51单片机入门_江协科技_27~28_OB记录的自学笔记_AT24C02数据存储秒表

news2024/11/15 20:57:49

27. AT24C02(I2C总线)

  • 27.1. 存储器介绍
    在这里插入图片描述

  • 27.2. 存储器简化模型介绍，存储原理
    在这里插入图片描述

  • 27.3. AT24C02介绍
    •AT24C02是一种可以实现掉电不丢失的存储器，可用于保存单片机运行时想要永久保存的数据信息
    •存储介质：E2PROM
    •通讯接口：I2C总线
    •容量：256字节

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  • 27.4. AT24C02引脚及应用电路，VCC接电源，A0~A2和GND接地，WP写保护接地，上拉电阻在单片机接口位置已经接好，开发板原理图中就不需要接了
    在这里插入图片描述

  • 27.5. AT24C02内部结构框图，EEPROM为存储单元网格，DEC译码器，RECOVERY数据擦除，
    在这里插入图片描述

  • 27.6. I2C总线介绍
    •I2C总线（Inter IC BUS）是由Philips公司开发的一种通用数据总线（通信协议，实现多设备通信，并标准规范化数据通信）
    •两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）
    •同步、半双工，带数据应答
    •通用的I2C总线，可以使各种设备的通信标准统一，对于厂家来说，使用成熟的方案可以缩短芯片设计周期、提高稳定性，对于应用者来说，使用通用的通信协议可以避免学习各种各样的自定义协议，降低了学习和应用的难度。（标准和专利付费），下面是I2C相关的附件设备，左边第一个12864的小屏幕，中间是DS3231的时钟芯片，精度更高，右侧是陀螺仪。

在这里插入图片描述

  • 27.7. I2C电路规范
    •所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起
    •设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式（单片机IO口为弱上拉模式，可以想象成输出口带上拉电阻，输出电流受限，开漏模式则是在上述基础上取消上拉电阻，无输出的时候IO口容易受外界干扰，电压不稳定）
    •SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右（有标准规定，什么速率接什么电阻）
    •开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与”的功能，此设计主要是为了解决多机通信互相干扰的问题（可以实现与一个设备通信的时候，其他设备处于“断开”的状态，防止通信干扰）
    在这里插入图片描述

  • 27.8. I2C时序结构（六块拼图）
    •起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平（S蓝色开始）
    •终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平（P红色结束）
    在这里插入图片描述

  • 27.9. I2C时序结构_发送一个字节_绿色S byte
    •发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位在前），然后拉高SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节（下面SDA是连根线麻花的状态的意思是SDA初始情况不确定是0还是1，在SCL高电平（固定SDA的0或1状态），红色框是基本结构，SDA的最终状态看数据发送完毕后的状态，如果是0就是低电平，1就是高电平）
    在这里插入图片描述

  • 27.10. I2C时序结构_接收一个字节_紫色byte
    •接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位在前），然后拉高SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）
    在这里插入图片描述

  • 27.11. I2C时序结构
    •发送应答：在接收完一个字节之后，主机在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答
    •接收应答：在发送完一个字节之后，主机在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）
    在这里插入图片描述

  • 27.12. I2C数据帧
    •发送一帧数据（S为开始）（S:SLAVE+ADDRESS+W写,1读0写，地址前4位固定，24C02为1010，24C02芯片引脚A2,A1,A0接地0）（RA接收应答，从机应该发0）（S byte数据）(结束)
    在这里插入图片描述

    •完成任务：（上述完成）向谁发什么

  • 27.13. I2C数据帧
    •接收一帧数据：（S开始）（发送地址+R读）（RA应答0）（数据读）（主机发送应答）。。。（最后可发应答或非应答）（结束）
    在这里插入图片描述

    •完成任务：（上述完成）向谁收什么

  • 27.14. I2C数据帧
    •先发送再接收数据帧（复合格式）上述两个拼接，取消了一个P
    在这里插入图片描述

    •完成任务：向谁收指定的什么

  • 27.15. AT24C02数据帧
    •字节写：在WORD ADDRESS处写入数据DATA（发送一帧数据的变形）
    在这里插入图片描述

    •随机读：读出在WORD ADDRESS处的数据DATA（复合格式）
    在这里插入图片描述

    •AT24C02的固定地址为1010，可配置地址本开发板上为000
    所以SLAVE ADDRESS+W写为0xA0（1010 0000），SLAVE ADDRESS+R读为0xA1（1010 0001）

  • 27.16. AT24C02数据帧
    •字节写：在“字地址”处写入“数据”
    在这里插入图片描述

    •随机读：读出在“字地址”处的“数据”
    在这里插入图片描述

    27.17. 24C02手册介绍24C04地址8位不够（8位256）

28. AT24C02数据存储&秒表

  • 28.1. 程序设计思路

    • 分为2个模块I2C.c 和AT24C02.c
    • I2C.c模块包括6个模块，开始，结束，发送字节，接受字节，发送应答，接受应答
    • AT24C02写2个数据帧，第一个数据帧在地址下写入数据，第二个在某个地址下读出；
    • main中只需要调用AT24C02函数即可；

  • 28.2. Proteus测试环境搭建
    在Proteus中搜索 24C02找到24C02C并插入；
    在这里插入图片描述

    • 笔者的例子中的接线方式如图
      在这里插入图片描述

  • 28.3. 按照编程思路，先做好I2C.c模块程序如下：

#include <REGX52.H>

sbit I2C_SCL=P2^1;
sbit I2C_SDA=P2^0;

/**
  * @brief I2C开始	
  * @param 无
  * @retval 无
  */



void I2C_Start(void)	
{
	I2C_SDA=1; //不清楚SDA 的初始状态，所以都置1
	I2C_SCL=1;
	I2C_SDA=0;
	I2C_SCL=0;
}

/**
  * @brief I2C停止
  * @param 
  * @retval 
  */



void I2C_Stop(void)	
{
	I2C_SDA=0; //不清楚SDA 的初始状态，所以都置1
	I2C_SCL=1;
	I2C_SDA=1;
}

/**
  * @brief I2C发送一个字节
  * @param Byte要发送的字节
  * @retval 无
  */



void I2C_SendByte(unsigned char Byte)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		I2C_SDA=Byte&(0x80>>i);
		I2C_SCL=1;				//复核芯片手册关于高低切换时间的限制；
		I2C_SCL=0;				//所以此处无需delay；
	} 
}

/**
  * @brief I2C接收一个字节
  * @param 无
  * @retval 接收到的一个字节数据
  */



unsigned char I2C_ReceiveByte()
{
	unsigned char i,Byte;
	I2C_SDA=1;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		I2C_SCL=1;
		if(I2C_SDA){Byte|=(0x80>>i);}
		I2C_SCL=0;
	}
	return Byte;
}

/**
  * @brief I2C发送应答
  * @param AckBit应答位，0为应答，1为非应答
  * @retval 无
  */



void I2C_SendAck(unsigned char AckBit)
{
	I2C_SDA=AckBit;
	I2C_SCL=1;
	I2C_SCL=0;
}

/**
  * @brief I2C接收应答位
  * @param 无	
  * @retval 接收到的应答位，0为应答，1为非应答
  */



unsigned char I2C_ReceiveAck(void)
{
	unsigned char AckBit;
	I2C_SDA=1;
	I2C_SCL=1;
	AckBit=I2C_SDA;
	I2C_SCL=0;
	return AckBit;
}
  • 28.4. I2C.h程序如下：
#ifndef _I2C_H_  
#define _I2C_H_  

	void I2C_Start(void);
	void I2C_Stop(void);
	void I2C_SendByte(unsigned char Byte);
	unsigned char I2C_ReceiveByte();
	void I2C_SendAck(unsigned char AckBit);
	unsigned char I2C_ReceiveAck(void);
		
#endif
  • 28.5. AT24C02.c的程序如下：
#include <REGX52.h>
#include "I2C.h"


#define AT24C02_ADDRESS 0xa0

/**
  * @brief AT24C02 写入一个字节
  * @param WordAddress字节要写入的地址0~255，Data要写入的数据
  * @retval 无
  */



void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress, Data)
{

	I2C_Start();
	I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_SendByte(WordAddress);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_SendByte(Data);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_Stop();
}

/**
  * @brief AT24C02读取一个字节
  * @param WordAddress 要读出的字节的地址
  * @retval 读出的数据
  */



unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress)
{
	unsigned char Data;
	I2C_Start();
	I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_SendByte(WordAddress);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_Start();
	I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS|0x01);
	I2C_ReceiveAck();
	Data=I2C_ReceiveByte();	
	I2C_SendAck(1);
	I2C_Stop();	
	
	return Data;
}
  • 28.6. AT24C02.h的程序如下：
#ifndef _AT24C02_H_  
#define _AT24C02_H_  

void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress, Data);
unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress);

#endif
  • 28.7. 主程序如下，在独立按键1按下的时候增加数字（最大65535），独立按键2按下的时候减小数字（最小0），按键3按下的时候，将对应的数字写入AT24C02，按键4按下的时候读出并显示之前写入的数字；
#include <REGX52.h>
#include "Four_Key.h"
#include "LCD1602.h"
#include "AT24C02.h"
#include "delay_xms.h"

unsigned char KeyNum;
unsigned int Num;

void main()
{
	LCD_Init();					//LCD1602初始化
	LCD_ShowString(1,1,"Hello");//不按按键显示Hello
//	AT24C02_WriteByte(0,123);
//	delay_xms(5);
//	AT24C02_WriteByte(1,234);
//	delay_xms(5);
//	AT24C02_WriteByte(2,345);
//	delay_xms(5);
//	Data=AT24C02_ReadByte(1);
//	LCD_ShowNum(2,1,Data,3);
	while(1)
	{
		KeyNum=Four_Key();
		if(KeyNum==1)
		{
			Num++;
			LCD_ShowNum(1,1,Num,5);//数字随按键1按下释放后增加
		}
		if(KeyNum==2)
		{
			Num--;
			LCD_ShowNum(1,1,Num,5);//数字随按键2按下释放后减小
		}
		if(KeyNum==3)
		{
			AT24C02_WriteByte(0,Num%256);
			delay_xms(5);
			AT24C02_WriteByte(1,Num/256);
			delay_xms(5);
			LCD_ShowString(2,1,"Write OK");
			delay_xms(1000);
			LCD_ShowString(2,1,"        ");//将数字拆分高低8位写入，写入后延时5ms
		}	
		if(KeyNum==4)
		{
			Num=AT24C02_ReadByte(0);
			Num|=AT24C02_ReadByte(1)<<8;
			LCD_ShowNum(1,1,Num,5);
			LCD_ShowString(2,1,"Read OK");
			delay_xms(1000);				//读出并显示之前写入的数字

		}			
			
	}
	
}

  • 28.8. Proteus仿真和开发板测试无误
    在这里插入图片描述

  • 28.9. 新建工程AT24C02数据存储&秒表-定时器扫描按键数码管

    • 工程的编程思路：
    • 主函数main直接引用三个模块：定时器模块，独立按键模块和数码管模块
    • 但是数码管和按键扫描需用用到定时器中断，如果独立按键模块和数码管模块直接一起调用定时器模块会出错；
    • 所以需要改变写法；
    • main中写定时器中断，按键模块中写一个函数是中断函数的调用，数码管一样的思路（称为驱动函数或调用函数，让主函数每隔一段时间调用一下）
    • 反之，如果将独立按键模块与数码管显示都放在定时器模块中，则程序耦合性较高，太混乱，不利于代码管理；
    • 之前的独立按键模块是用延时函数，为了消抖在按键按下后延时20ms，松开后依旧延时20ms，如果按键不松手，按键模块在while（1）中一直循环等待，之后考虑修改为每隔20ms对按键进行扫描（同时过滤了抖动），看按键的状态，同时设立一个标志位对比按键按下前后的状态，每隔20ms进行前后标志位对比，如果标志位没有变化说明按键没有按下，否则为按下，按键不卡程序；

  • 28.10. 新建工程，程序需要实现的功能为，按下按键1，松开后秒表开始计时，再按一下1松开，秒表计时停止，按下按键2，计数清零，按下按键3，存储数据到AT24C02，按下按键4，将之前存储的数据显示在数码管上面，新建的工程中的数码管显示的模块程序为：

  • nixietube.c

#include <REGX52.H>			
#include "delay_xms.h"		

unsigned char Nixie_Buf[9]={0,10,10,10,10,10,10,10,10,};

unsigned char NixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x00,0x40};

void Nixie_SetBuf(unsigned char Location,Number)
{
	Nixie_Buf[Location]=Number;
}

void Nixie_Scan(unsigned char Location,Number)
{
	P0=0x00;//清零；
	switch(Location)
	{
		case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
		case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
		case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;
		case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;
		case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;
		case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
		case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
		case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
	}
	P0=NixieTable[Number];//数码管消影，因为位选-段选-位选-段选，段选数据与位选穿位导致
}

void Nixie_Loop(void)
{
	static unsigned char i;//计次
	Nixie_Scan(i,Nixie_Buf[i]);
	i++;
	if(i>=9){i=1;}
	
}
  • nixietube.h的程序为：
#ifndef _NIXIETUBE_H_
#define _NIXIETUBE_H_

void Nixie_SetBuf(unsigned char Location,Number);
void Nixie_Scan(unsigned char Location,Number);
void Nixie_Loop(void);

#endif
  • 独立按键的模块程序Key.c程序为：
#include <REGX52.h>
#include "delay_xms.h"

unsigned char Key_KeyNumber;

unsigned char Key(void)
{
	unsigned char Temp=0;  //加入中间变量，对Key_KeyNumber进行清0
	Temp=Key_KeyNumber;
	Key_KeyNumber=0;
	return Temp;		
}


unsigned char Key_GetStatus()
{
	unsigned char KeyNum=0;
	
		if(P3_1==0){KeyNum=1;}
		if(P3_0==0){KeyNum=2;}
		if(P3_2==0){KeyNum=3;}
		if(P3_3==0){KeyNum=4;}
	
	return KeyNum;
}

void Key_Loop(void)
{
	static unsigned char Now_Status,Last_Status;
	Last_Status=Now_Status;
	Now_Status=Key_GetStatus();
	if(Last_Status==1 && Now_Status==0){Key_KeyNumber=1;}
	if(Last_Status==2 && Now_Status==0){Key_KeyNumber=2;}
	if(Last_Status==3 && Now_Status==0){Key_KeyNumber=3;}
	if(Last_Status==4 && Now_Status==0){Key_KeyNumber=4;}
}
  • Key.h的程序为：
#ifndef _KEY_H_ 
#define _KEY_H_  

	 unsigned char Key();
	 void Key_Loop();
	 
#endif
  • main.c主函数程序为：
#include <REGX52.h>
#include "TimeR0.h"
#include "Key.h"
#include "nixietube.h"
#include "delay_xms.h"
#include "AT24C02.h"

unsigned char KeyNum;
unsigned char Min,Sec,mSec;
unsigned char RunFlag;

void main()
{
	TimeR0_Init();
	while(1)
	{
		KeyNum=Key();
		if(KeyNum==1)
		{
			RunFlag=!RunFlag;
		}
		if(KeyNum==2)
		{
			Min=0;
			Sec=0;
			mSec=0;
		}	
		if(KeyNum==3)
		{
			AT24C02_WriteByte(0,Min);
			delay_xms(5);
			AT24C02_WriteByte(1,Sec);
			delay_xms(5);
			AT24C02_WriteByte(2,mSec);
			delay_xms(5);			
		}
		if(KeyNum==4)
		{
		Min=AT24C02_ReadByte(0);
		Sec=AT24C02_ReadByte(1);
		mSec=AT24C02_ReadByte(2);			
		}
		
			Nixie_SetBuf(1,Min/10);
			Nixie_SetBuf(2,Min%10);
			Nixie_SetBuf(3,11);
			Nixie_SetBuf(4,Sec/10);
			Nixie_SetBuf(5,Sec%10);
			Nixie_SetBuf(6,11);
			Nixie_SetBuf(7,mSec/10);
			Nixie_SetBuf(8,mSec%10);
	}
}

void Sec_Loop(void)
{
	mSec++;
	if(mSec>=100)
	{
		mSec=0;
		Sec++;
		if(Sec>=60)
		{
			Sec=0;
			Min++;
			if(Min>=60)
			{
				Min=0;
			}
		}
	}
}


void TimeR0_Routine() interrupt 1 //中断子函数
{
	static unsigned int T0Count1,T0Count2,T0Count3; //设置静态子函数用T0Count，防止T0Count丢失
	TL0=0x18;					 //设置定时初始值
	TH0=0xFC;					 //设置定时初始值
	T0Count1++;
	if(T0Count1>=1000)
	{
		T0Count1=0;
		Key_Loop();
	}
	T0Count2++;
	if(T0Count2>=2)
	{
		T0Count2=0;
		Nixie_Loop();
	}
	T0Count3++;
	if(T0Count3>=10)
	{
		T0Count3=0;
		Sec_Loop();
	}
}
  • Proteus仿真
    在这里插入图片描述

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概述 PCD3931 是一款低噪声、低压差线性稳压器 (LDO)&#xff0c;可提供 2A 输出电流&#xff0c;最大压降仅为 160mV。该器件提供两种输出电压范围。 PCD3931 的输出电压可通过外部电阻分压器在 0.5V 至 5.5V 范围内进行调节。PCD3931 集低噪声、高 PSRR 和高输出电流能力等特…
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国密证书VS国外证书：选哪种更靠谱？一文带你了解优劣势！

国密证书VS国外证书：选哪种更靠谱？一文带你了解优劣势！

在数字化生活的今天&#xff0c;无论是网上购物、在线支付还是远程办公&#xff0c;我们的信息安全和隐私保护都显得尤为重要。而数字证书&#xff0c;就像是一把“信任钥匙”&#xff0c;帮助我们确认信息的真实性和保护数据的安全。但是&#xff0c;面对国密证书和国外品牌证…
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Java | Leetcode Java题解之第22题括号生成

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题目&#xff1a; 题解&#xff1a; class Solution {static List<String> res new ArrayList<String>(); //记录答案 public List<String> generateParenthesis(int n) {res.clear();dfs(n, 0, 0, "");return res;}public void dfs(int n ,int…
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【派兹互连-SailWind】这家公司悄然入局，国产EDA突围又有新看头了！

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从光刻机到EDA软件&#xff0c; 国产厂商何以突围&#xff1f; 两年前&#xff0c;美发布禁令直接把对中国大陆半导体产业的限制&#xff0c;从光刻机扩大到集成电路所必需的EDA软件领域&#xff0c;在此之前华为因被美国列入实体清单&#xff0c;被三大海外EDA巨头断供&…
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MOM系统：制造企业的“神级助手“！

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一、大环境下的智能化改造 嘿&#xff0c;亲爱的制造企业老板们&#xff0c;你们是否曾经为生产计划混乱、物料和设备管理无序、产品质量不稳定等等问题而头疼不已&#xff1f;现在&#xff0c;有一个超级助手可以帮助你们解决这些问题&#xff0c;那就是MOM系统&#xff01;什…
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《前端面试题》- JS基础 - 伪数组

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第一次听说伪数组这个概念&#xff0c;听到的时候还以为是说CSS的伪类呢&#xff0c;网上一查&#xff0c;这东西原来还是个很常见的家伙。 何为伪数组 伪数组有两个特点&#xff1a; 具有length属性&#xff0c;其他属性&#xff08;索引&#xff09;为非负整数但是却不具备…
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Python 操作 json 数据

Python 操作 json 数据

在Python中&#xff0c;操作JSON数据主要包括序列化&#xff08;将Python对象转换为JSON格式&#xff09;和反序列化&#xff08;将JSON字符串转换回Python对象&#xff09;。 以下是使用Python内置的json模块进行这些操作的基本示例&#xff1a; JSON 序列化 (Serialization…
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记一次事件到供应链的顶级拉扯

记一次事件到供应链的顶级拉扯

前言 某天&#xff0c;夜里3点 天刚蒙蒙亮 开局&#xff1a;我有一个朋友~ 看不懂发的什么意思&#xff0c;再仔细看看&#xff0c;懂了! 闲言少叙&#xff0c;遇事不决先上bp&#xff0c;启动&#xff01; 进去之后发现基本没什么实际功能点&#xff0c;像假的一样。注意这里…
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怎么修改图片大小？在线图片处理的方法介绍

怎么修改图片大小？在线图片处理的方法介绍

在日常生活中&#xff0c;我们经常需要调整图片大小以适应不同的网络上传要求。不管是微信、QQ换头像背景图片&#xff0c;还是各种社交媒体相册&#xff0c;都需要对图片改大小&#xff0c;今天就介绍几个关于修改图片大小的方法&#xff0c;可以不用下载安装就能在线图片处理…
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学浪怎么下载视频

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购买了学浪的人希望能随时随地学习&#xff0c;而学浪提供了许多有价值的视频课程。然而&#xff0c;由于网络限制或个人需求&#xff0c;有时候我们可能希望将这些视频下载到本地。本文将介绍如何利用简单的工具实现学浪视频的下载&#xff0c;让学习变得更加自由灵活。 学浪…
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