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MATLAB代做|FPGA代做--FDTD有限元的MATLAB仿真

时间:2018-12-5 3:16:49 点击:

  核心提示:FDTD有限元...

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%    3-D FDTD code with PEC boundaries [color=#FFFFFF]
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%    Program author: Susan C. Hagness [color=#FFFFFF]
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%                    Department of Electrical and Computer Engineering [color=#FFFFFF]
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%                    University of Wisconsin-Madison [color=#FFFFFF]
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%                    1415 Engineering Drive [color=#FFFFFF]
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%                    Madison, WI 53706-1691 [color=#FFFFFF]
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%                    608-265-5739 [color=#FFFFFF]
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%                    hagness@engr.wisc.edu [color=#FFFFFF]
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%    Date of this version:  February 2000 [color=#FFFFFF]
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%    This MATLAB M-file implements the finite-difference time-domain [color=#FFFFFF]
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%    solution of Maxwell's curl equations over a three-dimensional [color=#FFFFFF]
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%    Cartesian space lattice comprised of uniform cubic grid cells. [color=#FFFFFF]
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%    To illustrate the algorithm, an air-filled rectangular cavity [color=#FFFFFF]
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%    resonator is modeled.  The length, width, and height of the [color=#FFFFFF]
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%    cavity are 10.0 cm (x-direction), 4.8 cm (y-direction), and [color=#FFFFFF]
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%    2.0 cm (z-direction), respectively. [color=#FFFFFF]
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%    The computational domain is truncated using PEC boundary [color=#FFFFFF]
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%    conditions: [color=#FFFFFF]
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%          ex(i,j,k)=0 on the j=1, j=jb, k=1, and k=kb planes [color=#FFFFFF]
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%          ey(i,j,k)=0 on the i=1, i=ib, k=1, and k=kb planes [color=#FFFFFF]
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%          ez(i,j,k)=0 on the i=1, i=ib, j=1, and j=jb planes [color=#FFFFFF]
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%    These PEC boundaries form the outer lossless walls of the cavity. [color=#FFFFFF]
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%    The cavity is excited by an additive current source oriented [color=#FFFFFF]
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%    along the z-direction.  The source waveform is a differentiated [color=#FFFFFF]
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%    Gaussian pulse given by [color=#FFFFFF]
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%          J(t)=-J0*(t-t0)*exp(-(t-t0)^2/tau^2), [color=#FFFFFF]
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%    where tau=50 ps.  The FWHM spectral bandwidth of this zero-dc- [color=#FFFFFF]
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%    content pulse is approximately 7 GHz. The grid resolution [color=#FFFFFF]
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%    (dx = 2 mm) was chosen to provide at least 10 samples per [color=#FFFFFF]
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%    wavelength up through 15 GHz. [color=#FFFFFF]
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%    To execute this M-file, type "fdtd3D" at the MATLAB prompt. [color=#FFFFFF]
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%    This M-file displays the FDTD-computed Ez fields at every other [color=#FFFFFF]
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%    time step, and records those frames in a movie matrix, M, which [color=#FFFFFF]
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%    is played at the end of the simulation using the "movie" command. [color=#FFFFFF]
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clear [color=#FFFFFF]
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%    Fundamental constants [color=#FFFFFF]
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cc=2.99792458e8;            %speed of light in free space [color=#FFFFFF]
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muz=4.0*pi*1.0e-7;          %permeability of free space [color=#FFFFFF]
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epsz=1.0/(cc*cc*muz);      %permittivity of free space [color=#FFFFFF]
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%    Grid parameters [color=#FFFFFF]
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ie=50;      %number of grid cells in x-direction [color=#FFFFFF]
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je=24;      %number of grid cells in y-direction [color=#FFFFFF]
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ke=10;     %number of grid cells in z-direction [color=#FFFFFF]
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ib=ie+1; [color=#FFFFFF]
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jb=je+1; [color=#FFFFFF]
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kb=ke+1; [color=#FFFFFF]
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is=26;      %location of z-directed current source [color=#FFFFFF]
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js=13;      %location of z-directed current source [color=#FFFFFF]
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kobs=5; [color=#FFFFFF]
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dx=0.002;          %space increment of cubic lattice [color=#FFFFFF]
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dt=dx/(2.0*cc);    %time step [color=#FFFFFF]
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nmax=500;        %total number of time steps [color=#FFFFFF]
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%    Differentiated Gaussian pulse excitation [color=#FFFFFF]
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rtau=50.0e-12; [color=#FFFFFF]
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tau=rtau/dt; [color=#FFFFFF]
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ndelay=3*tau; [color=#FFFFFF]
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srcconst=-dt*3.0e+11; [color=#FFFFFF]
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%    Material parameters [color=#FFFFFF]
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eps=1.0; [color=#FFFFFF]
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sig=0.0; [color=#FFFFFF]
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%    Updating coefficients [color=#FFFFFF]
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ca=(1.0-(dt*sig)/(2.0*epsz*eps))/(1.0+(dt*sig)/(2.0*epsz*eps)); [color=#FFFFFF]
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cb=(dt/epsz/eps/dx)/(1.0+(dt*sig)/(2.0*epsz*eps)); [color=#FFFFFF]
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da=1.0; [color=#FFFFFF]
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db=dt/muz/dx; [color=#FFFFFF]
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%    Field arrays [color=#FFFFFF]
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ex=zeros(ie,jb,kb); [color=#FFFFFF]
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ey=zeros(ib,je,kb); [color=#FFFFFF]
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ez=zeros(ib,jb,ke); [color=#FFFFFF]
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hx=zeros(ib,je,ke); [color=#FFFFFF]
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hy=zeros(ie,jb,ke); [color=#FFFFFF]
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hz=zeros(ie,je,kb); [color=#FFFFFF]
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%    Movie initialization [color=#FFFFFF]
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tview(:,:)=ez(:,:,kobs); [color=#FFFFFF]
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sview(:,:)=ez(:,js,:); [color=#FFFFFF]
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subplot('position',[0.15 0.45 0.7 0.45]),pcolor(tview'); [color=#FFFFFF]
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shading flat; [color=#FFFFFF]
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caxis([-1.0 1.0]); [color=#FFFFFF]
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colorbar; [color=#FFFFFF]
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axis image; [color=#FFFFFF]
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title(['Ez(i,j,k=5), time step = 0']); [color=#FFFFFF]
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xlabel('i coordinate'); [color=#FFFFFF]
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ylabel('j coordinate'); [color=#FFFFFF]
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subplot('position',[0.15 0.10 0.7 0.25]),pcolor(sview'); [color=#FFFFFF]
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shading flat; [color=#FFFFFF]
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caxis([-1.0 1.0]); [color=#FFFFFF]
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colorbar; [color=#FFFFFF]
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axis image; [color=#FFFFFF]
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title(['Ez(i,j=13,k), time step = 0']); [color=#FFFFFF]
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xlabel('i coordinate'); [color=#FFFFFF]
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ylabel('k coordinate'); [color=#FFFFFF]
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rect=get(gcf,'Position'); [color=#FFFFFF]
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rect(1:2)=[0 0]; [color=#FFFFFF]
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M=moviein(nmax/2,gcf,rect); [color=#FFFFFF]
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%    BEGIN TIME-STEPPING LOOP [color=#FFFFFF]
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for n=1:nmax [color=#FFFFFF]
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%*********************************************************************** [color=#FFFFFF]
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%    Update electric fields [color=#FFFFFF]
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ex(1:ie,2:je,2:ke)=ca*ex(1:ie,2:je,2:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                  cb*(hz(1:ie,2:je,2:ke)-hz(1:ie,1:je-1,2:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                      hy(1:ie,2:je,1:ke-1)-hy(1:ie,2:je,2:ke)); [color=#FFFFFF]
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ey(2:ie,1:je,2:ke)=ca*ey(2:ie,1:je,2:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                  cb*(hx(2:ie,1:je,2:ke)-hx(2:ie,1:je,1:ke-1)+... [color=#FFFFFF]
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                      hz(1:ie-1,1:je,2:ke)-hz(2:ie,1:je,2:ke)); [color=#FFFFFF]
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ez(2:ie,2:je,1:ke)=ca*ez(2:ie,2:je,1:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                  cb*(hx(2:ie,1:je-1,1:ke)-hx(2:ie,2:je,1:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                      hy(2:ie,2:je,1:ke)-hy(1:ie-1,2:je,1:ke)); [color=#FFFFFF]
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ez(is,js,1:ke)=ez(is,js,1:ke)+... [color=#FFFFFF]
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              srcconst*(n-ndelay)*exp(-((n-ndelay)^2/tau^2)); [color=#FFFFFF]
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%    Update magnetic fields [color=#FFFFFF]
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hx(2:ie,1:je,1:ke)=hx(2:ie,1:je,1:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                  db*(ey(2:ie,1:je,2:kb)-ey(2:ie,1:je,1:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                      ez(2:ie,1:je,1:ke)-ez(2:ie,2:jb,1:ke)); [color=#FFFFFF]
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hy(1:ie,2:je,1:ke)=hy(1:ie,2:je,1:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                  db*(ex(1:ie,2:je,1:ke)-ex(1:ie,2:je,2:kb)+... [color=#FFFFFF]
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                      ez(2:ib,2:je,1:ke)-ez(1:ie,2:je,1:ke)); [color=#FFFFFF]
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hz(1:ie,1:je,2:ke)=hz(1:ie,1:je,2:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                  db*(ex(1:ie,2:jb,2:ke)-ex(1:ie,1:je,2:ke)+... [color=#FFFFFF]
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                      ey(1:ie,1:je,2:ke)-ey(2:ib,1:je,2:ke)); [color=#FFFFFF]
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%    Visualize fields [color=#FFFFFF]
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if mod(n,2)==0; [color=#FFFFFF]
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timestep=int2str(n); [color=#FFFFFF]
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tview(:,:)=ez(:,:,kobs); [color=#FFFFFF]
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sview(:,:)=ez(:,js,:); [color=#FFFFFF]
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subplot('position',[0.15 0.45 0.7 0.45]),pcolor(tview'); [color=#FFFFFF]
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shading flat; [color=#FFFFFF]
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caxis([-1.0 1.0]); [color=#FFFFFF]
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colorbar; [color=#FFFFFF]
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axis image; [color=#FFFFFF]
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title(['Ez(i,j,k=5), time step = ',timestep]); [color=#FFFFFF]
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xlabel('i coordinate'); [color=#FFFFFF]
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ylabel('j coordinate'); [color=#FFFFFF]
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subplot('position',[0.15 0.10 0.7 0.25]),pcolor(sview'); [color=#FFFFFF]
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shading flat; [color=#FFFFFF]
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caxis([-1.0 1.0]); [color=#FFFFFF]
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colorbar; [color=#FFFFFF]
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axis image; [color=#FFFFFF]
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title(['Ez(i,j=13,k), time step = ',timestep]); [color=#FFFFFF]
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xlabel('i coordinate'); [color=#FFFFFF]
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ylabel('k coordinate'); [color=#FFFFFF]
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nn=n/2; [color=#FFFFFF]
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M(:,nn)=getframe(gcf,rect); [color=#FFFFFF]
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end; [color=#FFFFFF]
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%    END TIME-STEPPING LOOP [color=#FFFFFF]
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end [color=#FFFFFF]
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movie(gcf,M,0,10,rect);


联系:highspeedlogic

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