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文檔簡介

第十章并行接口技術

內(nèi)容摘要:★詳細介紹通用、可編程并行接口芯片8255A和定時/計數(shù)器

8253-5芯片★通過可編程芯片的學習,認識接口的內(nèi)部結構及功能特點★在學習這些芯片的過程中,掌握接口技術及編程的技巧以及它們的應用方法。學習要點:★并行8255A芯片內(nèi)部結構、三種工作方式、控制字和狀態(tài)字★定時/計數(shù)器8253計數(shù)器結構、六種工作方式特點和應用10.1概述

一、并行通信:是把一個字符的八位用8條數(shù)據(jù)線同時進行傳遞

★優(yōu)點:傳輸速度快,信息率高

★缺點:傳輸距離短,所需的電纜多

☆常用在傳送距離較短和數(shù)據(jù)傳輸率較高的場合二、并行接口:實現(xiàn)并行通信的接口電路稱為并行接口

1.單通道并行接口,只具有一個信息傳輸?shù)耐ǖ?/p>

★單通道輸入接口

★單通道輸出接口

★單通道輸入/輸出接口(分時)

2.雙通道并行接口★具有兩個信息傳輸?shù)耐ǖ?,分別作為輸入及輸出接口10.2可編程并行通信接口芯片8255A10.2.1可編程接口芯片的基本概念★

在啟動接口芯片工作之前,通過程序將控制字寫入到芯片的控制寄存器中,以確定芯片電路的不同工作方式和選擇不同的工作通道,使其按照用戶要求的工作模式進行工作★這種過程被稱為:(芯片的)初始化★接口芯片(電路)的工作狀態(tài)和功能可通過程序進行設定和控制,這樣的接口芯片稱為“可編程接口芯片”★可編程接口芯片具有:多通道、多功能的功能★一般可編程芯片的構成:見下圖一般可編程芯片的構成1.內(nèi)部構成:控制、狀態(tài)及I/O端口,讀寫控制邏輯電路2.外部引腳:與CPU相連接引腳和與外部設備相連接的引腳系統(tǒng)總線控制寄存器輸入緩存寄存器狀態(tài)寄存器輸出緩存寄存器讀寫邏輯控制電路輸入設備輸出設備輸入RDYACKSTBROY輸出DB低位地址RDWR準備好INT復位OEWECSAB高位譯碼+M/IO端口地址線10.2.28255A芯片內(nèi)部結構及其引腳★

8255A基本特征:

1.40引腳雙列直插芯片,單一正5V電源;

2.有三個相互獨立又關聯(lián)的8位并行輸入/輸出數(shù)據(jù)端口,各端口均具有輸出鎖存和輸入三態(tài)緩沖功能;

3.具有一個控制端口,CPU可通過編程寫入控制字,用于設置各個端口工作在某種工作方式下;

4.三個數(shù)據(jù)端口分別稱為:A口、B口、C口具有三種工作方式:方式0、方式1、方式2★

8255A是一種通用型、應用較廣的可編程輸入/輸出接口芯片,常用來擴展控制器(CPU)的輸入/輸出接口10.2.28255A芯片內(nèi)部結構及其引腳一、8255A的內(nèi)部結構:四部分組成1.數(shù)據(jù)總線緩沖器:三態(tài)、八位、雙向,是與數(shù)據(jù)總線的接口2.A、B、C數(shù)據(jù)端口:具有輸出鎖存、輸入三態(tài)緩沖功能;

A組:A口和C口的高四位;

B組:B口和C口的低四位;3.A、B組控制電路:根據(jù)工作方式控制字,決定各組中各口的工作方式;4.讀寫控制邏輯電路:接收CPU經(jīng)總線發(fā)出的地址和控制信號,管理接口中信息傳送、控制字的接收和狀態(tài)信號的傳遞。②④③①8255A的內(nèi)部結構框圖I/OPA7~PA0

I/O

PC3~PC0

I/OPC7~PC4I/OPB7~PB0D7~D0

數(shù)據(jù)總線緩沖器:三態(tài)、八位、雙向,是與數(shù)據(jù)總線的接口?!?/p>

A、B、C數(shù)據(jù)端口:具有輸出鎖存、輸入三態(tài)緩沖功能

A組:A口和C口的高四位;B組:B口和C口的低四位一、8255A的內(nèi)部結構★A、B組控制電路根據(jù)工作方式控制字,決定各組中各口的工作方式;★讀寫控制邏輯電路:接收CPU經(jīng)總線發(fā)出的地址和控制信號,管理接口中信息傳送、控制字的接收和狀態(tài)信號的傳遞。10.2.28255A芯片內(nèi)部結構及其引腳二、8255A的外部引腳:40條引腳,輸入、輸出信號均為TTL電平1.面向系統(tǒng)總線信號的引腳◆

D0~D7:雙向三態(tài)數(shù)據(jù)信號線,接系統(tǒng)總線◆

CS:片選端,輸入低電平有效,高位地址譯碼后和M/IO信號共同產(chǎn)生片選信號◆

RD:讀信號,輸入低電平有效◆

WR:寫信號,輸入低電平有效◆

REAST:復位信號,輸入高電平有效。復位后,各口為輸入方式,內(nèi)部寄存器被清零?!?/p>

A1、A0:片內(nèi)端口地址線,輸入;用于端口選擇:

2.面向外設的信號引腳◆

PA0~PA7A端口◆

PB0~PB7B端口◆

PC0~PC7C端口各個端口的輸入、輸出線。10.2.28255A芯片內(nèi)部結構及其引腳二、8255A的外部引腳A1A2端口00A端口01B端口10C端口11控制端口★端口地址分配10.3.38255A的編程命令

★8255A內(nèi)部有兩個控制寄存器,共用一個端口地址:11B★

用于存放工作方式控制字和C口按位置位/復位控制字一、工作方式控制字D7=1工作方式控制字標志1特征位舉例~~~~例如:A口工作于方式1,作為輸入端口,C口高4位為輸出端口;

B口工作于方式0,作為輸出端口,C口低4位為輸入端口。

則工作方式控制字為:10110001B=B1H

8255A端口地址為:300H~303H

則初始化程序如下

MOVDX,303H

;8255A控制字寄存器地址

MOVAL,0B1H

;設置方式字

OUTDX,AL

;送到8255A控制寄存器中二、C口的按位操作控制字

◆對C口中的某一位進行置位(置一)或復位(置零)特征位D7=00例:將8255AC口的PC4位置位(置一)

MOVDX,303H

;控制端口地址送DX寄存器

MOVAL,00001001B

;設置C口的按位操作控制字

OUTDX,AL

;送到8255A控制寄存器中10.3.48255A的工作方式

8255A有三種工作方式:方式0

;方式1

;方式2100××0××工作方式控制字一、方式0:基本輸入輸出方式

1.該方式8255A的三個端口均用作數(shù)據(jù)的輸入/輸出

2.其中A口、B口是8位端口,C口作為兩個獨立的4位端口使用

3.無論是8位端口還是4位端口,不能同時既是輸入又是輸出

4.方式0

下8255A共有16種工作組態(tài),不需要聯(lián)絡線,可用于實現(xiàn)無條件數(shù)據(jù)傳送10.3.48255A的工作方式二、方式1:選通輸入或輸出方式(1)A組和B組端口均可選用此工作方式(2)當A口、B口置于此工作方式時,與A口、B口同組的C口部分引腳(位)被用作A口或B口輸入輸出時的聯(lián)絡線,從而不能作為I/O端口使用(3)方式1時,C口作為聯(lián)絡控制信號線,CPU可采用查詢方式或中斷方式與8255A交換信息(4)A口、B口在作為輸入和輸出時的選通信號不同,即C口的作用不同(5)C口的8位除用作選通信號外,其余位可工作于方式0下,作為輸入或輸出口1、方式1

的輸入結構A口:占用PC3~PC5作為聯(lián)絡信號B口:占用PC2~PC0作為聯(lián)絡信號A口工作方式控制字B口工作方式控制字1011××××1××××11×◆

STB:選通信號,輸入。是外設給接口的啟動信號,有效時:將PA0~PA7引腳上的數(shù)據(jù)裝入A口寄存器◆IBF:輸入緩存寄存器滿信號,輸出。作為給外設的應答信號◆INTR:中斷請求信號,輸出。用于向CPU發(fā)出請求,CPU根據(jù)此信號,可采用中斷或查詢方式將接口中的數(shù)據(jù)取走。(CD4)INTE(CD2)INTE2.方式1的輸入過程的時序◆

STB:選通信號,輸入。是外設給接口的啟動信號,有效時:將PA0~PA7引腳上的數(shù)據(jù)裝入A口寄存器◆

IBF:輸入緩存寄存器滿信號,輸出。作為給外設的應答信號◆

INTR:中斷請求信號,輸出。用于向CPU發(fā)出請求,CPU根據(jù)此信號,可采用中斷或查詢方式將接口中的數(shù)據(jù)取走。3.方式1的輸出結構A口工作方式控制字B口工作方式控制字1010××××1××××10×A口的聯(lián)絡信號占用:PC3、PC6、PC7B口的聯(lián)絡信號占用:PC2、PC1、PC0◆

ACK:讀輸出緩存器信號,輸入。外設給接口的讀信號,有效時,將輸出端口中的數(shù)據(jù)讀取走,同時將INTR信號置位(有效)◆

OBF:輸出緩存寄存器滿信號,輸出。用于通知外設接收數(shù)據(jù)?!?/p>

INTR:中斷請求信號,輸出。用于向CPU發(fā)出請求,CPU根據(jù)此信號,可采用中斷或查詢方式將數(shù)據(jù)送入接口中。(CD2)(CD6)中斷允許位4.方式1的輸出過程的時序◆

ACK:讀輸出緩存器信號,輸入。外設給接口的讀信號,有效時,將輸出端口中的數(shù)據(jù)讀取走,同時將INTR信號置位(有效)◆

OBF:輸出緩存寄存器滿信號,輸出。用于通知外設接收數(shù)據(jù)?!?/p>

INTR:中斷請求信號,輸出。用于向CPU發(fā)出請求,CPU根據(jù)此信號,可采用中斷或查詢方式將數(shù)據(jù)送入接口中。10.3.48255A的工作方式二、方式1(選通輸入或輸出方式)5.方式1工作模式下A口和B口的組合76A.A口方式1,輸入

B.

A口方式1輸出

B口方式1,輸出

B口方式1輸入10.3.48255A的工作方式二、方式1(選通輸入或輸出方式)

6.方式1工作方式下的狀態(tài)字

C口寄存器為CPU與8255間采用查詢方式工作提供了狀態(tài)標志10.3.48255A的工作方式三、方式2(雙向選通輸入輸出方式)

★只有A口具有此工作方式,在方式2下:輸入、輸出均鎖存;★在方式2下:C口的PC3~PC7作為A口的聯(lián)絡控制信號端,

C口的寄存器作為狀態(tài)寄存器使用。B口工作于其它方式1.方式2下的引腳定義INTE1(CD6)INTE2(CD4)外設輸入讀輸出緩沖器輸出應答信號輸出緩存器滿輸出應答信號輸入緩存寄存器滿外設輸入信號選通緩存寄存器2.方式2下的信號時序★

其時序是方式1下輸入及輸出時序的組合(1)輸入:◆外設產(chǎn)生STB信號,將的數(shù)據(jù)裝入8255A的輸入緩沖器◆

8255A產(chǎn)生IBF信號,向CPU提示,同時產(chǎn)生中斷請求INTR信號(2)輸出:◆

CPU將數(shù)據(jù)裝入8255A后,8255A產(chǎn)生OBF信號,通知外設◆外設接受OBF

后,產(chǎn)生ACK信號去讀取輸出緩沖器,同時產(chǎn)生中斷請求INTR信號3.方式2下的狀態(tài)字★是方式1下輸入/輸出狀態(tài)字的組合★產(chǎn)生中斷時,判別IBFA和OBFA,區(qū)別是輸入或輸出產(chǎn)生的中斷8255A方式2下C口各位的功能10.3.48255A的應用舉例1.8255A模擬交通燈實驗原理★

以8255的C口為輸出口,經(jīng)74LS240驅動電路控制4個雙色LED,

模擬十字路口交通信號燈的控制?!镫p色LED由一個紅色LED管芯和一個綠色LED管芯封裝在一起,陰極為共用端:⑴紅色陽極加高電平時,紅燈亮。綠色陽極加高電平時,綠燈亮。⑵紅色、綠色陽極同時加高電平,顯示黃燈10.3.48255A的應用舉例交通燈的變化規(guī)律:◆狀態(tài)0:東西紅燈,南北紅燈。全部禁行,然后轉狀態(tài)1;初始狀態(tài)◆狀態(tài)1:南北綠燈通行,東西紅燈禁行。調(diào)用延時軟件1

后轉入狀態(tài)2◆狀態(tài)2:南北綠燈閃爍幾次轉亮黃燈,東西向仍為紅燈。調(diào)用延時軟件2

后轉入狀態(tài)3◆狀態(tài)3:東西綠燈通行,南北紅燈禁行。調(diào)用延時軟件1后轉入狀態(tài)4◆狀態(tài)4:東西綠燈閃爍幾次轉亮黃燈,此時南北向仍然紅燈。調(diào)用延時軟件2

后轉入狀態(tài)110.3.48255A的應用舉例2.8255A模擬交通燈實驗驅動電路圖★C口對應各方向的狀態(tài):

PC0:紅燈(北)

PC4:綠燈(北)

PC1:紅燈(西)

PC5:綠燈(西)

PC2:紅燈(東)

PC6:綠燈(東)

PC3:紅燈(南)

PC7:綠燈(南)★設8255A的地址為:

200H~21FH★C口輸出低電平時燈亮注:A或B口可以做為輸入口C口狀態(tài)紅燈綠燈信號狀態(tài)PC7南PC6東PC5西PC4北PC3南PC2東PC1西PC0北狀態(tài)000001111東西紅南北紅狀態(tài)110010110南北綠東西紅狀態(tài)2100010×011×0綠閃轉黃東西紅狀態(tài)301101001東西綠南北紅狀態(tài)40101001×0×01綠閃轉黃南北紅3.C口輸出狀態(tài)表:

口輸出低電平時燈亮★綠燈對應口線狀態(tài)0、1交替變化,綠燈即閃爍4.模擬交通燈實驗流程圖設置8255各口為輸出清LED四燈全紅延時南北綠燈,東西紅燈,延時綠燈閃三次南北紅燈,東西綠燈,延時南北黃燈,延時綠燈閃三次東西黃燈,延時初始化返回DOS有鍵按下NY5.8255A模擬交通燈實驗流程圖文件名:EXP2.ASMD1EQU20H;延時時間常數(shù)1D2EQU200H;延時時間常數(shù)2DATASEGMENTPBDB?MESS2DB‘ENTERANYKEYCANEXITTODOS!’,0DH,0AH,’$’MESS1DB‘ENTERANYKEYTOBEGIN!’,0DH,0AH,’$’DATAENDSSTACKSEGMENTSTACKSTADW50DUP(?)

TOPEQULENGTHSTASTACKENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,,ES:DATA,SS:STACK續(xù)一START:MOVAX,DATAMOVDS,AX;裝入數(shù)據(jù)斷段基址

MOVAX,STACKMOVSS,AX;裝入堆棧斷段基址

MOVSP,TOP;裝入堆棧指針

MOVDX,21BH

;送控制口地址

MOVAL,10000000B;設置為全輸出

OUTDX,AL;送控制字

MOVDX,21AH;送C口地址

MOVAL,0FFH

OUTDX,AL;LED全滅

MOVAH,09HLEADX,MESS1;9號功能調(diào)用

INT21H;提示按任意鍵開始

MOVAH,08H;8號功能調(diào)用

INT21H;按任意鍵開始

MOVAH,09HLEADX,MESS2;9號功能調(diào)用

INT21H;提示按任意鍵退出續(xù)二START:MOVAX,DATAMOVDS,AX;裝入數(shù)據(jù)斷段基址

MOVAX,STACKMOVSS,AX;裝入堆棧斷段基址

MOVSP,TOP;裝入堆棧指針

MOVDX,21BH

;送控制口地址

MOVAL,10000000B;設置為全輸出

OUTDX,AL;送控制字

MOVDX,21AH;送C口地址

MOVDX,21AH

;送C口地址

MOVAL0F0HOUTDX,AL;輸出全紅

MOVBX,100H;送時間常數(shù)

CALLDLY;調(diào)延時子程序

BG:MOVAL,01101001B;南北綠,東西紅

OUTDX,AL;輸出

MOVBX,D2;送時間常數(shù)D2

CALLDLY;調(diào)延時子程序續(xù)三MOVCX,03HXH1:MOVAL,11111001B

OUTDX,AL;南北綠滅

MOVBX,D1;送時間常數(shù)D1

CALLDLY;調(diào)延時子程序

MOVAL,01101001B

OUTDX,AL;南北綠亮

MOVBX,D1;送時間常數(shù)D1

CALLDLY;調(diào)延時子程序

LOOPXH1;循環(huán)三次

MOVAL,01100000B

;南黃,東紅狀態(tài)字送ALOUTDX,AL;南北黃,東西紅

MOVBX,D1

CALLDLY;調(diào)延時子程序

MOVBX,D1

CALLDLY;調(diào)延時子程序

MOVAL,10010110B;南紅東綠狀態(tài)字送ALOUTDX,AL;南北紅,東西綠續(xù)四MOVBX,D2CALLDLY;調(diào)延時子程序

MOVCX,03XH2:MOVAL,11110110BOUTDX,AL;東西綠滅

MOVBX,D1;送時間常數(shù)D1CALLDLY;調(diào)延時子程序

M0VAL,06HOUTDX,AL;東西綠亮

MOVBX,D1;送時間常數(shù)D1CALLDLY;調(diào)延時子程序

LOOPXH2;循環(huán)三次

MOVAL,60HOUTDX,AL;南北紅,東西黃

MOVBX,D1;送時間常數(shù)D1CALLDLY;調(diào)延時子程序

MOVBX,D1;送時間常數(shù)D1CALLDLY;調(diào)延時子程序續(xù)五PUSHDXMOVDL,0FFHMOVAH,06H;6號功能調(diào)用,如有字符輸入,字符放入AL中

;ZF=0。如無字符輸入,零標志位ZF=1INT21HJNZDSSPOPDXJMPBG;返回,循環(huán)DSS:MOVAH,4CHINT21H;退出

DLYPROCNEAR;子程序

PUSHCXDDD:MOVCX,0FFFFHCCC:LOOPCCCDECBXCMPBX,0JNEDDDPOPCXRTE

DLYENDPCODEENDSENDSTATR10.3定時與計數(shù)技術★

計算機系統(tǒng)中常需要外部時鐘電路,用于實現(xiàn)定時、延時控制或對外部事件的計數(shù)?!锍S孟铝蟹椒ǎ?/p>

1.軟件定時:通用性、靈活性好,不需硬件;但在定時過程中,占用CPU時間資源。一般用在短時間的定時,毫秒~秒。

2.不可編程硬件定時:通用性、靈活性差,當其電路參數(shù)決定后,無法改變定時時間。

不占用CPU的時間資源,如:555定時電路。

3.可編程硬件定時:通用、靈活,可和CPU同步工作,通過輸入控制字和時間常數(shù),可以靈活修改其定時時間;可在計數(shù)或定時的不同方式下工作??删幊潭〞r/計數(shù)器芯片8253是一種常用的定時、計數(shù)芯片。10.3.1可編程定時/計數(shù)器8253-5外部特性★8253—5是24腳雙列直插式芯片,采用單一的+5V電源★芯片內(nèi)部具有三個獨立的16位減法計數(shù)器(計數(shù)通道)★每個計數(shù)器具有獨力的:

CLK時鐘輸入端、OUT計數(shù)輸出端、GATE門控信號端★內(nèi)部計數(shù)器可用做計數(shù)或定時,故稱定時/計數(shù)器,記作T/C★六種工作方式,可通過編程設置一、面向系統(tǒng)總線的信號線二、面向外設的接口線

CLK0

~CLK2

計數(shù)脈沖或時鐘輸入★OUT0

~OUT2

計數(shù)結束輸出信號★GATE0

~GATE2

輸入的計數(shù)門控信號★

D0~D7:雙向數(shù)據(jù)信號線★

CS:片選信號線★

A0、A1:片內(nèi)地址線★

RD、WR:讀/寫控制信號線三、8253—5讀寫操作功能表CSA1A0RDWR功能00010寫0號計數(shù)器00110寫1號計數(shù)器01010寫2號計數(shù)器01110寫方式控制字00001讀0號計數(shù)器00101讀1號計數(shù)器01001讀2號計數(shù)器1××××禁止10.3.28253-5的內(nèi)部結構

計數(shù)結束輸出信號數(shù)據(jù)線讀寫線地址線片選計數(shù)或時鐘輸入GATE輸入門控信號

雙向三態(tài)八位內(nèi)部結構計數(shù)器內(nèi)部結構圖★每個計數(shù)器都有自己獨立的控制寄存器,共用一個控制端口★接收、存放控制字,定義其工作方式;只能寫入、不能讀出;控制寄存器

6CRHRDCELOLHOLL計數(shù)初值寄存器16WRA1A0CLKOUTGATED7~D0減一計數(shù)器16當前計數(shù)值鎖存16LSBMSBLSBMSB鎖存后可讀出當前的值

初值保持不變CECR10.3.38253-5的編程命令及讀操作

一、工作方式控制字設定計數(shù)器工作方式、計數(shù)初值的讀寫順序、字節(jié)數(shù)、計數(shù)的數(shù)制SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD00:計數(shù)器001:計數(shù)器110:計數(shù)器211:無效計數(shù)器選擇0:二進制計數(shù)

1:BCD計數(shù)00:計數(shù)器鎖存

01:只讀/寫計數(shù)器低字節(jié)

10:只讀/寫計數(shù)器高字節(jié)

11:讀/寫計數(shù)器先低后高讀/寫格式000:方式0001:方式1

x10:方式2x11:方式3100:方式4101:方式5數(shù)制選擇工作方式選擇10.3.38253-5的編程命令及讀操作二、定時初值的計算:定時初值(時間常數(shù))=預計定時時間輸入時鐘脈沖的周期三、8253-5的初始化(編程)過程★

8253上電后各寄存器的值不定,其工作方式也是隨機的。使用前必須對其進行初始化(編程)

1.寫入控制字以確定工作方式、指定初值的裝入順序及計數(shù)數(shù)制

2.寫入計數(shù)初值,按控制字的要求向選定的計數(shù)器寫入計數(shù)初值10.3.38253-5

的編程命令及讀操作◆

應用舉例★初始化程序如下:

MOVAL,00110000B;工作方式控制字

OUT73H,AL;寫入控制字

MOVAX,500OUT70H,AL;裝計數(shù)初值低字節(jié)

MOVAL,AHOUT70H,AL;裝計數(shù)初值高字節(jié)★若采用BCD碼計數(shù),應注意控制字和計數(shù)初值的寫法?。?!★8253的端口地址為:70~73H,選擇計數(shù)器0,工作方式0,計數(shù)初值為500,采用二進制計數(shù)。10.3.48253-5

的工作方式

每個計數(shù)器有六種工作方式可選擇,各工作方式有不同的特點:

1.OUT端輸出波形的方式不同,電平方式或脈沖方式

2.GATE啟動計數(shù)器開始計數(shù)的觸發(fā)方式不同

3.計數(shù)過程中門控信號對計數(shù)操作的影響不同1.軟件啟動2.硬件啟動GATE端為高電平置入計數(shù)初值后的第2個CLK脈沖的下降沿GATE端的上升沿后對應下一個CLK脈沖的下降沿裝入初值啟動..★

計數(shù)器的啟動方式N+1OUT輸出的信號★

軟件啟動:裝入控制字后由CLK的下降沿進行計數(shù)★

GATK:變低停止計數(shù),變高繼續(xù)計數(shù)★計數(shù)過程中,重裝計數(shù)初值,按新初值計數(shù)★

計數(shù)個數(shù):N+1個CLK脈沖★

計數(shù)到零:OUT由低變高CLKOUTGATE54寫入

53210WR停止計數(shù)一、方式0——

計數(shù)結束中斷方式★

硬件啟動:寫入控制字,OUT變高;寫入初值,定時器不啟動★

GATK的上升沿后,由下一個CLK的下降沿將初值裝入CE并開始計數(shù),OUT開始變低,進入暫態(tài)★計數(shù)到零:OUT輸出變高★計數(shù)過程中:GATE的上升沿將使計數(shù)器重新按初值開始計數(shù)★計數(shù)過程中:裝入新的初值,對計數(shù)無影響CLKWROUTGATE寫入44343210單穩(wěn)時間二、方式1——

可編程單穩(wěn)態(tài)

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