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word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯學(xué)院畢業(yè)論文論文題目:基于PLC的交通燈設(shè)計(jì)目錄摘要第一章PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用1.1概述1.2PLC的特點(diǎn)1.3PLC的應(yīng)用第二章PLC的結(jié)構(gòu)及原理TOC\o"1-2"\h\z\u\h2.1PLC的分類(lèi) \h第四章程序設(shè)計(jì) 11\h4.1梯形圖 112.2PLC的結(jié)構(gòu)2.3PLC的工作原理2.4PLC匯編語(yǔ)言2.5PLC的基本指令2.6PLC交通燈畢業(yè)論文編程器件第三章梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法3.1控制要求3.2控制時(shí)序3.3PLC交通燈畢業(yè)論文硬件及外圍元器件4.2PLC交通燈畢業(yè)論文指令圖4.3軟件設(shè)計(jì)第五章PLC交通燈畢業(yè)論文設(shè)計(jì)總結(jié)謝辭參考文獻(xiàn)摘要PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于工業(yè)過(guò)程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì),可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專(zhuān)家認(rèn)為,可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一,PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于PLC具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性,同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富,可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制,特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來(lái)越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí),PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理,可縮短車(chē)輛通行等候時(shí)間,實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理.關(guān)鍵詞:交通燈PLC程序設(shè)計(jì)第一章PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用1.1概述可編程控制器(ProgrammableController)是計(jì)算機(jī)家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController),簡(jiǎn)稱(chēng)PLC,它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器,簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆,所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。-1.2PLC的特點(diǎn)可靠性高,抗干擾能力強(qiáng);通用性高,使用方便;3程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,易學(xué),易懂;4采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu),系統(tǒng)組合靈活方便;5系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短;6安裝簡(jiǎn)便,調(diào)試方便,維護(hù)工作量小;7對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng),可進(jìn)行柔性生產(chǎn);1.3PLC的應(yīng)用目前,PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè),使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。1開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線(xiàn)。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)等。模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中,有許多連續(xù)變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量,必須實(shí)現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊,使可編程控制器用于模擬量控制。運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō),早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專(zhuān)用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過(guò)程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,通信非常方便。第二章PLC的結(jié)構(gòu)及原理2.1PLC的分類(lèi)按plc的結(jié)構(gòu)形式分類(lèi):1)整體式;2)模塊式。按plc的I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi):1)小型256點(diǎn)以下;2)中型256點(diǎn)以上,2048點(diǎn)以下;3)大型2048點(diǎn)以上。3按plc功能分類(lèi):抵擋型,中擋型,高檔型。2.2PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分,PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下:輸入輸入接口部件CPU板電源部件接口部件輸出現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)中央處理單元 受控元件2.3PLC的工作原理1.plc的工作方式輸入采樣階段,在此階段,順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài),并將讀入的信息存入內(nèi)存,接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段,在程序執(zhí)行時(shí),即使輸入信號(hào)發(fā)生變化,內(nèi)存中輸入信息也不變化,只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。程序執(zhí)行階段:plc對(duì)用戶(hù)程序掃描。輸出刷新階段:當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過(guò)隔離電路,驅(qū)動(dòng)功率放大器,電路是輸出端子向外界輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。2.4PLC匯編語(yǔ)言采用面向控制過(guò)程,面向問(wèn)題,簡(jiǎn)單直觀的plc編寫(xiě)橫語(yǔ)言,常用的有:梯形圖,語(yǔ)句表,功能圖等。梯形圖:由繼電器控制邏輯演變而來(lái),兩者具有一定程度的相似性,但梯形圖編程語(yǔ)言功能更強(qiáng)更方便。主要特點(diǎn):1)自上而下,從左到右的順序排列,兩列垂直線(xiàn)為母線(xiàn)。每一邏輯行,起使左母線(xiàn)。梯形圖中采用繼電器名稱(chēng),但不是真實(shí)物理繼電器稱(chēng)為“軟繼電器”每個(gè)梯級(jí)流過(guò)的是概念電流,從左向右,其兩端母線(xiàn)設(shè)有電源。輸入繼電器,用于接入信號(hào),而無(wú)線(xiàn)圈,輸入繼電器,通過(guò)輸入接入的繼電器,晶體及晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。2.語(yǔ)句表:又叫指令表,類(lèi)似計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言形式,用指令的記助符編程。例:下圖是三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的最簡(jiǎn)單的梯形圖例:X000X001Y000END它有兩組,第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。第二組僅一個(gè)END指令,用以結(jié)束程序。梯形圖與助記符的對(duì)應(yīng)關(guān)系:助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系,而梯形圖的連線(xiàn)又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講,其順序?yàn)椋合容斎耄筝敵觯ê渌幚恚?;先上,后下;先左,后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋旱刂返刂分噶钭兞?000LDX0000001ORX0100002ANDX0010003OUTY0000004END反之根據(jù)助記符,也可畫(huà)出與其對(duì)應(yīng)的梯形圖2.5PLC的基本指令1輸入輸出指令(LD/LDI/OUT)下面把LD/LDI/OUT三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說(shuō)明:符號(hào)功能梯形圖表示操作元件LD(?。┏i_(kāi)觸點(diǎn)與母線(xiàn)相連X,Y,M,T,C,SLDI(取反)常閉觸點(diǎn)與母線(xiàn)相連X,Y,M,T,C,SOUT(輸出)線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)Y,M,T,C,S,FLD與LDI指令用于與母線(xiàn)相連的接點(diǎn),此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。OUT指令是線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)指令,可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)寄存器等,但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出,能連續(xù)使用多次。X000Y000地址指令數(shù)據(jù)0000LDX0000001OUTY0002觸點(diǎn)串連指令(AND/ANDI)、并聯(lián)指令(OR/ORI)符號(hào)(名稱(chēng))功能梯形圖表示操作元件AND(與)常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)連接X(jué),Y,M,T,C,SANDI(與非)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接X(jué),Y,M,T,C,SOR(或)常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)連接X(jué),Y,M,T,C,SORI(或非)常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接X(jué),Y,M,T,C,SAND、ANDI指令用于一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián),但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限,這兩個(gè)指令可連續(xù)使用。OR、ORI是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。X001X002Y001地址指令數(shù)據(jù)0002LDX001X0030003ANDIX0020004ORX0030005OUTY0013電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令(ORB、ANB)符號(hào)(名稱(chēng))功能梯形圖表示操作元件ORB(塊或)電路塊并聯(lián)連接 無(wú)ANB(塊與)電路塊串聯(lián)連接無(wú)含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱(chēng)為“串聯(lián)連接塊”,串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí),支路的起點(diǎn)以L(fǎng)D或LDNOT指令開(kāi)始,而支路的終點(diǎn)要用ORB指令。ORB指令是一種獨(dú)立指令,其后不帶操作元件號(hào),因此,ORB指令不表示觸點(diǎn),可以看成電路塊之間的一段連接線(xiàn)。如需要將多個(gè)電路塊并聯(lián)連接,應(yīng)在每個(gè)并聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)ORB指令,用這種方法編程時(shí)并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制;也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫(xiě)出,然后在這些電路塊的末尾集中寫(xiě)出ORB的指令,但這時(shí)ORB指令最多使用7次。將分支電路(并聯(lián)電路塊)與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)使用ANB指令,各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn),使用LD或LDNOT指令;與ORB指令一樣,ANB指令也不帶操作元件,如需要將多個(gè)電路塊串聯(lián)連接,應(yīng)在每個(gè)串聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)ANB指令,用這種方法編程時(shí)串聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制,若集中使用ANB指令,最多使用7次。ANBX000X002X003Y006X000X002X003Y006X001X004X005ORBX006X003地址指令數(shù)據(jù)0000LDX0000001ORX0010002LDX0020003ANDX0030004LDIX0040005ANDX0050006ORX0060007ORB0008ANB0009ORX0030010OUTY006在程序結(jié)束處寫(xiě)上END指令,PLC只執(zhí)行第一步至END之間的程序,并立即輸出處理。若不寫(xiě)END指令,PLC將以用戶(hù)存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步,因此,使用END指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時(shí),可以將END指令插在各程序段之后,分段檢查各程序段的動(dòng)作,確認(rèn)無(wú)誤后,再依次刪去插入的END指令。其他的一些指令,如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等,同學(xué)們可以參考一些課外書(shū),在這里我們不詳細(xì)介紹了。下面同學(xué)們可練習(xí)由梯形圖寫(xiě)出與之對(duì)應(yīng)的助記符形式的指令。并由后面的GPP軟件傳輸?shù)絇LC中,實(shí)時(shí)運(yùn)行。2.6PLC交通燈畢業(yè)論文編程器件一般情況下,X代表輸入繼電器,Y代表輸出繼電器,M代表輔助繼電器,SPM代表專(zhuān)用輔助繼電器,T代表定時(shí)器,C代表計(jì)數(shù)器,S代表狀態(tài)繼電器,D代表數(shù)據(jù)寄存器,MOV代表傳輸?shù)?。第三章梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法3.1控制要求信號(hào)燈受啟動(dòng)及停止按鈕的控制,當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí),信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作,并周而復(fù)始地循環(huán)工作,當(dāng)按下停止按鈕時(shí),系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài),所有信號(hào)燈都熄滅。3.2控制時(shí)序交通燈示意圖如圖1所示,在東西南北兩個(gè)方向均安裝信號(hào)燈,兩個(gè)方向各6個(gè)燈,分為紅、黃、綠三種顏色。工作時(shí)序如圖2所示,假設(shè)東西向較忙,綠燈時(shí)間是南北向的2倍(40s)。按下起動(dòng)按鈕后,南北向綠燈亮維持20s,20s后,南北黃燈閃爍3次,計(jì)6S,期間,東西向紅燈也亮,并維持26s;26s后,東西方向綠燈亮40s,后東西向黃燈閃爍3次,計(jì)6s,期間,南北向紅燈也亮,并維持46so接下去周而復(fù)始,直到停止按鈕被按下為止。3.3PLC交通燈畢業(yè)論文硬件及外圍元器件根據(jù)信號(hào)燈的控制要求,所有的器件有:三菱FX系列PLC、起動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2、紅黃綠色信號(hào)燈各4只,輸入/輸出端口接線(xiàn)如圖3所示。由圖可見(jiàn):起動(dòng)按鈕SB1接于輸入繼電器X0端,停止按鈕SB2接于輸入繼電器xl端,東西方向的綠燈接于輸出繼電器Y5端,東西方向黃燈接于輸出繼電器Y4端,東西方向的紅燈接于輸出繼電器Y3端,南北方向綠燈接于輸出繼電器Y2端,南北方向的黃燈接于輸出繼電器Y1,南北方向紅燈接于輸出繼電器Y0。將輸出端的COM1及COM2用導(dǎo)線(xiàn)相連,輸出端的電源為交流220V。如果信號(hào)燈的功率較大,一個(gè)輸出繼電器不能帶動(dòng)兩只信號(hào)燈,可以采用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一只信號(hào)燈,也可以采用輸出繼電器先帶動(dòng)中間繼電器,再由中間繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈。第四章程序設(shè)計(jì)4.1梯形圖 4.2PLC交通燈畢業(yè)論文指令圖4.3軟件設(shè)計(jì)采用步進(jìn)梯形指令雙流程編程實(shí)現(xiàn),應(yīng)用并聯(lián)分支結(jié)構(gòu),其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示。由圖可知,我們把東西和南北方向信號(hào)燈的動(dòng)作分成兩個(gè)流程同時(shí)起動(dòng),分別運(yùn)行各自的時(shí)序動(dòng)作,相互之間的配合由統(tǒng)一的時(shí)鐘進(jìn)行有機(jī)配合,不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)?,F(xiàn)僅以南北方向的動(dòng)作簡(jiǎn)單分析一下工作原理,東西方向工作過(guò)程基本相同,在此不再贅述。系統(tǒng)起動(dòng)時(shí),利用M8002開(kāi)機(jī)脈沖自動(dòng)進(jìn)入XO狀態(tài),系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB1按下時(shí),xO11接通,Y1和Y4同時(shí)起動(dòng),Y1使南北綠燈亮,Y4使東西紅燈亮(東西方向以下不分析),x0起動(dòng)的同時(shí)TO開(kāi)始計(jì)時(shí),20s后利用常開(kāi)接點(diǎn)的閉合使?fàn)顟B(tài)進(jìn)入T4,此時(shí)Y3和Y5起動(dòng),T4使南北黃燈亮,T1計(jì)時(shí)6s,6s后進(jìn)入T2,在T3狀態(tài)下,起動(dòng)CO和T2,此時(shí)南北黃燈滅,CO計(jì)數(shù)加1,T2時(shí)間到時(shí),如果co,J-數(shù)不到3次,狀態(tài)轉(zhuǎn)到T0循環(huán),如果CO計(jì)數(shù)到3次,狀態(tài)轉(zhuǎn)入T4,這樣就做到了南北方向黃燈閃爍3次的要求。南北方向黃燈閃爍3次后,系統(tǒng)進(jìn)入T4狀態(tài),在T4狀態(tài)下,為下次閃爍作好準(zhǔn)備,同時(shí)起動(dòng)Y3和Y5,Y1使南北紅燈亮,亮46s后進(jìn)入X0狀態(tài),至此南北方向的一個(gè)循環(huán)執(zhí)行完,此時(shí)東西方向也應(yīng)該完成,在兩個(gè)方向都完成后(必須都完成),又重新進(jìn)入X0和X11······,如此反復(fù)工作。在任何時(shí)候按下停止按鈕SB2,Xl接通,并復(fù)位相關(guān)狀態(tài)和計(jì)數(shù)器,系統(tǒng)自動(dòng)停止。第五章PLC交通燈畢業(yè)論文設(shè)計(jì)總結(jié)在設(shè)計(jì)過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況,就是心里老想著這樣的接法可以行得通,但實(shí)際接上電路,總是實(shí)現(xiàn)不了,因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我趁著做課程設(shè)計(jì)的同時(shí)也對(duì)課本知識(shí)有了鞏固和加強(qiáng),由于課本上的知識(shí)太多,平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能,而且考試內(nèi)容有限,所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們了解了很多元件的功能,并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)里,過(guò)程曲折可謂一語(yǔ)難盡。在此期間我們也失落過(guò),也曾一度熱情高漲。從開(kāi)始時(shí)的滿(mǎn)富激情到后來(lái)汗水背后的復(fù)雜心情,點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味無(wú)長(zhǎng)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所

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