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用于三轴MEMS加速度计的集成数字调理电路
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作者 王晓 任臣 杨拥军 《微纳电子技术》 CAS 2024年第6期138-147,共10页
基于0.18μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种用于三轴微电子机械系统(MEMS)加速度计的集成数字调理电路,实现了三轴加速度信号的数字后处理。该数字调理电路采用级联积分梳状(CIC)与有限冲击响应(FIR)相结合的滤波器形式,有... 基于0.18μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种用于三轴微电子机械系统(MEMS)加速度计的集成数字调理电路,实现了三轴加速度信号的数字后处理。该数字调理电路采用级联积分梳状(CIC)与有限冲击响应(FIR)相结合的滤波器形式,有效滤除了带外的量化噪声,提高了输出信号的信噪比;零位采用四阶多项式拟合温补算法,标度因数采用二阶多项式拟合温补算法,有效降低了加速度输出随温度的漂移,提升了加速度计的测量精度。此外,FIR滤波器采用时分复用的实现形式,温补模块采用串行实现形式,有效减小了芯片面积,最终芯片面积为1.5 mm^(2)。测试结果表明,滤波器符合设计值,三轴MEMS加速度计的零偏不稳定性为15μg,速率随机游走为0.035 m/s/√h,温补后零偏全温区变化量为3.55mg,提升了5.4倍;温补后标度因数全温区变化量为0.0026,提升了4.1倍,电路性能良好。 展开更多
关键词 数字调理电路 微电子机械系统(MEMS) 加速度计 级联积分梳状(cic)滤波器 有限冲击响应(FIR)滤波器 时分复用 温度补偿
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基于FPGA的CIC滤波器的设计与实现 被引量:3
2
作者 徐艳 田克纯 《电声技术》 2013年第2期66-68,共3页
介绍了积分级联梳状滤波器的设计和实现,并运用Verilog语言在FPGA上进行了仿真,给出了仿真结论,实验结果表明CIC滤波器结构简单,该方案切实有效和可行。
关键词 积分级联梳状滤波器 FPGA 软件无线电
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基于FPGA的多通道CIC滤波器设计 被引量:1
3
作者 陈建军 《声学技术》 CSCD 2012年第6期624-627,共4页
数字信号处理中运用CIC滤波器进行采样率转换非常普遍。考虑到实际应用,传统的CIC滤波器存在一些不足。采用多级级联方法降低了对硬件运算速度的要求,有利于实时处理;采用余弦滤波器改善了阻带衰减不足;内插二阶多项式滤波器补偿了CIC... 数字信号处理中运用CIC滤波器进行采样率转换非常普遍。考虑到实际应用,传统的CIC滤波器存在一些不足。采用多级级联方法降低了对硬件运算速度的要求,有利于实时处理;采用余弦滤波器改善了阻带衰减不足;内插二阶多项式滤波器补偿了CIC滤波器通带内的衰减;抗混叠低通滤波器减小了混叠影响。通过仿真实验验证了FPGA硬件平台的可行性。 展开更多
关键词 FPGA 梳状滤波器 多级级联 内插二阶多项式
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高速数传中改进的CIC滤波器的仿真与实现 被引量:6
4
作者 罗强 刘景元 《通信技术》 2020年第8期1869-1872,共4页
随着卫星通信技术的发展,高速数传技术应用也越来越广泛。在高速数传接收机数字下变频的设计中,并行梳状滤波器(CIC滤波器)对信号的抽取与滤波起到重要的作用。信号通过CIC滤波器后仍需要接入低通滤波器才能达到预期的效果。而并行高速... 随着卫星通信技术的发展,高速数传技术应用也越来越广泛。在高速数传接收机数字下变频的设计中,并行梳状滤波器(CIC滤波器)对信号的抽取与滤波起到重要的作用。信号通过CIC滤波器后仍需要接入低通滤波器才能达到预期的效果。而并行高速滤波器需要较多的FPGA资源。主要对改进后的CIC滤波器进行仿真验证,然后进行FPGA实现,结果表明修改后的CIC滤波器在保证降速速率不变情况下,不增加低通滤波器,满足后续数字信号处理要求,节省了FPGA实现资源。 展开更多
关键词 并行梳状滤波器 数字信号处理 高速数传接收机 SYSTEMVIEW
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基于传统CIC抽样滤波器的改进与仿真
5
作者 徐双全 蒋宇中 +1 位作者 江海 聂峰 《舰船电子工程》 2012年第3期78-80,共3页
文章分析了传统CIC(Cascade Intergrator-Comb)滤波器幅频响应不理想的原因,并针对其问题提出了分别用级联余弦滤波器以及增益补偿滤波器来改善其性能。仿真结果表明,改进后的CIC滤波器阻带衰减有26dB的提高,且通带特性有良好的改善。... 文章分析了传统CIC(Cascade Intergrator-Comb)滤波器幅频响应不理想的原因,并针对其问题提出了分别用级联余弦滤波器以及增益补偿滤波器来改善其性能。仿真结果表明,改进后的CIC滤波器阻带衰减有26dB的提高,且通带特性有良好的改善。最后其实现结构特性表明,改进后的CIC滤波器在实际应用和深入研究中有着现实意义。 展开更多
关键词 cic滤波器 性能改善 余弦滤波器 补偿滤波器 仿真
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宽带通信芯片中级联积分梳状插值滤波器的优化设计 被引量:5
6
作者 孙晨 赵毅强 +1 位作者 刘强 李旭 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期252-255,261,共5页
级联积分梳状(CIC)滤波器由于其结构简单、高效等优点,经常作为宽带通信芯片中的抽取器或插值器。随着通信系统以及超大规模集成电路的发展,芯片集成密度越来越高,需要对芯片中关键模块积分梳状滤波器进行面积的优化。为此,设计一种应... 级联积分梳状(CIC)滤波器由于其结构简单、高效等优点,经常作为宽带通信芯片中的抽取器或插值器。随着通信系统以及超大规模集成电路的发展,芯片集成密度越来越高,需要对芯片中关键模块积分梳状滤波器进行面积的优化。为此,设计一种应用于无线宽带射频芯片的CIC插值滤波器。通过位宽优化方法减少滤波器内部节点位宽,并在增益校正部分采用输出截位后的正则有符号数字量编码乘法代替全位宽二进制补码乘法。实验结果表明,与优化前的CIC插值滤波器相比,该滤波器的电路面积可优化58%左右。 展开更多
关键词 级联积分梳状插值滤波器 宽带通信芯片 位宽优化 增益校正 正则有符号数字量编码乘法 面积优化
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类梳状补偿滤波器设计与仿真 被引量:6
7
作者 张磊 狄建国 +2 位作者 吴淑婷 王建新 方熙 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1997-2003,共7页
积分梳状(CIC:cascaded integrator comb)滤波器由于具有运算速度较快,占用资源少等优点,而被广泛应用于多信号抗混叠系统中.针对传统CIC滤波器因简单级联而带来的通带失真增大和阻带衰减减小的缺陷,本文基于CIC滤波器的传递函数以及频... 积分梳状(CIC:cascaded integrator comb)滤波器由于具有运算速度较快,占用资源少等优点,而被广泛应用于多信号抗混叠系统中.针对传统CIC滤波器因简单级联而带来的通带失真增大和阻带衰减减小的缺陷,本文基于CIC滤波器的传递函数以及频谱特性分析,提出了一种类梳状补偿滤波器(SCC_CIC:similar to comb compensation CIC)的设计方案,根据实际需要调整参数和来满足设计要求.同时,利用多相分解技术重构滤波器结构,提升了整个系统的运行效率,且实现复杂度较低.通过MATLAB仿真实验及分析,相比N=2的同级联数的传统CIC滤波器、ISOP_CIC(interpolated second-order polynomials CIC)和SCIC(sharpening to cascaded integrator-comb)滤波器,SCC_CIC滤波器在fs处的阻带衰减分别增加近了80d B、60d B和70d B,在fc处分别补偿通带失真97.3%、90.1%和-2%,整个滤波器的运算量减小到1/D,滤波器的精确度基本保持一致,使得SCC_CIC能够较好地应用在抗混叠滤波系统中. 展开更多
关键词 积分梳状滤波器 类梳状补偿滤波器 通带失真 阻带衰减 多相分解 抗混叠滤波
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中频采样全数字接收机的设计与实现 被引量:14
8
作者 齐青茂 王岩建 张华冲 《无线电通信技术》 2012年第4期77-80,共4页
根据侦察接收机的需要,基于软件无线电理论提出了一种中频采样全数字接收机的设计方案,对其中的带通采样单元、数字下变频单元和解调单元进行了分析。数字下变频采用高效滤波抽取方案,对CIC、HB和FIR滤波器的设计进行了详细介绍。最后... 根据侦察接收机的需要,基于软件无线电理论提出了一种中频采样全数字接收机的设计方案,对其中的带通采样单元、数字下变频单元和解调单元进行了分析。数字下变频采用高效滤波抽取方案,对CIC、HB和FIR滤波器的设计进行了详细介绍。最后在基于FPGA的CPCI接口信号处理平台上进行了实现,完成了多种信号的解调处理,系统具有高度的灵活性和可扩展空间。 展开更多
关键词 软件无线电 带通采样 积分梳状滤波器 半带滤波器
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基于FPGA的数字下变频的设计与实现 被引量:4
9
作者 贺莹 王闯 《信息通信》 2018年第3期70-71,共2页
数字下变频是中频信号处理系统中常用的技术手段,可在保证信号不失真的情况下有效降低采集信号的速率,便于后级处理器执行FFT等信号处理算法。提出一种基于FPGA的数字下变频方法,使用FPGA实现数控振荡器,产生正交的正、余弦样本信号,将... 数字下变频是中频信号处理系统中常用的技术手段,可在保证信号不失真的情况下有效降低采集信号的速率,便于后级处理器执行FFT等信号处理算法。提出一种基于FPGA的数字下变频方法,使用FPGA实现数控振荡器,产生正交的正、余弦样本信号,将采样的数字信号做正交化处理;实现级联积分梳状滤波器,合理抽取采样信号,降低信号频率;最后通过半带滤波器和FIR低通滤波器对整个信道进行整形滤波。充分发挥FPGA硬件并行化处理的优势,实现复杂的信号处理算法的高效执行,测试结果表明该方法可行有效,能够满足实际使用要求。 展开更多
关键词 现场可编程门阵列(FPGA) 数字下变频(DDC) 数控振荡器(NCO) 级联积分梳状滤波器(cic)
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无线通信系统数字变频算法设计与实现 被引量:1
10
作者 王欣 《自动化与仪器仪表》 2014年第6期144-146,共3页
数字下变频是射频拉远单元(RRU)中重要组成部分。该文研究了高倍抽取的数字下变频设计,重点分析了基于级联积分梳状滤波器、级联补偿滤波器、级联根升余弦滤波器的多级抽样频率算法。参考移动通信系统参数提出了一种基于Xilinx Spartan... 数字下变频是射频拉远单元(RRU)中重要组成部分。该文研究了高倍抽取的数字下变频设计,重点分析了基于级联积分梳状滤波器、级联补偿滤波器、级联根升余弦滤波器的多级抽样频率算法。参考移动通信系统参数提出了一种基于Xilinx Spartan6系列FPGA XC6SL9-2CSG256数字下变频实现方案,实现了高速、高性能的数字下变频。完成了系统的软、硬件实现,并通过综合仿真与测试验证了系统的正确性。 展开更多
关键词 数字下变频 积分梳状滤波器 补偿滤波器 根升余弦滤波器 FPGA
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星座卫星通信系统前向链路梳状滤波器补偿设计
11
作者 梁广 李理敏 +1 位作者 龚文斌 余金培 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期782-785,共4页
针对星座卫星前向链路数字上调频部分最后一级梳状滤波器(CIC滤波器)频谱特点,设计了一个低通补偿滤波器,它能有效弥补CIC滤波器通带内的频谱衰减,两者合成一个较理想的低通滤波器,与前一级基带成形滤波器配合能有效抑制码间干扰... 针对星座卫星前向链路数字上调频部分最后一级梳状滤波器(CIC滤波器)频谱特点,设计了一个低通补偿滤波器,它能有效弥补CIC滤波器通带内的频谱衰减,两者合成一个较理想的低通滤波器,与前一级基带成形滤波器配合能有效抑制码间干扰,整体阻带旁瓣也较小。最后将该补偿滤波器与基带成形滤波器合成一个滤波器,与后面CIC滤波器组成二级内插,这样可以不用任何乘法结构单元实现基带成形,从仿真结果上看效果较好。这种频谱补偿设计的思路,可以推广应用在数字下调处理、陷波器、均衡等领域。 展开更多
关键词 数字上调频(DUC) 梳状滤波器(cic) 频谱补偿
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数字下变频的抽取滤波器级联技术研究 被引量:1
12
作者 汤滟 《电脑与电信》 2010年第6期54-55,共2页
研究了CIC滤波器和半带滤波器的级联使用问题,并用Matlab对两种滤波器级联使用于软件无线电接收机中的抽取滤波进行了仿真,同时将加性高斯白噪声也置入仿真过程。仿真结果表明,抽取滤波级联可以较好地解决大比率抽取问题,具有抗混叠、... 研究了CIC滤波器和半带滤波器的级联使用问题,并用Matlab对两种滤波器级联使用于软件无线电接收机中的抽取滤波进行了仿真,同时将加性高斯白噪声也置入仿真过程。仿真结果表明,抽取滤波级联可以较好地解决大比率抽取问题,具有抗混叠、抑制谐波、抑制噪声和降低采样率四大功能。 展开更多
关键词 软件无线电 抽取 cic滤波器 半带滤波器 级联
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级联COSINE滤波器在抽取滤波中的研究
13
作者 刘俊 《电子设计工程》 2011年第8期100-102,共3页
为了解决高速抽取滤波器系统中传统CIC滤波器旁瓣抑制不够的问题,通过对级联COSINE抽取滤波器和传统CIC抽取滤波器的原理推导进行对比,分析出级联COSINE滤波器在幅频特性上同CIC滤波器具有很大相似之处,且在满足高速抽取滤波器的情况下... 为了解决高速抽取滤波器系统中传统CIC滤波器旁瓣抑制不够的问题,通过对级联COSINE抽取滤波器和传统CIC抽取滤波器的原理推导进行对比,分析出级联COSINE滤波器在幅频特性上同CIC滤波器具有很大相似之处,且在满足高速抽取滤波器的情况下,同时具备很好的低通特性和硬件实现性。通过MATLAB仿真实验得到,级联COSINE滤波器在进行32倍整数抽取时,第一旁瓣衰减约是传统CIC滤波器的2倍,进而说明相对于传统CIC滤波器,级联COSINE滤波器具有更好的旁瓣抑制性能。 展开更多
关键词 级联COSINE滤波器 cic滤波器 抽取滤波器 旁瓣衰减
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数字下变频中抽取滤波器的设计 被引量:4
14
作者 高媛菲 《桂林电子科技大学学报》 2009年第6期467-471,共5页
数字下变频是软件无线电的关键技术之一,数字下变频的实现关键在于抽取滤波器的设计与实现。针对输入到数字下变频系统中的信号采样率很高的问题,选用积分梳状(CIC)滤波器与半带(HB)滤波器这两种比较特殊的滤波器来完成下变频采样速率... 数字下变频是软件无线电的关键技术之一,数字下变频的实现关键在于抽取滤波器的设计与实现。针对输入到数字下变频系统中的信号采样率很高的问题,选用积分梳状(CIC)滤波器与半带(HB)滤波器这两种比较特殊的滤波器来完成下变频采样速率的抽取以及信号滤波。通过比较分析影响CIC滤波器的特性参数,选取了优化CIC滤波器性能的一组参数,对其进行设计。为了减小了滤波器的采样点数,降低滤波器的成本,避免出现频率特性中的突跳,选用最优等波纹法设计HB滤波器。基于Systemgenerator的设计仿真与基于FPGA芯片的硬件设计,均可以有效地验证算法,但前者降低了实验成本,缩短了实验周期,而且设计更加实用。 展开更多
关键词 积分梳状(cic)滤波器 半带(HB)滤波器 Systemgenerator
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面向CMOS温度传感器的低功耗数字滤波器设计 被引量:3
15
作者 赵毅强 赵鑫宇 +3 位作者 何家骥 李尧 王帅鹏 耿俊峰 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1212-1218,共7页
CMOS温度传感器广泛应用于物联网传感节点,功耗属性是其重要指标.数字滤波器功耗是温度传感器功耗的主要来源之一,限制数字滤波器功耗成为实现温度传感器低功耗的重要方法.基于此,开展了面向CMOS温度传感器的低功耗数字滤波器设计,提出... CMOS温度传感器广泛应用于物联网传感节点,功耗属性是其重要指标.数字滤波器功耗是温度传感器功耗的主要来源之一,限制数字滤波器功耗成为实现温度传感器低功耗的重要方法.基于此,开展了面向CMOS温度传感器的低功耗数字滤波器设计,提出了一种精度自适应的数字滤波器,该滤波器由递归型CIC滤波器和基于移位加法器的FIR滤波器级联而成,可根据实测温度与用户设定阈值温度区间差值自行调节CIC滤波器级数和FIR滤波器阶数.当实测温度在阈值温度区间内时,滤波器中的所有运算单元均参与运算,滤波器处于最高精度;当实测温度在阈值温度区间外时,有选择性的关断滤波器中的运算单元,使滤波器功耗下降.对于不需要重点监测的温度区间,测温精度要求通常并不高,若依旧进行高精度温度监测,将产生许多不必要功耗开销,采用精度自适应的数字滤波器可以有效解决该问题.为了进一步降低温度传感器功耗,根据温度信号变化缓慢的特点,采用单次温度转换结合闲时关断的工作模式,并对该种工作模式下单次温度转换运算进行优化,使FIR滤波器功耗降低5.5%.温度传感器采用180 nm CMOS工艺实现,测试结果表明,当实测温度处于阈值温度区间内时,传感器在-55~115℃温度范围内可以具有0.47℃的精度,在1.8 V供电电压下,传感器数字部分功耗为20.15μW.当实测温度在阈值温度区间外时,相比于实测温度处于阈值温度区间内,传感器数字部分功耗最大可降低11.3%. 展开更多
关键词 数字滤波器 温度传感器 低功耗 cic滤波器 FIR滤波器
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FRM滤波器中应用积分梳状滤波器的研究 被引量:3
16
作者 李杰 汪海涛 《声学技术》 CSCD 北大核心 2020年第2期251-256,共6页
传统的频率响应屏蔽(Frequency Response Masking,FRM)滤波器由多个含有乘法器的滤波器构成,计算复杂度较高。提出了一种改进窄带低通FRM数字滤波器设计复杂度的方法,使用积分梳状滤波器作为屏蔽滤波器,以达到设计窄过渡带的滤波器的要... 传统的频率响应屏蔽(Frequency Response Masking,FRM)滤波器由多个含有乘法器的滤波器构成,计算复杂度较高。提出了一种改进窄带低通FRM数字滤波器设计复杂度的方法,使用积分梳状滤波器作为屏蔽滤波器,以达到设计窄过渡带的滤波器的要求。仿真结果表明,在降低窄带低通FRM滤波器计算复杂度方面效果明显,有效地减少了乘法器的使用,降低了目标滤波器设计的阶数。该方法可以应用于窄过渡FRM数字滤波器的设计中。 展开更多
关键词 频率响应屏蔽滤波器 积分梳状滤波器 计算复杂度 窄过渡带
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On design of efficient comb decimator with improved response 被引量:1
17
作者 刘全 Gao Jun Huang Gaoming 《High Technology Letters》 EI CAS 2012年第2期202-207,共6页
A three-part comb decimator is presented in this paper, for the applications with severe requirements of circuit performance and frequency response. Based on the modified prime factorization method and multistage poly... A three-part comb decimator is presented in this paper, for the applications with severe requirements of circuit performance and frequency response. Based on the modified prime factorization method and multistage polyphase decomposition, an efficient non-recursive structure for the cascaded integrator-comb (CIC) decimation filter is derived. Utilizing this structure as the core part, the proposed comb decimator can not only loosen the decimation ratio's limitation, but also balance the tradeoff among the overall power consumption, circuit area and maximum speed. Further, to improve the frequency response of the comb decimator, a cos-prefilter is introduced as the preprocessing part for increasing the aliasing rejection, and an optimum sin-based filter is used as the compensation part for decreasing the passband droop. 展开更多
关键词 comb decimator cascaded integrator-comb cic filter prime factorization polyphase decomposition
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基带信号插值滤波器的设计及其FPGA实现
18
作者 张文帅 唐博 秦开字 《自动化信息》 2012年第7期35-37,22,共4页
本文主要介绍了由内插滤波器特性较好的级联积分梳状滤波器CIC和补偿滤波器FIR级联的插值滤波器的结构。直接在FPGA中调用滤波器的IP核,采用多级级联的方式,这种结构的插值滤波器能有效地实现该设计提高基带信号采样率的要求。通过XIL... 本文主要介绍了由内插滤波器特性较好的级联积分梳状滤波器CIC和补偿滤波器FIR级联的插值滤波器的结构。直接在FPGA中调用滤波器的IP核,采用多级级联的方式,这种结构的插值滤波器能有效地实现该设计提高基带信号采样率的要求。通过XILINX时序仿真验证了该结构的高效性和正确性,在实际矢量信号发生器研制中可推广应用。 展开更多
关键词 基带信号 cic插值滤波器 FIR补偿滤波器 FPGA
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改进的高性能级联积分梳状滤波器 被引量:7
19
作者 刘涛 詹亚锋 陆建华 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期65-68,共4页
为解决应用于采样率变换系统中的级联积分梳状(CIC)滤波器通带失真大和阻带衰减小对其应用的限制,在分析传统CIC滤波器传输函数和频谱特性的基础上,引入二级可调参数简单滤波器,设计一种高性能CIC滤波器。仿真结果表明,它与同级数规模... 为解决应用于采样率变换系统中的级联积分梳状(CIC)滤波器通带失真大和阻带衰减小对其应用的限制,在分析传统CIC滤波器传输函数和频谱特性的基础上,引入二级可调参数简单滤波器,设计一种高性能CIC滤波器。仿真结果表明,它与同级数规模的内插二阶多项式CIC滤波器相比,阻带衰减提高20dB;同锐化CIC滤波器相比,阻带衰减提高80dB;通带性能得到较大改善;实现复杂度较低。因此,它适用于对通带、阻带性能和实现复杂度要求较高的采样率变换系统。 展开更多
关键词 数字信号处理 采样率变换 积分梳状滤波器
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