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《复合人体发电机-智能穿戴设备不间断供电系统》完成
CHENG1495
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发表于Tue May 08 16:03:06 CST 2018   |  只看该作者 1# 电梯直达

【报名阶段需要填写的内容】


1. 参赛者姓名(必填项):成工


2. 单位或学校名称(选填项)


3. 当前职务或职称(选填项):


4. 参赛作品的名字(必填项):智能穿戴设备不间断供电电源系统


5. 简要陈述您的idea和作品(必填项):

  穿戴设备与智能手机越来越与人们的生活息息相关,但电源是制约这个进一步发展的一个主要瓶颈之一。如果智能手环这类的产品从带上手的哪一刻开始就基本不用再充电,或1年最多充3次电,而体积又很小或与原设备基本不变的话。这个对于很多人来说都是一个很高兴的事情。 

  本系统主要收集人体日常自身与周围的能量转成电能进行存储,用来給一些穿戴设备供电,产品会做成体积类似手表带一样的大小的东西,可以匹配市面上的智能手环,蓝牙耳机,电话手表,GPS手表等小耗电量的产品供电。

   作品组成:

    复合能量采集器件+法拉电容+电池链+能量转换与控制柔性电路板+穿戴式外观结构

6. 拟用到的立创商城在售物料(必填项):

 

贴片电阻电容,PCB

 https://item.szlcsc.com/19404.html?ref=editor&logined=true

 

https://item.szlcsc.com/9937.html



 

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充(必填项):

LTC3018  法拉电容,热电片,光伏片,等。


8. 拟用到的EDA工具软件名称(必填项):

立创EDA设计工具软件 或PADS


【作品正式发表(报名成功后进入设计阶段)需要填写的内容】


一、作品简介

例如,可以包括但不局限于以下内容:

1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片;

 

    






 

2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景;

研究背景

    智能穿戴产品越来越多的进入人们的日常生活,产品的种类与型式数不胜数。但与之配套的基础――电源系统却发展缓慢。目前很多公司致力于高密度电池与快速充电技术的研究,甚至还有的公司还致力于共享移动电源,共享充电站的推广。本项目另辟途径,引入人体与环境自发电供电的概念,以期望解决日益增多的智能穿戴设备的供电问题。

 

目的:

1.      小功耗智能穿带产品,实现免外接充电器,自身发电足够自身使用。如智能手环等(有些特定的人群的发电量也是不足的,如长期卧床的病人等)

2.      大功耗智能穿带产品,实现提升3倍以上续航工作时间。万一电池用完电,而使系统关机,也可以在100分钟内发到足够的电(特定的环境,时间要长一点,如水中,睡觉时等),让系统重行开机。如GPS手表,部分电话手表等。

3.       充当移动发电机,通过USB口给外围其它设备供电,附带充电宝与照明功能。

 

功能:

   本产品自带上手使用后,几乎每时每刻都在发电。不同的人发的电量不一样,不同的穿戴产品用电也不一样。只要发电量大于用电量就可以实现不间断供电(小功耗产品)。就算用电量大于发电量(大功耗产品),也可以让原有设备提升3倍以上续航工作时间,或耗完电后,自发电从新启动

市场应用前景:

 配智能手环,电话手表,人体数据采集,穿戴医疗设备等使用时,可以使电源的供应产生革命性的变革,从而使整体设计而有很大变化。具有非常广阔的市场应用前景。

 

3.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面,有哪些亮点可体现?

创新性:

 目前地球上还没有相近或类似的吧。

 

趣味性:

 可以实验人体日常运动与周围自然环境的发电。预留其它发电接口输入。

 

实用性:

 可以利用人体与自然的能量发电给智能穿戴设备。就算在最坏的情况下(如把这个产品装入行李箱里,隔离人体与自然时),他还可以当充电宝与手电筒用。

在当充电宝用时,根据与不同的设备配套,相当于外带4~7个智能穿带设备的电池。也可以给外部智能手机充电。在野外时,就算当充电宝时电池都用到没有电了,也可以带在手上发电给电池充电。一段时间后,你又有电可以打开手机或GPS等设备了。

 

公益性与其它:

 具有重要的环保意义,利用人体与自然的能量发电。节能环保。实用性强,具有广阔的市场前景。

 


二、系统构架图

用流程图或思维导图等形式,描述您的作品的组成构架,即方案图。

   点击查看大图

 


三、硬件部分的描述

1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件(官方建议大家尽量用源文件上传),如果是图片,请确保图片是清晰可辨的;

 原理图中有文字说明

2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。

   点击查看大图 点击查看大图 点击查看大图 点击查看大图 点击查看大图

 点击查看大图 点击查看大图

 

 点击查看大图

 

 

3.注明所用到的EDA工具软件名称并附上设计链接。

本次作品采用立创EDA设计工具软件

 https://lceda.cn/page/download


四、材料清单(BOM列表)

列出您这个作品所用到的主要器件(关键器件即可),比如单片机&ARM芯片、专用集成芯片(ASIC)、传感器、功能模块等。

如果所列出的芯片是来自我们立创商城上的,最好能写出该器件的商品编号或附上对应购买链接。

LTC3018 QX3400 FP6291 LM3914

 热电片,光电片,惯性线圈

 https://item.szlcsc.com/19404.html?ref=editor&logined=true

 

https://item.szlcsc.com/9937.html


五、软件部分的描述(选填)

如果您的作品涉及到软件,请列出作品对应的软件工作流程图,及关键部分的例程、源码(如果您想开源的话请上传全部源码)。

本作品为纯硬件做出,不用软件


六、作品演示

请上传您的作品的功能演示到腾讯视频,并编辑到本楼(或附上视频链接)。按要求上传视频可获得10分,具体详见活动规则。

https://v.qq.com/x/page/z0753w76fqf.html

https://v.qq.com/x/page/c07535wytf4.html

https://v.qq.com/x/page/r0753b1461q.html?start=22

七、总结

例如您在完成该作品过程中的一些体会、碰到的技术问题或调试经验、作品的未来规划,及对我们主办方的建议和意见等。

作品过程中的一些体会、碰到的技术问题或调试经验:

器件的选用很重要,低压器件太难找。

作品的未来规划:

 1.继续完善与改良设计(主要是改进机械结构增加发电量与使用更加人性化,电路相关也要进一步提升转换效率),

 2.找投资方,开模,直接兼容苹果IWATCH(已有设计方案),做专利,上市销售。

建议和意见:

无。很好!


  该帖子已被CHENG1495于Wed Aug 15 17:35:59 CST 2018编辑过
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立创工程小...
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发表于Tue May 08 16:50:07 CST 2018   |  只看该作者 2#
恭喜您已经报名成功!

您现在就可以开始进行设计工作了,后期相关内容请在一楼编辑进行完善。

当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html

同时,您设计的PCBA板或者模块也可以参与立创商城第二期PCB方案验证板活动(相当于“搭顺风车”),详情请看:http://club.szlcsc.com/article/details_11599_1.html

立创商城电子制作节(审核专员)
CHENG1495
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发表于Wed May 09 13:04:29 CST 2018   |  只看该作者 3#

一楼改不了,这里补充下:这个项目就是各种微小能量的收集存储。现在智能手环,穿戴设备,电话手表等的待机电流在15MA/3.6V以内。只要本系统采集电流均时值大于此值就可以实现设备的不间断待机,而待机的多余能量可以通过法拉电容存储起来,給设备的电池充电,从而实现设备的不间断供电。

 

说明一下,目前的智能手机的屏幕普遍在5寸以上,还有,现在的人很多都是低头族,手游控。本项目不能对智能手机的这类使用者提供支持。一天就打几个电话,偶然上一下网的电话手表是可以的,智能手环类穿戴产品都支持的了不间断供电。

  项目主要难度是体积与能量转换效率的问题,功能样机尽量在2~3个月内完成。

starli
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发表于Wed May 09 17:27:57 CST 2018   |  只看该作者 4#

很强大啊!!!

该回复已删除! 5#
立创小星
【官方工作人员】
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发表于Thu May 10 09:33:27 CST 2018   |  只看该作者 6#
温馨提示:报名成功后至6月20日前的任意时间打开链接:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html,无分组转发至朋友圈,并截图(朋友圈首页截图)回复在报名帖下方即可获得3分。【注:请保持微信朋友圈动态至评审结束(8月24日),供官方核查
CHENG1495
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发表于Thu May 10 21:44:52 CST 2018   |  只看该作者 7#

 点击查看大图


这样分享到朋友圈可以吗?

立创小星
【官方工作人员】
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发表于Fri May 11 10:21:55 CST 2018   |  只看该作者 8#
恭喜您传播成功,获得3分。当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html
立创小星
【官方工作人员】
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发表于Fri May 11 10:32:58 CST 2018   |  只看该作者 9#
CHENG1495 发表于 Wed May 09 13:04:29 CST 2018  3# 一楼改不了,这里补充下:这个项目就是各种微小能量的收集存储...
1楼可以编辑修改啦
CHENG1495
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发表于Mon May 14 18:17:27 CST 2018   |  只看该作者 10#
今天确定具体方案了,上传了方框图,开始采购器件,做实验数据了。先做简单的部分,再做难的。本职电子设计,电路部分应该1个月左右可以完成。较难的工业设计与机构设计还有机加会占去很大部分时间去处理。------会不定期实时更新一下进度
立创小星
【官方工作人员】
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发表于Tue May 22 09:31:41 CST 2018   |  只看该作者 11#
CHENG1495 发表于 Mon May 14 18:17:27 CST 2018  10# 今天确定具体方案了,上传了方框图,开始采购器件,做实验数据了...
期待成品
灿灿爸比
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发表于Tue May 22 11:31:14 CST 2018   |  只看该作者 12#
立创小星 发表于 Tue May 22 09:31:41 CST 2018  11# 期待成品

您好!

我的这个参赛贴子,之前因为不能修改内容,所以删了再重发一个,后来删了,但是我今天发现贴子还在,我就想直接修改,但是不能修改,麻烦帮我看下,我该怎么处理?才能报名?

贴子地址:

http://club.szlcsc.com/article/details_12720_1.html

多谢!

软件,硬件工程师,讲师,熟悉WEB,数据库,嵌入式软,硬件和3维设计。
CHENG1495
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发表于Wed May 23 12:38:02 CST 2018   |  只看该作者 13#

通过计步器与调查,发现在工厂里办公室上班包吃住的职员类学生类,住家老人类,最难处理能量收集,这类人员每天走路的步数平均在2000-4000步之间。运动量很小,上班是手指动为多,摆臂运动做的少,再加上手表是带在左手的,而不是正手,这样可用到的运动量就更少了。办公室或家里有空调,热能也有限,室内可用光能也很小。这几类人非常难找到能量源来转换到足够供应智能手表电话使用,目前工作进度是能量足够供应普通电子表有余,正在做进一步提升能量的研究。



天天
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发表于Thu Jun 21 16:34:33 CST 2018   |  只看该作者 14#
顶一个,期待
jetbin
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发表于Wed Jun 27 17:43:22 CST 2018   |  只看该作者 15#

认真的看了这个项目,感觉难度不小:

1、体积做小很难,毕竟有不少机械装置,可能需要灵巧的设计,复用空间,同时机械成本很高

2、多能源转换,需要效率很高的升降压系统(注意,同时可以升压和降压,且自动调整最佳电压功率),这种芯片非常的贵,小功率的不知有没有;而且可能要考虑多路,最终导致产品成本得不偿失

3、可以考虑电磁收集,这个东西有点古怪,参考下:

http://finance.china.com.cn/roll/20160709/3804065.shtml   这个比较高深莫测

http://www.ixiqi.com/archives/58251  这个感觉比较骗人,貌似文科生写的

DIY玩家:a-diy.cn
天上掉下个...
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发表于Wed Jul 04 14:55:07 CST 2018   |  只看该作者 16#
期待大佬的作品,学习下不同的设计思路
漫天星灯
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发表于Fri Jul 13 10:13:51 CST 2018   |  只看该作者 17#
运用到电话手表的想法不错哦,感觉特别适合喜欢登山之类的户外运动者,就是不清楚做出来的东西实际大小如何
旋转音乐
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发表于Wed Jul 18 10:16:35 CST 2018   |  只看该作者 18#
这个能做到什么地步的不间断供电?
CHENG1495
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发表于Wed Jul 18 10:53:57 CST 2018   |  只看该作者 19#

 

  这段时间工作有点忙,没有更新进度,一看加“火”了,鸭梨了。由于没有可以参考与借鉴的例子,可以找到的相关资料也十分有限,这个项目的难度还是不小的。经过不断的计算,实验,改进,最后方案基本成型了。电路方面的最大的改进是引入电池储能,超级电容做为跳板。能量收集机械结构也有很大的改进。

    另外,引入了充电宝+快速外部充电功能,手电筒功能,以备不时之需。以目前市面的电话手表的电池容量算,本系统内的电池块阵容量为1500MAH相当于3个多智能手环电池了。如果用外部快速充电器充电,3个电池+1个本身智能手环的内部电池。这样就是相当于4个电池了。在极端的条件下,如沙漠戈壁旅行。能量收集模块一天内是可以将相当于2个电池的容量都充满电的。就算要用到GPS,与电话,合理使用,一天也是不需要用掉2个电池的电量的。

CHENG1495
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发表于Wed Jul 18 11:17:45 CST 2018   |  只看该作者 20#

关于---大小---可以理解为外观就是一个手表的表带,宽度是按苹果IWATCH的42MM.表带总厚度不超出10MM.长度为180MM~200MM可调。

关于----能做到什么地步的不间断供电。 这是一个永恒的研究课题,因为发电的技术一直没有用电的技术发展快。 你可以理解为这是一个手表带型状的,可以自发电的充电宝。目前来说发电的电量取决于这个表带是什么样的用户,如果是办公室里没什么事的手机控,这个就只能当一个充电宝。如果是建筑工人,一年不充电你的电话手表都可以用。

   

   现设计上一共是6种能量(热,光,惯性重力,空气波动,肌肉拉伸,压电震动)采集,预留了4个外挂接口,到时可能设计成手环附件方式。类似手环上挂个铃铛。设计不断更新改良中。电路设计今天定板,第3次打样了,换能装置的设计还在不断完善

立创小星
【官方工作人员】
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发表于Thu Jul 26 10:32:27 CST 2018   |  只看该作者 21#
灿灿爸比 发表于 Tue May 22 11:31:14 CST 2018  12# 您好! 我的这个参赛贴子,之前因为不能修改内容,所以删了再重...
您看下,现在能编辑吗?
立创小星
【官方工作人员】
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发表于Mon Aug 06 16:14:30 CST 2018   |  只看该作者 22#
楼主,咱们这次制作节设计截止时间是2018年8月20日23时59分59秒,时间有点紧了,记得及时在1楼编辑更新!冲刺20000元大奖(注:超时更新无效)
CHENG1495
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发表于Mon Aug 06 18:14:52 CST 2018   |  只看该作者 23#

我前几天就做完了,一直在自己试用,这几天会陆续整理资料放上来。

CHENG1495
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发表于Fri Aug 10 19:41:58 CST 2018   |  只看该作者 24#
视频上传就完成了,审核中
小梁电子
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发表于Mon Aug 13 08:59:14 CST 2018   |  只看该作者 25#

我整过无线谐振充电器,知道楼主收集能量的艰辛!!!!楼主直接用芯片升压、芯片直接提取能量的方式看似简单,实际上消耗在芯片上的耗能很大!接触了这么多年的电源,我始终认为最好的能量搜集方式是谐振,能量提取方式则不唯一。下图是谐振是能量积累的过程,有兴趣的可以再深入谐振,这样能量转换效率肯定是最优的

 

CHENG1495
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发表于Mon Aug 13 20:21:43 CST 2018   |  只看该作者 26#

谐振--------体积太大了,做不小,用在智能穿戴不太适合,一开始做这个项目时我就有研究过的。谐振好处就是电压高,器件选择方便。如果不考虑体积与能量比的话也是可以的。但如果有谐振机械结构的空间体积可以用的话,我会选另种方案,那个方案相同的空间范围内,可以产生的能量更大。


超低压,超高压,超高频都是模拟电路的难点。要可以工作在几十MV到1V多的电路是十分难搞的好的。而人体与自然在有限的空间里能发的电的电压很低。压电谐振方式可以避开这个最难搞的电路部分,如果压电谐振做小体积的话,电压与电流立即成几何级别的下降。这样又转回来了。鉴于压电谐振方式的能量密度与空间体积比太小,还有就是抗跌落性寿命的问题,所以,我一开始就把这种能量方式做为最后的选择,但由于这种方式成本低,采购容易,所以我也给它预留了扩展外接接口(参见我图纸的压电偏振接口)。


  升压损耗大于降压损耗这个大家都明白,视频里也专门有说。,但没有办法,必须要升压,否侧无法给电池充电。这么小的空间与体积,发电的特点就是电压低,电流大。有段时间,我都觉得做不出来了,觉得是当时头脑发热,太异想天开了。。。。。好在现在基本功能完成了。可以有实用价值了。后面慢慢再抽时间去完善吧。

小梁电子
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发表于Wed Aug 15 11:44:29 CST 2018   |  只看该作者 27#
CHENG1495 发表于 Mon Aug 13 20:21:43 CST 2018  26# 谐振--------体积太大了,做不小,用在智能穿戴不太适合,一开...
国外用谐振方式收集WIFI信号能量,点亮了1W一个LED灯
CHENG1495
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发表于Wed Aug 15 15:50:37 CST 2018   |  只看该作者 28#

据国外媒体报道,一名来自加拿大维多利亚市(Victoria)的15岁女中学生马可辛斯基(Ann Makosinski),发明了一种不用电池的手电筒,其提供能源的方式竟然是使用者手掌的温度。凭借这项发明,马可辛斯基成功入围了Google科学博览会比赛(Google Science Fair)总决赛。 

这个是我体温发电的参考源之一。


关于无线电,微波能量收集的资料我阅读过不少。基于当前各种基础材料科学的发展情况,用于智能穿戴的话,还有一段很长的路要走。

立创工程部
【官方工作人员】
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发表于Mon Aug 20 15:20:43 CST 2018   |  只看该作者 29#

楼主对于充电效率有没有具体的评估?


比如什么输入模块,在什么状态下,达到了多少电流的收集利用效果?

CHENG1495
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发表于Mon Aug 20 20:52:42 CST 2018   |  只看该作者 30#

回楼上:

    这个在我第1幅图片中就有说明。充电效率是随能量模块输出的电压高低而不同。不同的能量模块输出电压又与不同的人与环境而不同。所以,这个效率是一个不断变化的量。我第1幅图中给出了3种能量收集装置的相关参数,图中数据由器件厂家提供

   基于目前材料基础科学的限制,行业通用数据为:光能约24%,热电能约7%。惯性动能没有标准,我能告诉你的是我做的结构是每秒换向一个来回的摆臂动能电流与电压是:0.42V/35MA AC(开路电压与短路电流)。

   另外,凌特公司的芯片与升压充电芯片的转换效率图也是曲线图。目前市面上能做微量电能收集的方案的都是国外的那几个大公司,国内还没有。如果一定要给出一个数,那么,综合算上IC升压损耗等,综合平均效率约为12%左右,值得说明的是,不同的人,不同的环境差别很大,12%只是一个中间参考基数。

立创小星
【官方工作人员】
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发表于Mon Aug 27 11:19:48 CST 2018   |  只看该作者 31#

恭喜楼主作品复合人体发电机-智能穿戴设备不间断供电系统》入围第三届立创电子制作节十强,十强评审颁奖将于9月1日举行,邀请函已发送至您手中,期待您的精彩演讲。点此查看获奖名单:http://club.szlcsc.com/article/details_36337_1.html

同时,“最佳人气奖”正在投选中,识别下方二维码,为您喜爱的作品投上宝贵的一票吧!

 


JackMCU
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发表于Sun Sep 02 12:23:22 CST 2018   |  只看该作者 32#
  没有商业价值,但想法不错,   
如果你只做能力范围之内的事情,就永远没法进步。
lmyyjx
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发表于Wed Sep 19 13:52:23 CST 2018   |  只看该作者 33#
能量收集的传感器介绍介绍
MiaoKo
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发表于Thu Oct 04 10:12:35 CST 2018   |  只看该作者 34#
这个设计的构思很新颖,楼主也居然做出样品了,还是很厉害哦。 从前景来看,智能手表的热度并不高,iWatch是其中的代表吧,但销量并不好。所以个人觉得即便适用于iWatch之类的智能手表并无多大空间。如果收集的能量能够支持智能手机,这就很有价值了。另外随着技术的发展,一些体表微传感器会逐渐实现,如果这类传感器能够实现人体发电,那也是有价值的,但所要求的能量收集结构一定要非常细微,可能集成在芯片一起更合适。或者还应该再考虑下其它适用的应用场景
dynamic
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发表于Tue Oct 23 15:25:00 CST 2018   |  只看该作者 35#
楼主能否留个联系方式,QQ微信或者邮箱?有些问题想向您请教
dynamic
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发表于Tue Oct 23 16:28:39 CST 2018   |  只看该作者 36#
我的邮箱是916802941@qq.com,谢谢!
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