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1、電子電路基本型實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 直流非線性電阻特性測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓電源和萬(wàn)用表的使用方法;2、 了解普通二極管和穩(wěn)壓二極管的伏安特性;3、 學(xué)會(huì)伏安特性的逐點(diǎn)測(cè)試法。二、實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材型號(hào)用途編號(hào)直流穩(wěn)壓電源萬(wàn)用表實(shí)驗(yàn)箱三、相關(guān)知識(shí) 1、判斷二極管、穩(wěn)壓二極管極性的方法。將萬(wàn)用表置于×1k或×100歐姆檔,測(cè)量二極管或穩(wěn)壓二極管兩個(gè)方向的電阻,在兩次測(cè)量中,電阻阻值較小的那次,與萬(wàn)用表“黑”表筆所接的那一端為正極,另一端為負(fù)極。2、以某一參量為參考量,通過(guò)逐點(diǎn)改變此參考量的數(shù)值,來(lái)測(cè)量和考查與之相關(guān)量的變化情況的實(shí)驗(yàn)方法稱為逐點(diǎn)測(cè)試法。在采用逐點(diǎn)測(cè)試法時(shí),隨著

2、參考量的變化,被測(cè)量數(shù)據(jù)變化緩慢時(shí),應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大參考量的變化幅度。反之,減小參考量的變化幅度。四、預(yù)習(xí)思考題1、為什么測(cè)量電流時(shí)電壓表能不能同時(shí)接在電路中?2、如何用萬(wàn)用表判斷二極管和穩(wěn)壓二極管的好、壞和正、負(fù)極?五、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求測(cè)量電阻R=820、2CP型二極管和2CW型穩(wěn)壓二極管串聯(lián)電路的總伏安特性及各個(gè)元件的伏安特性。電路如圖1-1所示。改變電源電壓E的大小,測(cè)出相應(yīng)的電流I、串聯(lián)支路的總電壓U和各個(gè)元件的電壓UR、U2cp、U2cw,列表記錄??傠妷篣取值范圍:012V。 圖1-1 實(shí)驗(yàn)電路六、注意事項(xiàng)1、 在將直流穩(wěn)壓電源接入電路前,一定要用萬(wàn)用表測(cè)量其輸出電壓,保證總電路電壓不超過(guò)

3、12V。2、 認(rèn)真判斷二極管和穩(wěn)壓二極管極性。3、 測(cè)量電流時(shí),電壓表不能同時(shí)接在電路中。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格UIURU2cpU2cwU=UR+U2cp+ U2cwU=U-U=(U/U)100%七、思考題1、假如本實(shí)驗(yàn)所用穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值為5V,要求取十個(gè)測(cè)量點(diǎn),均勻取點(diǎn)嗎?若是不均勻取點(diǎn),請(qǐng)問(wèn)該如何選?。?、如果將電阻R的阻值增大10倍或減小為原來(lái)的1/10,會(huì)得到什么樣的測(cè)試結(jié)果?試定量分析測(cè)試結(jié)果?3、分析本實(shí)驗(yàn)中電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)二 有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉直流穩(wěn)壓電源和萬(wàn)用表的使用方法;2、掌握測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)中值內(nèi)阻的一般方法;3、學(xué)會(huì)用零示法測(cè)量有源

4、二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。二、實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材型號(hào)用途編號(hào)直流穩(wěn)壓電源萬(wàn)用表可變電阻箱實(shí)驗(yàn)箱三、相關(guān)知識(shí)有源二端網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖2-1所示,有源二端網(wǎng)絡(luò)等效內(nèi)阻一般分為三個(gè)阻段: 低值阻段:01;中值阻段:11M;高值阻段:1M以上。圖2-1 有源二端網(wǎng)絡(luò)示意圖1、有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓測(cè)量方法(1) 直測(cè)法有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路,用電壓表直接測(cè)量其輸出端開路電壓。(2)零示法在測(cè)量高內(nèi)阻的開路電壓時(shí),用電壓表進(jìn)行直接測(cè)量,會(huì)造成較大誤差,因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻會(huì)帶來(lái)很大影響。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響,往往采用零示法測(cè)量。零示法測(cè)量是用低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電源的電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)

5、的開路電壓相等時(shí),電壓表的讀數(shù)將為零,然后將電路斷開,測(cè)量此時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電源電壓,即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。測(cè)試電路如圖2-2所示。圖2-2 零示法2、有源二端網(wǎng)絡(luò)的中值內(nèi)阻的測(cè)量方法(1) 開路電壓短路電流法有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端短路,測(cè)量其短路電流,則中值內(nèi)阻為,其中為有源二端網(wǎng)絡(luò)開路輸出電壓。(2) 伏安法用萬(wàn)用表測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性如圖2-3所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率,則等效內(nèi)阻。通常測(cè)量時(shí),不必測(cè)出全部伏安特性曲線,圖2-3 有源二端網(wǎng)絡(luò)外特性只要測(cè)量出兩個(gè)點(diǎn),就可以求出等效內(nèi)阻。例如測(cè)出A、B兩點(diǎn)的電流、電壓,其內(nèi)阻即可由求出。注意:穩(wěn)壓電源因其內(nèi)阻低,不能測(cè)其短路電流。(3)

6、半電壓法 如圖2-4所示,當(dāng)負(fù)載電壓為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)開路電壓一半時(shí),負(fù)載電阻即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。圖2-4半電壓法示意圖四、預(yù)習(xí)思考題1、簡(jiǎn)述電路的等效變換概念。2、簡(jiǎn)述二端口網(wǎng)絡(luò)定義。五、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求實(shí)驗(yàn)電路如圖2-4所示,分別用開路電壓短路電流法、半電壓法和伏安法測(cè)量其等效中值內(nèi)阻。對(duì)三種方法的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較,分析各種方法誤差大小。被測(cè)網(wǎng)絡(luò)中電源電壓標(biāo)稱值為9V,且要求采用直接測(cè)量法和零示法兩種方法測(cè)量開路電壓值。 圖2-4 實(shí)驗(yàn)電路六、注意事項(xiàng)用伏安法測(cè)量等效內(nèi)阻。測(cè)量3組以上電壓、電流值,通過(guò)求取均值的方法求得等效內(nèi)阻。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表開路電壓短路電流法直測(cè)法零示法半電壓法伏安

7、法八、思考題1、 在測(cè)量開路電壓時(shí),與直測(cè)法相比為什么零示法可以大大減小誤差?用零示法測(cè)量開路電壓時(shí),電壓表的量程應(yīng)如何選擇?2、 在采用伏安法測(cè)量等效內(nèi)阻時(shí),如何提高測(cè)量精度?3、 簡(jiǎn)要分析開路電壓短路電流法、半電壓法和伏安法的測(cè)量結(jié)果,說(shuō)明誤差產(chǎn)生原因。實(shí)驗(yàn)三 常用電子儀器使用練習(xí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和毫伏表的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。2、初步掌握用示波器觀察信號(hào)波形和讀取波形參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材型號(hào)用途編號(hào)示波器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器直流穩(wěn)壓電源毫伏表實(shí)驗(yàn)箱三、相關(guān)知識(shí)在模擬電子電路實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫

8、伏表及頻率計(jì)等。它們和萬(wàn)用表一起,可以完成對(duì)模擬電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中要對(duì)各種電子儀器進(jìn)行綜合使用,可按照信號(hào)流向,以連線簡(jiǎn)捷,調(diào)節(jié)順手,觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局,各儀器與被測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖3-1所示。接線時(shí)應(yīng)注意,為防止外界干擾,各儀器的公共接地端必須連接在一起,稱“共地”。信號(hào)源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)S秒娎|線,示波器接線使用專用電纜線,直流電源的接線用普通導(dǎo)線。圖3-1模擬電子電路中常用電子儀器布局圖示波器是一種用途很廣的電子測(cè)量?jī)x器,它既能直接顯示電信號(hào)的波形,又能對(duì)電信號(hào)進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量?,F(xiàn)著重指出下列幾點(diǎn):(1)尋找時(shí)基線將示波器Y

9、軸顯示方式置“Y1”或“Y2”,輸入耦合方式置“GND”,開機(jī)預(yù)熱后,若在顯示屏上不出現(xiàn)光點(diǎn)和時(shí)基線,可按下列操作去找到時(shí)基線:適當(dāng)調(diào)節(jié)“輝度”旋鈕。觸發(fā)方式開關(guān)置“自動(dòng)”。適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直()、水平()“位移”旋鈕,使時(shí)基線位于屏幕中央。(2)雙蹤示波器一般有五種顯示方式,即“Y1”、“Y2”、“Y1Y2”三種單蹤顯示方式和“交替”、“斷續(xù)”二種雙蹤顯示方式?!敖惶妗憋@示一般適用于輸入信號(hào)頻率較高情況;“斷續(xù)”顯示一般適用于輸入信號(hào)頻率較低情況。(3)為了顯示穩(wěn)定的被測(cè)信號(hào)波形,“觸發(fā)源選擇”開關(guān)一般選為“內(nèi)”觸發(fā),使掃描觸發(fā)信號(hào)取自示波器內(nèi)部的Y通道。(4)單蹤顯示時(shí),選被測(cè)信號(hào)為觸發(fā)源信號(hào);

10、雙蹤顯示時(shí),選周期大的信號(hào)為觸發(fā)源信號(hào),若周期相同,則選幅度較大的信號(hào)為觸發(fā)源信號(hào)。(5)觸發(fā)方式開關(guān)通常先置于“自動(dòng)”調(diào)出波形后,若波形不穩(wěn)定,可通過(guò)調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓,使被測(cè)試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。如果由于選擇了較慢的掃描速率,顯示屏上將會(huì)出現(xiàn)波形閃爍的情況,但波形不在X軸方向左右移動(dòng),這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。(6)適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃描速率”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)使屏幕上顯示13個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。在測(cè)量幅值時(shí),應(yīng)注意將“Y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置。在測(cè)量周期時(shí),應(yīng)注意將“X軸掃速微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置。還要注意“擴(kuò)展”按鈕的位置。根據(jù)被測(cè)波形在

11、屏幕上垂直方向所占的格數(shù)(div或cm)與“Y軸靈敏度”旋鈕指示值(v/div)的乘積,即可算得信號(hào)幅值的實(shí)測(cè)值。根據(jù)被測(cè)信號(hào)波形一個(gè)周期在屏幕坐標(biāo)刻度水平方向所占的格數(shù)(div或cm)與“掃速”旋鈕指示值(t/div)的乘積,即可算得信號(hào)頻率的實(shí)測(cè)值。 四、預(yù)習(xí)思考題1、預(yù)習(xí)示波器、毫伏表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的功能和使用方法。五、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求1、調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,使其輸出頻率為1kHz,峰峰值為60mV,不含直流成分的正弦信號(hào),用示波器觀測(cè)此信號(hào),記錄其實(shí)際周期值,并用坐標(biāo)紙記錄示波器熒光屏上顯示的被測(cè)信號(hào)波形;用毫伏表測(cè)量其有效值,并作記錄。2、調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,使其輸出頻率kHz,峰峰

12、值為0.5V,含0.5V直流成分的正弦信號(hào),用示波器觀測(cè)此信號(hào),記錄其實(shí)際周期值,并用坐標(biāo)紙記錄示波器熒光屏上顯示的被測(cè)信號(hào)波形;用毫伏表測(cè)量其有效值,用萬(wàn)用表測(cè)量其直流成分,并作記錄。3、調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,使其輸出周期為0.1mS,峰峰值為2V,占空比為30%,單向正脈沖信號(hào),用萬(wàn)用表測(cè)量其直流成分大小,用示波器觀測(cè)此信號(hào),記錄其實(shí)際直流分量和頻率值,并用坐標(biāo)紙記錄示波器熒光屏上顯示的被測(cè)信號(hào)波形。4、提高實(shí)驗(yàn)要求(1)調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,使其輸出周期為1mS(示波器顯示值),峰峰值為V,占空比為50%,含0.5V直流成分的矩形波信號(hào),用示波器觀測(cè)此信號(hào),記錄其實(shí)際頻率值(信號(hào)源顯示值),

13、并用坐標(biāo)紙記錄示波器熒光屏上顯示的被測(cè)信號(hào)波形。圖3-2雙蹤顯示法和橢圓法連線圖(2)示波器測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)的相位差 用1k的電阻和0.1F的電容組成一個(gè)RC移相網(wǎng)絡(luò),輸入1kHz的正弦信號(hào),用示波器分別測(cè)量從電阻上和從電容上輸出的信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差。分別用雙蹤顯示法和橢圓法測(cè)量,用坐標(biāo)紙記錄示波器熒光屏上顯示的波形,并算出相位差。電路連接如圖3-2所示。六、思考題1、用示波器測(cè)量交流信號(hào)的周期和大小時(shí),如何才能保證其測(cè)量精度?2、請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)中調(diào)出如現(xiàn)圖3-3所示的示波器不正?,F(xiàn)象,解釋這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因及消除這些不正常現(xiàn)象的方法。其中是接通電源但未輸入信號(hào)時(shí)的情況,是觀察正弦信號(hào)時(shí)的情況。圖3

14、-3 示波器出現(xiàn)的各種不正?,F(xiàn)象3、實(shí)驗(yàn)中試著用手去觸摸示波器的輸入探頭,在示波器上看到的是什么信號(hào)的波形?為什么會(huì)看到這個(gè)波形?4、交流毫伏表能否直接讀取三角波的有效值?是否可以用來(lái)測(cè)量直流電壓的大???實(shí)驗(yàn)四 微分電路與積分電路研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深理解一階電路基本性質(zhì);2、理解微分電路和積分電路的概念;3、進(jìn)一步熟悉示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材型號(hào)用途編號(hào)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器雙蹤示波器實(shí)驗(yàn)箱三、相關(guān)知識(shí) 1、RC電路的充電(a)RC電路 (b)RC電路的充電圖4-1 RC電路的充電 在圖4-1(a)的電路中,開關(guān)S接通時(shí)電容器被充電,電流i如圖(b)所示,開始電流很大,然

15、后逐漸變小。 在理論上計(jì)算電流時(shí)可以用下式表示。 (1)因此電容器C的電壓vc將如圖(b)所示,隨著時(shí)間的變化而逐漸接近電源的電壓E。2、RC電路的放電在圖4-2(a)的電路中,使已充電的電容器C在開關(guān)S一接通時(shí)就通過(guò)電阻開始放電,電流如圖(b)所示逐漸減小。此時(shí)的電流表達(dá)式與式(1)相同。(a)RC電路 (b)RC電路的放電圖4-2 RC電路的放電3、時(shí)間常數(shù) 充放電的快慢由RC乘積決定。RC稱為時(shí)間常數(shù),此時(shí)電流、電壓都達(dá)到最終值的63.2%。再經(jīng)過(guò)2.3RC時(shí),電流、電壓都達(dá)到最終值的90.0%。圖4-3 時(shí)間常數(shù)4、微分電路將脈沖電壓vi 加在圖4-4(a)的RC電路時(shí),其輸出v0的波

16、形隨著R、C的值按圖(b)所示變化。圖中右側(cè)的波形是只在輸入有變化時(shí)才有輸出。如圖4-4所示,RC << T的電路稱為微分電路。 (a)微分電路 (b)時(shí)間常數(shù)與輸出v0的關(guān)系圖4-4 微分電路的時(shí)間常數(shù)與輸出v0的關(guān)系微分電路主要用作產(chǎn)生觸發(fā)脈沖(頂部尖銳的脈沖)。5、積分電路將脈沖電壓vi 加在圖4-5(a)的RC電路時(shí),其輸出v0的波形隨著R、C的值按圖(b)所示變化。如圖4-5所示,RC >> T的電路稱為積分電路。積分電路主要用在鋸齒波發(fā)生電路或電視機(jī)的同步分離電路。(a)積分電路 (b)時(shí)間常數(shù)與輸出v0的關(guān)系圖4-5積分電路的時(shí)間常數(shù)與輸出v0的關(guān)系6、網(wǎng)

17、絡(luò)頻率特性的定義網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)向量與激勵(lì)向量之比是頻率的函數(shù),稱為正弦穩(wěn)態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。表示為其模隨頻率變化的規(guī)律稱為幅頻特性,輻角隨頻率變化的規(guī)律稱為相頻特性。為使頻率特性曲線具有通用性,常以作為橫坐標(biāo)。通常,根據(jù)隨頻率變化的趨勢(shì),將RC網(wǎng)絡(luò)分為“低通(LP)濾波電路”、“高通(HP)濾波電路”、“帶通(BP)濾波電路”、“帶阻(BP)濾波電路”等。這里以“低通(LP)濾波電路”、“高通(HP)濾波電路”為例進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。(1)RC低通網(wǎng)絡(luò) 如圖所示,其網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為 其模為 輻角 顯然,隨著頻率的增高,將減小,這說(shuō)明低頻信號(hào)可以通過(guò),高頻信號(hào)被衰減或抑制。當(dāng)時(shí),即,通常把降低到0.707時(shí)的角頻率

18、稱為截止角頻率。(2)RC高通網(wǎng)絡(luò)RC高通網(wǎng)絡(luò),其網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為其模為輻角 顯然,隨著頻率的降低,將減小,這說(shuō)明高頻信號(hào)可以通過(guò),低頻信號(hào)被衰減或抑制。當(dāng)時(shí),。7、點(diǎn)頻法測(cè)量頻率特性點(diǎn)頻法又叫逐點(diǎn)測(cè)量法,就是利用實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)的儀表,測(cè)試電路在不同的頻率點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的信號(hào)大小,利用得到的數(shù)據(jù),做出信號(hào)大小隨頻率變化的曲線。具體測(cè)量方法如下:1) 正弦輸入信號(hào)的幅度選擇適當(dāng)?shù)拇笮?,并保持不變?) 示波器同時(shí)監(jiān)測(cè)輸入、輸出波形,確保電路工作正常(電路無(wú)干擾、無(wú)自激,輸出波形無(wú)非線性失真等);改變輸入信號(hào)的頻率,用晶體管毫伏表測(cè)量不同頻率時(shí)輸出電壓的有效值;3) 利用測(cè)得的有效值和相應(yīng)的頻率值,繪制幅頻特性

19、曲線;4) 用示波器測(cè)量輸入與輸出波形的相位差。測(cè)量時(shí)注意事項(xiàng):1) 測(cè)量時(shí)輸入信號(hào)的電壓大小要保持不變(用晶體管毫伏表監(jiān)測(cè)),如果隨著頻率的改變輸入電壓大小有變化,必須調(diào)節(jié)信號(hào)源使被測(cè)電路輸入信號(hào)維持原來(lái)的大小。2) 盡量合理選擇測(cè)試點(diǎn),為此可以先大體測(cè)一下上、下截止頻率的大約數(shù)值,然后在它們附近多測(cè)幾點(diǎn),而曲線變化比較平坦的地方可以少取測(cè)試點(diǎn)。3) 在頻率較高時(shí),要考慮到晶體管毫伏表輸入阻抗的電容分量以及引線分布電容對(duì)測(cè)試精度的影響,必要時(shí)應(yīng)換用高頻毫伏表。點(diǎn)頻法測(cè)量放大器的幅頻特性曲線的優(yōu)點(diǎn):1) 測(cè)試原理簡(jiǎn)單;2) 可采用常用的簡(jiǎn)單儀器進(jìn)行測(cè)量。點(diǎn)頻法測(cè)量放大器的幅頻特性曲線的缺點(diǎn):1) 由于需要選取的頻率點(diǎn)較多,所以操作繁瑣費(fèi)時(shí),改變一次電路元件,需要重新逐點(diǎn)再測(cè)試一遍,如果元件調(diào)節(jié)較多,則工作量巨大;2) 測(cè)量數(shù)據(jù)不連續(xù),有可能因?yàn)槿↑c(diǎn)的不合理或者不夠多而漏掉某些細(xì)節(jié);3) 不能反映電路的動(dòng)態(tài)幅頻特性。由于點(diǎn)頻法測(cè)量幅率特性存在一定的缺陷,不便于電路的調(diào)測(cè),人們?cè)邳c(diǎn)頻法的基礎(chǔ)上發(fā)展了新測(cè)試方法,即掃頻法。掃頻法是使用專用的掃頻儀,在熒光屏上直觀地顯示出幅頻特性曲線,可以一邊調(diào)整被測(cè)放大器中的有關(guān)元件,一邊觀察幅頻特性曲線的變化,從而得到符合要求的幅頻特性曲線。關(guān)于掃頻法及掃頻儀的使用請(qǐng)查閱相關(guān)資料,此處不再詳細(xì)介紹。四、預(yù)習(xí)思考題1、 請(qǐng)簡(jiǎn)述幅

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