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1、先全選,進(jìn)行頁(yè)面設(shè)置最終電子稿以班級(jí)為單位由學(xué)委收齊。每個(gè)人的word文檔名稱格式為班級(jí)-姓名-學(xué)號(hào)。例如:08機(jī)電1班-李明-200800021。2鄭州科技學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)固定內(nèi)容為宋體3號(hào)所填內(nèi)容為黑體3號(hào)題 目 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 院 (系) 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 4號(hào)黑體目 錄3號(hào)黑體(空1行)1 課程設(shè)計(jì)的目的14號(hào)宋體加粗2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求12.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1頁(yè)碼5號(hào)Times new Roman字體,右對(duì)齊2.2 設(shè)計(jì)要求13 設(shè)計(jì)方案與論證23.1 方案選擇與論證23.2 報(bào)警器的原理方框圖24 設(shè)計(jì)原理與功能說明34.1 元器件選用原理34.

2、2 總體電路圖85 單元電路設(shè)計(jì)95.1 多諧振蕩電路95.2 音樂芯片和揚(yáng)聲器105.3 電源及開關(guān)的組成116 硬件的制作與調(diào)試126.1 電烙鐵的使用126.2 電子產(chǎn)品的調(diào)試與仿真137 總結(jié)137.1 實(shí)訓(xùn)報(bào)告137.2 安裝與使用14參考文獻(xiàn)16附錄一:總體電路原理圖17附錄二:元器件清單18一級(jí)標(biāo)題為3號(hào)黑體左頂格1 課程設(shè)計(jì)的目的 通過理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問題,鞏固和運(yùn)用在模擬電子技術(shù)中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能,掌握常用模擬電路的一般設(shè)計(jì)方法,提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力,為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。1、學(xué)習(xí)磁控閃光防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)方法;2、研

3、究磁控閃光防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)方案;3、掌握音樂芯片的原理和振蕩電路的原理;4、掌握三極管管腳極性的判斷方法;5、熟悉電烙鐵的使用方法。二級(jí)標(biāo)題為1.1,1.2,1.3,小3號(hào)黑體2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求正文部分:文字小4號(hào),中文宋體;英文和數(shù)字Times New Roman 1.5倍行距2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用磁控原理制成的磁控報(bào)警器。2.2 設(shè)計(jì)要求應(yīng)用磁控原理和多諧振蕩器的結(jié)構(gòu)知識(shí)確定原件的安裝方式,電阻采用臥式安裝,其他元件采用立式安裝。該裝置可用于倉(cāng)庫(kù)、辦公室和其它場(chǎng)所作防盜器之用。當(dāng)有“不速之客”撬開門時(shí),該裝置能及時(shí)閃光報(bào)警來提醒家人,可防止家庭財(cái)產(chǎn)丟失。把制作好的裝置固定在門框

4、上,調(diào)整好他們的間隙,當(dāng)門關(guān)上狀態(tài)不報(bào)警,門打開后立即閃光報(bào)警。3 設(shè)計(jì)方案與論證3.1 方案選擇與論證 防盜報(bào)警器的關(guān)鍵部分是報(bào)警控制電路,由控制電路控制聲、光報(bào)警信號(hào)的產(chǎn)生。下面列出兩種方案: 方案一:采用運(yùn)算放大器進(jìn)行控制。運(yùn)算放大器可將由傳感器獲得的微弱信號(hào)進(jìn)行放大,從而使電路發(fā)出聲、光等報(bào)警信號(hào)。正常情況下,運(yùn)算放大器不工作,直到有信號(hào)時(shí)才工作,將信號(hào)放大后送入NE555時(shí)基電路和阻容組件組成音調(diào)振蕩器,輸出音頻信號(hào)使揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警。傳感器可采用壓力傳感器。實(shí)現(xiàn)方法,可將壓力傳感器裝在門或窗戶等處。 此方案需要使用運(yùn)算放大器,使電路變得復(fù)雜。而且,目前市場(chǎng)上很難買到運(yùn)算放大器。此外,

5、運(yùn)算放大器的價(jià)格比普通組件都要貴,這也增加了設(shè)計(jì)成本。 方案二:采用三極管與可控硅進(jìn)行控制,無偷盜情況時(shí),使三極管處在截止?fàn)顟B(tài),則被控器的聲、光信號(hào)產(chǎn)生電路不工作;一旦有偷盜情況,立即使三極管導(dǎo)通,被控器的聲、光信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生聲、光報(bào)警信號(hào),呼叫值班人員采取相應(yīng)措施。電網(wǎng)正常供電時(shí),通過電源變壓器降壓后經(jīng)整流、濾波及穩(wěn)壓得報(bào)警器所需直流電壓,為防止電網(wǎng)停電,在控制器的輸入端設(shè)置有備用直流電源,保證報(bào)警器在停電時(shí)能持續(xù)正常工作。與方案一相比,方案二有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。主要在于其電路簡(jiǎn)單,更實(shí)用,設(shè)計(jì)成本也比較低。市場(chǎng)上也有好多類似的報(bào)警器產(chǎn)品。此次課程設(shè)計(jì),我采用的正是第二種方案。3.2 報(bào)警器的

6、原理方框圖多諧振蕩器四聲報(bào)警器聲和光電磁控制設(shè)置圖中中文5號(hào)宋體,英文數(shù)字5號(hào)Times New Roman 如圖3-1圖號(hào)表示第3章第1個(gè)圖。在圖下,小4號(hào)宋體圖3-1 電路原理方框圖(空一行)該電路包含四個(gè)組成部分(如圖3-1所示),分別是電磁控制設(shè)置,多諧振蕩器,四聲報(bào)警器和顯示部分。用微電子技術(shù)制成的集成電路IC儲(chǔ)存了四種聲音,通過改變兩個(gè)控制端的高,低電平可獲得不同的聲音。此電路由二個(gè)部分組成,即多諧振蕩器和四聲報(bào)警器。VT1,VT2主要構(gòu)成多諧振蕩器,通電后VD1,VD2交替閃光。四聲報(bào)警器同樣通電后,輸出的報(bào)警信號(hào)經(jīng)VT3放大,推動(dòng)揚(yáng)聲器工作,從而產(chǎn)生響亮的報(bào)警器。當(dāng)小磁鐵靠近“

7、干簧管”時(shí)報(bào)警器不發(fā)聲,光;而磁鐵塊一旦遠(yuǎn)離報(bào)警器即以聲,光方式報(bào)警;這就構(gòu)成帶閃光的防盜報(bào)警4 設(shè)計(jì)原理與功能說明4.1 元器件選用原理 1. 音樂芯片CK-9561是專為玩具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的小功率大規(guī)模集成電路,采用黑膠簡(jiǎn)易封裝。它可以向外輸出固定存儲(chǔ)的樂曲或模擬聲信號(hào)。樂曲信號(hào)可以在報(bào)警器中作為呼叫聲,而模擬聲信號(hào)則可作為報(bào)警信號(hào)使用。電路包括:振蕩器、抑制器、拾振器、地址計(jì)數(shù)器、只讀存儲(chǔ)器和音調(diào)發(fā)生器等電路。觸發(fā)端2 接地 輸出 觸發(fā)端1 電源正極 圖4-1 CK-9561集成電路表題在表上,小4號(hào)宋體,與圖的編號(hào)方法相同按照它內(nèi)部固化的程序,可產(chǎn)生四種音響效果,即機(jī)槍聲、警笛聲、救護(hù)車聲和

8、消防車聲。這四種聲響效果就是通過它的兩個(gè)觸發(fā)端:SEL1、SEL2的四種組合發(fā)出的。各聲音的產(chǎn)生如表4-1所示:表4-1 SEL1、SEL2的四種組合聲響效果表內(nèi)文字5號(hào),分別用宋體和Times New Roman模擬聲種類選聲端SEL1選聲端SEL2機(jī)槍聲空VDD警車聲空空救護(hù)車聲VSS空消防車聲VDD空(空1行)具體實(shí)現(xiàn)方法:將開關(guān)S1接選聲端SEL1,開關(guān)S2接選聲端SEL2。S1可撥三個(gè)檔,撥到中間檔相當(dāng)于懸空,其余左右兩檔分別接VSS(高電平)和VDD(低電平)。開關(guān)S2一端接選聲端SEL2,一端接VDD(高電平)。當(dāng)S2閉合時(shí),S1調(diào)中間檔,即發(fā)出機(jī)關(guān)槍聲;當(dāng)S2斷開時(shí),相當(dāng)于S2

9、懸空,S1分別調(diào)至三個(gè)檔,即可發(fā)出警車聲、救護(hù)車聲、消防車聲。 CK-9561集成電路在使用時(shí)還需在外部連接一只電阻,用來決定內(nèi)部時(shí)鐘振蕩頻率。所選用的電阻阻值越低,振蕩頻率越高,所發(fā)出的聲響音調(diào)也越高。在一般情況下,選用270千歐的電阻可兼顧四種聲響。本報(bào)警器選用一只最大阻值為20千歐的滑動(dòng)變阻器和一只250千歐的電阻串聯(lián),兼顧四種聲響。 2. 元器件選擇IC選用KD9561型四聲報(bào)警集成電路芯片,它采用黑膠封裝形式制作在一塊尺寸為35×llmm的小印刷電路板上,并留有外接功率放大三極管和振蕩電阻的焊接插孔,控制端l、2分別接不同的電位的時(shí)候,可以產(chǎn)生不同的四種聲音,其具體接線法見

10、表4-2所示。表4-2 四種不同聲音控制端S1控制端S2聲音效果懸空懸空警車聲接高電平懸空救火車聲接低電平懸空救護(hù)車聲懸空接高電平機(jī)關(guān)槍聲 3. 揚(yáng)聲器的選擇及參數(shù)揚(yáng)聲器是本電路中重要的元器件之一。它是一種能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音或?qū)⒙曇艮D(zhuǎn)換為電信號(hào)的換能器件,這種器件能完成電能和聲能的相互轉(zhuǎn)換。 (1)揚(yáng)聲器的種類 揚(yáng)聲器種類繁多,但最常用的是動(dòng)圈式揚(yáng)聲器(又稱電動(dòng)式)。而動(dòng)圈式揚(yáng)聲器又分為內(nèi)磁式和外磁式,因?yàn)橥獯攀奖阋?,所有本款?bào)警器選用外磁式的揚(yáng)聲器。其組成有:紙盆、折環(huán)、音圈、盆架、防塵罩、音調(diào)、磁鐵、導(dǎo)磁夾板、場(chǎng)心柱等。 (2)揚(yáng)聲器功率 、阻抗的選擇揚(yáng)聲器在電路圖中的符號(hào)很形象(見圖2

11、3)。揚(yáng)聲器上一般都標(biāo)有標(biāo)稱功率和標(biāo)稱阻抗值。本報(bào)警器選用了功率為04W,阻抗值為8的揚(yáng)聲器。一般認(rèn)為揚(yáng)聲器的口徑大,標(biāo)稱功率也大。見圖24,本報(bào)警器選用的揚(yáng)聲器尺寸為:32mm,H:4.5mm,d:21mm。 在使用時(shí),輸入功率最好不要超過標(biāo)稱功率太多,以防損壞。萬用表R1電阻檔測(cè)試揚(yáng)聲器,若有咯咯聲發(fā)出說明基本上能用。測(cè)出的電阻值是直流電阻值,比標(biāo)稱阻抗值要小,是正?,F(xiàn)象。 (3)揚(yáng)聲器的工作原理當(dāng)有音頻電流通過音圈時(shí),音圈產(chǎn)生隨音頻電流而變化的磁場(chǎng),在永久磁鐵的磁場(chǎng)中時(shí)而吸引時(shí)而排斥,帶動(dòng)紙盆振動(dòng)發(fā)出聲音。 4. 三極管的選用 晶體管是由兩個(gè)相距很近、有一定聯(lián)系的背靠背的PN結(jié),外加電極

12、、管殼封裝而成。由于兩個(gè)PN結(jié)在一定條件下,它們之間的載流子運(yùn)動(dòng)是相互影響的,因而它具有電流放大作用。 本報(bào)警器選用兩個(gè)NPN型硅管VT1、VT2,制作時(shí)需判斷三極管管腳的極性。NPN型管判斷管腳極性的方法是:(1)先判斷基極的極性:假設(shè)晶體管的某一管腳為基極,將萬用表轉(zhuǎn)換開關(guān)置于電阻檔“R×1K”或“R×100”,用萬用表黑筆接觸該極,用紅筆分別觸及剩下的兩個(gè)管腳。若兩次測(cè)量的電阻值都很小,則說明表內(nèi)電源對(duì)晶體三極管的兩個(gè)PN結(jié)是正偏,假設(shè)的管腳為基極,且該管為NPN型管。要想進(jìn)一步確定兩個(gè)PN結(jié)的質(zhì)量,可用紅筆接觸該管腳,用黑筆分別觸及另外兩管腳,兩次測(cè)得的電阻均很大(

13、幾十千歐至幾百千歐),則可確認(rèn)前面的判斷是正確的。(2)集電極與發(fā)射極的判別:將萬用表的紅、黑表筆分別接觸基極以外的兩管腳,并準(zhǔn)備一支100K的固定電阻。若被檢測(cè)的是NPN型管,假設(shè)基極之外的任一管腳為集電極,用萬用表的黑表筆接觸該極,用紅表筆觸及剩余管腳,同時(shí)用100K電阻跨接于黑表筆與基極之間,如圖25所示。觀察表針的讀數(shù),可獲得一電阻值R1。然后交換表筆,100K電阻仍然跨接于黑表筆與基極之間,同樣得到又一電阻值R2。比較兩次測(cè)得的阻值,若R1R2,則假設(shè)的管腳為集電極。若R1>R2,則假設(shè)的管腳不是集電極而是發(fā)射集。由此可推出第三個(gè)管腳的極性??傊?,用上述方法辨別(100K電阻一

14、直跨接于黑表筆與基極之間)管腳,測(cè)得的阻值較小的一次,黑表筆對(duì)應(yīng)的是集電極c,紅表筆對(duì)應(yīng)的則是發(fā)射極e。在測(cè)試中,如果檢測(cè)者身邊沒有100K的電阻,也可以用潮濕的手指捏住集電極與基極之間,利用人體電阻代替100K電阻的作用,也可作出相應(yīng)的判斷。圖4-2 用萬用表測(cè)三極管的極性連接三極管時(shí),必須滿足三極管的放大條件:Je正偏UBE>0,Jc反偏UBC<0。在三極管Je正偏、Jc反偏的條件下,處在放大狀態(tài)的NPN型管,不論采用哪種連接方法,均為集電極電位最高,發(fā)射極電位最低,而基極電位稍高于發(fā)射極電位。因此,對(duì)NPN型管的放大條件又可寫成UC>UB>UE。4.2 總體電路圖

15、1. 電路的工作原理本電路由三個(gè)部分組成:VT1、VT2等元件組成的雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器,IC為四聲報(bào)警器音樂芯片,VT4、干簧管等元件組成的磁控電路。電路原理圖見下圖,電源開關(guān)k1打開后,如果磁鐵靠近于簧管CH,則干簧管GH處于閉合狀態(tài),VT4的發(fā)射極和基極短路,VT4處于截止?fàn)顟B(tài),相當(dāng)于開關(guān)斷開,則多諧振蕩器和四聲報(bào)警器沒能提供電源而不工作;當(dāng)磁鐵離開干簧管CH,則干簧管CH處于斷開狀態(tài),VT4處于飽和狀態(tài),相當(dāng)于開關(guān)閉合,則多諧振蕩器和四聲報(bào)警器得電而工作,即開始“閃光”和“報(bào)警”。 四聲報(bào)警器采用KD9561芯片,開關(guān)K2是四檔開關(guān),處于不同檔位,可以分別產(chǎn)生警車聲、救護(hù)車聲、救火車聲、機(jī)

16、關(guān)槍聲,實(shí)現(xiàn)聲音選擇。三極管VT3采用9013三極管,用來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的工作,R3是KD9561芯片的外接振蕩電阻,用來控制聲音的頻率,這里采用的是200K。 VT1、VT2等元?dú)饧M成多諧振蕩器,電路工作時(shí)使LED1、LED2交替閃光,改變Cl、C2可以控制閃光的頻率。圖4-3 電路原理圖5 單元電路設(shè)計(jì)5.1 多諧振蕩電路圖5-1 多諧振蕩電路多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器,也稱為矩形波發(fā)生器。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài),只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。利用深度反饋,通過阻容耦合使兩個(gè)電子器件交替導(dǎo)通與截止,從而自激產(chǎn)生方波輸出,使VT1、VT2交替發(fā)光。 工作原理 1. 正反饋VT1飽和瞬間,C1兩端電

17、壓由正突變到接近于零,迫使VT2的基極電位VB2瞬間接近于負(fù)VC1,于是VT2可靠截止。 2. 第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài) C1放電: C2充電: 翻轉(zhuǎn):當(dāng)VB2隨著C1放電而升高到+0.5V時(shí),VT2開始導(dǎo)通,通過正反饋VT1截止,VT2飽和。 第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài) C2放電: C1充電:不斷循環(huán)往復(fù),便形成了自激振蕩,發(fā)光二級(jí)管便會(huì)交替發(fā)光。5.2 音樂芯片和揚(yáng)聲器圖5-2 音樂芯片和揚(yáng)聲器電路用微電子技術(shù)集成的集成電路IC儲(chǔ)存了四種聲音:消防車、聲警車、聲機(jī)槍聲和救護(hù)車聲,通過改變兩個(gè)控制端的高、低電平可獲得不同的聲音。四聲報(bào)警器得電后輸出的報(bào)警信號(hào)經(jīng)過VT3的放大,推動(dòng)揚(yáng)聲器BL工作,從而產(chǎn)生響亮的報(bào)警聲。

18、比標(biāo)稱阻抗值要小,是正?,F(xiàn)象。 揚(yáng)聲器的工作原理當(dāng)有音頻電流通過音圈時(shí),音圈產(chǎn)生隨音頻電流而變化的磁場(chǎng),在永久磁鐵的磁場(chǎng)中時(shí)而吸引時(shí)而排斥,帶動(dòng)紙盆振動(dòng)發(fā)出聲音。5.3 電源及開關(guān)的組成圖5-7 電源及開關(guān)電路開關(guān)K控制主干路的導(dǎo)通與關(guān)斷,干簧管GH相當(dāng)于一個(gè)常開開關(guān),當(dāng)磁鐵靠近干簧管GH時(shí)開關(guān)閉合,PNP型三極管VT4的基極電位下降,電流通過電阻R4直接接地,VBE幾乎近似為零,VT4處于截止?fàn)顟B(tài)。這時(shí),PNP型二極管VD1、VD2因失去VT4集電極的電流而處于截止?fàn)顟B(tài),音樂芯片也不能正常工作。當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離干簧管GH時(shí)開關(guān)斷開,此時(shí)三極管VT4正常工作,該電路能正常工作。6 硬件的制作與調(diào)試6

19、.1 電烙鐵的使用 1、焊接的注意事項(xiàng)良好的焊接是實(shí)驗(yàn)成功的重要保證;反過來說,焊接不良,往往會(huì)使實(shí)驗(yàn)失敗,甚至損毀元器件。雖然焊接技術(shù)并不復(fù)雜,但如果認(rèn)為它操作簡(jiǎn)單而掉以輕心,也會(huì)造成種種不良后果。所以應(yīng)注意以下幾點(diǎn): (1)電烙鐵焊接音樂集成芯片的時(shí)候,一定要等電烙鐵加熱后,拔掉電源插頭,用電烙鐵的余熱焊。否則,溫度過高的焊接,會(huì)燙壞音樂芯片。 (2)焊接揚(yáng)聲器的時(shí)候,一定要將連接電源正、負(fù)極的導(dǎo)線分別焊接在揚(yáng)聲器標(biāo)有“”、“”符號(hào)的一端。揚(yáng)聲器的下方還有兩個(gè)類似焊點(diǎn)的地方,如果錯(cuò)將導(dǎo)線焊在那兒,揚(yáng)聲器就會(huì)損壞,不能使用了。 (3)烙鐵使用日久后,烙鐵頭容易被“燒死”,即在表面出現(xiàn)一層黑色

20、氧化物,而且變得凹凸不平?!盁馈钡睦予F頭很難熔化和沾取焊錫,需用銼刀將它重新挫亮。盡量使用市場(chǎng)上出售的空心焊錫絲,它是將焊錫做成直徑24毫米的細(xì)管狀,在管內(nèi)裝進(jìn)松香粉。使用這種焊錫絲,能保護(hù)烙鐵頭不易被“燒死”。 (4)使用電烙鐵一定要注意安全,使用前用萬用表測(cè)一下電烙鐵電源插頭兩端的電阻是否為正常值。正常時(shí)20瓦烙鐵的電阻約2000歐,45瓦的為1000歐,75瓦的為600歐,100瓦的約500歐。電源插頭與電烙鐵外殼、烙鐵頭之間的電阻應(yīng)接近無窮大,否則說明這把電烙鐵漏電,不能使用。 2、電路的連接在連接電路的時(shí)候,要嚴(yán)格按照電路圖連接電路,也要注意烙鐵與電路板接觸的時(shí)間,不要燒壞電路板。

21、并在聯(lián)好電路以后進(jìn)行測(cè)量。即使發(fā)現(xiàn)問題與改正。6.2 電子產(chǎn)品的調(diào)試與仿真圖6-1 仿真圖因?yàn)樵诜抡孳浖袥]有找到音樂芯片,所以只能仿真多諧振蕩這一部分。當(dāng)用multisim進(jìn)行仿真時(shí)按下開關(guān),兩個(gè)發(fā)光二極管交替發(fā)光,既證明所設(shè)計(jì)的電路 這部分是成功的。由圖6-1中可以看出,在允許誤差范圍內(nèi),仿真成功。7 總結(jié) 經(jīng)過一周左右的課程設(shè)計(jì)終于要畫上一個(gè)完美的句號(hào)?;匚哆@個(gè)過程,確實(shí)充滿著酸甜苦辣。設(shè)計(jì)的過程并非一帆風(fēng)順,遇到了許多困難,但我們努力解決。通過一周的課程設(shè)計(jì),我學(xué)到了許多,這讓我擁有了一次運(yùn)用我所學(xué)模電知識(shí)的機(jī)會(huì)。 在課程設(shè)計(jì)開始階段,遇到的問題比較多。通過查找資料,我開始漸漸了解防盜報(bào)警器電路的原理,設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。防盜報(bào)警器的種類繁多,技術(shù)含量與復(fù)雜程度也各不相同。我通過了解了各種類型的報(bào)警器電路的原理,然后開始考慮自己應(yīng)該設(shè)計(jì)何種類型的報(bào)警器。據(jù)課題要求,應(yīng)該是設(shè)計(jì)一種開路式報(bào)警器。這也是眾多報(bào)警器中比較簡(jiǎn)單的一種。考慮到我所學(xué)的知識(shí)有限,難以設(shè)計(jì)復(fù)雜的報(bào)警器電路,最終決定設(shè)計(jì)通過三極管控制的報(bào)警器電路。在設(shè)計(jì)過程中,我參考了網(wǎng)上的一些報(bào)警器電路及其他資料。通過設(shè)計(jì)、查找資料,我了解了一些以前未學(xué)過的元件。如三極管。CL9561音樂芯片與揚(yáng)聲

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