出版時間:2008-2 出版社:北京航空航天大學 作者:王永華 頁數:408
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前言
“電氣控制及可編程序控制器”是各高等院校電類專業(yè)最重要的專業(yè)基礎課程之一,它包含過去的“工廠電氣控制技術”和“可編程序控制器原理及應用”兩門課程的內容。隨著科學技術的發(fā)展,電氣控制技術已發(fā)展到了一個相當的高度。傳統(tǒng)電氣控制技術的內容發(fā)生了很大變化,有些已被淘汰;但其最基礎的部分對任何先進的控制系統(tǒng)來說仍是必不可少的。可編程序控制器基于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的原理而設計,它的出現取代了繼電器接觸器邏輯控制系統(tǒng),它是當今電氣自動化領域中不可替代的中心控制器件。作為重要的專業(yè)基礎課,“電氣控制及可編程序控制器”課程中必須包括傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的內容,只不過要精心組織、合理刪減,而對于可編程序控制器的原理及應用則要重點講解。本書是最早選用SIEMENS公司S7200 PLC為對象講解可編程序控制器原理及應用的書籍之一。自從2002第一版至今,被數十所大專院校和培訓機構作為教材,在短短的幾年時間里已銷售近60 000冊;在這期間,近70位高校教師和作者進行了學術和教學事務上的溝通,此外還回答了近300位讀者通過電子郵件和電話向作者提出的問題,更讓作者感動的是有10多位讀者為我指出了書中的錯誤之處。2004年該書被評為第六屆全國高校出版社優(yōu)秀暢銷書一等獎,由此可見她是一本被任課教師及廣大讀者喜愛的好書。在這幾年時間里,和本課程有關的技術和知識有了很大程度上的發(fā)展和更新。雖然現在工作十分繁忙,但廣大讀者的厚愛和數十位同行的要求和鼓勵,使我抑制不住發(fā)自內心的責任感和使命感,要把這些領域最新的知識和自己所掌握的知識真誠地奉獻出來,這也是我編寫本書第二版的初衷。在這次編寫過程中,我力求做到語言通暢、敘述清楚、講解細致,所有的內容都為了便于實際應用和教學,并盡可能多地融進自己的經驗和成果。1. 本書新版的主要修訂和修改之處 進一步修訂了上一版最后一次印刷后仍然存在的錯誤; 對第1章的內容進行了大幅度的修改和完善,刪除了所有的舊的電器型號,此外增加了常用執(zhí)行電器、常用檢測儀表和電氣系統(tǒng)安裝附件等內容; 因為電氣系統(tǒng)文字表示符號國家標準GB7159早已廢止,本書是第一本全面采用 GB/T 5094和GB/T 20939新國家標準的書籍。表23是作者參考多個新國標精心整理的“常用電氣圖形符號和文字符號”。 在第2章和第9章,增加大量篇幅講解電氣控制系統(tǒng)中最常用的設備——變頻器。 增加人機界面HMI的內容; 全面改寫PLC概述部分的內容; 以最新版本的S7200 CPU講解其指令系統(tǒng); 增加了更多的習題和實際應用的例題,增加了更多的實驗; 增加了課程設計和畢業(yè)設計課題素材指導; 全面改寫了第8章“S7200 PLC網絡通信技術及應用”,增加了大量內容和例題; 使用最新版本的Micro/WIN V4.0講解編程軟件的使用。2. 本書的具體結構本書共分三大部分,共10章內容和3個附錄。第一部分:電氣控制技術基礎知識本部分包括緒論和前兩章內容。在緒論中簡單介紹了電氣控制技術的發(fā)展歷程和最新情況,介紹了學習本課程的主要任務;第1章主要介紹常用低壓電器的結構、工作原理以及使用方法等有關知識,同時根據電器發(fā)展狀況,簡單介紹一些新型電器元件。最后對一些常用的檢測、執(zhí)行器件進行簡單的介紹;第2章首先講解電氣線路圖的繪制,然后介紹廣泛應用的三相籠型異步電動機的啟動、調速、制動等基本控制線路和一些典型控制線路,其中重點講解新型的電氣控制裝置軟啟動器和變頻器的使用。根據電氣應用技術的發(fā)展,作者對現代電氣控制線路的設計總結出一種方法——簡單設計法,本章對簡單設計法進行了詳細的講解。第二部分:核心內容本部分是本書的核心,以西門子的S7200 PLC為對象,來講解可編程序控制器的原理及其應用技術,它包括3-10章內容。第3章介紹可編程序控制器的一般特性,重點講解它的一般結構、工作原理和工作方式;第4章全面介紹S7200 PLC的一些基礎知識;第5章用舉例的形式講解S7200 PLC的基本邏輯指令系統(tǒng)及其使用方法,然后介紹常用典型電路及環(huán)節(jié)的編程,最后深入淺出地講解PLC程序的簡單設計法。本章是學習PLC的重點,也是本書最重要的章節(jié);第6章重點講解順序功能圖的基本概念,以及它在S7200 PLC中的具體使用方法;第7章詳細講解S7200 PLC的功能指令,重點講解子程序、中斷、高速計數和PID的應用,本章給出了大量的例題;第8章首先介紹一些工業(yè)通信網絡基礎知識,然后主要介紹西門子S7200 PLC的通信網絡及其配置,通過舉例介紹其通信指令的使用;第9章首先講解如何設計一個PLC控制系統(tǒng),然后講解了PLC控制系統(tǒng)中不可或缺的設備——人機界面和變頻器,本章提供了3個非常翔實的PLC控制系統(tǒng)的例子,通過例子大家可以更進一步了解和深入學習S7200 PLC控制系統(tǒng)的設計,最后講解了實際工程項目中必須注意和遵守的安裝技術和規(guī)范;第10章簡單介紹S7200 PLC編程軟件的使用,以便上機操作時參考。本章使用的編程軟件版本為STEP7Micro/WIN V4.0 SP5(V4.0.5.08),該版本除了支持CPU的新功能外,其本身的功能也比以前的版本增強了很多。第三部分:重要附錄本部分包括3個主要的附錄。附錄A設計了10個實驗,它們是這門應用性很強的課程所必須具備的內容,每個實驗都包括實驗目的、使用設備及裝置、實驗內容和實驗報告要求等;該部分可為任課教師開設實驗提供指導。附錄B提供了7個可用于課程設計和畢業(yè)設計課題的素材,供任課教師選用。附錄C是作者精心挑選并修訂過的有關S7200 PLC的常用信息速查表,羅列出了幾乎所有有用的信息。另外,在每一章的最后都有對本章內容進行回顧和總結的“本章小結”,以及豐富的“思考題和練習題”。為降低讀者的購書成本,本書去掉了隨書配帶的CD,讀者可以從相關網站上下載所需要的軟件和其他文檔。3. 如何分配課時和授課內容本書既可以作為相關專業(yè)本科生、高職高專學生的教材,也可以作為電氣工程師、電工等有關技術人員的參考資料和培訓教材。層次不同,所需要的授課內容、課時進度和實驗項目也會不同。本書既可以供少學時(如46學時)使用,也可以供多學時(如66學時)使用。兩者的區(qū)別在于是對某些章節(jié)作簡單介紹,還是詳細講解。另外實驗的多少也有不同。下表給出一些指導性的建議,供授課教師參考。下表中一個課時為50 min,每個實驗所使用的課時數為 2個,實驗個數和實驗內容可根據實際情況在附錄A中選擇,給學生布置的“思考題和練習題”也可進行適當選擇。選用本教材的教師可根據本校的實際情況對課程設計和畢業(yè)設計的內容進行調整和安排。教師也可以根據自己的實際需要對教材中的內容進行取舍,比如以普通知識為主,則多講一些1-6章的內容;以提高為主,則多講一些第7、8、9章的內容。當然這只是一種建議。
內容概要
《現代電氣控制及PLC應用技術》是最早選用SIEMENS公司S7-200 PLC為對象講解可編程序控制器原理及應用的書籍之一。全書從實際工程應用和便于教學需要出發(fā),介紹和講解了繼電器控制系統(tǒng)和可編程序控制器控制系統(tǒng)的工作原理、設計方法和實際應用?! 冬F代電氣控制及PLC應用技術(第2版)》從實際工程應用和便于教學需要出發(fā),介紹和講解了繼電器控制系統(tǒng)和可編程序控制器控制系統(tǒng)的工作原理、設計方法和實際應用。和其他同類的教材相比,《現代電氣控制及PLC應用技術》主要有以下特點: ?。?)除最基本的常用低壓電器外,還介紹了和電氣控制技術有關的其他器件和一些新型器件,講解了軟啟動器和變頻器的使用; ?。?)對傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的內容進行了較大幅度的刪減,簡明扼要地講解了其中最基礎的知識,給出并講解了電氣控制線路和可編程序控制器程序的“簡單設計法”; ?。?)詳細講解了軟啟動器、變頻器和人機界面HMI的基本原理和使用; ?。?)全面使用新的電氣控制系統(tǒng)圖形符號和文字符號國家標準; ?。?)以最新版本的SIEMENS S7200 PLC為對象,詳細講解了其系統(tǒng)組成、尋址方式和各種新模塊的特點; ?。?)結合大量實例講解了S7200 PLC基本指令、功能指令的用法和功能圖(SFC)的編程; ?。?)對PLC控制系統(tǒng)的網絡通信技術以及S7200 PLC的通信功能進行了詳細的講解,并給出了大量實例; ?。?)附有思考題、練習題、實驗指導書和課程設計、畢業(yè)設計素材指導書; ?。?)介紹了最新編程軟件的使用; (10)附有作者精心挑選并修訂過的 S7200 PLC資料速查表。
書籍目錄
第1章 電氣控制系統(tǒng)常用器件1.1 電器的基本知識 41.1.1 電器的定義和分類 41.1.2 電磁式低壓電器的基本結構和工作原理 51.2 接觸器 111.2.1 接觸器的用途及分類 111.2.2 接觸器的結構及工作原理 121.2.3 接觸器的技術參數 121.2.4 接觸器的選擇 131.3 繼電器 141.3.1 電磁式繼電器 141.3.2 熱繼電器 161.3.3 時間繼電器 191.3.4 速度繼電器 191.3.5 溫度繼電器 201.3.6 液位繼電器 211.3.7 壓力繼電器 221.3.8 固態(tài)繼電器 221.4 開關電器 241.4.1 刀開關 241.4.2 低壓斷路器 241.5 熔斷器271.5.1 熔斷器的結構和分類 271.5.2 熔斷器的保護特性 281.5.3 熔斷器的技術參數 281.5.4 熔斷器的選擇291.6 主令電器 291.6.1 控制按鈕 301.6.2 轉換開關 311.6.3 行程開關 321.6.4 接近開關 321.6.5 光電開關 331.7 信號電器 341.8 常用執(zhí)行器件 351.8.1 電磁執(zhí)行器件 351.8.2 常用驅動設備 371.9 常用檢測儀表 381.10 常用安裝附件 40本章小結 41思考題與練習題 42第2章 電氣控制線路基礎2.1 電氣控制線路圖的圖形、文字符號及繪制原則 432.1.1 常用電氣圖形符號和文字符號 442.1.2 電氣控制線路圖的繪制原則 552.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路 582.2.1 全壓啟動控制線路 582.2.2 正反轉控制線路 592.2.3 點動控制線路 602.2.4 多點控制系統(tǒng) 612.2.5 順序控制線路 612.2.6 自動循環(huán)控制線路 622.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路 632.3.1 星形—三角形降壓啟動控制線路 632.3.2 自耦變壓器降壓啟動控制線路 642.3.3 軟啟動器及其使用 652.4 三相籠型異步電動機制動控制線路 712.4.1 反接制動控制線路 712.4.2 能耗制動控制線路 732.5 三相籠型異步電動機速度控制線路 762.5.1 基本概念 762.5.2 變極調速控制線路 762.6 變頻調速與變頻器的使用 782.6.1 變頻調速的基本概念 782.6.2 變頻器的類型 782.6.3 變頻器的組成 802.6.4 變頻器的主要技術參數 812.6.5 變頻器的選擇 822.6.6 變頻器的主要功能 832.6.7 變頻器的操作方式 842.6.8 變頻器應用舉例 852.7 電氣控制線路的簡單設計法 852.7.1 概 述 852.7.2 簡單設計法介紹 862.7.3 簡單設計法設計舉例 892.8 典型生產機械電氣控制線路分析 902.8.1 電氣控制線路分析基礎 902.8.2 C650臥式車床電氣控制線路分析 91本章小結 95思考題與練習題 96第3章 可編程序控制器概述3.1 PLC的產生和定義 983.1.1 PLC的產生 983.1.2 PLC的定義993.2 PLC的發(fā)展 1003.2.1 PLC的發(fā)展歷史 1003.2.2 PLC的發(fā)展趨勢 1013.3 PLC的應用領域 1043.4 PLC的特點1063.5 PLC與其他典型控制系統(tǒng)的區(qū)別 1073.5.1 與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別 1073.5.2 與IPC控制系統(tǒng)的區(qū)別 1083.5.3 與單片機控制系統(tǒng)的區(qū)別 1093.5.4 與DCS、FCS控制系統(tǒng)的區(qū)別 1103.6 PLC的分類 1113.6.1 按I/O點數容量分類 1113.6.2 按結構形式分類 1133.7 PLC的系統(tǒng)組成 1133.8 PLC的工作原理 1173.8.1 PLC的工作方式與運行框圖 1173.8.2 PLC工作過程的中心內容 1203.8.3 PLC對輸入/輸出的處理原則 1203.9 PLC的編程語言 121本章小結 123思考題與練習題 123第4章 S7200 PLC基礎知識4.1 概 述 1244.2 硬件系統(tǒng) 1254.2.1 硬件系統(tǒng)基本構成 1254.2.2 主機結構及性能特點 1264.2.3 I/O的擴展及功能的擴展 1274.3 內部資源 1304.3.1 軟元件(軟繼電器) 1304.3.2 軟元件介紹 1314.4 尋址方式 1344.4.1 數據類型 1344.4.2 直接尋址 1354.4.3 間接尋址 1364.5 指令系統(tǒng) 1384.5.1 編程語言 1384.5.2 幾個基本概念 1404.6 程序結構 1404.7 S7200 PLC的幾個特性 141本章小結 142思考題與練習題 143第5章 PLC基本指令及程序設計5.1 PLC的基本邏輯指令 1445.1.1 邏輯取及線圈驅動指令 1445.1.2 觸點串聯指令 1455.1.3 觸點并聯指令 1455.1.4 置位、復位指令 1465.1.5 RS觸發(fā)器指令 1475.1.6 立即指令 1475.1.7 邊沿脈沖指令 1495.1.8 邏輯堆棧操作指令 1505.1.9 比較指令 1535.1.10 定時器 1555.1.11 計數器 1605.2 程序控制指令 1635.2.1 結束及暫停指令 1635.2.2 看門狗復位指令 1635.2.3 跳轉及標號指令 1645.2.4 循環(huán)指令 1655.2.5 診斷LED指令 1665.3 PLC初步編程指導 1675.3.1 梯形圖編程的基本規(guī)則 1675.3.2 LAD和STL編程語言之間的轉換 1695.4 典型簡單電路和環(huán)節(jié)的PLC程序設計 1695.4.1 延時脈沖產生電路 1695.4.2 瞬時接通/延時斷開電路 1705.4.3 延時接通/延時斷開電路 1705.4.4 脈沖寬度可調電路 1725.4.5 計數器的擴展 1725.4.6 長定時電路 1735.4.7 閃爍電路 1735.4.8 報警電路 1755.5 PLC程序的簡單設計法及應用舉例 1775.5.1 PLC程序的簡單設計法 1775.5.2 應用舉例 178本章小結 181思考題與練習題 181第6章 S7200 PLC順序控制指令及應用6.1 功能圖的產生及基本概念 1846.1.1 功能圖的產生 1846.1.2 功能圖的基本概念 1846.1.3 功能圖的構成規(guī)則 1856.2 順序控制指令 1866.2.1 順序控制指令介紹 1866.2.2 舉例說明 1876.2.3 使用說明 1886.3 功能圖的主要類型 1886.3.1 單流程 1886.3.2 可選擇的分支和連接 1896.3.3 并行分支和連接 1896.3.4 跳轉和循環(huán) 1916.4 順序控制指令應用舉例 1936.4.1 選擇和循環(huán)電路舉例 1936.4.2 并行分支和連接電路舉例 1966.4.3 選擇和跳轉電路舉例 199本章小結 201思考題與練習題 202第7章 S7200 PLC功能指令及應用7.1 傳送、移位和填充指令 2047.1.1 傳送類指令 2047.1.2 移位與循環(huán)指令 2067.1.3 字節(jié)交換指令 2087.1.4 填充指令2097.2 運算和數學指令 2097.2.1 加法指令 2097.2.2 減法指令 2097.2.3 乘法指令 2107.2.4 除法指令 2107.2.5 數學函數指令 2117.2.6 增/減指令 2147.2.7 邏輯運算指令 2157.3 表功能指令 2177.4 轉換指令 2207.4.1 數據類型轉換指令 2217.4.2 編碼和譯碼指 令2237.4.3 段碼指令 2247.4.4 ASCII碼轉換指令 2257.4.5 字符串轉換指令 2287.5 字符串指令 2307.6 子程序 2327.6.1 建立子程序 2327.6.2 子程序的調用 2327.6.3 帶參數的子程序調用 2337.7 時鐘指令 2357.8 中斷 2377.8.1 幾個基本概念 2387.8.2 中斷指令 2407.8.3 中斷程序 2427.9 高速計數器指令 2427.9.1 高速計數器基本概念 2427.9.2 高速計數器指令 2447.9.3 高速計數器的使用方法 2457.10 高速脈沖輸出指令 2507.10.1 幾個基本概念 2507.10.2 高速脈沖指令及特殊寄存器 2517.10.3 PTO的使用 2527.10.4 PWM的使用 2567.11 PID回路指令 2597.11.1 PID算法 2597.11.2 PID回路指令及使用 261本章小結 265思考題與練習題 266第8章 S7200 PLC網絡通信技術及應用8.1 工業(yè)網絡結構 2678.2 工業(yè)通信網絡基礎知識 2698.2.1 數據編碼 2698.2.2 數據通信方式(數據流動方向) 2708.2.3 數據傳輸方式 2708.2.4 差錯控制 2718.2.5 傳送介質 2728.2.6 主要拓撲結構 2738.2.7 串行通信接口 2738.2.8 通信協議 2758.3 S7200 PLC通信網絡概述 2758.3.1 西門子工業(yè)網絡結構 2758.3.2 S7200 PLC支持的通信協議 2768.3.3 S7200 PLC的通信接口及網絡部件 2798.4 S7200 PLC的通信與網絡配置 2838.4.1 PPI通信 2838.4.2 自由口模式通信 2858.4.3 MPI通信 2868.4.4 PROFIBUS總線 2878.4.5 ASi總線 2888.4.6 工業(yè)以太網 2898.4.7 Modbus網絡 2908.4.8 電話線通信 2918.4.9 USS協議 2928.4.10 OPC 2948.4.11 SINAUT MICRO無線通信 2968.5 S7200 PLC的通信指令及應用舉例 2978.5.1 網絡讀/網絡寫指令及應用 2978.5.2 發(fā)送與接收指令及應用 3008.5.3 USS通信指令 3118.5.4 Modbus指令 3128.6 通信網絡設計注意事項 312本章小結 314思考題與練習題 315第9章 PLC控制系統(tǒng)綜合設計9.1 PLC控制系統(tǒng)設計步驟及內容3 169.1.1 分析評估控制任務 3169.1.2 PLC的選型 3179.1.3 I/O地址分配 3189.1.4 分解控制任務 3189.1.5 系統(tǒng)設計 3189.1.6 安全電路的設計 3199.1.7 系統(tǒng)調試 3199.1.8 文檔編制 3209.2 HMI及其使用 3209.2.1 HMI概述 3209.2.2 HMI在S7200 PLC控制系統(tǒng)中的使用 3229.2.3 文本顯示單元TD400C的使用 3249.2.4 TP177系列觸摸屏的使用 3279.3 變頻器和PLC之間的配合 3309.3.1 變頻器和PLC的關系 3319.3.2 MM440變頻器 3319.3.3 MM440變頻器的功能方框圖 3329.3.4 變頻器和PLC典型應用舉例 3349.4 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)設計 3359.4.1 工藝過程 3369.4.2 系統(tǒng)控制要求3369.4.3 控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配 3379.4.4 PLC系統(tǒng)選型 3379.4.5 電氣控制系統(tǒng)原理圖 3389.4.6 系統(tǒng)程序設計 3419.5 薄刀式分切壓痕機控制系統(tǒng)設計 3479.5.1 工藝過程 3479.5.2 系統(tǒng)控制要求 3479.5.3 控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配 3489.5.4 PLC系統(tǒng)選型 3489.5.5 電氣控制系統(tǒng)原理圖 3489.5.6 系統(tǒng)程序設計 3489.6 電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)設計 3549.6.1 工藝過程 3549.6.2 系統(tǒng)控制要求 3559.6.3 PLC選型 3569.6.4 控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配 3569.6.5 電氣控制系統(tǒng)原理圖 3569.7 PLC在實際工程應用中的安裝技術 3599.7.1 PLC的安裝 3599.7.2 電源的設計 3609.7.3 系統(tǒng)的接地 3609.7.4 電纜設計與鋪設 3629.7.5 PLC輸出端的保護 362本章小結 363思考題與練習題 363第10章 編程軟件及其使用10.1 編程軟件的初步使用 36410.1.1 計算機的配置要求 36410.1.2 軟件的安裝與卸載 36410.1.3 硬件安裝與拆卸 36510.1.4 參數設置 36610.1.5 與S7200建立通信 36710.2 編程軟件功能 36710.2.1 基本功能 36710.2.2 界面及各部分的功能 36710.2.3 工具欄 36910.2.4 瀏覽條中各部分的功能 37310.3 編 程37510.3.1 程序編輯器中使用的慣例 37510.3.2 建立程序 37610.4 調試及運行監(jiān)控 37910.4.1 S7200 PLC操作模式的選擇 38010.4.2 選擇掃描次數 38010.4.3 狀態(tài)表監(jiān)控和趨勢圖監(jiān)控 38010.4.3 運行模式下編輯應用程序 38210.4.4 程序監(jiān)控 383本章小結 383附錄A 實驗指導書A1 異步電動機可逆運行實驗 385A2 S7200 PLC編程軟件使用實驗 386A3 標準工業(yè)報警電路實驗 387A4 使用簡單設計法編制電動機順序啟停控制程序實驗 387A5 搶答器程序設計實驗 388A6 人行道按鈕控制交通燈程序設計實驗 389A7 使用順序功能圖編制電動機順序啟??刂瞥绦驅嶒? 391A8 PID程序設計實驗 391A9 S7200 PLC網絡通信實驗 392附錄B 課程設計和畢業(yè)設計課題素材指導B1 機械臂分揀裝置控制系統(tǒng)設計 394B2 PLC高速脈沖計數系統(tǒng)設計 395B3 PPI通信控制系統(tǒng)設計 395B4 雙恒壓供水控制系統(tǒng)設計 396B5 薄刀式分切壓痕機控制系統(tǒng)設計 397B6 電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)設計 398B7 S7200 PLC在小規(guī)模工業(yè)控制網絡中的應用 398附錄C S7200 PLC快速參考信息C1 S7200 PLC的CPU規(guī)范 400C2 S7200 PLC的CPU輸入規(guī)范 401C3 S7200 PLC的CPU輸出規(guī)范 402C4 S7200 PLC的CPU存儲器范圍和特性總匯 403C5 S7200 PLC指令系統(tǒng)速查表 405C6 CPU224外圍典型接線圖 407參考文獻
章節(jié)摘錄
插圖:
編輯推薦
《現代電氣控制及PLC應用技術(第2版)》是作者在第1版暢銷書的基礎上精心修訂和編寫而成的,相信它會是一本值得大家使用的教材?!冬F代電氣控制及PLC應用技術》可作為大專院校、高職高專的自動控制、電氣技術、機電一體化及相關專業(yè)的"電氣控制及可編程序控制器"或類似課程的教材,也可供有關工程技術人員參考使用;同時它也是廣大從事和電氣控制技術專業(yè)有關的電工和技術人員的一本很好的自學教材。
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