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2024/12/12項(xiàng)目八、課程設(shè)計(jì)——概述
2024/12/12一、課程設(shè)計(jì)的步驟和方法
設(shè)計(jì)一個(gè)電子電路系統(tǒng)時(shí),首先必須明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù),根據(jù)任務(wù)進(jìn)行方案選擇,然后對(duì)方案中的各部分進(jìn)行單元的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇,最后將各部分連接在一起,畫(huà)出一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的完整系統(tǒng)電路圖。2024/12/121.方案選擇方案選擇的重要任務(wù)是根據(jù)掌握的知識(shí)和資料,針對(duì)系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件,完成系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。在這個(gè)過(guò)程中要用于探索,勇于創(chuàng)新,力爭(zhēng)做到設(shè)計(jì)方案合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn),并且對(duì)方案要不斷進(jìn)行可行性和優(yōu)缺點(diǎn)的分析,最后設(shè)計(jì)出一個(gè)完整框圖??驁D必須正確反映系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)和各組成部分功能,清楚表示系統(tǒng)的基本組成和相互關(guān)系。2024/12/122.方案實(shí)現(xiàn)(1)單元電路設(shè)計(jì)單元電路是整機(jī)的一部分,只有把各單元電路設(shè)計(jì)好才能提高整體設(shè)計(jì)水平。每個(gè)單元電路設(shè)計(jì)前都需明確本單元電路的任務(wù),詳細(xì)擬訂出單元電路的性能指標(biāo),與前后級(jí)之間的關(guān)系,分析電路的組成形式。具體設(shè)計(jì)時(shí),可以模仿成熟的先進(jìn)電路,也可以進(jìn)行創(chuàng)新或改進(jìn),但都必須2024/12/12保證性能要求。而且,不僅單元電路本身要設(shè)計(jì)合理,各單元電路間也要相互配合,注意各部分的輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和控制信號(hào)的關(guān)系。
(2)參數(shù)計(jì)算
為保證單元電路達(dá)到功能指標(biāo)要求,就需要用電子技術(shù)知識(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。例如,放大電路中各阻值、放大倍數(shù)的計(jì)算;振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)的計(jì)算。只有很好地理解電路的工作原理,正確利用計(jì)算公式,計(jì)算的參2024/12/12數(shù)才能滿足設(shè)計(jì)要求。(3)器件選擇
阻容元件的選擇:電阻和電容種類(lèi)很多,正確選擇電阻和電容是很重要的。不同的電路對(duì)電阻和電容性能要求也不同,有些電路對(duì)電容的漏電要求很?chē)?yán),還有些電路對(duì)電阻、電容的性能和容量要求很高。例如濾波電路中常用大容量鋁電解電容,為濾掉高頻通常還需并聯(lián)小容量瓷片電容。設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)電路的要求選2024/12/12選擇性能和參數(shù)合適的阻容元件,并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。分立元件的選擇:分立元件包括二極管、晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、光電二(三)極管、晶閘管等。根據(jù)其用途分別進(jìn)行選擇。選擇的器件種類(lèi)不同,注意事項(xiàng)也不同。例如選擇晶體三極管時(shí),首先注意是選擇NPN型還是PNP型管,是高頻管還是低頻管,是大功率還是小功率,并注意管子的參數(shù)是否滿足電路設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。選擇性2024/12/12性能和參數(shù)合適的阻容元件,并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。
集成電路的選擇:由于集成電路可以實(shí)現(xiàn)很多單元電路甚至整機(jī)電路的功能,所以選用集成電路來(lái)設(shè)計(jì)單元電路和總體電路既方便又靈活,它不僅使系統(tǒng)體積縮小,而且性能可靠,便于調(diào)試及運(yùn)用,在設(shè)計(jì)電路時(shí)頗受歡迎。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案,而且要滿足功耗、電壓、速度、價(jià)格等多方面的要求。2024/12/12(4)電路的模擬與仿真器件選擇、電路設(shè)計(jì)完成后,應(yīng)用相關(guān)分析軟件對(duì)電路進(jìn)行模擬和仿真,對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析,通過(guò)分析,修改參數(shù),使電路設(shè)計(jì)優(yōu)?化。2024/12/12(5)繪出總體電路圖總電路可能由幾個(gè)部分組成,繪圖時(shí)盡量把總電路畫(huà)在一張圖紙上,如果電路比較復(fù)雜,需繪制幾張圖,則應(yīng)把主電路畫(huà)在同一張圖紙上,而把一些比較獨(dú)立或次要的部分畫(huà)在另外的圖紙上,并在圖與圖之間的連線上做上標(biāo)記,標(biāo)出信號(hào)從一張圖到另一張圖的引出點(diǎn)和引入點(diǎn),以此說(shuō)明各圖紙?jiān)陔娐愤B接之間的關(guān)?系。2024/12/12(6)安裝調(diào)試
安裝與調(diào)試過(guò)程應(yīng)按照先局部后整機(jī)的原則,根據(jù)信號(hào)的流向逐塊調(diào)試,使各功能塊都要達(dá)到各自技術(shù)指標(biāo)的要求,然后把它們連接起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)調(diào)和系統(tǒng)測(cè)試。調(diào)試包括調(diào)整與測(cè)試兩部分,調(diào)整主要是調(diào)節(jié)電路中可變?cè)骷蚋鼡Q器件,使之達(dá)到性能的改善。測(cè)試是采用電子儀器測(cè)量相關(guān)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與波形,以便準(zhǔn)確判斷設(shè)計(jì)電路的性能。裝配前必須對(duì)元器件進(jìn)行性能參數(shù)測(cè)試。2024/12/12(7)故障排除實(shí)訓(xùn)中常見(jiàn)的故障一般有:接觸不良、接線錯(cuò)誤(錯(cuò)接或漏接)、器件損壞、多余的輸入端未處理、設(shè)計(jì)上有缺陷?等。要及時(shí)地排除電路的故障必須建立在對(duì)故障的準(zhǔn)確檢測(cè)和判斷的基礎(chǔ)上,用到的方法主要有直接觀察法、分割測(cè)試法和元件替換法?等。2024/12/12(8)撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)全過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié),按規(guī)定格式撰寫(xiě)設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)?告。2024/12/12二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告要求
1.封面:包括設(shè)計(jì)課題名稱(chēng),學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)、指導(dǎo)教師?等。2.摘要:摘要是設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告內(nèi)容的高度概括,應(yīng)涉及設(shè)計(jì)的目的、意義、研究方法、成果和結(jié)論。文字要簡(jiǎn)練,?300?字左右。為了便于文獻(xiàn)檢索,論文摘要后要注明本論文的關(guān)鍵詞?3~6?個(gè)。
3.目錄:目錄是設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告的提綱,應(yīng)將論文的主要章節(jié)按順序列出,并標(biāo)出頁(yè)碼,頁(yè)碼居頁(yè)面右側(cè)并對(duì)齊。目錄應(yīng)自動(dòng)生?成。2024/12/124.正文:一般應(yīng)包括下面內(nèi)?容:①緒論:應(yīng)說(shuō)明本設(shè)計(jì)的目的、意義、范圍及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求;簡(jiǎn)述本課題在國(guó)內(nèi)(外)發(fā)展概況及存在的問(wèn)題;本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想;闡述本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問(wèn)?題。②
系統(tǒng)方案設(shè)計(jì):應(yīng)說(shuō)明設(shè)計(jì)原理并進(jìn)行方案選擇。應(yīng)說(shuō)明為什么要選擇這個(gè)方案(包括各種方案的分析、比較);還應(yīng)闡述所采用方案的特點(diǎn)(如采用了何種新技術(shù)、新措施、提高了2024/12/12什么性能等);分析比較各種方案的優(yōu)缺點(diǎn),畫(huà)出系統(tǒng)框?圖。
③
單元電路設(shè)計(jì):畫(huà)出完整的電路圖,進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和器件選擇,并說(shuō)明電路的工作原理。實(shí)體設(shè)計(jì)中包括必要的硬件連接、軟件說(shuō)明、程序設(shè)計(jì)、必要的計(jì)算、圖表?等。④
軟硬件調(diào)試及結(jié)果分析:說(shuō)明使用的主要儀器,調(diào)試電路的方法和技巧,測(cè)試的數(shù)據(jù)2024/12/12和波形并與計(jì)算結(jié)果比較分析,調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方?法。⑤
結(jié)論:概括說(shuō)明本設(shè)計(jì)的情況和價(jià)值,分析其優(yōu)點(diǎn)、特色有何創(chuàng)新,性能達(dá)到何水平,并應(yīng)指出其中存在的問(wèn)題和今后的改進(jìn)方向,特別是對(duì)設(shè)計(jì)中遇到的重要問(wèn)題要重點(diǎn)指出并加以研究。2024/12/125.謝辭:簡(jiǎn)述自己通過(guò)本設(shè)計(jì)的體會(huì),并應(yīng)對(duì)指導(dǎo)教師和協(xié)助完成設(shè)計(jì)的有關(guān)人員表示謝?意。
6.參考文獻(xiàn):參考文獻(xiàn)按正文標(biāo)注序號(hào)的順序列出。只列出作者直接閱讀過(guò)、在正文中被引用過(guò)的文獻(xiàn),一般為正式發(fā)表的文獻(xiàn)資料或出版的書(shū)籍?等。7.附錄部分:附錄可包括重要的原始數(shù)據(jù)、源程序清單、數(shù)學(xué)推導(dǎo)、計(jì)算程序、框圖、結(jié)構(gòu)圖、注釋、統(tǒng)計(jì)表、計(jì)算機(jī)打印輸出等。2024/12/12項(xiàng)目八、課程設(shè)計(jì)——數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)
2024/12/12
數(shù)字電子鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。鐘表的數(shù)字化在提高報(bào)時(shí)精度的同時(shí),也大大擴(kuò)展了它的功能,諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、定時(shí)啟閉路燈等。因此,研究數(shù)字電子鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用,有著現(xiàn)實(shí)的意義。2024/12/121.設(shè)計(jì)目的
(1)熟悉數(shù)字電子鐘的結(jié)構(gòu)及各部分的工作原?理。(2)掌握數(shù)字電子鐘電路設(shè)計(jì)和制作方?法。(3)熟悉中規(guī)模集成電路及顯示器件的使用方?法。(4)掌握使用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)能顯示時(shí)、分、秒的數(shù)字電子?鐘。2024/12/122.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求(1)時(shí)鐘顯示功能,能夠以十進(jìn)制顯示“時(shí)”、“分”、“秒”。(2)具有校準(zhǔn)時(shí)、分的功?能。(3)整點(diǎn)自動(dòng)報(bào)時(shí),在整點(diǎn)時(shí),便自動(dòng)發(fā)出鳴叫聲,時(shí)長(zhǎng)?1s。(4)鬧鐘功能,可按設(shè)定的時(shí)間鬧?時(shí)。(5)日歷顯示功能。將時(shí)間的顯示增加“年”、“月”、“日”。2024/12/123.數(shù)字鐘原理說(shuō)明(1)電路組成圖?8.1?提供了一種供參考用的數(shù)字電子鐘原理圖。如圖?8.2?所示是數(shù)字鐘組成框圖,由圖?8.1?可見(jiàn),該數(shù)字鐘由秒脈沖發(fā)生器,六十進(jìn)制“秒”、“分”計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器和二十四進(jìn)制“時(shí)”計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器,時(shí)、分、秒譯碼顯示器,校時(shí)電路和報(bào)時(shí)電路等電路組?成。2024/12/12
圖8.1數(shù)字電子鐘原理圖2024/12/12
圖8.2數(shù)字鐘組成框圖2024/12/12
(2)電路工作原理①
計(jì)數(shù)器電?路。“秒”、“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器電路都采用雙?BCD?同步加法計(jì)數(shù)器?CD4518。如圖?8.3?所示,“秒”、“分”計(jì)數(shù)器是六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,為了便于?8421BCD?碼顯示譯碼器工作,“秒”、“分”個(gè)位采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,十位采用六進(jìn)制計(jì)數(shù)器?!皶r(shí)”計(jì)數(shù)器是二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器,如圖?8.4?所?示。2024/12/12
圖8.4“時(shí)”計(jì)數(shù)器
圖8.3“秒”、“分”計(jì)數(shù)器2024/12/12
②
秒信號(hào)發(fā)生電?路。秒信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生頻率為?1Hz?的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。采用?32768(215)Hz?石英晶體振蕩器,經(jīng)過(guò)?15?級(jí)二分頻,獲得?1Hz?的秒脈沖,秒脈沖信號(hào)發(fā)生電路如圖?8.5?所示。電路中?CD4060?是?14?級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器/分頻器/振蕩器。它與外接電阻、電容、石英晶體共同組成?32768Hz?振蕩器,并進(jìn)行?14?級(jí)二分頻,再外加一級(jí)?D?觸發(fā)器(74LS74)二分頻,輸出?1Hz?的時(shí)基秒信號(hào)。CD4060?的外引腳排列如圖?8.6?所示,如表?8.1?所示為?CD4060?的功能表,如圖?8.7?所示為?CD4060?的內(nèi)部邏輯?圖。2024/12/12
圖8.5秒脈沖信號(hào)發(fā)生電路
圖8.6
CD4060?的引腳排列2024/12/12RCP功能1×清零0↑不變0↓計(jì)數(shù)
表8.1
CD4060?的功能表
圖8.7
CD4060?的內(nèi)部邏輯框圖2024/12/12
③
譯碼、顯示電?路。
“時(shí)”、“分”、“秒”的譯碼顯示電路均使用七段顯示譯碼器
74LS248?直接驅(qū)動(dòng)
LED?數(shù)碼管
LC5011-11。如圖
8.8?所示為秒譯碼顯示電路。74LS248?和
LC5011-11?引腳排列如圖
8.9?所?示。2024/12/12
圖8.8秒譯碼顯示電路2024/12/12
圖8.9
74LS248?和
LC5011-11?引腳排列2024/12/12
④
校時(shí)電?路。
圖
8.10?所示為校時(shí)電路,“秒”校時(shí)采用等待時(shí)法。正常工作時(shí),將開(kāi)關(guān)
S1?撥向VDD,不影響與門(mén)
G1?傳送秒計(jì)數(shù)信號(hào)。進(jìn)行校對(duì)時(shí),將開(kāi)關(guān)
S1?撥向接地,封閉
G1,暫停秒計(jì)時(shí)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一到,立即將
S1?撥回
VDD,開(kāi)放與門(mén)
G1。“分”和“時(shí)”校時(shí)采用加速校時(shí)法。正常工作時(shí),S2?或
S3?接地,封閉與門(mén)
G3?或
G5,不影響或門(mén)
G2?或
G4?傳送秒、分進(jìn)位計(jì)數(shù)脈沖。進(jìn)行校對(duì)時(shí),將
S2、S3?撥向
VDD,秒脈沖通過(guò)
G2、G3?或
G4、G5?直接。2024/12/12
圖8.10校時(shí)電路2024/12/12直接引入“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器,讓“分”、“時(shí)”計(jì)數(shù)器以秒節(jié)奏快速計(jì)數(shù)。待標(biāo)準(zhǔn)分、時(shí)一到,立即將
S2、S3?撥回地,封鎖秒脈沖信號(hào),開(kāi)放或門(mén)
G4、G2?對(duì)秒、分進(jìn)位計(jì)數(shù)脈沖的傳?遞⑤
整點(diǎn)報(bào)時(shí)電?路。
圖
8.11?所示為整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路,它包括控制電路和音響電路兩部分。當(dāng)“分”和“秒”計(jì)數(shù)器計(jì)到
59?分
51?秒,自動(dòng)驅(qū)動(dòng)音響電路發(fā)出
5?次持續(xù)
1s?的鳴叫,前
4?次音調(diào)低,2024/12/12圖8.11整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路2024/12/12最后一次音調(diào)高。最后一次鳴叫結(jié)束,計(jì)數(shù)器正好為整點(diǎn)(“00”分“00”秒)。
4.?電路元器件的選擇
根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定圖
8.1?中各元器件的規(guī)格和型號(hào),選擇合適的元器件,并進(jìn)行檢?測(cè)。
5.?電路的安裝與功能驗(yàn)證按照?qǐng)D
8.1?所示原理圖安裝好電路。確認(rèn)電路安裝無(wú)誤后,接通電源,逐級(jí)調(diào)?試。
2024/12/12
①
秒信號(hào)發(fā)生電路調(diào)試。測(cè)量晶體振蕩器輸出頻率,調(diào)節(jié)微調(diào)電容
C2,使振蕩頻率為32768Hz。測(cè)量
CD4060?的
Q4、Q5?和
Q6?等腳輸出頻率,檢查
CD4060?工作是否正?常。②
計(jì)數(shù)器的調(diào)試。將秒脈沖送入秒計(jì)數(shù)器,檢查秒個(gè)位、十位是否按
10?秒、60?秒進(jìn)位。采用同樣方法檢測(cè)分計(jì)數(shù)器和時(shí)計(jì)數(shù)?器。2024/12/12
③
譯碼顯示電路的調(diào)試。觀察在
1Hz?的秒脈沖信號(hào)作用下數(shù)碼管的顯示情?況。④
校時(shí)電路的調(diào)試。調(diào)試好時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器后,通過(guò)校時(shí)開(kāi)關(guān)依次校準(zhǔn)秒、分、時(shí),使數(shù)字電子鐘正常走?時(shí)。
⑤
整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的調(diào)試。利用校時(shí)開(kāi)關(guān)加快數(shù)字鐘走時(shí),調(diào)試整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路,使其分別在
59?分
51?秒、53?秒、55?秒、57?秒時(shí)鳴叫
4?聲低音,在
59?分
59?秒時(shí)鳴叫一聲高?音。
2024/12/12
6.完成電路的詳細(xì)分析及編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告
整理相關(guān)資料完成電路的詳細(xì)分析及編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)?告。
2024/12/12項(xiàng)目八、課程設(shè)計(jì)——數(shù)字搶答器電路設(shè)計(jì)
2024/12/12
數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將電路的輸入信號(hào)在顯示器上輸出;用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路,通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能,構(gòu)成擴(kuò)展電路。研究搶答器及擴(kuò)大其應(yīng)用,有著現(xiàn)實(shí)的意?義。2024/12/12
1.?設(shè)計(jì)目的
(1)掌握
4?人或
4?組智力競(jìng)賽搶答器電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方?法。
(2)熟悉數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)和使用方?法。2.?設(shè)計(jì)任務(wù)與要求
(1)設(shè)計(jì)一個(gè)供
4?人或
4?組參賽的搶答器,能準(zhǔn)確分辨、記錄第一個(gè)有效按下?lián)尨疰I者,并用聲、光指?示。2024/12/12
(2)主持人沒(méi)有宣布搶答開(kāi)始時(shí),搶答不起作用。主持人宣布搶答開(kāi)始時(shí),按“開(kāi)始”鍵,搶答開(kāi)始,同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)?時(shí)。
(3)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)采用倒計(jì)數(shù)的方式。若預(yù)定時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答,自動(dòng)給出信號(hào)停止搶答。倒計(jì)數(shù)定時(shí)器的時(shí)間可以隨意預(yù)?置。
(4)每組有一個(gè)計(jì)分器。從預(yù)置的
100?分開(kāi)始,由主持人控制。答對(duì)者加
10?分,答錯(cuò)則扣
10?分。2024/12/12
3.?設(shè)計(jì)提示
(1)關(guān)鍵是要存住第一搶答者的信息,并阻斷以后搶答者的信號(hào)??捎眉傻亩嘟M觸發(fā)器或鎖存器輔以邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)(例如用TTL電路的74373,74273,CMOS電路的14599等)。
(2)加減計(jì)分可以用十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器完成,個(gè)位不變,僅十位以上參與加減運(yùn)算。
(3)倒計(jì)時(shí)可用減法計(jì)數(shù)器完成(例如用
TTL?電路的可逆計(jì)數(shù)器
74192,CMOS?的CD4029、4510?等構(gòu)成減法計(jì)數(shù)?器)。2024/12/12
(4)各單元電路分別設(shè)計(jì)、調(diào)試,最后合?成。
(5)四人搶答器參考框圖如圖
8.12?所?示。圖8.12四人搶答器框圖2024/12/12項(xiàng)目八、課程設(shè)計(jì)——交通燈控制電路設(shè)計(jì)
2024/12/12
由一條主干道和一條支干道的匯合點(diǎn)形成十字交叉路口,為確保車(chē)輛安全、迅速地通行,在交叉路口的每個(gè)入口處設(shè)置了紅、綠、黃三色信號(hào)燈。紅燈亮禁止通行;綠燈亮允許通行;黃燈亮則給行駛中的車(chē)輛有時(shí)間??吭诮芯€內(nèi)。實(shí)現(xiàn)紅、綠燈的自動(dòng)指揮對(duì)城市交通管理現(xiàn)代化有著重要的意?義。2024/12/12
1.?設(shè)計(jì)目的
(1)掌握交通燈控制電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方?法。
(2)熟悉數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)和使用方?法。2.?設(shè)計(jì)任
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