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1990年11月27日，英國劍橋有一家叫做Advanced RISC Machines (ARM)的公司成立。這家從Acorn和Apple Computer的合資公司獨立出來的企業(yè)，在成立三年后推出了ARM7架構，間接推動了九十年代的手機熱潮，并開啟了專注于指令集和架構的授權經(jīng)營方式。
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時至25年后的今日，可能連ARM公司的創(chuàng)始人也沒想到，該公司能夠取得現(xiàn)在的成就。截止到2015年第三季度，基于ARM架構的全球出貨量超過750億，且ARM架構在85%的智能移動設備中得到應用，尤其是在我們熟悉的智能手機領域，有95%的設備用的都是基于ARM架構設計的處理器。
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這些成績歸功于其上千家合作伙伴和其獨特的商業(yè)模式。ARM公司的產(chǎn)品并不是芯片，而是半導體知識產(chǎn)權（IP），通過授權的模式向芯片公司或硬件系統(tǒng)廠商提供ARM先進的IP技術，并收取授權廠商的授權費。廠商在獲得這些IP后，則可以進行芯片設計與開發(fā)。并在出貨以后交付相關版權稅。
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在過去嵌入式設備和移動設備高速發(fā)展的日子里，ARM公司憑借其優(yōu)質的設計，通過IP授權的模式獲得了可觀的利潤和增長率，，而在如今物聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)的大環(huán)境下，ARM公司也厲兵秣馬，用全新的產(chǎn)品、技術和模式切入新市場，卡位下一波成長機會。
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滿足物聯(lián)網(wǎng)需求的Mali-470
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ARM公司豐富的IP產(chǎn)品中，GPU IP是其重要的組成部分，根據(jù)ARM公司的數(shù)據(jù)顯示，截止2014年，基于ARM Mali的GPU芯片全球出貨量超過5.5億，這些產(chǎn)品應用在75%的數(shù)字電視、超過50%的安卓平板電腦和超過35%的智能手機。而在面向上萬億的物聯(lián)網(wǎng)市場，ARM新推出了GPU產(chǎn)品Mali-470，新產(chǎn)品是專門針對物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴市場而設計的。
Mali-470相關參數(shù)
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據(jù)ARM多媒體處理器事業(yè)部市場營銷副總裁Dennis Laudick介紹，和前一代產(chǎn)品Mali-400相比，Mali-470要在節(jié)能性方面進行了優(yōu)化，其功耗大約只有前者的一半，能效提高兩倍。另外，Mali-470針對屏幕分辨率優(yōu)化能效，單核心配置可達640x640屏幕分辨率，多核心配置則可達更高分辨率，在提高畫面幀頻并改善整體即時響應能力的同時，降低芯片成本。芯片尺寸比Mali-400縮小10%。這也使其更適合被那些電池容量和散熱能力有限的設備使用，比如可穿戴設備。而在性能方面，Mali-470維持在了和Mali-400相同的水平，也就是說其節(jié)能性的提升并非是以犧牲性能而獲得的。
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“目前大多數(shù)的Android、Android Wear和其他新興系統(tǒng)均采用了OpenGL ES2.0應用程序接口和驅動棧，而OpenGL ES2.0也的確可以讓用戶界面可以在像素控制和能效之間取得理想的平衡，因此Mali-470用的也是OpenGL ES2.0 標準。”Dennis Laudick說。
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現(xiàn)代GPU的使用一般是和CPU搭配設計，而ARM同時作為出貨量巨大的CPU和GPU IP廠商，在Mali-470和CPU IP的搭配上有什么要求呢？
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Dennis Laudick表示，Mali-470可在低功耗芯片上與同樣主打節(jié)能性的Cortex-A7或A53處理器設計配合工作。同時還支持一核到四核的多種搭配。
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在人們對可穿戴顯示日益增加的前提下，首款搭載此GPU的設備預計將于2016年底推出，這將會是ARM在物聯(lián)網(wǎng)市場攻城拔寨的重要棋子。
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基于ARMv8-A架構的Cortex A35處理器
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在介紹這個新產(chǎn)品之前，我們先要了解一下什么是架構。所謂的架構就是“指令集體系結構”，我們平常說的ARMv8、ARMv7-A、ARMv6等都是ARM設計的一些RISC指令集。而所謂指令集體系結構就是ARM公司推出的一整套的精簡指令，它是計算機最低層的命令，比如說應用程序需要從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)，那么最后就是通過調用ARM設計的指令是實現(xiàn)內(nèi)存讀取。
Cortex A35基本介紹
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ARM公司最新的ARM-v8-A架構是近20年來，ARM架構變動最大的一次。它引入的Execution State、Exception Level、Security State等新特性，已經(jīng)突破了我們們對ARM架構的傳統(tǒng)認知。而新架構對處理器的提升也是明顯的，新推出Cortex A35處理器就可以完全體現(xiàn)其特性。
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ARM處理器部門市場營銷總監(jiān)Ian Smythe表示，Cortex-A35是其有史以來能效最高的處理器，還具備ARMv8-A架構所具有的軟件成熟性和64位運算性能。而其目標功耗不超過125毫瓦，而且已經(jīng)在28nm工藝、1GHz頻率下做到了90毫瓦。如果采用16/14nm工藝的話，可以在保持功耗不變甚至更低的前提下，輕松超過2GHz。但一般來說廠商會以 28nm 制程為主，因為這是性價比的最佳節(jié)點。
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作為 ARM Cortex-A7 的繼任者，Cortex-A35不但擁有Cortex-A7處理器的功耗水平和ARM big.LITTLE?多核可配置性，還具備ARMv8-A架構所具有的軟件成熟性和64位運算性能。ARM 有著更佳的功耗以及性能表現(xiàn)，其中平均性能與效率部分可以提升 20%。?
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而與Cortex-A53相比，Cortex-A35可以保留80-100％的性能，但是功耗降低32％、面積縮小25％，能效提升25％。Cortex-A35可以和Cortex-A53、Cortex-A57、Cortex-A72等大核心搭配，組成big.LITTLE混合架構系統(tǒng)，進一步提升系統(tǒng)能效。
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這些優(yōu)越的性能來自于其精妙的設計，Cortex-A35在架構上和Cortex-A53、Cortex-A7類似還是順序有限雙發(fā)射設計，8級流水線，但是精心優(yōu)化改進了每一個模塊，甚至融入了A72上的而一些最新元素，性能和能效都大幅度提升。
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尤其是在前端，Cortex-A35重新設計了指令預取單元，提升了分支預測精度，指令預取帶寬更加平衡，指令隊列也更小了。
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它還采用了Cortex-A53的緩存、內(nèi)存架構，可配置8-64KB一級指令和數(shù)據(jù)緩存、128KB-1MB二級緩存，加入了NEON/FP單元，改進了存儲性能，支持完整流水線的雙精度乘法，還為CPU核心、NEON流水線都配備了硬件保留狀態(tài)(獨立電源域)以提升電源管理效率。
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未來的移動市場會持續(xù)增長，ARM靠Cortex-A7已經(jīng)征服了不少開發(fā)者，而全新的Cortex-A35作為全球最高功效的64位移動處理器，將為消費者在移動和嵌入式市場帶來64位運算的優(yōu)勢。
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內(nèi)含TrustZone技術的ARMv8-M架構保設備安全
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在各種設備大爆發(fā)的環(huán)境下，尤其是在萬物互聯(lián)的現(xiàn)狀下，如何保證設備的安全成為各大半導體原廠和開發(fā)商關注的問題，ARM公司作為半導體上游的IP提供商，從IP層級入手，協(xié)助開發(fā)者解決安全問題，這一切都來源于其TrustZone技術。在介紹TrustZone之前，我們要明晰一個概念，這里的ARMv8-M架構和上一節(jié)的ARMv8-A架構的區(qū)別在于前者只面向Cortex-M系列產(chǎn)品的開發(fā)，且只支持32位；而后者則可以開發(fā)32或64位的Cortex-A處理器。
TrustZone介紹
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回到TrustZone，這是ARM針對消費電子設備安全所提出的一種架構。我們知道對于設備的安全威脅，可以有幾種形態(tài)的解決方案：
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（1） 外部的硬件安全模塊
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比如設備上的SIM卡。這種方式的優(yōu)點是SIM卡具有特定的軟硬件安全特性，能夠保護卡內(nèi)的密鑰等資源，而且要攻破其防護所付出的代價很高。缺點就是與設備的接口通訊速度低，而且不能保護用戶界面的安全，即與用戶交互的數(shù)據(jù)的安全，所以在交易支付方面該方案還不能提供好的保護；
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（2） 內(nèi)部的硬件安全模塊
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即把類似于智能卡的功能直接放到SoC里面。這種方式也只能保護諸如密鑰之類的資源，不能保護用戶交互數(shù)據(jù)。在SoC里面有兩個核：一個普通的app核和一個安全核。兩個核之間的通信速度也會比較低。而且在占用SoC面積，調試端口的訪問控制等方面也需要很小心謹慎；
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（3） 軟件虛擬化
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虛擬化技術如果要保護用戶界面的安全，就需要在GPU的控制上加入很多的驗證，這對于圖形處理的性能也會產(chǎn)生較大影響。同時，調試端口也仍然是一個問題。
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ARM公司的TrustZone的硬件架構則是整個系統(tǒng)設計過程中的安全體系的擴展，目標是防范設備可能遭受到的多種特定威脅（注意這種威脅除了來自惡意軟件，黑作坊，還有可能來自設備的持有人）。系統(tǒng)的安全，是通過將SoC的硬件和軟件資源劃分到兩個世界來獲得的。
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根據(jù)ARM處理器部門總經(jīng)理James McNiven介紹：“ARM的TrustZone CryptoCell產(chǎn)品系列將數(shù)據(jù)保護提升到了新的水準。這一增強的安全技術會創(chuàng)建一個硬件安全附加層，實現(xiàn)高價值資產(chǎn)的隔離存儲，提供優(yōu)化的加密法和對重要信息的生命周期管理?！?/span>
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這個全新的ARMv8-M架構幫助開發(fā)者更輕松、便捷地編寫代碼，覆蓋從最高能效到最高性能的基于ARMv8-M架構的各種處理器。它還能更簡便地將低功耗的ARM Cortex-M處理器與性能更強Cortex-A處理器整合，進而研發(fā)更高性能的系統(tǒng)級芯片（SoC）產(chǎn)品。通過提升行業(yè)設計高端嵌入式SoC的能力，ARM為智能互聯(lián)技術帶來了更多機遇。所有對安全數(shù)據(jù)的分析和使用會帶來全新價值的領域都將得益于此，包括健康、識別或者工廠機器管理。
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而作為對ARMv8-M架構的補充，ARM AMBA 5 AHB5規(guī)范已經(jīng)推出，將TrustZone安全性基礎從處理器拓展至嵌入式設計的整個系統(tǒng)。全新的AHB互聯(lián)標準現(xiàn)已開放下載，它增加了安全控制和更多的內(nèi)存類型，以滿足更高性能嵌入式系統(tǒng)的要求。AMBA 5 AHB5支持ARMv8-M架構和TrustZone技術。
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一個產(chǎn)品解決了未來物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者對微控制器關注的安全性、可擴展性和開發(fā)者效率三個問題，可見ARM在這款產(chǎn)品上是下了一番苦工的。而這種既可以隔離軟件和數(shù)據(jù)，又可以隔離硬件的產(chǎn)品，勢必會受到市場的歡迎。
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免費的Cortex-M0處理器IP
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在文章的開頭，我們提到ARM的盈利模式主要是靠IP授權，而其授權模式主要分為三種：
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（1） 處理器授權
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ARM設計好一顆CPU或者GPU，然后授權賣給伙伴。買下它們后，你只能照著圖紙實現(xiàn)，能發(fā)揮的地方不多，但是如何實現(xiàn)你就隨便了，比如配置哪些模塊、幾個核心、多少緩存、多高頻率、什么工藝、誰來代工等等。
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ARM也會給你提供指導輔助，但如何將方案變成芯片、設定在什么規(guī)格，就看你的了。
（2） 處理器優(yōu)化包/物理IP包授權(POP)
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如果你想做ARM處理器，但無奈實力有限，那怎么辦呢？ARM很貼心地準備了一系列的優(yōu)化處理器設計方案，你可以根據(jù)自己的需要，挑選合適的直接拿過去用。
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這樣你可以快速搞出產(chǎn)品，代價也很低，當然能自由發(fā)揮的空間就小了，處理器類型、代工廠、工藝都是規(guī)定好的，比如Cortex-A12處理器，就要求你在臺積電使用28nm HPM工藝生產(chǎn)，或者在Global Foundries使用28-SLP工藝。
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（3） 架構/指令集授權
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如果你實力雄厚，可以僅購買ARM的架構/指令集(ARMv7、ARMv8)，然后自己研究設計芯片，高通Krait、蘋果Swift就是典型代表。
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這些自行設計的處理器和ARM的是指令集兼容的，但并沒有直接可比性，比如你不能說Krait 400、Cortex-A15誰更好更壞，它們是同一級別的不同實現(xiàn)方案而已。
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如果你成為了ARM的授權人，有兩部分錢是必須交的：前期授權費(upfront license fee)、版稅(royalty)。其它收費項目還有不少，比如軟件工具、技術支持等等。前期授權費一般少則100萬美元，多則1000萬美元(也可能更少或者更多)，一次性付清。具體多少取決于所購授權技術的復雜程度。版稅則是每賣出一顆芯片交一點，通常是售價的1-2％。
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這些高昂的授權費用，就提高了芯片的開發(fā)門檻。在物聯(lián)網(wǎng)對芯片高需求時期，在代工廠和非晶圓廠模式非常清晰的時期。一些有想法、有創(chuàng)意的芯片開著困于授權費的高昂，無法將創(chuàng)意實現(xiàn)。ARM公司有見及此，特意改變了Cortex-M0的授權方式，助力物聯(lián)網(wǎng)市場。
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按照ARM處理器部門總經(jīng)理James McNiven說法，ARM公司將為采用ARM Cortex-M0處理器進行商業(yè)化之前的SoC元件的設計、原型建模和制造的設計人員提供免費的Cortex-M0處理器IP，以及低成本的FPGA原型建模。
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“設計人員可以通過ARM DesignStart門戶網(wǎng)站獲取這一打包服務，具體包括：Cortex-M0處理器及系統(tǒng)設計工具包（SDK），其中包括系統(tǒng)IP、外設、測試平臺以及相關軟件；一份關于完整的ARM Keil? MDK開發(fā)工具的90天免費授權許可?！?James McNiven補充說。
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但這種授權也不是完全免費的。
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James McNiven表示，開發(fā)者如果希望對其設計進行商業(yè)化量產(chǎn)，可以以40,000美元的價格購買簡化的、標準化的快速授權，從而將ARM Cortex-M0處理器相關IP、SDK和Keli MDK開發(fā)工具用于商業(yè)目的，同時還能得到來自ARM的技術支持。當然銷售階段的版權稅也是需要繳付的。
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簡化授權模式，降低門檻，讓更多定制化的IC可以面向市場，這對開發(fā)者是一件大幸事，希望ARM的推動下，國內(nèi)能涌現(xiàn)更多的芯片商，壯大國內(nèi)的半導體芯片體系。
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mbed：ARM一統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)江湖的利器？
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現(xiàn)在幾乎所有的半導體廠商言必談物聯(lián)網(wǎng)，硬件開發(fā)商也基本都關注物聯(lián)網(wǎng)，大家那么熱衷，主要是奔著物聯(lián)網(wǎng)醞釀出的萬億大市場。ARM除了用處理器去占領市場外，還希望用mbed去一統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的江湖。
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mBed是ARM公司針對物聯(lián)網(wǎng)市場提供的一套用于快速開發(fā)ARM架構單片機應用原型的工具集，包括免費的軟件庫（Software Development Kit, SDK），硬件設計參考（Hardware Development Kit, HDK）和基于Web的在線編譯環(huán)境（mBed Compiler）三部分具體內(nèi)容。
mbed合作伙伴的增加
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也就是ARM mbed首先通過設計一個硬件抽象層，屏蔽不同MCU廠商提供了微處理之間的差異，給開發(fā)者提供一個統(tǒng)一的硬件抽象層；再提供一個硬件參考設計，這個面向用戶開發(fā)的HDK提供了統(tǒng)一了程序上載接口，單步調試接口，串口調試接口，用戶無需購買其它硬件就可以開始軟件開發(fā)工作；同時為了省去用戶開發(fā)環(huán)境安裝的麻煩，mbed提供了一個完備的基于瀏覽器的微處理器軟件開發(fā)環(huán)境，包括代碼編寫，程序編譯，版本控制等功能，用戶只要上網(wǎng)就可以開發(fā)，編譯結果只要下載保存到mbed開發(fā)板上即可工作，非常方便。
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總結來說，mbed 可幫助您簡便快捷地構建自己的嵌入式連接設備，從規(guī)劃到原型設計再到生產(chǎn)。mbed 之所以能做到這一點，是通過允許您在可與所有支持 mbed 的硬件搭配使用的操作系統(tǒng)（mbed 操作系統(tǒng)）上編寫軟件，該操作系統(tǒng)還能使用我們的 mbed 設備連接器服務連接到云。也就是說ARM mbed物聯(lián)網(wǎng)設備平臺提供了物聯(lián)網(wǎng)設備開發(fā)的所有關鍵組件，通過 ARM 的 mbed 操作系統(tǒng)、mbed 設備服務器以及 mbed 社區(qū)生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)建安全高效的物聯(lián)網(wǎng)應用。
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這個平臺也獲得了不錯的成績。
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2014年，只有6萬開發(fā)者使用mbed進行物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設計，但2015年這個數(shù)字上升到15萬。同樣的連接到mbed開發(fā)環(huán)境的設備的使用次數(shù)也從去年的290萬上升到今年的430萬。mbed的合作伙伴也從2014年的25家上升到今年的超過55個。
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然而ARM這個通過一個平臺統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)的想法是否行得通則未可知，我們知道谷歌、華為和Intel這些廠商也希望通過其OS來一統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)平臺。ARM是去統(tǒng)一這些標準，還是說讓更多的競爭者在市場競爭，而盡力去籠絡自己的客戶。這些方式孰是孰非也暫未能判斷，但ARM作為設備內(nèi)核的主供應商，無論哪種方式，這個領域的生意是只會有增無減的。
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從這些產(chǎn)品，我們可以看出，ARM對未來的物聯(lián)網(wǎng)是勢在必得。傳統(tǒng)產(chǎn)品的鞏固也是理所當然?？磥鞩ntel想從ARM手里搶走這個物聯(lián)網(wǎng)這個大餅，還需要多花費一些功夫。
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工商網(wǎng)監(jiān)
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