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第1章
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第1章
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
計(jì)算機(jī)?1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)?1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
20世紀(jì)以來(lái)人類最重大的科技發(fā)明當(dāng)數(shù)電子數(shù)字計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)改變了人們傳統(tǒng)的工作和生活方式。1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程20世紀(jì)以來(lái)人類最重1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡(1623-1662):在1642年發(fā)明了第一臺(tái)機(jī)械式加法機(jī)。該機(jī)由齒輪組成,靠發(fā)條驅(qū)動(dòng),用專用的鐵筆來(lái)?yè)軇?dòng)轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。
當(dāng)時(shí),19歲的帕斯卡為了幫助父親計(jì)算稅款,開始研究機(jī)械計(jì)算裝置,最后制成了手搖驅(qū)動(dòng)的齒輪進(jìn)位式計(jì)算器,可完成六位數(shù)字的加減法。
1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程法國(guó)物理學(xué)家帕1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨:在1673年發(fā)明了機(jī)械式乘除法器?;驹砝^承于帕斯卡的加法機(jī),也是由一系列齒輪組成,但它能夠連續(xù)重復(fù)地做加減法,從而實(shí)現(xiàn)了乘除運(yùn)算。據(jù)記載,萊布尼茲曾把自己的乘法機(jī)復(fù)制品送給康熙皇帝。
1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇:1822年,在歷經(jīng)10年努力終于發(fā)明了“差分機(jī)”。它有3個(gè)齒輪式寄存器,可以保存3個(gè)5位數(shù)字,計(jì)算精度可以達(dá)到6位小數(shù)。巴貝奇試圖發(fā)明功能更好的通用計(jì)算機(jī)
——分析機(jī),但最終失敗。
英國(guó)女?dāng)?shù)學(xué)家愛達(dá)(1815-1852):巴貝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片設(shè)計(jì)了世界上“第一件計(jì)算機(jī)程序”。她還建議分析機(jī)用二進(jìn)制存儲(chǔ)。預(yù)言分析機(jī)能唱歌、繪畫。英國(guó)詩(shī)人拜倫的女兒1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程圖靈機(jī):這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來(lái)是紙上談兵的簡(jiǎn)單機(jī)器,隱含了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中“存儲(chǔ)程序”的基本思想。半個(gè)世紀(jì)以來(lái),數(shù)學(xué)家們提出的各種各樣的計(jì)算模型都被證明是和圖靈機(jī)等價(jià)的。英國(guó)科學(xué)家阿蘭圖靈(理論計(jì)算機(jī)的奠基人1912-1954)控制器(含運(yùn)算功能)可在紙帶上左右移動(dòng)的讀寫頭,用于讀寫數(shù)據(jù)(輸入輸出設(shè)備)可無(wú)限延伸的紙帶。用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)(存儲(chǔ)器)姚期智:2000年首位獲獎(jiǎng)圖靈獎(jiǎng)的華裔學(xué)者1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程圖靈機(jī):這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來(lái)是紙上談1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程七十多年來(lái),現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然是“馮·諾依曼計(jì)算機(jī)”。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家
馮諾依曼(計(jì)算機(jī)鼻祖)
計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、
輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成;應(yīng)采用二進(jìn)制簡(jiǎn)化機(jī)器的電路設(shè)計(jì);采用“存儲(chǔ)程序”技術(shù),以便計(jì)算機(jī)能保存和自動(dòng)依次執(zhí)行指令。
馮·諾依曼:“如果不考慮巴貝奇、愛達(dá)和其他人早先提出的有關(guān)思想,計(jì)算機(jī)基本概念只能屬于阿蘭·圖靈”1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程七十多年來(lái),現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1946年由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī),取名ENIAC。由此誕生了“第一個(gè)電子的大腦”ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)重30噸,占地167m2,耗電150千瓦主要元件為電子管、繼電器,可保存80個(gè)字節(jié),每秒鐘做5000次加減法或400次乘法運(yùn)算。致命缺陷:沒(méi)有存儲(chǔ)程序。1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
第一代計(jì)算機(jī)
1946-1958年以電子管為主要元件代表機(jī)型:ENIAC
第二代計(jì)算機(jī)
1958-1964年以晶體管為主要元件采用晶體管的第二代電子計(jì)算機(jī)IBM7090型1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程第一代計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī)采1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
第四代計(jì)算機(jī)
1971年至今以大規(guī)模/超大集成電路為主要元件巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)以及便攜機(jī)
未來(lái)的第五代計(jì)算機(jī)是智能計(jì)算機(jī)
第三代計(jì)算機(jī)
1964-1971年以集成電路為主要元件采用集成電路的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)IBM360型電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代。1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程第四代計(jì)算機(jī)未來(lái)的第五代計(jì)1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類運(yùn)算速度快計(jì)算精度高存儲(chǔ)容量大具有邏輯判斷能力按照程序自動(dòng)運(yùn)行計(jì)算機(jī)特點(diǎn)1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類運(yùn)算速度快計(jì)算精度高存儲(chǔ)容量大巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)工作站服務(wù)器嵌入式計(jì)算機(jī)按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)工作站服務(wù)器嵌入式計(jì)算機(jī)按計(jì)算機(jī)規(guī)模1.1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理過(guò)程與實(shí)時(shí)控制人工智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)程通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)電子商務(wù)、政務(wù)1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理過(guò)程與實(shí)時(shí)控制人1.1.4未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
1、計(jì)算機(jī)正向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。①巨型化
存儲(chǔ)容量大、運(yùn)算速度達(dá)每秒百萬(wàn)億、千萬(wàn)億次的巨型機(jī)是衡量一個(gè)國(guó)家科技實(shí)力的指標(biāo)之一。
2009年,我國(guó)成功研制出每秒1206萬(wàn)億次的“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī),成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)能夠研制千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)的國(guó)家。2013年,“天河二號(hào)”每秒33.86千萬(wàn)億次,世界第一。美洲豹(美國(guó))
走鵑(美國(guó))
海妖(美國(guó))
尤金(歐洲)
天河二號(hào)(中國(guó))2013年全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.4未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1、計(jì)算機(jī)正向巨型化、③網(wǎng)絡(luò)化
通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可共享遠(yuǎn)程資源,實(shí)現(xiàn)通信和合作。②微型化
計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器,而是個(gè)人的信息機(jī)器。③網(wǎng)絡(luò)化通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可共享遠(yuǎn)程資源,實(shí)④智能化
智能計(jì)算機(jī)將是一種具有類似于人的思維能力,能聽會(huì)說(shuō),能想會(huì)做,能代替人的體力勞動(dòng)以及腦力勞動(dòng)的智能機(jī)器人。
⑤多媒體化
利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳播技術(shù)綜合處理文本、圖像、圖形、聲音、視頻等。1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程④智能化智能計(jì)算機(jī)將是一種具1.1.4未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)2.未來(lái)新型計(jì)算機(jī)
①量子計(jì)算機(jī)
可同時(shí)處在多個(gè)狀態(tài),而不像傳統(tǒng)只能處于0或1的二進(jìn)制狀態(tài)。1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.4未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)①量子計(jì)算機(jī)
②生物計(jì)算機(jī)
芯片由蛋白質(zhì)構(gòu)成,運(yùn)算速度快10萬(wàn)倍,自身調(diào)節(jié)、自我修復(fù)、自我再生。
成為人體的一部分,會(huì)思考!1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程②生物計(jì)算機(jī)芯片由蛋白質(zhì)構(gòu)成,運(yùn)算速度③光子計(jì)算機(jī)
光子取代電子,速度快、儲(chǔ)量大、抗干擾。
未來(lái)運(yùn)算速度比目前超級(jí)計(jì)算機(jī)快1000-10000倍!1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程③光子計(jì)算機(jī)光子取代電子,速度快、儲(chǔ)量大作業(yè)
預(yù)習(xí)第一章其余章節(jié)作業(yè)預(yù)習(xí)第一章其余章節(jié)第1章
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第1章
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計(jì)算機(jī)?1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)?1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
20世紀(jì)以來(lái)人類最重大的科技發(fā)明當(dāng)數(shù)電子數(shù)字計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)改變了人們傳統(tǒng)的工作和生活方式。1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程20世紀(jì)以來(lái)人類最重1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡(1623-1662):在1642年發(fā)明了第一臺(tái)機(jī)械式加法機(jī)。該機(jī)由齒輪組成,靠發(fā)條驅(qū)動(dòng),用專用的鐵筆來(lái)?yè)軇?dòng)轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。
當(dāng)時(shí),19歲的帕斯卡為了幫助父親計(jì)算稅款,開始研究機(jī)械計(jì)算裝置,最后制成了手搖驅(qū)動(dòng)的齒輪進(jìn)位式計(jì)算器,可完成六位數(shù)字的加減法。
1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程法國(guó)物理學(xué)家帕1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨:在1673年發(fā)明了機(jī)械式乘除法器。基本原理繼承于帕斯卡的加法機(jī),也是由一系列齒輪組成,但它能夠連續(xù)重復(fù)地做加減法,從而實(shí)現(xiàn)了乘除運(yùn)算。據(jù)記載,萊布尼茲曾把自己的乘法機(jī)復(fù)制品送給康熙皇帝。
1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇:1822年,在歷經(jīng)10年努力終于發(fā)明了“差分機(jī)”。它有3個(gè)齒輪式寄存器,可以保存3個(gè)5位數(shù)字,計(jì)算精度可以達(dá)到6位小數(shù)。巴貝奇試圖發(fā)明功能更好的通用計(jì)算機(jī)
——分析機(jī),但最終失敗。
英國(guó)女?dāng)?shù)學(xué)家愛達(dá)(1815-1852):巴貝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片設(shè)計(jì)了世界上“第一件計(jì)算機(jī)程序”。她還建議分析機(jī)用二進(jìn)制存儲(chǔ)。預(yù)言分析機(jī)能唱歌、繪畫。英國(guó)詩(shī)人拜倫的女兒1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程圖靈機(jī):這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來(lái)是紙上談兵的簡(jiǎn)單機(jī)器,隱含了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中“存儲(chǔ)程序”的基本思想。半個(gè)世紀(jì)以來(lái),數(shù)學(xué)家們提出的各種各樣的計(jì)算模型都被證明是和圖靈機(jī)等價(jià)的。英國(guó)科學(xué)家阿蘭圖靈(理論計(jì)算機(jī)的奠基人1912-1954)控制器(含運(yùn)算功能)可在紙帶上左右移動(dòng)的讀寫頭,用于讀寫數(shù)據(jù)(輸入輸出設(shè)備)可無(wú)限延伸的紙帶。用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)(存儲(chǔ)器)姚期智:2000年首位獲獎(jiǎng)圖靈獎(jiǎng)的華裔學(xué)者1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程圖靈機(jī):這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來(lái)是紙上談1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程七十多年來(lái),現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然是“馮·諾依曼計(jì)算機(jī)”。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家
馮諾依曼(計(jì)算機(jī)鼻祖)
計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、
輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成;應(yīng)采用二進(jìn)制簡(jiǎn)化機(jī)器的電路設(shè)計(jì);采用“存儲(chǔ)程序”技術(shù),以便計(jì)算機(jī)能保存和自動(dòng)依次執(zhí)行指令。
馮·諾依曼:“如果不考慮巴貝奇、愛達(dá)和其他人早先提出的有關(guān)思想,計(jì)算機(jī)基本概念只能屬于阿蘭·圖靈”1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程七十多年來(lái),現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1946年由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī),取名ENIAC。由此誕生了“第一個(gè)電子的大腦”ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)重30噸,占地167m2,耗電150千瓦主要元件為電子管、繼電器,可保存80個(gè)字節(jié),每秒鐘做5000次加減法或400次乘法運(yùn)算。致命缺陷:沒(méi)有存儲(chǔ)程序。1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
第一代計(jì)算機(jī)
1946-1958年以電子管為主要元件代表機(jī)型:ENIAC
第二代計(jì)算機(jī)
1958-1964年以晶體管為主要元件采用晶體管的第二代電子計(jì)算機(jī)IBM7090型1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程第一代計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī)采1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程
第四代計(jì)算機(jī)
1971年至今以大規(guī)模/超大集成電路為主要元件巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)以及便攜機(jī)
未來(lái)的第五代計(jì)算機(jī)是智能計(jì)算機(jī)
第三代計(jì)算機(jī)
1964-1971年以集成電路為主要元件采用集成電路的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)IBM360型電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代。1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程第四代計(jì)算機(jī)未來(lái)的第五代計(jì)1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類運(yùn)算速度快計(jì)算精度高存儲(chǔ)容量大具有邏輯判斷能力按照程序自動(dòng)運(yùn)行計(jì)算機(jī)特點(diǎn)1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類運(yùn)算速度快計(jì)算精度高存儲(chǔ)容量大巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)工作站服務(wù)器嵌入式計(jì)算機(jī)按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)工作站服務(wù)器嵌入式計(jì)算機(jī)按計(jì)算機(jī)規(guī)模1.1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理過(guò)程與實(shí)時(shí)控制人工智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)程通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)電子商務(wù)、政務(wù)1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理過(guò)程與實(shí)時(shí)控制人1.1.4未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
1、計(jì)算機(jī)正向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。①巨型化
存儲(chǔ)容量大、運(yùn)算速度達(dá)每秒百萬(wàn)億、千萬(wàn)億次的巨型機(jī)是衡量一個(gè)國(guó)家科技實(shí)力的指標(biāo)之一。
2009年,我國(guó)成功研制出每秒1206萬(wàn)億次的“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī),成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)能夠研制千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)的國(guó)家。2013年,“天河二號(hào)”每秒33.86千萬(wàn)億次,世界第一。美洲豹(美國(guó))
走鵑(美國(guó))
海妖(美國(guó))
尤金(歐洲)
天河二號(hào)(中國(guó))2013年全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜1.1計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程1.1.4未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1、計(jì)算機(jī)正向巨型化、③網(wǎng)絡(luò)化
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