STC12C5A60S2单片机高速AD转换方法

单片机

第３ｌ卷第０６期

２０１０年

０６月

煤

矿

机械

Ｖ０１．３ｌＮｏ．０６

ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ

Ｊｕｎ．２０１０

ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机高速Ａ／Ｄ转换方法

宋凤娟一。付侃：．薛雅丽－

（１．唐山学院，河北唐山０６３０００；２．冀东油田，河北唐山０６３０００）

摘

要：介绍基于ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机高速Ａ／Ｄ转换方法。该方法充分利用

ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２内部的硬件资源．实现了低成本、高性能的Ａ／Ｄ转换。数据采集器将现场的模拟量经放大送ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２进行Ａ／Ｄ转换后变成数字量传输到主机进行处理。本系统除了能获得较快的Ａ／Ｄ转换速度外，转换的分辨率也可灵活设置，具有一定的使用价值。

关键词：ＳＴＣ单片机；Ａ／Ｄ转换；数据采集

中图分类号：ＴＰ３０２．１文献标志码：Ｂ文章编号：１００３—０７９４（２０ｌＯ）０６—０２１９—０３

Ｍｅｔｈｏｄ

ｏｆＨｉｇｈＳｐｅｅｄＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＡ／ＤｏｆＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２

ＳｏＮＧ

ＳＣＭ

Ｆｅｎｇ－ｊｎａｎｌ，ＦＩＵＫａｎ２．ＸＵＥ

Ｙａ—Ｋ１

（１．ＴａｎｇｓｈａｎＣｏｌｌｅｇｅ，Ｔａｎｇｓｈａｎ０６３０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＥａｓｔｏｆＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅＯｉｌＦｉｅｌｄ，Ｔａｎｇｓｈａｎ０６３０００。Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ

ｍｅｔｈｏｄｏｆ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ

ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＡ，Ｄｏｆ

ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ

ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２

ＳＣＭｉｓ

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｔａｋｅｓｆｕｌｌａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｃｈｉｅｖｅｓｌＯＷ—ｃｏｓｔ．ｈｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ

ｔｏ

ｗｉｔｈｉｎｔｈｅＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２ａｎｄｉｔ

ｓｃｅｎｅ

ＭＤ．Ｄａｔａ

ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｅｎｌａｒｇｅｓｔｈｅａｎａｌｏｇｉｎ

ｓｅｎｄｉｎＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２ｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙ

ｃａｎ

ＭＤ

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ａ

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ｈｏｓｔ

ｆｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ

ｃａｎ

ｆａｓｔｅｒｓｐｅｅｄｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ～，Ｄ，ｔｈｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｃｅｒｔａｉｎｖａｌｕｅ．

ａｌｓｏｓｅｔｆｌｅｘｉｂｌｙａｎｄｉｔｈａｓ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＴＣ

ＳＣＭ：ＭＤ

ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｏｒ

０前言新编程能力。ＰＩ口可配置为通用Ｉ／Ｏ，作为８位并行数据线：Ｐ１还可以配置为８位拨码开关的输入。用８位拨码开关实现１０位高速Ａ／Ｄ的数据采集。

ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２主要性能：

在工业控制中．需要采集现场的多路模拟量，如电流、电压、温度、气压和湿度等。本文介绍ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机的高速ＡＶＤ转换方法和数据采集器。通过本系统．即可以了解数据采集的一般过程和Ａ／Ｄ转换系统的构成．还能了解ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机新增

的功能．

１

（１）高速：１个时钟／机器周期，速度比普通ＭＣＳ一５ｌ单片机快８～１２倍：

（２）宽电压：５．５。３．３

Ｖ，２．２～３．６Ｖ；

ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机

ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２是ＳＴＣＭｉｃｒｏ公司推出的完全

（３）低功耗设计：掉电模式（可由外部中断唤醒）。可支持下降沿／上升沿和远程唤醒；

（４）增］Ｊ１１夕１，部掉电检测电路。可在掉电时。及时将数据保存ＥＰＲＯＭ：

（５）工作频率：０。３５ＭＨｚ，相当于普通ＭＣＳ一５１单片机的０～４２０

ＭＨｚ：

集成的混合信号片上系统ＭＣＵ。１个时钟／机器周期低成本、。高可靠性、高速Ａ／Ｄ转换．１０位精度ＡＤＣ．带８通道模拟多路开关．转换速度２５０Ｋ／Ｓ（２５万次／秒）；具有可编程数据更新方式；６０ＫＢ系统编程的Ｆｌａｓｈ内存．１２８０字节的片内ＲＡＭ．可寻址６４ＫＢ地址空间的外部数据存储器接口．硬件实现的ＩＳＰ／ＩＰＡ在线系统可编程／在线应用可编程．可通过串口（Ｐ３．０／Ｐ３．１）直接下载用户程序：６个通用的１６位定时器．兼容普通８０５１的定时器Ｔ０／Ｔ１。４路ＰＣＡ也是４个定时器：２通道捕获／比较单元

（６）８通道，１０位高速ＡＤＣ，速度可达２５万次／秒，２路ＰＷＭ还可当２路Ｄ／Ａ使用；

（７）每个Ｉ／Ｏ口驱动能力均可达到２０ｍＡ。但整个芯片最大不得超过１００

２

ｍＡ：

ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２低成本、高速Ａ／Ｄ转换

ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机的加转换口在Ｐ１口

（ＰＩ．０～ＰＩ．７）有ｌＯ位８路高速Ａ／Ｄ转换器．刖Ｄ是电压输入型，转换速度２５万次／Ｓ（２５０ＫＨｚ）。复位后

Ｐ１

（ＰＷＭ２路／ＰＣＡ可编程计数器阵列４路／ＣＣＵ）一

可用来当２路Ｄ／Ａ使用、用来再实现２个定时器或２个外部中断。ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２是真正能独立工作的片上系统。ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２的功能均可由用户

Ｅｌ为弱上拉型Ｉ／Ｏ口．通过软件可设置将Ｐｌ

（Ｐ１．０。Ｐ１．７）口中的任何一位为Ａ／Ｄ转换位，不用

进行设置使能／禁止。Ｆｌａｓｈ存储器具有在线系统重作Ａ／Ｄ转换的位可继续用作普通加口使用。高速２．２

—２１９一

单片机

Ｖ０１．３１Ｎｏ．０６

ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机高速Ａ／Ｄ转换方法——宋凤娟．等

２．１

第３ｌ卷第０６期

Ａ／Ｄ转换器可用作电压检测、位移检测、温度检测等。

衰１

与ＭＤ转换有关的特殊功能寄存器如表１

与加转换有关的特殊功能寄存器

２．２

与ⅣＤ转换有关控制位的设置

（１）对Ｐ１ＡＳＦ寄存器的设置：当ＰＩ口中的相应

速度；还可以让ＣＰＵ用较低的频率工作，降低系统的功耗。

（４）程序中需要注意的问题：由于是２套时钟，所以，设置ＡＤＣ—ＣＯＮＴＲ控制寄存器后，加４个空操作延时才可以正确读到ＡＤＣ—ＣＯＮＴＲ寄存器的值，原因是设置ＡＤＣ—ＣＯＮＴＲ控制寄存器的语句执行后．要经过４个ＣＰＵ时钟的延时。其值才能够保证被设置进ＡＤＣ—ＣＯＮＴＲ控制寄存器。

ＭＯＶＮＯＰＮＯＰＮＯＰＮＯＰ

ＭＯＶＡ，ＡＤＣ——ＣＯＮＴＲ

ＡＤＣ＿ＣＯＮＴＲ．＃ＤＡＴＡ

位作为Ａ／Ｄ使用时．需先将Ｐ１ＡＳＦ中的相应位置“ｌ”则相应的口设置为模拟功能。如：Ｐ１ＡＳＦ．０一Ｐ１ＡＳＦ．７中哪一位为“ｌ”．则Ｐ１口中对应的位作为模拟功能ⅣＤ使用。

（２）对ＡＤＣ—ＣＯＮＴＲ特殊功能寄存器设置：建议直接用ＭＯＶ赋值语句．

选择模拟输入通道ＣＨＳ２／ＣＨＳｌ／ＣＨＳＯ：如ＣＨＳ２／ＣＨＳｌ／ＣＨＳ０＝１１１．０００可分别选择Ｐ１．７。Ｐ１．０作为ＡＤＣ的Ａ／Ｄ转换输入位。ＡＤＣ

ＳＴＡＲＴ

位：ＡＤＣ模数转换器转换启动控制位。ＡＤＣ＿ＳＴＡＲＴ＝１时，开始转换，转换结束后为ＡＤＣｊ玎ＡＲＴ＝０。中断请求标志位ＡＤＣ—ＦＬＡＧ：ＡＤＣ模数转换器转换结束标志位。当Ａ／Ｄ转换完成后．ＡＤＣ—ＦＬＡＧ：ｌ，一定要由软件清零，Ａ／Ｄ转换完成后由该位申请中断。ＡＤＣ电源控制位ＡＤＣ＿ＰＯＷＥＲ：

ＡＤＣ

；经过４个时钟延时，正确读到ＡＤＣ＿ＣＯＮＴＲ控制寄存器的值。

（５）对ＡＵＸＲｌ寄存器设置：

ＡＵＸＲｌ寄存器中的ＡＤＲＪ位是Ａ／Ｄ转换结果寄存器（ＡＤＣ—ＲＥＳ，ＡＤＣ—ＲＥＳＬ）的数据格式调整控制位。ＡＤＲＪ＝Ｏ，１０位Ａ／Ｄ转换结果的高八位存放在ＡＤＣ＿ＲＥＳ中。低２位存放在ＡＤＣ＿ＲＥＳＬ的低２位中。ＡＤＲＪ＝ｌ，１０位Ａ／Ｄ转换结果的高２位存放在ＡＤＣ—ＲＥＳ中低２位中，低８位存放在ＡＤＣ—ＲＥＳＬ中。

ＡＤＲＪ－－０，模，数转换结果：取８位（ＡＤＣ＿ＲＥＳ【７：ｏ】）＝

ＰＯＷＥＲ＝０，关闭ＡＤＣ电源。ＡＤＣ

１

打开Ａ／Ｄ转换器电源。建议进入空闲模式前．将ＡＤＣ电源关闭．启动ⅣＤ转换前一定要确认Ａ／Ｄ电源已打开．Ａ／Ｄ转换完成后关闭ＡＤ电源可降低功耗。在Ａ／Ｄ转换结束之前，不改变任何Ｉ／Ｏ口的状态，有利于高精度Ａ／Ｄ转换。ＳＰＥＥＤ０，ＳＰＥＥＤｌ：ＡＤＣ模数转换器转换速度控制位．Ａ／Ｄ转换速度见表２。

表２

Ａ／Ｄ转换速度

２５６ｘＶｉｎ／Ｖｃｃ；

ＡＤＲＪ＝０，模／数转换结果：取ｌＯ位ＡＤＣ—ＲＥＳ［７：０］，ＡＤＣ—ＲＥＳＬ［１：０１）＝１０２４ｘＶｉｎ，Ｖｃｃ；

ＡＤＲＪ＝Ｉ，模，数转换结果：取１０位（ＡＤＣ—ＲＥＳ［Ｉ：０］，ＡＤＣ—ＲＥＳＬ［７：０】）＝ｌ０２４×Ｖｉｎ，Ｖｃｃ；

（３）对ＩＥ的设置：如果允许Ａ／Ｄ转换中断．将ＥＡ＝ｌ打开单片机中断允许总控制位；将ＥＡＤＣ＝ｌ。这时ＡＤＣ中断的允许中断控制位。

ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２系列单片机的Ａ／Ｄ转换模块使用的时钟是外部晶体时钟或内部刚Ｃ振荡器所产生的时钟。不使用时钟分频寄存器ＣＬＫＤＩＶ。这样可以让ＡＤＣ用较高的频率工作．提高Ａ／Ｄ的转换

Ｖｉｎ为模拟输入电压。Ｖｃｃ为单片机实际工作电压。并作为模拟参考电压。３模拟信号数据采集器设计

数据采集器将现场的模拟量经过放大处理后送ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２的Ｐ１口进行Ａ／Ｄ转换后变成数字量传输到主机进行处理。模拟信号数据采集器原理见图ｌ。

一２２０—

单片机

－－０１０２．ｎｕＪ

第３１卷第０６期

２０１０年０６月

煤

矿机

械

ｊ

Ｖ０１．３１Ｎｏ．０６

ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ

基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的螺杆型面数据获取方法

王彦斌．王兆伍

（南京林业大学机械电子工程学院，南京２１００３７）

摘要：采用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ工具对大型机械ＣＡＤ软件ｓｏｌｉｄＷｏｒｋｓ进行了二次开发，完成了＜１３５＞型三螺杆泵主、从杆的参数化设计。在此基础上提取螺杆的法截面和纵截面数据并于理论值进行对比分析得出二者误差很小。可以直接从螺杆三维图得到螺杆法、纵截面数据。此种获得螺杆法、纵截面数据的方法快捷、方便．避免了推到公式的繁琐。此方法可验证一些推导得出的复杂型面公式的正确性。

关键词：ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ；法截面；纵截面；螺杆型面

中图分类号：ＴＨ３２７；ＴＰ３９文献标志码：Ａ文章编号：１００３—０７９４（２０１０）０６—０２２１—０４ＮｅｗＳｃｒｅｗ—ｔｙｐｅＳｕｒｆａｃｅＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ

ＷＡＮＧＹａｎ－ｂｉｎ，ＷＡＮＧ

（Ｆａｃｕｌｔｙ

ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ

Ｍｅｔｈｏｄ

Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ

Ｚｈａｏ－ｗｕ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ

Ｆｏｒｅｓｔｒｙ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）

ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＵｓｅｓＶｉｓｕａｌ

ＢａｓｉｃｔｏｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇｔｈｅ

ｄｅｓｉｇｎｆｏｒ＜１３５＞ｔｈｒｅｅｓｃｒｅｗｐｕｍｐｃｅｎｔｒａｌｒｏｔｏｒａｎｄｉｄｌｅｒｒｏｔｏｒ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｔｈｅｄａｔａｏｆｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｒｏｔｏｒａｎｄｉｄｌｅｒｒｏｔｏｒｌａｗｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｓｅｃｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｔｏｕｒ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｄａｔａ，ｔｈｅｎｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｌａｒｇｅｓｔ

ｅｒｒｏｒ

ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｄａｔａａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙｃｏｒｒｅｃｔ

ｉｄｌｅｒｒｏｔｏｒｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ

ｖａｌｕｅ．Ａｓｔｈｅｅｒｒｏｒｉｓｓｍａｌｌ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｒｏｔｏｒａｎｄｄｉｒｅｃｔｌｙｏｂｔａｉｎｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｒｏｔｏｒａｎｄｉｄｌｅｒｒｏｔｏｒｌａｗ

ｍｏｄｅｌ，Ｃａｎ

ｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ

ｓｅｃｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｔｏｕｒ．

，１１ｌｉ８ｍｅｔｈｏｄｉｓｆａｓｔ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔａｎｄａｖｏｉｄｉｎｇｔｈｅｔｅｄｉｏｕｓｐｕｓｈｅｄｔｏｔｈｅｆｏｒｍｕｌａ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄ

Ｃａｎ

ａｌｓｏｖｅｒｉｆｙｓｏｍｅｃｏｍｐｌｅｘｓｈａｐｅｆｏｒｍｕｌａｉｓｒｉｇｈｔ

ｏｒｎｏｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ；ｌａｗｓｅｃｔｉｏｎ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｓｅｃｔｉｏｎ；ｓｃｒｅｗ—ｔｙｐｅｓｕｒｆａｃｅ

１螺杆法、纵截面误差分析原理实际生产中，企业对已生产出的螺杆采用法截‘◆‘◆－●。◆。◆。◆。◆。◆。◆。◆。◆’◆。◆－◆ ●－◆－◆－● ◆－◆ ◆ ◆ ◆－◆ ◆－◆。◆。◆。◆－●－◆－◆ ＂０－－－●－●－●－●－●。● ‘●＿－。．．－＿卜－ｏ．． ‘●＿。‘‘●¨

ＳＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２作为新ｌ代８０５１单片机．具有体积小、功耗低、工作稳定、功能强大、高速等特点，适用于复杂控制系统。本文只介绍了基于ｓＴＣｌ２Ｃ５Ａ６０Ｓ２的高速Ａ／Ｄ转换方法和数据采集器。本系统经过实验验证成功．可以运用于某些控制工程中．对相类似的数据采集和Ａ／Ｄ转换具有一定的参考价值。

图１

模拟信号数据采集器原理图

参考文献：

［１］王楠．基于ＳＴＣ单片机的车间生产进度显示仪设计［Ｊ１．自动化

技术与应用．２００９（７）：１２５—１２７．

［２］郭继红．李虹飞．ＰＩＣｌ６Ｆ８７７Ａ单片机在软起动控制器中的应用［Ｊ］．

煤矿机械２００９，３０（４）：１８９－１９１．

［３］杨明欣，张杰，郑郁正．基于ＳＴＣ单片机的实验开发平台的设计

［Ｊ］．成都信息工程学院学报，２００６（３）：４１０－４１３．

［４］王晓明．电动机的单片机控制［Ｍ］．．北京：北京航空航天大学出

版社．２００３．

［５］黎明，姜学东，胡长春．基于ＰＩＣ单片机的交流电源掉电检测系统

［Ｊ］．电子产品世界，２００６（２）：７４－７５．

作者简介：宋凤娟（１９６１一）。女。河北邢台人，唐山学院教授，１９８４年毕业于山东建材学院自动化专业．多年从事自动控制专业、机电一体化专业的理论和实践的教学与科学研究．发表专业论文数篇．电话：０３１５—３１０７９１９，电子信箱：ＴＳＳＦＪ２０００＠１６３．ｃｏｍ．

责任编辑：于淑清

Ｕｉ是现场的模拟量如电压、气压、温度检测转换后的输出电压信号．该信号可能比较小，需要经过放大处理。图ｌ中前一级是电压跟随器后一级是电压放大器。电压跟随器的输入阻抗高和输出阻抗低，电压放大倍数恒小于且接近１。常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响。电压放大器作用放大模拟电压信号．以满足下一级电压的需要。放大器的输出给Ｐ１口进行Ａ／Ｄ转换。两级使用一块芯片ＬＭ３２４。其工作电压使用＋１２大倍数．

４结语

Ｖ、一１２

Ｖ。图中放大器

放大２倍．可根据需要改变Ｒ１和Ｒ５的阻值改变放

收稿日期：２００９—１０—１２

—２２ｌ一

单片机

STC12C5A60S2单片机高速A/D转换方法

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

宋凤娟， 付侃， 薛雅丽， SONG Feng-juan， FU Kan， XUE Ya-li

宋凤娟,薛雅丽,SONG Feng-juan,XUE Ya-li(唐山学院,河北唐山,063000)， 付侃,FUKan(冀东油田,河北唐山,063000)煤矿机械

COAL MINE MACHINERY2010，31(6)0次

参考文献(5条)

1.王楠 基于STC单片机的车间生产进度显示仪设计 2009(7)

2.郭继红.李虹飞 PIE16F877A单片机在软起动控制器中的应用 2009(4)3.杨明欣.张杰.郑郁正 基于STC单片机的实验开发平台的设计 2006(3)4.王晓明 电动机的单片机控制 2003

5.黎明.姜学东.胡长春 基于PIC单片机的交流电源掉电检测系统 2006(2)

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本文链接：/Periodical_mkjx201006095.aspx授权使用：石家庄学院(sjzxy)，授权号：e6b38699-e17c-46f0-aa1e-9e3401313c26

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