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一种基于ARM的心电监护系统的设计及相关研究孟勋【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(000)006【摘要】Electrocardiogram(ECG)as a means of heart care monitoring is paid attention. A design of electrocardiograph monitoring system based on ARM is proposed. The 32⁃bit processor in ARM7TDMI⁃S kenel LPC2400 series is adopted in design of ECG data processing unit. The wireless connectivity and wireless transceiver are used to realize convenient communication. The system network design is realized by a variety of interfaces. The status of ECG monitoring system in recent years is studied. This design has the characteristics of low cost,easy extension,high feasibility,high practicability and operation flexibility.%心电图（ECG）作为心脏监护的手段和方法，在心电监护中受到重视。
在此提出了一种基于ARM的心电监护系统的设计，其中心电数据处理单元采用ARM7TDMI⁃S内核的LPC2400系列32位处理器进行设计，采用无线连接和无线收发的通信手段，及多样化的接口实现系统网络设计，同时对近年来心电监护系统的现状进行了研究。
目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1绪论 (3)1.1课题背景 (3)1.2国内外研究动态及发展趋势 (3)1.3课题研究的意义 (4)1.4课题主要研究内容 (5)2心电信号医学基础 (6)2.1心电信号波形介绍 (6)2.2心电信号形成原理 (7)2.3心电信号干扰和噪声分析 (8)2.3.1生理干扰 (8)2.3.2技术干扰 (9)2.4心电信号干扰和噪声抑制 (10)3心电检测系统硬件设计 (12)3.1电极和导联 (12)3.1.1电极 (12)3.1.2导联 (14)3.2缓冲放大电路设计 (15)3.3右腿驱动电路设计 (15)3.4屏蔽层驱动设计 (16)3.5前置放大电路设计 (16)3.6低通和高通滤波电路设计 (19)3.7主放大电路设计 (21)3.850H Z陷波电路设计 (21)3.9ADUC7020 (22)4心电检测系统软件设计 (23)4.1ECG算法背景介绍 (23)4.1.1句法方法的算法 (23)4.1.2非句法方法的算法 (24)4.2ADUC7020程序 (28)5结论 (30)5.1结论 (30)5.2展望 (30)6谢辞 (31)参考文献 (32)附录 (33)基于ARM的心电检测模块摘要：心脏病是威胁人类健康的主要疾病之一，而心电图是其诊断的重要依据。
临床医学实践表明，对于心脏病的防治，最有效的手段是预防和保健，其中家庭保健环节尤为重要。
因此，设计适合家庭使用的便携心电检测系统对心脏病的预防有非常重要的意义。
本文设计了基于ARM的心电便携式检测模块，模块由心电信号采集部分和心电信号处理部分组成。
心电信号采集部分主要由缓冲放大电路、右腿驱动电路、屏蔽层驱动电路、前置放大电路、低通与高通滤波电路、主放大器电路以及50Hz陷波电路等组成。
其功能是将弱小的心电信号经过放大滤波，得到具有诊断价值的心电信号，然后由模数转换电路转换为数字信号，再经串口发送到PC机做进一步处理。
基于ARM的多功能心电图机检定仪的研制
魏鹏
【期刊名称】《计量与测试技术》
【年(卷),期】2014(041)004
【摘要】本文介绍了一种采用ARM Cortex-A8的S5PV210处理器作为主控芯片,触摸屏作为输入,7寸彩色液晶屏作为显示输出,WinCE作为上位机操作系统的心电图检定仪.由于采用触摸屏输入,7寸LCD输出使得整个检定过程更加直观、便捷、明了;该检定仪不仅可以输出标准的方波、正弦波、三角波、ECG仿真信号等波形,用户还可自行添加、定制波形信号(如异常心电信号等)以及自定义检定方案等操作.检定软件运行于上位机端的WinCE嵌入式操作系统中,因而用户可方便地通过对上位机软件的升级进行系统升级.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】魏鹏
【作者单位】福建省计量科学研究院,福建福州350003
【正文语种】中文
【中图分类】TH77
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天津大学一ＡＤＩ联合实验室李刚高剑明谌雅琴基于ＡＲＭ的十二导同步心电图机设计Ｄｅｓｉｇｎ０ｆ１２一ＣｈａｎｎｅｌｓＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＳａｍｐ¨ｎｇＥＣＧＢａＳｅｄ０ｎＡＲＭ摘要关键词采用ＡＤｕＣ７０２６微控制器芯片和新的电路设计方法，实现了高性能、低成本、操作简单的微型心电图机。
心电图机；生物电放大电路；ＡＲＭ７ＴＤＭＩ引言根据世界卫生组织统计，心脏疾病是造成人类死亡的三大疾病之一，而且发病率呈上升趋势。
在我国，随着人们的物质生活水平不断提高，生活节奏不断加快，心脏疾病的发病率也在相应增高，社会对心脏疾病的诊断和治疗也比以往更加关注，提出了新的要求。
本文研究了一种既具有技术方面的先进性，又造价低廉，适合中国国情的微型１２导同步心电图机。
该心电图机操作简单，功能强大，可提供标准１２导联心电同步监测和快速心电监测，适用于医院常规门诊，也可用于外出急救。
本设计的１２导同步心电图机采用ＡＤＩ公司的ＡＲＭ７ＴＤＭＩ内核的模拟微控制器ＡＤｕｃ７０２６作为核心，它具有１６通道高达１０００ｋｓｐｓ采样速率的１２位ＡＤｃ，２００５年９月２７日收到本文。
整合了片内参考电平、温度传感器与４通道１２ＢＩＴ高精度ＤＡｃ，支持ＪＴＡＧ方式调试与下载，外接３２ＫＨｚ晶振，通过锁相环可工作在４５ＭＨｚ下。
片内还集成有６２ｋ字节的ＦＬＡｓＨ与８ｋ字节的ｓＲＡＭ，片上外设资源包含有ｕＡＲＴ、ｓＰＩ、双１２ｃ串行接口、４个定时器、看门狗，电源监测模块、３相１６位ＰｗＭ输出和可编程逻辑阵列（ＰＬＡ）等。
心电图机系统框图如图ｌ所示。
在设计时利用模拟微控制器内嵌的ＡＤｃ对经过前级处理的心电信号进行监测。
系统功能在液晶显示的菜单下通过按键选择完成，能够提供友好的人机交互操作提示，使用方便。
ＡＤｕｃ７０２６微处理器可通过ｕＡＲＴ串口在线刷新系统固件，提供了系统升级的廉价解决方案。
心电图机的模拟电路设计模拟电路是心电图机中直接与人体连接的电路，主要负责原始信号的调理。
基于ARM处理器的便携式心电血压检测仪王勇时间:2008年05月07日字体: 大中小关键词:<"cblue" "/search/?q=便携式心电血压检测仪嵌入式系统" target='_blank'>便携式心电血压检测仪嵌入式系统<"cblue" "/search/?q=模数转换 PS2键盘通用串行总线" target='_blank'>模数转换 PS2键盘通用串行总线摘要：介绍了基于ARM嵌入式微处理器S3C44B0X的心电血压检测系统的结构及主要特点，给出了其软硬件设计方法。
该系统人机接口简单、使用方便，实现了对人体心电、血压信号的采集、显示、打印和传输。
使用结果表明,该方案稳定可靠、测量结果准确。
关键词：嵌入式系统 <"innerlink""/search/?q=模数转换" title="模数转换">模数转换 PS2键盘通用串行总线近年来，心脏病和高血压的患病率逐年增高，动态心电图和血压监测为心血管疾病的预测、诊断和评估提供了极有价值的信息。
随着嵌入式系统在医用仪表中的广泛应用，本文介绍了一种以Samsung公司的S3C44B0X为核心的集血压和心电检测功能于一体的便携式家庭健康监护系统，该系统充分利用ARM的片内资源，实现了人体心电、血压信号的采集、显示、打印和传输。
仪器硬件主要由S3C44B0X主控芯片、心电放大电路、血压检测模块、存储系统及外围接口电路组成，系统结构框图如图1所示。
S3C44B0X内置的A/D转换器用于采集心电信号和血压信号，LCD用于显示数据，微型打印机用于输出心电图波形，用户可通过外接PS2键盘控制系统的工作状态，包括选择检测血压或心电、数据的显示和打印等。
此外，USB接口可将采集数据传送至计算机以便通过Internet进行专家会诊。
基于ARM9的心电模拟发生系统设计随着社会的进展，人们的医疗保健意识越来越强，所以医生的培训也就成为十分重要的环节。
心电除颤技术作为医生培训的一个主要方面，若操作规范，动作娴熟，往往在紧张关头可以救人于危难之间，在培训的时候，假如能够真切地模拟急救除颤的场景，将会起到良好的学习效果。
因此，在急救、有创性临床操作训练上，医学模拟教学日益显示出其成本低、重复性高、教学效率高以及符合医学伦理要求等优势。
除颤模拟发生系统可以随意挑选34种状态(包括成人和儿童两大类)时也可以衔接医用，使除颤模拟越发逼真。
学员可以举行不同能量的除颤练习，同时这也便于教师检验学员的学习效果。
该系统是按照心电图的有关原理以及监护仪的信号合成原理研制的，严格根据医学的相关规定，产生的波形达到医学教学的目的。
在相关病态心电图的关键点处达到比较逼真的效果，当系统接收到高压除颤信号以后，按照系统的预设置，举行相应的波形变换。
系统可以用于医疗培训机构的培训工具，使学员迅速把握心电除颤的办法。
该系统与急救模拟人、监护仪协作用法，具有广大的市场前景。
本文介绍的心电除颤模拟发生系统是以9为控制核心，充分利用ARM9丰盛的I／O资源和强大的处理功能。
它采纳的开发计划，并综合考虑系统的通用性和用法性，系统输出信号的幅度为0～5 mV可以延续输出室性、室上性早搏型号等，还可以产生周期为1 s，脉宽为100 ms，幅度为1 mV的方波。
便于对监护仪举行校准，信号均采纳三导联的同步信号输出。
1 系统结构和设计计划系统主要包括ARM9中心处理单元、高压除颤信号采集模块、D／A转换模块，与监护仪信号匹配模块以及心电波形和数据的提取，应用程序的设计等几个部分。
本系统采纳ARM9嵌入式开发平台，以下是ARM9处理器的主要结构及其特点。
(1)32 b定点RISC处理器，改进型ARM／Thumb代码交织，增加性乘第1页共4页。
基于ARM+FPGA的心电信号疲劳驾驶检测方法的研究1. 引言1.1 背景介绍在现代社会，随着汽车数量的不断增加和交通运输的频繁，疲劳驾驶事故频发已经成为一个严重的安全隐患。
据统计，疲劳驾驶是导致交通事故的主要原因之一，占据了交通事故中相当大的比例。
由于驾驶人员在疲劳状态下反应速度下降，注意力不集中，容易造成交通事故，给人们的生命财产安全带来巨大威胁。
为了减少疲劳驾驶事故的发生，各国纷纷开始研究并实施疲劳驾驶检测技术。
传统的疲劳驾驶检测方法主要依靠驾驶员的主观感知或者简单的生理指标来判断，存在着判断不够准确和及时的缺点。
基于ARM+FPGA的心电信号疲劳驾驶检测方法应运而生，它可以利用心电信号获取驾驶员的实时生理状态，结合先进的ARM和FPGA技术进行处理和分析，从而及时有效地判断驾驶员是否处于疲劳状态，提醒驾驶员及时休息或者警示车辆。
本研究将深入探究基于ARM+FPGA的心电信号疲劳驾驶检测方法，结合实际案例进行分析，旨在为疲劳驾驶检测技术的进一步发展提供参考和指导。
1.2 研究意义疲劳驾驶是道路交通事故的主要原因之一，严重威胁着驾驶者自身的生命安全以及其他道路使用者的安全。
根据统计数据显示，疲劳驾驶所导致的交通事故占比不容忽视，因此寻找一种准确可靠的疲劳驾驶检测方法显得尤为重要。
基于ARM+FPGA的心电信号疲劳驾驶检测方法具有很高的实用价值和应用前景。
通过结合ARM处理器和FPGA芯片的优势，可以实现对心电信号的高效采集和处理，从而准确地判断驾驶者是否处于疲劳驾驶状态。
这种基于硬件的方法可以实现实时监测，避免了人为主观因素的干扰，并且可以更加精准地检测出驾驶者的疲劳状态。
本研究的意义在于为疲劳驾驶检测领域提供一种新的技术方案，通过ARM+FPGA技术的应用，提高疲劳驾驶检测的准确性和可靠性，为道路交通安全的保障做出贡献。
希望通过这项研究，能够降低疲劳驾驶所造成的交通事故发生率，保障驾驶者的生命安全和交通运输的顺畅。
[Key words] ARM controller; ECG acquisition; Interference; Filtration[First-author’s address] Department of Medical Engineering, Chenggong Hospital Affiliated Xiamen University, The 174th Hospital of People's Liberation Army, Xiamen 361003, China.作者简介许海树,男,(1990- ),本科学历，助理工程师。
解放军第174医院(厦门大学附属成功医院)医学工程科，从事医疗设备的维修与管理工作。
参考文献[1] [6] [7] [2] [3] [5] [4] 收稿日期：2016-12-09[10][8][9][11][12] [13]张国平,范书平,张宏力.经桡动脉途径行冠脉造影和经皮冠状动脉介入术的临床分析[J].实用心脑肺血管病杂志,2007,15(8):597-599.徐志勇,张良安.经皮冠状动脉介入术的现状[J].国外医学·心血管疾病分册,2003,30(3):147-149.郑明霞,游桂英,秦容,等.弹力绷带“8”字包扎法对经皮穿刺股动脉行心脏介入诊疗后伤口出血或血肿发生率的影响[J].华西医学,2011,26(12):1887-1888.周景昱,吕安林,贾国良,等.274例经皮桡动脉穿刺介入术治疗冠心病[J].中国介入心脏病学杂志,2003,11(3):135-137.高新春,周长高,周兵,等.经桡动脉和经股动脉途径行冠状动脉介入术的临床对比分析[J].中国临床实用医学,2010,4(11):70-72.柯云华,马新华.经桡动脉与股动脉行冠状动脉介入诊疗术后护理对照研究[J].中国医学创新,2011,8(22):119-120.Kim JY,Yoon J,Jung HS,et al.Feasibility ofthe radial artery as a vascular access route inperforming primary percutaneous coronaryi-ntervention[J].Yonsei Med J,2005,46(4):503-510.冯湘萍,于惠芳,吴泽君.两种止血器在高龄患者经桡动脉介入术后的应用比较[J].现代临床护理,2013,12(8):52-55．熊永红,惠永明,张骥,等.经桡动脉途径行冠状动脉介入治疗618例分析[J].心肺血管病杂志,2010,29(4):280-283．Tavris DR,Dey S,Albrecht-Gallauresi B,et al.Risk of localad verse events following cardiac catheterization by hemostasis deviceuse phase II[J].J Invasive Cardiol,2005,17:644-650．杨仲毅,张晋昕,李雪梅,等.经桡动脉行冠状动脉介入诊治术后局部出血影响因素[J].现代临床护理,2013,12(10):1-5．梁晓雅.循证护理在经桡动脉PCI术后并发症预防中的应用[J].国际护理学杂志,2012,31(8):1393-1395.陈萍,王香枝,路培.经桡动脉穿刺途径行介入手术患者并发症的护理[J].临床医学,2011,31(5):124-125.①解放军第174医院(厦门大学附属成功医院)医学工程科 福建 厦门 361003*通讯作者：cedychenjl@随着我国人口老龄化的加剧，心脏疾病的患病率也越来越高，目前我国有1亿以上的人患有高血压，每年大约有75万人死于心脏疾病，心血管疾病的患病率仍在逐年上升，且呈低龄化趋势。
目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1绪论 (3)1.1课题背景 (3)1.2国内外研究动态及发展趋势 (3)1.3课题研究的意义 (4)1.4课题主要研究内容 (5)2心电信号医学基础 (6)2.1心电信号波形介绍 (6)2.2心电信号形成原理 (7)2.3心电信号干扰和噪声分析 (8)2.3.1生理干扰 (8)2.3.2技术干扰 (9)2.4心电信号干扰和噪声抑制 (10)3心电检测系统硬件设计 (12)3.1电极和导联 (12)3.1.1电极 (12)3.1.2导联 (14)3.2缓冲放大电路设计 (15)3.3右腿驱动电路设计 (15)3.4屏蔽层驱动设计 (16)3.5前置放大电路设计 (16)3.6低通和高通滤波电路设计 (19)3.7主放大电路设计 (21)3.850H Z陷波电路设计 (21)3.9ADUC7020 (22)4心电检测系统软件设计 (23)4.1ECG算法背景介绍 (23)4.1.1句法方法的算法 (23)4.1.2非句法方法的算法 (24)4.2ADUC7020程序 (28)5结论 (30)5.1结论 (30)5.2展望 (30)6谢辞 (31)参考文献 (32)附录 (33)基于ARM的心电检测模块摘要：心脏病是威胁人类健康的主要疾病之一，而心电图是其诊断的重要依据。
临床医学实践表明，对于心脏病的防治，最有效的手段是预防和保健，其中家庭保健环节尤为重要。
因此，设计适合家庭使用的便携心电检测系统对心脏病的预防有非常重要的意义。
本文设计了基于ARM的心电便携式检测模块，模块由心电信号采集部分和心电信号处理部分组成。
心电信号采集部分主要由缓冲放大电路、右腿驱动电路、屏蔽层驱动电路、前置放大电路、低通与高通滤波电路、主放大器电路以及50Hz陷波电路等组成。
其功能是将弱小的心电信号经过放大滤波，得到具有诊断价值的心电信号，然后由模数转换电路转换为数字信号，再经串口发送到PC机做进一步处理。
心电信号软件处理部分主要实现QRS波检测和心率计算等功能。
课题作为便携式心电检测系统的前期研究，设计了便携式心电检测模块的硬件和软件。
实现了心电信号数据采集、QRS波检测及心率计算等功能，达到了预期的目标，为下一步研究做了充分的准备。
关键词：心电信号；数据采集；ECG滤波；QRS检测Abstract: Cardiopathy is one of the most prevalent diseases in endangering people’s health.And ECG is an important diagnostic tool for assessing heartfunction.The clinic iatrology practices have shown the most effective way fortreating heart disease is to prevent and to protect,especially by home healthcare.So it is valuable to design a portable domestic ECG detecting system toprevent heart diseases.This subject has designed a portable detection modulewhich is based on ARM of ECG .The module is composed of the acquisitionpart of ECG signal and the processing part of ECG signal. The collection partof ECG signal is mainly made up of Buffer amplifier circuit,RL drivecircuit,shield drive circuit, Pre-amplifier circuit, Low-pass Filter Circuit andHigh-pass Filter Circuit, main amplifier circuit, and 50Hz notch filter circuit.Its function is to adjust the lower signal to acquire the valuable analog ECGsignal and convert it to digital signal，which is sent to the PC process by serialcommuncation.The main function of the processing part of ECG signal areQRS detecting and calculation of the heart rate.As a preceding study of themodule of portable ECG detecting system, the software and hardware aredesigned in this paper.This module has achieved the goals such as ECG singalacquisition,QRS detecting and the calculation of heart.Therefore,thisgroundwork will greatly facilitate the following researches.Keyword: ECG Signal Data Acquisition ECG Filter QRS Detecting1 绪论随着我国人口老龄化的加剧，心脏疾病的患病率也越来越高。
据统计，目前有1亿以上的人患有高血压，每年大约有75万人死于心脏疾病，心血管疾病的患病率仍在逐年上升，而且呈低龄化趋势[1]。
临床医学实践表明，对于心脏疾病的防治，最有效的手段就是预防和保健，在对心脏病患者进行经常性监测的基础上，尽早发现异常病变情况，及时进行治疗，以控制病情的进一步发展。
当前市面上心电检测设备在设计时都侧重于供医院和社区医疗使用，而对适合家庭使用的便携式心电检测设备存在的问题研究较少。
现有心电检测设备对家庭使用来说还存在较多问题，例如价格昂贵、专业性强、用户操作不便、智能化比较低等缺点。
因此，研究开发适合预防保健的便携式心电检测系统有着重要的意义。
1.1 课题背景近些年来，随着社会的发展、科技的进步、生活水平的不断提高，人们的健康观念及保护健康的方式和途径都发生了深刻的变化，家庭医疗就是适应当前社会发展需要，将当代高新技术与临床医疗相结合的产物，并已成为当今世界医疗领域的研究热点。
家庭医疗实现医疗进入家庭，可以在家中对病人实施诊断、治疗、康复和保健。
家庭医疗符合现代社会日益老龄化、医疗费用日益高涨以及人们对身体健康标准不断提高的趋势，同时家庭医疗网络化可以提高边远地区的医疗水平。
因此，家庭医疗的发展具有强大的生命力。
心电图作为一种无创伤检查手段，经过大量的临床研究，证明对心脏肥大、心肌梗塞及其梗塞部位具有决定性的诊断价值，对某些心脏疾病，如心肌炎、心包炎、药物中毒等引起的心脏病变具有辅助诊断意义[2]。
1.2 国内外研究动态及发展趋势目前，国外一些发达国家己经在家庭式心电检测系统研究方面取得了卓越成就，并且还在以更高的速度进行改进和提高，例如SHAHAL公司的电话传输心电图监护系统、Card Guard公司的Card Guard 系列心电监护系统、TIE公司的Aerotel电话传输心电系统、美国的HeartFAx、HeartMiror、HeartView系列心电监护系统、瑞典的caliberTrigger Monito系统，这些设备己经投入市场使用多年。
我国在这个领域的研究是在90年代中期才刚开始起步，但经过近二十年的发展，在这方面的研究也已取得了很大进步，如珠海中立电子集团研究开发的院外心脏病集群监护系统、“护心神”电话传输心脏监护系统，以及卡迪欧公司的“爱心”袖珍心电监护系统。
其中“爱心”袖珍心电监护系统还荣获第二届全国发明展览会金奖和第十五届日内瓦国际发明金奖和特别奖，并通过了ISO9002和欧洲CE等质量体系认证[2]。
综观当前心电检测仪器发展趋势，主要向以下几个方向发展[3][4]：(1)数字化技术及其它先进技术的运用运用先进的数字信号处理技术，使心电信号的处理速度及准确率得到充分保证。
(2)多导同步记录多导同步记录心电检测设备，可以同步整体观察和测量多个导联在同一个心动周期的波形，从而提高分析各种测量参数的准确性，便于进行早搏定位，心律失常分析，预激综合症的分型、定位，宽QRS波心动过速的鉴别诊断。
现在真正同步12导联及正交变换18导联动态心电图机已应用于临床。
(3)自动测量和分析诊断功能的完善目前市场上的心电图机种类较多，其中部分机型具有自动检测和分析诊断功能，但功能不是很完善。
因此，未来心电图机自动检测的内容将更详细、自动分析诊断功能也会更强大。
如邦健自动分析心电图机的自动诊断功能可以达到对200多种病例的自动判别。
(4)远程医疗以计算机技术和网络通信技术为基础，将心电数据进行远程传输，在远端对心电数据加以分析处理并提出诊断结果，从而实现远程医疗。
1.3 课题研究的意义心脏病作为一种常见多发慢性疾病，由于其病情隐蔽、发展缓慢、发病危险性高的特点，长期以来一直威胁着人类的健康，尤其对中老年患者的危害性极大，及时发现和预防在减少心血管疾病危害及病人治疗与康复中极为重要。
而心电图检查是发现心脏病变的重要手段。
传统的心脏病检查都是在医院或社区完成的，这样就存在两个问题，第一，由于心电图检查费用较高，因此有些患者不可能随时进行心电图检查；第二，因患者在医院就诊时容易产生心理压力造成心电图不正常，导致误诊。
因此，研究开发一种价格低廉且操作简单的家庭式心电检测系统对家庭患者的心电检查有着重要的意义。
课题所研究的家庭式心电检测系统可以使患者在家中完成传统心电图检查，同时可以实现QRS波参数检测及心率测量。
1.4 课题主要研究内容本课题研究的家庭便携式心电检测系统是家庭便携式网络心电检测系统的前期研究。
系统在设计时本着为后续研究服务的思想，研究了心电信号数据采集部分的软硬件设计、QRS波检测算法。
课题在设计时采用先硬件、软件分开设计，再进行联机调试的思路。
硬件电路主要内容有缓冲放大电路、右腿驱动电路、前置放大电路、带通滤波电路、主放大电路、50Hz陷波电路。
