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通用MCU:挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

STM32單片機(jī) ? 來(lái)源:STM32單片機(jī) ? 作者:STM32單片機(jī) ? 2022-07-28 09:42 ? 次閱讀

說(shuō)起嵌入式技術(shù),STM32可以說(shuō)是開(kāi)發(fā)者心目中一個(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)钠放啤=?jīng)過(guò)多年發(fā)展,意法半導(dǎo)體已成為全球通用MCU廠商。如今的STM32家族包含1,200多款MCU和MPU產(chǎn)品,分為十八條產(chǎn)品線。值此STM32嵌入式技術(shù)誕生十五周年之際, 意法半導(dǎo)體2022年STM32中國(guó)線上技術(shù)周于7月18 - 22日隆重舉辦。

首屆STM32中國(guó)線上技術(shù)周匯聚眾多生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴、開(kāi)發(fā)者和客戶,展示各種基于ST產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的最新創(chuàng)新成果。意法半導(dǎo)體管理層、行業(yè)合作伙伴及工程師帶來(lái)了35場(chǎng)高能演講,以及“最熱”的產(chǎn)品與技術(shù)解決方案演示,真可謂嵌入式技術(shù)領(lǐng)域的一場(chǎng)風(fēng)云際會(huì)。

在活動(dòng)開(kāi)幕日上,意法半導(dǎo)體總裁兼首席執(zhí)行官 Jean-Marc Chery通過(guò)視頻發(fā)表了熱情洋溢的主題演講,分享了ST的公司愿景與未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃。他指出,中國(guó)是意法半導(dǎo)體最重要的市場(chǎng)之一,不僅僅是針對(duì)MCU市場(chǎng)。ST的戰(zhàn)略源于三個(gè)長(zhǎng)期賦能社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì):智能出行,電源&能源,物聯(lián)網(wǎng)&互聯(lián),而STM32嵌入式處理解決方案在促進(jìn)這些趨勢(shì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要作用,尤其是工業(yè)應(yīng)用。他還特別強(qiáng)調(diào),在ST推動(dòng)STM32技術(shù)創(chuàng)新及STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中,始終將開(kāi)發(fā)者需求放在首位。未來(lái),ST將繼續(xù)創(chuàng)新,加大資源投入,力爭(zhēng)為用戶提供市場(chǎng)上最好的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁兼通用微控制器子產(chǎn)品部總經(jīng)理Ricardo.De-Sa-earp在主題演講中,向大家詮釋了MCU市場(chǎng)和供應(yīng)鏈發(fā)展趨勢(shì)和所面臨的挑戰(zhàn),以及ST為繼續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展通用MCU應(yīng)用的主要戰(zhàn)略舉措。

意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁,中國(guó)區(qū)總裁Henry CAO闡述了STM32如何助力中國(guó)客戶創(chuàng)新。ST致力于為中國(guó)開(kāi)發(fā)者提供更安全、更互聯(lián)和更智能的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路和解決方案,不僅通過(guò)各種線上線下技術(shù)盛會(huì),還致力于中國(guó)嵌入式人才培養(yǎng)和本地化支持,以強(qiáng)大的全球及本地生態(tài)合作伙伴為用戶提供更全面的技術(shù)賦能。

通用MCU:挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

Ricardo指出,受汽車、工業(yè)應(yīng)用、家庭和建筑自動(dòng)化以及節(jié)能行業(yè)增長(zhǎng)推動(dòng),市場(chǎng)對(duì)MCU的需求非常強(qiáng)勁。MCU以更低的價(jià)格帶來(lái)更強(qiáng)的計(jì)算能力,讓終端系統(tǒng)能夠獲得更豐富的感知、用戶和數(shù)據(jù)界面等功能。系統(tǒng)能夠處理來(lái)自傳感器越來(lái)越多的數(shù)據(jù),驅(qū)動(dòng)更多的電力系統(tǒng),提供更復(fù)雜的用戶界面。

從供應(yīng)鏈角度來(lái)看,行業(yè)整體交貨期還是較長(zhǎng)。ST與客戶密切合作,通過(guò)評(píng)估替代產(chǎn)品和解決方案,盡量減少對(duì)供應(yīng)鏈的影響,同時(shí)加大投資,擴(kuò)大在克羅爾和阿格雷特的300 mm晶圓產(chǎn)能,為90 nm和40 nm新產(chǎn)品提供增長(zhǎng)潛力。

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工業(yè)市場(chǎng)占通用MCU市場(chǎng)(不包括汽車MCU和MPU)的52%。據(jù)Omdia預(yù)計(jì),到2026年這一數(shù)據(jù)將提升至65%。推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Πǎ耗苄А⒃七B接、無(wú)線連接、人工智能AI)的普及(尤其是在預(yù)測(cè)性維護(hù)領(lǐng)域)、電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)發(fā)以及能源使用優(yōu)化(在專業(yè)和個(gè)人建筑環(huán)境中使用能源)。ST的戰(zhàn)略重點(diǎn)是通過(guò)開(kāi)發(fā)者社區(qū)為這些領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)者提供解決方案。讓STM32開(kāi)發(fā)者更輕松

ST與合作伙伴社區(qū)一起不斷豐富Cube生態(tài)系統(tǒng)中的附加擴(kuò)展板、軟件驅(qū)動(dòng)程序、中間件、應(yīng)用實(shí)例、AI擴(kuò)展工具包。使用STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者數(shù)量在大幅增加,5年來(lái)年均復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)達(dá)到27%,遠(yuǎn)高于市場(chǎng)增長(zhǎng)率。

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除了提供資源,ST和合作伙伴還在專業(yè)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展大量培訓(xùn)計(jì)劃,在線上提供超過(guò)150小時(shí)的慕課課程。6月初,ST在網(wǎng)站上推出STM32開(kāi)發(fā)者專區(qū),將開(kāi)發(fā)STM32產(chǎn)品時(shí)所需內(nèi)容整合起來(lái),讓開(kāi)發(fā)者輕松訪問(wèn),輕松開(kāi)發(fā)。不斷提升嵌入式處理性能

STM32不斷通過(guò)創(chuàng)新的功能模塊和低功耗性能來(lái)強(qiáng)化產(chǎn)品內(nèi)容,尤其注重增加更多無(wú)線連接功能,提供更高級(jí)的安全特性,提供AI功能及提高計(jì)算能力,并由生態(tài)系統(tǒng)提供支持,讓客戶在整個(gè)產(chǎn)品組合中自由挑選。

支持客戶云連接應(yīng)用

客戶群和應(yīng)用需要越來(lái)越多的云連接(我們稱之為“云化”)以及與其他設(shè)備的互連。系統(tǒng)需要各種無(wú)線技術(shù),從Bluetooth、Zigbee、Thread、Matter、Wi-Fi、UWB等短程連接到Sub-GHz和蜂窩技術(shù)等遠(yuǎn)程連接。

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據(jù)ABI預(yù)測(cè),未來(lái)五年通用 MCU的無(wú)線市場(chǎng)將以每年24% 的速度增長(zhǎng)。ST正在開(kāi)發(fā)支持所有標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,并與STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)完全兼容。此外,無(wú)線MCU還利用STM32Trust平臺(tái),并內(nèi)置安全特性,借助STM32Cube擴(kuò)展包實(shí)現(xiàn)原生云連接。

賦能信息安全

STM32Trust平臺(tái)為客戶帶來(lái)實(shí)現(xiàn)安全可靠系統(tǒng)所需的工具和特性,客戶可在該平臺(tái)使用混淆和加密等技術(shù)保護(hù)其軟件(IP保護(hù)),還可使用針對(duì)單個(gè)產(chǎn)品的唯一識(shí)別密鑰來(lái)認(rèn)證連接至網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。

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ST的安全性以Global Platform全球平臺(tái)發(fā)布的針對(duì)IoT平臺(tái)的安全標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),擁有完整的SESIP 3級(jí)認(rèn)證產(chǎn)品。ST將為需要SESIP 4級(jí)認(rèn)證的應(yīng)用定義具有Secure Enclave安全飛地和原生安全服務(wù)的平臺(tái)。對(duì)于更關(guān)鍵的應(yīng)用,ST憑借附加安全芯片STSafe,已具備提供Common Criteria通用標(biāo)準(zhǔn)5級(jí)保護(hù)的能力。

讓邊緣端AI成為現(xiàn)實(shí)

ST在最近的資本市場(chǎng)日預(yù)先發(fā)布了STM32N6,這是首款嵌入意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)的Neural-ART NPU加速器的MCU。ST提出一種相當(dāng)于采用AI硬件加速的四核MPU推理性能,能效提高12倍,推理能力成本提高11倍。智能城市領(lǐng)域的一些領(lǐng)先客戶已在其新系統(tǒng)中圍繞STM32N6與我們進(jìn)行了合作。

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因?yàn)橛辛薙TM32Cube.AI和NanoEdge.AI studio,客戶也可在其現(xiàn)有平臺(tái)上實(shí)施AI解決方案,無(wú)需等待STM32N6,無(wú)需內(nèi)部AI專家團(tuán)隊(duì)即可構(gòu)建AI解決方案,并快速推向市場(chǎng)。

STM32 MPU:提升面向工業(yè)應(yīng)用的處理性能

根據(jù)IC Insights和ST內(nèi)部估計(jì),嵌入式MPU市場(chǎng)預(yù)計(jì)在未來(lái)五年內(nèi)將以每年7%的速度增長(zhǎng)。MPU是ST下一個(gè)增長(zhǎng)產(chǎn)品,為STM32帶來(lái)更完整的產(chǎn)品組合。

ST的目標(biāo)是利用cube生態(tài)系統(tǒng),為龐大的客戶群提供嵌入式MPU解決方案。客戶可以像使用STM32 MCU一樣選擇、配置和使用STM32MP產(chǎn)品。ST還在開(kāi)源軟件中提出差異化解決方案,例如OpenSTLinux平臺(tái),它是OSS社區(qū)中的參考32位平臺(tái)。

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MPU產(chǎn)品組合由24條產(chǎn)品組成,提供單雙A7 ARM內(nèi)核解決方案,并集成適合實(shí)時(shí)應(yīng)用處理的Cortex M4內(nèi)核。產(chǎn)品中豐富的以太網(wǎng)CAN接口,非常適合工業(yè)應(yīng)用;其GPU和顯示接口,也非常適合圖形系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)。

自ST在2020年首次推出該產(chǎn)品系列以來(lái),已經(jīng)有超過(guò)150家客戶實(shí)現(xiàn)3倍年增長(zhǎng)率,主要涵蓋智能家居和智能建筑、POS系統(tǒng)、工廠自動(dòng)化解決方案、數(shù)字電源和能源管理系統(tǒng)以及系統(tǒng)級(jí)模塊(SOM)制造領(lǐng)域。ST通用MCU未來(lái)規(guī)劃

未來(lái)5年內(nèi),全球通用MCU市場(chǎng)將以每年9%的速度增長(zhǎng)。ST將在以下三個(gè)領(lǐng)域超越市場(chǎng):

通用 MCU:這源于ST高度創(chuàng)新的解決方案和生態(tài)系統(tǒng)

無(wú)線MCU:這源于ST可覆蓋所有連接標(biāo)準(zhǔn),并具有STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)和安全認(rèn)證解決方案支持

嵌入式MPU:這源于ST的新產(chǎn)品和軟件解決方案

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面對(duì)飽和的供應(yīng)鏈,ST將與客戶密切合作,處理緊急情況并尋找解決方案,利用強(qiáng)大的產(chǎn)品組合提高靈活性,如新推出的STM32C0和STM32G0產(chǎn)品系列,并投資擴(kuò)大產(chǎn)能,為新產(chǎn)品系列服務(wù)。

ST正在通過(guò)強(qiáng)大的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)路線圖,解決圍繞無(wú)線連接、AI解決方案、安全性、超低功耗和高性能MCU和MPU的重大市場(chǎng)演變,讓STM32繼續(xù)為行業(yè)帶來(lái)創(chuàng)新的產(chǎn)品和生態(tài)。STM32以平臺(tái)化戰(zhàn)略塑造工業(yè)市場(chǎng)

“如何在不確定性中尋找確定性,這是關(guān)鍵所在。對(duì)于STM32來(lái)說(shuō),只有不斷深化產(chǎn)品,根據(jù)邊際效用遞增原則,打造符合市場(chǎng)需求的一站式產(chǎn)品平臺(tái)。”意法半導(dǎo)體中國(guó)區(qū)市場(chǎng)部盧永海強(qiáng)調(diào)。

據(jù)OMDIA數(shù)據(jù),2020年工業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為410億美金, 預(yù)計(jì)2023年可達(dá)480億美金。ST 擁有廣泛的產(chǎn)品線, 包括STM32 MCU、強(qiáng)大的功率和模擬產(chǎn)品線(IGBT,SIC ,GAN,功率驅(qū)動(dòng))等,關(guān)鍵就是覆蓋工業(yè)應(yīng)用對(duì)芯片的全方面需求。

一方面,風(fēng)光水儲(chǔ)新能源5G、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、云、服務(wù)器、數(shù)字電源等領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體產(chǎn)生強(qiáng)勁需求。另一方面,工業(yè)4.0時(shí)代用工荒和勞動(dòng)力之間的矛盾,機(jī)器自動(dòng)化代替人的趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)下,未來(lái)工業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)和需求包括:無(wú)線連接能力、全方位的安全保護(hù)、邊緣AI,及電機(jī)控制及電源智能化。

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針對(duì)市場(chǎng)需求,ST確定了以電源和能源,電機(jī)控制及自動(dòng)化為STM32的主力市場(chǎng)和發(fā)展重心,打造STM32全方位產(chǎn)品平臺(tái)陣營(yíng),覆蓋從低端到高端,從低成本到高性能,從簡(jiǎn)單性應(yīng)用到復(fù)雜性應(yīng)用,從支持藍(lán)牙Lora無(wú)線應(yīng)用的STM32WB、STM32WL,到可以運(yùn)行LINUX 的STM32MPU系列。

工業(yè)自動(dòng)化,一個(gè)典型的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)核心組成包括HMI , PLC 和IO 擴(kuò)展模塊,伺服控制,編碼器變頻器步進(jìn)電機(jī)控制器,及通訊板卡。近年來(lái),工業(yè)自動(dòng)化客戶由小變大, 由弱變強(qiáng), 從單一產(chǎn)品到涵蓋工業(yè)自動(dòng)化全方面產(chǎn)品系統(tǒng)組合,平臺(tái)化的自動(dòng)化產(chǎn)品需要平臺(tái)化的MCU 和功率電源驅(qū)動(dòng)芯片為之服務(wù),而且可以覆蓋從低成本到高性能,從低端到高端的產(chǎn)品應(yīng)用需求。

電機(jī)控制,是工業(yè)控制的核心領(lǐng)域。典型的電機(jī)控制主要組成包括:電流環(huán),速度環(huán),位置環(huán),功率單元,位置和速度檢測(cè)控制單元,主控和通訊部分。

在MCU主控部分,ST推薦STM32G0(64MHz )/G4(170MHz )/H7(550MHz )/F4(180MHz)。在編碼器部分,ST推薦主頻170MHz的AD 4M, 帶硬件過(guò)采樣模塊的STM32G4。中國(guó)市場(chǎng)上的頭部企業(yè)已經(jīng)把G4 作為變頻器和編碼器將來(lái)的主要平臺(tái)。

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在伺服PLC控制方面,F(xiàn)4已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。如果用戶有性能和資源升級(jí)化需求,ST推薦STM32F7/H7,主頻550MHz ,F(xiàn)LASH 為2M , RAM 為1M 。STM32已占據(jù)目前伺服市場(chǎng)主要份額, 并成為頭部供應(yīng)商。目前市場(chǎng)通訊協(xié)議主要有CAN OPEN、ETHERCAT、RS485 , Ethercat 正在成為主流, 已有兩家頭部工業(yè)自動(dòng)化客戶通過(guò)FPGA 實(shí)現(xiàn)EtherCAT IP Core ,并且成為STM32+FPGA( 內(nèi)嵌的Ethercat IP CORE )主流平臺(tái)和架構(gòu)。

ST的平臺(tái)化戰(zhàn)略不僅體現(xiàn)于在整體上打造針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的STM32, 還體現(xiàn)于針對(duì)重要的細(xì)分領(lǐng)域如電機(jī)控制打造其專屬平臺(tái)化解決方案。比如STM32G0 入門級(jí)32位 MCU, 滿足低成本應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單的電機(jī)控制,例如風(fēng)機(jī)、水泵、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車等簡(jiǎn)單應(yīng)用;STM32G4 主流型MCU, 主頻170MHz ,集成了眾多模擬外設(shè),滿足變頻器、編碼器、步進(jìn)伺服等中端應(yīng)用;高性能MCU STM32F4(180MHz ) /F7( 216MHz) /H7 (550MHz)滿足PLC 、Servo 從低端到高端的應(yīng)用。所有單核F4/F7/H7 在144 PIN 及以上甚至可做到PIN TO PIN 兼容。

在數(shù)字電源市場(chǎng),目前主流架構(gòu)是用STM32G4 + STM32H7 作為主控。G4 具有達(dá)到184ps高精度TIMER ,H7的 TIMER精度達(dá)NS 級(jí),非常適合數(shù)字電源應(yīng)用。目前幾家頭部企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段。

光伏逆變器和儲(chǔ)能新能源是個(gè)強(qiáng)勁增長(zhǎng)的領(lǐng)域, 也是ST的發(fā)展重點(diǎn)。典型光伏逆變器系統(tǒng)主要包括通訊監(jiān)控, HMI 和逆變,拉弧檢測(cè)快速關(guān)斷。針對(duì)單三相逆變器核心主控,ST推薦單核STM32H743/H753/雙核H745/G491,可輕松實(shí)現(xiàn)處理PFC、MPPT,以及逆變的功能算法。目前市場(chǎng)上幾家頭部企業(yè)正在使用STM32H7 單雙核做逆變器和儲(chǔ)能的主控器, 已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn),正在取代傳統(tǒng)DSP進(jìn)入平臺(tái)性使用階段。對(duì)于HMI 和通訊監(jiān)控部分 ,STM32占據(jù)了絕對(duì)市場(chǎng)份額。對(duì)于新的設(shè)計(jì)或者性能提升的用戶需求,ST推薦單核和雙核STM32H7以及G4 /F4。

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在人機(jī)交互方面,STM32系列同樣表現(xiàn)出色。對(duì)于低階顯示應(yīng)用,ST推薦STM32G0,僅一顆入門型MCU便能實(shí)現(xiàn)320x240彩屏顯示。對(duì)于分辨率在800x600,只需要單緩存的情況,推薦STM32H7A3,直接使用內(nèi)置1MB SRAM作為圖像緩存,無(wú)需外擴(kuò)SDRAM。如需進(jìn)一步的圖像處理,推薦STM32H723或者H725系列,主頻高達(dá)550MHz,可以更好地對(duì)圖像進(jìn)行編輯,實(shí)現(xiàn)更好的動(dòng)態(tài)效果。對(duì)于習(xí)慣使用開(kāi)源系統(tǒng)Linux的用戶,可以選用STM32MP1,分辨率最大支持1366x768,并且支持MIPI接口。ST還提供免費(fèi)的TouchGFX圖像開(kāi)發(fā)工具,讓顯示效果更加炫酷。STM32軟硬件生態(tài)是平臺(tái)化的有機(jī)組成

在打造平臺(tái)化MCU的同時(shí),ST也在加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)。優(yōu)秀的平臺(tái)化產(chǎn)品和穩(wěn)健的客戶是基礎(chǔ),生態(tài)作為有機(jī)組成,兩者相輔相成。

在硬件方面,ST為STM32系列配置了一系列開(kāi)發(fā)板和評(píng)估板,方便用戶快速評(píng)估加快產(chǎn)品上市。在軟件方面,ST已推出最新的針對(duì)電機(jī)控制的軟件包SDK5.Y,源碼全部開(kāi)放,把對(duì)電機(jī)控制的想法,算法和積累分享給所有用戶。

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在功能安全方面,客戶出口工業(yè)產(chǎn)品往往需要各種產(chǎn)品認(rèn)證,如SIL2、SIL3、CLASS B等。STM32能夠給用戶提供完整的已通過(guò)TUV 認(rèn)證的 SIL2/SIL3 軟件包和資料,適用于IEC61508 ,以及在此基礎(chǔ)上延申的更多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如 61800等。許多客戶已使用ST的軟件庫(kù),產(chǎn)品涉及BMS 、電機(jī)控制器、電梯控制器、伺服控制器等。ST的目標(biāo)是將功能安全性能涵蓋所有的STM32產(chǎn)品,將其打造成為針對(duì)功能安全的百寶箱。

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以優(yōu)秀的平臺(tái)化STM32產(chǎn)品戰(zhàn)略為依托, 以穩(wěn)健的工業(yè)客戶群為基礎(chǔ),以豐富強(qiáng)大的生態(tài)為有機(jī)組成,與客戶同目標(biāo),共成長(zhǎng),篤行致遠(yuǎn),這就是STM32最終的確定性!期待來(lái)年的STM32峰會(huì)上與你分享STM32平臺(tái)與生態(tài)的更多突破與創(chuàng)新!

THE END

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:STM32發(fā)展三大關(guān)鍵詞:戰(zhàn)略平臺(tái)化,客戶穩(wěn)健化,生態(tài)有機(jī)化

文章出處:【微信號(hào):STM32_STM8_MCU,微信公眾號(hào):STM32單片機(jī)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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