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c语言中free的用法如何工作c语言中free的用法:malloc()和free()

1、函数原型及说明:

void *malloc(long NumBytes):该函数分配了NumBytes个字节,并返回了指向这块内存的指针。如果分配失败,则返回一个空指针(NULL)。

关于分配失败的原因,应该有多种,比如说空间不足就是一种。

void free(void *FirstByte):该函数是将之前用malloc分配的空间还给程序或者是操作系统,也就是释放了这块内存,让它重新得到自由。

2、函数的用法:

其实这两个函数用起来倒不是很难,也就是malloc()之后觉得用够了就甩了它把它给free()了,举个简单例子:

程序代码:

// Code...

char *Ptr = NULL;

Ptr = (char *)malloc(100 * sizeof(char));

if (NULL == Ptr)

{

exit (1);

}

gets(Ptr);

// code...

free(Ptr);

Ptr = NULL;

// code...

就是这样!当然,具体情况要具体分析以及具体解决。比如说,你定义了一个指针,在一个函数里申请了一块内存然后通过函数返回传递给这个指针,那么也许释放这块内存这项工作就应该留给其他函数了。

3、关于函数使用需要注意的一些地方:

A、申请了内存空间后,必须检查是否分配成功。

B、当不需要再使用申请的内存时,记得释放;释放后应该把指向这块内存的指针指向NULL,防止程序后面不小心使用了它。

C、这两个函数应该是配对。如果申请后不释放就是内存泄露;如果无故释放那就是什么也没有做。释放只能一次,如果释放两次及两次以上会

出现错误(释放空指针例外,释放空指针其实也等于啥也没做,所以释放空指针释放多少次都没有问题)。

D、虽然malloc()函数的类型是(void *),任何类型的指针都可以转换成(void *),但是最好还是在前面进行强制类型转换,因为这样可以躲过一

些编译器的检查。

好了!最基础的东西大概这么说!现在进入第二部分:

c语言中free的用法:malloc()到底从哪里得来了内存空间

1、malloc()到底从哪里得到了内存空间?答案是从堆里面获得空间。也就是说函数返回的指针是指向堆里面的一块内存。

操作系统中有一个记录空闲内存地址的链表。当操作系统收到程序的申请时,就会遍历该链表,然后就寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后就将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序。就是这样!

说到这里,不得不另外插入一个小话题,相信大家也知道是什么话题了。什么是堆?说到堆,又忍不住说到了栈!什么是栈?下面就另外开个小部分专门而又简单地说一下这个题外话:

2、什么是堆:堆是大家共有的空间,分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间,局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程初始化的通过上面对概念的描述,可以知道:

栈是由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。

堆一般由程序员分配释放,若不释放,程序结束时可能由OS回收。注意这里说是可能,并非一定。所以我想再强调一次,记得要释放!

注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。(这点我上面稍微提过)值得关注,windows会用到系统的堆吗。

所以,举个例子,如果你在函数上面定义了一个指针变量,然后在这个函数里申请了一块内存让指针指向它。实际上,这个指针的地址是在栈上,但是它所指向的内容却是在堆上面的!这一点要注意!所以,再想想,在一个函数里申请了空间后,比如说下面这个函数:

程序代码:

// code...

void Function(void)

{

char *p = (char *)malloc(100 * sizeof(char));

}

就这个例子,千万不要认为函数返回,函数所在的栈被销毁指针也跟着销毁,申请的内存也就一样跟着销毁了!这绝对是错误的!因为申请的内存在堆上,而函数所在的栈被销毁跟堆完全没有啥关系。所以,还是那句话:记得释放!

3、free()到底释放了什么

这个问题比较简单,其实我是想和第二大部分的题目相呼应而已!哈哈!free()释放的是指针指向的内存!注意!释放的是内存,不是指针!这点非常非常重要!指针是一个变量,只有程序结束时才被销毁。释放了内存空间后,原来指向这块空间的指针还是存在!只不过现在指针指向的内容的垃圾,是未定义的,所以说是垃圾。因此,前面我已经说过了,释放内存后把指针指向NULL,防止指针在后面不小心又被解引用了。非常重要啊这一点!

好了!这个题外话终于说完了。就这么简单说一次,知道个大概就可以了!下面就进入第三个部分:

c语言中free的用法:malloc()以及free()的机制

这个部分我今天才有了新的认识!而且是转折性的认识!所以,这部分可能会有更多一些认识上的错误!不对的地方请大家帮忙指出!

事实上,仔细看一下free()的函数原型,也许也会发现似乎很神奇,free()函数非常简单,只有一个参数,只要把指向申请空间的指针传递

给free()中的参数就可以完成释放工作!这里要追踪到malloc()的申请问题了。申请的时候实际上占用的内存要比申请的大。因为超出的空间是用来记录对这块内存的管理信息。先看一下在《UNIX环境高级编程》中第七章的一段话:

大多数实现所分配的存储空间比所要求的要稍大一些,额外的空间用来记录管理信息分配块的长度,指向下一个分配块的指针等等。这就意味着如果写过一个已分配区的尾端,则会改写后一块的管理信息。这种类型的错误是灾难性的,但是因为这种错误不会很快就暴露出来,所以也就很难发现。将指向分配块的指针向后移动也可能会改写本块的管理信息。

以上这段话已经给了我们一些信息了。malloc()申请的空间实际我觉得就是分了两个不同性质的空间。一个就是用来记录管理信息的空间,另外一个就是可用空间了。而用来记录管理信息的实际上是一个结构体。在C语言中,用结构体来记录同一个对象的不同信息是

天经地义的事!下面看看这个结构体的原型:

程序代码:

struct mem_control_block {

int is_available; //这是一个标记?

int size; //这是实际空间的大小

};

对于size,这个是实际空间大小。这里其实我有个疑问,is_available是否是一个标记?因为我看了free()的源代码之后对这个变量感觉有点纳闷(源代码在下面分析)。这里还请大家指出!

所以,free()就是根据这个结构体的信息来释放malloc()申请的空间!而结构体的两个成员的大小我想应该是操作系统的事了。但是这里有一个问题,malloc()申请空间后返回一个指针应该是指向第二种空间,也就是可用空间!不然,如果指向管理信息空间的话,写入的内容和结构体的类型有可能不一致,或者会把管理信息屏蔽掉,那就没法释放内存空间了,所以会发生错误!(感觉自己这里说的是废话)

好了!下面看看free()的源代码,我自己分析了一下,觉得比起malloc()的源代码倒是容易简单很多。只是有个疑问,下面指出!

程序代码:

看一下函数第二句,这句非常重要和关键。其实这句就是把指向可用空间的指针倒回去,让它指向管理信息的那块空间,因为这里是在值上减去了一个结构体的大小!后面那一句free- is_available =1;我有点纳闷!我的想法是:这里is_available应该只是一个标记而已!因为从这个变量的名称上来看,is_available 翻译过来就是是可以用。不要说我土!我觉得变量名字可以反映一个变量的作用,特别是严谨的代码。这是源代码,所以我觉得绝对是严谨的!!这个变量的值是1,表明是可以用的空间!只是这里我想了想,如果把它改为0或者是其他值不知道会发生什么事?!但是有一点我可以肯定,就是释放绝对不会那么顺利进行!因为这是一个标记!

当然,这里可能还是有人会有疑问,为什么这样就可以释放呢??我刚才也有这个疑问。后来我想到,释放是操作系统的事,那么就free()这个源代码来看,什么也没有释放,对吧?但是它确实是确定了管理信息的那块内存的内容。所以,free()只是记录了一些信息,然后告诉操作系统那块内存可以去释放,具体怎么告诉操作系统的我不清楚,但我觉得这个已经超出了我这篇文章的讨论范围了。

那么,我之前有个错误的认识,就是认为指向那块内存的指针不管移到那块内存中的哪个位置都可以释放那块内存!但是,这是大错特错!释放是不可以释放一部分的!首先这点应该要明白。而且,从free()的源代码看,ptr只能指向可用空间的首地址,不然,减去结构体大小之后一定不是指向管理信息空间的首地址。所以,要确保指针指向可用空间的首地址!不信吗?自己可以写一个程序然后移动指向可用空间的指针,看程序会有会崩!

最后可能想到malloc()的源代码看看malloc()到底是怎么分配空间的,这里面涉及到很多其他方面的知识!有兴趣的朋友可

以自己去下载源

代码去看看。

================================================= C语言的malloc分配的的内存大小

没读过malloc()的源码,所以这里纯粹是理论研究。

malloc()在运行期动态分配分配内存,free()释放由其分配的内存。malloc()在分配用户传入的大小的时候,还分配的一个相关的用于管理的额外内存,不过,用户是看不到的。所以,

实际的大小= 管理空间+ 用户空间

那么,这个管理内存放在什么位置呢,它要让free()函数能够找到,这样才能知道有多少内存要释放,所以一种可能的方案是在分配内存的初始部分用若干个字节来存储分配的内存的大小。这里要注意一个问题,就是,在malloc()将这个分配的空间返回给某个指针后,这个指针的使用与其它指针应该是没有差别的,所以,管理空间应该在这个指针指向的空间之外,但又要free()从这个指针可以找到管理信息,所以,这个管理空间的大小放在指针指向的相反方向。故malloc()的具体操作应该就是分配一块内存,在前面若干字节中写入管理信息,然后返回管理信息所占字节之后的地址指针。

================================================= malloc()工作机制

malloc函数的实质体现在,它有一个将可用的内存块连接为一个长长的列表的所谓空闲链表。调用malloc函数时,它沿连接表寻找一个大到足以满足用户请求所需要的内存块。然后,将该内存块一分为二(一块的大小与用户请求的大小相等,另一块的大小就是剩下的字节)。接下来,将分配给用户的那块内存传给用户,并将剩下的那块(如果有的话)返回到连接表上。调

用free函数时,它将用户释放的内存块连接到空闲链上。到最后,空闲链会被切成很多的小内存片段,如果这时用户申请一个大的内存片段,那么空闲链上可能没有可以满足用户要求的片段了。于是,malloc函数请求延时,并开始在空闲链上翻箱倒柜地检查各内存片段,对它们进行整理,将相邻的小空闲块合并成较大的内存块。

malloc()在操作系统中的实现

在C 程序中,多次使用malloc () 和free()。不过,您可能没有用一些时间去思考它们在您的操作系统中是如何实现的。本节将向您展示malloc 和free 的一个最简化实现的代码,来帮助说明管理内存时都涉及到了哪些事情。

在大部分操作系统中,内存分配由以下两个简单的函数来处理:

void *malloc (long numbytes):该函数负责分配numbytes 大小的内存,并返回指向第一个字节的指针。

void free(void *firstbyte):如果给定一个由先前的malloc 返回的指针,那么该函数会将分配的空间归还给进程的空闲空间。

malloc_init 将是初始化内存分配程序的函数。它要完成以下三件事:将分配程序标识为已经初始化,找到系统中最后一个有效内存地址,然后建立起指向我们管理的内存的指针。这三个变量都是全局变量:

//清单1. 我们的简单分配程序的全局变量

如前所述,被映射的内存的边界(最后一个有效地址)常被称为系统中断点或者当前中断点。在很多UNIX?系统中,为了指出当前系统中断点,必须使用sbrk(0) 函数。sbrk根据参数中给出的字节数移动当前系统中断点,然后返回新的系统中断点。使用参数0 只是返回当前中断点。这里是我们的malloc初始化代码,它将找到当前中断点并初始化我们的变量:

清单2. 分配程序初始化函数

现在,为了完全地管理内存,我们需要能够追踪要分配和回收哪些内存。在对内存块进行了free调用之后,我们需要做的是诸如将它们标记为未被使用的等事情,并且,在调用malloc 时,我们要能够定位未被使用的内存块。因此,malloc返回的每块内存的起始处首先要有这个结构:

//清单3. 内存控制块结构定义

现在,您可能会认为当程序调用malloc 时这会引发问题它们如何知道这个结构?答案是它们不必知道;在返回指针之前,我们会将其移动到这个结构之后,把它隐藏起来。这使得返回的指针指向没有用于任何其他用途的内存。那样,从调用程序的角度来看,它们所得到的全部是空闲的、开放的内存。然后,当通过free()将该指针传递回来时,我们只需要倒退几个内存字节就可以再次找到这个结构。

在讨论分配内存之前,我们将先讨论释放,因为它更简单。为了释放内存,我们必须要做的惟一一件事情就是,获得我们给出的指针,回退sizeof(struct mem_control_block) 个字节,并将其标记为可用的。这里是对应的代码:

清单4. 解除分配函数

这就是我们的内存管理器。现在,我们只需要构建它,并在程序中使用它即可.多次调用malloc()后空闲内存被切成很多的小内存片段,这就使得用户在申请内存使用时,由于找不到足够大的内存空间,malloc()需要进行内存整理,使得函数的性能越来越低。聪明的程序员通过总是分配大小为2的幂的内存块,而最大限度地降低潜在的malloc性能丧失。也就是说,所分配的内存块大小为4字节、8字节、16字节、184*********709551616字节,等等。这样做最大限度地减少了进入空闲链的怪异片段(各种尺寸的小片段都有)的数量。尽管看起来这好像浪费了空间,但也容易看出浪费的空间永远不会超过50%

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ebee无人机在土地确权工作中的应用——

北京天力发4

ebee无人机在土地确权工作中的应用

羈Ebee无人机在土地确权方面应用越来越广泛。农村集体土地确权登记发证工作主要是为了维护社会主义公有制,解决农村集体土地产权不清问题,防止和减少土地权属纠纷,建立健全农村集体土地产权管理制度。

薈为确保农村集体土地登记确权发证工作顺利进行,必须做好地籍调查工作、查清集体土地权属、界址、面积和利用状况,必须具有详细、真实、准确的基础地形图数据。

蒅农村宅基地面积比较小,分布比较零散,如果采用常规的全野外实测法作业效率较低、成本高,作业人员安全无法保障。而ebee无人机的应用,提高了工作效率,降低成本,保障测绘人员安全。

膃Ebee无人机简介

肀1、便携式运输箱

eBee是采用模块化设计,机翼可拆卸,与机体和附件等可同时装入一个便携式的运输箱内。这种箱子体积小,重量轻,非常方便运输和携带。完全符合国际航空运输协会的规定。

2、操作简便

该eBee无人机非常轻巧,可直接手动操作起飞,无需任何发射架和跑道,并且在整个飞行过程中全自动操作!着陆时,eBee 可环形飞行着陆,或者如果空间有限的话,eBee通过先进的地表感应技术,会自动进行直线降落。

3、3D处理

内置16MP高清晰度相机,eBee无人机可以捕获地面分辨率为3至30厘米像素的图片。根据图像分辨率和飞行的航高,单次飞行的覆盖区域可达到1.5-10平方公里。eBee软件包包括PostFlight Terra 3D(一个由Pix4D驱动的全自动3D处理桌面软件)。野外现场初始化数据检查后(重叠控制和低分辨率投影),Terra 3D生成高精度具有地理参考框架的正射影像和数字高程模型(DEM)。高端用户还可以通过地表控制点和线,来进一步优化其模型!

蚄Ebee无人机工作流程

1.

2.膇制定飞行计划

eMotion2软件,在飞行前和飞行过程中,可规划、模拟、监控以及控制飞行轨迹。通过简单的拖放操作,可指定所要飞行的区域,并规划飞行路线。单击鼠标,可更新飞行任务,或使eBee 回到起飞位置。

3.

4.羀ebee无人机手抛式起飞

莅ebee无人机采用全自动的手抛起飞模式,无需弹射架、弹力绳、人员助跑等危险的辅助措施即可完成起飞。手持无人机,开启引擎后,飞机即可起飞升空。膃3. 全自动摄影采集

袁ebee无人机在摄影采集过程中处于全自动状态,无需人工干预即可自动完成数据采集工作。

蚈4. 多种着陆模式

袆着陆时,eBee可环形飞行着陆,或者如果空间有限的话,eBee通过先进的地表感应技术,会自动进行直线降落。

薁5. 一键式后处理

“生蝿飞机着陆后,会以无线的方式将POS数据发送到电脑。

成匹配”命令将存储在SD卡内的影像自动复制到相应的工程目录内。

螆稍后用户仅需要切换到目标坐标系统下,输入基准站的已知坐标和天线高,即完成了数据处理前的全部准备工作。

芆eMotion2软件的一键式后处理接口支持包括Pix4D等多种后处理软件,一键即可将所有后处理相关数据发送到相应软件并完成新建工程。无需对影像名称、存储路径,坐标系统,POS 数据做任何归纳整理。一键发送到后处理软件。

莂成果展示:

袀此为新西兰用eBee无人机进行倾斜飞行测量的案例,使用Postflight Terra 3D后处理软件处理倾斜图片,50度角度航拍测量。

通过对比传统航测无人机的作业流程及成果,我们可以概括ebee无人机的优势:膈

螅1、安全性高

肂ebee无人机自动驾驶辅助控制模式,可以在发生意外或危险时,随时切换到人工控制。例如:当发生GPS信号失锁或者数据通讯中断的情况时,自动触发预先定义的安全行为,保障设备安全。

芇2、效率高

膄以机载RTK取代传统的地面像控,几乎免除了外业测量工作,尤其在山区、水面、灾害现场等不适合外业测量的区域,简化了航测流程,节省了人力,物力成本,避免人员作业危险。

3、

4、虿精度高,覆盖范围广

虿eBee无人机可以捕获地面分辨率为3至30厘米像素的图片。根据图像分辨率和飞行的航高,单次飞行的覆盖区域可达到1.5-10平方公里。

以下无正文

仅供个人用于学习、研究;不得用于商业用途。

For personal use only in study and research; not for commercial use.

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DCS控制系统在生产线物料运输工作的应

用-

【摘要】本文对某企业在新建化工生产线DCS控制物料运输系统工作原理和系统组成进行了详细叙述,并通过连续的性能测试和改进,实现了系统的稳定运行,对提高企业生产效率,降低人工操作时间和劳动强度具有重要意义。

【关键词】运输系统;工作原理;测试;性能分析

0 前言

为加快企业现代化进程,提高生产科研工作效率,降低人工操作时间和强度,某企业在一新建生产线上引进安装了具有世界先进水平的全能综合性IndustrialIT DCS开放控制系统。本系

统由主工艺系统、通风系统、转运系统和运输系统四个部分组成,具有灵活的通讯协议配置,能够支持多种协议标准。物料运输系统作为新建项目IndustrialIT

DCS控制系统的一个主要子系统,将在该生产线承担原料产品运输的重要任务,考虑到物料的特殊性,该系统要求具备良好的定位精确性、灵活的运输自动性,以及严格的通道气密性,从而可以更好地保证各项生产工作的流畅进行及工作人员的自身安全。

1 系统概述

1.1 系统工作原理

该运输系统由若干个呼叫控制CB箱和一条物料运输通道组成,每个控制箱对应一个呼叫站点,即操作口。每个呼叫站点的距离相对于通道顶端的激光发射器位置固定,相应的位置信息通过软件系统输入程序,而小车的运行就是经激光测距,位置信息反馈,然后通过存储的位置信息来对其实现功能控制的,即在某一站点呼叫后,当小车运行的实际距离达到程序中设置的理论位置时,小车就会自动停止,否则,在不受阻的情况下,小车就会继续运行,直至与程序中的位置信息相同为止。该物料运输系统的工作原理主要是有电机通电驱动小车前行,通过激光测距仪测距小车并同时进行位置信息反馈来控制小车的各种运动行为。与此同时,由控制器AC800F通过一些控制算法和策略,来实现信号转换并反馈到工程师站,从而可以直观地观察小车在通道中的各种运行情况。

1.2 系统组成

系统由硬件设备和软件控制两部分组成。硬件设备包括运输通道,运输小车,激光测距仪、DC控制柜、CB控制箱和计

算机。CB控制箱安装在运输通道上,置于站点便于工作人员操作的位置,在此控制箱上能够通过对相关作用键的操作实现对小车运动的控制,小车的拖动电机采用直流调速器,运动程序由PLC编程设定,利用激光测距仪作位置反馈,实现小车的启动,加速,减速,停车的平稳运行。在运输通道两端各设一个行程开关,作为小车的运行极限位置,防止小车失控,产生故障。

小车运动程序由PLC编程设定,小车运行到各站点的位置信息也被存储于编程之中,按下控制CB箱的呼叫键后,小车在电机的带动下运行,同时,通道顶端发射的激光对小车运行的距离进行不间断地跟踪测距,在Windows XP系统上运行Builder F 8.1版本中文软件后,测距的位置信息通过交换机被随时传输到电脑工程师站,形成准确的画面显示。而与此同时,小车运行的位置信息也通过PLC控制站,受到软件系统的控制,当小车顺利地运行到该呼叫站点后,运行的距离与程序中设置的距离达到相同,则小车自动停止。

运输系统设有一个独立的操作员站兼工程师站。作为工程师站,安装的Control Builder F 8.1版本中文软件,运行在Windows XP系统上,工程师站在不组态时可作为操作员站使用。工程师站使用以太网与过程站及其它设备进行通信,可以实现硬件编辑、过程站编程、操作员站组态一体化编程及调试,工程技术人员根据实际控制要求可任意选用FBD、LD、IL、SFC等方式;作为操作员站,安装的IndustrialIT DigiVis 8.1软件,实行中文语言操作,软件运行环境为Windows XP操作系统。操作员站使用以太网与过程站及其它设备进行通信,由于系统数据库为全局,所以操作员站之间数据及画面完全可以共享。

2 系统测试

系统测试是一个循序渐进的过程,首先是通过小车的自由运行,测试小车的运行状况是否流畅,各通道、小室口一些相关的功能工作状况是否良好。此调试过程主要是硬件调试。

后期的工作主要是针对小车在正反方向运动情况下,对其定位进行测试。通过记录小车在通道小室口的停靠位置信息,来测定程序对小车控制的精确性、可靠性。小车运行的模式分为空载和负载两种。与此同时,一些相关人员也对通道进行了科学的压力测试。

2.1 定位测试

定位测试分为空载和负载两种模式。通道上每个站点的位置信息已由程序设定,它是限制小车在各个站点停靠位置的数值,一般来说,小车每次到达一个站点时,都会有一定的位置误差,调试人员可以通过手动调节控制箱上左、右(微)行健对其位置进行更正,选择最佳位置,并记录下来。空载测试是让小车在不加重物的情况下,通过记录其在每个站点的正反向位置数据;而负载测试则是模拟实际工作的需要,在小车的托盘上放置铅块,记录小车正反向运行的位置数据。这些数据均可以真实地反映系统的可靠性和精确度,是系统改进的重要依据。

2.2 通道压力测试

为了防止物料在运输过程中出现外泄的不良后果,在实际生产过程中,运输通道必须具有良好的密封性,且通道内要保持一定的负压。在测试的过程中,工作人员通过设定负压值为-700Pa,然后采用排风的手段,来检定通道的密闭性,并且营造相应的负压环境。

3 问题分析及改进建议

在系统测试过程中,因设计和认为操作等原因,总会出现

了一些问题,但经过不断的改进和再测试,该运输系统基本能够满足使用要求。

3.1 常见问题

在前期的测试工作中,出现的主要问题有:①小车的在运行的过程中因通道阻力较大而受阻;②电机触电碳刷易脱落;③部分限位开关未能起到正常作用;④左、右(微)行建未能起到相应的行驶功能;⑤部分通道的激光测距仪未能在小车挡板上形成反射,导致位置反馈不能正常进行。

在后期的定位测试中,小车运行到每个站点的实际停靠位置均与程序的设定位置有着一定的误差。虽然一些误差较大,然而大部分的位置误差是在微调范围之内。

3.2 改进情况

硬件问题经过更换改进后,基本满足使用要求。虽然激光测距仪等一些硬件问题仍待进一步改进,但不会对系统的整体性能产生实质性的影响。在定位测试中,虽然一些位置误差较大,但通过修改设置距离及改进微调等功能后,问题得到很好地解决。

4 结束语

经过不断的运行测试和性能改进完善,该运输系统已基本上能够满足使用要求。目前部分系统已经投入运行,从实际运行效果来看,生产线的自动化水平有了明显提高。

[1]王树青.集散型计算机控制系统(DCS)[J].自动控制,1999,No1.

[2]钟庆昌,等.变参数PID控制器[J].信息与控制,1999,28(4):273-276.

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