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文檔簡介

1、基于plc的商店自動(dòng)門的設(shè)計(jì)摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,自動(dòng)門系統(tǒng)已開始應(yīng)用于大型公司、科研所、政府機(jī)關(guān)等保密性較強(qiáng)的單位,而且也開始用于商店、酒店、辦公室等大眾場所。為增強(qiáng)自動(dòng)門運(yùn)行的可靠性,本設(shè)計(jì)提出了一種fx可編程控制器(plc)與變頻器控制的自動(dòng)門控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)感應(yīng)探測器(門內(nèi)和門外)、一些開關(guān)及傳感器作為此系統(tǒng)的輸入設(shè)備,用來調(diào)節(jié)門體速度,并分析了該控制系統(tǒng)的工作原理及系統(tǒng)的硬件組成,自動(dòng)門運(yùn)行位置檢測、門運(yùn)行障礙檢測等控制電路的工作過程,對(duì)plc的選型、i/o點(diǎn)的確定及自動(dòng)門的動(dòng)作過程等方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。結(jié)合plc的運(yùn)行特點(diǎn),對(duì)控制系統(tǒng)的工作流程作了合理的優(yōu)化。在此基

2、礎(chǔ)上,給出了控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的程序流程圖、順序功能圖、外部端子接線圖及plc控制梯形圖等。本設(shè)計(jì)介紹應(yīng)用可編程控制器取代傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門控制的。關(guān)鍵詞:自動(dòng)門,可控制編程器 梯形圖 目 錄第一章plc概述1第二章 自動(dòng)門的介紹12.1自動(dòng)門的簡介12.2 自動(dòng)門的分類22.3自動(dòng)門機(jī)的基本組成22.4自動(dòng)門行程開關(guān)的工作原理32.5 自動(dòng)門光電開關(guān)介紹4第三章 自動(dòng)門控制總體設(shè)計(jì)方案5第四章 自動(dòng)門控制裝置的硬件組成5第五章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)流程圖5第六章 自動(dòng)門控制順序功能圖6第七章 自動(dòng)門控制plc外部接線圖8第八章 繼電器接觸控制圖8第九章 自動(dòng)門控制梯形圖程序設(shè)計(jì)

3、10第十章 自動(dòng)門控制程序設(shè)計(jì)11第十一章 系統(tǒng)調(diào)試與分析12總 結(jié)13致 謝14參考文獻(xiàn)15第一章plc概述plc可編程序控制器:plc英文全稱programmable logic controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器,定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器,用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制,定時(shí),計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司(dec)根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求,研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器,并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線

4、上試用,取得很好的效果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來。第二章 自動(dòng)門的介紹2.1自動(dòng)門的簡介自動(dòng)門 英文名:automatic door。自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸,是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的發(fā)展和完善。自動(dòng)門是指:可以將人接近門的動(dòng)作(或?qū)⒛撤N入門授權(quán))識(shí)別為開門信號(hào)的控制單元,通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟,在人離開后再將門自動(dòng)關(guān)閉,并對(duì)開啟和關(guān)閉的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。自動(dòng)門開始在建筑物上使用,是在二十世紀(jì)年以后。二十年代后期,美國的超級(jí)市場的開放,自動(dòng)門開始被使用,受此影響,世界第一自動(dòng)門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動(dòng)門,新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年,電氣式

5、己開始出現(xiàn),之后伴隨著城市的建設(shè),自動(dòng)門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。當(dāng)初,用供給建筑物用電源進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的速度控制很難,只好進(jìn)行油壓、空壓速度控制,轉(zhuǎn)換但因能源利用效率很低,然而伴隨著電氣控制的技術(shù)發(fā)展,現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟,直接控制電動(dòng)機(jī)的電氣式自動(dòng)門逐漸成為主流。例如:各種用可識(shí)別控制的自動(dòng)專用門,如:感應(yīng)自動(dòng)門(紅外感應(yīng),微波感應(yīng),觸摸感應(yīng),腳踏感應(yīng))、刷卡自動(dòng)門等。2.2 自動(dòng)門的分類 常用的自動(dòng)門可分為推拉門、平開門、折疊門和旋轉(zhuǎn)門。推拉門:可細(xì)分為單開、雙開、重疊單開、重疊雙開和弧形門?;⌒伍T門扇沿孤形軌道平滑移動(dòng),可分為半弧單向、半弧雙向、全弧雙向。為了最大限度的拓寬入口幅度,有的

6、推拉(套疊)自動(dòng)門可作成在開啟終點(diǎn)與固定扇重合后一道手動(dòng)平開,也歸納為推拉自動(dòng)門。旋轉(zhuǎn)門:可細(xì)分為有中心軸式、圓導(dǎo)軌懸掛式和中心展示區(qū)式等。平開門:可細(xì)分為單扇單向、雙扇單向、單扇雙向和雙扇雙向。折疊門:可細(xì)分為2扇折疊和4扇折疊。2.3自動(dòng)門機(jī)的基本組成 以平移自動(dòng)門感應(yīng)門為例來介紹自動(dòng)門的組成如下: 主控制器:它是自動(dòng)感應(yīng)門的指揮中心,通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊,發(fā)出相應(yīng)指令,指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作;同時(shí)人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。 感應(yīng)探測器:負(fù)責(zé)采集外部信號(hào),如同人們的眼睛,當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí),它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào); 動(dòng)力馬達(dá):提供開門

7、與關(guān)門的主動(dòng)力,控制自動(dòng)感應(yīng)門門扇加速與減速運(yùn)行。 自動(dòng)感應(yīng)門扇行進(jìn)軌道:就象火車的鐵軌,約束門扇的吊具走輪系統(tǒng),使其 按特定方向行進(jìn)。 門扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動(dòng)門扇,同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門扇運(yùn)行。 同步皮帶(有的廠家使用三角皮帶):用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力,牽引自動(dòng)感應(yīng)門扇吊具走輪系統(tǒng)。 下部導(dǎo)向系統(tǒng):是自動(dòng)感應(yīng)門門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置,防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。 當(dāng)自動(dòng)感應(yīng)門門扇要完成一次開門與關(guān)門,其工作流程如下: 感應(yīng)探測器探測到有人進(jìn)入時(shí),將脈沖信號(hào)傳給主控器,主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行,同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù),以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正

8、向運(yùn)行,將動(dòng)力傳給同步帶,再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使自動(dòng)感應(yīng)門扇開啟;自動(dòng)感應(yīng)門扇開啟后由控制器作出判斷,如需關(guān)自動(dòng)感應(yīng)門,通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng),關(guān)閉自動(dòng)感應(yīng)門扇.2.4自動(dòng)門行程開關(guān)的工作原理 行程開關(guān)又稱限位開關(guān),用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中,將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置,當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí),行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此,行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器,它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械,用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中,還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)

9、門的限位,轎廂的上、下限位保護(hù)。2.5 自動(dòng)門光電開關(guān)介紹 工作原理光電開關(guān)(光電傳感器)是光電接近開關(guān)的簡稱,它是利用被檢測物對(duì)光束的遮擋或反射,由同步回路選通電路,從而檢測物體有無的。物體不限于金屬,所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出,接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測。2、光電開關(guān)的分類及術(shù)語解釋(1)、分類漫反射式光電開關(guān):它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器,當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時(shí),物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器,于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時(shí),漫反射式的光電開關(guān)是

10、首選的檢測模式。鏡反射式光電開關(guān):它亦集發(fā)射器與接收器于一體,光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器,當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時(shí),光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號(hào)。對(duì)射式光電開關(guān):它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器,發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器,當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí),光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測物體為不透明時(shí),對(duì)射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。槽式光電開關(guān):它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的u字型結(jié)構(gòu),其發(fā)射器和接收器分別位于u型槽的兩邊,并形成一光軸,當(dāng)被檢測物體經(jīng)過u型槽且阻斷光軸時(shí),光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)比較適合檢測高速運(yùn)動(dòng)的

11、物體,并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。光纖式光電開關(guān):它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線,可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測物體進(jìn)行檢測。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。(2)術(shù)語檢測距離:是指檢測體按一定方式移動(dòng),當(dāng)開關(guān)動(dòng)作時(shí)測得的基準(zhǔn)位置(光電開關(guān)的感應(yīng)表面)到檢測面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值?;夭罹嚯x:動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。響應(yīng)頻率:在規(guī)定的1s的時(shí)間間隔內(nèi),允許光電開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。輸出狀態(tài):分常開和常閉。當(dāng)無檢測物體時(shí),常開型的光電開關(guān)所接通的負(fù)載由于光電開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作,當(dāng)檢測到物體時(shí),晶體管導(dǎo)通,負(fù)載得電工作。檢測方式:根

12、據(jù)光電開關(guān)在檢測物體時(shí)發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同,可分為漫反射式、鏡反射式、對(duì)射式等。輸出形式:分npn二線、npn三線、npn四線、pnp二線、pnp三線、pnp四線、ac二線、ac五線(自帶繼電器),及直流npn/pnp/常開/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。第三章 自動(dòng)門控制總體設(shè)計(jì)方案 如圖3為自動(dòng)門控制的總體設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。脈沖信號(hào)主要是由光電開關(guān)產(chǎn)生的,信號(hào)輸入到plc,經(jīng)過plc的分配,然后放大去控制步進(jìn)電機(jī)去控制負(fù)載,從而使得自動(dòng)門進(jìn)行正常工作。 圖3 總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 第四章 自動(dòng)門控制裝置的硬件組成自動(dòng)門控制裝置由門內(nèi)光電探測開關(guān)k1、門外光電探測開關(guān)k2、開

13、門到位限位開關(guān)k3、關(guān)門到限位開關(guān)k4、開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)km1(使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn))、關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)km2(使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn))等部件組成。第五章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)流程圖自動(dòng)門控制系統(tǒng)流程圖如圖5.當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)k1或k2時(shí),開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)km1動(dòng)作,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),到達(dá)開門限位開關(guān)k3位置時(shí),電機(jī)停止運(yùn)行。自動(dòng)門在開門位置停留8秒后,自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程,關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)km2被起動(dòng),電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)k4位置時(shí),電機(jī)停止運(yùn)行。在關(guān)門過程中,當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)k2或k1時(shí),應(yīng)立即停止關(guān)門,并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。在門打開后的8秒等待時(shí)間內(nèi),若有人員由外至內(nèi)

14、或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān)k2或k1時(shí),必須重新開始等待8秒后,再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程。圖5.1自動(dòng)門控制系統(tǒng)流程第六章 自動(dòng)門控制順序功能圖自動(dòng)門控制順序功能圖如圖6。首先有初始化脈沖并按下啟動(dòng)按鈕使x007閉合,若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號(hào)時(shí)x001或x002閉合。由于開門限位開關(guān)x003是長閉的,所以y000線圈通電,有原理分析可知光電檢測開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)y000線圈通電時(shí)y000閉合,此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)自動(dòng)門扇移動(dòng),執(zhí)行開門過程。1當(dāng)門扇完全打開時(shí),使開門限位開關(guān)x003打開,y000線圈斷電.電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3當(dāng)門扇停止移動(dòng)時(shí),由于開門限位開關(guān)的長閉變成長開,故

15、使長開閉合。進(jìn)行8秒的延時(shí),若此時(shí)外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)x001或x002有信號(hào),則使t0重新延時(shí)。4當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后t0線圈通電,關(guān)門限位開關(guān)關(guān)閉,所以使y001通電并自鎖,電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。5在關(guān)門過程中,若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)x001,x002有信號(hào)又使y000通電,由于在關(guān)門過程中y000長閉,此時(shí)打開并中斷關(guān)門過程,轉(zhuǎn)向開門過程。圖6自動(dòng)門控制順序功能第七章 自動(dòng)門控制plc外部接線圖 自動(dòng)門控制plc外部接線圖如7 x001 門外光檢測電開關(guān) x002 門內(nèi)光檢測電開關(guān) x003 開門限位電開關(guān) x004 關(guān)門限位電開關(guān) x005 過載保護(hù)開關(guān) x006 緊急停車開關(guān) x0

16、07 啟動(dòng)停止 x010 手動(dòng)開門 x011 手動(dòng)關(guān)門 km1 開門執(zhí)行機(jī)構(gòu) km2 關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖7自動(dòng)門控制plc外部接線圖第八章 繼電器接觸控制圖 繼電器是一種電子控制器件,它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路),通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中,它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器的定義:繼電器是一種當(dāng)輸入量(電、磁、聲、光、熱)達(dá)到一定值時(shí),輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。繼電器是一種電子控制器件,它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路),通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中,它實(shí)際上

17、是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器幾種作用:1 擴(kuò)大控制范圍。例如,多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí),可以按觸點(diǎn)組的不同形式,同時(shí)換接、開斷、接通多路電路。2 放大。例如,靈敏型繼電器、中間繼電器等,用一個(gè)很微小的控制量,可以控制很大功率的電路。3 綜合信號(hào)。例如,當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí),經(jīng)過比較綜合,達(dá)到預(yù)定的控制效果。4 自動(dòng)、遙控、監(jiān)測。例如,自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起,可以組成程序控制線路,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。繼電氣控制圖: 圖8 繼電器接觸控制圖第九章 自動(dòng)門控制梯形圖程序設(shè)計(jì) 自動(dòng)門

18、控制梯形圖如圖9圖9 自動(dòng)門控制梯形圖第十章 自動(dòng)門控制程序設(shè)計(jì)0 ld x0011 or x0022 or y0003 ani y0024 and x0075 or x0106 ani x003 7 out y0008 ld x0039 ani x00110 ani x00211 out t0 k8012 ld t013 or y00114 ani y00015 ani y00216 and x00717 or x01118 ani x00419 out y00120 ld x00521 or x00622 or y00223 and x00724 out y00225 end第十一章 系統(tǒng)

19、調(diào)試與分析1首先按下啟動(dòng)按鈕使x007閉合,當(dāng)外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號(hào)時(shí)x001或x002閉合。由于開門限位開關(guān)x003是長閉的,所以y000線圈通電,由原理分析可知光電檢測開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)y000線圈通電時(shí)y000閉合,此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)自動(dòng)門扇移動(dòng),執(zhí)行開門過程。2當(dāng)門扇完全打開時(shí),使開門限位開關(guān)x003打開,y000線圈斷電.電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3當(dāng)門扇停止移動(dòng)時(shí),由于開門限位開關(guān)的長閉變成長開,故使長開閉合。進(jìn)行8秒的延時(shí),若此時(shí)外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)x001或x002有信號(hào),則使t0重新延時(shí)。4當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后t0線圈通電,關(guān)門限位開關(guān)關(guān)閉,所以使y001通

20、電并自鎖,電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。5在關(guān)門過程中,若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)x001,x002有信號(hào)又使y000通電,由于在關(guān)門過程中y000長閉,此時(shí)打開并中斷關(guān)門過程,轉(zhuǎn)向開門過程。總 結(jié)本設(shè)計(jì)研究了plc的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法,包括硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì),將plc應(yīng)用到自動(dòng)門控制系統(tǒng)中,充分發(fā)揮plc高可靠性和抗干擾性特點(diǎn),外部接線簡單、靈活,維修方便。但在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況,考慮各部分的容量及其實(shí)際的技術(shù)參數(shù),供電電源的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)接地問題、電纜設(shè)計(jì)與鋪設(shè)、plc輸出端保護(hù)等問題,已使系統(tǒng)達(dá)到安全可靠的工作,所以要想用于實(shí)際中,必須得通過現(xiàn)場調(diào)試。這就又給我們提出了更高層次的問題,畢竟一個(gè)較好的和較完善的應(yīng)用軟件不是在短時(shí)間內(nèi)就可以完成它的需要,要不斷的完善和發(fā)展,需要我們做大量的工作和時(shí)間的檢驗(yàn)?,F(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有達(dá)到真正的智能化,還需要增加很多新的功能和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),才能達(dá)到真正意義上的智能化控制。雖然現(xiàn)在自動(dòng)門廣泛地使用plc作為控制元件,但單片機(jī)等更為便宜,所以,應(yīng)該在現(xiàn)

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