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非接触式ic卡基本结构非接触式IC卡基本结构非接触式IC卡（Contactless Integrated Circuit Card）是一种无需物理接触即可进行数据传输和交换的智能卡。
它采用了近场通信技术，能够实现与读卡器之间的远程通信。
非接触式IC卡的基本结构包括天线、资料卡及芯片模块三个部分。
天线是非接触式IC卡的重要组成部分，它负责接收和发送电磁信号。
天线通常由导电线圈组成，通过电感耦合实现与读卡器之间的无线通信。
天线的形状和尺寸可以根据具体的应用场景和芯片要求进行设计，一般为螺旋形或矩形平面形状。
资料卡是非接触式IC卡的外部包装，用于保护芯片和天线，并提供与外部设备的物理连接。
资料卡一般由塑料材料制成，具有一定的耐磨、耐压和耐温性能。
在资料卡的表面通常会印制有卡片标识、发行机构信息等相关内容。
芯片模块是非接触式IC卡的核心部分，负责存储和处理数据。
芯片模块一般由集成电路芯片、存储器、电源管理电路等组成。
集成电路芯片是非接触式IC卡的主控芯片，它包含了处理器、加密算法、通信接口等功能单元，用于实现数据的加密解密、通信协议的处理等操作。
存储器用于存储用户数据和应用程序，可以分为只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）和可编程存储器（EEPROM）等。
电源管理电路用于对芯片的供电进行管理和控制，保证芯片的正常工作。
非接触式IC卡的工作原理是通过近场通信技术实现与读卡器之间的无线数据传输。
当非接触式IC卡靠近读卡器时，读卡器产生一个电磁场，激活IC卡的天线。
IC卡的天线接收到电磁场后，通过电感耦合将能量传递给芯片模块，使芯片模块开始工作。
芯片模块根据通信协议与读卡器进行数据交换，完成数据的读写操作。
同时，IC 卡的天线也会产生反馈信号，通过电感耦合传递给读卡器，反馈卡片的状态和数据信息。
非接触式IC卡由于无需物理接触，具有使用方便、读写速度快、耐用性好等优势，在各个领域得到了广泛应用。
例如，公交卡、门禁卡、身份证等都采用了非接触式IC卡技术。
非接触式IC卡读写芯片简介非接触式IC卡又称射频卡，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。
非接触式IC卡是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来,结束了无源(卡中无电源)和免接触这一难题,是电子器件领域的一大突破.卡片在一定距离范围内(通常为5—10mm)靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。
对非接触式IC卡的读写操作是通过读写器来完成的，读写器是主控机与非接触式IC卡间进行信息传输和存储甚至运算处理的中间媒介，也叫接口设备、卡接收设备、耦合设备或终端。
非接触式IC卡读写芯片原理非接触式IC卡卡片的电气部分由一个元件和AISC组成，没有其他的外部器件，卡片中的天线是只有线圈，很适合封状到ISO卡片中。
以Mifare为例，读卡器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器的频率相同，这样便产生电磁共振，从而使电容内有了电荷，在电容的另一端接有一个单向通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当储存积累的电荷达到2V时，此电源可为其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器的数据。
其中Mifare的逻辑框图如下图所示。
非接触式读写器包含流向相反的两个信号通道：上部的发送通道和下部的接收通道。
发送通道首先由频率稳定的石英晶体振荡器产生相应工作频率载波信号，该信号将在调制级由已在ASIC段按曼彻斯特或变型密勒或NRZ规则编码的拟发送信息序列进行幅移键控（ASK）调制，最后经功率输出级放大后，由天线发送。
接收通道则首先滤除输入信号中的干扰和噪声。
从高强度的发射驱动信号中提取非接触式IC卡的微弱应答信号，继而放大解调后送ASIC进一步处理。
两个通道传输数据的示意图如下图所示。
特性非接触式识别技术带给我们一个便利接入存储于电子媒体中数据的方式，以13.56 MHz 智能卡读卡器芯片与模块为例：形成MIFARE 接口平台不可或缺的一部份，目前为非接触式与双接口智能卡机制的业界标准符合包括ISO 14443 A、ISO 14443 B 与ISO 15693 等国际化标准相当容易导入设计运作范围达100mm提供RF 数据通信加密选择通过MIFARE 演示系统协助，相当容易进行新型应用的开发典型器件MF RC522特性内置对卡片或标签的信号进行解调和译码的高集成度的模拟电路；采用少量外部元件，即可将输出驱动级接天线；5mm×5mm×0.85mm(HVQFN32)的超小体积；2.5～3.6V的低I电压低功耗设计。
IC卡工作原理IC卡，即集成电路卡，是一种具有存储和处理能力的智能卡，广泛应用于各个领域，如金融、交通、通信等。
IC卡的工作原理是通过集成电路芯片实现对数据的存储和处理，并通过接触或者非接触方式与读卡设备进行通信。
IC卡的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 供电：IC卡通过与读卡设备的接触或者非接触方式获取电源供电。
接触方式是通过金属接点与读卡设备接触，非接触方式则是通过无线射频技术进行供电。
2. 通信：IC卡与读卡设备之间通过通信接口进行数据传输。
通信接口可以是接触式接口（如ISO7816接口）或者非接触式接口（如ISO14443接口）。
在通信过程中，IC卡和读卡设备通过协议进行数据的传输和交换。
3. 数据存储：IC卡内部的集成电路芯片具有存储器，可以用来存储各种数据，如个人信息、账户余额等。
存储器可以分为只读存储器（ROM）和可编程存储器（RAM、EEPROM）。
4. 数据处理：IC卡内部的集成电路芯片还具有处理能力，可以进行数据的加密、解密和逻辑运算等操作。
通过处理能力，IC卡可以实现各种应用功能，如密码验证、数据加密等。
5. 安全性：IC卡具有较高的安全性，主要体现在数据的加密和防篡改。
通过加密算法和密钥管理，IC卡可以保护存储在卡内的敏感数据不被非法获取和篡改。
IC卡的工作原理使其具有许多优点。
首先，IC卡具有较大的存储容量，可以存储大量的数据。
其次，IC卡具有较高的安全性，可以保护用户的隐私和资金安全。
此外，IC卡还具有多种应用功能，可以实现多种场景下的需求，如支付、门禁、身份认证等。
总结起来，IC卡的工作原理是通过集成电路芯片实现对数据的存储和处理，并通过与读卡设备的通信接口进行数据传输。
IC卡具有较大的存储容量、高安全性和多种应用功能，广泛应用于各个领域。
f1、非接触式IC卡简介非接触式IC卡简介又称射频卡，成功地解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。
主要用于公交、轮渡、地铁的自动收费系统，也应用在门禁管理、身份证明和电子钱包。
1．1、工作原理射频卡工作的基本原理是：射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个IC串联协振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC协振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；在这个电荷的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。
射频卡与接触式IC卡相比有以下优点：1 可靠性高，无机械接触，从而避免了各种故障；2 操作方便，快捷，使用时没有方向性，个方向操作；3 安全和保密性能好，采用双向验证机制。
读写器验证IC卡的合法性，同时IC卡验证读写器的合法性。
每张卡均有唯一的序列号。
制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可再更改，因此可以说世界上没有两张相同的非接触IC卡；4 可多卡操作，具有快速防冲突机制；5 可以适合多种应用，它的存储结构特点使它一卡多用，用户可根据不同的应用设定不同的密码和访问条件。
典型应用：公路自动收费、公共汽车、员工卡。
IC卡简介一、主要指标●容量为1K位EEPROM●分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节,以块为存取单位●每个扇区有独立的一组密码及访问控制●每张卡有唯一序列号，为32位●具有防冲突机制，支持多卡操作●无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路●数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次●工作温度：-20℃~50℃(温度为90%)●工作频率：13.56MHZ●通信速率：106KBPS●读写距离：10mm以内（与读写器有关）二、存储结构1、M1卡分为16个扇区，每个扇区由4块（块0、块1、块2、块3）组成，（我们也将16个扇区的64个块按绝对地址编号为0~63，存贮结构如下图所示：块0 数据块0扇区0 块1 数据块 1块2 数据块 2块3 控制块 3块0 数据块 4扇区1 块1 数据块 5块2 数据块 6块3 控制块7数据块 60 数据块 61 数据块62 控制块632、第0扇区的块0（即绝对地址0块），它用于存放厂商代码，已经固化，不可更改。
非接触IC卡一、非接触IC卡性能介绍概述非接触IC卡又称射频卡，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识别技术与IC卡技术结合起来，解决了无源和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。
与接触式IC卡和磁卡相比较，非接触式卡具有以下优点：1.可靠性高非接触式IC卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。
例如粗暴插卡，非卡外物插入、灰尘或油污导致接触不良等原因造成的故障。
此外，非接触式卡表面无裸露的芯片，无须担心芯片脱落，静电击穿、弯曲损坏等问题，既便于卡的印刷，又提高了卡片使用可靠性。
非接触IC卡的数据保存长达10年，可写100,000次，读无限次。
2．操作方便、快捷由于非接触通讯，读写器在10cm范围内就可以对卡片操作，所以不必插拔卡，非常方便用户使用。
非接触卡使用时没有方向性，卡片可以任意方向掠过读写器表面，即可完成操作，这大大提高了每次使用速度。
据调查显示，相对接触IC卡而言，非接触卡在票据处理上的时间可缩短1/10至1/3。
这意味着高通过率,是公交运营不可缺的因素。
系统应用者得益处是读写器结构简单，可以减少维护并加强对破坏的抵抗力（如口香糖堵塞卡片插入口），可为收费系统提供更多的灵活性并减少了纸票的用量。
3．防冲突（自动分辨功能）目前很多非接触式智能卡系统都无法解决此问题，一些公司产品出现的问题是：当超过一张卡同时出现在操作区时，就会出现误读现象，且可能每次出现的情况都不同。
另一些公司系统出现的问题是：当第一张卡没有离开操作区而另一张卡进入时，则再扣取第一张卡。
经过专门设计的MIFARE非接触式卡中有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰。
当多张卡同时进入操作区时，读写机会提示只能一张卡进入，当第一张卡完成操作未离开操作区而另一张卡进入时，则这张卡不会对之前的卡片有影响。
读写机也不会与后来的卡片交易，直至第一张卡离开读写区为止。
因此，读写器可以同时处理多张非接触IC卡，这提高应用的并行性，无形中提高了系统工作速度。
非接触式IC卡又称射频卡、感应卡,是最近几年的新技术,在卡片靠近读写器表面时即可完成卡中的数据的读写操作, 成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来,解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题,是电子器件领域的一大突破。
非接触式IC卡与接触式IC卡比较：继承了接触式IC卡容量大、安全性高等优点，又克服了因触点外露导致的污染、磨损、静电以及插卡才能访问的缺点。
完全密封的形式及无接触的通信方式，免受外界不良因素的影响，使用寿命接近IC芯片的自然寿命。
优于接触式IC卡的以下几点：1．可靠性更高:与读写器之间无机械接触，避免了由于触点接触读写而产生的各种故障。
2．操作更方便:由于采用了射频电磁波通信，读写器可在10cm内（近耦合卡）对卡操作，无须插拨卡，方便使用。
3．防冲突：有快速防冲突机制,能防止卡片之间出现数据干扰。
4．加密性能好：由IC芯片、感应天线组成，并完全密封在一个标准PVC卡片中，无外露部分。
非接触式IC卡的分类：非接触式IC卡可按卡内集成电路、载波频段、作用距离、供电方式等分类。
1、按载波频段不同可分为：（1）低频卡：主要有125kHz和134.2kHz两种。
大多在短距离、低成本的系统中应用，如门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。
（2）中频卡：主要为13.56MHz。
用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统。
（3）高频卡：卡与读写器之间通信使用的频段为高频段，如433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。
应用于较远读写距离和高速度读写的场合，如火车监控、高速公路收费等。
其天线波束方向较窄且价格较高。
2．按作用距离的不同分为：（1）密耦合卡：有效作用距离为0～1cm。
（2）近耦合卡：有效作用距离为0～15cm。
（3）疏耦合卡：有效作用距离为0～1m。
（4）远距离卡：有效作用距离从1m～10m，或更远3．按卡内芯片供电方式的不同分为：（1）有源卡：有源是指IC卡内装有电池以提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体积较大、成本高，且不适宜在恶劣环境下工作。
非接触式IC卡的内部结构与工作原理及其应用1. 引言非接触式IC卡是一种智能卡片，内部集成了芯片和天线，可以实现与读卡器的无线通信。
本文将介绍非接触式IC卡的内部结构、工作原理以及应用场景。
2. 内部结构非接触式IC卡的内部结构主要包括以下几个部分：2.1 芯片非接触式IC卡的核心是芯片，芯片内集成了存储器、处理器和通信接口等组件。
存储器用于存储卡片持有者的信息，处理器用于进行数据处理和运算，通信接口用于与读卡器进行通信。
2.2 天线非接触式IC卡的天线位于卡片的表面，用于接收和发送无线信号。
当卡片靠近读卡器时，读卡器会发出电磁场信号，卡片的天线接收到信号后将其转换成电流供芯片使用。
同时，芯片生成的电流也会通过天线发送给读卡器。
2.3 外壳非接触式IC卡的外壳通常由塑料材料制成，用于保护芯片和天线。
外壳的设计可以根据具体应用需求进行调整，例如可以加入防水、防尘等功能。
3. 工作原理非接触式IC卡的工作原理可以概括为以下几个步骤：3.1 电磁感应当非接触式IC卡靠近读卡器时，读卡器会发出一个电磁场信号。
这个信号会激活卡片内的天线，并通过电磁感应的原理将信号转换成电流供芯片使用。
3.2 通信一旦芯片获取到电流，它将开始与读卡器进行通信。
通信的方式可以是单向或双向的，取决于具体的应用需求。
在通信过程中，芯片可以向读卡器发送数据，同时也可以接收读卡器发送的数据。
3.3 数据处理与存储芯片内的处理器会对收到的数据进行处理和运算，并将结果存储到内部的存储器中。
这些数据可以是卡片持有者的个人信息、账户余额等。
3.4 安全验证非接触式IC卡通常会有一套安全验证机制，用于确保卡片的合法性和数据的安全性。
这些机制可以包括密码验证、加密解密操作等。
4. 应用场景非接触式IC卡由于其便捷、安全的特点，广泛应用于各个领域。
以下是一些常见的应用场景：4.1 门禁系统非接触式IC卡可以用于门禁系统，取代传统的磁卡或钥匙。
持卡人只需将卡片靠近读卡器，即可完成身份验证，方便快捷。
1．非接触式IC卡工作原理非接触式IC卡可用以存储数字、字母编码信息,具有智能读写和加密通信的功能,卡中存储的需要识别、交互的数据可以随时写入、更改或擦除。
它通过无线电波与读写设备进行数据交换,不需要电气触点,读写频率高。
卡中的集成电路除了带加密逻辑、串行EEPROM (可擦除、可编程只读存储器) 、微处理器CPU外,还带有射频收发及相关电路。
无源非接触式IC卡框图如图1 所示。
非接触式IC卡接收射频脉冲,经整流给电容器充电,再经稳压后作为工作电压。
数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据送到控制逻辑,控制逻辑接受指令完成存储、发送数据或接收读写器的数据。
图1无源非接触式IC卡框图系统以13. 56MHz的工作频率,半双工方式在读写器与IC卡之间双向传递数据。
读写器将要发送的信号,编码后加载在频率为13. 56MHz的载波信号上经天线向外发送,进入读写器工作区域的IC卡接收此脉冲信号,一方面卡内芯片中的射频接口模块由此信号获得电源电压、复位信号、时钟信号;同时卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密,然后对命令请求、密码、权限等进行判断,若为读命令,控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息,经加密、编码、调制后经卡内天线发送给读写器,读写器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至后台计算机处理。
若为修改信息的写命令,有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压,提供擦写EEPROM时所需的高压,以便对EEPROM 中的内容进行改写。
若经判断其对应的密码和权限不符,则返回出错信息与接触式IC卡相比较。
2．射频卡读写器硬件设计系统工作前,通过读写器中的写卡功能对所有的IC卡写入指定的数据,在正式的工作中,由读写卡模块的读卡功能将放入感应区的IC卡中的数据读出,并将数据传输到微处理器中,然后再由微处理器通过对比判断读卡模块上传的数据是否正确,最后根据微处理器得出的结果决定是否开门。
系统的原理框图如图2所示。
图2系统原理图2. 1读写卡模块IC卡读写模块中采用的芯片是MF RC500,它的并行微控制器接口自动检测连接的8 位并行接口的类型,它包含一个易用的双向F IFO 缓冲区和一个可配置的中断输出,这样就为连接各种MCU 提供了很大的灵活性,即使使用非常低成本的器件也能满足高速非接触式通信的要求。
数据处理部分执行数据的并行串行转换,它支持的帧包括CRC和奇偶校验,它以完全透明的模式进行操作,因而支持ISO14443A的所有层,状态和控制部分允许对器件进行配置以适应环境的影响并使性能调节到最佳状态,当与M I2FARE Standard 和M IFARE 产品通信时, 使用高速CRYPTO1 流密码单元和一个可靠的非易失性密匙存储器。
模拟电路包含了一个具有非常低阻抗桥驱动器输出的发送部分使得最大操作距离可达100mm。
接收器可以检测到并解码非常弱的应答信号,由于所采用的接收器已不再是限制操作距离的因素,在此使用的IC卡读写模块具有比较大的科学先进性,比以往使用的ID卡系统拥有更高的性能。
2. 2微处理器模块在微处理器上采用了AT89C51单片机为处理芯片。
由于系统中IC卡方面的功能已经可以用RC500处理,处理器只负责对读写器的读写和外部通讯,所以此单片机完全符合上述功能。
微处理器的P0口连接读写卡模块的一些控制信号端口,P1口连接读写卡模块的数据和地址端口。
在单机连接使用时可直接使用微处理器的串口,如果是多机连接时,可再加入串口转RS485模块,这样对每一个使用的系统进行编号处理就构成了多机的联机使用状态,。
3．射频卡读写器软件设计在系统的主程序流程图中主要画出的是微控制器的程序流程,而加密算法作为一个子程序嵌入到主程序当中。
在此系统中,微控制器中的程序使用的是C语言,但在编写数据加密系统中使用的是专用的编写程序。
由于两种编程语言使用的并不是相同的语言,如何将两种语言在同一系统中体现出各自的功能是本系统软件编写的重点和难点。
本系统主程序流程图如图3所示。
图3主程序流程图3. 1微控制器软件设计此模块中的设计主要是IC卡模块与微控制器之间的通讯设计。
其中重要的是密码的写入与读写的操作过程。
以下便是本模块的部分原始程序。
装载密码的应用程序: uint8 PCDLoadKey ( uint8 KEYAB, uint8 SecNr, uint8 3Key){uint8 Status;SerBfr[CMDTYPE ] = 1;/ /对IC卡存储芯片写时续操作SerBfr[COMMAND ] = ′E′;/ /定义数据长度SerBfr[LENGTH ] = 8;/ /写入卡的密码数据SerBfr[DATA ] = KEYAB;/ /进行加密操作SerBfr[DATA + 1 ] = SecNr;memcopy(&SerBfr[DA TA + 2 ] , Key, 6) ;/ /对写入的数据进行验证Status =R500_Cmd ( SlvAddr) ;if ( Status = =OK){ / /判断加密操作Status = SerBfr[ STATUS];}return Status;}写读卡芯片寄存器的应用程序:uint8 PCDWriteReg( uint8 RegAddr, uint8 RegValue) {uint8 Status;SerBfr[CMDTYPE ] = 1;/ /对IC卡存储芯片写时续操作SerBfr[COMMAND ] = ′F′;/ /定义数据长度SerBfr[LENGTH ] = 2;/ /定义写数据的地址SerBfr[DATA ] =RegAddr;/ /调整地址SerBfr[DATA + 1 ] =RegValue;/ /调用写数据程序Status =R500_Cmd ( SlvAddr) ;if ( Status = =OK){ / /验证数据正确性Status = SerBfr[ STATUS];}return Status;}读读卡芯片寄存器的应用程序:uint8 PCDReadReg( uint8 RegAddr, uint8 3 RegV alue) {uint8 Status;SerBfr[CMDTYPE ] = 1;/ /对IC卡存储芯片写时续操作SerBfr[COMMAND ] = ′G′;/ /定义数据长度SerBfr[LENGTH ] = 1;/ /定义读数据的地址SerBfr[DATA ] =RegAddr;/ /调用读数据程序Status =R500_Cmd ( SlvAddr) ;if ( Status = =OK){Status = SerBfr[ STATUS];if ( Status = =OK)/ /验证数据正确性3 RegValue = SerBfr[DATA ];}return Status;}3. 2数据加密软件设计私钥加密算法和哈希值加密算法是本设计中用到的加密方法。
其中私钥加密中使用单个私钥来加密和解密数据。
哈希算法将任意长度的二进制值映射为固定长度的较小二进制值,这个小的二进制值称为哈希值,哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。
在本系统中,数据在读卡系统和微控制器之间相互传输,微控制器接受由读卡系统发送来的用户数据。
数据在读卡系统中,首先对要传送的数据使用哈希算法将得到数据的哈希值,然后使用用户的自有私钥密码对数据和使用哈希算法得到的哈希值加密,然后传到微控制器中,再由微控制器对得到的数据进行解密,恢复传输的原始数据。
本模块的设计主要使用的是数据加密算法的专业编程语言。
功能是将IC卡模块中的数据进行加密处理,然后将加密的数据传出和对接受的数据进行解密处理。
但由于两种语言的不一致性,通过微处理器读取的数据不能直接通过加密算法进行加密处理,所以在此程序中特意编写了与微控制器通讯的通讯端口,将微处理器得到的数据通过此端口传入数据的加密算法程序中,对数据进行加密处理后,再通过此端口将数据传到微处理器中,这样就方便两种语言进行数据的转换和传递。
以下便是本模块软件设计的部分原始程序。
生成对称密钥:Trip leDESCryp toServiceProvider TDES = new Trip leDESCryp2toServiceProvider( ) ;TDES. Generate IV ( ) ;TDES. GenerateKey( ) ;生成不对称密钥:RSACryp toServiceProvider RSA = new RSACryp toServicePro2vider ( ) ;/ /Save the public key information to an RSAParametersstructure.RSAParameters RSAKeyInfo =RSA. ExportParameters(false) ;将不对称密钥存储在密钥容器中:CspParameters cp = new CspParameters( ) ;cp. KeyContainerName =ContainerName;RSACryp toServiceProvider rsa = new RSACryp toServicePro2vider ( cp) ;/ /得到保存的密钥RSACryp toServiceProvider rsa = new RSACryp toServicePro2vider ( cp) ;rsa. ToXmlString( true) ;/ /删除保存的密钥rsa. PersistKeyInCsp = false;rsa. Clear ( ) ;。
