单相半波可控整流电路设计.pdf

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1、电力电子技术课程设计说明书单相半波可控整流电路设计学生姓名：学号：学生姓名：学号：学院：计算机与控制工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：2016年月中北大学课程设计任务书2015/2016 学年第一学期学院：计算机与控制工程学院专业：电气工程及其自动化学 生 姓 名：学号：学生姓名学 号：课程设计题目：单相半波可控整流电路设计起迄日期:2015 年 12 月 27 日 2016年 1 月 8 日课程设计地点:德怀楼八层虚拟仿真实验室指导教师:学科部副主任：下达任务书日期:2015 年 12 月 26 日文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档

2、编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4

3、D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J

4、2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1

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6、Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U

7、6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4

8、E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1课 程 设 计 任 务 书1设计目的：1)了解并掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力2)学习 Visio 绘图软件和 Matlab 仿真软件2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1)设计的电路为单相半波可控整流电路，负载为电阻负载。2)已知参数：直流负载电阻5LR，单相交流电压100cos100Ut(V)，

9、3)绘制电路原理图。首先，分别分析并计算电阻两端平均电压25LUV 和30LUV时，功率管相对应的触发角。其次，按照原理图，在仿真软件中建立仿真模型，验证计算结果，结果应包含电阻两端平均电压25LUV 和30LUV 时的电路工作的波形图。并对仿真结果进行必要的文字分析。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1)根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定器件类型，可供选择的变流器件为晶闸管、Mosfet 和 IGBT，设计电路原理图；2)画出电路方框图，完成电路各部分的指标分配，计算各单元电路的参数和确定各元件的参数值，叙述主要元器件的功

10、能及他们之间的控制关系和数据传输。3)用 Visio 绘图软件绘制电路原理图4)利用 Matlab 仿真软件对电路图进行仿真分析。课 程 设 计 任 务 书文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6

11、 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2

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17、2009 3 石玉.电力电子技术例题与电路设计指导.机械工业出版社.2003 4 张兴，张崇巍.PWM 整流器及其控制 M.北京：机械工业出版社，2012 5设计成果形式及要求：1)电路原理图2)Matlab 仿真电路结果图3)课程设计说明书。6工作计划及进度：2015 年 12 月 27 日 12 月 29 日设计电路2015 年 12 月 29 日 01 月 01 日绘制电路原理图2016 年 01 月 02 日 01 月 07 日对设计的电路进行Matlab 仿真，撰写课程设计说明书2015 年 01 月 08 日答辩学科部副主任审查意见：签字：年月日2 文档编码:CQ5J10C1Y4D

18、6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2

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20、档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y

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25、 3.1.2触发电路仿真图.6 3.2 元器件参数设置.6 3.2.1设置MOSFET 参数.7 3.2.2设置电阻负载参数.7 3.2.3设置电源参数.8 3.2.4设置脉冲参数.8 3.3 仿真结果展示.9 4.结论.11 参考文献.12 附录.12 文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5

26、J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3

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31、5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1第1页

32、共 12 页1.绪论电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅;它的理论基础为半导体物理学;它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。利用这些电路，根据

33、应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM 控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的内容，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电

34、子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档

35、编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4

36、D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J

37、2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1

38、文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1

39、Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U

40、6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4

41、E1第2页 共 12 页2.单相半波可控整流电路设计单相半波可控电路总体设计框图如图所示图 1 电路设计流程图2.1 课程设计任务及要求 1)设计的电路为单相半波可控整流电路，负载为电阻负载。2)已知参数：直流负载电阻5RV，单相交流电压100cos100()Ut V。3)绘制电路原理图。首先，分别分析并计算电阻两端平均电压25ULV和30ULV，功率管相对应的触发角。其次，按照原理图，在仿真软件中建立仿真模型，验证计算结果，结果应包含电阻两端平均电压25ULV和30ULV时的电路工作的波形图。并对仿真结果进行必要的文字分析 4)根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定器件

42、类型，可供选择的变流器件为晶闸管、MOSFET 和 IGBT，设计电路原理图；5)画出电路方框图，完成电路各部分的指标分配，计算各单元电路的参数和确定各元件的参数值，叙述主要元器件的功能及他们之间的控制关系和数据传输。6)用 Visio 绘图软件绘制电路原理图100V 交流输入半波整流电路脉冲宽度调节输出直流电源文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU

43、3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5

44、F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:

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49、6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1第3页 共 12 页 7)利用 Matlab 仿真软件对电路图进行仿真分析2.2 电路原理图及波形图 2.电路原理图U20wtUg0wtUd0wtUvt0wt图 3.单向半波可控整流电路电阻负载波形图文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10

50、C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E1U6J2 ZJ5F9F7E4E1文档编码:CQ5J10C1Y4D6 HU3Y2E