-22
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通信與信息技術(shù)行業(yè)飛速發(fā)展，已成為我國支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著該行業(yè)的迅速發(fā)展，社會對具備實際動手能力人才的需求也不斷增加，高校通信教學(xué)改革勢在必行。在最初的通信原理實驗設(shè)備中每個實驗獨立占用一塊硬件資源，隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，實驗設(shè)備廠商將CPLD/FPGA技術(shù)作為獨立的一項實驗內(nèi)容，加入到通信原理實驗設(shè)備中。FPGA技術(shù)具備集成度高、速度快和現(xiàn)場可編程的優(yōu)勢，適合高集成度和高速的時序運算。本文總結(jié)現(xiàn)有通信原理實驗設(shè)備的優(yōu)缺點，采用FPGA技術(shù)設(shè)計出集驗證性和設(shè)計性于一體，具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實驗系統(tǒng)。 本系統(tǒng)提供了一個開放性的硬件、軟件平臺，從培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力出發(fā)，利用FPGA在通用的硬件上實現(xiàn)所有實驗內(nèi)容。學(xué)生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實驗內(nèi)容，還可以實現(xiàn)電子設(shè)計開發(fā)和驗證。這對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力大有裨益。 本文結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型，把基于FPGA的通信原理實驗系統(tǒng)劃分為信號源模塊、發(fā)送端模塊、信道仿真模塊、接收端模塊和同步模塊幾部分。其中，模擬信號源采用DDS技術(shù)，能夠生成非常高的頻率精度，可作為任意波形發(fā)生器。發(fā)送端和接收端模塊結(jié)合到一起組成多體制調(diào)制解調(diào)器，形成多頻段、多波形的軟件無線電系統(tǒng)。載波同步采用全數(shù)字COSTAS環(huán)提取技術(shù)，具備良好的載波跟蹤特性，利用對載波相位不敏感 的Gardner算法跟蹤位同步信號。 本文首先介紹了通信原理實驗系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義；然后根據(jù)通信系統(tǒng)模型從《通信原理》各個章節(jié)中提煉出各模塊的實驗內(nèi)容，分別列出各實驗的數(shù)字化實現(xiàn)模型；繼而根據(jù)各模塊資源需求選取合適FPGA芯片，并給出硬件設(shè)計方案；最后，給出各模塊在FPGA上具體實現(xiàn)過程、系統(tǒng)測試結(jié)果及分析。測試和實際運行結(jié)果表明設(shè)計方法正確，且功能和技術(shù)指標滿足設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞：通信原理，實驗系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，DDS，多體制調(diào)制解調(diào)，全數(shù)字COSTAS環(huán)，位同步
標簽： FPGA 通信原理 實驗系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-07
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直接數(shù)字合成(DDS)技術(shù)采用全數(shù)字的合成方法，所產(chǎn)生的信號具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時相位連續(xù)、輸出相位噪聲低和可以產(chǎn)生任意波形等諸多優(yōu)點。本文研究的是一種基于DDS/FPGA的多波形信號源系統(tǒng)，其中，DDS技術(shù)是其核心技術(shù)。DDS可以精確地控制合成信號的三個參量：幅度、相位以及頻率，因此利用DDS技術(shù)可以合成任意波形。但因其數(shù)字化合成的固有特點，使其輸出信號中存在大量雜散信號。雜散信號的主要來源是：相位截斷帶來的雜散信號；幅度量化帶來的雜散信號；DAC的非線性特性帶來的雜散信號。這些雜散信號嚴重影響了合成信號的頻譜純度。因此抑制這些雜散信號是提高合成信號譜質(zhì)的關(guān)鍵。 本文在研究各種抑制DDS雜散技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了中和加擾技術(shù)，這可以在很大程度上減小雜散對DDS輸出信號譜質(zhì)的影響。 EP1S808956C6是一款高性能的FPGA芯片，其超強的數(shù)據(jù)處理能力十分適合應(yīng)用于DDS多波形信號源的開發(fā)。在QuartusⅡ平臺下運用Verilog HDL語言和原理圖設(shè)計可以很方便地應(yīng)用各種抑制雜散信號的方法來提高輸出信號的譜質(zhì)。 結(jié)合高速DDS技術(shù)和FPGA兩者的優(yōu)點，本文設(shè)計了一種基于DDS/FPGA的多波形信號源，它能完成正弦波、余弦波、三角波、鋸齒波、方波、AM、SSB、FM、2ASK、2FSK、π/4-QDPSK等多種信號。使得所設(shè)計的信號源可以適應(yīng)多種不同的工作環(huán)境，給工作帶了方便。
上傳時間： 2013-07-27
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本 論文 對 功率因數(shù)的定義、有源功率因數(shù)校正(APFC)技術(shù)做了分析，在比較三 種工作模式的基礎(chǔ)上選擇了臨界導(dǎo)電模式作為本文的研究對象。論文詳細分析了臨界導(dǎo) 電模式功率因數(shù)校正Bost開關(guān)變換器的工作原理，穩(wěn)態(tài)特性，得出了開關(guān)頻率與輸入 電壓、輸入功率的關(guān)系，對器件的應(yīng)力和輸出電壓紋波進行了詳細的分析，為電路的設(shè) 計提供了依據(jù)。
標簽： 有源功率因數(shù) 校正技術(shù)
上傳時間： 2013-06-13
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現(xiàn)代家庭中單相供電的用電設(shè)備如電腦、電視機、冰箱等都具有非線性特性，都會產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。本文針對這一現(xiàn)象研究了單相并聯(lián)電壓型有源電力濾波器（APF），設(shè)計了一個APF控制系統(tǒng)來產(chǎn)生與諧波電流大小相等方向相反的補償電流，并使補償電流實時地跟蹤諧波電流，從而消除諧波電流達到凈化電網(wǎng)。 本文對提出的APF控制系統(tǒng)從模擬和數(shù)字兩個方面進行了深入的研究。 首先，設(shè)計了APF的主電路結(jié)構(gòu)，確定了系統(tǒng)中電感電容等元件參數(shù)，并根據(jù)仿真結(jié)果系統(tǒng)地分析了參數(shù)變化對系統(tǒng)補償效果的影響，然后根據(jù)補償效果選擇最佳的參數(shù)值。 其次，針對控制系統(tǒng)要求，選用適合系統(tǒng)的電流電壓PI雙環(huán)控制系統(tǒng)，通過參數(shù)優(yōu)化后得到了控制器的最優(yōu)參數(shù)，使控制效果達到最優(yōu)。并從理論上詳細分析了無差拍控制算法。 最后，利用滯環(huán)比較原理制作了10KHz的三角波發(fā)生器，用于PWM調(diào)制電路。在對硬件描述語言以及FPGA設(shè)計流程深入理解的基礎(chǔ)上，利用Verilog語言實現(xiàn)了雙環(huán)PI控制器和PWM發(fā)生電路的數(shù)字化，使得有源電力濾波器補償精度提高，有更好的可修改性，可使用于很多不同的非線性負載。
標簽： 單相 有源濾波器 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
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