噪声特性对多次采样累加平均技术的影响

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一种超宽带等效采样接收机的设计与实现

一种超宽带等效采样接收机的设计与实现吴兵;夏浩淼;李武建【摘要】脉冲超宽带雷达回波信号由于带宽大而难以直接采样,通常采用等效时间采样方法来进行模数转换.传统的等效采样接收机大都是基于改变ADC采样时钟的时延来实现等效采样,采样时钟对触发信号会产生亚稳态时序,不可避免地会出现数据误对齐,必须添加辅助的在线或离线校正设计.针对这一问题,设计了一种基于FPGA内置延迟线的超宽带等效采样接收机,FPGA产生延时可调的发射触发信号去控制波形产生系统,基于高速采样保持器和ADC完成回波接收,实现了超宽带射频信号的等效采样,而无数据误对齐问题.接收机的等效采样速率为12.8 GS/s,-3 dB 采样带宽为6.4 GHz,满足脉冲超宽带雷达的应用需求.%It is hard to directly sample the ultra-wideband radar echoes due to its large bandwidth.The equivalent time sampling method is often used to carry out analog to digital conversion (ADC).Traditional equivalent sampling receivers are mostly based on changing the delay of ADC sampling clock to realize equivalent sampling.Due to the metastable state between sampling clock and trigger signal,the received da-ta is misaligned inevitably and the correction algorithm online or offline must be added.To solve this prob-lem,an ultra-wideband equivalent sampling receiver based on internal delay line of FPGA is designed.Based on the received echoes of high speed sample-and-hold and ADC,the equivalent sampling of ultra-wideband RF signal is realized without data misaligning when using the delay-tunable transmitting signal generating by FPGA to control the waveform generating system.The equivalent sampling rate is 12.8 GS/s and - 3 dBsampling bandwidth is 6.4 GHz,meeting the application requirements of UWB radar.【期刊名称】《雷达科学与技术》【年(卷),期】2017(015)004【总页数】6页(P443-448)【关键词】等效采样;数字延迟线;数字接收机;采样保持器【作者】吴兵;夏浩淼;李武建【作者单位】中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥 230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥 230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】TN9570 引言脉冲超宽带雷达有着固有的高距离分辨率及良好的穿透特性，可实现对非金属障碍物后面隐藏目标的探测和定位，在军事、反恐、安检、救灾和医疗等领域有着重大的应用前景[1-2]。

噪声源特性及其影响因素的分析与识别

噪声源特性及其影响因素的分析与识别在我们的日常生活和工作环境中，噪声无处不在。

从繁忙的交通道路到工厂车间的机器轰鸣，从建筑施工的嘈杂声到娱乐场所的喧闹，噪声给我们的生活带来了诸多不便，甚至对身心健康产生了严重的影响。

为了有效地控制和减少噪声，我们首先需要深入了解噪声源的特性及其影响因素，只有这样才能采取针对性的措施来降低噪声的危害。

一、噪声源的特性1、频率特性噪声的频率特性是指噪声在不同频率上的能量分布情况。

一般来说，噪声可以分为低频噪声、中频噪声和高频噪声。

低频噪声通常具有较长的波长和较低的能量，如大型机器的运转声；中频噪声则处于中间频率范围，如空调外机的声音；高频噪声往往具有较短的波长和较高的能量，如尖锐的汽笛声。

不同频率的噪声对人的影响也有所不同，高频噪声更容易引起人的烦躁和不适感。

2、强度特性噪声的强度通常用声压级、声强级或声功率级来表示。

声压级是指声波在传播过程中引起的压力变化，声强级则是单位面积上通过的声能量，声功率级则表示噪声源辐射的总声功率。

噪声强度越大，对人的危害也就越大。

长期暴露在高强度噪声环境中，可能会导致听力损伤、心血管疾病、心理问题等。

3、时间特性噪声的时间特性包括持续性、间歇性和脉冲性。

持续性噪声是指在一段时间内持续存在的噪声，如工厂的机器运转声；间歇性噪声则是时而出现、时而消失的噪声，如道路上的交通噪声；脉冲性噪声是突然爆发的短暂噪声，如鞭炮声。

不同时间特性的噪声对人的影响也有所差异，脉冲性噪声由于其瞬间能量较大，可能会对听力造成更严重的损伤。

4、方向性有些噪声源具有明显的方向性，如喇叭发出的声音；而有些噪声源则是向各个方向均匀辐射噪声，如机器的振动声。

了解噪声源的方向性对于采取有效的降噪措施具有重要意义，例如可以通过在噪声传播方向上设置屏障来降低噪声的影响。

二、噪声源的影响因素1、设备和机械运行各种工业设备、机械设备在运行过程中会产生噪声。

例如，发动机的运转、齿轮的啮合、风扇的转动等都会产生不同程度的噪声。

统计力学中的涨落与噪声

统计力学中的涨落与噪声统计力学是研究大系统的宏观性质以及微观粒子之间的相互作用的一种方法。

在统计力学中，我们经常遇到涨落与噪声的现象。

涨落是指系统在平衡态附近存在的微小的随机变动，而噪声则是来自外部环境或系统内部的不规则干扰。

本文将介绍统计力学中涨落与噪声的概念、特性以及对系统性质的影响。

一、涨落涨落是自然界中不可避免的现象。

在统计力学中，涨落主要指的是系统在平衡态附近的微小随机变动。

这种变动通常是由分子热运动引起的。

涨落存在于各种物理量中，例如温度、压力、粒子数等。

涨落的存在使得系统的宏观性质在时间或空间上出现波动。

根据统计力学的理论，我们可以使用概率分布函数描述这种涨落。

在大量粒子的系统中，由于涨落的随机性，平均值与涨落的大小呈反相关关系。

当系统足够大时，涨落的大小可以通过方差来描述。

二、噪声噪声是指系统中存在的不规则、干扰性质的信号。

噪声可以来源于外部环境，例如电磁辐射、空气流动等，也可以是系统内部的原因，例如分子的热运动、其他粒子的碰撞等。

噪声可以被看作是涨落的结果，但与涨落不同的是，噪声通常是对系统进行测量时引入的。

由于噪声的存在，测量结果会受到一定程度的干扰。

在统计力学中，我们可以通过噪声的功率谱密度来描述其特性。

三、涨落与噪声对系统的影响涨落与噪声对系统的影响是普遍存在的。

首先，涨落与噪声使得系统的性质具有不确定性。

即使系统处于平衡态，由于涨落的存在，一些微小的波动也会使得系统的状态发生改变。

这种微小的改变可能对系统的宏观性质产生重要的影响。

其次，涨落与噪声是系统演化的驱动力。

在没有外部扰动的情况下，系统将保持在平衡态。

然而，由于涨落与噪声的作用，系统会不断经历微小的波动，从而从平衡态偏离。

这些微小的波动可以促使系统发生相变、开展化学反应等。

最后，涨落与噪声对系统的稳定性具有重要影响。

在某些情况下，系统由于涨落或噪声的作用可能会发生无法恢复的变化，这种现象被称为耗散态。

涨落与噪声可以使得系统呈现出更加复杂的行为，例如系统的周期性震荡、混沌性质等。

瞬变电磁数据采集抗干扰措施评价方法

瞬变电磁数据采集抗干扰措施评价方法武军杰;王兴春;邓晓红;吕国印;张杰;杨毅【摘要】在煤田、矿区开展TEM勘查工作时，往往采取加大发射电流和发射面积、增加重复观测次数、迭加次数等抗干扰措施来获得符合要求的原始数据。

为确定所采取抗干扰措施的有效性，建立相应的评价指标具有重要指导意义。

为此，提出了TEM信噪比曲线的定义与统计方法，并提出用信噪比曲线评价抗干扰措施的有效性，认为信噪比大小变化能够真实反映原始数据的质量好坏及抗干扰措施是否有效。

通过对矿区采取抗干扰措施后的实测数据进行统计分析，获得了不同措施下的信噪比资料。

结果表明，本方法所得的信噪比参数易于统计，能够合理、有效地反应原始数据的质量以及抗干扰措施的应用效果。

【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2012(036)B10【总页数】5页(P40-44)【关键词】瞬变电磁法;信噪比;抗干扰措施;煤田勘查【作者】武军杰;王兴春;邓晓红;吕国印;张杰;杨毅【作者单位】中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】P631在煤田、矿山开展电磁法勘查工作时，往往面临严重的电磁干扰。

矿区电磁干扰并不是某个单独电磁干扰源影响所致，而是众多电磁干扰源共同作用的结果。

不采取针对性的抗干扰措施难以获得合格的符合规范要求的原始数据。

在瞬变电磁法中，对抗干扰的研究主要包括三类，即在仪器研制、野外数据采集以及数据处理三个阶段中采取相应的措施。

在TEM仪器研制过程中，针对涉及的干扰类型，通常采取程控天线法、随机双极性采样法[1]和TEM信号同步采集及实时处理算法[2-3]。

在数据采集中，根据周期性噪声在瞬变电磁测量中的特点, 提出通过适量调整发射周期的办法来消除野外周期性噪声[4]。

在矿山强干扰环境下，应用强场源TEM测量仪器,采用双发射信号同步叠加增大发射磁矩,即通过增大发射电流和合理选择发射回线边长,来提高瞬变信号晚延时的信噪比，从而提高有效勘探深度[5]。

瞬变电磁法中数据取样处理方法的研究

图"
中心时间和数据窗等对数间隔
首先定原始衰减曲线取样道的中心时间，然后 574 以 45 （即 4 7 !8 倍关系）为等对数间隔，先确定各取样道的中心时间 ! ’ ，再确定数据采样窗口宽度 () ，数据窗宽也以 455 7 4 为等对数间隔，原理见图 4。这种方式的优点为取样道的中心时间严格遵循万方数据对数等间隔；缺点是数据窗口不连续，丢失数据，对
（"）信号衰减快，在早期，信号幅值高且衰减速度很快；而晚期的信号很弱，已达微伏数量级，并且衰减速度慢得多。瞬变电磁信号在早、中、晚期的衰减速度差别相当大，在很宽的时间范围内为了不失真、准确地确定瞬变电磁信号的衰减特性，除了在足够宽的时间范围内必须有足够的取样道外，各取样道之间的间隔及取样数据窗口宽度应随取样道不同而有所改变。在早期，信号幅值高而且衰减速度快，因此取样时间的间隔及取样窗口的宽度都必须相当窄才能保证足以精确地分辨信号的衰减特性；在晚期，取样间隔及窗宽应增大，以适应弱信号慢衰变的特性。
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瞬变电磁信号检测的方法
目前，国内外瞬变电磁系统很多，也采用了不同
的方式。从目前各种仪器的分析来看，主要有 " 种方式：模拟积分取样、数字化叠加取样、模拟积分— 数字化叠加取样。采用数字积分技术在每一个采样周期内可采样数很多（如 ! #$,，。硬件电 $ #,* 点）路上不再需要 " 个积分器，大大简化了电路，节省了元器件及电路的调试过程。（!）模拟积分取样方式。 789:;<= 公司的 ./0"> 系列就是采用模拟积分取样方式，在电路上采用多个积分器，分时段对信号进行采集。优点是采样精度高，缺点是电路设计复杂、对电路的精度要求也最高，信号的特点是取样的起始时间、取样窗口宽度及取样次数由时标信号确定，通常取样时间、取样次数

融合数字累加平均和小波变换的信号降噪测试

融合数字累加平均和小波变换的信号降噪测试吕媛;秦祖军;梁国令;熊显名【摘要】为提高噪声污染信号的检测速度,研究了一种融合累加平均与小波变换的方法进行信号降噪处理,并测试验证了其有效性.测试结果表明,融合数字累加平均和小波变换的去噪方案在处理速度和降噪效果方面远优于单独累加平均或单独小波变换.对被测信号10 000次累加平均再小波降噪获得的降噪效果与30 000次累加平均相同,但耗时仅为后者的36％,大大提高了信号检测速度.分析比较发现,对带噪信号先累加平均再小波变换方案的去噪效果优于先小波变换再累加平均.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2015(034)007【总页数】4页(P13-15,19)【关键词】信号处理;降噪;累加平均;小波变换【作者】吕媛;秦祖军;梁国令;熊显名【作者单位】桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TN2470 引言基于光时域反射的分布式布里渊光纤传感可以长距离感知整条光纤链路上被测物理参量（例如：温度场、应力/应变等）的空间分布和随时间连续变化信息，在重要军民大型基础设施（如电网、油气管道、煤矿、隧道等）的安全监测领域有广泛的应用前景与市场空间，近年得到极大关注和研究[1-2]。

布里渊传感系统通过检测背向散射信号的频移和强度实现信息解。

通常背向布里渊散射信号包含大量噪声，其待测有用信号非常微弱。

因此，降低噪声提高背向散射信号信噪比和缩短测量时间是布里渊光纤传感系统研究的关键内容之一。

传统的降噪方法基于单纯的累加平均或者单纯的小波阈值降噪。

累加平均算法需要对信号进行大量的累加平均以提高信号信噪比，因而导致布里渊传感系统完成一次测量极为耗时，大大降低了系统测量的实时性。

利用噪声功率谱密度的统计特征评价台站对主动源信号的接收效能

利用噪声功率谱密度的统计特征评价台站对主动源信号的接收效能李孝宾;陈佳;高琼;叶泵;龙志强;张云鹏;杨军【摘要】We analysis the noise level of stations by using the statistical characteristics of background noise power spectral densities when the effective frequency is in the range of 1 ～ 10Hz at Binchuan region.The results show that the quality of records can be improved greatly with better observation condition and environment,the superposition of air-gun signals with high signal-to-noise ratio can be reduced,and the farther propagation distance also can be achieved with the same superposition by building and maintaining the stations with high quality.%利用背景噪声的功率谱密度的统计特征,对宾川主动源周边接收台站1 ～ 10 Hz有效频带的噪声水平进行了分析.结果表明:较好的台站观测条件和观测环境可以大大提高气枪信号的记录质量,通过建立和维护高质量的观测台站,可以减少获取高信噪比的气枪信号的叠加次数,也可以在同等叠加次数下获取更远的传播距离.【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2017(040)004【总页数】9页(P572-580)【关键词】概率谱密度;噪声评估;台基处理;对比观测;气枪震源【作者】李孝宾;陈佳;高琼;叶泵;龙志强;张云鹏;杨军【作者单位】中国地震局滇西地震预报实验场,云南大理671000;中国地震局滇西地震预报实验场,云南大理671000;中国地震局滇西地震预报实验场,云南大理671000;中国地震局滇西地震预报实验场,云南大理671000;中国地震局滇西地震预报实验场,云南大理671000;中国地震局地球物理研究所地震观测与地球物理成像重点实验室,北京100081;中国地震局滇西地震预报实验场,云南大理671000【正文语种】中文【中图分类】P315.63大容量气枪具有绿色环保、重复性好、激发能量大、能量转换效率高等优点(陈颙等，2007a，b)，故多被用来进行以地壳结构为研究对象的地震测深研究(Okaya et al，2002；丘学林等，2007)。

简述奈奎斯特时域采样定理的内容

简述奈奎斯特时域采样定理的内容奈奎斯特时域采样定理的内容设A， B， C为采样信号，它们的频谱分别为f_1， f_2，f_3， f_4， f_5， f_6。

奈奎斯特提出了时域采样定理的一种表述方法：用集中采样的方式将f_i(即信号中的一个或多个子信号)，对于一定的信噪比S(SNR)变换到时间离散、幅值不变的新信号G_{i+1}(t)。

此外，还提出了时域上的平均和时域插值的概念。

信号的抽样与量化对信号进行抽样，通常可以从噪声谱密度来确定。

因为我们无法直接观测信号中所包含的成分，因而只能借助与所研究问题有关的模型来描述。

(1)分析一下为什么会得出这样的结论？信号经过抽样后仍然是信号，只不过其时间波形被切割得不连续而已。

由于信号的时域是离散的，因而可以把采样信号作为无限长的连续信号看待，其波形也就是连续的，在信号上加一些非零采样点，仅改变了信号在时间轴上的取值，并未改变信号的物理意义。

所以，在保证信号的完整性的前提下，采用时域上离散取值的方法仍然可以准确恢复原来的信号，这是抽样的基本原理之一。

但对于由噪声干扰引起的失真，不能使用时域离散的方法来消除。

(2)为什么说噪声是产生采样失真的重要原因？采样定理中讲的“连续”指的是时域上的连续。

也就是说，当噪声进入系统后，首先影响系统的时域，然后改变系统的时域而引起失真。

因为噪声具有相关性，对于具有相关性的系统，可以认为它的每一个输入都等效于一个随机噪声，它们的功率谱密度是相关的。

对于连续时间系统，相关函数也具有傅立叶性质，且时域抽样的结果是在频域上复制了一个样值，于是便出现了以上讨论的噪声对时域的影响。

如果人不需要听力来辨别音调，也就没有必要用声音作为信号传输，所以采用集中采样的方法，将连续的信号转换为离散的信号，仍然可以保持原信号的频谱结构和频率成分不变。

即使是这样，抽样后的信号还是会有失真。

因为各频率分量不是正交的。

而集中采样的方法，把信号集中采集到一起再放大，对于低频分量几乎没有抑制作用。

矿集区强噪声对大地电磁测深三个采样率的影响规律

矿集区强噪声对大地电磁测深三个采样率的影响规律徐志敏;刘博;辛会翠;吕扶君【摘要】天然大地电磁场信号微弱,极化方向随机,极易受电磁噪声污染.矿集区人烟稠密、工业发达,区内强烈的工业、通讯、矿山、民用等电磁干扰严重污染了大地电磁测深数据.本文利用数学形态学从受严重污染的电磁场时间序列中提取出类方波、三角波、阶跃、脉冲和充放电5种典型噪声的波形,以不同的方式将这些噪声波形与区内基本未受噪声污染的测点(D1139)的电磁场波形叠加,对比分析了不同采样率加噪后D1139点的测深曲线的变化.结果表明:24Hz采样率,方波噪声、三角波噪声、阶跃噪声、允放电噪声等会使得视电阻率、相位曲线出现类似近源干扰特征,脉冲噪声使测深曲线出现畸变;320Hz采样率,方波没有明显影响,三角波、阶跃噪声、脉冲噪声使曲线部分频点出现跳变,而充放电噪声会使曲线出现类似近源干扰特征;2560Hz采样率,方波、充放电噪声没有明显影响,三角波、阶跃噪声、脉冲噪声则使曲线出现了不同程度的畸变.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2014(011)006【总页数】11页(P802-812)【关键词】大地电磁测深;矿集区;强噪声;波形;采样率【作者】徐志敏;刘博;辛会翠;吕扶君【作者单位】西北综合勘察设计研究院,陕西西安710003;中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都,610031;陕西能源职业技术学院地质测量系,陕西咸阳712000;西北综合勘察设计研究院,陕西西安710003【正文语种】中文【中图分类】P631.31 引言大地电磁测深法(MT)假设天然电磁场以均匀平面电磁波垂直入射到地球表面。

然而天然电磁场频率范围很宽，信号微弱，极化方向随机，因此大地电磁信号极易受到各种噪声干扰[1,2]。

影响大地电磁测深资料的噪声可以分为工频干扰、地质噪声和其他外界和观测系统不稳定引起的随机干扰，它们分别来自不同的源[3～6]。

其中工频干扰基本上产生于测点周围的人工电磁系统与环境特征，为近场干扰；地质噪声主要包括静位移畸变和地形影响，通常是全频域的；而大功率供电系统的不稳定则主要影响低频。

噪声源特性对噪声控制效果的影响研究

噪声源特性对噪声控制效果的影响研究在我们的日常生活和工作环境中，噪声无处不在，给人们带来了诸多困扰和不良影响。

为了减少噪声的危害，提高生活和工作质量，噪声控制成为了一个重要的研究领域。

而要实现有效的噪声控制，就必须深入了解噪声源的特性，因为噪声源的特性对噪声控制效果有着至关重要的影响。

噪声源的特性可以从多个方面来描述，包括噪声的频率特性、声压级、辐射特性以及时间特性等。

首先，噪声的频率特性是一个关键因素。

不同频率的噪声在传播和衰减过程中表现出不同的特点。

一般来说，高频噪声在传播过程中更容易被空气吸收和散射，衰减较快；而低频噪声则具有更强的穿透力，能够传播更远的距离，衰减相对较慢。

因此，在噪声控制中，对于高频噪声，我们可以采用吸声材料来吸收声波，减少反射；对于低频噪声，则需要采用更厚重的隔音结构来阻挡其传播。

例如，在汽车发动机的噪声控制中，如果主要噪声频率为中高频，那么在发动机舱内使用吸声棉等材料能够取得较好的效果；而如果存在较强的低频噪声，可能就需要对发动机舱进行密封和增加隔音层的处理。

声压级也是噪声源的一个重要特性。

声压级越高，噪声的能量越大，对人的危害也就越严重。

在噪声控制中，声压级的大小直接决定了控制措施的强度和难度。

对于高声压级的噪声源，可能需要采取多种控制手段相结合的方法，如在声源处进行减振降噪处理，在传播路径上设置隔音屏障，在接收点使用耳塞、耳罩等个人防护设备。

以工厂车间的大型机械设备为例，如果其产生的噪声声压级过高，仅仅依靠局部的隔音措施可能无法达到理想的降噪效果，还需要对设备本身进行优化设计，降低其运行时的振动和噪声。

噪声源的辐射特性包括声源的方向性、辐射面积等。

有些噪声源具有明显的方向性，比如扬声器发出的声音主要向前传播；而有些噪声源则是向各个方向均匀辐射，如机器运转时产生的噪声。

了解噪声源的辐射特性有助于我们更有针对性地布置噪声控制措施。

例如，对于方向性较强的噪声源，可以在其主要辐射方向设置隔音屏障，以最大限度地减少噪声的传播。

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出了噪声的自相关特性对信噪比的影响根据对暗信号和积分球面源信号分别进行２至３０次累加０
平均并计算信噪比，明Ｃ证ＣＤ成像光谱仪系统及输入信号中存在有色噪声。当有色噪声相关性小时，累加次数低于５０仍能得到理想白噪声时的效果。关键词：多次采样：数字累加平均；有色噪声中图分类号：Ｔ０Ｎ２１文献标志码：Ａ文章编号：１０ — ２６２１）５０５ — ４０７２７（０００ — ９９０
（ＮＲ）ｃｎｂｎｒａｅｙｍｕｔｌｉｇｔｅｓｕｒｏｔｏｃｕｌｔｎａｄａｅａｉｇｔ．ＨｏｖｒｈＳａｅｉｃｅｓｄｂｌｐｙｎｈｑａｅｒｏｆａｃｍｕａｉｎｖｒｇｎｉｉｏｍｅｗｅｅ，ｔｅ
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周倩婷，危－，峻，志鹏，徐。
（．中国科学院上海技术物理研究所，海２０８２１上００３；．中国科学院研究生院，京１０３）北００９摘要：在加性白噪声干扰下．对长驻留时间成像光谱仪运用多次采样累加平均技术可以使信噪比随采样累加平均次数的平方根增长。实际系统中的噪声可能包含有色噪声成分，得多次采样累使加平均技术存在一定的应用限制。通过对数字累加平均处理后信噪比的变化进行理论推导与分析，得
第３９卷第５期
Ｖｏ．９ＮＯ．１３５Βιβλιοθήκη 红外与激光工程
ＩｆａｅｎｓｒＥｇｎｅｎｎｒｒｄａｄＬａｅｎｉｅｒｇｉ
２０年ｌ月０１０
０ｃ．０１ｔ２０
噪声特性对多次采样累加平均技术的影响
ｒａｓｓｍｍａｏｍｎｃｌｒｏｓｓｃｓ１ｏｓ，ｗｉｅｄｏａｐｉｔｎｃｎｔｉｓｏｈｅｌｙｔｙｃｎｉｏｏｅｎｉｕｈａ／ｎｉｅｄｅｆｅｈｃｌｓｔｐｌａｏｏｓａｔｆｔｅｈａｃｉｒｎ