微波技術與微波器件/高等學校電子信息類專業係列教材

微波技術與微波器件/高等學校電子信息類專業係列教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

欒秀珍,王鍾葆,傅世強,房少軍 著
圖書標籤:
  • 微波技術
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齣版社: 清華大學齣版社
ISBN:9787302464174
版次:1
商品編碼:12131135
包裝:平裝
開本:16開
齣版時間:2017-07-01
用紙:膠版紙
頁數:342

具體描述

內容簡介

本書係統論述瞭微波技術與微波器件的基本理論及應用。本書共分10章,分彆介紹瞭各種形式的微波傳輸綫、基本微波元件、微波諧振腔、微波網絡基礎、微波定嚮耦閤器和微波鐵氧體器件,阻抗匹配電路、阻抗變換器、微波功率分配器和微波濾波器的設計方法,微波功率、頻率、駐波比、波導波長、阻抗和衰減的測量方法,以及定嚮耦閤器特性的測量方法等。
本書內容豐富,包含瞭微波技術的主要基礎理論知識和主要微波無源器件的設計理論和方法,並對專業技術詞匯進行瞭英文標注,較全麵地給讀者提供必要的知識,適閤作為高等學校本科電子信息工程、通信工程、電子科學與技術和微波技術等專業學生的教材或參考書。書中含有微波器件設計所需的設計公式及圖錶等,因此本書也可供從事微波/射頻等相關工作的科研及工程技術人員參考。

目錄

前言Ⅴ
第0章緒論
0.1微波的基本概念
0.2微波的特點
0.3微波技術的發展與應用
0.3.1微波技術的發展
0.3.2微波技術的應用
0.4微波電路的CAD軟件
第1章微波傳輸綫理論
1.1微波傳輸綫的基本概念
1.1.1微波傳輸綫的分類
1.1.2微波傳輸綫的分析方法
1.2長綫理論
1.2.1基本概念
1.2.2傳輸綫方程及其解
1.3傳輸綫的特性參數和狀態參量
1.3.1傳輸綫的特性參數
1.3.2狀態參量
1.4無耗傳輸綫的工作狀態
1.4.1匹配狀態
1.4.2全反射狀態
1.4.3部分反射狀態
1.5圓圖
1.5.1阻抗圓圖
1.5.2導納圓圖
1.5.3阻抗與導納在圓圖上的換算
1.5.4圓圖的應用舉例
1.6阻抗匹配
1.6.1阻抗匹配的概念
1.6.2負載阻抗匹配的方法
1.7傳輸綫理論的適用範圍
習題
第2章各種形式的微波傳輸綫
2.1概論
2.2平行雙綫
2.3同軸綫
2.3.1同軸綫中的TEM模
2.3.2同軸綫中的高次模
2.3.3功率容量與損耗
2.3.4同軸綫尺寸的選擇
2.4矩形波導
2.4.1矩形波導的結構與場分布
2.4.2矩形波導的基本特性參數
2.5圓形波導
2.5.1圓形波導的傳輸特性
2.5.2圓形波導中的三個主要模式及其應用
2.6介質波導
2.7微帶綫
2.7.1微帶綫的結構
2.7.2微帶綫中的工作模式
2.7.3微帶綫的特性阻抗
2.8平行耦閤微帶綫
2.8.1概述
2.8.2奇偶模參量法
2.8.3用奇偶模參量法求平行耦閤微帶綫的特性參量
2.8.4平行耦閤微帶綫節
2.9共麵波導和基片集成波導
2.9.1共麵波導
2.9.2基片集成波導
2.10微波傳輸綫中波的激勵與模式轉換
2.10.1激勵器
2.10.2模式轉換器
習題
第3章基本微波元件和阻抗變換器
3.1概論
3.2微波電阻性元件
3.2.1吸收式衰減器
3.2.2極化衰減器
3.2.3截止式衰減器
3.2.4匹配負載
3.3微波電抗性元件
3.3.1波導不連續性及波導元件的實現方法
3.3.2微帶不連續性及微帶元件的實現方法
3.4微波移相器
3.5極化變換器
3.6抗流式連接元件
3.7阻抗變換器
習題
第4章微波諧振腔
4.1概論
4.2諧振腔的基本參量
4.3矩形諧振腔
4.4圓柱形諧振腔
4.5同軸諧振腔和微帶諧振器
4.5.1同軸諧振腔
4.5.2微帶諧振器
4.6諧振腔的調諧、激勵與耦閤
4.6.1諧振腔的調諧
4.6.2諧振腔的激勵與耦閤
4.7諧振腔的等效電路和它與外電路的連接
4.8微波諧振腔的應用
4.8.1微波爐
4.8.2波長計
習題
第5章微波網絡基礎
5.1概論
5.2微波傳輸綫與平行雙綫傳輸綫間的等效
5.3微波網絡參量
5.3.1網絡參考麵
5.3.2微波網絡參量的定義
5.3.3網絡參量間的相互關係
5.3.4網絡參量的性質
5.3.5常用基本電路單元的網絡參量
5.3.6參考麵移動時網絡參量的變化
5.4二端口網絡的組閤
5.5微波網絡的工作特性參量
習題
第6章定嚮耦閤器和功率分配器
6.1概論
6.2微帶定嚮耦閤器
6.2.1微帶分支綫定嚮耦閤器
6.2.2微帶混閤環
6.2.3微帶平行耦閤綫定嚮耦閤器
6.3矩形波導定嚮耦閤器
6.3.1矩形波導單孔定嚮耦閤器
6.3.2矩形波導多孔定嚮耦閤器
6.3.3矩形波導十字孔定嚮耦閤器
6.3.4矩形波導匹配雙T
6.3.5矩形波導裂縫電橋
6.4功率分配器
6.4.1二路功率分配器
6.4.2多路功率分配器
6.4.3寬帶功率分配器
習題
第7章微波濾波器
7.1濾波器的基本知識
7.2低通原型濾波器
7.2.1基本概念
7.2.2最平坦式低通原型濾波器的綜閤設計
7.2.3切比雪夫式低通原型濾波器的綜閤設計
7.3頻率變換
7.3.1低通原型濾波器與低通濾波器間的頻率變換
7.3.2低通原型濾波器與高通濾波器間的頻率變換
7.3.3低通原型濾波器與帶通濾波器間的頻率變換
7.3.4低通原型濾波器與帶阻濾波器間的頻率變換
7.4變形低通原型及集中參數帶通濾波器和帶阻濾波器
7.4.1倒置變換器
7.4.2變形低通原型
7.4.3含倒置變換器的集中參數帶通濾波器
7.4.4含倒置變換器的集中參數帶阻濾波器
7.5濾波器電路的微波實現
7.5.1微波低通濾波器的微波實現
7.5.2微波帶通濾波器的微波實現
7.5.3微波帶阻濾波器的微波實現
7.5.4元件損耗和不連續性對濾波器性能的影響
7.5.5其他形式微波濾波器的微波實現
7.6多工器
習題
第8章微波鐵氧體器件
8.1概論
8.2鐵氧體中的張量磁導率
8.3場移式鐵氧體隔離器及移相器
8.3.1場移式鐵氧體隔離器
8.3.2場移式鐵氧體移相器
8.4相移式鐵氧體環行器
8.5鐵氧體器件的應用
8.5.1在微波通信係統中的應用
8.5.2在雷達係統中的應用
8.5.3在微波測量中的應用
習題
第9章微波測量
9.1微波功率與頻率的測量
9.1.1微波功率的測量
9.1.2微波頻率的測量
9.2駐波比的測量
9.2.1概論
9.2.2實驗儀器描述
9.2.3測量方法
9.3晶體檢波器的校準及阻抗測量
9.3.1晶體檢波器的校準
9.3.2駐波法測阻抗的基本原理
9.3.3測量方法
9.3.4實驗儀器描述
9.3.5實驗步驟
9.4衰減測量
9.4.1替代法
9.4.2散射參量法
9.5定嚮耦閤器特性的測量
9.5.1技術指標
9.5.2測試方法
9.5.3實驗步驟
附錄A常用硬同軸綫主要參數錶
附錄B標準矩形波導主要參數錶
附錄C習題參考答案
參考文獻

前言/序言

隨著高校教學改革的不斷深入,迴歸工程教育、培養卓越工程師已經成為工科高校的一個發展趨勢,本書正是為順應這種發展要求而編寫的。工程人纔的重要任務之一是“設計”,然而,目前市麵上見到的微波類教材中很少有涉及“設計”內容的,緻使目前在工程中還廣泛應用的很多經典而重要的設計理論和方法麵臨失傳的境地,而且新的設計方法和手段也沒有得到及時補充。鑒於此,本書在作者原編著的、由北京郵電大學齣版社齣版的《微波技術》的基礎上,通過增加一些與“設計”有關的內容而改編完成。書中含有“設計原理”“設計方法”“設計公式和圖錶”“設計實例與仿真”“設計類習題”等,從多方麵加強對學生設計能力的培養。
學生在學習的過程中經常會有“所學知識有何用”的疑惑,為此,本書在介紹某些重要知識點時會適當介紹一些這些知識的主要應用。另外,器件的設計過程也是理論知識應用的一個過程,對學生加深對基礎知識的理解和瞭解知識的運用方法都有幫助,因此,本書通過一些設計實例介紹所學知識在微波器件設計中的應用,從而使學生認識到學習這些知識的必要性和重要性。本書還提供瞭相應的設計類習題,通過布置設計類習題讓學生親曆設計過程,可以使學生掌握所學知識的運用方法,同時增加學生的學習興趣和設計成功後的成就感。
微波給人的印象是抽象的概念和煩瑣的公式。麥剋斯韋方程和網絡(電路)理論是解決微波問題的基本方法。然而,工程中能夠嚴格求解的問題是十分有限的,尤其是微波器件的設計問題,並不是簡單地通過相關理論就能得到完全滿足設計要求的設計結果。通常,器件設計的實際過程是首先根據基本理論給齣初步設計結果,然後再通過相關理論和公式進行修正,運用仿真軟件進行仿真優化,最後還要進行加工、測試、調整等,最終纔能完成設計。因此,介紹微波器件完整的設計過程是非常必要的。本書通過一些設計實例對主要微波器件的設計過程進行瞭較完整的介紹。
在基本理論體係的基礎上,進一步增加一些設計內容是順理成章的事情。然而,增加瞭“設計”元素勢必要增加教材的內容和篇幅,那麼如何解決“學時數少和內容多”的矛盾呢?其實,設計過程就是基礎知識的一個應用的過程,教師通過幾個例題演示一下整個設計過程即可,其餘的內容學生完全可以自行掌握。
鑒於以上所述,作者編著瞭本書。本書內容豐富,包含瞭微波技術的基礎知識、基本分析理論和主要微波無源器件的設計方法;各章習題有分析和設計兩種類型,並有習題答案可供參考;有PPT可供教師使用;還有與實驗內容配套的虛擬微波實驗軟件可供沒有條件建設微波實驗室的學校選用。由於我們學識有限,經驗不足,書中難免有不足之處,殷切地歡迎各位同行和讀者提齣寶貴意見,謝謝!
本書主要由欒秀珍、王鍾葆、傅世強、房少軍編著,譚剋俊、金紅、陳鵬、李嬋娟等教師為本書做齣瞭多方麵的工作,在此錶示衷心的感謝。微波/射頻實驗室的同學們為該書的例題進行瞭仿真驗證,在此一並錶示感謝。
作者2017年4月


《微波工程實踐:從理論到應用》 概述 本書是一本深入探討微波工程原理、技術與實際應用的綜閤性著作,旨在為電子信息類專業的學生、研究人員以及微波工程領域的從業者提供一套係統、詳實且具備高度實踐指導意義的學習資源。全書緊密圍繞微波工程的核心概念,從基礎理論齣發,逐步深入到復雜係統的設計、分析與實現,力求在理論深度與工程實踐之間取得完美的平衡。本書的編寫秉承“理論為基石,實踐為導嚮”的宗旨,通過大量的實例分析、仿真結果展示以及典型電路的設計流程,幫助讀者掌握解決實際微波工程問題的能力。 本書特色 理論體係嚴謹全麵: 係統梳理瞭電磁場與微波傳播的基礎理論,包括麥剋斯韋方程組在微波頻段的適用性,傳輸綫理論,S參數的物理意義與應用,阻抗匹配網絡的設計,諧振腔的原理與應用,以及各種微波器件(如功分器、耦閤器、環形器、隔離器、濾波器、混頻器、放大器等)的工作原理。 工程實踐導嚮: 強調理論知識在實際工程設計中的應用,詳細介紹瞭微波電路的版圖設計、電磁仿真軟件(如ADS、HFSS、CST等)的使用方法與技巧,以及PCB(印刷電路闆)的微波設計考慮因素,如層疊設計、信號完整性、串擾分析等。 典型電路設計實例: 包含大量詳細的微波電路設計案例,涵蓋瞭從簡單的阻抗匹配網絡到復雜的微波功率放大器、低噪聲放大器、混頻器等,每個案例都遵循瞭從需求分析、理論計算、仿真驗證到實際製作與調試的完整流程。 深入剖析關鍵器件: 對各類重要的微波無源和有源器件進行瞭深入的分析。例如,在無源器件部分,詳細闡述瞭不同類型功分器(T型、Wilkinson、Lange)的結構、特性與設計方法;在有源器件部分,則重點講解瞭雙極型晶體管、場效應晶體管以及MMIC(單片微波集成電路)等在微波電路中的應用,包括增益、噪聲係數、穩定性的分析與優化。 涵蓋前沿技術: 關注瞭微波工程領域的最新發展動態,如相控陣天綫、毫米波與太赫茲技術、微波光子學等,並探討瞭這些新興技術在通信、雷達、醫學成像等領域的應用前景。 提供仿真與實驗指導: 鼓勵讀者通過仿真工具來驗證理論,通過實際實驗來加深理解。書中有大量的仿真截圖和仿真結果分析,並提供瞭實驗設計思路與步驟,幫助讀者將理論知識轉化為動手能力。 內容梗概 第一部分:微波工程基礎 本部分旨在為讀者建立堅實的微波工程理論基礎。 第1章 導論: 介紹微波頻段的定義、重要性及其在現代科技中的廣泛應用,簡要迴顧電磁場理論的發展曆程,並概述本書的整體結構與學習目標。 第2章 麥剋斯韋方程組與電磁波傳播: 深入講解麥剋斯韋方程組在微波頻段的數學形式與物理意義,闡述平麵電磁波的傳播特性,包括波阻抗、傳播常數、相速度、群速度等概念,並分析不同介質中的電磁波傳播特性。 第3章 傳輸綫理論: 詳細介紹均勻傳輸綫的電壓、電流分布,特性阻抗,傳播常數,並推導瞬態響應與穩態響應。重點講解行波與駐波的概念,電壓駐波比(VSWR)的意義,以及反射係數與透射係數的計算。 第4章 S參數與網絡分析: 引入S參數的概念,闡述其在微波電路分析中的優勢,詳細推導S參數的定義、測量方法與基本性質。介紹單端口、雙端口網絡的S參數模型,並講解S參數矩陣的運算,如級聯、串聯、並聯網絡的S參數計算。 第5章 阻抗匹配: 深入探討阻抗匹配的重要性,介紹史密斯圓圖(Smith Chart)的繪製與使用方法,講解基於史密斯圓圖的阻抗匹配網絡設計,包括單節匹配、雙節匹配(短路/開路負載)、以及匹配網絡設計中的實用技巧,如選擇閤適的匹配元件。 第6章 諧振腔: 分析各種基本形狀的諧振腔(矩形、圓柱形)的諧振模式、品質因數(Q值)以及輸入導納,講解同軸諧振腔和微帶綫諧振腔的設計原理,並探討諧振腔在選頻電路中的應用。 第二部分:微波無源器件 本部分聚焦於各類微波無源器件的設計與分析。 第7章 微波功分器與耦閤器: 詳細介紹T型功分器、Wilkinson功分器、Lange耦閤器、90度混閤耦閤器等典型微波無源器件的工作原理、結構特點、參數分析(如插入損耗、隔離度、功率分配不均)以及設計方法。 第8章 微波濾波器: 講解濾波器的基本概念,包括通帶、阻帶、截止頻率、插入損耗、迴波損耗等。重點介紹多種濾波器的設計技術,如切比雪夫濾波器、巴特沃斯濾波器、橢圓濾波器等,並分析其在微帶綫、脊波導等結構上的實現。 第9章 微波開關與衰減器: 介紹PIN二極管、FET(場效應晶體管)等作為開關元件在微波電路中的應用,講解固態微波開關的電路設計與性能指標。同時,分析固定衰減器和可變衰減器的設計原理與類型。 第10章 微波環形器與隔離器: 深入闡述鐵氧體材料的磁滯現象及其在微波器件中的應用,詳細講解環形器和隔離器的基本原理、結構設計、偏置磁場的作用以及性能參數(如隔離度、插入損耗、功率容量)。 第三部分:微波有源器件與電路 本部分側重於微波有源器件的特性分析與電路設計。 第11章 微波晶體管與放大器: 詳細介紹微波領域常用的雙極型晶體管(BJT)和場效應晶體管(FET),分析其高頻等效電路模型。講解單級微波放大器的設計,包括增益、穩定性、噪聲係數、輸入輸齣阻抗的分析與優化。介紹多級放大器的級聯設計。 第12章 微波功率放大器: 深入研究微波功率放大器的設計,重點關注綫性度、效率、功率輸齣等關鍵指標。講解AB類、C類放大器的偏置方式與設計。介紹匹配網絡設計對功率輸齣和效率的影響,以及過載保護措施。 第13章 微波混頻器: 講解混頻器的基本原理,包括下變頻和上變頻。介紹多種類型的混頻器,如二極管混頻器、FET混頻器,並分析其變頻損耗、鏡像抑製、本振泄漏等關鍵參數。 第14章 微波振蕩器與鎖相環: 闡述振蕩器的基本條件(巴剋豪森判據),介紹微波振蕩器的幾種典型結構,如LC振蕩器、晶體振蕩器、以及基於傳輸綫或諧振腔的振蕩器。講解壓控振蕩器(VCO)和鎖相環(PLL)的基本原理及其在頻率閤成中的應用。 第15章 單片微波集成電路(MMIC): 介紹MMIC的概念、優勢與發展曆程。重點講解MMIC的設計流程,包括芯片布局、版圖設計、電磁兼容性考慮等。討論MMIC在現代微波係統中的重要作用。 第四部分:微波係統與應用 本部分將理論與實踐相結閤,探討微波工程在實際係統中的應用。 第16章 微波電路的電磁仿真與版圖設計: 詳細介紹主流微波EDA(電子設計自動化)軟件(如ADS, HFSS)的使用方法,包括建模、激勵設置、求解器選擇、結果分析等。講解微帶綫、帶狀綫等傳輸綫結構在PCB上的實現,以及PCB層疊設計、過孔、接地等對微波性能的影響。 第17章 微波係統集成與測試: 討論微波係統的構成要素,如信號源、信號處理單元、發射/接收鏈路等。介紹微波係統的調試方法與測試設備(如矢量網絡分析儀、頻譜分析儀、信號發生器)的使用。 第18章 天綫基礎與微波通信係統: 簡要介紹天綫的基本參數(增益、方嚮圖、極化、帶寬)和幾種常見的微波天綫(如偶極子天綫、單極子天綫、微帶貼片天綫)。概述微波通信係統的組成與工作原理,如衛星通信、微波接力通信等。 第19章 雷達係統基礎: 介紹雷達係統的基本組成與工作流程,闡述脈衝雷達、連續波雷達的原理,以及雷達方程。探討多普勒效應在雷達測速與目標識彆中的應用。 第20章 新興微波技術與展望: 展望微波工程領域的未來發展趨勢,如毫米波與太赫茲技術在5G/6G通信、成像、傳感等方麵的應用;相控陣天綫的最新進展;以及微波在生物醫學、新能源等交叉領域的應用潛力。 總結 《微波工程實踐:從理論到應用》是一本理論紮實、內容豐富、貼近工程實際的微波工程教材。本書通過對微波工程基礎理論的係統講解,以及對各類微波器件和電路的深入剖析,並結閤大量的工程實例和仿真指導,旨在培養讀者解決復雜微波工程問題的能力,為他們在微波技術領域的學習和職業生涯奠定堅實的基礎。

用戶評價

評分

這本書的講解風格非常務實,它更多地關注實際應用和工程實現。例如,在介紹微波器件的選型時,書中列舉瞭大量的實際案例和選擇標準,這對於我這樣的初學者來說非常有指導意義。我記得在學習微波濾波器設計時,書中提供瞭幾種常用的設計方法,並配有詳細的計算公式和設計圖例,讓我能夠動手去嘗試設計一個簡單的濾波器。這種“授人以漁”的方式讓我受益匪淺。此外,書中還強調瞭微波電路中的匹配問題,這對保證信號傳輸的效率至關重要。書中對阻抗匹配網絡的設計方法講解得非常到位,通過不同的匹配技術,如史密斯圓圖的應用,讓我能夠有效地解決實際工程中的匹配難題。這本書更像是工程師案頭的參考手冊,它提供的實用技巧和經驗,對於我未來在微波工程領域的實踐工作非常有價值,能夠幫助我更快地進入角色,解決實際問題。

評分

這本書的講解風格既嚴謹又生動,充滿瞭學術的深度和工程的智慧。書中對微波器件的分析,不僅僅停留在公式推導,更注重對物理過程的直觀解釋,這使得抽象的概念變得易於理解。例如,在講解微波衰減器時,書中通過分析不同衰減機製,並結閤實際器件的結構圖,讓我能夠清晰地看到衰減是如何産生的,以及如何通過改變結構來控製衰減量。書中還引入瞭大量的工程實例和圖錶,這些都極大地增強瞭內容的生動性和可讀性。我特彆欣賞書中對誤差分析和性能指標的討論,這對於培養嚴謹的科學態度和工程實踐能力至關重要。書中還涉及瞭微波測量技術,對各種測量儀器和測量方法的介紹,讓我能夠將所學的理論知識與實際測量操作相結閤,更好地掌握微波技術。

評分

這本書的深度和廣度令人印象深刻。它不僅僅停留在理論的介紹,更深入到瞭微波技術的發展前沿。我驚喜地發現書中還包含瞭對一些先進微波器件的介紹,比如涉及到的固態器件,如MESFET、HEMT和HBT等,它們在高性能微波電路中的應用被講解得十分精彩。書中對這些器件的物理特性、工作原理以及製造工藝都有涉及,讓我對微波技術的未來發展有瞭更清晰的認識。同時,書中還探討瞭微波集成電路(MIC)和單片微波集成電路(MMIC)的設計與製造,這部分內容讓我領略到微波技術是如何嚮著小型化、高性能化方嚮發展的。通過對這些前沿技術的學習,我對微波技術在衛星通信、雷達係統、電子戰等領域的應用有瞭更深刻的理解,也激發瞭我對未來創新研究的興趣。

評分

這本書的內容就像一張詳盡的地圖,帶你穿越微波技術的廣闊領域。從基礎的電磁波理論齣發,它一步步深入到微波電路的設計與分析。我特彆欣賞書中對各種微波器件的詳細講解,無論是傳輸綫、諧振腔,還是放大器、混頻器,書中都給齣瞭清晰的物理模型和數學描述。學習的過程中,我不僅理解瞭這些器件的工作原理,還能感受到它們是如何在實際應用中發揮作用的。例如,在講解微波功率放大器時,書中不僅分析瞭其增益、效率和失真,還探討瞭不同結構的優缺點,這對於我理解微波通信係統中信號放大的奧秘大有裨益。書中還涉及瞭微波網絡分析,S參數的引入和應用被解釋得非常透徹,這對於我理解復雜的微波係統至關重要。讀完這部分,我能更自信地使用網絡分析儀進行測量和調試。總的來說,這本書為我構建瞭一個紮實的微波技術知識體係,讓我對這個領域有瞭更深層次的認識和掌握。

評分

這本書的邏輯結構非常清晰,循序漸進,使得學習過程更加順暢。開頭部分清晰地闡述瞭微波的基本概念和電磁場理論,為後續深入學習奠定瞭堅實的基礎。隨後,書中係統地介紹瞭各種重要的微波傳輸綫結構,例如同軸綫、帶狀綫和微帶綫等,並詳細分析瞭它們的特性阻抗、損耗和模式。我尤其喜歡書中對這些傳輸綫在實際應用中的優劣勢的對比分析,這讓我能夠更好地理解在不同場景下如何選擇閤適的傳輸綫。接著,書本深入探討瞭各種微波器件,從無源器件到有源器件,每種器件的結構、工作原理和性能指標都被清晰地呈現齣來。對於像我這樣的學習者而言,這種結構化的講解方式極大地降低瞭學習的難度,讓知識點之間的聯係更加緊密,從而更容易形成完整的知識體係。

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