CN114175506A - 基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路和装置，该电路包括：控制单元和脉冲宽度调制端口复用电路；所述控制单元的供电端连接电源，所述控制单元的接地端连接地线，所述控制单元的第一输出端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第一输入端口，所述控制单元的第二输出端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第二输入端口。实施本申请实施例，可以实现电路正向工作状态下的脉冲宽度调制端口作为电路反向工作状态下所需的脉冲宽度调制端口来使用，从而有效解决电源双向工作数字信号处理的脉冲宽度调制端口不够用的问题，并减少了分立元器件，简化电路，易于推广。
Description
技术领域
本申请涉及电子电路技术领域，具体涉及一种基于数字信号处理的脉冲宽度端口复用电路和装置。
背景技术
随着电源以及数字控制技术的发展，越来越多的场合需要电源具有双向工作的功能，在一些需要电源双向工作的电路拓扑中，需要使用较多的脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)端口，而当前的数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)控制芯片大多都是8对PWM端口，当电路反向工作时，这些PWM端口是不够的。
当前，解决PWM端口不够用的最常见方法是在电路中增加一颗DSP控制芯片，这样做虽然解决了实际问题，但是会导致电路中的分立元器件过多，电路复杂，不利于推广。
申请内容
本申请实施例提供一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路和装置，可以实现电路正向工作状态下的脉冲宽度调制端口作为电路反向工作状态下所需的脉冲宽度调制端口来使用，从而有效解决电源双向工作数字信号处理的脉冲宽度调制端口不够用的问题，并减少了分立元器件，简化电路，易于推广。
本申请实施例第一方面，提供了一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，包括控制单元和脉冲宽度调制端口复用电路，其中：
所述控制单元的供电端连接电源，所述控制单元的接地端连接地线，所述控制单元的第一输出端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第一输入端口，所述控制单元的第二输出端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第二输入端口；
所述控制单元接收控制信号并将所述控制信号传输至所述脉冲宽度调制端口复用电路，所述脉冲宽度调制端口复用电路在接收到所述控制信号后，实现双向电源正向工作状态下的脉冲宽度调制端口作为所述双向电源反向工作状态下所需的脉冲宽度调制端口来使用。
在一种可能的实现方式中，所述控制单元包括数字信号处理控制芯片，其中：
所述数字信号处理控制芯片的供电端连接电源，所述数字信号处理控制芯片的接地端连接地线，所述数字信号处理控制芯片的第一脉冲宽度调制端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第一输入端口，所述数字信号处理控制芯片的第二脉冲宽度调制端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第二输入端口；
所述数字信号处理控制芯片接收控制信号并将所述控制信号传输至所述脉冲宽度调制端口复用电路，所述控制信号用于控制所述脉冲宽度调制端口复用电路的工作状态。
在一种可能的实现方式中，所述脉冲宽度调制端口复用电路包括第一与逻辑门，第二与逻辑门，第三与逻辑门，第四与逻辑门，其中：
所述电源分别连接所述第一与逻辑门的供电端、所述第二与逻辑门的供电端、所述第三与逻辑门的供电端和所述第四与逻辑门的供电端；所述第一与逻辑门的接地端、所述第二与逻辑门的接地端、所述第三与逻辑门的接地端和所述第四与逻辑门的接地端分别连接地线；所述第一与逻辑门的第一输入端口和所述第二与逻辑门的第一输入端口连接所述数字信号处理控制芯片的第一脉冲宽度调制端口，所述第三与逻辑门的第一输入端口和所述第四与逻辑门的第一输入端口连接所述数字信号处理控制芯片的第二脉冲宽度调制端口，所述第一与逻辑门的第二输入端口、所述第二与逻辑门的第二输入端口、所述第三与逻辑门的第二输入端口和所述第四与逻辑门的第二输入端口通过I/O接口连接所述数字信号处理控制芯片，所述第一与逻辑门的输出端口、所述第二与逻辑门的输出端口、所述第三与逻辑门的输出端口和所述第四与逻辑门的输出端口分别连接不同的驱动芯片；
所述第一与逻辑门、所述第二与逻辑门、所述第三与逻辑门和所述第四与逻辑门用于传输和处理控制信号。
在一种可能的实现方式中，所述正向工作状态包括所述双向电源由电网充电；
当所述第一与逻辑门的第一输入端口、所述第一与逻辑门的第二输入端口、所述第三与逻辑门的第一输入端口和所述第三与逻辑门的第二输入端口均为高电平时，所述脉冲宽度调制端口复用电路为正向工作状态。
在一种可能的实现方式中，所述反向工作状态包括所述双向电源给电网供电或给电器供电；
当所述第二与逻辑门的第一输入端口、所述第二与逻辑门的第二输入端口、所述第四与逻辑门的第一输入端口和所述第四与逻辑门的第二输入端口均为高电平时，所述脉冲宽度调制端口复用电路为反向工作状态。
在一种可能的实现方式中，所述双向电源包括车载电源或光伏逆变器。
在一种可能的实现方式中，所述第一与逻辑门、所述第二与逻辑门、所述第三与逻辑门和所述第四与逻辑门均为互补金属氧化物半导体与逻辑门。
在一种可能的实现方式中，所述第一与逻辑门的接地端、所述第二与逻辑门的接地端、所述第三与逻辑门的接地端和所述第四与逻辑门的接地端连接同一个地端。
本申请实施例第二方面，提供了一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用的装置，包括电源和本申请实施例第一方面中的任一项所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路。
在一种可能的实现方式中，所述电源包括第一辅助电源和第二辅助电源，所述第一辅助电源为所述数字信号处理控制芯片供电，所述第二辅助电源为所述第一与逻辑门、所述第二与逻辑门、所述第三与逻辑门和所述第四与逻辑门供电。
本申请实施例提供的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，包括控制单元和脉冲宽度调制端口复用电路，其中：
所述控制单元的供电端连接电源，所述控制单元的接地端连接地线，所述控制单元的第一输出端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第一输入端口，所述控制单元的第二输出端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第二输入端口；
所述控制单元接收控制信号并将所述控制信号传输至所述脉冲宽度调制端口复用电路，所述脉冲宽度调制端口复用电路在接收到所述控制信号后，实现双向电源正向工作状态下的脉冲宽度调制端口作为所述双向电源反向工作状态下所需的脉冲宽度调制端口来使用。
实施本申请实施例，可以实现电路正向工作状态下的脉冲宽度调制端口作为电路反向工作状态下所需的脉冲宽度调制端口来使用，从而有效解决电源双向工作数字信号处理的脉冲宽度调制端口不够用的问题，并减少了分立元器件，简化电路，易于推广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路的结构示意图；
图2为本申请实施例公开的另一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路的结构示意图；
图3a为本申请实施例公开的又一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路的结构示意图；
图3b为本申请实施例公开的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路的控制信号示意图；
图4为本申请实施例公开的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本申请的一部分实施方式，而不是全部实施方式。
本申请实施例提供一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路和装置，以下进行详细说明。
本申请实施例所涉及的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
请参阅图1，图1是本申请实施例公开的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路的结构示意图。如图1所示，本实施例中所描述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，包括控制单元10和PWM端口复用电路20，其中：
控制单元10的供电端11连接电源，控制单元10的接地端14连接地线，控制单元10的第一输出端口12连接PWM端口复用电路20的第一输入端口21，控制单元10的第二输出端口13连接PWM端口复用电路20的第二输入端口22；
控制信号从控制单元10的第一输出端口12和控制单元10的第二输出端口13输出，分别通过PWM端口复用电路20的第一输入端口21和PWM端口复用电路20的第二输入端口22流入PWM端口复用电路20，PWM端口复用电路20用于实现双向电源正向工作状态下的PWM端口作为双向电源反向工作状态下所需的PWM端口来使用。
在本申请实施例中，控制单元10为至少一个DSP控制芯片的集成，PWM端口复用电路20为至少四个与逻辑门和连接在与逻辑门之间的线路的集成，控制单元10生成控制信号，通过连接线路传输至PWM端口复用电路20，用于控制PWM端口复用电路20的工作状态，双向电源为本申请实施例的应用场景，上述双向电源具体为需要PWM端口复用的双向电源，包括车载电源或光伏逆变器，双向电源正向工作状态包括双向电源由电网充电，双向电源反向工作状态为双向电源给电网供电或给电器供电，因双向电源的正向工作和反向工作不会同时进行，故通过控制单元10生成的控制信号来控制PWM端口复用电路20的工作状态，从而实现作为正向工作时的PWM端口也可以作为反向工作时需要的PWM端口使用。
请参阅图2，图2是本申请实施例公开的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路的结构示意图。如图2所示，本实施例中所描述的控制单元10包括DSP控制芯片101，其中：
DSP控制芯片101的供电端111连接电源，DSP控制芯片101的接地端114连接地线，DSP控制芯片101的第一PWM端口112连接PWM端口复用电路20的第一输入端口21，DSP控制芯片101的第二PWM端口113连接PWM端口复用电路20的第二输入端口22；
控制信号从DSP控制芯片101的第一PWM端口112和DSP控制芯片101的第二PWM端口113输出，分别通过PWM端口复用电路20的第一输入端口21和PWM端口复用电路20的第二输入端口22流入PWM端口复用电路20，控制信号用于控制PWM端口复用电路20的工作状态。
在本申请实施例中，DSP控制芯片101为TMS320F28004X系列控制芯片，该系列芯片是一个功能强大的32位浮点微控制器单元(Microcontroller Unit，MCU)，可让设计人员在单个器件上集成关键的控制外设、差分模拟和非易失性存储器；同时，该系列芯片上集成了高性能模拟块，以进一步支持系统整合，三个独立的12位模数转换器(Analog to DigitalConverter，ADC)可准确、高效地管理多个模拟信号，从而最终提高系统吞吐量，模拟前端上的七个可编程增益放大器(Pmgrammable Gain Amplifier，PGA)可以在转换之前实现片上电压调节，七个模拟比较器模块可以针对跳闸情况对输入电压电平进行持续监控；此外，该系列芯片包含行业领先的控制外设，允许对系统进行一流的控制，通过各种行业标准通信端口支持连接，并且提供了多个多路复用，可在各种应用中实现最佳信号布置。
请参阅图3a，图3a是本申请实施例公开的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路的结构示意图。如图3a所示，本实施例中所描述的PWM端口复用电路20包括第一与逻辑门201，第二与逻辑门301，第三与逻辑门401和第四与逻辑门501，其中：
第一与逻辑门201的供电端211、第二与逻辑门301的供电端311、第三与逻辑门401的供电端411和第四与逻辑门501的供电端511连接电源，第一与逻辑门201的接地端213、第二与逻辑门301的接地端313、第三与逻辑门401的接地端413和第四与逻辑门501的接地端513连接地线；第一与逻辑门201的第一输入端口215和第二与逻辑门301的第一输入端口315连接DSP控制芯片101的第一PWM端口112，第三与逻辑门401的第一输入端口414和第四与逻辑门501的第一输入端口514连接DSP控制芯片101的第二PWM端口113，第一与逻辑门201的第二输入端口214、第二与逻辑门301的第二输入端口314、第三与逻辑门401的第二输入端口415和第四与逻辑门501的第二输入端口515通过I/O接口连接DSP控制芯片101，第一与逻辑门201的输出端口212、第二与逻辑门301的输出端口312、第三与逻辑门401的输出端口412和第四与逻辑门501的输出端口512分别连接不同的驱动芯片；
第一与逻辑门201、第二与逻辑门301、第三与逻辑门401和第四与逻辑门501用于传输和处理控制信号；
控制信号从DSP控制芯片101的第一PWM端口112输出并传输至第一与逻辑门201的第一输入端口215和第二与逻辑门301的第一输入端口315，控制信号还从DSP控制芯片101的第二PWM端口113输出并传输至第三与逻辑门401的第一输入端口414和第四与逻辑门501的第一输入端口514，第一与逻辑门201的第二输入端口214、第二与逻辑门301的第二输入端口314、第三与逻辑门401的第二输入端口415和第四与逻辑门501的第二输入端口515接收到的控制信号由DSP控制芯片101根据PWM端口复用电路20的工作状态来控制；
当第一与逻辑门201的第一输入端口215、第一与逻辑门201的第二输入端口214、第三与逻辑门401的第一输入端口414和第三与逻辑门401的第二输入端口415均为高电平，第二与逻辑门301的第二输入端口314和第四与逻辑门501的第二输入端口515均为低电平，则第一与逻辑门201的输出端口212和第三与逻辑门401的输出端口412均为高电平，第二与逻辑门301的输出端口312和第四与逻辑门501的输出端口512均为低电平，则第一与逻辑门201的输出端口212和第三与逻辑门401的输出端口412输出驱动信号，该驱动信号通过控制后极开关管来使连接的驱动芯片进入工作状态，上述过程即为PWM端口复用电路20的正向工作状态；当第二与逻辑门301的第一输入端口315、第二与逻辑门301的第二输入端口314、第四与逻辑门501的第一输入端口514和第四与逻辑门501的第二输入端口515均为高电平，第一与逻辑门201的第二输入端口214和第三与逻辑门401的第二输入端口415均为低电平，则第二与逻辑门301的输出端口312和第四与逻辑门501的输出端口512均为高电平，第一与逻辑门201的输出端口212和第三与逻辑门401的输出端口412均为低电平，则第二与逻辑门301的输出端口312和第四与逻辑门501的输出端口512输出驱动信号，该驱动信号通过控制后极开关管来使连接的驱动芯片进入工作状态，上述过程即为PWM端口复用电路20的反向工作状态，具体情况如下表一、表二所示：
表一
表二
在本申请实施例中，第一与逻辑门201、第二与逻辑门301、第三与逻辑门401和第四与逻辑门501均为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)与逻辑门，CMOS与逻辑门允许的电源电压范围宽，方便电源电路的设计，逻辑摆幅大，使电路抗干扰能力强，静态功耗低，隔离栅结构使CMOS器件的输入电阻极大，从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多。
请参阅图3b，图3b是本申请实施例公开的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路的控制信号示意图。如图3b所示，本实施例中所描述的控制信号是一种以高电平和低电平交替出现的方波信号，该控制信号可以包括传输控制命令，也可以包括数据段或数据块，控制信号中，以“0”对应低电平，以“1”对应高电平。上述控制信号以控制命令为例，控制信号在第一个时间段内为低电平“0”、第二个时间段内为高电平“1”、第三个时间段内为低电平“0”、第四个时间段内为低电平“0”、第五个时间段内为高电平“1”，可以将这五个时间段的时长之和作为一个周期，在下一周期又会重复出现这五个时间段对应的电平，可以用于周期性的传输同一控制命令。需要注意的是，控制信号中的高电平和低电平不是对应两个具体数值的电压，而是对应为两个电压范围。
请参阅图4，图4是本申请实施例公开的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用的装置的结构示意图。如图4所示，本实施例中所描述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用的装置，包括电源和如图1或如图2或如图3a中任意一项所示的数字信号处理DSP的脉宽调制PWM端口复用电路，其中：
电源包括第一辅助电源601和第二辅助电源701，第一辅助电源601的输出端口611连接DSP控制芯片101的供电端111，第二辅助电源701的输出端口711连接第一与逻辑门201的供电端211、第二与逻辑门301的供电端311、第三与逻辑门401的供电端411和第四与逻辑门501的供电端511；第一辅助电源601为DSP控制芯片101供电，第二辅助电源701为第一与逻辑门201、第二与逻辑门301、第三与逻辑门401和第四与逻辑门501供电。
通过以上申请实施例，可以实现电路正向工作状态下的脉冲宽度调制端口作为电路反向工作状态下所需的脉冲宽度调制端口来使用，从而有效解决电源双向工作数字信号处理的脉冲宽度调制端口不够用的问题，并减少了分立元器件，简化电路。
以上对本申请实施例所提供的一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，其特征在于，所述电路包括：控制单元和脉冲宽度调制端口复用电路；所述控制单元的供电端连接电源，所述控制单元的接地端连接地线，所述控制单元的第一输出端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第一输入端口，所述控制单元的第二输出端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第二输入端口；
所述控制单元接收控制信号并将所述控制信号传输至所述脉冲宽度调制端口复用电路，所述脉冲宽度调制端口复用电路在接收到所述控制信号后，实现双向电源正向工作状态下的脉冲宽度调制端口作为所述双向电源反向工作状态下所需的脉冲宽度调制端口来使用。
2.根据权利要求1所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，其特征在于，所述控制单元包括：数字信号处理控制芯片；所述数字信号处理控制芯片的供电端连接电源，所述数字信号处理控制芯片的接地端连接地线，所述数字信号处理控制芯片的第一脉冲宽度调制端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第一输入端口，所述数字信号处理控制芯片的第二脉冲宽度调制端口连接所述脉冲宽度调制端口复用电路的第二输入端口；
所述数字信号处理控制芯片接收控制信号并将所述控制信号传输至所述脉冲宽度调制端口复用电路，所述控制信号用于控制所述脉冲宽度调制端口复用电路的工作状态。
3.根据权利要求2所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，其特征在于，所述脉冲宽度调制端口复用电路包括：第一与逻辑门，第二与逻辑门，第三与逻辑门和第四与逻辑门；所述电源分别连接所述第一与逻辑门的供电端、所述第二与逻辑门的供电端、所述第三与逻辑门的供电端和所述第四与逻辑门的供电端；所述第一与逻辑门的接地端、所述第二与逻辑门的接地端、所述第三与逻辑门的接地端和所述第四与逻辑门的接地端分别连接地线；所述第一与逻辑门的第一输入端口和所述第二与逻辑门的第一输入端口连接所述数字信号处理控制芯片的第一脉冲宽度调制端口，所述第三与逻辑门的第一输入端口和所述第四与逻辑门的第一输入端口连接所述数字信号处理控制芯片的第二脉冲宽度调制端口，所述第一与逻辑门的第二输入端口、所述第二与逻辑门的第二输入端口、所述第三与逻辑门的第二输入端口和所述第四与逻辑门的第二输入端口通过I/O接口连接所述数字信号处理控制芯片，所述第一与逻辑门的输出端口、所述第二与逻辑门的输出端口、所述第三与逻辑门的输出端口和所述第四与逻辑门的输出端口分别连接不同的驱动芯片；
所述第一与逻辑门、所述第二与逻辑门、所述第三与逻辑门和所述第四与逻辑门用于传输和处理控制信号。
4.根据权利要求3所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，其特征在于，所述正向工作状态包括：所述双向电源由电网充电；当所述第一与逻辑门的第一输入端口、所述第一与逻辑门的第二输入端口、所述第三与逻辑门的第一输入端口和所述第三与逻辑门的第二输入端口均为高电平时，所述脉冲宽度调制端口复用电路为正向工作状态。
5.根据权利要求3所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，其特征在于，所述反向工作状态包括：所述双向电源给电网供电或给电器供电；当所述第二与逻辑门的第一输入端口、所述第二与逻辑门的第二输入端口、所述第四与逻辑门的第一输入端口和所述第四与逻辑门的第二输入端口均为高电平时，所述脉冲宽度调制端口复用电路为反向工作状态。
6.根据权利要求5所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，其特征在于，所述双向电源包括：车载电源或光伏逆变器。
7.根据权利要求5所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，其特征在于，所述第一与逻辑门、所述第二与逻辑门、所述第三与逻辑门和所述第四与逻辑门均为互补金属氧化物半导体与逻辑门。
8.根据权利要求3所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路，其特征在于，所述第一与逻辑门的接地端、所述第二与逻辑门的接地端、所述第三与逻辑门的接地端和所述第四与逻辑门的接地端连接同一个地端。
9.一种基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用的装置，其特征在于，包括电源和权利要求1～8的任一项所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用电路。
10.根据权利要求9所述的基于数字信号处理的脉冲宽度调制端口复用的装置，其特征在于，所述电源包括第一辅助电源和第二辅助电源，所述第一辅助电源为所述数字信号处理控制芯片供电，所述第二辅助电源为所述第一与逻辑门、所述第二与逻辑门、所述第三与逻辑门和所述第四与逻辑门供电。
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| CN103246631A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-14 | 北京工业大学 | 一种用于提高管脚使用率的管脚复用方法及电路 |
| CN103607006A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-02-26 | 中科恒源科技股份有限公司 | 一种充放电复用电路 |
| CN110380720A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-10-25 | 郑州森鹏电子技术有限公司 | 一种通用管脚复用电路 |
-
2020
- 2020-07-10 CN CN202080005563.3A patent/CN114175506B/zh active Active
- 2020-07-10 WO PCT/CN2020/101313 patent/WO2022006846A1/zh active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 廖志凌等: "一种独立光伏发电系统双向变换器的控制策略", 《电工技术学报》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114175506B (zh) | 2023-05-16 |
| WO2022006846A1 (zh) | 2022-01-13 |
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