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Apple晶片

蘋果公司的ARM架構處理器

Apple晶片[1][2]（英語：Apple silicon）是對蘋果公司使用ARM架構設計的單晶片系統（SoC）和封裝體系（SiP）處理器之總稱。它廣泛運用在iPhone、iPad、Mac和Apple Watch以及HomePod和Apple TV等蘋果公司產品。

蘋果公司不具有生產芯片的業務，所有Apple芯片均由其他芯片代工企業，如三星、台積電進行製造。第一款蘋果公司自行設計的芯片是應用在iPhone 4上的Apple A4。蘋果的後續新產品線，包括AirPods、Apple Watch、HomePod，從一開始均使用Apple芯片。在2020年6月的蘋果全球開發者大會上，蘋果公司首席執行官Tim Cook正式宣布，Mac電腦系列將在兩年內從Intel公司的CPU遷移至自行設計的Apple芯片[3]。Mac Pro是最後一款搭載Intel處理器的蘋果產品，在2023年6月遷移至M2 Ultra，至此所有蘋果產品皆搭載Apple晶片。

考慮到不同類型設備的應用場景，蘋果公司設計的芯片也分為不同系列。通常每款芯片以大寫字母搭配數字的方式命名，其中字母表示所屬系列，數字代表第幾代。部分產品還會帶上字母後綴，表示在該架構上的加強款。

A系列

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A 系列晶片基於ARM架構，包括了CPU、GPU、快取等器件。使用於iPhone、iPad、iPad Air、iPad Pro（第一代、第二代、第三代、第四代、第五代、第六代、第七代）、iPad mini、iPod touch、Apple TV、HomePod和Studio Display 產品上。自2015年發佈的iPad Pro（第一代）開始，所有 A 系列晶片均由台積電 代工。

S系列 

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S系列芯片是整合了隨機存取記憶體、儲存裝置和無線連結處理器的客製系統單晶片，用於Apple Watch、HomePod Mini和第二代HomePod中。

H系列

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H系列做為藍牙無線音訊的晶片，用於第二代及之後的AirPods系列、AirPods Max或AirPods Pro所有機型中，以及部分Beats系列。

T系列

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T系列芯片用於Mac產品線的部分產品，做為安全開機、硬體加密等系統安全相關之晶片。該系列現已整合進M系列中。

W系列

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W系列芯片的主要功能和Wi-Fi以及藍牙連接相關。

R系列

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蘋果公司於2023年6月5日在蘋果全球開發者大會上宣布推出Apple R1。它使用於Apple Vision Pro 頭戴式電子裝置。Apple R1專用於實時處理傳感器輸入，並向顯示器提供極低延遲的圖像。[4]

U系列

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作為超寬頻（Ultra Wideband）芯片

首次用於2019年發布的iPhone 11系列，此後發布的iPhone皆具有此晶片。此外AirTag與AirPods Pro（第二代）充電盒也有搭載。

首次用於2024年發布的Apple Watch Series 9與Apple Watch Ultra 2，還有iPhone 15系列。

M系列

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M系列芯片是蘋果公司第一款基於ARM架構的自研處理器單晶片系統（SoC），作為Mac向Apple芯片遷移計劃的一部分，為麥金塔電腦產品線提供中央處理器，取代沿用多年的英特爾微處理器。首次亮相於2020年11月的線上發布會，其中發布了首款芯片M1，並用於三款新Mac產品[5]M系列芯片的後續產品，將會繼續搭載於使用Apple晶片的Mac產品上。

A系列芯片的運動協處理器

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早在iPhone 5S發布時，蘋果公司首次發布和A7處理器配合工作的協處理器M7，之後每年iPhone系列換代，M系列協處理器都會伴隨着上升一個代數。一直持續到iPhone 8系列和iPhone X發布為止[8]。此後蘋果公司不再於官方宣傳和規格參數資料中表明M系列協處理器的存在[9]，並且在機型比較的頁面中將舊產品的這一部分抹去。儘管如此，之後的每一代A系列芯片中都內置有運動協處理器，做為加速度計、陀螺儀和指南針等感測器的資料收集與處理。

Apple芯片列表

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A 系列

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名稱 型號 圖片 半導體工藝 裸晶尺寸 晶體管數目 CPU ISA CPU CPU緩存 GPU FLOPS FP32/FP16 AI 加速器 內存 推出 應用產品 初始作業系統 最終作業系統
APL0098   90 nm[10] 72 mm2 [11] ARMv6 412 MHz 單核心 ARM11 L1i: 16 KB
L1d: 16 KB 		PowerVR MBX Lite @ 103 MHz 不適用 16-bit 單通道 133 MHz LPDDR (533 MB/s)[12] 2007年6月 iPhone OS 1.0 iOS 4.2.1
APL0278   65 nm[11] 36 mm2 [11] 412–533 MHz 單核心 ARM11 PowerVR MBX Lite @ 133 MHz 32-bit 單通道 133 MHz LPDDR (1066 MB/s) 2008年9月 iPhone OS 2.1.1
APL0298   65 nm[10] 71.8 mm2 [13] ARMv7 600 MHz 單核心 Cortex-A8 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 256 KB 		PowerVR SGX535 32-bit 單通道 200 MHz LPDDR (1.6 GB/s) 2009年6月 iPhone OS 3.0 iOS 6.1.6
APL2298   45 nm[11] 41.6 mm2 [11] 600–800 MHz 單核心 Cortex-A8 PowerVR SGX535 @ 200 MHz 2009年9月 iPhone OS 3.1.1 iOS 5.1.1
A4 APL0398   45 nm[11][13] 53.3 mm2 [11][13] 0.8–1.0 GHz 單核心 Cortex-A8 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 512 KB 		PowerVR SGX535[14] 32-bit 雙通道 200 MHz LPDDR (3.2 GB/s) 2010年3月 iPhone OS 3.2 iOS 5.1.1
iOS 6.1.6
iOS 7.1.2
A5 APL0498   45 nm[15] 122.2 mm2 [15] 0.8–1.0 GHz 雙核心 Cortex-A9 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB 		PowerVR SGX543MP2 (雙核心) @ 200 MHz (12.8 GFLOPS)[16] 32-bit 雙通道 400 MHz LPDDR2-800 (6.4 GB/s) 2011年3月 iOS 4.3 iOS 9.3.5
iOS 9.3.6
APL2498   32 nm HK MG[17] 69.6 mm2 [17] 0.8–1.0 GHz 雙核心 Cortex-A9 (one core locked in Apple TV) 2012年3月 iOS 5.1
APL7498   32 nm HKMG[18] 37.8 mm2 [18] 單核心 Cortex-A9 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB 		2013年3月
A5X APL5498   45 nm[19] 165 mm2 [19] 1.0 GHz 雙核心 Cortex-A9 PowerVR SGX543MP4 (四核心) @ 200 MHz (25 GFLOPS)[16] 32-bit 四通道 400 MHz LPDDR2-800[20] (12.8 GB/s) 2012年3月 iOS 5.1 iOS 9.3.5
iOS 9.3.6
A6 APL0598   32 nm HKMG[21][22] 96.71 mm2 [21][22] ARMv7s[23] 1.3 GHz[24] 雙核心 Swift[25] L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB[26] 		PowerVR SGX543MP3 (三核心) @ 266 MHz (25.5 GFLOPS)[27] 32-bit 雙通道 533 MHz LPDDR2-1066[28] (8.528 GB/s) 2012年9月 iOS 6.0 iOS 10.3.3
iOS 10.3.4
A6X APL5598   32 nm HKMG[29] 123 mm2 [29] 1.4 GHz 雙核心 Swift[30] L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB 		PowerVR SGX554MP4 (四核心) @ 266 MHz (68.1 GFLOPS)[30][31] 32-bit 四通道 533 MHz LPDDR2-1066 (17.1 GB/s)[32] October 2012
A7 APL0698   28 nm HKMG[33] 102 mm2 [34] 近10億 ARMv8.0-A[35] 1.3 GHz[36] 雙核心 Cyclone[35] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 1 MB
L3: 4 MB[35] (Inclusive)[37] 		PowerVR G6430 (四核心) @ 450 MHz (115.2 GFLOPS)[38][31] 64-bit 單通道 800 MHz LPDDR3-1600[39] (12.8 GB/s)[40] 2013年9月 iOS 7.0 iOS 12.5.7
APL5698   28 nm HKMG[41] 102 mm2 [34][41] 1.4 GHz[42] 雙核心 Cyclone[35] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 1 MB
L3: 4 MB[42] (Inclusive)[37] 		PowerVR G6430 (四核心) @ 450 MHz (115.2 GFLOPS)[31] October 2013 iOS 7.0.3
A8 APL1011   20 nm (TSMC)[39] 89 mm2 [43] 約20億 ARMv8.0-A[44] 1.1–1.5 GHz 雙核心 Typhoon[44][45] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 1 MB
L3: 4 MB[44] (Inclusive)[37] 		客製化PowerVR GXA6450 (四核心)[46][47][48] @ ~533 MHz (136.5 GFLOPS) 2014年9月 iOS 8.0

tvOS 9.0

iOS 12.5.7


iPadOS 15.7.5
(Current)

A8X APL1012   20 nm (TSMC)[49][50] 128 mm2 [49] 約30億 ARMv8.0-A 1.5 GHz 三核心 Typhoon[49][45] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 2 MB
L3: 4 MB[49] (Inclusive)[37] 		客製化PowerVR GXA6850 (十核心)[46][49][50] @ ~450 MHz (230.4 GFLOPS) 64-bit 雙通道 800 MHz LPDDR3-1600[49] (25.6 GB/s)[40] October 2014 iOS 8.1 iPadOS 15.7.5

(Current)

A9 APL0898   14 nm FinFET (Samsung)[51] 96 mm2 [52] 大於20億 1.85 GHz 雙核心 Twister[53][54] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 3 MB
L3: 4 MB (Victim)[37][55] 		客製化PowerVR GT7600 (六核心)[46][56] @ 650 MHz (249.6 GFLOPS) 64-bit 單通道 1600 MHz LPDDR4-3200[54][55] (25.6 GB/s)[54] 2015年9月 iOS 9.0 ios 15.8
APL1022   16 nm FinFET (TSMC)[52] 104.5 mm2 [52]
A9X APL1021   16 nm FinFET (TSMC)[57] 143.9 mm2 [57][58] 大於30億 2.16–2.26 GHz 雙核心 Twister[59][60] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 3 MB
L3: none[37][57] 		客製化PowerVR GTA7850 (十二核心)[46][57] @ 650 MHz (499.2 GFLOPS) 64-bit 雙通道 1600 MHz LPDDR4-3200 (51.2 GB/s) November 2015 iOS 9.1 ipados 16.5
A10 Fusion APL1W24   16 nm FinFET (TSMC)[61] 125 mm2 [61] 33億 ARMv8.1-A 2.34 GHz 四核心 (2× Hurricane + 2× Zephyr)[62] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 3 MB
L3: 4 MB 		客製化PowerVR GT7600 Plus (六核心)[46][63][64] @ 900 MHz (345.6 GFLOPS[65]) 64-bit 單通道 1600 MHz LPDDR4 (25.6 GB/s) 2016年9月 iOS 10.0 ios 15.8
A10X Fusion APL1071[66]   10 nm FinFET (TSMC)[58] 96.4 mm2 [58] 大於40億 2.36 GHz 六核心 (3× Hurricane + 3× Zephyr)[67] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 8 MB
L3: none[67] 		客製化PowerVR GT7600 Plus (十二核心)[46][68] ~@ 1000 MHz (~768 GFLOPS) 64-bit 雙通道 1600 MHz LPDDR4[67][66] (51.2 GB/s) 2017年6月 iOS 10.3.2

tvOS 11.0

當前最新版本
A11 Bionic APL1W72   10 nm FinFET (TSMC) 87.66 mm2 [69] 43億 ARMv8.2-A[70] 2.39 GHz 六核心 (2× Monsoon + 4× Mistral) L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 8 MB
L3: none[71] 		蘋果公司自研 (三核心) @ 1066 MHz (~408 GFLOPS) 神經網路引擎 (雙核心) 600 BOPS 64-bit 單通道 2133 MHz LPDDR4X[72][73] (34.1 GB/s) 2017年9月 iOS 11.0
A12 Bionic APL1W81   7 nm FinFET (TSMC N7) 83.27 mm2 [74] 69億 ARMv8.3-A[75] 2.49 GHz 六核心 (2× Vortex + 4× Tempest)[76] L1i: 128 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none[76] 		蘋果公司自研 (四核心) ~@ 1125 MHz (~576 GFLOPS) 神經網路引擎 (八核心) 5 TOPS 2018年9月 iOS 12.0
A12X Bionic APL1083   7 nm FinFET (TSMC N7) ≈135 mm2 [77] 100億 2.49 GHz 十核心 (4× Vortex + 4× Tempest) L1i: 128 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none[78] 		蘋果公司自研 (七核心) ~@ 1340 MHz (~1200 GFLOPS) 2018年10月 iOS 12.1
A12Z Bionic   蘋果公司自研 (八核心) @ 1266 MHz (~1296 GFLOPS) 2020年3月 iPadOS 13.4
2020年6月 macOS 11 "Big Sur" (Beta) macOS Big Sur 11.3 Beta 2
A13 Bionic APL1W85   7 nm FinFET (TSMC N7P) 98.48 mm2 [79] 85億 ARMv8.4-A[80] 2.65 GHz 六核心 (2× Lightning + 4× Thunder) L1i: 128 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none[81] 		蘋果公司自研 (四核心) ~@ 1575 MHz (~806 GFLOPS) 神經網路引擎 (十核心) + AMX blocks (雙核心) 5.5 TOPS 2019年9月 iOS 13.0 當前最新版本
A14 Bionic APL1W01   5 nm FinFET (TSMC N5) 88 mm2 [82] 118億 ARMv8.5-A 2.99 GHz 六核心 (2× Firestorm + 4× Icestorm)

L1i: 192 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none

蘋果公司自研 (四核心) 神經網路引擎 (十六核心) 11 TOPS 2020年9月 iOS 14.0
A15 Bionic APL1W07   5 nm FinFET (TSMC N5P) 108.01 mm2 150億 ARMv8.6-A 最高2.93~3.23 GHz (2× Avalanche) + 最高1.823 GHz (4× Blizzard) SLC: 32 MB 蘋果公司自研 (四核心/五核心) 2021年9月 iOS 15.0
A16 Bionic APL1W10   4 nm FinFET (TSMC N4P) 112.75 mm2 160億 最高2.93~3.3 GHz (2× Everest) + 最高1.823 GHz (4× Sawtooth) 64-bit 單通道 3200 MHz LPDDR5X (51.2 GB/s) 2022年9月 iOS 16.0
A17 Pro APL1V02 3 nm FinFET (TSMC N3B) 103.80 mm2 190億 最高3.78 GHz (2× Everest) + 最高2.11 GHz (4× Sawtooth) 蘋果公司自研 (六核心) 2023年9月 iOS 17.0
A18 APL1V08 3 nm FinFET (TSMC N3E) 90 mm2 ARMv9.2-A 最高4.05 GHz (2× Everest) + 最高2.42 GHz (4× Sawtooth) SLC: 12 MB 蘋果公司自研 (五核心) 神經網路引擎 (十六核心) 35 TOPS 64-bit 單通道 3750 MHz LPDDR5X (60 GB/s) 2023年9月 iOS 18.0
A18 Pro APL1V07 105 mm2 SLC: 24 MB 蘋果公司自研 (六核心)
名稱 型號 Image 半導體工藝 裸晶尺寸 晶體管數目 CPU ISA CPU CPU緩存 GPU FLOPS FP32/FP16 AI 加速器 記憶體技術 發表日期 應用產品 初始作業系統 最終作業系統

S 系列

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名稱 型號 圖片 半導體工藝 裸晶尺寸 CPU ISA CPU CPU緩存 GPU 內存 基帶 發表日期 應用產品 初始作業系統 最終作業系統
S1 APL0778[83]   28 nm HK MG[84][85] 32 mm2 [84] ARMv7k[85][86] 520 MHz 單核心 Cortex-A7[85] L1d: 32 KB[85]
L2: 256 KB[85] 		PowerVR Series 5[85][87] 512MB LPDDR3[88] 2015年4月 watchOS 1.0 watchOS 4.3.2
S1P TBC   TBC TBC ARMv7k[89][90][91] 520 MHz 雙核心 Cortex-A7 without GPS[89] TBC PowerVR Series 6 'Rogue'[89] 512MB LPDDR3 2016年9月 watchOS 3.0 watchOS 6.3
S2 TBC   ARMv7k[89][90][91] 520 MHz 雙核心 Cortex-A7 with GPS[89] TBC
S3 TBC   ARMv7k[92] 雙核心 TBC TBC 768MB LPDDR4 Qualcomm MDM9635M (Snapdragon X7 LTE) 2017年9月 watchOS 4.0 watchOS 8.7.1
S4 TBC   7nm FinFET (TSMC) ARMv8.3-A ILP32[93][94] 雙核心 Tempest L1i: 2×32KB

L1d: 2×32KB

Apple G11M[94] 1GB LPDDR4X TBC 2018年9月 watchOS 5.0 Current
S5 TBC   ARMv8.3-A ILP32 Apple G11M 2019年9月 watchOS 6.0
S6 TBC   7nm FinFET P

(TSMC)

ARMv8.4-A L1i: 2×96KB

L1d: 2×48KB

TBC 2020年9月 watchOS 7.0

T 系列

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名稱 型號 圖片 半導體工藝 裸晶尺寸 CPU ISA CPU CPU緩存 GPU 內存 發表日期 應用產品
T1 APL1023[95]   ARMv7 TBD 2016年10月
T2 APL1027[96]   ARMv8-A LPDDR4 2017年12月

W 系列

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名稱 型號 圖片 半導體工藝 裸晶尺寸 CPU ISA CPU CPU緩存 內存 Bluetooth 發表日期 應用產品
W1 343S00130[97]
343S00131[97] 		  TBC 14.3 mm2 [97] TBC TBC TBC TBC 4.2 2016年9月
  • AirPods (第1代)
  • Beats Solo3
  • Beats Studio3
  • Powerbeats3
  • BeatsX
  • Beats Flex
W2 338S00348[98]   TBC 2017年9月
W3 338S00464[99]   5.0 2018年9月

H 系列

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名稱 型號 圖片 Bluetooth 發表日期 應用產品
H1 343S00289 (AirPods (第2代))[100]
343S00290 (AirPods (第2代))[101]
343S00404 (AirPods Max)[102]
H1 SiP (AirPods Pro)[103] 		     
    		5.0 2019年3月

U 系列

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名稱 型號 圖片 半導體工藝 發表日期 應用產品
U1 TMKA75[105]   16 nm FinFET (TSMC 16FF) 2019年9月

M 系列

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名稱 型號 圖片 半導體工藝 裸晶尺寸 晶體管數目 CPU ISA CPU CPU快取 GPU AI加速器 記憶體技術 發表日期 應用產品 初始作業系統 最終作業系統
M1 APL

1102

  5 nm (TSMC N5) 119 mm2 [106] 160億 ARMv8.5-A 3.2 GHz 八核心
(4× Firestorm + 4× Icestorm)

高效能核心：
L1i: 192 kB
L1d: 128 kB
L2: 12 MB shared

高節能核心：
L1i: 128 kB
L1d: 64 kB
L2: 4 MB shared

七或八核心
(up to 2.6 TFLOPs) 		十六核心

(11 TOPS)

64位元雙通道

4266 MHz LPDDR4X

(68.2 GB/s)[107]

2020年11月 macOS Big Sur / iPadOS 14.5 最新
M1 Pro APL

1103

  245 mm2 337億 2021年10月 MacBook Pro (2021 年末) macOS Monterey
M1 Max APL

1104

  432 mm2 570億
M1 Ultra APL

1105

  864 mm2 1140億 3.23 GHz 20 核 (16x Firestorm) + 2.064 GHz (4x Icestorm) 32核心

(22 TOPS)

LPDDR5 -6400

八通道

128 位

（1024位）

@ 3200 MHz (819.2 GB/s)

2022年3月 Mac Studio (2022 年初) macOS Ventura
M2 APL

1109

  5 nm (TSMC N5P) 155.25 mm2 200億 ARMv8.6-A 3.49 GHz 4 核 (Avalanche) + 2.2 GHz 4核 (Blizzard) 8核心 LPDDR5 -6400

雙通道

64 位

（28位）

@ 3200 MHz (100 GB/s)

2022年7月

其他

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型號 圖片 發表日期 CPU ISA 規格 用途 應用產品 操作系統
339S0196   2011年3月 Arm 256 MB RAM Lightning轉換HDMI Apple Digital AV Adapter N/A

參考文獻

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  1. ^ Warren, Tom. Apple is switching Macs to its own processors starting later this year. The Verge. 2020-06-22 [2020-06-22]. （原始內容存檔於2020-06-22）. 
  2. ^ Krol, Jacob. Here's what Apple Silicon means for you. CNN Underscored. 2020-06-22 [2020-06-22]. （原始內容存檔於2020-06-22） （英語）. 
  3. ^ Haslam, Karen. Apple Silicon MacBook release date, price & specs for first ARM Mac. Macworld UK. 2020-09-02 [2020-09-18]. （原始內容存檔於2020-09-16） （英語）. 
  4. ^ Sanji Feng. 蘋果 Vision Pro 所用 R1 晶片能降低延遲的關鍵可能是訂製的 1GB DRAM. [2023-10-31]. （原始內容存檔於2023-10-31）. 
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  6. ^ 侯冠州. 蘋果發表會登場！M3系列晶片、新款MacBook Pro、iMac亮點一次看. Yahoo財經. [2023-10-31]. （原始內容存檔於2023-11-03）. 
  7. ^ Apple 發表搭載 M3 系列晶片的新款 MacBook Pro，讓世界最強大的專業級筆電變得更加出色. Apple tw. [2023-10-31]. （原始內容存檔於2023-11-04）. 
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