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文檔簡介

玉溪工業(yè)財(cái)貿(mào)學(xué)校玉溪高級技工學(xué)校

教案本

2009—2010學(xué)年上學(xué)期

校風(fēng):學(xué)進(jìn)業(yè)精

教風(fēng):言傳身教

學(xué)風(fēng):德技雙優(yōu)

科目:模擬電子

班級:08級機(jī)電一體化1、2班

教師:侯躍云

教案書寫要求

一、各任課教師在把握大綱、鉆研教材、了解學(xué)生的基礎(chǔ)上應(yīng)認(rèn)真編寫教案,教案

的編寫必須使用統(tǒng)一的備課本,教案的編寫至少要在課前一周完成。

二、編寫教案應(yīng)按要求寫出每章節(jié)授課的目的要求、重點(diǎn)難點(diǎn)、板書的規(guī)劃、教學(xué)

準(zhǔn)備、教學(xué)方法、圖示、小結(jié)、作業(yè)布置等,重點(diǎn)內(nèi)容須詳寫教案。授課結(jié)束應(yīng)及時(shí)填

寫課后心得進(jìn)行小結(jié)。

三、每學(xué)期第十周、第十九周教務(wù)處要對教案進(jìn)行檢查,并將檢查結(jié)果記入“教案

檢查情況登記表”。

課程表

--二四五

1—208機(jī)電一體化1班

3T08機(jī)電一體化2班08機(jī)電一體化1班

5—608機(jī)電一體化2班

教案檢查

檢查時(shí)間檢查結(jié)果教研室負(fù)責(zé)人簽字

教學(xué)進(jìn)度檢查

檢查時(shí)間完成情況備注教研室負(fù)責(zé)人簽字

學(xué)期授課計(jì)劃

1、對半導(dǎo)體器件各種性能參數(shù)的了解和掌握

學(xué)2、熟練的應(yīng)用電烙鐵對各種電子元器件的焊接

的3、掌握單相整流電路和濾波電路

求4、學(xué)會放大電路的應(yīng)用

點(diǎn)

學(xué)1、二極管和三極管的參數(shù)及特性

心2、電烙鐵的焊接

內(nèi)

容3、單相橋式整流電路

重4、共射極基本放大電路

點(diǎn)

、5、負(fù)反饋放大電路

運(yùn)

合1、理論課教學(xué)

學(xué)2、實(shí)驗(yàn)室與理論教學(xué)

的焊

電路

整流

橋式

單相

排1、

焊接

路的

大電

饋放

負(fù)反

2、

布置

作業(yè)

單兀

節(jié)或

(章、

內(nèi)容

教學(xué)

(節(jié))

課時(shí)

周次

—*

4

極管

體二

半導(dǎo)

4

極管

體三

半導(dǎo)

4

接材

與焊

工具

焊接

4

的使用

電烙鐵

4

與操

工藝

焊接

4

實(shí)訓(xùn)

技術(shù)

焊接

4

國慶放

4

實(shí)訓(xùn)

技術(shù)

焊接

4

電路

整流

單相

4

電路

濾波

4

考試

期中

十一

4

大電

本放

極基

共射

十二

4

大電

本放

極基

共射

十三

4

置電

式偏

分壓

十四

4

大電

饋放

負(fù)反

十五

4

大電

饋放

負(fù)反

十六

十七綜合電路實(shí)訓(xùn)4

十八綜合電路實(shí)訓(xùn)4

十九綜合電路實(shí)訓(xùn)4

二十期末考試4

備注:因?yàn)?8級機(jī)電一體化1、2班本學(xué)期安排9周的實(shí)訓(xùn),兩個(gè)班的實(shí)訓(xùn)時(shí)間不一致,

導(dǎo)致兩班的教學(xué)進(jìn)度不一樣。

第一章常用半導(dǎo)體

題目授課類型理論課

器件

1、了解半導(dǎo)體的基本知識

2、掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

教學(xué)目標(biāo)

3、理解二極管、晶體管的工作原理、特性及主要參數(shù)

4、掌握常用二極管、晶體管的檢測方法

1、掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

重點(diǎn)與難點(diǎn)2、理解二極管、晶體管的工作原理、特性及主要參數(shù)

3、掌握常用二極管、晶體管的檢測方法

第一講

講解要點(diǎn):

1、半導(dǎo)體的基本知識、本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體的本質(zhì)區(qū)別

2、2種雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。

3、PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?/p>

具體內(nèi)容:

一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

自然界中的各種物質(zhì)按其導(dǎo)電性能的不同可劃分為:導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介

于導(dǎo)體和絕緣體之間。常見的半導(dǎo)體材料是:硅(Si)和褚(Ge),它們都是+4價(jià)元素。硅的熱穩(wěn)定性比褚

好。

1、半導(dǎo)體的特點(diǎn)

(1)熱敏性:

(2)光敏性:

(3)摻雜性:

溫度、光照、是否摻入雜質(zhì)元素這三方面對半導(dǎo)體導(dǎo)電性能強(qiáng)弱影響很大。當(dāng)半導(dǎo)體溫度升高、光

照加強(qiáng)、摻入雜質(zhì)元素,其導(dǎo)電能力將大大增強(qiáng)。

2、本征半導(dǎo)體

半導(dǎo)體按其是否摻入雜質(zhì)來劃分,又可分為:本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的

半導(dǎo)體晶體稱為本征半導(dǎo)體。

(1)本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)及共價(jià)鍵

共價(jià)鍵內(nèi)的兩個(gè)電子由相鄰的原子各用一個(gè)價(jià)電子組成,稱為束縛電子。

圖1-1硅、錯(cuò)的原子結(jié)構(gòu)模型及共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)示意圖

(2)本征激發(fā)現(xiàn)象

當(dāng)溫度升高或受光照射時(shí),共價(jià)鍵中的價(jià)電子獲得足夠能量,從共價(jià)鍵中掙脫出來,變成自由電

子;同時(shí)在原共價(jià)鍵的相應(yīng)位置上留下一個(gè)空位,這個(gè)空位稱為空穴,電子-空穴對就形成了.

圖1-2本征激發(fā)產(chǎn)生電子一空穴對

3、雜質(zhì)半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中加入微量雜質(zhì),可使其導(dǎo)電性能顯著改變。根據(jù)摻入雜質(zhì)的性質(zhì)不同,雜質(zhì)半導(dǎo)體

分為兩類:電子型(N型)半導(dǎo)體和空穴型(P型)半導(dǎo)體。

(1)P型半導(dǎo)體一一摻入微量的三價(jià)元素(如硼)

圖1-3P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)

因此,+3價(jià)元素原子獲得一個(gè)電子,成為一個(gè)不能移動的負(fù)離子,而半導(dǎo)體仍然呈現(xiàn)電中性。

P型半導(dǎo)體的特點(diǎn):

①多數(shù)載流子為空穴。

②少數(shù)載流子為自由電子。

(2)N型半導(dǎo)體一一摻入微量的五價(jià)元素(如磷)

圖1-4N型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)

N型半導(dǎo)體的特點(diǎn):

①多子-自由電子。

②少子-空穴。

注意:雜質(zhì)半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子的濃度與摻雜濃度有關(guān);而少數(shù)載流子是因本征激發(fā)產(chǎn)生,因而

其濃度與摻雜無關(guān),只與溫度等激發(fā)因素有關(guān)。

二PN結(jié)

1、PN結(jié)的形成

圖1-5PN結(jié)的形成

2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

(1)外加正向電壓(正偏)一一導(dǎo)通

(2)外加反向電壓(反偏)----截止

圖1-6PN結(jié)的形成

[例]1、七兩個(gè)指示燈,哪一個(gè)可能發(fā)光?

解由電路圖可知,開關(guān)S閉合后,只有二極管%

正極電位高于負(fù)極電位,即處于正向?qū)顟B(tài),所以

圖[例]電路圖Hi指示燈發(fā)光。

3、PN結(jié)的反向擊穿特性

反向擊穿:當(dāng)PN結(jié)的反偏電壓增加到某一數(shù)值時(shí),反向電流急

劇增大的現(xiàn)象。

PN結(jié)的擊穿現(xiàn)象有下列兩類:

(1)熱擊穿:不可逆,應(yīng)避免。

(2)電擊穿:可逆,又分為雪崩擊穿和齊納擊穿。

三、小結(jié):

1、本征半導(dǎo)體中,電子與空穴總是成對出現(xiàn)。

2、雜質(zhì)半導(dǎo)體有:P型和N型。P型半導(dǎo)體中,多子是空穴,少

子是電子;N型半導(dǎo)體中,多子是電子,少子是空穴。

3、在P型和N型半導(dǎo)體交界處形成的空間電荷區(qū)就是PN結(jié),其主要特性是單向?qū)щ娦砸徽珜?dǎo)通,

反偏截止。

四、思考與練習(xí)

在題圖所示電路中,設(shè)二極管是理想二極管,判斷各二極管是導(dǎo)通還是截止?

并求ZAO=?

五、教學(xué)后記

1、學(xué)生的思想還沒有轉(zhuǎn)換

2、如果有條件結(jié)合多媒體教室觀看動畫教學(xué)效果會更好。

第二講

講解要點(diǎn):

1、介紹二極管的結(jié)構(gòu)、符號及伏安特性。

2、介紹二極管的主要參數(shù)及判別方法。

具體內(nèi)容:

一、二極管的結(jié)構(gòu)及其在電路中的代表符號

1、結(jié)構(gòu)與符號

圖1-8二極管的結(jié)構(gòu)與符號

2、分類

二極管按所用材料分:楮二極管、硅二極管,其中硅二極管的熱穩(wěn)定性比專者二極管的熱穩(wěn)定性要好

的多。

二極管按用途分:普通二極管、整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、光電二極管

二極管按其結(jié)構(gòu)的不同分:點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型3類。—O------〉~

二、二極管的伏安特性曲線電病表V

I、二極管的V-I特性硅管廠"力

伏安特性是指二極管兩端的

電壓u與流過二極管電流i的關(guān)系。

(1)正向特性

指二極管正偏時(shí)的V-I特性,如圖中曲線所示。

圖「9硅二極管的典型特性曲線

正向特點(diǎn):

①正向電壓較小時(shí),不足以使二極管導(dǎo)通,i=0,此時(shí)的V-I曲線對應(yīng)區(qū)域稱為死區(qū)。

②正向電壓逐漸增大,二極管開始導(dǎo)通,此時(shí)的電壓成為門坎電壓Uth。硅管:Uth,錯(cuò)管Uth。

③當(dāng)正向電壓繼續(xù)增大,二極管完全導(dǎo)通,導(dǎo)通后兩端電壓基本為定值,稱為二極管的正向?qū)▔?/p>

降VD。硅管:VD,錯(cuò)管:VD。

(2)反向特性

指二極管反偏時(shí)的V-I特性,如圖中曲線所示。

二極管外加反向電壓時(shí),反向電流很小(I^-Is),而且在相當(dāng)寬的反向電壓范圍內(nèi),反向電流幾

乎不變,因此,稱此電流值為二極管的反向飽和電流。

三、二極管的主要參數(shù)

1、二極管的直流參數(shù)

(1)最大整流電流IFM—允許通過二極管平均電流的最大值。正常工作時(shí)通過二極管的電流應(yīng)該小

于此值,否則,二極管可能會因過熱而損壞。

(2)最高反向工作電壓URM—允許加在二極管兩端反向電壓的最大值(一般情況下

WM=l/2t/BR),正常工作時(shí)二極管兩端所加電壓最大應(yīng)小于此值,否則,二極管將會反向擊穿損壞。

(3)反向電流IR

RD』|一

(4)直流電阻RD:I

2、二極管的交流參數(shù)

(1)交流電阻rd

交流電阻人是工作點(diǎn)Q附近電壓與電流的變化量之比,即:

Aw

(2)結(jié)電容A?

PN結(jié)的結(jié)電容。由兩部分組成:勢壘電容CB和擴(kuò)散電容CDo

①勢壘電容CB勢壘電容的影響主要表現(xiàn)在反向偏置狀態(tài)時(shí)。

②擴(kuò)散電容CD

該等效電容是由載流子的擴(kuò)散運(yùn)動隨外電壓的變化引起的。

(3)最高工作頻率加

二極管的最高工作頻率加主要由結(jié)電容的大小來決定。若工作頻率超過了最高工作頻率亦4,則二

極管的單向?qū)щ娦宰儔摹?/p>

四、二極管的命名

二極管的種類繁多,國內(nèi)外都采用各自的命名方法加以區(qū)別。我國國產(chǎn)半導(dǎo)體器件的命名方法采用

國家GB249-74標(biāo)準(zhǔn)。

第一部分(數(shù)字)第二部分(拼音)第三部分(拼音)第四部分(數(shù)字)第五部分(拼音)

電極數(shù)材料和極性類型

符號意義符號意義符號意義

2二極管AN型楮材料P普通管

BP型楮材料W穩(wěn)壓管

CN型硅材料Z整流管規(guī)格號

序號(表示反向峰值

DP型硅材料U光電管電壓的檔次)

K開關(guān)管

C參量管

L整流堆

S隧道管

半導(dǎo)體的型號由5部分組成,其型號組成部分及各部分的表示符號和其意義見附錄一。如2Ap6,“2”

表示電極數(shù)為2,“A”表示N型褚材料,“P”表示普通管,“6”表示序號。

五、二極管的檢測與判別

1、測量步驟:

a、將萬用表置于七斗-檔

b、將萬用表兩表筆分別接于二極管兩端,測出數(shù)值VI

c、對調(diào)表筆,再次測出數(shù)值V2

結(jié)論:有數(shù)值顯示時(shí)稱“小”,無數(shù)值顯示稱“大”

2、性能判別:

a、若兩次測量時(shí),數(shù)值“一大一小”,則表明二極管是好的

b、若兩次都為“大”,表明二極管內(nèi)部斷路

c、若兩次都為“小”,表明二極管內(nèi)部短路

3、極性判別:

當(dāng)測得小值時(shí),紅表筆鎖接端是正極,反之則是負(fù)極

六、小結(jié):

1、二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與符號。

2、二極管的V-I特性。

3、二極管的主要參數(shù)。

4、二極管的檢測與判別方法。

七、思考與練習(xí)

如下圖所示,a圖為硅二極管,b圖為錯(cuò)二極管,分別求出電壓UAB。

a)b)

八、教學(xué)后記

1、通過兩講,學(xué)生開始有所接受,逐漸轉(zhuǎn)入正常。

2、通過實(shí)例,實(shí)際操作讓學(xué)生更加的感興趣。

第三講

講解要點(diǎn):

1、介紹三極管的結(jié)構(gòu)、符號及工作原理。

2、介紹三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動規(guī)律及電流分配關(guān)系。

3、介紹三極管的輸入、輸出特性曲線。

4、介紹三極管的主要參數(shù)、檢測方法

具體內(nèi)容:

一、三極管的基本結(jié)構(gòu)

1、結(jié)構(gòu)與符號

它是通過一定的制作工藝,將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件,兩個(gè)PN結(jié)相互作用,使三極管成為一

個(gè)具有控制電流作用的半導(dǎo)體器件。三極管可以用來放大微弱的信號和作為無觸點(diǎn)開關(guān)。

圖2—1三極管的結(jié)構(gòu)與符號

2、三極管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

三極管制作時(shí),通常它們的基區(qū)做得很薄,且摻雜濃度低;發(fā)射區(qū)的雜質(zhì)濃度則很高;集電區(qū)的面

積則比發(fā)射區(qū)做得大。

3、三極管的分類

按材料可分為:硅管和錯(cuò)管兩類。

按工作頻率高低可分為:低頻管(3MHz以下)和高頻管(3MHz以上)兩類。

按功率分為:大、中、小功率等。

根據(jù)特殊性能要求,分為開關(guān)管、低噪聲管、高反壓管等等。

4、三極管的常見外形介紹

二、三極管的工作條件和基本組態(tài)

1、三極管的工作條件(工作在放大狀態(tài))

內(nèi)部條件:發(fā)射區(qū)摻雜濃度高,基區(qū)摻雜濃度低且很薄,集電結(jié)面積大。

外部條件:外加電壓使發(fā)射結(jié)處于正向偏置,集電結(jié)處于反向偏置。

2、三極管的工作組態(tài)

按信號輸入和輸出回路公共端的不同,放大電路有3種不同的組態(tài)。

圖2—2放大電路的3種基本組態(tài)

三、管的電流分配關(guān)系和電流放大作用

1、晶體管的工作電壓

發(fā)射結(jié)加正向電壓,集電結(jié)加反向電壓。

a)b)

圖1-11晶體管的工作電壓

a)NPN型b)PNP型

2、三極管的電流放大作用

三極管放大電路放大的對象是變化量。通過實(shí)際測量可知和ale的比值為一定值,該定值為共

發(fā)射極交流放大系數(shù),即B

3、三極管的電流分配關(guān)系

(1)1c與IE的關(guān)系

a-

(2)Ic與IB的關(guān)系

B稱為共發(fā)射極直流電流放大系數(shù),一般在20—200之間。

8稱為共發(fā)射極交流電流放大系數(shù),8大小和B近似,一般統(tǒng)一用B表示。

(3)三極電流間的關(guān)系

晶體管三個(gè)電極的電流關(guān)系為:

IE=IB+IC

由上式可知IE最大,Ic其次,IB最小

四、三極管的伏安特性曲線

三極管的特性曲線分輸入特性曲線和輸出特性曲線兩部分。它們可以通過晶體管特性圖示儀測得,

也可以用實(shí)驗(yàn)的方法測繪。實(shí)驗(yàn)電路如圖2—5所示:

圖2—5晶體三極管特性測試電路

1、輸入特性曲線

(1)當(dāng)UCE<1V時(shí)

三極管的發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正偏,此時(shí)的三極管相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)的并聯(lián),曲線與二極管相似,

所以增大UCE時(shí),輸入曲線明顯右移。

(2)當(dāng)UCE'IV時(shí)

發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏,此時(shí)再繼續(xù)增大UCE特性曲線右移不明顯,不同的UCE輸入曲線幾

乎重合O

2、輸出特性曲線

圖2—6三極管的特性曲線

(1)放大區(qū)

工作條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。

工作特點(diǎn):

①基極盲流的控制作用,即:

B=Alc/AIB

②恒流性特性,即加一定時(shí),ic基本不隨MCE變化。

注意:晶體管有三種工作狀態(tài),不同的電子電路中晶體管的工作狀態(tài)不同。在模擬電子電路中晶體

管大多工作在放大狀態(tài),作為放大管使用;在數(shù)字電子電路中晶體管工作在飽和及截止?fàn)顟B(tài),作為開關(guān)

管使用。

(2)截止區(qū)

工作條件:發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏。

工作特點(diǎn):

①基極電流,B=0,集電極電流,C很小,此時(shí),C=1CE0as。。

②集電極和發(fā)射極之間電阻很大,相當(dāng)于開關(guān)斷開。

(3)飽和區(qū)

工作條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏。

工作特點(diǎn):

①記幾乎不隨帝變化,MCE略有增加,,C迅速上升。

②UcE很小,稱之為飽和電壓,用UcES表不。

硅管:UcES

褚管:UcES

③由于發(fā)射結(jié)正偏,故硅管UBE,錯(cuò)管UBE

(此特點(diǎn)在放大區(qū)同樣具有)

非線性區(qū):飽和區(qū)和截止區(qū)。對應(yīng)的工作狀態(tài)叫飽和狀態(tài)與截止?fàn)顟B(tài),三極管工作在這兩個(gè)區(qū)的特

性稱為三極管的開關(guān)特性。

線性區(qū):放大區(qū),對應(yīng)的工作狀態(tài)叫放大狀態(tài)。

五、三極管的主要參數(shù)

1、放大倍數(shù)_

(1)直流電流放大系數(shù)B或瓦。

(2)交流電流放大系數(shù)B或a。

2、極間飽和電流

(1)基極反向飽和電流IcBOo

(2)穿透電流IcEOo

3、極限參數(shù)

(1)集電極最大允許電流ICM。

(2)集電極最大允許耗散功率PCM?

Pc=IcUcE

(3)反向擊穿電壓U(BR)CBO、u(BR)CEO、U(BR)EBO°

一般情況下,U(BR)EBO〈U(BR)CEOCEOVUU(BR)CBOO且極少發(fā)生U<BR,CBO擊穿現(xiàn)象,所以在選

擇最大工作極限電壓時(shí)參考擊穿電壓U(BR)CEOo

圖2—7三極管的安全工作區(qū)

4、溫度對三極管參數(shù)的影響

(1)對IEBO的影響

TtfICBOf

(2)對B的影響

Tt一Bt

(3)對發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓UBE的影響

Tt-UBEI

六、三極管的命名與檢測

三極管的命名方法,采用GB249—74標(biāo)準(zhǔn)。

第二部分(拼音)第三部分(拼音)第四部分(數(shù)字)第五部分(拼音)

第一部分(數(shù)字)

電,及數(shù)材料和極性類型

符號意義符號意義號意義

3晶體管APNP型鑄材料X低頻小功率管

BNPN型鑄材料G高頻小功率管

序號規(guī)格號

CPNP型硅材料D低頻大功率管

DNPN型硅材料A高頻大功率管

K開關(guān)管

七、三極管的檢測與判別

測量步驟:

a、將萬用表置于TH檔

b、假設(shè)三極管一極為基極

c、用萬用表一支表筆置于假設(shè)基極上,另一支表筆分別置于另外兩極,測出數(shù)值VI、V2o

d、調(diào)換表筆,按上述方法測量出V3、V4o

結(jié)論:

a、滿足兩大兩小,可以得出這個(gè)假設(shè)極就是基極。(否則重新假設(shè)一支管腳)

b、判斷出基極后,將紅表筆置于基極,黑表筆置于另外兩只腳,顯示為小值,則所測管為NPN

型.;若顯示為大值,則所測管型為PNP型。

判斷c、e極(當(dāng)基極確定后):

方法一:

用紅表筆搭在基極,分別測另外兩只管腳的正向電壓值,微小的一極為c極,微大的一極為e極。

方法二:

a、將萬用表置于hFE檔

b、將三極管的基極插入b孔,另外兩極插入c、e孔

c、對調(diào)c、e

結(jié)論:

數(shù)值較大的那次插入正確,對號判別c、eo

八、小結(jié):

1、三極管的結(jié)構(gòu)、類型及符號。

2、三極管的電流分配關(guān)系。

3、三極管工作在放大狀態(tài)的內(nèi)部、外部工作條件。

4、三極管的輸入輸出特性曲線。

5、'三極管工作在三個(gè)工作區(qū)的條件、特點(diǎn)。

6、三極管的幾個(gè)主要參數(shù)。

7、三極管的檢測方法。

九、思考與練習(xí)

測得工作在放大狀態(tài)的某晶體管,其電流如題圖「2所示,在圖中標(biāo)出各管的管腳

極性,并說明晶體管是NPN型還是PNP型?

十、教學(xué)后記

1、通過對二極管的學(xué)習(xí),學(xué)生來學(xué)習(xí)三極管就很好上手。

2、老師在講課的時(shí)候以特別的容易跟學(xué)生講清楚。

3、存在有學(xué)生不注意聽講和老師對每一個(gè)知識點(diǎn)沒有更深入的講解。

第二章電子制作技用;里米刑超;里

題目術(shù)基本知識授課類型理論課

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