無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)論文( 2013 )屆論文題目: 無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院: 電子工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè): 通信工程 學(xué) 號(hào): 姓 名: 指導(dǎo)老師姓名及職稱(chēng): 2012年12月20日摘 要介紹了一種四路無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,并對(duì)該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。主要介紹315無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊,涉及芯片有PT2262/PT2272(SC2262/SC2272本設(shè)計(jì)采用的是這兩個(gè)功能及引腳一樣)。該系統(tǒng)采用解碼芯片對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理,本設(shè)計(jì)采用315M穩(wěn)頻無(wú)線電遙控組件及其他外圍設(shè)備。該無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)電路可控制4路開(kāi)關(guān),可在中短距離(50米)內(nèi),輸去有兩路

2、通過(guò)單片機(jī)C52控制延遲。關(guān)鍵詞:無(wú)線電;遙控;PT2262/PT2272;315MHZ;單片機(jī)引 言 近十幾年信息通信領(lǐng)域中,發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無(wú)線通信技術(shù)。而無(wú)線通信技術(shù)又有著集成化,低功耗,易操作的發(fā)展趨勢(shì)。目前,一些只由微控制器和集成射頻芯片構(gòu)成的無(wú)線通信模塊不斷推出,這種微功率短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在工業(yè)、民用等領(lǐng)域得到應(yīng)用廣泛。無(wú)線射頻技術(shù)作為本世紀(jì)最有發(fā)展前景的信息技術(shù)之一,已經(jīng)得到業(yè)界的高度重視。該技術(shù)利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信,可以自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),具有精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)、操作快捷等許多優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)要求1、距離至少20米2、通過(guò)不同的按鍵控

3、制開(kāi)關(guān)通斷3、可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)通、斷、延時(shí)關(guān)、延時(shí)開(kāi)等功能(開(kāi)關(guān)用LED指示燈代替)1.1無(wú)線遙控概述無(wú)線遙控器顧名思義,就是一種用來(lái)遠(yuǎn)程控制機(jī)器的裝置?,F(xiàn)代的遙控器,主要是由集成電路電板和用來(lái)產(chǎn)生不同訊息的按鈕所組成。時(shí)至今日,無(wú)線遙控器已經(jīng)在生活中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用,給人們帶來(lái)了極大的便利。隨著科技的進(jìn)步無(wú)線遙控器也擴(kuò)展到了許多種類(lèi),簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)常見(jiàn)的有兩種,一種是紅外遙控模式,另一種是防盜報(bào)警設(shè)備、門(mén)窗遙控、汽車(chē)遙控等等常用的無(wú)線電遙控模式。兩者各有不同的優(yōu)勢(shì),應(yīng)用的領(lǐng)域也有所區(qū)別,本課題要研究的是無(wú)線電遙控模式。1.2無(wú)線遙控的發(fā)展史無(wú)線電遙控技術(shù)發(fā)展只有幾十年的歷史:本世紀(jì)20年代才剛剛出現(xiàn)

4、無(wú)線電遙控的雛形。那時(shí),人們?cè)噲D將遙控技術(shù)應(yīng)用于無(wú)人駕駛飛機(jī)和艦船上,但由于技術(shù)不夠完善而未能成功。二次世界大戰(zhàn)以后,無(wú)線電遙控技術(shù)發(fā)展迅速,并逐漸在軍事、國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)技術(shù)等方面得到廣泛的應(yīng)用。到現(xiàn)今,隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,新型大規(guī)模遙控集成電路的不斷出現(xiàn),使得遙控技術(shù)有了日新月異的發(fā)展。遙控裝置的中心控制部件已從早期的分立元件、集成電路逐步發(fā)展到現(xiàn)在的單片微型計(jì)算機(jī),智能化程度大大提高。近年來(lái),遙控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中使用越來(lái)越廣泛。在無(wú)線遙控領(lǐng)域,目前常用的遙控方式主要有超聲波遙控、紅外線遙控、無(wú)線電遙控等。由于無(wú)線電波是由發(fā)射點(diǎn)向四面八方傳

5、播,可以穿過(guò)阻擋物,而且可以傳播到很遠(yuǎn)的距離,因此它的控制可以在很大區(qū)域和空間內(nèi)實(shí)現(xiàn),成為遙控的主要方式,在國(guó)防、軍事、生產(chǎn)、建設(shè)和日常生活中有極廣泛的應(yīng)用。為此,在前人研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了一種集成芯片無(wú)線電遙控多通道開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。研究表明,采用該方法設(shè)計(jì)的遙控開(kāi)關(guān)系統(tǒng)控制方便,適用于含有較多受控電器的場(chǎng)合,可實(shí)現(xiàn)多路多功能控制。無(wú)線電遙控器是利用無(wú)線電信號(hào)對(duì)遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備。這些信號(hào)被遠(yuǎn)方的接收設(shè)備接收后,可以指令或驅(qū)動(dòng)其它各種相應(yīng)的機(jī)械或者電子設(shè)備,去完成各種操作,如閉合電路、移動(dòng)手柄、開(kāi)動(dòng)電機(jī),之后再由這些機(jī)械進(jìn)行需要的操作。作為一種性能良好的遙控器種類(lèi),在車(chē)庫(kù)門(mén)、

6、電動(dòng)門(mén)、道閘遙控控制,防盜報(bào)警器,工業(yè)控制以及無(wú)線智能家居領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)線電遙控常用的載波頻率為315mHz或者433mHz,遙控器使用的是國(guó)家規(guī)定的開(kāi)放頻段,在這一頻段內(nèi),發(fā)射功率小于10mW、覆蓋范圍小于100m或不超過(guò)本單位范圍的,可以不必經(jīng)過(guò)“無(wú)線電管理委員會(huì)”審批而自由使用。我國(guó)的開(kāi)放頻段規(guī)定為315mHz和433mHz。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運(yùn)用在車(chē)輛監(jiān)控、遙控、遙測(cè)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線抄表、門(mén)禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無(wú)線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸RF智能卡、小型無(wú)線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無(wú)線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無(wú)線232數(shù)據(jù)通信、無(wú)線

7、485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。2、本設(shè)計(jì)主要由發(fā)射部分、接收部分及單片機(jī)C52構(gòu)成,該電路使用DF無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和編解碼集成PT2262/PT2272(SC2262)。2.1發(fā)射部分發(fā)射部分電路圖315M無(wú)線發(fā)射接收模塊參數(shù)介紹主要技術(shù)指標(biāo): 1。通訊方式:調(diào)幅AM 2。工作頻率:315MHZ/433MHZ 315M發(fā)射模塊3。頻率穩(wěn)定度:±75KHZ 4、發(fā)射功率:500MW 5、靜態(tài)電流:0.1UA 6、發(fā)射電流:350MA 7、工作電壓:DC 312V 數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315M,采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻,頻率穩(wěn)定度極高,當(dāng)環(huán)境溫度在2585度

8、之間變化時(shí),頻飄僅為3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無(wú)線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體,而一般的LC振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差,即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容,溫差變化及振動(dòng)也很難保證已調(diào)好的頻點(diǎn)不會(huì)發(fā)生偏移。 發(fā)射模塊未設(shè)編碼集成電路,而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q1,這種結(jié)構(gòu)使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動(dòng)碼電路及單片機(jī)接口,而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號(hào)值的大小。比如用PT2262或者SM5262等編碼集成電路配接時(shí),直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第17腳接至數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可。 數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍312V,當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變,和發(fā)射模塊配

9、套的接收模塊無(wú)需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。數(shù)據(jù)模塊采用ASK方式調(diào)制,以降低功耗,當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)發(fā)射電流降為零,數(shù)據(jù)信號(hào)與發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合,否則發(fā)射模塊將不能正常工作。數(shù)據(jù)電平應(yīng)接近數(shù)據(jù)模塊的實(shí)際工作電壓,以獲得較高的調(diào)制效果。 發(fā)射發(fā)射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣,應(yīng)離開(kāi)周?chē)骷?mm以上,以免受分布參數(shù)影晌。模塊的傳輸距離與調(diào)制信號(hào)頻率及幅度,發(fā)射電壓及電池容量,發(fā)射天線,接收機(jī)的靈敏度,收發(fā)環(huán)境有關(guān)。一般在開(kāi)闊區(qū)最大發(fā)射距離約800米,在有障礙的情況下,距離會(huì)縮短,由于無(wú)線電信號(hào)傳輸過(guò)程中的折射和反射會(huì)形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域,不同的收發(fā)環(huán)境會(huì)有不同

10、的收發(fā)距離。 編碼芯片PT2262是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編碼電路。PT2262最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供地址碼,最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出。圖3為編碼集成PT2262引腳圖。     PT2262工作電壓范圍寬(2.6V15V),其中A0-A11為地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”或“f”(懸空)。D0-D5為數(shù)據(jù)輸入端,有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出,內(nèi)部下拉。TE為編碼啟動(dòng)端,低電平有效。OSC1、O

11、SC2分別為振蕩電阻的輸入和輸出端,外接電阻決定振蕩頻率。Dout為編碼輸出端,平時(shí)為低電平,可以直接調(diào)制發(fā)射模塊發(fā)射信號(hào)。    平時(shí)沒(méi)有按按鈕時(shí),編碼集成SC2262處于斷電狀態(tài),無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊沒(méi)有發(fā)射信號(hào)。當(dāng)按鈕S1S4任何一個(gè)按下時(shí),三極管Q1導(dǎo)通,編碼集成SC2262開(kāi)始工作,它根據(jù)數(shù)據(jù)輸入端D0D4的電平進(jìn)行編碼,編碼信號(hào)由:地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字。該編碼信號(hào)經(jīng)無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊進(jìn)行調(diào)制后經(jīng)天線發(fā)射到周?chē)目臻g。如果按鈕一直按住則發(fā)射模塊連續(xù)發(fā)射無(wú)線信號(hào)。當(dāng)編碼集成SC2262第17腳為低電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩,所

12、以高頻發(fā)射電路完全受控于SC2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào),從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控(ASK調(diào)制)相當(dāng)于調(diào)制度為100%的調(diào)幅。2.2 接收模塊接收模塊電路圖該部分電路主要由315MHz無(wú)線數(shù)據(jù)接收模塊解碼集成PT2272。當(dāng)無(wú)線接收模塊收到空間的315MHz信號(hào)時(shí),經(jīng)放大、變頻、濾波等處理后輸出控制信號(hào),送到解碼集成IC1第14腳進(jìn)行處理。315M接收模塊技術(shù)指標(biāo) 315M超再生接收模塊超再生接收模塊的體積:30x13x8毫米 主要技術(shù)指標(biāo): 1、通訊方式:調(diào)幅AM 2、工作頻率:315MHZ/433MHZ 3、頻率穩(wěn)定度:±200KHZ 4、接收靈敏度:106DBM 5、靜態(tài)電

13、流:5MA 6、工作電流:5MA 7、工作電壓:DC 5V 8、輸出方式:TTL電平 接收模塊的工作電壓為5伏,靜態(tài)電流4毫安,它為超再生接收電路,接收靈敏度為105dbm,接收天線最好為2530厘米的導(dǎo)線,最好能豎立起來(lái)。接收模塊本身不帶解碼集成電路,因此接收電路僅是一種組件,只有應(yīng)用在具體電路中進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用,這種設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn),它可以和各種解碼電路或者單片機(jī)配合,設(shè)計(jì)電路靈活方便。 接收模塊采用SMD貼片工藝制造生產(chǎn),為超再生接收方式,它內(nèi)含放大整形及解碼電路,使用極為方便,這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于: 1、天線輸入端有選頻電路,而不依賴(lài)1/4波長(zhǎng)天線的選頻作用,控制距離較近時(shí)可

14、以剪短甚至去掉外接天線 2、輸出端的波形在沒(méi)有信號(hào)比較干凈,干擾信號(hào)為短暫的針狀脈沖,而不象其它超再生接收電路會(huì)產(chǎn)生密集的噪聲波形,所以抗干擾能力較強(qiáng)。 3、模塊自身輻射極小,加上電路模塊背面網(wǎng)狀接地銅箔的屏蔽作用,可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號(hào)的侵入。 4、采用帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到315M后封固,這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比,溫度、濕度穩(wěn)定性及抗機(jī)械振動(dòng)性能都有極大改善。可調(diào)電容調(diào)整精度較低,只有3/4圈的調(diào)整范圍,而可調(diào)電感可以做到多圈調(diào)整。可調(diào)電容調(diào)整完畢后無(wú)法封固,因?yàn)闊o(wú)論導(dǎo)體還是絕緣體,各種介質(zhì)的靠近或侵入都會(huì)使電容的容量發(fā)生變化,進(jìn)而影響接收頻率。另外未經(jīng)封

15、固的可調(diào)電容在受到振動(dòng)時(shí)定片和動(dòng)片之間發(fā)生位移;溫度變化時(shí)熱脹冷縮會(huì)使定片和動(dòng)片間距離改變;濕度變化因介質(zhì)變化改變?nèi)萘?;長(zhǎng)期工作在潮濕環(huán)境中還會(huì)因定片和動(dòng)片的氧化改變?nèi)萘?,這些都會(huì)嚴(yán)重影響接收頻率的穩(wěn)定性,而采用可調(diào)電感就可解決這些問(wèn)題,因?yàn)殡姼锌梢栽谡{(diào)整完畢后進(jìn)行封固,絕緣體封固劑不會(huì)使電感量發(fā)生變化。 超再生接收模塊有七個(gè)引出端,分別為VCC、D1、D2、D3、D4、VT、GND,其中VCC為5V供電端,GND為接地端, VT端為解碼有效輸出端,D1、D2、D2、D4是解碼芯片PT2272(SC2272)集成電路的輸出腳,為四位數(shù)據(jù)鎖存輸出端,有信號(hào)時(shí)能輸出5V左右的高電平,驅(qū)動(dòng)電流約2m

16、A,與發(fā)射器上的四為個(gè)按鍵一一相對(duì)應(yīng)。實(shí)物圖315MHz無(wú)線數(shù)據(jù)接收模塊有超再生式接收模塊和超外差式接收模塊兩種,超再生和超外差電路性能各有優(yōu)缺點(diǎn)。超再生式接收模塊接收靈敏度為-105dBm,抗干擾能力差,頻率受溫度漂移大,采用帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到315MHz后封固,這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比,溫度、濕度穩(wěn)定性及抗機(jī)械振動(dòng)性能都有極大改善。超外差式接收模塊抗干擾能力較強(qiáng),自身輻射極小,背面有網(wǎng)狀接地銅箔屏蔽,可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號(hào)的侵入;輸出端的波形在沒(méi)有信號(hào)時(shí)比較干凈,干擾信號(hào)為短暫的針狀脈沖,不象超再生式接收電路會(huì)產(chǎn)生密集的噪聲波形,但近距離強(qiáng)信號(hào)時(shí)可能有

17、阻塞現(xiàn)象。    本制作因工作環(huán)境不是非常惡劣,為了降低成本而采用了超再生式接收模塊。超再生式接收模塊的工作電壓為5伏,靜態(tài)電流4毫安,使用時(shí)最好接上2530厘米的導(dǎo)線作為天線。    解碼集成PT2272也是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用解碼電路,它與編碼集成PT2262配對(duì)使用。下圖為解碼集成PT2272的引腳圖。    PT2272解碼芯片有不同的后綴,表示不同的功能,有L4/M4/L6/M6之分,其中L表示鎖存輸出,數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài),直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)

18、發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出,數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng),可以用于類(lèi)似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道,當(dāng)采用4路并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M4),對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位,如果采用6路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M6),對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位。本制作使用后綴為L(zhǎng)4的PT2272解碼芯片(SC2272-T4)。    PT2272工作電壓為5V,其中A0-A11為地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”或“f”(懸空),但必須與PT2262一致,否則不解碼。D0-D3為數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)?shù)刂反a與PT2262一致時(shí),數(shù)

19、據(jù)管腳輸出與PT2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)時(shí)才能轉(zhuǎn)換。DIN為數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端,來(lái)自接收模塊輸出端。OSC1、OSC2分別為振蕩電阻的輸入和輸出端,外接電阻決定振蕩頻率(PT2262/ PT2272發(fā)射和接受的電阻匹配一般有,4.7M 820K,3.3M 680K,2.2M 470K,1.5M 220K,1.2M 200K)。VT為解碼有效確認(rèn)端,高電平有效。平時(shí)無(wú)線接收模塊D1沒(méi)有接收到空間的315MHz信號(hào)時(shí),輸出的只是干擾信號(hào),解碼集成SC2272-T4(IC1)輸出端D0D3均為低電平。當(dāng)無(wú)線接收模塊收到空間的315MHz信號(hào)時(shí),經(jīng)放大、變頻、濾波等處理后輸出

20、控制信號(hào),送到解碼集成IC1第14腳進(jìn)行解碼。只有SC2272的地址端的電平狀態(tài)與發(fā)射部分的SC2262的地址端一致時(shí),對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)端才有高電平輸出。放大部分由LM358完成LM358里面包括有兩個(gè)高增益、獨(dú)立的、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)放,適用于電壓范圍很寬的單電源,而且也適用于雙電源工作方式,它的應(yīng)用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)放的地方使用。3.1機(jī)延遲控制延遲部分主要由單片機(jī)STC89C52RC控制LED4,LED5延遲開(kāi)、關(guān)。電路圖如下上電路圖中LED1、LED2、LED3分別接接受模塊的D0、D1、VT。LED4、LED5分別接單片機(jī)的P0.0和P0.1。

21、而接收模塊的D2/D3分別接單片機(jī)的P1.2和P1.4。3.2延遲程序如下;#include <reg52.h> sbit led4=P00; sbit led5=P01; sbit sky1=P12; sbit sky2=P14; void delay_5s(unsigned int x); void main() while(1) int i; if(sky1=0) for(i=0;i<20;i+)delay_5s(); led4=0; else led4=1; if(sky2=0) led5=0; else for(i=0;i<20;i+)delay_5s(); led5=1; void delay_5s(unsigned int x) while(x-); 4、結(jié)論在本次實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)課題的研究中,我大有收獲。首先在選擇實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)課題時(shí),我本著鞏固所學(xué)理論知識(shí),加強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力,增加對(duì)現(xiàn)代科技特別是通信方面的了解,圓滿(mǎn)完成大學(xué)本科學(xué)業(yè)的想法,選了無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)這一實(shí)際而又有挑戰(zhàn)性的課題。經(jīng)過(guò)三年學(xué)習(xí)的積累,在已經(jīng)掌握相關(guān)專(zhuān)業(yè)方面知識(shí)及其它各方面知識(shí)的情況下,我認(rèn)真嚴(yán)肅的完成了我的實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)。這次實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)歷時(shí)2月,從一開(kāi)始的確定課題,到后來(lái)的資

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