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    存內計算之路——道阻且長,行則將至

    Carol Li ? 來源:電子發燒友網 ? 作者:李彎彎 ? 2022-05-24 00:02 ? 次閱讀

    電子發燒友網報道(文/李彎彎)如今隨著技術發展,計算任務越來越復雜,而在馮諾依曼架構中,數據需要在存儲、內存、緩存、計算單元中不斷搬運,造成大部分時間、帶寬、緩存、功耗都消耗在數據搬運上,而不是計算上,因此存儲墻成了一個越來越嚴重的問題。

    存內計算,故名思義就是把計算單元嵌入到內存當中,理想中是可以完美解決存儲墻的問題,近幾年,三星、SK海力士、臺積電、英特爾、美光、阿里等半導體領域巨頭都在積極研發,許多新興企業也陸續加入進來,并取得了不錯進展。

    面對打得火熱的存內計算,也有人認為,存內計算可能行不通,有幾個方面的原因:一是AI算法模型的容量比較大,而這個在存儲器里面做計算,成本會非常高;二是受限于存儲芯片的工藝,比如說密度要做到很高,良品率要比較高,工藝就比較難以做到。

    那么存內計算到底可不可行?存內計算未來的市場機會點在哪里?蘋芯科技CEO楊越在接受電子發燒友采訪時,針對在存儲器內做計算成本不會太高,存儲芯片工藝能不能行,存內計算的主要的應用場景方向,做了詳細的分享和解答。

    存內計算到底可不可行


    針對“AI算法模型的容量比較大,而這個在存儲器里面做計算,成本會非常高”的疑問,楊越解釋道,有人認為在存儲器里面做計算,成本會高,是因為他們認為要容下非常多網絡參數,就需要把存儲器做得非常大,存儲器做大就意味著成本高。

    針對這個問題,楊越表示目前已經有很多方法可以解決。

    第一,在算法模型上進行解決,即將網絡模型輕量化,比如知識蒸餾,簡單來說就是減少算法模型中的參數的存儲需求,目前已經有很多非常成熟的方法,比如CNN壓縮,就是屬于這一類。

    蘋芯科技以S200為基礎搭建的功能演示平臺,在這個演示系統里,就采用了其中一種基于神經網絡架構搜索NAS的方法來得到輕量化的模型,而且能完成非常高的識別率,可以達到99%的關鍵字識別功能。S200是蘋芯首款可商用的存內計算芯片,以S200為基礎搭建功能演示平臺,目的是演示在28nm工藝節點上的存內計算可以跑通端對端的神經網絡。

    第二,從可擴展的架構設計上著手。楊越表示我們可以試圖打破將整個算法模型必須同時全部加載到內存中之后,才可以開始計算的固化假設。相應地,一個好的存算架構是可以支持以計算負載為主或以存儲負載為主的不同任務,從而形成一個基于存內計算的向上適配能力強的算力平臺。

    第三,可以通過使用新型存儲器解決這個問題,包括磁性存儲器MRAM和憶阻器RRAM,相比于SRAM來說,MRAM和RRAM都有更高的存儲密度,所以從存儲單元介質本身就可以做到更大,這樣可以達到存儲更多計算參數的目的。

    可以看到,從這三個方面著手,都可以達到解決AI算法模型太大,存儲器要放下這么多數據,需要把存儲器做得很大,從而帶來成本高的問題。

    針對存儲芯片的工藝可能帶來限制的問題,楊越談到,蘋芯科技主要是基于SRAM的存內計算,目前SRAM的工藝已經非常成熟,就存儲器器件本身來說,市面上已經有7nm、5nm的產品,成熟工藝的良率很有保證。

    “另外,對于新型存儲器MRAM和RRAM,頭部代工廠也已經有22nm甚至更高制程的量產線?!睏钤秸f,所以在他看來,存內計算技術可以跟隨新型存儲器器件本身的技術逐步共同走向成熟。

    另外需要提到的一點是,新型存儲器MRAM和RRAM雖然可以解決容量不大這個問題,但是作為一個新的產品類型,還存在一些挑戰,比如在可靠性,耐用性上存在一些挑戰。不過楊越預計在近期未來新型存儲就會達到商業成熟化的程度。

    蘋芯科技雖然成立時間不長,但是團隊在創業前期就已經有很長時間的積累,存內計算是一項技術壁壘非常高的工程,而蘋芯科技在包括從底層內存器件的物理特性的理解,到上層芯片架構的設計,再到最后產品落地成本的控制上都有足夠的積累,在各個技術棧都有自己的IP,蘋芯科技也是第一個擁有工業級28nm SRAM存內計算加速單元DEMO的團隊,并首次利用RRAM存內計算完成基于LeNet的CIFAR10的識別任務。

    蘋芯科技下一代芯片S300已從代工廠回片,據楊越介紹,目前工程團隊,正在進行相應的測試和展示工作,相較于S200,S300具有更強大的計算能力,可以兼容更多網絡模型,從而支持更豐富的邊緣端應用場景。

    存內計算的機會點在哪里


    我們知道,存內計算有多種不同的技術路線,每個技術路線各有特點,比如Flash的優點是密度比較高,DRAM成本會比較低,磁性存儲器MRAM、憶阻器RRAM除了存儲密度比較高之外,功耗也比較低,楊越說:“這兩類新型存儲器MRAM和RRAM代表著存內計算的未來?!辈贿^因為是新技術,就如上文所言,在工藝成熟度和商業化上還需要一些耐心。

    蘋芯科技采用的是SRAM+MRAM和RRAM混合技術路線。楊越解釋說:“之所以選擇這樣的技術路線,背后的原因是,SRAM作為讀寫速度最快的內存介質,具備很多優勢,比如,它可以向更先進的制程節點兼容,具備高能效比的計算優勢,同時它又不存在其他非易失性存儲所具備的耐久性問題,更重要的是,基于SRAM的設計方案,可以支持純數字化設計,從而能夠解決很多應用場景所關心的精度問題?!?br />
    蘋芯選擇新型存儲器,一是因為它具有高性能天花板,二是這也有利于團隊核心成員更好地發揮過往的技術積累和工程經驗。

    存內計算未來的應用個機會點在哪里呢?現在很多具有AI計算功能的芯片,包括GPU、FPGA以及NPU、SOC等,都是基于傳統的馮諾伊曼架構設計的,會受到存儲墻、功耗墻的約束,這就導致他們在絕對計算上很強,但在整個計算效率上存在天花板。

    而存內計算就可以彌補這些問題,短期來看,存內計算的主要市場機會主要會出現在端側的產品上,因為存內計算的技術優勢,能夠提供比較高的計算效率和比較低的功耗,比如可穿戴設備、智能家居等是非常適合存內計算的應用方向。

    長期來看,隨著新型存儲器工藝的成熟,它不但會給低功耗的市場帶來機會,同時會把計算能力提升2-3個量級,讓存內計算的應用擴展到更多場景中,比如在一些用電量受限,但對絕對算力仍然有要求的場景層面,存內計算就可以給客戶帶來差異化的選擇機會。

    小結

    如Gardner曲線的解讀,任何新興技術在發展初期都會經歷一些起伏,尤其像存內計算這種在底層上有巨大突破的技術,從最初的熱捧,到發展期的理性,到成長期的企穩上升,再到最后產品商業化。扎實的技術背景和可靠的工程化能力,是存內計算企業立足市場并獲得客戶認可的重要基礎。我們期待著更多更好的技術與產品,為智能化場景描繪出更美好的未來。

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      FPGA國產化替代?

      憑著“可編程性”和“靈活性”等特性,FPGA近幾年在5G通信、人工智能等具有較頻繁的迭代升級周期、較大的技術不確定性的領域大放異彩。
      的頭像 發表于 12-14 09:54 ?1639次閱讀

      顏卿分享均聯智全球化座艙解決方案演進之路

      2020深圳國際未來汽車及技術展第三屆汽車座艙電子產業峰會于9月10日在深圳國際會展中心舉辦。均聯智行前瞻研發總監顏卿在會上分享了《均聯智全球化座艙解決方案演進之路》,以下為演講主要內容。 大家
      的頭像 發表于 09-23 11:56 ?1636次閱讀

      區塊鏈行業發展,理性認識區塊鏈互操作

      區塊鏈作為一種分布式賬本技術,以其多方共識、分布式存儲、難以篡改等特點,在促進數據共享、提升協同效率、建立可信體系方面具有廣闊的應用前景,已在金融科技、政務民生、司法存證、供應鏈協同、稅務發票、版權保護等領域得到一定程度的應用。但隨著區塊鏈在各行各業應用廣度和深度的不斷拓展,不同鏈系統之間互操作難、上層應用與底層鏈對接切換難、鏈上鏈下可信交互難的問題日益突出
      發表于 08-14 11:08 ?848次閱讀

      人工智能開始走向‘衰落’了,是真的嗎?

      近年來,AI飛速發展,從“實驗”走向“實用”,從AI事業的“羞于表達”到“引以為傲”。然而真正將人的智慧賦予機器,讓機器站在人的肩膀上學習,。
      發表于 07-15 08:22 ?1406次閱讀

      自動駕駛 但奧迪目前至少在中國上路了

      日前,奧迪中國研發團隊于延崇高速公路一封閉路段進行了乘用車編隊的L4自動駕駛及網聯汽車相關演示,覆蓋7個高速公路駕駛場景,在自動駕駛測試領域取得里程碑式進展。本次演示是奧迪首次進行車輛編隊行駛自動駕駛測試。
      發表于 12-31 09:29 ?424次閱讀

      刷臉支付為人們提供便利 但普及之路

      作為人臉識別技術一種廣泛的應用方式,“刷臉”支付在2018年全面提速商用,正不斷融入日常生活之中。業內人士預測,隨著AI技術的不斷落地,以“刷臉”支付為代表的生物支付將成為主流,并有望在實體店里迎來大規模商用,“靠臉吃飯”在許多城市已經成為現實。
      發表于 12-16 09:40 ?548次閱讀

      國產造車新勢力步履維艱 新能源汽車賽道“

      其實不止蔚來,其他新能源汽車企業的日子也不好過。數據顯示,2019年10月,新能源汽車銷量同比下降45.6%,市場銷量連續3月同比下跌。其中多家新能源車企與汽車供應商被曝出現經營困難問題,停產欠薪的消息層出不窮。
      發表于 12-10 11:24 ?475次閱讀

      請問這三代碼是固定這樣寫的嗎?

      u8 IPRADDR=NVIC_Channel/4;//每組只能4個,得到組地址 u8 IPROFFSET=NVIC_Channel%4;//在組的偏移 IPROFFSET=IPROFFSET*8+4; //得到偏移的確切位置這三代碼是固定這樣寫的嗎?????????
      發表于 10-24 21:34

      首款可編程憶器AI計算機研發成功

      密歇根大學研發成功第一臺可編程的憶計算機,它不僅是一個通過外部計算機運行的憶器陣列,而且還是可以在智能手機等小型設備上進行 AI 處理的計算機。
      發表于 08-22 17:57 ?543次閱讀

      計算器及圖片添加文字應用工具分享!

      來來來~~~~~~~~~~~~~~~~來瞧一瞧!看一看咯!下載不用錢!下載真的不用錢!誰下誰知道,用過的都說很好用!耶~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~圖片添加文字.rar (26.58 KB )熱計算器.rar (197.27 KB )
      發表于 08-16 04:35

      CAD圖紙中弧和陰影面積怎么計算?

        當我們在使用浩辰CAD軟件繪制圖紙時,經常會因為各種需求,而要計算一些相關圖形對象的長度、面積等,具體該如何操作呢?那浩辰CAD中繪圖時如何計算圖紙中弧和陰影部分面積呢?今天就為大家簡單介紹下
      發表于 07-08 00:40

      華為進軍虛擬觸控技術產品化

      最近,華為公司公布了一項新的專利申請。該專利顯示,華為有望在其智能手表中運用創新技術,將手表屏幕內容投射在用戶手背上,用戶可以在手背顯示的屏幕內容上進行輸入。
      發表于 06-12 16:16 ?876次閱讀

      4通和8通3V微功耗采樣12位串I/OA/D轉換器

      LTC1598L的典型應用 -4通和8通,3V微功耗采樣12位串I / O A / D轉換器
      發表于 06-10 09:31

      智能駕駛轉型之路隱憂

      同汽車整車企業一樣,很多汽車零部件企業也在向智能化、網聯化方向轉型,其中也包括德賽西威(SZ:002920)公司。這家專注于汽車電子領域企業的轉型之路也同樣充滿挑戰。
      的頭像 發表于 06-08 11:49 ?1933次閱讀

      美的海信格蘭仕華為康佳酷開上演攻守

      ,則將至。在中國家電市場持續低迷的常態化通道中,如何調結構、以創新產品和模式促進產業高質量增長,如今成為家電行業各界熱議的核心議題。
      發表于 06-04 10:11 ?1360次閱讀

      無智能不生活的時代 智能家居的普及之路

      無智能不生活的時代,人工智能、物聯網、大數據等各種高新技術帶動了智能產品的興盛,從智能手機到智能鎖,從智能音箱到智能機器人,潛移默化地改變著人們的工作和生活方式。
      發表于 04-17 08:55 ?674次閱讀

      物聯網時代IPv6取代IPv4之路

      在物聯網的三大層次中,感知層作為物聯網識別物體、采集信息的來源,成為物聯網的關鍵。據相關數據顯示,攝像機采集的數據信息占據全世界物聯網數據的約一半以上的存儲量。
      的頭像 發表于 02-20 14:25 ?3906次閱讀

      器的資料介紹

      當復位輸入為假輸入為真時,輸出為真。無論鎖器輸入如何,輸出仍然是真實的,直到復位輸入為真。
      發表于 02-11 08:00 ?6次下載
      鎖<b>存</b>器的資料介紹

      工業互聯網發展““,培育工業APP是落地關鍵

      互聯網平臺,助力傳統制造業智能化轉型升級。盡管工業互聯網平臺賦能制造業仍是““,但這也意味著未來廣闊的發展空間。路雖遠,則將至。本文作者:胡慧琳,格創東智解決方案架構師(轉載請注明作者及來源)
      的頭像 發表于 01-10 13:40 ?2068次閱讀

      MiniLED倒裝結構設計成高良率之路上的首關卡 大角度方案仍挑戰

      對MiniLED這類小間距顯示芯片來說,倒裝結構的設計是業界通往高良率之路上的首關卡。與普遍應用于LED芯片領域最主流的正裝技術不同,倒裝技術由于無需在電極上打金線,能夠節約很多成本,因此非常適合MiniLED這類超小空間密布的應用需求。
      發表于 01-02 10:32 ?2547次閱讀

      74hc138編譯器和一個鎖器怎么實現數碼管全亮數字循環變換

      74hc138編譯器和一個鎖器怎么實現數碼管全亮數字循環變換?
      發表于 09-23 14:58

      “中國芯”戰略之路 SSD芯片初見成效

      “中國芯”戰略之路,踏入這個賽道的攻堅者們需要十年如一日的技術突破,需要集合產業勢能,共同協作,方能建立中國核心技術真正的競爭力。
      的頭像 發表于 09-19 09:46 ?3341次閱讀

      沃特瑪“斷臂自救”,未來

      沃特瑪強調,目前僅是深圳沃特瑪發布停工通知,行政人員先停工,在停工期間仍有少量一線員工留守,以便完成目前現有的訂單生產,其余城市的沃特瑪工廠不受影響
      的頭像 發表于 07-04 16:13 ?3282次閱讀

      請問兩個核同時data sorting數方式時間較長會引起了DDR3 EMIF的總線沖突嗎?

      的另一部分。兩個核的處理流程一樣,Core0的EDMA用的是CC0,Core1的EDMA用的是CC1,基本流程如下(其中取數時間大約7000ns;算術時間大約80000ns;數時間大約
      發表于 06-25 07:14

      回看VR發展前行路道,VR面臨的技術瓶頸

      VR很酷,但是它從誕生之日起,就存在著先天不足。重度VR沉浸體驗,多由PC提供支持,需要使用線纜連接頭顯和PC。而為了獲得沉浸式體驗,用戶不得不蒙上雙眼置身于完全封閉的環境中,對周圍一無所知。束縛感、安全感成為了阻礙人們體驗的一關卡。
      的頭像 發表于 04-24 09:26 ?8420次閱讀

      如何讓義肢造福人類?

      我們來想象一下這樣一幅畫面:某天,你在醫院中醒過來,你已經記不清發生了什么,但是你驚恐地發現左手已經不在了,醫生告訴你你剛剛經歷了一場車禍。從那時起,你失去了你的左手,你很絕望。你發現生活中99%的事都要靠手來完成,這時,你想到了機器人義肢,也許它能夠幫你。 在你朋友的建議下,你來 到附近的康復中心,裝上了假肢。假肢完美地貼合你的身體,你很滿意,你還是像正常
      的頭像 發表于 03-29 15:02 ?3209次閱讀

      冷油位置對柴油機活塞溫度場的影響研究

      針對柴油機活塞溫度過高的問題,以某增壓型柴油機活塞為研究對象,結合活塞溫度場試驗結果,在對活塞溫度場計算模型進行驗證的基礎之上,在活塞上加開了冷油,得到了活塞降溫冷卻效果。通過軸向和徑向移動活塞
      發表于 02-26 11:34 ?0次下載

      中國“芯”機遇“新挑戰”未來

      我國是世界上對芯片需求量最大的國家,不管是手機,電腦等所有的電子產品都是需要芯片,但是國產芯片的使用率卻僅有一成,大部分都還是依賴進口,芯片產業被比喻為信息產業發展的“心臟”,中國強“芯”之路,任重道遠。
      發表于 01-30 08:57 ?1321次閱讀

      不到一周跌40% 比特幣從網絡走進現實_以太坊殺出:價值創歷史新高

      本文主要介紹了比特幣不到一周跌40% 比特幣從網絡走進現實_比特幣開年跌不休,以太坊殺出:價值創歷史新高?!耙粋€比特幣倒下,千千萬萬個比特幣補位上來”。價格暴漲背后是以比特幣之名的沉渣泛起
      的頭像 發表于 01-04 10:55 ?3075次閱讀

      三星石墨烯電池商業化

      【高工鋰電】石墨烯做負極材料不太可能。未來石墨烯也許可以用做導電劑。但需注意的是,與其他類型導電劑相比,造價昂貴的石墨烯用做導電劑時的性價比是否更好還未可知。
      的頭像 發表于 12-05 09:11 ?3480次閱讀

      結溫計算與低熱LED探討

        本文介紹了如何計算結溫,并說明熱的重要性。文中探討了較低熱LED封裝替代方法,如芯片級和板載(COB)設計,并介紹了影響散熱器性能的因素。
      發表于 09-18 19:32 ?11次下載
      結溫<b>計算</b>與低熱<b>阻</b>LED探討

      設備在標準電網范圍使用都能正常工作,故障少、壽命

      一些進口設備, 它們都是按照國際標準電網環境指標 設計的,這些設備在標準電網范圍使用都能正常工作,故障少、壽命。但在我國的電 網條件下使用則會出現工作不穩定、故障率高、壽命縮短等情況。其原因主要
      發表于 09-08 16:42

      初入職場的IT新手,珍惜

      初入職場的IT新手,珍惜作為一個技術管理者,不可避免地接收一些初入職場的新手,能珍惜目前工作崗位的人,寥寥無幾。企業缺乏大量的會干的人,很難找到合適的人,而另一方面,大量的學校畢業生在找不到
      發表于 08-23 16:02

      我還在這里,然而諾基亞8你去了哪里?

      在MWC,擁有滿滿情懷的諾基亞展示了四個新的智能手機。雖然重整旗鼓之路,但不要忘記諾基亞6在中國一分鐘便賣完了。呼聲最高的諾基亞8并沒有出現
      發表于 02-28 16:38 ?790次閱讀

      全球科技PK,百度將成AI領導者

      近日,《紐約時報》發文對比了中美兩國人工智能的發展水平,認為在人工智能技術方面,美國已經不再具備戰略性壟斷優勢。與此同時,文章稱贊了中國企業在人工智能商業化取得的進展,并認為百度將成為人工智能的全球領導者。
      發表于 02-07 16:03 ?306次閱讀

      芯片熱計算及散熱器、片的選擇

      芯片熱計算及散熱器、片的選擇
      發表于 01-12 21:52 ?76次下載

      雙重挑戰圍攻 2017我國機器人市場珍惜

      已連續三年成為全球最大機器人市場的中國,正在借助世界的力量實現制造業的轉型升級,機器人產業發展前景不可小覷。那么,2017年我國機器人產業各細分領域前景如何? 雙重挑戰圍攻 2017我國機器人市場珍惜 隨著智能制造十三五的落地,機器人、自動化智能化生產系統解決方案等新興行業將迎來發展新機遇。
      發表于 12-26 13:45 ?424次閱讀

      雙12來飛凌 開發之路伴你

      12月12日—16日,飛凌嵌入式將迎來一次真正有利于工程師學習與開發的優惠活動,讓飛凌的開發平臺在嵌入式的學習與開發之路上與您相伴而行。飛凌開發板的品質廣受業內好評,恰逢此次活動,如果您正在考慮選購
      發表于 12-09 18:55

      華為打入5G核心標準

      在3GPPRAN187次會議關于5G短碼方案討論中,中國華為推薦的PolarCode(極化碼)方案獲得認可,成為5G控制信道eMBB場景編碼的最終解決方案。
      發表于 11-21 09:53 ?419次閱讀

      求助計算一個CFOA的寬

      普通學生一枚,專業課老師讓分組幾個人找一個已有的電路,然后對電路進行計算,然后仿真出結果,但是我不知道該怎么計算這個電路中各個管子的寬比,還請各位大神指點一二,十分感謝
      發表于 05-07 14:03

      計算

      公式中,Tcmax =Tj - P*Rjc 的公式是在假設散熱片足夠大而且接觸足 夠 良好的情況下才 成 立的,否則還應該 寫成 Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa
      發表于 03-15 10:58 ?25次下載

      尋找工作中,工作不易得,珍惜

      尋找工作中,工作不易得,珍惜
      發表于 09-01 21:06

      8位MCU——珍惜!

      的100MIPS的8位MCU,Sleep Mode電流10nA,Active Mode電流160uA/MHz,這些特性在很多應用中都足夠了。 研討會上,世強楊工就花了很大篇幅分享基于100MIPS的8位MCU的世強創新設計與應用。套用馬伊琍JJ的話,8位MCU——珍惜吧,O(∩_∩)O~。。。。。。。
      發表于 06-26 17:32

      ”在,更重要——原,大容量

      的游戲,這種大型的聯機游戲在W11C上完全可以流暢運行,足以體現了W11C比較強勁的“”涵。所以說,國產很多時候依舊可以做出來性價比很高的產品,原就是這條路上的一個典型風向標。最后,來看看W11C
      發表于 06-17 23:14

      4G頻率不易,珍惜

      ”。移動通信與固定通信相比有約束條件,頻率是一個很大問題,沒有足夠頻率就很難實現信號覆蓋?! ∧壳?,中國移動網絡頻率是2.1Ghz,CDMA是800Mhz,這兩個頻率差近3倍,那么移動的建網費用就要高3倍。鄔賀銓說,“4G容易,頻率不易,珍惜?!?/div>
      發表于 04-21 16:54

      的辨別方法

      ,就是若干個參數完全相同的電阻,排有8腳的,9腳的,10腳的等等。那么,如何辨別不同引腳數的排呢?當我們拿到排之后,可以看到排上面有一字。下面我們介紹下:排的命名方式為:電路類型阻值
      發表于 11-20 03:41

      中秋將至 我在這里祝大家中秋節快樂

      `中秋將至 我在這里祝大家中秋節快樂`
      發表于 09-17 15:37

      如何計算一個文本文件共有多少?

      如何計算一個文本文件共有多少?
      發表于 03-09 13:49

      如何計算一個文本文件共有多少?

      如何計算一個文本文件共有多少?
      發表于 03-09 13:46

      放大器帶寬計算方法

      本文得出了互放大器的帶寬計算方法,為互放大器提供了基本指導。在滿足式(18)的條件下,互放大器的增益與帶寬的平方乘積近似為一常數。在電路設計時,為了滿足帶寬的設計
      發表于 07-11 11:37 ?6362次閱讀
      互<b>阻</b>放大器帶寬<b>計算</b>方法

      TCL董事坦言實施3+1業架構調控三網融合議案

      TCL董事坦言實施3+1業架構調控三網融合議案
      發表于 03-05 09:09 ?616次閱讀

      導線測量計算

      導線測量的計算1、坐標方位角的推算2、坐標正算公式3、坐標反算公式
      發表于 06-23 19:29 ?50次下載

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